高密度電子部品接続部の信頼性評価を実現する任意曲線損傷変数法の開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750119
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 上西 研 山口大学, 工学部, 助教授 (50177581)
• Keywords: 電子部品接続部 / はんだ / 疲労 / き裂進展解析 / 任意曲線法

Research Abstract

高密度電子部品はんだ接続部が受ける疲労・クリープ損傷について詳細に調べるために、昨年度、パルスステージを応用した高精度疲労試験装置を開発した。本年度は、この試験装置を用いて、各種表面実装型はんだ接続部(主に鉛フリーはんだ材)の疲労試験を強制変位量±5〜50μm、繰返し周波数0.001〜5.0Hz、雰囲気温度303〜333Kの条件下で行い、各種はんだ接続部の疲労き裂発生・進展挙動を明らかにした。また、はんだ材が受ける疲労・クリープ損傷を定量的に表現できる損傷モデルを確立するため、はんだバルク材用疲労試験装置を新たに作製し、上記と同じ条件で実験を行うことにより、損傷課程における表面状態や組織の変化をレプリカ法や顕微鏡により連続観察した。そしてこれらの実験結果を基にはんだ材の損傷(寿命)を予測するための評価式を提案した。さらに、この評価式と任意曲線法あるいは有限要素法解析とを組み合わせることにより、表面実装はんだ接続部の疲労き裂発生寿命の予測を行った。
また、はんだバルク材の疲労試験より得られた構成式と損傷発展式を用いて、表面実装はんだ接続部のき裂進展解析を行った。これらの解析結果と実験結果とを比較することにより、表面実装はんだ接続部の疲労き裂発生寿命、き裂進展経路およびき裂進展寿命が本解析法によりほぼ予測できることを確認した。

Research Products

• [Publications] 上西研 他: "表面実装微細はんだ接続部の疲労き裂発生および進展寿命の評価" 日本機械学会論文集A編. 64巻620号. 871-878 (1998)
• [Publications] Ken Kaminishi et al.: "Fatigue Life Prediction of Microelectronics Solder Joints" Proc.11th Int.Conf.on Experimental Mechanics. 975-980 (1998)
• [Publications] Ken Kaminishi et al.: "Finite Element Analysis of Fatigue Crack Growth in Microelectronics Solder Joints" Proc.Int.Conf.on Computational Engineering. 971-976 (1998)
• [Publications] Ken Kaminishi et al.: "Numerical Approach for the Prediction of Fatigue Crack Growth in Microelectronis Solder Joints" Proc.12th European Conference on Fracture. 1065-1070 (1998)