Pbフリーはんだの金属学的基礎
(6−2) Sn−Zn系
(6−2−1) Sn-Zn系の組織と性質
固溶強化
Nazer
Lan
Sn−Zn
忠内
小松
(6−2−2) Sn-Zn系の改善
→
Sn-Zn-X
Cheng
HH問題(大阪大菅沼)
対策
Ni、Al、Cu添加
はんだ付け時のZn酸化による濡れ低下
Cuに対しCuZn系IMC成長による経時劣化
高温でのSnのCuZn系IMCによる接合強度劣化
Ni:バリア層
Al:犠牲酸化、Cu−Alバリア層
Ag:Sn、Zn拡散抑制
Ni、Cu→界面Cu−Zn IMC成長抑制
融点上昇、223−224℃
大阪大柳川ら(小林紘二郎のグループ)
によるとSn−8Zn−3BiにAg、Bi、Cu、Pb添加
Cuとの接合界面にははんだ側からCuZn6、Cu5Zn8が形成されるが、Ag添加では(Ag,Cu)Zn3、Cu5Zn8が形成。
高温保持ではすべてCu5Zn8の1層。Ag添加でははんだ中にAgZn3形成。
Ag添加ではIMC層成長抑制される。
アウグスブルグ応用科学大
Bi
Sn−Pb−Bi3元共晶形成
融点低下、耐食性改善
Al、(Ti、Cr)
濡れ性悪化、
耐食性改善、靭性向上、IMC層形成抑制、ボイド形成抑制
Nd、La
表面張力低減
(6−2−3) Sn−Zn−Bi
台湾
Sn−41原子%Bi−2原子%Znの135℃、あるいはSn−39原子%−5原子%Znの136℃
石田
Sn−54.5ZnBi−2.7Znで130℃
大谷
国立台湾大
バルクには板状Znが析出。
Niでは界面にはNi5Zn21が形成
黒:Znリッチ、白:Biリッチ、灰色:βSn
横浜大Qiang Yu
らの
その2
エスペック
表面処理
Ma
Sn−9Zn−2Cu−3Bi+Ni
菅沼の概観
各種低温
キム
低融点相
シャープ
ソウル大
表面処理 低融点相
Ni/AuパッドではSnめっきパッドに比較してSn、Pb、Biの偏析が少ない。
これはAu−PbIMC形成でSn−Pb−Bi低融点相形成が抑制されるためと考えられる。
日立金属
中国南東大のグループによると
Cuとの接合 Sn−9Zn−ZBi
目盛りは(a)50μm、(d),(f)20μm、(c)10μm、(b),(e)5μm
4BiからBiが析出、12Znでは塊状Znが析出
気賀
Au:Ni/フラッシュAu
ボイドの様子
(6−2−4) Sn−Zn−Ag
Shiue
Hung
Song
台湾
Sn−8.55Zn−1Ag
針状Znとデンドライト状AgZn3と亜共晶組織、A、Bは共晶組織、βSnなどが存在
Das
電解Ni/0.5μmAu
破断ははんだ
Song
台湾
破壊ははんだ
その3
Ahmed
(6−2−5) Sn−Zn−Cu
大連
Sn−9Zn−2Cu
Sn−Zn−Cu
Sn−Zn−Cu
台湾
大連理工大
中国
(6−2−6) Sn−Zn−Al
各種酸化
南昌大
富士通
その2
Ni/0.1μmAuパッド、はんだボール、Sn−7Zn−100ppmAl
台湾
チェコ
その2
(6−2−7) Sn−Zn−Ga
台湾
Song
共晶Sn−Zn+Ga
中国精華大
Chen
(6−2−8) Sn-Zn-Cr
Sn-Zn+Cr
IMC of Sn-9Zn/Cu and Sn-9Zn-Cr/Cu interface as-soldered, (a) Sn-9Zn, (b) Sn-9Zn-Cr (5000×, bar = 10 μm).
Top view of the IMC after soldering at 230 °C for (a) Sn-9Zn/Cu and (b) Sn-9Zn-Cr/Cu (20,000×, bar = 2 μm).
The relationship curves between IMC thickness, aging temperature, and aging time (h
1/2
).
Arrhenius plot of Cu
5
Zn
8
formed by Sn?9Zn/Cu and Sn-9Zn-Cr/Cu.
EDX mappings of ZnCr phase in bulk Sn-9Zn-Cr.
Ni、Sb
El Daly
Chen
Sn-9Zn+X(0.6Al、0.24Cr、0.11Ti、0.08La)
Ti、Al、Crは耐酸化性改善、Crは靱性改善。
Sn−9ZnとSn−9Zn−CrではZnOだけが表面層の酸化物、一方Sn−9Zn−Ti、Sn−9Zn−AlではそれぞれTiO2、AlO2。
Alは濡れ性を悪化させる。
Sn−8Zn−5In
Wang
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