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マイクロサイズ力学特性評価法の確立と鉛フリーはんだ材の物性解析

研究課題

研究課題/領域番号 17686060
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 構造・機能材料
研究機関芝浦工業大学 (2006-2007)
独立行政法人物質・材料研究機構 (2005)

研究代表者

苅谷 義治  芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (60354130)

研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円)
2007年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2006年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2005年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
キーワード鉛フリー / ミニチュアカ学試験 / 電子実装 / 低サイクル疲労 / クリープ / マイクロ接合 / ミニチュア力学試験 / マイクロ力学試験 / 疲労 / ミニチュア試験 / 鉛フリーはんだ / Sn
研究概要

BGA(Ball Grid Array)バンプ1個のサイズ(500μm×500μm)の力学特性評価用Sn-3Ag-0.5Cu微小はんだ接合試験片を作成し,その力学特性を評価し以下の結果を得た.(1)せん断・応力緩和試験により1回の力学試験で微小はんだ接合体の弾塑性クリープ構成方程式を効率よく且つ精度良く求める手法を開発した.(2)この手法により得られた力学特性を用いてFEMによる微小はんだ接合体の疲労寿命解析を精度良く行えることを確認した.(3)FEMによりSn-3Ag-0.5Cu微小はんだ接合の疲労変形解析を行う場合,力学特性を表現する構成式により低サイクル疲労寿命予測式であるManson-Coffin則の疲労延性指数が変化することがわかり,低ひずみ側の寿命に大きな差が現れることが明らかとなった.(4)これは,応力の計算精度によるもので,Sn-3Ag-0.5Cu微小はんだで現れる移動硬化現象を正しく表現出来ない場合,低ひずみ側の応力を大きく評価し,その結果非弾性ひずみを小さく算出することによる.(5)従って,FEMによるSn-3Ag-0.5Cu微小はんだ接合部の応力・ひずみ解析には,応力を最も精度良く再現出来る移動硬化則を用いた弾塑性クリープ解析が最も適していることが明らかとなった.(6)これらの手法を用いて,低サイクル疲労寿命におよぼす保持や周波数の影響を調査したところ,微小体積では周波数や保持は寿命に影響を与えないことがわかった.(7)これは,き裂進展を加速する粒界がほとんど無い特徴的な組織によるものであることがわかった.

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2008 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] 微小体積におけるβ-Snの力学特性2008

    • 著者名/発表者名
      苅谷義治, 沼崎健志
    • 雑誌名

      Mate2008論文集 14

      ページ: 129-134

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-cycle fatigue properties of eutectic solders at high temperatures2007

    • 著者名/発表者名
      Y., Kariya・T., Suga
    • 雑誌名

      Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct. 30

      ページ: 413-419

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 鉛フリーはんだの信頼性(1)機械的特性2007

    • 著者名/発表者名
      苅谷義治
    • 雑誌名

      溶接学会誌 76

      ページ: 33-37

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 微小はんだ材の信頼性評価2006

    • 著者名/発表者名
      苅谷義治
    • 雑誌名

      エレクトロニクス実装学会 9巻・3号

      ページ: 138-141

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 微小はんだ材料の信頼性評価2006

    • 著者名/発表者名
      苅谷義治
    • 雑誌名

      エレクトロニクス実装学会 Vol.9,No.3(印刷中)

    • NAID

      110004724974

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Low cycle fatigue properties of Solder alloys evaluated by micro bulk specimen2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Kariya, T.Niimi, T.Suga, M.Otsuka
    • 雑誌名

      Materials Transactions vol.46,No.11

      ページ: 2309-2315

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] 微小体積Sn-Ag-Cu合金の力学特性におよぼす組織の影響2008

    • 著者名/発表者名
      秋山充洋, 苅谷義治
    • 学会等名
      日本金属学会2008年春期講演大会
    • 発表場所
      武蔵工業大学
    • 年月日
      2008-03-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Sn-Ag-Cu系はんだ接合部の疲労寿命におよぼすCu-Sn金属間化合物の影響2008

    • 著者名/発表者名
      小林 誠, 苅谷義治
    • 学会等名
      日本金属学会2008年春期講演大会
    • 発表場所
      武蔵工業大学
    • 年月日
      2008-03-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 微小はんだ接合体の低サイクル疲労寿命におよぼす保持時間の影響2008

    • 著者名/発表者名
      神田喜彦, 苅谷義治
    • 学会等名
      「エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術」シンポジウム
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2008-02-02
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 微小体積におけるβ-Snの力学特性2008

    • 著者名/発表者名
      苅谷義治, 沼崎健志
    • 学会等名
      「エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術」シンポジウム
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2008-02-02
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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