異種金属の超音波接合技術、音響データで品質判定を実現

異種金属接合の革新技術

国立研究開発法人産業技術総合研究所の研究チームが、音響データを用いて異種金属同士の超音波接合の良否を迅速に判定できる新技術を開発しました。この技術は、丸山豊主任研究員をはじめとするマルチマテリアル研究部門の研究者たちによるもので、今後の製品品質向上やコスト削減に大きく寄与することが期待されています。

音響データによる精度の向上

従来、異種金属の接合強度を測定するためには高コストな検査が必要とされていましたが、新たに開発された手法ではマハラノビス距離と呼ばれる指標を用いることで、音響データだけから高精度・迅速に判定が可能とのことです。これにより、製造ラインでの品質管理を大幅に効率化することが見込まれます。

超音波接合の利点

超音波接合は、金属原子を直接接触させて接合する技術で、短時間で高強度かつ低電気抵抗が得られるため、バッテリー電極の接合などに多く利用されています。しかし、異種金属の接合では、強度にばらつきが生じることが課題でした。研究チームは、この課題を解決するために、接合時の音に注目し、音響データを分析することで接合の良否を判定する新技術の開発に取り組みました。

具体的な研究内容

今回の研究では、Al合金とMg合金の接合時に発生する音響データを対象とし、データ処理の手法としてスペクトログラム化や非負値行列因子分解（NMF）を採用しました。接合良否判定のために、マハラノビス距離を用いた実験を行った結果、特に有効な指標であることが明らかになりました。実際の実験では、良品群と不良品群がしっかりと分離されることが確認され、音響データを用いた評価の可能性が広がりました。

今後の展望

今後の展開としては、Al/Mg以外の金属同士の接合データ取得と分析を行い、接合強度と音響データとの関連性を更に明らかにすることが目指されています。また、製造ラインにおけるデータ取得も計画されており、実際に超音波接合を利用している企業と共同研究を進め、社会実装を目指すとのことです。

2025年5月22日には、「産総研中部センター講演会」で本技術の詳細が発表される予定で、業界の注目が集まっています。この革新的な技術は、異種金属の接合分野における新たなスタンダードとなる可能性を秘めています。