鉛フリーはんだによる環境調和型電子パッケージの最適構造設計に関する研究

无铅焊料环保电子封装结构优化设计研究

基本信息

批准号：
11750069
负责人：
大口健一
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Akita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は,以下の項目を実施した.Sn-3.5Ag-0.75Cu鉛フリーはんだの疲労特性の調査:Sn-3.5Ag-0.75Cu材を用いた,雰囲気温度,ひずみ振幅など負荷条件が異なる引張・圧縮繰返し負荷による疲労実験を行い,その疲労寿命に対する負荷条件の影響について調査した.Sn-3.5Ag-0.75Cu鉛フリーはんだの疲労寿命評価法の検討:上記疲労実験より得たSn-3.5Ag-0.75Cu材の疲労寿命と,非弾性ひずみ振幅,および非弾性エネルギ密度の関係式を導出し,負荷条件が異なるSn-3.5Ag-0.75Cu材の疲労寿命を評価する方法について検討した.Sn-3.5Ag-0.75Cu鉛フリーはんだの弾性・塑性・クリープひずみ分離法の検討:電子パッケージはんだ接続部の有限要素法などによる数値解析には,1種類の負荷,例えば,純粋引張りにより発生するひずみを弾性,塑性,クリープひずみの和で表す弾塑性クリープ解析を用いることが多い.しかし,現在のはんだ接続部における弾塑性クリープ解析に使用する材料定数は,引張試験,クリープ試験と負荷の種類が異なる複数の実験により決定されており,この手法で決定した材料定数を用いた数値解析は,実現象を忠実に表した解析とは言い難い.そこで,本研究では,引張負荷を受ける,はんだ材のひずみを弾性,塑性,クリープひずみに分離し,引張試験のみで弾塑性クリープ解析に用いる材料定数を決定する手法について検討した.Sn-3.5Ag-0.75Cu鉛フリーはんだの構成モデルの汎用有限要素解析ソフトへの組込み:報告者がこれまでに構築した粘塑性構成モデルの汎用有限要素法解析ソフト(ANSYS)への組込みを試みた.そして,Sn-3.5Ag-0.75Cu材の純粋引張り,引張・圧縮繰返し負荷変形挙動の弾塑性クリープ解析によるシミュレーションを,上記手法により決定した材料定数を用いて試みた.上記検討項目を実施することで,以下の結論を得た.(1)引張・圧縮繰返し負荷によるSn-3.5Ag-0.75Cu材の疲労寿命と,非弾性ひずみ振幅,および非弾性エネルギ密度の関係は,雰囲気温度などの負荷条件が異なっても,いずれも高い相関係数で定式化できる.(2)引張試験から決定した材料定数を,粘塑性構成モデルを組込んだ汎用有限要素法解析ソフト(ANSYS)に用いた弾塑性クリープ解析によるシミュレーションは,Sn-3.5Ag-0.75Cu材の純粋引張り,引張・圧縮繰返し負荷実験における変形挙動を的確に表せる.

今年，进行了以下项目。 SN-3.5AG-0.75CU无铅焊料的疲劳特性的研究：使用SN-3.5AG-0.75CU材料，在重复的拉伸和具有不同负载条件的压缩载荷（如大气温度和应变幅度）（例如疲劳寿命的影响）下进行了疲劳实验。 SN-3.5AG-0.75CU无铅焊料的疲劳生活评估方法的检查：我们得出了SN-3.5AG-0.75CU材料的疲劳寿命，无弹性应变振幅与无弹性能量密度之间的关系，并评估了SN-3.5AG-0.75CU材料的疲劳寿命。我们已经调查了使其值得的方法。检查SN-3.5AG-0.75CU无铅焊料的弹性，塑性和蠕变应变分离方法：使用有限的电子包装焊料连接的有限元方法进行数值分析，通常用于使用弹性塑料蠕变分析，该分析表达了由纯张力产生的应变作为弹性，塑料，塑料和蠕变菌株的总和。但是，用于当前焊料连接的材料常数由多个具有不同类型的负载的实验（例如拉伸测试和蠕变测试）确定。使用使用此方法确定的材料常数的数值分析称为忠实地表达实际现象的分析。这是非常困难的。因此，在这项研究中，我们研究了一种方法，用于将承受拉伸载荷的焊料材料的应变分离为弹性，塑料和蠕变应变，并确定仅使用拉伸测试的弹性塑料蠕变分析所用的材料常数。将SN-3.5AG-0.75CU的合并到通用有限元分析软件中：记者试图将粘塑料本构模型纳入通用有限元分析软件（ANSYS）。使用上述方法确定了通过弹性塑料蠕变分析对纯张力，拉伸和压缩变形行为的模拟。我们尝试使用常数。通过实施上述考虑因素，得出了以下结论。（1）由于拉伸和压缩循环载荷而导致的SN-3.5AG-0.75CU材料的疲劳寿命，非弹性应变振幅和非弹性能量密度的关系，无论载荷条件如何（例如大气温度），都可以使用高相关系数配方。（2）在通用有限元分析软件（ANSYS）中采用了从拉伸测试确定的材料常数，该软件有限元分析软件（ANSYS）结合了粘质组成型模型，以准确表达Sn-3.5AG-0.75CU材料在纯张力，拉伸和压缩环状载荷实验中的变形行为。