表面実装部品はんだ接合部の強度設計のためのCAEシステムの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455051
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 白鳥 正樹 横浜国立大学, 工学部, 教授 (60017986)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小笠原 永久 横浜国立大学, 工学部, 助手 (60262408) ; 于 強 横浜国立大学, 工学部, 講師 (80242379)
• Keywords: 表面実装電子部品 / はんだ接合部 / 弾塑性・クリープ / 低サイクル疲労強度 / 熱サイクル疲労

Research Abstract

電子デバイスはコンピュータのみならず自転車、産業用ロボットをはじめとする産業のあらゆる分野に用いられるようになってきている。本研究では表面実装電子部品のはんだ接合部の疲労強度試験と応力・ひずみ評価の効率化を図り、表面実装部品のはんだ接合部の強度評価法に基づき、表面実装部品の強度設計のための効率的なCAEシステムを開発することを目的とした。平成7年度の研究成果を具体的に示せば次のようになる。
(1)表面実装部品のはんだ接合部における応力・ひずみの簡易評価法の確立
・EWS上で各種表面実装部品のはんだ接合部の弾塑性・クリープ解析を行い、応力・ひずみに影響する諸因子の挙動を明らかにし、はんだ接合部の応力・ひずみ特性を理解するために有意な知見が得られた。
・弾塑性・クリープの解析結果から、はんだ接合部の応力・ひずみに大きく影響するパラメーターを抽出し、簡易な応力・ひずみ解析法を確立した。
(2)(1)で得られた解析結果に基づいて、熱サイクル疲労試験の加速試験法の開発と実施
・熱サイクル疲労試験の最適条件を確定し、効率のよい熱サイクル疲労試験法を確立した。また、熱サイクル疲労試験を行ない、強度評価を行なった。
・熱サイクル疲労試験を行ない、強度評価を行なった。
・熱サイクル疲労試験の温度変化を受ける部品のはんだ接合部に生じるひずみの履歴を再現できるような機械的疲労試験を加速試験として選定した。
・加速試験を実施し、既に得られた熱サイクル疲労試験の結果と比較して、熱サイクル試験の代用として加速試験の有効性について確認できた。

Research Products

• [Publications] M.Shiratori: "Fatigue-Strength Prediction of Microelectronics Solder Joints under Thermal Cyclic Loading" Proceeding of 5th Intersociety Conference on Thermal Phenomena in Electronic Systems (in print). (1996)
• [Publications] 王樹波: "表面実装部品はんだ接合部の弾塑性-クリープ有限要素解析法に関する研究" 日本機械学会論文集. 62. 527-532 (1996)
• [Publications] Q.YU: "A Study of Mechanical and Thermal Stress behavior due to Global and Local Thermal Mismatch of Dissimilar Materials in Electronic Packaging" Advances in Electronic Packaging, ASME. EEP-Vol.10-1. 389-394 (1995)
• [Publications] M.Shiratori: "A Computational and Experimental Hybrid Approach to Creep Eatigue Behavior of Surface-Mounted Solder Joints" Advances in Electronic Packaging, ASME. EEP-Vol.10-1. 451-457 (1995)