JP4355941B2

JP4355941B2 - Solder life prediction method

Info

Publication number: JP4355941B2
Application number: JP2004257557A
Authority: JP
Inventors: 公正村山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2024-09-03
Also published as: JP2006071558A

Description

本発明は、配線基板に用いられるはんだの寿命予測方法に関する。 The present invention relates to a method for predicting the life of solder used in a wiring board.

近時、自動車には電子部品システムが多用されるようになってきているが、これに伴い電子部品システムが備える配線基板に用いられるはんだの寿命予測方法は、電子部品システムの信頼性の確保を図るために益々重要になってきている。
従来、上述した配線基板については、部品搭載状態での設計が完了すると、冷熱サイクル評価を半年ないし１年以上の期間をかけて行うようにするのが一般的であった。冷熱サイクル評価では、赤道直下の気温等のように世界で最も高いと目される気温と北極や南極の近くで世界で最も低いと目される気温を採用し、繰返し冷熱負荷を一定期間与えるようにしている。なお、この評価方法を実行するためには特殊な恒温槽が必要とされている。 Recently, electronic component systems are increasingly used in automobiles. With this, the life prediction method of solder used for wiring boards included in electronic component systems is to ensure the reliability of electronic component systems. It is becoming increasingly important to plan.
Conventionally, with regard to the above-described wiring board, it is common to perform a thermal cycle evaluation over a period of half a year to one year or more after the design in the component mounting state is completed. In the evaluation of the thermal cycle, the highest temperature in the world, such as the temperature just below the equator, and the lowest temperature in the world near the North Pole and Antarctica are adopted, and repeated cooling loads are given for a certain period. I have to. In order to execute this evaluation method, a special thermostatic bath is required.

そして、その冷熱サイクル評価により、はんだ部が破断し、電気的な導通が無くなり、不良（ＮＧ）と判定されると、当該冷熱サイクル評価の対象となった配線基板の設計は採用されず、電気的な導通が無くなった部分について見直されて再設計され、その再設計された配線基板を対象として、再度冷熱サイクル評価が行われる。この冷熱サイクル評価でＮＧと判定されると、再度設計の見直し及び冷熱サイクル評価が行われる。
そして、冷熱サイクル評価で良好であると判定されると、配線基板単体での評価が終了し、この評価終了によって初めて、車両に搭載した状態での配線基板の評価に進むことになる。上述した冷熱サイクル評価に基くはんだ寿命予測方法を以下、便宜上、従来第１例という。 Then, when the evaluation of the thermal cycle is performed, the solder part is broken, the electrical continuity is lost, and if it is determined to be defective (NG), the design of the wiring board subject to the thermal cycle evaluation is not adopted, and The part where the continuity is lost is reviewed and redesigned, and the thermal cycle evaluation is performed again on the redesigned wiring board. If it is determined as NG in this cooling cycle evaluation, the design is reviewed again and the cooling cycle evaluation is performed.
And if it determines with it being favorable by cooling-heat cycle evaluation, evaluation by a wiring board single-piece | unit will be complete | finished, and it will progress to evaluation of the wiring board in the state mounted in the vehicle only after this evaluation completion. The solder life prediction method based on the above-described evaluation of the thermal cycle is hereinafter referred to as a first conventional example for convenience.

また、他の従来例として、特許文献１に示される方法（以下、便宜上、従来第２例という。）がある。この従来第２例では、半導体素子が搭載されたインターポーザに格子状に配列された複数個のはんだバンプを設けてなる半導体パッケージを、前記複数個のはんだバンプを介してプリント配線基板に接続するようにした半導体パッケージの実装状態を構造モデルとした解析方法であって、実際の温度サイクル試験におけるはんだ接合部の破壊形態に対応した破壊形態対応断面に基づいて２次元モデルを設定する工程（Ｓ１）と、この２次元モデルに基づいて有限要素法解析を行うことにより、前記はんだ接合部に発生する塑性ひずみを計算する工程（Ｓ２〜Ｓ４）と、前記２次元モデルに基づいて計算された塑性ひずみと前記実際の温度サイクル試験から得られる前記はんだ接合部の熱疲労寿命との関係を示すＳ−Ｎ曲線を作成し、このＳ−Ｎ曲線に基づいて前記はんだ接合部の熱疲労寿命を予測する工程（Ｓ５、Ｓ６）と、を備えている。 As another conventional example, there is a method disclosed in Patent Document 1 (hereinafter referred to as a conventional second example for convenience). In the second conventional example, a semiconductor package in which a plurality of solder bumps arranged in a lattice pattern is provided on an interposer on which semiconductor elements are mounted is connected to a printed wiring board via the plurality of solder bumps. A method of setting a two-dimensional model based on a cross-section corresponding to a destructive form corresponding to a destructive form of a solder joint in an actual temperature cycle test (S1) And a step of calculating plastic strain generated in the solder joint by performing a finite element method analysis based on the two-dimensional model (S2 to S4), and a plastic strain calculated based on the two-dimensional model. And an SN curve showing the relationship between the thermal fatigue life of the solder joint obtained from the actual temperature cycle test and the S-N curve. A step (S5, S6) for predicting the thermal fatigue life of the solder joint on the basis of the curve, and a.

そして、従来第２例では、Ｓ−Ｎ曲線にあてはめる工程Ｓ５及び熱疲労寿命Ｎｆ予測工程Ｓ６において、各種のＢＧＡ／ＣＳＰ（半導体パッケージ）について２次元モデル解析及び温度サイクル試験を行い既にデータベース化されたＳ−Ｎ曲線（はんだ接合部の塑性ひずみ（ひずみＳ）と熱疲労寿命（サイクル数Ｎ）との関係を示す曲線）に、所望のＢＧＡ／ＣＳＰについて２次元モデル解析を行って得られた最大塑性ひずみ値を当てはめ、当該パッケージの熱疲労寿命を予測するようにしている。
特開２０００−３０４６３０号公報 In the second conventional example, in the step S5 and the thermal fatigue life Nf prediction step S6 that are applied to the SN curve, a two-dimensional model analysis and a temperature cycle test are already performed on various BGA / CSPs (semiconductor packages) and a database is already created. It was obtained by conducting a two-dimensional model analysis on the desired BGA / CSP on the SN curve (curve showing the relationship between the plastic strain (strain S) of the solder joint and the thermal fatigue life (cycle number N)). The maximum plastic strain value is applied to predict the thermal fatigue life of the package.
JP 2000-304630 A

ところで、上述した従来第１例では、実際に試作し、長時間の信頼性評価でＮＧになると、再度その時点から配線基板の設計をやり直しすることになる。このため、開発期間が長くなり、場合によっては目標の日程を守れないことが起こり得た。また、上述した信頼性評価の実験データはバラツキが多く、ノウハウが蓄積されにくく試行錯誤の繰返しとなり、これに伴い評価サンプルも多くなり開発費用の増大から製品のコストアップを招くものになっていた。また、車両の耐用年数の向上に対応した品質向上の取り組みに対して支障となり改善が求められた。 By the way, in the above-described first conventional example, when a prototype is actually made and NG is obtained by long-term reliability evaluation, the design of the wiring board is started again from that point. For this reason, the development period was extended, and in some cases, it was possible that the target schedule could not be kept. In addition, the above-described reliability evaluation experiment data has many variations, making it difficult to accumulate know-how, and repeated trial and error, resulting in an increase in the number of evaluation samples, leading to increased product costs due to increased development costs. . In addition, it has been a hindrance to efforts to improve quality in response to improvements in the service life of vehicles, and improvements have been sought.

また、上述した従来第２例では、パッケージ熱疲労寿命の予測について、２次元モデル解析を行って得られた最大塑性ひずみ値を基準にして求めており、寿命予測をする上で精度改善の余地があるというのが実情であった。 Further, in the second conventional example described above, the package thermal fatigue life is estimated based on the maximum plastic strain value obtained by performing the two-dimensional model analysis, and there is room for accuracy improvement in the life prediction. The fact was that there was.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、はんだ寿命の評価を、試作品を作製せずに、かつ期間の短縮化を図って行うことができ、さらに評価精度の向上を図ることができるはんだ寿命予測方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to evaluate the solder life without shortening the period without producing a prototype and further improving the evaluation accuracy. An object of the present invention is to provide a solder life prediction method capable of

請求項１記載の発明は、保持体にねじ締結されて該保持体と共に配線基板組立体を構成する配線基板が備える基板と部品とを接合するはんだの寿命を予測するはんだ寿命予測方法であって、前記配線基板組立体に対応して解析用配線基板組立体モデルを設定するモデル設定ステップと、該解析用配線基板組立体モデルに対して、線形被害則を用いて構築されたはんだ寿命解析シミュレーションを用いてはんだの寿命を求めるはんだ寿命算出ステップと、前記はんだ寿命算出ステップの実行に先だって、前記ねじ締結力から発生する歪応力について有限要素法に基いて応力解析し各はんだに対応して歪分布解析データを得る歪分布解析データ算出ステップを実行し、前記はんだ寿命算出ステップは、前記歪分布解析データ算出ステップで得られた各はんだの歪分布解析データのうち寿命が短いと懸念されるはんだに対応する歪分布解析データを前記はんだ寿命解析シミュレーションに用い、前記はんだ寿命解析シミュレーションは、前記解析用配線基板組立体モデルのはんだの亀裂部の大きさが所定の大きさになる毎に、前記亀裂部によって当該はんだに作用する応力を累積する応力累積ステップと、該応力累積ステップで得られた累積応力値からはんだが破断するまでの寿命を予測する寿命予測ステップと、を含み、前記所定の大きさは、前記はんだの組織径の２倍であることを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a solder life prediction method for predicting the life of solder that joins a board and a component included in a wiring board that constitutes a wiring board assembly together with the holding body by screw fastening to the holding body. A model setting step of setting an analysis wiring board assembly model corresponding to the wiring board assembly, and a solder life analysis simulation constructed using a linear damage law for the analysis wiring board assembly model Before the execution of the solder life calculation step , the solder life calculation step for determining the life of the solder using the stress analysis of the strain stress generated from the screw fastening force based on the finite element method A strain distribution analysis data calculation step for obtaining distribution analysis data is executed, and the solder life calculation step is obtained in the strain distribution analysis data calculation step. Strain distribution analysis data corresponding to solder that is expected to have a short life among the strain distribution analysis data of each solder is used for the solder life analysis simulation. Each time the size of the crack portion becomes a predetermined size, the solder breaks from the stress accumulation step of accumulating the stress acting on the solder by the crack portion, and the accumulated stress value obtained in the stress accumulation step And a life prediction step for predicting the life until the predetermined size is twice the structure diameter of the solder .

請求項２記載の発明は、請求項１に記載のはんだ寿命予測方法において、前記はんだ寿命算出ステップで算出したデータは、各はんだに対応して記憶手段に読み出し可能に記憶されることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のはんだ寿命予測方法において、前記歪分布解析データ算出ステップで算出したデータは、各はんだに対応して記憶手段に読み出し可能に記憶されることを特徴とする。 According to a second aspect of the invention, the solder life prediction method according to claim 1, the data calculated by the solder life calculation step, and characterized in that it is readably stored in the storage means corresponding to each solder To do.
According to a third aspect of the present invention, in the solder life prediction method according to the first or second aspect, the data calculated in the strain distribution analysis data calculating step is stored in a readable manner in a storage unit corresponding to each solder. It is characterized by that.

請求項４記載の発明は、請求項１から３までのいずれかに記載のはんだ寿命予測方法において、応力累積ステップで得られたデータ及び寿命予測ステップで得られたデータは、各はんだに対応して記憶手段に読み出し可能に記憶されることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項２から４までのいずれかに記載のはんだ寿命予測方法において、前記記憶手段へのデータの記憶は、学習機能を持たせて行われることを特徴とする。 The invention described in claim 4 is the solder life prediction method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the data obtained in the stress accumulation step and the data obtained in the life prediction step correspond to each solder. And is stored in the storage means in a readable manner.
According to a fifth aspect of the present invention, in the solder life prediction method according to any one of the second to fourth aspects, the storage of data in the storage means is performed with a learning function.

請求項１から５までに記載の発明によれば、試作品を用いずいわば仮想空間内で配線基板組立体のはんだ寿命を把握するようにしている。このため、試作品の作製及びはんだ寿命が不良であるとされた場合の試作品の再作製が不要となる。また、試作品の作製及び再作製が不要となることによりその分、製品設計時間の短縮化を図ることができる。さらに、はんだ寿命予測を、線形被害則を用いて構築されたはんだ寿命解析シミュレーションを用いて行うので、寿命予測の精度を向上することができる。 According to the first to fifth aspects of the present invention, the solder life of the wiring board assembly is grasped in a virtual space using a prototype. For this reason, it is not necessary to make a prototype and to recreate the prototype when the solder life is considered to be poor. Further, since the production and re-creation of the prototype are not necessary, the product design time can be shortened accordingly. Furthermore, since the solder life prediction is performed using a solder life analysis simulation constructed using a linear damage law, the accuracy of life prediction can be improved.

以下、本発明の一実施の形態に係るはんだ寿命予測方法を図面に基づいて説明する。
このはんだ寿命予測方法は、図１に示すように自動車１のエンジンルーム２などに配置される配線基板組立体（ECU基板Assy）３の設計を支援するために用いられ、この実行のために、コンピュータ４（図７）に格納されたプログラムが用いられるようになっている。そして、この寿命予測方法は、後述するように、試作品を用いておらず、机上にて（いわばバーチャル処理）で行われるものとなっている。 Hereinafter, a solder life prediction method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
This solder life prediction method is used to support the design of a wiring board assembly (ECU board assembly) 3 arranged in the engine room 2 of the automobile 1 as shown in FIG. A program stored in the computer 4 (FIG. 7) is used. As will be described later, this life prediction method does not use a prototype, but is performed on a desk (in other words, virtual processing).

前記配線基板組立体３は、図２及び図３に示すように、筐体（保持体）５と、この筐体５に形成された収納スペース６に配置されて筐体５にねじ７により保持されるプリント配線基板（以下、配線基板という。）８とからなっている。配線基板８は、略四角形の基板９と、基板９にはんだ１０により接合される複数の電気部品（以下、部品という。）１１とを備えている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the wiring board assembly 3 is disposed in a housing (holding body) 5 and a storage space 6 formed in the housing 5 and is held by the housing 5 with screws 7. Printed wiring board (hereinafter referred to as wiring board) 8. The wiring substrate 8 includes a substantially rectangular substrate 9 and a plurality of electrical components (hereinafter referred to as components) 11 joined to the substrate 9 by solder 10.

基板９の四隅には、ねじ７が挿入される孔１２が形成されており、この孔１２に挿入されたねじ７が筐体５に螺合されることにより、基板９は筐体５に締結されるようになっている。このため、基板９にはねじ締結力が作用することになる。また、基板９には、コネクタ部品１３が締結されている。このため、基板９にはコネクタ部品１３による締結力が作用することになる。 Holes 12 into which screws 7 are inserted are formed at the four corners of the substrate 9. The screws 9 inserted into the holes 12 are screwed into the housing 5, whereby the substrate 9 is fastened to the housing 5. It has come to be. For this reason, a screw fastening force acts on the substrate 9. A connector component 13 is fastened to the board 9. For this reason, the fastening force by the connector component 13 acts on the board 9.

この実施の形態では、はんだ１０の寿命予測（はんだ寿命予測）は、図４に示すように、配線基板組立体３に対応して解析用配線基板組立体モデル３Ｍを設定するモデル設定ステップＳ１と、ねじ締結力及びコネクタ部品１３による締結力から発生する歪応力について有限要素法に基いて応力解析して各はんだ１０に対応して歪分布解析データを得る歪分布解析データ算出ステップＳ２と、解析用配線基板組立体モデル３Ｍに対して、線形被害則（マイナー則又は修正マイナー則）を用いて構築されたはんだ寿命解析シミュレーションＳｈｚを用いてはんだ１０（コンピュータ４による仮想空間に形成される解析用配線基板組立体モデル３Ｍにおけるはんだであるが、便宜上、実際のはんだ１０と同一の符号を用いる。後述する組織１６等についても符号を同様に用いる。）の寿命を求めるはんだ寿命算出ステップＳ３と、を実行することにより果たされるようにしている。 In this embodiment, the life prediction (solder life prediction) of the solder 10 is performed in the model setting step S1 for setting the analysis wiring board assembly model 3M corresponding to the wiring board assembly 3, as shown in FIG. Strain distribution analysis data calculation step S2 for obtaining a strain distribution analysis data corresponding to each solder 10 by performing a stress analysis on the strain stress generated from the screw fastening force and the fastening force by the connector part 13 based on the finite element method; Solder 10 (for analysis formed in a virtual space by computer 4) using solder life analysis simulation Shz constructed using linear damage law (minor law or modified minor law) for wiring board assembly model 3M Although it is solder in the wiring board assembly model 3M, for convenience, the same reference numeral as that of the actual solder 10 is used. Are to be fulfilled by executing a soldering lifetime calculating step S3 to determine the life of similarly employed.) The code can have.

はんだ寿命算出ステップＳ３においては歪分布解析データ算出ステップＳ２で得られた各はんだ１０の歪分布解析データを寿命解析シミュレーションＳｈｚに用いるようにしている。この場合、当初は、全てのはんだ１０の歪分布解析データを寿命解析シミュレーションＳｈｚに用いるが、その後は、後述する学習機能を発揮することにより、全てのはんだ１０のうち寿命が短いと懸念されるはんだ１０に対応する歪分布解析データのみを寿命解析シミュレーションＳｈｚに用いるようになる。
なお、学習機能は、歪分布解析データ算出ステップＳ２で得られる複数のはんだ１０の歪分布解析データに限らず、はんだ寿命算出ステップＳ３、後述する応力累積ステップＳ４及び寿命予測ステップＳ５で得られたデータに対しても発揮されるようになっており、次回の解析を精度高く迅速に行うことができ、これにより解析の迅速化が図れるものになっている。 In the solder life calculation step S3, the strain distribution analysis data of each solder 10 obtained in the strain distribution analysis data calculation step S2 is used for the life analysis simulation Shz. In this case, initially, strain distribution analysis data of all the solders 10 is used for the life analysis simulation Shz, but thereafter, it is feared that the life is short among all the solders 10 by exhibiting a learning function described later. Only the strain distribution analysis data corresponding to the solder 10 is used for the life analysis simulation Shz.
The learning function is not limited to the strain distribution analysis data of the plurality of solders 10 obtained in the strain distribution analysis data calculation step S2, but is obtained in the solder life calculation step S3, the stress accumulation step S4 and the life prediction step S5 described later. It is also applied to data, and the next analysis can be performed with high accuracy and speed, thereby speeding up the analysis.

寿命解析シミュレーションＳｈｚは、図５及び図６に示すように、解析用配線基板組立体モデル３Ｍのはんだ１０の亀裂部１５の大きさがはんだ１０の組織１６の径（組織径）ｄの２倍（所定の大きさ）になる毎に、亀裂部１５によって当該はんだ１０に作用する応力を累積する応力累積ステップＳ４と、応力累積ステップＳ４で得られた累積応力値からはんだ１０が破断するまでの寿命を予測する寿命予測ステップＳ５と、を含んでいる。 In the life analysis simulation Shz, as shown in FIGS. 5 and 6, the size of the crack portion 15 of the solder 10 of the analysis wiring board assembly model 3M is twice the diameter (structure diameter) d of the structure 16 of the solder 10. Every time (predetermined size) is reached, the stress accumulation step S4 for accumulating the stress acting on the solder 10 by the crack 15 and the cumulative stress value obtained in the stress accumulation step S4 until the solder 10 breaks. Life prediction step S5 for predicting the life is included.

亀裂部１５の大きさがはんだ１０の組織径ｄの２倍になる毎に、亀裂部１５によって当該はんだ１０に作用する応力を累積するようにし、はんだ１０の破断判定を行う上の元となるデータとして用いたのは、次の理由による。すなわち、図６（ａ）に示すようにはんだ１０の組織１６が並んでいる場合、図６（ｂ）に示すように相隣接する２つの組織１６が離間することにより空間１７が形成され、この空間１７により亀裂の進行が促進され易いと考えられるためである。 Each time the size of the crack 15 becomes twice the structure diameter d of the solder 10, the stress acting on the solder 10 is accumulated by the crack 15 and becomes a basis for determining the breakage of the solder 10. The data was used for the following reason. That is, when the structures 16 of the solder 10 are arranged as shown in FIG. 6A, the space 17 is formed by separating the two adjacent structures 16 as shown in FIG. This is because it is considered that the progress of cracks is easily promoted by the space 17.

はんだ寿命算出ステップＳ３、歪分布解析データ算出ステップＳ２、応力累積ステップＳ４及び寿命予測ステップＳ５で得られたデータは、各はんだ１０に対応してコンピュータ４に接続されたデータベース（記憶手段）１８に読み出し可能に記憶されるようになっている。この場合、データベース１８へのデータの記憶は、学習機能を持たせて行われるようになっている。
また、基板９と部品１１との接合に用いられるはんだ１０は、対象とする部品１１等によって用いられる材料が異なっているが、その材料についての物理的、化学的データは予めデータベース１８に記憶されている。 The data obtained in the solder life calculation step S3, the strain distribution analysis data calculation step S2, the stress accumulation step S4, and the life prediction step S5 is stored in a database (storage means) 18 connected to the computer 4 corresponding to each solder 10. It is stored so as to be readable. In this case, data is stored in the database 18 with a learning function.
Further, the solder 10 used for joining the substrate 9 and the component 11 differs in material used depending on the target component 11 or the like, but physical and chemical data about the material are stored in the database 18 in advance. ing.

このはんだ寿命予測方法では、モデル設定ステップＳ１、はんだ寿命算出ステップＳ３、及び寿命解析シミュレーションＳｈｚ（応力累積ステップＳ４及び寿命予測ステップＳ５）を含む全処理において、試作品を用いておらず、かつ各ステップでの処理はコンピュータ４が実行する、換言すれば、試作品を用いずいわば仮想空間内で製品（配線基板組立体３）の寿命を把握するようにしている。このはんだ寿命予測方法で得られたはんだ寿命が予め定められている規格内にあると判定された場合に、解析用配線基板組立体モデル３Ｍの信頼性が優れたものである、ひいては解析用配線基板組立体モデル３Ｍに対応する配線基板組立体３の設計の有効性が認定される。そして、この設計に基く配線基板組立体３について、車両に搭載された状態での評価が開始されることになる。 In this solder life prediction method, prototypes are not used in all processes including the model setting step S1, the solder life calculation step S3, and the life analysis simulation Shz (stress accumulation step S4 and life prediction step S5). The processing in the step is executed by the computer 4, in other words, the life of the product (wiring board assembly 3) is grasped in a virtual space using a prototype. When it is determined that the solder life obtained by this solder life prediction method is within a predetermined standard, the reliability of the analysis wiring board assembly model 3M is excellent. The validity of the design of the wiring board assembly 3 corresponding to the board assembly model 3M is certified. And about the wiring board assembly 3 based on this design, the evaluation in the state mounted in the vehicle will be started.

上述したように構成されたはんだ寿命予測方法では、図７に示すように、まず、コンピュータ４にはオペレータ１９の操作により、解析用配線基板組立体モデル３Ｍが設定される（工程Ｋ１）。
そして、ねじ締結やコネクタ部品１３による寿命への影響を考慮すべく、ねじ締結力及びコネクタ部品１３による締結力から発生する歪応力について有限要素法に基いて応力解析して各はんだ１０に対応して歪分布解析データを得る（工程Ｋ２）。続いて、解析用配線基板組立体モデル３Ｍに対して、線形被害則を用いて構築されたはんだ寿命解析シミュレーションＳｈｚを用いてはんだ１０の寿命を近似的に求める（工程Ｋ３）。
はんだ寿命解析シミュレーションＳｈｚにおいては、当初は全てのはんだ１０の歪分布解析データが用いられ、その後、学習機能の発揮により複数のはんだ１０の歪分布解析データのうち寿命が短いと懸念されるはんだ１０に対応する歪分布解析データが用いられる。 In the solder life prediction method configured as described above, as shown in FIG. 7, first, an analysis wiring board assembly model 3M is set in the computer 4 by the operation of the operator 19 (step K1).
Then, in order to consider the influence on the life of the screw fastening and the connector part 13, a stress analysis generated from the screw fastening force and the fastening force by the connector part 13 is performed on the basis of the finite element method to correspond to each solder 10. To obtain strain distribution analysis data (step K2). Subsequently, the life of the solder 10 is approximately obtained for the analysis wiring board assembly model 3M by using the solder life analysis simulation Shz constructed using the linear damage law (step K3).
In the solder life analysis simulation Shz, strain distribution analysis data of all the solders 10 is initially used, and then the solder 10 that is concerned that the life is short among the strain distribution analysis data of the plurality of solders 10 due to the demonstration of the learning function. Strain distribution analysis data corresponding to is used.

続いて、工程Ｋ３で得られたはんだ１０の寿命が規格内であるか否かの判定が行われる（工程Ｋ４）。
工程Ｋ４において、工程Ｋ３で得られたはんだ１０の寿命が規格内である（破断するものではない）場合は、設計が良好である（ＯＫ）として、開発を完了し、解析用配線基板組立体モデル３Ｍに対応する配線基板組立体３について、自動車１に搭載された状態での評価が開始される。
工程Ｋ３で得られたはんだ１０の寿命が規格外である（ＮＧ）場合は、設計仕様を見直しすることになる。工程Ｋ３で得られたはんだ１０の寿命が規格外である（ＮＧ）とされるのは、学習機能が発揮された後は、複数のはんだ１０の歪分布解析データのうち寿命が短いと懸念されるはんだ１０であり、設計仕様の見直し範囲が明確であり、設計を迅速に進めることができる。 Subsequently, it is determined whether or not the life of the solder 10 obtained in step K3 is within specifications (step K4).
In step K4, if the life of the solder 10 obtained in step K3 is within the specifications (not broken), the design is good (OK) and the development is completed, and the analysis wiring board assembly is completed. Evaluation of the wiring board assembly 3 corresponding to the model 3M in a state where the wiring board assembly 3 is mounted on the automobile 1 is started.
When the life of the solder 10 obtained in the process K3 is out of the standard (NG), the design specifications are reviewed. The reason why the life of the solder 10 obtained in the process K3 is considered to be out of specification (NG) is that there is a concern that the life is short among the strain distribution analysis data of the plurality of solders 10 after the learning function is exhibited. This is a solder 10, and the review range of the design specification is clear, and the design can be advanced promptly.

このはんだ寿命予測方法では、上述したように試作品を用いずいわば仮想空間内で製品（配線基板組立体３）のはんだ寿命を把握するようにしている。このため、試作品の作製及びはんだ寿命が不良であるとされた場合の試作品の再作製が不要となる。また、試作品の作製及び再作製が不要となることによりその分、製品設計時間の短縮化を図ることができる。さらに、はんだ寿命予測を、線形被害則を用いて構築されたはんだ寿命解析シミュレーションを用いて行うので、寿命予測の精度を向上することができる。 In this solder life prediction method, the solder life of the product (wiring board assembly 3) is grasped in a virtual space using a prototype as described above. For this reason, it is not necessary to make a prototype and to recreate the prototype when the solder life is considered to be poor. Further, since the production and re-creation of the prototype are not necessary, the product design time can be shortened accordingly. Furthermore, since the solder life prediction is performed using a solder life analysis simulation constructed using a linear damage law, the accuracy of life prediction can be improved.

また、本実施の形態では、データベース１８に上記各データを記憶し、これらデータについて学習機能を発揮して利用できるので、上述したように工程３でＮＧとされる場合は、極めて少ないものとなる。さらに、このはんだ寿命予測方法は、上述した学習機能を発揮することにより、使用される毎に、工程Ｋ３でＮＧとされる割合が少なくなる。 Further, in the present embodiment, each of the above data is stored in the database 18 and can be used by exerting a learning function for these data. Therefore, when it is determined as NG in step 3 as described above, the number is extremely small. . Furthermore, this solder life prediction method exhibits the learning function described above, so that the ratio of being judged as NG in the process K3 decreases every time it is used.

なお、上記実施の形態では、はんだ寿命算出ステップＳ３の実行に先だって、前記ねじ締結力から発生する歪応力について有限要素法に基いて応力解析して各はんだ１０に対応して歪分布解析データを得る歪分布解析データ算出ステップＳ２を実行する場合を例にしたが、本発明はこれに限らず、歪分布解析データ算出ステップＳ２を廃止し、配線基板組立体３に対応して解析用配線基板組立体モデル３Ｍを設定するモデル設定ステップＳ１に続き、解析用配線基板組立体モデル３Ｍに対して、線形被害則を用いて構築されたはんだ寿命解析シミュレーションＳｈｚを用いてはんだ１０の寿命を求めるはんだ寿命算出ステップＳ３を実行するように構成してもよい。 In the above-described embodiment, prior to the execution of the solder life calculation step S3, the stress distribution generated from the screw fastening force is subjected to stress analysis based on the finite element method, and the strain distribution analysis data corresponding to each solder 10 is obtained. However, the present invention is not limited to this, and the strain distribution analysis data calculation step S2 is abolished, and the analysis wiring board corresponding to the wiring board assembly 3 is executed. Following the model setting step S1 for setting the assembly model 3M, the solder for obtaining the life of the solder 10 using the solder life analysis simulation Shz constructed using the linear damage law for the analysis wiring board assembly model 3M. You may comprise so that lifetime calculation step S3 may be performed.

本発明の一実施の形態に係るはんだ寿命予測方法が用いられる配線基板組立体を搭載する自動車を模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing an automobile equipped with a wiring board assembly in which a solder life prediction method according to an embodiment of the present invention is used. 本発明の一実施の形態に係るはんだ寿命予測方法が用いられる配線基板組立体を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the wiring board assembly in which the solder life prediction method which concerns on one embodiment of this invention is used. 図２の配線基板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the wiring board of FIG. 本発明の一実施の形態に係るはんだ寿命予測方法で実行されるモデル設定ステップ及び歪分布解析データ算出ステップを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the model setting step and distortion distribution analysis data calculation step which are performed with the solder life prediction method which concerns on one embodiment of this invention. 図４のはんだ寿命算出ステップで用いられる寿命解析シミュレーションの処理内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content of the life analysis simulation used at the solder life calculation step of FIG. はんだの組織を模式的に示し、（ａ）は亀裂が生じる前の状態、（ｂ）亀裂を生じた状態を示す図である。The structure of a solder is shown typically, (a) is a figure before a crack arises, and (b) is a figure showing the state where a crack was produced. 本発明の一実施の形態に係るはんだ寿命予測方法の使用状態を模式的に示す工程図である。It is process drawing which shows typically the use condition of the solder life prediction method which concerns on one embodiment of this invention.

Explanation of symbols

３…配線基板組立体、３Ｍ…解析用配線基板組立体モデル、１０…はんだ、１１…部品。

3 ... Wiring board assembly, 3M ... Analysis wiring board assembly model, 10 ... Solder, 11 ... Parts.

Claims

A solder life prediction method for predicting the life of solder that joins a board and a component included in a wiring board that is screwed to a holding body and constitutes a wiring board assembly together with the holding body,
A model setting step for setting a wiring board assembly model for analysis corresponding to the wiring board assembly;
Prior to execution of the solder life calculation step for obtaining the solder life using a solder life analysis simulation constructed using a linear damage law for the wiring board assembly model for analysis , A strain distribution analysis data calculation step is performed to obtain a strain distribution analysis data corresponding to each solder by performing a stress analysis on the strain stress generated from the screw fastening force based on the finite element method, and the solder life calculation step includes the strain distribution Of the strain distribution analysis data of each solder obtained in the analysis data calculation step, the strain distribution analysis data corresponding to the solder concerned that the life is short is used for the solder life analysis simulation,
The solder life analysis simulation includes a stress accumulation step of accumulating stress acting on the solder by the crack every time the size of the crack of the solder of the wiring board assembly model for analysis reaches a predetermined size. ,
A life prediction step for predicting a life until the solder breaks from a cumulative stress value obtained in the stress accumulation step,
The solder life prediction method, wherein the predetermined size is twice the structure diameter of the solder.

The solder life prediction method according to claim 1, wherein the data calculated in the solder life calculation step is stored in a storage unit so as to be readable in correspondence with each solder.

The solder life prediction method according to claim 1 or 2, wherein the data calculated in the strain distribution analysis data calculation step is stored so as to be readable in a storage unit corresponding to each solder.

Stress data obtained in the data obtained and lifetime prediction step on a cumulative step, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is readably stored in the storage means corresponding to each solder Solder life prediction method.

5. The method for predicting solder life according to claim 2, wherein storing data in the storage means is performed with a learning function.