金属間化合物を考慮したエレクトロニクスはんだ接合部の熱疲労強度

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450046
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 白鳥 正樹 横浜国立大学, 工学研究院, 教授 (60017986)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 于 強 横浜国立大学, 工学研究院, 助教授 (80242379)
• Keywords: 電子デバイス / はんだ接合部 / 熱疲労強度 / 金属間化合物 / ぜい性破壊 / 鉛フリーはんだ

Research Abstract

近年欧米諸国をはじめとして環境保全の問題としてPbを規制する動きが出てきているため、Sn-Pb共晶はんだの代わりにPbフリーを目指すための代替合金の使用が検討し始めている。現在検討されているPbフリーはんだ材料のほとんどはSnの含有量が90%以上のもので、これによっていままで検討してこなかったSn-Cu金属間化合物の信頼性の問題が確実に顕在化しつつある。本研究では金属間化合物の信頼性を考慮したエレクトロニクス実装はんだ接合部における混合破壊モードの破壊メカニズムを明らかにするとともに、その信頼性評価方法を確立することを目的としている。
平成13年度の研究成果は下記のようになる。
1.前年度の結果をもとに,金属間化合物を有するはんだの主要な破壊モードの一つである界面破壊モードについて検討した.界面破壊モードは,前年度検討した疲労破壊モードと異なり金属間化合物近傍に発生する応力が大きく影響することがわかった.
2.実験で得られた結果をもとに応力解析を行った.得られた応力値から,界面破壊モードの起こる条件を定性的に整理することができた.
3.界面破壊モードについて,き裂進展試験を実施しその進展特性について検討した.き裂の進展速度は,応力拡大係数により定量的に評価することができた.
4.以上の結果より,金属間化合物を有するエレクトロニクスはんだ接合部の主要な破壊モード機構についてほぽ明らかにすることができた.すなわち,金属間化合物を有するエレクトロニクスはんだ接合部の信頼性評価法を確立できることを示唆している.

Research Products

• [Publications] 于強, 白鳥正樹: "機械構造部品の安全性設計・予防保全における信頼性工学適用 4.電子部品実装における保証試験と信頼性評価"材料別冊. 50・4. 447-451 (2001)
• [Publications] 加賀靖久, 于強, 白鳥正樹: "統計的設計支援システムを用いた有限要素法によるCSPパッケージの熱疲労信頼性評価"エレクトロニクス実装学会誌. 4・3. 225-230 (2001)
• [Publications] 廣畑賢治, 于強, 白鳥正樹他: "応答曲面法およびベイズ理論に基づく構造信頼性設計手法の提案"日本機械学会論文集A編. 67・660. 35-42 (2001)
• [Publications] 酒井秀久, 于強, 白鳥正樹他: "BGAはんだ接合部の形状予測と残留応力評価"エレクトロニクス実装学会誌. 4・7. 581-589 (2001)
• [Publications] Qiang Yu, Do-seop Kim, M.shiratori: "The Effect of Intermetallic Compound on Thermal Fatigue Reliability of Lead-Free Solder Joints"InterPACK'01. 1-8 (2001)
• [Publications] M.Shiratori, Qiang Yu, Do-seop Kim: "The Effect of Intermetalic Compound on Thermal Fatigue Reliability of Lead-Free Solder Joints"APCFS&ATEMS'01. 935-940 (2001)