JP3993442B2 - Metal structure observation method and degradation diagnosis method and apparatus for lead-free solder - Google Patents

Metal structure observation method and degradation diagnosis method and apparatus for lead-free solder Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無鉛はんだの劣化を診断する無鉛はんだの金属組織観測方法及び劣化診断方法並びに装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的な電子回路は、プリント配線の施された電子部品を搭載する。電子部品が基板にはんだ付けされて電子回路が構成される。
【0003】
はんだ接合部は、経年的に劣化し、劣化によりき裂や剥離が発生する。き裂や剥離は主に熱ストレス、機械ストレス等を原因として発生する。ストレスの負荷が大きくなるほどき裂や剥離が発生するまでの期間が短縮化し、本来の製品の寿命と差が生じる。
【0004】
従来の共晶はんだにAgなどを添付してはんだ成分を調整することにより、はんだが長寿命する。
【0005】
また、共晶はんだに含まれる鉛は環境に有害であるため、鉛を含まない無鉛はんだ(鉛フリーはんだ)が使用されつつあり、またこの無鉛はんだの長寿命化が図られている。
【0006】
しかしながら、はんだの寿命を延ばすにも限界がある。そのため、はんだ接合部の劣化を検出し、メンテナンスの時期を把握し、き裂や剥離によるトラブルが生じることを防止することが重要である。
【0007】
従来より、はんだ接合部の劣化、寿命を診断するために、現地環境を想定したヒートサイクル試験や振動試験等の寿命試験や応力解析が行われている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような現地環境を想定したヒートサイクル試験や振動試験等の寿命試験、応力解析では、使用条件の変化や環境の変化、電子部品のはんだ付けの状態(はんだ量等)により実際に想定した寿命よりも短い時間でき裂や剥離が生じることがある。
【0009】
また、上記の寿命試験、応力解析では、実環境をすべて反映することができないため、実際の製品の寿命が推定した寿命よりも短くなることがある。
【0010】
その一方、共晶はんだにおいては、熱ストレス等による劣化が進むにつれて共晶中の鉛粒子が粗大化し、強度が低下する。このため、共晶はんだについて劣化を診断する方法として、はんだ接合部の断面を研磨機などで鏡面研磨し、金属光学顕微鏡により共晶中の鉛粒子を観測する方法がある。
【0011】
しかしながら、無鉛はんだにおいては、はんだ接合部の断面を鏡面研磨しただけでは金属組織が明確に現れないため、共晶はんだの場合と異なり、研磨した断面を金属光学顕微鏡により観測しても劣化を診断することが困難である。
【0012】
さらに、無鉛はんだにおいては、劣化の兆候を示す指標がどのようなものか明確になっていないため、劣化を判定する基準が定まらず、劣化診断が困難となっている。
【0013】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、無鉛はんだの劣化を容易に診断するのに適切な無鉛はんだの金属組織観測方法及び劣化診断方法並びに装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明を実現するにあたって講じた具体的手段について以下に説明する。
【0015】
第1の発明の無鉛はんだの金属組織観測方法は、無鉛はんだの断面を研磨する研磨工程と、研磨工程により研磨された前記断面に対して金属組織を露出させるためのエッチングを行うエッチング工程と、エッチング工程によるエッチング後の断面の金属組織を観測する金属組織観測工程とを含む。
【0016】
このように、無鉛はんだの断面を研磨後エッチングすることで、断面の粒界を明確化でき、研磨のみでは観測が困難であった無鉛はんだの断面の金属組織の状態を容易に観測できる。
【0017】
第2の発明の無鉛はんだの劣化診断方法は、無鉛はんだの断面を研磨する研磨工程と、研磨工程により研磨された断面に対して金属組織を露出させるためのエッチングを行うエッチング工程と、エッチング工程によるエッチング後の断面の金属組織を観測する金属組織観測工程と、無鉛はんだの断面の劣化を検出するための指標にしたがって予め設定された劣化パラメータに基づいて、断面の金属組織の観測結果が劣化を示すか否かを判定する診断工程とを含む。
【0018】
このように、無鉛はんだの断面を研磨し、エッチングすることにより鏡面研磨だけでは現れない無鉛はんだの金属組織を露出させることができる。そして、金属組織の露出した断面の観測結果と劣化パラメータとに基づいて、無鉛はんだの劣化を診断することができる。
【0019】
なお、エッチング工程は、塩化第二鉄と塩酸の少なくとも一方とアルコールとを含む腐食溶液により断面に対してエッチングを行うとしてもよい。
【0020】
この腐食溶液を用いることにより、断面の金属組織を的確に露出できる。
【0021】
また、劣化パラメータは、多角形状の模様を検出するための情報であり、診断工程は、劣化パラメータに基づいて断面の金属組織の観測結果から多角形状の模様が検出された場合に劣化を検出するとしてもよい。
【0022】
研磨しエッチングした後の無鉛はんだの断面には、島状(楕円状)の組織が現れる。この島状の組織が多角形状に変化した場合を無鉛はんだの劣化指標として利用できる。
【0023】
例えば、無鉛はんだが錫を含む場合には、断面の錫組織が島状から多角形状に変化するため、この錫組織を基準に劣化を診断することができる。
【0024】
また、エッチング後の断面に対する初期のX線回折結果と断面に対する劣化診断時のX線回折結果とを取得し、診断工程は、無鉛はんだが劣化したと判定するX線回折結果の変化を示す劣化パラメータと初期のX線回折結果から劣化診断時のX線回折結果への変化とを比較して劣化診断を行うとしてもよい。
【0025】
無鉛はんだは、劣化が進むにつれて、研磨しエッチングした後の断面のX線回折結果が変化する。このため、X線回折結果の変化を無鉛はんだの劣化指標として利用できる。
【0026】
第3の発明の劣化診断方法は、無鉛はんだの表面の模様を観測する観測工程と、腺状の模様を検出するために予め設定された劣化パラメータに基づいて、観測された表面から腺状の模様が検出された場合に劣化を検出する診断工程とを含む。
【0027】
無鉛はんだは、劣化が進むにつれて、表面の樹枝状の模様が腺状の模様に変化する。したがって、腺状の模様の発生を無鉛はんだの劣化指標として劣化の診断に利用する。これにより、無鉛はんだの劣化を非破壊で適切に診断できる。
【0028】
第4の発明の劣化診断方法は、無鉛はんだの表面の初期のうねりと表面に対する劣化診断時のうねりとを観測する観測工程と、無鉛はんだが劣化したと判定するうねりの変化を示す劣化パラメータと初期のうねり観測結果から劣化診断時のうねり観測結果への変化とを比較して劣化診断を行う診断工程とを含むとしてもよい。
【0029】
無鉛はんだは、劣化が進むにつれて、表面のうねりが減少する。したがって、表面のうねりの減少するレベルを無鉛はんだの劣化指標として劣化の診断に利用する。これにより、無鉛はんだの劣化を非破壊で適切に診断できる。
【0030】
なお、上記各発明の観測工程を実現する観測手段と診断工程を実現する診断手段とを無鉛はんだの劣化診断装置に具備してもよい。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において同一の部分については同一の符号を付する。
【0032】
<第1の実施の形態>
本実施の形態では、無鉛はんだの断面に基づいてこの無鉛はんだの劣化を診断する方法について説明する。
【0033】
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法の一例を示すフローチャートである。
【0034】
図2は、本実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法を実施する劣化診断装置の構成の一例を示す図である。この劣化診断装置1は、設定部2、劣化パラメータ3を格納するデータベース4、観測部5、診断部6、出力部7を具備する。
【0035】
劣化診断方法は、主に劣化パラメータを設定するまでの工程S1〜S6と設定された劣化パラメータを利用して劣化診断を行うS7〜S11とからなる。
【0036】
工程S1において、錫系無鉛はんだ、銀系無鉛はんだ、銅系無鉛はんだなど各種の無鉛はんだを用いて熱ストレスを模擬した冷熱サイクル試験が実施される。
【0037】
工程S2において、冷熱サイクル試験を実施した無鉛はんだの断面が鏡面研磨される。
【0038】
工程S3において、鏡面状に研磨された無鉛はんだの断面がエッチングされる。
【0039】
工程S4において、研磨後エッチングされた無鉛はんだの断面の金属組織が観察される。このように鏡面研磨後エッチングすることで、断面の金属組織の特徴が顕著になり観察容易となる。
【0040】
工程S5において、劣化の進行状態と観察された金属組織の変化状態との関係から無鉛はんだの断面の劣化の兆候を示す劣化指標が調査される。
【0041】
工程S6において、設定部2は、無鉛はんだの断面の劣化指標を検出するための劣化パラメータ3の設定を診断者から受け付けて、その内容をデータベース4に登録する。
【0042】
例えば、劣化パラメータ3には、無鉛はんだの断面を鏡面研磨しエッチングした後の金属組織が島状から多角形状に変化した場合を検出するための情報が利用される。なお、無鉛はんだに錫が含まれている場合には、無鉛はんだの断面を鏡面研磨しエッチングした後の錫組織が島状から多角形状に変化した場合を検出するための情報を劣化パラメータ3としてもよい。
【0043】
工程S7において、劣化診断対象の無鉛はんだ8の断面が鏡面研磨される。
【0044】
工程S8において、劣化診断対象の無鉛はんだ8の鏡面研磨後の断面がエッチングされる。この場合も、上述したように、劣化診断対象の断面の金属組織の特徴が顕著になる。
【0045】
工程S9において、観測部6は、鏡面研磨後エッチングされた劣化診断対象の無鉛はんだ8の断面の金属組織を観測する。本実施の形態においては、観測部5として金属光学顕微鏡を利用するが、金相顕微鏡または実体顕微鏡などでもよい。
【0046】
工程S10において、診断部6は、観測部5によって観測された劣化診断対象の無鉛はんだ8の断面の画像情報を画像解析し、かかる解析結果とデータベース4の劣化パラメータ5とを比較し、劣化の有無を検出する劣化診断処理を実行する。すなわち、診断部6には、模様を認識する画像処理機能が装備されている。また、診断部6は、データベース4から読み出した劣化パラメータ3の示す特徴や値と、観測部5によって観測されたデータの特徴や値とを比較し、劣化診断を行う。
【0047】
工程S11において、出力部7は、診断部6による劣化の診断結果を出力する。この出力部7には、例えばプリンタ、CRTなどのように視覚的に診断結果を出力する機器、その他スピーカなど音により診断結果を出力する機器などを利用できる。
【0048】
ここで、劣化パラメータ3を設定するまでの工程S1〜S6について具体例を挙げて詳細に説明する。
【0049】
ここでは、図3のようなプリント基板上に実装された図4のようなチップコンデンサを用いて劣化パラメータの設定を行う。なお、図3はチップコンデンサ9を実装したプリント基板10の平面図、図4はチップコンデンサ9を実装したプリント基板10の断面図である。プリント基板10に設けられたCuパターン11とチップコンデンサ9とが無鉛はんだ12により接合されている。
【0050】
工程S1において上記プリント基板10に対して実施される冷熱サイクル試験では、例えば30分間に−55℃〜+125℃まで温度を変化させる試験を1サイクルとする。この試験を1サイクルから1000サイクルまで行うとする。この冷熱サイクル試験により熱ストレスが試験対象の無鉛はんだ12に負荷される。
【0051】
工程S2では、上記冷熱サイクル試験における任意のサイクル実行後の無鉛はんだ12の断面を鏡面状になるまで研磨する。この例では、それぞれ250サイクル、500サイクル、750サイクル、1000サイクルの断面に対して、粒度が#200、#320、#500、#1000、#2400の5種類のSiCの耐水研磨紙を用いて研磨した後、1μmのダイヤモンド粒子の分散したペーストを用いて鏡面研磨処理を行う。
【0052】
このような研磨処理を行わない場合には、無鉛はんだ12の断面の金属組織が露出しないため、この細かなダイヤモンド粒子を用いた鏡面研磨処理を行う重要性は大きい。
【0053】
工程S3のエッチングで用いられる腐食液(試薬)には、例えばアルコールを基本の溶液とし、この基本の溶液に塩化第二鉄と塩酸とを加えた腐食液が利用される。腐食液には、例えばアルコールと塩酸との割合を容積比で約10対1で混合し、さらに塩化第二鉄を混合した液を利用する。より具体的には、アルコール100mlに塩酸を10〜15ml程度及び塩化第二鉄を5g混合した腐食液をエッチングに利用する。この腐食液を利用してエッチングを行うことで、研磨しただけでは露出しない無鉛はんだ12の断面の金属組織を一層露出させることができる。
【0054】
図5は、エッチングにより金属組織が露出する状態を示す斜視図である。
【0055】
エッチング前の鏡面状の断面に存在する粒界13aはエッチングにより強調され、粒界13bとなる。なお、エッチング前の鏡面状の断面においては、目視等では、粒界13aは確認できないが、実際に粒界13aのあるところを点線で示している。
【0056】
工程S4の劣化指標の調査では、金属光学顕微鏡や実体顕微鏡によりエッチング後の断面が観察される。
【0057】
図6は、冷熱サイクル試験前における初期状態の無鉛はんだ12の断面の金属組織の一例を示す図である。
【0058】
図7は、初期状態の無鉛はんだ12の断面の金属組織の一例を示す概略図である。
【0059】
初期状態の無鉛はんだ12の断面は、不定形な島状の錫14の結晶粒が分散した状態となっている。また、初期状態の無鉛はんだ12の断面には、錫と銀との金属間化合物15が線状(針状)又は粒状に存在する。また、銅と錫との金属間化合物16が粒状に存在する。
【0060】
図8は、冷熱サイクル試験で相当の熱ストレスを負荷した段階の無鉛はんだ12の断面の金属組織の一例を示す図である。
【0061】
図9は、相当の熱ストレスを負荷した段階の無鉛はんだ12の断面の金属組織の一例を示す概略図である。
【0062】
冷熱サイクル試験を相当サイクル実施した後の無鉛はんだ12の断面では、錫14が多角形状の結晶粒界として存在する。また、錫と銀との金属間化合物15が線状ではなく粒状になる。また、初期状態の場合よりも拡大した状態で錫と銅の金属化合物16が存在する。
【0063】
上記冷熱サイクル試験において、錫の多角形状の結晶粒界は、750サイクル付近から発生し、その断面にはき裂が存在する。
【0064】
図10は、冷熱サイクルのサイクル数と無鉛はんだ12の接合強度(kg)の測定結果との関係を示す図である。
【0065】
この図10より、初期状態から500サイクルまでの無鉛はんだ12の接合強度はほぼ低下しない状態である。しかしながら、750サイクル時点では強度の低下が発生している。すなわち、500サイクルと750サイクルの間で無鉛はんだ12の強度が低下していることが把握される。
【0066】
図11は初期状態の無鉛はんだ12の断面の状態を示し、図12は500サイクル時点の無鉛はんだ12の断面の状態を示し、図13は750サイクル時点の無鉛はんだ12の断面の状態を示す。
【0067】
上述したように、初期状態から500サイクル時点までは強度がほぼ低下しないが、初期状態から500サイクル時点までの断面の金属組織の状態もほぼ変化がないことが分かる。
【0068】
一方、750サイクル時点では無鉛はんだ12の接合強度が低下しているが、断面の金属組織が多角形状に変化していることが分かる。
【0069】
以上の結果から、冷熱サイクル試験の結果、無鉛はんだ12の断面にき裂が生じ無鉛はんだの接合強度が低下する現象と断面の金属組織に多角形状模様が発生する現象との関連が確認される。
【0070】
したがって、断面の金属組織に多角形状の模様が発生することを劣化指標として劣化パラメータ3の決定に利用する。
【0071】
工程S6において設定される劣化パラメータ3としては、上記の結果、断面の金属組織から多角形状の模様を検出するための情報が用いられる。
【0072】
なお、劣化の前において線状であった銀と錫の金属間化合物15の形状は、劣化の後に粒子状に変化する。したがって、銀と錫の金属間化合物15が粒子状となることを劣化指標とし、劣化パラメータ3を設定してもよい。
【0073】
上記のようにして設定された劣化パラメータ3を基準に、劣化診断対象の無鉛はんだ8について劣化診断を行う場合、工程S7の研磨は上記工程S2と同様に行い、工程S8のエッチングは上記工程S3で利用した腐食液を利用できる。
【0074】
工程S9において鏡面研磨後エッチングされた劣化診断対象の無鉛はんだ8の断面の金属組織が状態観測されると、工程S10で、観測された劣化診断対象の無鉛はんだ8の断面に多角形状の模様があるか否か劣化パラメータ3を用いて判定される。工程S10において、判定結果が診断者に提供される。
【0075】
以上説明したように、本実施の形態においては、無鉛はんだ8、12の断面を鏡面研磨し、エッチングすることで、無鉛はんだ8、12の断面の粒界が明確になり、金属組織が露出し、観察容易になる。
【0076】
また、本実施の形態においては、劣化指標がどのような要因と相関があるか把握でき、無鉛はんだ12の断面の金属組織の状態から劣化指標を明確に定義でき、劣化診断の基準となる劣化パラメータ3を設定できる。
【0077】
そして、本実施の形態においては、劣化診断対象の無鉛はんだ8の断面を鏡面研磨後エッチングして金属組織を観察し、劣化パラメータ3と比較することで無鉛はんだ8の劣化を容易に診断することができる。
【0078】
これにより、機器、製品のトラブル発生を事前に防止でき、メンテナンス周期を適切に決定できる。
【0079】
また、本実施の形態に係る劣化診断装置1を利用することで、短時間で、熟練者でなくても正確な劣化診断を行うことができる。
【0080】
なお、本実施の形態における腐食液には、例えばアルコールと塩酸とピクリン酸とを含む混合液としてもよい。
【0081】
この場合、例えばアルコールと塩酸との割合を容積比で約10対1で混合し、ピクリン酸を混合する。より具体的には、アルコール100mlに塩酸を10〜15ml程度加えた溶液に、ピクリン酸を、1g混合した腐食液をエッチングに利用する。
【0082】
<第2の実施の形態>
本実施の形態においては、上記第1の実施の形態に係る劣化診断方法の変形例について説明する。
【0083】
本実施の形態においては、研磨後エッチングした無鉛はんだの断面の金属組織を観測するのではなく、研磨後エッチングした無鉛はんだの断面に対してX線回折試験を実施し、その結果の変化から劣化を診断する。
【0084】
図14は、本発明の第2の実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法の一例を示すフローチャートである。
【0085】
なお、本実施の形態に係る劣化診断方法を実施する劣化診断装置の構成は、上記図2と同様であるため、この図2を用いて説明する。
【0086】
本実施の形態に係る劣化診断装置1の観測部5は、X線発生部及びX線強度測定部である。
【0087】
工程T1〜T3までは、上記図1の工程S1〜S3と同様である。
【0088】
工程T4において、研磨後エッチングされた無鉛はんだ12の断面に対してX線回折試験が実行され、X線回折結果が得られる。
【0089】
工程T5において、取得されたX線回折結果の変化状態から無鉛はんだ12の断面の劣化指標が調査される。
【0090】
図15は、冷熱サイクル試験前である初期状態の無鉛はんだ12の断面についてのX線回折結果の一例を示すX線回折チャートである。
【0091】
初期状態の無鉛はんだ12の断面における主な結晶構造方位は、(101)面、(200)面、(301)面である。すなわち、面指数(101)、(200)、(301)でX線強度がピークとなる。
【0092】
図16は、冷熱サイクル試験で750サイクルの熱ストレスを負荷した場合の無鉛はんだ12の断面についてのX線回折結果の一例を示すX線回折チャートである。
【0093】
この750サイクル実行後の回折チャートと上記図15の初期状態の回折チャートと比べると、(200)面と(112)面との状態が大きく変化している。
【0094】
750サイクル実施後の錫の(200)面は、初期状態の錫の(200)面よりもX線強度が大幅に小さくなっている。
【0095】
一方、750サイクル実施後の錫の(112)面は、初期状態の錫の(112)面よりもX線強度が大幅に大きくなっている。
【0096】
このような劣化によりき裂や接合強度の低下の発生する前後におけるX線回折結果の変化を検出し、劣化指標として利用する。
【0097】
工程T6においては、設定部2は、診断者からX線回折結果から劣化指標を検出するための情報である劣化パラメータ3の設定を受け付けて、その内容をデータベース4に登録する。
【0098】
工程T7、T8は、上記図1の工程S7、S8と同様である。
【0099】
工程T9において、観測部5は、鏡面研磨後エッチングされた劣化診断対象の無鉛はんだ8の断面におけるX線回折結果を取得する。
【0100】
工程T10において、診断部6は、X線回折結果とデータベース4から読み出した劣化パラメータ3とを比較し、劣化の有無を診断する。
【0101】
工程T11は、工程S11と同様である。
【0102】
以上説明した本実施の形態においては、無鉛はんだ8の断面を研磨後エッチングし、X線による結晶構造の変化を検出し、劣化を容易に診断することができる。本実施の形態により、上記第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0103】
なお、本実施の形態においては、X線回折法を利用して劣化診断を行っているが、これに代えてXPS(X-ray photoelectron spectroscopy:X線光電子分光)法、またはX線発光分光分析(X-ray emission spectrometry)法を利用してもよい。
【0104】
<第3の実施の形態>
本実施の形態では、無鉛はんだの表面の模様の状態に基づいてこの無鉛はんだの劣化を診断する方法について説明する。
【0105】
図17は、本発明の第3の実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法の一例を示すフローチャートである。
【0106】
なお、本実施の形態に係る劣化診断方法を実施する劣化診断装置の構成は、上記図2と同様であるため、この図2を用いて説明する。
【0107】
本実施の形態に係る劣化診断装置1の観測部5は、無鉛はんだ接合部の表面の模様を観測するための金属光学顕微鏡とする。
【0108】
工程U1において、上記第1の実施の形態における工程S1と同様の冷熱サイクル試験が実施される。
【0109】
工程U2において、冷熱サイクル試験における任意のサイクル実行後の無鉛はんだ12の表面の模様が観察される。
【0110】
工程U3において、観察された無鉛はんだ12の表面の模様から劣化指標が調査される。
【0111】
図18は、冷熱サイクル試験前である初期状態の無鉛はんだ12の表面の模様の一例を示す図である。
【0112】
図19は、初期状態の無鉛はんだ12の表面の模様の一例を示す概略図である。
【0113】
初期状態の無鉛はんだ12の表面は、樹枝状の模様17が存在するという特徴を持つ。
【0114】
図20は、冷熱サイクル試験で相当の熱ストレスを負荷した段階の無鉛はんだ12の表面の模様の一例を示す図である。この図20は、冷熱サイクル試験で750サイクルの熱ストレスを負荷した状態を示す。
【0115】
図21は、相当の熱ストレスを負荷した段階の無鉛はんだ12の断面の金属組織の一例を示す概略図である。
【0116】
冷熱サイクル試験を750サイクル実施した後の無鉛はんだ12の表面は、複数の多角形状の粒からなる晶腺状の模様18が存在するという特徴を持つ。この晶腺状の模様18が発生した表面は、無数の小結晶が集団生育し、群立した状態を示す。
【0117】
以上の結果から、無鉛はんだ12が劣化すると、無鉛はんだの表面の樹枝状の模様17が晶腺状の模様18に変化すると判断される。したがって、この模様の変化を劣化指標とし、劣化パラメータ3の決定に利用する。なお、この無鉛はんだ12の表面の樹枝状17の模様が晶腺状の模様18に変化することは、上記第1の実施の形態において断面の島状の模様が多角形状の模様に変化することに対応している。
【0118】
工程U4において、設定部2は、無鉛はんだの表面が樹枝状の模様17から晶腺状の模様18に変化した旨を検出するための情報である劣化パラメータ3の設定を診断者から受け付けて、その内容をデータベース4に登録する。
【0119】
工程U5において、観測部5は、劣化診断対象の無鉛はんだ8の表面の模様を観測する。
【0120】
工程U6において、診断部6は、無鉛はんだ8の表面の観測結果とデータベース4から読み出した劣化パラメータ3とを比較し、観測結果に晶腺状の模様18が含まれる場合に劣化したと診断する。
【0121】
工程U7において、出力部7は、診断部6による劣化の診断結果を出力する。
【0122】
以上説明した本実施の形態においては、無鉛はんだ8の表面の模様を検出し、容易に劣化を診断することができる。
【0123】
したがって、上記第1の実施の形態と同様の効果に加えて、サンプルや劣化診断対象の部品などを非破壊で劣化診断することができる。また、研磨やエッチングなどの工程を省略して劣化診断の手順を簡素化でき、診断時間を短縮化できる。
【0124】
<第4の実施の形態>
本実施の形態においては、上記第3の実施の形態に係る劣化診断方法の変形例について説明する。
【0125】
本実施の形態においては、無鉛はんだの表面の模様を観測するのではなく、無鉛はんだの表面の形状を観測し、その結果の変化から劣化を診断する。
【0126】
図22は、本発明の第4の実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法の一例を示すフローチャートである。
【0127】
なお、本実施の形態に係る劣化診断方法を実施する劣化診断装置の構成は、上記図2と同様であるため、この図2を用いて説明する。
【0128】
本実施の形態に係る劣化診断装置1の観測部5は、表面形状測定器である。例えば、観測部5には、光波干渉式表面あらさ測定器などが利用可能である。
【0129】
工程V1は、上記図18の工程U1と同様である。
【0130】
工程V2において、冷熱サイクル試験における任意のサイクル実行後の無鉛はんだ12の表面の形状が観測される。
【0131】
工程V3において、観測された無鉛はんだ12の表面の形状から劣化指標が調査される。
【0132】
図23は、冷熱サイクル試験前である初期状態の無鉛はんだ12の表面のうねりの測定結果の一例を示す図である。
【0133】
光波干渉式表面あらさ測定器によって測定された図23のうねり曲線は、ろ波最大うねり(WCM)が63.11[μm]、ろ波中心線うねり(WCA)が10.36[μm]である。
【0134】
図24は、冷熱サイクル試験で相当の熱ストレスを負荷した段階の無鉛はんだ12の表面のうねりの測定結果の一例を示す図である。この図24は、冷熱サイクル試験で750サイクルの熱ストレスを負荷した無鉛はんだ12に対する測定結果を示す。
【0135】
図24のうねり曲線は、ろ波最大うねりが39.05[μm]、ろ波中心線うねりが4.90[μm]である。
【0136】
以上の結果から、無鉛はんだが劣化すると、無鉛はんだの表面のうねりが小さくなると判断される。
【0137】
したがって、測定されたうねりが初期状態と比べて一定レベル小さくなった場合を劣化指標とし、劣化パラメータ3の決定に利用する。
【0138】
工程V4において、設定部2は、無鉛はんだの表面のうねりが初期状態と比べて一定レベル小さくなった場合を検出するための情報である劣化パラメータ3の設定を診断者から受け付けて、その内容をデータベース4に登録する。
【0139】
工程V5において、観測部5は、劣化診断対象の無鉛はんだ8の表面の形状(ここではうねり)を観測する。
【0140】
工程V6において、診断部6は、劣化診断対象の無鉛はんだ8の表面の観測結果とデータベース4から読み出した劣化パラメータ3とを比較し、劣化を示すか否か判定する。
【0141】
工程V7において、出力部7は、診断部6による劣化の診断結果を出力する。
【0142】
以上説明した本実施の形態においては、無鉛はんだ8の表面のうねりの変化を検出し、劣化を診断することができる。
【0143】
したがって、上記第3の実施の形態と同様の効果と同様に、サンプルや劣化診断対象の部品などを非破壊で劣化診断することができる。また、劣化診断の手順を簡素化でき、診断時間を短縮化できる。
【0144】
なお、うねりの大きさを求める手法として、例えば、最大高さを求める手法、低域カットオフをかけて中心線平均値を求める手法等を利用してもよい。うねりは、ろ波最大うねり、ろ波中心線うねり、転がり円最大うねり(WEM)、転がり円中心線うねり(WEA)の4種類のうち少なくとも一つを測定する。
【0145】
また、別の劣化パラメータ3の設定例について説明する。
【0146】
例えば、うねり測定検査において初期状態の無鉛はんだ12の表面のうねり(最大の波の高さ)が平均62[μm]であったとする。一方、750サイクル実行後のうねり(最大の波の高さ)は平均30[μm]であったとする。このような場合、例えば劣化診断対象の無鉛はんだ8の表面のうねりが初期状態のうねりから1/2以下になった場合を検出するしきい値を劣化パラメータ3としてもよい。
【0147】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、無鉛はんだの断面の金属組織の状態を容易に観測でき、当該観測結果に基づいて設定された無鉛はんだの劣化診断の指標となる劣化パラメータを用いて、無鉛はんだの劣化を容易に診断できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法の一例を示すフローチャート。
【図2】本実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法を実施する劣化診断装置の構成の一例を示す図。
【図3】チップコンデンサを実装したプリント基板の平面図。
【図4】チップコンデンサを実装したプリント基板の断面図。
【図5】エッチングにより金属組織が露出する状態を示す斜視図。
【図6】冷熱サイクル試験前における初期状態の無鉛はんだの断面の金属組織の一例を示す図。
【図7】初期状態の無鉛はんだの断面の金属組織の一例を示す概略図。
【図8】冷熱サイクル試験で相当の熱ストレスを負荷した段階の無鉛はんだの断面の金属組織の一例を示す図。
【図9】相当の熱ストレスを負荷した段階の無鉛はんだの断面の金属組織の一例を示す概略図。
【図10】冷熱サイクルのサイクル数と無鉛はんだの接合強度(kg)の測定結果との関係を示す図。
【図11】初期状態の無鉛はんだの断面の状態を示す図。
【図12】500サイクル時点の無鉛はんだの断面の状態を示す図。
【図13】750サイクル時点の無鉛はんだの断面の状態を示す図。
【図14】本発明の第2の実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法の一例を示すフローチャート。
【図15】冷熱サイクル試験前である初期状態の無鉛はんだの断面についてのX線回折結果の一例を示すX線回折チャート。
【図16】冷熱サイクル試験で750サイクルの熱ストレスを負荷した場合の無鉛はんだの断面についてのX線回折結果の一例を示すX線回折チャート。
【図17】本発明の第3の実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法の一例を示すフローチャート。
【図18】冷熱サイクル試験前である初期状態の無鉛はんだの表面の模様の一例を示す図。
【図19】初期状態の無鉛はんだの表面の模様の一例を示す概略図。
【図20】冷熱サイクル試験で相当の熱ストレスを負荷した段階の無鉛はんだ12の表面の模様の一例を示す図。
【図21】相当の熱ストレスを負荷した段階の無鉛はんだの断面の金属組織の一例を示す概略図。
【図22】本発明の第4の実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法の一例を示すフローチャート。
【図23】冷熱サイクル試験前である初期状態の無鉛はんだの表面のうねりの測定結果の一例を示す図。
【図24】冷熱サイクル試験で相当の熱ストレスを負荷した段階の無鉛はんだの表面のうねりの測定結果の一例を示す図。
【符号の説明】
1…劣化診断装置
2…設定部
3…劣化パラメータ
4…データベース
5…観測部
6…診断部
7…出力部
8…無鉛はんだ
9…チップコンデンサ
10…プリント基板
11…Cuパターン
12…無鉛はんだ
13a…粒界
13b…粒界
14…錫
15…錫と銀との金属間化合物
16…銅と錫との金属間化合物
17…樹枝状の模様
18…晶腺状の模様
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metallographic observation method, a deterioration diagnosis method, and an apparatus for lead-free solder for diagnosing lead-free solder deterioration.
[0002]
[Prior art]
A general electronic circuit is equipped with an electronic component with printed wiring. Electronic components are soldered to the substrate to form an electronic circuit.
[0003]
Solder joints deteriorate over time, and cracks and peeling occur due to the deterioration. Cracks and delamination occur mainly due to thermal stress, mechanical stress, and the like. The greater the stress load, the shorter the period until cracking or peeling occurs, resulting in a difference from the original product life.
[0004]
By adjusting the solder component by attaching Ag or the like to the conventional eutectic solder, the solder has a long life.
[0005]
In addition, since lead contained in eutectic solder is harmful to the environment, lead-free solder (lead-free solder) not containing lead is being used, and the life of this lead-free solder is being extended.
[0006]
However, there is a limit to extending the life of the solder. Therefore, it is important to detect the deterioration of the solder joint, grasp the maintenance timing, and prevent troubles due to cracks and peeling.
[0007]
Conventionally, in order to diagnose the deterioration and life of solder joints, life tests and stress analysis such as heat cycle tests and vibration tests assuming local environments have been performed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In life tests such as heat cycle tests and vibration tests that assume the local environment as described above, and stress analysis, actual assumptions were made based on changes in usage conditions, environmental changes, and the state of soldering of electronic components (solder amount, etc.) Cracks and delamination may occur for a shorter time than the lifetime.
[0009]
Further, in the above life test and stress analysis, since the entire real environment cannot be reflected, the actual life of the product may be shorter than the estimated life.
[0010]
On the other hand, in eutectic solder, the lead particles in the eutectic become coarse and deteriorate in strength as deterioration due to thermal stress or the like proceeds. For this reason, as a method for diagnosing deterioration of eutectic solder, there is a method in which a cross section of a solder joint is mirror-polished with a polishing machine or the like and lead particles in the eutectic are observed with a metal optical microscope.
[0011]
However, in lead-free solder, the metal structure does not appear clearly only by mirror-polishing the cross section of the solder joint. Therefore, unlike eutectic solder, deterioration is diagnosed even when the polished cross section is observed with a metal optical microscope. Difficult to do.
[0012]
Furthermore, in lead-free solders, it is not clear what kind of indicators indicate signs of deterioration, so the criteria for determining deterioration are not established, and deterioration diagnosis is difficult.
[0013]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a lead-free solder metal structure observation method, deterioration diagnosis method, and apparatus suitable for easily diagnosing lead-free solder deterioration.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
Specific means taken for realizing the present invention will be described below.
[0015]
The lead-free solder metal structure observation method according to the first invention includes a polishing step for polishing a cross-section of the lead-free solder, an etching step for performing etching for exposing the metal structure to the cross-section polished by the polishing step, And a metal structure observation step of observing the metal structure of the cross section after etching by the etching step.
[0016]
In this way, by etching the cross-section of the lead-free solder after polishing, the grain boundaries of the cross-section can be clarified, and the state of the metal structure of the cross-section of the lead-free solder that has been difficult to observe only by polishing can be easily observed.
[0017]
The deterioration diagnosis method for lead-free solder according to the second invention includes a polishing step for polishing a cross section of the lead-free solder, an etching step for performing etching for exposing the metal structure to the cross section polished by the polishing step, and an etching step. The observation result of the metallographic structure of the cross section deteriorates based on the metallographic observation process for observing the metallographic structure of the cross-section after etching by the etching and the deterioration parameter set in advance according to the index for detecting the deterioration of the cross section of the lead-free solder A diagnostic step of determining whether or not
[0018]
Thus, the metal structure of lead-free solder that does not appear only by mirror polishing can be exposed by polishing and etching the cross section of the lead-free solder. The deterioration of the lead-free solder can be diagnosed based on the observation result of the exposed cross section of the metal structure and the deterioration parameter.
[0019]
In the etching step, the cross section may be etched with a corrosive solution containing at least one of ferric chloride and hydrochloric acid and alcohol.
[0020]
By using this corrosive solution, the metal structure of the cross section can be accurately exposed.
[0021]
The deterioration parameter is information for detecting a polygonal pattern, and the diagnosis process detects deterioration when a polygonal pattern is detected from the observation result of the metal structure of the cross section based on the deterioration parameter. It is good.
[0022]
An island-like (elliptical) structure appears in the cross section of the lead-free solder after polishing and etching. The case where the island-like structure is changed to a polygonal shape can be used as a deterioration index of lead-free solder.
[0023]
For example, when the lead-free solder contains tin, the tin structure of the cross section changes from an island shape to a polygonal shape, so that deterioration can be diagnosed based on this tin structure.
[0024]
In addition, the initial X-ray diffraction result for the cross-section after etching and the X-ray diffraction result at the time of deterioration diagnosis for the cross-section are acquired, and the diagnosis process shows the change in the X-ray diffraction result for determining that the lead-free solder has deteriorated. The deterioration diagnosis may be performed by comparing the parameter and the change from the initial X-ray diffraction result to the X-ray diffraction result at the time of the deterioration diagnosis.
[0025]
As lead-free solder deteriorates, the X-ray diffraction result of the cross section after polishing and etching changes. For this reason, the change of a X-ray-diffraction result can be utilized as a deterioration parameter | index of lead-free solder.
[0026]
The deterioration diagnosis method of the third invention includes an observation step of observing the pattern of the lead-free solder surface, Crystal From the observed surface based on pre-set degradation parameters to detect glandular patterns Crystal And a diagnostic step of detecting degradation when a glandular pattern is detected.
[0027]
Lead-free solder has a dendritic pattern on the surface as it progresses. Crystal It changes to a glandular pattern. Therefore, Crystal The occurrence of glandular patterns is used as a degradation indicator for lead-free solder for diagnosis of degradation. Thereby, deterioration of lead-free solder can be appropriately diagnosed nondestructively.
[0028]
According to a fourth aspect of the present invention, a deterioration diagnosis method includes an observation step of observing initial waviness of the surface of the lead-free solder and waviness during the deterioration diagnosis on the surface, a deterioration parameter indicating a change in waviness that determines that the lead-free solder has deteriorated, A diagnosis process may be included in which a deterioration diagnosis is performed by comparing a change from an initial waviness observation result to a waviness observation result at the time of deterioration diagnosis.
[0029]
As lead-free solder deteriorates, surface waviness decreases. Therefore, the level at which the surface waviness is reduced is used for diagnosis of deterioration as a deterioration index of lead-free solder. Thereby, deterioration of lead-free solder can be appropriately diagnosed nondestructively.
[0030]
Note that the lead-free solder deterioration diagnosis apparatus may be provided with an observation means for realizing the observation process of the above inventions and a diagnosis means for realizing the diagnosis process.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals.
[0032]
<First Embodiment>
In the present embodiment, a method for diagnosing the deterioration of the lead-free solder based on the cross-section of the lead-free solder will be described.
[0033]
FIG. 1 is a flowchart showing an example of a lead-free solder deterioration diagnosis method according to the first embodiment of the present invention.
[0034]
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a deterioration diagnosis apparatus that performs the lead-free solder deterioration diagnosis method according to the present embodiment. The deterioration diagnosis apparatus 1 includes a setting unit 2, a database 4 that stores deterioration parameters 3, an observation unit 5, a diagnosis unit 6, and an output unit 7.
[0035]
The deterioration diagnosis method mainly includes steps S1 to S6 until the deterioration parameter is set and S7 to S11 for performing the deterioration diagnosis using the set deterioration parameter.
[0036]
In step S1, a thermal cycle test that simulates thermal stress is performed using various lead-free solders such as tin-based lead-free solder, silver-based lead-free solder, and copper-based lead-free solder.
[0037]
In step S2, the cross section of the lead-free solder subjected to the thermal cycle test is mirror-polished.
[0038]
In step S3, the cross section of the lead-free solder polished to a mirror surface is etched.
[0039]
In step S4, the metal structure of the cross section of the lead-free solder etched after polishing is observed. By performing etching after mirror polishing in this way, the characteristics of the metal structure in the cross section become remarkable and observation becomes easy.
[0040]
In step S5, a deterioration index indicating a sign of deterioration of the cross section of the lead-free solder is investigated from the relationship between the progress state of deterioration and the observed change state of the metal structure.
[0041]
In step S <b> 6, the setting unit 2 receives the setting of the deterioration parameter 3 for detecting the deterioration index of the cross section of the lead-free solder from the diagnostician and registers the content in the database 4.
[0042]
For example, the degradation parameter 3 uses information for detecting a case where the metal structure after the cross section of the lead-free solder is mirror-polished and etched is changed from an island shape to a polygonal shape. When the lead-free solder contains tin, information for detecting when the tin structure after the cross-section of the lead-free solder is mirror-polished and etched is changed from an island shape to a polygonal shape as the deterioration parameter 3 Also good.
[0043]
In step S7, the cross section of the lead-free solder 8 subject to deterioration diagnosis is mirror-polished.
[0044]
In step S8, the cross-section after mirror polishing of the lead-free solder 8 subject to deterioration diagnosis is etched. Also in this case, as described above, the feature of the metal structure in the cross section of the deterioration diagnosis target becomes remarkable.
[0045]
In step S <b> 9, the observation unit 6 observes the metal structure of the cross section of the lead-free solder 8 subject to deterioration diagnosis that has been etched after mirror polishing. In the present embodiment, a metal optical microscope is used as the observation unit 5, but a gold phase microscope or a stereomicroscope may be used.
[0046]
In step S10, the diagnosis unit 6 performs image analysis on the image information of the cross section of the lead-free solder 8 to be deteriorated, which is observed by the observation unit 5, and compares the analysis result with the deterioration parameter 5 of the database 4 to determine deterioration. A deterioration diagnosis process for detecting presence / absence is executed. That is, the diagnosis unit 6 is equipped with an image processing function for recognizing a pattern. The diagnosis unit 6 compares the characteristics and values indicated by the deterioration parameter 3 read from the database 4 with the characteristics and values of the data observed by the observation unit 5 and performs deterioration diagnosis.
[0047]
In step S <b> 11, the output unit 7 outputs a deterioration diagnosis result by the diagnosis unit 6. For the output unit 7, for example, a device that visually outputs a diagnosis result such as a printer or a CRT, or a device that outputs a diagnosis result by sound such as a speaker can be used.
[0048]
Here, steps S1 to S6 until the deterioration parameter 3 is set will be described in detail with a specific example.
[0049]
Here, the deterioration parameter is set using a chip capacitor as shown in FIG. 4 mounted on a printed board as shown in FIG. 3 is a plan view of the printed circuit board 10 on which the chip capacitor 9 is mounted, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the printed circuit board 10 on which the chip capacitor 9 is mounted. Cu pattern 11 provided on printed circuit board 10 and chip capacitor 9 are joined by lead-free solder 12.
[0050]
In the cooling / heating cycle test performed on the printed circuit board 10 in step S1, for example, a test in which the temperature is changed from −55 ° C. to + 125 ° C. in 30 minutes is defined as one cycle. It is assumed that this test is performed from 1 cycle to 1000 cycles. By this thermal cycle test, thermal stress is applied to the lead-free solder 12 to be tested.
[0051]
In step S2, the cross-section of the lead-free solder 12 after any cycle in the above-described thermal cycle test is polished until it becomes a mirror surface. In this example, water-resistant abrasive papers of 5 types of SiC with particle sizes of # 200, # 320, # 500, # 1000, and # 2400 are used for cross sections of 250 cycles, 500 cycles, 750 cycles, and 1000 cycles, respectively. After polishing, mirror polishing is performed using a paste in which 1 μm diamond particles are dispersed.
[0052]
When such a polishing process is not performed, the metal structure of the cross section of the lead-free solder 12 is not exposed, and therefore, the importance of performing the mirror polishing process using the fine diamond particles is great.
[0053]
As the corrosive liquid (reagent) used in the etching in step S3, for example, a corrosive liquid in which alcohol is used as a basic solution and ferric chloride and hydrochloric acid are added to the basic solution is used. As the corrosive liquid, for example, a liquid in which a ratio of alcohol and hydrochloric acid is mixed at a volume ratio of about 10 to 1 and ferric chloride is further mixed is used. More specifically, a corrosive solution in which about 10 to 15 ml of hydrochloric acid and 5 g of ferric chloride are mixed with 100 ml of alcohol is used for etching. Etching using this corrosive solution can further expose the metal structure of the cross section of the lead-free solder 12 that is not exposed only by polishing.
[0054]
FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the metal structure is exposed by etching.
[0055]
Grain boundaries 13a existing in the mirror-like cross section before etching are emphasized by etching and become grain boundaries 13b. In the mirror-like cross section before etching, the grain boundary 13a cannot be confirmed by visual observation or the like, but the part where the grain boundary 13a actually exists is indicated by a dotted line.
[0056]
In the investigation of the degradation index in step S4, the cross section after etching is observed with a metal optical microscope or a stereomicroscope.
[0057]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a metal structure of a cross section of the lead-free solder 12 in an initial state before the thermal cycle test.
[0058]
FIG. 7 is a schematic view showing an example of a metal structure of a cross section of the lead-free solder 12 in an initial state.
[0059]
The cross section of the lead-free solder 12 in the initial state is in a state where crystal grains of amorphous island-shaped tin 14 are dispersed. Moreover, in the cross section of the lead-free solder 12 in the initial state, the intermetallic compound 15 of tin and silver is present in a linear shape (needle shape) or granular shape. Moreover, the intermetallic compound 16 of copper and tin exists in a granular form.
[0060]
FIG. 8 is a diagram showing an example of a metal structure of a cross section of the lead-free solder 12 at a stage where a considerable thermal stress is applied in the cooling cycle test.
[0061]
FIG. 9 is a schematic view showing an example of a metal structure of a cross section of the lead-free solder 12 at a stage where a considerable thermal stress is applied.
[0062]
In the cross section of the lead-free solder 12 after the cooling cycle test has been performed for a corresponding cycle, tin 14 exists as polygonal crystal grain boundaries. Further, the intermetallic compound 15 of tin and silver is not linear but granular. Further, the tin and copper metal compound 16 is present in an enlarged state than in the initial state.
[0063]
In the thermal cycle test, the polygonal crystal grain boundaries of tin are generated from around 750 cycles, and there are cracks in the cross section.
[0064]
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between the number of cycles of the thermal cycle and the measurement result of the bonding strength (kg) of the lead-free solder 12.
[0065]
From FIG. 10, the bonding strength of the lead-free solder 12 from the initial state to 500 cycles is not substantially lowered. However, a decrease in strength occurs at 750 cycles. That is, it is understood that the strength of the lead-free solder 12 is reduced between 500 cycles and 750 cycles.
[0066]
FIG. 11 shows a cross-sectional state of the lead-free solder 12 in the initial state, FIG. 12 shows a cross-sectional state of the lead-free solder 12 at the 500th cycle, and FIG. 13 shows a cross-sectional state of the lead-free solder 12 at the 750th cycle.
[0067]
As described above, it can be seen that the strength does not substantially decrease from the initial state to the 500th cycle, but the state of the metal structure of the cross section from the initial state to the 500th cycle is substantially unchanged.
[0068]
On the other hand, at 750 cycles, the bonding strength of the lead-free solder 12 is reduced, but it can be seen that the metal structure of the cross section has changed to a polygonal shape.
[0069]
From the above results, as a result of the thermal cycle test, it is confirmed that the lead-free solder 12 is cracked in the cross-section and the joint strength of the lead-free solder is reduced and the polygonal pattern is generated in the metal structure of the cross-section. .
[0070]
Therefore, the occurrence of a polygonal pattern in the metal structure of the cross section is used to determine the deterioration parameter 3 as a deterioration index.
[0071]
As the deterioration parameter 3 set in step S6, information for detecting a polygonal pattern from the cross-sectional metal structure is used as a result of the above.
[0072]
Note that the shape of the intermetallic compound 15 of silver and tin, which was linear before deterioration, changes to particles after the deterioration. Therefore, the deterioration parameter 3 may be set by using the intermetallic compound 15 of silver and tin as particles as a deterioration index.
[0073]
When the deterioration diagnosis is performed on the lead-free solder 8 subject to deterioration diagnosis based on the deterioration parameter 3 set as described above, the polishing in the step S7 is performed in the same manner as the above step S2, and the etching in the step S8 is performed in the above step S3. The corrosive liquid used in can be used.
[0074]
If the state of the metal structure of the cross section of the lead-free solder 8 subject to deterioration diagnosis that has been etched after mirror polishing in step S9 is observed, a polygonal pattern is formed on the cross-section of the lead-free solder 8 that is subject to deterioration diagnosis in step S10. It is determined whether or not there is a deterioration parameter 3. In step S10, the determination result is provided to the diagnostician.
[0075]
As described above, in the present embodiment, the cross-section of the lead-free solders 8 and 12 is mirror-polished and etched so that the grain boundaries of the cross-sections of the lead-free solders 8 and 12 become clear and the metal structure is exposed. Easy to observe.
[0076]
Further, in the present embodiment, it is possible to grasp what kind of factor the degradation index correlates with, the degradation index can be clearly defined from the state of the metal structure of the cross section of the lead-free solder 12, and degradation that becomes a criterion for degradation diagnosis Parameter 3 can be set.
[0077]
In the present embodiment, the cross-section of the lead-free solder 8 subject to deterioration diagnosis is mirror-polished and then etched to observe the metal structure and compared with the deterioration parameter 3 to easily diagnose deterioration of the lead-free solder 8. Can do.
[0078]
As a result, troubles in devices and products can be prevented in advance, and the maintenance cycle can be determined appropriately.
[0079]
In addition, by using the deterioration diagnosis device 1 according to the present embodiment, accurate deterioration diagnosis can be performed in a short time even without being an expert.
[0080]
Note that the corrosive liquid in the present embodiment may be a mixed liquid containing, for example, alcohol, hydrochloric acid, and picric acid.
[0081]
In this case, for example, the ratio of alcohol and hydrochloric acid is mixed at a volume ratio of about 10 to 1, and picric acid is mixed. More specifically, a corrosive solution obtained by mixing 1 g of picric acid in a solution obtained by adding about 10 to 15 ml of hydrochloric acid to 100 ml of alcohol is used for etching.
[0082]
<Second Embodiment>
In the present embodiment, a modification of the deterioration diagnosis method according to the first embodiment will be described.
[0083]
In this embodiment, instead of observing the metal structure of the cross-section of the lead-free solder etched after polishing, an X-ray diffraction test is performed on the cross-section of the lead-free solder etched after polishing, and the deterioration is caused by the change in the result. Diagnose.
[0084]
FIG. 14 is a flowchart showing an example of a lead-free solder deterioration diagnosis method according to the second embodiment of the present invention.
[0085]
The configuration of the deterioration diagnosis apparatus that performs the deterioration diagnosis method according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. 2, and will be described with reference to FIG.
[0086]
The observation unit 5 of the degradation diagnosis apparatus 1 according to the present embodiment is an X-ray generation unit and an X-ray intensity measurement unit.
[0087]
Steps T1 to T3 are the same as steps S1 to S3 in FIG.
[0088]
In step T4, an X-ray diffraction test is performed on the cross section of the lead-free solder 12 etched after polishing, and an X-ray diffraction result is obtained.
[0089]
In step T5, the deterioration index of the cross section of the lead-free solder 12 is investigated from the change state of the acquired X-ray diffraction result.
[0090]
FIG. 15 is an X-ray diffraction chart showing an example of the X-ray diffraction result for the cross section of the lead-free solder 12 in the initial state before the thermal cycle test.
[0091]
The main crystal structure orientations in the cross section of the lead-free solder 12 in the initial state are the (101) plane, the (200) plane, and the (301) plane. That is, the X-ray intensity peaks at the plane indices (101), (200), and (301).
[0092]
FIG. 16 is an X-ray diffraction chart showing an example of an X-ray diffraction result of a cross section of the lead-free solder 12 when a thermal stress of 750 cycles is applied in a cooling cycle test.
[0093]
Compared with the diffraction chart after execution of 750 cycles and the diffraction chart in the initial state of FIG. 15, the states of the (200) plane and the (112) plane are greatly changed.
[0094]
The X-ray intensity of the (200) plane of tin after 750 cycles is significantly smaller than that of the tin (200) plane in the initial state.
[0095]
On the other hand, the X-ray intensity of the (112) plane of tin after 750 cycles is significantly higher than that of the initial (112) plane of tin.
[0096]
Changes in the X-ray diffraction results before and after the occurrence of cracks and a decrease in bonding strength due to such deterioration are detected and used as a deterioration index.
[0097]
In step T <b> 6, the setting unit 2 receives the setting of the deterioration parameter 3 that is information for detecting a deterioration index from the X-ray diffraction result from the diagnostician, and registers the content in the database 4.
[0098]
Steps T7 and T8 are the same as steps S7 and S8 in FIG.
[0099]
In step T9, the observation unit 5 acquires the X-ray diffraction result in the cross section of the lead-free solder 8 subject to deterioration diagnosis that has been etched after mirror polishing.
[0100]
In step T10, the diagnosis unit 6 compares the X-ray diffraction result with the deterioration parameter 3 read from the database 4, and diagnoses the presence or absence of deterioration.
[0101]
Step T11 is the same as step S11.
[0102]
In the present embodiment described above, the cross section of the lead-free solder 8 is polished and etched, and a change in crystal structure due to X-rays can be detected to easily diagnose deterioration. According to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0103]
In this embodiment, the deterioration diagnosis is performed using the X-ray diffraction method. Instead, the XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) method or the X-ray emission spectroscopic analysis is used. (X-ray emission spectrometry) may be used.
[0104]
<Third Embodiment>
In the present embodiment, a method for diagnosing the deterioration of the lead-free solder based on the state of the pattern on the surface of the lead-free solder will be described.
[0105]
FIG. 17 is a flowchart showing an example of a lead-free solder deterioration diagnosis method according to the third embodiment of the present invention.
[0106]
The configuration of the deterioration diagnosis apparatus that performs the deterioration diagnosis method according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. 2, and will be described with reference to FIG.
[0107]
The observation unit 5 of the degradation diagnosis apparatus 1 according to the present embodiment is a metal optical microscope for observing the pattern of the surface of the lead-free solder joint.
[0108]
In step U1, the same thermal cycle test as in step S1 in the first embodiment is performed.
[0109]
In the process U2, the pattern of the surface of the lead-free solder 12 after any cycle execution in the thermal cycle test is observed.
[0110]
In step U3, a deterioration index is investigated from the observed surface pattern of the lead-free solder 12.
[0111]
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a surface pattern of the lead-free solder 12 in an initial state before the thermal cycle test.
[0112]
FIG. 19 is a schematic view showing an example of a pattern on the surface of the lead-free solder 12 in the initial state.
[0113]
The surface of the lead-free solder 12 in the initial state has a feature that a dendritic pattern 17 exists.
[0114]
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a pattern on the surface of the lead-free solder 12 at a stage where a considerable thermal stress is applied in the cooling cycle test. FIG. 20 shows a state in which a thermal stress of 750 cycles is applied in the cold cycle test.
[0115]
FIG. 21 is a schematic view showing an example of a metal structure of a cross section of the lead-free solder 12 at a stage where a considerable thermal stress is applied.
[0116]
The surface of the lead-free solder 12 after 750 cycles of the thermal cycle test has a feature that a crystal-like pattern 18 composed of a plurality of polygonal grains exists. The surface on which the crystal-like pattern 18 is generated shows a state in which an infinite number of small crystals are grown and clustered.
[0117]
From the above results, it is determined that when the lead-free solder 12 is deteriorated, the dendritic pattern 17 on the surface of the lead-free solder changes to a crystal-shaped pattern 18. Therefore, this pattern change is used as a degradation index and is used to determine the degradation parameter 3. The pattern of the dendritic pattern 17 on the surface of the lead-free solder 12 is changed to the crystal-shaped pattern 18 because the island-shaped pattern of the cross section is changed to a polygonal pattern in the first embodiment. It corresponds to.
[0118]
In step U4, the setting unit 2 receives the setting of the deterioration parameter 3 which is information for detecting that the surface of the lead-free solder has changed from the dendritic pattern 17 to the crystal-gland-shaped pattern 18 from the diagnostician, The contents are registered in the database 4.
[0119]
In step U5, the observation unit 5 observes the pattern of the surface of the lead-free solder 8 to be subjected to deterioration diagnosis.
[0120]
In step U6, the diagnosis unit 6 compares the observation result of the surface of the lead-free solder 8 with the deterioration parameter 3 read from the database 4, and diagnoses that the observation result includes deterioration when the observation result includes a crystal-gland-like pattern 18. .
[0121]
In step U7, the output unit 7 outputs a diagnosis result of deterioration by the diagnosis unit 6.
[0122]
In the present embodiment described above, the pattern of the surface of the lead-free solder 8 can be detected and deterioration can be easily diagnosed.
[0123]
Accordingly, in addition to the same effects as those of the first embodiment, it is possible to perform non-destructive deterioration diagnosis on a sample, a component to be subjected to deterioration diagnosis, and the like. In addition, the process of deterioration diagnosis can be simplified by omitting steps such as polishing and etching, and the diagnosis time can be shortened.
[0124]
<Fourth embodiment>
In the present embodiment, a modification of the deterioration diagnosis method according to the third embodiment will be described.
[0125]
In the present embodiment, instead of observing the surface pattern of the lead-free solder, the shape of the surface of the lead-free solder is observed, and deterioration is diagnosed from the change in the result.
[0126]
FIG. 22 is a flowchart showing an example of a lead-free solder deterioration diagnosis method according to the fourth embodiment of the present invention.
[0127]
The configuration of the deterioration diagnosis apparatus that performs the deterioration diagnosis method according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. 2, and will be described with reference to FIG.
[0128]
The observation unit 5 of the degradation diagnosis apparatus 1 according to the present embodiment is a surface shape measuring instrument. For example, a light wave interference type surface roughness measuring instrument or the like can be used for the observation unit 5.
[0129]
Step V1 is the same as step U1 in FIG.
[0130]
In step V2, the shape of the surface of the lead-free solder 12 after any cycle execution in the thermal cycle test is observed.
[0131]
In step V3, a deterioration index is investigated from the observed shape of the surface of the lead-free solder 12.
[0132]
FIG. 23 is a diagram illustrating an example of a measurement result of the surface waviness of the lead-free solder 12 in an initial state before the thermal cycle test.
[0133]
The waviness curve of FIG. 23 measured by the light wave interference type surface roughness measuring instrument has a maximum wave waviness (WCM) of 63.11 [μm] and a wave wander centerline waviness (WCA) of 10.36 [μm].
[0134]
FIG. 24 is a diagram showing an example of the measurement result of the surface waviness of the lead-free solder 12 at a stage where a considerable thermal stress is applied in the cooling cycle test. FIG. 24 shows the measurement results for the lead-free solder 12 loaded with 750 cycles of thermal stress in the thermal cycle test.
[0135]
The waviness curve in FIG. 24 has a maximum wave waviness of 39.05 [μm] and a wavelet centerline waviness of 4.90 [μm].
[0136]
From the above results, when lead-free solder deteriorates, it is determined that the undulation of the surface of lead-free solder is reduced.
[0137]
Therefore, a case where the measured swell is smaller than the initial state by a certain level is used as a deterioration index and is used for determining the deterioration parameter 3.
[0138]
In step V4, the setting unit 2 receives the setting of the deterioration parameter 3 which is information for detecting a case where the waviness of the surface of the lead-free solder is smaller than the initial state by a certain level, and receives the contents thereof. Register in database 4.
[0139]
In step V5, the observation unit 5 observes the shape (swells here) of the surface of the lead-free solder 8 to be subjected to deterioration diagnosis.
[0140]
In step V6, the diagnosis unit 6 compares the observation result of the surface of the lead-free solder 8 subject to deterioration diagnosis with the deterioration parameter 3 read from the database 4, and determines whether or not deterioration is indicated.
[0141]
In step V <b> 7, the output unit 7 outputs a deterioration diagnosis result by the diagnosis unit 6.
[0142]
In the present embodiment described above, it is possible to detect deterioration of the surface of the lead-free solder 8 and diagnose deterioration.
[0143]
Therefore, similarly to the effect similar to that of the third embodiment, it is possible to nondestructively diagnose deterioration of a sample or a component to be subjected to deterioration diagnosis. In addition, the deterioration diagnosis procedure can be simplified and the diagnosis time can be shortened.
[0144]
In addition, as a method for obtaining the size of the swell, for example, a method for obtaining the maximum height, a method for obtaining the centerline average value by applying a low-frequency cutoff, or the like may be used. Waviness measures at least one of four types of wave maximum waviness, wave centerline waviness, rolling circle maximum waviness (WEM), and rolling circle centerline waviness (WEA).
[0145]
Another setting example of the deterioration parameter 3 will be described.
[0146]
For example, it is assumed that the waviness (maximum wave height) of the lead-free solder 12 in the initial state is 62 [μm] on average in the waviness measurement inspection. On the other hand, the swell (maximum wave height) after execution of 750 cycles is assumed to be 30 [μm] on average. In such a case, for example, a threshold value for detecting a case where the surface waviness of the lead-free solder 8 subject to deterioration diagnosis is ½ or less from the initial waviness may be used as the deterioration parameter 3.
[0147]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to easily observe the state of the metal structure of the cross section of the lead-free solder, and use the deterioration parameter that is an index for the deterioration diagnosis of the lead-free solder set based on the observation result. The deterioration of lead-free solder can be easily diagnosed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing an example of a lead-free solder deterioration diagnosis method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a deterioration diagnosis apparatus that performs the lead-free solder deterioration diagnosis method according to the present embodiment.
FIG. 3 is a plan view of a printed circuit board on which a chip capacitor is mounted.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a printed circuit board on which a chip capacitor is mounted.
FIG. 5 is a perspective view showing a state in which a metal structure is exposed by etching.
FIG. 6 is a view showing an example of a metal structure of a cross section of a lead-free solder in an initial state before a thermal cycle test.
FIG. 7 is a schematic view showing an example of a metal structure of a cross section of lead-free solder in an initial state.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a metal structure of a cross section of a lead-free solder at a stage where a considerable thermal stress is applied in a thermal cycle test.
FIG. 9 is a schematic view showing an example of a metal structure of a cross section of a lead-free solder at a stage where a considerable thermal stress is applied.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the number of cycles of the thermal cycle and the measurement result of the bonding strength (kg) of lead-free solder.
FIG. 11 is a diagram showing a cross-sectional state of lead-free solder in an initial state.
FIG. 12 is a diagram showing a cross-sectional state of a lead-free solder at 500 cycles.
FIG. 13 is a diagram showing a cross-sectional state of a lead-free solder at the time of 750 cycles.
FIG. 14 is a flowchart showing an example of a lead-free solder deterioration diagnosis method according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is an X-ray diffraction chart showing an example of an X-ray diffraction result of a cross section of an lead-free solder in an initial state before a thermal cycle test.
FIG. 16 is an X-ray diffraction chart showing an example of an X-ray diffraction result of a cross section of a lead-free solder when a thermal stress of 750 cycles is applied in a cold cycle test.
FIG. 17 is a flowchart showing an example of a lead-free solder deterioration diagnosis method according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing an example of a surface pattern of a lead-free solder in an initial state before a thermal cycle test.
FIG. 19 is a schematic view showing an example of a pattern of a surface of lead-free solder in an initial state.
FIG. 20 is a diagram showing an example of a pattern on the surface of the lead-free solder 12 at a stage where a considerable thermal stress is applied in a cooling cycle test.
FIG. 21 is a schematic view showing an example of a metal structure of a cross section of a lead-free solder at a stage where a considerable thermal stress is applied.
FIG. 22 is a flowchart showing an example of a lead-free solder deterioration diagnosis method according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a diagram showing an example of the measurement result of the surface waviness of the lead-free solder in the initial state before the thermal cycle test.
FIG. 24 is a diagram showing an example of the measurement result of the undulation of the surface of the lead-free solder at a stage where a considerable thermal stress is applied in the thermal cycle test.
[Explanation of symbols]
1 ... Deterioration diagnosis device
2 ... Setting section
3. Degradation parameters
4 ... Database
5 ... Observation Department
6 ... Diagnosis Department
7 ... Output section
8 ... Lead-free solder
9 ... Chip capacitor
10 ... Printed circuit board
11 ... Cu pattern
12 ... Lead-free solder
13a ... Grain boundary
13b ... Grain boundary
14 ... Tin
15 ... Intermetallic compound of tin and silver
16: Intermetallic compound of copper and tin
17 ... Dendritic pattern
18 ... Crystalline pattern

Claims (10)

無鉛はんだの金属組織を観測する金属組織観測方法であって、
前記無鉛はんだの断面を研磨する研磨工程と、
前記研磨工程により研磨された前記断面に対して金属組織を露出させるためのエッチングを行うエッチング工程と、
前記エッチング工程によるエッチング後の前記断面の金属組織を観測する金属組織観測工程と
を含むことを特徴とした無鉛はんだの金属組織観測方法。
A metal structure observation method for observing the metal structure of lead-free solder,
A polishing step of polishing a cross section of the lead-free solder;
An etching step for performing etching for exposing the metal structure to the cross section polished by the polishing step;
And a metal structure observation step of observing the metal structure of the cross-section after etching by the etching step.
無鉛はんだの劣化を診断する無鉛はんだの劣化診断方法であって、
前記無鉛はんだの断面を研磨する研磨工程と、
前記研磨工程により研磨された前記断面に対して金属組織を露出させるためのエッチングを行うエッチング工程と、
前記エッチング工程によるエッチング後の前記断面の金属組織を観測する金属組織観測工程と、
無鉛はんだの断面の劣化を検出するための指標にしたがって予め設定された劣化パラメータに基づいて、前記断面の金属組織の観測結果が劣化を示すか否かを判定する診断工程と
を含むことを特徴とする無鉛はんだの劣化診断方法。
A lead-free solder deterioration diagnosis method for diagnosing lead-free solder deterioration,
A polishing step of polishing a cross section of the lead-free solder;
An etching step for performing etching for exposing the metal structure to the cross section polished by the polishing step;
A metal structure observation step of observing the metal structure of the cross section after etching by the etching step;
And a diagnostic step of determining whether the observation result of the metal structure of the cross section indicates deterioration based on a deterioration parameter set in advance according to an index for detecting the deterioration of the cross section of the lead-free solder. Degradation diagnosis method for lead-free solder.
請求項2に記載の無鉛はんだの劣化診断方法において、
前記エッチング工程は、塩化第二鉄と塩酸の少なくとも一方とアルコールとを含む腐食溶液により前記断面に対してエッチングを行う無鉛はんだの劣化診断方法。
In the lead-free solder deterioration diagnosis method according to claim 2,
The etching process is a lead-free solder deterioration diagnosis method in which the cross section is etched with a corrosive solution containing at least one of ferric chloride and hydrochloric acid and alcohol.
請求項2又は請求項3に記載の無鉛はんだの劣化診断方法において、
前記劣化パラメータは、多角形状の模様を検出するための情報であり、
前記診断工程は、前記劣化パラメータに基づいて、前記断面の金属組織の観測結果から多角形状の模様が検出された場合に、劣化を検出することを特徴とした無鉛はんだの劣化診断方法。
In the lead-free solder deterioration diagnosis method according to claim 2 or claim 3,
The deterioration parameter is information for detecting a polygonal pattern,
Deterioration detection method for lead-free solder, wherein the diagnosis step detects deterioration when a polygonal pattern is detected from the observation result of the metal structure of the cross section based on the deterioration parameter.
請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載の無鉛はんだの劣化診断方法において、
前記無鉛はんだは、錫を含み、
前記劣化パラメータは、前記断面における多角形状の錫組織を検出するための情報であり、
前記診断工程は、前記劣化パラメータに基づいて、前記断面の観測結果の示す錫組織が多角形状であると判定された場合に、劣化を検出することを特徴とした無鉛はんだの劣化診断方法。
In the lead-free solder deterioration diagnosis method according to any one of claims 2 to 4,
The lead-free solder includes tin;
The deterioration parameter is information for detecting a polygonal tin structure in the cross section,
Deterioration detection method for lead-free solder, wherein the diagnosis step detects deterioration when the tin structure indicated by the observation result of the cross section is determined to be polygonal based on the deterioration parameter.
請求項2に記載の無鉛はんだの劣化診断方法において、
前記金属組織観測工程は、エッチング後の前記断面に対する初期のX線回折結果と前記断面に対する劣化診断時のX線回折結果とを取得し、
前記診断工程は、無鉛はんだが劣化したと判定するX線回折結果の変化を示す劣化パラメータと前記初期のX線回折結果から前記劣化診断時のX線回折結果への変化とを比較して劣化診断を行うことを特徴とした無鉛はんだの劣化診断方法。
In the lead-free solder deterioration diagnosis method according to claim 2,
The metal structure observation step acquires an initial X-ray diffraction result for the cross section after etching and an X-ray diffraction result at the time of deterioration diagnosis for the cross section,
The diagnosis step is performed by comparing a deterioration parameter indicating a change in an X-ray diffraction result for determining that lead-free solder has deteriorated and a change from the initial X-ray diffraction result to an X-ray diffraction result at the time of the deterioration diagnosis. Deterioration diagnosis method for lead-free solder, characterized by performing diagnosis.
無鉛はんだの劣化を診断する無鉛はんだの劣化診断方法であって、
無鉛はんだの表面の模様を観測する観測工程と、
腺状の模様を検出するために予め設定された劣化パラメータに基づいて、観測された前記表面から腺状の模様が検出された場合に、劣化を検出する診断工程と
を含むことを特徴とする無鉛はんだの劣化診断方法。
A lead-free solder deterioration diagnosis method for diagnosing lead-free solder deterioration,
An observation process to observe the surface pattern of lead-free solder;
Based on a preset deterioration parameter in order to detect the crystal glands like pattern, when the crystals gland-like pattern is detected from the observed said surface, characterized in that it comprises a diagnostic step for detecting deterioration Degradation diagnosis method for lead-free solder.
無鉛はんだの劣化を診断する無鉛はんだの劣化診断方法であって、
無鉛はんだの表面の初期のうねりと前記表面に対する劣化診断時のうねりとを観測する観測工程と、
無鉛はんだが劣化したと判定するうねりの変化を示す劣化パラメータと前記初期のうねり観測結果から前記劣化診断時のうねり観測結果への変化とを比較して劣化診断を行う診断工程と
を含むことを特徴とする無鉛はんだの劣化診断方法。
A lead-free solder deterioration diagnosis method for diagnosing lead-free solder deterioration,
An observation process for observing the initial undulation of the surface of the lead-free solder and the undulation at the time of deterioration diagnosis for the surface;
A deterioration parameter indicating a change in undulation for determining that lead-free solder has deteriorated, and a diagnosis process for performing a deterioration diagnosis by comparing the change from the initial undulation observation result to the undulation observation result at the time of the deterioration diagnosis. Characterized lead-free solder deterioration diagnosis method.
無鉛はんだの劣化を診断する無鉛はんだの劣化診断装置であって、
無鉛はんだの表面の模様を観測する観測手段と、
晶腺状の模様を検出するために設定された劣化パラメータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された劣化パラメータに基づいて、観測された前記表面から晶腺状の模様が検出された場合に、劣化を検出する診断手段と
を具備することを特徴とする無鉛はんだの劣化診断装置。
A lead-free solder deterioration diagnosis device for diagnosing lead-free solder deterioration,
Observation means for observing the surface pattern of lead-free solder ;
Storage means for storing deterioration parameters set for detecting a crystal-like pattern ;
Deterioration of lead-free solder, comprising diagnostic means for detecting deterioration when a glandular pattern is detected from the observed surface based on the deterioration parameter stored in the storage means Diagnostic device.
無鉛はんだの劣化を診断する無鉛はんだの劣化診断装置であって、
無鉛はんだの表面のうねりを観測する観測手段と、
無鉛はんだが劣化したと判定するうねりの変化を示す劣化パラメータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された劣化パラメータに基づいて、前記観測手段によって観測された前記表面の初期のうねり観測結果と劣化診断時のうねり観測結果への変化とを比較して劣化診断を行う診断手段と
を具備することを特徴とする無鉛はんだの劣化診断装置。
A lead-free solder deterioration diagnosis device for diagnosing lead-free solder deterioration,
An observation means for observing the undulation of the surface of the lead-free solder;
Storage means for storing a deterioration parameter indicating a change in swell to determine that the lead-free solder has deteriorated ;
Based on the deterioration parameter stored in the storage means, a diagnosis means for performing deterioration diagnosis by comparing the initial waviness observation result of the surface observed by the observation means and the change to the waviness observation result at the time of deterioration diagnosis And a lead-free solder deterioration diagnosis device.
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