Pbフリーはんだの金属学的基礎


(4) 企業の研究動向

(4−1) 日本のはんだメーカー

 コキ 2003年

 添加成分の効果
添加成分 効果
Ag 融点低下、濡れ改善、接合強度
Bi 融点低下、濡れ改善
Cu 接合強度改善
Zn 低融点、低価格
Sb 接合強度改善、表面張力低下で濡れ広がり改善、ツームストン減少
In 融点低下
Ni 濡れ弾き抑制
Ge 酸化抑制

  
 


 各はんだ系の特徴
主特徴 課題
Sn−Ag系(Cu、Bi非含有)
 例 Sn3.5Ag
融点:221℃
実績がある。
不純物許容性
高融点
高価格
機械的強度がやや劣る
はんだ付け性が良くない
Sn−Ag−Cu系(Bi非含有)
 例 Sn3〜3.5Ag0.5〜0.7Cu
融点:217〜218℃
金属接合強度が信頼できる
熱疲労特性良
線、棒、粉末形態で利用できる
相対的高融点
相対的高価格
特許問題
はんだ付け性が良くない
Sn−Ag−Cu系(微量Bi含有)
 例 Sn0.5〜2.8Ag0.5〜0.7Cu1〜3.0Bi
融点:214〜220℃
ペースト使用に適する
金属接合強度が信頼できる
濡れ良好
比較的低伸び
はんだめっきのPb汚染問題の可能性
ウェーヴでのリフトオフの可能性
線化困難
Sn−Ag系(多量のBi)
 例 Sn2.8Ag15Bi
融点:136〜197℃
ペースト用
濡れ、濡れ広がり良好
伸び悪い
はんだめっきのPb汚染問題の可能性
接合強度と熱疲労特性が良くない
Sn−Zn系
 例Sn8Zn3Bi、Sn9Zn
融点:193〜199℃
高機械的及び熱疲労耐性
低価格
濡れ広がり悪い
相対的ドロス発生の多さ、ペースト寿命が短い
低耐腐食性、高反応性
ほとんどリサイクル不可能



   SOP30x20ピン、−30〜+85℃、500回
 





千住
 
  条件不明                                     125℃(?)




 L21:Sn−2Ag−0.5Cu−7.5Bi、M31:Sn−3.5Cu−0.75Cu


 タムラ  初期
 
 






 石川金属
  

 
日本スペリア
  組成による冷却後の表面状態の違い

凝固比較 スペリア
 



 



 



 



 



 



 特性比較

 真空ガラス管中での流動特性(Ragone法)


凝固の比較 詳しくは →凝固の様子









almit

 共晶近傍SACに比較

 引け巣(熱間割れ)と温度サイクルによる亀裂の違い

 SACの表面状態の組成による変化




 −40〜125℃、2125チップ・キャパシタ:Snめっき、PCB:Cu



 Sn分布

 SnPbでの大粒化

Ag分布

 Ag3Snネットワークの崩壊

 Cu分布

 Cu6Sn5の成長

 ペースト劣化

 つやがなくなり、粘度が高くなり、ぼそぼそした感じとなる。

(4−2) 日本企業(はんだメーカー以外)

 ここでは一般的なもので代表的なものを挙げておく詳しくは後述。

 松下
 
 
 

 





 豊田中研の高尾ら

  
 

デンソー

  5%を基準に多少











 シャープ
 



(4−3) 外国企業

SCI SystemsのM.Abtew 参考
 
 
 

 
 
 
 

 



 同様


 AIM



  インジウム Lee Where the world is going

 
Sn-3.5Ag
Sn-0.7Cu
Sn-Ag-Cu Sn-4.7Ag-1.7Cu
Sn-4.0Ag-1Cu
Sn-3.0Ag-0.5Cu
Sn-4.0Ag-0.5Cu
Sn-3.8Ag-0.7Cu
Sn-Ag-3.2Cu-0.5Cu
Sn-3.5Cu-0.75Cu
Sn/Ag/Cu/X Sn-2.5Ag-0.8Cu-0.5Sb
Sn-2Cu-0.2Ag-0.8Sb
Sn/Ag/Bi/X
Sn-3.4Ag-4.8Bi
Sn-3.5Ag-3Bi
Sn-2Ag-7.5Bi
Sn-3Ag-3Bi
Sn-3Ag-5Bi
Sn-3.2Ag-3Bi-1.1Cu-Ge
Sn-3.5Ag-0.5Bi-3In
Sn-2Ag-7.5Bi-0.5Cu
Sn-2.0-2.8Ag-13-17Bi-0-1Cu
Sn-2.8Ag-10Bi-0.6Cu

 インジウム・コーポレーションのLee1997

 





Sn−58Bi

Sn−54.5Bi−2.5Fe

Sn−52In

Sn

Sn−3.5Ag

Sn−3.5Ag−1Zn

Sn−3.5Ag−1Zn−0.5Cu

Sn−4.8Bi−3.4Ag

Sn−0.7Cu

Sn−4Cu−0.5Ag

Sn−20.0In−2.8Ag

Sn−5Sb

Sn−9Zn

Sn−9Zn−5In


Bastow



 HeraeusのMiric  

Sn/Ag Sn-3.5Ag 221
Sn/g/Cu Sn-4.0Ag-0.5Cu
Sn-3.8Ag-0.7Cu
Sn-4.0Ag-1.0Cu
Sn-4.7Ag-1.7Cu
217-219
217-219
217-219
216-218
Sn/Cu Sn-0.7Cu 227
Sn/Ag/Cu/Sb Sn-2.5Ag-0.5Cu-0.5Sb 217-220
Sn/Ag/Bi Sn-3.4Ag-4.8Bi 200-216
Sn/Ag/Bi/Cu Sn-2.0Ag-7.5Bi-0.5Cu (138)198-212
Sn/Bi Sn-58Bi 138
Sn-Sb Sn-5Sb 232-240
In/Sn Sn-52In 118
Sn/Zn Sn-9Zn 199
Au/Sn Sn-80Au 280
Sn/Sb Sn-5Sb 232-240
Sn/Ag/Sb Sn-25Ag-10Sb(Motorola J) 230-235
Sn/In/Ag/Sb
Sn/In/Ag
Sn-11In-2Ag-0.6Sb
Sn-20In-2.8Ag
(118)189






Grusd Heraeus








 1999 Solderconnection  業者
 

 TI
 
 







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