JP5308129B2 - Electronic component lifetime measurement method, electronic component lifetime measurement device, and board design quality determination method - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品の寿命計測方法、実装された電子部品の振動疲労寿命を計測できる電子部品の寿命計測装置および基板の設計良否判定方法に関する。 The present invention relates to an electronic component lifetime measuring method, an electronic component lifetime measuring apparatus capable of measuring a vibration fatigue lifetime of a mounted electronic component, and a substrate design quality determining method.
空調装置等の制御部は、電子回路がプリント配線されたプリント基板(基板)の表面に、CPU、RAM、ROM等の集積回路、抵抗器、コンデンサ等の電子部品が装着されたボードによって構成されている。
従来、空調装置の制御部は、航空機、軍事機器などを除くと厳しい振動環境に置かれることはまれであった。ところが、近年、自動車の電子化が進み、配置の都合によってボードが、たとえば、エンジン直付け等厳しい振動環境および熱環境に置かれる例が増えてきている。
一方、基板に対する小型・軽量化の要求も強くなり、電子部品の土台(基板、取付部等)が弱くなっている。
A control unit such as an air conditioner is configured by a board in which electronic components such as an integrated circuit such as a CPU, a RAM, and a ROM, a resistor, and a capacitor are mounted on the surface of a printed circuit board (substrate) on which electronic circuits are printed and wired. ing.
Conventionally, the control unit of an air conditioner is rarely placed in a severe vibration environment except for aircraft, military equipment, and the like. However, in recent years, the digitization of automobiles has progressed, and there are an increasing number of cases in which boards are placed in severe vibration environments and thermal environments such as directly attached to an engine for convenience of arrangement.
On the other hand, the demand for smaller and lighter substrates is also increasing, and the bases (substrates, mounting portions, etc.) of electronic components are weak.
このような状況の中で、振動強度面および熱疲労面から見た電子部品の選別方法、すなわち、所定の期間所定の性能を発揮できるようにすることが重要になってきている。
電子部品の熱疲労面については、それを検討する技術が、たとえば、特許文献1に示されるように提案されている。
これは、基板にリードを半田付けして実装された電子部品の半田接合部に歪ゲージを貼り付けて熱サイクル試験を行うとともに、この熱サイクル試験中に歪ゲージによって得られる電気的出力に基づいて半田接合部の良否を判定するものである。
一方、電子部品の振動疲労面については、それを検討する技術が熱疲労面ほど進んでいないのが現状である。
Under such circumstances, it has become important to select an electronic component from the viewpoint of vibration strength and thermal fatigue, that is, to be able to exhibit predetermined performance for a predetermined period.
As for the thermal fatigue surface of an electronic component, a technique for studying it has been proposed as disclosed in Patent Document 1, for example.
This is based on the electrical output obtained by the strain gauge during the thermal cycle test as well as performing a thermal cycle test by attaching a strain gauge to the solder joint of the electronic component mounted by soldering the leads to the board. Thus, the quality of the solder joint is determined.
On the other hand, regarding the vibration fatigue surface of electronic parts, the technology for studying it is not as advanced as the thermal fatigue surface.
ところで、電子部品の振動強度を検討するには、通常は、特許文献1に示されるように電子部品にかかる応力を測定することになるが、電子部品は非常に小型であり、半田接合部に至っては極めて微細(大きくても幅が1mm程度)であるため、直接応力を計測することは困難である。
特許文献1のように歪ゲージを用いると、歪ゲージは非常に小さなものとなるので、それを貼り付ける作業が困難となるし、測定したデータの信頼性が低い。
また、基板の搭載場所によって基板の振動形態は異なるため、搭載場所が変わると以前のデータが使用できなくなってしまう。
By the way, in order to examine the vibration strength of an electronic component, the stress applied to the electronic component is usually measured as disclosed in Patent Document 1, but the electronic component is very small and is not attached to the solder joint. Since it is extremely fine (the width is about 1 mm at most), it is difficult to directly measure the stress.
If a strain gauge is used as in Patent Document 1, the strain gauge becomes very small, so that the work of attaching it becomes difficult, and the reliability of measured data is low.
In addition, since the vibration mode of the substrate varies depending on the mounting location of the substrate, the previous data cannot be used if the mounting location changes.
本発明は、上記の課題に鑑み、電子部品への影響がなく、簡便に電子部品の振動疲労による寿命を計測できる電子部品の寿命計測方法、実装された電子部品の振動疲労寿命を計測できる電子部品の寿命計測装置および基板の設計良否判定方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, there is no effect on the electronic components, conveniently lifetime measurement method of the electronic component vibrating Ru electronic components can be measured life due to fatigue of, measuring the vibration fatigue life of mounted electronic components An object of the present invention is to provide an electronic component lifetime measuring apparatus and a board design quality determination method.
上記課題を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明にかかる電子部品の寿命計測方法は、電子部品が実装された基板を試験片として前記電子部品が振動疲労寿命となるまで前記電子部品の近傍位置における前記基板の歪量を計測しつつ振動条件を変えて繰り返し振動試験を行い、前記歪量および前記振動疲労寿命の相関関係をデータベースとし、製品に装着された基板における前記電子部品の前記近傍位置の前記基板の歪量を歪計測部材によって測定し、測定された歪量に基づいて前記データベースから前記振動疲労寿命を推定することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
According to the electronic component lifetime measuring method of the present invention, the substrate mounted with the electronic component is used as a test piece, and the electronic component is vibrated while measuring the strain amount of the substrate in the vicinity of the electronic component until the electronic component has a vibration fatigue life. The vibration test is repeated under different conditions, the correlation between the strain amount and the vibration fatigue life is used as a database, and the strain amount of the substrate in the vicinity of the electronic component on the substrate mounted on the product is measured by a strain measuring member. The vibration fatigue life is estimated from the database based on the measured strain amount.
本発明によれば、電子部品が実装された基板を試験片として電子部品が振動疲労寿命となるまで電子部品の近傍位置における基板の歪量を計測しつつ振動条件を変えて繰り返し振動試験を行い、歪量および振動疲労寿命の相関関係をデータベースとする。そして、製品に装着された基板における電子部品の近傍位置の基板の歪量を歪計測部材によって測定し、測定された歪量に基づいてデータベースから振動疲労寿命を推定することができる。
このように、基板における電子部品の近傍位置の基板の歪量を歪計測部材によって測定しているので、たとえば、電子部品に直接歪ゲージを貼り付ける場合に比べて、計測が電子部品に直接影響することはない。また、電子部品の大きさによらず計測できるので、小さなスペースに歪測定部材を組み込む必要がなくなるので、歪測定部材の組込作業を簡便に行うことができる。
According to the present invention, a vibration test is performed repeatedly while changing the vibration conditions while measuring the strain amount of the substrate in the vicinity of the electronic component until the electronic component reaches the vibration fatigue life using the substrate on which the electronic component is mounted as a test piece. The correlation between strain and vibration fatigue life is taken as a database. Then, the strain amount of the substrate in the vicinity of the electronic component on the substrate mounted on the product is measured by the strain measuring member, and the vibration fatigue life can be estimated from the database based on the measured strain amount.
As described above, the strain amount of the substrate in the vicinity of the electronic component on the substrate is measured by the strain measurement member, so that, for example, measurement has a direct influence on the electronic component compared to the case where a strain gauge is directly attached to the electronic component. Never do. Further, since measurement can be performed regardless of the size of the electronic component, it is not necessary to incorporate the strain measuring member in a small space, so that the assembling work of the strain measuring member can be easily performed.
また、製品に装着された基板における電子部品の近傍位置の基板の歪量を歪計測部材によって測定しているので、常時、必要に応じて電子部品の振動疲労寿命をチェックすることができる。
さらに、予め歪量および振動疲労寿命の相関関係をデータベースとしているので、基板の設置場所が変わって基板の振動形態が異なったとしても、そのまま振動疲労寿命を推定することができる。
なお、電子部品の近傍位置とは、電子部品に近い位置という意味である。この場合、電子回路で覆われておらず、基板が露出している位置を選択することとなる。したがって、電子部品が装着される装着面(表側面)あるいは装着面の反対側の面(裏側面)のいずれかで基板が露出している位置を選択する。裏側面であれば、電子部品に対応する位置における基板の歪量を計測することができる。
Further, since the strain amount of the substrate in the vicinity of the electronic component on the substrate mounted on the product is measured by the strain measuring member, the vibration fatigue life of the electronic component can be always checked as necessary.
Furthermore, since the correlation between the strain amount and the vibration fatigue life is used as a database in advance, the vibration fatigue life can be estimated as it is even when the substrate installation location is changed and the vibration form of the substrate is different.
The vicinity position of the electronic component means a position close to the electronic component. In this case, the position that is not covered with the electronic circuit and the substrate is exposed is selected. Therefore, the position where the substrate is exposed is selected on either the mounting surface (front side surface) on which the electronic component is mounted or the surface opposite to the mounting surface (back side surface). If it is a back side surface, the distortion amount of the board | substrate in the position corresponding to an electronic component can be measured.
上記発明においては、前記歪計測部材は、前記近傍位置に貼付された歪ゲージであることとしてもよい。 In the above invention, the strain measuring member may be a strain gauge affixed to the vicinity position.
歪ゲージは、基板に取り付けられるので、その大きさは電子部品の大きさ(すなわち、非常に小さい)に対応する必要はない。このため、歪ゲージは大きいものを用いることができるので、貼り付ける作業が容易となる。また、局所歪を検出しないので、測定したデータの信頼性が高くなる。 Since the strain gauge is attached to the substrate, its size need not correspond to the size of the electronic component (ie, very small). For this reason, since a large strain gauge can be used, the pasting operation becomes easy. Moreover, since local distortion is not detected, the reliability of the measured data becomes high.
また、上記発明においては、前記歪計測部材は、前記近傍位置の前記基板の歪量を非接触で測定することとしてもよい。 In the above invention, the strain measurement member may measure the amount of strain of the substrate in the vicinity without contact.
このように、歪計測部材は、近傍位置の基板の歪量を非接触で測定するので、基板の電子回路を傷めない。
また、測定範囲が多様であるので、測定範囲の広いものを用いることができる。このようにすると、基板の広い範囲における歪量を計測することができるので、複数の電子部品の寿命評価を同時に行うことができる。
As described above, the strain measuring member measures the amount of strain of the substrate in the vicinity without contact, and thus does not damage the electronic circuit of the substrate.
In addition, since the measurement range is diverse, a wide measurement range can be used. In this way, since the amount of strain in a wide range of the substrate can be measured, the life evaluation of a plurality of electronic components can be performed simultaneously.
本発明にかかる電子部品の寿命計測装置は、電子部品が実装された基板を試験片として前記電子部品が振動疲労寿命となるまで前記電子部品の近傍位置における前記基板の歪量を計測しつつ振動条件を変えて繰り返し振動試験を行い、前記歪量および前記振動疲労寿命の相関関係をデータベースとし、製品に装着された基板における前記電子部品の前記近傍位置の前記基板の歪量を歪計測部材によって測定し、測定された歪量に基づいて前記データベースから前記振動疲労寿命を推定することを特徴とする。 An electronic component lifetime measuring apparatus according to the present invention uses a substrate on which an electronic component is mounted as a test piece, and measures vibration while measuring the strain amount of the substrate in the vicinity of the electronic component until the electronic component reaches a vibration fatigue life. The vibration test is repeated under different conditions, the correlation between the strain amount and the vibration fatigue life is used as a database, and the strain amount of the substrate in the vicinity of the electronic component on the substrate mounted on the product is measured by a strain measuring member. The vibration fatigue life is estimated from the database based on the measured strain amount.
本発明によれば、電子部品が実装された基板を試験片として電子部品が振動疲労寿命となるまで電子部品の近傍位置における基板の歪量を計測しつつ振動条件を変えて繰り返し振動試験を行い、歪量および振動疲労寿命の相関関係をデータベースとする。そして、製品に装着された基板における電子部品の近傍位置の基板の歪量を歪計測部材によって測定し、測定された歪量に基づいてデータベースから振動疲労寿命を推定することができる。
このように、基板における電子部品の近傍位置の基板の歪量を歪計測部材によって測定しているので、たとえば、電子部品に直接歪ゲージを貼り付ける場合に比べて、計測が電子部品に直接影響することはない。また、電子部品の大きさによらず計測できるので、小さなスペースに歪測定部材を組み込む必要がなくなるので、歪測定部材の組込作業を簡便に行うことができる。
According to the present invention, a vibration test is performed repeatedly while changing the vibration conditions while measuring the strain amount of the substrate in the vicinity of the electronic component until the electronic component reaches the vibration fatigue life using the substrate on which the electronic component is mounted as a test piece. , the database a correlation of the strain amount and vibration fatigue life. Then, it is possible to a distortion amount of the substrate in the vicinity position of the electronic component in the substrate mounted on the product measured by the strain measuring member, to estimate the vibration fatigue life from the database based on the measured strain amount.
As described above, the strain amount of the substrate in the vicinity of the electronic component on the substrate is measured by the strain measurement member, so that, for example, measurement has a direct influence on the electronic component compared to the case where a strain gauge is directly attached to the electronic component. Never do. Further, since measurement can be performed regardless of the size of the electronic component, it is not necessary to incorporate the strain measuring member in a small space, so that the assembling work of the strain measuring member can be easily performed.
また、製品に装着された基板における電子部品の近傍位置の基板の歪量を歪計測部材によって測定しているので、常時、必要に応じて電子部品の振動疲労寿命をチェックすることができる。
さらに、予め歪量および振動疲労寿命の相関関係をデータベースとしているので、基板の設置場所が変わって基板の振動形態が異なったとしても、そのまま振動疲労寿命を推定することができる。
なお、電子部品の近傍位置とは、電子部品に近い位置という意味である。この場合、電子回路で覆われておらず、基板が露出している位置を選択することとなる。したがって、電子部品が装着される装着面(表側面)あるいは装着面の反対側の面(裏側面)のいずれかで基板が露出している位置を選択する。裏側面であれば、電子部品に対応する位置における基板の歪量を計測することができる。
Further, since the strain amount of the substrate in the vicinity position of the electronic component in the substrate mounted product is measured by the strain measuring member, always can check vibration fatigue life of the electronic components as needed.
Furthermore, since the correlation between the strain amount and the vibration fatigue life is used as a database in advance, the vibration fatigue life can be estimated as it is even when the substrate installation location is changed and the vibration form of the substrate is different.
The vicinity position of the electronic component means a position close to the electronic component. In this case, the position that is not covered with the electronic circuit and the substrate is exposed is selected. Therefore, the position where the substrate is exposed is selected on either the mounting surface (front side surface) on which the electronic component is mounted or the surface opposite to the mounting surface (back side surface). If it is a back side surface, the distortion amount of the board | substrate in the position corresponding to an electronic component can be measured.
本発明にかかる基板の設計良否判定方法は、電子部品が実装された基板を試験片として前記電子部品が振動疲労寿命となるまで前記電子部品の近傍位置における前記基板の歪量を計測しつつ振動条件を変えて繰り返し振動試験を行い、前記歪量および前記振動疲労寿命の相関関係をデータベースとし、製品の振動条件に基づいて製品に装着された基板における前記電子部品の前記近傍位置の前記基板の歪量を有限要素法によってシミュレーションし、シミュレーションされた歪量に基づいて前記データベースから前記電子部品の前記振動疲労寿命を推定し、それが設計条件を満たしているか判定することを特徴とする。 According to the substrate design quality determination method of the present invention, the substrate on which the electronic component is mounted is used as a test piece, and the vibration is measured while measuring the strain amount of the substrate in the vicinity of the electronic component until the electronic component has a vibration fatigue life. A vibration test is repeatedly performed under different conditions, and the correlation between the strain amount and the vibration fatigue life is used as a database, and the substrate in the vicinity of the electronic component on the substrate mounted on the product based on the vibration condition of the product is used . A strain amount is simulated by a finite element method, the vibration fatigue life of the electronic component is estimated from the database based on the simulated strain amount, and it is determined whether or not it satisfies a design condition.
本発明によれば、電子部品が実装された基板を試験片として電子部品が振動疲労寿命となるまで電子部品の近傍位置における基板の歪量を計測しつつ振動条件を変えて繰り返し振動試験を行い、歪量および振動疲労寿命の相関関係をデータベースとする。
一方、製品の振動条件に基づいて有限要素法によってシミュレーションして基板における電子部品の近傍位置の基板の歪量を計算する。
このシミュレーションされた歪量に基づいてデータベースから電子部品の振動疲労寿命を推定し、それが設計条件としての電子部品の寿命を満たしているか判定する。
このように、シミュレーションした歪量によって電子部品の寿命が設計条件を満たしているかどうか判定できるので、電子部品を装着した基板の製造を本格的に開始する前に、電子部品を装着した基板の設計の良否を判定することができる。
According to the present invention, a vibration test is performed repeatedly while changing the vibration conditions while measuring the strain amount of the substrate in the vicinity of the electronic component until the electronic component reaches the vibration fatigue life using the substrate on which the electronic component is mounted as a test piece. The correlation between strain and vibration fatigue life is taken as a database.
On the other hand, based on the vibration conditions of the product, simulation is performed by the finite element method to calculate the amount of strain of the substrate in the vicinity of the electronic component on the substrate .
Based on the simulated strain amount, the vibration fatigue life of the electronic component is estimated from the database, and it is determined whether it satisfies the life of the electronic component as a design condition.
In this way, it is possible to determine whether the life of the electronic component meets the design conditions based on the simulated strain, so before starting full-scale production of the substrate with the electronic component, design the substrate with the electronic component mounted. Can be judged.
本発明によれば、基板における電子部品の近傍位置の基板の歪量を歪計測部材によって測定しているので、たとえば、電子部品に直接歪ゲージを貼り付ける場合に比べて、計測が電子部品に直接影響することはない。また、電子部品の大きさによらず計測できるので、小さなスペースに歪測定部材を組み込む必要がなくなるので、歪測定部材の組込作業を簡便に行うことができる。
また、製品に装着された基板における電子部品の近傍位置の基板の歪量を歪計測部材によって測定しているので、常時、必要に応じて電子部品の振動疲労寿命をチェックすることができる。
さらに、予め歪量および振動疲労寿命の相関関係をデータベースとしているので、基板の設置場所が変わって基板の振動形態が異なったとしても、そのまま振動疲労寿命を推定することができる。
According to the present invention, since the strain amount of the substrate in the vicinity of the electronic component on the substrate is measured by the strain measuring member, for example, the measurement is applied to the electronic component as compared with the case where the strain gauge is directly attached to the electronic component. There is no direct impact. Further, since measurement can be performed regardless of the size of the electronic component, it is not necessary to incorporate the strain measuring member in a small space, so that the assembling work of the strain measuring member can be easily performed.
Further, since the strain amount of the substrate in the vicinity of the electronic component on the substrate mounted on the product is measured by the strain measuring member, the vibration fatigue life of the electronic component can be always checked as necessary.
Furthermore, since the correlation between the strain amount and the vibration fatigue life is used as a database in advance, the vibration fatigue life can be estimated as it is even when the substrate installation location is changed and the vibration form of the substrate is different.
以下、本発明の実施形態について図1から図5を参照して説明する。
図1は、本実施形態にかかる振動試験を行う振動試験装置の概略構成を示すブロック図である。
振動試験装置1には、上下方向Hに振動する一対のクランプ3と、歪量を計測する歪計5と、振動疲労寿命を判定する寿命判定部7とが備えられている。
一対のクランプ3は、表面に電子部品9が装着された基板11の両端部分を保持する。
歪計5は、基板11の電子部品9が取り付けられている面(表側面)の反対側の面(裏側面)における電子部品9と対応する位置(近傍位置)に取り付けられた歪ゲージ(歪計測部材)13と電気的に接続され、歪ゲージ13の電気抵抗の変化から基板11の歪量を計測する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a vibration test apparatus that performs a vibration test according to the present embodiment.
The vibration test apparatus 1 includes a pair of
The pair of
The
寿命判定部7には、電源15と、電流計17とが備えられている。寿命判定部7は、電源15と電子部品9とを通る回路を形成し、電子部品9に微小電流を供給する。
寿命判定部7は、電子部品9に流した微小電流を電流計17によって測定する。寿命判定部7は、電流が当初の大きさから変化する(乱れる)と、電子部品の状態が変化したので、電子部品9の寿命がきたと判断する。
この乱れは、対象となる電子部品9によって異なるが、たとえば、当初の電流の大きさの1〜10%である。
The
The
This disturbance varies depending on the
図3は、本実施形態にかかるボード10の一例を示す平面図である。図4は、図3のX−X断面図である。
ボード10は、電子回路がプリント配線された基板11の表面に、電子部品9として、たとえば、CPU19、ROM21、RAM23、コンデンサ25、抵抗27等が装着されて、構成されている。
基板に実装された各電子部品9の近傍位置には、歪計測部材としての歪ゲージ13がそれぞれ貼付されている。
ROM21、RAM23、コンデンサ25および抵抗27については、歪ゲージ13はそれらが装着されている表面(装着面)に貼付されている。一方、CPU19については、図4に示されるように、裏面(装着面の反対側の面)に貼付されている。
FIG. 3 is a plan view showing an example of the
The
Strain gauges 13 as strain measuring members are affixed to positions near the respective
About ROM21, RAM23, capacitor |
歪ゲージ13の貼付位置は、基本的に電子部品9の近くで、電子回路によって覆われておらず基板11面が露出している位置を選択することとなる。したがって、これらの歪ゲージ13は、その貼付位置に電子回路が存在していない状態であったから上述のように設置されているものである。
電子部品9に対応する位置における基板11の歪量を計測することができることを考慮すると、CPU19のように歪ゲージ13は裏面に貼付されることが望ましい。
一方、装着作業のことを考慮すると、歪ゲージ13は表面に貼付されることが望ましい。たとえば、歪ゲージ13の信号取出し線を基板11の電子回路として予め配線することができる。
The position where the
Considering that the strain amount of the
On the other hand, in consideration of the mounting operation, it is desirable that the
このように、歪ゲージ13は、基板11に取り付けられるので、その大きさは電子部品9の大きさ(すなわち、非常に小さい)に対応する必要はない。
このため、歪ゲージ13は大きいもの、たとえば、5mm以上のものを用いることができるので、貼付作業が容易となる。また、比較的大きな歪ゲージ13は基板11の局所歪を検出しないので、測定したデータの信頼性を高くすることができる。
歪ゲージ13は、歪計29に電気的に接続されている。歪計29は、歪ゲージ13の電気抵抗の変化から基板11の当該部分、すなわち、電子部品9の近傍位置の基板の歪量を計測する。
Thus, since the
For this reason, since the
The
このボード10は、基本的に量産品である。その量産に入る前に図1に示される振動試験装置1によって振動試験が行われる。この振動試験について説明する。
電子部品9および歪ゲージ13が取り付けられた基板11の両端はクランプ3に保持される。歪ゲージ13の信号線を歪計5に接続する。電源15と電子部品9とを通る回路を電子部品9に接続し、電子部品9に微小電流を供給する。
This
Both ends of the
この状態で、クランプ3は上下方向Hに一定振幅で振動させられる。このとき、歪計5は、歪ゲージ13の抵抗変化から基板11の歪量を測定する。
寿命判定部7は、電子部品9に流した微小電流を電流計17によって測定する。
寿命判定部7は、電流計17が検出する電流をチェックし、それが当初の大きさから所定量変化するかを判定する。この所定量は、対象となる電子部品9によって異なるが、たとえば、当初の電流の大きさの1〜10%である。
寿命判定部7は、電流が所定量変化すると、電子部品の状態が変化したと判定し、電子部品9の寿命がきたと判断する。
そして、そのときまでの振動回数と、歪計5が測定した歪量とを記憶する。
In this state, the
The
The
When the current changes by a predetermined amount, the
Then, the number of vibrations up to that time and the strain amount measured by the
次いで、クランプ3の振幅を変えて、上述と同様に振動試験を行い、そのとき、寿命と判断されたときの振動回数と、歪計5が測定した歪量とを記憶する。
これを繰り返し行い、寿命と判断されたときの振動回数と、歪計5が測定した歪量とを記憶し、データベース化する。
図2は、1つの電子部品9についてデータベース化された歪量と寿命まで振動回数との相関関係を示すグラフである。
Next, the vibration test is performed in the same manner as described above by changing the amplitude of the
This is repeated, and the number of vibrations when it is determined to be the life and the amount of strain measured by the
FIG. 2 is a graph showing the correlation between the amount of strain and the number of vibrations up to the lifetime in the database for one
量産前の試験でデータベースを構築するので、量産品の合否は、歪計測のみで判断できる。
また、一度データを取ってしまえば、データベースを参照することで、異なる仕様(形状)の基板でも、歪計測のみで合否判断が可能になる。
すなわち、電子部品の破損有無をチェックする必要がなく、一般に50時間以上は掛かる耐久試験時間を数時間程度に節約できる。
Since the database is constructed by the test before mass production, the pass / fail of the mass-produced product can be judged only by strain measurement.
In addition, once data has been collected, it is possible to make a pass / fail judgment only by strain measurement even with substrates having different specifications (shapes) by referring to the database.
That is, it is not necessary to check whether or not the electronic component is broken, and the durability test time which generally takes 50 hours or more can be saved to several hours.
このデータベースは、たとえば、ボード10が、それが取り付けられる製品の設計条件に合致しているかを判定することにも利用できる。これについて説明する。
ボード10が取り付けられる製品の振動条件に基づいて有限要素法によってシミュレーションして基板11における電子部品9の近傍位置の基板の歪量を計算する。
このシミュレーションされた歪量に基づいてデータベースから電子部品9の振動疲労寿命を推定し、それがボード10の設計条件を満たしているか判定する。設計条件は、たとえば、電子部品9の寿命である。
This database can also be used to determine, for example, whether the
Based on the vibration condition of the product to which the
Based on the simulated strain amount, the vibration fatigue life of the
ボード10が、設計条件を満足していない場合、電子部品9を別のものに交換する、電子部品9の配置を変更する、電子部品の取り付け方を変更する等、必要な設計変更を行うことができる。
言い換えると、このように、シミュレーションした歪量によってボード10が設計条件を満たしているかどうか判定できるので、ボード10の製造を本格的に開始する前に、ボード10の設計の良否を判定することができる。
この設計の良否判定は必要に応じて実施することになる。
If the
In other words, since it can be determined whether or not the
The quality determination of this design is performed as necessary.
設計がボード10の設計条件を十分に満たしている場合、ボード10は大量生産に入ることになる。
なお、この場合、条件によっては、後述する電子部品9の寿命測定方法を実施しないことも考えられる。すなわち、大量生産するボード10では、歪ゲージ13の貼付を行わないことにすることもできる。
If the design sufficiently satisfies the design conditions of the
In this case, depending on the conditions, it may be possible not to implement a method for measuring the lifetime of the
次に、ボード10が製品に搭載された場合における、電子部品9の寿命測定方法について説明する。
歪計29は、各電子部品9の近傍位置に貼付された歪ゲージ13の電気抵抗の変化を受けて、各位置での基板11の歪量を測定している。
そして、この測定された歪量に基づいて対応する電子部品9のデータベースにあたることによって当該電子部品9の振動疲労寿命、すなわち、許容振動回数を推定することができる。
したがって、稼動からの振動回数を別途測定あるいは推測することによって、その電子部品9の残存寿命を推測することができる。これにより、メンテナンスの時期、電子部品9の交換時期、ボード10の交換時期等が容易に判明する。
Next, a method for measuring the lifetime of the
The
The vibration fatigue life of the
Therefore, the remaining life of the
このように、製品に装着された基板11における電子部品9の近傍位置の基板の歪量を歪ゲージ13によって測定しているので、常時、必要に応じて電子部品9の振動疲労寿命をチェックすることができる。
さらに、予め歪量および振動疲労寿命の相関関係をデータベースとしているので、基板11、すなわち、ボード10の設置場所が変わって基板の振動形態が異なったとしても、そのまま振動疲労寿命を推定することができる。
As described above, since the strain amount of the substrate in the vicinity of the
Furthermore, since the correlation between the amount of strain and the vibration fatigue life is used as a database in advance, the vibration fatigue life can be estimated as it is even if the
本実施形態では、測定部材として基板11に貼付する歪ゲージ13を用いているが、測定部材としては、たとえば、図5に示されるように非接触のものを用いることができる。
図5は、図4と同様部分を示す断面図である。
ボード10の設置位置には、その裏面側にホログラフィ干渉計測器(測定部材)31が取り付けられている。
ホログラフィ干渉計測器31には、本体33と、撮像部材35と、照明器37と、が備えられている。
本体33は、撮像部材35が撮影した画像を処理し、モアレ干渉縞を形成させ、対象部分の歪量を計測する。
なお、この場合、振動試験装置1の歪計7は、ホログラフィ干渉計測器31に代えてそれによって歪量を測定するようにしてもよい。
In the present embodiment, the
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the same parts as in FIG.
A holographic interferometer (measuring member) 31 is attached to the installation position of the
The holographic
The main body 33 processes the image captured by the
In this case, the
ホログラフィ干渉計測器31は、各電子部品9の近傍位置における基板11の歪量を測定している。
そして、この測定された歪量に基づいて対応する電子部品9のデータベースにあたることによって当該電子部品9の振動疲労寿命、すなわち、許容振動回数を推定することができる。
したがって、稼動からの振動回数を別途測定あるいは推測することによって、その電子部品9の残存寿命を推測することができる。これにより、メンテナンスの時期、電子部品9の交換時期、ボード10の交換時期等が容易に判明する。
The
The vibration fatigue life of the
Therefore, the remaining life of the
このように、製品に装着された基板11における電子部品9の近傍位置の基板の歪量をホログラフィ干渉計測器31によって測定しているので、常時、必要に応じて電子部品9の振動疲労寿命をチェックすることができる。
さらに、予め歪量および振動疲労寿命の相関関係をデータベースとしているので、基板11、すなわち、ボード10の設置場所が変わって基板の振動形態が異なったとしても、そのまま振動疲労寿命を推定することができる。
As described above, since the
Furthermore, since the correlation between the amount of strain and the vibration fatigue life is used as a database in advance, the vibration fatigue life can be estimated as it is even if the
ホログラフィ干渉計測器31は、近傍位置の基板の歪量を非接触で測定するので、基板11の電子回路を傷める恐れがない。
また、ホログラフィ干渉計測器31は測定範囲を多様とすることができるので、測定範囲を広げることができる。
このようにすると、基板11の広い範囲におけるそれぞれの歪量を計測することができるので、複数の電子部品9の寿命評価を同時に行うことができる。
Since the
Further, since the
In this way, since each strain amount in a wide range of the
なお、歪量を非接触で行う測定部材は、ホログラフィ干渉計測器31以外にも、たとえば、レーザ変位計やビデオストロボスコープを用いる方法、スペックル干渉法など適宜なものを用いることができる。
In addition to the
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
9 電子部品
11 基板
13 歪ゲージ
31 ホログラフィ干渉計測器
9
Claims (5)
前記歪量および前記振動疲労寿命の相関関係をデータベースとし、
製品に装着された基板における前記電子部品の前記近傍位置の前記基板の歪量を歪計測部材によって測定し、測定された歪量に基づいて前記データベースから前記振動疲労寿命を推定する、ことを特徴とする電子部品の寿命計測方法。 Performing a vibration test repeatedly while changing the vibration conditions while measuring the amount of strain of the substrate at a position near the electronic component until the electronic component has a vibration fatigue life using a substrate on which the electronic component is mounted as a test piece,
The correlation between the amount of strain and the vibration fatigue life as a database,
Measuring a strain amount of the substrate in the vicinity of the electronic component on a substrate mounted on a product by a strain measuring member, and estimating the vibration fatigue life from the database based on the measured strain amount. A method for measuring the lifetime of electronic components.
製品に装着された基板における前記電子部品の前記近傍位置の前記基板の歪量を歪計測部材によって測定し、測定された歪量に基づいて前記データベースから前記振動疲労寿命を推定することを特徴とする電子部品の寿命計測装置。 Measuring a strain amount of the substrate in the vicinity of the electronic component on a substrate mounted on a product by a strain measuring member, and estimating the vibration fatigue life from the database based on the measured strain amount. To measure the lifetime of electronic components.
前記歪量および前記振動疲労寿命の相関関係をデータベースとし、
製品の振動条件に基づいて製品に装着された基板における前記電子部品の前記近傍位置の前記基板の歪量を有限要素法によってシミュレーションし、
シミュレーションされた歪量に基づいて前記データベースから前記電子部品の前記振動疲労寿命を推定し、それが設計条件を満たしているか判定することを特徴とする基板の設計良否判定方法。 Performing a vibration test repeatedly while changing the vibration conditions while measuring the amount of strain of the substrate at a position near the electronic component until the electronic component has a vibration fatigue life using a substrate on which the electronic component is mounted as a test piece,
The correlation between the amount of strain and the vibration fatigue life as a database,
Based on the vibration conditions of the product, the amount of distortion of the substrate in the vicinity of the electronic component on the substrate mounted on the product is simulated by a finite element method,
A substrate design quality determination method characterized by estimating the vibration fatigue life of the electronic component from the database based on a simulated strain amount and determining whether or not the vibration fatigue life satisfies a design condition.
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