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3次元実装における多軸応力下の鉛フリーはんだ接合部の効率的な疲労信頼性評価技術

研究課題

研究課題/領域番号 18360056
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
研究機関横浜国立大学

研究代表者

于 強 (干 強)  横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (80242379)

研究分担者 白鳥 正樹  横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (60017986)
澁谷 忠弘  横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 特別研究教員 (10332644)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
15,840千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 1,140千円)
2007年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2006年度: 10,900千円 (直接経費: 10,900千円)
キーワード3次元実装技術 / はんだ接合 / 多軸応力 / 低サイクル疲労 / クリープ / 疲労寿命則 / 有限要素法 / ひずみ計測 / 電子デバイス / 熱サイクル疲労 / マルチ破壊モード / 界面破壊 / 弾塑性クリープ
研究概要

多軸応力下のはんだ接合破壊メカニズムの解明および設計技術と上手く融合できる次世代実装工学の信頼性評価技術の確立を目的として,高集積化された実装部品の多軸応力状態を考慮した信頼性問題について検討した.まず,ナノインデンテーション試験を用いて多軸応力状態におけるクリープ特性について調査した.多軸応力状態では,ラチェット現象やクリープ機構の遷移等が顕在化する.また,めっき等の薄膜構造の場合,バルクと特性が異なるためプロセスに応じて物性を計測する必要がある.多軸応力による信頼性問題の典型として,近年問題となっている錫ウィスカ発生機構について検討した.多軸状態によってクリープ変形機構が遷移することで,拡散による欠陥発生が加速されることを見出すとともに,発生挙動について有限要素法をベースとする予測技術を構築した.さらに,2層めっきの抑制効果について本手法を適用し,異材間のクリープ特性の差を利用した抑制メカニズムを解明することができた.続いて,多軸負荷を受けるコネクタ部品のはんだ接合部の信頼性について検討した.3点曲げ試験を用いて,多軸負荷状態を想定した疲労寿命試験を実施した.多軸応力状態の影響で,低サイクル疲労支配パラメータである非線形ひずみが増大する傾向が確認できた.多軸状態を考慮した疲労損傷則を用いることで,ラチェットなどが顕在化するコネクタ部品の寿命を定量的に予測する技術を確立することができた.

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (43件) (うち査読あり 21件)

  • [雑誌論文] 応力緩和法を用いたはんだの弾塑性・クリープ・粘塑性の物性値取得の効率化2007

    • 著者名/発表者名
      谷村利伸
    • 雑誌名

      エレクトロニクス実装学会誌 10

      ページ: 52-61

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Study of Deformation Mechanism During Nanoindentation Creep in Tin-Based Solder Balls2007

    • 著者名/発表者名
      Shibutani, T.
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Packaging 129

      ページ: 71-75

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of Damage Process on Si_3N_4/Cu Interface in Nanoscratch Test2007

    • 著者名/発表者名
      Shibutani, T.
    • 雑誌名

      Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering 1

      ページ: 322-331

    • NAID

      110004999024

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation Method of Interaction Relation between Design Factors And Simple Assessment Approach for BGA Package Reliability2007

    • 著者名/発表者名
      Kondo, S.
    • 雑誌名

      Proceedings of ASME 2007 InterPack

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-cycle fatigue reliability evaluation for lead-free solders in vehicle electronics devices2007

    • 著者名/発表者名
      Yu, Q.
    • 雑誌名

      Proceedings of ASME 2007 InterPack

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reliability Evaluation of Lead Free Solder Joints Subjected to Multi-Loads2007

    • 著者名/発表者名
      Tosaka, A.
    • 雑誌名

      Proceedings of ASME 2007 InterPack

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation Technique for The Failure Life Scatter of Lead-Free Solder Joints in Electronic Device2007

    • 著者名/発表者名
      Miyauchi, H.
    • 雑誌名

      Proceedings of THERMINIC2007

      ページ: 32-37

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Delamination Evaluation Approach for Bimaterial Structure Considering Interfacial Layer2007

    • 著者名/発表者名
      Yu, Q.
    • 雑誌名

      Proceedings of ASME IMECE2007

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Study of Deformation Mechanism During Nanoindentation Creep in Tin-Based Solder Balls2007

    • 著者名/発表者名
      Shibutani, T., Yu, Q., Shiratori, M
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Packaging Vol.129, No.1

      ページ: 71-75

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mechanism of Damage Process on Si3N4/Cu Interface in Nanoscratch Test2007

    • 著者名/発表者名
      Shibutani, T., Yu, Q, Shiratori, M., Akai, T
    • 雑誌名

      Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering Vol.1, No.3

      ページ: 322-331

    • NAID

      110004071282

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evaluation Method of Interaction Relation between Design Factors And Simple Assessment Approach for BGA Package Reliability2007

    • 著者名/発表者名
      Kondo, S., Yu, Q., Shibutani, T., Shiratori, M
    • 雑誌名

      Proceedings of ASME InterPACK2007

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Low - cycle fatigue reliability evaluation for lead - free solders in vehicle electronics devices2007

    • 著者名/発表者名
      Yu, Q., Shibutani, T., Tanaka, A. Koyama, T., Shiratori, M
    • 雑誌名

      Proceedings of ASME InterPACK2007

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Reliability Evaluation of Lead Free Solder Joints Subjected to Multi-Loads2007

    • 著者名/発表者名
      Tosaka, A. Yu, Q., Shibutani, T., Kondo, S., Shiratori, M
    • 雑誌名

      Proceedings of ASME InterPACK2007

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evaluation Technique for The Failure Life Scatter of Lead-Free Solder Joints in Electronic Device2007

    • 著者名/発表者名
      Miyauchi, H., Yu, Q., Shibutani, T., Shiratori, M
    • 雑誌名

      Proceedings of the THERMINIC 2007

      ページ: 32-37

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Delamination Evaluation Approach for Bimaterial Structure Considering Interfacial Layer2007

    • 著者名/発表者名
      Yu, Q., Shibutani, T., Shiratori, M., Matsuzaki, T., Matsumoto, T
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2007 ASME IMECE2007

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of process-induced voids on isothermal fatigue resistance of CSP lead-free solder joints2007

    • 著者名/発表者名
      于強
    • 雑誌名

      Microelectronics Reliability 48

      ページ: 431-437

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reliability Evaluation of Lead Free Solder Joints Subjected to Multi-Loads2007

    • 著者名/発表者名
      于強
    • 雑誌名

      Proceedings of Inter PACK 2007

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Study on Evaluation Technique for the Fatigue Life Scatter of Lead-Free Solder Joints2007

    • 著者名/発表者名
      于強
    • 雑誌名

      Proceedings of ASME IMECE2007

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Study of Deformation Mechanism During Nanoindentation Creep in Tin-Based Solder Balls2007

    • 著者名/発表者名
      澁谷忠弘, 于強, 白鳥正樹
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Packaging 129・1

      ページ: 71-75

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Study of the electrical contact resistance of multi-contact MEMS relays fabricated using the MetalMUMPs process2007

    • 著者名/発表者名
      于強他4名
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering 16・-

      ページ: 1189-1194

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Evaluation of Diffusion Creep in Low Melting Point Materials by Nanoindentation Creep Test2006

    • 著者名/発表者名
      Shibutani, T.
    • 雑誌名

      JSME International Journal, SeriesA 49

      ページ: 397-402

    • NAID

      110004798976

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] サブミクロン金粒子低温焼結マイクロ接合構造の機械的疲労信頼性評価2006

    • 著者名/発表者名
      澁谷忠弘
    • 雑誌名

      エレクトロニクス実装学会誌 9

      ページ: 465-471

    • NAID

      110004781807

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stress-Induced Tin Whisker Initiation Under Contact Loading2006

    • 著者名/発表者名
      Shibutani, T.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing 29

      ページ: 259-264

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study of the electrical contact resistance of multi-contact MEMS relays fabricated using the MetalMUMPs process2006

    • 著者名/発表者名
      Almeid, L.
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering 16

      ページ: 1189-1194

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Easy reliability design approach for solder BGA package considering correlation of each design factor2006

    • 著者名/発表者名
      Yu, Q.
    • 雑誌名

      Proceedings of ITherm2006

      ページ: 900-905

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Effect of Voids on Thermal Reliability of BGA Lead Free Solder Joint and Reliability Detecting Standard2006

    • 著者名/発表者名
      Yu, Q.
    • 雑誌名

      Proceedings of ITherm2006

      ページ: 1024-1030

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modeling with Structure of Resins in Electronic Components2006

    • 著者名/発表者名
      Yu, Q
    • 雑誌名

      Proceedings of THERMINIC2006

      ページ: 107-111

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study on Whisker Outbreak on Tin Plating by Contact Force2006

    • 著者名/発表者名
      Yamashita, T.
    • 雑誌名

      Proceedings of ASME IMECE2006

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tri-state multi-contact lateral MEMS relay with high mechanical reliability2006

    • 著者名/発表者名
      Yamada, S.
    • 雑誌名

      Proceedings of EMAP2006

      ページ: 957-969

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effective Acquisitions of Plastic, Creep, Viscoplastic Parameters of Solder Using the Stress Relaxation Method2006

    • 著者名/発表者名
      Tanimura, T.
    • 雑誌名

      Proceedings of EMAP2006

      ページ: 658-666

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Diffusion Creep in Low Melting Point Materials by Nanoindentation Creep Test2006

    • 著者名/発表者名
      Shibutani, T., Yu, Q., Shiratori, M
    • 雑誌名

      JSME International Journal, Series A Vol.49, No.3

      ページ: 397-402

    • NAID

      110004999080

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Stress-Induced Tin Whisker Initiation Under Contact Loading2006

    • 著者名/発表者名
      Shibutani, T., Yu, Q., Yamashita, T., Shiratori, M
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing Vol.29, No.4

      ページ: 259-264

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Study of the electrical contact resistance of multi-contact MEMS relays fabricated using the MetaIMUMPs process2006

    • 著者名/発表者名
      Almeid, L, Ramadoss, R., Jackson, R., Ishikawa, K., Yu, Q
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering Vol.16

      ページ: 1189-1194

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Easy reliability design approach for solder joint BGA package considering correlation of each design factor2006

    • 著者名/発表者名
      Yu, Q., Shibutani, T., Jin, J.C., Kondo, S., Shiratori, M
    • 雑誌名

      Proceedings of ITherm 2006

      ページ: 900-905

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The Effect of Voids on Thermal Reliability of BGA Lead Free Solder Joint and Reliability Detecting Standard2006

    • 著者名/発表者名
      Yu, Q., Shibutani, T., Kobayashi, Y., Shiratori, M
    • 雑誌名

      Proceedings of ITherm 2006

      ページ: 1024-1030

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Modeling with Structure of Resins in Electronic Components2006

    • 著者名/発表者名
      Yu, Q., Shibutani, T., Shiratori, M., Matsumoto, T
    • 雑誌名

      Proceedings of Therm 2006

      ページ: 107-111

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Study on Whisker Outbreak on Tin Plating by Contact Force2006

    • 著者名/発表者名
      Yamashita, T., Shibutani, T., Yu, Q., Shiratori, M
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2006 ASME IMECE2006

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Tri-state multi-contact lateral MEMS relay with high mechanical reliability2006

    • 著者名/発表者名
      Yamada, S., Ishikawa, K., Yu, Q., Ramadoss, R., Almeida, L
    • 雑誌名

      Proceedings of EMAP 2006

      ページ: 957-969

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effective Acquisitions of Plastic, Creep, Viscoplastic Parameters of Solder Using the Stress Relaxation Method2006

    • 著者名/発表者名
      Tanimura, T., Yu, Q., Shibutani, T., Jin, J.C., Shiratori, M
    • 雑誌名

      Proceedings of EMAP 2006

      ページ: 658-666

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Low Cycle Fatigue Reliability Evaluation for Lead-Free Solders in Vehicle Electronic Devices2006

    • 著者名/発表者名
      于強, 澁谷忠弘, 白鳥正樹他2名
    • 雑誌名

      Proc. of the New Methods of Damage and Failure Analysis of Structural Parts

      ページ: 103-110

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Easy reliability design approach for solder joint BGA package considering correlation of each design factor2006

    • 著者名/発表者名
      于強, 澁谷忠弘, 白鳥正樹他2名
    • 雑誌名

      Proc. of the 10th InterSociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic System

      ページ: 900-905

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 応力緩和法を用いたはんだの弾塑性・クリープ・粘塑性の物性値取得の効率化2006

    • 著者名/発表者名
      于強, 澁谷忠弘, 白鳥正樹他2名
    • 雑誌名

      エレクトロニクス実装学会誌 10・1

      ページ: 52-61

    • NAID

      110006152001

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Stress-Induced Tin Whisker Initiation Under Contact Loading2006

    • 著者名/発表者名
      澁谷忠弘, 于強, 白鳥正樹他1名
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing 29・4

      ページ: 259-264

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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