エレクトロニクスの進化を後押しする接合技術：福田昭のデバイス通信（429） 2022年度版実装技術ロードマップ（53）（1/2 ページ）

JEITAが発行する「2022年度版　実装技術ロードマップ」を紹介するシリーズ。今回から、第2章第6節第6項「2.6.6　接合材料」の概要を紹介していく。

[福田昭，EE Times Japan]

接合材料が電子デバイスの性能向上に貢献

　電子情報技術産業協会（JEITA）が3年ぶりに実装技術ロードマップを更新し、「2022年度版　実装技術ロードマップ」（書籍）を2022年7月に発行した。本コラムではロードマップの策定を担当したJEITA Jisso技術ロードマップ専門委員会の協力を得て、ロードマップの概要を本コラムの第377回からシリーズで紹介している。

　前々回と前回は、第2章第6節第5項「2.6.5　量子技術」の概要を前後編で説明した。今回から、第2章第6節第6項「2.6.6　接合材料」の概要を紹介していく。

第2章第6節「注目される市場と電子機器群〜新技術・新材料・新市場」の目次［クリックで拡大］ 出所：JEITA　Jisso技術ロードマップ専門委員会（2022年7月7日に開催された完成報告会のスライド）

　第2章第6節第6項「2.6.6　接合材料」は、以下の項目によって構成される。「2.6.6.1　接合材料の種類と特徴」「2.6.6.2　SMTにおける接合材料の現状と課題」「2.6.6.3　パワーデバイスにおける接合材料の現状と課題」「2.6.6.4　鉛フリー化」「2.6.6.5　先端半導体パッケージ分野における接合材料の現状と課題」「2.6.6.6　まとめと今後の動向」である。なお実装技術ロードマップ本体（初版）には項目番号に誤植があり、「2.6.6.4　先端半導体パッケージ分野における接合材料の現状と課題」（341ページ）、「2.6.6.5　まとめと今後の動向」（342ページ）となっているので注意されたい。

第2章第6節第6項「接合材料」の主な目次。「2022年度版　実装技術ロードマップ」（書籍）から筆者がまとめたもの［クリックで拡大］

鉛入りはんだと鉛フリーはんだ

　エレクトロニクスで使われる接合材料には大別すると、「鉛入りはんだ」「鉛フリーはんだ」「導電接着剤」「焼結型材料」「融点変換型材料」がある。

　「鉛入りはんだ」は、エレクトロニクス分野における鉛規制が強化される2000年代以前には、標準的に使われてきた「はんだ合金」である。すず（Sn）を63％、鉛（Pb）を37％含むSn-Pb共晶合金であり、融点が183℃と低い。Pb含有量を増やして融点を上昇させた高温はんだも製品化されている。

　「鉛フリーはんだ」は2000年代後半以降の鉛規制に対応するため、鉛（Pb）を含まない「はんだ」として従来のSn-Pb共晶はんだを置き換えるために開発された。代表的な鉛フリーはんだは、すず（Sn）を96.5％と銀（Ag）を3％、銅（Cu）を0.5％含む合金である。「SAC305はんだ」と呼ばれる。すず銀銅合金でSAC305以外の組成比を備えたはんだ合金も実用化されており、これらを総称して「SAC系はんだ」と分類されている。

　SAC系はんだ合金の弱点は主に2つある。はんだ付け温度がSn-Pb共晶合金はんだよりも高くなること、もう一つはAg（銀）を含むために合金のコストが上昇することだ。このため、SAC系でもAgの比率を下げた製品が販売されている。

　また民生用では、はんだ付け温度の低減と合金コストの削減を兼ねたすずビスマス（Sn-Bi）系はんだが開発された。Sn-Bi合金はSn42％、Bi58％の組成比が共晶となり、融点が138℃と低くなることから、低温はんだ合金の基本組成となっている。ただしSn-Bi合金は延性が低く、脆くなりやすい。実際にはすずとビスマスに第3の金属元素をわずかに加えて延性を与えた3元合金を使うことが少なくない。

接合対象と接合材料の適用範囲［クリックで拡大］ 出所：JEITA　Jisso技術ロードマップ専門委員会（2022年7月7日に開催された完成報告会のスライド）