| 研究概要 |
今日,鉛フリーはんだ実装において,凝固欠陥,粗大初晶化合物,界面欠陥など幾つかの深刻な課題が明らかになってきている.本研究は,鉛フリーはんだ付け現象における各種欠陥形成のメカニズムを解明し,高信頼性接続技術への学術基盤形成へ繋げることを目的として遂行した.
まず,Sn-Ag-Cu系合金に着目し,冷却過程における金属間化合物の晶出形態の組織的評価を行い,更に素反応プロセスを熱力学シミュレーションにより検証した.その結果,Agが3.0wt%から3.9%の間でAg_3Sn初晶形成に変化が現れ,最適組成はAg量で約3.2wt%以下にあることを提案した.また,過冷却現象へ与える合金元素微量添加の効果を調べ,Feなどの非固溶型元素の効果が大きいことを明らかにした。
ICリードのミクロ接続部分における凝固現象のその場観察を始めて実現し,同時に凝固シミュレーションにより凝固のプロセスを明らかにした.凝固最終部分の予測を可能にし,偏析や欠陥の生じる原因と場所の特定を始めて可能にした.鉛フリーはんだにおける凝固のその場観察とシミュレーションの有効性が証明され,詳細な諸パラメーターの凝固欠陥発生に対する影響を明らかに出来た.
一方,鉛フリーはんだはんだ付けの界面ナノ構造をTEM観察により解明した.付加価値の高いNi-Pめっき/Sn合金界面における反応プロセスを解明した.この反応抑制には,はんだにCuを添加することで(Cu,Ni)_6Sn_5化合物が形成され,これによってNi拡散が抑制され,最終的に界面の信頼性向上が可能になることを示した.
以上の成果は,はんだ接続の科学的基礎を築き,各種組織制御が可能になることを示したものとして,国際的に注目を集めている.平成15,16年の米国金属学会国際シンポジウムにおいて3件の招待講演を受け,更に国際会議招待講演2件の予定を持つ.また,国内では既に数十の招待講演を受けている.
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