Soldering Properties and Interfacial Microstructure of BGA Solder Joints with Sn-Ag-Bi-In Solder

Sn-Ag-Cuはんだよりも融点が低いSn-Ag-Bi-InはんだのBGA接合部の継手特性にっいて, Sn-Zn-Biはんだの継手特性と比較し, その接合部の界面組織と機械的特性の関係について調べ, その適正リフロープロファイルについて検討した。その結果, BGA対応Sn-3Ag-0.5Cuボールを, Cu/Ni/Au基板電極に実装する場合, Sn-8Zn-3Biはんだは, 503K以上で実装すると高強度を示し, Sn-3.5Ag-0.5Bi-8Inはんだではより低い493Kで高強度を示し, 低温で実装する鉛フリーはんだとしてSn-Ag-Bi-In系はんだが有利であることがわかった。また, BGA対応Sn-3Ag-0.5Cuボールを, Cu/Ni/Au基板電極にSn-3.5Ag-0.5Bi-8Inはんだを用いて実装する場合, 483～493Kで実装すると層状のNi-Sn層が得られ, 503K以上で実装すると塊状の (Cu, Ni) 6Sn5相を不均一に形成し, 低い継手強度を示した。このことからBGA対応Sn-3Ag-0.5CuボールをCu/Ni/Au基板電極にSn-3.5Ag-0.5Bi-8Inはんだを用いて実装する場合の適正リフロープロファイルは, リフローピーク温度範囲が483～493Kで実装する必要があり, リフローピーク温度が493Kを超える場合でも冷却速度を2K/s程度と遅くすることで継手強度の低下を防ぐことができることを示した。