1992 Fiscal Year Annual Research Report
電子デバイス複合材のサーモマイクロメカニクスに関する研究
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03452106
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
石川 博將 北海道大学, 工学部, 教授 (80001212)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 道明 北見工業大学, 工学部, 教授 (20105539)
藤木 裕行 北海道大学, 工学部, 助手 (80238550)
佐々木 克彦 北海道大学, 工学部, 講師 (90215715)
但野 茂 北海道大学, 工学部, 助教授 (50175444)
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| Keywords | 電子デバイス / サブミクロ構造 / 速度効果 / 60Sn-40Pb合金 / 温度効果 / 粘塑性構成式 / 熱疲労 / 三次元有限要素法 |
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| Research Abstract |
1.はんだに使用されている60Sn-40Pb合金の熱疲労過程に生じる結晶組織の粗雑化や結晶粒界の劣化現像を実験で調査するために、独自の試験機の試作を行った。試験機には、現有の電気炉と温度プログラムコントローラーを組込んだ。この試験機により、熱疲労実験のみならず繰返し負荷による疲労実験を高精度で行うことが出来る。予備実験の結果から60Sn-40Pbは、ひずみ速度効果および温度効果が顕著であることが判明した。また、熱疲労実験も精度よく行えることが分かった。さらに、熱疲労過程に生じる結晶組織の粗雑化や結晶粒界の劣化現像を数理学的モデルで表示し、それを申請者が提案している繰返し粘塑性構成方程式に組み込める可能性を見いだした。
2.はんだは、接合時に流動・固化する。その相変化により生ずる残留応力を正確に推定するモデル実験を行うための、基礎データの収集を行った。その結果から、はんだ接合時の温度条件などのさまざまな条件を正確に設定することが最重要であることが明確となった。そしてそれらの条件設定は、試作試験機により実現できることを確認した。現在進行中の実験終了後、得られたデータから、設定温度と相変化の影響を考慮した応力・ひずみ関係を定量化し、相変化時の粘塑性構成式を構築する予定である。
3.上記基礎実験によって定式化された構成式を非弾性有限要素法に組み込み、熱疲労過程や、流動・固化過程の計算機シミュレーションを行うための有限要素法プログラムについて検討した。その結果、市販の三次元有限要素法プログラムに定式化された構成式と各種条件を容易に組み込め、高精度の三次元非弾性シミュレーションのできることが判明した。相変化時の粘塑性構成式を構築後、構成式の精度と解析手法の妥当性を検討し、より実用的な解析手法を開発する予定である。
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[Publications] 石川 博將: "比例繰返し負荷を受ける40Pb-60Snはんだの応力-ひずみ関係" 日本機械学会北海道支部第32回講演会 講演論文集. 1. 185-187 (1991)
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[Publications] 佐々木 克彦: "60Sn-40Pb材の繰返し塑性構成式と疲労特性" 日本機械学会第69期通常総会講演会 講演論文集. A. 539-541 (1992)
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[Publications] H.Ishikawa: "Constitutive Model for 60Sn-40Pb Solder Under Cyclic Loading" Proceeding of ASME/JSME Joint Conforonce on Electronic Packaging. 1. 401-407 (1992)
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[Publications] M.Kobayashi: "Ultrasinic Evaluation of Microstrual Changes of solid Materials Under Plastic Deformation" ASME,Characterization of Mechanical Properties of Materials. 33. 33-46 (1992)
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[Publications] 小林 道明: "超音波による非破壊材料評価(塑性変形によるアルミニウム合金の微視的構造変化の推定)" 日本機械学会論文集(A編). 58. 1985-1992 (1992)
