環境調和型電子デバイス実装基板のサブマイクロメカニクスに関する研究

环保型电子器件安装基板亚微力学研究

基本信息

批准号：
13750069
负责人：
大口健一
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Akita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750069/
关键词：
鉛フリーはんだ塑性・クリープ分離法非弾性構成モデルクリープ引張・圧縮繰返し負荷有限要素法低サイクル疲労ひずみ範囲分割環境調和型電子パッケージ Sn Ag系鉛フリーはんだ Bi系鉛フリーはんだ Zn系鉛フリーはんだ構成モデル塑性・クリープ疲労

项目摘要

報告者が提案した,ひずみ速度依存性を示す応力-ひずみ関係の非弾性ひずみを塑性ひずみ成分とクリープひずみ成分に分離する「塑性・クリープ分離法」を用いて,3種類の鉛フリーはんだSn/3.5Ag/0.75Cu, Sn/57Bi/1.0Ag, Sn/7.5Zn/3Bi材の変形シミュレーションと低サイクル疲労寿命評価を行った.その結果は,以下の通りである.(1)鉛フリーはんだの変形シミュレーション:上記3種類の鉛フリーはんだ材の引張試験結果に塑性クリープ分離法を適用して,昨年度構築した非弾性構成モデルの材料定数を決定した.この材料定数を用いてクリープと引張・庄縮繰返し負荷のシミュレーションを実施し,実験と比較した結果,上述の構成モデルは,引張試験のみで決定した材料定数を用いるにも関わらず,クリープ変形とひずみ速度および温度依存性を示す引張・圧縮繰返し負荷を的確に予測できることが判明した.また,この構成モデルと材料定数を汎用有限要素解析ソフトに組込み,リフロによる電子デバイス実装工程のシミュレーションも実施した結果,リフロ工程で発生する電子パッケージの反り変形量は,Sn/7.5Zn/3Bi材を用いた場合に最大となることが判明した.2)鉛フリーはんだの低サイクル疲労寿命評価:上記3種類の鉛フリーはんだ材を用いて行った,引張・圧縮繰返し負荷による疲労試験時の安定時のヒステリシスループを抽出し,ループ中の非弾性ひずみを,塑性クリープ分離法を用いて,塑性ひずみ成分とクリープひずみ成分に分割した.そして,各鉛フリーはんだ材料の疲労寿命が,塑性ひずみ成分とクリープひずみ成分のいずれに高い相関を示すのかについて調査した結果,Sn/3.5Ag/0.75Cuではクリープひずみ成分,Sn/57Bi/1.0AgとSn/7.5Zn/3Biは塑性ひずみ成分が疲労寿命と高い相関を示すことが判明した.

三种无铅焊料Sn/3.5Ag/0.75Cu、Sn/57Bi/1.0Ag、我们对Sn/7.5Zn/3Bi材料进行了变形模拟和低周疲劳寿命评价，结果如下： (1)无铅焊料的变形模拟：上述三种无铅焊料的拉伸强度。通过将塑性蠕变分离方法应用于测试结果，我们确定了去年构建的非弹性本构模型的材料常数。利用这些材料常数，我们计算了蠕变和拉伸/收缩循环加载系统。通过模拟并与实验进行比较，我们发现上述本构模型虽然使用仅通过拉伸试验确定的材料常数，但不能处理表现出应变率和温度依赖性的蠕变变形和拉伸/压缩循环载荷发现可以进行准确的预测。此外，将该本构模型和材料常数合并到通用有限元分析软件中，并对使用回流焊的电子器件安装过程进行了模拟。结果发现，当使用Sn/7.5Zn/3Bi材料时，在回流过程中发生的电子封装的翘曲量最大。2)无铅焊料的低循环疲劳寿命评价：3以上。我们在使用不同类型的无铅焊接材料进行重复拉伸和压缩负载的疲劳测试过程中，提取了稳定性期间的磁滞回线，并使用塑性蠕变分离方法计算了回线中的非弹性应变。然后，我们研究了每种无铅焊料的疲劳寿命是否与塑性应变分量或蠕变应变分量高度相关。结果表明，Sn/3.5Ag/0.75Cu的蠕变应变分量、Sn/57Bi/1.0Ag和Sn/7.5Zn/3Bi的塑性应变分量与疲劳寿命呈现高度相关性。