• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Effect of Third Element Addition on Eutectic Microstructure of Lead Free Low Temperature Sn-Bi Based Solders

Research Project

Project/Area Number 19560728
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Material processing/treatments
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

UENISHI Keisuke  Osaka University, 大学院・工学研究科, 教授 (80223478)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) SATO Takehiko  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60379112)
荘司 郁夫  群馬大学, 工学部, 准教授 (00323329)
Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) SHOUJI Ikuo  群馬大学, 工学部, 准教授 (00323329)
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2007: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywords鉛フリーはんだ / 低温接合 / マイクロ接合 / 界面反応 / 信頼性評価 / 低温実装 / 共晶組織 / 微細化 / 延性改善 / 状態図計算 / 金属間化合物 / 添加元素
Research Abstract

Sn-Bi共晶系はんだは、その融点が140℃と低いため、低温実装用材料として期待されている。しかし、その延性が乏しいことが実用化の阻害要因となっており、その改善が求められている。研究者らはこれまで、Sn-Bi共晶はんだに1mass%以下のAgを添加することにより、共晶組織を微細化し、延性を改善することができることを報告した。またAg以外にはCu、Geなどの元素を添加することによっても同様な微細化効果があることが確認された
更に添加元素としてSbを添加量を1mass%以下に制御することにより、比較的遅い冷却速度においてもSn/Biの共晶組織を著しく微細化することが明らかとなった。この材料は引張り試験による伸びが40%以上と、従来のSn-Pb共晶はんだよりも延性にすぐれ、かつ融点が140℃前後の新しい低融点はんだ材料として有望であることが確認された。Sb添加が有効である要因としては、元素添加により新たに形成する金属間化合物相が、他の添加元素では晶出によって形成されるため、ローカルには粗大化したものが形成されやすいのに対して、Sbを添加したときに形成するSnSb相は過飽和なSn固溶体から析出するため、微細にSnとBiの粒界に分散するためであることが、計算状態図による熱力学的考察により明らかとなった
この開発したSn-Bi-SbはんだBGAボールを用いて、Cu基板との接合を行ったところ、160℃という従来のはんだ材料の場合よりも低温のリフローで接合が可能でバンププル引張り試験によっても高い引張り強度を示すなど、その接合性も良好であることが確認された

Report

(3 results)
  • 2008 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2009 2008 2007 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (3 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] 第三元素添加によるSn-Bi共晶はんだの組織微細化と延性改善効果2009

    • Author(s)
      金児仁史、中西徹洋、鳥居久範、赤松俊也、作山誠樹、上西啓介、佐藤武彦
    • Journal Title

      第15回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム(MATE2009)論文集 Vol.15

      Pages: 345-348

    • Related Report
      2008 Final Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 第三元素添加によるSn-Bi共晶はんだの組織微細化と延性改善効果2009

    • Author(s)
      金児仁史, 中西徹洋, 鳥居久範, 作山誠樹, 上西啓介, 佐藤武彦
    • Journal Title

      エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム論文集 Vol. 15

      Pages: 345-348

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 低応力実装に向けたSn-Bi低温接合技術電子情報通信学会論文誌C2008

    • Author(s)
      作山誠樹、赤松俊也、上西啓介、佐藤武彦
    • Journal Title

      Vol.Jgl-C, No.11

      Pages: 534-541

    • Related Report
      2008 Final Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sn-Bi共晶はんだへの第三元素添加効果2008

    • Author(s)
      金児仁史、鳥居久範、赤松俊也、作山誠樹、上西啓介、佐藤武彦
    • Journal Title

      第18回マイクロエレクトロニクスシンポジウム(MES2008)論文集 Vol.18

      Pages: 203-206

    • NAID

      130008032210

    • Related Report
      2008 Final Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 低応力実装に向けたSn-Bi低温接合技術2008

    • Author(s)
      作山誠樹, 赤松俊也, 上西啓介, 佐藤武彦
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌C Vol. J91C No. 11

      Pages: 534-541

    • NAID

      110007380061

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sn-Bi共晶はんだへの第三元素添加効果2008

    • Author(s)
      金児仁史, 鳥居久範, 作山誠樹, 上西啓介, 佐藤武彦
    • Journal Title

      マイクロエレクトロニクスシンポジウム論文集 Vol. 18

      Pages: 203-206

    • NAID

      130008032210

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Ag Addition to Sn-Bi Eutectic Solders on the Microstructure and Properties of Joints with Cu2007

    • Author(s)
      Keisuke Uenishi, H.Torii, S.Nakajima, T.Akamatsu, S.Sakuyama and Takehiko Sato
    • Journal Title

      Proceedings of International Conference on Electronics Packaging, 2007

      Pages: 193-196

    • Related Report
      2008 Final Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Ag Addition to Sn-Bi Eutectic Solders on the Microstructure and Properties of Joints with Cu2007

    • Author(s)
      Keisuke Uenishi
    • Journal Title

      Proceedings of International Conference on Electronics Packaging 1

      Pages: 193-196

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 第三元素添加によるSn-Bi共晶はんだの組織微細化と延性改善効果2009

    • Author(s)
      金児仁史、中西徹洋、鳥居久範赤松俊也、作山誠樹、上西啓介、佐藤武彦
    • Organizer
      第15回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム(mTE2009)
    • Place of Presentation
      横浜
    • Related Report
      2008 Final Research Report
  • [Presentation] Sn-Bi共晶はんだへの第三元素添加効果第18回マイクロエレクトロニクスシンポジゥム2008

    • Author(s)
      金児仁史、鳥居久範、赤松俊也、作山誠樹、上西啓介、佐藤武彦
    • Place of Presentation
      京都
    • Related Report
      2008 Final Research Report
  • [Presentation] Effect of AgAddition to Sn-BiEutectic Solders on the Microstructure and Properties of Joints with Cu2007

    • Author(s)
      Keisuke Uenishi, H.Torii, S.Nakajima, T.Akamatsu, S.Sakuyama and Takehiko Sato
    • Organizer
      International Conference on Electronics Packaging 2007
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2008 Final Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.mit.eng.osaka-u.ac.jp/td2/

    • Related Report
      2008 Final Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] はんだ、はんだ付け方法および半導体装置2009

    • Inventor(s)
      上西啓介、作山誠樹、赤松俊也、鳥居久範、金児仁史
    • Industrial Property Rights Holder
      富士通研究所、大阪大学
    • Filing Date
      2009-01-26
    • Related Report
      2008 Final Research Report

URL: 

Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi