逆問題解析を援用した面実装はんだ接合部の強度評価法の研究

基于反问题分析的表面贴装焊点强度评估方法研究

• 批准号: 08650121
• 负责人: 菊池 正紀
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08650121/
• 关键词: 電子デバイス; はんだ接合部; ディンプル破壊; 損傷解析; 逆問題

(1)はんだ接合部の強度試験 実際の電子デバイスの面実装と同じ方法ではんだ接合した試験片を用いて静的引張り試験を実施した。はんだ塗布厚さを0.1mmと0.3mmの二通りに変えて作成した。また接合部のリ-ド部の形状の初期不整を考慮して三通りの形状について試験を行った。引張りによる破壊強度については、塗布厚さがほとんど影響しないこと、またリ-ド部形状の初期不整は極めて大きな影響を持つことが実験的に明らかとなった。ついで引張り速度を変化させて同様の試験を実施した。結果として、荷重一変位関係が引張の速度に大きく依存することが示された。これははんだ接合部の変形を考えるに当たって、常温でもクリープ変形を無視できないことを意味している。(2)破壊試験片の破面観察 はんだ接合部の破面観察を走査型電子顕微鏡にて行った。破面にはディンプルが形成されており、はんだ接合部の破壊はボイドの発生・成長・合体により特徴づけられる延性破壊であることが確かめられた。ディンプルの単位面積当たりの数と半径を測定し、破断時の臨海ボイド率を決定した。(3)破壊シミュレーション 上の測定をもとに、ボイドの発生・成長を考慮した損傷力学に基づくはんだ部の破壊シミュレーションを有限要素法により実施した。その際、はんだ薄膜の弾性係数、降状応力を、数通りに変化させて数値解析し、実験とより近い結果を与えるものを用いた。その結果、線形変形領域での外力への応答を定量的に良く表現できる数値モデルを得ることができた。またディンプル破壊領域の形成・成長の様子は実験結果と定性的に良く一致した。

(1)焊点的强度试验 使用与实际电子器件的表面安装相同的方法将试验片焊接在一起，进行静态拉伸试验。焊料涂层厚度改为0.1mm和0.3mm。另外，考虑到接头引线部分形状的初始不规则性，对三种不同形状进行了测试。实验表明，涂层厚度对拉伸断裂强度几乎没有影响，而引线形状的初始不规则性影响非常大。然后在改变拉动速度的同时进行类似的测试。结果表明，载荷-位移关系高度依赖于张力速率。这意味着，在考虑焊点变形时，即使在室温下，蠕变变形也不能忽略。 (2)破坏试验片的断裂面的观察使用扫描电子显微镜观察焊点的断裂面。断口上形成了韧窝，证实焊点断裂是一种以空洞的产生、生长和合并为特征的延性断裂。测量每单位面积的凹坑的数量和半径，并确定断裂时的临界空隙率。 (3)断裂模拟 基于上述测量，使用基于损伤力学的有限元方法进行了焊料部分的断裂模拟，考虑了空洞的产生和增长。当时，通过多种方式改变焊料薄膜的弹性模量和下降应力进行数值分析，并使用了与实验结果更接近的结果。因此，我们能够获得一个可以定量表达线性变形区域对外力响应的数值模型。此外，韧窝断裂区域的形成和生长与实验结果具有良好的定性一致性。