電子パッケージ構成材料のサーマル・メゾメカニクスに関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455046
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 石川 博将 北海道大学, 工学部, 教授 (80001212)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 克彦 北海道大学, 工学部, 助教授 (90215715)
• Keywords: 電子パッケージ / 微視的力学特性 / 巨視的力学特性 / 微視的力学特性 / 構成式 / 粘弾塑性 / はんだ材 / 疲労寿命

Research Abstract

平成8年度では,平成7年度で明らかにした電子デバイス接続用はんだ60Sn-40Ph材の繰返し変形特性,疲労寿命特性に関する所見に基づき,高精度の電子デバイス接続部の構造解析に導入できる構成則の構築を目指した.この構成則のは,はんだ材の変形を著しく支配するクリープ変形を考慮した.クリープ変形を考慮することにより,本研究の主目的の一つであるはんだ材の温度効果を構造解析に導入できる可能性を見いだした.以下に,その詳細を示す.
1)平成7年度で確立した,塑性仕事率密度と疲労寿命回数との関係を用いた疲労寿命評価法による疲労寿命予測をより高精度で行うためには,温度効果およびひずみ速度効果を含んだ,はんだ材の繰返し変形特性を性格に記述できる構成則が必要であった.このためには,はんだ材の粘性効果を構成則に導入しなければならない.そこで,はんだ材の変形を著しく支配し,材料の粘性による変形であるクリープ変形を考慮して平成7年度に構築した構成式を改良した.すなわち,はんだ材の変形を弾性変形,塑性変形,粘性変形の3種類の変形様式に区別し構成式を構築した.特に,粘性変形を記述するために従来のクリープ解析で用いられているBailey-Norton則に負荷履歴効果を導入した.
2)上記1)で構築した構成式がはんだ材のひずみ速度効果を記述できることを確認した.特に負荷の途中でひずみ速度が変化する場合の複雑な変形挙動を忠実に構成式により表せることが分かった.
3)構築した構成式がはんだ材に繰返し熱負荷を作用された場合の変形挙動を記述できることが分かった.すなわち,本研究の主目的の一つである熱と機械的変形を同時に考慮した電子デバイスの構造解析が,構築した構造式で可能であることが分かった.

Research Products

• [Publications] K. Ohguchi: "Cycilic Deformation and Life Prediction of Sn-Pb Solder Alloys" Proceedings of AEPA'96. Vol. 1. 259-264 (1996)
• [Publications] H. Ishikawa: "Prediction of Fatigue Failure of 60Sn-40Pb Solder Using Constitutive Model for Cyclic Viscoplasticity" Transaction of ASME, Jounal of Electronic Packaging. Vol. 118. 164-169 (1996)