JPS62124437A - 応力疲労試験装置 - Google Patents
応力疲労試験装置Info
- Publication number
- JPS62124437A JPS62124437A JP26547285A JP26547285A JPS62124437A JP S62124437 A JPS62124437 A JP S62124437A JP 26547285 A JP26547285 A JP 26547285A JP 26547285 A JP26547285 A JP 26547285A JP S62124437 A JPS62124437 A JP S62124437A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric actuator
- test object
- fatigue
- test
- stress
- Prior art date
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- Pending
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、アクチュエータを用いて基板間接続部や部品
の接続部に応力を発生させてその部分の疲労を試験・解
析するための試験装置に関し、特に微小な繰り返し変位
を発生させることができるようにした応力疲労試験装置
に関する。
の接続部に応力を発生させてその部分の疲労を試験・解
析するための試験装置に関し、特に微小な繰り返し変位
を発生させることができるようにした応力疲労試験装置
に関する。
混成集積回路の基板間接続部、或いはチップ部品の基板
に対する接続部は、相互に接続される部材の熱膨張係数
が異なると、使用環境下の温度変動によってその接続部
に繰り返し熱応力が作用し、疲労し破壊に至る場合があ
る。
に対する接続部は、相互に接続される部材の熱膨張係数
が異なると、使用環境下の温度変動によってその接続部
に繰り返し熱応力が作用し、疲労し破壊に至る場合があ
る。
第５図乃至第７図はそれら接続部を示す図であり、まず
第５図は混成集積回路基板１．１′をサブキャリア２．
２′の上に半田或いは４電性接着剤により固定し、この
混成集積回路基板１．１′間を金（Ａｕ） 或いはニッ
ケル等で成る金属リボン３により接続したものである。
第５図は混成集積回路基板１．１′をサブキャリア２．
２′の上に半田或いは４電性接着剤により固定し、この
混成集積回路基板１．１′間を金（Ａｕ） 或いはニッ
ケル等で成る金属リボン３により接続したものである。
サブキャリア２はハウジング４にネジ止めされる。
第６図はコンデンサや抵抗等のチップ部品５を混成集積
回路基板或いは印刷配線板等の基板６に直に半田或いは
導電性接着剤７によって接続固定したものである。
回路基板或いは印刷配線板等の基板６に直に半田或いは
導電性接着剤７によって接続固定したものである。
第７図は上記同様の基板６上にセラミックキャリア等で
なる集積回路パッケージ８を半田或いは導電性接着剤７
によって接続固定したものである。
なる集積回路パッケージ８を半田或いは導電性接着剤７
によって接続固定したものである。
以上のように接続される基板間接続部（第５図における
金属リボン３による接続部）或いは部品接続部（第６図
や第７図における半田或いは導電性接着剤７による接続
部）は、それらによって接続される部材の熱膨張係数が
異なると、温度変動によって熱応力が発生し、この繰り
返しにより疲労が蓄積される。
金属リボン３による接続部）或いは部品接続部（第６図
や第７図における半田或いは導電性接着剤７による接続
部）は、それらによって接続される部材の熱膨張係数が
異なると、温度変動によって熱応力が発生し、この繰り
返しにより疲労が蓄積される。
そこでこの疲労を解析するために、従来から疲労試験が
行われ、このだめの疲労試験方法として、温度サイクル
試験法、或いは熱衝撃試験法等が用いられていたが、長
い時間（例えば１〜２時間）を必要とするという欠点が
あった。
行われ、このだめの疲労試験方法として、温度サイクル
試験法、或いは熱衝撃試験法等が用いられていたが、長
い時間（例えば１〜２時間）を必要とするという欠点が
あった。
そこで、試験時間を短縮する目的で、機械的疲労試験器
を使用することも考えられたが、温度サイクル試験法に
より発生する変位は数十μｍであり、この微小変位を従
来の機械的疲労試験機で発生させることはでは困難であ
り、評価ができなかった。
を使用することも考えられたが、温度サイクル試験法に
より発生する変位は数十μｍであり、この微小変位を従
来の機械的疲労試験機で発生させることはでは困難であ
り、評価ができなかった。
一方、混成集積回路に搭載する部品に抵抗体を形成し、
その抵抗体に直流電力を繰り返し加え、温度変動をシュ
ミレートするパワーサイクリングの手法（Ｊ、Ｒ，Ｆｉ
ｓｈｅｒ Ｃａ５ｔ Ｌｅａｄｓ ｆｏｒ ５ｕｒｆ
ａｓｅＡｔｔａｃｔ＋ｍｅｎｔ ’ ＩＥＥＥ ＣＨＭ
Ｔ Ｖｏｌ ７−４ 、ＰＰ３０６〜３１３゜１９８４
）が考案されている。この方法では、熱衝撃試験や温
度ナイクル試験よりも接合部材の疲労を短時間で推定で
きるが、その疲労モードは必ずしも現実と一致しなかっ
た。
その抵抗体に直流電力を繰り返し加え、温度変動をシュ
ミレートするパワーサイクリングの手法（Ｊ、Ｒ，Ｆｉ
ｓｈｅｒ Ｃａ５ｔ Ｌｅａｄｓ ｆｏｒ ５ｕｒｆ
ａｓｅＡｔｔａｃｔ＋ｍｅｎｔ ’ ＩＥＥＥ ＣＨＭ
Ｔ Ｖｏｌ ７−４ 、ＰＰ３０６〜３１３゜１９８４
）が考案されている。この方法では、熱衝撃試験や温
度ナイクル試験よりも接合部材の疲労を短時間で推定で
きるが、その疲労モードは必ずしも現実と一致しなかっ
た。
本発明の目的は、混成集積回路の基板間接合部や部品接
続部の応力疲労試験に際して微小の変位を与えることが
可能となり、その試験も短期間で行なうことができるよ
うにした応力疲労解析装置を提供することである。
続部の応力疲労試験に際して微小の変位を与えることが
可能となり、その試験も短期間で行なうことができるよ
うにした応力疲労解析装置を提供することである。
このために本発明の応力疲労解析装置は、一端を固定支
持され電圧印加により伸縮する圧電アクチュエータと、
被試験体を固定する手段とを具備し、上記圧電アクチュ
エータの他端により上記被試験体或いは上記被試験体接
合部に繰り返し変位を与えるように構成した。
持され電圧印加により伸縮する圧電アクチュエータと、
被試験体を固定する手段とを具備し、上記圧電アクチュ
エータの他端により上記被試験体或いは上記被試験体接
合部に繰り返し変位を与えるように構成した。
以下、本発明の応力疲労試験装置の実施例について説明
する。第１図はその一実施例を示す図である。この実施
例は、ステンレス製基板１０を放電加工により切り抜く
ことにより、支持片として機能するスプリングアクショ
ン部１１によって４箇所を支持される可動台１２を設け
、その可動台１２の一方の側を第一の静止台１３、反対
側の他方の側を第二の静止台１３’として、第一の静止
台１３と可動台１２との間に長尺状の圧電アクチュエー
タＩ４を接続固定し、その圧電アクチュエータ１４に電
圧発生器１５から所定の電圧を印加して、長さ方向の変
位を発生させ、可動台１２に繰り返し変位を与えるよう
にしている。
する。第１図はその一実施例を示す図である。この実施
例は、ステンレス製基板１０を放電加工により切り抜く
ことにより、支持片として機能するスプリングアクショ
ン部１１によって４箇所を支持される可動台１２を設け
、その可動台１２の一方の側を第一の静止台１３、反対
側の他方の側を第二の静止台１３’として、第一の静止
台１３と可動台１２との間に長尺状の圧電アクチュエー
タＩ４を接続固定し、その圧電アクチュエータ１４に電
圧発生器１５から所定の電圧を印加して、長さ方向の変
位を発生させ、可動台１２に繰り返し変位を与えるよう
にしている。
この例では、可動台１２と第二の静止台１３′との間に
、前記した基１反問接続用の金属リボン等の被試験体１
６を取り付けて、その被試験体１６に対して繰り返し変
位を与えることができる。
、前記した基１反問接続用の金属リボン等の被試験体１
６を取り付けて、その被試験体１６に対して繰り返し変
位を与えることができる。
この被試験体１６の取り付けは、例えば上面に金メッキ
した銅合金板を、テンレスで成る可動台１２と第二の静
止台１３′の各々の対向する端部にネジ止め固定して、
そのれらの銅合金板の間に跨がるように被試験体１６を
熱圧接或いは半田により取り付けて行なう。
した銅合金板を、テンレスで成る可動台１２と第二の静
止台１３′の各々の対向する端部にネジ止め固定して、
そのれらの銅合金板の間に跨がるように被試験体１６を
熱圧接或いは半田により取り付けて行なう。
第２図は別の例を示す図である。この例では、中央にス
プリングアクション部１１．１１’により支持される一
対の可動台１２．１２′を相互に分離して形成し、第一
の静止台１３と一方の可動台１２との間に圧電アクチュ
エータ１４を、第二の静止台１３′と他方の可動台１２
′との間に別の圧電アクチェエータ１４′を設け、両方
の可・助台１２．１２′の相対向する端部間に上記と同
様な方法により被試験体１６を取り付けためものである
。
プリングアクション部１１．１１’により支持される一
対の可動台１２．１２′を相互に分離して形成し、第一
の静止台１３と一方の可動台１２との間に圧電アクチュ
エータ１４を、第二の静止台１３′と他方の可動台１２
′との間に別の圧電アクチェエータ１４′を設け、両方
の可・助台１２．１２′の相対向する端部間に上記と同
様な方法により被試験体１６を取り付けためものである
。
この例では、両方の圧電アクチュエータ１４．１４’に
電圧発生器１５．１５′から同相、或いは逆相の電圧を
印加させて、両回動台１２．１２’を移動させ、被試験
体１６に繰り返し変位を与えることができる。この例で
は、繰り返し変位のダイナミックレンジを第１図に示す
例よりも大きくすることができる。
電圧発生器１５．１５′から同相、或いは逆相の電圧を
印加させて、両回動台１２．１２’を移動させ、被試験
体１６に繰り返し変位を与えることができる。この例で
は、繰り返し変位のダイナミックレンジを第１図に示す
例よりも大きくすることができる。
第３図は更に別の例を示す図であり、静止台１７の相対
向する面に跨がるように、セラミックキャリア等の集積
回路パッケージ８を半田或いは導電性接着剤７によって
接続固定した基板６の両端或いは周縁部を支持し、その
基板６の下面と静止台１７の下部との間に圧電アクチュ
エータ１８を配置したものである。
向する面に跨がるように、セラミックキャリア等の集積
回路パッケージ８を半田或いは導電性接着剤７によって
接続固定した基板６の両端或いは周縁部を支持し、その
基板６の下面と静止台１７の下部との間に圧電アクチュ
エータ１８を配置したものである。
この例では、その圧電アクチャエータ１８に電圧発生器
１９から所定の電圧を印加することにより、基板６の中
心部に上下方向の繰り返し変動を与えて、集積回路パッ
ケージ８の少なくとも２箇所の半ＩＢ或いは接着剤７に
よる接合部分に曲げ応力を発生させることができる。
１９から所定の電圧を印加することにより、基板６の中
心部に上下方向の繰り返し変動を与えて、集積回路パッ
ケージ８の少なくとも２箇所の半ＩＢ或いは接着剤７に
よる接合部分に曲げ応力を発生させることができる。
上記第１図及び第２図に示した装置は、被試験体１７に
引張、圧縮応力を発生させて被試験体或いはその被試験
体接合部の疲労試験を行なうためのものであり、第３図
に示した装置は、被試験体に曲げ応力を発生させて、被
試験体或いはその被試験体接合部の疲労試験を行なうた
めのものである。
引張、圧縮応力を発生させて被試験体或いはその被試験
体接合部の疲労試験を行なうためのものであり、第３図
に示した装置は、被試験体に曲げ応力を発生させて、被
試験体或いはその被試験体接合部の疲労試験を行なうた
めのものである。
以上のように、圧電アクチュエータを使用しているので
、数＋μｍ程度の微小変位を数ｍＷ程度の極めて少ない
消費電力により発生させることができ、短期間で且つ低
消費電力の疲労試験を行なうことが可能となる。
、数＋μｍ程度の微小変位を数ｍＷ程度の極めて少ない
消費電力により発生させることができ、短期間で且つ低
消費電力の疲労試験を行なうことが可能となる。
第４図は第１図に示した装置により、混成集積回路にお
ける基板間接続用リボンの疲労試験を行った結果を示す
図である。実線は従来の温度サイクル試験（○ニー２５
℃〜＋８５゛Ｃの温度変動、△ニー２５°Ｃ〜＋１２５
℃の温度変動）による結果を、また破線は本実施例（第
１図）により試験した結果〔・ニー２５°Ｃ〜８５℃相
当の変位（〜２０μｍ）変動、ム：−２５℃〜＋１２５
℃相当の変位（〜３０μｍ）変動〕を示す。
ける基板間接続用リボンの疲労試験を行った結果を示す
図である。実線は従来の温度サイクル試験（○ニー２５
℃〜＋８５゛Ｃの温度変動、△ニー２５°Ｃ〜＋１２５
℃の温度変動）による結果を、また破線は本実施例（第
１図）により試験した結果〔・ニー２５°Ｃ〜８５℃相
当の変位（〜２０μｍ）変動、ム：−２５℃〜＋１２５
℃相当の変位（〜３０μｍ）変動〕を示す。
なお、この変位を発生させるための圧電アクチュエータ
の形状は、断面が５ ＋ｎ Ｘ ５ 龍、長さが１１０
０ａであり、それぞれ最大変位に対応する印加電圧は４
０Ｖ’（・印）と５０■（ム印）であった。また試験に
おける印加電圧の繰り返し周期は２分とした。
の形状は、断面が５ ＋ｎ Ｘ ５ 龍、長さが１１０
０ａであり、それぞれ最大変位に対応する印加電圧は４
０Ｖ’（・印）と５０■（ム印）であった。また試験に
おける印加電圧の繰り返し周期は２分とした。
このように、得られた試験結果は、温度サイクル試験結
果と比較すると、サイクル数と累積故障百分率との関係
が良く一致しており、故障モード（故障形態）も良く一
致した。また所要時間が大幅に短縮され、各種接合部の
疲労試験用として有効であることが確認された。
果と比較すると、サイクル数と累積故障百分率との関係
が良く一致しており、故障モード（故障形態）も良く一
致した。また所要時間が大幅に短縮され、各種接合部の
疲労試験用として有効であることが確認された。
Ｃ発明の効果〕
以上から本発明によれば、圧電アクチュエータを使用し
ているので、温度サイクル試験法で生じる数＋μｍ程度
の微小変位を、この圧電アクチユエータにより数ｍＷの
電力で発生させることができるので、低消費電力消費で
あり、また従来の温度サイクル試験法やパワーサイルル
試験法を用いた疲労試験よりも、短期間でその試験を行
なうことができるという特徴がある。
ているので、温度サイクル試験法で生じる数＋μｍ程度
の微小変位を、この圧電アクチユエータにより数ｍＷの
電力で発生させることができるので、低消費電力消費で
あり、また従来の温度サイクル試験法やパワーサイルル
試験法を用いた疲労試験よりも、短期間でその試験を行
なうことができるという特徴がある。
第１図は本発明の一実施例の応力疲労試験装置の平面図
、第２図は別の実施例の同装置の平面図、第３図は更に
別の実施例の同装置の側面図、第４図は温度サイクル法
と第１図の装置による試験結果を示す図、第５図は混成
集積回路の基板間接続部を示す凹、第６図はチップ部品
の基板への接続部を示す図、第７図はセラミックパッケ
ージの基板へのフェースダウン接続部を示す図である。 １．１′・・・混成集積回路基板、２．２′・・・サブ
キャリア、３・・・金属リボン、４・・・ハウジング、
５・・・チップ部品、６・・・基板、７・・・半田或い
は導電性接着剤、８・・・集積回路パンケージ、１０・
・・ステンレス板、１１．１１′・・・スプリングアク
ション部、１２・・・可動部、１３．１３’・・・静止
台、１４．１４′・・・圧電アクチュエータ、１５．１
５′・・・電圧発生器、１６・・・被試験体、１７・・
・静止台、１８・・・圧電アクチュエータ、１９・・・
電圧発生器。 代理人 弁理士 長 尾 常 明 第 １ 図 第２ 図 第３ 図 第４図 １００ ２００ ３００ ５００ １．０
００寸イフ１し枚 第５図 第６図 第７図 只
、第２図は別の実施例の同装置の平面図、第３図は更に
別の実施例の同装置の側面図、第４図は温度サイクル法
と第１図の装置による試験結果を示す図、第５図は混成
集積回路の基板間接続部を示す凹、第６図はチップ部品
の基板への接続部を示す図、第７図はセラミックパッケ
ージの基板へのフェースダウン接続部を示す図である。 １．１′・・・混成集積回路基板、２．２′・・・サブ
キャリア、３・・・金属リボン、４・・・ハウジング、
５・・・チップ部品、６・・・基板、７・・・半田或い
は導電性接着剤、８・・・集積回路パンケージ、１０・
・・ステンレス板、１１．１１′・・・スプリングアク
ション部、１２・・・可動部、１３．１３’・・・静止
台、１４．１４′・・・圧電アクチュエータ、１５．１
５′・・・電圧発生器、１６・・・被試験体、１７・・
・静止台、１８・・・圧電アクチュエータ、１９・・・
電圧発生器。 代理人 弁理士 長 尾 常 明 第 １ 図 第２ 図 第３ 図 第４図 １００ ２００ ３００ ５００ １．０
００寸イフ１し枚 第５図 第６図 第７図 只
Claims (3)
- （１）、一端を固定支持され電圧印加により伸縮する圧
電アクチュエータと、被試験体を固定する手段とを具備
し、上記圧電アクチュエータの他端により上記被試験体
或いは上記被試験体接合部に繰り返し変位を与えるよう
にしたことを特徴とする応力疲労試験装置。 - （２）、上記被試験体を単独の可動台と静止台の相互間
、或いは一対の可動台の相互間に固定し、該単独或いは
一対の可動台を上記圧電アクチュエータにより変位させ
て、上記被試験体或いは上記被試験体接合部に圧縮、引
張応力を発生させるようにしたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の応力疲労試験装置。 - （３）、上記被試験体の両端部或いは周縁部を固定して
上記圧電アクチュエータにより上記被試験体のほぼ中央
部に変位を与え、上記被試験体に曲げ応力を発生させる
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の応力疲労試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26547285A JPS62124437A (ja) | 1985-11-26 | 1985-11-26 | 応力疲労試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26547285A JPS62124437A (ja) | 1985-11-26 | 1985-11-26 | 応力疲労試験装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62124437A true JPS62124437A (ja) | 1987-06-05 |
Family
ID=17417642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26547285A Pending JPS62124437A (ja) | 1985-11-26 | 1985-11-26 | 応力疲労試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62124437A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10204258B4 (de) * | 2001-09-25 | 2007-10-11 | Attila Alt | Prüfvorrichtung zur Dauerschwingprüfung von Prüflingen |
| US7770464B2 (en) | 2005-01-21 | 2010-08-10 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung derangewandten Forschung e.V. | Device for dynamically load testing a sample |
| JP2018173357A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 国立大学法人大阪大学 | 試験方法、試験サンプル、試験システム、評価方法、評価システム、及び評価プログラム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59177979A (ja) * | 1983-03-29 | 1984-10-08 | Toshiba Corp | 圧電アクチユエ−タ |
| JPS6018980A (ja) * | 1983-07-12 | 1985-01-31 | Nec Corp | 圧電アクチユエ−タ |
-
1985
- 1985-11-26 JP JP26547285A patent/JPS62124437A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59177979A (ja) * | 1983-03-29 | 1984-10-08 | Toshiba Corp | 圧電アクチユエ−タ |
| JPS6018980A (ja) * | 1983-07-12 | 1985-01-31 | Nec Corp | 圧電アクチユエ−タ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10204258B4 (de) * | 2001-09-25 | 2007-10-11 | Attila Alt | Prüfvorrichtung zur Dauerschwingprüfung von Prüflingen |
| US7770464B2 (en) | 2005-01-21 | 2010-08-10 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung derangewandten Forschung e.V. | Device for dynamically load testing a sample |
| JP2018173357A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 国立大学法人大阪大学 | 試験方法、試験サンプル、試験システム、評価方法、評価システム、及び評価プログラム |
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