JP2008002869A - はんだの寿命予測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子部品をはんだで実装した実装構造を用意し、実機試験として冷熱サイクル試験を行い、き裂発生寿命、電子部品の部品幅方向(部品短手方向)に進むき裂進展速度、電子部品の長軸方向(部品長手方向)に進むき裂進展速度をそれぞれ求める。また、有限要素法解析により実装構造の弾塑性クリープ歪み振幅を算出する。そして、一方で、歪み振幅およびき裂発生寿命からき裂発生寿命を定式化する(き裂発生寿命の予測式)。他方で、歪み振幅およびき裂進展速度からき裂進展寿命を電子部品の部品幅方向および長軸方向で定式化する(第1、第2のき裂進展寿命予測式)。この後、き裂発生寿命、第1、第2のき裂進展寿命をそれぞれ足し合わせてはんだの寿命を算出する。
【選択図】図5
Description
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示されるはんだの寿命予測方法は、例えば電子部品を回路基板等の基材にはんだを介して接合したとき、はんだの寿命を予測する際に用いられ、製品開発等に役立てられる。
Nf1=C1(Δε1)n
ここでnおよびC1ははんだ30の材料によって決まる材料定数である。また、局所最大弾塑性クリープ歪みとは、はんだ接合部31のコーナー部分に発生する歪みを指す。
Nf2=af2/C2exp(k2Δε1)
ここで、C2、k2は、き裂進展速度を表すパラメータである。
Nf3=af3/C3exp(k3Δε2)
ここで、C3、k3はき裂進展速度を表すパラメータ、af3は上述のき裂全長、Δε2は電子部品20の短軸方向の中心位置での最大歪み集中位置より求めた弾塑性クリープ歪み振幅である。
N=C1(Δε1)n+af2/C2exp(k2Δε1)+af3/C3exp(k3Δε2)
上記数式4に示される寿命予測式のうち、Coffin−Manson則に従った数式1に相当する項以外は、以下で示される予測方法により、経験的に見出されたものである。
N=0.44(Δε1)−2.12+af2/0.33exp(17.86Δε1)+af3/0.13exp(14.20Δε2)
ここで、Nははんだ30の寿命(サイクル数;はんだ30が耐えられる冷熱サイクル数であり、そのサイクル数を超えるとはんだ30が破断する)である。以上のようにして、はんだ30の寿命予測式の定式化が終了する。
上記実施形態では、電子部品20として角チップ抵抗部品を採用したが、チップコンデンサを含めた角チップ部品のはんだ付形状と同様の形状となるクリスタル素子、タンタルコンデンサ、多連のチップ抵抗、QFN素子、およびガルウィングリードタイプの部品等を電子部品20として採用しても上記寿命予測方法を適用することができる。
Claims (3)
- 電子部品(20)を基材(10)上に搭載し、前記電子部品の電極(21)を前記基材にはんだ(30)を介して接合してなる実装構造(100)において、
前記電子部品の電極は、前記基材と対向する下面およびこの下面と直交方向に沿って前記基材の上方にのびる側面を有し、
前記基材と前記電極の下面との間に設けられたはんだ接合部(31)と、前記電極の側面から前記基材にわたって設けられたはんだフィレット部(32)と、により構成された前記はんだの寿命予測方法であって、
前記はんだの寿命は、Coffin−Manson則に従ったき裂発生寿命の予測式(Nf1)と、前記はんだ接合部に発生したき裂(33)が前記電子部品の幅方向の中心位置に到達する場合のき裂進展速度から予測される第1のき裂進展寿命予測式(Nf2)と、前記き裂が前記はんだのうち前記電子部品の幅方向の中心位置において前記電子部品の長軸方向に進展する場合のき裂進展速度から予測される第2のき裂進展寿命予測式(Nf3)と、から求めたき裂発生寿命、第1のき裂進展寿命、第2のき裂進展寿命をそれぞれ足し合わせることで前記はんだの寿命を予測することを特徴とする前記はんだの寿命予測方法。 - 電子部品(20)を基材(10)上に搭載し、前記電子部品の電極(21)を前記基材にはんだ(30)を介して接合してなる実装構造(100)において、
前記電子部品の電極は、前記基材と対向する下面およびこの下面と直交方向に沿って前記基材の上方にのびる側面を有し、
前記基材と前記電極の下面との間に設けられたはんだ接合部(31)と、前記電極の側面から前記基材にわたって設けられたはんだフィレット部(32)と、により構成された前記はんだの寿命予測方法であって、
前記実装構造を製造すると共に、前記実装構造に対して冷却および加熱を繰り返す冷熱サイクル試験を行い、前記冷熱サイクル試験開始から前記はんだにき裂(33)が発生するまでの冷熱サイクル数に応じたき裂発生寿命と、前記冷熱サイクル試験によって前記はんだに発生したき裂が、前記電子部品の幅方向の中心位置に至るまでの冷熱サイクル数に応じた第1のき裂進展速度と、前記はんだのうち前記電子部品の幅方向の中心位置において前記電子部品の長軸方向に進展するき裂の冷熱サイクル数に応じた第2のき裂進展速度と、をそれぞれ求める実機試験工程と、
前記実装構造をモデル化して数値解析することにより、前記実装構造に対応した弾塑性クリープ歪み振幅を算出する数値解析工程と、
上記実機試験工程および数値解析工程で得られた前記弾塑性クリープ歪み振幅に基づいて、前記き裂発生寿命をCoffin−Manson則に従ったき裂発生寿命の予測式として定式化するき裂発生寿命定式化工程と、
前記実機試験工程および前記数値解析工程で得られた前記弾塑性クリープ歪み振幅に基づいて、前記はんだ接合部に発生したき裂が前記電子部品の幅方向の中心位置に到達するき裂進展速度から予測される第1のき裂進展寿命予測式を定式化すると共に、前記はんだのうち前記電子部品の幅方向の中心位置において前記電子部品の長軸方向に進展するき裂進展速度から予測される第2のき裂進展寿命予測式を定式化するき裂進展寿命定式化工程と、
前記き裂発生寿命定式化工程で得られたき裂発生寿命と、前記き裂進展寿命定式化工程で得られた第1のき裂進展寿命および第2のき裂進展寿命をそれぞれ足し合わせることで、前記はんだにき裂が発生して断線するまでの寿命を得る断線寿命の算出工程と、を含んでいることを特徴とするはんだの寿命予測方法。 - 前記数値解析工程では、前記弾塑性クリープ歪み振幅Δε1、Δε2の算出を、有限要素法により取得していることを特徴とする請求項2に記載の前記はんだの寿命予測方法。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010002238A (ja) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | 破断判定装置 |
JP2011058888A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 亀裂発生寿命予測装置および亀裂発生寿命予測方法 |
JP2012063279A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Toshiba Corp | はんだ接合部の寿命予測方法、はんだ接合部の寿命予測装置、及び電子機器 |
JP2018173357A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 国立大学法人大阪大学 | 試験方法、試験サンプル、試験システム、評価方法、評価システム、及び評価プログラム |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10190161A (ja) * | 1996-12-26 | 1998-07-21 | Kyocera Corp | 電子部品の実装構造 |
JP2001125945A (ja) * | 1999-10-29 | 2001-05-11 | Hitachi Ltd | 配線基板設計支援方法、設計支援ツール、設計支援システム及び情報記憶媒体 |
JP2004045343A (ja) * | 2002-07-15 | 2004-02-12 | Toshiba Corp | はんだ接合部の寿命診断方法及び装置 |
JP2004085397A (ja) * | 2002-08-27 | 2004-03-18 | Kyocera Corp | はんだ接合部の寿命推定方法 |
JP2004119434A (ja) * | 2002-09-24 | 2004-04-15 | Toyama Prefecture | はんだ接合部の疲労評価方法 |
JP2004237304A (ja) * | 2003-02-05 | 2004-08-26 | Fujitsu Ltd | はんだ接合寿命予測方法 |
JP2005148016A (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Toshiba Corp | はんだ接合部の熱疲労寿命診断方法とその装置 |
-
2006
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10190161A (ja) * | 1996-12-26 | 1998-07-21 | Kyocera Corp | 電子部品の実装構造 |
JP2001125945A (ja) * | 1999-10-29 | 2001-05-11 | Hitachi Ltd | 配線基板設計支援方法、設計支援ツール、設計支援システム及び情報記憶媒体 |
JP2004045343A (ja) * | 2002-07-15 | 2004-02-12 | Toshiba Corp | はんだ接合部の寿命診断方法及び装置 |
JP2004085397A (ja) * | 2002-08-27 | 2004-03-18 | Kyocera Corp | はんだ接合部の寿命推定方法 |
JP2004119434A (ja) * | 2002-09-24 | 2004-04-15 | Toyama Prefecture | はんだ接合部の疲労評価方法 |
JP2004237304A (ja) * | 2003-02-05 | 2004-08-26 | Fujitsu Ltd | はんだ接合寿命予測方法 |
JP2005148016A (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Toshiba Corp | はんだ接合部の熱疲労寿命診断方法とその装置 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010002238A (ja) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | 破断判定装置 |
JP2011058888A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 亀裂発生寿命予測装置および亀裂発生寿命予測方法 |
JP2012063279A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Toshiba Corp | はんだ接合部の寿命予測方法、はんだ接合部の寿命予測装置、及び電子機器 |
US8965712B2 (en) | 2010-09-16 | 2015-02-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Life predicting method for solder joint, life predicting apparatus for solder joint and electronic device |
JP2018173357A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 国立大学法人大阪大学 | 試験方法、試験サンプル、試験システム、評価方法、評価システム、及び評価プログラム |
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