2‑2２．分科会における説明資料 -

本資料は、分科会において、プロジェクト実施者がプロジェクトを説明する

際に使用したものである。

３Ｒプログラム

「高温鉛はんだ代替技術開発」

第１回事後評価分科会説明資料議題５プロジェクトの概要説明（公開）

平成２０年１１月１２日（水）

資料５－２

有害物質を含んだ製品

リサイクル阻害要因

廃棄環境汚染

ＲｏＨＳ指令（2006年7月）

○欧州市場向けに輸出する電気電子機器について鉛等6物質の使用禁止

○現状、高温鉛はんだは代替技術がないため、ＲｏＨＳ適用除外

→ 高温はんだも、いずれ（2010or１４年？）対象となる可能性が高い

１．事業の位置付け・必要性

（１）事業の背景・目的・位置付け

無害化処理が必要

事業原簿 1ページ

400

300

200

100

0 100 200 300 400

導電性接着剤

実装温度（℃）

耐熱温度（℃）

Sn-Bi Sn-In

Sn-Ag-Cu 鉛フリーはんだ

新概念を設計基準とする金属新概念を設計基準とする金属間化合物で脆化しない金属系間化合物で脆化しない金属系開発開発

Sn-Zn

各種実装技術の実装温度と耐熱温度マップ

１．事業の位置付け・必要性

（１）事業の背景・目的・位置付け

事業原簿３ページ

１．事業の位置付け・必要性

（２）ＮＥＤＯが関与することの意義

Ⅰ．環境配慮設計の推進

Ⅱ．建築ストック３Ｒ対策

Ⅲ．金属資源等３Ｒ対策

３Ｒプログラム

プログラム目的：

大量排出、処理困難、資源有用性等の観点から、必要な３Ｒ技術の高度化を図ることにより、従来の大量生産・大量消費・大量廃棄型経済社会システムから脱却し、環境と経済が統合された循環型経済社会システムを構築する。

プログラム目標：

２０１０年度までに

○資源生産性を約３９万円／㌧（２０００年度約２８万円／㌧）に増加

○循環利用率を約１４％（２０００年度約１０％）に向上

○最終処分量：約２８百万トン（２０００年度約５６百万トン）に減少

資源生産性（＝ＧＤＰ／天然資源等投入量）

事業原簿 1ページ

１．事業の位置付け・必要性

（２）ＮＥＤＯが関与することの意義

技術戦略マップでは、「３Ｒエコデザイン・再生生産技術」のうち、

「リデュース設計」「有害物質削減設計の有害物質の非使用技術」

「有害物質含有物の代替技術」に位置付けられる。

導電性接着剤

導電性接着剤の高温はんだ代替への展開＋金属金属はんだはんだの可能性国際競争力強化＆鉛不使用によるリサイクルの推進

基礎研究、材料開発、評価技術確立が一体となった研究開発が必要

（産学官の連携したプロジェクト体制が必要不可欠）

高温鉛はんだ代替技術（導電性接着剤＆金属高温鉛フリーはんだ）に関しては、基本メカニズムに不明な点が多く、技術的ハードルが高い

材料開発と同時に信頼性評価基準をデファクト化

この基準によりわが国の産業界が等しくその利益を得ることが可能

１．事業の位置付け・必要性

（２）-3 ＮＥＤＯが関与することの意義

事業原簿 1ページ

高温鉛はんだ市場：世界6,000t 導電性接着剤市場：世界300億円

１．事業の位置付け・必要性

（３）実施の効果

鉛フリー化、高機能化で拡大

照明照明用途へ用途へ

導電性接着剤市場導電性接着剤市場

半導体ダイアタッチフリップチップ接続受動部品内部端子

光学パッケージ LED レーザー素子

水晶振動子車載部品実装モジュール部品

機密封止ヒートシンク接続

リードピン接続金属系高温はんだ市場金属系高温はんだ市場

微細化高熱伝導低抵抗省エネ環境配慮他

事業原簿 1ページ

③信頼性技術開発

・260℃以上の耐熱接続

・狭幅配線ピッチ対応(50μm幅/スペース)

2010年には60μmの配線に期待（現状130μm）

・高熱伝導（50W/m・K）

高集積化された実装に適用化

鉛はんだ（35W/m・K）より高い熱伝導性

・低抵抗（10

^-5

Ω・cm）

鉛はんだと同等の抵抗

①高機能材料開発

②実装技術開発・材料、プロセスの最適化技術開発

開発した材料に対応した、実装プロセス開発

・信頼性評価基準、試験方法の確立

標準試験方法の確立→デファクトスタンダード化

２．研究開発マネジメントについて

（１）事業の目標

• 金属系高温鉛フリーはんだの開発は①に含め、大阪大学において基礎的な設

事業原簿５ページ

２．研究開発マネジメントについて

（２）事業の計画内容と予算

年度項目

H17(‘05) H18(‘06) H19(‘07)

高機能材料開発

高機能材料の実装技術開発

信頼性技術開発

プロセス低温化・短時間化

導電率・熱伝導改善

金属系高温鉛フリーはんだ設計指針の確立 GHz対応技術の開発

界面ナノ構造の解明

低コスト化ファインピッチ化対応技術開発

開発材料に対応した新規実装プロセス開発微細スクリーン印刷技術開発信頼性・耐衝撃性の評価

試験基準・方法標準確立 RoHS

研究の総括

予算（百万円） 113 301 190

２．研究開発マネジメントについて

（３）研究開発の実施体制

大学

阪大産研, 東北大多元研芝浦工大, 明星大

基礎技術開発・基礎メカニズム解明

•導電メカニズム解明と改質

•試験方法開発

•信頼性評価基礎確立

•高周波特性評価

•合金設計

•めっき技術開発大大学学

阪大産研, 阪大産研, 東北大多元研東北大多元研芝浦工大, 芝浦工大, 明星大明星大

基礎技術開発・基礎メカニズム解明基礎技術開発・基礎メカニズム解明

•

•導電メカニズム解明と改質導電メカニズム解明と改質

••試験方法開発試験方法開発

•信頼性評価基礎確立•信頼性評価基礎確立

••高周波特性評価高周波特性評価

•合金設計•合金設計

••めっき技術開発めっき技術開発

標準導電性接着剤銀粉： 80%

ビスフェノールA型エポキシ樹脂： 12%

反応性希釈剤： 8%

標準導電性接着剤銀粉： 80%

ビスフェノールA型エポキシ樹脂： 12%

反応性希釈剤： 8%

硬化剤（イミダゾール系）： 1.5%

JEITA/電気電子機器メーカ・電装メーカ・電子部品メーカ

•プロセス技術確立

•材料評価技術開発・検証

• 信頼性評価技術確立

デンソー、日立製作所、NEC、三菱電機、松下電器、村田製作所、

JEITA/

JEITA/電気電子機器メーカ・電装メーカ・電子部品メーカ電気電子機器メーカ・電装メーカ・電子部品メーカ

•

•プロセス技術確立プロセス技術確立

•

•材料評価技術開発・検証材料評価技術開発・検証

••信頼性評価技術確立信頼性評価技術確立デンソー、日立製作所、

デンソー、日立製作所、NECNEC、三菱電機、松下電器、村田製作所、、三菱電機、松下電器、村田製作所、

ニチコン、日亜化学

ニチコン、日亜化学、東芝、日本ビクター材料メーカ

藤倉化成, ナミックス, 日立化成, タムラ化研

•導電性材料開発材料メーカ材料メーカ藤倉化成藤倉化成, , ナミックスナミックス, , 日立化成日立化成, , タムラ化研タムラ化研

•導電性材料開発•導電性材料開発

試験機器装置メーカ・試験機関エスペック, RCJ

• 試験技術開発

• 試験基準確立試験機器装置メーカ・試験機関試験機器装置メーカ・試験機関

エスペックエスペック, RCJ, RCJ

•• 試験技術開発試験技術開発

•• 試験基準確立試験基準確立

標準材料：

共通試験で劣化メカニズム解明共通試験で劣化メカニズム解明特性評価・信頼性試験方法の開特性評価・信頼性試験方法の開

発発開発材料：

開発材料：

Ag粒子分散系粒子分散系はんだ粒子分散系はんだ粒子分散系低融点金属粒子分散系低融点金属粒子分散系助成（実用化研究）

２／３

委託（基礎研究）

１００％

協力ユーザーグループ

金属系開発協力会社三菱電機、ニホンゲンマ、千住金属、奥野

製薬金属系開発協力会社

三菱電機、ニホンゲンマ、千住金属、奥野

製薬事業原簿 12ページ

２．研究開発マネジメントについて

（４）情勢変化への対応

韓国・アメリカ等の導電性接着剤技術開発の進展情報

韓国：サムスン電子が導電性接着材開発を促進研究者100名投入米国：アメリカＩＲ社が小型パワー半導体用導電性接着材を開発

加速財源により、開発の前倒し

○導電性接着剤のフリップチップ接続の検証

○新たに設計した金属系高温鉛フリーはんだの性能の検証

高性能化、高機能化を実現

○導電性接着剤の材料の特性評価・解析

○導電メカニズムの解明と導通抵抗の解析 1年前倒しで実現

ｈ１７

＋44百万円

ｈ18

＋50百万円

事業原簿 13ページ

３．研究開発成果について

（１）目標の達成度

事業原簿 15ページ

大項目具体的目標導電性接着剤金属系備考

①

高機能材料開発

260℃以上の耐熱接続 ◎ ◎ ^阪大

◎ － ^各社

狭幅配線ピッチ対応 (50μmピッチ)

○ － ^阪大

○ － ^{藤倉化成・ナミックス}

高熱伝導

各社：15～30W/m・K 阪大産研：～50W/m・K

◎（>100）

○

◎

○

◎（>100）

－

阪大藤倉化成ナミックス日立化成タムラ化研

低抵抗（10^-5 Ω・cm）

◎

（～6×10^-6）－

阪大グループ電場ＴＥＭ観察高周波評価

○ － ^各社

②実装技術開発材料、プロセスの最適化技術開発 ◎ － ^各社

③

信頼性技術開発

めっき基板・部品との接続相性問

題の解明と解決 ◎ ◎ ^{劣化機構の解明}

信頼性評価基準、試験方法の確立 ◎ － ^{各種標準的評価法提案}エスペック評価装置開発

３．研究開発成果について

（２）成果の意義

① 高機能材料開発：

a. 金属系Zn-Sn、Bi系、導電性接着剤のいずれも耐熱性が確保され、界面制御が可能になった。信頼性も証明され、実証段階にある。

b. 狭ピッチに更に柔軟性を持たせるFC接続が提案された。

c. 高熱伝導100W/m・K超が実現でき、今後のダイアタッチ高性能材料として実用が期待される。

d. 導電性接着剤導電メカニズムの根本を理解する電場・導通のミクロ観察・高周波特性評価を達成し、今後の材料開発に大きな指針を与えた。

② 実装技術開発：

複数ユーザーメーカと材料メーカの要求をマッチングさせた新プロセスと対応材料技術の確立ができた。

③ 信頼性技術開発：

a. Snめっき界面の高湿劣化メカニズムが解明され、材料開発指針を与えた。現在、この知見に基づく新材料検証中。

b. 各種特性・信頼性評価の標準技術が提案され、市場における共通指標を与え活性化すると期待される。

高機能材料開発高機能材料開発

-40℃～125℃間2000サイクルでも疲労破壊しない！

ペースト種類

せん断強度熱伝導率

焼成条件 MPa (W/m･K)

開発

ペースト

37.1 143 143

200～

220℃/40 分、加圧標準導

電性接

着剤

31.2 3

^150℃/30_分

Sn-3Ag-0.5Cu

58.1 65

^{Peak 247℃、}_10秒

金属系はんだの目処が付いた

金属系はんだの目処が付いた高性能導電性接着剤の設計指針を得た高性能導電性接着剤の設計指針を得た

開発ペーストでバンプ形成優れた延性

事業原簿 15ページ

ドキュメント内 <4D F736F F D20955D89BF8F D8289B CD82F182BE91E391D68B5A8F708A4A94AD816A2E646F63> (ページ 108-124)

2‑2２．分科会における説明資料

本資料は、分科会において、プロジェクト実施者がプロジェクトを説明する

際に使用したものである。

３Ｒプログラム

「高温鉛はんだ代替技術開発」

第１回 事後評価分科会説明資料 議題５ プロジェクトの概要説明 （公開）

平成２０年１１月１２日（水）

資料５－２

有害物質を含んだ製品

リサイクル阻害要因

廃棄 環境汚染

ＲｏＨＳ指令（2006年7月）

○欧州市場向けに輸出する電気電子機器について鉛等6物質の使用禁止

○現状、高温鉛はんだは代替技術がないため、ＲｏＨＳ適用除外

→ 高温はんだも、いずれ（2010or１４年？）対象となる可能性が高い

１．事業の位置付け・必要性

（１）事業の背景・目的・位置付け

無害化処理が必要

導電性接着剤

導電性接着剤

新概念を設計基準とする金属 新概念を設計基準とする金属 間化合物で脆化しない金属系 間化合物で脆化しない金属系 開発 開発

各種実装技術の実装温度と耐熱温度マップ

１．事業の位置付け・必要性

（１）事業の背景・目的・位置付け

１．事業の位置付け・必要性

（２）ＮＥＤＯが関与することの意義

Ⅰ．環境配慮設計の推進

Ⅱ．建築ストック３Ｒ対策

Ⅲ．金属資源等３Ｒ対策

３Ｒプログラム

プログラム目的：

プログラム目標：

２０１０年度までに

○資源生産性を約３９万円／㌧（２０００年度 約２８万円／㌧）に増加

○循環利用率を約１４％（２０００年度 約１０％）に向上

○最終処分量：約２８百万トン（２０００年度 約５６百万トン）に減少

１．事業の位置付け・必要性

（２）ＮＥＤＯが関与することの意義

技術戦略マップでは、「３Ｒエコデザイン・再生生産技術」のうち、

「リデュース設計」「有害物質削減設計の有害物質の非使用技術」

「有害物質含有物の代替技術」に位置付けられる。

導電性接着剤

導電性接着剤の高温はんだ代替への展開＋金属 金属はんだ はんだの可能性 国際競争力強化＆鉛不使用によるリサイクルの推進

基礎研究、材料開発、評価技術確立が一体となった研究開発が必要

（産学官の連携したプロジェクト体制が必要不可欠）

高温鉛はんだ代替技術（導電性接着剤＆金属高温鉛フリーはんだ）に 関しては、基本メカニズムに不明な点が多く、技術的ハードルが高い

材料開発と同時に信頼性評価基準をデファクト化

この基準によりわが国の産業界が等しくその利益を得ることが可能

１．事業の位置付け・必要性

（２）-3 ＮＥＤＯが関与することの意義

高温鉛はんだ市場：世界6,000t 導電性接着剤市場：世界300億円

１．事業の位置付け・必要性

（３）実施の効果

鉛フリー化、高機能化で拡大

照明 照明 用途へ 用途へ

導電性接着剤市場 導電性接着剤市場

半導体ダイアタッチ フリップチップ接続 受動部品内部端子

光学パッケージ LED レーザー素子

水晶振動子 車載部品実装 モジュール部品

機密封止 ヒートシンク接続

リードピン接続 金属系高温 はんだ市場 金属系高温 はんだ市場

微細化 高熱伝導 低抵抗 省エネ 環境配慮 他

③信頼性技術開発

・260℃以上の耐熱接続

・狭幅配線ピッチ対応(50μm幅/スペース)

2010年には60μmの配線に期待（現状130μm）

・高熱伝導（50W/m・K）

高集積化された実装に適用化

鉛はんだ（35W/m・K）より高い熱伝導性

・低抵抗（10

Ω・cm）

鉛はんだと同等の抵抗

①高機能材料開発

②実装技術開発 ・材料、プロセスの最適化技術開発

開発した材料に対応した、実装プロセス開発

・信頼性評価基準、試験方法の確立

標準試験方法の確立→デファクトスタンダード化

２．研究開発マネジメントについて

（１）事業の目標

• 金属系高温鉛フリーはんだの開発は①に含め、大阪大学において基礎的な設

第１回事後評価分科会説明資料議題５プロジェクトの概要説明（公開）

廃棄環境汚染

新概念を設計基準とする金属新概念を設計基準とする金属間化合物で脆化しない金属系間化合物で脆化しない金属系開発開発

○資源生産性を約３９万円／㌧（２０００年度約２８万円／㌧）に増加

○循環利用率を約１４％（２０００年度約１０％）に向上

○最終処分量：約２８百万トン（２０００年度約５６百万トン）に減少

導電性接着剤の高温はんだ代替への展開＋金属金属はんだはんだの可能性国際競争力強化＆鉛不使用によるリサイクルの推進

高温鉛はんだ代替技術（導電性接着剤＆金属高温鉛フリーはんだ）に関しては、基本メカニズムに不明な点が多く、技術的ハードルが高い

照明照明用途へ用途へ

導電性接着剤市場導電性接着剤市場

半導体ダイアタッチフリップチップ接続受動部品内部端子

水晶振動子車載部品実装モジュール部品

機密封止ヒートシンク接続

リードピン接続金属系高温はんだ市場金属系高温はんだ市場

微細化高熱伝導低抵抗省エネ環境配慮他

②実装技術開発・材料、プロセスの最適化技術開発

年度項目

高機能材料の実装技術開発

研究の総括

韓国：サムスン電子が導電性接着材開発を促進研究者100名投入米国：アメリカＩＲ社が小型パワー半導体用導電性接着材を開発

○新たに設計した金属系高温鉛フリーはんだの性能の検証

a. 金属系Zn-Sn、Bi系、導電性接着剤のいずれも耐熱性が確保され、界面制御が可能になった。信頼性も証明され、実証段階にある。

c. 高熱伝導100W/m・K超が実現でき、今後のダイアタッチ高性能材料として実用が期待される。

d. 導電性接着剤導電メカニズムの根本を理解する電場・導通のミクロ観察・高周波特性評価を達成し、今後の材料開発に大きな指針を与えた。

複数ユーザーメーカと材料メーカの要求をマッチングさせた新プロセスと対応材料技術の確立ができた。

a. Snめっき界面の高湿劣化メカニズムが解明され、材料開発指針を与えた。現在、この知見に基づく新材料検証中。

b. 各種特性・信頼性評価の標準技術が提案され、市場における共通指標を与え活性化すると期待される。

高機能材料開発高機能材料開発

-40℃～125℃間2000サイクルでも疲労破壊しない！

-40℃～125℃間2000サイクルでも疲労破壊しない！

金属系はんだの目処が付いた高性能導電性接着剤の設計指針を得た高性能導電性接着剤の設計指針を得た