JIS C 62137-1-5:2011 表面実装技術―はんだ接合部耐久性試験方法―第１－５部：せん断疲労試験方法 | ページ 3

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                                                            C 62137-1-5 : 2011 (IEC 62137-1-5 : 2009)
もつことが望ましい。微小の破断を伴う瞬時的不導通を検出するためには,10 μs100 μsの破断を伴う瞬
時的不導通を検出できるものが望ましい。また,この瞬断検出器(抵抗測定器)は,破断を伴う瞬時的不
導通を検出した場合に,引張圧縮試験機を停止できるように信号を出力できる能力をもつものが望ましい。
A.2.4 記録装置
  記録装置は,せん断疲労寿命に至るまでの繰返し数を記録できる。この装置は,試験中の変位及び力を
記録できることが望ましい。

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C 62137-1-5 : 2011 (IEC 62137-1-5 : 2009)
                                          附属書B
                                         (規定)
                          機械的せん断疲労試験方法の手順
B.1   目的
  この附属書は,6.2で規定する機械的せん断疲労試験方法の詳細な手順について規定する。
B.2   機械的せん断疲労試験方法手順
B.2.1 一般事項
  機械的せん断疲労試験には,二つの方法がある。製品規格に規定がない場合には,次の二つの試験方法
のうちいずれかを選定する。
B.2.2 機械的せん断疲労試験方法
B.2.2.1 ストラドルせん断疲労試験方法
  ストラドルせん断疲労試験方法は,次のように二つに分割した試験基板に機械的な変位を加えることに
よって,はんだ接合部にせん断ひずみを加える。
a) 試験前に,試験基板は,SMDの下で二つの部分に分割する。
b) 分割した試験基板は,ねじでジグに固定する。ねじを締め付けるとき,はんだ接合部の損傷を防ぐた
    め,荷重制御モードで試験片に発生する力が極力ゼロに維持できることが望ましい。
c) ストラドル試験装置が温度制御機構をもつ場合は,試験温度を設定する。
d) ランプ速度及び変位範囲を,次のように設定する。
  1) ランプ速度(変位速度)は,0.005 mm/s又は0.1 Hz0.5 Hzに相当する速度とする。
  2)   MDの種類に応じて予備試験を行い,数百数千のサイクル数ではんだ接合部が破断した試験条件
      を変位範囲として選定する。この変位範囲は,はんだ接合部のぬれ高さを変位で除した公称せん断
      ひずみ範囲で数パーセントに相当する値とする。
e) 選定した各変位範囲(各試験条件)で,最大力がある値に低下するまで,ストラドルせん断疲労試験
    を続ける。機械的なせん断疲労時の繰返し回数を記録する。
f)  必要がある場合は,その破断モードを確認するため,破断箇所の観察及び分析を行い記録する。
B.2.2.2 ラップシェアーせん断疲労試験方法
  ラップシェアーせん断疲労試験方法は,次のように試験基板の底及び供試品の上面をジグの間に固定し,
はんだ接合部にせん断モードのひずみが生じるようにアクチュエータを用いて機械的な変位を固定ジグに
加える。
a)   MDを取り付けた試験基板がデイジーチェーン回路をもつ場合は,試験の前に,モニターするための
    デイジーチェーン回路(附属書JA参照)の引出し端子をはんだ付けして,図B.1に示す瞬断検出器
    (抵抗測定器)を接続する。
b) 試験基板固定ジグは,試験基板と供試品とを接着剤で固定できる構造のジグとするか,又は機械的に
    固定できる構造とする。試験片を試験基板固定ジグに固定するとき,はんだ接合部の損傷を防ぐため,
    荷重制御モードで試験片に発生する力を極力ゼロに維持することが望ましい。
c) 試験装置が温度制御機構をもつ場合は,試験温度を設定する。
d) ランプ速度及び変位範囲を,次のように設定する。

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  1) ランプ速度(変位速度)は,0.005 mm/s又は0.1 Hz0.5 Hzに相当する速度とする。
  2)   MDの種類に応じて予備試験を行い,数百数千のサイクル数ではんだ接合部が破断を伴う瞬時的
      不導通に至る試験条件を変位範囲として選定する。その変位範囲は,はんだ接合部のぬれ高さを変
      位で除した公称せん断ひずみ範囲の数パーセントに相当する。
e) 選定した各変位範囲(各試験条件)で,最大力がある値に低下するまで,ラップシェアーせん断疲労
    試験を続ける。ラップシェアーせん断疲労時の繰返し回数を記録する。
f)  必要がある場合は,その破断モードを確認するため,破断箇所の観察及び解析を行い記録する。
                            図B.1−瞬断検出器(抵抗測定器)の設置例

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C 62137-1-5 : 2011 (IEC 62137-1-5 : 2009)
                                          附属書C
                                          (参考)
              機械的せん断疲労試験による1か所のはんだ接合部で
                               構成する接合体の特性評価
C.1 目的
  附属書A及び附属書Bに規定した方法によって得た結果は,試験基板に取り付けたSMDの全てのはん
だ接合部の平均値であり,その結果は,機械的せん断疲労に対するSMD及び試験基板の影響を含んでい
る。せん断疲労寿命に及ぼすSMD及び試験基板の影響を排除できるように,はんだ及び銅のような電極
材料を用いて構成するはんだ接合体の機械的なせん断疲労試験は,はんだ接合部の信頼性を理解するため
に重要である。この附属書は,1か所のはんだ接合部をもつ接合体のせん断疲労寿命を評価する試験方法
について記載する。
C.2 機械的せん断疲労試験装置及び試料
C.2.1 機械的せん断疲労試験装置
  附属書Aで規定した機械的せん断疲労試験装置を用いる。
C.2.2 試験片
  試験片は,図C.1に示すような,はんだと銅のような母材金属とで構成する。
  関連規格に規定がない場合には,供試品は,次の条件を満足する。
a) はんだ合金 はんだボールは,供試品を作るために用いる。関連規格に規定がない場合には,はんだ
    合金は,IEC 61190-1-2に規定するはんだを選定することが望ましい。
b) 母材金属 はんだ付けが可能な母材金属は,銅,又ははんだがぬれやすい表面をもつ金属を用いる。
      なお,黄銅の使用は,推奨しない。母材金属は,直径が2 mmで長さ10 mmの寸法とする。母材金
    属の表面は,一部をはんだレジストで覆ったパッドを形成している。ランドの形状及び寸法は,IEC
    61188-5規格群による。
                          図C.1−機械的疲労試験用はんだ接合体の模式図
C.2.3 はんだ付け方法
  次の順序で,はんだ付けを行う。
a) 母材金属のランドにフラックスを塗布する。
b) 母材金属の間に,はんだボールを取り付ける。母材金属間の軸芯及び間隔は,図C.2の固定ジグを用
    いて管理する。
c) 箇条5で規定するリフローソルダリング装置又は同等の方法を用いてはんだ付けを行う。

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                       図C.2−はんだ接合体のはんだ付け用固定ジグの模式図
C.2.4 せん断疲労ジグ
  せん断疲労ジグは,図C.3に示すような,試験片を固定でき,機械的な変位によってはんだ接合部にせ
ん断ひずみを加えることができるジグが望ましい。関連規格に規定がない場合には,これらのせん断疲労
ジグは,次の仕様を満足するジグとする。
a) 試験基板固定ジグは,ねじを用いて試験片を確実に固定できる構造とする。
b) 試験基板固定ジグは,試験片の曲げ変形を抑制するように,力線がはんだ接合の高さ方向の中心とな
    るように設計する。
c) 試験基板固定ジグの素材は,繰返し荷重で外形が変形しない強度の高い鋼材が望ましい。
d) 変位を測定するために,変位センサーを試験基板固定ジグに取り付ける。
                                 図C.3−せん断疲労ジグの模式図
C.3 試験手順
  試験手順は,次による。
a) 試験片は,ねじで試験基板固定ジグに固定する。ねじを締め付けるとき,はんだ接合部の損傷を防ぐ
    ために,荷重制御モードで試験片に発生する力を極力ゼロに維持することが望ましい。
b) 機械的せん断疲労試験装置が温度制御機構をもつ場合は,試験温度を設定する。
c) ランプ速度及び変位範囲を,次のように設定する。
  1) ランプ速度(変位速度)は,0.005 mm/s又は0.01 Hz0.1 Hzに相当する速度とする。
  2)   MDの種類に応じて予備試験を行い,数百数千サイクル数ではんだ接合部が破断する試験条件を
      変位範囲として選定する。その変位範囲は,はんだ接合部のぬれ高さを変位で除した公称せん断ひ
      ずみ範囲に対する数パーセントに相当する。

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