(57)【要約】【課題】  熱衝撃試験に要する期間を短縮することができ、また、熱衝撃試験後の電子部品の接合部の劣化状態を確認する作業を短時間でかつ簡単に行うことができ、しかも劣化状態を簡易に、精度良く評価することのできる電子部品の試験評価方法を提供すること。【解決手段】  熱衝撃試験における、基板に実装された電子部品の接合部の劣化状態を評価する方法であって、熱衝撃を与える前の電子部品の接合部に作用するせん断強度と、熱衝撃を所定サイクル行った後の電子部品の接合部に作用するせん断強度とを測定する工程３と、熱衝撃を与える前のせん断強度に対する熱衝撃を所定サイクル行った後のせん断強度の低下率を求める工程４と、求められたせん断強度の低下率と、予め作成されたせん断強度の低下率と電子部品の接合部に生じるクラックの割合との関係を示す評価データとに基づいて、電子部品の接合部の劣化状態を評価する工程５とを含んでいる。【選択図】  図４
2006058221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱衝撃試験における、基板に実装された電子部品の接合部の劣化状態を評価する方法で
あって、                                                                        
熱衝撃を与える前の前記電子部品の接合部に作用するせん断強度と、熱衝撃を所定サイ
クル行った後の前記電子部品の接合部に作用するせん断強度とを測定する工程と、
熱衝撃を与える前のせん断強度に対する熱衝撃を所定サイクル行った後のせん断強度の
低下率を求める工程と、
該求められたせん断強度の低下率と、予め作成されたせん断強度の低下率と電子部品の
接合部に生じるクラックの割合との関係を示す評価データとに基づいて、前記電子部品の
接合部の劣化状態を評価する工程とを含んでいることを特徴とする電子部品の試験評価方
法。
【請求項２】
前記評価データが、熱衝撃を所定サイクル行う毎に測定された電子部品の接合部に作用
するせん断強度と前記電子部品の接合部に生じるクラックの割合との関係を示す同一形状
の電子部品の実測データに基づいて作成されたものであることを特徴とする請求項１記載
の電子部品の試験評価方法。
【請求項３】
熱衝撃試験における、基板に実装された電子部品の接合部の劣化状態を評価する方法で
あって、
前記電子部品の接合部に異なる割合のクラックを入れた複数の部品実装基板の解析モデ
ルを作成し、これら解析モデルの応力解析を行う工程と、
該工程により解析された各解析モデルの応力と前記クラックの割合との関係、及び応力
とせん断強度との関係に基づいて、せん断強度の低下率と前記クラックの割合との関係を
示す評価データを作成する工程と、
熱衝撃を与える前の前記電子部品の接合部に作用するせん断強度と、熱衝撃を所定サイ
クル行った後の前記電子部品の接合部に作用するせん断強度とを測定する工程と、
熱衝撃を与える前のせん断強度に対する熱衝撃を所定サイクル行った後のせん断強度の
低下率を求める工程と、
該求められたせん断強度の低下率と、前記作成された評価データとに基づいて、前記電
子部品の接合部の劣化状態を評価する工程とを含んでいることを特徴とする電子部品の試
験評価方法。
【請求項４】
熱衝撃試験における、基板に実装された電子部品の接合部の劣化状態を評価する方法で
あって、
前記電子部品の接合部に異なる割合のクラックを入れた複数の部品実装基板の解析モデ
ルを作成し、これら解析モデルの応力解析を行う工程と、
該工程により解析された各解析モデルの応力と前記クラックの割合との関係、及び応力
とせん断強度との関係に基づいて、せん断強度と前記クラックの割合との関係を示す評価
データを作成する工程と、
熱衝撃を所定サイクル行った後の前記電子部品の接合部に作用するせん断強度を測定す
る工程と、
該測定されたせん断強度と、前記作成された評価データとに基づいて、前記電子部品の
接合部の劣化状態を評価する工程とを含んでいることを特徴とする電子部品の試験評価方
法。
【請求項５】
熱衝撃試験における、基板に実装された電子部品の接合部の劣化状態を評価する装置で
あって、
熱衝撃を所定サイクル行う毎に測定された前記電子部品の接合部に作用するせん断強度
と前記電子部品の接合部に生じるクラックの割合との関係を示す実測データに基づいて作
成された、せん断強度の低下率と前記クラックの割合との関係を示す評価データが記憶さ
れる記憶手段と、
前記電子部品の接合部に作用するせん断強度を測定するせん断強度測定手段と、
該せん断強度測定手段により測定された熱衝撃を与える前のせん断強度と熱衝撃を所定
サイクル行った後のせん断強度とから、前記熱衝撃を与える前のせん断強度に対する前記
熱衝撃を所定サイクル行った後のせん断強度の低下率を求めるせん断強度低下率算出手段
と、
該せん断強度低下率算出手段により求められたせん断強度の低下率と、前記記憶手段か
ら読み出した評価データとに基づいて、前記電子部品の接合部の劣化状態を評価する評価
手段とを備えていることを特徴とする電子部品の試験評価装置。
【請求項６】
熱衝撃試験における、基板に実装された電子部品の接合部の劣化状態を評価する装置で
あって、
前記電子部品の接合部に異なる割合のクラックを入れた複数の部品実装基板の解析モデ
ルの応力解析を行う応力解析手段と、
該応力解析手段により解析された各解析モデルの応力と前記クラックの割合との関係、
及び応力とせん断強度との関係に基づいて、せん断強度の低下率と前記クラックの割合と
の関係を示す評価データを作成する評価データ作成手段と、
前記電子部品の接合部に作用するせん断強度を測定するせん断強度測定手段と、
該せん断強度測定手段により測定された熱衝撃を与える前のせん断強度と熱衝撃を所定
サイクル行った後のせん断強度とから、前記熱衝撃を与える前のせん断強度に対する前記
熱衝撃を所定サイクル行った後のせん断強度の低下率を求めるせん断強度低下率算出手段
と、
該せん断強度低下率算出手段により算出されたせん断強度の低下率と、前記作成された
評価データとに基づいて、前記電子部品の接合部の劣化状態を評価する評価手段とを備え
ていることを特徴とする電子部品の試験評価装置。
【請求項７】
熱衝撃試験における、基板に実装された電子部品の接合部の劣化状態を評価する装置で
あって、
前記電子部品の接合部に異なる割合のクラックを入れた複数の部品実装基板の解析モデ
ルの応力解析を行う応力解析手段と、
該応力解析手段により解析された各解析モデルの応力と前記クラックの割合との関係、
及び応力とせん断強度との関係に基づいて、せん断強度と前記クラックの割合との関係を
示す評価データを作成する評価データ作成手段と、
前記電子部品の接合部に作用するせん断強度を測定するせん断強度測定手段と、
該せん断強度測定手段により測定された熱衝撃を所定サイクル行った後のせん断強度と
、前記作成された評価データとに基づいて、前記電子部品の接合部の劣化状態を評価する
評価手段とを備えていることを特徴とする電子部品の試験評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品の試験評価方法、及び電子部品の試験評価装置に関し、より詳細には
、接合材を用いて基板に実装されている電子部品の接合部の耐久試験後の劣化状態を評価
するための電子部品の試験評価方法、及び電子部品の試験評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半田などの接合材を用いて基板に接合された電子部品の耐久試験（熱衝撃試験や
機械的曲げ試験等の）後の電子部品の接合状態を評価する場合、電気的特性（導通抵抗測
定）による評価、半田接合部の外観観察による評価、又は金属顕微鏡等を用いた半田接合
部の断面観察による評価が行われていた。また、ＢＧＡの寿命推定方法や半田接合部の疲
労寿命評価方法については、下記の特許文献１、２などに開示されている。
【０００３】
電気的特性による評価の場合、すなわち、耐久試験後に導通抵抗を測定し、初期値（耐
久試験前の値）と比較を行って、半田接合部の劣化度合や破断状態を評価する場合、半田
接合部が完全に破断していないと抵抗値の変化が現れにくいため、熱衝撃試験などで半田
接合部を完全に破断させるために試験期間が長くなっていた。また、半田接合部が完全に
破断していたとしても、微細なクラックである場合、部分的な接触などにより部分的に導
通することもあり、熱などのストレスを与えて大きく歪ませないと正確な確認が難しいと
いう問題があった。
【０００４】
また、外観観察による評価の場合、すなわち、半田接合部の外観を目視観察し、半田接
合部の劣化状態やクラックの有無等を確認して評価する場合、外観からだけでは、半田接
合部の断面状態が正確に分からないため、外観の状態と断面の状態とが一致しない場合も
あり、正確な評価が難しいという問題があった。
【０００５】
また、断面観察による評価の場合、すなわち、金属顕微鏡等を用いて半田接合部の断面
状態を観察して劣化状態等を評価する場合、断面を顕微鏡で観察するための前処置作業が
複数工程必要であり、確認のための作業に時間がかかるという問題があり、そのため、多
くの断面を確認することが難しく、ばらつきが把握しずらく、さらに、鉛フリー半田を使
用した場合、発生するクラックが微細になるため、経験者でなければ正確な観察及び評価
を行うことが難しく、また、観察する断面位置により、クラックの発生にばらつきがある
ため、高精度な評価を行うことが難しいという問題があった。
【特許文献１】特開平８−１７８８１１号公報
【特許文献２】特開２００１−２９８１０７号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段及びその効果】
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、熱衝撃試験を行う期間を短縮すること
ができ、また、熱衝撃試験後の電子部品の接合部の劣化状態を確認する作業を短時間でか
つ簡単に行うことができ、しかも劣化状態を簡易に、精度良く評価することのできる電子
部品の試験評価方法、及び電子部品の試験評価装置を提供することを目的としている。
【０００７】
本願発明者らは、従来の評価方法のように時間や手間をかけなくても、精度の良い評価
が行える方法を見出すために、熱衝撃試験後の電子部品の半田接合部の破断面を観察した
ところ、該破断面が中心付近の接合領域とその周辺のクラック発生領域とで構成されてい
ることが確認された。本願発明者らは、クラックが発生していない接合領域を、破断面を
観察せずに定量的に評価できる方法がないか検討した結果、接合領域を接合強度で評価で
きるのではないかと考え、電子部品の接合強度を調べるため、熱衝撃を所定サイクル行う
毎に電子部品の半田接合部に作用するせん断強度を測定し、かつ半田接合部の断面観察を
行ってクラック率を求めて、各サイクル毎のせん断強度とクラック率との関係を調査した
結果、せん断強度とクラック率との間に相関関係があることが確認された。
【０００８】
さらに、電子部品のサイズを代えて、同様にせん断強度を測定し、かつクラック率を求
めた結果、部品サイズによってせん断強度の大きさは異なるものの、どのサイズの部品も
せん断強度とクラック率との間に相関関係があることが確認された。
【０００９】
そこで本願発明者らは、せん断強度が異なるこれら各部品のデータを使用して、接合状
態を評価するための共通の評価基準が導き出せないかどうかさらに検討した結果、熱衝撃
を行う前のせん断強度に対する熱衝撃を行った後のせん断強度の低下率を各部品ごとに求
めて、各部品の熱衝撃サイクルに伴うせん断強度の低下率のデータとクラック率とを１つ
のグラフ上に集約させると、１つの近似線を導き出すことができ、この近似線を評価基準
として使用すれば、熱衝撃試験後に電子部品のせん断強度を測定して、その低下率を求め
るだけで、従来のように断面観察をせずにクラック率が推測でき、接合部の劣化状態を判
定することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明に係る電子部品の試験評価方法（１）は、熱衝撃試験における、基板
に実装された電子部品の接合部の劣化状態を評価する方法であって、熱衝撃を与える前の
前記電子部品の接合部に作用するせん断強度と、熱衝撃を所定サイクル行った後の前記電
子部品の接合部に作用するせん断強度とを測定する工程と、熱衝撃を与える前のせん断強
度に対する熱衝撃を所定サイクル行った後のせん断強度の低下率を求める工程と、該求め
られたせん断強度の低下率と、予め作成されたせん断強度の低下率と電子部品の接合部に
生じるクラックの割合との関係を示す評価データとに基づいて、前記電子部品の接合部の
劣化状態を評価する工程とを含んでいることを特徴としている。
【００１１】
上記電子部品の試験評価方法（１）によれば、予め作成されたせん断強度の低下率と電
子部品の接合部に生じるクラックの割合との関係を示す評価データを用いて前記電子部品
の接合部の劣化状態の評価を行うので、熱衝撃試験後の電子部品の接合部の劣化状態を確
認する作業として、前記電子部品の接合部に作用するせん断強度を測定すればよく、該せ
ん断強度の測定は、１試験サンプル当たり５分程度で実施することでき、１試験サンプル
当たり８時間程度の時間が必要であった従来の断面観察と比べて、熱衝撃試験後の確認作
業に必要な時間を大幅に短縮することができ、また、せん断強度の測定方法は、ＪＩＳ等
に規格化されている方法を用いることで、断面観察のように熟練者でなくとも評価が可能
となり、作業効率を高めることができる。
【００１２】
また、１試験サンプル当たりの確認作業が短時間で済むので、試験サンプル数を増やす
ことができ、試験サンプル数を増やすことで、ばらつきを把握することもでき、精度の高
い評価を行うことが可能となる。また、せん断強度の低下率を接合部の劣化状態の判定評
価の指標として採用することができ、算出されたせん断強度の低下率を前記評価データに
当てはめることによって、その時のクラック率を推定し、該推定されたクラック率から接
合部の劣化度合や寿命等の評価判定を簡易に行うことができる。
【００１３】
また本発明に係る電子部品の試験評価方法（２）は、上記電子部品の試験評価方法（１
）において、前記評価データが、熱衝撃を所定サイクル行う毎に測定された電子部品の接
合部に作用するせん断強度と前記電子部品の接合部に生じるクラックの割合との関係を示
す同一形状の電子部品の実測データに基づいて作成されたものであることを特徴としてい
る。
【００１４】
上記電子部品の試験評価方法（２）によれば、前記評価データが、熱衝撃を所定サイク
ル行う毎に測定された電子部品の接合部に作用するせん断強度と前記電子部品の接合部に
生じるクラックの割合との関係を示す同一形状の電子部品の実測データに基づいて作成さ
れたものであるので、１つの評価データで、サイズが異なる同一形状の複数の電子部品の
接合部の劣化状態を評価することができる。
【００１５】
また本発明に係る電子部品の試験評価方法（３）は、熱衝撃試験における、基板に実装
された電子部品の接合部の劣化状態を評価する方法であって、前記電子部品の接合部に異
なる割合のクラックを入れた複数の部品実装基板の解析モデルを作成し、これら解析モデ
ルの応力解析を行う工程と、該工程により解析された各解析モデルの応力と前記クラック
の割合との関係、及び応力とせん断強度との関係に基づいて、せん断強度の低下率と前記
クラックの割合との関係を示す評価データを作成する工程と、熱衝撃を与える前の前記電
子部品の接合部に作用するせん断強度と、熱衝撃を所定サイクル行った後の前記電子部品
の接合部に作用するせん断強度とを測定する工程と、熱衝撃を与える前のせん断強度に対
する熱衝撃を所定サイクル行った後のせん断強度の低下率を求める工程と、該求められた
せん断強度の低下率と、前記作成された評価データとに基づいて、前記電子部品の接合部
の劣化状態を評価する工程とを含んでいることを特徴としている。
【００１６】
上記電子部品の試験評価方法（３）によれば、新規の電子部品や接合材を使用する場合
でも、クラックの割合が異なる複数の解析モデルを作成して応力解析を行うことで、前記
複数の解析モデルの応力とクラックの割合との関係が得られ、さらに応力とせん断強度と
の関係に基づいて、せん断強度の低下率とクラックの割合との関係を示す評価データが作
成されるので、前記評価データを作成するための熱衝撃試験やせん断強度の測定を行わな
くてもよく、時間と手間をかけずに解析モデルに使用した部品に対応した評価データを作
成することができる。
【００１７】
また、解析モデルの応力解析を行って作成された評価データを用いて前記電子部品の接
合部の劣化状態の評価を行うので、熱衝撃試験後の電子部品の接合部の劣化状態を確認す
る作業として、前記電子部品の接合部に作用するせん断強度を測定すればよく、従来行わ
れていた断面観察と比べて、熱衝撃試験後の確認作業に必要な時間を大幅に短縮すること
ができ、また、せん断強度の測定方法は、ＪＩＳ等に規格化されている方法を用いること
で、断面観察のように熟練者でなくとも評価が可能であり、作業効率を高めることができ
る。
【００１８】
また、１試験サンプル当たりの確認作業が短時間で済むので、試験サンプル数を増やす
ことができ、試験サンプル数を増やすことで、ばらつきを把握することもでき、精度の高
い評価を行うことが可能となる。また、算出されたせん断強度の低下率を、前記解析モデ
ルに使用した部品毎に対応した評価データに当てはめることによって、前記部品を使用し
た際のクラックの割合をより精度良く推定することができ、推定されたクラックの割合か
ら接合部の劣化度合や寿命等の評価判定を簡易に行うことができる。
【００１９】
また本発明に係る電子部品の試験評価方法（４）は、熱衝撃試験における、基板に実装
された電子部品の接合部の劣化状態を評価する方法であって、前記電子部品の接合部に異
なる割合のクラックを入れた複数の部品実装基板の解析モデルを作成し、これら解析モデ
ルの応力解析を行う工程と、該工程により解析された各解析モデルの応力と前記クラック
の割合との関係、及び応力とせん断強度との関係に基づいて、せん断強度と前記クラック
の割合との関係を示す評価データを作成する工程と、熱衝撃を所定サイクル行った後の前
記電子部品の接合部に作用するせん断強度を測定する工程と、該測定されたせん断強度と
、前記作成された評価データとに基づいて、前記電子部品の接合部の劣化状態を評価する
工程とを含んでいることを特徴としている。
【００２０】
上記電子部品の試験評価方法（４）によれば、新規の電子部品や接合材を使用する場合
でも、クラックの割合が異なる複数の解析モデルを作成して応力解析を行うことで、前記
複数の解析モデルの応力とクラックの割合との関係が得られ、さらに応力とせん断強度と
の関係に基づいて、せん断強度とクラックの割合との関係を示す評価データが作成される
ので、前記評価データを作成するための熱衝撃試験やせん断強度の測定を行わなくてもよ
く、時間と手間をかけずに解析モデルに使用した部品に対応した評価データを作成するこ
とができる。
【００２１】
また、解析モデルの応力解析を行って作成された評価データを用いて前記電子部品の接
合部の劣化状態の評価を行うので、熱衝撃試験後の電子部品の接合部の劣化状態を確認す
る作業として、前記電子部品の接合部に作用するせん断強度を測定すればよく、従来行わ
れていた断面観察と比べて、熱衝撃試験後の確認作業に必要な時間を大幅に短縮すること
ができ、また、せん断強度の測定方法は、ＪＩＳ等に規格化されている方法を用いること
で、断面観察のように熟練者でなくとも評価が可能であり、作業効率を高めることができ
る。
【００２２】
また、１試験サンプル当たりの確認作業が短時間で済むので、試験サンプル数を増やす
ことができ、試験サンプル数を増やすことで、ばらつきを把握することもでき、精度の高
い評価を行うことが可能となる。また、算出されたせん断強度を、前記解析モデルに使用
した部品に対応する評価データに当てはめることによって、前記部品を使用した際のクラ
ックの割合をより精度良く推定することができ、推定されたクラックの割合から接合部の
劣化度合や寿命等の評価判定を簡易に行うことができる。
【００２３】
また本発明に係る電子部品の試験評価装置（１）は、熱衝撃試験における、基板に実装
された電子部品の接合部の劣化状態を評価する装置であって、熱衝撃を所定サイクル行う
毎に測定された前記電子部品の接合部に作用するせん断強度と前記電子部品の接合部に生
じるクラックの割合との関係を示す実測データに基づいて作成された、せん断強度の低下
率と前記クラックの割合との関係を示す評価データが記憶される記憶手段と、前記電子部
品の接合部に作用するせん断強度を測定するせん断強度測定手段と、該せん断強度測定手
段により測定された熱衝撃を与える前のせん断強度と熱衝撃を所定サイクル行った後のせ
ん断強度とから、前記熱衝撃を与える前のせん断強度に対する前記熱衝撃を所定サイクル
行った後のせん断強度の低下率を求めるせん断強度低下率算出手段と、該せん断強度低下
率算出手段により求められたせん断強度の低下率と、前記記憶手段から読み出した評価デ
ータとに基づいて、前記電子部品の接合部の劣化状態を評価する評価手段とを備えている
ことを特徴としている。
【００２４】
上記電子部品の試験評価装置（１）によれば、前記せん断強度測定手段により測定され
た熱衝撃を与える前のせん断強度と、熱衝撃を所定サイクル行った後のせん断強度とから
前記熱衝撃を与える前のせん断強度に対する前記熱衝撃を所定サイクル行った後のせん断
強度の低下率が求められ、該求められたせん断強度の低下率と、前記記憶手段から読み出
された評価データとに基づいて、前記電子部品の接合部の劣化状態が評価されるので、前
記電子部品の接合部の劣化状態の評価を自動的に行うことができ、評価効率を一層高める
ことができる。
【００２５】
また本発明に係る電子部品の試験評価装置（２）は、熱衝撃試験における、基板に実装
された電子部品の接合部の劣化状態を評価する装置であって、前記電子部品の接合部に異
なる割合のクラックを入れた複数の部品実装基板の解析モデルの応力解析を行う応力解析
手段と、該応力解析手段により解析された各解析モデルの応力と前記クラックの割合との
関係、及び応力とせん断強度との関係に基づいて、せん断強度の低下率と前記クラックの
割合との関係を示す評価データを作成する評価データ作成手段と、前記電子部品の接合部
に作用するせん断強度を測定するせん断強度測定手段と、該せん断強度測定手段により測
定された熱衝撃を与える前のせん断強度と熱衝撃を所定サイクル行った後のせん断強度と
から、前記熱衝撃を与える前のせん断強度に対する前記熱衝撃を所定サイクル行った後の
せん断強度の低下率を求めるせん断強度低下率算出手段と、該せん断強度低下率算出手段
により算出されたせん断強度の低下率と、前記作成された評価データとに基づいて、前記
電子部品の接合部の劣化状態を評価する評価手段とを備えていることを特徴としている。
【００２６】
上記電子部品の試験評価装置（２）によれば、前記応力解析手段により前記電子部品の
接合部に異なる割合のクラックを入れた複数の解析モデルの応力解析が行われ、該解析さ
れた各解析モデルの応力と前記クラックの割合との関係、及び応力とせん断強度との関係
に基づいて、せん断強度の低下率と前記クラックの割合との関係を示す評価データが作成
されるので、前記解析モデルに使用した部品毎に評価データを作成することができ、より
精度良く評価を行うことができる。
【００２７】
また、前記せん断強度測定手段により測定された熱衝撃を与える前のせん断強度と、熱
衝撃を所定サイクル行った後のせん断強度とから前記熱衝撃を与える前のせん断強度に対
する前記熱衝撃を所定サイクル行った後のせん断強度の低下率が求められ、該求められた
せん断強度の低下率と、前記評価データとに基づいて、前記電子部品の接合部の劣化状態
が評価されるので、前記電子部品の接合部の劣化状態の評価を自動的に行うことができ、
評価効率を一層高めることができる。
【００２８】
また本発明に係る電子部品の試験評価装置（３）は、熱衝撃試験における、基板に実装
された電子部品の接合部の劣化状態を評価する装置であって、前記電子部品の接合部に異
なる割合のクラックを入れた複数の部品実装基板の解析モデルの応力解析を行う応力解析
手段と、該応力解析手段により解析された各解析モデルの応力と前記クラックの割合との
関係、及び応力とせん断強度との関係に基づいて、せん断強度と前記クラックの割合との
関係を示す評価データを作成する評価データ作成手段と、前記電子部品の接合部に作用す
るせん断強度を測定するせん断強度測定手段と、該せん断強度測定手段出により測定され
た熱衝撃を所定サイクル行った後のせん断強度と、前記作成された評価データとに基づい
て、前記電子部品の接合部の劣化状態を評価する評価手段とを備えていることを特徴とし
ている。
【００２９】
上記電子部品の試験評価装置（３）によれば、前記応力解析手段により前記電子部品の
接合部に異なる割合のクラックを入れた複数の解析モデルの応力解析が行われ、該解析さ
れた各解析モデルの応力と前記クラックの割合との関係、及び応力とせん断強度との関係
に基づいて、せん断強度と前記クラックの割合との関係を示す評価データが作成されるの
で、前記解析モデルに使用した部品に対応した評価データを作成することができ、部品を
使用した場合の評価をより精度良く行うことができる。
【００３０】
また、前記せん断強度測定手段出により測定された熱衝撃を所定サイクル行った後のせ
ん断強度と、前記作成された評価データとに基づいて、前記電子部品の接合部の劣化状態
が評価されるので、前記電子部品の接合部の劣化状態の評価を自動的に行うことができ、
評価効率を一層高めることができる。また、上記電子部品の試験評価装置（２）のように
、せん断強度低下率を算出する構成にはなっていないので、構成を簡略化することができ
る。                                                                            
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明に係る電子部品の試験評価方法、及び電子部品の試験評価装置の実施の形
態を図面に基づいて説明する。図１は、実施の形態（１）に係る試験評価方法を用いる試
験評価装置の要部を概略的に示したブロック図である。          
【００３２】
試験評価装置１０は、基板に実装された電子部品の側方から水平方向に力を加える加圧
治具や部品実装基板を設置する台（いずれも図示せず）などを備えたせん断強度測定機１
と、パーソナルコンピュータ１１（以下ＰＣと記す）とを含んで構成されており、ＰＣ１
１は、キーボードなどを含む操作部１２と、表示ディスプレイを備えた表示部１３と、記
憶部１４と、制御部１５とを含んで構成されている。記憶部１４には、せん断強度測定用
プログラム、熱衝撃試験評価用プログラム、及び電子部品の接合部の劣化状態を評価する
ための評価データなどが記憶されている。
【００３３】
制御部１５は、マイコンを含んで構成されており、記憶部１４から読み出したせん断強
度測定用プログラムにしたがってせん断強度測定機１を制御し、熱衝撃試験に供された電
子部品の接合部に作用するせん断強度を求めるせん断強度測定処理手段１５ａと、せん断
強度測定処理手段１５ａにより測定された熱衝撃を与える前のせん断強度と熱衝撃を所定
サイクル行った後のせん断強度とから、前記熱衝撃を与える前のせん断強度に対する前記
熱衝撃を所定サイクル行った後のせん断強度の低下率を求めるせん断強度低下率算出手段
１５ｂと、せん断強度低下率算出手段１５ｂにより求められたせん断強度の低下率と記憶
部１４から読み出した評価データとに基づいて（すなわち、せん断強度の低下率を評価デ
ータに当てはめて）、電子部品の接合部の劣化状態（必要とする設計寿命を満足するか否
か等）を評価する評価処理手段１５ｃとを含んで構成されており、せん断強度低下率算出
手段１５ｂと評価処理手段１５ｃとが、熱衝撃試験評価用プログラムにしたがって実行さ
れるようになっており、評価結果は、表示部１３に出力されるようになっている。
【００３４】
図２は、記憶部１４に記憶されている電子部品の接合部の劣化状態を評価するための評
価データの一例を示した図であり、図２には、サイズが異なる同一形状のチップ部品Ａ〜
Ｅの半田接合部の劣化状態を評価する際に使用される評価データを示しており、縦軸がク
ラック率、横軸がせん断強度の低下率のグラフで示している。
【００３５】
グラフ上にプロットされている部品Ａ〜Ｅの各データは、熱衝撃を所定サイクル行う毎
に測定されたチップ部品の半田接合部に作用するせん断強度とチップ部品の半田接合部に
生じるクラックの割合（クラック率）との関係を示す実測データから導き出されたもので
あり、該実測データの一例として、部品Ｂの実測データを図３に示している。
【００３６】
せん断強度の低下率は実測データを使用して、｛（０サイクルでの平均せん断強度−所
定サイクル後の平均せん断強度）／０サイクルでの平均せん断強度｝×１００（％）の式
から求められる値であり、部品Ｂの場合、図３に示した実測データから温度サイクルが２
０００サイクルで約３２％、３０００サイクルで約６３％、４０００サイクルで約６８％
、５０００サイクルで約８１％のせん断強度の低下率が求められる。なお、他の部品のプ
ロットデータも図３と同様の実測データに基づいて求められるようになっている。
【００３７】
クラック率は、チップ部品の半田接合部の垂直断面を観察して、（クラック発生部分の
長さ／チップ部品と半田との接合部の長さ）×１００（％）で求められる値であり、図３
に示した部品Ｂの場合、温度サイクルが２０００サイクルで約４１％、３０００サイクル
で約７２％、４０００サイクルで約９０％、５０００サイクルで１００％を示している。
【００３８】
このようにして求められたチップ部品Ａ〜Ｅのせん断強度の低下率とクラック率とのデ
ータを、縦軸にクラック率、横軸にせん断強度の低下率（対数表示）を設定したグラフ上
に集約させると、図２に示した、チップ部品Ａ〜Ｅに共通するせん断強度の低下率とクラ
ック率との関係を示す近似線Ｌが導き出される。
【００３９】
したがって、チップ部品Ａ〜Ｅの熱衝撃試験サンプルのせん断強度の低下率を、この近
似線に当てはまると、断面観察せずにクラック率を求めることができ、該クラック率から
、判定基準（図２では、例えば、クラック率５０未満）を満たす耐久性を有するか否かの
判定を行うことができるようになっている。
【００４０】
なお評価データには、チップ部品以外にも、リード端子を備えた部品など、部品形状毎
に作成された評価データが記憶されるようになっており、さまざまな部品形状に対応する
ことができるようになっている。
【００４１】
次に、実施の形態（１）に係る電子部品の試験評価方法を図４に示したフローチャート
に基づいて説明する。
まず、工程１では、チップ部品を半田で基板に接合した熱衝撃試験サンプルを必要数作
製し、工程２では、作製した試験サンプルを熱衝撃試験装置にセットして、所定の温度サ
イクル条件（例えば、−３０℃で３０分、８０℃で３０分の１サイクルを数千サイクル繰
り返す条件）で熱衝撃試験を行う。
【００４２】
次に工程３では、熱衝撃を与える前の試験サンプル（すなわち、温度サイクル数が０の
試験サンプル）と、熱衝撃を所定サイクル行った後の試験サンプルとを、それぞれせん断
強度測定機１にセットして、チップ部品の側面を一定の力で加圧しながら半田接合部を破
断させる際のせん断強度を測定する。
【００４３】
次の工程４では、熱衝撃を与える前の試験サンプルのせん断強度Ｓ1に対する熱衝撃を所定サイクル行った後の試験サンプルのせん断強度Ｓ2の低下率（すなわち、｛（Ｓ1−Ｓ2）／Ｓ1｝×１００（％）を算出する処理を行い、次の工程に進む。
【００４４】
工程５では、求めたせん断強度の低下率を図２に示したチップ部品用の評価データ（近
似線）に当てはめて、試験サンプルのせん断強度の低下率に対応するクラック率を求め、
判定基準（例えば、クラック率５０％未満）を満たしているか否か、すなわちＯＫかＮＧ
かを判定する評価を行い、判定結果を表示部１３に出力する。上記工程３〜５の処理が、
試験評価装置１０により実行されるようになっている。なお、必要があれば、温度サイク
ル数が異なる試験サンプルのせん断強度を測定して、上記処理を繰り返す。
【００４５】
上記実施の形態（１）に係る電子部品の試験評価方法によれば、図２に示した、予め作
成されたせん断強度の低下率とクラック率との関係を示す評価データ（近似線）を用いて
、熱衝撃試験後の電子部品の接合部の劣化状態の評価を行うので、熱衝撃試験後の電子部
品の接合部の劣化状態を確認する作業として、電子部品の接合部に作用するせん断強度を
測定すればよく、該せん断強度の測定は、１試験サンプル当たり５分程度で実施すること
でき、１試験サンプル当たり８時間程度の時間が必要であった従来の断面観察と比べて、
熱衝撃試験後の確認作業に必要な時間を大幅に短縮することができ、また、せん断強度の
測定方法は、ＪＩＳ等に規格化されている方法を用いることで、断面観察のように熟練者
でなくとも評価が可能となり、作業効率を高めることができる。特に、接合材に鉛フリー
半田を使用した場合は、断面観察が困難なため、断面観察を必要としない本方法が有効で
ある。
【００４６】
また、１試験サンプル当たりの確認作業が短時間で済むので、試験サンプル数を増やす
ことができ、試験サンプル数を増やすことで、ばらつきを把握することもでき、精度の高
い評価を行うことが可能となる。また、算出されたせん断強度の低下率を前記評価データ
に当てはめることによって、その時のクラック率を推定することができ、推定されたクラ
ック率から接合部の劣化度合や寿命等の評価判定を簡易に行うことができる。
【００４７】
また、電子部品の試験評価装置１０によれば、せん断強度測定処理手段１５ａにより求
められた熱衝撃を与える前のせん断強度と、熱衝撃を所定サイクル行った後のせん断強度
とから前記熱衝撃を与える前のせん断強度に対する前記熱衝撃を所定サイクル行った後の
せん断強度の低下率を求め、該求めたせん断強度の低下率と、前記記憶手段から読み出さ
れた評価データとに基づいて、電子部品の接合部の劣化状態が評価されるので、熱衝撃試
験後の電子部品の接合部の劣化状態の評価を自動的に行うことができ、評価効率を一層高
めることができる。
【００４８】
なお、試験評価装置１０に、評価データの登録機能を設けて、せん断強度測定機１を利
用して部品形状毎の実測データ（図３に対応するデータ）を求め、せん断強度の低下率と
クラック率との関係を示す近似線を作成して、記憶部に追加登録することができる構成と
してもよい。
【００４９】
次に実施の形態（２）に係る電子部品の試験評価方法について説明する。実施の形態（
１）に係る電子部品の試験評価方法では、熱衝撃を所定サイクル行う毎に測定された電子
部品の接合部に作用するせん断強度と前記電子部品の接合部に生じるクラックの割合との
関係を示す実測データ（図３参照）に基づいて作成された評価データ（図２参照）が劣化
状態の評価判定に使用されるようになっているが、実施の形態（２）に係る電子部品の試
験評価方法では、実測データに基づいて作成された評価データを使用するのではなく、電
子部品の接合部に異なる割合のクラックを入れた複数の部品実装基板の解析モデルを作成
し、これら解析モデルのＦＥＭ（有限要素法）による応力解析を行って得られた各解析モ
デルの応力とクラックの割合との関係、及び応力とせん断強度との関係に基づいて作成さ
れた評価データが使用されるようになっている点が相違している。
【００５０】
図５は、実施の形態（２）に係る電子部品の試験評価方法に用いる試験評価装置の要部
を概略的に示したブロック図である。但し、図１に示した試験評価装置１０と同一機能を
有する構成部品には同一符号を付し、その説明を省略することとする。                
【００５１】
試験評価装置１０Ａは、せん断強度測定機１と、ＰＣ１１Ａとを含んで構成されており
、ＰＣ１１Ａは、操作部１２と、表示部１３と、記憶部１４Ａと、制御部１５Ａとを含ん
で構成されている。記憶部１４Ａには、部品実装基板の解析モデルを作成するモデル作成
用ソフトウェア、解析モデルのＦＥＭ（有限要素法）による応力解析を行う応力解析用プ
ログラム、せん断強度測定用プログラム、及び熱衝撃試験評価用プログラムなどが記憶さ
れるようになっている。
【００５２】
制御部１５Ａは、モデル作製用ソフトウェアを読み込み、操作部１２を通じて入力され
た条件に基づいて、電子部品の接合部に異なる割合のクラックを入れた複数の部品実装基
板の３次元の解析モデルを作成する解析モデル作成手段１５ｄと、応力解析用プログラム
にしたがって、解析モデル作成手段１５ｄにより作成された複数の解析モデルの応力解析
を行う応力解析手段１５ｅと、応力解析手段１５ｅにより解析された各解析モデルの応力
とクラック率との関係、及び応力とせん断強度との関係に基づいて、せん断強度の低下率
とクラック率との関係を示す評価データを作成する評価データ作成手段１５ｆとを備えて
いる。
【００５３】
また、制御部１５Ａは、記憶部１４Ａから読み出したせん断強度測定用プログラムにし
たがってせん断強度測定機１を制御し、熱衝撃試験に供された電子部品の接合部に作用す
るせん断強度を測定するせん断強度測定処理手段１５ａと、せん断強度測定処理手段１５
ａにより求められた熱衝撃を与える前のせん断強度と熱衝撃を所定サイクル行った後のせ
ん断強度とから、前記熱衝撃を与える前のせん断強度に対する前記熱衝撃を所定サイクル
行った後のせん断強度の低下率を求めるせん断強度低下率算出手段１５ｂと、せん断強度
低下率算出手段１５ｂにより算出されたせん断強度の低下率と、評価データ作成手段１５
ｆにより作成された評価データとに基づいて、電子部品の接合部の劣化状態を評価する評
価処理手段１５ｇとを含んで構成されており、せん断強度低下率算出手段１５ｂと評価処
理手段１５ｇとが、熱衝撃試験評価用プログラムにしたがって実行されるようになってお
り、評価結果は、表示部１３に出力されるようになっている。
【００５４】
次に、応力解析を行って導き出される、せん断強度の低下率とクラック率との関係を示
す評価データについて説明する。図６は、解析モデル作成手段１５ｄにより作成された部
品搭載基板の解析モデルの一例を模式的に示した図であり、図７は、クラック２３ａの割
合が異なる解析モデルの接合部の形態を模式的に示した図である。
【００５５】
解析モデル作成手段１５ｄは、ＦＥＭ応力解析を行うために必要なチップ部品２１、基
板２２、及び接合部２３のそれぞれの形状・寸法データなどが入力された３次元の解析モ
デルをモデル作成用ソフトウェアを用いて作成し、接合部２３の形状については、図７に
示すように、クラック２３ａの割合が異なる（すなわちクラック率＝ｌ2／ｌ1×１００（％）、ｌ3／ｌ1×１００（％）、…）数種類のモデルが設計されるようになっている。
【００５６】
応力解析手段１５ｅは、解析モデル作成手段１５ｄにより作成された各解析モデルと、
チップ部品２１、基板２２、及び接合部２３の物性値などの入力条件とに基づいて、チッ
プ部品２１の接合部２３が形成されていない側面から水平に矢印Ａ方向に力を与えて一定
量変位させるシミュレーションを行い、一定量変位させた際に生じる応力を解析する。
【００５７】
なお、解析モデルにおける初期応力（熱衝撃を与える前の応力）は、次式で表される。
σ0＝ｆ0／Ｓ0  （σ：応力、ｆ：強度、Ｓ：接続面積）
したがって、初期強度は、ｆ0＝σ0×Ｓ0  （σ0：降伏（破壊）応力）となり、接合部２３が破断するときは、σ0＝ｆ（ｘ）／Ｓ（ｘ）の関係が常に成り立つので、任意の接続面積Ｓ（ｘ）の解析モデルによると、応力と接続面積とは次式で表される。
σ（ｘ）＝ｆ0／Ｓ（ｘ）
Ｓ（ｘ）＝ｆ0／σ（ｘ）
このときせん断強度は、ｆ（ｘ）＝σ0×Ｓ（ｘ）＝σ0×ｆ0／σ（ｘ）・・（１）
となる。よって、応力σ（ｘ）の増加はせん断強度ｆ（ｘ）の低下に置き換えることがで
きる。
【００５８】
評価データ作成手段１５ｆでは、応力解析手段１５ｅにより応力解析された各解析モデ
ルの応力とクラック率との関係、及び上記応力とせん断強度との関係式（１）に基づいて
、せん断強度とクラック率との関係を示すデータを作成する。
【００５９】
図８は、応力解析手段１５ｅにより解析された応力に対応するせん断強度（一定量変位
させた場合の反力）とクラック率との関係を示した図であり、せん断強度が大きくなると
、クラック率が低下する（すなわち、接合面積が大きい）関係を示しており、このグラフ
からクラック率０％のせん断強度Ｓ1に対する任意のクラック率ｘのせん断強度Ｓxの低下率（すなわち｛（Ｓ1−Ｓx）／Ｓ1｝×１００（％））を求めて、図９に示したようなせん断強度の低下率とクラック率との関係を示すデータ（グラフ）をさらに作成する。
【００６０】
したがって、モデル化したチップ部品２１の熱衝撃試験サンプルのせん断強度の低下率
を、この図９に示したグラフに当てはまると、断面観察せずにクラック率を求めることが
でき、該クラック率から、判定基準（図９の場合クラック率ｘ％未満）を満たす耐久性を
有するか否かの判定を行うことができるようになっており、モデル化した部品ごとの評価
データが作成されるようになっている。
【００６１】
次に、実施の形態（２）に係る電子部品の試験評価方法を図１０に示したフローチャー
トに基づいて説明する。
まず、工程１１では、チップ部品の接合部に異なる割合のクラックを入れた複数の部品
実装基板の解析モデルの作成を行い、工程１２では、応力解析に必要な、チップ部品２１
、基板２２、接合部２３の各物性データ等を入力して、各解析モデルの応力解析を行い、
クラック率が異なる各解析モデルの応力を求める。
【００６２】
工程１３では、応力解析により求められたクラック率が異なる各解析モデルの応力を、
上記応力とせん断強度との関係式（１）に基づいて、対応するせん断強度に置き換えて、
せん断強度とクラック率との関係を示すデータ（図８参照）を作成し、工程１４では、ク
ラック率０％の解析モデルのせん断強度Ｓ1に対するモデル化された解析モデルのせん断
強度Ｓの低下率を算出する処理を行い、せん断強度の低下率とクラック率との関係を示す
評価データ（図９参照）を作成する。
【００６３】
工程１５では、モデルに使用したチップ部品を半田で基板に接合した熱衝撃試験サンプ
ルを必要数作製し、工程１６では、作製した試験サンプルを熱衝撃試験装置にセットして
、所定の温度サイクル条件で熱衝撃試験を行う。
【００６４】
次の工程１７では、熱衝撃を与える前の試験サンプル（すなわち、温度サイクル数が０
の試験サンプル）と、熱衝撃を所定サイクル（例えば２０００、３０００サイクル等）行
った後の試験サンプルとを、それぞれせん断強度測定機１１にセットして、チップ部品の
側面を一定の力で加圧しながら半田接合部を破断させる際のせん断強度を測定する。
【００６５】
次の工程１８では、熱衝撃を与える前の試験サンプルのせん断強度Ｓ1に対する熱衝撃
を所定サイクル行った後の試験サンプルのせん断強度Ｓ2の低下率（すなわち、｛（Ｓ1−Ｓ2）／Ｓ1｝×１００（％））を算出する処理を行い、工程１９に進む。
【００６６】
工程１９では、求めたせん断強度の低下率を、図９に示した解析モデルの応力解析から
求めた評価データに当てはめて、試験サンプルのせん断強度の低下率に対応するクラック
率を求め、所定の判定基準（例えば、クラック率ｘ％未満）を満たしているか否か、すな
わちＯＫかＮＧかを判断する評価判定を行い、判定結果を出力する。上記工程１１〜１４
と、工程１７〜１９との処理が、試験評価装置１０Ａにより実行されるようになっている
。また、必要であれば、温度サイクル数が異なる試験サンプルのせん断強度を測定して、
上記処理を繰り返す。
【００６７】
上記実施の形態（２）に係る電子部品の試験評価方法によれば、新規の電子部品や接合
材を使用する場合でも、クラックの割合が異なる複数の解析モデルを作成して応力解析を
行うことで、前記複数の解析モデルの応力とクラックの割合との関係が得られ、さらに応
力とせん断強度との関係式（１）に基づいて、せん断強度の低下率とクラックの割合との
関係を示す評価データが作成されるので、前記評価データを作成するための熱衝撃試験や
せん断強度の測定を行わなくてもよく、時間と手間をかけずに解析モデルに使用した部品
に対応した評価データを作成することができる。
【００６８】
また、解析モデルの応力解析を行って作成された評価データを用いて前記電子部品の接
合部の劣化状態の評価を行うので、熱衝撃試験後の電子部品の接合部の劣化状態を確認す
る作業として、前記電子部品の接合部に作用するせん断強度を測定すればよく、従来行わ
れていた断面観察と比べて、熱衝撃試験後の確認作業に必要な時間を大幅に短縮すること
ができ、また、せん断強度の測定方法は、ＪＩＳ等に規格化されている方法を用いること
で、断面観察のように熟練者でなくとも評価が可能であり、作業効率を高めることができ
る。
【００６９】
また、１試験サンプル当たりの確認作業が短時間で済むので、試験サンプル数を増やす
ことができ、試験サンプル数を増やすことで、ばらつきを把握することもでき、精度の高
い評価を行うことが可能となる。また、算出されたせん断強度の低下率を、前記解析モデ
ルに使用した部品に対応する評価データに当てはめることによって、前記部品を使用した
際のクラックの割合をより精度良く推定することができ、推定されたクラックの割合から
接合部の劣化度合や寿命等の評価判定を簡易に行うことができる。
【００７０】
また、試験評価装置１０Ａによれば、応力解析手段１５ｅにより電子部品の接合部に異
なる割合のクラックを入れた複数の解析モデルの応力解析が行われ、該解析された各解析
モデルの応力と前記クラックの割合との関係、及び応力とせん断強度との関係式（１）に
基づいて、せん断強度の低下率と前記クラックの割合との関係を示す評価データが作成さ
れるので、解析モデルに使用した部品毎に評価データを作成することができ、より精度良
く評価を行うことができる。
【００７１】
また、せん断強度低下率算出手段１５ｂにより求められたせん断強度の低下率と、評価
データ作成手段１５により解析モデルの応力解析を通じて作成された評価データとに基づ
いて、電子部品の接合部の劣化状態が評価されるので、電子部品の接合部の劣化状態の評
価を自動的に行うことができ、評価効率を一層高めることができる。
【００７２】
なお、上記実施の形態（２）では、図８に示したせん断強度とクラック率との関係を示
すデータからさらに、図９に示したせん断強度の低下率とクラック率との関係を示す評価
データを作成し、試験サンプルの熱衝撃前後でのせん断強度の低下率を求め、該求めたせ
ん断強度の低下率と、図９に示した評価データとに基づいて、電子部品の接合部の劣化状
態を評価するようになっているが、別の実施の形態では、せん断強度の低下率を求めずに
、図８に示したせん断強度とクラック率との関係を示すデータを評価データとして使用し
、試験サンプルの熱衝撃後のせん断強度だけを測定し、測定されたせん断強度を図８に示
したデータに当てはめてクラック率を求め、電子部品の接合部の劣化状態を評価する構成
としても良く、係る構成によれば処理工程を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態（１）に係る電子部品の試験評価方法を用いた試験評価装置の要部を概略的に示したフローチャートである。
【図２】電子部品の接合部の劣化状態を評価するための評価データの一例を示した図である。
【図３】評価データの作成に用いられる実測データの一部を示した図である。
【図４】実施の形態（１）に係る電子部品の試験評価方法を示したフローチャートである。
【図５】実施の形態（２）に係る電子部品の試験評価方法を用いる試験評価装置の要部を概略的に示したブロック図である。
【図６】解析モデル作成手段により作成された部品搭載基板の解析モデルの一例を模式的に示した図である。
【図７】クラック率が異なる解析モデルの接合部の形状を模式的に示した図である。
【図８】応力解析を通じて求められたせん断強度とクラック率との関係を示した図である。
【図９】電子部品の接合部の劣化状態を評価するための評価データの一例を示した図である。
【図１０】実施の形態（２）に係る電子部品の試験評価方法を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１０、１０Ａ  試験評価装置
１  せん断強度測定機
１１、１１Ａ  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
１４、１４Ａ  記憶部
１５、１５Ａ  制御部
１５ａ  せん断強度測定処理手段
１５ｂ  せん断強度低下率算出手段
１５ｃ  評価判定手段
１５ｄ  解析モデル作成手段
１５ｅ  応力解析手段
１５ｆ  評価データ作成手段
【図１】
2006058221.tif 000003
【図２】
2006058221.tif 000004
【図３】
2006058221.tif 000005
【図４】
2006058221.tif 000006
【図５】
2006058221.tif 000007
【図６】
2006058221.tif 000008
【図７】
2006058221.tif 000009
【図８】
2006058221.tif 000010
【図９】
2006058221.tif 000011
【図１０】
2006058221.tif 000012