JP4626577B2 - Solder life prediction method - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品を基材にはんだで接合する場合におけるはんだの寿命予測方法に関する。   The present invention relates to a solder life prediction method when an electronic component is joined to a substrate with solder.

従来より、電子部品をはんだで実装した製品を製造する場合、そのはんだの寿命を知ることで製品開発に役立てることが可能である。   Conventionally, when a product in which electronic components are mounted with solder is manufactured, it is possible to make use of the product development by knowing the life of the solder.

一般に、はんだ接合部の熱疲労寿命は、き裂発生寿命予測式とき裂進展寿命予測式とからそれぞれ求めた寿命値の和として算出される。これらの予測式のうち、き裂発生寿命予測式は、はんだ接合部の最大ひずみ値を用いてＣｏｆｆｉｎ−Ｍａｎｓｏｎ則により定式化するという手法が採られており、この手法はほぼ確立されたものである。また、き裂進展寿命予測式については、特許文献１および特許文献２でそれぞれ提案されている。   In general, the thermal fatigue life of a solder joint is calculated as the sum of life values obtained from a crack generation life prediction formula and a crack growth life prediction formula. Of these prediction formulas, the crack initiation life prediction formula is formulated by the Coffin-Manson rule using the maximum strain value of the solder joint, and this method is almost established. is there. Further, the crack growth life prediction formulas are proposed in Patent Document 1 and Patent Document 2, respectively.

具体的に、特許文献１では、はんだ材単独サンプルのき裂進展試験から求めたき裂進展速度と、破壊力学パラメータの関係と、シミュレーションにより求めた破壊力学パラメータと、き裂長さとの関係に基づき、き裂進展速度をき裂長さの関数として表し、はんだに生じるき裂が特定の長さに進展するまでのき裂進展寿命を予測する方法が提案されている。また、特許文献２では、部品タイプ毎に一定のき裂進展速度を当てはめ、これに温度環境の係数を乗算することにより、き裂進展寿命を予測する方法が提案されている。
特開２００４−８５３９７号公報 特開２００４−４５３４３号公報 Specifically, in Patent Document 1, based on the relationship between the crack growth rate obtained from the crack propagation test of the solder material single sample, the fracture mechanics parameter, the fracture mechanics parameter obtained by simulation, and the crack length, A method has been proposed in which the crack growth rate is expressed as a function of the crack length, and the crack growth life until the crack generated in the solder progresses to a specific length is predicted. Patent Document 2 proposes a method for predicting the crack growth life by applying a constant crack growth rate for each component type and multiplying this by a coefficient of the temperature environment.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-85397 JP 2004-45343 A

しかしながら、特許文献１に示される予測式では、はんだ材単独で求めたき裂進展速度が部品実装時のき裂進展速度と同一であることを前提としており、き裂進展挙動が実際と異なる場合が生じるという問題がある。さらに、き裂長さを変えたシミュレーションを何回も行なって破壊力学パラメータを算出しなければならず、時間と手間を要するという問題がある。   However, in the prediction formula shown in Patent Document 1, it is assumed that the crack growth rate obtained by the solder material alone is the same as the crack growth rate at the time of component mounting, and the crack propagation behavior may be different from the actual one. There is a problem that arises. Furthermore, there is a problem that time and labor are required because the fracture mechanics parameters must be calculated by performing simulations with different crack lengths.

また、特許文献２に示される予測式では、同一タイプの部品であっても、そのサイズが異なる場合、き裂進展速度も異なってくるという問題に対応できない。特に、電極を有するチップ形状の電子部品において、当該電子部品の電極下面（基板と対向する面）および電極側面にわたってはんだ接合されている場合、電極側面から外側（電子部品から離れる方向）に向かって延びるはんだフィレット部と電極下面とでは、はんだのき裂進展速度や進展方向が異なる。このため、寿命を評価した部品から求めた単一のき裂進展速度式をそのままサイズや評価条件等の異なる部品にあてはめた場合、得られるはんだの寿命に大きな誤差を生じさせてしまうという問題がある。   Further, the prediction formula shown in Patent Document 2 cannot cope with the problem that even if parts of the same type are different in size, the crack growth rate is also different. In particular, in a chip-shaped electronic component having electrodes, when solder-bonded across the electrode lower surface (the surface facing the substrate) and the electrode side surface of the electronic component, from the electrode side surface to the outside (the direction away from the electronic component) The extending solder fillet portion and the lower surface of the electrode differ in the crack propagation speed and direction of the solder. For this reason, when a single crack growth rate equation obtained from a component whose life has been evaluated is applied to a component having a different size or evaluation condition as it is, there is a problem that a large error occurs in the life of the resulting solder. is there.

本発明は、上記点に鑑み、電子部品のサイズや電子部品の試験条件に関わらず、高い精度ではんだの寿命を予測することができるはんだの寿命予測方法を提供することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide a solder life prediction method capable of predicting the life of a solder with high accuracy regardless of the size of the electronic component and the test conditions of the electronic component.

上記目的を達成するため、本発明は、Ｃｏｆｆｉｎ−Ｍａｎｓｏｎ則に従ったき裂発生寿命の予測式（後述する数式１参照）と、はんだ接合部（３１）に発生したき裂が電子部品（２０）の幅方向の中心位置に到達する場合のき裂進展速度から予測される第１のき裂進展寿命予測式（後述する数式２参照）と、はんだ（３０）のうち電子部品の幅方向の中心位置において電子部品の長軸方向に進展する場合のき裂進展速度から予測される第２のき裂進展寿命予測式（後述する数式３参照）と、から求めたき裂発生寿命、第１のき裂進展寿命、第２のき裂進展寿命をそれぞれ足し合わせることではんだの寿命を予測することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides an electronic component (20) in which a crack generation life prediction formula according to the Coffin-Manson rule (see Formula 1 described later) and a crack generated in a solder joint (31) are generated. The first crack growth life prediction formula (see Formula 2 to be described later) predicted from the crack growth rate when reaching the center position in the width direction, and the center in the width direction of the electronic component of the solder (30) The crack initiation life calculated from the second crack growth life prediction formula (see Formula 3 to be described later) predicted from the crack growth speed when the electronic component propagates in the major axis direction at the position, the first crack The solder life is predicted by adding the crack growth life and the second crack growth life.

このようにして上記各予測式を取得する工程を以下のように分けることができる。まず、実機試験工程において、実装構造（１００）を製造すると共に、当該実装構造に対して冷熱サイクル試験を行う。これにより、冷熱サイクル試験開始からはんだにき裂が発生するまでの冷熱サイクル数に応じたき裂発生寿命と、冷熱サイクル試験によってはんだに発生したき裂が電子部品の幅方向の中心位置に至るまでの冷熱サイクル数に応じた第１のき裂進展速度と、はんだのうち前記電子部品の幅方向の中心位置において電子部品の長軸方向に進展するき裂の冷熱サイクル数に応じた第２のき裂進展速度とをそれぞれ求める。   Thus, the process of acquiring each said prediction formula can be divided as follows. First, in the actual machine test process, the mounting structure (100) is manufactured, and a cooling / heating cycle test is performed on the mounting structure. As a result, the crack generation life corresponding to the number of thermal cycles from the start of the thermal cycle test to the occurrence of cracks in the solder, and until the crack generated in the solder by the thermal cycle test reaches the center position in the width direction of the electronic component The first crack growth rate according to the number of thermal cycles of the second and the second according to the number of thermal cycles of the crack that propagates in the major axis direction of the electronic component at the center position in the width direction of the electronic component of the solder Obtain the crack growth rate.

次に、数値解析工程において、実装構造をモデル化して数値解析することにより、実装構造に対応した弾塑性クリープ歪み振幅を算出する。   Next, in the numerical analysis step, the mounting structure is modeled and numerically analyzed, thereby calculating an elastoplastic creep strain amplitude corresponding to the mounting structure.

続いて、き裂発生寿命定式化工程において、上記実機試験工程および数値解析工程で得られた弾塑性クリープ歪み振幅に基づいて、き裂発生寿命をＣｏｆｆｉｎ−Ｍａｎｓｏｎ則に従ったき裂発生寿命の予測式として定式化する。   Subsequently, in the crack initiation life formulation process, based on the elastoplastic creep strain amplitude obtained in the actual machine test process and the numerical analysis process, the crack initiation life is predicted according to the Coffin-Manson rule. Formulate as a formula.

同様に、き裂進展寿命定式化工程において、実機試験工程および数値解析工程で得られた弾塑性クリープ歪み振幅に基づいて、はんだ接合部に発生したき裂が電子部品の幅方向の中心位置に到達するき裂進展速度から予測される第１のき裂進展寿命予測式を定式化すると共に、はんだのうち電子部品の幅方向の中心位置において電子部品の長軸方向に進展するき裂進展速度から予測される第２のき裂進展寿命予測式を定式化する。   Similarly, in the crack growth life formulation process, based on the elasto-plastic creep strain amplitude obtained in the actual machine test process and numerical analysis process, the crack generated in the solder joint is located at the center position in the width direction of the electronic component. The first crack growth life prediction formula predicted from the reaching crack growth rate is formulated, and the crack growth rate that propagates in the major axis direction of the electronic component at the center position in the width direction of the electronic component of the solder Formulate the second crack growth life prediction formula predicted from

この後、断線寿命の算出工程において、き裂発生寿命定式化工程で得られたき裂発生寿命と、き裂進展寿命定式化工程で得られた第１のき裂進展寿命および第２のき裂進展寿命をそれぞれ足し合わせることで、はんだにき裂が発生して断線するまでの寿命を寿命予測式として定式化（後述する数式４および数式５参照）することではんだの寿命を得る。   Thereafter, in the process of calculating the breakage life, the crack initiation life obtained in the crack initiation life formulation step, the first crack growth life and the second crack obtained in the crack propagation life formulation step. The life of the solder is obtained by formulating the life until a crack is generated in the solder and the wire is broken as a life prediction formula (see Formula 4 and Formula 5 described later) by adding the progress lifetimes.

この場合、実際には別途数値解析で求めた弾塑性クリープ歪み振幅を上記算出工程で得られた寿命予測式に代入することで、はんだの寿命を冷熱サイクル数として得ることができる。すなわち、上記寿命予測式が決まれば、実装構造に対応した弾塑性クリープ歪み振幅を別途数値計算によって求め、上記寿命予測式に代入するだけであるので、時間と手間を要することなくはんだの寿命を得ることができる。   In this case, the life of the solder can be obtained as the number of cooling cycles by actually substituting the elastic-plastic creep strain amplitude separately obtained by numerical analysis into the life prediction formula obtained in the above calculation step. That is, once the life prediction formula is determined, the elasto-plastic creep strain amplitude corresponding to the mounting structure is obtained separately by numerical calculation and only substituted into the life prediction formula. Obtainable.

上記のようにして得られたはんだの寿命予測式は、き裂の進展速度に基づくものであり、唯一はんだの材質のみに依存したものになっている。すなわち、予測式は実装構造の形態やサイズに依存しないものとして得られる。このため、実装構造に用いるはんだの材質が変更されない限り、電子部品のサイズ等がどのようなものであっても、一度得られた予測式を使用し続けることができる。つまり、電子部品のサイズ等に応じた予測式をその都度求める必要はなく、各実装構造に応じたはんだの寿命を精度良く得ることができる。   The solder life prediction formula obtained as described above is based on the crack growth rate and depends solely on the solder material. That is, the prediction formula is obtained as being independent of the form and size of the mounting structure. For this reason, as long as the material of the solder used for the mounting structure is not changed, the prediction formula obtained once can be used regardless of the size of the electronic component. That is, it is not necessary to obtain a prediction formula corresponding to the size of the electronic component each time, and the solder life corresponding to each mounting structure can be obtained with high accuracy.

また、数値解析工程では、弾塑性クリープ歪み振幅の算出を、有限要素法（ＦＥＭ）により取得することができる。   In the numerical analysis process, the calculation of the elastoplastic creep strain amplitude can be obtained by the finite element method (FEM).

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示されるはんだの寿命予測方法は、例えば電子部品を回路基板等の基材にはんだを介して接合したとき、はんだの寿命を予測する際に用いられ、製品開発等に役立てられる。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The solder life prediction method shown in the present embodiment is used to predict the life of solder when, for example, an electronic component is joined to a base material such as a circuit board via solder, and is useful for product development.

図１は、本発明の一実施形態に係る実装構造の概略断面図である。この図に示されるように、実装構造１００は、回路基板１０の上に電子部品２０が搭載され、回路基板１０の基板電極１１と電子部品２０の部品電極２１とがはんだ３０を介して電気的に接続されている。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a mounting structure according to an embodiment of the present invention. As shown in this figure, in the mounting structure 100, an electronic component 20 is mounted on a circuit board 10, and a substrate electrode 11 of the circuit board 10 and a component electrode 21 of the electronic component 20 are electrically connected via a solder 30. It is connected to the.

回路基板１０は、電気回路が形成されたものであり、例えばセラミック基板やプリント基板、あるいはリードフレームなどが採用される。また、基板電極１１は、回路基板１０の一面側に形成されており、例えばＡｇおよびＡｇＰｄなどのＡｇ系金属や、Ｃｕ系金属や、Ｎｉ系金属、あるいはＡｕ等の材料を用いた厚膜やめっきあるいは金属箔から構成されたものである。なお、回路基板１０は本発明の基材に相当する。   The circuit board 10 is formed with an electric circuit. For example, a ceramic board, a printed board, or a lead frame is used. Further, the substrate electrode 11 is formed on one surface side of the circuit board 10, for example, a thick film using a material such as Ag-based metal such as Ag and AgPd, Cu-based metal, Ni-based metal, or Au. It consists of plating or metal foil. The circuit board 10 corresponds to the base material of the present invention.

電子部品２０は、回路基板１０に実装されることで、当該回路基板１０に形成された電気回路の回路構成に従った動作を行うものである。このような電子部品２０として、コンデンサや抵抗、半導体素子などの表面実装部品が採用される。本実施形態では、電子部品２０として３２１６型角チップ抵抗部品が採用される。   When the electronic component 20 is mounted on the circuit board 10, the electronic component 20 performs an operation according to the circuit configuration of the electric circuit formed on the circuit board 10. As such an electronic component 20, a surface mount component such as a capacitor, a resistor, or a semiconductor element is employed. In the present embodiment, a 3216 type square chip resistor component is employed as the electronic component 20.

上記電子部品２０には、一側面と、この一側面に対向する面に部品電極２１が形成されている。この部品電極２１は、一側面のみならず、電子部品２０の底面および底面に対向する表面にわたって形成されている。   The electronic component 20 is formed with a component electrode 21 on one side and a surface facing the one side. The component electrode 21 is formed not only on one side surface but also on the bottom surface of the electronic component 20 and the surface facing the bottom surface.

また、上述のように、電子部品２０ははんだ３０を介して回路基板１０に実装されている。具体的に、図１に示されるように、はんだ３０は、基板電極１１と当該基板電極１１に対向する部品電極２１との間に設けられたはんだ接合部３１と、電子部品２０の側面に形成された部品電極２１および基板電極１１のうちはんだ接合部３１を除いた部分を覆うように形成されたはんだフィレット部３２と、により構成される。このようなはんだ３０として、例えばＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕの鉛フリーはんだが採用される。以上が、図１に示される実装構造１００の全体構成である。   Further, as described above, the electronic component 20 is mounted on the circuit board 10 via the solder 30. Specifically, as shown in FIG. 1, the solder 30 is formed on the side surface of the electronic component 20 and the solder joint portion 31 provided between the substrate electrode 11 and the component electrode 21 facing the substrate electrode 11. Of the component electrode 21 and the substrate electrode 11 formed, the solder fillet portion 32 is formed so as to cover a portion excluding the solder joint portion 31. As such a solder 30, for example, Sn-3.0Ag-0.5Cu lead-free solder is employed. The above is the overall configuration of the mounting structure 100 shown in FIG.

次に、上記のように回路基板１０と電子部品２０とを接続するはんだ３０に発生するき裂について、図を参照して説明する。まず、き裂の発生およびき裂の進展についてそれぞれ説明する。   Next, cracks generated in the solder 30 connecting the circuit board 10 and the electronic component 20 as described above will be described with reference to the drawings. First, crack initiation and crack propagation will be described respectively.

図２は、はんだ３０に歪みが加わる様子を示した上記図１に示される実装構造１００の斜視図である。この図に示されるように、実装構造１００に熱が加わると、電子部品２０および回路基板１０はそれぞれ独自の熱膨張率に応じて熱変形する。これにより、はんだ３０には、電子部品２０の熱膨張率と回路基板１０の熱膨張率との差に応じた応力が加わるため、はんだ３０に歪みが生じる。この歪みよってはんだ３０にき裂が発生することとなる。   FIG. 2 is a perspective view of the mounting structure 100 shown in FIG. 1 showing how the solder 30 is strained. As shown in this figure, when heat is applied to the mounting structure 100, the electronic component 20 and the circuit board 10 are thermally deformed according to their own thermal expansion coefficients. As a result, stress corresponding to the difference between the thermal expansion coefficient of the electronic component 20 and the thermal expansion coefficient of the circuit board 10 is applied to the solder 30, so that the solder 30 is distorted. This distortion causes a crack in the solder 30.

具体的に、はんだ３０のき裂は図３に示されるように発生および進展する。図３（ａ）は、き裂の発生の様子を示した図であり、図３（ｂ）は、き裂の進展の様子を示した図である。なお、図３（ａ）、（ｂ）では、電子部品２０および部品電極２１、そして回路基板１０および基板電極１１を省略し、はんだ３０のみの斜視図を示してある。   Specifically, cracks in the solder 30 are generated and propagated as shown in FIG. FIG. 3A is a diagram showing a state of crack generation, and FIG. 3B is a diagram showing a state of crack growth. 3A and 3B, the electronic component 20 and the component electrode 21, and the circuit board 10 and the substrate electrode 11 are omitted, and only the solder 30 is shown in a perspective view.

図３（ａ）に示されるように、き裂３３は、はんだ３０のうちはんだ接合部３１に発生する。詳しくは、はんだ接合部３１のコーナー部分から中心に向かって例えば４カ所発生する。これらのき裂３３は、図３（ｂ）に示されるように、はんだ接合部３１においてはその中心に向かって拡大し、さらにはんだ接合部３１のうちはんだフィレット部３２に隣接する部分からはんだフィレット部３２の側面に向かって進展する。   As shown in FIG. 3A, the crack 33 is generated in the solder joint portion 31 of the solder 30. Specifically, for example, four places are generated from the corner portion of the solder joint portion 31 toward the center. As shown in FIG. 3B, these cracks 33 expand toward the center in the solder joint portion 31, and further, solder fillets from a portion adjacent to the solder fillet portion 32 in the solder joint portion 31. It progresses toward the side surface of the part 32.

上記図３に示されるはんだ３０のき裂３３の進展方向は、図４に示されるように分解することができる。図４は、上記はんだ３０のき裂３３の進展方向を成分ごとに分離した説明図である。電子部品２０の長手方向を長軸、長手方向に垂直な方向（電子部品２０の幅方向）を短軸とすると、図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、はんだ３０に発生するき裂３３は、短軸方向に発生するき裂成分３４、３５と、長軸方向に発生するき裂成分３６と、の和で表されることがわかる。なお、このようなき裂３３の進展方向の分解は、実装構造１００を実際に観察した結果に基づくものである。   The progress direction of the crack 33 of the solder 30 shown in FIG. 3 can be decomposed as shown in FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram in which the progress direction of the crack 33 of the solder 30 is separated for each component. When the longitudinal direction of the electronic component 20 is the major axis and the direction perpendicular to the longitudinal direction (the width direction of the electronic component 20) is the minor axis, the solder 30 is generated as shown in FIGS. It can be seen that the crack 33 is represented by the sum of the crack components 34 and 35 generated in the minor axis direction and the crack component 36 generated in the major axis direction. Note that the crack 33 is decomposed in the propagation direction based on the actual observation of the mounting structure 100.

本実施形態では、図４に示されるように、電子部品２０の短軸方向の半分の長さ（部品幅／２）をａｆ２と定義する。また、長軸方向に発生するはんだ３０のき裂全長をａｆ３と定義する。 In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the half length (component width / 2) of the electronic component 20 in the minor axis direction is defined as a f2 . Further, the entire crack length of the solder 30 generated in the major axis direction is defined as a f3 .

上記のように進展するき裂３３に基づき、発明者らはき裂３３の発生、進展、破断に至るはんだ３０の熱疲労寿命予測式を以下のように定式化した。   Based on the crack 33 that propagates as described above, the inventors formulated a formula for predicting the thermal fatigue life of the solder 30 that leads to the generation, propagation, and fracture of the crack 33 as follows.

まず、き裂３３の発生寿命は、上述のように、Ｃｏｆｆｉｎ−Ｍａｎｓｏｎ則に従っており、後述する有限要素法解析より求めた局所最大弾塑性クリープ歪み振幅Δε１により、き裂発生寿命を以下の数式１のように表すことができる。 First, generation lifetime of crack 33, as described above, it follows the Coffin-Manson law equations below by local maximum elastic-plastic creep strain amplitude [Delta] [epsilon] 1 obtained from finite element analysis to be described later, the crack initiation life It can be expressed as 1.

（数式１）
Ｎｆ１＝Ｃ１（Δε１）ｎ
ここでｎおよびＣ１ははんだ３０の材料によって決まる材料定数である。また、局所最大弾塑性クリープ歪みとは、はんだ接合部３１のコーナー部分に発生する歪みを指す。 (Formula 1)
N f1 = C 1 (Δε 1 ) n
Here, n and C 1 are material constants determined by the material of the solder 30. Further, the local maximum elastoplastic creep strain refers to a strain generated at the corner portion of the solder joint portion 31.

また、はんだ接合部３１においてき裂３３の発生直後からき裂３３が電子部品２０の幅中心（短軸方向の中心位置）に到達するまでの寿命を以下の数式２のように表すことができる。   Further, the life until the crack 33 reaches the center of the width of the electronic component 20 (the center position in the short axis direction) immediately after the crack 33 is generated in the solder joint portion 31 can be expressed as the following Expression 2.

（数式２）
Ｎｆ２＝ａｆ２／Ｃ２ｅｘｐ（ｋ２Δε１）
ここで、Ｃ２、ｋ２は、き裂進展速度を表すパラメータである。 (Formula 2)
N f2 = a f2 / C 2 exp (k 2 Δε 1 )
Here, C 2 and k 2 are parameters representing the crack growth rate.

さらに、はんだ接合部３１において短軸方向の中心位置に到達したき裂３３は、はんだ接合部３１およびはんだフィレット部３２の中央部分を電子部品２０の長軸方向に進展するものと仮定する。このように電子部品２０の長軸方向に進展するき裂の進展寿命を以下の数式３のように表すことができる。   Furthermore, it is assumed that the crack 33 that has reached the center position in the short axis direction in the solder joint portion 31 extends in the major axis direction of the electronic component 20 through the central portions of the solder joint portion 31 and the solder fillet portion 32. Thus, the propagation life of the crack that propagates in the major axis direction of the electronic component 20 can be expressed as the following Equation 3.

（数式３）
Ｎｆ３＝ａｆ３／Ｃ３ｅｘｐ（ｋ３Δε２）
ここで、Ｃ３、ｋ３はき裂進展速度を表すパラメータ、ａｆ３は上述のき裂全長、Δε２は電子部品２０の短軸方向の中心位置での最大歪み集中位置より求めた弾塑性クリープ歪み振幅である。 (Formula 3)
N f3 = a f3 / C 3 exp (k 3 Δε 2 )
Here, C 3 and k 3 are parameters representing the crack growth rate, a f3 is the above-described crack total length, and Δε 2 is the elastoplasticity obtained from the maximum strain concentration position at the center position of the electronic component 20 in the minor axis direction. This is the creep strain amplitude.

上記した数式１〜数式３から、はんだ３０にき裂３３が発生し、そのき裂３３が進展して破断に至るはんだ３０の熱疲労寿命予測式の全体構成は以下の数式４のように表される。   From the above Equations 1 to 3, a crack 33 is generated in the solder 30, and the overall configuration of the thermal fatigue life prediction formula of the solder 30 in which the crack 33 progresses and breaks is expressed as Equation 4 below. Is done.

（数式４）
Ｎ＝Ｃ１（Δε１）ｎ＋ａｆ２／Ｃ２ｅｘｐ（ｋ２Δε１）＋ａｆ３／Ｃ３ｅｘｐ（ｋ３Δε２）
上記数式４に示される寿命予測式のうち、Ｃｏｆｆｉｎ−Ｍａｎｓｏｎ則に従った数式１に相当する項以外は、以下で示される予測方法により、経験的に見出されたものである。 (Formula 4)
N = C 1 (Δε 1 ) n + a f2 / C 2 exp (k 2 Δε 1 ) + a f3 / C 3 exp (k 3 Δε 2 )
Of the life prediction formula shown in the above formula 4, the terms other than the term corresponding to the formula 1 according to the Coffin-Manson rule have been found empirically by the prediction method shown below.

続いて、上記図３および図４に示されるように発生および進展するき裂によるはんだ３０の寿命を予測する方法について説明する。図５は、はんだ寿命予測の流れを示した図である。以下、図５のフローに従って、はんだの寿命を予測する。   Next, a method for predicting the life of the solder 30 due to cracks that are generated and propagated as shown in FIGS. 3 and 4 will be described. FIG. 5 is a diagram showing a flow of solder life prediction. Hereinafter, the life of the solder is predicted according to the flow of FIG.

図５に示されるように、はんだ３０の寿命予測は５つの工程に分かれている。まず、実機試験工程では、試験準備を行う。すなわち、図１に示される実装構造１００を製造する。そして、冷熱サイクル試験を行う。具体的には、実装構造１００を冷却した後に加熱することで回路基板１０と電子部品２０との熱膨張率の差に応じた応力をはんだ３０に加える。なお、冷却して加熱する一連の動作を１サイクルとする。   As shown in FIG. 5, the life prediction of the solder 30 is divided into five steps. First, in the actual machine test process, test preparation is performed. That is, the mounting structure 100 shown in FIG. 1 is manufactured. Then, a cooling / heating cycle test is performed. Specifically, the mounting structure 100 is cooled and then heated to apply a stress corresponding to the difference in thermal expansion coefficient between the circuit board 10 and the electronic component 20 to the solder 30. A series of operations for cooling and heating is defined as one cycle.

この冷熱サイクル試験を行った実装構造１００におけるはんだ３０のき裂３３の進展を観察する。図６は、図１に示される実装構造１００において電子部品２０から回路基板１０側を見た平面図である。この図に示されるように、電子部品２０の長軸方向において一側面付近を切断する（端断面）。また、電子部品２０の短軸方向の中心位置において電子部品２０を長軸方向に切断する（中心断面）。こうして各位置で実装構造１００を切断し、はんだ３０のき裂３３の長さを計測する。   The progress of the crack 33 of the solder 30 in the mounting structure 100 subjected to this thermal cycle test is observed. FIG. 6 is a plan view of the mounting structure 100 shown in FIG. 1 as viewed from the electronic component 20 on the circuit board 10 side. As shown in this figure, the vicinity of one side surface in the major axis direction of the electronic component 20 is cut (end cross section). Moreover, the electronic component 20 is cut | disconnected to a major axis direction in the center position of the minor axis direction of the electronic component 20 (central cross section). Thus, the mounting structure 100 is cut at each position, and the length of the crack 33 of the solder 30 is measured.

そして、様々なサイクル数で冷凍サイクル試験を行った結果を図７に示す。図７は、サイクル数とき裂長さとの相関関係を端断面および中心断面それぞれについて示した図である。このように、実装構造１００における端断面および中心断面について、それぞれサイクル数に対するき裂長さが得られる。   And the result of having performed the refrigerating cycle test by various cycle number is shown in FIG. FIG. 7 is a diagram showing the correlation between the number of cycles and the crack length for each of the end cross section and the central cross section. Thus, the crack length with respect to the number of cycles is obtained for each of the end cross section and the central cross section of the mounting structure 100.

次に、き裂発生寿命を求めるため、電子部品２０の長軸方向（部品長手方向）および短軸方向（部品短手方向）それぞれに進展するき裂３３の進展速度を求める。図７に示されるように、き裂３３ははんだ３０のはんだ接合部３１のコーナー部分で発生して徐々に成長していき、その後、中心断面までき裂３３が進展していく。   Next, in order to obtain the crack generation life, the propagation speed of the crack 33 that propagates in the major axis direction (part longitudinal direction) and the minor axis direction (part transverse direction) of the electronic component 20 is obtained. As shown in FIG. 7, the crack 33 is generated at the corner portion of the solder joint portion 31 of the solder 30 and gradually grows, and then the crack 33 progresses to the center cross section.

したがって、図７に示すように、サイクル数が０〜約５００の領域を示すＡ部では、き裂発生が起こるまでのき裂発生寿命を表していると言える。また、サイクル数が約５００〜約１０００の領域を示すＢ部では、き裂発生位置から短軸方向に向かって中心断面までき裂３３が進行するまでの寿命を表していると言える。さらに、サイクル数が約１０００〜約３０００の領域を示すＣ部では、中心断面の位置を長軸方向に進むき裂３３の進展寿命を表していると言える。なお、図７において、サイクル数が約３０００の付近に描かれた破線は、はんだ３０の破断寿命を示したものである。   Therefore, as shown in FIG. 7, it can be said that the portion A indicating the region where the number of cycles is 0 to about 500 represents the crack generation life until the crack generation occurs. Moreover, it can be said that part B showing the region where the number of cycles is about 500 to about 1000 represents the life until the crack 33 progresses from the crack generation position to the central cross section in the minor axis direction. Furthermore, it can be said that the part C showing the region where the number of cycles is about 1000 to about 3000 represents the progress life of the crack 33 that advances the position of the central cross section in the major axis direction. In FIG. 7, the broken line drawn in the vicinity of the number of cycles of about 3000 indicates the fracture life of the solder 30.

そして、上記のように３つの領域に分割することにより、電子部品２０の部品幅の１／２（＝ａｆ２）をＢ部に到達するまでに要したサイクル数で割り算することで、き裂発生から中央に至るまでのき裂進展速度（Ｃ２ｅｘｐ（ｋ２Δε１））を求めることができる。また、Ｃ部においてはんだ３０の破断までに要したサイクル数で中央断面におけるき裂全長（＝ａｆ３）を割り算することにより、中央を進むき裂進展速度（Ｃ３ｅｘｐ（ｋ３Δε２））を求めることができる。 Then, by dividing into three regions as described above, it is possible to divide ½ (= a f2 ) of the component width of the electronic component 20 by the number of cycles required to reach part B, thereby cracking. The crack growth rate (C 2 exp (k 2 Δε 1 )) from the generation to the center can be determined. Further, by dividing the crack total length (= a f3 ) in the central cross section by the number of cycles required until the solder 30 breaks in the portion C, the crack growth rate (C 3 exp (k 3 Δε 2 ) traveling in the center is divided. ).

なお、上記図７に示される結果で１つのサンプルの結果を示している。すなわち、本実施形態では、図７に示される結果を例えば３２のサンプルについて調べた。すなわち、図７に示す結果が３２得られた。   Note that the result shown in FIG. 7 shows the result of one sample. That is, in the present embodiment, the results shown in FIG. That is, 32 results shown in FIG. 7 were obtained.

続いて、有限要素解析工程では、実装構造１００のモデル解析によって弾塑性クリープ歪み振幅を算出する。この工程では、ソフトウェアを用いて、有限要素法解析（ＦＥＭ）により、弾塑性クリープ歪み振幅Δε１、Δε２を算出する。 Subsequently, in the finite element analysis step, the elastic-plastic creep strain amplitude is calculated by model analysis of the mounting structure 100. In this step, elastic-plastic creep strain amplitudes Δε 1 and Δε 2 are calculated by finite element method analysis (FEM) using software.

この後、き裂発生寿命定式化工程では、上記実機試験工程および有限要素解析工程で得られた結果に基づいて、き裂発生寿命（数式１）を定式化する。図８は、き裂発生寿命（サイクル数）および進展速度と歪み振幅Δε１、Δε２との相関関係を示した図である。このうち、図８（ａ）は、き裂発生寿命（サイクル数）と歪み振幅Δε１との関係を示している。なお、図８（ａ）に示される各点が、図７に示される各点のサンプル水準数に相当する。 Thereafter, in the crack generation life formulation step, the crack generation life (Formula 1) is formulated based on the results obtained in the actual machine test step and the finite element analysis step. FIG. 8 is a diagram showing the correlation between the crack initiation life (number of cycles) and the growth rate and the strain amplitudes Δε 1 and Δε 2 . Of these, FIG. 8A shows the relationship between the crack initiation life (number of cycles) and the strain amplitude Δε 1 . Each point shown in FIG. 8A corresponds to the number of sample levels of each point shown in FIG.

図８（ａ）に示されるように、図７に示された結果（Ａ部）とＦＥＭによる解析によって得られた歪み振幅Δε１との関係から、数式１で近似することにより、数式１は０．４４（Δε１）−２．１２と定式化することができる。 As shown in FIG. 8 (a), from the relationship between the result (part A) shown in FIG. 7 and the distortion amplitude Δε 1 obtained by the analysis by FEM, by approximating with the formula 1, It can be formulated as 0.44 (Δε 1 ) −2.12 .

また、き裂進展寿命定式化工程では、上記実機試験工程および有限要素解析工程で得られた結果に基づいて、電子部品２０の側面から電子部品２０の幅中心へのき裂進展寿命（数式２）と、電子部品２０の長軸方向に進展するき裂進展寿命（数式３）と、をそれぞれ定式化する。   Further, in the crack growth life formulation process, based on the results obtained in the actual machine test process and the finite element analysis process, the crack growth life from the side surface of the electronic component 20 to the width center of the electronic component 20 (Formula 2 ) And a crack growth life (Formula 3) that propagates in the major axis direction of the electronic component 20 are respectively formulated.

すなわち、上記図８（ａ）に示される方法と同様に、図８（ｂ）において図７に示された結果（Ｂ部）とＦＥＭによって得られた歪み振幅Δε１との関係から、数式２で近似することにより、数式２はａｆ２／０．３３ｅｘｐ（１７．８６Δε１）と定式化することができる。 That is, similar to the method shown in FIG. 8A, the relationship between the result shown in FIG. 7B (FIG. 7B) and the distortion amplitude Δε 1 obtained by FEM in FIG. (2) can be formulated as a f2 /0.33exp (17.86Δε 1 ).

同様に、図８（ｃ）において図７に示された結果（Ｃ部）とＦＥＭによって得られた歪み振幅Δε２との関係から、数式３で近似することにより、数式３はａｆ３／０．１３ｅｘｐ（１４．２０Δε２）と定式化することができる。 Similarly, from the relationship between the result shown in FIG. 7 (part C) in FIG. 8C and the distortion amplitude Δε 2 obtained by FEM, Equation 3 is approximated by a f3 / 0. .13exp (14.20Δε 2 ).

そして、断線寿命の算出工程では、上記き裂発生寿命定式化工程およびき裂進展寿命定式化工程でそれぞれ得られた各寿命の合計を算出することにより、はんだ３０にき裂３３が発生して断線する寿命を定式化する。すなわち、はんだ３０の寿命予測式は、以下の数式５のように定式化される。   In the calculation process of the disconnection life, the crack 33 is generated in the solder 30 by calculating the total of the respective lifetimes obtained in the crack generation life formulation process and the crack propagation life formulation process. Formulate the life to break. That is, the life prediction formula of the solder 30 is formulated as the following formula 5.

（数式５）
Ｎ＝０．４４（Δε１）−２．１２＋ａｆ２／０．３３ｅｘｐ（１７．８６Δε１）＋ａｆ３／０．１３ｅｘｐ（１４．２０Δε２）
ここで、Ｎははんだ３０の寿命（サイクル数；はんだ３０が耐えられる冷熱サイクル数であり、そのサイクル数を超えるとはんだ３０が破断する）である。以上のようにして、はんだ３０の寿命予測式の定式化が終了する。 (Formula 5)
N = 0.44 (Δε 1 ) −2.12 + a f2 /0.33 exp ( 17.86 Δε 1 ) + a f3 /0.13 exp ( 14.20 Δε 2 )
Here, N is the life of the solder 30 (the number of cycles; the number of cooling cycles that the solder 30 can withstand, and when the number of cycles is exceeded, the solder 30 breaks). As described above, the formulation of the life prediction formula of the solder 30 is completed.

上記数式５に示されるはんだ３０の寿命予測式は、実装構造１００に用いられるはんだ３０の材質によって決まる式となっている。すなわち、上記予測式には、き裂発生、はんだ接合部３１のき裂進展、部品電極２１の側面のはんだフィレット部３２のき裂進展がそれぞれ実際の挙動に即したかたちで定式化されている。さらに、電子部品２０のサイズの影響や試験条件の影響はａｆ２およびａｆ３の項とΔε１あるいはΔε２の項に取り込まれている。このため、電子部品２０のサイズや試験条件が異なっても高精度な寿命予測が可能となる。 The life prediction formula of the solder 30 shown in the above formula 5 is an expression determined by the material of the solder 30 used in the mounting structure 100. That is, in the above prediction formula, crack generation, crack propagation of the solder joint portion 31, and crack propagation of the solder fillet portion 32 on the side surface of the component electrode 21 are formulated in accordance with actual behavior. . Furthermore, the influence of the size of the effects and test conditions of the electronic component 20 is incorporated in the section section and [Delta] [epsilon] 1 or [Delta] [epsilon] 2 of a f2 and a f3. For this reason, even if the size and test conditions of the electronic component 20 are different, it is possible to predict the life with high accuracy.

以上のようにして、はんだ３０の寿命予測式を定式化した後、はんだ３０の寿命を以下のようにして予測する。すなわち、求めたい実装構造１００をモデル化して図５に示される有限要素法解析を別途行うことにより、弾塑性クリープ歪み振幅Δε１、Δε２を得る。そして、求めた歪み振幅Δε１、Δε２を数式５に代入することで断線寿命（サイクル数）を取得する。 After formulating the life prediction formula of the solder 30 as described above, the life of the solder 30 is predicted as follows. That is, the mounting structure 100 to be obtained is modeled and the finite element method analysis shown in FIG. 5 is separately performed to obtain elastic-plastic creep strain amplitudes Δε 1 and Δε 2 . Then, the breakage life (number of cycles) is obtained by substituting the obtained strain amplitudes Δε 1 and Δε 2 into Equation 5.

以上説明したように、本実施形態では、はんだ３０の寿命予測式をき裂３３の進展速度に依存したものとして定式化していることが特徴となっている。このき裂３３の進展速度は、はんだ３０の材質に唯一依存するパラメータであり、実装構造１００において電子部品２０のサイズや形態に依存しない値である。このように、電子部品２０の形態やサイズに依存しないき裂３３の進展速度を寿命予測式のパラメータとして用いることで、はんだ３０の寿命予測式を一般化することができる。すなわち、上記のようにして得られた寿命予測式は、実装構造１００に用いるはんだ３０の材質が変更されない限り、電子部品２０の形態やサイズに関係なく用いることができる。   As described above, the present embodiment is characterized in that the life prediction formula of the solder 30 is formulated as being dependent on the propagation speed of the crack 33. The propagation speed of the crack 33 is a parameter that depends only on the material of the solder 30 and is a value that does not depend on the size or form of the electronic component 20 in the mounting structure 100. Thus, the life prediction formula of the solder 30 can be generalized by using the growth rate of the crack 33 independent of the form and size of the electronic component 20 as a parameter of the life prediction formula. That is, the life prediction formula obtained as described above can be used regardless of the form and size of the electronic component 20 as long as the material of the solder 30 used in the mounting structure 100 is not changed.

また、上記のように、予測式は実装構造１００における電子部品２０のサイズ等に依存したものではないので、電子部品２０のサイズ等に応じた寿命の誤差を低減することができ、ひいては、各実装構造１００に応じたはんだ３０の寿命を精度良く得ることができる。   Further, as described above, since the prediction formula does not depend on the size or the like of the electronic component 20 in the mounting structure 100, it is possible to reduce the life error according to the size or the like of the electronic component 20, and in turn, The life of the solder 30 corresponding to the mounting structure 100 can be obtained with high accuracy.

本実施形態で得られる予測式は、はんだ３０の材質にのみ依存しているため、実装構造１００に用いるはんだ３０の材質に応じて数式５に相当する寿命予測式を求めておくことで、実装構造１００に用いる電子部品２０のサイズや形状が変更になったとしても、実装構造１００に応じたＦＥＭによる解析を行って歪み振幅Δε１、Δε２を取得することで、はんだ３０の寿命を短時間で容易に取得することができる。 Since the prediction formula obtained in the present embodiment depends only on the material of the solder 30, the life prediction formula corresponding to Formula 5 is obtained according to the material of the solder 30 used in the mounting structure 100. Even if the size and shape of the electronic component 20 used in the structure 100 are changed, the life of the solder 30 is shortened by performing the analysis by FEM corresponding to the mounting structure 100 to obtain the distortion amplitudes Δε 1 and Δε 2. Can be easily acquired in time.

（他の実施形態）
上記実施形態では、電子部品２０として角チップ抵抗部品を採用したが、チップコンデンサを含めた角チップ部品のはんだ付形状と同様の形状となるクリスタル素子、タンタルコンデンサ、多連のチップ抵抗、ＱＦＮ素子、およびガルウィングリードタイプの部品等を電子部品２０として採用しても上記寿命予測方法を適用することができる。 (Other embodiments)
In the above embodiment, a square chip resistor component is adopted as the electronic component 20, but a crystal element, a tantalum capacitor, a multiple chip resistor, a QFN element having the same shape as the soldered shape of the square chip component including the chip capacitor. Even if a gull wing lead type component or the like is adopted as the electronic component 20, the above-mentioned life prediction method can be applied.

本発明の一実施形態に係る実装構造の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the mounting structure which concerns on one Embodiment of this invention. はんだに歪みが加わる様子を示した図１に示される実装構造の斜視図である。It is the perspective view of the mounting structure shown by FIG. 1 which showed a mode that distortion applied to solder. （ａ）はき裂の発生の様子を示した図、（ｂ）はき裂の進展の様子を示した図である。(A) is the figure which showed the mode of generation | occurrence | production of a crack, (b) is the figure which showed the mode of progress of a crack. 図３に示されるはんだのき裂の進展方向を成分ごとに分離した説明図である。It is explanatory drawing which isolate | separated the propagation direction of the crack of the solder shown by FIG. 3 for every component. はんだの寿命予測の流れを示した図である。It is the figure which showed the flow of the lifetime prediction of solder. 図１に示される実装構造において電子部品から回路基板側を見た平面図である。It is the top view which looked at the circuit board side from the electronic component in the mounting structure shown by FIG. サイクル数とき裂の長さとの相関関係を端断面および中心断面それぞれについて示した図である。It is the figure which showed the correlation with the number of cycles and the length of a crack about each of an end cross section and a center cross section. き裂発生寿命（サイクル数）および進展速度と歪み振幅Δε１、Δε２との相関関係を示した図である。It is the figure which showed the correlation with a crack generation life (cycle number) and a propagation speed, and distortion amplitude (DELTA) epsilon 1 and (DELTA) epsilon 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１００…実装構造、１０…基材としての回路基板、２０…電子部品、２１…部品電極、３０…はんだ、３１…はんだ接合部、３２…はんだフィレット部、３３…き裂。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Mounting structure, 10 ... Circuit board as a base material, 20 ... Electronic component, 21 ... Component electrode, 30 ... Solder, 31 ... Solder joint part, 32 ... Solder fillet part, 33 ... Crack.

Claims (3)

電子部品（２０）を基材（１０）上に搭載し、前記電子部品の電極（２１）を前記基材にはんだ（３０）を介して接合してなる実装構造（１００）において、
前記電子部品の電極は、前記基材と対向する下面およびこの下面と直交方向に沿って前記基材の上方にのびる側面を有し、
前記基材と前記電極の下面との間に設けられたはんだ接合部（３１）と、前記電極の側面から前記基材にわたって設けられたはんだフィレット部（３２）と、により構成された前記はんだの寿命予測方法であって、
前記はんだの寿命は、Ｃｏｆｆｉｎ−Ｍａｎｓｏｎ則に従ったき裂発生寿命の予測式（Ｎｆ１）と、前記はんだ接合部に発生したき裂（３３）が前記電子部品の幅方向の中心位置に到達する場合のき裂進展速度から予測される第１のき裂進展寿命予測式（Ｎｆ２）と、前記き裂が前記はんだのうち前記電子部品の幅方向の中心位置において前記電子部品の長軸方向に進展する場合のき裂進展速度から予測される第２のき裂進展寿命予測式（Ｎｆ３）と、から求めたき裂発生寿命、第１のき裂進展寿命、第２のき裂進展寿命をそれぞれ足し合わせることで前記はんだの寿命を予測することを特徴とする前記はんだの寿命予測方法。 In the mounting structure (100) in which the electronic component (20) is mounted on the substrate (10), and the electrode (21) of the electronic component is joined to the substrate via the solder (30),
The electrode of the electronic component has a lower surface facing the substrate and a side surface extending above the substrate along a direction orthogonal to the lower surface,
A solder joint (31) provided between the base material and the lower surface of the electrode, and a solder fillet part (32) provided across the base material from the side surface of the electrode. A life prediction method,
As for the life of the solder, the prediction formula (N f1 ) of the crack generation life according to the Coffin-Manson rule and the crack (33) generated at the solder joint reach the center position in the width direction of the electronic component. The first crack growth life prediction formula (N f2 ) predicted from the crack growth rate in the case, and the long axis direction of the electronic component at the center position in the width direction of the electronic component of the solder The crack growth life, first crack growth life, and second crack growth life calculated from the second crack growth life prediction formula (N f3 ) predicted from the crack growth rate when The solder life prediction method is characterized by predicting the life of the solder by adding each of the above. 電子部品（２０）を基材（１０）上に搭載し、前記電子部品の電極（２１）を前記基材にはんだ（３０）を介して接合してなる実装構造（１００）において、
前記電子部品の電極は、前記基材と対向する下面およびこの下面と直交方向に沿って前記基材の上方にのびる側面を有し、
前記基材と前記電極の下面との間に設けられたはんだ接合部（３１）と、前記電極の側面から前記基材にわたって設けられたはんだフィレット部（３２）と、により構成された前記はんだの寿命予測方法であって、
前記実装構造を製造すると共に、前記実装構造に対して冷却および加熱を繰り返す冷熱サイクル試験を行い、前記冷熱サイクル試験開始から前記はんだにき裂（３３）が発生するまでの冷熱サイクル数に応じたき裂発生寿命と、前記冷熱サイクル試験によって前記はんだに発生したき裂が、前記電子部品の幅方向の中心位置に至るまでの冷熱サイクル数に応じた第１のき裂進展速度と、前記はんだのうち前記電子部品の幅方向の中心位置において前記電子部品の長軸方向に進展するき裂の冷熱サイクル数に応じた第２のき裂進展速度と、をそれぞれ求める実機試験工程と、
前記実装構造をモデル化して数値解析することにより、前記実装構造に対応した弾塑性クリープ歪み振幅を算出する数値解析工程と、
上記実機試験工程および数値解析工程で得られた前記弾塑性クリープ歪み振幅に基づいて、前記き裂発生寿命をＣｏｆｆｉｎ−Ｍａｎｓｏｎ則に従ったき裂発生寿命の予測式として定式化するき裂発生寿命定式化工程と、
前記実機試験工程および前記数値解析工程で得られた前記弾塑性クリープ歪み振幅に基づいて、前記はんだ接合部に発生したき裂が前記電子部品の幅方向の中心位置に到達するき裂進展速度から予測される第１のき裂進展寿命予測式を定式化すると共に、前記はんだのうち前記電子部品の幅方向の中心位置において前記電子部品の長軸方向に進展するき裂進展速度から予測される第２のき裂進展寿命予測式を定式化するき裂進展寿命定式化工程と、
前記き裂発生寿命定式化工程で得られたき裂発生寿命と、前記き裂進展寿命定式化工程で得られた第１のき裂進展寿命および第２のき裂進展寿命をそれぞれ足し合わせることで、前記はんだにき裂が発生して断線するまでの寿命を得る断線寿命の算出工程と、を含んでいることを特徴とするはんだの寿命予測方法。 In the mounting structure (100) in which the electronic component (20) is mounted on the substrate (10), and the electrode (21) of the electronic component is joined to the substrate via the solder (30),
The electrode of the electronic component has a lower surface facing the substrate and a side surface extending above the substrate along a direction orthogonal to the lower surface,
A solder joint (31) provided between the base material and the lower surface of the electrode, and a solder fillet part (32) provided across the base material from the side surface of the electrode. A life prediction method,
In addition to manufacturing the mounting structure, the mounting structure is subjected to a cooling cycle test in which cooling and heating are repeated, and the number of cooling cycles from the start of the cooling cycle test to the occurrence of a crack (33) in the solder is determined. The crack initiation life, the first crack growth rate according to the number of thermal cycles until the crack generated in the solder by the thermal cycle test reaches the center position in the width direction of the electronic component, An actual machine test step for obtaining a second crack growth rate corresponding to the number of thermal cycles of a crack that propagates in the longitudinal direction of the electronic component at the center position in the width direction of the electronic component,
A numerical analysis step of calculating an elastic-plastic creep strain amplitude corresponding to the mounting structure by modeling and numerically analyzing the mounting structure;
A crack initiation life formula that formulates the crack initiation life as a prediction equation of crack initiation life according to the Coffin-Manson rule based on the elastoplastic creep strain amplitude obtained in the actual machine test step and the numerical analysis step. Conversion process,
Based on the elasto-plastic creep strain amplitude obtained in the actual machine test step and the numerical analysis step, from the crack growth rate at which the crack generated in the solder joint reaches the center position in the width direction of the electronic component The first crack growth life prediction formula to be predicted is formulated, and is predicted from the crack growth speed that progresses in the major axis direction of the electronic component at the center position in the width direction of the electronic component of the solder. A crack growth life formulation step for formulating a second crack growth life prediction formula;
By adding together the crack initiation life obtained in the crack initiation life formulation step, the first crack growth life and the second crack propagation life obtained in the crack propagation life formulation step A method for predicting the life of a solder, comprising a step of calculating a break life to obtain a life until a crack occurs in the solder. 前記数値解析工程では、前記弾塑性クリープ歪み振幅Δε１、Δε２の算出を、有限要素法により取得していることを特徴とする請求項２に記載の前記はんだの寿命予測方法。 3. The solder life prediction method according to claim 2, wherein in the numerical analysis step, calculation of the elastic-plastic creep strain amplitudes Δε 1 and Δε 2 is obtained by a finite element method.
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