金属間化合物を考慮したエレクトロニクスはんだ接合部の熱疲労強度

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近年,欧米諸国をはじめ環境保全の問題として鉛を規制する動きが出てきているため、共晶はんだの代わりに鉛フリーを目指すための代替合金の使用が検討され始めている。現在検討されている鉛フリーはんだ材料のほとんどは錫の含有量が90%以上のもので、これによっていままで検討してこなかったSn-Cu金属間化合物の信頼性の問題が確実に顕在化しつつある。本研究では金属間化合物の信頼性を考慮したエレクトロニクス実装はんだ接合部における信頼性評価方法を確立することを目的としている。得られた研究成果は下記のようになる。1. 各種はんだ材料と電極Cuとの金属間化合物の生成速度および成分と温度などの条件の関係を明らかにするために、はんだ接合部の時効試験を行った。その結果金属間化合物の成長速度はほぼはんだ材料に含有するSnの量と比例することが分かった。また、Ni-Auめっきを施すことによって大幅に金属間化合物の成長速度を抑えることができるとの結論が得られた。2. 各種鉛フリーはんだの金属間化合物の成長およびはんだ材料の材料特性とはんだ接合部の疲労破壊モードの関係について調べた。その結果、はんだ接合部の金属間化合物での疲労破壊強度は鉛フリーはんだの材料特性にも大きく影響されていることが分かった。3. 金属間化合物を有するはんだの主要な破壊モードの一つである界面破壊モードについて検討した.界面破壊モードは疲労破壊モードと異なり,金属間化合物近傍に発生する応力が大きく影響することがわかった.以上の結果より,金属間化合物を有するエレクトロニクスはんだ接合部の主要な破壊モード機構についてほぼ明らかにすることができた.