（１１－４）　Ｎｉ基体との界面反応

（１１－４－１）　各種はんだとの反応
　ＳｎあるいはＳｎ－Ｘ（Ｘ＝Ｐｂ、Ａｇ等）とＮｉの界面反応で形成されるのは通常Ｎｉ３Ｓｎ４。
　ＩＭＣの厚みはＣｕ基体に比べ薄い。
　ＳｂはＳｎを置換。
　Ｃｕ含有はんだの挙動は複雑なのであとで詳しく述べるとしてＣｕ非含有はんだ(Ｓｎ、ＳｎＰｂ、ＳｎＡｇ、ＳｎＢｉ）を主に紹介する。

Shen
　ＳｎあるいはＳｎ－Ｘ（Ｘ＝Ｐｂ、Ａｇ等）とＮｉの界面反応で形成されるのは通常Ｎｉ３Ｓｎ４であるが、Ｎｉ３ＳｎとＮｉ３Ｓｎ２という説もある。
　Ｎｉ３Ｓｎ４の形態（morphology）については更に種々あり、ウイスカー状、丸くて平滑な表面（ノンファセット）のホタテ貝殻状、先が尖った
ホタテ貝殻状（ファセット）、薄い連続層、一様でない折れた層、塊状（chunk）など種々な報告がなされている。

　純ＮｉにＳｎ－３．５Ａｇ、Ｓｎ－３．５Ａｇ－０．７５Ｎｉ、５２３Ｋ、１分のリフロー

　ＩＭＣはＮｉ３Ｓｎ４でＳｎ－３．５Ａｇでは界面の層とＮｉに埋め込まれた不連続な層の緩んだ形状で、Ｓｎ－３．５Ａｇ－０．７５Ｎｉでは
連続で一様な形状。

　エージングではんだ中にＮｉ３Ｓｎ４が粒状の遊離。

　（method Ⅲ：Ｎｉ消費量から計算）

Huang
　０．１μｍスパッタＴｉ／０．５μｍスパッタＣｕ／Ｃｕ／Ｎｉ、はんだＳｎ－３．５Ａｇ。
　ＵＢＭの電解Ｃｕ／Ｎｉの厚みを５／３、３／２、０／１と変えているが意味不明でかえって解釈しにくくしている。

　Ｓｎリッチ相の粒成長と球状Ａｇ３Ｓｎの析出
　１５０℃エージングでのＮｉ３Ｓｎ４　ＩＭＣの厚みとＮｉ消費は

Ｈｅ
　スパッタと無電解Ｎｉの比較、はんだＳｎ－３．５ＡｇとＳｎ－３７Ｐｂ
　Ｃｒ／スパッタ１．０μｍＮｉ／０．３μｍＡｕ
　無電解Ｎｉ－Ｐ（１２．５ａｔ％）／置換Ａｕ

　エージングでＳｎ－３７ＰｂとスパッタＡｕ／Ｎｉにだけ（Ａｕ，Ｎｉ）Ｓｎ４が形成。
　Ａｕの拡散はＳｎ中よりＰｂ中が速いのが関係。
　＊Ｎｉ界面へのＡｕＳｎ４の形成はＡｕ厚み（あるいはＮｉの形成法）とはんだの種類が関係していることを示唆している。

　Ｐｂが（Ａｕ，Ｎｉ）Ｓｎ４より多くＡｕを含有。

　Ｎｉ－Ｐにのみボイド生成。

Ｈｅ　固相反応　Ｎｉ－Ｐ
Ｓｎ－３７Ｐｂ、Ｓｎ－３．５Ａｇ
　スパッタ１０００ÅＣｒ／スパッタ１μｍＮｉ／無電解５μｍＮｉ（１２．５Ｐａｔ％）／Ａｕ
　

　１３０℃、１００ｈ　（ａ）Ｓｎ－３．５Ａｇ、　（ｂ）Ｓｎ－３７Ｐｂ　（以下同様）

　１３０℃、４００ｈ

　Ｓｎ－３７Ｐｂのボイド、１７０℃で１００ｈと６２５ｈ

　Ｓｎ－３．５Ａｇのボイドと模式図、１９０℃、４００ｈ

Ｈｅ　南洋工科大ＳｎＡｇとＳｎＰｂとＮｉ（Ｐ）

液体反応　He
　スパッタ１μｍNi/０．３Au、無電解Ni-P/０．０５μｍAu

　固体反応
スパッタ１μｍNi/０．１Au、無電解Ni-P/Au

　Ｗａｎｇ　
　　ＳｎＣｕ　Ｎｉ－Ｐ（１０ｗｔ％Ｐ）／０．０６Ａｕ
　　２５０℃、３０ｓ、１、５、１０、２０ｍｉｎ
　Ｓｎ／Ｎｉ（Ｐ）に比べＳｎ（Ｃｕ）／Ｎｉ（Ｐ）でのＮｉ３Ｐの形成はＣｕ－Ｓｎ　ＩＭＣ形成による制約を受ける。
　Ｃｕの効果

（ａ）３０ｓ（ｂ）１ｍｉｎ、（ｃ）５ｍｉｎ、（ｄ）１０ｍｉｎ、（ｆ）２０ｍｉｎ

その２
　固相反応でのＣｕ効果
　強度へのリフローの影響

　強度へのエージングの影響

　純Ｓｎ、１５０℃

　　Ｓｈａｒｉｆ
　ＳＡＣ３５５、Ｓｎ－３．５Ａｇ、Ｓｎ－０．７Ｃｕ、無電解Ni/０．５μｍAu

　その２
　BGA：Sn-3.5Ag、SAC3５5とパッド：電解Ni/０．５μｍAu

　大阪大平森
　　無電解Ｎｉ－１０Ｐ／ＡｕでＡｕは５０、２５０、５００ｎｍではんだはＳｎ－３．５ＡｇとＳｎ－３．５Ａｇ－０．７５Ｃｕのはんだボール。
　　５１３Ｋピークで６０秒のリフロー条件。
　　Ｓｎ－ＡｇではＡｕコート無とＡｕが５０ｎｍでは界面にＮｉ３Ｓｎ４形成。
　　Ａｕが２５０ｎｍと５００ｎｍでは明瞭なＮｉ３Ｓｎ４が界面には見られない。
　　ＡＥＳでは不連続なＮｉ３Ｓｎ４が見られる。薄いＮｉ－Ｓｎ－Ｐの連続層が形成されている。
　　またＳｎ－ＡｇではＡｕにかかわらずＰリッチ層が存在。（Ｎｉ－Ｐ／Ｐリッチ層／Ｎｉ－Ｓｎ－Ｐ／はんだの構造）
　　Ｎｉ－Ｓｎ－Ｐにはマイクロ・ボイドが存在。
　　Ｓｎ－Ａｇ－ＣｕではＡｕにかかわらず（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５が形成され、Ａｕコート無とＡｕが５０ｎｍではＰリッチ層は観察されない。
　　Ａｕが２５０ｎｍと５００ｎｍではＰリッチ層が存在。

　エージング（４２３Ｋ、１．８ｘ１０^６秒）でＳｎ－ＡｇではＰリッチ層とＮｉ３Ｓｎ４が成長。
　Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕでは（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５が成長し、Ｐリッチ層は変化なし。

　冷間押し試験ではＳｎ－ＡｇはＰリッチ層が露出（Ｐリッチ層とＮｉ－Ｓｎ－Ｐの間で破壊）、エージング後のものはしばしばＮｉ３Ｓｎ４が見られる。（Ｎｉ３Ｓｎ４とはんだに間で破壊）
　Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕでは破壊面はＮｉ－Ｐめっき層に位置し（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５が一部見られる。
　エージング後はＮｉ－Ｐめっき層と（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５の両方の間。
　熱間押しでは表の通り。（図は模式状態）

Ｊｅｏｎ

　
Ｓｎ－Ｂｉ

　　Ｓｎ－５８Ｂｉ　Ｙｏｏｎ　成均館大
　Ｃｕと無電解Ｎｉ－Ｐ（Ａｕの有無不明）
はんだ付け状態では界面ＩＭＣはＣｕ６Ｓｎ５、Ｎｉ３Ｓｎ４それぞれ０．４５μｍ、０．１２μｍと
Ｓｎ量が少ないこととリフロー温度が低いせいかｋなり薄い。
Ｃｕ６Ｓｎ５はほたて貝殻状というがはっきりしない。
　エージングでＩＭＣが成長し、Ｓｎが不足し、ＩＭＣとはんだ界面にＢｉリッチ層が形成されている。
　ＩＭＣはＣｕ６Ｓｎ５とＣｕ６（Ｓｎ，Ｂｉ）５の２層化し、このため界面の結合が弱化し、界面脆化をもたらす。
　