2006 Fiscal Year Annual Research Report
ステップソルダリングを可能にする低温対応Sn-Bi系鉛フリーはんだの開発
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17560633
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
上西 啓介 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教授 (80223478)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 武彦 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, 助教授 (00323329)
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| Keywords | マイクロ接合 / 低温実装 / 鉛フリーはんだ / 界面反応 / エレクトロニクス実装 / 信頼性評価 / 微細組織 / 錫・ビスマス合金 |
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| Research Abstract |
エレクトロニクス実装において低耐熱性材料の実装やステップソルダリングなどに対応可能な低温実装プロセスの開発が要望されている。実装に用いるはんだも、現在広く使用されている鉛フリーSn-Ag-Cuはんだより低い低融点はんだの開発が必要である。低融点鉛フリーはんだの一つであるSn-Bi共晶はんだは融点が139℃とSn-Pb共晶はんだよりも低く、リフロー温度を大幅に下げることが可能である。延性の低さが大きな問題視されているがAgを添加することによりSn-Biはんだの組織が微細になり、延性が向上する。昨年度までの研究によりSn-Bi系はんだは低温実装による接合部でもSn-PbはんだやSn-Ag-Cuはんだ並の十分な強度が得られることが明らかとなった。さらには、低温で実装することにより、基板の反りやパッド剥離が起こりにくいことも確認され、周囲への熱応力の少ない実装が行なえる可能性が示唆された。本年度はこの低熱不可実装の効果を確認するため、基板とはんだとの界面反応の速度論的解析と、基板と基板との間に発生する残留応力解析を行なった。
Sn-Bi系はんだとCu基板との界面に形成する金属間化合物反応層はSn-PbやSn-Ag-Cuはんだの場合と同じく、Cu6Sn5層であり、実装温度を低くすることによりその層厚を小さくすることができた。80-125℃の高温放置に伴う反応層の成長も、そのメカニズムは他のはんだと同様であり、融点のわずか15℃下の温度でも反応が加速されることはなかった。このことにより、低温実装により反応層成長を抑制することができた。Sn-Bi系はんだは、他のはんだと比べて熱膨張係数が小さく、またBiは溶融にともない体積膨張する数少ない元素であるため、溶融から室温までの冷却に伴う体積膨張は小さく、結果として残留応力を小さくできることが確認された。
以上の結果より、Sn-Bi系はんだの材料的特性と、低温実装による効果をあわせることにより、より低熱負荷実装が可能であることが確認された。
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Research Products
(3 results)
