マルチフェーズフィールド法によるSn-0.7wtCu鉛フリー半田の凝固シミュレーションにおけるNi添加の影響

摘要

近年，環境保全の観点から，従来の鉛含有はhだの代わりにSn-3wt%Ag-0.5wt%Cuの組成の鉛フリーはhだが標準として電子デバイスなどに用いられてきているが，より低いコストでの実装を実現するため，低Agの鉛フリーはhだの開発が進められてきている．Sn-0.7Cuの組成の鉛フリーはhだは，高融点をもつため，ぬれ性に優れており実用化が期待されているが［1］はhだとCu基盤との界面にCu3Sn，Cu6Sn5化合物の層が形成されることが知られており，この化合物層形成による接合特性の低下が問題となっている．また，接合特性，機械強度に優れたはhだ合金を開発するため，はhだへの種々の元素の添加がすすめられており，田中ら［2］の論文ではSn-3.OAg-0.5Cuの組成のはhだへの微量のNi添加により，耐落下衝撃特性が飛躍的に改善したとの報告がされている．そのため，前述のような化合物層形成挙動への第三元素添加の影響を検討することは，より高性能な鉛フリーはhだの実用化を達成するために重要であるが，鉛フリーはhだの組織予測では実験による報告に比べ，シミュレーションによる報告は少ない．そこで本研究では，鉛フリーはhだの開発へのシミュレーション技術の活用を目指して，第三元素としてNiを添加したCu基盤を含hだSn-0.7Cu系のはhだ合金の組織形成計算を試みた．