2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of HALT Method for Assuring Strength Reliability of Micro Solder Joint Based on Analysis of Creep and Ratchetting Behavior
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26420005
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
大口 健一 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (30292361)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 微細はんだ接続部 / 高加速寿命試験（HALT） / クリープ / ラチェット / FEA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高加速寿命試験(HALT)では，電子実装基板に熱負荷と振動を組み合わせた負荷を与える．この際にはんだ接続部で生じる応力・ひずみ分布をFEAで的確に評価するには，ソルバの複合負荷に対する適用性を検証しなければならない．そこで，独自に構築した弾・塑性・クリープ構成モデルを組込んだソルバを用いて，繰返しねじりに軸応力が重畳された負荷を受ける銅－はんだ接合体のFEAを実施した．その結果を実験と比較した結果，本研究で作成したソルバは，実験で認められた繰返しねじりによるヒステリシスループ形状やラチェットひずみの発達挙動の特徴を記述する能力を有することがわかった．
このシミュレーションと並行して，ピエゾアクチュエータを用いた微小はんだ試験片の繰返し負荷試験システムを構築し，微小はんだの繰返し変形挙動を調査した．これまでに実施した微小はんだ試験片の引張試験では，同負荷条件であっても応力－ひずみ曲線にばらつきがみられた．これと同様の傾向は繰返し試験でも認められ，はんだバルク試験片では確認されたことがない，低ひずみ速度の方が高ひずみ速度よりもヒステリシスループの応力レベルが高くなるといったケースもみられた．
このばらつきの原因としては，微小はんだ試験片は標点部内の結晶粒数がバルク試験片に比べて少なく，組織の違いが強度に対して影響を与えやすいことが考えられる．そこで，引張試験後の微小SACはんだ試験片の組織を調査し，その結果を強度の高低で比較した．組織を初晶Snの形状とその分布形態に着目して調査した結果，強度の高低に関わらず，すべての試験片で長さが10～15μmの初晶Snが多いことが判明した．そして，その寸法の初晶Snの方位を調査したところ，低強度の試験片では引張方向に対して高方位角となるものが多いのに対し，高強度の試験片では低方位角のものが多いことが判明した．
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