接合界面

（１１－８－２）　Ｃｕ｜はんだ｜Ｎｉの界面での電極間交互作用

　実際の相互接合ははんだがＰＣＢと電子部品を接合するのがほとんどであり、２ヶ所の接合界面が存在し、その間隔は極めて狭いのが
普通である。
　その場合、両界面間の交互（交差）作用が存在する場合がある。
　界面はＣｕ｜はんだ｜Ｃｕ、Ｃｕ｜はんだ｜Ｎｉ、Ｎｉ｜はんだ｜Ｎｉが代表的であるが特にＣｕ｜はんだ｜Ｎの界面の組み合わせで特異な
現象が生じる。

（Ａ）　Ｃｕ非含有はんだでのＣｕとＮｉ（同時リフロー）

Ｋａｏ　相互作用

　電解試料（リフロー無し）でのエージングの影響

＊Ｎｉ上に生成するＩＭＣは溶解Ｃｕ量に依存するとされる。

Laurila　

Ｈｏ　Ｃｕ組成
　Ｃｕ＜０．３％：（Ｎｉ，Ｃｕ）３Ｓｎ４
　Ｃｕ＝０．４～０．５％：（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５／（Ｎｉ，Ｃｕ）３Ｓｎ４
　Ｃｕ＞０．６％：（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５

Ｃｈａｎｇ

　交互作用（１００μｍ間隔）、１６０℃、３０分エージング

　交互作用　１６０℃、１０００時間
　　１００μｍ間隔　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４００μｍ間隔

　長時間エージングで交互作用進展し、Ｎｉ側ＩＭＣが（Ｎ，Ｃｕ）３Ｓｎ４から（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５に変化

　交互作用なし（一方対）

　固相反応でのＩＭＣ成長の比較

　　Ｃｕ側の（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５が厚い。
　　間隔の影響は小さい。

　固相反応でのＣｕまたはＮｉの消費の比較

　Ｃｕ側の（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５が厚いにもかかわらずＮｉ消費はＮｉ側の（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５が多い。
　Ｎｉへの（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５形成でＮｉ／Ｓｎ単独の場合よりＮｉ消費減少。

王博士論文　台湾国立中央大

　　Ｃｕ、Ｎｉは箔、ＲＭＡフラックスで２５０℃でリフロー

　Ｓｎ／Ｎｉ側界面がＳｎ／Ｃｕ側界面より顕著に厚いという結果！

Ｗａｎｇ　台湾国立中央大
　同様の実験

　２５０℃での反応

Ｗａｎｇ

（ａ）１０秒

　両者計＞単独＞Ｃｕ側＞Ｎｉ側

（Ｂ）　反応経路による差

Ｋａｏ　相互作用
　反応経路による差

　Ｃｕは交互作用で消費が促進、一方、Ｎｉは交互作用で消費が抑制。（ともにＮｉ側への（Ｃｕ，Ｎｉ）５Ｓｎ５形成の影響）

　

Ｈｏ
　はんだ接合を横断してのＣｕとＮｉの交差作用
　　溶融はんだとの反応での交差作用
　　　　リフロー経路の差

　　PathⅠ：Ｃｕ側リフロー→Ｎｉ側リフロー（同時Ｃｕ側再リフロー）
　　　では最初のリフローでＳｎ－３．５ＡｇとＣｕの典型的なほたて貝殻状Ｃｕ６Ｓｎ５、
　　　溶解した多量のＣｕのため長いＣｕ６Ｓｎ５棒がはんだ中に析出。
　　　　第２回では溶解したＣｕの影響でＮｉ側には（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５が形成、
　　　Ｃｕ側のＩＭＣにはＮｉが固溶し、（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５となる。

　　PathⅡ：Ｎｉ側リフロー→Ｃｕ側リフロー（同時Ｎｉ側再リフロー）
　　　では最初のリフローでＮｉに薄いＮｉ３Ｓｎ４形成。
　　　　第２回では溶解した微量のＮｉの影響でＣｕ側にはＮｉ量の異なる２層の（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５が形成、
　　　（はんだ側がＮｉ多い）
　　　Ｎｉ側には固溶したＣｕの影響でＩＭＣのはんだ側は（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５に変化。
　　　ＦＩＢで見ると（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５の下に薄い（Ｎｉ，Ｃｕ）３Ｓｎ４が存在。

　　固体はんだ（エージング）との反応での交差作用

　　PathⅡはＮｉの溶解効果でＣｕ３Ｓｎが薄く、Ｋｉｒｋｅｎｄａｌｌボイドが見えない。

Cheng
　経路
　　Ｎｉ｜ＳｎＡｇ｜Ｃｕ　→　Ｎｉ｜ＳｎＡｇ（第１回リフロー）→Ｎｉ｜ＳｎＡｇ｜Ｃｕ（第２回リフロー）
　　Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ｜ＳｎＡｇ｜Ｃｕ　→　ＳｎＡｇ｜Ｃｕ（第１回リフロー）→Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ｜ＳｎＡｇ｜ＣｕＣｕ（第２回リフロー）
　　ボール：φ７６０μｍ、パッド：φ６００μｍ、電解Ni/１μｍAu、無電解Ｎｉ（１０Ｐ）/０．０３μｍ置換Au

　Ｎｉ｜ＳｎＡｇ｜Ｃｕ　→　Ｎｉ｜ＳｎＡｇ（第１回リフロー）→Ｎｉ｜ＳｎＡｇ｜Ｃｕ（第２回リフロー）
　Ｃｕ側　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｎｉ側

　電解Ni/１μｍAu
　ＳｎＡｇ｜Ｃｕ（第１回リフロー）→Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ｜ＳｎＡｇ｜ＣｕＣｕ（第２回リフロー）
　Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ側　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｃｕ側

　Ａｕの固溶でＩＭＣ成長抑制。

Kang　ＳＡＣ

SAC387

（Ｃ）　Ｃｕ｜ＳＡＣ｜Ｃｕ、Ｃｕ｜ＳＡＣ｜Ｎｉ、Ｎｉ｜ＳＡＣ｜Ｎｉの比較

華南理工大
　SAC305、電解Ni/Au（フラッシュ）、ボール：直径０．６ｍｍ
　第１回リフロー　ＳＡＣ｜Ｃｕ　第２回リフロー　Ｃｕ｜ＳＡＣ｜Ｃｕ（Ｎｉ）

（Ｄ）　Ｚｎ含有はんだ

Ｓｕｎ
　Ｓｎ－Ａｇ－Ｂｉ／Ｃｕ→Ｃｕ－Ｓｎ
　Ｓｎ－Ｚｎ－Ｂｉ／Ｃｕ→Ｃｕ５Ｚｎ８
　Ｓｎ－Ａｇ－Ｂｉ／Ｎｉ→（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５　
　Ｓｎ－Ｚｎ－Ｂｉ／Ｎｉ→Ｓｎ－Ｎｉ－Ｃｕ－Ｚｎ

Ｓｎ－３．５Ａｇ－３．０Ｂｉ／Ｎｉ（Ｐ）　　

　Ｓｎ－８．０Ｚｎ－３．０Ｂｉ

　Ｓｎ－３．５Ａｇ－３．０ＢｉでＮｉに形成された（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５はＣｕのＣｕ－Ｓｎ　ＩＭＣより成長が速い！
　一方、Ｓｎ－８．０Ｚｎ－３．０ＢｉによりＮｉに形成されたＳｎ－Ｎｉ－Ｃｕ－Ｚｎは成長が抑制された。

（Ｅ）　各種はんだ

国立交通大Ｓｈａｏ
　バンプ化ダイ（０．７μｍＣｕ側）、バンプ化基板（Ｎｉ側）と
　バンプ化ダイをはんだ印刷した基板パッドでＦＣＢ（下図）
　はんだ：共晶ＳｎＰｂ、Ｓｎ－３．５Ａｇ、ＳＡＣ３８７、Ｓｎ－５Ｓｂ
　リフロー温度：ＳｎＰｂ（２１０℃）、ＳｎＡｇ、ＳＡＣ（２５０℃）、ＳｎＳｂ（２８０℃）
　ＵＢＭ径：１０５μｍ、ＮｉはＮｉＰ
　