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微細はんだ接合部の熱疲労寿命評価に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 09450044
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関東京学芸大学

研究代表者

海老原 理徳  東京学芸大学, 教育学部, 教授 (00203654)

研究分担者 種田 元治  福山大学, 工学部, 教授 (90188392)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
13,300千円 (直接経費: 13,300千円)
1999年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1998年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
1997年度: 9,400千円 (直接経費: 9,400千円)
キーワードはんだ / 疲労試験 / クリープ試験 / 熱疲労寿命 / 実装基板 / くり返し曲げ / はんだ接合部 / 疲労寿命 / クリープ / 有限要素法 / 破断寿命 / き裂発生寿命 / 基板くり返しそり変形 / ボールグリッドアレイパッケージ / 温度サイクル / 要素分割 / ぬれ / 疲労強度 / 繰り返しそり変形
研究概要

まず60Sn-40Pbはんだ材料について,繰り返し速度0.001〜5.0Hz(5種類),雰囲気温度303〜333K(3種類)の条件下でねじり疲労試験(回転角制御)を行うとともに,同じ雰囲気温度でクリープ試験を行った。これらの結果から,はんだ材料の高温または低速域での疲労には,クリープ特性と類似の特性があることに着目し,換算クリープ速度および換算破断時間の概念を導入し,新しい熱疲労寿命評価法を得た。また本評価法と3次元非弾性有限要素法解析を組み合わせることにより,はんだ接続部の疲労き裂発生寿命の推定が可能であることを示した。
さらに電子機器携帯移動時における実装基板くり返し曲げ変形に起因する微細はんだ接合部の強度信頼性を評価するために,実装基板に繰り返し曲げ変形を与えて微細はんだ接合部の機械的疲労試験を行い,はんだ接合部の破断疲労寿命を評価した。その結果,微細はんだ接合部の破断疲労寿命は,ひずみが集中するはんだ部の相当塑性ひずみ範囲をパラメータとするManson-Coffin則を用いて良好に評価できることを示し,その疲労寿命評価式を決定した。さらに,実装基板が繰り返し曲げ変形を受ける微細はんだ接合部の破断疲労寿命評価に関して,大きなひずみ速度によるはんだバルク材の疲労き裂発生寿命評価式を実験で求め,これの約5倍が破断寿命であるとする簡便な疲労寿命評価法を示した。
最後に,微細はんだ接合部の疲労寿命評価に関して最近の研究の現状を調査し,今後の課題を述べた。

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (24件)

  • [文献書誌] 海老原 理徳: "プリント基板が繰り返し曲げを受けるBGAはんだ接合部の疲労寿命予測"エレクトロニクス実装学会誌. Vol.3,No.5. 未定 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 海老原 理徳: "強度信頼性解析の現状と今後の課題"エレクトロニクス実装学会誌. Vol.3,No.1. 8-10 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 海老原、小俣、茂木、中村、酒井: "BGAパッケージはんだ接合部の疲労強度評価"エレクトロニクス実装学会誌. Vol.1,No.1. 53-57 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 種田元治、上西研、本廣誠二: "クリープ特性を基にしたはんだのクリープ疲労寿命評価法"日本機械学会論文集A編. 第64巻 第617号. 50-57 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 上西研、飯野牧夫、種田元治: "表面実装微細はんだ接合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. 第64巻 第620号. 871-878 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小俣宣行、海老原理徳: "微細はんだ接合部の熱疲労強度解析"東京学芸大学紀要. 第49集. 1-4 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Ebihara: "Fatigue Life Prediction of BGA Solder Joints under Cyclic Bending of PCB"J. of Japan Institute of Electronics Packaging. Vol. 3, No. 5 (to be published). (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Ebihara: "The State of the Art of Analysis of Strength Reliability of Electronics Packaging"J. of Japan Institute of Electronics Packaging. Vol. 3, No. 1. 8-10 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Ebihara et al.: "Fatigue Strength Evaluation to BGA Package Solder Joints"J. of Japan Institute of Electronics Packaging. Vol. 1, No. 1. 53-57 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Taneda et al.: "Creep-Fatigue Life Evaluation of Solder Based on Creep Characteristics"Trans. Of the Japan Society of Mechanical Engineers (A). Vol. 64, No. 617. 50-57 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Kaminishi et al.: "Evaluation of Fatigue Crack Initiation and Extension Life in Microelectronics solder Joint of Surface-Mounted Type"Trans. Of the Japan Society of Mechanical Engineers (A). Vol. 64, No. 620. 871-878 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] No. Omata et al.: "Thermal Fatigue Strength Analysis of Micro Solder Joints"Bulletin of Tokyo Gakugei Univ., Section IV. Vol. 49. 1-4 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 種田元治、上西研、本廣誠二: "クリープ特性を基にしたはんだのクリープ疲労寿命評価法"日本機械学会論文集. 64巻617号A編. 50-57 (1998)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 海老原理徳、小俣宣行、酒井秀久、茂木正徳、中村直樹: "プリント配線板がくり返しそり変形を受けるBGAはんだ接合部の疲労強度解析"日本機械学会第12回計算力労講演会講演論文集. No.99-5. 541-542 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 海老原理徳: "各種電子機器の実装技術と信頼性"エレクトロニクス実装学会編2010年までのエレクトロニクス実装の信頼性技術. 3-16 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 海老原理徳: "強度信頼性解析の現状と今後の課題"エレクトロニクス実装学会誌. Vol.3,No1. 8-10 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 小俣宣行,海老原理徳: "BGAはんだ接合部の有限要素解析に関する基礎的検討" 東京学芸大学紀要 第6部門. 第50集. (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ebihara,N.Omata H.Sakai,M.Motegi,N.Nakamura: "Fatigue Life Prediction of BGA Solder Joints" Proceedings of the International Intersociety Electronic Packaging Conference-INTER pack ‘99. 未定. 未定 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 小俣宣行,海老原理徳 菅谷茂良: "機械的疲労試験による微細はんだ接合部の疲労寿命評価" 東京学芸大学紀要 第6部門. 第51集(未定). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 海老原理徳,小俣宣行: "微小はんだ接合部の熱疲労強度解析" 計算工学講演会論文集. 第2巻第3号. 1061-1062 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 海老原理徳,小俣宣行,茂木正徳,中村直樹,酒井秀久: "プリント配線板の繰り返しそり変形によるBGAパッケージはんだ接合部の疲労破壊の寿命予測" 第10回計算力学講演会講演論文集. NO.97-7. 31-32 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 小俣宣行,海老原理徳: "微細はんだ接合部の熱疲労強度解析" 東京学芸大学紀要 第6部門. 第49集. 1-4 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 海老原理徳,周雪平,雀从君: "最大接戦方向応力破壊基準によるセラミックス・金属接合材の強度評価" 東京学芸大学紀要 第6部門. 第49集. 5-12 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 海老原理徳,小俣宣行: "BGAパッケージはんだ接合部の疲労強度評価" エレクトロニクス実装学会誌. Vol1,No1(未定). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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