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ミニチュア引張・疲労試験によるはんだの特性評価

目的

電子部品のはんだ接合部の寸法はサブミリサイズ以下であるため、はんだの引張や疲労強特性の評価は通常の大きな寸法の疲労試験片ではなく、実寸法で評価する必要がある。そこでサブミリサイズの試験片を適用し、はんだの引張・疲労特性を求めることを目的とした。

方法

・はんだのミニチュア丸棒試験片を機械加工または鋳造により製作した。
・引張試験における応力-歪線図を微小荷重、変位計により計測した。
・歪制御低サイクル疲労試験により疲労寿命線図を求めた。

試験装置・ソフト

微小荷重疲労試験装置
  ・荷重容量:静的200N, 動的170N, 変位: ±20mm, 最大速度: ±10mm/sec
  ・制御方式:リニアサーボ方式
  ・温度: -65~200℃
  ・非接触伸び計: 範囲±0.5mm, 分解能 0.5μm
  ・試験内容:引張および低サイクル疲労試験(0.001%/sec以上),高サイクル疲労試験(5Hz以下)

結果

・0.5mmφ直径のはんだの丸棒試験片が機械加工、鋳造のいずれでも製作可能になった。
・-55℃~200℃での引張、低サイクル疲労試験が可能になった。
・従来の大型試験片の結果と比較してミニチュア材の引張特性、低サイクル疲労特性が劣ることが明らかになった。

お客様の成果

試験方法の考案により、従来、把握が困難であった設計用データベースが採取できるとともに、はんだの材料選定、応力解析に役立った。

イメージ ※クリックすると拡大します。

  • 図1 微小荷重疲労試験装置と微小試験片
  • 図2 ミニチュア材とバルク材の引張特性の比較
  • 図3 ミニチュア材の低サイクル疲労試験における応力-歪線図

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