Effect of Third Element Addition on Eutectic Microstructure of Lead Free Low Temperature Sn-Bi Based Solders

第三元素添加对无铅低温锡铋基焊料共晶组织的影响

基本信息

批准号：
19560728
负责人：
UENISHI Keisuke
金额：
$ 3万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

Sn-Bi共晶系はんだは、その融点が140℃と低いため、低温実装用材料として期待されている。しかし、その延性が乏しいことが実用化の阻害要因となっており、その改善が求められている。研究者らはこれまで、Sn-Bi共晶はんだに1mass%以下のAgを添加することにより、共晶組織を微細化し、延性を改善することができることを報告した。またAg以外にはCu、Geなどの元素を添加することによっても同様な微細化効果があることが確認された更に添加元素としてSbを添加量を1mass%以下に制御することにより、比較的遅い冷却速度においてもSn/Biの共晶組織を著しく微細化することが明らかとなった。この材料は引張り試験による伸びが40%以上と、従来のSn-Pb共晶はんだよりも延性にすぐれ、かつ融点が140℃前後の新しい低融点はんだ材料として有望であることが確認された。Sb添加が有効である要因としては、元素添加により新たに形成する金属間化合物相が、他の添加元素では晶出によって形成されるため、ローカルには粗大化したものが形成されやすいのに対して、Sbを添加したときに形成するSnSb相は過飽和なSn固溶体から析出するため、微細にSnとBiの粒界に分散するためであることが、計算状態図による熱力学的考察により明らかとなったこの開発したSn-Bi-SbはんだBGAボールを用いて、Cu基板との接合を行ったところ、160℃という従来のはんだ材料の場合よりも低温のリフローで接合が可能でバンププル引張り試験によっても高い引張り強度を示すなど、その接合性も良好であることが確認された

SN-BI Eutectic焊料的熔点高达140°C，预计将是低温安装的材料。但是，缺乏延展性是实际使用的障碍，并且需要改进。研究人员此前曾报道过，通过向SN-BI共晶焊料增加1％或更少的Ag，可以改进共晶结构，并可以改善延展性。此外，已经证实，除了Ag之外，添加Cu和GE之类的元素也具有相似的微型化作用。此外，通过控制SB作为添加元件的添加元素的添加元素至1％或更少，已经发现即使以相对较慢的冷却速率，SN/BI的共晶结构也可以大大降低。该材料在拉伸测试中的伸长率为40％或更多，使其比传统的SN-PB共晶焊料更具延展性，并且有望成为一种新的低熔点焊料材料，其熔点约为140°C。添加SB有效性的原因是，由元素添加形成的新成立的金属间化合物是由与其他添加剂元素结晶形成的，因此可能在本地形成粗糙度，而当添加SB时形成的SNSB相很可能是由SN SN固体添加的SN固体解决方案沉淀出来的，并在SN谷物和Bi上分散了SN和Bi和Bi and Bi和bi。 This thermodynamic consideration using a calculation-based system was revealed by the thermodynamic considerations of the calculation state diagram, and when bonding to a Cu substrate, it was confirmed that bonding can be performed at a lower temperature reflow than in the case of conventional solder materials of 160°C, and it exhibits high tensile strength even through bump pull tensile tests, and its bonding is also good.