JP2007255926A - 接合評価方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】はんだ接合部に対する加速寿命の信頼性評価を、変曲点を超えた後に予測することで、簡易な方法で、迅速かつ高精度で行う。
【解決手段】接合評価装置は、はんだ接合部８に対して加熱と冷却とを繰り返し行う冷却部１２及び加熱部１３と、熱供給中のはんだ接合部８の抵抗値を所定周期で測定する測定回路部１１及び測定部２２と、抵抗値が測定される毎に得られた抵抗値から抵抗変化率及び抵抗変化率の変化速度を算出する演算部２３と、算出された抵抗変化率の変化速度から該抵抗変化率の速変化度が低下を開始する変曲点に達したか否かを判断する判断部２４と、変曲点に達した後に、抵抗変化率と抵抗変化率の変化速度から求める予測抵抗変化率が基準閾値に達するまでの期間を演算する評価部２５と、演算から得られた期間の情報を報知する報知部３とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板等に電気素子等を実装するための、はんだボールやはんだバンプにはんだ付けされたはんだ接合部に対する熱疲労等に起因する信頼性に関する接合評価方法及びその装置に関する。

従来、半導体ＩＣチップ等の回路素子を配線基板に装着するための接合部に用いられるはんだ等の接合材料の寿命に関する評価方法として種々の方法が提案されている。一般には、はんだ接合部に加熱と冷却を交互に加える温度サイクル試験による加速寿命評価試験が採用されており、はんだ亀裂が発生し、破断する場合の判断方法として、電気抵抗法が知られている。しかし、この方法は、試験期間に数ヶ月も要してしまうため、製品開発期間が長期になるという問題があった。特許文献１には、前記温度サイクル試験中に、一組のはんだ接合部間の抵抗値を四端子法により繰り返し測定し、抵抗値の変化から熱疲労度を連続的に観察可能にした接合材料の熱疲労度測定方法が記載されている。

また、はんだ接合部の寿命を予測する他の方法として、以下の特許文献２〜６及び非特許文献１，２に記載されたような、有限要素法二次元の弾塑性解析から求めた熱応力に起因する塑性ひずみと、はんだ接合部の観察から求めたき裂進展速度とから求めたき裂進展速度式を採用するもの、寿命サイクル数と歪み振幅との間の関係式と熱応力シミュレーションとを利用するもの、はんだ接合部の表面粗さの変化を利用するものが提案されている。
特開昭６１−１３８１５３号公報 特開２００５−１４８０１６号公報 特開２０００−４６９０５号公報 特開２００４−４５３４３号公報 特開平３−１２８４３１号公報 特開２００２―３１０８８８号公報 「はんだバンプ接続のき裂進展挙動評価」日本機械学会論文集A編、２００１年３月発行 「Sn-3.0Ag-0.5Cuはんだ接合部における相成長による熱疲労き裂発生評価」エレクトロニクス実装学会誌、２００４年９月発行

しかしながら、上記の各文献に記載された方法では、接合寿命を予測することが精度的に十分とは言い難く、実用に際して検証を必要とする。また、予め試験を行って必要なデータベースを構築する必要があり、さらに、コンピュータシミュレーションによる複雑な計算を要する。また、解析ステップが多いため、労力の割には限定された用途にしか利用できないという問題がある。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、はんだ接合部に対する加速寿命の信頼性評価を、変曲点を超えた後に予測することで、簡易な方法で、迅速かつ高精度で行い得る接合評価方法およびその装置を提供することを目的とする。

本発明の接合評価装置は、はんだ接合部に対して加熱と冷却とを繰り返し行う熱供給部と、熱供給中の前記はんだ接合部の電気的な抵抗値を所定周期で測定する抵抗値測定部と、抵抗値が測定される毎に得られた抵抗値から抵抗変化率及び抵抗変化率の変化速度を算出する演算手段と、算出された前記抵抗変化率の変化速度から該抵抗変化率の速変化度が低下を開始する変曲点に達したか否かを判断する判断手段と、前記変曲点に達した後に、前記抵抗変化率と抵抗変化率の変化速度とが算出される毎に、これらから求める予測抵抗変化率が、予め設定された前記はんだ接合部の寿命に関する基準閾値に達するまでの期間の演算を実行する評価手段と、前記演算から得られた期間の情報を報知する報知部とを備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の接合評価方法は、はんだ接合部に対して熱供給部によって加熱と冷却とを繰り返し行い、熱供給中の前記はんだ接合部の電気的な抵抗値を抵抗値測定部によって所定周期で測定し、抵抗値が測定される毎に得られた抵抗値から抵抗変化率及び抵抗変化率の変化速度を算出し、算出された前記抵抗変化率の変化速度から該抵抗変化率の変化速度が低下を開始する変曲点に達したか否かを判断し、前記変曲点に達した後に、前記抵抗変化率と抵抗変化率の変化速度とが算出される毎に、これらから求める予測抵抗変化率が、予め設定された前記はんだ接合部の寿命に関する基準閾値に達するまでの期間の演算を実行し、前記演算から得られた期間の情報を報知部から報知することを特徴とするものである。

これらの構成によれば、はんだ接合部は加熱雰囲気と冷却雰囲気とに繰り返し晒され、この間に前記はんだ接合部の電気的な抵抗値が所定周期で測定される。周期的に測定される抵抗値から抵抗変化率、さらに抵抗変化率の変化速度が算出され、試験開始後、該抵抗変化率の変化速度が低下を開始する変曲点に達したか否かの判断が行われる。変曲点に達したのであれば、抵抗変化率と抵抗変化率の変化速度とが算出される毎に、これらから求める予測抵抗変化率が、予め設定された前記はんだ接合部の寿命に関する基準閾値に達するまでの期間の演算が実行され、前記演算から得られた期間の情報が報知部から報知される。従って、変曲点を超えるまでは寿命に関する評価処理が行われず、誤判断もなくなる。そして、変曲点を超えた後に、寿命に関する信頼性の予測評価を行うことで、より迅速に、かつ精度の高い評価が可能となる。すなわち、より早く信頼性の評価結果を出すためには、基準閾値は低い方が好ましい。しかしながら、基準閾値が低い場合、試験開始から変曲点が出現するまでに、抵抗変化率や抵抗変化率の変化速度が比較的大きいことから、予測抵抗変化率が、予め設定された、前記はんだ接合部の寿命に関する基準閾値を超えて誤った評価結果が得られる可能性も考えられる。そこで、加熱雰囲気と冷却雰囲気とに繰り返し晒されるはんだ接合部の熱疲労の特性を考慮して変曲点を超えた後に予測処理を開始するようにしている。これによって、簡易な方法でありながら、はんだ接合部に対する加速寿命の評価が迅速、かつ精度良く行われる。

また、前記抵抗値測定部は、前記抵抗変化率の変化速度が低下を開始する変曲点に達した後、測定周期を短縮するのが好ましい。この構成によれば、抵抗変化率に変曲点が生じた後に測定周期が短縮されて測定頻度が増大する分、予測処理をより早く行うことが可能となる。

また、前記抵抗変化率の変化速度が低下を開始する変曲点に達した後、前記はんだ接合部に振動を付与する加振部を備えたことを特徴とする。この構成によれば、変曲点を超えた後は、はんだ接合部に亀裂の進展が存している可能性が高いため、振動を与えて、その亀裂の進展を助長する操作を施すことによって予測処理をより早めることが可能となる。

また、前記基準閾値は、１０％又は残存強度５０％に対応する値であることが好ましい。この構成によれば、基準閾値の設定が１０％又は残存強度５０％を目安に行われるので、実情に即した値であり、寿命評価が適切となる。

また、前記加熱と冷却との繰り返し回数をカウントするカウンタを備え、前記評価手段は、前記加熱と冷却との繰り返し回数を前記期間として演算するものである。この構成によれば、試験開始からの前記加熱と冷却との繰り返し回数が報知部に報知される。

請求項１、６記載の発明によれば、変曲点を超えた後に、信頼性の評価を行うことで、より効率的に、かつ精度の高い信頼性評価が可能となる。そして、簡易な方法でありながら、はんだ接合部に対する加速寿命の信頼性評価を精度よく行うことができる。

請求項２、７記載の発明によれば、抵抗変化率に変曲点が生じた後に測定周期を短縮して測定頻度を増大する分、予測処理をより早く行うことが可能となる。

請求項３、８記載の発明によれば、変曲点を超えた後は、はんだ接合部に亀裂の進展が存している可能性が高いため、振動を与えて、その亀裂の進展を助長する操作を施すことによって予測処理をより早めることができる。

請求項４，９記載の発明によれば、基準閾値の設定が１０％又は残存強度５０％を目安に行われるので、実情に即した値といえ、適切な寿命評価が可能となる。

請求項５、１０記載の発明によれば、試験開始からの前記加熱と冷却との繰り返し回数を報知部から報知することができる。

図１は、本発明に係る接合評価装置の一実施形態を示すブロック図である。本装置は、試験槽１、制御部２、報知部３、入力操作部４及びメモリ部５を備えている。試験槽１は公知の環境試験器が採用可能である。試験槽１は内部に、図２に示す試験対象物に対して四端子法により電気的な電圧値（実質的には抵抗値）を測定するための測定回路部１１、試験槽１内を所定の低温度に、ここでは−４０℃に冷却する、例えばペルチエ効果を利用した、冷熱を供給する冷却部１２、試験対象物を所定の高温度に、ここでは１２５℃に加熱する例えば電気的ヒータを利用した、高熱を供給する加熱部１３、及び試験対象物に所定の振動、ここでは周期的な微小振動を与える加振部１４を備える。

図２は、試験対象物の一例を示す側断面図で、図２（ａ）は試験開始時の状態を示し、図２（ｂ）は試験途中においてはんだ接合部８に亀裂８１が進展している状態を示している。図２（ａ）において、試験対象物は図略の試験台上に戴置される。試験対象物はプリント基板６と、半導体ＩＣチップ等の電気素子７と、はんだ接合部８とから構成されている。プリント基板６の上面には所要厚を有する金属製のランド６１が形成されており、その上部に電気素子７に形成されている電極７１がはんだ接合部８を介して実装されている。

測定回路部１１は、測定精度を高めるために公知の四端子法が採用されている。図では省略しているが、ランド６１と電極７１に対してそれぞれ、所定レベルの電流を供給する接触端子と、ランド６１と電極７１間の電圧を測定する接触端子とが当接乃至は接続されている。各接触端子は電気リード線を介して試験槽１外に導出されている。

加熱部１３は、例えばヒータを直接電気素子７あるいは電極７１に接触させた構成とされ、ヒータに電力を供給することで電気素子７あるいは電極７１を加熱するようになっている。電極７１とランド６１やプリント基板６との熱膨張率の差、また加熱時の電極７１とランド６１との経時方向の温度差によって、実際と同様に、はんだ接合部８に熱応力を発生させることができるようにしている。

制御部２は、冷却、加熱及び加振動作等の試験環境を調整する環境制御部２１、所定周期で電流供給用の接触端子間に電流を通じ、かつ電圧測定用の各接触端子間の電圧を検出する測定部２２、測定部２２で電圧値が検出される毎に検出された電圧値からランド６１と電極７１間の抵抗値を算出すると共に、抵抗値の変化率（％）及び抵抗変化率の変化速度を算出する演算部２３、算出された抵抗変化率の変化速度から抵抗変化率の速変化度が試験開始後に低下を開始する変曲点に達したか否かを判断する判断部２４、はんだ接合部８の熱疲労によるはんだ接合部８の亀裂等に対する信頼性（例えば寿命）を評価する評価部２５、及び試験開始からの温度サイクル数をカウントするカウンタ２６を備える。

また、報知部３は評価部２５による評価結果等を音声乃至は視認可能な態様で出力するスピーカ、ブザーあるいはモニタや点灯ランプである。スピーカでは音声で、モニタでは文字情報やグラフ等で報知される。入力操作部４は、例えばテンキー等を備え、試験の条件、たとえば、後述する基準閾値としての抵抗変化率（R）や、加熱周期等の必要な各種条件を入力するものである。メモリ部５は試験動作プログラムや必要な演算式を格納するROM、測定結果や演算結果を一時的に格納するRAMで構成されている。

演算部２３は、上述の抵抗値の変化率（％）を算出する他、検出周期と、検出周期と、検出された抵抗値あるいは算出した抵抗変化率とから抵抗変化率の変化速度を算出するものである。

環境制御部２１は、−４０℃の冷却環境にされた試験槽１内部で電気素子７を加熱部１３によって１２５℃に加熱する動作をそれぞれ所定周期で、ここでは１５分周期で交互に切り替える指令を冷却部１２、加熱部１３に出力するものである。

また、環境制御部２１は、判断部２４が前記変曲点に達したと判断した場合に、その後に振動指令を加振部１４に出力するものである。測定部２２は、判断部２４が前記変曲点に達したと判断した場合、電圧検出周期をそれまでの周期に比して短縮した周期、例えば１秒以下の周期、好ましくはμ（マイクロ）秒のオーダーに変更するようにしている。

ここで、本発明の評価原理について説明する。図３は、はんだ接合部８の温度サイクル試験におけるサイクル数と抵抗変化率との関係を示す特性図であり、試験開始、すなわち温度サイクル試験が開始され、所定周期、例えば温度サイクルと同一の３０分毎（あるいは１５分毎でもよい）に抵抗変化率が算出され、その結果をプロットしたものである。

試験期間は、抵抗値の変化の状況によって領域Ａ、Ｂ，Ｃに分けられている。本試験条件の下では、領域Ａは温度サイクルでほぼ９００回あたりまでであり、領域Ｂは温度サイクルでほぼ９００〜２４００回あたりであり、領域Ｃはそれ以降である。なお、各領域は、はんだ接合部８の形状、材質、試験条件（特に冷却温度、加熱温度、その周期等）に依存している。

領域Ａでは亀裂発生初期段階と考えられ、急速に抵抗値が上昇していることが判る。抵抗値の変化ははんだ接合部８が熱疲労を受けて亀裂を生じ、これによって抵抗値が上昇しており、また接合部自体の強度（残存強度）が低下していることを表しているといえる。そして、その後の領域Ｂでは抵抗値の上昇が安定していることが判る。最後に領域Ｃでは急激に抵抗値が増大し、はんだ接合部８が破断したものであることが判る。領域Ａと領域Ｂの境界あたりでは、変曲点の出現が認められる。変曲点とは、図３に示すように、試験開始後に、抵抗変化率の変化速度（図３において、抵抗変化率を示す特性線の傾きに相当）がある程度大きな状態から安定した状態（小さい状態）に切り替わる（移行する）時点をいう。

そして、抵抗変化率の変化速度が所定の大きさを超えるか否かによって、はんだ接合部８に対する良否評価が行われる。図３の例では、領域Ｂの抵抗変化率の変化速度が所定の大きさを超えており、その結果、領域Ｃの途中で抵抗変化率が急激に上昇、つまり亀裂を生じ、はんだ接合部８が破断（寿命に達）している。ここでは、基準閾値（Ｒ）として７．５％を設定しておくことで、短期間、すなわち領域Ｂ内で信頼性（寿命）評価が可能となる。すなわち、信頼性の評価結果をより早く得るためには、基準閾値（Ｒ）は低い方が好ましい。しかしながら、基準閾値（Ｒ）が低い場合、試験開始から変曲点が出現するまでに、すなわち領域Ａ内で、抵抗変化率が基準閾値を超えて誤った評価結果を出してしまう可能性も考えられる。そこで、加熱雰囲気と冷却雰囲気とに繰り返し晒されるはんだ接合部８の熱疲労の特性を考慮して変曲点を超えた後に寿命評価の判断を行うようにしている。

このように、変曲点を超えた後に、信頼性の評価を行うことで、より効率的に、かつ精度の高い評価が可能となる。これによって、簡易な方法でありながら、はんだ接合部に対する加速寿命の信頼性評価を精度良く行うことが可能となる。

図４は、同一サイズのチップ抵抗のはんだ接合部８について、図４（ａ）は共晶はんだの実験結果を示す図で、図４（ｂ）は鉛フリーはんだの実験結果を示す図で、両者の特性を比較するためのものである。横軸は温度サイクル数であり、縦軸は抵抗変化率及び残存強度である。なお、残存強度は、はんだ接合部８に対して強度試験を行って得ている。さらに断面観察（例えば図２（ｂ）参照）による亀裂の進展度合を考慮に含めてもよい。

図４において、共晶はんだの場合も鉛フリーはんだにおいても、温度サイクル試験が開始されると、図３に示す領域Ａ、領域Ｂで見られる基本特性と同様な傾向が表れている。図４（ａ）（ｂ）において、特性線Ａ１、Ｂ１は抵抗変化率が最大の例、特性線Ａ２、Ｂ２は抵抗変化率が最少の例、線Ａ０、Ｂ０はそれぞれの平均を示している。特性線Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を見ると、いずれの場合にも、温度サイクル１０００回あたりで、変曲点が発生している。

図４（ａ）の特性線Ａ１では、亀裂発生初期段階で抵抗変化率の上昇が大きく、また変曲点以降も領域Ａよりも僅かに低いとはいいながらも、高い抵抗変化率の変化速度で抵抗値が増大していることが判る。そして、温度サイクル１６００回あたりで、破断を生じている。図４（ａ）の特性線Ａ２では、亀裂発生初期段階で抵抗変化率の上昇が小さく、変曲点以降も領域Ａよりも多少低い抵抗変化率の変化速度で抵抗値が増大していることが判る。そして、温度サイクル２５００回あたりで、より高い抵抗変化率の変化速度を示している。線Ａ０では、亀裂発生初期段階で抵抗変化率の上昇が続いた後に変曲点が表れ、その後、領域Ａよりも僅かに低い抵抗変化率の変化速度で抵抗値が増大していることが判る。そして、温度サイクル１６００回あたりで、破断を生じている。なお、はんだ接合部８の残存強度は、抵抗変化率が１０％（アップした）時点では、５０％以下となっていることが判る。

図４（ｂ）の特性線Ｂ１では、亀裂発生初期段階で抵抗変化率の上昇が大きく、また変曲点以降も領域Ａよりも僅かに低いとはいいながらも、比較的高い抵抗変化率の変化速度で抵抗値が増大していることが判る。そして、温度サイクル２５００回あたりで、より高い抵抗変化率の変化速度を示している。図４（ｂ）の特性線Ｂ２では、亀裂発生初期段階で抵抗変化率の上昇が特性線Ｂ１よりも多少小さく、変曲点以降は領域Ａよりもさらに低い抵抗変化率の変化速度で抵抗値が微増していることが判る。そして、試験温度サイクル内では抵抗変化率１０％を超えていない。線Ｂ０では、亀裂発生初期段階で抵抗変化率の上昇が続いた後変曲点が表れ、その後、領域Ａよりもさらに低い抵抗変化率の変化速度で抵抗値が増大していることが判る。そして、温度サイクル２０００回あたりで、抵抗変化率１０％を超えている。なお、はんだ接合部８の残存強度は、抵抗変化率が１０％（アップした）時点では、５０％以下となっていることが判る。

ここで、信頼性（寿命）判断の基準として、抵抗変化率５％を設定する場合では、線Ａ０、Ｂ０から判るように、その差は１．０９倍であり、有意な差が見られない。一方、信頼性（寿命）判断の基準として、抵抗変化率１０％を設定する場合では、前述したように、残存強度も５０％以下となっており、かつ、線Ａ０、Ｂ０から判るように、その差は１．２４（２０２５／１６３６）倍であり、有意な差が見られる。

図４（ａ）（ｂ）において、領域Ｃへの突入時点は、領域Ｂの抵抗変化率の変化速度と相関があり、この現象は、その他の種類の試験対象物においても同様の現象が確認できている。このことから、領域Ｂでの抵抗値変化率の速度変化を観察することで、相対的に寿命予測をより早く、すなわち領域Ｃで生じる抵抗値変化率の急峻な上昇変化を待つまでもなく、行うことが可能となる。

そこで、評価部２５は、はんだ接合部８に対する寿命評価を、以下のように予測するようにしている。すなわち、評価部２５は、演算部２３で求めた直近の抵抗変化率（ｒ）と、抵抗変化率の変化速度（ｄｒ／ｄｔ）とを用いて得られる一次関数から予測抵抗変化率を求めるようにし、その予測抵抗変化率が、予め設定された、前記はんだ接合部の寿命に関する基準閾値（５〜２０％の、ある設定値）に達するまでの温度サイクル回数を算出する処理を行うようにしている。このように、加熱雰囲気と冷却雰囲気とに繰り返し晒されるはんだ接合部の熱疲労の特性を考慮して変曲点を超えた後に予測処理を開始するようにしている。これによって、簡易な方法でありながら、はんだ接合部に対する加速寿命の評価が迅速、かつ精度良く行われる。

図５は、本発明における接合評価方法を実行するフローチャートである。まず、試験に先立って、信頼性判定基準としたい抵抗変化率（Ｒ）が入力操作部４の操作を経てメモリ部５に基準閾値として取り込まれる（ステップＳ１）。そして、試験が開始される（ステップＳ３）。すなわち、冷却部１２、加熱部１３を駆動制御することで、−４０℃と１２５℃との間での温度変化が１５分周期で繰り返される。この周期はカウンタ２６でカウントされる。また、四端子法によるランド６１と電極７１との間の電圧値の検出動作も測定部２２によって併せて開始される。特に四端子法を採用することで、微小電圧に対しても高精度で測定される。

次いで、測定部２２で検出された電圧値は、演算部２３で、供給電流値を利用して得た抵抗値と最初に得た抵抗値とから、抵抗変化率（ｒ）（％）に換算され（ステップＳ５）、続いて、抵抗変化率の変化速度（ｄｒ／ｄｔ）が算出され、メモリ部５に記憶される（ステップＳ７）。抵抗変化率の変化速度（ｄｒ／ｄｔ）は、図３、図４でいえば、特性線の傾きを示している。

続いて、抵抗変化率の変化速度の経時方向での変化を監視し、変曲点を超えたか否かの判断が行われる（ステップＳ９）。抵抗変化率の変化速度の経時方向での変化の監視は、直前の抵抗変化率の変化速度と今回得た抵抗変化率の変化速度との差が小さくなったか、あるいは所定の値だけ小さくなったか否かで判断するようにしている。なお、直前の抵抗変化率の変化速度に代えて、直前の２回乃至は所定回数分の平均値を採用して、不必要な変動要素を除いたものとしてもよい。また、所定の閾値だけ小さくなったか否かの判断も、１回だけの判断に限らず、所定回数連続して小さいと判断したとき、変曲点に達したと判断するようにして、誤判定を防止するようにしてもよい。変曲点を超えていなければ、ステップＳ３に戻って、最新の抵抗変化率の変化速度の算出（ステップＳ７）が行われる。

変曲点を超えると、環境制御部２１から指令が発せられて加振部１４が作動され（ステップＳ１１）、併せて、ランド６１と電極７１との間の電圧値の検出周期を短くして行う指示を測定部２２に出力する（ステップＳ１３）。そして、評価部２５は、新たに得られた直近の抵抗変化率及び抵抗変化率の変化速度から、前述した、予測のための一次関数を用いて、予測抵抗値が、基準抵抗変化率（Ｒ）を超えるまでの期間、ここでは超える時点での温度サイクル回数の算出が行われ、さらにその結果が報知部３に報知される（ステップＳ１５）。なお、寿命となる温度サイクル回数は、プリント基板６に実装された電気素子７が適用される電子機器等の寿命との関係において決定されるものであることから、ステップＳ１５で表示された温度サイクル回数からはんだ接合部８の良否が判断されることとなる。

また、本実施形態では、実際に、抵抗変化率（ｒ）が、基準抵抗変化率（Ｒ）を超えるまで試験が継続され（ステップＳ１７）、超えていなければ、ステップＳ３に戻り、超えた時点で、さらに報知部３にその旨の報知を行わせるようにしている（ステップＳ１９）。ステップＳ１７，Ｓ１９は必要に応じて採用可能なものであり、これらのステップを追加することで、より精度が高まり、かつ動作確認的な意義もある。

また、本発明は以下の態様を採用してもよい。
（１）本実施形態では、ステップＳＴ１１の処理を採用したが、必ずしも採用しなくともよく、その場合には加振部１４が不要となり、構成が簡素化される。
（２）本実施形態では、ステップＳＴ１３の処理を採用したが、必ずしも採用しなくともよく、その場合には制御部２の測定動作のためのソフトウエアの負担が軽減される。
（３）本実施形態では、ランド６１と電極７１間の電圧測定に四端子法を採用したが、一般的な二端子法であってもよく、その場合には測定回路部１１の構成が簡素化される。
（４）温度サイクルの与え方も、本実施形態に限定されず、種々の形態が採用可能である。また、加熱方式についても、試料への直接加熱方式に代えて、槽内温度自体を加温する加熱方式も考えられる。冷却についても同様に、直接、間接いずれの方式も可能である。

本発明に係る接合評価装置に一実施形態を示すブロック図である。 試験対象物の一例を示す側断面図で、図２（ａ）は試験開始時の状態を示し、図２（ｂ）は試験途中においてはんだ接合部に亀裂が進展している状態を示している。 はんだ接合部の温度サイクル試験におけるサイクル数と抵抗変化率との関係を示す特性図である。 同一サイズのチップ抵抗のはんだ接合部について、図４（ａ）は共晶はんだの実験結果を示す図で、図４（ｂ）は鉛フリーはんだの実験結果を示す図で、両者の特性を比較するためのものである。 本発明における接合評価方法を実行するフローチャートである。

符号の説明

１ 試験槽
２ 制御部
３ 報知部
４ 入力操作部
５ メモリ部
１１ 測定回路部（抵抗値測定部）
１２ 冷却部（熱供給部）
１３ 加熱部（熱供給部）
１４ 加振部
２１ 環境制御部
２２ 測定部（抵抗値測定部）
２３ 演算部
２４ 判断部（判断手段）
２５ 評価部（評価手段）
２６ カウンタ
６１ ランド
７１ 電極
８ はんだ接合部
８１ 亀裂

Claims (10)

1. はんだ接合部に対して加熱と冷却とを繰り返し行う熱供給部と、熱供給中の前記はんだ接合部の電気的な抵抗値を所定周期で測定する抵抗値測定部と、抵抗値が測定される毎に得られた抵抗値から抵抗変化率及び該抵抗変化率の変化速度を算出する演算手段と、算出された前記抵抗変化率の変化速度から該抵抗変化率の速変化度が低下を開始する変曲点に達したか否かを判断する判断手段と、前記変曲点に達した後に、前記抵抗変化率と抵抗変化率の変化速度とが算出される毎に、これらから求める予測抵抗変化率が、予め設定された前記はんだ接合部の寿命に関する基準閾値に達するまでの期間の演算を実行する評価手段と、前記演算から得られた期間の情報を報知する報知部とを備えたことを特徴とする接合評価装置。
2. 前記抵抗値測定部は、前記抵抗変化率の変化速度が低下を開始する変曲点に達した後、測定周期を短縮するものである請求項１記載の接合評価装置。
3. 前記抵抗変化率の変化速度が低下を開始する変曲点に達した後、前記はんだ接合部に振動を付与する加振部を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の接合評価装置。
4. 前記基準閾値は、１０％又は残存強度５０％に対応する値であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の接合評価装置。
5. 前記加熱と冷却との繰り返し回数をカウントするカウンタを備え、前記評価手段は、前記加熱と冷却との繰り返し回数を前記期間として演算するものである請求項１〜４のいずれかに記載の接合評価装置。
6. はんだ接合部に対して熱供給部によって加熱と冷却とを繰り返し行い、熱供給中の前記はんだ接合部の電気的な抵抗値を抵抗値測定部によって所定周期で測定し、抵抗値が測定される毎に得られた抵抗値から抵抗変化率及び抵抗変化率の変化速度を算出し、算出された前記抵抗変化率の変化速度から該抵抗変化率の変化速度が低下を開始する変曲点に達したか否かを判断し、前記変曲点に達した後に、前記抵抗変化率と抵抗変化率の変化速度とが算出される毎に、これらから求める予測抵抗変化率が、予め設定された前記はんだ接合部の寿命に関する基準閾値に達するまでの期間の演算を実行し、前記演算から得られた期間の情報を報知部から報知することを特徴とする接合評価方法。
7. 前記抵抗値測定部が、前記抵抗変化率の変化度速度が低下を開始する変曲点に達した後に、測定周期を短縮することを特徴とする請求項６記載の接合評価方法。
8. 前記抵抗変化率の変化速度が低下を開始する変曲点に達した後、前記はんだ接合部に加振部によって振動を付与することを特徴とする請求項６又は７に記載の接合評価方法。
9. 前記基準閾値が１０％又は残存強度５０％に対応する値であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の接合評価方法。
10. 前記加熱と冷却との繰り返し回数をカウントし、前記加熱と冷却との繰り返し回数を前記期間として演算することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の接合評価方法。

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