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要旨集●Vol.39 No.2（2004年6月発行）
研究報告
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p.34
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藤塚徳夫，浜口香苗， 船橋博文，川崎栄嗣，
深田毅
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Silicon anisotropic
etching using TMAH containing dissolved Si and an oxidizing
agent was investigated. The focus of this investigation
was on the aluminum etching rate and the formation of
micropyramids. It was previously reported that Si anisotropic
etching could be achieve with TMAH with Si and ammonium
persulfate. In addition to this method, Si anisotropic
etching without the occurrence of aluminum etching was
achieved by dissolving Si and ammonium nitrate in TMAH.
Surface analysis of the etched aluminum revealed that
thin oxide layers, which cannot be etched by TMAH, form
on the aluminum surface. This formation of micropyramids
is dependent on the (111)/(100) etching rate ratio.
Herein, we demonstrate that micropyramid formation can
be prevented by increasing the (111)/(100) etching rate
ratio. The Si(100) etching rate and the occurrence of
micropyramids changes according to the sequence that
the materials are dissolved in Silicon anisotropic etching
using TMAH with Si and ammonium persulfate. Consequently,
dissolving Si before ammonium persulfate was determined
to be crucial to the prevention of aluminum etching.
アルミをエッチングしないシリコン異方性エッチングは有用なプロセス技術のため，長い間開発が求められており，近年，シリコンと過硫酸アンモニウムを溶解したTMAH水溶液により達成された。
我々は，このエッチングにおけるアルミ保護メカニズムの解明を目的に，シリコンと各種酸化剤を溶解したTMAHエッチング特性
(アルミエッチレート，シリコンエッチレート，マイクロピラミッドの形成) を評価した。
報告されているシリコンと過硫酸アンモニウム溶解TMAH同様，シリコンと硝酸アンモニウム溶解TMAHでもアルミをエッチングしないシリコン異方性エッチングを達成できた。エッチング後のアルミ表面分析より，アルミ表面にTMAHでエッチングされない薄い酸化層が形成されていることを明らかにした。また，マイクロピラミッドの形成は(111)/(100)エッチレート比に依存し，エッチレート比の増加により抑制できることを示した。なお，シリコンと過硫酸アンモニウム溶解TMAHでは，溶解順により(100)シリコンのエッチレートとマイクロピラミッドの発生状況が変化する。過硫酸アンモニウムよりシリコンを先に溶かすことが重要である。
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P.41
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高尾尚史， 塚田敏彦， 山田啓一，
山下真彦， 長谷川英雄
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A new wettability evaluating system was developed
by combining a contact angle measurement instrument,
which optically and in-situ measures the contact
angle of molten solder, with a conventional wettability
tester (meniscograph). Using this new evaluation system,
a well-known experiential knowledge that the wettability
for Sn-3.5Ag, a typical Pb-free solder, is inferior
to that for Sn-37Pb is quantitatively confirmed by
the result that the contact angle for Sn-3.5Ag is
twice of that for Sn-37Pb. The cause for this wettability
difference is attributed to the difference in the
surface tensions of the solders (the solder-flux interfacial
tension). The influences of alloying elements (1%Cu,
1%Zn, 5%Bi, 5%In), fluxes and Au coating on a Cu substrate
on the wettability for the Sn-3.5Ag are discussed.
In the discussion, three interfacial tensions among
the solder, flux and substrate are separately estimated
to analyze the mechanisms which make differences in
wettability.
溶融はんだの接触角をin-situで光学的に計測するために開発した技術を既存のぬれ性試験機
(メニスコグラフ試験機) に組込むことで，物性値 (接触角，界面張力) による定量的なぬれ性評価・解析が可能なシステムを構築した。代表的な鉛フリーはんだであるSn-3.5Agのぬれ性がSn-37Pbに劣ることは経験的に知られていたが，接触角（θ）測定から，前者
(θ= 43°) と後者 (θ = 23°)
には著しい差異があり，それがはんだの表面張力 (はんだ-フラックス間の界面張力) の差異に起因することを明らかになった。さらに，ぬれ性に及ぼすSn-3.5Agへの元素添加
(1%Cu，1%Zn，5%Bi，5%In)，フラックスおよびCu表面のAuコーティング処理の影響について検討し，接触角の差異には，はんだ，基板，フラックス間の界面張力の違いが起因することを明らかにした。
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P.49
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The influence of alloy composition of low-melting
Sn-Bi-Cu lead-free solder alloys on mechanical properties
and solder joint reliabilities were investigated.
The mechanically optimum alloy composition is Sn-40Bi-0.1Cu
(mass%). The addition of 40mass%Bi improves the ductility
and restrains the fillet-lifting, which are problems
of lead-free solders with Bi. The addition of copper
improves both the ductility and Cu leaching resistance
of Sn-40Bi. The joint strength and thermal fatigue
resistance of the Sn-40Bi-0.1Cu solder joints are
superior to those of Sn-37Pb.
本研究では，電子部品への熱的損傷が低減できる低温系Sn-Bi-Cu系合金に着目し，機械的特性および接合信頼性に及ぼす合金組成の影響について検討した。Bi含有量が40mass%付近のSn-BiおよびSn-Bi-Cu系合金は超塑性的な挙動を示し，最適組成であるSn-40Bi-0.1Cuの伸びは25°Cで171%，80°Cで516%に達し，従来のSn-37Pbの2.5倍以上の延性を有することがわかった。この超塑性的な挙動は合金組織と密接に関係しており，初晶Snとそれを網目状に取り囲むSn-Bi共晶あるいはSn-Bi-Cu共晶領域ですべりが生じることにより発現したと考えられる。Sn-40Bi-0.1Cuによるはんだ接合部の接合強度，耐熱疲労特性および耐Cu食われ性は現行のSn-37Pbはんだよりも優れており，信頼性の高い接合部が得られることを実証した。
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| P.57 |
Numerical
Prediction of the Spring-Back Behavior
of Stamped Metal Sheets
（薄鋼板プレス成形のスプリングバック予測） |
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This paper describes our study of the spring-back
behavior of a sheet that has been bent into a hat
shape, with the goal of establishing a system for
predicting all the shape defects that may occur in
formed sheet products. We also examine the stamping
of a three-dimensional rail panel that would normally
be expected to twist. For the sake of computational
efficiency, we used the dynamic explicit method in
our simulation of the forming process, after which
we applied the static implicit method for the unloading
process. The most notable finding arising from this
study is that, in order to precisely predict the spring-back
behavior, the non-linear properties of the sheet material
during unloading must be taken into consideration.
We propose methods for measuring the nonlinearity,
as well as a material model for expressing the characteristic
behaviors (i.e., the strain-dependent pseudo-elastic
modulus and the Bauschinger effect). The results obtained
with the proposed methods (together with the proposed
material model) are compared with those obtained experimentally.
Furthermore, we also applied the proposed method to
the elastic deformation of dies, and the shape obtained
theoretically was compared with actual measurements.
We confirmed that the proposed method can precisely
predict the spring-back shape.
精度不良の予測技術の確立を目指し，ハット絞りモデルのスプリングバックを対象として検討を行った。また，ひねりが発生する3次元パネル成形についても計算した。計算方法は実際のプレス成形の金型設計の現場で利用できるように，計算効率を考慮して，全体の成形計算は動的陽解法を用いて行い，次に除荷計算は静的陰解法を用いて行うものである。
本報では，高精度なスプリングバックの予測を行うため，除荷時の材料特性の非線形性に着目し，1. これを測定する方法，2.
除荷時の特性 (接線弾性係数のひずみ依存性やバウシンガー効果) を考慮できる材料モデルを提案する。ハット曲げ成形を対象に，これを導入した計算手法の結果を各種成形条件で実験結果と比較した。さらに，金型の弾性変形を考慮して提案手法を拡張し，その形状を実験の測定値と比較した。これらの検証結果から，本手法が精度良くスプリングバックを予測できることを確認した。
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