（１１） はんだ相互接合界面
（１１−１） 主要はんだとＣｕ基体との相互接続界面
（１１−２−１） はんだとＣｕの界面反応
（Ａ） 基本はんだ系とＣｕの界面反応
＜ＩＭＣの厚みはＳｎ量に比例するが、一方でエージングでは界面反応ではんだ中のＳｎが消費されるため、ＳｎＰｂ、ＳｎＢｉなどでは
界面付近でＰｂ、Ｂｉの富化が生じ、界面脆化の原因となる。＞
コロラド鉱山学校のＭａｄｅｎｉら
Ｓｎ−３．５Ａｇ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ、ＳＡＣ３２８、Ｓｎ−９ＺｎとめっきＣｕ。
Ｓｎ−Ｚｎだけが界面にＣｕ５Ｚｎ８、Ｓｎ−３．５Ａｇでは界面付近にＡｇ３Ｓｎ。
Ｃｕ／Ｃｕ６Ｓｎ５界面は不規則で針状やホタテ貝殻状の構造がはんだ中に伸びている。
防衛大の菅沼ら（１９９５年）
Sn、Sn-３７Pb、Sn-３．５AgとＣｕ板
２層構造をなす。Ｃｕ側層がＣｕ多い。Ｃｕ／Ｃｕ３Ｓｎ／Ｃｕ６Ｓｎ５／はんだの構成。
Ｓｎ−ＡｇでＡｇ３Ｓｎは粒界に形成されたものではなく、亜粒界を形成。（低傾角粒界）
東北大 Takaku
冷間圧延Ｃｕ、Ｓｎ−Ｘ（Ｘ＝Ａｇ、Ｓｂ，Ｐｂ、Ｂｉ）
Ｓｎ−ＺｎはγＣｕ５Ｚｎ８で他はηＣｕ６Ｓｎ５とεＣｕ３Ｓｎ。
Ｓｎ量とともに厚み増加、Ｓｎ−６．７Ｓｂ＞Ｓｎ＞Ｓｎ−３．５Ａｇ＞Ｓｎ−３７Ｐｂ＞Ｓｎ−５７Ｂｉの順。
Ｚｈａｎｇ 中国 Ｓｎ−４Ａｇ、Ｓｎ−５８Ｂｉ
エージングで２層、平坦化し、Ｃｕ３Ｓｎ形成。ＳｎＢｉではＣｕ／ＩＭＣ界面にＢｉ粒子が発生。
ＳｎＡｇとＳｎＰｂ Sharif
Ｓｎ−３７Ｐｂ、Ｓｎ−３．５Ａｇ
Ｌｉａｎｇ
Ｓｎ−３．５Ａｇ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ、ＳＡＣ３８７
ＳＡＣのＩＭＣ成長が速い。
Ｓｉｅｗｒｔ Ｃｕ
Ｆｒｅａｒら、ＵＢＭとはんだ各種
無電解Ｎｉ
Ｃｕ ＵＢＭ
Ｃｕ３Ｓｎは薄すぎて観察できない。規則的に配置されたＣｕ６Ｓｎ５塊（nodule）。
Ａｇ含有はんだではＣｕ６Ｓｎ５に付着した大きなＡｇ３Ｓｎ。
リフローではＰｂフリーがＣｕ消費覆いが、エージングではＳｎＰｂがＣｕ消費多く、ＳｎＣｕがもっとも少ない。
（リフローとエージングで逆転！）
Ｃｕ消費が異常に少ない。（ＴｉＷ／めっきＣｕ構成）
Ｓｎ−Ｐｂは異質な粗大化した帯を経由して亀裂が始まり、伝播する。
Ｓｎ−Ｃｕでは粒界から亀裂が開始、伝播する。
ＳｎＡｇとＳｎＡｇＣｕは疲労亀裂はＩＭＣおよびＩＭＣ／はんだ界面から始まる。
富士通 Ｃｕ量とＩＭＣ
Ｃｈｕａｎ
Ｓｎ−３．５Ａｇ
Ｃｕ６（Ｓｎ，Ａｇ）５
間隔をおいたままＣｕ６Ｓｎ５ははんだ中に伸びる。
塚本 主なはんだとＣｕの界面の典型的状態
Sn-0.7Cu、Sn-0.7Cu+Ni、SAC307、Sn-37Pb
２回リフロー
SEM cross-sectional micrographs of IMC layers formed at the solder/Cu substrate interface
in 2-reflowed samples of (a) SC, (b) SCN, (c) SAC and (d) SP
SEM cross-sectional micrographs of IMC layers formed at the solder/Cu substrate interface in the samples aged at 125 °C
for 1000 h. (a) SC, (b) SCN, (c) SAC and (d) SP
Average thickness of the IMC layers formed between the SC, SCN, SAC and SP solders, and Cu substrates
in the samples subjected to 1, 2 and 4 reflows and after aging at 125 °C for 500 and 1000 h.
Morphology parameter, M, for SC, SCN, SAC and SP samples subjected to 1, 2 and 4 reflows and
aged at 125 °C for 500 and 1000 h.
Failure model of BGA joints subjected to shear loadings. (a) Impact force?displacement curves (SCN aged at 125 °C for 1000 h,
Displacement rates: 10, 100 and 4000 m/s). (b) SEM micrographs of the same samples after shear impact tests. (c) Failure model.
Failure model of BGA joints subjected to tensile loadings. (a) Impact force?displacement curves (SCN BGAs aged at 125 °C for 1000 h,
Displacement rates: 1 and 400 mm/s). (b) SEM micrographs of the same samples after tensile impact tests. (c) Failure model.
The deformation energy and maximum force during the shear impact tests for 2-reflowed and
aged SC ((a) and (b)), SCN ((c) and (d)), SAC ((e) and (f)) and SP ((g) and (h)).
The deformation energy is divided into two parts such for before- and after- maximum forces
The deformation energy and maximum load during the high speed shear impact tests (4000 mm/s) for various reflow times (1, 2, and 4)
and aging time (at 125 °C for 500 and 1000 h). The deformation energy is divided into two parts for the before- and after-maximum forces.
The failure types are also shown in the figures. (a) SC, (b) SCN, (c) SAC and (d) SP
The deformation energy and maximum force during the tensile impact tests for 2-reflowed and
aged SC ((a) and (b)), SCN ((c) and (d)), SAC ((e) and (f)) and SP ((g) and (h)).
The deformation energy is divided into two parts such for before- and after- maximum forces.
The deformation energy and maximum load during the high speed tensile impact tests (400 mm/s) for various reflow times (1, 2, and 4)
and aging time (at 125 °C for 500 and 1000 h). The deformation energy is divided into two parts such as the before-
and after-maximum force ones. The failure types are also shown in the figures. (a) SC, (b) SCN, (c) SAC and (d) SP
Ｚｈａｎｇ
Ｓｎ−４Ａｇ、Ｓｎ−５８Ｂｉ
Ｓｈｉｎ Sn-3.5Ag-xCuとCu基材の界面反応
Cu量で界面IMCの形態変化、Cu量多いと粗化する。
（Ｂ）その他のＳｎ−Ｘ２元系合金とＣｕ
Laurila
組成は原子％、ε：Ｃｕ６Ｓｎ５、η：Ｃｕ３Ｓｎ
ＳｎへＡｇ、Ｆｅ、Ａｕ、Ｎｉを添加。
Cu-Sn金属間化合物に固溶するものと固溶しないものがあり、固溶するものはＩＭＣの成長挙動の大きな影響を与え、
そのような元素としてＮｉが挙げられる。
Ｔｉ
ＴｉはＳｎと反応するのでＣｕ６Ｓｎ５には溶解しないと思われる。
Ｖｕｏｌｉｎｅｎ
Ａｇ、ＦｅはＣｕ６Ｓｎ５に固溶しないが、Ａｕ（〜１５原子％）、Ｎｉ（〜２０原子％）はかなり固溶。
| 戻 る | 目 次 | 次 へ |