（１１−８−７）　剥離の特殊な例

�@　エージングと無電解ＮｉＰの剥離とボイド

Peng Sun
　高温貯蔵（１５０℃）
　無電解ＮｉＰ／０．１μｍＡｕ

　Ｓｎ−ＡｇではＮｉ−Ｓｎ　ＩＭＣが剥離、ボイドが存在。
　ＳＡＣではＩＭＣ塊が剥離。








　ＳＡＣでは（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５と（Ｎｉ，Ｃｕ）３Ｓｎ４の間にボイド

　大規模剥離は起きていない。
　長時間リフローによるＩＭＣ相の遷移は現実的でないが、エージングによるＩＭＣ相の遷移は十分考慮する必要がある。
　エージングではＩＭＣの剥離は大規模剥離でなく、局部的にはんだ中へ遊離していくように見える。
　その原因としてはＩＭＣ層の不均一性（凸凹）、特有の帆立貝殻状形態にあるように見える。

�A　サイクル応力

Ｔｅｏ　
　ＳＡＣ３５７
　リフロー後の形状の影響、温度サイクルによる周期的せん断応力。
　






　　まず針状と塊状の（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５が形成され、
　　ついで界面のＩＭＣ粒が大きくなり、下からは（Ｃｕ，Ｎｉ）３Ｓｎ４相が成長してくる。
　　最後の段階で温度サイクルで誘起された繰り返しせん断応力で剥離が起きる。

�B　ＮｉＶの場合

ishikawa
　２層構造とボイド形成を関連ずける。
　Ｎｉ−ＶのＶはＮｉ３Ｓｎ４形成を抑制し、剥離抑制。


＊ＮｉＰの場合

Ｃｈｅｎ　
2004 JEM_Morphology and Kinetic Study of the Interfacial Reaction
　スパッタＵＢＭ：０．１μｍＣｒ／１μｍＮｉ／０．３μｍＡｕ、
　（下地スパッタ０．１μｍＣｒ／１μｍＮｉ）無電解Ｎｉ−Ｐ（１２．５ａｔ％Ｐ）／０．０３μｍＡｕ
　Ｓｎ−３．５Ａｇ





　Ni-PのほうがIMC成長は速く、カーケンダール・ボイドが生成。
　Ni3Sn4とNi3Pの間にNi-Sn-P層が形成される。

　Ｎｉは無電解ＮｉＰ、スパッタＮｉＶ、スパッタＮｉで反応が異なる。

�C　Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ

Ｓａｌｉｚａ
　ＳＡＣ３０５、ＳＡＣ３０５＋０．０５Ｎｉと無電解Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ






　Ｎｉ含有はんだがＩＭＣ成長速く、先にＩＭＣ剥離が生じる。


�D

Ｃｈｅｎ
　Ｓｎ−Ｃｕ／Ｎｉ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ａｇ／Ｎｉ接合
　　２つの剥離
　　　初期の反応でルーズ構造のＣｕ６Ｓｎ５が密な構造のＣｕ６Ｓｎ５から剥離
　　　後半の反応でＣｕ６Ｓｎ５がＮｉ３Ｓｎ４から剥離
　　

Ｋａｏ　相互作用





�E　電極間の交互作用の影響

国立交通大Ｓｈａｏ
　交互作用の影響　実際のはんだ接合は部品｜はんだ｜ＰＷＢ
　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
　

　ＳｎＰｂ


　Ｓｎ３．５Ａｇ


　Ｓｎ５Ｓｂ


　ＳＡＣ３８７


　ＦＣＢ
　　ＳｎＰｂ


　　Ｓｎ３．５Ａｇ


　　Ｓｎ５Ｓｂ


　　ＳＡＣ３８７





　交互作用がおきにくくなっている→Ｃｕが薄いことと、ＮｉがＮｉＰのため？


�F　薄い多層基材（多層反応層）構造でのＩＭＣ層構造変化と剥離

　　Ｎｉ／薄いＣｕのような多層構造反応層では１層目が完全に消費され、その影響下で２層目の
　反応が起きると考えられる、たとえばＮｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｃｕ／Ａｇなどの保護層を有する場合も
　Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇが十分薄くないと下の層の反応に大きな影響を与えうる。
　　またＵＢＭなどではＮｉ／Ｃｕ、Ｃｒ−Ｎｉ／Ｃｕ、ＮｉＶ／Ｃｕなどのような薄いＣｕ層を上に形成される。
　　このような多層構造で連続的反応がおきるとどうなるか。

ＫｉｍＣｕ量
　Ｓｎ−３．５Ａｇはんだ、カップリングによるＣｕのＮｉ基体への影響
　最初にリフローする対抗面側のＣｕの厚さではんだＣｕ量規制。
　Ｃｕ厚み０．６、１．５、３．０μｍで完全に溶解すると０．２、０．５、１．０重量％
　



　リフロー回数とＩＭＣの厚み、（ａ）は総厚み








　Ｃｕの厚みによりリフローで（Ｎｉ，Ｃｕ）３Ｓｎ４、（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５＋（Ｎｉ，Ｃｕ）３Ｓｎ４、（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５と遷移。
　

Ｓｏｈｎ
　電解Ｓｎ、Ｃｕ層形成の影響



　すべてでＩＭＣ剥離抑制。
　Ｓｎは濡れを改善、ＣｕはＩＭＣを変える。
　無電解Ｃｕではずんぐりとした（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５形成。


Kumar
　Ｓｎ−３．５ＡｇをＣｕ／無電解Ｎｉ−Ｐ／０．０５Ａｕサンドイッチ
　Ｎｉ−Ｐ厚み：３．５、７．３、９．９、Ｐは１６ａｔ％、２５０℃、６０秒リフロー。



　Ｎｉ−Ｐが薄いと、Ｎｉ−ＰがＮｉ３Ｐとなり下地のＣｕ拡散でＮｉがＣｕで置換され（Ｎｉ，Ｃｕ）３Ｓｎ４となる。

　Ｎｉ−Ｐの３．９μｍで薄いというのはいささか驚きである、通常のリフローではパッドが反応で消費され、
強度低下しないためには余裕を見てＣｕで約５μｍ以上、Ｎｉで２μｍ以上と考えられている。

�H　２相反応層

　Ｌａｕｒｉｌａらの２相反応層と称する形態。
　管状ＩＭＣがＳｎマトリクスに埋め込まれて存在（Ｃｕ６Ｓｎ５＋Ｓｎ）.。


　（かなりエッチング）





　ＳｎＰｂとＰｄの場合
　　２相層はＰｄＳｎ４と化学反応でＰｄＳｎ４粒間に残ったＰｂからなる。



＊構造から見ても、形成機構から見ても異なるように見える。

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