2005 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, 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、延性が向上するという報告がある。
本研究では、Sn-Bi共晶はんだにAgを微量に添加することによる、はんだおよびそれを用いた実装部特性への影響について検討行った。
Sn-Bi系はんだの引張強度はSn-Pbはんだよりも強く、Agを0.2〜2.5%添加するとひずみ速度が小さい場合にはSn-Pb共晶はんだ以上に延性が向上した。さらにSn-Bi-Ag系はんだの三元共晶点はSn-54.1Bi-0.3Ag付近に存在することが算出され、Ag量が0.3w%以下ではSnが初晶として晶出し、0.3w%以上ではAg_3Snが初晶として晶出することを明らかにした。組織は組成だけでなく冷却速度にも大きく影響を受けるため、微細化には3元共晶組成に近づけることに加えて、冷却速度を早くする必要性が確認されたが。接合部の強度試験ではリフロー温度160℃でもSn-PbはんだやSn-Ag-Cuはんだと同程度以上の強度が得られ低温実装が可能であることが示された。また引張試験でSn-PbはんだとSn-Ag-Cuはんだでランド剥離が発生したが、Sn-Bi系はんだでは発生しなかったためランド剥離抑制の効果が期待できる。CSP接合部では温度サイクル試験による寿命はSn-Pbはんだに比べ長くなった。
以上より、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。
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Research Products
(5 results)
