<はんだ接続部強度評価方法>

# 2003年6月1日 # No.5305 # temma #
temmaです。
いつも掲示板拝見させて頂いてます。

最近社内向けの表面実装基板の評価のために解析を始めました。
はんだ接続部の寿命予測を目的に行っているのですが、どうしても困っている事があります。
これは私どもだけではないと思いますが、接続部分の評価に関してです。
界面部分は特異的にひずみが高く、
歪み振幅からcoffin-manson則を用いて寿命を予測しますが、ひずみが
振幅が大きすぎて即破断になってしまいます。
参考文献には実機と解析結果を比較したものがなく、(調査不足かもしれませんが、、。
あと、横国大の白鳥先生の文献は参考になりますね。)
世の中でも精度のある解析って実施出来ていないのでは、と思います。
今のところ、界面部分の要素を一層を除外して、二層目の歪みから寿命予測を行っています。結果は何となくそれらしい結果になるため、この評価で解析を進めています。しかし、上記の評価には理論がなく、ほとんど何となくといった感じなので、個人的にはこれでいいのか?という不安になります。
あと、解析結果を解析に疎い基板開発者に界面部分の評価の説明にも困ります。
理論が無いので、、、、、
実際、このような問題に対して今現在の状況というのはどういったものなのでしょうか?
関連の作業を行っている方がいらっしゃいましたら、ご教授願いますでしょうか?



# 2003年6月1日 # No.5306 # チャーリー #
そういえば、関西の電気企業でそれに近い解析を見かけたことがあります。
外部から力が加わるとか基盤のゆがみによるものとか?
エイリアンの卵群生物に似た形を数多く並べて、Cofiin-Manson則で
行っていた記憶があります。
他には、熱の要因など、各種様々のように思います。

> 参考文献には実機と解析結果を比較したものがなく、
> (調査不足かもしれませんが、、。あと、横国大の白鳥先生の文献は参考になりますね。)
確かに、著書文献にもメカニズム含めて多く見受けます。
この場合産学連携など、学門をたたくのも一つの手かと思います。

> 世の中でも精度のある解析って実施出来ていないのでは、と思います。
巷の噂では、非線形CAE勉強会なるものも賑わっていて
現実、非線形解析そのものが、見直されつつあるようです。

> 今のところ、界面部分の要素を一層を除外して、二層目の歪みから
> 寿命予測を行っています。
> 結果は何となくそれらしい結果になるため、この評価で解析を
> 進めています。

すばらしいと思います。おそらくですが鉛レスとか社会ニーズにより
加工方法なんかも、昔の如きにうまくいかないのではないかと推察します。
表面張力など、冷却時間の関係なんかもいろいろと影響しているのでは
と余計な推察も加えたり(^^;;

> しかし、上記の評価には理論がなく、ほとんど何となくといった
> 感じなので、個人的にはこれでいいのか?という不安になります。
> あと、解析結果を解析に疎い基板開発者に界面部分の評価の説明に
> も困ります。
> 理論が無いので、、、、、
> 実際、このような問題に対して今現在の状況というのはどういった
> ものなのでしょうか
> ?

だらしない回答してしまいましたが
私のところは、実験は数多くやっているようです。
CAE解析は?というと内緒です。(笑
たくさんの意見欲しいですね。



# 2003年6月1日 # No.5308 # ハッピー #
10年ほど前に首を突っ込んでいましたが、今は全く無縁で殆ど分かりませんが下記研究部会は当時から連綿と続いているようですね。
日本機械学会「電子デバイス/電子実装における信頼性に関する研究分科会」
http://bbs.nc-net.or.jp/forum/jump.php?bbs_type=12&touri=http://www.jsme.or.jp/rc202.htm
発足当時は白鳥先生が座長をしておられました。
昨年に参加した非線形CAE勉強会で、PCメーカーの方がハンダ接合の解析事例紹介をされていて、確か試験片を作って強度試験をやっておられたと思います。
BGA(ハンダボール)の解析事例は、たまに目にしますが難しそうですね。



# 2003年6月2日 # No.5309 # dan #
> 日本機械学会「電子デバイス/電子実装における信頼性に関する研究分科会」
> http://bbs.nc-net.or.jp/forum/jump.php?bbs_type=12&touri=http://www.jsme.or.jp/rc202.htm
> 発足当時は白鳥先生が座長をしておられました。

私もtemmaさんと似たような立場です。RC202に参加させてもらって勉強中ですが、CAE-WGでは基本的なはんだの解析については現状で十分な精度が出るから、あとはどうやって広めていくのか使ってもらうのか、という段階と認識されているようです。
月1、CAE-WGと全体とあわせて1日ですが得られるものは大きいです。
temmaさんもきっと同じように感じられると思いますので、上司を説得してぜひ参加しましょう!



# 2003年6月3日 # No.5310 # ハッピー #
10年一昔とは良く言ったものですねぇ。10年前は、はんだの物性値すらろくに揃っていないと言う状況で、解析は「やってみました」の域を大きく出ていなかったような記憶があります。
あと、パッケージの封止材の亀裂なんかが重要課題だったかなぁ。
temmaさん、思い切って行ってみられては?



# 2003年6月3日 # No.5313 # よし☆三 #
> 私もtemmaさんと似たような立場です。RC202に参加させてもらって
> 勉強中ですが、CAE-WGでは基本的なはんだの解析については現状で
> 十分な精度が出るから、あとはどうやって広めていくのか使って
> もらうのか、という段階と認識されて
> いるようです。by　danさん

こんにちはdanさん。
教えてほしいのですが、素人目にみるとハンダの分離と電極界面での分離は違う評価のような気がしますが、ほとんどがハンダ自体の分離と考えられるんでしょうか?



# 2003年6月3日 # No.5314 # dan #
まだハンダは始めたばかりなので、その道のプロにご登場願いたいところですが

> 教えてほしいのですが、素人目にみるとハンダの分離と電極界面で
> の分離は違う評価のような気がしますが、ほとんどがハンダ自体の
> 分離と考えられるんでしょうか?

まず、破壊モードが違うということであれば細かく見れば違う評価ですが、製品の信頼性ということで言えばどちらも寿命が尽きた、という同じ結果ということで、どういう立場に立つかの問題かと思います。

で、実際の現象としてはハンダの材質や相手のメッキ、試験内容等によりハンダに亀裂が入るorハンダが剥がれるは場合によりけりみたいです。
全然参考にならない回答ですみません。もうちょっと条件を限定して
いただければ、どちらになるのか、わずかな自分の知識・経験から
なんとか回答したいなあ、とは思うのですが・・・



# 2003年6月7日 # No.5342 # temma #
temmaです。
チャーリーさん、ハッピーさん、danさん、ありがとうございます。

>CAE-WGでは基本的なはんだの解析については現状で十分な精度が出るから、
>あとはどうやって広めていくのか使ってもらうのか、という段階と
>認識されているようです。
by　danさん

世間ではもうそんなレベルなんですか!!!!
もしや、亀裂の進展なども考慮しているレベルなのでしょうか?
私の会社ではRC202に参加する余裕がないのがザンネンです。
今は、流行??のBGAはんだボールの解析をしています。
2Dでは解析と実機が合わないので、3Dで計算しようとしています。
(なんて無謀な、、、)
MSCでは、解析の自動化ソフトでAcumen-BGAというものがあるそうですが、これって使えるのでしょうかねー?



# 2003年6月9日 # No.5347 # dan #
> 世間ではもうそんなレベルなんですか!!!!
> もしや、亀裂の進展なども考慮しているレベルなのでしょうか?

そのとおりです。
まあ、どこまでやってあれば考慮しているのか、という解釈の
問題もあるかなあとは思いますが。

> 私の会社ではRC202に参加する余裕がないのがザンネンです。

解析ソフトと、それに従事する人を用意できるのであれば、あと
ほんの一ひねりするだけかと思います。
もっとも、東京から離れれば離れるだけ移動がつらくはなりますが。

> 今は、流行??のBGAはんだボールの解析をしています。
> 2Dでは解析と実機が合わないので、3Dで計算しようとしています。
> (なんて無謀な、、、)

座って聞いているだけでも、このあたりのノウハウがポンポンと
飛び出してきますよ～(私のレベルが低いだけでもありますが・・・)
やっぱりなんとしても参加するべきですよ。
(編集担当：Happy 2003/10/18)

<はんだのヤング率・ポアソン比・破壊応力>

# 2002年10月17日 # No.3714 # シュウ #
こんにちわ、シュウです。
いつもお世話になっております。
題記の件ですが、はんだ(成分はSL-Sn96.5Ag3Cu0.5)のヤング率・ポアソン比・破壊応力がどれくらいなのかを教えてください。
現在、はんだ付けした製品を加工するためにクランプするのですがそのくらいのクランプ力までOK解析しようとしているのですがはんだがどのくらいの破壊応力があるのかわからないのでクランプ力をどのくらいにしたらよいのかわかりません。
すみませんがアドバイスをよろしくお願いします。


# 2002年10月18日 # No.3717 # ハッピー #
、機会学会計算力学部門の電子部品のCAE分科会?に参加してましたが
最近は、この分野は全くご無沙汰で素人ですが、「はんだ、物性、強度」あたりで検索すると、
http://www.eleshow.com/magazine/bakno5.html
とか、いろいろ引っ掛かりますね。
非線形CAE勉強会の討議コーナーでは、はんだの質疑が盛んでしたが、
データ採りは、地道に引っ張り試験や、実体試験、破面観察...をユーザーサイドで行うようですね。(はんだメーカーさんから貰うのではなく)
(編集担当：Happy 2002/11/16)

LSIなどの回路の信頼性を高めるために、はんだの熱疲労解析などが行われる。BGAのようなボール状の接合など新しいテクノロジーもＣＡＥが支えている。
(編集担当：Happy 2001/12/24)

＜はんだの粘性について教えて下さい＞

#　2000年6月27日# ささのは #
はんだは融点が183℃くらいだと思いますが、183℃をすぎるとはんだの粘性は温度増加に伴って低下し続けるのでしょうか？融点以降の粘性を示した
実験データや粘性を算出する理論式を教えてください。お願いします。
(編集担当：Happy 2001/12/22)