JP2018179591A - 4点曲げ疲労試験治具および疲労試験装置ならびに加速劣化試験方法 - Google Patents
4点曲げ疲労試験治具および疲労試験装置ならびに加速劣化試験方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018179591A JP2018179591A JP2017075472A JP2017075472A JP2018179591A JP 2018179591 A JP2018179591 A JP 2018179591A JP 2017075472 A JP2017075472 A JP 2017075472A JP 2017075472 A JP2017075472 A JP 2017075472A JP 2018179591 A JP2018179591 A JP 2018179591A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- test
- test piece
- pair
- pins
- point bending
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 263
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 title claims abstract description 131
- 238000013001 point bending Methods 0.000 title claims abstract description 97
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 title abstract 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title abstract 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 title abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 48
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 37
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 claims description 31
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims description 31
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 27
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 18
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 13
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 7
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 58
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 2
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
上記内ピン保持部における上記一対の上側内ピンの上端部と当接した状態で、上記内ピン保持部を固定可能に構成されている移動ユニットと、
上記移動ユニットの外側に配置されており、上記内ピン保持部から水平方向に突出される上記試験片の両端部の下側に配置される一対の下側外ピンおよび上記試験片の両端部の上側に配置される一対の上側外ピンを備え、上記一対の下側外ピンおよび上記一対の上側外ピンを、それぞれ上下位置を揃えた状態で保持可能に構成されている固定ユニットと、を有しており、
上記移動ユニットが、上記固定ユニットに対して上下方向に移動可能に構成されている、4点曲げ疲労試験治具にある。
上記熱サイクル試験による上記試験片の寿命を4点曲げ疲労試験による上記試験片の寿命から推測する、加速劣化試験方法にある。
実施形態1の4点曲げ疲労試験治具について、図1〜図11を用いて説明する。図1〜図11に例示されるように、本実施形態の4点曲げ疲労試験治具1は、一対の下側内ピン201および一対の上側内ピン202を備える内ピン保持部2と、移動ユニット3と、一対の下側外ピン401および一対の上側外ピン402を備える固定ユニット4と、を有している。なお、一対の下側内ピン201および一対の上側内ピン202、一対の下側外ピン401および一対の上側外ピン402は、後述するように、板状の試験片5の保持または負荷に用いられるものである。以下、これを詳説する。なお、図1では、後述する移動ユニット3の前枠部31が省略されている。また、以下では、図1に示される4点曲げ疲労試験治具1において、正面を前側、裏面を後ろ側、4点曲げ疲労試験治具を正面から見た右側を右方向、左側を左方向、4点曲げ疲労試験治具の上方を上側、下方を下側として説明する。
実施形態2の疲労試験装置について、図12を用いて説明する。図12に例示されるように、本実施形態の疲労試験装置6は、実施形態1の4点曲げ疲労試験治具1を有している。なお、図12では、4点曲げ疲労試験治具1における移動ユニット3の前枠部31が省略されている。
実施形態3の加速劣化試験方法について、図13および図14を用いて説明する。本実施形態の加速劣化試験方法は、板状の試験片に対して低温および高温を一定時間ごとに繰り返す熱サイクルを負荷する熱サイクル試験時の温度変化に起因する熱残留応力と同等の応力を、4点曲げ疲労試験治具を用いて外部からの機械的な応力負荷によって上記試験片に対して負荷し、熱サイクル試験による上記試験片の寿命を4点曲げ疲労試験による上記試験片の寿命から推測するものである。
実施形態4の加速劣化試験方法について説明する。本実施形態の加速劣化試験方法は、板状の試験片に対して外部から機械的に静的な応力を負荷可能な4点曲げ疲労試験治具が取り付けられた疲労試験装置を用い、所定の試験温度Ttestで、試験片に対して曲げ荷重Pを負荷して試験片を破断させる点で、実施形態3の加速劣化試験方法と相違している。
JIS R 1692 「ファインセラミックス基板の熱疲労試験方法」に準拠して、図11に示されるような形状を有する試験片を3種類準備した。具体的には、長辺40mm×短辺10mm×厚み0.32mmの窒化けい素板Aの上下面に、2個ずつ合計4個のCu層(厚み300μm)が接合されている試験片(1)を準備した。また、長辺40mm×短辺10mm×厚み0.32mmの窒化けい素板Bの上下面に、2個ずつ合計4個のCu層(厚み300μm)が接合されている試験片(2)を準備した。また、長辺40mm×短辺10mm×厚み0.32mmの窒化アルミニウム板の上下面に、2個ずつ合計4個のCu層(厚み300μm)が接合されている試験片(3)を準備した。
2 内ピン保持部
201 下側内ピン
202 上側内ピン
3 移動ユニット
4 固定ユニット
401 下側外ピン
402 上側外ピン
5 試験片
6 疲労試験装置
Claims (18)
- 板状の試験片の下側に配置される一対の下側内ピンおよび上記試験片の上側に配置される一対の上側内ピンを備え、上記一対の下側内ピンおよび上記一対の上側内ピンを、それぞれ上下位置を揃えた状態で保持可能に構成されるとともに、上記一対の下側内ピンおよび上記一対の上側内ピンの間に上記試験片が挟まれた際に、上記試験片の長手方向の両端部を水平方向に突出可能な大きさに構成されている内ピン保持部と、
上記内ピン保持部における上記一対の上側内ピンの上端部と当接した状態で、上記内ピン保持部を固定可能に構成されている移動ユニットと、
上記移動ユニットの外側に配置されており、上記内ピン保持部から水平方向に突出される上記試験片の両端部の下側に配置される一対の下側外ピンおよび上記試験片の両端部の上側に配置される一対の上側外ピンを備え、上記一対の下側外ピンおよび上記一対の上側外ピンを、それぞれ上下位置を揃えた状態で保持可能に構成されている固定ユニットと、を有しており、
上記移動ユニットが、上記固定ユニットに対して上下方向に移動可能に構成されている、4点曲げ疲労試験治具。 - 上記内ピン保持部は、一方の上記下側内ピンおよび一方の上記上側内ピンを収容する第1内ピン収容部と、他方の上記下側内ピンおよび他方の上記上側内ピンを収容する第2内ピン収容部とを有している、請求項1に記載の4点曲げ疲労試験治具。
- 上記内ピン保持部は、一方の上記下側内ピンおよび一方の上記上側内ピンと他方の上記下側内ピンおよび他方の上記上側内ピンとの間に配置された中央隔壁部と、一方の上記下側内ピンおよび一方の上記上側内ピンの外側に配置された第1側壁部と、他方の上記下側内ピンおよび他方の上記上側内ピンの外側に配置された第2側壁部とを有しており、
上記中央隔壁部と上記第1側壁部との間が上記第1内ピン収容部とされており、
上記中央隔壁部と上記第2側壁部との間が上記第2内ピン収容部とされている、請求項2に記載の4点曲げ疲労試験治具。 - 上記内ピン保持部は、上記一対の下側内ピンの水平方向への位置ずれを規制する下側バネ部材と、上記一対の上側内ピンの水平方向への位置ずれを規制する上側バネ部材とを有している、請求項1〜3のいずれか1項に記載の4点曲げ疲労試験治具。
- 上記固定ユニットは、一方の上記下側外ピンおよび上記上側外ピンを保持する第1外ピン保持部と、他方の上記下側外ピンおよび上記上側外ピンを保持する第2外ピン保持部とを有している、請求項1〜4のいずれか1項に記載の4点曲げ疲労試験治具。
- 上記第1外ピン保持部と上記第2外ピン保持部との間に、上記内ピン保持部が固定された上記移動ユニットが配置され、
上記内ピン保持部の側面の一部が、上記第1外ピン保持部および上記第2外ピン保持部に摺接するように構成されている、請求項5に記載の4点曲げ疲労試験治具。 - 上記第1外ピン保持部および上記第2外ピン保持部は、それぞれ、一方の上記上側外ピンおよび他方の上記上側外ピンの上端部を上方に突出させた状態で保持する第1支柱部および第2支柱部と、各上記支柱部に設けられ、各上記上側外ピンの上端部を押さえつける押さえ部とを有している、請求項5または6に記載の4点曲げ疲労試験治具。
- 上記一対の下側内ピン、上記一対の上側内ピン、上記一対の下側外ピン、および、上記一対の上側外ピンにおける各ピン径が、同径とされている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の4点曲げ疲労試験治具。
- 上記試験片は、セラミックス層と上記セラミックス層に接合された金属層とを有している、請求項1〜8のいずれか1項に記載の4点曲げ疲労試験治具。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の4点曲げ疲労試験治具を有する、疲労試験装置。
- セラミックス層と上記セラミックス層に接合された金属層とを有する板状の試験片に対して低温および高温を一定時間ごとに繰り返す熱サイクルを負荷する熱サイクル試験時の温度変化に起因する熱残留応力と同等の応力を、4点曲げ疲労試験治具を用いて外部からの機械的な応力負荷によって上記試験片に対して負荷し、
上記熱サイクル試験による上記試験片の寿命を4点曲げ疲労試験による上記試験片の寿命から推測する、加速劣化試験方法。 - 上記熱サイクル試験で上記セラミックス層に生じる最低保持温度Tminにおける熱残留応力σmaxと最高保持温度Tmaxにおける熱残留応力σminとを、シミュレーションにより求め、
所定の試験温度Ttestで上記試験片を4点曲げした際における曲げ荷重と曲げ応力との関係を、シミュレーションにより求め、
上記曲げ荷重と曲げ応力との関係から、上記熱残留応力σmaxと等しい最大曲げ応力σmax,eqを発生させる曲げ荷重Pを求め、
上記試験片に対して外部から機械的に動的または静的な応力を負荷可能な上記4点曲げ疲労試験治具が取り付けられた疲労試験装置を用い、上記所定の試験温度Ttestで、上記試験片に対して上記曲げ荷重Pを負荷して上記試験片を破断させ、
上記破断結果に基づいて、上記熱サイクル試験における上記金属層の剥離に要する寿命を推測する、請求項11に記載の加速劣化試験方法。 - 上記所定の試験温度Ttestで、上記試験片に対して、上記曲げ荷重Pを上下両方向から所定の周波数で繰り返し負荷して上記試験片を破断させ、
上記試験片の破断に要する時間または上記試験片が破断に至る繰り返し回数から、上記熱サイクル試験における上記金属層の剥離に至る時間または温度サイクル数を推測する、請求項12に記載の加速劣化試験方法。 - 上記試験温度Ttestは、上記最低保持温度Tmin超、上記最高保持温度Tmax以下の範囲内のいずれかの温度である、請求項12または13に記載の加速劣化試験方法。
- 上記試験温度Ttestは、上記最高保持温度Tmaxである、請求項12〜14のいずれか1項に記載の加速劣化試験方法。
- 上記試験温度Ttestは、上記最低保持温度Tmin以下、または、上記最高保持温度Tmaxより大きい、請求項12または13に記載の加速劣化試験方法。
- 上記所定の試験温度Ttestで、上記試験片に対して、上記曲げ荷重Pを静的に負荷して上記試験片を破断させ、上記試験片の破断に要する時間から、上記熱サイクル試験における上記金属層の剥離に至る時間を推測する、請求項12に記載の加速劣化試験方法。
- 上記4点曲げ疲労試験治具として、請求項1〜8のいずれか1項に記載の4点曲げ疲労試験治具を用いる、請求項11〜17のいずれか1項に記載の加速劣化試験方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017075472A JP6839383B2 (ja) | 2017-04-05 | 2017-04-05 | 4点曲げ疲労試験治具および疲労試験装置ならびに加速劣化試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017075472A JP6839383B2 (ja) | 2017-04-05 | 2017-04-05 | 4点曲げ疲労試験治具および疲労試験装置ならびに加速劣化試験方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018179591A true JP2018179591A (ja) | 2018-11-15 |
JP6839383B2 JP6839383B2 (ja) | 2021-03-10 |
Family
ID=64275052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017075472A Active JP6839383B2 (ja) | 2017-04-05 | 2017-04-05 | 4点曲げ疲労試験治具および疲労試験装置ならびに加速劣化試験方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6839383B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109459305A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-12 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种水工混凝土疲劳断裂试验装置 |
CN109604348A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-04-12 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 板带轧机液压弯辊装置模拟加载及集成测试系统和方法 |
CN112557181A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-26 | 郑州大学 | 实现岩石混凝土正负应力比四点弯曲四点剪切疲劳的夹具 |
US11125665B2 (en) * | 2017-01-13 | 2021-09-21 | Hitachi, Ltd. | Test jig and test method |
CN113670723A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-11-19 | 湖南大学 | 一种服役岩土锚固结构工程性能退化加速试验方法 |
CN116660055A (zh) * | 2023-06-02 | 2023-08-29 | 南京航空航天大学 | 一种适用于主货舱门锁钩结构四点弯曲加载试验装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60231472A (ja) * | 1984-04-26 | 1985-11-18 | 住友電気工業株式会社 | セラミツクスと金属の接合体及びその接合方法 |
JPS61142439A (ja) * | 1984-12-14 | 1986-06-30 | Shimadzu Corp | 両振曲げ試験治具 |
JP2000097833A (ja) * | 1998-09-25 | 2000-04-07 | Toshiba Corp | 半導体装置用機械荷重試験方法 |
JP2000131206A (ja) * | 1998-10-21 | 2000-05-12 | Noboru Morita | 4点曲げ試験装置 |
JP2001522459A (ja) * | 1997-04-29 | 2001-11-13 | ヨーロピアン・アトミック・エナジー・コミュニティー(ユーラトム) | 曲げ装置 |
US20150268144A1 (en) * | 2014-03-21 | 2015-09-24 | Rolls-Royce Plc | Testing rig |
-
2017
- 2017-04-05 JP JP2017075472A patent/JP6839383B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60231472A (ja) * | 1984-04-26 | 1985-11-18 | 住友電気工業株式会社 | セラミツクスと金属の接合体及びその接合方法 |
JPS61142439A (ja) * | 1984-12-14 | 1986-06-30 | Shimadzu Corp | 両振曲げ試験治具 |
JP2001522459A (ja) * | 1997-04-29 | 2001-11-13 | ヨーロピアン・アトミック・エナジー・コミュニティー(ユーラトム) | 曲げ装置 |
JP2000097833A (ja) * | 1998-09-25 | 2000-04-07 | Toshiba Corp | 半導体装置用機械荷重試験方法 |
JP2000131206A (ja) * | 1998-10-21 | 2000-05-12 | Noboru Morita | 4点曲げ試験装置 |
US20150268144A1 (en) * | 2014-03-21 | 2015-09-24 | Rolls-Royce Plc | Testing rig |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11125665B2 (en) * | 2017-01-13 | 2021-09-21 | Hitachi, Ltd. | Test jig and test method |
CN109459305A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-12 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种水工混凝土疲劳断裂试验装置 |
CN109604348A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-04-12 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 板带轧机液压弯辊装置模拟加载及集成测试系统和方法 |
CN109604348B (zh) * | 2019-01-11 | 2023-11-03 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 板带轧机液压弯辊装置模拟加载及集成测试系统和方法 |
CN112557181A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-26 | 郑州大学 | 实现岩石混凝土正负应力比四点弯曲四点剪切疲劳的夹具 |
CN112557181B (zh) * | 2020-12-01 | 2023-06-09 | 郑州大学 | 实现岩石混凝土正负应力比四点弯曲四点剪切疲劳的夹具 |
CN113670723A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-11-19 | 湖南大学 | 一种服役岩土锚固结构工程性能退化加速试验方法 |
CN113670723B (zh) * | 2021-08-20 | 2022-05-06 | 湖南大学 | 一种服役岩土锚固结构工程性能退化加速试验方法 |
CN116660055A (zh) * | 2023-06-02 | 2023-08-29 | 南京航空航天大学 | 一种适用于主货舱门锁钩结构四点弯曲加载试验装置 |
CN116660055B (zh) * | 2023-06-02 | 2023-11-03 | 南京航空航天大学 | 一种适用于主货舱门锁钩结构四点弯曲加载试验装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6839383B2 (ja) | 2021-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2018179591A (ja) | 4点曲げ疲労試験治具および疲労試験装置ならびに加速劣化試験方法 | |
EP1846746B1 (en) | Micro-impact testing apparatus | |
JP2007538263A (ja) | 速い製作サイクルを有する高密度の相互接続システム | |
KR102123989B1 (ko) | 테스터 및 이를 구비하는 반도체 소자 검사 장치 | |
TW200305723A (en) | Electroconductive contact probe holder | |
TW201819926A (zh) | 基板檢查裝置及基板檢查方法 | |
KR20140071182A (ko) | 기판의 고온 변형 관찰장치 및 이를 이용한 기판의 고온 변형 관찰 방법 | |
JP6049378B2 (ja) | 疲労試験装置 | |
JP2018200188A (ja) | 熱疲労試験方法、試験片、熱疲労試験装置 | |
Lau et al. | Creep analysis and thermal-fatigue life prediction of the lead-free solder sealing ring of a photonic switch | |
Libot et al. | Experimental strain energy density dissipated in SAC305 solder joints during different thermal cycling conditions using strain gages measurements | |
JP2006275741A (ja) | 半導体装置の疲労試験装置および半導体装置の疲労試験方法 | |
Edeson et al. | Dimensional stability of materials subject to random vibration | |
Matilla et al. | Board-level reliability of lead-free solder under mechanical shock and vibration loads | |
Wiese et al. | Creep and crack propagation in flip chip SnPb37 solder joints | |
TW201344172A (zh) | 衝擊裝置及具有該衝擊裝置之衝擊總成 | |
Peterson et al. | Characterization of drop impact survivability of a 3D CSP stack module | |
Thukral et al. | Impact of Temperature Cycling Conditions on Board Level Vibration for Automotive Applications | |
Ghaffarian | Vibration at Low and Extreme Cold Temp for QFN Assembly Reliability | |
Ghaffarian | Effect of column properties and CGA assembly reliability by testing and analysis | |
KR101772611B1 (ko) | 테스트 장치 및 이의 제조 방법 | |
Kelly et al. | Measurement & minimization of mount induced strain on double crystal monochromator crystals | |
Cioban et al. | Back-end-of-Line (BEOL) Mechanical Integrity Evaluation: A Mixed-Mode Double Cantilever Beam Test for Crackstop Strength Assessment | |
US10295565B2 (en) | Probe card with stress relieving feature | |
Kamara et al. | Modelling and experimental measurement of multiple joint lead free solder interconnects subjected to low cycle mechanical fatigue |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191218 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201008 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201020 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201111 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210119 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210127 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6839383 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |