（１１－１１－３）　Ｂｉの影響

（Ａ）　共晶Ｓｎ－Ｂｉ

Ｂａｔｈ

　ＳＡＣ３０５

Ｍｏｓｔｏｆｉｚａｄｅｈ
ＰＣＢ　ＥＮＩＧ

　暗い部分：Ｓｎリッチ、明るい部分：Ｂｉリッチ

Li

Representative SEM images showing the interfacial microstructures of the Sn-Bi/Cu samples: (a) as-reflowed;
(b) 200 °C; (c) 220 °C; and (d) 240 °C

SEM images showing the interfacial microstructures for the different systems: (a) Sn-56.8Bi-2Al/Cu; (b) Sn-56.8Bi-2Cr/Cu;
(c) Sn-56.8Bi-2Si/Cu; (d) Sn-57.4Bi-1Nb/Cu; (e) Sn?57.4Bi-1Pt/Cu; and (f) Sn-57.4Bi-1Cu/Cu.

SEM images showing the interfacial microstructures for the Sn-57.4Bi-1Zn/Cu samples: (a) as-reflowed;
(b) 200 °C, 12 h; (c) 220 °C, 12 h; (d) 240 °C, 12 h; (e) 200 °C, 120 h; (f) 240 °C, 48 h

Ｓｎ－５ＢｉＹｏｏｎ　成均館大

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かなり薄い。
　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。
　

　１００℃エージングではＩＭＣ層成長遅い。

　エージングでＳｎリッチ相、Ｂｉリッチ相粗大化。
　ＣｕではＩＭＣ層成長が速く、Ｂｉリッチ層が形成される。
　更にＣｕ６Ｓｎ５とＣｕ６（Ｓｎ，Ｂｉ）５の２層化し粒界に亀裂。

王立カレッジのＬｉらによると界面、微量添加Ｃｒ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ
　４．１Ｎｉ（Ｐ）／０．９Ａｕと０．２５Ｔｉ－Ｗ／６Ｃｕで
　Ｂｉ－４１．２Ｓｎ＋Ｘ、Ｘは２重量％のＡｌ、Ｓｉ、ＣｒとＢｉ－４１．６Ｓｎで１重量％のＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ
　

北京工科大のグループがＲＥ
　ＲＥは主にＣｅ、Ｌａ

Wang

　Ｔ＝４２３Ｋ、ＮｉとＢｉではＮｉＢｉ３形成。

（Ｂ）　Ｂｉの界面偏析

Ｚｈｕ　電解Ａｇ膜による界面脆化抑制
　電解Ａｇ、厚み不明、Ｃｕ単結晶

　リフローで約３μｍの平面状Ａｇ３Ｓｎ層形成（ｃ）。９日のエージングでＡｇ層完全消費。（ｄ）　
　Ｃｕ６Ｓｎ５の成長速いのでＡｇ３Ｓｎの上にＢｉリッチ帯が残る。

　　繰り返し変形

Ｚｏｕ
　Ｃｕ－２．３Ａｌ、Ｃｕ－２．５Ａｇ、Ｃｕ－１８．７Ａｇ、Ｃｕ－１０Ｚｎ、Ｃｕ－３Ｓｎ
　Ｃｕ／Ｃｕ３Ｓｎ界面へのＢｉ偏析抑制
　

　　Ｂｉは下地（Ｃｕ合金）に拡散、Ｂｉは純Ｃｕには拡散困難。

ＳｎＢｉ　Ｚｈａｎｇ　中国瀋陽国立研究所　　基材：Ｃｕ合金
　ＳｎＢｉ／ＣｕではエージングでのＢｉの界面偏析による界面脆化が問題。
　Ｃｕの合金化で改善、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎなどが効果。
　２００℃エージング。
　

　機械的特性と引張り破壊挙動、疲労

　　合金化で長期エージングでも延性－脆性遷移がおきない。

王立カレッジのＬｉら　微量添加Ｃｒ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ
　４．１Ｎｉ（Ｐ）／０．９Ａｕと０．２５Ｔｉ－Ｗ／６Ｃｕ
　Ｂｉ－４１．２Ｓｎ＋Ｘ、Ｘは２重量％のＡｌ、Ｓｉ、ＣｒとＢｉ－４１．６Ｓｎで１重量％のＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ
　

　　北京工科大のグループがＲＥ

（Ｃ）　副次成分としてのＢｉ添加の影響

Ｋａｎｇ
　Ｂｉ添加でＣｕ界面のＩＭＣは加速される。

Ｃｅｌｅｓｔｉｃａ

　基板の表面処理

　端子めっきはＳｎ－ＰｂあるいはマットＳｎ、はんだボールはＳＡＣ３０５

　Ｃｕを含まないはんだ（ＳｎＡｇＢｉ、Paul,orchid）はＮｉ系基体との間に不規則なＩＭＣを形成。

Ｙａｎｇ

　Ｚｎ添加でＩＭＣ成長抑制、Kirkendallボイド抑制。

Zhao

The growth kinetics of interfacial IMC layers versus the aging time at two temperatures: (a) 140 °C and (b) 180 °C.
The solid squares, circles and triangle represent the relative thickness of total interfacial layers in Sn-3Ag-0.5Cu/Cu, Sn-3Ag-0.5Cu-1Bi/Cu,
and Sn-3Ag-0.5Cu-3Bi/Cu, respectively. The hollow ones in the bottom of (b) represent the thickness of Cu₃Sn layer.

The microstructure evolution of Sn-3Ag-0.5Cu/Cu and Sn-3Ag-0.5Cu-3Bi/Cu joint samples during aging process:
(a) 0Bi, as soldered; (b) 3Bi, as soldered; (c) 0Bi, aged at 150 °C for 1000 h; (d) 3Bi, aged at 150 °C for 1000 h

Shear fracture morphology of the couples aged at 140 °C: (a) 360 h, aged at 140 °C, Sn3Ag0.5Cu/Cu;
(b) 600 h, aged at 140 °C, Sn3Ag0.5Cu/Cu; (c) 360 h, aged at 140 °C, Sn3Ag0.5Cu3Bi/Cu;
(d) 600 h, aged at 140 °C, Sn3Ag0.5Cu3Bi/Cu

　　Ｓｎ－３Ａｇ－５Ｂｉ　三井金属中原ら　Ｚｎ添加