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信頼性解析チームの高井です。
今回は、破断面解析事例についてご紹介させて頂きます。
金属部品において発生する破損不具合には下記のような発生要因が挙げられます。
①設計不良(丸み半径不足や軽量化の中ぐり等による応力不足)
②材料選択不良(磨耗、腐食、高温物性による疲労破壊や脆性破壊 )
③材料不良(欠陥鋳造品、欠陥鍛造品)
④加工不良(冷間加工不良、機械加工不良、熱処理不良、めっき不良)
⑤組立不良(ネジやナットの締付不良、歯車やカム等の芯合わせ不良)

 

下記は③材料不良(欠陥鋳造品)についての破断面解析事例です。

 rel_20140127.jpg

>ダイカスト部品は合金鋼の鋳型に溶湯を高速度で充てんし、高圧力下で凝固させることにより量産が可能となっています。

しかしながら、鋳型のキャビティ内での湯流れや急冷や凝固によって特徴的な組織が形成されることから通常の鋳物よりも組織の変化が大きく、内在する欠陥が発生しやすくなります。

このため発生した欠陥の分布状況によっては部品の強度が著しく低下する場合があります。
上記部品は、内部のガス欠陥が応力集中部近傍に多数分布していたことから、強度低下を招き破断に至ったことがわかりました。

 

解析センターでは、このような金属の破断面解析等により製品・部品材料の破損不具合の原因調査を行っております。
何か破損不具合に関するお困りごとなどございましたら、お気軽にお問い合わせください。
今後ともどうぞよろしくお願い申し上げます。

 

▼破断面・製品トラブルの関連HP:

http://www2.panasonic.co.jp/aec/reliability/trouble.html

▼その他の信頼性に関するお困りごとはこちら:

http://www2.panasonic.co.jp/aec/reliability/index.html

製品安全チームの亘です。
お問い合わせを頂くことが多い試験の1つである、「電源コードの屈曲試験」について紹介します。

winding.jpg電源コードは、コード部分を持ってコンセントから引き抜いたり(ずぼら抜きと呼ばれています)、掃除機のコードのように掃除機の移動に伴ってストレスが加わったりすると、その屈曲により、コード内部の芯線が断線し、スパークにより発火に至る場合があります。

このような断線トラブルを未然に防ぐために、製品安全チームでは、さまざまな条件による屈曲試験を実施しております。

電気用品安全法の電源電線の折曲げ試験や、IEC規格に規定されている実負荷試験(定格電圧・電流を印加した試験)は勿論のこと、規格で規定されてない屈曲角度、屈曲速度の試験も可能です。

   屈曲角度:±45,60,90,150,180度
   屈曲速度:6,10,20,40,60,120回/分


さらに、電源コードだけではなく、信号線や中継ケーブル等の屈曲性も評価可能であり、最近では、新商品評価、市場での断線トラブルの再現など、幅広くご相談、試験依頼を頂いております。
コード、ケーブル類の断線でお困りのことがあれば、是非ご相談下さい。
http://www2.panasonic.co.jp/aec/safety/index.html

分析解析サポートグループの吉川です。
二次イオン質量分析(Secondary Ion Mass Spectrometry)は、固体表面および薄膜中の不純物元素を、高感度に分析できる表面分析手法です。深さ方向分析が主な用途であるDynamic-SIMSと、表面構造分析が主な用途であるStatic-SIMS(主にTOF-SIMS)に分類されますが、今回はDynamic-SIMS(D-SIMS)についてご紹介します。


固体表面にエネルギー(数百eV~十数keV)を持った一次イオンを入射させると、スパッタリングに伴って、電子、中性粒子、イオンなどの様々な粒子が試料表面から放出されます。SIMSは、これらの粒子のうち二次イオンを質量分離して検出することで、試料表面の元素分析(同定、定量)を行います。

D-SIMSの原理図SIMSの原理図


SIMSの特徴は、

(1)高感度(ppm~ppb)な検出ができること

(2)水素からウランまでの元素が検出できること

(3)深さ方向分析ができること 

などが挙げられます。

得られるデータは、深さ方向プロファイル、マススペクトル、元素マッピングの3種類です。

D-SIMSの3つの特徴分析対象試料としては、固体試料(半導体ウエハ、チップ)の分析が可能です。金属や半導体といった導電性がある試料だけでなく、ガラスやセラミックのような絶縁材料も、付属の電子銃による帯電中和を行うことによって分析ができます。ただし、超高真空中で分析を行うため、試料自身から多量のガスが発生するものは分析に向いていません。
シリコン半導体や化合物半導体のウエハおよびデバイスについて、不純物やドーパントの分析に主に活用できますが、新規デバイス製造プロセスの汚染元素の評価にも活用できます。
ご興味がございましたら、下記のホームページよりお問い合わせ下さい。
http://www2.panasonic.co.jp/aec/analysis/index.html

材料分析担当の川原です。

全有機体炭素計(TOC計:島津製作所製TOC-LCSH)を導入し分析サービスを開始しましたのでご紹介します。本装置は水溶液中の有機物を有機体炭素量として分析する装置です。

 

toc.jpg

全有機体炭素計(島津製作所製TOC-LCSH)


水道水やミネラル水など飲用水の中に有機物が多く含まれていると味や臭いの原因となります。このため、水道水の水質基準には有機物の指標として全有機体炭素(Total Organic Carbon:TOC)があり、基準値は3mg/L以下と定められています。一方、モノづくりの分野では、部材から溶出する有機物が材料やデバイスの特性や歩留まりに影響することがあるので、部材溶出液中のTOC量評価が求められることが多くなってきています。


さて、水溶液中に含まれる炭素は無機体炭素(Inorganic Carbon:IC、主に炭酸イオンCO32-や重炭酸イオンHCO3)と有機体炭素(TOC、有機物)として存在しています。TOC計では全炭素(Total Carbon:TC(=IC+TOC))とICを別々に分析し、TCからICを差し引くことでTOCを算出します。また、ICを多く含有する試料に対しては、あらかじめ試料に塩酸を添加し通気処理を行い、ICをCO2として気化除去してから分析する不揮発性有機体炭素(Non-Purgeable Organic Carbon:NPOC)の分析も可能です。分析事例として水道水の測定結果を示します。

toc5.png水道水分析例 TOC濃度(TC-IC) 0.4mg/L

 

現在は主に自然水や部材等の純水溶出液の分析に適用していますが、めっき液やエッチング液など酸や金属イオンなど共存成分の多い試料についても適用が可能ですので、水溶液中のTOC評価でお困り事、ご相談等がございましたらお気軽にご相談ください。

http://www2.panasonic.co.jp/aec/analysis/index.html

材料分析の森本です。
レオメーターは、材料の粘度を測定する装置で、静的な測定と動的な測定の2つのモードの測定が可能です。塗料、インク、接着剤、ポリマー等の製造工程や品質管理、さらに性能評価などに有用な粘度、せん断応力および法線応力などの基礎データを得ることができます。今回は、一般的に活用されることが多い静的な測定について、コーンプレート型レオメーターを例にとって、測定原理を説明します。


はじめに、間隔hの2枚のプレートに液体を挟み、一方のプレートを固定して、もう一方のプレートを速度Vで移動させる場合を考えます。プレートに近い液体は速度が0であるに対して、上のプレートに近いところではプレートと同じ速度Vで動きますので、せん断流動が起こります。このとき、上下のプレート間の距離をhとすると、下記の式に従い、せん断速度γを算出することができます。


せん断速度 γ=V/h  (s-1)


上下のプレートをずらす力(流動を引き起こすために必要な力)がせん断応力です。このせん断応力をσとすると、σとγに比例関係が成立します。この比例定数は、流れに対する液体の抵抗であり、粘度ηと定義します。


せん断応力 σ=ηγ (Pa)


ana_20131101_01.PNG図1 せん断応力とせん断速度の関係


 次に、実測定装置の構造を説明します。図2に示すコーンプレートの表面速度は半径に比例しますので、外側ほど速くなります。一方、上下のプレート間の距離h'も外側ほど大きくなります。コーンプレートは、あるポイントでのプレート上の速度V'を上下のプレート間の距離h'で割ったせん断速度(V'/h)の値が、全く同じになるように設計されています。このようなコーンプレートを用い、遅い領域から早い領域へせん断速度を段階的に掃引させることで、高範囲のせん断速度でのサンプルの粘度ηを正確に測定することができます。

ana_20131101_02.PNG

解析センターでは、粘弾性測定などの物性評価も行っています。よろしければ、こちらもご覧下さい。
http://www2.panasonic.co.jp/aec/analysis/thermal-analysis.html
材料に関する困りごとがございましたら、お気軽にお問い合わせ下さい。ありがとうございました。

はじめまして。ナノ構造分析チームの高橋です。今回は断面試料作製に最適なBIB加工法についてご紹介させていただきます。


BIB(Broad Ion Beam)加工法とは、試料上部からArイオンビームを照射し、試料直上に設置した遮蔽板の端面に沿って平滑な断面を作製する加工方法です。CP法(Cross section Polisher)と呼ばれることもよくありますが、これは最初に普及した日本電子株式会社製のBIB加工装置の商品名に由来するものです。
下図は、実装プリント基板のBIB加工断面のSEM像です。金属層、エポキシ樹脂層、ガラス繊維の硬さの異なる複合材料でも、平滑な断面作製を行うことができます。


bib1.jpg

プリント基板の断面SEM像
(試料作製:BIB加工法)

【特徴】
・複合(柔-硬)材料でも良好な断面作製 が可能
・数~数百ミクロン領域の加工が可能
・加工歪みが少なく、グレインの観察が可能
・熱ダメージに弱いサンプル(樹脂など)は冷却加工によりダメージ軽減

 

【対象サンプル】
 電子デバイス
   ・光ディスク(Blu-Ray)
   ・電池の活物質、セパレータ
   ・燃料電池のMEA
   ・半導体デバイス LEDチップ
 その他 デバイス・材料 実績多数

 

また断面加工だけでなく、平面からのフラットミリング加工も可能です。
下図のような研磨キズがたくさん入った試料でも、

 

bib2.jpg機械研磨試料のSEM像

 

試料を回転させながらBIBを少し角度をつけてミリング加工を行なうと研磨キズがなくなり、合金層がレリーフのようにはっきりと確認しやすくなります。

 

bib3.jpgBIBによるフラットミリング加工試料のSEM像

 

このような断面作製の他、試料前処理でお困りの方はお気軽にご相談ください。

材料分析についてはこちら
http://www2.panasonic.co.jp/aec/analysis/index.html

分析解析サポートグループの仲井です。
当センターでは、試料の硬さ測定のために、マイクロビッカース硬度計とダイナミック硬度計を保有しています。今回は、マイクロビッカース硬度計についてご紹介します。

 

マイクロビッカース硬度計.jpgマイクロビッカース硬度計

 

正四角錐のダイヤモンド圧子を試料に押し込み、その時に生じたくぼみの表面積が対角線の長さd1、d2から算出できます。押し込み荷重をくぼみの表面積で割った値が、「ビッカース硬さ」です。

 

ビッカース.jpg上図の測定例は、ステンレス板、銀板、アクリル樹脂板のビッカース硬さを測定したものです。一般的に、ステンレス板が最も硬く、アクリル樹脂板が最も軟らかいですが、これらの硬さを数値的に表すことができます。
また、母材が同じ材質であっても、表面処理の種類や条件によって硬さが異なる場合がありますので、その状態をビッカース硬さで数値的に比較することもできます。

さらに、マイクロビッカース硬度計では、小さな荷重をかけることができるため、微小領域や薄膜(ICのボンディングパッド、コーティング膜、めっき膜など)の硬さ測定も行うことができます。

お問い合わせの際は、下記のホームページよりお願い致します。
http://www2.panasonic.co.jp/aec/analysis/index.html

信頼性評価チームの田村と申します。

今回、地震試験機の再稼動予定について、ご連絡させて頂きます。
昨年の8月から、故障のため使用することができませんでしたが、現在、新しい試験機への入れ替え作業を行っております。長期間使用することができず、ご利用を検討頂いたお客様には、大変ご迷惑をおかけしました。この場をお借りして、お詫び申し上げます。現在の予定ですが、10月中旬から設備搬入を行い、動作確認等を経て、本格的な運用は11月中旬からとなる見込みです。
テーブル取り付け穴は、旧試験機と同じ位置・ピッチ(300mm間隔、ボルトM20使用)で、これまで使用していた治具を取り付けて試験を行うことが可能です。
写真は、現在の試験室の状況で、ベース部分の設置が完了したところです。今後の試験機立上げの状況につきましては、適宜、アナウンスさせて頂きますので、よろしくお願いします。

         お問い合せ先:信頼性評価チーム 田村 

            (team.strength@ml.jp.panasonic.com

jishin-shiken2.jpg

当センターでは表面分析として、 X線光電子分光分析(XPS)、オージェ電子分光分析(AES)、二次イオン質量分析(SIMS)、飛行時間型二次イオン質量分析(TOF-SIMS)といった手法を用意し、お客様のご要望に沿った表面情報のご提供に努めています。
表面分析は、数nmのごく浅い表面に存在する元素やイオンの情報を調べる手法ですので、大気中で汚染や変質が起きやすいサンプルについては注意が必要です。
トランスファーベッセルは、汚染や変質からサンプルを守って分析装置内に導入するためのツールです。例えば、酸化されやすい金属や水分で変質しやすい材料は、グローブボックス中でサンプリングを行ってからトランスファーベッセルに入れると、大気暴露せずに分析装置内へ導入することができます。

ana_20130924.jpg

在、当センターでは、XPS、AES、TOF-SIMSで、トランスファーベッセルを使用することができます。電池の電極材料、プラズマ処理による表面状態変化、剥離界面状態などの分析時に活用できます。
どうぞお気軽に下記ホームページよりお問い合わせ下さい。
http://www2.panasonic.co.jp/aec/analysis/surface.html

分析解析サポートグループの礒谷です。
以前にご紹介しましたX線光電子分光分析(XPS)は、固体材料のごく表面の定性分析、定量分析、化学結合状態解析を行うことができます。また、アルゴンイオン銃を用いて試料表面をイオンエッチングしながら分析を繰り返すことによって、深さ方向の情報も得ることができます。XPS分析は材料の導電性を問わないため、有機材料の分析も行うことができるのが特徴です。

http://www2.panasonic.co.jp/aec/analysis/surface.html

 

しかし、樹脂試料表面の深さ方向分析を行うと、酸素、フッ素、硫黄などの軽元素が試料内部で徐々に減少して、検出されなくなる現象が現れる場合があります。PBT樹脂とフッ素含有樹脂を分析した例を図1に示します。実際には酸素やフッ素が内部でも存在する試料ですが、深さ5nmや10nmでは検出されていません。これでは正しい分析が行えていません。

 

ana_20130916_01.jpg

図1 従来のアルゴンイオン銃を用いて得られる炭素ピーク

 

そこで、当センターでは、アルバック・ファイ社製のXPS分析装置(PHI 5000 VersaProbe)に、アルゴンガスクラスターイオン銃(Gas Cluster Ion Beam:GCIB)を搭載しています。GCIBは、アルゴンガスから生成させたアルゴンクラスターをイオン化して、イオンビームとして試料に照射すると、深さ方向分析時のダメージを軽減できるイオン銃です。
従来のアルゴンイオン銃では、例えば加速電圧2kVのイオンビームを試料に照射した場合、アルゴンイオン1個に対して2000eVのエネルギーが加わるため、図2(a)のように試料内部にまでダメージを与えてしまいます。
一方、GCIBでは、約2500個のアルゴン原子からなるクラスターイオン1個に対して10kVの加速電圧で試料にイオンビーム照射した場合、クラスターイオン1個に加わるエネルギーは4eVとなり、従来のイオン銃に比べてイオン1個に加わるエネルギーが小さいため、図2(b)のようにダメージは試料のごく浅い部分に限定されます。
そのため、 GCIBを用いて樹脂試料の深さ方向分析を行うと、化学結合へ与えるダメージが軽減されて、酸素原子やフッ素原子が抜けることなく内部でも検出され、図3のように正確なデータを得ることができます。

 

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図2 イオンビーム照射時の試料ダメージ

 

 

ana_201360906_03.jpg


図3 アルゴンガスクラスターイオン銃を用いて得られる炭素ピーク

 

 

当センターでは、XPS分析装置だけでなく、飛行時間型二次イオン質量分析(TOF-SIMS)装置にもGCIBを搭載して、有機多層膜の深さ方向分析を行っており、精度の高い分析データのご提供に努めています。お問い合わせの際は、下記のホームページよりお願い致します。

http://www2.panasonic.co.jp/aec/analysis/index.html

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