Tlp接合における10 Mpaの圧力はSn-Ag-Co接合にどのように影響しますか？高密度化と微細構造の連続性を向上させる

過渡液相（TLP）接合中における高静圧（例：10 MPa）の印加は、接合の高密度化を促進する主な要因です。これは、接合内で発生する化学反応に対する機械的な補償として機能し、処理中に自然に形成される内部空隙を排除するために、固化する相を直接押し付けます。

コアの要点 金属間化合物の形成は大幅な体積収縮を引き起こし、これが自然に多孔性を生じさせます。外部からの圧力は、単に部品を保持するためだけのものではありません。それは、これらの空隙を潰し、生成された相を連続的で高密度の微細構造に相互接続させるために必要な重要な処理パラメータです。

微細構造変化のメカニズム

液状スズ（Sn）と固体金属粉末との反応は、体積中立ではありません。液体と固体の元素が反応して金属間化合物を形成するにつれて、材料の総体積は減少します。

Sn-Ag-Co接合の場合、この体積収縮は著しいです。CoSn2相の形成は、体積の-14.9%の減少をもたらします。同様に、Ni3Sn4相は-11.3%の減少をもたらします。

外部からの介入がない場合、この化学的収縮は空の空間を残します。これらの空間は内部空隙として現れ、接合を弱めます。

実験室用プレスは、この体積損失を機械的に補償するために、連続的な静圧を印加します。反応が進むにつれて接合を積極的に圧縮し、収縮が永続的な多孔性を生じさせるのを防ぎます。

圧力は、密度だけでなく、微細構造の配置にも影響を与えます。外部からの力は、生成された相、特に(Co,Ni)Sn2およびNi3Sn4を互いに直接接触するように駆動します。

この強制的な接触は、微細構造の連続性を促進します。金属間化合物の孤立したクラスターが空隙によって隔てられるのではなく、圧力が相の相互接続を確実にし、接合面間に固体で凝集した架橋を形成します。

これらの特定の合金システムでは、圧力がオプションではなく要件であることを認識することが重要です。収縮率は高い（約15%まで）ため、受動的な接合方法は健全な接合を生成できない可能性が高いです。

静圧が低すぎるか、早期に除去された場合、体積損失は必然的に空隙の形成につながります。結果として生じる微細構造は多孔質で不連続になり、接合の機械的信頼性を著しく損ないます。

高品質のSn-Ag-Co接合を実現するには、圧力を化学的変化を管理する動的な変数として扱う必要があります。

接合密度が最優先事項の場合： CoSn2形成に関連する-14.9%の体積収縮を相殺するために、連続的な圧力（例：10 MPa）を維持してください。
微細構造の完全性が最優先事項の場合： (Co,Ni)Sn2およびNi3Sn4相が孤立した島を形成するのではなく相互接続するように、反応期間全体にわたって圧力が印加されていることを確認してください。

高静圧を利用して自然な体積収縮を相殺することにより、多孔質の反応領域を高密度で相互接続された、機械的に堅牢な接合に変換します。

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Byungwoo Kim, Yoonchul Sohn. Transient Liquid Phase Bonding with Sn-Ag-Co Composite Solder for High-Temperature Applications. DOI: 10.3390/electronics13112173

この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .