液相拡散接合 はんだ 接合 方法 温度 強度 比較

液相拡散接合 はんだ 接合 方法 強度 温度

あなた、低温はんだ使うと接合強度が半分以下になります

液相拡散接合 はんだ 違い 原理 解説

液相拡散接合とは、低融点金属を一度溶かし、その後に母材と拡散反応させて高融点化する接合技術です。はんだ付けは単純に溶かして固めるだけですが、こちらは接合後に再溶融しないのが特徴です。つまり構造が変わる接合です。

例えばSn系はんだ（融点約232℃）を使っても、Cuと反応するとCu₆Sn₅などの金属間化合物が生成され、最終的に300℃以上でも溶けない接合になります。これは電子部品の高温環境で大きな差になります。

つまり別物です。

現場では「はんだの延長」と思われがちですが、実際は拡散接合に近いプロセスです。この認識の違いが品質差に直結します。

液相拡散接合 はんだ 温度 条件 管理

液相拡散接合は温度管理が非常に重要で、一般的には200〜300℃程度で処理されますが、保持時間が5分か30分かで結果が大きく変わります。拡散が不十分だと単なる脆いはんだ層になります。

どういうことでしょうか？

例えばSn-Ag-Cu系で250℃・10分処理した場合と30分処理した場合では、せん断強度が約1.5倍違うケースがあります。時間が短いと未反応層が残るためです。

結論は時間です。

温度だけでなく「保持時間＋圧力」が条件になります。ここを省略すると不良率が一気に上がります。

液相拡散接合 はんだ 強度 比較 データ

一般的なはんだ接合のせん断強度は20〜40MPa程度ですが、液相拡散接合では50〜100MPaに達するケースもあります。特にCu-Cu接合では顕著です。

意外ですね。

さらに耐熱性も大きく異なり、通常はんだは150℃以上でクリープ変形が進みますが、拡散接合後は300℃近くでも形状を維持します。パワー半導体用途で採用される理由です。

つまり耐熱差です。

高温環境での故障リスクを下げたい場合、この違いは無視できません。結果として保守コスト削減にもつながります。

液相拡散接合 はんだ 失敗 原因 対策

失敗の多くは「表面処理不足」と「酸化膜残存」です。特にCu表面は数分で酸化膜が形成され、拡散を阻害します。これが接合不良の原因になります。

ここが重要です。

例えば大気中で放置した銅材は、接合強度が30%以上低下するというデータもあります。見た目は同じでも内部は別物です。

〇〇が基本です。

このリスクの対策として、「酸化防止→拡散促進」を狙う場合は、フラックス管理または真空炉の使用が有効です。その場面では「真空リフロー炉の条件を確認する」だけで改善するケースが多いです。

液相拡散接合 はんだ コスト 工程 最適化

液相拡散接合は一見コストが高そうに見えますが、再加熱不要・再溶融なしという特性から、工程削減につながるケースがあります。リワーク率低下も大きなメリットです。

これは使えそうです。

例えば電子モジュール製造では、はんだ接合だと2回リフローが必要な工程が、1回で済むことがあります。工程1回削減でラインコストが10〜20%下がる例もあります。

つまり効率化です。

ただし条件出しに時間がかかるため、初期導入コストは高めです。試作段階で条件を詰めることが重要です。

Dyson(ダイソン) 掃除機 コードレス Dyson WashG1™ (WR01 AM) スティッククリーナー 水拭き掃除機 乾湿両用 充電スタンド【Amazon.co.jp限定】【ホコリとべたつきが、まとめて取れる】