（７） Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ（ＳＡＣ）系
（７−１） SAC系の基本的性質
Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだはＳｎ−３．０−０．５ＣｕをＳＡＣ３０５のように呼ぶ事が多いので以下そのように表記する。
（７−１−１） ＳＡＣ系の国際的すう勢、規格
既に述べているが国際的にＰｂフリーはんだの調査・研究が１９９０年代後半から進められた際、その筆頭に上げられたのは
Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ３元系の共晶近傍組成であった。
各種プロジェクト推奨組成は次のようなものであった。
各種プロジェクト推奨組成（１９９９年）
| プロジェクト | 推奨組成 |
| 米国ＮＥＭＩ | Sn-3.9Ag-0.6Cu |
| 英国ＩＴＲＩ | Sn-(3.4〜4.1)Ag-(0.45〜0.9)Cu |
| 欧州ＩＤＥＡＬＳ | Sn-3.8Ag-0.7Cu |
| 日本ＮＥＤＯ | Sn-3.5Ag-0.7Cu |
| 日本ＪＥＩＴＡ | Sn-3.0Ag-0.5Cu |
またこの付近の組成は特許がありその代表的なものは米国のアイオワ州大と日本の松下・千住のものである。
アイオワ州大は接合でも特許となっており対応が難しいところがあった。
共晶組成ははっきりしないがアイオワ州大のは正しくないというのが一般的である。
特許
| 出願者 | 特許Ｎｏ． | 出願日 | 組成 |
| Iowa State Ames Lab | USP5527628 | １９９５年２月２４日 | Sn-(3.5〜7.7)Ag-(1.4〜4.0)Cu |
| 松下・千住 | JP302744 | １９９１年７月８日 | Sn-(3.0〜5.0)Ag-(0.5〜3.0)Cu |
| JW Harris company失効 | USP4695428 | Sn-3.0Ag-0.5Cu | |
| Engelhard Corporation | USP4778733 | Sn-(0.05〜3)Ag-(0.7〜6)Cu | |
| ＊Petzow (German) 先行技術 | Sn-4.0Ag-0.5Cu | ||
| （共晶組成） | |||
| Iowa State Ames Lab | Sn-4.7Ag-1.7Cu | ||
| NIST | Sn-3.5Ag-0.9Cu（実験） Sn-3.7Ag-0.9Cu Sn-3.6Ag-1.0Cu |
||
| HUT | Sn-3.4Ag-0.8Cu |
HUTによると
＊共晶組成というより調査された組成であろう。
規格では
ＪＩＳ Ｚ ３２８２ ：２００６
| 公称組成 | 融点（℃） | ＩＳＯ合金番号 |
| Sn-0.7Cu-0.3Ag | 217-226 | ５０１ |
| Sn-3Ag-0.5Cu | 217-219 | ７１１ |
| Sn-4Ag-0.5Cu | 217-219 | ７１４ |
| Sn-3.5Ag-0.7Cu | 217 | ７１２ |
| Sn-3.8Ag-0.7Cu | 217 | ７１３ |
ＩＰＣ Ｊ−ＳＴＤ−００６Ｂ（２００９）
| 公称組成 | 融点（℃） | |
| Sn-4.0Cu-0.5Ag | 217-219 | SAC405 |
| Sn-3.8Ag-0.7Cu | 217-221 | SAC387 |
| Sn-3.2Ag-0.4Cu | 217 | |
| Sn-3.0Ag-0.5Cu | 217 | SAC305 |
| Sn-2.5Ag-0.8Cu-0.5Sb | 217-225 |
ＩＳＯ ９４５３（２００６）
| 合金Ｎｏ． | 公称組成 | 融点（℃） |
| ５０１ | Sn-0.3Ag-0.7Cu | 217-227 |
| ７１１ | Sn-3Ag-0.5Cu | 217-220 |
| ７１２ | Sn-3.5Ag-0.7Cu | 217-218 |
| ７１３ | Sn-3.8Ag-0.7Cu | 217-226 |
| ７１４ | Sn-4Ag-0.5Cu | 217-229 |
代表的組成についての一般的と思われる固液共存範囲は下図の通りである。
ＳＡＣの融点の比較 （メーカー、規格）
| 組成 | 千住 | ニホンゲンマ | JIS | IPC | ISO | AIM | Indium.com | Heraeus | Qualitek | calc | その他 |
| Sn-0.3Ag-0.7Cu | 217-227 | 216-227 | 217-226 | 217-227 | 217-227 | ||||||
| Sn-1.0Ag-0.7Cu | 217-224 | 216-222 | |||||||||
| Sn-1.0Ag-0.5Cu | 217-227 | 215-227 | 217-227 | 217-228 | |||||||
| Sn-2.0Ag-0.5Cu | 217-223 | ||||||||||
| Sn-2.1Ag-0.9Cu | 216-222 | ||||||||||
| Sn-2.5Ag-0.9Cu | 216-221 | ||||||||||
| Sn-3.0Ag-0.5Cu | 217-220 | 216-221 | 217-219 | 217 | 217-220 | 217-218 | 217-220 | 217 | 217-221 | 216-220 | |
| Sn-3.0Ag-0.7Cu | 217-219 | ||||||||||
| Sn-3.2Ag-0.8Cu | 216-218 | ||||||||||
| Sn-3.5Ag-0.75Cu (Sn-3.5Ag-0.7Cu) |
218-219 | 216-220 | 217 | 217-226 | 217-221 | 216-218 | |||||
| Sn-3.5Ag-1.0Cu | 216-225 | ||||||||||
| Sn-3.6Ag-1.5Cu | 216-254 | ||||||||||
| Sn-3.8Ag-0.7Cu | 217-225 | 217 | 217-221 | 217-226 | 217-218 | 217-220 | 217-219 | ||||
| Sn-3.9Ag-0.6Cu | 217-226 | 217-225 | 217.5-218.5(Kim) | ||||||||
| Sn-4.0Ag-0.5Cu | 217-229 | 217-229 | 217-218 | 217-225 | 217 | 217-221 | |||||
| Sn-4.0Ag-0.9Cu | 217-230 | ||||||||||
| Sn-4.0Ag-1.0Cu | 216-223 |
（７−１−２） 光沢、引け巣と凝固過程
ＳＡＣ系合金の組織は通常βＳｎの周囲を共晶組織が囲んだ蜂の巣状となるが、共晶とされる組成でも光沢を示さず、
非光沢化と窪みと粗い表面、引け巣と呼ばれる裂け目状の深い溝などの状態を呈し、初晶βＳｎのデンドライトの他に
過共晶ではＣｕ６Ｓｎ５、Ａｇ３Ｓｎなどの大きなＩＭＣ初晶が晶出しやすい。
引け巣 ＩＤＥＡＬＳ
熱間割れ
Ｊｕａｒｅｚ
表面状態 引け巣、光沢
引け巣
Ａｇ３Ｓｎの存在と関係
三洋電機
Ａｌｍｉｔ
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
表面状態と組成（Ａｇ）
千住の説明（２００４年 鉛フリー実装フォーラム）
表面状態と組成（Ｃｕ）
その固液共存範囲は
課題
材料コスト増
凝固開始温度上昇、固液共存範囲拡大。
共晶からずれることで巨大な初晶Ａｇ３Ｓｎ、Ｃｕ６Ｓｎ５が生じる。
日本スペリア 比較
冷却速度
巨大初晶ＩＭＣ Ｋａｎｇ
Sn-3.8Ag-0.7Cu Sn-3.8Ag-0.35Cu Sn-3.5Ag
はんだボールの凝固 Ｋｉｍ
ＳＡＣ３０５
ＳＡＣの凝固
凝固中断による凝固過程の組織
白い結晶がＡｇ３Ｓｎ、黒っぽいのがＣｕ６Ｓｎ５結晶
凝固中断による途中組織
（ａ）は１０μｍのβＳｎ、急冷凝固によるもの。
いずれも凝固による晶出組織と急冷凝固組織（微細βＳｎ組織）が混在。
微細な黒い結晶は急冷で晶出したＣｕ６Ｓｎ５。数１−〜１００μｍの初晶Ｃｕ６Ｓｎ５が存在。
（７−１−３） 状態図と組織
SAC NIST
液相面（全体）
Ｓｎリッチ領域の３元状態図
液相線面 ２次凝固面
組織
（ａ）：３元共晶 Ｓｎ＋Ａｇ３Ｓｎ（針状）＋Ｃｕ６Ｓｎ５（円板状） （ｂ）：（１）Ｓｎ、（２）Ｓｎ＋Ａｇ３Ｓｎ、（３）Ｓｎ＋Ｃｕ６Ｓｎ５
ＳＥＭ像
（７−１−４） ＳＡＣ系はんだの一般的特徴
ＩＭＳ ＥＦＳＯＴ
Ｍａ 概観
Ｈａｒｔｆｏｒｄ
Ｈ Ｍａ Ａｕｂｕｒｎ大
室温エージングの影響
恒温エージング
１２５℃
温度と歪速度の影響
2005_11.12_Robustness of Surface Mount Multilayer CapsPPT
別
ＳｎＰｂとＳＡＣの比較
ＳＡＣ３８７ Ｓｎ３．５Ａｇ
ＣＺ ＳＡＣ３８７
ＳＡＣ３８７、共晶ＳｎＡｇ
ＤｆＲ
冷却速度とデンドライト
同様
ＩｎｎｏＬｏｔ
ＳＡＣ３８７＋３．０Ｂｉ＋１．４Ｓｂ＋０．１５Ｎｉ
２０６〜２１７℃
Ｂａｒｙ 高サイクルあるいは曲げ
Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ
１：Ｂｉを固溶（１．７原子％）したβＳｎ、２：（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５
３：Ａｇ３Ｓｎ、４：（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５
高サイクル疲労（振動）
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