Pbフリーはんだの金属学的基礎


(3−3) 日本のプロジェクト

(3−3−1) 概要

 日本のプロジェクトはNEDO資金などによりJEIDA−JEITAを受け皿にしたものががいくつか実行された。

 NEDO 2007 



JEITA 2008



JEITA実装技術標準化委員会 2008
 *詳しい内容は(3−3−3) 低温はんだ、フロー用はんだ、高融点はんだ 参照

 フローはんだ付け用低銀鉛フリーはんだ材料 


 高温鉛はんだ代替金属材料


 接合耐久性試験方法




 BGA/LGAはんだ接合部のボイド評価基準



 *規格(JIS C61191−6:2011)では
 BGAの場合
ボイドがない場合の60% 同80% 同等
Sn−Ag−Cu系 <20 <10 <5
Sn−Zn−(Bi)系 <30 <25 <20


 ウィスカ防止技術 →(15−3−1) JEITAの研究 参照

(3−3−2) 鉛フリーはんだ規格化のための研究開発 

 まず「鉛フリーはんだ規格化のための研究開発」(1998−2000年)によりはんだ合金の検討が行われた。

 JEIDAの活動 2000 谷口による概要解説は
 
  
 

NEDO 2000 橋本による溶接協会の活動は

  
 
 
 鉛フリーはんだは融点+α(リフローで10℃、フローで15℃)で接合可能であったとする。
 なおSn−3.5Ag−0.7Cu、Sn−3.5Ag−3Biのやに入りはんだは0.3mmφまで加工可能であるが、
Sn−3.5Ag−5Biは割れ発生で細線化が困難であるとする。

 英文菅沼 2007などによる2000年のJEIDAロードマップでは


 推奨は

菅沼


NEDO 2007 によると



(3−3−2) 実装問題

 実装問題に関しては
  「高密度実装における新接合技術の信頼性評価方法の標準化」(2001−2004年)については

NEDO 2007のよると


JEITA2003

 ウイスカについては環境条件から
  室温におけるウイスカ
  温度サイクルで発生するウイスカ
  酸化・腐食条件で発生するウイスカ
  外圧下で発生するウイスカ
  エレクトロマイグレーションで発生するウイスカに分けている。
 またJEITAの活動として







 機構から3つにわけ外部応力型、内部応力型、はんだウイスカのついて研究している

 ウイスカについては詳しくは(14−3) ウイスカー で述べる。
 マイグレーションについては(16−3−2) エレクトロ・マイグレーション で述べる。


 またIMS−EFSOTプロジェクトの「環境対応次世代接合技術の開発」は

芹沢ら


http://www.sanetu.co.jp/qa/pdf/pdf05.pdf



 結論
  Sn−Ag−Cu系とSn−Cu系を推薦。
  第二選択はSn−Zn(−Bi)系。
  Sb、In含有はんだは毒性と希少性から避けるべきである。


(3−3−3) 低温はんだ、フロー用はんだ、高融点はんだ

 低温はんだ、フロー用はんだの概要は下記のようである。
 詳しくは(6) 低融点系 及び、(7−4) SACの低Ag化 で述べる。


 低温はんだについては


 低温はんだ 2006  低温
  



 JEITA 第2世代フロー用はんだ標準化プロジェクト 2008

既存はんだの問題
    構成主材料の高騰 ・・・最大の問題
    Sn−Cu系ははんだ上がりが悪いためスルーホールには使えない。
    銅箔喰われの問題

 検討したはんだは 
 
最初の各社提案組成
 Sn−0.7Cu−0.03Ni
 Sn−0.7Cu−0.03Ni−P(0.003,0.005)
 Sn−0.7Cu
 Sn−0.7Cu−Ag(0.1,0.3,0.5.1)
 Sn−0.7Cu−0.3Ag−0.005P
 Sn−0.7Cu−(0.3,1)Ag−1Bi
 Sn−(0.5,0.7)Cu−0.05Ni
 Sn−0.7Cu−(0.03,0.05)Co
 Sn−0.7Cu−0.3Ag−(0.03,0.05)Co
 Sn−0.7Cu−(0.3,0.5,1)Ag−0.05Ni
 Sn−0.7Cu−0.3Ag−0.1Bi
 Sn−0.7Cu−0.3Ag−(0.1,0.3,0.5)Bi−0.04Ni

各添加元素の期待効果
  P:ドロス抑制
  Co:耐クリープ性、銅食われ
  Ni:銅食われ
  Bi:濡れ性向上、低融点化
  Ag:耐疲労性、低融点化

 結論は上記のようにSn−1.0Ag−0.7CuとSn−0.3Ag−0.7Cuの推薦であった。
 日本では低Agはんだはフロー用の低銀化・低コスト化という観点から調査されたが、欧米では落下衝撃性の改善の観点から調査された。





NEDOの高温鉛はんだ代替技術開発(2005−2007年)は


 ダイアタッチ用としてZn−Sn系(Zn−30Sn)、Bi系なども検討するが結局導電接着剤中心となる。
 成果の意義として高機能材料開発では
  金属系Zn−Sn、Bi系、導電性接着剤のいずれも耐熱性が確保され、界面制御が可能となった。
としている。
 高融点はんだについて詳しくは(15−1) 高融点はんだ で述べる。


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