3点曲げ疲労試験によるCSPはんだ接合部の疲労信頼性評価に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11750072
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 于 強 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (80242379)
• キーワード: はんだ接合部 / 3点曲げ疲労試験 / せん断疲労試験 / 有限要素法 / 応力・ひずみ分布

研究概要

CSPはんだ接合部の3点曲げ疲労試験を行ない、はんだ接合部の疲労寿命を計測した。3点曲げ疲労試験は、はんだ接合部の基板の曲げ変形を利用して接合部に応力・ひずみを発生させ、繰り返し実行することによって疲労試験の役割を果たすものである。そのため、基板の長さの調整によって実行しやすい変位水準で試験を行なった。そしてマイクロ構造顕微鏡写真のスキャンニング画像(2次元)から試験体の形状情報を取り出し、その情報を利用して3次元有限要素法解析モデルを作成し、はんだ接合部に生じる応力・ひずみを解析し、試験法の違いによって発生する応力・ひずみ分布の相違を明らかにした。この解析結果と3点曲げ疲労試験の疲労寿命の結果より、精密せん断型マイクロ構造用疲労試験機を用いてはんだ接合部のせん断疲労試験(これまでの試験法)を行なった結果の両者の結果を比較して同様な結果を得ることができ、3点曲げ疲労試験の有効性を示すことができた。よって、3点曲げ疲労試験法の確立によって設計現場で試作された実装部品を実機ベースで実験することができ、設計現場での標準的な機械的疲労試験法として利用できることが考えられる。
また、3点曲げ疲労試験の特徴であるはんだ接合部に生じる応力・ひずみの分布の形を基板の厚みと支持点間距離によってある程度で調節することができることにより、この特徴を利用して、はんだ接合部に生じる応力・ひずみ分布の形とき裂の発生、進展との関係を調べることができた。

研究成果

• [文献書誌] Yu Q.: "Thermal Fatigue Reliability Assessment for Solder Joints of BGA Assembly"the 3rd 1999 IEMT/IMC Symposium Proceeding. 170-175 (1999)
• [文献書誌] Shiratori M.: "Assessment of Thermal Fatigue Lives of Solder Joints in Electronic Packaging"Proceeding of International Coference on APCFS'99. 1-8 (1999)
• [文献書誌] Yu Q.: "Thermal Fatigue Reliability Assessment for Solder Joints of BGA Assembly"Proceeding of International Coference on Interpack'99. 239-246 (1999)
• [文献書誌] Kaga Y.: "Thermal Fatigue Assessment for Solder Joints of Underfill Assembly"Proceeding of International Coference on Interpack'99. 271-275 (1999)
• [文献書誌] Okamoto Y.: "Evaluation for Fatigue Life of CSP Solder Joints Using Piezoelectric Translator for the Actuator and the Measurement without Dislocation"Proceeding of International Coference on Interpack'99. 465-468 (1999)
• [文献書誌] James W.Jones: "RELIABILITY ANALYSIS OF BGA PACKAGES - A TOOL FOR DESIGN ENGINEERS"Proceeding of International Coference on Interpack'99. 1763-1767 (1999)