JERG-0-043-TM001A

限定なし

宇宙用表面実装はんだ付工程標準（JERG-0-043）技術データ集

2022年 3月 29日 制定

宇宙航空研究開発機構

免責条項
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発行〒305-8505 茨城県つくば市千現 2-1-1
宇宙航空研究開発機構 安全・信頼性推進部
JAXA（Japan Aerospace Exploration Agency）

JERG-0-043-TM001A

目

次

1．
1.1
1.2
1.3

総則 ..................................................................................................................................... 1
目的 ..................................................................................................................................... 1
適用範囲 .............................................................................................................................. 1
付帯事項 .............................................................................................................................. 1

2．
2.1
2.2

関連文書 .............................................................................................................................. 2
適用文書 .............................................................................................................................. 2
参考文書 .............................................................................................................................. 3

3．

技術データ一覧 ................................................................................................................... 4

付録
技術データ 1

部品･基板の組合せによるはんだ接合部の熱応力歪の検討....................................... 1-1

技術データ 2

部品･基板の組合せによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討 ................................... 2-1

技術データ 3

はんだ付ランド形状の熱疲労寿命に及ぼす影響の検討............................................. 3-1

技術データ 4

はんだ付工法の比較 ................................................................................................ 4-1

技術データ 5

はんだ材料による熱疲労寿命への影響検討 .............................................................. 5-1

技術データ 6

はんだ材料のマイグレーションへの影響検討 ............................................................. 6-1

技術データ 7

フラックス成分の検討 ................................................................................................ 7-1

技術データ 8

主な洗浄方法の比較表............................................................................................. 8-1

技術データ 9フロン代替洗浄剤の部品裏面洗浄性の検討.............................................................. 9-1

技術データ 10端子めっき組成の熱疲労性への影響検討 ............................................................... 10-1

技術データ 11

はんだ供給とはんだフィレット形状の検討 ................................................................ 11-1

技術データ 12

繰り返しリフローによるはんだ接合部信頼性検討 ..................................................... 12-1

技術データ 13

局所加熱法の条件検討とはんだ接合部信頼性検討 ................................................ 13-1

技術データ 14

部品・材料に関する耐洗浄性の検討 ....................................................................... 14-1

技術データ 15

基板洗浄度評価方法の検討 ................................................................................... 15-1

技術データ 16

はんだフィレット形状と寿命の関係 ........................................................................... 16-1

技術データ 17

はんだ付部再加工条件と寿命の関係 ...................................................................... 17-1

技術データ 18

非イオン界面活性剤の評価法の検討 ...................................................................... 18-1

技術データ 19

ファインピッチパッケージ及び表面実装工法の評価 ................................................. 19-1

技術データ 20

熱衝撃試験と温度サイクル試験による比較評価 ....................................................... 20-1

技術データ 21

フラックス残渣の影響評価方法 ................................................................................ 21-1

技術データ 22

外観判定基準の比較 .............................................................................................. 22-1

技術データ 23

はんだ付検査・判定の良否判定基準の見本 ............................................................ 23-1

技術データ 24

はんだ付検査・判定の良否判定基準の見本（板状電極部品） .................................. 24-1

技術データ 25

はんだ付検査・判定の良否判定基準の見本（スタックコンデンサ部品） ..................... 25-1

技術データ 26

積層セラミックコンデンサのはんだ付工法の評価...................................................... 26-1

技術データ 27

ガルウィングリード部品のはんだ付外観と信頼性評価............................................... 27-1

ii

JERG-0-043-TM001A
1． 総則
本文書は、「宇宙用表面実装はんだ付工程標準(JERG-0-043)」において引用される技術データ(技術データ 1～27)について、その詳細情報を示すものである。
1.1

目的

本文書は、JERG-0-043 に規定する要求事項、品質保証事項などの事項について、その背景／事例／
評価データを解説し、JERG-0-043 の利用に資することを目的とする。

1.2

適用範囲

(1) 本書は、表面実装部品の高信頼性電気接続を得るためのはんだ付についての参考情報を示すものである。
(2) 本書は、契約上の仕様書で規定された場合に適用する。この場合、契約の相手方のみならず、契約の一部を履行する下請業者等においても本書を適用しなければならない。
ただし、対象となる実装基板がリードスルー実装と表面実装との混合タイプの場合には、リードスルー実
装について JERG-0-039「宇宙用はんだ付工程標準」（以下 JERG-0-039 という。）を、表面実装については本書を適用する。 又、ハイブリッド IC 及びマイクロ波 IC は、本書の適用外とするが設計条件の工程の認定試験については本書によるものとする。
(3) その他の適用範囲については、上位文書である JERG-0-043 に従うものとする。
1.3

付帯事項
付帯事項については、上位文書である JERG-0-043 に従うものとする。

1

JERG-0-043-TM001A
2． 関連文書
下記の文書は、本書に規定する範囲内において、本書の一部をなすものである。特に規定のない限り本書適用時の最新版とする。
2.1

適用文書
(1) 宇宙航空研究開発機構文書
a. JERG-0-039

宇宙用はんだ付工程標準

b. JERG-0-040

宇宙用電子機器接着工程標準－ 部品接着固定、コンフォーマルコーティング及びポッティング

c. JERG-0-041

宇宙用電気配線工程標準

d. JERG-0-042

プリント配線板と組立品の設計標準

e. JERG-0-043

宇宙用表面実装はんだ付工程標準(2) 公共規格等
ANSI 規格a. ANSI/J-STD-004

Requirements for Soldering Fluxes

b. ANSI/J-STD-005

Requirements for Soldering Pastesc. ANSI/J-STD-006

Requirements for Electronic Grade Solder Alloys andFluxed and Non-Fluxed Solid Solder for Electronic
Soldering Applications

JIS 規格a.

JIS Z 3282

はんだ

b.

JIS Z 3284

ソルダペースト

IPC 規格a.

J-STD-001

JOINT INDUSTRY STANDARD Requirements for SolderedElectrical and Electronic Assembliesb.

IPC-TM-650

Test Methods Manual2

JERG-0-043-TM001A
2.2

参考文書

下記の文書は、本書の記載内容を補足するために参考となるものである。
JIS 規格a.

JIS K 3362

合成洗剤試験方法b.

JIS K 3363

合成洗剤の生分解度試験方法

c.

JIS K 8101

エタノール（99.5）（試薬）d.

JIS K 8839

２－プロパノール（試薬）a.

MIL-STD-202

Test Methods for Electronic and Electrical Component Partsb.

MIL-STD-1276

Leads for Electronic Component Parts

MIL 規格FEDRAL 規格a.

TT-I-735

Isopropyl Alcohol

ASTM 規格a.

ASTM B 488

Electrodeposited Coatings of Gold for Engineering Usesb.

ASTM B 545

Standard Specification for Electrodeposited Coating of Tinc.

ASTM B 700

Standard Specification for Electrodeposited Coating of Silver forEngineering usea.

AMS 2418

Plating Copperb.

AMS 2422

Plating, GoldAMS 規格SAE-AMS(Aerospace Material Specification)規格a.

SAE-AMS-P-81728

Plating, Tin-Lead (Electrodeposited)b.

SAE-AMS-QQ-N-290

Nickel Plating (Electrodeposited)

IPC 規格a.

IPC-SM-782 Surface Mount Land Patternsb.

J-STD-001FSSpace Applications Electronic Hardware Addendum to
J-STD-001F Requirements for Soldered Electrical andElectronic Assemblies

ESA 資料a.

ECSS-Q-ST-70-08C

Manual soldering of high-reliability electrical connectionsb.

ECSS-Q-ST-70-38C

High-reliability soldering for surface-mount and mixed
technology”
3

JERG-0-043-TM001A
3． 技術データ一覧
本文書に示す技術データ 1～27 について、上位文書である JERG-0-043 において引用される項番との対応表を以下に示す。
技術
データ
No.

JERG-0-043D

名称

引用項番

1

部品･基板の組合せによるはんだ接合部の熱応力歪の検討

5.1.1

2

部品･基板の組合せによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討

5.1.1

3

はんだ付ランド形状の熱疲労寿命に及ぼす影響の検討

5.1.2

4

はんだ付工法の比較

5.2.1

5

はんだ材料による熱疲労寿命への影響検討

5.3.1

6

はんだ材料のマイグレーションへの影響検討

5.3.1

7

フラックス成分の検討

5.3.1

8

主な洗浄方法の比較表

5.3.3

9

フロン代替洗浄剤の部品裏面洗浄性の検討

5.3.3

10

端子めっき組成の熱疲労性への影響検討

5.3.4

11

はんだ供給とはんだフィレット形状の検討

5.4.1 5.4.2

12

繰り返しリフローによるはんだ接合部信頼性検討

5.7.1

13

局所加熱法の条件検討とはんだ接合部信頼性検討

5.7.2

14

部品・材料に関する耐洗浄性の検討

5.8.1

15

基板洗浄度評価方法の検討

5.8.2

16

はんだフィレット形状と寿命の関係

5.9.3

17

はんだ付部再加工条件と寿命の関係

5.10

18

非イオン界面活性剤の評価法の検討

5.3.3

19

ファインピッチパッケージ及び表面実装工法の評価

4.3 4.4.2 5.1.2

20

熱衝撃試験と温度サイクル試験による比較評価

4.4.1 4.4.2

21

フラックス残渣の影響評価方法

5.3.3

22

外観判定基準の比較

5.9.3

23

はんだ付検査・判定の良否判定基準の見本

5.9.3

24

はんだ付検査・判定の良否判定基準の見本（板状電極部品）

5.9.3

25

はんだ付検査・判定の良否判定基準の見本（スタックコンデンサ部品）

5.9.3

26

積層セラミックコンデンサのはんだ付工法の評価

5.7.2

27

ガルウィングリード部品のはんだ付外観と信頼性評価

5.9.3

技術データ 1～27 の詳細内容について、各付録に示す。

4

JERG-0-043-TM001A

技術データ 1
部品・基板の組合せによるはんだ接合部の熱応力歪の検討
目

次

1.

はじめに ............................................................................................................................... 1-2

2.

評価方法 ............................................................................................................................... 1-2

2.1

対象表面実装型部品及び実装基板 ....................................................................................... 1-2

2.2

シミュレーション条件 ......................................................................................................... 1-3

3.

結果 ...................................................................................................................................... 1-5

3.1

表面実装型部品の違いによるはんだ接合部の熱応力歪の検討 ........................................... 1-5

3.2実装基板の違いによるはんだ接合部の熱応力歪の検討 ...................................................... 1-6

4.

まとめ................................................................................................................................... 1-7

5.

参考文献 ............................................................................................................................... 1-7

図 表 目 次
図 1.1-1 主な表面実装型部品及びリード部品の形状 ................................................................. 1-2
図 1.3-1 表面実装型部品の違いによるはんだ接合部熱応力歪の検討結果 ................................ 1-5
図 1.3-2 実装基板の違いによるはんだ接合部の熱応力歪の検討結果(ﾁｯﾌﾟ形ﾈｯﾄﾜｰｸ抵抗器) .... 1-6
表 1.2-1 表面実装型部品の違いによる 熱応力歪の検討............................................................ 1-3
表 1.2-2 実装基板の違いによる熱応力歪の 検討....................................................................... 1-3
表 1.2-3 シミュレーション条件 .................................................................................................. 1-3
表 1.2-4 シミュレーション用材料定数 ....................................................................................... 1-4
表 1.3-1 表面実装型部品の違いによるはんだ接合部熱応力歪の検討結果 ................................ 1-5
表 1.3-2 実装基板の違いによるはんだ接合部の熱応力歪の検討結果........................................ 1-6

1-1

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに
宇宙用電子機器において、実装部品と実装基板の熱膨脹係数差等により発生するはんだ接合部の熱応力歪の検討が重要である。下記に、主な表面実装型部品及びリード部品を示すが、本資料では、これらの代表的な表面実装型部品と各種実装基板の組合せによるはんだ接合部の熱応力歪の検討として、FEM (Finite Element Method : 有限要素法)コンピュータシミュレーション解析を行ったものである。

（a）ストレスリリーフ構造の端子（a-1)内曲げﾘｰﾄﾞ端子
側面端子の広いﾀｲﾌﾟ（a-2）内曲げﾘｰﾄﾞ端子
側面端子の狭いﾀｲﾌﾟ（b） ノンストレスリリーフ構造の端子の表面実装型部品（a-3）内曲げﾘｰﾄﾞ端子
低面から出ているﾀｲﾌﾟ（c） LCC（a-4）内曲げﾘｰﾄﾞ端子
側面から出ているﾀｲﾌﾟ（d） リード付き部品全般(Leadless Chip Carrier)

図 1.1-1 主な表面実装型部品及びリード部品の形状
2.

評価方法

2.1

対象表面実装型部品及び実装基板

対象表面実装型部品及び実装基板の組合せについて、表 1.2-1 及び表 1.2-2 に示す。

1-2

JERG-0-043-TM001A

項

表 1.2-1 表面実装型部品の違いによる
熱応力歪の検討目
種類[()内は図 1.1-1 に対応する記号]

表 1.2-2 実装基板の違いによる
熱応力歪の検討
項 目
種類[()内は表 1-1 に対する記号]①ﾁｯﾌﾟ形ﾀﾝﾀﾙ電解ｺﾝﾃﾞﾝｻ (a-1)（3.2mm×1.6mm×1.6mm)
SMD
(材質及び
１

構造を
考慮)
(L × W ×
T)②ｾﾗﾐｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ形ＱＦＰ (a-4)（43.2mm×43.2mm×4.6mm)③ﾌﾟﾗｽﾁｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ形ＱＦＰ (a-4)

１

SMD

(c)
２

基板
(材質を考慮)（12.2mm×12.2mm×2.8mm)④角形ﾁｯﾌﾟ固定抵抗器 (b)ﾁｯﾌﾟ形ﾈｯﾄﾜｰｸ抵抗器①ｶﾞﾗｽｴﾎﾟｷｼ基板②CIC ﾒﾀﾙｺｱ基板③ｾﾗﾐｯｸ基板

３

はんだ

Sn-Pb 共晶

（2.0mm×1.27mm×0.5mm)⑤ﾁｯﾌﾟ形ﾈｯﾄﾜｰｸ抵抗器 (c)（10.16mm×4.5mm×0.635mm)２

基板

ガラスエポキシ基板

３

はんだ

2.2

シミュレーション条件

Sn-Pb 共晶

シミュレーション条件及び材料定数については、表 1.2-3 及び表 1.2-4 に示す。

表 1.2-3 シミュレーション条件
種

項 目
１

解析種類

３次元温度定常弾性熱応力解析

２

解析ソフト

MSC/NASTRAN

３

想定環境

-30℃ ～ +100℃

類①主歪ε：Δε=・ε(Tmin)・+・ε(Tmax)・②相当歪εeq：Δεeq=・εeq(Tmin)・+・εeq(Tmax)・
４

評価歪※εeq= 2/3×{(εx-εy)２+(εy-εz)２+(εz-εx)２+2/3(γxy２+γyz２+
γzx２)}1/2※εx,y,z:x,y,z 方向の歪γxy,yz,zx :xy,yz,zx 面のせん断歪1-3表 1.2-4 シミュレーション用材料定数

JERG-0-043-TM001A

1-4

JERG-0-043-TM001A
3.

結果

3.1

表面実装型部品の違いによるはんだ接合部の熱応力歪の検討

表面実装型部品の違いによるはんだ接合部の熱応力歪の検討結果について、表 1.3-1 及び図
1.3-1 に示す。表 1.3-1 及び図 1.3-1 には各部品の実装基板の熱衝撃試験結果より求めた特性寿命も合わせて示す。

部

表 1.3-1 表面実装型部品の違いによるはんだ接合部熱応力歪の検討結果
品
名
はんだ接合部歪（×10－３ )
特性寿命（η）（試験結果より）
主 歪
相当歪

チップ形タンタル電解コンデンサ

4.19

1.71

3660

セラミックパッケージ形 QFP

7.71

5.78

3270

プラスチックパッケージ形 QFP

5.48

2.89

3300

角形チップ固定抵抗器

8.95

6.22

1730

チップ形ネットワーク抵抗器

11.00

8.13

1160

※ セラミックパッケージ形 QFP に関しては、試験時に接着剤等での固定を行っており、解析モ
デルと内容が異なる。

図 1.3-1 表面実装型部品の違いによるはんだ接合部熱応力歪の検討結果

1-5

JERG-0-043-TM001A

この結果から、シミュレーションでの歪値と寿命とには相関関係があり、熱応力設計を行う上で、厳しいと考えられる部品（チップ形ネットワーク抵抗器等の LCC 構造の部品）については、
シミュレーションでの歪評価を行う必要がある。

3.2

実装基板の違いによるはんだ接合部の熱応力歪の検討

実装基板の違いによるはんだ接合部の熱応力歪の検討結果について、表 1.3-2 及び図 1.3-2 に示す。

表 1.3-2 実装基板の違いによるはんだ接合部の熱応力歪の検討結果（チップ形ネットワーク
抵抗器）
はんだ接合部歪（×10－３)
特性寿命（η）
基
板
名（試験結果より）
主 歪
相当歪
ガラスエポキシ基板

4.75

2.15

1160

CIC メタルコア基板

4.72

2.14

1500

セラミック基板

5.29

2.89

830

※ 実装基板比較のためはんだ接合部のモデルを簡略化しているため、はんだ接合部に発生する歪は図 1.3-1 とは異なる。

図 1.3-2 実装基板の違いによるはんだ接合部の熱応力歪の検討結果(ﾁｯﾌﾟ形ﾈｯﾄﾜｰｸ抵抗器)

1-6JERG-0-043-TM001A

この結果から次のことが言える。
a.

実装基板の違いによるはんだ接合部の熱応力歪の比較では、部品と基板の熱膨張係数の近いセラミック基板との組合せが熱応力歪及び特性寿命が悪い結果となった。一方、部品と基板の熱膨張係数の２番目に近い CIC メタルコア基板が熱応力歪及び特性寿命が最も良い結果と
なった。

b.

コンピュータシミュレーションでは、モデル形状及び基板の材料定数以外は同じ形状及び値を用いている。一方、基板の材料定数については表 1.2-4 に示す値を用いているが、表面実装部品の場合、部品の大きさに占めるはんだ接合部の割合が大きく、はんだ材料自身の熱膨張係数（Sn-Pb 共晶の場合は、2.3×10ー５）を考慮して最適化する必要があり、熱応力設計を行う上で、厳しいと考えられる部品と基板とはんだ材料の組合せについては、シミュレーシ
ョンでの歪評価を行う必要がある。

4.

まとめ
上記検討結果により、部品・基板の組合せによる熱応力歪の検討については次の事が言える。

a.

ストレスリリーフ構造の電極端子の表面実装型部品は、リード端子による熱応力歪の緩和によりはんだ接合部に発生する熱応力歪を軽減し、寿命延長が期待できる。

b.

一方、ノンストレスリリーフ構造の電極端子の表面実装型部品は、熱応力歪が直接はんだ接合部に集中するため、熱応力歪が大きく、また寿命が短い。

c.

部品と基板の組合せによる熱応力歪の関係は、表面実装型部品の場合はんだ材料自身の熱膨脹係数を考慮する必要がある。

d.

熱応力設計を行う上で、FEM コンピュータシミュレーションでの熱応力歪解析が有効であり、熱応力設計上厳しいと考えられる部品と基板の組合せについては、熱応力歪解析での確認が必要である。

5.

参考文献
平成４年度 共通部品の開発（4-17）高密度実装技術の確立（その３）2-4

1-7

JERG-0-043-TM001A

技術データ 2
部品・基板の組合せによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討

目

次

1.

はじめに ............................................................................................................................... 2-2

2.

供試体の作成........................................................................................................................ 2-2

3.

試験条件・評価項目 ............................................................................................................. 2-2

4.

結果 ...................................................................................................................................... 2-3

4.1

表面実装型部品の違いによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討 ....................................... 2-3

4.2

部品・基板の組合せによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討 ........................................... 2-5

5.

まとめ................................................................................................................................... 2-6

6.

参考文献 ............................................................................................................................... 2-7

図 表 目 次
図 2.4-1 表面実装型部品の違いによる熱疲労寿命の検討結果 .................................................. 2-4
図 2.4-2 部品・基板の組合せによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討結果............................. 2-5
表 2.3-1 対象表面実装型部品及び実装基板 ................................................................................ 2-2
表 2.3-2 評価方法・条件測定項目 .............................................................................................. 2-3
表 2.4-1 表面実装型部品の違いによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討結果 ......................... 2-3
表 2.4-2 部品・基板の組合せによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討結果............................. 2-5
表 2.5-1 部品・基板の組合せによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討 .................................... 2-7

2-1

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに
宇宙用電子機器において、部品・基板の組合せによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討が重要である。技術データ 1 に、主な表面実装型部品及びリード部品を示したが、本資料では、この代表的な表面実装型部品と各種実装基板の組合せでの熱衝撃試験による熱疲労寿命の検討を行ったものである。

2.

供試体の作成供試体はソルダペーストを基板に塗布し、部品を装着し、全体加熱リフロー炉にて加熱し作成した。
供試体サンプルの種類を表 2.3-1 に示す。
3.

試験条件・評価項目
供試体に表 2.3-2 に示す試験及び評価を行い、部品・基板の組合せによるはんだ接合部の熱疲

労寿命の確認を行った。

項

種

目

SMD
(材質及び
1
構造を考慮)(LxWxT)2 基

板

類

表 2.3-1 対象表面実装型部品及び実装基板
製造メー
品
番

①ﾁｯﾌﾟ形ﾀﾝﾀﾙ電解ｺﾝﾃﾞﾝｻ(3.2mmx1.6mmx1.6mm)②ｾﾗﾐｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ形ＱＦＰ(43.2mmx43.2mmx4.6mm)③ﾌﾟﾗｽﾁｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ形ＱＦＰ(12.2mmx12.2mmx2.8mm)④角形ﾁｯﾌﾟ固定抵抗器(RMS15)(2.0mmx1.27mmx0.5mm)⑤角形ﾁｯﾌﾟ固定抵抗器(RMS35)(3.94mmx1.27mmx0.5mm)⑥ ﾁｯﾌﾟ形ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ(6.4mmx4.1mmx2.0mm)⑦ ﾁｯﾌﾟ形ﾈｯﾄﾜｰｸ抵抗器(10.16mmx4.5mm
x0.635mm)① ガラスエポキシ基板

ECSHIC Y105
QFP232-G-4040
SQFH048-P-1010

はんだ(ｿﾙﾀﾞｰﾍﾟｰｽﾄ)

松下電子
部品(株)
東芝(株)

RMS15K333JR

松下電子
工業(株)
福井松下
電器(株)

○

RMS35K333JR

福井松下
電器(株)

○

松下電器
産業(株)
福井松下
電器(株)

○

ECW VD3
RZCS16K1001JA
C

松下電子
部品(株)
日立化成
(株)
松下電子
部品(株)

② CIC メタルコア基板

3

カ

NASDA-QPL 品の区別(○印 NASDA-QPL 品)③ ｾﾗﾐｯｸ基板(96%ｱﾙﾐﾅ)(ﾊﾟﾀｰﾝ組成:Ag-Pd,Ag,Ag-Pt)
Sn-Pb 共晶

2-2○

JERG-0-043-TM001A
表 2.3-2 評価方法・条件測定項目項 目条
件試 験 項 目熱衝撃試験（気相）-30℃(30 分) ⇔ +100℃(30 分)
測 定 項 目

①外観観察
②電気特性

4.

結果

4.1

表面実装型部品の違いによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討

表面実装型部品の違いによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討結果について、表 2.4-1 及び図
2.4-1 に示す。
表 2.4-1 表面実装型部品の違いによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討結果（熱衝撃試験：-30℃(30 分) ⇔ +100℃(30 分)、ガラスエポキシ基板、Sn-Pb 共晶の場合）
電 気 検 査
外観検査
部 品 名
特性寿命(η)※1
限界寿命 ※2
特性寿命(η) ※3①

ﾁｯﾌﾟ形ﾀﾝﾀﾙ電解ｺﾝﾃﾞﾝｻ ※4

4780

未測定

未測定

②

ｾﾗﾐｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ形 QFP

3460

2000

12100

③

ﾌﾟﾗｽﾁｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ形 QFP

4950

6000

－－－－ ※5④

角形ﾁｯﾌﾟ固定抵抗器(RMR15)

1650

9000

12700

⑤

角形ﾁｯﾌﾟ固定抵抗器(RMR35)※
4

1380

8000

17900

⑥

ﾁｯﾌﾟ形ﾌｨﾙﾑｺﾝﾃﾞﾝｻ ※4

1660

未測定

未測定

1160

1500

5550

⑦ ﾁｯﾌﾟ形ﾈｯﾄﾜｰｸ抵抗器※１外観検査の特性寿命は、外観検査でのはんだクラック発生数（判定基準は JERG-0-043 本文
表 5-11-1 及び表 5-11-4 参照）についてワイブル解析を行い、その特性寿命(η)を用いた。
※２限界寿命は、電気検査によりオープン不良が発生する第１発生サイクル数を限界寿命とした。
※３電気検査の特性寿命は、オープン不良数についてワイブル解析を行い、その特性寿命(η)を用いた。
※４※４については、参照として CIC メタルコア基板のデータを記載している。
※５－線については、故障発生数が少ないため、統計処理ができなかったため、寿命値は記して
いない。

2-3

JERG-0-043-TM001A(注)

セラミックパッケージ形 QFP での外観検査と電気検査の寿命値の逆転する現象は、外観検査の特性寿命値が統計数値のためによる。

図 2.4-1 表面実装型部品の違いによる熱疲労寿命の検討結果（熱衝撃試験：-30℃(30 分) +100℃(30 分)、ガラスエポキシ基板、Sn-Pb 共晶の場合）
この結果から、次のことが言える。
a.

ストレスリリーフ構造の端子の表面実装型部品については、リード端子による熱応力歪の吸収により外観検査で検出されるはんだクラックの発生寿命（外観検査、特性寿命）は遅いが、限界寿命についてははんだ接合部位がノンストレスリリーフ構造の端子の表面実装型部品よりも小さいため、限界寿命は速くなる傾向がある。

b.

一方、ノンストレスリリーフ構造の端子の表面実装型部品については、はんだ接合部に発生する熱応力歪は大きくなる傾向はあるが、はんだ接合部部位が比較的大きいため、限界寿命は長くなる。また、はんだクラックの発生寿命（外観検査、特性寿命）及び限界寿命は部品
形状（大きさ）、部品材質による影響があり、部品スパン（はんだ接合部位間距離）及び部品
材質と基板材質の熱膨脹係数差の影響が大きい。

c.

LCC 構造の表面実装型部品については限界寿命が短く、基板、はんだ材料、フィレット形状等の組合せによっては、十分な信頼性が確保できない場合がある。これは 1)熱応力歪が、はんだ接合部部位に直接加わるため、2)凹面端子構造のため、はんだフィレット形状が十分形成されない（技術データ 16 の図 16-2 参照）等が考えられるため、十分な評価が必要となる。

2-4

JERG-0-043-TM001A
4.2

部品・基板の組合せによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討

部品・基板の組合せによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討結果について、
表 2.4-2 及び図 2.4-2に示す。

表 2.4-2 部品・基板の組合せによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討結果（熱衝撃試験：-30℃(30 分)⇔+100℃(30 分)、Sn-Pb 共晶の場合）
外観検査
電 気 検 査部 品 名
基板
特性寿命(η)限界寿命
特性寿命(η)ｾﾗﾐｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ形 QFP

角形ﾁｯﾌﾟ固定抵抗器(RMR15)

ﾁｯﾌﾟ形ﾈｯﾄﾜｰｸ抵抗器①

ｶﾞﾗｽｴﾎﾟｷｼ基板

3460

2000

12100

②

CIC ﾒﾀﾙｺｱ基板

4850

9000

－－－－

①

ｶﾞﾗｽｴﾎﾟｷｼ基板

1650

9000

2700

②

CIC ﾒﾀﾙｺｱ基板

1530

10000

5400

③

ｾﾗﾐｯｸ基板

1300

－－－－

－－－－

①

ｶﾞﾗｽｴﾎﾟｷｼ基

1160

1500

5550

②

CIC ﾒﾀﾙｺｱ基板

1520

2000

9580

830

10000 以上－－－

③ ③ ｾﾗﾐｯｸ基板※１各種寿命値は、表 2.4-1 と同様ｾﾗﾐｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ形 QFP

角形ﾁｯﾌﾟ固定抵抗器(RMR15)（※ ▲印は-55℃

ﾁｯﾌﾟ形ﾈｯﾄﾜｰｸ抵抗器+125℃の場合)

図 2.4-2 部品・基板の組合せによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討結果（熱衝撃試験：-30℃(30 分)⇔+100℃(30 分)、Sn-Pb 共晶の場合）

2-5

JERG-0-043-TM001A
この結果から、次のことが言える。
a.

CIC メタルコア基板については、いずれの表面実装型部品との組合せにおいても、はんだク
ラックの発生寿命（外観検査、特性寿命）及び限界寿命は、ガラスエポキシ基板と比較して寿命が長い傾向がある。特に、セラミックパッケージ形 QFP とチップ形ネットワーク抵抗器との組合せでは顕著であり、これはこれらの大型部品については、部品の大きさに占めるはんだ接合部位の割合が小さく、そのため部品の熱膨脹係数（いずれも 6.7×10－５)に対し、熱膨脹係数差の小さい CIC メタルコア基板(CIC ﾒﾀﾙｺｱ基板:1.4×10－５､ｶﾞﾗｽｴﾎﾟｷｼ基板 1.8×10－)の方が有利であると考えられる。

５b.

セラミック基板については、はんだクラックの発生寿命（外観検査での特性寿命）はガラス
エポキシ基板より短いが、限界寿命は著しく長くなる傾向がある。
これは、Ag 系の厚膜のセラミック基板特有の問題であるはんだ接合部／基板界面での溶食等によるクラックによるためであり、一旦クラックが入ることにより熱応力歪が緩和され、その後の進展を防止するためと考えられる。しかし、
熱衝撃試験条件②-55℃(30 分)⇔+125℃(30分)のように熱応力歪が大きく発生する場合は、完全にはんだ接合部／基板界面が剥離し、かえって寿命低下を招く。

c.

部品・基板の組合せによる問題としては、その組合せが信頼性に大きく影響するため、十分な評価・検討が必要である。

5.

まとめ
上記検討結果を表 2.5-1 に示すが、部品・基板の組合せによるはんだ接合部の熱疲労寿命においては次の事が言える。
a.

ノンストレスリリーフ構造の端子の表面実装型部品、特に LCC 構造のように凹形フィレットとなる場合は、接合方法（はんだ材料、他の接合方法の検討）の検討、部品・基板の変更、温度条件の改善等を含めた検討を行う必要がある。

b.

また、Ag 系の厚膜のセラミック基板のはんだ接合部／基板界面での溶食等によるクラックの問題等の部品、基板特有の問題については十分な評価・検討が必要である。

2-6

JERG-0-043-TM001A
表 2.5-1 部品・基板の組合せによるはんだ接合部の熱疲労寿命の検討（Sn-Pb 共晶、条件-30℃(30 分)⇔+100℃(30 分)の場合）
基
板
端 子 数/
端子形状
考 察／注 意 事 項
CIC ﾒﾀﾙｺｱ
ｾﾗﾐｯｸ
ﾊﾟｯｹｰｼﾞ材質
樹脂基板
基板
基板
リードによる熱応力歪
数端子
○
○
○
の緩和により、十分信(a) ｽﾄﾚｽﾘﾘｰﾌ
頼性が確保できる。
構造
はんだ接合部位が極端多 端 子 (QFP
△
○～△
○～△
に小さい場合は、限界等)
寿命が短くなる。
熱応力歪が緩和されにくいため、部品／基板／はんだの組合せによｾﾗﾐｯｸ素体○～△○～△○
る熱応力歪の軽減が重(b) ﾉﾝｽﾄﾚｽﾘﾘｰﾌ
要である
構造
熱応力歪が緩和されにくいため、部品／基板／はんだの組合せによﾌﾟﾗｽﾁｯｸ素体○○～△○～△
る熱応力歪の軽減が重要である
熱応力歪が緩和されにくく、凹面端子のため、
フィレットが十分形成(c) LCC
CC 構造
△～×
△
△
されない等により十分な信頼性が確保できない場合がある。
※ ○：十分信頼性が確保できる。
△：信頼性が確保できる。
×：条件（はんだフィレット形状等）により信頼性が確保できない場合がある。

6.

参考文献
平成５年度 共通部品の開発（5-14）高密度実装技術の確立（その４）4-1-3

2-7

JERG-0-043-TM001A

技術データ 3
はんだ付ランド形状の熱疲労寿命に及ぼす影響の検討
目

次

1.

はじめに ............................................................................................................................... 3-22.

評価方法（熱衝撃試験） ..................................................................................................... 3-2

2.1

供試体の作成........................................................................................................................ 3-2

2.2

対象表面実装型部品及びはんだ付ランド形状..................................................................... 3-2

2.3

試験条件・評価項目 ............................................................................................................. 3-3

3.

評価方法（FEM コンピュータシミュレーション） ........................................................... 3-3

3.1

対象表面実装型部品及びはんだ付ランド形状..................................................................... 3-3

3.2

シミュレーション条件 ......................................................................................................... 3-4

4.

結果及び考察........................................................................................................................ 3-6

5.

参考文献 ............................................................................................................................... 3-8

図 表 目 次図 3.2-1 対象表面実装型部品及びはんだ付ランド形状 ............................................................. 3-2
図 3.4-1 各部品のはんだ付ランド形状の熱疲労寿命(-30℃(30 分)⇔100℃(30 分))に及ぼす 影響検討結果 ........................................................................................................................................ 3-7
表 3.2-1 対象表面実装型部品及びはんだ付ランド形状 ............................................................. 3-2
表 3.2-2 評価方法・条件測定項目 .............................................................................................. 3-3
表 3.3-1 対象表面実装型部品及びはんだ付ランド形状 ............................................................. 3-3
表 3.3-2 シミュレーション条件 .................................................................................................. 3-4
表 3.3-3 シミュレーション用材料定数 ....................................................................................... 3-5
表 3.4-1 各部品のはんだ付ランド形状の熱疲労寿命に及ぼす影響検討結果............................. 3-6
表 3.4-2 各部品のはんだ付ランド形状最適水準 ........................................................................ 3-7

3-1

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに
宇宙用電子機器において、適切なはんだフィレットを形成するための各部品別に適切なはんだ

付ランドを設計することが、はんだ接合部の熱疲労寿命を向上させる上で重要である。本報告では、代表的な表面実装型部品についてのはんだ付ランド形状の熱疲労寿命に及ぼす影響について
熱衝撃試験及び FEM コンピュータシミュレーション解析を行ったものである。

2.

評価方法（熱衝撃試験）

2.1

供試体の作成供試体はソルダペーストを基板に塗布し、部品を装着し、全体加熱リフロー炉にて加熱し作成した。
2.2

対象表面実装型部品及びはんだ付ランド形状

対象表面実装型部品及びはんだ付ランド形状について、表 3.2-1 及び図 3.2-1 に示す。
S

M

表 3.2-1 対象表面実装型部品及びはんだ付ランド形状
D
はんだ付ランドパラメータ
水
準値

ｾﾗﾐｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ形 QFP(a) ランド幅

1 水準（0.4mm）(リード幅：0.30mm)(b１)後方突き出し寸法

3 水準（0.0mm、0.5mm、1.0mm）(b２)突き出し寸法

1 水準（0.5mm）

ﾌﾟﾗｽﾁｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ形 QFP(a) ランド幅

1 水準（0.35mm）(リード幅：0.35mm)(b１)後方突き出し寸法

3 水準（0.0mm、0.25mm、0.5mm）(b２)突き出し寸法

3 水準（0.0mm、0.5mm、1.0mm）(a) ランド幅

1 水準（1.25mm）(b１)後方突き出し寸法

1 水準（0.0mm）(b２)突き出し寸法

3 水準（0.2mm、0.6mm、1.0mm）

角形ﾁｯﾌﾟ固定抵抗器(RMR15)(部品幅：1.27mm)(a)ｾﾗﾐｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ形 QFP 及びﾌﾟﾗｽﾁｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ形 QFP(b)角形ﾁｯﾌﾟ固定抵抗器(RMR15)

図 3.2-1 対象表面実装型部品及びはんだ付ランド形状
3-2

JERG-0-043-TM001A
2.3

試験条件・評価項目

供試体に表 3.2-2 に示す試験及び評価を行い、はんだ付ランド形状の熱疲労寿命に及ぼす影響の確認を行った。

項目

試 験 項 目

表 3.2-2 評価方法・条件測定項目条

件

熱衝撃試験（気相）-30℃(30 分)⇔100℃(30 分)

測 定 項 目① 外観観察② 電気特性3.

評価方法（FEM コンピュータシミュレーション）

3.1

対象表面実装型部品及びはんだ付ランド形状

対象表面実装型部品及びはんだ付ランド形状について、表 3.3-1 に示す。

S

M

表 3.3-1 対象表面実装型部品及びはんだ付ランド形状
D
はんだ付ランドパラメータ
水

準値

ｾﾗﾐｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ形 QFP(a) ランド幅

1 水準(0.4mm)(リード幅：0.30mm)(b１)後方突き出し寸法

2 水準(0.0mm、0.5mm)(b２)突き出し寸法

1 水準(0.5mm)

ﾌﾟﾗｽﾁｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ形 QFP(a) ランド幅

1 水準(0.35mm)(リード幅：0.35mm)(b１)後方突き出し寸法

3 水準(0.0mm、0.25mm、0.5m)(b２)突き出し寸法

3 水準(0.0mm、0.5mm、1.0mm)(a) ランド幅

1 水準(1.25mm)(b１)後方突き出し寸法

1 水準(0.0mm)(b２)突き出し寸法

3 水準(0.2mm、0.6mm、1.0mm)

角形ﾁｯﾌﾟ固定抵抗器(RMR15)(部品幅：1.27mm)

3-3

JERG-0-043-TM001A
3.2

シミュレーション条件

シミュレーション条件及び材料定数については、表 3.3-2 及び表 3.3-3 に示す。

項目

表 3.3-2 シミュレーション条件種

1 解析種類３次元温度定常弾性熱応力解析

2 解析ソフト

MSC/NASTRAN

3 想定環境-30℃～+100℃

4 評価歪①主歪ε：Δε=｜ε(Tmin)｜+｜ε(Tmax)｜類②相当歪εｅｑ：Δεｅｑ=｜εｅｑ(Tmin)｜+｜εｅｑ(Tmax)｜※εｅｑ=√2/3 x{(εｘ-εｙ)２+(εｙ-εｚ)２+(εｚ-εｘ)２+2/3(γｘｙ２+γｙｚ２+γｚｘ２)}１／２※εｘ，ｙ，ｚ:x,y,z 方向の歪※γｘｙ，ｙｚ，ｚｘ :xy,yz,zx 面のせん断歪3-4表 3.3-3 シミュレーション用材料定数

JERG-0-043-TM001A

3-5

JERG-0-043-TM001A
4.

結果及び考察各部品のはんだ付ランド形状の熱疲労寿命に及ぼす影響検討結果について、表 3.4-1 及び図3.4-1 に示す。

表 3.4-1 各部品のはんだ付ランド形状の熱疲労寿命に及ぼす影響検討結果
熱 衝 撃 試 験
FEM
はんだ付
ﾗﾝﾄﾞﾊﾟﾗﾒ
ｰﾀ

水準値

ｾﾗﾐｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ

(b１)

形 QFP

後方突き

(ﾘｰﾄﾞ幅

出し寸法

部

品 名

：0.30mm)

ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ(-30℃(30 分)⇔100℃(30 分))

接合部歪(×10－３)

外観検査

電 気 検 査

主歪相当
歪特性寿命(η)限界寿命

特性寿命(η)

0.0mm

未評価

11.38

5390

－－－－

－－－－

0.5mm

未評価

9.42

5980

－－－－

－－－－

1.0mm

未評価

9.26

5760

－－－－

－－－－

ﾌﾟﾗｽﾁｯｸﾊﾟｯ

(b１)

0.0mm

6.46

3.83

3000

8000

10900

ｹｰｼﾞ形 QFP

後方突き

0.25mm

6.13

3.29

3330

9000

13700

(リード幅：

出し寸法

0.5mm

5.71

3.05

3500

8000

19600

0.35mm)

(b２)

0.0mm

6.16

3.30

未評価

8000

13400

突き出し

0.5mm

5.86

3.29

3330

9000

13700

寸法

1.0mm

6.28

3.54

1660

8000

19600

0.2mm

3.17

未評
価

1470

5000

32700

0.6mm

3.05

未評
価

2610

8000

99800

1.0mm

3.08

未評
価

1850

7000

45500

角形ﾁｯﾌﾟ

(b２)

固定抵抗器

突き出し

(RMR15)寸法( 部 品 幅 ：1.27mm)※１判定基準については、表 2.4-1 と同様。
※２全組合せについて評価していないため、一部の組合せについては未評価となっている。

3-6

JERG-0-043-TM001A

図 3.4-1 各部品のはんだ付ランド形状の熱疲労寿命(-30℃(30 分)⇔100℃(30 分))に及ぼす影響検討結果（○：主歪、●：外観検査、特性寿命(η)、▲：電気検査、限界寿命）部品

表 3.4-2 各部品のはんだ付ランド形状最適水準
名
はんだ付ランドパラメータ

最

適 水 準

ｾﾗﾐｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ形 QFP(b１) 後方突き出し寸法

1.0mm

ﾌﾟﾗｽﾁｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ形 QFP(b１) 後方突き出し寸法

0.5mm(b２) 突き出し寸法

0.5mm(b２) 突き出し寸法

0.6mm

角形ﾁｯﾌﾟ固定抵抗器(RMR15)

3-7

JERG-0-043-TM001A

この結果から、はんだ付ランド形状の熱疲労寿命に及ぼす影響について明らかになり、はんだ量等の工法上のの要因についても考慮する必要があるが、その最適水準は表 3.4-1 のようになり、その他の部品についても、適切なはんだフィレットを形成するために各部品別に適切なはんだ付ランドを設計する必要がある
5.

参考文献
平成５年度 共通部品の開発（5-14）高密度実装技術の確立（その４）4-1-6

3-8

JERG-0-043-TM001A

技術データ 4
はんだ付工法の比較目

次1.

はじめに ................................................................................................................................. 4-2

2.

参考文献 ................................................................................................................................. 4-3

図 表 目 次表 4.1-1 はんだ付工法の比較...................................................................................................... 4-2

4-1

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに
宇宙用電子機器において、実装工法として、1)はんだ付工法（AuSn はんだ付工法含む）、2)ワ

イヤボンディング工法がある。特にはんだ付工法については、表 4.1-1 にはんだ付工法の種類と宇宙用電子機器への適用検討として示すように、全体加熱法、局所加熱法があり、さらに 9 種類の工法に分類され、それぞれ宇宙用電子機器の実装形態等の条件により使い分ける必要がある。

表 4.1-1 はんだ付工法の比較
工法の種類

各 種
実装密度
(ﾋﾟｯﾁ)

特 性 の 内 容作 業 部品ﾀﾞﾒｰｼﾞ
修正容易性
安 定 熱 その他
部品交換
接合修正
性

赤外線

○
(0.5)

○

△

○

×

エアー
(赤外
併用)

○
(0.3)

○

○

○

VPS

○
(0.5)

○

○

ホット
プレー
ト
ウェー
ブ

○
(0.5)

△

△
(1.0)

ディッ
プ

×

△

×

×

○

○

○

○

△
(溶剤)

×

×

○

○

○

△
種々の半
田に困難

○

○

×

×

○

○

○

△

○

△

△
(くわれ)

×

×

○

○

△

△

△
(1.2)

○

△

△
(くわれ)

×

×

○

○

△

△

○
(0.65)

△

○

△

△

○

△

○
～
△
○
～
△

○

○
(0.65)

△
～
×
○
～
△

△
(？)

光ビーム

△
～
×
○
～
△

△
(？)

○

○

こてづけ

△
(0.65)

△

○

○

○

○

○

○

ホットエア

○
(0.5)

○

○

△

○

○

△

○

△
(○)
修正
△
～×

パルスヒート

○
(0.3)

○

○
～
△
○
～
×
○

○

△

△

○

×

○

フ
全
ロ
体
―
加

フ
ロ
ー

レーザー
局
所
加
熱

評
価

適 用 部 品
一般 一般
半ﾘｰﾄﾞ有 ﾘｰﾄﾞ無 導
体
○
○
○

リ

熱

イメージ図

※ ○：有利であるもしくは十分適用できる、△：やや劣るもしくは適用できる、
×：劣るもしくは条件等により適用できない※ ホットプレートは、両面実装に対しては採用できない。
4-2

△

△

JERG-0-043-TM001A
2.

参考文献
平成２年度 共通部品の開発（2-13）高密度実装技術の確立（その１）2-3-2

4-3

JERG-0-043-TM001A

技術データ 5
はんだ材料による熱疲労寿命への影響検討
目

次

1.

はじめに ...................................................................................................................................... 5-2

2.

供試体.......................................................................................................................................... 5-2

3.

4.

2.1

供試体の作成 ....................................................................................................................... 5-2

2.2

はんだ材料 ........................................................................................................................... 5-2

試験 ............................................................................................................................................. 5-3
3.1

試験条件 ............................................................................................................................... 5-3

3.2

評価項目 ............................................................................................................................... 5-3

結果 ............................................................................................................................................. 5-3
4.1

はんだ材料物性に関する結果 .............................................................................................. 5-3

4.2

はんだクラック発生に関する結果....................................................................................... 5-5

4.3

はんだ組織の変化に関する考察 .......................................................................................... 5-6

5.

まとめ.......................................................................................................................................... 5-8

6.

参考文献 .................................................................................................................................... 5-10

図 表 目 次図 5.4-1 各はんだ材料の信頼性試験での評価結果 .......................................................................... 5-6
図 5.4-2 はんだ組織の変化(-55℃(30 分) +125℃(30 分)） ........................................................... 5-7
表 5.2-1 評価サンプルの種類........................................................................................................... 5-2
表 5.2-2 評価はんだ材料組成........................................................................................................... 5-2
表 5.3-1 評価方法・条件 .................................................................................................................. 5-3
表 5.3-2 測定項目 ............................................................................................................................. 5-3
表 5.4-1 各はんだ材料の物性値と信頼性試験結果 .......................................................................... 5-4
表 5.5-1 評価まとめ ......................................................................................................................... 5-9

5-1

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに
本資料は、宇宙用電子機器に用いるプリント配線板における実装技術について、特に接合に用いるはんだ材料に関して、一般に広く用いられている Sn-Pb 共晶はんだ(Sn63・Sn60)を含めた各種はんだ材料の熱疲労寿命について評価・検討したものである。

2.

供試体

2.1

供試体の作成供試体はソルダペーストを基板に塗布し、部品を装着し、全体加熱リフロー炉にて加熱し作成した。供試体サンプルの種類を表 5.2-1 に示す。
2.2

はんだ材料

今回使用したはんだ材料は、一般的にエレクトロニクス分野で使用されるはんだ材料系 Sn-Pb-X
系、Sn-X 系、Pb-X 系、In-Pb 系、Au 系の中でプリント配線板実装を目的としているので融点の規制及び濡れ性の規制から表 5.2-2 に示す 11 種類の材料を選定した。

表 5.2-1 評価サンプルの種類
種類
項 目
M 角形ﾁｯﾌﾟ固定抵抗器
１ S
D
２

は
だ

３

基
板

ん

使用実績等を考慮し、
表 5.2-2 に示す 11 種の材
料
ガラスエポキシ基板

系
Sn-Pb
系
Sn-Pb
-X 系

表 5.2-2 評価はんだ材料組成
番 融 点
組
成
号 （℃）
(wt％)
63Sn-37Pb① 183(共晶はんだ)～ 47Sn-48Pb-2Ag
② 181
-3Sb
198
16Sn-75Pb-4Ag③
212～ -5Sb65Sn-31Pb
④ 357
-4Bi
60Sn-36.5Pb
167～⑤-3.5Ag188
55Sn-35Pb-1Ag⑥
178～ -8Bi-1Sb
232
135
172

Sn-X 系

⑦

－
－
－
－
－

～

216

⑧

222
245

In-Pb
系

⑨
⑩

Au-Sn

⑪

173
～
211
193
～
231
280

5-2

QQ-S571E○～

95.535Sn-3.465Ag-1Cu
91Sn-3.5Ag1Cu-0.5Bi-4Sb－－

50In-50Pb
40In-60Pb○○

80Au-20Sn○

JERG-0-043-TM001A
3.

試験

3.1

試験条件

供試体に表 5.3-1 に示す各種試験を行い、はんだ材料の熱疲労寿命の確認を行った。
3.2

評価項目

供試体の評価については、表 5.3-2 に示す項目について実施した。

項
試
験
項
目

表 5.3-1 評価方法・条件条件
目
1 熱衝撃試験 -55℃(30 分)（気相）⇔+125℃(30 分)
2 ﾊﾟﾜｰｻｲｸﾙ
定格
ON(5 分)試験
OFF(5 分)3 高温ｸﾘｰﾌﾟ
スパン 100mm での 2mm
試験
歪(125℃)

表 5.3-2 測定項目
項 目条
件
測 定 項 ①外観観察目②固着力（接合強度）
③電気特性
④DPA
⑤ はんだ 材料の物 性
値⑥ はんだ 材料の濡 れ
性※ パワーサイクル試験においては、定格負荷により定常状態において 100℃迄温度上昇した。
4.

結果

4.1

はんだ材料物性に関する結果

各はんだ材料の物性値と信頼性試験結果を表 5.4-1 に示す。はんだの熱疲労性に影響する特性としては、引張強度、伸びそしてヤング率があるが 63Sn-37Pb 共晶と比較して、Sn-X 系は引張強度、ヤング率とも大きいが、反対に伸びは小さい。一方、In-Pb 系は引張強度、ヤング率とも小さいが、伸びは変わらない。Au-Sn は強度、ヤング率とも 5 倍程度大きい。Sn-Pb-X 系については材料物性の改善は見られない。

5-3

JERG-0-043-TM001A

表 5.4-1 各はんだ材料の物性値と信頼性試験結果

Sn-Pb
Sn-Pb
①

はんだ材料系
はんだ成分
数字
融点 [℃]

1832[N/mm ]
{kgf/mm2}
はんだ
[％]
伸び
材料物性
2
]
[N/mm
ヤング率
{kgf/mm2}
はんだ材料濡れ性
引張強度

はんだ組織の変化

あり

あり

あり

あり

種類

Cu-Sn
1.7
↓
2.4
↓
3.2
0
↓
50
↓
156
28.43
｛2.9｝
↓
19.61
｛2.0｝
↓
17.65
｛1.8｝
2.49
1952

Cu-Sn
1.5
↓
2.5
↓
2.7
0
↓
28
↓
130
27.45
｛2.8｝
↓
24.52
｛2.5｝
↓
21.57
｛2.2｝
2.44
2311

Cu-Sn
3.4
↓
2.7
↓
3.6
0
↓
54
↓
153
22.55
｛2.3｝
↓
21.57
｛2.2｝
↓
17.65
｛1.8｝
2.56
2130

Cu-Sn
1.6
↓
3.0
↓
3.2
0
↓
21
↓
114
22.55
｛2.3｝
↓
20.59
｛2.1｝
↓
19.61
｛2.0｝
2.19
2624

金属間化合物
成長
[μm]

熱衝撃試験

60.11
{6.13}
38.0
2.63×104{2683}
5

Sn-Pb-X
Sn-Pb-Ag-Sb
Sn-Pb-Bi Sn-Pb-Ag
Sn-Pb-Ag-Bi-Sb
②
③
④
⑤
⑥
181
212
178
135
167
-188
-198
-357
-232
-172
64.23
58.46
60.21
59.72
－
{6.55}{5.92}{6.14}{6.09}
64.0
45.0
42.0
32.0
－
－
－
2.62×104
2.87×104 3.09×104{2674}{2929}{3151}
4×1
2
6

はんだクラック
発生数

はんだ
接合強度
[N]
{kgf}

ワイブル解析

0cy↓
1000cy↓2000cy0cy↓
1000cy↓2000cy
0cy
↓
500cy
↓
1000cy
m
MTTF

5-4

あり

Sn-Ag-Cu
⑦
216
77.37
{7.89}
32.0
4.55×104{4644}3

Sn-X
Sn-Ag-Sb-Cu-Bi
⑧
222
-245
78.94
{8.05}
29.0
4.84×104{4933}
9

In-Pb
In-Pb
⑨
173

-211
35.30
{3.60}
38.0
9.69×104
{988}
7

⑩
193

-231
－
－
－
8

Au系
Au-Sn
⑪
280
284.4
{29.0}－
1.07×105{10890}
－

なし

なし

なし

なし

なし

Cu-Sn
2.3
↓
2.3
↓
3.4
0
↓
40
↓
79
27.45
｛2.8｝
↓
25.50
｛2.6｝
↓
23.54
｛2.4｝
2.07
2770

Cu-Sn
1.9
↓
2.5
↓
3.2
0
↓
51
↓
103
35.30
｛3.6｝
↓
28.43
｛2.9｝
↓
28.43
｛2.9｝
1.80
2734

Cu-In
1.7
↓
2.4
↓
2.8
0
↓
15
↓
108
1.0
｛0.1｝
↓
1.0
｛0.1｝
↓
1.0
｛0.1｝
2.56
2599

Cu-Sn

Cu-Au

0
↓
0
↓
0

－
－

JERG-0-043-TM001A
4.2

はんだクラック発生に関する結果

各はんだ材料の信頼性試験での評価結果を図 5.4-1 に示す。はんだクラックの発生については、
熱衝撃試験において Au-Sn、Sn-X 系、In-Pb 系、Sn-Pb-X 系、63Sn-37Pb 共晶はんだの順にクラックが発生しにくい傾向があり、Au-Sn はんだでは全くクラックは発生せず、Sn-X 系はんだについてはワイブル解析での特性寿命では 63Sn-37Pb 共晶はんだの 1.5 倍～2 倍程度である。
一方、
パワーサイクル試験では、In-Pb 系のみクラックが確認されたが、他のはんだ材料についてはク
ラックは見られなかった。これは熱衝撃試験の方がパワーサイクル試験よりも厳しいためと考えられる。
（熱衝撃試験のΔT＝125-(-55)＝180℃、パワーサイクル試験のΔT＝100-(25)＝75℃、表
5.3-1 参照のこと。
）また高温クリープ試験においては、伸びの大きい In-Pb 系を除いてクリープ
破断（はんだクラック）に至るものは見られず、In-Pb 系を除いて十分クリープ強度があると言
える。

5-5

JERG-0-043-TM001A（a） 熱衝撃試験(-55℃(30 分) +125℃(30 分)､角形チップ固定抵抗器､ガラスエポキシ基板の場合)（b） パワーサイクル試験(定格 ON(5 分)OFF(5 分)､角形チップ固定抵抗器､ガラスエポキシ基
板の場合)

（c）
高温クリープ試験（スパン 100mm での 2mm 歪(125℃)）（○、●：Sn-Pb 共晶、△、▲：Sn-Pb-X、▽、▼：In-Pb、□、■：Sn-Ag-X、◇、◆：Au-Sn）
図 5.4-1 各はんだ材料の信頼性試験での評価結果
4.3

はんだ組織の変化に関する考察

はんだ組織の変化について図 5.4-2 に示す。63Sn-37Pb 共晶はんだと Sn-Pb-X 系はα相(Pb)とβ相(Sn)の２相組織であり、試験時間の経過とともにα相の粗大化が確認された。
Sn-X 系については Ag３Sn 等の金属間化合物が針状組織として存在するが、顕著な組織変化は見られない。これは第２相の金属間化合物の Sn 相への固溶する程度が小さく粗大化しにくいためである。In-Pb 系については、固溶体組織を示し、試験時間の経過に伴う組織の変化は見られない。Au-Sn 系はんだは AuSn の金属間化合物と Au 相共晶組織であるが組織の顕著な変化は見
られない。
5-6

JERG-0-043-TM001A

図 5.4-2 はんだ組織の変化(-55℃(30 分) +125℃(30 分)）

5-7

JERG-0-043-TM001A
5.

まとめ
上記検討結果を表 5.5-1 に示すが、はんだ材料と熱疲労寿命については次のことが言える。

① はんだ材料と熱疲労寿命については、Au-Sn 系はんだ、Sn-X 系はんだのように硬く剛性があり、熱歪みに対して塑性変形しにくい材料が熱疲労寿命が長い。
② はんだ組織と熱疲労寿命については、具体的に固溶体型組織、もしくは第 2 相が金属間化合物のように Sn 相への固溶する程度が小さく粗大化しにくい粒子強化型（Au-Sn 系、Sn-X 系）
材料が熱疲労性に優れている。しかし、いずれも融点が高いため（Au-Sn 系:融点 280℃､ Sn-X
系
:融点 220～240℃）、部品・基板への影響について十分考慮する必要がある。

5-8

JERG-0-043-TM001A

はんだ材料

熱衝撃
試験

表 5.5-1 評価まとめ
試 作 評 価ﾊﾟﾜｰｻｲｸﾙ 高温ｸﾘｰﾌﾟ
総合評価
試験
試験

63Sn-37Pb

4

1

1

4

Sn-Pb-X 系

4

1

1

4

Sn-X 系

2

1

1

2

In-Pb 系

3

2

2

3

Au-Sn 系

1

1

1

1

技

術 的 考 察β相とα相の 2 相組織のため、相間すべりによる塑性変形が起こ
りやすく、相関拡散及び再結晶化による組織の粗大化によるはんだ劣化がおこるため信頼性上一部の組合せで NG となる。
Sn-Pb 共晶はんだに Ag3Sn が微細分布しているため、機械的強度はやや改善されるが基本的にβ相とα相の 2 相組織のため信頼性上一部の組合わせで NG となる。
母相である Sn に Ag3Sn が分散した粒子強化型はんだで、相関すべりにでの塑性変形によるはんだクラックや相間拡散による粗大化が起こりにくく信頼性上
OK となる。
Pb に In が固溶した単相組織のため Sn-X 系同様塑性変形による
はんだクラックや相間拡散による粗大化が起こりにくいがはんだ強度が低い。はんだ濡れ性が悪いなど In-Pb 系特有の問題があるため信頼性上一部の組合わせ
で NG となる。
Au-Sn はんだは、硬質で 2 相組織であるが金属間化合物 AuSnと組成領域の狭いζ相(Au)では相間拡散が起こりにくいため組織の粗大化はほとんど見られず、信頼性上 OK となる。問題となるのは、融点が高いため実装部品のはんだ付時の耐熱性が課題である。

※ 表中の数字（順位）は、各試験項目別のはんだ材料間の熱疲労性に関する序列（優 1⇔4 劣）を示す。
※ 総合評価は、はんだの熱疲労性については全ての項目を満たす必要があるが、特にパワー部
品や基板の反りの評価を除いては熱衝撃試験での評価が有効であるため、熱衝撃試験の結果を重視した。

5-9

JERG-0-043-TM001A
6.

参考文献
平成２年度 共通部品の開発（2 ｰ 03）高密度実装技術の確立（その１）2-4-2,3

5-10

JERG-0-043-TM001A

技術データ 6
はんだ材料のマイグレーションへの影響検討
目

次

1.

はじめに ............................................................................................................................... 6-3

2.

評価方法 ............................................................................................................................... 6-3

2.1

はんだ材料のマイグレーションメカニズムについて（材料物性評価の検討） ................. 6-3

2.2

フラックス、洗浄条件等の各種要因によるマイグレーション寿命への影響について....... 6-4

2.3

チップ部品の裏面電極間及び狭ピッチリード間マイグレーションの可能性について....... 6-5

3.

結果 ...................................................................................................................................... 6-6

3.1

はんだ材料のマイグレーションメカニズムについて（材料物性評価の検討） ................. 6-6

3.2

フラックス、洗浄条件等の各種要因によるマイグレーション寿命への影響について....... 6-8

3.3

チップ部品裏面電極間及び狭ピッチリード電極間マイグレーションの可能性について ... 6-9

4.

参考文献 ............................................................................................................................. 6-10

図 表 目 次図 6.2-1 はんだ材料のマイグレーション概念図 ........................................................................ 6-3
図 6.2-2 ポテンショスタット装置 .............................................................................................. 6-4
図 6.2-3 クーロスタット装置...................................................................................................... 6-4
図 6.2-4 ポテンショスタット装置 .............................................................................................. 6-4
図 6.2-5 試験基板 ........................................................................................................................ 6-5
図 6.3-1 アノード分極曲線の自然電位測定結果（電解のしくみ） ........................................... 6-7
図 6.3-2 腐食電流測定結果 ......................................................................................................... 6-7
図 6.3-3 はんだ材料の違いによる検討結果 ................................................................................ 6-9
図 6.3-4 フラックスの違いによる影響 ....................................................................................... 6-9
図 6.3-5 温度条件による影響...................................................................................................... 6-9
図 6.3-6 電界強度による影響...................................................................................................... 6-9
図 6.3-7 部品裏面電極間マイグレーション 結果..................................................................... 6-10
図 6.3-8 浸漬洗浄後の部品裏面洗浄残渣量の比較 ................................................................... 6-10
図 6.3-9 1.0mm×0.5mm チップ部品裏面 電極間マイグレーション写真(無洗浄、3000h) .... 6-10
図 6.3-10 0.5mm ピッチ QFP リード 電極間マイグレーション写真（無洗浄、1700h） ..... 6-10
表 6.2-1 評価試料 ........................................................................................................................ 6-3
表 6.2-2 評価項目 ........................................................................................................................ 6-5
表 6.2-3 試験基板 ........................................................................................................................ 6-5
6-1

JERG-0-043-TM001A
表 6.2-4 評価項目 ........................................................................................................................ 6-5
表 6.3-1 アノード分極曲線の勾配 .............................................................................................. 6-6
表 6.3-2 Sn、Pb、Ag の水酸化物の溶解度積とイオン濃度 ...................................................... 6-6
表 6.3-3 濾紙法の結果................................................................................................................. 6-6

6-2

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに
表面実装化、高密度化やフロン規制に伴う代替洗浄化によるマイグレーション性への影響については不明確な点が多い。本資料は、フラックスを中心としたはんだ材料のマイグレーションへの影響について検討したものである。
(1) はんだ材料のマイグレーションメカニズムについて(2) フラックス、洗浄条件等の各種要因によるマイグレーション寿命への影響について(3) チップ部品の裏面電極間及び狭ピッチリード電極間マイグレーションの可能性について
2.

評価方法

2.1

はんだ材料のマイグレーションメカニズムについて（材料物性評価の検討）

はんだ材料のマイグレーションメカニズムについて、図 6.2-1 に示すように 4 つに区分し、評価を行った。
また、評価試料を表 6.2-1 に示す。
ステップ
① 溶解…アノード分極曲線、腐食電流② 析出…溶解度③ 移行…濾紙法④ 元…カソード電流
図 6.2-1 はんだ材料のマイグレーション概念図

項(1) 電極材料(2) フラックス材料

目

表 6.2-1 評価試料
具
体
的
内
容
端子材料として考えられる下記の材料を対象とした。
①Sn-Pb 共晶、②Sn-Ag はんだ、③Sn、④Ag、⑤Cu
フラックス 100mg を純水 40mg に溶かし、45℃、48h 放置したもの｡①Br 系活性剤、活性剤量(0.025％、0.2％、0.5％)②F 系活性剤、活性剤量(0.2％)

6-3

JERG-0-043-TM001A① アノード分極曲線
図 6.2-2 に示すように、ポテンショスタットを用
い各電極材料の各フラックス抽出液におけるアノード分極測定を行い、電極間の水のパスが十分な時の腐食のされやすさを見る。（アノード分極曲
線の勾配が急なほど腐食しやすい。）
・参 照 電 極 ： 飽和カロメル電極
・対
極 ： 作用電極と同一の電極材料
・電位掃引速度 ： 10ｍV/s
図 6.2-2 ポテンショスタット装置② 腐食電流図 6.2-3 に示すように、クーロスタット装置を用
い、各電極材料の各フラックス抽出液における腐食電流の測定を行った。
・参照電極、対極 ： 試料と同一の電極材料
・設 定 電 圧 ： 5V・設 定 容 量 ： 0.1μF

図 6.2-3 クーロスタット装置③ 溶解度積化学便覧による文献値を引用した。ここで、溶解度積(Ksp)は、飽和溶液における陰陽両イオンの濃度（mol/l）の積で難溶性のほど、溶解度積は小さい値となる。
④ カソード分極曲線
図 6.2-4 に示すように、ポテンショスタットを用
い各飽和溶液におけるカソード分極曲線の曲線測定を行った。カソード電極には、水素過電圧の材料によるばらつきを抑えるため、Pt を使用した。
また、N２ガスを約 1 l/min の流量で 30 分間通気して脱気を行い、溶存酸素の影響を抑えた。

図 6.2-4 ポテンショスタット装置
2.2

フラックス、洗浄条件等の各種要因によるマイグレーション寿命への影響について

表 6.2-2 の評価項目について、表 6.2-3 及び図 6.2-5 に示す櫛形基板を用いて湿中負荷寿命試験
を行った。

6-4

JERG-0-043-TM001A

項目(1)はんだ組成(2)試験基板(3)フラックス(4)コーティング(5)試験条件（温度）(6)試験条件（湿度）(7)試験条件（電圧）表 6.2-2 評価項目
具
体
的
内
容
①Sn-Pb 共晶、②Sn-Ag 系①ガラスエポキシ基板②導体間距離 1)0.318mm、2)0.635mm①活性剤種類 1)Br 系(ハロゲン量：0.025％､0.05％､0.2％､0.5%)2)F 系 (ハロゲン量：0.2％)②固形分量 1)20％、2)40％、3)60％①ブタジエン系、②アクリル系、③ウレタン系①40℃、②60℃、③80℃①40%、②70%、③90%①75V、②150V、③300V、④600V、⑤1200V

表 6.2-3 試験基板

導 体 幅
導体間隔
重 ね 代

Ⅰ
型
0.635
0.635
18.0

（単位 mm）
Ⅱ
型
0.318
0.318
15.75
図 6.2-5 試験基板

2.3

チップ部品の裏面電極間及び狭ピッチリード間マイグレーションの可能性について

表 6.2-4 の評価項目について、チップ部品の裏面電極間及び狭ピッチリード間マイグレーションの可能性について検討した。

(2)試験基板

表 6.2-4 評価項目
具
体
的
内
容
①プラスチックパッケージ形 QFP（リード間ピッチ 0.635mm、0.5mm）②角形チップ固定抵抗器（2.0mm×1.25mm、1.0mm×0.5mm）
ガラスエポキシ基板(3)はんだ材料

Sn-Pb 共晶(4)フラックス①活性剤種類：Br 系、②ハロゲン量：0.025％、0.05％、0.2％、0.5％(5)洗浄条件(洗浄無含む)(6)試験条件①洗浄剤：IPA､EC-7R､クリンスルー750H②洗浄条件：浸漬洗浄（5 分）、すすぎ(3 分)、乾燥 110℃、30 分
60℃、90%RH、200V

項目(1)対象 SMD

6-5

JERG-0-043-TM001A
3.

結果

3.1

はんだ材料のマイグレーションメカニズムについて（材料物性評価の検討）(1) 溶解過程a.

アノード分極曲線
アノード分極曲線の各電極の自然電位及びアノード分極曲線の勾配を図 6.3-1 及び表 6.3-1 に示す。自然電位は溶解にしやすさを示し、Ag、Cu は溶解しやすいが、Sn-Pb 共晶、Sn-Ag
系はんだ、Sn、Pb は溶解しにくい傾向がある。一方、アノード分極曲線の勾配は溶解の反応速度を示すが、反応速度の大きいほうから Pb、Ag、Cu、Sn-Pb 共晶、Sn-Ag 系はんだ、Sn の順となり、はんだ材料の比較では Sn-Ag 系はんだの方が溶解しにくいことがわかる。
フラックスの比較では活性剤量の増加に従い、反応速度は速くなり、ハロゲンの種類としては Br の方が F より反応速度は大きい。

b.

腐食電流
腐食電流の測定結果を図 6.3-2 に示すが、腐食電流が大きいほど、溶解しやすいが、Pb、Agは溶解しやすいが、Cu、Sn-Pb 共晶、Sn-Ag 系はんだ、Sn は溶解しにくい傾向がありアノード分極曲線の結果と一致している。

表 6.3-1 アノード分極曲線の勾配
分極曲線の勾配
緩やか
急勾配①はんだ材料間

Sn ＜ Sn-Ag 系 ＜ Sn-Pb＜ Cu ＜ Ag ＜ Pb

②フラックス

F0.2％ ＜ Br0.025％ ＜ Br0.05

比較＜ Br0.2％

表 6.3-2 Sn、Pb、Ag の水酸化物の溶解度積とイオン濃度
Ksp
Ksp
[M+]
Sn(OH)２

8×10－２９

3×10－１０

Pb(OH)２

2×10－７

4×10－３AgOH

4×10－５

6×10－３※ Ksp：溶解度積、[M+]：陽イオン濃度

電 極 材 料表 6.3-3 濾紙法の結果
短 絡 時 間 (min)
１ 回 目

移 行 元 素２ 回 目

Sn-Pb 共晶

24Pb

Sn-Ag 系

16

11

Sn

6-6

JERG-0-043-TM001A

図 6.3-1 アノード分極曲線の自然電位測定結果（電解のしくみ）

図 6.3-2 腐食電流測定結果

6-7

JERG-0-043-TM001A(2) 析出過程
Sn、Pb、Ag の水酸化物の溶解度積とイオン濃度を表 6.3-2 に示す。Sn、Pb、Ag の順に難溶性を示し、Sn は溶解しにくく難溶性のため陽極で析出し、Pb は溶解しやすいが難溶性のため陽極で析出し、Ag は溶解しやすく可溶性のため陰極に移行すると考えられる。
(3) 移行過程
表 6.3-3 に濾紙法の結果を示すが、はんだ材料間の比較では Sn-Pb 共晶の方が Sn-Ag 系はんだより移行しやすく、移行した元素はそれぞれ Pb、Sn であった。
(4) 還元過程
カソード分極曲線における電位に対する電流の勾配は、Ag、Sn、Pb の順に急であり、この順に還元されやすいことがわかった。
(5) 材料物性評価によるはんだ材料のマイグレーション性について
材料物性評価によるはんだ材料のマイグレーション性については次のことが言える。
a.

材料物性からは Sn、Pb については陽極では溶解度の小さい水酸化物として析出するが、Agは再イオン化し、陰極で還元されデンドライド（樹脂状）の形態を示す。

b.

各元素のマイグレーション性については Sn は Pb より耐マイグレーション性がよいため、
Sn-Ag 系はんだは Sn-Pb 共晶はんだより耐マイグレーション性は優れていると言える。

3.2

フラックス、洗浄条件等の各種要因によるマイグレーション寿命への影響について(1) はんだ材料の違いによる影響
図 6.3-3 にはんだ材料の違いによる検討結果について示すが、材料物性上では Sn-Ag 系はんだが耐マイグレーション性がよいが、湿中負荷寿命試験においては Sn-Ag 系はんだと Sn-Pb 共晶はんだでは明確な差は見られなかった。
(2) フラックスの違いによる影響
フラックスの違いによる影響について、活性剤量の結果を図 6.3-4 に示す、マイグレーションが発生しているのはいずれも活性剤量の多い 0.2％及び 0.5％であり、活性剤量が耐マイグレーシ
ョン性に影響することをわかる。また、ロジンを中心とした固形分量の影響もあり、特に固形分量が低下することにより、かえってフラックス中の活性剤の相対濃度が高くなり耐マイグレーシ
ョン性を低下させる傾向がある。
(3) コーティング剤による影響
コーティング剤による影響については、いずれもコーティング剤しているものについてはマイグレーションは認められず、コーティング剤の適切な（透湿性、防水性のよいもの）の選択により耐マイグレーション性を向上させる。

6-8

JERG-0-043-TM001A(4) 試験条件による影響について
温度条件による影響について、図 6.3-5 にアレニウスプロットした結果を、電圧条件による影響について、対数プロットした結果を図 6.3-6 に示す。いずれも温度、負荷電圧の加速性が見られ、またマイグレーションの発生はいずれも相対湿度 90％RH であり、湿度による加速性も確認されている。これらの検討よりはんだ材料のマイグレーション寿命は、下記のように示される。
Nm=4.54×10９×E－０．４８×H－６×exp(0.52/kT)
Nm: 4.54×109×E-0.48×H-6×exp(0.52/kT)
K : ボルツマン定数、T:絶対温度(K

図 6.3-4 フラックスの違いによる影響

図 6.3-3 はんだ材料の違いによる検討結果

図 6.3-5 温度条件による影響
3.3

図 6.3-6 電界強度による影響

チップ部品裏面電極間及び狭ピッチリード電極間マイグレーションの可能性について(1) チップ部品裏面電極間マイグレーションの可能性について
通常のフラックスでは 5000 時間まで試験を継続したが、マイグレーションの発生は見られなかった。しかし、前述しているように固形分量の少なく、ハロゲン量の多いフラックスではマイグレーションの発生が見られた。その結果を図 6.3-7 及び図 6.3-9 に示すが、その傾向として洗浄条件と相関があり、無洗浄、IPA 洗浄、EC-7R 洗浄、クリンスルー750H 洗浄の順にマイグレー
ションが発生しやすい傾向があり、これは図 6.3-8 に示すようにチップ部品裏面の洗浄残渣の多い順と一致しており、悪いフラックスの使用し、洗浄不十分な場合等の組合せにおいてはマイグ
レーションの発生する可能性があることがわかる。

6-9

JERG-0-043-TM001A(2) 狭ピッチリード電極間マイグレーションの可能性について
図 6.3-10 に示すように、0.5mm ピッチ QFP での一部実装条件の悪いもの（位置ずれによる隣接間距離の小さくなったもの）を除き、マイグレーションは認められない。これは、リード電極
間距離という点では、チップ部品裏面より不利であるが、フラックスの残渣については電極間に残りにくいため、かえってマイグレーションは発生しにくいと考えられる。しかし、前述しているように、実装条件によってはマイグレーション性が低下するため十分検討する必要がある。

図 6.3-7 部品裏面電極間マイグレーション
結果

図 6.3-8 浸漬洗浄後の部品裏面洗浄残渣量の比較

図 6.3-9 1.0mm×0.5mm チップ部品裏面
電極間マイグレーション写真(無洗浄、3000h)

図 6.3-10 0.5mm ピッチ QFP リード
電極間マイグレーション写真（無洗浄、1700h）

4.

参考文献
平成４年度 共通部品の開発（4-17）高密度実装技術の確立（その３）3-1-1
平成５年度 共通部品の開発（5-14）高密度実装技術の確立（その４）3-3-1

6-10

JERG-0-043-TM001A

技術データ 7
フラックス成分の検討
目

次

1.

はじめに ............................................................................................................................... 7-2

2.

MIL 規格のフラックスに関する記述 .................................................................................. 7-2

3.

評価試料 ............................................................................................................................... 7-2

4.

評価方法 ............................................................................................................................... 7-3

5.

結果 ...................................................................................................................................... 7-4

6.

評価結果まとめ .................................................................................................................... 7-5

7.

まとめ................................................................................................................................... 7-5

8.

参考文献 ............................................................................................................................... 7-6

図 表 目 次表 7.2-1 MIL-F-14256E ............................................................................................................. 7-2
表 7.3-1 評価ソルダペースト（フラックス） ............................................................................ 7-2
表 7.4-1 評価方法 ........................................................................................................................ 7-3
表 7.6-1 評価結果まとめ ............................................................................................................. 7-5

7-1

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに実装基板の絶縁信頼性を確保するため、宇宙用はんだ付において MIL 規格の RMA に相当する

フラックスが使用されている。しかし、脱フロン洗浄化に伴いフラックスは多様化しており、本資料ではソルダペーストのフラックスについて MIL 規格を中心に評価検討を行い、評価方法及びフラックスに関する課題について検討したものである。

2.

MIL 規格のフラックスに関する記述
MIL 規格(MIL-F-14256E)を表 7.2-1 に示す。

項

目

種

類

水 溶 液 抵 抗
シルバークロメート
ハロゲン含有量銅 鏡 試 験
電圧印加耐湿試験
広がり性試験
3.

表 7.2-1 MIL-F-14256E
Ｒ
ＲＭＡ
ロジンベース
若干活性化したロジン（活性化していない）
1,000 Ω・m 以上
1,000 Ω・m 以上{100,000 Ω・cm 以上} {100,000 Ω・cm 以上}
合 格
合 格
－
0.04 meq/g 以下
合 格
合 格
1×10８ Ω以上
1×10８ Ω以上－
90 nm２以上ＲＡ活性化したロジン
500 Ω・m 以上{50,000 Ω・cm 以上}－
0.284 meq/g 以下－
1×10８ Ω以上
100 nm２以上

評価試料
表 7.3-1 に評価試料を示す。評価試料として、脱フロン洗浄を目的とした RMA のフラックス、ハロゲンが含まれず有機酸系の活性剤のみで活性力を確保している無洗浄を目的としたフラック
ス及び比較対象として RA のフラックスについて評価を行った。

表 7.3-1 評価ソルダペースト（フラックス）
記号
Ａ

フラックス
ＲＭＡ

活性剤
Ｂｒ系、0.05C1%含有

ベース樹脂
ﾛｼﾞﾝ系、60%含有

Ｂ

ＲＭＡ

ﾉﾝﾊﾛｹﾞﾝ、市販品

ﾛｼﾞﾝ系

Ｃ

無洗浄対応

ﾉﾝﾊﾛｹﾞﾝ、有機酸塩系

合成樹脂系

Ｄ

無洗浄対応
有
ＲＡ（比較
用）

ﾉﾝﾊﾛｹﾞﾝ、有機酸 1.0%含有

ﾛｼﾞﾝ系、60%含

数種の有機酸を塩の形にし活性力を維持
有機酸のみで活性力を維持。

Ｂｒ系、0.2C1%含有

ﾛｼﾞﾝ系、60%含有

比較対象として追加。

Ｅ

7-2

備
考
少量のﾊﾛｹﾞﾝ添加により活性力を維持。
市販のﾉﾝﾊﾛｹﾞﾝ品、濡れ性良好。

JERG-0-043-TM001A
4.

評価方法
評価方法について表 7.4-1 に示す。

表 7.4-1 評価方法
区分
評価項目

絶 縁 信 頼 性
リフロー前
① 水溶液抵抗

リフロー後① ｳｫｰﾀﾄﾞﾛｯﾌﾟ試験② 銅鏡腐食試験② ｵﾒｶﾞﾒｰﾀ測定③ ｼﾙﾊﾞｰｸﾛﾒｰﾄ③ 絶縁信頼性試験（60℃、90％ＲＨ）④ ｳｫｰﾀﾄﾞﾛｯﾌﾟ試験

7-3

濡 れ 性
濡れ性
① ﾒﾆｽｺｸﾞﾗﾌ

リフロー後① 実装後外観

JERG-0-043-TM001A
5.

結果
評価結果について、下記に示す。

7-4

JERG-0-043-TM001A
6.

評価結果まとめ
評価結果まとめについて表 7.6-1 に示す。

表 7.6-1 評価結果まとめ

絶
縁
信
頼
性

クリームはんだ
評価項目
水溶液比
抵抗測定
銅 鏡 腐
食
ｼﾙﾊﾞｰｸﾛﾒｰﾄ
ﾘﾌﾛｰｳｫｰﾀｰﾄﾞﾛｯ
加熱前ﾌﾟ
試験ｳｫｰﾀｰﾄﾞﾛｯ
ﾌﾟ
試験

ﾘﾌﾛｰ
加熱後

ｵﾒｶﾞﾒｰﾀ測
定
絶縁信頼性
試験(Ω)
ﾒﾆｽｺｸﾞﾗﾌ

濡れ性

ﾘﾌﾛｰ後外観

Ａ

Ｂ

Ｃ

Ｄ

Ｅ

○

○

×

×

×

△

○

－

－

×

○

○

－

－

×

△

○

×

×

○

MIL 規格評価以外の項目

△

△

△～
○

△

△～
○

MIL 規格評価以外の項目

×○：2.17μgNaCl/cm２未満{14μgNaCl/inch２}
×：2.17μgNaCl/cm２以上{14μgNaCl/inch２}

○

×

○

×

3×
10７
△
△～
○

3×
10７
△

3×
10７
－

×

3×
10７
○

○

△

×

○

-

備

考

○：1×10３ Ω・m 以上
×：1×10３ Ω・m 以下

60°C,90%RH,200V,2000 時間
ﾌﾗｯｸｽの評価
ﾘﾌﾛｰ条件：ﾋﾟｰｸ温度 235°C※ ○：良好、 △：あまりよくない。 ×：不良
7.

まとめ(1) RMA のフラックス及び有機酸系無洗浄対応のフラックスついてa.

リフロー加熱前では MIL 規格の評価（銅鏡腐食試験，水溶液抵抗，シルバークロメート）では、RMA に相当するが、リフロー加熱後には RA のフラックスと同等の量のイオン性物質が検出されるはんだペーストがある。
（評価試料 B 等）b.

有機酸系の無洗浄対応のフラックスについては、濡れ性を確保するために多量の有機酸が含まれており、反面リフロー加熱前の絶縁信頼性は当然悪い。又、リフロー加熱後に有機酸が全て反応せず残渣した場合リフロー後の絶縁信頼性は悪いと考えられる。
（評価試料 C、D 等）

c.

また、絶縁信頼性への影響としては、ハロゲンや有機酸のような腐食成分量による影響のみ
でなく、フラックス中に含まれるロジン等の固形分による影響もあり、特に固形分が少ない
場合はリフロー後の残渣中におけるイオン性残渣の相対量は多くなり、絶縁信頼性を低下させる可能性がある。

7-5

JERG-0-043-TM001A(2) フラックスの評価方法について
a.

一般には、フラックスは原則として MIL 規格の RMA に適合するものだが、有機酸系のフラックスのように一部新規フラックスの中には、リフロー加熱後にイオン性物質が多く検出されるため、MIL 規格では十分検出されない場合があり、その場合の評価方法としてリフロー加熱後のオメガメータ測定やウォータドロップマイグレーション試験がフラックスの評価方法として有効である。

b.

特にフラックスの変更を行う場合は、本文 4.4 項の工程の認定試験に示される絶縁信頼性試
験による確認を十分行う必要がある。

8.

参考文献
平成５年度 共通部品の開発（5-14）高密度実装技術の確立（その４）3-4-1

7-6

JERG-0-043-TM001A

技術データ 8
主な洗浄方法の比較表
目

次

1.

はじめに ................................................................................................................................. 8-2

2.

主なフロン代替洗浄剤と、その特徴 ..................................................................................... 8-2

3.

参考文献 ................................................................................................................................. 8-3

図 表 目 次表 8.2-1 主なフロン代替洗浄剤とその特徴 ................................................................................ 8-2

8-1

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに実装基板の洗浄には従来、フロン洗浄剤(CFC-113)が広く用いられていたが、オゾン層破壊問

題のため使用できなくなっている。一般市場ではこの機会にフラックス材料や信頼性評価基準の見直しにより無洗浄に変更するケースが多いが、宇宙分野においては代替洗浄が妥当と思われる。
以下に主なフロン代替洗浄剤の特徴について示す。

2.

主なフロン代替洗浄剤と、その特徴
下表に主な洗浄剤の種類及び具体名とその特徴を示す。なお、洗浄剤の具体名については、当然ながら刻々と変化するものであり、参考としてのせているにすぎない。

区

表 8.2-1 主なフロン代替洗浄剤とその特徴（○：優れている △：やや問題あり ×：問題あり）
主な洗浄剤（及びメーカ）
洗浄力
信頼 性 フ 安全性 オ
イ 非局 部 洗 ラ 引 有
オ
所 品 浄 ッ 火 毒 ゾ（ ダ 残 ク 性 性ンン
性 〃ス メ 渣 ス
キ ー
の
洗
間 ジ
破
）
新
浄
規
剤
壊
性

分

水

（純

水）

水
水溶性洗浄剤(ｸﾞﾘｺｰﾙ
ｴｰﾃﾙ系)

界面活性剤系

系

溶

準 水 系（水すすぎ）剤
フロン
系 (CFC-113)

ｱﾙｶﾘｹﾝ化系
炭化天然系
水素系 石油系
炭化水素系（石油系）
アルコール系
シリコン系
HCFC

参
考 フ ロ ン (CFC-113)(ﾌﾗｯｸｽは水溶性を使用)
ｸﾘﾝｽﾙｰ 750H,710M （花王）
ﾊﾟｲﾝｱﾙﾌｧ ST-100S （荒川化学）
ｻﾝｴﾚｯｸ B-12
（三洋化成）SN-OX1830～3（ｻﾝﾉﾌﾞｺ）
DK ﾋﾞｰｸﾘｱ CW-5790 （第一工業製薬）
ｱｸｱｸﾘｰﾅ 210SEP（三栄化学）
EC-7R（日本ｱﾙﾌｧﾒﾀﾙｽﾞ）
ﾃｸﾉｸﾘｰﾅ 335（生和産業）
ｺｰﾙﾄﾞｸﾘｰﾅ P3-375 （ﾍﾝｹﾙ白水）
ﾃｸﾉｸﾘｰﾅ 219（生和産業）
ｺｰﾙﾄﾞｸﾘｰﾅ P3-225 （ﾍﾝｹﾙ白水）
ｱｸｻﾚﾙ 32
（三井 DFC）
IPA
エタノール
ﾃｸﾉｹｱ FRW-17,1（東芝）
ｱｻﾋｸﾘｰﾝ AK-225,225AES(旭硝子)
HCFC141b-MS（ﾀﾞｲｷﾝ工業）
フレオン○○○ （三井 DFC）
ダイフロン△△△(ﾀﾞｲｷﾝ工業)

8-2○ △ △ ○ ○ × ○ ○ ○
○ ○ ○
（ （ （
～ ～ ～
○ ○ △ △ △△ △ △ ○） ） ）○ ○ △ △ △ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ △ △ ○ △ ○ ○△ ○ ○ △ △ ○ △ △ ○△ ○ ○ △ ○ ○ △ △ ○△ ○ △ ○ ○ △ △ ○ ○△ ○ △ △ △ ○ △ △ ○△ ○ ○ ○ ○ △ ○ △ △△ ×△ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ ×

JERG-0-043-TM001A① 水 イオン性残渣を洗うという点では理想的で、かつ電子部品へのダメージも水自体としてはない。一方、従来のロジン系フラックスは使えず水溶性フラックスを用いる必要があり、高信頼性タイプのフラックスを開発・採用しないと残渣は吸湿性があるだけに危険になる。
場合によっては部品内部に侵入して腐食やイオンマイグレーションの要因となる。また、
水の表面張力は大きいため、チップ部品裏面等の局所部の十分な洗浄のためには、洗浄工法（ジェットスプレー等）の検討も重要である。
② 水溶性洗浄剤 ..... 界面活性剤と水を主成分として、必要により高沸点溶剤（多価アルコー
ル等）やアルカリケン化剤を加えたものが各種市販されている。洗浄力という点では優れているようだが、水すすぎを必要とし、すすぎや乾燥が不十分だと洗浄剤自体の残渣が残ることになりフロンに比べ消滅しにくく、吸湿性がある場合は問題となる。洗浄剤の成分を見るとすぐわかることだが、樹脂材料等（ウレタン、スチレン、アクリル、塩ビ等）への影響は大きいものがあり、一部の電子部品にはダメージを与える。又、洗浄剤によりロジンとの反応生成物が残ることもある。
③ 炭化水素系洗浄剤 . 界面活性剤と石油系溶剤又は d－リモネンという天然物質を加えたもの
が各種市販されている。すすぎを水で行う準水系タイプと IPA 等で行うタイプがあるが、どちらにしても引火性を有しているので、洗浄装置側での配慮が必要である。電子部品への影響という点では水溶性溶剤とほぼおなじだが、やや影響の少ないものが多いようである。
④ アルコール洗浄剤 . IPA は従来から一部で用いられてきているが、洗浄力はやや劣り、又フラックスもフロン対応の従来のものをそのまま用いると問題となるケースが多いようである。
電子部品へのダメージという点では水と同様にあまり問題とならない。
⑤ シリコン系洗浄剤 . 現状では一社しか市販されていない。実際には低分子シリコンにかなりの多価アルコール類を混合しているようだが、電子部品へのダメージ度合は水溶性洗浄剤とアルコール洗浄剤の中間程度である。
⑥ HCFC ............. いわゆる代替フロンとして開発されたが、オゾン破壊係数が 0 でないことから、2020 年には全廃（1995 年 12 月時点）が決められている。したがって、当面の間の使用は可能であるが、環境問題の観点から、基本的には使用を避けるべきである。
3.

参考文献
平成５年度 フロン対策実装基板洗浄性の研究、2-3-1

8-3

JERG-0-043-TM001A

技術データ 9フロン代替洗浄剤の部品裏面洗浄性の検討
目

次

1.

はじめに ............................................................................................................................... 9-2

2.

評価対象フロン代替洗浄剤 .................................................................................................. 9-2

3.

評価方法 ............................................................................................................................... 9-2

4.

結果 ...................................................................................................................................... 9-3

4.1

各種洗浄剤及び洗浄方法による清浄度比較結果 ................................................................. 9-3

4.2

洗浄残渣による絶縁信頼性への影響について..................................................................... 9-4

5.

まとめ................................................................................................................................... 9-4

6.

参考文献 ............................................................................................................................... 9-6

図 表 目 次図 9.3-1 評価方法及び評価フロー .............................................................................................. 9-2
図 9.4-1 洗浄後のオメガメータ測定値 ....................................................................................... 9-3
図 9.4-2 洗浄後のイオンクロマト測定値 ................................................................................... 9-3
図 9.4-3 浸漬洗浄後の部品裏面写真 （クリンスルー750H） .................................................... 9-4
図 9.4-4 浸漬洗浄後の部品裏面写真 （EC-7R） ........................................................................ 9-4
図 9.4-5 浸漬洗浄後の部品裏面写真 （テクノクリーナ 219） ................................................... 9-4
図 9.4-6 浸漬洗浄後の部品裏面写真 （IPA） ............................................................................. 9-4
図 9.5-1 イオンマイグレーション発生数 ................................................................................... 9-6
図 9.5-2 洗浄後の無機陰イオン量 .............................................................................................. 9-6
表 9.2-1 評価対象洗浄剤 ............................................................................................................. 9-2
表 9.5-1 フロン代替洗浄剤と部品裏面洗浄性検討結果まとめ .................................................. 9-5

9-1

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめにフロン規制により各種代替フロン洗浄剤が使用されてきているが、狭ピッチリード間及び部品

裏面等の洗浄性については劣る場合がある。一方、これらの表面実装特有の狭ピッチリード間及び部品裏面等の洗浄性についてはその清浄度評価方法は明らかになっていない。本資料は、各種洗浄剤及び洗浄方法について実装基板及び部品裏面の清浄度の比較評価及び絶信頼性評価を行い、その洗浄性の比較及び清浄度評価方法について明らかにする。

2.

評価対象フロン代替洗浄剤
表 9.2-1 評価対象洗浄剤に示すように、一般に使用されているフロン代替洗浄剤 4 系統 6 種類について評価した。
また、洗浄方法としては、浸漬、超音波、シャワー、ブラシの 4 方法について検討した。
表 9.2-1 評価対象洗浄剤

3.

評価方法
評価方法及び評価フローを図 9.3-1 に示す。

図 9.3-1 評価方法及び評価フロー

9-2

JERG-0-043-TM001A
4.

結果

4.1

各種洗浄剤及び洗浄方法による清浄度比較結果

実装基板全体及び部品裏面の清浄度評価としてオメガメータ測定及びイオンクロマト測定を行った結果を図 9.4-1 及び図 9.4-2 に示す。また、浸漬洗浄での各種洗浄剤による洗浄後の部品裏面の光学顕微鏡写真を図 9.4-3～図 9.4-6 に示す。

図 9.4-1 洗浄後のオメガメータ測定値

図 9.4-2 洗浄後のイオンクロマト測定値●：パインアルファ ST-100S、※ ○：クリンスルー750H、

□：

EC-7R
△：DK ビークリア CW-5790、▲：テクノクリーナ 219、■：IPA

上記の結果より次のことが言える。
① 洗浄剤の比較では、グリコールエーテル系の洗浄剤が最も洗浄性が優れているが、IPA は洗浄性がよくない。
② 洗浄方法の比較では超音波洗浄が最も洗浄性が優れており、部品裏面の洗浄性よい。
次にシャワー洗浄が優れている。
③ グリコールエーテル系のように洗浄性の優れた洗浄剤では、比較的洗浄性のよくない。
浸漬洗浄でも十分洗浄されている。
④ 実装基板全体のオメガメータ測定による清浄度と局所的に残渣する部品裏面のイオンクロマ
ト測定による清浄度は極めて相関があり、洗浄剤や洗浄方法の違いによる特異性は見られない。

9-3

JERG-0-043-TM001A

4.2

図 9.4-3 浸漬洗浄後の部品裏面写真（クリンスルー750H）

図 9.4-4 浸漬洗浄後の部品裏面写真（EC-7R）

図 9.4-5 浸漬洗浄後の部品裏面写真（テクノクリーナ 219）

図 9.4-6 浸漬洗浄後の部品裏面写真（IPA）

洗浄残渣による絶縁信頼性への影響について

1.0mm×0.5mm サイズのチップ形固定抵抗器（抵抗値 1MΩ）の部品裏面での洗浄残渣による絶縁信頼性への影響について 60℃、90%RH、200VDC の耐湿試験を行った。結果を図 9.4-2 に示すが、3,000 時間において洗浄残渣の比較的多い無洗浄、IPA 洗浄、EC-7R で部品裏面でのマイグレーションが確認され、比較的洗浄残渣の少ないクリンスルー750H では認められず、洗浄残渣による絶縁信頼性への影響が明らかになった。

5.

まとめ
技術データ 7 にフロン代替洗浄剤の主な特徴を示しているが、ここではフロン代替洗浄剤と部品裏面洗浄性について、各種洗浄剤及び洗浄方法での検討結果についてまとめる。

9-4

JERG-0-043-TM001A

区分

各
種
洗
浄
剤
比
較

洗
浄
方
法
比
較

表 9.5-1 フロン代替洗浄剤と部品裏面洗浄性検討結果まとめ
洗浄剤／洗浄方法
洗浄力
コ メ ン ト注 意 点・評価したすべての ・水すすぎである(1)水系／グリコール
が、洗浄力が強い
洗浄剤の中で一番
エーテル系
ため、すすぎ不十
裏面洗浄力が優れ①パインアルファ◎
ST-100S
分での洗浄剤自ている。
②クリンスルー750H
身による腐食の(特にｸﾘﾝｽﾙｰ)③DK ビークリア
可能性がある。
CW-5790(2)準水系／天然系
・洗浄方法によって ・水と置換しにく
いため浸漬洗浄①EC-7R
裏面の清浄度が大等の物理的に洗きく異なる。
浄しない方法に対しては不利で△ある。
・イオン性残渣に対して洗浄性がよくない。
・部品裏面清浄性は ・水すすぎを行わ(3)非準水系／石油系
良好で、樹脂分に対 ないために、イオ①テクノクリーナ219
する溶解性が優れン性残渣を溶解△ていると考えられしにくい。
る。
・洗浄方法にかかわ ・即乾性のため(4)非準水系／
IPA 自身が残留らず裏面に対する
アルコール系
することはない
洗浄性がよくない①IPA
×が、洗浄性はよくない。
(1)浸漬洗浄・物理的な力がない ・洗浄性のよい洗浄剤との組合せ
ためか洗浄性がよ×の場合、洗浄が可くない。
能である。
(2)超音波洗浄・部品裏面を含めて ・部品への影響が
一番洗浄性がよい大きい。（宇宙用◎では原則として禁止されてる。）(3)シャワー洗浄・洗浄剤の違いによ ・洗浄条件(角度
強さ､時間)によ△るばらつきが小さる影響が大きいい。
・洗浄剤にかかわら ・基板表面の洗浄(4)ブラシ洗浄のため部品裏面
ず洗浄性がよくな
×の洗浄性がよく
い。
ない。

9-5

写

真

図 9.4-3

図 9.4-4

図 9.4-5

図 9.4-6

JERG-0-043-TM001A

図 9.5-1 イオンマイグレーション発生数（チップ部品、洗浄条件比較）
6.

図 9.5-2 洗浄後の無機陰イオン量

参考文献
平成５年度 共通部品の開発（5-14）高密度実装技術の確立（その４）9-6

JERG-0-043-TM001A

技術データ 10端子めっき組成の熱疲労性への影響検討
目

次

1.

はじめに ............................................................................................................................. 10-2

2.

供試体の作成...................................................................................................................... 10-2

3.

試験条件・評価項目 ........................................................................................................... 10-2

4.

結果 .................................................................................................................................... 10-24.1

外観観察及び電気検査による端子めっき組成の熱疲労性への影響検討 .......................... 10-2

4.2

部品端子／はんだ界面接合状態の検討.............................................................................. 10-4

5.

まとめ................................................................................................................................. 10-5

6.

参考文献 ............................................................................................................................. 10-5

図 表 目 次図 10.4-1 外観観察及び電気検査による端子めっき組成の熱疲労性への影響検討結果 .......... 10-3
図 10.4-2 部品端子／はんだ界面の XMA マイクロアナライザによる接合状態分析結果 ....... 10-4
表 10.3-1 供試体サンプル ......................................................................................................... 10-2
表 10.3-2 評価方法・条件・測定項目....................................................................................... 10-2
表 10.4-1 外観観察及び電気検査による電極めっき組成の熱疲労性への影響検討結果 .......... 10-3

10-1

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに部品のはんだ付性を向上させるための表面処理材料として、主にはんだを中心としためっきが用いられるが、角形チップ固定抵抗器のように、熱応力歪によるはんだクラックは主に、この端子表面／はんだ界面近傍のはんだ内部より発生し、進展することがわかっている。本資料では、
はんだめっきにおけるめっき組成のはんだ接合部の熱疲労性への影響について検討したものである。

2.

供試体の作成供試体はソルダペーストを基板に塗布し、部品を装着し、全体加熱リフロー炉にて加熱し作 成した。
供試体サンプルの種類を表 10.3-1 に示す。
3.

試験条件・評価項目
供試体に表 10.3-2 に示す試験及び評価を行い、端子めっき組成の熱疲労性への影響検討を行っ

た。

1
2
3

表 10.3-1 供試体サンプル
種
類
項
目
SMD
角形チップ固定抵抗器(RMR15)めっき組
63Sn-37Pb
成90Sn-10Pb
基 板
ガラスエポキシ基板
はんだ
63Sn-37Pb（共晶）
95.535Sn-3.465Ag-1Cu

表 10.3-2 評価方法・条件・測定項目条
件項
目
試 験 項 目熱衝撃試験（気相）-55℃（30 分）⇔+125℃（30 分）
測 定 項 目① 外観観察固着力② 電気特性③ DPA（XMA 線分析）

※ 部品端子については、内部より Ag 厚膜電極、
Ni めっきの後、はんだめっきによる外部端子の形成を行っている。

4.

結果

4.1

外観観察及び電気検査による端子めっき組成の熱疲労性への影響検討

外観観察及び電気検査による端子めっき組成の熱疲労性への影響検討結果について、表 10.4-1
及び図 10.4-1 に示す。

10-2

JERG-0-043-TM001A
表 10.4-1 外観観察及び電気検査による電極めっき組成の熱疲労性への影響検討結果
は ん だ 材 料
部 品 端 子
外 観 検 査電 気 検 査
めっき組成
特性寿命(η)限界寿命
特性寿命(η)
1250
5000
8430
① 63Sn-37Pb（共晶）① 63Sn-37Pb
1260
2000
8230
② 90Sn-10Pb
1880
5000
14100
②
① 63Sn-37Pb
95.535Sn-3.465Ag-1Cu
2060
2000
15300
② 90Sn-10Pb※ 各種寿命値は表 2.4-1 参照。

図 10.4-1 外観観察及び電気検査による端子めっき組成の熱疲労性への影響検討結果
この結果から、次の事が言える。
① 外観検査での特性寿命及び電気検査での特性寿命のように統計解析においては、部品端子のめっき組成による明確な差は見られないが、電気検査での限界寿命ではめっき組成が90Sn-10Pb の方が 63Sn-37Pb よりも早く破断に至る傾向がある。
② 外観検査及び電気検査での統計解析において、本技術データ 4.2 項の部品端子／はんだ界面の XMA（X 線マクロアナライザ）による分析でも明らかなように、部品端子／はんだ界面の接合状況は、部品端子めっき組成による明らかな差は見られないように、部品端子のめっき組
成のはんだ熱疲労性への影響はほとんどないと考えられる。
③ 一方、電気検査での限界寿命ではめっき組成が 90Sn-10Pb の方が 63Sn-37Pb よりも早く破断に至る傾向が見られたのは、90Sn-10Pb の方が融点が高いために、一部の供試体においてはんだ付時に、十分濡れない（融解しない）ために十分なはんだ接合ができず、早く破断するものが見られたと考えられる。

10-3

JERG-0-043-TM001A
4.2

部品端子／はんだ界面接合状態の検討（部品端子／はんだ界面の XMA マイクロアナライザによる分析）
部品端子／はんだ界面の XMA マイクロアナライザによる接合状態分析結果を、図 10.4-2 に示す。

端子めっき組成63Sn-37Pb

90Sn-10Pb

はんだ材料① 63Sn-37Pb 共晶
部品端子
Ag Ni はんだ
SMD

は
ん
だ
付
け
部

観察箇所
② 95.535Sn-3.465Ag-1Cu

図 10.4-2 部品端子／はんだ界面の XMA マイクロアナライザによる接合状態分析結果
この結果から、次の事が言える。
① 部品端子／はんだ界面に Ni と Sn（はんだめっきまたはソルダペーストによる Ni３Sn の金
属間化合物の形成が見られ、はんだめっき組成に Pb の組成比が、90Sn-10Pb の場合は比較
的厚く 3μm 程度で、63Sn-37Pb の場合は 1～2μm 程度である。
② しかし、実際のはんだクラックが発生するはんだ内部での Sn と Pb の分布状況については明確な差は見られず、電極めっき組成のはんだ熱疲労性への影響は小さいと考えられる。

10-4

JERG-0-043-TM001A
5.

まとめ
部品端子の表面処理材料については、はんだ付性を向上させるためにはんだめっきがよく、その組成については、はんだ熱疲労性、はんだ付性を考慮する必要があり、原則として次に示すはんだめっきを行う必要がある。
① めっき組成 ....... Sn50%～Sn90%（残りは Pb）②厚

さ ....... 5μm 以上③ ただし、Ag 系焼付端子の部品の場合は、はんだめっきを直接せず、Ag の溶食防止のために
Ni めっきを 3μm 以上した上で行う必要がある。
6.

参考文献
平成４年度 共通部品の開発（4-17）高密度実装技術の確立（その３）2-5-6
平成５年度 共通部品の開発（5 ｰ 14）高密度実装技術の確立（その４）4-1-3

10-5

JERG-0-043-TM001A

技術データ 11
はんだ供給とはんだフィレット形状の検討
目

次

1.

はじめに ............................................................................................................................. 11-2

2.

評価方法 ............................................................................................................................. 11-2

2.1

供試体の作成...................................................................................................................... 11-2

2.2

検討要因 ............................................................................................................................. 11-2

2.3

評価項目 ............................................................................................................................. 11-5

3.

結果 .................................................................................................................................... 11-5

4.

まとめ................................................................................................................................. 11-8

5.

参考文献 ............................................................................................................................. 11-8

図 表 目 次図 11.2-1 各表面実装型部品の検討要因 ................................................................................... 11-3
図 11.3-1 検討結果 .................................................................................................................... 11-7
表 11.2-1 対象表面実装型部品及び実装基板 ............................................................................ 11-2
表 11.2-2 各表面実装型部品の検討要因 ................................................................................... 11-4
表 11.2-3 各表面実装型部品の評価項目 ................................................................................... 11-5
表 11.3-1 検討結果 .................................................................................................................... 11-6

11-1

JERG-0-043-TM001A

1.

はじめに
宇宙用電子機器において、はんだフィレット形状の熱疲労寿命への影響は大きく、特にリフロー工法でのはんだ供給法（主にメタルマスク印刷法）とはんだフィレット形状については密接な関係があり、はんだ付フィレット形状を検討する上ではんだ供給法の検討を行うことが重要である。本資料では、はんだ供給とはんだ付フィレットの検討について、メタルマスク印刷法による各種要因について検討を行ったものである。

2.

評価方法

2.1

供試体の作成供試体の作成はソルダペーストをメタルマスク印刷法で基板の塗布し、部品を装着し、全体加熱法（エアリフロー法）及び局所加熱法（光ビーム法）にて加熱して行った。供試体サンプルの種類を表 11.2-1 に示す。

項

1

2
3

表 11.2-1 対象表面実装型部品及び実装基板
種
類
セラミックパッケージ形 QFP（43.2mm×43.2mm×4.6mm）
角形チップ固定抵抗器 （2.0mm×1.27mm×0.5mm）
S M D
チ ッ プ 形 ネ ッ ト ワ ー ク 抵 抗 器 （ 10.16mm × 4.5mm ×(L×W×T)
0.635mm）
目

基

板

はんだ

ガラスエポキシ基板
Sn-Pb 共晶
Sn-Pb 共晶（30μmAg メタルボール入り）
Sn-Pb 共晶（50μmAg メタルボール入り）※ 今回対象のソルダペーストはフラックス含有量は 9.5wt％のものを使用した。
2.2

検討要因

各表面実装型部品の検討要因について、図 11.2-1 及び表 11.2-2 に示す。

11-2

JERG-0-043-TM001A

図 11.2-1 各表面実装型部品の検討要因

11-3

JERG-0-043-TM001A

S M D
セラミック
パッケージ QFP

角形チップ
固定抵抗器(RMR15)

チップ形
ネットワーク抵抗器

表 11.2-2 各表面実装型部品の検討要因
検 討 要 因 及 び 水 準
選 定 理 由突き出し寸法は、熱疲労寿命への影響は小(a)突き出し寸法：
0.5mm
さいことが確認されているため、EIAJ 規格による最低必要寸法 0.5mm とした(b)後方突き出し寸法：
後方突き出し寸法は、EIAJ 規格による最低
必要寸法 0.5mm を標準とし、その前後の0.0mm、0.5mm、1.0mm
0.0mm、1.0mm の計 3 条件とした。
(c)マスク厚：
マスク厚（はんだ印刷量）は、上記条件で250μm
十分フィレットが形成されるはんだ量を計算し、250μm とした。
通常 10～30μm 程度であるが、50μm 程(d)Ag メタルボール
度以上ではその効果があるといわれてお入りはんだ：
り、それを強制的に制御するために Ag メ
10～30μm、
タルボール入りはんだでの検討を行った。
30μm、50μm
メタルボールの大きさについては、30μmAg メタルボールと 50μmAg メタルボー
ルとした。
(f)接着剤塗布
仮固定接着剤によるスタンドオフへの影響について検討した。
(a)突き出し寸法：
突き出し寸法は、メタルマスク開口形状基0.2mm、0.6mm、1.0mm
板ランド形状により、精密制御が可能。
RMR15 タイプのチップ抵抗器の標準寸法
は、0.4mm～0.8mm の範囲で使用されているが、今回は、高密度実装を想定して、
0.2mm（一般民生での最小寸法）、0.6mm（標準寸法）、1.0mm（NASDA 認定部品
RMR15 でのランド寸法仕様）の 3 水準とした。
(b)マスク厚：
フィレット形状制御では、最も有功な方法の１つであり、その要因の影響について、100μm、130μm、
左記 6 水準とした。
150μm、180μm、210μm、250μm(a)突き出し寸法：
突き出し寸法は、NASDA 認定部品でのラ
0.5mm
ンド寸法仕様の 0.5mm とした。
(b)開口径：
凹型端子のため熱疲労寿命に対し、はんだ量を多くする必要があるため、開口径をラ
ﾗﾝﾄﾞ寸法に対し 1.0 倍
ンド寸法に対し、1.0 倍、1.1 倍、1.2 倍とﾗﾝﾄﾞに対し 1.1 倍(面積した。
で 1.21 倍)ﾗﾝﾄﾞに対し 1.2 倍(面積で 1.44 倍)(d)マスク厚：
マスク厚（はんだ印刷量）は、上記条件で250μm、400μm
十分フィレットが形成されるはんだ量について検討するため、左記条件とした。

11-4

JERG-0-043-TM001A

2.3

評価項目

各表面実装型部品の評価項目について、図 11.2-1 及び表 11.2-3 に示す。

項
目
測 定 項 目評 価 項 目3.

表 11.2-3 各表面実装型部品の評価項目
具 体 的 内 容
① DPA（断面観察によるフィレット形状の確認）(x) フィレット高さ（部品高さに対して）(y) フィレット形状（凹形、凸形、直線）(z) スタンドオフ高さ

結果
検討結果について、図 11.3-1 及び表 11.3-1 に示す。

11-5

JERG-0-043-TM001A
表 11.3-1 検討結果
S

M

D

セラミック
パッケージ
QFP

角形チップ
固定抵抗器
(RMR15)

チップ形
ネットワーク
抵抗器

検討要因(b)後方突き出し寸法

効 果 因(x)ﾌｨﾚｯ(y)ﾌｨﾚｯ
ﾄ高さ
ﾄ形状
◎
△

子
(z)ｽﾀﾝﾄﾞ
ｵﾌ高さ
△

最適水準
0.5mm

(e)Ag ﾒﾀﾙﾎﾞｰﾙ
入り
はんだ

△

△

○

50μm
ﾒﾀﾙﾎﾞｰﾙ(f)接着剤
塗布

△

△

○

有

(a)突き出し
寸法

△

◎

△

0.6mm

(d)マスク

○

◎

△

150～
200μm

(e)Ag ﾒﾀﾙ
ﾎﾞｰﾙ入り
はんだ

△

△

○

50μm
ﾒﾀﾙﾎﾞｰﾙ(c)開口径○◎○ﾗ ﾝ ﾄ ﾞ に対し1.2 倍(d)マスク厚

○

◎

○

400μm

(e)Ag ﾒﾀﾙ
ﾎﾞｰﾙ入り
はんだ

△

△

○

50μm
ﾒﾀﾙﾎﾞｰﾙ(f)接着剤
塗布

△

△

○

有

※ ◎：効果大、○：効果あり、△：効果小
11-6

考

察

信頼性、実装バラツ
キ を 考 慮 し て 、
0.5mm が最適水準となる。
50μm メタルボール
により、通常の 1.5倍以上のスタンドオ
フ高さが確保できる。
塗布方法にもよる
が、通常の 1.5 倍以上のスタンドオフ高さが確保できる。
フィレット形状については、開口径はんだ量により影響されるが、フィレットバ
ラツキが吸収でき、信頼性の高い 0.6mm
が最適水準となる。
マスク厚とフィレッ
ト形状については、
極めて相関があり、
突 き 出 し 寸 法 が0.6mm の場合最適水
準は 150～200μm となる。
50μm メタルボール
により、通常の 2 倍
以上のスタンドオフ
高さが確保できる。
マスク厚と同様フィレット形状については極めて相関があり、マスク厚 400μmの場合、ランドに対して 1.2 倍が最適水準となる。
フィレット形状については極めて相関があり、400μm 最適水準となる。
50μm メタルボール
により、通常の 2 倍
以上のスタンドオフ
高さが確保できる。
塗布方法にもよる
が、通常の 3 倍以のスタンドオフ高さが確保できる

JERG-0-043-TM001A
セラミックパッケージ形 QFP（(b)突き出し寸法の影響）

角形チップ固定抵抗器(RMR15)（(a)突き出し寸法の影響、はんだ量 180μm の場合）

角形チップ固定抵抗器(RMR15)（(d)マスク厚の影響、突き出し寸法 0.6mm の場合）

図 11.3-1 検討結果
11-7

JERG-0-043-TM001A

角形チップ固定抵抗器(RMR15)（(e)Ag メタルボール入りはんだの影響）

チップ形ネットワーク抵抗器（(c)開口径、(d)マスク厚の影響）

図 11.3-1 検討結果（続き）
4.

まとめ
メタルマスク印刷法でのはんだ供給とフィレットの検討を行い、フィレットを形成する上で重要となる要因を明らかにし、特にセラミックパッケージ形 QFP では、後方突き出し寸法によるヒールフィレット形状の確保、角形チップ固定抵抗器では、マスク厚等によるフィレット形状の確
保、チップ形ネットワーク抵抗器では、開口径、マスク厚によるフィレット形状の確保が有効であり、これらを参考に、はんだ付工程でのはんだ供給量について決定する必要がある。

5.

参考文献
平成４年度 共通部品の開発（4-17）高密度実装技術の確立（その３）2-3
平成５年度 共通部品の開発（5 ｰ 14）高密度実装技術の確立（その４）4-1

11-8

JERG-0-043-TM001A

技術データ 12
繰り返しリフローによるはんだ接合部信頼性検討

目

次

1.

はじめに ............................................................................................................................. 12-2

2.

供試体の作成...................................................................................................................... 12-2

3.

試験条件・評価項目 ........................................................................................................... 12-2

4.

結果 .................................................................................................................................... 12-2

4.1

繰り返しリフロー回数による影響検討.............................................................................. 12-2

4.2

セラミック基板の厚膜組成の違いによる繰り返しリフローによる影響検討 ................... 12-4

5.

まとめ................................................................................................................................. 12-6

6.

参考文献 ............................................................................................................................. 12-6

図 表 目 次図 12.4-1 繰り返しリフロー回数による影響検討 .................................................................... 12-3
図 12.4-2 繰り返しリフロー回数によるはんだ接合部 SEM 像（ガラスエポキシ基板の場合）..................................................................................................................................................... 12-4
図 12.4-3 セラミック基板の厚膜電極組成の違いによる繰り返しリフローによる影響検討 ... 12-5
表 12.3-1 供試体と繰り返しリフロー条件 ............................................................................... 12-2
表 12.3-2 評価方法・条件測定項目 .......................................................................................... 12-2
表 12.4-1 繰り返しリフロー回数による影響検討 .................................................................... 12-3
表 12.4-2 セラミック基板の厚膜電極組成の違いによる繰り返しリフローによる影響検討 ... 12-5

12-1

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに
宇宙用電子機器の実装工法において、リフロー工法では基板の両面への部品実装等を目的とした 2 回以上のリフローを行う、いわゆる繰り返しリフロー工法による、はんだ接合部、部品、基板等への影響が問題となる。本資料は、繰り返しリフローによるはんだ接合部の熱疲労寿命への影響について検討したものである。

2.

供試体の作成供試体はソルダペーストを基板に塗布し、部品を装着し、全体加熱リフロー炉にて加熱し作成した。さらに、繰り返しリフローによるはんだ接合部への影響について検討するため、所定回数
供試体をリフロー炉に通した。供試体サンプルの種類を表 12.3-1 に示す。
3.

試験条件・評価項目
供試体に表 12.3-2 に示す試験及び評価を行い、繰り返しリフローによるはんだ接合部信頼性の検討を行った。

3

表 12.3-1 供試体と繰り返しリフロー条件
種 類 ・ 条 件
項 目
角形チップ固定抵抗器(RMR15)SM① ガラスエポキシ基板
基 板② セラミック基板(パターン組成:Ag,Ag-Pd,Ag-Pt)① Sn-Pb 共晶
はんだ② Sn-Ag 系

4

ﾘﾌﾛｰ回数1
2

1 回、2 回、3 回

4.

結果

4.1

繰り返しリフロー回数による影響検討

表 12.3-2 評価方法・条件測定項目条
件項 目
熱衝撃試験（気相）① -30℃(30 分)⇔+100℃(30 分)
試験項目② -55℃(30 分)⇔+125℃(30 分)① 外観観察② 電気特性
測定項目③ DPA

繰り返しリフロー回数による影響検討について、表 12.4-1、図 12.4-1 及び図 12.4-2
に示す。

12-2

JERG-0-043-TM001A

はんだ材料
Sn-Pb
共晶

表 12.4-1 繰り返しリフロー回数による影響検討
外観検査
電 気 検 査基板材質
試 験 条 件
ﾘﾌﾛｰ回数
特性寿命
限界寿命 特性寿命(η)
(η)
1900
9000
12500
①-30℃(30 分)①
1回
ｶﾞﾗｽｴﾎﾟｷｼ
⇔
1950
7000
14100
2回
基板
+100℃(30 分)
2150
7000
16700
3回
②
②-55℃(30 分)
1回
790
9000
----ｾﾗﾐｯｸ
⇔
3回
670
5000
55500
基板
+125℃(30 分)※ セラミック基板のパターン組成は Ag のデータを示している。
※ 各種寿命値は表 2.4-1 参照。

図 12.4-1 繰り返しリフロー回数による影響検討（○：外観検査、特性寿命(η)、●：電気検査、限界寿命、▲：電気検査、特性寿命(η)）

12-3

JERG-0-043-TM001A

図 12.4-2 繰り返しリフロー回数によるはんだ接合部 SEM 像（ガラスエポキシ基板の場合）
この結果から、次の事が言える。
① 樹脂基板の場合、繰り返しリフロー回数による外観でのはんだクラック発生傾向については
3 回程度まではワイブル解析の寿命値が延びる傾向を示し極端な信頼性の低下は見られない。
これは、はんだ組織の観察でも見られるようにα相（Pb 相）の粗大化、基板間との金属間化合物の成長等の金属学的な熱劣化はほとんど見られないためと考えられ、はんだ接合部に対してはこの範囲の繰り返しリフローについては影響は少ないと考えられる。
② しかし、電気検査の限界寿命においては、繰り返しリフロー回数による寿命低下が見られる。
これは、はんだ接合部への影響というよりはむしろ部品自身の特性劣化のために、限界寿命が早くなったと考えられ、繰り返しリフローについてははんだ接合部への影響より部品及び基板のリフロー耐熱を考慮する必要がある。
③ セラミック基板の場合、さらに繰り返しリフロー回数による限界寿命低下は大きい。これは、はんだ接合部の熱劣化というよりはむしろ厚膜の繰り返しリフローによる溶食、拡散等による極端な接合強度低下による破断によると考えられる。
4.2

セラミック基板の厚膜組成の違いによる繰り返しリフローによる影響検討

セラミック基板の厚膜組成の違いによる繰り返しリフローによる影響検討について、表 12.4-2
及び図 12.4-3 に示す。

12-4

JERG-0-043-TM001A
表 12.4-2 セラミック基板の厚膜電極組成の違いによる繰り返しリフローによる影響検討
はんだ材料
リ フ ロ 試験条件
パターン材
外観検査
電 気 検 査質ー
回数
(ｾﾗﾐｯｸ基板)
特性寿命
限界寿命
特性寿命
(η)
(η)
Ag
670
5000
55500
② -55℃① Sn-Pb 共晶
３回(30 分)
Ag-Pd
820
1000
3850
⇔+125
Ag-Pt
740
1000
---℃(30 分)※ 各種寿命値は表 2.4-1 参照。

図 12.4-3 セラミック基板の厚膜電極組成の違いによる繰り返しリフローによる影響検討（○：外観検査、特性寿命(η)、●：電気検査、限界寿命、▲：電気検査、特性寿命(η)）
この結果から、次の事が言える｡① セラミック基板の厚膜組成の違いによる繰り返しリフローによる影響について明確な差が見られた。これは、厚膜組成の違いによりセラミック基板との密着性、繰り返しリフローによる溶食、拡散等による極端な接合強度低下によるためと考えられる。
② 特に、厚膜組成の違いについては Ag が良く、これは厚膜焼成後の焼成状態と密接な関係があり、緻密で空孔が少なく結晶粒の比較的大きな方がはんだ付時の溶食、拡散に対して有利であるためである。

12-5

JERG-0-043-TM001A
5.

まとめ① プリント配線板での繰り返しリフローについては、はんだ接合部の熱履歴による熱劣化の影
響は小さいが、全体加熱法でもあるため繰り返し回数等による部品劣化、基板損傷等の影響について十分考慮する必要がある。
② セラミック基板については、熱履歴による厚膜電極の溶食、拡散により極端な接合強度低下
で断線が発生するため、十分注意が必要である。
③ 上記の検討より、宇宙用高密度はんだ付において、リフローはんだ付は適正なリフロー条件
により行い、さらに基板の両面に各 1 回のはんだ付する場合を除いては、2 回以上のリフロ
ーはんだ付を行わないことが必要である。また、その場合においても使用する部品又は基板の繰り返しはんだ耐熱性（セラミック基板の厚膜材料の問題含む）を十分考慮する必要があ
る。
6.

参考文献
平成４年度 共通部品の開発（4 ｰ 17）高密度実装技術の確立（その３）4-2-1

12-6

JERG-0-043-TM001A

技術データ 13
局所加熱法の条件検討とはんだ接合部信頼性検討
目

次

1.

はじめに ............................................................................................................................. 13-22.

局所加熱法の条件検討（光ビームはんだ付の場合）........................................................ 13-2

2.1

光ビームはんだ付条件検討 ................................................................................................ 13-2

2.2

結果 .................................................................................................................................... 13-23.

加熱法の違いによるはんだ接合部信頼性検討................................................................... 13-3

3.1

供試体の作成...................................................................................................................... 13-3

3.2

試験条件・評価項目 ........................................................................................................... 13-3

3.3

結果 .................................................................................................................................... 13-4

4.

参考文献 ............................................................................................................................. 13-5

図 表 目 次図 13.2-1 光ビーム照射部温度の経時変化 ............................................................................... 13-2
図 13.2-2 光ビームはんだ付条件検討....................................................................................... 13-3
図 13.3-1 加熱法の違いによるはんだ接合部信頼性検討結果 .................................................. 13-4
図 13.3-2 加熱法の違いによるはんだ接合部 SEM 像 .............................................................. 13-5
表 13.2-1 光ビームはんだ付検討条件....................................................................................... 13-2
表 13.3-1 供試体サンプル ......................................................................................................... 13-3
表 13.3-2 評価方法・条件測定項目 .......................................................................................... 13-3
表 13.3-3 加熱法の違いによるはんだ接合部信頼性検討結果 .................................................. 13-4

13-1

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに
宇宙用電子機器の実装工法において、手はんだ付、レーザはんだ付、光ビームはんだ付等があり、局所加熱によるはんだ接合部への熱集中による基板、部品損傷及びはんだ接合部の熱劣化等による信頼性低下が問題となる。本資料では、局所加熱法の条件検討の一例として光ビームはんだ付での条件検討と局所加熱法（光ビームはんだ付、手はんだ付）と全体加熱法の違いによるはんだ接合部信頼性検討したものである。

2.

局所加熱法の条件検討（光ビームはんだ付の場合）

2.1

光ビームはんだ付条件検討

光ビームはんだ付検討条件について、表 13.2-1 に示す。

表 13.2-1 光ビームはんだ付検討条件
条
件
項
目
S M D
形チップ固定抵抗器(RMR15)
はんだ材料
Sn-Pb 共晶
光ビーム
照射電流(A)
30､40､50､55,60
条
件
照射時間(秒)～62.2

結果

光ビームはんだ付条件検討結果について図 13.2-1 及び図 13.2-2 に示すが、この図 13.2-2 の例
では照射電流 60A、4 秒以上でソルダペーストは十分溶融し、フィレットが形成されていることがわかる。また図 13.2-1 より、光ビーム照射部温度は約 350℃に達しており、この場合はんだ付
温度 350℃、はんだ付時間 3～4 秒程度必要と考えられる。

図 13.2-1 光ビーム照射部温度の経時変化※ 測温箇所ははんだ付部全体であり、はんだ付部の照射部の平均温度を示している。

13-2

JERG-0-043-TM001A

図 13.2-2 光ビームはんだ付条件検討
3.

加熱法の違いによるはんだ接合部信頼性検討

3.1

供試体の作成供試体サンプルの種類を表 13.3-1 に示すが、供試体は全体加熱法の場合は、エアリフローはんだ付を行い、局所加熱法の場合、手はんだ付と光ビームはんだ付を行った。

3.2

試験条件・評価項目

供試体に表 13.3-2 に示す試験及び評価を行い、加熱法の違いによるはんだ接合部信頼性検討を行った。

表 13.3-1 供試体サンプル目
種 類 ・ 条 件項
1
S M D
角形チップ固定抵抗器(RMR15)2
基 板
ガラスエポキシ基板
3
はんだ
Sn-Pb 共晶
4
加熱法・
全体加熱法：エアリフロー
条件
局所加熱法：手はんだ付（こて先温度:350℃､はんだ
付時間:1 秒)局所加熱法：光ﾋﾞｰﾑはんだ付（照射電流:55A､はんだ付時間
:8 秒)
13-3

表 13.3-2 評価方法・条件測定項目条
件項 目
試 験 項 目熱衝撃試験（気相）-30℃(30 分)⇔+100℃(30 分)
測 定 項 目① 外観観察② 電気特性③ DPA

JERG-0-043-TM001A

3.3

結果

加熱法の違いによるはんだ接合部信頼性検討結果について、表 13.3-3、図 13.3-1 及び図 13.3-2
に示す。

はんだ材料

① Sn-Pb 共晶※

表 13.3-3 加熱法の違いによるはんだ接合部信頼性検討結果
外観検査
電 気 検 査
ﾌｨﾚｯﾄ高さ
試 験 条 件加 熱 法 （部品高さ
特性寿命
特性寿命
限界寿命
に対して)
(η)
(η)
5000
5000
ｴｱﾘﾌﾛｰ
1
1570
以上
以上
光ﾋﾞｰﾑ
5000
5000
-30℃(30 分)
1
1570
以上
以上
はんだ付
⇔+100℃
5000
5000
手はんだ
1
2280
以上
以上
付
1/2
1830
2000
5670

各種寿命値は図 13.3-1 参照

図 13.3-1 加熱法の違いによるはんだ接合部信頼性検討結果（○：外観検査、特性寿命(η)、●：電気検査、限界寿命）

13-4

JERG-0-043-TM001A

図 13.3-2 加熱法の違いによるはんだ接合部 SEM 像
この結果から、次の事が言える。
① 加熱法の違いによるはんだ接合部への影響については、寿命評価においては明確な差は見られず、フィレット高さが低い等のフィレット形状の影響による寿命低下の影響の方が大きい。
また、SEM 像に見られるように熱履歴による金属組織の違い（金属間化合物の厚み成長、はんだ組織の大きさ）については明確な差は見られない。
② 上記検討結果より、宇宙用高密度はんだ付において、局所加熱法を採用するのは問題ないが、部品の熱損傷、はんだ付品質又ははんだ接合部の信頼性については確認を行い、題がないことを実証した上で採用するのが望ましい。
4.

参考文献
平成５年度 共通部品の開発（5-14）高密度実装技術の確立（その４）2-3-1

13-5

JERG-0-043-TM001A

技術データ 14
部品・材料に関する耐洗浄性の検討
目

次

1.

はじめに ............................................................................................................................... 14-2

2.

部品・材料に影響を及ぼす洗浄剤 ....................................................................................... 14-2

3.

参考文献 ............................................................................................................................... 14-3

図 表 目 次図 14.2-1 SP 値の近い洗浄剤と被洗浄物 ................................................................................. 14-2

14-1

JERG-0-043-TM001A

1.

はじめに
フロン規制に伴う各種代替フロン洗浄剤については、技術データ 9 でも示す通りだが、従来のフロンと同様に、中には洗浄対象物である電子部品・材料を劣化させるものがあり、注意が必要
である。

2.

部品・材料に影響を及ぼす洗浄剤
洗浄剤残渣の影響については技術データ 9 に概要を示す通りだが、基本的には下記に示す溶解性パラメーター（SP 値）の近い洗浄剤と材料の組合せがダメージが大きいことになる。下記に
SP 値に関する主な関係を示す。

注） SP 値は以下の式で与えられる。
δ＝ √ΔE/V

ΔE：分子凝集エネルギー(J/mol){cal/mol}
V ：分 子 容(m３/mol)

図 14.2-1 SP 値の近い洗浄剤と被洗浄物

14-2

JERG-0-043-TM001A
3.

参考文献
プラスチックのコーティング技術便覧 （株）産業技術サービスセンター編（P97～p138）
洗浄剤メーカー等のカタログ

14-3

JERG-0-043-TM001A

技術データ 15
基板清浄度評価方法の検討
目

次

1.

はじめに ............................................................................................................................. 15-2

2.

評価内容 ............................................................................................................................. 15-2

3.

評価方法 ............................................................................................................................. 15-2

4.

結果 .................................................................................................................................... 15-3

4.1

各種洗浄剤によるオメガメータ測定及びイオンクロマト測定の比較 .............................. 15-3

4.2

フラックス残渣の違い（ハロゲン含有量、樹脂量）によるオメガメータ測定及び イオンク
ロマト測定の比較............................................................................................................... 15-3

4.3

オメガメータ測定とイオンクロマト測定の相関性の検討................................................. 15-4

5.

考察 .................................................................................................................................... 15-5

6.

参考文献 ............................................................................................................................. 15-5

図 表 目 次図 15.3-1 イオンクロマトでの測定手順 ................................................................................... 15-2
図 15.4-1 EC-7R 洗浄後のｵﾒｶﾞﾒｰﾀ測定と ｲｵﾝｸﾛﾏﾄ測定の比較 ............................................... 15-3
図 15.4-2 EC-7R 浸漬洗浄後の 部品裏面写真 ......................................................................... 15-3
図 15.4-3 EC-7R 超音波洗浄後の部品裏面写真 ....................................................................... 15-3
図 15.4-4 フラックスのハロゲン量と清浄度の比較 ................................................................. 15-4
図 15.4-5 フラックスの樹脂量と清浄度の比較 ........................................................................ 15-4
図 15.4-6 オメガメータ測定とイオンクロマト測定の相関 ...................................................... 15-4
表 15.3-1 対象基板、部品、フラックス ................................................................................... 15-2
表 15.5-1 オメガメータ測定及びイオンクロマト測定の比較結果 ........................................... 15-5

15-1

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに実装基板の清浄度の評価としては、基板全体から抽出されるイオン性残渣の電気伝導度を測定するオメガメータ測定が NASDA-STD-3 に規定されているが、実装基板全体の評価方法であり部品裏面等の局部残渣についての相関については明確ではないため、本資料は清浄度評価方法の検討として実装基板全体の評価方法であるオメガメータ測定と局所部の残渣の評価としてのイオ
ンクロマト測定の比較を行い、その相関性について検討した。

2.

評価内容
評価内容としては局所部残渣の評価としてオメガメータ測定とイオンクロマト測定の比較評価を行った。具体的な内容を下記に示す。
① 各種洗浄剤によるオメガメータ測定及びイオンクロマト測定の比較② フラックス残渣の違い（ハロゲン含有量、樹脂量）によるオメガメータ測定及びイオンクロ
マト測定の比較③ オメガメータ測定とイオンクロマト測定の相関性の検討
3.

評価方法
評価方法の概要を表 15.3-1 及び図 15.3-1 に示す。

表 15.3-1 対象基板、部品、フラックス
種 類 、 条 件
項目基
ガラスエポキシ基板板（片面 19.4 cm２）角形チップ固定抵抗器
部(RMR15)
品
ロジン系、Ｂｒ系ハロゲン
フラック
ス

①
洗浄後実装基板より､部品を基板より取り外す｡↓② 基板の測定箇所に純水を 30ml 滴下し、外した部品と基板の測定箇所を 30 回程度
擦り
合わせる｡
↓
③ 5 分間放置後、抽出液を回収し純水を加え50ml にし、イオンクロマトで測定する。

図 15.3-1 イオンクロマトでの測定手順

15-2

JERG-0-043-TM001A
4.

結果

4.1

各種洗浄剤によるオメガメータ測定及びイオンクロマト測定の比較

図 15.4-1、図 15.4-2 及び図 15.4-3 に EC-7R での測定結果を示すが、その結果より次のことが言える。
① 浸漬洗浄のように外観上フラックス残渣の多い場合は、オメガメータ測定及びイオンクロマ
ト測定とも測定値は大きくなり、超音波洗浄のように外観上フラックス残渣の少ない場合は、測定値は小さくなる傾向がある。
② 部品裏面の清浄度（イオンクロマト測定）と実装基板全体の清浄度（オメガメータ測定）の傾向はほぼ同じであり、実装基板全体の清浄度で部品裏面の清浄度はある程度把握できる。

図 15.4-1 EC-7R 洗浄後のｵﾒｶﾞﾒｰﾀ測定とｲｵﾝｸﾛﾏﾄ測定の比較

4.2

図 15.4-2
EC-7R 浸漬洗浄後の部品裏面写真図 15.4-3
EC-7R 超音波洗浄後の部品裏面写真

フラックス残渣の違い（ハロゲン含有量、樹脂量）によるオメガメータ測定及びイオンクロマト測定の比較

図 15.4-4 及び図 15.4-5 にフラックスのハロゲン含有量及び樹脂量の違いによるオメガメータ
測定及びイオンクロマト測定結果を示すが、その結果より次のことが言える。
① フラックスのハロゲン含有量による傾向は、いずれの測定でもフラックスに含まれるハロゲン量の増加に従いイオン性残渣も増加する傾向があり、局所部のイオン残渣に対して十分検出できる。
② ハロゲン含有量に対する感度は､実装基板全体を評価するオメガメータ測定より、局所部の測定で測定であるイオンクロマトの方が優れている。
ハロゲン量 0.05wt%→0.5wt%（10 倍）に対して、オメガメータ 2635μgNaCl/m2→4340μgNaCl/m2（1.6 倍）
イオンクロマト 0.18ppm→1.9ppm（10 倍）③ フラックスの樹脂量による傾向は、いずれも樹脂量の増加に従い、イオン性残渣の値は小さくなる傾向がある。これは、1)樹脂が純水に対して溶解しにくいため、イオン性残渣を抽出しにくいため、2)樹脂が多くなることによる樹脂に対するハロゲンの相対濃度が低くなるた
め、イオン性残渣の値も小さくなることが考えられる。
15-3

JERG-0-043-TM001A

図 15.4-4 フラックスのハロゲン量と清浄度の比較
4.3

図 15.4-5 フラックスの樹脂量と清浄度の比較

オメガメータ測定とイオンクロマト測定の相関性の検討

図 15.4-6 にオメガメータ測定とイオンクロマト測定の相関検討結果を示すが、フラックスの樹
脂量が一定であれば、ハロゲン量に対してこれらの測定方法は極めて相関があるが、樹脂量の変動に対して傾向が異なり、特にイオンクロマトは感度が低下し、相関がなくなる傾向がある。

図 15.4-6 オメガメータ測定とイオンクロマト測定の相関15-4

JERG-0-043-TM001A
5.

考察
オメガメータ測定及びイオンクロマト測定の比較結果を表 15.5-1 に示す。

表 15.5-1 オメガメータ測定及びイオンクロマト測定の比較結果（○：優れている △：やや劣るもしくは適用できる）
検 討 項 目オ メ ガ メ ー タ 測 定
イ オ ン ク ロ マ ト 測 定
全体を IPA と純水との混合液に－－－－①基板全体の○ つ△
洗浄度評価
けるため、全体評価となる②部品裏面
基板全体を溶液につけるため基局所部の残渣の評価に対して有△（局所部）
板のよごれが含まれるが、局所○ 効である。
○
清浄度評価
残渣との相関もある。
微量でも傾向としては検出可能である。
IPA で樹脂をある程度溶解でき
△
③検出感度
～ る
○
が、樹脂量の増加に対してイオ○ン性残渣が検出しにくくなる傾向がある。
△
基板全体のよごれの影響を受け④繰り返し～やすいが、繰り返し精度は優れ
△
精度
○
ている｡
⑤評価の
サンプリングは必要ないため、部品を剥がし、擦るためサンプ○△
簡易性
10 分程度で測定できる。
リングばらつきが考えられる。
MIL-P-28809A で は 、 2.17 μ イオンクロマト法での判定基準を設定
gNaCl/cm ２ {14μgNaCl/in ２ }以下が判 するには、オメガメータ法との相関が定基準であるが、リフロー法で実装基 フラックスの種類等によって異なるた⑥判定基準
板全体面積で計算するとすべてクリア め判定基準の設定は困難であ る。
してしまう可能性がある。
以上の結果より次のことが言える。
① 部品裏面の清浄度の評価方法としてはオメガメータ法でもその傾向を把握することできる。
但し、検出感度については、イオンクロマト法の方が優れている。
② MIL 規格の清浄度の判定基準は、絶縁信頼性を想定した数値なので、結果的に実装後の基板が、その数値を満たしていれば問題ないと考えられる。
（例えば従来より手はんだ付で適用されている。
）
但し、局所的に存在するイオン性残渣がオメガメータ法で検出できない場合（例えば部品裏面等の部品形状によりオメガメータの全体浸漬では抽出できない場合等）には適用できない場合がある。
③ さらに、リフローはんだ付での判定基準を設定するには、フラックス等の使用材料や量毎に設定する必要があり、判定基準の設定は困難である。
④ 各種代替フロン洗浄剤の違いによる清浄度評価比較では、その測定値には特異性はなく、これらの清浄度評価方法が適用できる。
6.

参考文献
平成５年度 共通部品の開発（5-14）高密度実装技術の確立（その４）3-1-1
15-5

JERG-0-043-TM001A

技術データ 16
はんだフィレット形状と寿命の関係
目

次

1.

はじめに .................................................................................................................................. 16-2

2.

評価方法 .................................................................................................................................. 16-2

2.1

供試体の作成........................................................................................................................... 16-22.2

対象表面実装型部品及びはんだフィレット形状 .................................................................... 16-2

2.3

試験条件・評価項目 ................................................................................................................ 16-3

3.

評価方法（FEM コンピュータシミュレーション） .............................................................. 16-3

3.1

対象表面実装型部品及びはんだフィレット形状 .................................................................... 16-3

3.2

シミュレーション条件 ............................................................................................................ 16-4

4.

結果及び考察........................................................................................................................... 16-6

5.

参考文献 .................................................................................................................................. 16-9

図 表 目 次図 16.2-1 対象表面実装型部品及びはんだフィレット形状 ........................................................... 16-3
図 16.4-1 各部品のはんだフィレット形状の熱疲労寿命に及ぼす影響検討結果 .......................... 16-7
表 16.2-1 対象表面実装型部品及びはんだフィレット形状 ........................................................... 16-2
表 16.2-2 評価方法・条件測定項目 ............................................................................................... 16-3
表 16.3-1 対象表面実装型部品及びはんだランド形状 .................................................................. 16-4
表 16.3-2 シミュレーション条件 ................................................................................................... 16-4
表 16.3-3 シミュレーション材料定数............................................................................................ 16-5
表 16.4-1 各部品のはんだフィレット形状の熱疲労寿命に及ぼす影響検討結果 .......................... 16-6
表 16.4-2 はんだフィレット形状の最適水準と外観検査での合格判定基準 ................................. 16-8

16-1

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに
宇宙用電子機器において、はんだフィレット形状の熱疲労寿命への影響は大きく、特に品質保証プログラムにおいて外観検査ではんだフィレット形状基準を満たす必要がある。本資料では、
はんだフィレット形状と寿命の関係について熱衝撃試験及び FEM コンピュータシミュレーショ
ン解析を行い、推奨するはんだフィレット形状基準を示すものである。

2.

評価方法

（熱衝撃試験）2.1

供試体の作成供試体はソルダペーストを基板に塗布し、部品を装着し、全体加熱リフロー炉にて加熱し作成
した。

2.2

対象表面実装型部品及びはんだフィレット形状

対象表面実装型部品及びはんだフィレット形状について、表 16.2-1 及び図 16.2-1 に示す。

S

M

D

表 16.2-1 対象表面実装型部品及びはんだフィレット形状
フィレット形状パラメータ
水
準値

セラミックパッケージ形
QFP(ﾗﾝﾄﾞ幅：0.4mm、端子
幅：0.3mm)(a) フロントフィレット

1 水準(ほぼ直線)(b) ヒールフィレット

3 水準(0.0mm、0.5mm、1.0mm)(c) スタンドオフ高さ

2 水準(100μm、150μm)

プラスチックパッケージ形
QFP(ﾗﾝﾄﾞ幅：0.35mm、端子
幅：0.3mm)(a) フロントフィレット

1 水準(ほぼ直線)(b) ヒールフィレット

3 水準(0.0mm、0.25mm、0.5mm)(c) スタンドオフ高さ

1 水準(10～30μm)

角形チップ固定抵抗器(RMR15)(ﾗﾝﾄﾞ幅：1.25mm､
部品幅：1.27mm)(a) フィレット高さ

2 水準(1､1/2：部品高さに対し)(b) フィレット形状

3 水準(凸、直線、凹)(c) スタンドオフ高さ

3 水準(10～30μm、30μm、50μm)

チップ形ネットワーク抵抗器(ﾗﾝﾄﾞ幅：0.8mm、電極幅：0.8mm)(a) フィレット高さ

1 水準(1：部品高さに対し)(b) フィレット形状

3 水準(凹、やや凹、直線)(c) スタンドオフ高さ

2 水準(30μm、100μm)

16-2

JERG-0-043-TM001A

図 16.2-1 対象表面実装型部品及びはんだフィレット形状
2.3

試験条件・評価項目

供試体に表 16.2-2 評価方法・条件測定項目に示す試験及び評価を行い、はんだランド形状の
熱疲労寿命に及ぼす影響の確認を行った。

表 16.2-2 評価方法・条件測定項目項

目

試 験 項 目条

件

熱衝撃試験（気相）-55℃(30 分)⇔+125℃(30 分)

測 定 項 目① 外観観察② 電気特性3.

評価方法（FEM コンピュータシミュレーション）

3.1

対象表面実装型部品及びはんだフィレット形状

対象表面実装型部品及びはんだフィレット形状について、表 16.3-1 に示す。

16-3

JERG-0-043-TM001A

表 16.3-1 対象表面実装型部品及びはんだランド形状
D
フィレット形状パラメー
水
準タ
セラミックパッケージ形 QFP(a) フロントフィレット
1 水準(ほぼ直線)
S

M

プラスチックパッケージ形
QFP

角 形 チ ッ プ 固 定 抵 抗 器(RMR15)(b) ヒールフィレット

3 水準(0.0mm、0.5mm、1.0mm)(c) スタンドオフ高さ

1 水準(30μm)(a) フロントフィレット

1 水準(ほぼ直線)(b) ヒールフィレット

3 水準(0.0mm、0.25mm、0.5mm)(c) スタンドオフ高さ

3 水準(10μm、50μm、100μm)
3 水準(1、3/4、1/2：部品高さに対し）3 水準(凸、直線、凹)(a) フィレット高さ(b) フィレット形状(c) スタンドオフ高さ

チップ形ネットワーク抵抗器

3.2値(a) フィレット高さ

3 水準(10μm、50μm、100μm)
1 水準(1：部品高さに対して)(b) フィレット形状

3 水準(凹、やや凹、直線)(c) スタンドオフ高さ

3 水準(10μm、100μm、200μm)

シミュレーション条件

シミュレーション条件及び材料定数については、表 16.3-2 及び表 16.3-3 に示す。

項目
1 解析種類
解析ソフ
2
ト
3 想定環境4

評 価 歪

表 16.3-2 シミュレーション条件
種
３次元温度定常弾性熱応力解析

類

MSC/NASTRAN-30℃～+100℃①主歪ε：Δε＝・ε(Tmin)・＋・ε(Tmax)・②相当歪εｅｑ：Δεｅｑ＝・εｅｑ(Tmin)・+・εｅｑ(Tmax)・※εｅｑ： 2/3×{(εｘ-εｙ)２+(εｙ-εｚ)２+(εｚ-εｘ)２+(γｘｙ２+γｙｚ２+
γｚｘ２)｝１／２※εｘ，ｙ，ｚ：x,y,z 方向の歪※γｘｙ，ｙｚ，ｚｘ：xy,yz,zx 面のせん断歪16-4表 16.3-3 シミュレーション材料定数

JERG-0-043-TM001A

16-5

JERG-0-043-TM001A
4.

結果及び考察各部品のはんだフィレット形状の熱疲労寿命に及ぼす影響検討結果について、表 16.4-1 及び図16.4-1 に示す。

表 16.4-1 各部品のはんだフィレット形状の熱疲労寿命に及ぼす影響検討結果
熱衝撃試験(-30℃(30 分)
FEM ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ⇔ +100℃(30 分))
外観検はんだ
歪(×10－３)
電気検査
査
水準値
部 品 名
ﾌｨﾚｯﾄ形状
ﾊﾟﾗﾒｰﾀ
特性寿
限界寿命 特性寿命
主歪
相当歪
命
(η)
(η)
(b)
0.0mm 未評価
11.38
5390
4000
ｾﾗﾐｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞ
未評価
ﾋｰﾙﾌｨﾚｯﾄ
以上
形ＱＦＰ
0.5mm 未評価
9.42
5980
4000
未評価
以上
1.0mm 未評価
9.26
5760
4000
未評価
以上
(c)
6020
4000
100μm 未評価
未評価
未評価
ｽﾀﾝﾄﾞｵﾌ高
以上
5980
4000
150μm 未評価
未評価
未評価
以上
(b)
0.0mm
6.46
3.83
3000
8000
10900
ﾌﾟﾗｽﾁｯｸﾊﾟｯｹ
ﾋｰﾙﾌｨﾚｯﾄ0.25mm
6.13
3.29
3330
9000
13700
ｰｼﾞ形 QFP
0.5mm
5.71
3.04
3500
8000
19600
(c)
6.34
3.59
10μm
未評価
未評価
未評価
ｽﾀﾝﾄﾞｵﾌ高さ
5.86
3.17
50μm
未評価
未評価
未評価
6.10
3.41
100μm
未評価
未評価
未評価
(a)
1/2
3.40
1830
2000
5670
角形ﾁｯﾌﾟ固定
未評価
ﾌｨﾚｯﾄ高さ
抵抗器(RMR15)
3/4
3.30
未評価
未評価
未評価
未評価
2.61
2280
13000
１
未評価
未評価
(b)
3.12
2130
13000
凹
未評価
未評価
ﾌｨﾚｯﾄ形状
3.12
2600
8000
直線
未評価
未評価
3.06
2700
14000
凸
未評価
未評価
以上
(c)
3.22
2610
8000
99800
10μm
未評価
ｽﾀﾝﾄﾞｵﾌ高さ
3.10
4650
13000
50μm
未評価
未評価
2.99
0600
13000
100μm
未評価
未評価
(b)
14.44
1180
1500
6470
ﾁｯﾌﾟ形ﾈｯﾄﾜｰｸ
凹
未評価
ﾌｨﾚｯﾄ形状
抵抗器
14.37
1440
2000
6130
やや凹
未評価
11.50
4440
直線
未評価
4000 以上
未評価
(c)
14.44
1440
2000
6130
10μm
未評価
ｽﾀﾝﾄﾞｵﾌ高さ 100μm 未評価
14.63
2160
4000 以上
未評価
14.28
200μm 未評価
未評価
未評価
未評価
※１各種寿命値は、図 16.4-1 参照。

16-6

JERG-0-043-TM001A

図 16.4-1 各部品のはんだフィレット形状の熱疲労寿命に及ぼす影響検討結果(○:主歪、●:外観検査、特性寿命(η)、▲:電気検査、限界寿命、各ﾊﾟﾗﾒｰﾀは図 16-1 参照のこと)
16-7

JERG-0-043-TM001A

図 16.4-1 各部品のはんだフィレット形状の熱疲労寿命に及ぼす影響検討結果 (続き)(○:主歪、●:外観検査、特性寿命(η)、▲:電気検査、限界寿命、各ﾊﾟﾗﾒｰﾀは図 16-1 参照のこと)
この結果から、はんだフィレット形状と寿命の関係が明らかになり、その最適水準及びフレッ
ト形状基準は表 16-7 のようになり、品質保証プログラムにおいて外観検査でのはんだフィレット
形状基準を十分満たす必要がある。

表 16.4-2 はんだフィレット形状の最適水準と外観検査での合格判定基準
表面実装型部品タイプ
は ん だ フ ィ レ ッ ト 形 状 基 準
最 適 水 準外曲げリード端子、(a)ﾌﾛﾝﾄﾌｨﾚｯﾄ：ほぼ直線であること。
－－
側面から出ているタイプ（やや凸及びやや凹でも可）
ﾗﾝﾄﾞ寸法(QFP 等)(b)ﾋｰﾙﾌｨﾚｯﾄ：1.0×H 以上上部曲げ開始点まで
0.5mm(c)ｽﾀﾝﾄﾞｵﾌ高さ：30～100μm であること。
50μm
ノンストレスリリーフ(a)ﾌｨﾚｯﾄ高さ：0.8×H 以上、1.0×H 以下
1.0×H
構造の電極端子(部品高さが 5.0mm 以上の場合は、min.0.25×
ほぼ直線(角形チップ固定抵抗器等) H)(b)ﾌｨﾚｯﾄ形状：ほぼ直線であること。
100μm（やや凸及びやや凹でも可）－－(c)ｽﾀﾝﾄﾞｵﾌ高さ：30～100μm であること。
部品上面電極に供給したはんだが盛り上がら
ないこと。
LCC
(a)ﾌｨﾚｯﾄ高さ：0.8×H 以上、1.0×H 以下－－(凹形･焼付け電極タイプ)(部品高さが 5.0mm 以上の場合は、min.0.25×(チップ形ネットワーク
直線
H)
抵抗器等)
(b)ﾌｨﾚｯﾄ形状：ほぼ直線であること。
（やや凸及びやや凹でも可）(c)ｽﾀﾝﾄﾞｵﾌ高さ：50～100μm であること。
内曲げリード端子、(a)ﾌｨﾚｯﾄ高さ：0.8×H 以上、1.0×H 以下－－
側面電極の広いタイプ(部品高さが 5.0mm 以上の場合は、min.0.25×－－
H)(チップ形タンタル電解(b)ﾌｨﾚｯﾄ形状：ほぼ直線であること。
コンデンサ等)－－（やや凸及びやや凹でも可）(c)ｽﾀﾝﾄﾞｵﾌ高さ：30～100μm であること。
16-8

JERG-0-043-TM001A
5.

参考文献
平成５年度 共通部品の開発（5-14）高密度実装技術の確立（その４）4-1-8

16-9

JERG-0-043-TM001A

技術データ 17
はんだ付部再加工条件と寿命の関係
目

次

1.

はじめに ............................................................................................................................. 17-2

2.

供試体の作成...................................................................................................................... 17-2

3.

試験条件・評価項目 ........................................................................................................... 17-3

4.

結果 .................................................................................................................................... 17-3

4.1

はんだ付部再加工回数による影響検討.............................................................................. 17-3

4.2

はんだ付部再加工温度による影響検討.............................................................................. 17-5

4.3

はんだ付部再加工方法による影響検討.............................................................................. 17-6

5.

まとめ................................................................................................................................. 17-7

6.

参考文献 ............................................................................................................................. 17-7

図 表 目 次図 17.4-1 はんだ付部再加工回数による影響検討 .................................................................... 17-4
図 17.4-2 再加工回数によるはんだ接合部 SEM 像（ガラスエポキシ基板の場合） .............. 17-4
図 17.4-3 はんだ付部再加工温度による影響検討（ガラスエポキシ基板の場合） ................. 17-5
図 17.4-4 はんだ付部再加工方法による影響検討 .................................................................... 17-6
表 17.1-1 各種再加工工法の比較 .............................................................................................. 17-2
表 17.3-1 供試体とはんだ付部再加工条件 ............................................................................... 17-3
表 17.3-2 評価方法・条件測定項目 .......................................................................................... 17-3
表 17.4-1 はんだ付部再加工回数による影響検討 .................................................................... 17-3
表 17.4-2 はんだ付部再加工温度による影響検討 .................................................................... 17-5
表 17.4-3 はんだ付部再加工方法による影響検討 .................................................................... 17-6

17-1

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに
宇宙用電子機器の実装工法において、はんだ付部再加工に伴う信頼性低下及びはんだこてを用いることによる基板、部品損傷及びはんだ接合部の熱劣化等の信頼性低下が問題となる。本資料
は、はんだ付部再加工条件と寿命の関係について検討したものである。表 17.1-1 に各種再加工工法の比較を示す。

工程の
種類

はんだ
ごて

表 17.1-1 各種再加工工法の比較（○：適用 △：やや問題があるが適用できる ×：適用不可）
イメージ図 再加工に関する各種特性比較
実装密度
作業 ダメージ
再加工容易姓(ﾋﾟｯﾁ)
安 定 部品 基板 接 合 部 品 接合
性部
交換 再 加
工
○
○
○
○
○
△
○
(0.5)
～
～
～
～
△
△
△
△

評価
運用部品
SM
半 導
D
体
○

○

○

レーザ

○
(0.5)

○
～
×

○
～
×

○
～
×

○
～
×

△

○

△

○

△
～
×

光ビーム

○
(0.5)

○
～
△
○
～
×

○
～
△
○
～
×

○

△

○

△

○
(0.5)

○
～
△
○
～
×

△

ホット
ジェット

○
～
△
○
～
×

△

○

△

○

△
～
×

2.

供試体の作成供試体はソルダペーストを基板に塗布し、部品を装着し、全体加熱リフロー炉にて加熱し作成した。さらに、はんだ付部修正条件の違いによるはんだ接合部への影響について検討するため、下記再加工手順により再加工作業を実施した。供試体サンプルの種類を表 17.3-1 に示す。

再加工

［再加工方法］
フローA

部品実装 →

はんだ除去

→

部品交換

→

はんだ盛り

再加工
フローB

部品実装 →

はんだ除去

フローC

部品実装 →

こてあて再加工のみ

→

17-2

はんだ盛り
→

終了

→

終了

→

終了

JERG-0-043-TM001A
3.

試験条件・評価項目
供試体に表 17.3-2 に示す試験及び評価を行い、はんだ付部再加工条件と寿命の関係の検討を行った。

表 17.3-1 供試体とはんだ付部再加工条件
種 類 ・ 条 件
項目
1 SMD
角形チップ固定抵抗器(RMR15)2 基 板① ガラスエポキシ基板② セラミック基板(電極組成:Ag)
3 はんだ① Sn-Pb 共晶② Sn-Ag 系
4 加工方法フローA,B,C
5 こて先① Sn-Pb 共晶
温度(240～260､280～300､320～340℃)(5～6 秒)② Sn-Ag 系(280～300､320～340℃)
再加工
1 回、2 回、3 回
6 回数
4.

結果

4.1

はんだ付部再加工回数による影響検討

表 17.3-2 評価方法・条件測定項目項 目条
件試 験 項 目熱衝撃試験（気相）-55℃(30 分)⇔ +125℃(30 分)
測 定 項 目① 外観観察② 電気特性③ DPA

はんだ付部再加工回数による影響検討について、表 17.4-1、図 17.4-1 及び図 17.4-2 に示
す。

はんだ材料

Sn-Pb 共晶

表 17.4-1 はんだ付部再加工回数による影響検討
基板材質
再加工方法
外観検査
電気検査
再加工回数
再加工温度
特性寿命
限界寿命
特性寿命
(η)
(η)
1540
5000
8440
① ｶﾞﾗｽｴﾎﾟ
1回
フローC
ｷｼ基板
(240～260℃)
1820
4000
8060
3回
1400
4000
6650
5回
1000
② ｾﾗﾐｯｸ
1回
－－－
－－－
基板
830
3回
－－－
－－－
(ﾊﾟﾀｰﾝ組成:Ag)
730
5回
－－－
－－－

※ 各種寿命値は図 17.4-1 参照。

17-3

JERG-0-043-TM001A

図 17.4-1 はんだ付部再加工回数による影響検討(○:外観検査、特性寿命(η)、●:電気検査、限界寿命、▲:電気検査、特性寿命(η))

図 17.4-2 再加工回数によるはんだ接合部 SEM 像（ガラスエポキシ基板の場合）

17-4

JERG-0-043-TM001A

この結果から、次の事が言える。
① 樹脂基板の場合、再加工回数による影響については、傾向として、回数が増すに従い寿命低下する傾向が見られる。これは、はんだ接合部 SEM 像に見られるように熱履歴による金属組織の変化（金属間化合物の成長、はんだ組織の粗大化）によるものと、熱履歴による部品、基板損傷によるものとが考えられる。特に、再加工回数 5 回では顕著に寿命低下する。
② さらにセラミック基板の場合、再加工回数による寿命低下の傾向は大きい。これは、はんだ接合部の熱劣化というよりはむしろ厚膜の繰り返しリフローによる溶食、拡散等による極端な接合強度低下による破断によると考えられる。
4.2

はんだ付部再加工温度による影響検討

はんだ付部再加工温度による影響について、表 17.4-2 及び図 17.4-3 に示す。

はんだ材料
① Sn-Pb 共晶

表 17.4-2 はんだ付部再加工温度による影響検討
外観検査
電 気 検 査再加工方法 再加工温度
基板材質
再加工回数
(℃)
特性寿命(η) 限界寿命 特性寿命(η)
240～260
1540
5000
8440
① ｶﾞﾗｽｴフローC
ﾎﾟ
280～300
1530
4000
7580
1 回
ｷｼ基板
320～340
1290
5000
7170

※ 各種寿命値は表 2.4-1 参照。

図 17.4-3 はんだ付部再加工温度による影響検討（ガラスエポキシ基板の場合）(○:外観検査、特性寿命(η)、●:電気検査、限界寿命、▲:電気検査、特性寿命(η))

17-5

JERG-0-043-TM001A
この結果から、次の事が言える｡① はんだ付再加工温度による影響について、傾向として寿命評価においても温度が高いに従い
寿命低下する傾向が見られる。これは、はんだ接合部の熱履歴による金属組織の変化（金属間化合物の成長、はんだ組織の粗大化）によるものと、熱履歴による部品、基板損傷によるものと考えられる。
4.3

はんだ付部再加工方法による影響検討

はんだ付部再加工方法による影響検討について、表 17.4-3 及び図 17.4-4 に示す。

はんだ材料
① Sn-Pb 共晶

表 17.4-3 はんだ付部再加工方法による影響検討
外観検査
電 気 検 査
基板材質
再加工温度 再加工方法
特性寿命(η) 限界寿命 特性寿命(η)
フローA
5200
2000
7570
① ｶﾞﾗｽｴﾎﾟ
240～260℃
フローB
2220
4000
6620
ｷｼ基板
フローC
1540
5000
8440

※ 各種寿命値は図 17.4-4 参照。

図 17.4-4 はんだ付部再加工方法による影響検討
この結果から、次の事が言える。
① はんだ付部再加工方法の違いによる影響について、外観検査の特性寿命では寿命が長い順に、
フローA、フローB、フローC になるが、電気検査の特性寿命では反対の傾向となる。これは、はんだ接合部に対してフローA、B のようにはんだを除去し、再度はんだを盛ることによりはんだへの熱履歴の小さい方法がよいためと考えられる。一方、電気検査の特性寿命で反対の傾向となったのは、フローA、B のはんだ盛り時のばらつきによる部品への熱応力ストレスのために部品の特性が劣化したためであり、はんだ付部再加工については適正な条件で行う必要がある。

17-6

JERG-0-043-TM001A
5.

まとめ① はんだ付部再加工条件について、はんだ接合部の熱履歴による熱劣化、再加工時の作業バラツキによる信頼性低下が確認され、はんだ接合部への熱履歴の小さい再加工条件の確認と教育、訓練及び認定を受けた作業者による作業バラツキを小さくする必要がある。
② 特にセラミック基板については、熱履歴による厚膜電極の溶食、拡散により極端な接合強度低下で断線が発生するため、十分注意が必要である。
③ 上記の検討より、宇宙用高密度はんだ付において、はんだ付部再加工は、フローA、フローBに示す方法で原則的に、適正な条件で行い部品のはんだ付仕様、基板のはんだ付仕様により異なるが、はんだ付部の再加工の工程は１回までとする。
6.

参考文献
平成４年度 共通部品の開発（4-17）高密度実装技術の確立（その３）4-3-1

17-7

JERG-0-043-TM001A

技術データ 18
非イオン界面活性剤の評価法の検討
目

次

1.

目的 .................................................................................................................................... 18-2

2.

定性分析法による検討 ....................................................................................................... 18-2

2.1

試料 .................................................................................................................................... 18-2

2.2

試薬 .................................................................................................................................... 18-2

2.3

実験方法 ............................................................................................................................. 18-2

2.4

結果 .................................................................................................................................... 18-2

2.5

考察 .................................................................................................................................... 18-3

3.

定量分析による検討 ........................................................................................................... 18-3

3.1

試料 .................................................................................................................................... 18-3

3.2

試薬 .................................................................................................................................... 18-3

3.3

テトラチオシアノコバルト(Ⅱ)酸アンモニウム溶液の調整 .............................................. 18-3

3.4

測定方法 ............................................................................................................................. 18-3

3.5

結果 .................................................................................................................................... 18-4

3.6

考察 .................................................................................................................................... 18-4

4.

まとめ................................................................................................................................. 18-4

5.

参考文献 ............................................................................................................................. 18-4

図 表 目 次図 18. 3-1 洗浄液濃度と吸光度の関係...................................................................................... 18-4

18-1

JERG-0-043-TM001A
1.

目的
洗浄剤に含まれる非イオン界面活性剤が絶縁信頼性に影響を及ぼすことがある。しかしながら、

非イオン界面活性剤は洗浄の有効性評価(JERG-0-039)に示されるイオン性残渣物量による測定
では理論的には定量できない。
そこで、本検討では洗浄後に基板上に残存する非イオン界面活性剤を含む洗浄剤の量を評価する手法を検討することを目的とする。

2.

定性分析法による検討
大部分の非イオン界面活性剤はポリエチレングリコール誘導体であるので、JIS K 3362 に規定されているリンモリブデン酸錯塩法による非イオン界面活性剤の定性分析法を応用し、非イオン界面活性剤の評価法を検討する。

2.1

試料

非イオン界面活性剤：ポリエチレングリコールノニルフェニルエーテル（0.1 ppm,1 ppm,10 ppm,100 ppm,1000 ppm 水溶液）
：洗浄剤 A（グリコールエーテル系）

洗浄剤（0.1 ppm,1 ppm,10 ppm,100 ppm,1000 ppm 水溶液）
ブランク
2.2

：純水

試薬

塩酸
塩化バリウムリンモリブデン酸ナトリウム

2.3

実験方法
試料 5ml に対して、10%塩酸 10ml および 10%塩化バリウム 10ml を加え、40℃の恒温水槽

にて 5 分間加熱した後、恒温水槽からとりだし、10%リンモリブデン酸ナトリウムを 200μl 添加
し常温で静置する。

2.4

結果
非イオン界面活性剤が存在する場合、リンモリブデン酸錯塩が生じ、淡黄色沈澱が生成する。

この淡黄色沈澱が確認できる程度は、非イオン界面活性剤であるポリエチレングリコールノニル
フェニルエーテル単独であれば、0.1 ppm 水溶液まで可能である。洗浄剤 A（グリコールエーテル系）の場合、淡黄色沈澱が確認できるのは 100 ppm 水溶液までである。

18-2

JERG-0-043-TM001A
2.5

考察

本法を用いることによって、非イオン界面活性剤の場合には 0.1 ppm の残存が、洗浄剤の場合には 100 ppm の残存が確認できる。
今後、洗浄後のプリント基板を純水を用いて残存物を抽出し、リンモリブデン酸錯塩法を用いて、非イオン界面活性剤の残存を確認することによって、洗浄後のプリント基板の絶縁信頼性を向上させることが可能となると考えられる。
簡便な手法であるリンモリブデン酸錯塩法は非イオン界面活性剤および非イオン界面活性剤を含む洗浄剤の残存評価として有効であると考えられる。

3.

定量分析による検討
前章で定性分析による非イオン界面活性剤の評価を検討したが、定量性を必要とする場合、定性分析だけでは不十分である。そこで、 JIS K 3364 に規定されているテトラチオシアノコバル
ト(Ⅱ)酸アンモニウム吸光光度法を用いて、洗浄剤の定量法及び定量下限を検討する。

3.1

試料

洗浄剤

：洗浄剤 A（グリコールエーテル系）（1 ppm,10 ppm,50 ppm,100 ppm 水溶液）

ブランク
3.2

：純水

試薬

チオシアン酸アンモニウム
硝酸コバルト六水和物
塩化ナトリウム
ベンゼン

3.3

テトラチオシアノコバルト(Ⅱ)酸アンモニウム溶液の調整

チオシアン酸アンモニウム 31g と硝酸コバルト六水和物 14g を水に溶かして、50ml とする。
3.4

測定方法
試料溶液 20ml を 50ml の三角フラスコに取り、テトラチオシアノコバルト(Ⅱ)酸アンモニウ

ム溶液 3ml 及び塩化ナトリウム 7g を添加後、1 分間振盪し 15 分間静置した後に、ベンゼン層の吸光度を測定する。


測定装置：紫外可視吸光光度計 1cm セル使用

18-3

JERG-0-043-TM001A
3.5

結果
得られた紫外可視吸収スペクトルの 315nm 付近の吸光度（ブランク分は差し引く）を濃度に対してプロットしたグラフを図 18. 3-1 に示す。

図 18. 3-1 洗浄液濃度と吸光度の関係（試料：洗浄剤 A（グリコールエーテル系）
）
3.6

考察

図 18. 3-1 に示されるように洗浄剤 A（グリコールエーテル系）の場合、吸光度と濃度には、線形性が見られるため、本法を用いて定量することが可能であると考えられる。また、定量下限は10 ppm と考えられる。従って、本法で洗浄剤 A（グリコールエーテル系）を検出するためには、抽出液量が 20ml の場合で 0.2mg 以上残存していることが必要である。
4.

まとめ
本検討において、分かったことを以下にまとめる；(1) リンモリブデン酸錯塩法によって、非イオン界面活性剤（ポリエチレングリコールノニルフ
ェニルエーテル）単独では 0.1 ppm 水溶液の残存が、洗浄剤 A（グリコールエーテル系）の場合では 100 ppm 水溶液の残存が確認できる。
(2)

テトラチオシアノコバルト(Ⅱ)酸アンモニウム吸光光度法によって、洗浄剤 A（グリコール
エーテル系）残存量の定量を行なうことができる。その場合の定量下限は 10 ppm である。

5.

参考文献
平成６年度 フロン対策実装基板洗浄性の研究（その２）～リフローはんだ付後の洗浄信頼性の検討、5-1（参考資料４）18-4

JERG-0-043-TM001A

技術データ 19
ファインピッチパッケージ及び表面実装工法の評価
目

次

1.

はじめに ............................................................................................................................ 19-3

2.

供試体の作成..................................................................................................................... 19-3

2.1

供試体の形態、種類、製作数 ........................................................................................... 19-3

2.2実装工法／実装工程フロー ............................................................................................... 19-5

2.3

供試体の外観図 ................................................................................................................. 19-63.

試験条件・評価項目 ........................................................................................................ 19-13

3.1

ランダム振動試験 ........................................................................................................... 19-14

3.2

機械的衝撃試験 ............................................................................................................... 19-14

3.3

環境試験 .......................................................................................................................... 19-15

3.4

マイグレーション試験 .................................................................................................... 19-16

4.

結果 ................................................................................................................................. 19-17

4.1

評価試験の結果 ............................................................................................................... 19-17

4.1.1 ランダム振動試験 ........................................................................................................... 19-17
4.1.2 機械的衝撃試験 ............................................................................................................... 19-17
4.1.3 環境試験 .......................................................................................................................... 19-18
4.1.4 マイグレーション試験 .................................................................................................... 19-19
5.

考察.............................................................................................................................. 19-19

6.

あとがき .......................................................................................................................... 19-19

7.

参考文献 .......................................................................................................................... 19-20

図 表 目 次図 19.2-1 評価ボード（タイプＡ） ..........................................................................................19-7
図 19.2-2 評価ボード（タイプＢ） ..........................................................................................19-8
図 19.2-3 評価ボード（タイプＣ） ..........................................................................................19-9
図 19.2-4 評価ボード（タイプＤ） ........................................................................................19-10
図 19.2-5 評価ボード（タイプＥ） ........................................................................................ 19-11
図 19.2-6 評価ボード（タイプＦ） ........................................................................................19-12
図 19.3-1 評価試験の全体フロー ............................................................................................19-13
表 19.2-1 使用基板（ポリイミド） ..........................................................................................19-3
表 19.2-2 使用基板（メタルコア） ..........................................................................................19-3
表 19.2-3 実装部品（各基板当たり）.......................................................................................19-4
19-1

JERG-0-043-TM001A
表 19.2-4 ＱＦＰ固着工法 .........................................................................................................19-4
表 19.2-5 実装工法 ....................................................................................................................19-5
表 19.2-6 実装工程フロー .........................................................................................................19-5
表 19.3-1 評価ボード ..............................................................................................................19-13
表 19.4-1 ランダム振動試験 ...................................................................................................19-17
表 19.4-2 機械的衝撃試験 .......................................................................................................19-17
表 19.4-3 環境試験 ..................................................................................................................19-18
表 19.4-4 マイグレーション試験 ............................................................................................19-19

19-2

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに
表面実装を用いた高密度実装技術による人工衛星等の宇宙機への適用を検討するため、０.５㎜

ピンピッチセラミックフラットパッケージ（ＱＦＰ）（１００Ｋゲートアレイ）を中心とするパッケージの実装及びチップ部品（抵抗、コンデンサ等）の実装の信頼性確認を行ったものである。

2.

供試体の作成2.1

供試体の形態、種類、製作数

評価ボードは、各試験とも共通となるよう配慮した。
(1) 評価ボード用基板の材質及び寸法評価用ボードに使用する基板として、NASDA-QTS-1046 相当品のガラス布基材ポリイミド
樹脂基板（以下ポリイミドと略す）及び NASDA -QTS-1051 相当品の金属芯入りディスクリートワイヤ配線板（以下メタルコアと略す。
）を用いた。
表 19.2-1、表 19.2-2 に使用した基板を示す。

基板の寸法（縦×横）
基板の厚さ
基板の層数
ｺｰﾃｨﾝｸﾞありなし

表 19.2-1 使用基板（ポリイミド）
タイプＡ
タイプＢ
197 ㎜×161.5 ㎜
197 ㎜×140 ㎜
1.6 ㎜
2.2 ㎜
８
６
＃1,2
＃4
＃1,2
＃4

タイプＣ
197 ㎜×150 ㎜
1.6 ㎜
６
＃1,2
＃4

ここで、#1 はランダム振動および機械的振動試験に使用する基板を示す。
#2 は複合環境試験に使用する基板を示す｡#4 はマイグレーション試験に使用する基板を示す。

基板の寸法（縦×横）
基板の厚さ
基板の層数
ｺｰﾃｨﾝｸﾞあり

表 19.2-2 使用基板（メタルコア）
タイプＤ
タイプＥ
197 ㎜×161.5 ㎜
197 ㎜×140 ㎜
2.4 ㎜
2.3 ㎜
８
６
＃３

ここで、#3 は複合環境試験に使用する基板を示す｡

19-3

タイプＦ
197 ㎜×150 ㎜
2.5 ㎜
１０

JERG-0-043-TM001A(2) 実装部品
表 19.2-3 に評価ボードに実装した部品および数量を示す。
NASDA 認定品または同等品で入手し得る最大寸法のもの及び使用頻度の最も高いものを選
定した。

Ｑ Ｆ Ｐ
抵 抗 器
セラミック
コンデンサ
ﾀﾙﾀﾙｺﾝﾃﾞﾝｻ
EMI ﾌｨﾙﾀ
インダクタ
ﾈｯﾄﾜｰｸ抵抗
挿入部品
FP

IC

表 19.2-3 実装部品（各基板当たり）タイプＢ及びＥ
タイプＡ及びＤ
名
称
数
名
称
数
0.5 ㎜ﾋﾟﾝﾋﾟｯﾁ
0.5 ㎜ﾋﾟﾝﾋﾟｯﾁ
2
2
208 ﾋﾟﾝ
208 ﾋﾟﾝ
RMS06
20 RMS06 相当品
20RMS10
20 RMS10 相当品
20RMS35
12 RMS35 相当品
20CDS51
30 CDS51 相当品
10
CDS52 相当品
10
CDS56
相当品
CDS56
12
10
CWS11
12 CWS11 相当品
20
NLLS45 相当品
NLLS458
20
16
40
RZCS16
8
RZCS1620
RLS07
5
ﾘｰﾄﾞ付抵抗器
14 ピン
10タイプＣ及びＦ
名 称
数
0.5 ㎜ﾋﾟﾝﾋﾟｯﾁ
2
208 ﾋﾟﾝ
RMS06
20
RMS10
30
RMS35
18
CDS51
40
CDS56
CWS11
NLLS45
NLS32
RZCS16(3) ＱＦＰ固着表 19.2-4 および図 19.2-1～図 19.2-6 に固着工法を示す。

ＱＦＰ四隅
ＱＦＰ底面
ＱＦＰ裏面
その他

表 19.2-4 ＱＦＰ固着工法
タイプＡ及びＤ
タイプＢ及びＥ
接 着 剤
コーナー
サポート
接着剤及び
接 着 剤
スペーサー
スティフナ
評価ボードにスティフナ装着

19-4

タイプＣ及びＦ
接 着 剤
接

着 剤

18
18
6
6
6

JERG-0-043-TM001A
2.2実装工法／実装工程フロー

評価ボード製作に適用した実装工法を表 19.2-5 に、実装工程のフローを表 19.2-6 に示す。

はんだ付

表 19.2-5 実装工法
タイプＡ及びＤ
タイプＢ及びＥ
ﾘﾌﾛｰ､ ﾌﾛｰ､
ﾘﾌﾛｰ

はんだ材料

Sn63

フラックス
洗
浄
ｺｰﾃｨﾝｸﾞ材料

ｸﾘｰﾑはんだ
RMA ﾀｲﾌﾟ
EC-7R
ﾎﾟﾘｳﾚﾀﾝタイプＡ及びＤ

Pb37

タイプＣ及びＦ
ﾘﾌﾛー

ﾊﾟﾙｽﾋｰﾄ（QFP）
Sn63 Pb37

Sn63

ｸﾘｰﾑはんだ
RMA ﾀｲﾌﾟ
EC-7R
ﾎﾟﾘｳﾚﾀﾝｸﾘｰﾑはんだ
RMA ﾀｲﾌﾟ
ﾊﾟｲﾝｱﾙﾌｧ ST-100
ﾎﾟﾘｳﾚﾀﾝ表 19.2-6 実装工程フロー
タイプＢ及びＥ

Pb37

タイプＣ及びＦ予 備 加 工予 備 加 工予 備 加 工は ん だ 印 刷は ん だ 印 刷は ん だ 印 刷

部 品 搭 載表 面 部 品 搭 載

部 品 搭 載リ フ ロ ー 工 程リ フ ロ ー 工 程リ フ ロ ー 工 程

洗 浄

洗 浄

洗 浄

接着剤塗布

検 査

裏面部品搭載
接着剤硬化
フロー工程
洗 浄
ＱＦＰ接着
パルスヒート工程
ｺｰﾅｰｻﾎﾟｰﾄ及びｽﾃｨﾌﾅ接着検 査
はんだ付部修正

はんだ付部修正

はんだ付部修正

導通試験
電気的測定

洗 浄

部分洗浄

洗浄度測定

洗浄度測定

検 査

検 査

コーティングコーティング

検 査

検 査

部分洗浄
洗浄度測定
接着／コーティング
点 検
スティフナ組立検 査

19-5

JERG-0-043-TM001A
2.3

供試体の外観図図 19.2-1 から図 19.2-6 に外観を示す。

図 19.2-1 評価ボード（タイプＡ）
図 19.2-2 評価ボード（タイプＢ）
図 19.2-3 評価ボード（タイプＣ）
図 19.2-4 評価ボード（タイプＤ）
図 19.2-5 評価ボード（タイプＥ）
図 19.2-6 評価ボード（タイプＦ）

19-6

JERG-0-043-TM001A

図 19.2-1

評価ボード（タイプＡ）
19-7

JERG-0-043-TM001A

図 19.2-2

評価ボード（タイプＢ）
19-8

JERG-0-043-TM001A

図 19.2-3

評価ボード（タイプＣ）

19-9

JERG-0-043-TM001A

図 19.2-4

評価ボード（タイプＤ）

19-10

JERG-0-043-TM001A

図 19.2-5

評価ボード（タイプＥ）

19-11

JERG-0-043-TM001A

図 19.2-6

評価ボード（タイプＦ）

19-12

JERG-0-043-TM001A
3.

試験条件・評価項目
各種評価試験に供する評価ボードを表 19.3-1 に、評価試験の全体フローを図 19.3-1 に示す。

表 19.3-1 評価ボード
耐振設計
ランダム振動試験
235 m/s２ {24 Grms}
機械的衝撃試験
235 m/s２ {24 Grms}
環境試験
235 m/s２ {24 Grms}
マイグレーション試験
235 m/s２ {24 Grms}

コーティング
あ り
あ り
あ り
な し
工

筑波宇宙センター場＜ﾎﾞｰﾄﾞ#4：初期検査＞＜ﾎﾞｰﾄﾞ#2,3：初期検査＞
ﾏｲｸﾞﾚｰｼｮﾝ
試験

熱真空試験
20 ｻｲｸﾙ完了＜ﾎﾞｰﾄﾞ#1：初期検査＞
ﾗﾝﾀﾞﾑ振動試験＜外観検査等＞ﾗﾝﾀﾞﾑ振動試験＜ﾎﾞｰﾄﾞ 1＞＜ﾎﾞｰﾄﾞ#2,3：試験後評価＞＜試験後評価＞＜外観検査＞

2,000 時間完了

熱衝撃試験
1,000 ｻｲｸﾙ完了＜ﾎﾞｰﾄﾞ#2,3：試験後評価＞

ﾗﾝﾀﾞﾑ振動試験
完了＜ﾎﾞｰﾄﾞ#2,3：試験後評価＞

機械的衝撃試験＜ﾎﾞｰﾄﾞ#1：試験後評価＞＜ﾎﾞｰﾄﾞ#4：試験後評価＞

図 19.3-1

評価試験の全体フロー

19-13

JERG-0-043-TM001A
3.1

ランダム振動試験

ロケットや人工衛星に搭載される電子機器は、打上げの際の振動による大きなストレスをはんだ接合部に受けることとなる。
表面実装部品では、リードによる応力緩和が少ないため、振動の影響を大きく受けることとな
り、さらに、今回対象としている 0.5 ㎜ピンピッチの 100KG/A では、パッケージが 33 ㎜×33 ㎜と大きく、その影響は一層大きいものとなる。
(1) 試験条件
試験条件は、コンポーネントの認定レベルの振動試験（ＮＡＳＤＡ－ＳＴＤ－３付録Ⅳ）の条件に共振等のマージンを加えた。また、振動時間は、Ｈ－Ⅱロケットの打ち上げ時間を想定し、それにマージンを加えた時間とした。
・全実効加速度：235 m/s２
・加振時間

{24 Grms}：900s（１５分）×３軸(2) 検査項目
・外観検査：ＱＦＰリード及びチップ部品のはんだ付部とその周辺部を対象に１５倍と３０～４０倍の拡大鏡ににより外観検査を行った。
また、ＱＦＰの固着部分の浮き、剥離等の有無についても検査を行った。
・断面観察：上記外観検査においてはんだ付部分に疑わしい異常や欠陥が観察された部位を重点に断面観察を行った。
・電気特性検査：ＱＦＰリードの導通検査及び各チップ部品の電気的特性検査を実施した。
・ＦＰリード引張試験：代表的箇所を選んで実施した。
3.2

機械的衝撃試験ロケットや人工衛星に搭載される電子機器は、打ち上げの際のストレスによる大きな衝撃をはんだ接合部に受けることとなる。
表面実装部品では、リードによる応力緩和が少ないため、振動の影響を大きく受けることとな
り、さらに、今回対象としている 0.5 ㎜ピンピッチの 100KG/A では、パッケージが 33 ㎜×33 ㎜と大きく、その影響は一層大きいものとなる。
(1) 試験条件
Ｈ－Ⅱロケットの打ち上げ時の衝撃を想定し、ＳＲＳ（Shock Response Spectrum）9807m/s2{1000G}に相当する半波正弦波とした。（試験装置の制約から半波正弦波で代替）


負荷レベル

：半波正弦波、6865 m/s2 ｛700G｝、0.5ms

試験方法：Ｘ、Ｙ、Ｚ軸 ３軸

各軸２回×各２方向 計１２回

19-14

JERG-0-043-TM001A(2) 検査項目
初期状態及び衝撃試験終了時において以下の検査を実施した。


外観検査：ＱＦＰリード及びチップ部品のはんだ付部とその周辺部を対象に１５倍と３０～４０倍の拡大鏡により外観検査を行った。



断面観察
た部位を

：終了時の外観検査においてはんだ付部分に疑わしい異常や欠陥が観察され重点に断面観察を行った。



電気特性検査：ＱＦＰリードの導通検査及び各チップ分の電気的特性検査を実施した。



ＱＦＰリード引張試験：代表的箇所を選んで実施した。

3.3

環境試験

実フライトで受ける環境を模擬するための環境試験を実施した。
(1) 試験条件
実フライトでの環境負荷を模擬するため、以下の順序で、ランダム振動、熱真空試験、熱衝撃
試験、ランダム振動を実施した。
各試験条件は、Ｈ－Ⅱロケットの打ち上げとその後の運用を模擬する為、３．１項の振動試験後（通常コンポーネント認定の印加時間とした。
）の熱真空試験および熱衝撃試験とした。
熱真空試験は、ＮＡＳＤＡ－ＳＴＤ－５の条件とした。また、熱衝撃試験は、１０年以上の実運用を模擬し標準試案の確認試験と同じ温度範囲としサイクル数は静止衛星を考慮したサイクル数とした。
(2) 負荷条件

ランダム振動試験は、次の条件で実施した。
全実効加速度 ：235 m/s２ {24Grms}
加振時間：180s（３分）×３軸



熱真空試験は、次の条件で実施した。
温度範囲：243.15K（-30℃）、373.15K（100℃）の各温度で、その保持時間は 1.8ks（30分）とする。
温度サイクル ：２０サイクル
真空度：1.3mPa {１×10－５Torr}



熱衝撃試験は、次の条件で実施した。
温度範囲：243.15K（-30℃）、373.15K（100℃）
試験サイクル ：1,000 サイクル
保持時間
：1.8ks（30 分）、移行時間 120s（２分）以内(3) 検査項目

外観検査：ＱＦＰリード及びチップ部品のはんだ付部とその周辺を対象に１５倍と３０～４０倍の拡大鏡により外観検査を行った。
また、ＱＦＰの固着部分の浮き、剥離等の有無についても検査を行った。



断面観察

：試験中に異常や欠陥が観察された部位を重点に断面観察を行った。
19-15

JERG-0-043-TM001A


電気特性検査 ：ＱＦＰリードの導通検査及び各チップ部品の電気的特性検査を実施した。



ＱＦＰリード引張試験：代表的箇所を選んで実施した。



非破壊検査 ：熱衝撃試験終了後に、外観検査での疑わしい箇所についてＸ線観察による検査を実施した。

3.4

マイグレーション試験

ファインピッチパッケージでは、パッド間の間隔 0.2 ㎜程度となり、この導体間隔に最悪２０Ｖの電圧が加わることが考えられる。フロンに代わる洗浄方法が検討されているが、基板の洗浄状態が完全でない場合は導体間にマイグレーションが発生し易くなるため、洗浄の信頼性評価を行う必要がある。
そこで洗浄の評価として、オメガメーターによる洗浄度計測に加え、マイグレーション特性評
価の加速試験を行った。
(1) 試験条件
マイグレーションは、６０℃以上で温度依存性があると言われていること、及び相対湿度は実運用の加速試験として条件を設定した。これらの条件は、標準試案での確認試験と同じものである。
なお、ＱＦＰおよびチップコンデンサへの電圧印加は、それぞれの実運用での最大電圧とした（電源電圧変動含む）
。


温度条件

：６０℃



湿度条件

：９０％ＲＨ

試験時間：２０００時間

バイアス電圧 ：ＱＦＰリード部
チップコンデンサ→ ２０ＶＤＣ→ ２９ＶＤＣ(2) 検査項目


初期状態及び 7.2Ms（２０００時間）において以下の検査を実施した。



外観検査：初期、7.2Ms（２０００時間）終了後の時点で実施した。但し、試験中にマイグレーションの兆候が見られたので適宜検査を実施した。



断面観察：試験中に短絡等の異常や欠陥が観察された部位を重点に断面観察を行った。

19-16

JERG-0-043-TM001A
4.

結果

4.1

評価試験の結果

4.1.1

ランダム振動試験

3.1 項による試験の結果、固有振動数、共振倍率は妥当な値であり、耐震設計は問題ないことを確認した。
表 19.4-1 に、試験結果を示す。

PWB 種類
ポリイミド（コーティング
あり。）

4.1.2

表 19.4-1 ランダム振動試験
部品名称
タイプ
235m/s２ {24Grms}
Ａ
○
ＱＦＰ
Ｂ
○
Ｃ
○
Ａ
○
チップ部品
Ｂ
○
Ｃ
○

機械的衝撃試験

3.2 項による試験の結果、Ｈ－Ⅱロケットを想定した打ち上げ時の振動、切り離し時の衝撃にも十分耐え得ることを確認した。
表 19.4-2 に、試験結果を示す。

PWB 種類
ポリイミド（コーティングあり。）

表 19.4-2 機械的衝撃試験
部品名称
タイプ
Ａ
ＱＦＰ
Ｂ
Ｃ
Ａ
チップ部品
Ｂ
Ｃ

19-17

6865m/s２ {700G}
○
○
○
○
○
○

JERG-0-043-TM001A
4.1.3

環境試験

3.3 項による試験の結果、２種類の評価ボード（ポリイミド、メタルコア）ともに宇宙用機器が遭遇する環境に耐え得ることを確認した。
また、ネットワーク抵抗については、熱疲労寿命が厳しく、パッド形状・はんだ量の改善が必要であることが判明した。
表 19.4-3 に、試験結果を示す。

表 19.4-3 環境試験(○印は異常なし､×印は､はんだ付部ｸﾗｯｸ発生)
PWB 種類

部品名称

ＱＦＰ

ポリイミド
（コーティン
グ
あり。）

チップ部品
(ネットワーク
抵抗を除く。)
チップ部品(ネットワーク
抵抗を含む。)

ＱＦＰ

メタルコア（コーティン
グ
あり。）

チップ部品
(ネットワーク
抵抗を除く。）
チップ部品(ネットワーク
抵抗を含む。)

タイ
プ

ランダ
ム

熱真
空

熱衝
撃

ランダ
ム

Ａ

○

○

○

○

Ｂ

○

○

○

○

Ｃ

○

○

○

○

Ａ

○

○

○

○

Ｂ

○

○

○

○

Ｃ

○

○

○

○

Ａ

○

○

○

○

Ｂ

○

○

○

×

Ｃ

○

○

×

×

Ｄ

○

○

○

○

Ｅ

○

○

○

○

Ｆ

○

○

○

○

Ｄ

○

○

○

○

Ｅ

○

○

○

○

Ｆ

○

○

○

○

Ｄ

○

○

○

○

Ｅ

○

○

○

×

Ｆ

○

○

○

○

※ 条件：ランダム振動→熱真空→熱衝撃→ランダム振動

19-18

JERG-0-043-TM001A
4.1.4

マイグレーション試験

3.4 項による試験の結果、QFP ｾﾗﾐｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞは腐食、マイグレーションを起こしやすいことが判った。
表 19.4-4 に、試験結果を示す。

表 19.4-4 マイグレーション試験 (○印は異常なし､×印はﾏｲｸﾞﾚｰｼｮﾝ発生)
PWB 種類
ポリイミド（コーティング
なし。）

部品名称
ＱＦＰ

チップ部品

タイプ
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ａ
Ｂ
Ｃ

7.2Ms(2,000H)
×
×
×
○
○
○

マイグレーションは、パッケージ上のリード引き出し用パッド間で発生、以降、同部位を 接続から外し試験を継続した。
5.

考 察(1) ランダム振動試験及びその後の衝撃試験の結果、ファインピッチパッケージの実装及びチップ部品の実装の設計、製造に問題のないことが確認された。このことにより、宇宙環境下での使用に耐えられることが判明し、宇宙用機器への採用が可能であることが分かった。
(2) 環境試験においては、ランダム振動試験→熱真空試験→熱衝撃試験→ランダム振動試験のシーケンスで熱衝撃試験と最後のランダム振動試験後、大型チップ部品のはんだ付部にクラックが発生しているのは、振動による機械的応力及び部品とプリント基板との線膨張係数の差が大きいことが原因ではないかと推定される。そのため、当該部品（リードなし）を採用す
る際は、パッド設計、はんだ量の適正化等、十分な事前評価を行うことが必要である。また、リード付き部品の場合は、部品本体を接着固定することが重要である。
(3) マイグレーション試験の結果、QFP ｾﾗﾐｯｸﾊﾟｯｹｰｼﾞは腐食、マイグレーションが発生しやすいのが分かった。したがって、設計の段階で、耐マイグレーション性を高めるための防湿コー
ティングについて配慮する必要がある。

6.

あとがき
実際に宇宙機で使用されるＱＦＰおよび表面実装部品を搭載した高密度実装基板に対し、模擬

宇宙環境下で評価試験を実施し、表面実装技術の宇宙用としての適用性を評価した。
平成５年度から平成７年度まで耐環境試験を中心に実施し平成８年度に熱解析を行ない、宇宙用としての表面実装技術の適用が可能であることを確認した。

19-19

JERG-0-043-TM001A
7.

参考文献

(1) ＮｚＡＳＤＡ－ＴＭＲ－９６０００７
宇宙開発事業団技術報告「ファインピッチパッケージ及び表面実装工法の評価」(2) 「ファインピッチパッケージ及び表面実装部品の実装評価」信学技報、Ｒ９４－３９、
Ｐ１３～１８、電子情報通信学会、１９９４－１１(3) 「ファインピッチパッケージ及び表面実装部品の実装評価」
第２５回 日科技連 信頼性・保安性シンポジュム 報文集 Ｐ５７～６２(4) ＭＲＣ９３－０４２４
委託業務「ファインピッチパッケージ及び実装評価の研究（その１のア）
成果報告書(5) ＭＲＣ９３－０４２５
委託業務「ファインピッチパッケージ及び実装評価の研究（その１のイ）
成果報告書(6) ＭＲＣ９３－０４２６
委託業務「ファインピッチパッケージ及び実装評価の研究（その１のウ）
成果報告書(7) ００００００５２５２１
委託業務「ファインピッチパッケージ及び実装評価の研究（その２のア）
成果報告書(8) ００００００５２５３
委託業務「ファインピッチパッケージ及び実装評価の研究（その２のイ）
成果報告書(9) ００００００５２５５
委託業務「ファインピッチパッケージ及び実装評価の研究（その２のウ）
成果報告書(10) ００００００８６４３
委託業務「ファインピッチパッケージ及び実装工法の評価（そのア）
成果報告書(11) ００００００８６４５
委託業務「ファインピッチパッケージ及び実装工法の評価（そのイ）
成果報告書(12) ００００００８６４７
委託業務「ファインピッチパッケージ及び実装工法の評価（そのウ）
成果報告書

19-20

JERG-0-043-TM001A

技術データ 20
熱衝撃試験と温度サイクル試験による比較評価
目

次

1.

はじめに ............................................................................................................................. 20-2

2.

供試体の作成...................................................................................................................... 20-2

3.

試験条件・評価項目 ........................................................................................................... 20-3

4.

結果 .................................................................................................................................... 20-3

4.1

「熱衝撃試験」と「温度サイクル試験」の比較 ............................................................... 20-3

4.2

JERG-0-043 の評価試験仕様と JERG-0-039 の評価試験仕様の比較 ............................ 20-5

5.

まとめ................................................................................................................................. 20-6

6.

参考文献 ............................................................................................................................. 20-6

図 表 目 次図 20.4-1 1000 ｻｲｸﾙ（－５５～１２５℃）後のはんだ付部外観 ............................................. 20-4
図 20.4-2 1000 ｻｲｸﾙ（－５５～１２５℃）後のはんだ付部ＳＥＭ象（ＲＭＳ１５の例）..... 20-4
図 20.4-3 各サイクル条件でのはんだ付部の変化 .................................................................... 20-5
表 20.1-1 熱衝撃試験と温度サイクル試験の違い .................................................................... 20-2
表 20.2-1 供試部品 .................................................................................................................... 20-2
表 20.3-1 試験条件 .................................................................................................................... 20-3
表 20.4-1 試験結果（－５５～１２５℃） ............................................................................... 20-3
表 20.4-2 「JERG-0-043」と「JERG-0-039」のサイクル数による比較結果 ....................... 20-6

20-1

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに
JERG-0-043 では、はんだ付部の評価試験仕様として、急激な温度変化となる「熱衝撃試験」

を適用しているが、従来より「宇宙用はんだ付工程標準（JERG-0-039）」の中では温度勾配を持つ「温度サイクル試験」が適用されてきた。本資料は、この「熱衝撃試験」と「温度サイクル試
験」によるはんだ付部の劣化について比較検討したものである。

表 20.1-1 熱衝撃試験と温度サイクル試験の違い
試 験 条 件熱 衝 撃 試 験
温度サイクル試験
温度幅－３０～１００℃－５５～１００℃
温度勾配
移動時間５分以内
最大５℃／分
保持時間
３０分
１５分
時間／１サイクル
約１時間
約２時間
サイクル数
１０００サイクル
２００サイクルプロファイル

2.

供試体の作成供試体は表 20.2-1 に示す各種チップ部品を JERG-0-043 による温度プロファイルでリフロー工法で作成した。

部品名称（部品番号）
コンデンサ(GR250)

表 20.2-1 供試部品
寸 法（㎜）
備 考
8.0×6.3×2.7T
民生部品*１

コンデンサ(CDS56)

5.8×8.45×1.6T

NASDA 認定品

コンデンサ(GRM39)

1.6L×0.8×0.9T

民生部品

抵 抗 器(RMS15)

2.0L×1.27W×0.5T

NASDA 認定品

※１設計はＮＡＳＤＡ ＣＤＳ６０Ｓ同等

20-2

構

造

JERG-0-043-TM001A
3.

試験条件・評価項目
供試体に表 20.3-1 に示す条件で試験を行い、試験前及び２００、５００、１０００サイクル時

点ではんだ付部の外観検査及び部品の電気的特性の検査を行った。

表 20.3-1 試験条件
温 度 幅
備
考
－３０～１００℃
JERG-0-043 での条件
－５５～１００℃
JERG-0-039 での条件
－５５～１２５℃
上記試験の加速条件

試験名称
熱衝撃試験
及び
温度サイクル試験
4.

結果

4.1

「熱衝撃試験」と「温度サイクル試験」の比較

温度条件としも最も激しい－５５～１２５℃での試験結果を表 20.4-1、図 20.4-1 及び図 20.4-2に示す。

表 20.4-1 試験結果（－５５～１２５℃）
200、500、1000 サイクルにおける各部品のはんだクラックラベル（試料数＝各３０個）
部品名称（部品番号）
コンデンサ（ＧＲ２５０）

コンデンサ（ＧＲＳ５６）

コンデンサ（ＧＲＭ３９）

抵 抗 器（ＲＭＳ１５）ｻｲｸﾙ数
ｸﾗｯｸﾗﾍﾞﾙ
熱衝撃

２００ｻｲｸﾙ１ ２ ３ ４30

温度ｻｲｸﾙ

530

５００ｻｲｸﾙ１ ２ ３ ４1 29
30

１０００ｻｲｸﾙ１ ２ ３ ４
30
1

4

30

25

熱衝撃

25

温度ｻｲｸﾙ

30

30

8

22

熱衝撃

30

30

10

20

温度ｻｲｸﾙ

30

30

9

2

熱衝撃

30

14

5

25

温度ｻｲｸﾙ

30

30

1

29

20-3

30

10
16

JERG-0-043-TM001A

図 20.4-1 1000 ｻｲｸﾙ（－５５～１２５℃）後のはんだ付部外観図 20.4-2 1000 ｻｲｸﾙ（－５５～１２５℃）後のはんだ付部ＳＥＭ象（ＲＭＳ１５の例）
表 20.4-1 より、熱衝撃試験の方が温度サイクル試験と比べてクラックの発生、及びその進行が早いことがわかる。
また、外観検査からも図 20.4-1 に示すように熱衝撃試験によるはんだ付部表面のしわ等による変質が進んでいることが分かる。
しかし、両試験の差は大きなものではなく、図 20.4-2 に示すＳＥＭ像からは、クラックの深さ、又ははんだ結晶の粗大化の点で両試験間に大きな違いは見られなかった。
なお、他の温度条件においても程度の差はあるが同様の結果であった。

20-4

JERG-0-043-TM001A
4.2

JERG-0-043 の評価試験仕様と JERG-0-039 の評価試験仕様の比較

JERG-0-043 と JERG-0-039 では試験温度幅が異なることから、同等となる試験条件（サイクル数）を把握するため、各サイクル数によるはんだ付部の変化を観察した結果を図 20.4-3 に示す。

図 20.4-3 各サイクル条件でのはんだ付部の変化

20-5

JERG-0-043-TM001A
図 20.4-3 及び先に示した表 20.4-1 等のはんだ付部観察より JERG-0-043 と JERG-0-039 条件
におけるサイクル数による比較結果を表 20.4-2 に示す。

表 20.4-2 「JERG-0-043」と「JERG-0-039」のサイクル数による比較結果「JERG-0-043」による試験「JERG-0-039｣による試験
比較＊（熱衝撃：-30～100℃）（温度サイクル：-55～100℃）
１０００サイクル＞
２００サイクル
１０００サイクル＝
５００サイクル
５００サイクル＝
２００サイクル＊：Ａ＞Ｂ（ＡがＢより厳しい。）、Ａ＝Ｂ(ＡとＢは同等。)
5.

まとめ(1) 同温度条件の場合、熱衝撃試験と温度サイクル試験とを比較すると、熱衝撃試験の方がはんだ付部の評価としては厳しい試験である。これは、はんだ結晶の粗大化にはほとんど違いが見られないことから、温度移動時に部品、プリント基板及びはんだ材料の熱膨張係数の違い
により発生する熱応力が、急激な温度変化となる熱衝撃試験ではより大きく働くためと考えられる。
(2) しかし、両試験の差は大きなものではなく、クラックの発生モード（発生場所、クラック深さ等）にはほとんど差がないことから両試験の互換性も十分にあるといえる。
(3) JERG-0-039 に規定された温度サイクル試験条件と JERG-0-043 の熱衝撃試験条件はほぼ同等の試験である。

6.

参考文献「温度サイクル試験と熱衝撃試験におけるはんだ接合部の劣化についての比較評価」
信学技報、Ｒ96-30、Ｐ25～30、電子情報通信学会、1996-12

20-6

JERG-0-043-TM001A

技術データ 21
フラックス残渣の影響評価方法
目

次

1.

目的 ...................................................................................................................................... 21-22.

絶縁抵抗試験方法 ................................................................................................................ 21-2

3.

参考文献 ............................................................................................................................... 21-2

図 表 目 次図 21.2-1 絶縁抵抗試験環境 .................................................................................................. 21-2

21-1

JERG-0-043-TM001A
1.

目的
溶剤、洗浄剤残渣およびフラックス残渣が基板に残存したとき、絶縁信頼性に影響を及ぼすことがあるので、使用する溶剤、洗浄剤およびフラックスなどは、絶縁抵抗試験で絶縁劣化させな
いものが望ましく、絶縁抵抗試験としては以下に示す評価方法が有効である。

2.

絶縁抵抗試験方法(1) 評価用基板の銅櫛形電極部に試料を約３０μl 塗布し、１００℃３０分乾燥後、絶縁抵抗試験を行う。絶縁抵抗の測定は、恒温恒湿槽の中で電極間の漏れ電流を計測し、抵抗値に換算する。
(2) 評価用基板
基板材質；ガラス基材エポキシ基板（ＩＰＣ－Ｌ－１０８Ａ ＧＰＶ or ＧＰＷ）
電極形状；銅櫛形電極（ＪＩＳ Ｚ ３１９７ ２型）
ソルダーレジスト；ＩＰＣ－ＳＭ８４０ クラス３相当(3) 試験方法

図 21.2-1 絶縁抵抗試験環境(4) 試験条件
温度６０℃、湿度９５％ＲＨ、印加電圧ＤＣ５０Ｖ、試験時間５００時間
判定基準
１００ＭΩ以上の絶縁抵抗であること。

3.

参考文献
平成５年度 フロン対策実装基板洗浄性の研究、3-1-4

21-2

JERG-0-043-TM001A

技術データ 22
外観判定基準の比較 （網掛け部を JERG-0-043 に採用）
図 表 目 次図 22.1 角型端子部品 ..................................................................................................................... 22-2
図 22.2 内曲げリード端子部品 ...................................................................................................... 22-3
図 22.3 底面のみの端子部品 .......................................................................................................... 22-4
図 22.4 凹型端子のＬＣＣ ............................................................................................................. 22-5
図 22.5 Ｊリード端子部品」 .......................................................................................................... 22-6
図 22.6 ガルウィングリード端子部品 ........................................................................................... 22-7
図 22.7 ＭＥＬＦ ............................................................................................................................ 22-8
表 22.1 角型端子部品外観判定基準の比較 .................................................................................... 22-2
表 22.2 内曲げリード端子部品外観判定基準の比較 ..................................................................... 22-3
表 22.3 底面のみの端子部品外観判定基準の比較 ......................................................................... 22-4
表 22.4 凹型端子の LCC 外観判定基準の比較 .............................................................................. 22-5
表 22.5 J リード端子部品外観判定基準の比較 ............................................................................. 22-6
表 22.6 ガルウィングリード端子部品外観判定基準の比較 .......................................................... 22-7
表 22.7 MELF 外観判定基準の比較 .............................................................................................. 22-8

22-1

JERG-0-043-TM001A
表 22.1 角型端子部品外観判定基準の比較
要求値
NASDA-STD-22（JERG-0-043）

NASA-STD-8739.2

最大の側面はみ出し A

0.25W

0.25W

最大の先端はみ出し
B（図示なし）

規定なし

規定なし

0.75W

規定なし

項目

寸法

最小の接合幅C

最小の接合長さ

D

最大フィレット高さ E

最小フィレット高さ F
スタンドオフ高さ

G

電極厚さ

H

ランドと電極の重な
J
り
ランド幅

P

電極幅

W

最大取付角度Θ

改定理由
J-STD-001C （class 3）
0.25W 又は 0.25P のい J-STD に準拠し、ラ
ずれか小さい値、最小電 ンド幅による規定を
極間隙を守ること。
追加
NASDA-STD に規定許容しないがないため J-STD に準拠
J-STD に準拠し、ラ
0.75W 又は 0.75P のい
ンド幅による規定を
ずれか小さい値
追加
良好なフィレットが形変更なし
成されていること。

0.75T 又は 0.13mm の規定なし
いずれか小さい値
フィレットが電極上面
フィレットが電極上面に形成されてもよい。幅に形成されてもよいが、ランドや端子をはんだ 方向にはランド幅を最詳 細 規 定 の あ る
電極部を越えて部品本が越えてはいけない。 大値とする。ランドや電
J-STD に準拠
体にはみ出してはなら
極へのぬれ角が 90°未ない。
満であること。
G+0.25H
又は0.3H 又は 1mm のいず
0.5H（部品厚さ）
G+0.5mm（0.02in）の 変更なし
れか小さい値
いずれか小さい値
0～0.3mm
規定なし
規定なし
変更なし
NASDA-STD に規定
規定なし
規定なし
部品固有の値がないため J-STD に準拠
NASDA-STD に規定
規定なし
規定なし
重なりがあることがないため J-STD に準拠
NASDA-STD に規定
規定なし
規定なし
設計値
がないため J-STD に準拠
NASDA-STD に規定
規定なし
規定なし
部品固有の値がないため J-STD に準拠
部品の傾きは、部品厚さ
10°
規定なし
変更なし
の 25％未満とすること。

E

F
E

F

G
C
P

図 22.1 角型端子部品
22-2

G

D
J

JERG-0-043-TM001A

表 22.2 内曲げリード端子部品外観判定基準の比較
要求値
項目

寸法

最大の側面はみ出しA

最大の先端はみ出し（図示なし）

B

最小の接合幅C

最小の接合長さ

D

最大フィレット高さ

E

最小フィレット高さ

F

はんだ厚さ

G

リード高さ

H

最小ランド残り（突き出し）

K

リード接合長さ

Ｌ

ランド幅

P

ランド長さ

S

リード幅

W

NASDA-STD-22（JERG-0-043）

NASA-STD-8739.2

J-STD-001C （class 3)

改定理由

0.25W 又は 0.25P のい NASDA-STD に規定
0.25W、最小電極間隙をずれか小さい値、最小電 がないため J-STD に守ること。
極間隙を守ること。
準拠
NASDA-STD に規定
規定なし
規定なし
許容しない
がないため J-STD に
準拠
J NASDA-STD に規0.75W 又は 0.75P のい
規定なし
規定なし
定がないため J-STD
ずれか小さい値に準拠
NASDA-STD に規定
規定なし
規定なし
がないため J-STD に
0.75L
準拠
0.75H、幅方向にはランNASDA-STD に規定
ド幅を最大値とする。フ H+G、はんだが部品本体がないため J-STD に規定なし
ィレット上からリードの に接触してはならない。
準拠
輪郭が見えること。
G+0.25H 又は
0.3H 又は 1mm のいず
規定なし
G+0.5mm（0.0197in） 変更なし
れか小さい値のいずれか小さい値
良好なフィレットが形成
0～0.3mm
規定なし
変更なし
されていること。
NASDA-STD に規定
規定なし
規定なし
部品固有の値がないため J-STD に準拠
0.5H 又はNASDA-STD に規定
規定なし
規定なし
0.5mm(0.0197in）がないため J-STD にのいずれか小さい値
準拠
NASDA-STD に規定
規定なし
規定なし
部品固有の値がないため J-STD に準拠
NASDA-STD に規定
規定なし
規定なし
設計値
がないため J-STD に準拠
NASDA-STD に規定
規定なし
規定なし
設計値
がないため J-STD に準拠
NASDA-STD に規定
規定なし
規定なし
部品固有の値がないため J-STD に準拠
規定なし

出典 ： J-STD-001C
図 22.2 内曲げリード端子部品

22-3

JERG-0-043-TM001A
表 22.3 底面のみの端子部品外観判定基準の比較
要求値
NASDA-STD-22（JERG-0-043）

項目

寸法

最大の側面はみ出しA

規定なし

最小電極間隙を守ること。

NASDA-STD に規定がないため J-STDに準拠

最大の先端はみ出し

B

許容しない

許容しない

変更なし

最小の接合幅C0.75W

最小の接合長さD

規定なし

最大フィレット高さ

E

規定なし

最小フィレット高さ

F

規定なし

スタンドオフ高さG

規定なし

ランドと電極の重な
り

J

規定なし

ランド幅

P

規定なし

電極幅

W

規定なし

NASA-STD-8739.2

J-STD-001C （class 3)

改定理由

J-STD に準拠し、ラ
0.75W 又は 0.75P のい
ンド幅による規定を
ずれか小さい値
追加
NASDA-STD に規
良好なフィレットが形成
定がないため J-STD
されていること。
に準拠
規定しない
項目なし

NASDA-STD に規定がないため J-STDに準拠

NASDA-STD に規
良好なフィレットが形成
定がないため J-STD
されていること。
に準拠
NASDA-STD に規
良好なフィレットが形成
定がないため J-STD
されていること。
に準拠
NASDA-STD に規重なりがあること。
定がないため J-STDに準拠
NASDA-STD に規設計値定がないため J-STDに準拠
NASDA-STD に規部品固有の値定がないため J-STDに準拠

出典 ： J-STD-001C

図 22.3 底面のみの端子部品

22-4

JERG-0-043-TM001A
表 22.4 凹型端子の LCC 外観判定基準の比較
要求値
NASDA-STD-22（JERG-0-043）

項目

寸法

最大の側面はみ出し

A

0.25W

ランドからはみ出ないこ 0.25W、最小電極間隙を 詳細規定のあると。
守ること。
J-STD に準拠

電極のはみ出し

B

規定なし

規定なし

許容しない

最小の接合幅

C

規定なし

規定なし

0.75W

規定なし

0.5F 又は S のいずれか
NASDA-STD に規小さい値、長さ D はフィ
定がないため J-STD
レット高さ F に依存すに準拠る。

最小の接合長さD

規定なし

最大フィレット高さ

E

規定なし

最小フィレット高さ

F

0.25H

スタンドオフ高さ

G

0～0.3mm

電極高さ

H

規定なし

ランド長さ

S

規定なし

電極幅

W

規定なし

NASA-STD-8739.2

J-STD-001C （class 3)

改定理由

NASDA-STD に規定がないため J-STDに準拠
NASDA-STD に規定がないため J-STDに準拠

フィレット表面の膨らみは許容するが、ぬれ性よ
NASDA-STD
J-STD ともに規定がく接合されており、フィ規定しないないため NASAレット－電極間およびラSTD に準拠
ンド間のぬれ角が 90°未満であること。
0.75H、ぬれ性良好かつ、
規定のより厳しい
電極－ランド間フィレッ G+0.25H
J-STD に準拠
トが凹状であること。
0.127mm（0.005in）以 良好なフィレットが形成
変更なし
上されていること。
NASDA-STD に規規定なし
部品固有の値定がないため J-STDに準拠
NASDA-STD に規規定なし
設計値定がないため J-STDに準拠
NASDA-STD に規規定なし
部品固有の値定がないため J-STDに準拠

出典 ： J-STD-001C

図 22.4 凹型端子のＬＣＣ

22-5

JERG-0-043-TM001A

表 22.5

J リード端子部品外観判定基準の比較
要求値

項目

寸法

最大の側面はみ出し

A

NASDA-STD-22（JERG-0-043）

NASA-STD-8739.2

J-STD-001C （class 3)

0.25W

0.25W、最小電極間隙を
0.25W
守ること。

最大の先端はみ出しB

規定なし

0.25W、最小電極間隙を部品固有の値守ること。

最小の接合幅

C

規定なし

規定なし

0.75W

最小の接合長さ

D

1.5W 又は 0.7J のいず
れか小さい値

規定なし

1.5W

最大ヒールフィレッ
ト高さ

E

規定なし

最小ヒールフィレッ
ト高さ

F

規定なし

最大はんだ厚さG0.75mm

リード厚さ

T

規定なし

リード幅

W

規定なし

改定理由

変更なし
NASA-STD 及び
J-STD を比較し、記述の具体的な
NASASTD に準拠
NASDA-STD に規定がないため J-STD
に準拠
変更なし

0.5×（リード高さ）、
凸状のフィレット平面も許容するが、ぬれ角がNASDA-STD に規90°未満であること。フ はんだはパッケージ本体
定がないため J-STD
ィレット上からリードの に接触してはならない。
に準拠輪郭が見えること。ヒー
ルフィレットが形成されていること。
リードの曲がり始めに達NASA-STD 及びしていること。ヒールフ
J-STD を比較し、記G+Tィレットが形成されてい述のより具体的なること。
NASA-STD に準拠
良好なフィレットが形成
規定なし
変更なし
されていること。
NASDA-STD に規規定なし
部品固有の値定がないため J-STDに準拠
NASDA-STD に規規定なし
部品固有の値定がないため J-STDに準拠

J

出典 ： J-STD-001C
図 22.5 Ｊリード端子部品」
22-6

JERG-0-043-TM001A

表 22.6 ガルウィングリード端子部品外観判定基準の比較
項目

寸法

要求値
NASDA-STD-22（JERG-0-043）

NASA-STD-8739.2

J-STD-001C （class 3)

改定理由

最大はんだ厚さG

2T

0.25W 又は 0.5mm
0.25W、最小電極間隙を （0.02in）のいずれか小守ること。
さい値、最小電極間隙を守ること。
0.25W、最小電極間隙を 最小電極間隙を守るこ
守ること。
と。
規定なし
0.75W
0.75L 又は W のいずれか小さい値、ファインピ
規定なし
ッチリードは、接合長さが 0.5mm（0.02in）以上あること。
はんだフィレットはリー
ド肩の曲げ部にかかってもよい｡はんだは部品モールド部やシール部に接 宇宙向けガルウィン
ぬれ性良好かつ、リード
触してはならない。（薄 グリード端子部品は－ランド間フィレットが型 IC パッケージの場合 リード整形して使用凹状であること。フィレを除く。） 42 アロイや する場合が多く、一ット上からリードの輪郭
同等金属のリードを有す 般的な SOP・QFPが見えること。
るロープロファイルの表 への適用を想定した面実装部品は、ボディの J-STD と合わないた
下にはんだがはみ出して め、変更しないはならない｡
G+T、リードの先端が下がっている形状の場合、規定なし
ヒールフィレットはヒー
ル曲部の中点まで達していること。
良好なフィレットが形成
0.26mm（0.010in）未満
されていること。

リード接合長さ

L

規定なし

規定なし

部品固有の値

リード厚さ

T

規定なし

規定なし

部品固有の値

リード幅

W

規定なし

規定なし

部品固有の値

最大リード曲がり

J

3T

規定なし

規定なし

最大の側面はみ出し A

0.25W

最大の先端はみ出し B

規定なし

最小の接合幅C

規定なし

最小の接合長さD

規定なし

最大ヒールフィレッ
E
ト高さ

規定なし

最小ヒールフィレッ
F
ト高さ

規定なし

J

J
G

図 22.6 ガルウィングリード端子部品

22-7

JERG-0-043-TM001A
表 22.7

MELF 外観判定基準の比較
要求値

NASDA-STD-22（JERG-0-043）

項目

寸法

最大の側面はみ出し

A

0.25W

最大の先端はみ出し

B

0.25R

最小の接合幅C

規定なし

最小の接合長さD

規定なし

最大フィレット高さ

E

項目なし

NASA-STD-8739.2

J-STD-001C （class 3)

改定理由

0.25W 又は 0.25P のいずれか小さい値、最小電極間隙を守ること。
許容しない
0.5W 又は 0.5P のいず
れか小さい値
0.75R 又は 0.75S のいずれか小さい値、ただし端面のみに電極を持つ部
品は適用外

W＋G、ランドと接する部分にフィレットが広がフィレットが電極上面にっていること。電極上面形成されてもよいが、電へのフィレット形成は許極を越え部品本体にはみ容しない。フィレット上
出してはならない。
NASA-STD 及びから電極の輪郭が見える
J-STD を比較し、規こと。
定がより厳しく、か
0.5W＋G、電極上部およつ記述の具体的なびランドとのぬれ角が良好なフィレットが形成 J-STD を採用
90°未満であること。フ
されていること。
ィレット上から電極の輪郭が見えること。
良好なフィレットが形成
規定なし
されていること。
良好なフィレットが形成されていること。ただし規定なし
端面のみに電極を持つ部品は適用外。

最小フィレット高さF

スタンドオフ高さ

G

ランドと電極の重な
り

J

ランド幅

P

規定なし

設計値

電極長さ

R

規定なし

部品固有の値

ランド長さ

S

規定なし

設計値

電極径

W

規定なし

部品固有の値

出典 ： J-STD-001C
図 22.7 ＭＥＬＦ

22-8

JERG-0-043-TM001A

技術データ 23
はんだ付検査・判定の良否判定基準の見本
目

次

1.

はんだ付外観状態と信頼性評価試験結果 ..........................................................................23-3

1.1

はじめに .............................................................................................................................23-3

1.2

評価用サンプル製作 ...........................................................................................................23-3

1.2.1 評価サンプル A ..................................................................................................................23-3
1.2.2 評価サンプル B の製作 ......................................................................................................23-9
1.2.3 はんだ付け部の初期外観判定 ..........................................................................................23-14
1.3

試験条件 ...........................................................................................................................23-15

1.3.1 熱衝撃試験 .......................................................................................................................23-15
1.3.2 評価試験フロー ................................................................................................................23-16
1.3.3 外観観察（光学顕微鏡写真） ..........................................................................................23-17
1.3.4 はんだ付部の断面観察 .....................................................................................................23-17
1.4

評価結果 ...........................................................................................................................23-18

1.4.1 定点観察結果（外観/断面観察結果） ..............................................................................23-18
1.4.2 外観観察写真および断面観察写真結果............................................................................23-22
1.5

SEM/EDX 観察結果.........................................................................................................23-33

1.5.1 はんだ表面の SEM/EDX 観察結果 ..................................................................................23-33
1.6

まとめ...............................................................................................................................23-352.

はんだ付検査・判定基準の見本 ......................................................................................23-36

図 表 目 次図 23.1-1 評価用基板 ................................................................................................................23-4
図 23.1-2 基板概略図 ................................................................................................................23-4
図 23.1-3 ＰＷＢ組立品製造フロー ..........................................................................................23-6
図 23.1-4 リフローソルダリング温度プロファイル .................................................................23-7
図 23.1-5 フローソルダリング温度プロファイル ....................................................................23-7
図 23.1-6 組立実装状態外観 .....................................................................................................23-8
図 23.1-7 表面実装評価用基板..................................................................................................23-9
図 23.1-8 評価用基板外略図 ...................................................................................................23-10
図 23.1-9 表面実装ＰＷＢ組立品製造フロー..........................................................................23-13
図 23.1-10 表面実装評価用基板サンプル ................................................................................23-14
図 23.1-11 熱衝撃試験装置 （株式会社ロバート製） .........................................................23-15
23-1

JERG-0-043-TM001A
図 23.1-12 試験槽への評価サンプル設置状態........................................................................23-15
図 23.1-13 評価試験実施手順 .................................................................................................23-16
図 23.1-14 「ｸﾗｯｸ等級（JERG-0-043 5.11.2 項 クラック深さ評価及び判定より抜粋）」...23-21
図 23.1-15 「初期状態（ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ（Ｃ小）より抜粋）」....................................................23-22
図 23.1-16 「初期状態（ﾁｯﾌﾟ抵抗器（Ｒ大）より抜粋）」....................................................23-23
図 23.1-17 「表面状態：ザラツキ（2000 サイクル供試品より抜粋）」................................23-23
図 23.1-18 「表面状態：ザラツキ（2000 サイクル供試品より抜粋）」................................23-24
図 23.1-19 「表面状態：ザラツキ（500 サイクル供試品より抜粋）」..................................23-24
図 23.1-20 「表面状態：ザラツキ（1000 サイクル供試品より抜粋）」................................23-25
図 23.1-21 「表面光沢（1000 サイクル供試品より抜粋）」 ..................................................23-25
図 23.1-22 「表面光沢（2000 サイクル供試品より抜粋）」 ..................................................23-26
図 23.1-23 「ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ（Ｃ小：CDS51 相当）」 ................................................................23-27
図 23.1-24 「ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ（Ｃ大：CDS53 相当）」 ................................................................23-28
図 23.1-25 「ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ（Ｃﾀﾝﾀﾙ：CWS11 相当）」 ............................................................23-29
図 23.1-26 「ﾁｯﾌﾟﾀﾞｲｵｰﾄﾞ（Ｄ：JANS1N ｼﾘｰｽﾞ）」 .............................................................23-30
図 23.1-27 「ﾁｯﾌﾟ抵抗（Ｒ小：B ｻﾝﾌﾟﾙ/RMS10 相当、A ｻﾝﾌﾟﾙ/M54342K06 相当）」 ........23-31
図 23.1-28 「ﾁｯﾌﾟ抵抗（Ｒ大：RMS12 相当）」 ...................................................................23-32
図 23.1-29 「光沢無し部(ｻﾞﾗﾂｷ部) SEM 観察結果（0 サイクル供試品より抜粋）」 ............23-33
図 23.1-30 「光沢無し部(ｻﾞﾗﾂｷ部) EDX 分析結果」 .............................................................23-34
表 23.1-1 表面実装タイプ部品..................................................................................................23-5
表 23.1-2 ソルダペーストの仕様 ..............................................................................................23-5
表 23.1-3 リフローはんだ付け条件 ..........................................................................................23-6
表 23.1-4 表面実装部品 .......................................................................................................... 23-11
表 23.1-5 使用ソルダペーストの仕様..................................................................................... 23-11
表 23.1-6 リフローはんだ付作業条件 ........................................................................................23-12
表 23.1-7 外観判定基準 ..........................................................................................................23-14
表 23.1-8 外観観察対象サンプル .............................................................................................23-17
表 23.1-9 「外観観察からのクラック発生状況」 ..................................................................23-20
表 23.1-10 「断面観察からのクラック発生状況」 ................................................................23-21

23-2

JERG-0-043-TM001A
1.

はんだ付外観状態と信頼性評価試験結果

1.1

はじめに

宇宙機のはんだ付の良否判定基準等に関しては、宇宙用はんだ付け工程標準（JERG-0-039）
及び宇宙用表面実装はんだ付け工程標準（JERG-0-043）が適用されている。
これらの基準は、全てのはんだ付けの良否判定基準を明確に示すものではなく、検査員の技量等に依存している。さらに近年、実装基板の多層化が進展し、従来の実装基板より熱容量が増加
し、外観状態に様々な事象が発生し、これまでの判定基準では対応が困難な場合が発生している。
このため、表面実装した部品の評価サンプルを用いて、宇宙用表面実装はんだ付工程標準（JERG-0-043）の参考となるような写真類を整備すると共に、多層基板に対する良否判定基準の検討を熱衝撃試験（熱衝撃試験、外観確認及び断面観察）と共に実施することにより、接合部信頼性評価に基づいた良否判定の参考となる写真の充実を図り、工程標準類の質の向上を図るもの
である。

1.2

評価用サンプル製作

1.2.1

評価サンプル A

1.2.1.1

基板

評価用プリント基板は、宇宙航空研究開発機構（以下 JAXA という）の認定仕様で製作した。
なお、基板層数を２層、８層の２種類にすることにより熱容量差を設け、実製品の仕上がり実態を反映する様に考慮すると共に、表面実装部品とスルーホール実装部品を実装する設計とした。
材料：ガラスエポキシ（ＦＲ－４）

表面処理 ：はんだレベラー
板厚：ｔ＝１．６ｍｍ

外形：１９０mm×２８０mm

層数：２層、８層の２種類

パッド仕様：ＪＥＲＧ-0-042 及びＪＥＲＧ-0-043 に準拠

評価用基板概略を、図 23.1-1、図 23.1-2 に示す。

23-3

JERG-0-043-TM001A

図 23.1-1 評価用基板(280)
図 23.1-2 基板概略図

23-4

(190)

JERG-0-043-TM001A
1.2.1.2

電気部品

評価に供試した部品を表 23.1-1 に示す。表面実装タイプの評価部品は、外形形状、材質として製品を模擬する代表的な特徴のある部品を選定した。表面実装タイプとしては、チップ部品とフラットパックＩＣとした。チップ部品は、ボディ材質や電極材質、外形寸法の異なる抵抗チップ
２種、積層セラミックコンデンサチップ３種、タンタルコンデンサチップ、ダイオードチップを選択し、フラットパックＩＣは、同種のなかでも大型の 1.27ｍｍピッチ 32 ピンのセラミックパ
ッケージ部品を選定した。部品品種は、合計８種２６点／１基板を選定した。

表 23.1-1 表面実装タイプ部品
部品タイプ
品名
表面実装 抵抗チップ
積層セラミックチップ
コンデンサ
タンタルチップ
コンデンサ
ダイオードチップ
フラットパックIC

1.2.1.3

代表部品型名M55342K06相当
D55342K07相当
NASDA CDS51相当
NASDA CDS53相当
NASDA CDS54相当
NASDA CWS11相当

外径寸法 mm
2.0×1.25×0.4
3.2×1.5×0.6
2.03×1.27×0.96
4.57×2.03×1.27
4.57×3.18×0.96
7.3×4.4×2.8

実装個数/基板
5
5
5
3
5
1

JANS1N シリーズ

4.68×2.47×2.47
4.45×1.84×1.84
1.27mmピッチ32ピン1115962F相当

はんだ

ソルダペーストの仕様をそれぞれ表 23.1-2 に示す。
表 23.1-2 ソルダペーストの仕様

ソルダーペースト
RMA（RO-L1）
63Sn/37Pb
25-45

フラックスタイプ
合金組成[wt%]
粉末の粒度[μm]1.2.1.4

部品はんだ付実装

図 23.1-3 ＰＷＢ組立品製造フローに実装プロセスを記載する。表面実装部品の実装プロセス
は、クリームはんだ印刷、部品搭載、リフローソルダまでを一連の実装ラインで実施し、フラックス洗浄をバッチタイプの洗浄機にて炭化水素系溶剤を用いて自動洗浄を行なった。その後、挿入部品の実装として噴流式機械はんだ付け装置を使用して、フローソルダリングを実施しているものがある。なお、これらの加熱条件の詳細は 1.2.1.4.2 項 表 23.1-3 を参照の事。

23-5

JERG-0-043-TM001A
1.2.1.4.1

製作フロー

本試験に供した PWB への製造の手順を図 23.1-3 ＰＷＢ組立品製造フローに示す。

PWB

フラッ トパッ クIC

チッ プ部品

ベーキング

リード成形

チッ プ部品

クリーム はんだ印刷

予備はんだ

部品実装
リフローソルダ
フラッ クス洗浄

図 23.1-3 ＰＷＢ組立品製造フロー
1.2.1.4.2

評価用サンプル製作条件

評価用サンプルのはんだ付仕上がり外観状態にバラツキを発生させる目的で JERG-0-043 に示された許容範囲内では７条件を設定し、各５枚製作を行った。
製作条件は表 23.1-4 の通りである。
なお、プロファイルは、宇宙用表面実装はんだ付け工程標準（JERG-0-043）に記載の標準プ
ロファイル範囲内で図 23.1-5 に示す設定をしている。

表 23.1-3 リフローはんだ付け条件

条件
1
2
3
4
5
6
7
注）

リフロー
面部品実装
プロファイル
有り
A
有り
A
有り
A
有り
B
有り
B
有り
C
有り
C

フロー
挿入部品実装プロファイル
有り
A
有り
B
無
―
有り
A
無
―
有り
B
無
―

作業手順は、リフローソルダリングの後に挿入部品を実装し、フローソルダリングを実施した。
なお、参考としてフローソルダリングの温度プロファイルを図 23.1-4 に示す。

23-6

JERG-0-043-TM001A

リフロープロファイル

温度

A

B

C

時間
図 23.1-4 リフローソルダリング温度プロファイル【参考】フロープロファイル

温度
A

B

時間
図 23.1-5 フローソルダリング温度プロファイル

23-7

JERG-0-043-TM001A
1.2.1.5

供試組立基板枚数及び部品点数

組立基板枚数は、２層基板：３０枚、８層基板：３０枚の合計６０枚である。
熱衝撃試験投入数：基板枚数１６枚、部品点数：４３２部品 である。
図 23.1-6 に組立実装状態を示す。

図 23.1-6 組立実装状態外観23-8

JERG-0-043-TM001A
1.2.2

評価サンプル B の製作

1.2.2.1

基板

基板仕様は下記の通りである。基板層数を２層、８層の２種類にすることにより熱容量差を設け、実製品の仕上がり実態を反映する様に考慮した。
材料：ガラスエポキシ（ＦＲ－４）

表面処理：はんだレベラー

板厚：ｔ＝１．６ｍｍ

外形：２００mm×２００mm

層数：２層、８層の２種類

パッド仕様：JERG-0-042 及び JERG-0-043 に準拠

表面実装評価用基板を図 23.1-7、図 23.1-8 評価用基板概略図に示す。

図 23.1-7 表面実装評価用基板

23-9

JERG-0-043-TM001A

図 23.1-8 評価用基板外略図（スルーホール実装、表面実装各２枚取り）

1.2.2.2

電気部品

プリント基板へ実装する電気部品を表 23.1-4 に示す。
評価部品は、表面実装タイプのチップ部品は、ボディ材質や電極材質、外形寸法の異なる抵抗チップ２種、積層セラミックコンデンサチップ２種、チップタンタルコンデンサ及びダイオード
チップの合計６種を選択した。選定においては、外形形状、寸法、材質として製品を模擬する代
表的な部品を選定した。
・ＳＭＤ部品（６種：３０点／PWB）

23-10

JERG-0-043-TM001A
表 23.1-4 表面実装部品
実技
形態
SMD

部品

部品規格（仕様）

抵抗（2種）

外形寸法〔mm〕

実装数
／１基板

備考

①N55342K06 相当

2.0×1.25×0.4

5p

RMS10

②D55342K07 相当

3.2×1.5×0.6

5p

RMS12

ｺﾝﾃﾞﾝｻ③NASDA CDS53 相当

2.03×1.27×0.96

5p

CDS51

全30点 （3種）④NASDA CDS53 相当

4.57×2.03×1.27

5p

CDS53

⑤NASDA CWS11 相当（ﾁｯﾌﾟﾀﾝﾀﾙ）

7.3×4.4×2.8

5p

CWS11

⑥JANS1S シリーズ 相当

4.45×1.84×1.84

5p

-

部品
（6種）

ﾀﾞｲｵｰﾄﾞ

1.2.2.3

はんだ材

評価基板サンプルの製作に使用したはんだ材を表 23.1-5 に示す。
※ はんだ材は、ANSI/J-STD-006 相当。

表 23.1-5 使用ソルダペーストの仕様
ソルダーペースト（リフロー用）
フラックスタイプ
RMA(RO-L1)
合金組成〔wt%〕
Sn63/Pb37
粉末の粒度〔μm〕
25～45

1.2.2.4

部品はんだ付実装

表面実装用評価基板サンプル（2 層基板･８層板）への部品実装の条件は、2.2.4.1 評価基板サ
ンプルの部品実装加熱条件に、製作フローを 1.2.2.4.2 項に示す。
また、部品実装後の表面実装用各評価基板サンプルを図 23.1-10 に示す。

1.2.2.4.1

評価基板サンプルの部品実装加熱条件

評価基板サンプルの各部品実装加熱条件を表 23.1-6 に示す。
※ 加熱時間と温度の組合せで各５条件（○印）を設定した。

23-11

JERG-0-043-TM001A
表 23.1-6 リフローはんだ付作業条件
加熱
時間
（注１）

加熱
温度（注２）

a

b

c

短い
ﾊﾟﾀｰﾝ

標準
ﾊﾟﾀｰﾝ

長い
ﾊﾟﾀｰﾝ

1

低い

－

○

－

2

標準

○

○(Ref)

○

3

高い

－

○

－

注）Refは、標準作業条件を想定した設定
注１）：JERG-0-043で示されるリフロー時間範囲を満足する条件。
注２）：JERG-0-043で示されるリフロー温度範囲を満足する条件。
1.2.2.4.2

評価基板サンプルの製作フロー

評価基板サンプルは、JERG に準拠した宇宙機器工事仕様書に基づき、図 23.1-9 表面実装Ｐ
ＷＢ組立品製造フローに従い製作した。

23-12

JERG-0-043-TM001A

ＳＭＤ部品

PWB

ベーキング
ｸﾘｰﾑはんだ印刷
リフロー
部品実装

リフロー条件1b2a2b（Ref）

2c

3b

加熱温度

低い

標準

標準

標準

高い

加熱時間

標準

短い

標準

長い

標準

フ ラ ッ ク ス 洗 浄 （自動洗浄）

図 23.1-9 表面実装ＰＷＢ組立品製造フロー

23-13

JERG-0-043-TM001A
1.2.2.5

供試組立基板枚数及び部品点数

組立基板枚数は、2 層板：25 枚、8 層板 25 枚の合計 50 枚である。
熱衝撃試験投入数：基板枚数：２５枚、部品点数：７５０点
部品組立実装後の評価サンプルを図 23.1-10 表面実装評価用基板サンプルに示す。

図 23.1-10 表面実装評価用基板サンプル
1.2.3

はんだ付け部の初期外観判定製作したサンプルは、表 23.1-7 の基準に従い外観判定を実施し分類した。

表 23.1-7 外観判定基準
外観判定

基準

良品

JERG-0-043 の外観基準を満足している。

評価対象品

JERG-0-043 の外観基準で良否判定に迷う事象がある。

不良品

JERG-0-043 の外観基準を満足していない。

23-14

JERG-0-043-TM001A
1.3
1.3.1

試験条件
熱衝撃試験

試験条件は，JERG-0-039：温度サイクル試験と JERG-0-043：熱衝撃試験と異なっているが、
JERG-0-043 4.4 工程の認定試験項に記述されている通り、熱衝撃試験による評価は、温度サイ
クル試験と同等の厳しさ（互換性があり）である事が確認されている事から、熱衝撃試験（Ⅱ）の温度－30℃～＋100℃，上限下限温度保持時間 30 分，移行時間 5 分以内とする熱衝撃試験による評価を実施した。
熱衝撃試験槽は，図 23.1-11 に示す宇宙航空研究開発機構殿所有の熱衝撃試験装置を使用した。
熱衝撃試験装置の概要
製造メーカ ：株式会社 ロバート
品名

：熱衝撃試験装置

形式：SAX－６００－Ｗ（製品番号 No０１９６００６）

熱衝撃試験槽への評価サンプル設置状態を図 23.1-11、図 23.1-12 に示す。

図 23.1-11 熱衝撃試験装置 （株式会社ロバート製）

図 23.1-12 試験槽への評価サンプル設置状態

23-15

JERG-0-043-TM001A
1.3.2

評価試験フロー

熱衝撃試験による評価を 2000 サイクルまで実施した。その評価試験フローを図 23.1-13 に示す。

※ ※熱衝撃試験による判定は 500 サイクルとし、更なる表面上他の変化やクラック進展度の確
認及び良品と評価対象品の比較評価として 2000 サイクルまで実施した。

評価試験用サンプル

試験前サンプル外観評価／写真撮影

５００サイクル熱衝撃試験

５００サイクルサンプル外観評価／写真撮影

５０１→１０００サイクル熱衝撃試験

１０００サイクルサンプル外観評価／写真撮影

１００１→１５００サイクル熱衝撃試験

１５００サイクルサンプル外観評価／写真撮影

１５０１→２０００サイクル熱衝撃試験

２０００サイクルサンプル外観評価／写真撮影
断面観察／評価（含む 一部 SEM よる観察）

評価試験の取りまとめ

図 23.1-13 評価試験実施手順

23-16

JERG-0-043-TM001A
1.3.3

外観観察（光学顕微鏡写真）

表面光沢，濡れ，表面状態（ざらつき），段差，ピットについて，外観変化（定点観察），クラックの発生有無を確認し，外観写真を撮影した。熱衝撃試験数と観察対象の相関を表 23.1-8 外
観観察対象サンプルに示す。
なお、写真は，JERG-0-039 および JERG-0-043 のはんだ付性良否判定基準の参考となる写真として利用することを考慮し、不具合事象が理解できるように拡大して撮影した。

表 23.1-8 外観観察対象サンプル（○：観察対象、×：観察対象外）

0サイクル
500サイクル
1000サイクル
1500サイクル
2000サイクル

500サイクル
供試体
○
○
―
―
―

1000サイクル
供試体
○
×
○
―
―

1500サイクル
供試体
○
×
×
○
―

2000サイクル
供試体
○
○
○
○
○

※ 尚、０サイクル(ref)のサンプルは、試験後のサンプルと比較するため、初回に外観観察と写真撮影を実施する。
※ 外観観察の評価ポイントは、０サイクル、５００サイクル、１５００サイクル、２０００サ
イクルを実施する。
※ ２０００サイクル評価用サンプルは、定点観察のため各評価ポイント毎に取り出し、外観観察と写真撮影を実施し、引き続き２０００サイクル完了まで試験を継続した。

1.3.4

はんだ付部の断面観察評価サイクル０サイクル、５００サイクル、１０００サイクル、１５００サイクル、２０００
サイクルに対応したサンプルの断面観察によりクラック等の発生、進行状況を観察した。
特に、５００サイクル、１０００サイクル、２０００サイクルを重要評価ポイントとして、断面の外観観察と写真を取得した。

23-17

JERG-0-043-TM001A
1.4

評価結果

熱衝撃試験（0,500,1000,1500,2000 サイクル）投入前後に実施した はんだ接合部の定点観察（光学顕微鏡による外観観察および断面観察）結果を 1.4.1 項、1.4.2 項に示す。
1.4.1

定点観察結果（外観/断面観察結果）(1) 初期状態（0 サイクル：熱衝撃試験投入前）


初期状態の断面観察から、はんだ付け接合部表面に軽微な事象(ｻﾞﾗﾂｷ,ﾔﾔｼﾜ等)を持った【評価対象品】のはんだ内部の組成は、【良品】と比較し大きな差は無いことを確認した。



また、SEM/EDX での観察からも、【評価対象品】にある はんだ付け接合部表面の軽微な事象
部は、表面が極わずか（深さ 10μm 未満）荒れている程度で、はんだ表面の組成は光沢部と比較し大きな差は無いことを確認した。
（参照）

・1.4.2 項 外観観察写真および断面観察写真結果
・1.5 項 SEM/EDX 観察結果

(2) 500 サイクル(注 1)経過後


外観観察の結果から、はんだ付け接合部表面は疲労しザラつきシワ状に変化し始め、全体の１割程度にクラックらしき劣化を確認した。



断面観察の結果からは、全体の１割程度が「ｸﾗｯｸ等級 1,2」レベル、他全ては「ｸﾗｯｸ等級 0」
レベルと、JERG-0-043 5.11.2 項 クラック深さ評価及び判定の基準を満足しており、問題の無いレベルであることを確認した。

【評価対象品】の はんだ付け接合部表面にある軽微な事象部を基点とした劣化（ｸﾗｯｸ等）は発生していない。



はんだ付け接合部の劣化は、外観判定ランクにかかわらずﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ（C 大小）、ﾁｯﾌﾟ抵抗器（R 大小）に共通し顕著であり、【評価対象品】に偏ってはいない結果であった。

注 1 500 サイクルは、JERG-0-043 4.4.2(2)項 熱衝撃試験(Ⅱ)で規定されている最低限の要求サ
イクル数。
（参照）

・表 23.1-9 「外観観察からのクラック発生状況」
・表 23.1-10 「断面観察からのクラック発生状況」
・1.4.2 項 外観観察写真および断面観察写真結果

23-18

JERG-0-043-TM001A(3) 1000,1500,2000 サイクル経過後


外観観察の結果から、印加サイクル数の増加に伴い はんだ付け接合部表面は更に疲労しクラック発生数が増加していることを確認した。



断面観察の結果からも同様、印加サイクル数の増加に伴い「ｸﾗｯｸ等級 1,2」の割合が増え、
一部「ｸﾗｯｸ等級 3」のものも発生していることを確認した。



一部発生を確認したｸﾗｯｸ等級３のサンプルは、残り 1/2 以上の接続部を有していることを確認した。

【評価対象品】の はんだ付け接合部表面にある軽微な事象部を基点とした劣化（ｸﾗｯｸ等）は発生していない。



はんだ付け接合部の劣化は、外観判定ランクに関わらずﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ（C 大小）、ﾁｯﾌﾟ抵抗器（R大小）に共通し顕著であり、【評価対象品】に偏ってはいない結果であった。
（参照）

・表 23.1-9 「外観観察からのクラック発生状況」
・表 23.1-10 「断面観察からのクラック発生状況」
・1.4.2 項 外観観察写真および断面観察写真結果(4) サンプルＡとサンプルＢから

サンプルＡとサンプルＢは、温度プロファイル等に一部製造条件が異なるサンプルではあったが、熱衝撃試験結果に大きな差は無い結果であった。

23-19

JERG-0-043-TM001A
表 23.1-9 「外観観察からのクラック発生状況」

500
ｻｲｸﾙ
供試品

1000
ｻｲｸﾙ
供試品

1500
ｻｲｸﾙ
供試品

2000
ｻｲｸﾙ
供試品

外観判定
ｻﾝﾌﾟﾙA 良品
評価対象品
不良品
合計
ｻﾝﾌﾟﾙB 良品
評価対象品
不良品
合計
ｻﾝﾌﾟﾙA 良品
評価対象品
不良品
合計
ｻﾝﾌﾟﾙB 良品
評価対象品
不良品
合計
ｻﾝﾌﾟﾙA 良品
評価対象品
不良品
合計
ｻﾝﾌﾟﾙB 良品
評価対象品
不良品
合計
ｻﾝﾌﾟﾙA 良品
評価対象品
不良品
合計
ｻﾝﾌﾟﾙB 良品
評価対象品
不良品
合計

500ｻｲｸﾙ時
1000ｻｲｸﾙ時
1500ｻｲｸﾙ時
2000ｻｲｸﾙ時
員数 発生数 発生率 発生数 発生率 発生数 発生率 発生数 発生率
188
24
13%
12
1
8%
5
0
0%
205
25
12%
288
3
1%
12
0
0%
0
－
－
300
3
1%
193
87
45%
11
3
27%
2
1
50%
206
91
44%
284
19
7%
15
0
0%
1
1
100%
300
20
7%
83
64
77%
11
3
27%
3
1
33%
97
68
70%
278
91
33%
17
3
18%
5
2
40%
300
96
32%
112
79
71%
10
6
60%
2
2
100%
124
87
70%
270
0
0%
0
0%
84
31%
161
60%
29
0
0%
0
0%
8
28%
26
90%
1
0
0%
0
0%
1
100%
1
100%
300
0
0%
0
0%
93
31%
188
63%

23-20

JERG-0-043-TM001A
表 23.1-10 「断面観察からのクラック発生状況」

500
ｻｲｸﾙ
供試品

1000
ｻｲｸﾙ
供試品

1500
ｻｲｸﾙ
供試品

2000
ｻｲｸﾙ
供試品

外観判定
ｻﾝﾌﾟﾙA 良品
評価対象品
不良品
合計
ｻﾝﾌﾟﾙB 良品
評価対象品
不良品
合計
ｻﾝﾌﾟﾙA 良品
評価対象品
不良品
合計
ｻﾝﾌﾟﾙB 良品
評価対象品
不良品
合計
ｻﾝﾌﾟﾙA 良品
評価対象品
不良品
合計
ｻﾝﾌﾟﾙB 良品
評価対象品
不良品
合計
ｻﾝﾌﾟﾙA 良品
評価対象品
不良品
合計
ｻﾝﾌﾟﾙB 良品
評価対象品
不良品
合計

ｸﾗｯｸ等級 0
ｸﾗｯｸ等級 1
ｸﾗｯｸ等級 2
ｸﾗｯｸ等級 3
員数 発生数 発生率 発生数 発生率 発生数 発生率 発生数 発生率
11
9
82%
0
0%
2
18%
0
0%
11
10
91%
0
0%
1
9%
0
0%
1
1
100%
0
0%
0
0%
0
0%
23
20
87%
0
0%
3
13%
0
0%
14
12
86%
2
14%
0
0%
0
0%
4
4
100%
0
0%
0
0%
0
0%
0
－
－
－
－
－
－
－
－
18
16
89%
2
11%
0
0%
0
0%
13
5
38%
6
46%
2
15%
0
0%
11
6
55%
3
27%
2
18%
0
0%
0
－
－
－
－
－
－
－
－
24
11
46%
9
38%
4
17%
0
0%
55
26
47%
25
45%
4
7%
0
0%
5
0
0%
5
100%
0
0%
0
0%
0
－
－
－
－
－
－
－
－
60
26
43%
30
50%
4
7%
0
0%
7
2
29%
1
14%
1
14%
3
43%
11
3
27%
3
27%
0
0%
5
45%
1
0
0%
1
100%
0
0%
0
0%
19
5
26%
5
26%
1
5%
8
42%
11
5
45%
2
18%
4
36%
0
0%
3
1
33%
1
33%
0
0%
1
33%
2
0
0%
2
100%
0
0%
0
0%
16
6
38%
5
31%
4
25%
1
6%
4
1
25%
2
50%
0
0%
1
25%
10
1
10%
3
30%
0
0%
6
60%
1
0
0%
0
0%
0
0%
1
100%
15
2
13%
5
33%
0
0%
8
53%
45
14
31%
13
29%
8
18%
10
22%
14
0
0%
4
29%
4
29%
6
43%
1
0
0%
0
0%
0
0%
1
100%
60
14
23%
17
28%
12
20%
17
28%

※ クラック等級は、図 23.1-8 による。

図 23.1-14 「ｸﾗｯｸ等級（JERG-0-043 5.11.2 項 クラック深さ評価及び判定より抜粋）」
23-21

JERG-0-043-TM001A
1.4.2

外観観察写真および断面観察写真結果

熱衝撃試験投入前後の外観の変移と断面の比較
以下に、初期状態、外観事象別、部品別の外観写真と断面写真を示す。
結果、【評価対象品】は【良品】と比較し はんだ内部の組成に大きな差は見られず、熱衝撃試
験後においても外観の劣化の程度、はんだ内部の組成状態、ともに【良品】と比較し大きな差は無いことを確認した。
また【評価対象品】の はんだ付け接合部表面にある軽微な事象を基点とした劣化は発生していない。

1.4.2.1

初期状態(評価試験投入前)の比較 （0 サイクル供試品より抜粋）

初期状態の【良品】と【評価対象品】の外観及び断面写真を図 23.1-15～図 23.1-16 に示す。

ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ
（Ｃ小）

【良品】
ｻﾝﾌﾟﾙＢ【評価対象品】（ザラツキ）
ｻﾝﾌﾟﾙＢ

初期状態
外観

初期状態
断面

図 23.1-15 「初期状態（ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ（Ｃ小）より抜粋）」

23-22

JERG-0-043-TM001A

ﾁｯﾌﾟ抵抗（Ｒ大）【良品】
ｻﾝﾌﾟﾙＢ【評価対象品】（表面光沢）
ｻﾝﾌﾟﾙＢ

初期状態
外観

初期状態
断面

1.4.2.2

図 23.1-16 「初期状態（ﾁｯﾌﾟ抵抗器（Ｒ大）より抜粋）」
外観事象別変移の比較

各事象毎の【良品】と【評価対象品】の外観及び断面写真を図 23.1-17～図 23.1-22 に示す。
※

クラック等級は、図 23.1-8 による。

ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ
（Ｃ小）

【良品】
ｻﾝﾌﾟﾙＢ【評価対象品】（ザラツキ）
ｻﾝﾌﾟﾙＢ

初期状態
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
断面

ｸﾗｯｸ等級：1

ｸﾗｯｸ等級：1

図 23.1-17 「表面状態：ザラツキ（2000 サイクル供試品より抜粋）
」

23-23

JERG-0-043-TM001A
ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝ
ｻ
（Ｃ大）

【良品】
ｻﾝﾌﾟﾙＢ【評価対象品】（ザラツキ）
ｻﾝﾌﾟﾙＢ

初期状態
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
断面

ｸﾗｯｸ等級：2

ｸﾗｯｸ等級：1

図 23.1-18 「表面状態：ザラツキ（2000 サイクル供試品より抜粋）」
ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ 【良品】
【評価対象品】（ザラツキ）（Ｃ大）ｻﾝﾌﾟﾙＡ
ｻﾝﾌﾟﾙＡ
初期状態
外観

500 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

500 ｻｲｸﾙ
経過後
断面

ｸﾗｯｸ等級：1

ｸﾗｯｸ等級：1

図 23.1-19 「表面状態：ザラツキ（500 サイクル供試品より抜粋）」
23-24

JERG-0-043-TM001A

ﾁｯﾌﾟﾀﾞｲｵｰﾄﾞ
（Ｄ）

【良品】
ｻﾝﾌﾟﾙＡ【評価対象品】（ザラツキ）
ｻﾝﾌﾟﾙＡ

初期状態
外観

1000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観1000 ｻｲｸﾙ
経過後
断面

ｸﾗｯｸ等級：0

ｸﾗｯｸ等級：0

図 23.1-20 「表面状態：ザラツキ（1000 サイクル供試品より抜粋）」【良品】【評価対象品】（表面光沢）
ﾁｯﾌﾟ抵抗（Ｒ小）ｻﾝﾌﾟﾙＡ
ｻﾝﾌﾟﾙＡ
初期状態
外観

1000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観1000 ｻｲｸﾙ
経過後
断面

ｸﾗｯｸ等級：1

ｸﾗｯｸ等級：1

図 23.1-21 「表面光沢（1000 サイクル供試品より抜粋）」
23-25

JERG-0-043-TM001A

ﾁｯﾌﾟ抵抗（Ｒ大）【良品】
ｻﾝﾌﾟﾙＢ【評価対象品】（表面光沢）
ｻﾝﾌﾟﾙＢ

初期状態
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
断面

ｸﾗｯｸ等級：2
ｸﾗｯｸ等級：1

図 23.1-22 「表面光沢（2000 サイクル供試品より抜粋）」

23-26

JERG-0-043-TM001A
1.4.2.3

部品別変移の比較（2000 サイクル供試品より抜粋）

各部品毎の【良品】と【評価対象品】の外観及び断面写真を図 23.1-23～図 23.1-28 に示す。
※

クラック等級は、図 23.1-14 による。

ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ
（Ｃ小）

【良品】
ｻﾝﾌﾟﾙＢ【評価対象品】（ザラツキ）
ｻﾝﾌﾟﾙＢ

初期状態
外観

500 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

1000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

1500 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
断面

ｸﾗｯｸ等級：3

ｸﾗｯｸ等級：2

図 23.1-23 「ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ（Ｃ小：CDS51 相当）」
23-27

JERG-0-043-TM001A
ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ
（Ｃ大）

【良品】
ｻﾝﾌﾟﾙＢ【評価対象品】（ザラツキ）
ｻﾝﾌﾟﾙＢ

初期状態
外観

500 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

1000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

1500 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
断面

ｸﾗｯｸ等級：1

ｸﾗｯｸ等級：2

図 23.1-24 「ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ（Ｃ大：CDS53 相当）
」

23-28

JERG-0-043-TM001A
ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ（Ｃﾀﾝﾀﾙ）【良品】
ｻﾝﾌﾟﾙＢ【評価対象品】（該当写真無し）

初期状態
外観

500 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

1000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

1500 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
断面

ｸﾗｯｸ等級：1

図 23.1-25 「ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ（Ｃﾀﾝﾀﾙ：CWS11 相当）
」

23-29

JERG-0-043-TM001A
ﾁｯﾌﾟﾀﾞｲｵｰﾄﾞ
（Ｄ）

【良品】
ｻﾝﾌﾟﾙＢ【評価対象品】（濡れ）ｻﾝﾌﾟﾙＡ

初期状態
外観

500 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

1000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

1500 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
断面

ｸﾗｯｸ等級：1

ｸﾗｯｸ等級：0

図 23.1-26 「ﾁｯﾌﾟﾀﾞｲｵｰﾄﾞ（Ｄ：JANS1N ｼﾘｰｽﾞ）
」

23-30

JERG-0-043-TM001A
ﾁｯﾌﾟ抵抗（Ｒ小）【良品】
ｻﾝﾌﾟﾙＢ【評価対象品】（表面光沢）
ｻﾝﾌﾟﾙＡ

初期状態
外観

500 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

1000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

1500 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
断面

ｸﾗｯｸ等級：2

ｸﾗｯｸ等級：2

図 23.1-27 「ﾁｯﾌﾟ抵抗（Ｒ小：B ｻﾝﾌﾟﾙ/RMS10 相当、A ｻﾝﾌﾟﾙ/M54342K06 相当）
」

23-31

JERG-0-043-TM001A
ﾁｯﾌﾟ抵抗（Ｒ大）【良品】
ｻﾝﾌﾟﾙＢ【評価対象品】（表面光沢）
ｻﾝﾌﾟﾙＢ

初期状態
外観

500 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

1000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

1500 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
外観

2000 ｻｲｸﾙ
経過後
断面

ｸﾗｯｸ等級：1

ｸﾗｯｸ等級：2

図 23.1-28 「ﾁｯﾌﾟ抵抗（Ｒ大：RMS12 相当）
」

23-32

JERG-0-043-TM001A
1.5

SEM/EDX 観察結果

1.5.1

はんだ表面の SEM/EDX 観察結果

はんだ表面のシワ状の光沢無し部(ｻﾞﾗﾂｷ部)と光沢有り部を比較し、はんだ材の組成状態に違いがあるかを SEM/EDX を用いて調査した。
（観察対象（0 サイクル供試品） ： 【評価対象品】(ｻﾞﾗﾂｷ) ※ｻﾝﾌﾟﾙ B）
1.5.1.1

光沢無し部(ｻﾞﾗﾂｷ部) SEM 観察結果

はんだ表面光沢無し部の凹凸部深さは 10μm 未満程度で、「光沢有り部」と「光沢無し部」とで大きな組成の違いは無い。
従って光沢無し部は、はんだ材そのものの表面のザラツキと考える。

ﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞ
ﾝｻ（Ｃ小）光沢無し部(ｻﾞﾗﾂｷ部) SEM 観察結果
【評価対象品】(ｻﾞﾗﾂｷ)ｻﾝﾌﾟﾙ B

外観写真
光沢無し部

SEM 画像
光沢無し部

・凹凸画像
光沢有り部

・組成像
光沢無し部

光沢有り部

光沢無し部

図 23.1-29 「光沢無し部(ｻﾞﾗﾂｷ部) SEM 観察結果（0 サイクル供試品より抜粋）」
23-33

JERG-0-043-TM001A
1.5.1.2

光沢無し部(ｻﾞﾗﾂｷ部) EDX 分析結果

はんだ表面光沢無し部の凹凸部深さは 10μm 未満程度で、大きな組成の変化は見られず、はんだ以外の元素も検出されない。
従って、はんだ表層の光沢が無い部分は、はんだ材そのものの表面のザラツキと考える。
また、凹凸部位からＣ，Ｏ,Ｎａ,Ｓｉ,Ｆｅ,Ｂｒが検出されたが、この元素は試料研磨時の残渣物ならびにフラックス成分の残渣物と推定される。
・凹凸浅い部分

元素

・凹凸深い部分

Sn L
Pb M

質量濃度
[%]
61.88
38.12

原子数
濃度[%]
73.91
26.09

ﾄｰﾀﾙ

100

100

元素
CK※
OK※
Na K※
Si K※
Fe K※
Br L※
Sn L
Pb M

質量濃度
[%]
7.22
26.84
0.74
6.07
0.72
3.99
35.98
18.44

原子数
濃度[%]
20.15
56.27
1.08
7.24
0.43
1.67
10.17
2.99

ﾄｰﾀﾙ

100

100

(※印)は
研磨残渣とﾌﾗｯｸｽ成分と思われる。
Sn L、Pb M の質量濃度比
・Sn L(61.88) 61.9%
・Pb M(38.12) 38.1%

Sn L、Pb M の質量濃度比
・Sn L(35.98) 66.1%
・Pb M(18.44) 33.9%

図 23.1-30 「光沢無し部(ｻﾞﾗﾂｷ部) EDX 分析結果」
23-34

JERG-0-043-TM001A
1.6

まとめ

熱衝撃試験をとおした観察から得られた結果を以下に示す。



熱衝撃試験投入前 初期状態のサンプルから(1) 【評価対象品】の はんだ付け接合部表面上の軽微な事象部(ｻﾞﾗﾂｷ,ﾔﾔｼﾜ等)は、はんだ付け接合部表面が極わずかに荒れている程度（深さ 10μm 未満）で、はんだ表面の組成、はんだ内部の組成、ともに【良品】と比較し大きな差は無い。



熱衝撃試験投入後のサンプルから(1) 【評価対象品】にある はんだ付け接合部表面上の軽微な事象部を基点とした劣化は無い。
(2) はんだ付け接合部の劣化は、外観判定ランクにかかわらず全ランクに共通して発生しており、【評価対象品】の はんだ表面やはんだ内部の劣化の度合いについても【良品】と比較し大きな差は無い。
（はんだ付け接合部の劣化は【評価対象品】に偏って発生しない。）(3) はんだ付け接合部の劣化は、外観判定ランクにかかわらずﾁｯﾌﾟｺﾝﾃﾞﾝｻ（C 大小）、ﾁｯﾌﾟ抵抗器（R 大小）に共通し顕著な傾向がある。
これは部品電極部の違い（金属板電極、蒸着電極）等によるものと思われる。

以上より、はんだ接合部表面に軽微な事象を持った【評価対象品】は、【良品】と比較し有意差が無いことを確認した。
よって、はんだ付け仕上がり状態が JAXA 規格要求事項を満たしていることを前提とし、はんだ接合部表面上の軽微な事象は、はんだ付け接合部の信頼性には影響しないものと考える。

また、数点の【不良品】サンプルも本熱衝撃試験環境に同時に供され、その一部が耐えたというデータを得たが、論議するまでも無く【不良品】は【不良品】である。

良品と評価対象品は熱衝撃試験の結果、有意差は無かった。この評価結果を基に はんだ付け検
査・判定基準見本として、「はんだ付工程標準（JERG-0-043）」に反映する。

－以上－

23-35

JERG-0-043-TM001A
2.

はんだ付検査・判定基準の見本
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面光沢＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】（表面実装に関する要求事項以外については、JERG-0-039 に準拠する）
5.8.4.2 合格基準（JERG-0-039）(1)はんだ継手の表面は、滑らかで、はんだ材料に応じて半光沢から光沢を呈していること。
【写真・図】
判定 写真・図解説

はんだ表面は滑らかで、はんだ接合部全体が光沢を呈している。

優良品

はんだ表面に白く光る光源の反射が見られるが、これは表面が光沢を持っているためである。（良いはんだ例の特徴である）

【出典】

23-36

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面光沢＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】（表面実装に関する要求事項以外については、JERG-0-039 に準拠する）
5.8.4.2 合格基準（JERG-0-039）(1)はんだ継手の表面は、滑らかで、はんだ材料に応じて半光沢から光沢を呈していること。

【写真・図】
判定 写真・図

解

説

光源の反射
はんだ表面に光沢があり、滑らかな表面である。また、ランド全面に濡れている。

良品（白く光る部分は、光源の反射である）＊はんだ表面に部品電極の酸化膜が流れ出てきているため、光沢が曇っている部分があるが、部分的に光沢が確認でき、濡れ等の他の項目が基準を満足していること。

酸化膜

はんだ表面の光沢に、全体にうっすらと曇りがあるが、濡れ等の他の項目が基準を満足している。

酸化膜

光源の反射

【出典】

23-37

部品表面の酸化膜が、リフローにより表面に浮き出ているため、白く見える。しかし、光沢が確認できるため、良品である。

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面光沢＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】（表面実装に関する要求事項以外については、JERG-0-039 に準拠する）
5.8.4.2 合格基準（JERG-0-039）(1)はんだ継手の表面は、滑らかで、はんだ材料に応じて半光沢から光沢を呈していること。

【写真・図】
判定 写真・図解説

はんだ表面に光沢があり、滑らかな表面である。また、ランド全面に濡れている。
良品（白く光る部分は、光源の反射である）＊はんだ表面に部品電極の酸化膜が流れ出てきているため、光沢がくもっている部分があるが、部分的に光沢が確認でき、濡れ等の他の項目が基準を満足している。

酸化膜
光源の反射

酸化膜
光源の反射

【出典】

23-38

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面光沢＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】（表面実装に関する要求事項以外については、JERG-0-039 に準拠する）
5.8.4.2 合格基準（JERG-0-039）(1)はんだ継手の表面は、滑らかで、はんだ材料に応じて半光沢から光沢を呈していること。
【写真・図】
判定 写真・図解説

はんだ表面に光沢があり、滑らかな表面である。また、ランド全面に濡れている。

酸化膜
良
品

（白く光る部分は、光源の反射である）

光源の反射
光源の反射

（注）はんだ表面に部品電極の酸化膜が流れ出てきているため、光沢が曇っている部
分があるが、部分的に光沢が確認でき、濡れ等の他の項目が基準を満足している。

酸化膜（注）中段の写真のフィレット部に、クラック状のスジが見えるが、これは、表面の酸化膜の切れ目部分であり、クラックや凹みではない。

酸化膜

光源の反射

【出典】

23-39

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面光沢＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】（表面実装に関する要求事項以外については、JERG-0-039 に準拠する）
5.8.4.2 合格基準（JERG-0-039）(1)はんだ継手の表面は、滑らかで、はんだ材料に応じて半光沢から光沢を呈していること。

【写真・図】
判定 写真・図解説

全体的に滑らかな表面であり、はんだ表面に、半光沢部もあるが、はんだの一部から光沢があることが確認できる。

良品（白く光る部分は、光源の反射である）

酸化膜

光源の反射

くもり

【出典】

23-40

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面光沢＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】（表面実装に関する要求事項以外については、JERG-0-039 に準拠する）
5.8.4.2 合格基準（JERG-0-039）(1)はんだ継手の表面は、滑らかで、はんだ材料に応じて半光沢から光沢を呈していること。

【写真・図】
判定

写真・図

解

説

はんだに光沢があり、滑らかな表面である。
良品

部品電極の酸化膜が表面に浮き出して白く見える。しかし、はんだ表面には、部分的にはんだ光沢が確認出来るため良品である。

（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】

23-41

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面光沢＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】（表面実装に関する要求事項以外については、JERG-0-039 に準拠する）
5.8.4.2 合格基準（JERG-0-039）(1)はんだ継手の表面は、滑らかで、はんだ材料に応じて半光沢から光沢を呈していること。

【写真・図】
判定 写真・図解説
はんだ表面に光沢がなく、全体にざらつきがある。
（白く光る部分は、光源の反射である）

不良品

はんだ表面に、光沢がなく、はんだ面が白くざらつきがあり、且つ、滑らかな表
面でない。

【出典】

23-42

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
濡れ＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a. 原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。
【写真・図】
判定 写真・図

優
良
品

解

説

はんだが電極及びランド全体に濡れており、はんだ表面に光沢があり滑らかな表面である。

（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】

23-43

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
濡れ＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a. 原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。
【写真・図】
判定 写真・図

優
良
品

解

説

はんだが電極及びランド全体に濡れており、はんだ表面に光沢があり滑らかな表面である。

（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】

23-44

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
濡れ＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a. 原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。
【写真・図】
判定 写真・図解説

電極端に一部濡れ広がっていない部分があるが、滑らかな表面で濡れが確認でき、他の項目が基準を満足している。

良品（白く光る部分は、光源の反射である）

はんだがランド全体まで濡れ広がっていない部分があるが許容範囲内であり、他の項目についても基準を満足している。

はんだがランド全体まで濡れ広がっていない部分があるが許容範囲内であり、他の項目についても基準を満足している。
＊ランド角部分の白っぽく見える部分は部品電極端の写り込みではんだがぬれており、はんだはじきではない。
（視角を変えて確認すること）

【出典】

23-45

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
濡れ＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a. 原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。
【写真・図】
判定 写真・図良品解説

はんだがランド全体まで濡れ広がっていな
い部分があるが許容範囲内であり、他の項目についても基準を満足している。

（白く光る部分は、光源の反射である）（注）写真では、電極とはんだの境界に線状の筋が見えるが、電極とはんだの境界部は滑らかであり、ぬれが形成されている事を確認出来き、他の項目が基準を満足して
いる。

同上

【出典】

23-46

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
濡れ＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a. 原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。
【写真・図】
判定 写真・図解説

はんだがランド全体まで濡れ広がっていない部分があるが許容範囲内であり、他の項目についても基準を満足している。

良品（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】
23-47

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
濡れ＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a. 原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。
【写真・図】
判定 写真・図解説

はんだがランド全体まで濡れ広がっていない。フィレット形状・高さが品質基準を満足していない。
不良品（白く光る部分は、光源の反射である）

部品電極側の一部がはんだと濡れてい
ない。

【出典】
23-48

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
濡れ＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a. 原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。
【写真・図】
判定 写真・図解説

フィレット形状・高さが品質基準を満足していない。部品電極とはんだの接触部の濡れが不十分である。
不良品（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】

23-49

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
濡れ＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a. 原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。
【写真・図】
判定 写真・図解説

フィレット形状・高さが品質基準を満足していない。部品電極側の濡れが不十分であ
る。
不
良
品

（白く光る部分は、光源の反射である）

部品電極の側面部のはんだに濡れが
ない。

【出典】

23-50

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面状態＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。ただし、滑らかなはんだ接合部上のはんだ酸化膜によるくもりは許容する。

【写真・図】
判定

写真・図

解

説

はんだが電極及びランド全体に濡れており、はんだ表面に光沢があり、滑らかな表面である。

優良

写真では、電極端面とはんだ接触部位にスジ状の境界があるが、はんだが十分濡
れている。

品

（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】

23-51

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面状態＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。ただし、滑らかなはんだ接合部上のはんだ酸化膜によるくもりは許容する。

【写真・図】
判定 写真・図解説

はんだが電極及びランド全体に濡れており、はんだ表面に光沢があり、滑らかな表
面である。

優
良
品

（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】

23-52

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面状態＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。ただし、滑らかなはんだ接合部上のはんだ酸化膜によるくもりは許容する。
【写真・図】
判定 写真・図解説

はんだ表面に一部ざらつきはあるが、フィレット形状が滑らかで品質基準を満足しており、濡れも確認でき、はんだ部に光沢が
ある。

良
品

（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】

23-53

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面状態＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。ただし、滑らかなはんだ接合部上のはんだ酸化膜によるくもりは許容する。
【写真・図】
判定 写真・図良品

解説

はんだ表面に一部ざらつきはあるが、フィレット形状が滑らかで品質基準を満足しており、濡れも確認でき、はんだ部に光沢がある。

（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】
23-54

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面状態＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。ただし、滑らかなはんだ接合部上のはんだ酸化膜によるくもりは許容する。

【写真・図】
判定 写真・図解説

はんだ表面に一部ざらつきはあるが、フィレット形状が滑らかで品質基準を満足しており、濡れも確認でき、はんだ部に光沢
がある。

良
品

（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】

23-55

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面状態＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。ただし、滑らかなはんだ接合部上のはんだ酸化膜によるくもりは許容する。

【写真・図】
判定 写真・図解説

はんだ表面に一部ざらつきはあるが、フィレット形状が滑らかで品質基準を満足しており、濡れも確認でき、はんだ部に光沢
がある。

良
品

（白く光る部分は、光源の反射である）

はんだ表面に一部凹凸やざらつきはあるが、はんだ部に光沢及び濡れが確認でき、他の項目は基準を満足している。

はんだ表面に一部凹凸やざらつきはあるが、はんだ部に光沢及び濡れが確認でき、他の項
目は基準を満足している。
（注）境界部のくぼみらしく見えるのは影で
ある。

【出典】

23-56

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面状態＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。ただし、滑らかなはんだ接合部上のはんだ酸化膜によるくもりは許容する。
【写真・図】
判定 写真・図解説

はんだ表面に一部ざらつきはあるが、フィレット形状が滑らかで品質基準を満足しており、濡れも確認でき、はんだ部に光沢
がある。

良
品

（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】
23-57

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面状態＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。ただし、滑らかなはんだ接合部上のはんだ酸化膜によるくもりは許容する。
【写真・図】
判定 写真・図解説

はんだ表面に一部ざらつきはあるが、フィレット形状が滑らかで品質基準を満足しており、濡れも確認でき、はんだに光
沢がある。

良
品

（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】

23-58

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面状態＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。ただし、滑らかなはんだ接合部上のはんだ酸化膜によるくもりは許容する。
【写真・図】
判定 写真・図解説

フィレット先端部のはんだ表面に一部ざ
らつきはあるが、フィレット形状が滑らかで品質基準を満足しており、濡れも確認でき、はんだに光沢がある。

良品（白く光る部分は、光源の反射である）

はんだ表面に軽微なざらつきはあるが、フィレット形状が滑らかで品質基準を満足しており、濡れも確認でき、はんだに光沢
がある。

【出典】

23-59

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面状態＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。ただし、滑らかなはんだ接合部上のはんだ酸化膜によるくもりは許容する。

【写真・図】
判定 写真・図良品

解説

はんだ表面に一部ざらつきはあるが、フィレット形状が滑らかで品質基準を満足しており、濡れも確認でき、はんだの一部に光沢がある。

（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】

23-60

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面状態＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。ただし、滑らかなはんだ接合部上のはんだ酸化膜によるくもりは許容する。

【写真・図】
判定 写真・図良品

解説

はんだ表面に酸化膜によるくもり及びはんだフィレット先端部の一部にざらつきはあるが、フィレット形状が滑らかで品質基準を満足しており、濡れも確認できる。

（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】

23-61

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面状態＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。ただし、滑らかなはんだ接合部上のはんだ酸化膜によるくもりは許容する。

【写真・図】
判定 写真・図良品

解説

はんだ表面に一部ざらつきやくもりはあるが、フィレット形状が品質基準を満足しており、濡れも確認でき、はんだ部に光沢がある。
写真では、電極端とはんだ接触部位に境界が見られるが、はんだは確実に濡れている。

（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】

23-62

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面状態＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。ただし、滑らかなはんだ接合部上のはんだ酸化膜によるくもりは許容する。

【写真・図】
判定 写真・図解

不良品

はんだ表面全体にざらざらした部分があり、滑らかさが無い。

説（白く光る部分は、光源の反射である）

部品電極とはんだの境界部にシワがある。

【出典】

23-63

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
表面状態＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。ただし、滑らかなはんだ接合部上のはんだ酸化膜によるくもりは許容する。

【写真・図】
判定 写真・図
不
良
品

解

説

部品電極との濡れ境界部にシワがある。

（白く光る部分は、光源の反射である）

フィレットの多くの部分にざらざらしたと
ころやしわがあり、滑らかさが無い。

同上

【出典】

23-64

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
段差（不連続）＜リフロー（手はんだ付け含む）＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。
b.タンタルコンデンサ等、部品端子高の高い部品のはんだ付け部は、部品端子からのはんだフィ
レットと、ランドからのはんだフィレットが出会う部分において曲面が不連続になり、線状に見える場合があるが、これは許容する。
c.完全に濡れていること。
【写真・図】
判定 写真・図解 説

はんだ表面に光沢があり、滑らかな表面で完全に濡れている。

目
標（白く光る部分は、光源の反射である）※
曲面が不連続になり、線状に見える場合があるが、はんだは完全に濡れている。

良
品

※
不
良
品

濡れが完全でない部分がある。

※【出典】ＮＡＳＡ ＷＯＲＫＭＡＮＳＨＩＰ ＳＴＡＮＤＡＲＤＳ

23-65

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
ピット、ピンホール、ブローホール＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。ただし、滑らかなはんだ接合部上のはんだ酸化膜によるくもりは許容する。
【JERG-0-039 本文】5.8.4.3 不合格基準(2)はんだ接合
e.ブローホール、ピンホール及びボイド（ただし、付録Ⅰで定義するピット*を除く）*（付録Ⅰ）ピット：はんだ表面の小さなくぼみで、くぼみの底を周囲から目視できるもの。
【写真・図】
判定 写真・図
解 説
・ピット
良
品

くぼみの底を周囲から目視できる。

（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】

23-66

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
へこみ・ピット＜リフロー＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
a.原則としてはんだにつやがあり、滑らかな表面であること。ただし、滑らかなはんだ接合部上のはんだ酸化膜によるくもりは許容する。
【JERG-0-039 本文】5.8.4.3 不合格基準(2)はんだ接合
e.ブローホール、ピンホール及びボイド（ただし、付録Ⅰで定義するピット*を除く）*（付録Ⅰ）ピット：はんだ表面の小さなくぼみで、くぼみの底を周囲から目視できるもの。
【写真・図】
判定 写真・図解 説
・へこみ
へこみ・穴はあるが、底が見える。
良品（白く光る部分は、光源の反射である）

【出典】

23-67

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
微小なフラックス残渣＜手はんだ付け、リフローソルダリング＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (2) 不合格基準
ｆ．洗浄後のフラックス残渣
ただし、耐マイグレーション試験による評価データに基づき、フラックス残渣が悪影 響を与えな
いと技術的見解により客観的証拠として証明できる場合、微小なフラック ス残渣は不良対象外とする。
【写真・図】事例

解 説
JERG 規定を満足することを条件に、許容可能な微小フラックス残渣の事例。
無理に除去することにより、周辺部のはんだ付部やレジストに損傷を与える可能性がある。

【出典】

23-68

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
はんだボール＜手はんだ付け、リフローソルダリング＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (2) 不合格基準
d. はんだ未溶融、はんだ不濡れ、はんだブリッジ及びはんだボール
特別な異物規定がある場合を除いてパターン間最小距離から異物径を除いた寸法が 要求最小導体間隔を満足する不動異物（竹串等で軽く外力を加える程度では動かない もの）は、コーティン
グすることで許容することができる。
【写真・図】
事例

解 説
上記の JERG 規定を満足することを条件に、許容可
能なはんだボールの事例。
無理に除去することにより周辺部のレジストに損傷が発生した。

（はんだﾎﾞｰﾙｻｲｽﾞ：φ0.07mm 程度）

上記の JERG 規定を満足することを条件に、許容可
能なはんだボールの事例。
はんだボールを無理に除去したことにより、周辺部のレジスト等に損傷が発生し、品質を低下させた。
１
1.ﾚｼﾞｽﾄに傷（はんだﾎﾞｰﾙｻｲｽﾞ：
φ0.02～φ0.03mm 程度）

2

【出典】

23-69

2.ﾚｼﾞｽﾄとﾊﾟｯﾄ
間の荒れJERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
はんだボール＜手はんだ付け、リフローソルダリング＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (2) 不合格基準
d. はんだ未溶融、はんだ不濡れ、はんだブリッジ及びはんだボール
特別な異物規定がある場合を除いてパターン間最小距離から異物径を除いた寸法が 要求最小導体間隔を満足する不動異物（竹串等で軽く外力を加える程度では動かない もの）は、コーティン
グすることで許容することができる。
【写真・図】
事例

解 説
上記の JERG 規定を満足することを条件に、許容可
能なはんだボールの事例。
周辺部を損傷しないではんだボールを除去できているが、損傷するリスクが高い。

（はんだﾎﾞｰﾙｻｲｽﾞ：φ0.02mm 程度）

【出典】

23-70

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
はんだボール＜手はんだ付け、リフローソルダリング＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (2) 不合格基準
d. はんだ未溶融、はんだ不濡れ、はんだブリッジ及びはんだボール
特別な異物規定がある場合を除いてパターン間最小距離から異物径を除いた寸法が 要求最小導体間隔を満足する不動異物（竹串等で軽く外力を加える程度では動かない もの）は、コーティン
グすることで許容することができる。
【写真・図】事例

解 説
JERG 規定を満足することを条件に、許容可能なはんだボールの事例。
はんだボールを無理に除去することにより、周辺部を損傷し、品質低下をもたらす可能性がある。

（はんだﾎﾞｰﾙｻｲｽﾞ：φ0.1mm 程度）

JERG 規定を満足することを条件に、許容可能なはんだボールの事例。
はんだボールを無理に除去することにより、周辺部を損傷し、品質低下をもたらす可能性がある。

（はんだﾎﾞｰﾙｻｲｽﾞ：φ0.05mm～
φ0.1mm）

【出典】

23-71

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
はんだボール＜手はんだ付け、リフローソルダリング＞【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (2) 不合格基準
d. はんだ未溶融、はんだ不濡れ、はんだブリッジ及びはんだボール
特別な異物規定がある場合を除いてパターン間最小距離から異物径を除いた寸法が 要求最小導体間隔を満足する不動異物（竹串等で軽く外力を加える程度では動かない もの）は、コーティン
グすることで許容することができる。
【写真・図】事例

解 説
JERG 規定を満足することを条件に、許容可能なはんだボールの事例。
はんだボールを無理に除去すると、周辺部のはんだ付部やレジストが損傷する可能性がある。

（はんだﾎﾞｰﾙｻｲｽﾞ：φ0.05mm 程度）

【出典】

23-72

JERG-0-043-TM001A

技術データ 24
はんだ付検査・判定の良否判定基準の見本
目

次

1.

はんだ付外観状態と信頼性評価試験結果 ..........................................................................24-4

1.1

はじめに .............................................................................................................................24-4

1.2

評価用サンプル製作 ...........................................................................................................24-4

1.2.1 サンプル A .........................................................................................................................24-4
1.2.2 評価サンプル B ..................................................................................................................24-7
1.3

試験条件 ...........................................................................................................................24-12

1.3.1 熱衝撃試験 .......................................................................................................................24-12
1.3.2 評価試験フロー ................................................................................................................24-13
1.3.3 外観観察（光学顕微鏡写真） ..........................................................................................24-14
1.3.4 はんだ付部の断面観察 .....................................................................................................24-15
1.4

評価結果 ...........................................................................................................................24-15

1.4.1 評価サンプル A ................................................................................................................24-15
1.4.2 評価サンプル B ................................................................................................................24-22
1.5

まとめ...............................................................................................................................24-46

1.5.1 大型表面実装部品（板状電極部品：ダイオード部品） ..................................................24-46
1.5.2 大型表面実装部品（内曲げリード端子部品：コンデンサ部品） ...................................24-47
2.

はんだ付検査・判定基準の見本 ......................................................................................24-49

図 表 目 次図 24.1-1 評価用基板 ................................................................................................................24-5
図 24.1-2 基板概略図 ................................................................................................................24-5
図 24.1-3 PWB 組立品製造フロー ..............................................................................................24-6
図 24.1-4 組立実装状態外観 .....................................................................................................24-7
図 24.1-5 評価用基板（部品実装済み状態） ...............................................................................24-8
図 24.1-6 基板概略図 ................................................................................................................24-8
図 24.1-7 PWB 組立品製造フロー ............................................................................................24-10
図 24.1-8 組立実装状態外観 ................................................................................................... 24-11
図 24.1-9 熱衝撃試験装置および試験槽への評価サンプル設置状態 .....................................24-12
図 24.1-10 評価試験実施手順 ..................................................................................................24-14
図 24.1-11 クラック等級（JERG-0-043 5.11.2 項 クラック深さ評価及び判定より抜粋） .................24-16
図 24.1-12 初期状態 ................................................................................................................24-17
24-1

JERG-0-043-TM001A
図 24.1-13 500 サイクル経過後状態 ......................................................................................24-17
図 24.1-14 1000 サイクル経過後状態 ....................................................................................24-18
図 24.1-15 2000 サイクル経過後状態 ....................................................................................24-18
図 24.1-16 2000 サイクル定点観察および経過後状態 ...........................................................24-19
図 24.1-17

フィレット高さの分布図（全サイクル） ........................................................................24-20

図 24.1-18

フィレット高さ及びクラック発生の分布図（500 サイクル） ............................................24-20

図 24.1-19 フィレット高さ及びクラック発生の分布図（1000 サイクル） ...........................................24-21
図 24.1-20

フィレット高さ及びクラック発生の分布図（2000 サイクル） ..........................................24-21

図 24.1-21

フィレット高さ及びクラック発生の分布図（500，1000，2000 サイクル）.........................24-22

図 24.1-22 初期状態：コンデンサ（THP60 タイプ） ...........................................................24-24
図 24.1-23 初期状態：コンデンサ（THP70 タイプ） ...........................................................24-24
図 24.1-24 初期状態：ダイオード(1N5811US） ...............................................................24-25

図 24.1-25 500 サイクル経過後状態：コンデンサ （THP60 タイプ） ..............................24-26
図 24.1-26 500 サイクル経過後状態：コンデンサ （THP70 タイプ） ..............................24-27
図 24.1-27 500 サイクル経過後状態：ダイオード (1N5811US） ......................................24-28
図 24.1-28 1000 サイクル経過後状態：コンデンサ （THP60 タイプ） ............................24-29
図 24.1-29 1000 サイクル経過後状態：コンデンサ （THP70 タイプ） ............................24-30
図 24.1-30 1000 サイクル経過後状態：ダイオード (1N5811US） ....................................24-31
図 24.1-31 2000 サイクル経過後状態：コンデンサ （THP60 タイプ） ............................24-32
図 24.1-32 2000 サイクル経過後状態：コンデンサ （THP70 タイプ） ............................24-33
図 24.1-33 2000 サイクル経過後状態：ダイオード (1N5811US） ....................................24-34
図 24.1-34 2000 サイクル定点観察および経過後状態：コンデンサ （THP60 タイプ）.............................................................................................................................24-35
図 24.1-35 2000 サイクル定点観察および経過後状態：コンデンサ （THP70 タイプ）.............................................................................................................................24-36
図 24.1-36 2000 サイクル定点観察および経過後状態：ダイオード (1N5811US） ..........24-37
図 24.1-37 フィレット高さ分布図【ダイオード：1N5811US】 全サイクル ...............24-38

図 24.1-38 フィレット高さ分布図【コンデンサ：THP60 タイプ】 全サイクル..........24-39

図 24.1-39 フィレット高さ分布図【コンデンサ：THP70 タイプ】 全サイクル..........24-39

図 24.1-40 フィレット高さ及びクラック発生分布図【ダイオード：1N5811US】
500 サイクル .......................................................................................................24-40
図 24.1-41 フィレット高さ及びクラック発生分布図【ダイオード：1N5811US】
1000 サイクル .....................................................................................................24-40
図 24.1-42 フィレット高さ及びクラック発生分布図【ダイオード：1N5811US】
2000 サイクル .....................................................................................................24-41
図 24.1-43 フィレット高さ及びクラック発生分布図 【コンデンサ：THP60 タイプ】
500 サイクル .......................................................................................................24-41
24-2

JERG-0-043-TM001A
図 24.1-44 フィレット高さ及びクラック発生分布図 【コンデンサ：THP60 タイプ】
1000 サイクル .....................................................................................................24-42
図 24.1-45 フィレット高さ及びクラック発生分布図 【コンデンサ：THP60 タイプ】
2000 サイクル .....................................................................................................24-42
図 24.1-46 フィレット高さ及びクラック発生分布図 【コンデンサ：THP70 タイプ】
500 サイクル .......................................................................................................24-43
図 24.1-47 フィレット高さ及びクラック発生分布図 【コンデンサ：THP70 タイプ】
1000 サイクル .....................................................................................................24-43
図 24.1-48 フィレット高さ及びクラック発生分布図 【コンデンサ：THP70 タイプ】
2000 サイクル .....................................................................................................24-44
図 24.1-49 フィレット高さ及びクラック発生分布図【ダイオード：1N5811US】
500,1000,2000 サイクル .....................................................................................24-44
図 24.1-50 フィレット高さ及びクラック発生分布図 【コンデンサ：THP60 タイプ】
500,1000,2000 サイクル .....................................................................................24-45
図 24.1-51 フィレット高さ及びクラック発生分布図 【コンデンサ：THP70 タイプ】
500,1000,2000 サイクル .....................................................................................24-45
図 24.1-52 新規基準 ................................................................................................................24-47
図 24.1-53 欧米基準 ................................................................................................................24-48
表 24.1-1 表面実装タイプ部品 ...................................................................................................24-6
表 24.1-2 ソルダペーストの仕様..................................................................................................24-6
表 24.1-3 外観分類 ....................................................................................................................24-7
表 24.1-4 表面実装タイプ部品..................................................................................................24-9
表 24.1-5 ソルダペーストの仕様 ..............................................................................................24-9
表 24.1-6 外観分類 .................................................................................................................. 24-11
表 24.1-7 熱衝撃試験サイクル数と各熱衝撃試験装置 ...........................................................24-12
表 24.1-8 外観観察対象サンプル ............................................................................................24-14
表 24.1-9 クラック発生状況 ...................................................................................................24-16
表 24.1-10 クラック発生状況 【ダイオード：1N5811US】 ..............................................24-23
表 24.1-11 クラック発生状況 【コンデンサ：THP60 タイプ】 .........................................24-23
表 24.1-12 クラック発生状況 【コンデンサ：THP70 タイプ】.........................................24-23

24-3

JERG-0-043-TM001A
1.

はんだ付外観状態と信頼性評価試験結果

1.1

はじめに

宇宙機のはんだ付の良否判定基準等に関しては、宇宙用はんだ付工程標準（JERG-0-039）及
び宇宙用表面実装はんだ付け工程標準（JERG-0-043）が適用されている。
これらの基準は全てのはんだ付けの良否判定基準を明確に示すものではなく、良否判定は検査員の技量等に依存している。大型表面実装部品においては、はんだが上がり難く、これまでの判定基準では対応が困難な場合が発生している。
このため、大型表面実装部品の評価サンプルを用いて、宇宙用はんだ付工程標準（JERG-0043）の参考となるような写真類を整備し、良否判定基準の検討を信頼性評価試験（熱衝撃試験，
外観観察及び断面観察）と共に実施することにより、接合部信頼性評価に基づいた良否判定の参考となる写真の充実を図り、工程標準類の質の向上を図るものである。

1.2

評価用サンプル製作

信頼性評価試験を実施する評価サンプルは 2 社で製作し、それぞれ評価サンプル A 及び評価サ
ンプル B とした。
1.2.1

サンプル A

1.2.1.1

基板

評価用プリント基板は、宇宙航空研究開発機構（以下 JAXA という）の認定仕様で製作した。
なお、基板層数を 4 層とし、表面実装部品を実装する設計としている。
材料：ガラスエポキシ（FR-4）

表面処理：はんだレベラー

板厚：t＝1.6mm

外形：１50mm×185mm

層数

：4 層

パッド仕様 ：JERG-0-042 及び JERG-0-043 に準拠
評価用基板概略を、図 24.1-1、図 24.1-2 に示す。

24-4

JERG-0-043-TM001A

図 24.1-1 評価用基板

(150)

(185)

図 24.1-2 基板概略図

24-5

JERG-0-043-TM001A
1.2.1.2

電気部品

評価に供試する表面実装部品を表 24.1-1 に示す。評価部品は、外形形状、材質として製品を模擬する代表的な特徴のある部品として、ダイオードチップの 1 種 5 点／１基板を選択した。

表 24.1-1 表面実装タイプ部品
外形寸法〔mm〕
部品
型名／規格
W×L×H
ダイオード
3.55×5.46×3.55
1N5811US
1.2.1.3

はんだ材

ソルダペーストの仕様をそれぞれ表 24.1-2 に示す。
はんだ材は、JERG-0-043 準拠品を使用した。

表 24.1-2 ソルダペーストの仕様
ソルダペーストフラックスタイプ
RMA（RO-L1）
合金組成[wt%]
63Sn/37Pb
粉末の粒度[μm]25-45フラックス含有量[wt%]9.5±0.5
ハロゲン含有量[wt%]0.1 以下1.2.1.4

部品はんだ付実装

本試験に供した PWB への部品実装の製造手順を、図 24.1-3 PWB 組立品製造フローに示す。
表面実装部品の実装プロセスは、ソルダペースト印刷後、手作業により部品搭載を行い、リフローソルダ実施後、フラックス洗浄をバッチタイプの洗浄機にて炭化水素系洗剤を用いて自動洗浄を行った。はんだ付け条件は標準作業条件とした。
PWB

部品

ベーキング

チップ部品

ソルダペースト印刷
部品実装
リフローソルダフラックス洗浄図 24.1-3 PWB 組立品製造フロー

24-6

JERG-0-043-TM001A
1.2.1.5

供試組立基板枚数及び部品点数

信頼性評価試験投入数：基板枚数 14 枚、部品点数 51 点
図 24.1-4 に部品はんだ付け実装状態を示す。

(a)全体写真(b)実装部拡大写真

図 24.1-4 組立実装状態外観
1.2.1.6

はんだ付部の初期外観分類製作したサンプルにおいて、角型端子部品の基準を参考に、以下の基準で分類した。

表 24.1-3 外観分類
外観
基準
標準品
フィレット高さ 1mm 以上
評価対象品
フィレット高さ 1mm 未満
1.2.2
1.2.2.1

評価サンプル B
基板

評価用プリント基板は、宇宙航空研究開発機構（以下 JAXA という）の認定仕様で製作した。
なお、基板層数を 8 層にすることにより、実製品の仕上がり実態を反映する様に考慮すると共に、表面実装部品を実装する設計としている。
材料：ガラスエポキシ（FR-4）

表面処理：はんだレベラー

板厚：t＝1.6mm

外形：100mm×100mm

層数：8 層（L1,8 表層、L2,7=ベタ層，L3,6=5mm ピッチメッシュ層）

パッド仕様 ：JERG-0-042 及び JERG-0-043 に準拠
評価用基板概略を、図 24.1-5、図 24.1-6 に示す。

24-7

JERG-0-043-TM001A

図 24.1-5 評価用基板（部品実装済み状態）

図 24.1-6 基板概略図

24-8

JERG-0-043-TM001A
1.2.2.2

電気部品

評価に供試した表面実装部品を表 24.1-4 に示す。評価部品は、外形形状、材質として製品を模擬する代表的な特徴のある部品として大型 SMT チップ部品とした。チップ部品は、ボディ材質
や電極材質、外形寸法の異なる積層セラミックコンデンサチップ 2 種、ダイオードチップを選択した。部品品種は、合計 3 種 15 点／1 基板を選択した。

表 24.1-4 表面実装タイプ部品
外形寸法〔mm〕
部品
型名／規格
W×L×H
チップコンデンサ THP60 シリーズ
6.0×5.0×5.6
THP70 シリーズ
7.8×6.6×6.5
チップダイオード 1N5811US
3.55×5.46×3.55
1.2.2.3

はんだ材

ソルダペーストの仕様をそれぞれ表 24.1-5 に示す。
はんだ材は、JERG-0-043 準拠品を使用した。

表 24.1-5

ソルダペーストの仕様
ソルダペースト
RMA（RO-L1）
Sn63／Pb37
25～45

フラックスタイプ
合金組成〔wt%〕
粉末の粒度〔μm〕
1.2.2.4

部品はんだ付実装

表面実装部品の実装プロセスは、ソルダペースト印刷、部品搭載、リフローソルダまでを一連の実装ラインで実施し、フラックス洗浄をバッチタイプの洗浄機にてグリコールエーテル系溶剤を用いて自動洗浄を行なった。
はんだ付条件は標準作業範囲で、ソルダペースト印刷量をメタルマスクの厚さ、開口率で調整し、はんだ仕上がり（フィレット高さ）にバラツキを発生させ製作した。

24-9

JERG-0-043-TM001A

PWB

SMD 部品

ベーキング

ソルダペースト印刷
部品実装
リフロー

フラックス洗浄図 24.1-7 PWB 組立品製造フロー

24-10

JERG-0-043-TM001A
1.2.2.5

供試組立基板枚数及び部品点数

信頼性評価試験投入数：基板枚数 11 枚、部品点数：165 部品である。
図 24.1-8 に組立実装状態を示す。

図 24.1-8 組立実装状態外観
1.2.2.6

はんだ付部の初期観察分類製作したサンプルにおいて、角型端子部品及び内曲げリード部品の基準を参考に、以下の基準で分類した。

外観
標準品
評価対象品

表 24.1-6 外観分類
基準
フィレット高さ 1mm 以上
フィレット高さ 1mm 未満

24-11

JERG-0-043-TM001A
1.3
1.3.1

試験条件
熱衝撃試験

試験条件は、JERG-0-039：温度サイクル試験と JERG-0-043：熱衝撃試験と異なっているが、
JERG0-043 4.4 工程の認定試験項に記述されている通り、熱衝撃試験による評価は、温度サイ
クル試験と同等の厳しさ（互換性があり）である事が確認されている事から、熱衝撃試験（Ⅱ）の温度－30℃～＋100℃、上限下限温度保持時間 30 分、移行時間 5 分以内とする熱衝撃試験による評価を実施した。
熱衝撃試験槽は、表 24.1-7、図 24.1-9(1)～(4)に示す熱衝撃試験装置を使用した。

表 24.1-7 熱衝撃試験サイクル数と各熱衝撃試験装置
0～10001001～1368 1369～1868 1869～2000
熱衝撃試験
サイクル数
サイクル
サイクル
サイクル
サイクル
ESPEC
ESPEC
ESPEC
メーカ
ロバート
TSA-301L-W SAX-600-W TSA-70H
TSA-71H
型名

図 24.1-9 熱衝撃試験装置および試験槽への評価サンプル設置状態(1) (ESPEC：TSA-301L-W)

図 24.1-9 熱衝撃試験装置および試験槽への評価サンプル設置状態(2) (ロバート：SAX-600-W)

24-12

JERG-0-043-TM001A

図 24.1-9 熱衝撃試験装置および試験槽への評価サンプル設置状態(3) (ESPEC：TSA-70H)

図 24.1-9 熱衝撃試験装置および試験槽への評価サンプル設置状態(4) (ESPEC：TSA-71H)
1.3.2

評価試験フロー

熱衝撃試験による評価を 2000 サイクルまで実施した。その評価試験フローを図 24.1-10 に示す。

注：熱衝撃試験サイクルによる判定は 500 サイクルとし、更なる表面状態の変化やクラック進展の確認及び標準品と評価対象品の比較評価として 2000 サイクルまで実施した。

24-13

JERG-0-043-TM001A
評価試験用サンプル
試験前サンプル外観評価／写真撮影
500サイクル熱衝撃試験
500サイクルサンプル外観評価／写真撮影
501→1000サイクル熱衝撃試験
1000サイクルサンプル外観評価／写真撮影
1001→2000サイクル熱衝撃試験
2000サイクルサンプル外観評価／写真撮影

評価試験の取りまとめ

断面観察／評価

図 24.1-10 評価試験実施手順
1.3.3

外観観察（光学顕微鏡写真）

フィレット高さについて、外観変化（定点観察）、クラックの発生有無を確認し、外観写真を撮影した。熱衝撃試験数と観察対象の関係を表 24.1-8 に示す。
なお、写真は、JERG-0-043 のはんだ付性良否判定基準の参考となる写真として利用することを考慮し、事象がより理解できるように拡大して撮影した。

表 24.1-8 外観観察対象サンプル（○：観察対象，×：観察対象外）

0 サイクル500 サイクル
1000 サイクル
2000 サイクル

500 サイクル
供試体
○
○
―
―

1000 サイクル
供試体
○
×
○
―

2000 サイクル
供試体
○
○
○
○

注 1 尚、0 サイクル(ref)のサンプルは、試験後のサンプルと比較するため、初回に外観観察と写真撮影を実施する。
注 2 2000 サイクル評価用サンプルは、定点観察のため各評価ポイント毎に取り出し、外観観察と写真撮影を実施し、引き続き 2000 サイクル完了まで試験を継続した。

24-14

JERG-0-043-TM001A
1.3.4

はんだ付部の断面観察評価サイクル 0 サイクル、500 サイクル、1000 サイクル、2000 サイクルに対応したサンプルの断面観察により、フィレット高さの分布とクラックの発生、進行状況を観察した。

1.4

評価結果

1.4.1

評価サンプル A

熱衝撃試験前後（0 サイクル、500 サイクル、1000 サイクル、2000 サイクル後）の光学顕微鏡による断面観察結果を表 24.1-9 に示す。
1.4.1.1

外観観察及び断面観察結果(1) 熱衝撃試験 500 サイクル経過後
熱衝撃試験による評価の判定サイクル数として規定された 500 サイクルでは、はんだ表面の凹
凸（シワ、ザラザラ状）が顕著化した。また、断面観察により、評価対象品においてクラックが発生したものも見られた（n=1/35）。そのクラック深さはクラック等級 1 レベルであり、クラッ
ク深さ評価および判定の基準を満足しており、問題の無いレベルであることを確認した。
(2) 熱衝撃試験 1000 サイクル経過後1000 サイクルも同様に、はんだ表面の凹凸が顕著化した。また、断面観察により、評価対象品
においてクラックが発生したものも見られたが（n=4/36）、その深さは全てクラック等級 1 レベルであったことから、問題の無いレベルであることを確認した。
(3) 熱衝撃試験 2000 サイクル経過後2000 サイクルも同様に、はんだ表面の凹凸が顕著化した。また、断面観察により、評価対象品
においてクラック等級 1～3 のクラックが発生し（n=17/28）、フィレット高さによらず全体的に発生している。

24-15

JERG-0-043-TM001A
表 24.1-9 クラック発生状況

500
ｻｲｸﾙ
ｳｵｯﾁ品
1000
ｻｲｸﾙ
ｳｵｯﾁ品
2000
ｻｲｸﾙ
ｳｵｯﾁ品

ﾌｨﾚｯﾄ高さ
1mm以上
1mm未満
合計
1mm以上
1mm未満
合計
1mm以上
1mm未満
合計

ｸﾗｯｸ等級0
ｸﾗｯｸ等級1
ｸﾗｯｸ等級2
ｸﾗｯｸ等級3
員数 発生数 発生率 発生数 発生率 発生数 発生率 発生数 発生率
1
1
100%
0
0%
0
0%
0
0%
35
34
97%
1
3%
0
0%
0
0%
36
35
97%
1
3%
0
0%
0
0%
2
2
100%
0
0%
0
0%
0
0%
36
32
89%
4
11%
0
0%
0
0%
38
34
89%
4
11%
0
0%
0
0%
0
28
11
39%
1
4%
3
11%
13
46%
28
11
39%
1
4%
3
11%
13
46%

※クラック等級は，図 24.1-11 による。

図 24.1-11 クラック等級（JERG-0-043 5.11.2 項 クラック深さ評価及び判定より抜粋）

24-16

JERG-0-043-TM001A
1.4.1.2

外観観察及び断面観察写真

フィレット高さにおける「標準品」と「評価対象品」の外観及び断面写真を図 24.1-12～図 24.1-16に示す。図 24.1-16 においては、定点観察結果を示す。

「標準品」
フィレット高さ：
1.0mm「評価対象品」
フィレット高さ：
0.7mm「評価対象品」
フィレット高さ：
0.4mm

熱衝撃試験
未投入外観写真

未投入断面写真

図 24.1-12 初期状態
「標準品」
フィレット高さ：
1.0mm「評価対象品」
フィレット高さ：
0.7mm

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真

500 サイクル
経過後断面写真

図 24.1-13 500 サイクル経過後状態

24-17「評価対象品」
フィレット高さ：
0.4mm

JERG-0-043-TM001A「標準品」
フィレット高さ：
1.0mm「評価対象品」
フィレット高さ：
0.7mm「評価対象品」
フィレット高さ：
0.4mm

熱衝撃試験
投入前外観写真1000 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後断面写真

図 24.1-14 1000 サイクル経過後状態「標準品」
フィレット高さ： －「評価対象品」
フィレット高さ：
0.7mm

熱衝撃試験
投入前外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 24.1-15 2000 サイクル経過後状態

24-18「評価対象品」
フィレット高さ：
0.4mm

JERG-0-043-TM001A「標準品」
フィレット高さ： －「評価対象品」
フィレット高さ：
0.7mm「評価対象品」
フィレット高さ：
0.4mm

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 24.1-16 2000 サイクル定点観察および経過後状態

24-19

JERG-0-043-TM001A
1.4.1.3

フィレット高さの分布とクラック等級の結果

フィレット高さの分布とクラック等級の結果を図 24.1-17～図 24.1-21 に示す。
分布図（全サイクル）

36
32
28

測定個数

24
20
16
12
8
4

1.
09
1.
00
～

0.
99
0.
90
～

0.
89
0.
80
～

0.
79
0.
70
～

0.
69
0.
60
～

0.
59
0.
50
～

0.
49
0.
40
～

0.
4未
満

0

フィレット高さ [mm]図 24.1-17 フィレット高さの分布図（全サイクル）

分布図（500サイクル）
総数
ｸﾗｯｸ等級1
ｸﾗｯｸ等級2
ｸﾗｯｸ等級3

12
10

6
4
2

1.
09
1.
00
～

0.
99
0.
90
～

0.
89
0.
80
～

0.
79
0.
70
～

0.
69
0.
60
～

0.
59
0.
50
～

0.
40
～

0.
49

0
0.
4未
満

測定個数

8

フィレット高さ [mm]図 24.1-18 フィレット高さ及びクラック発生の分布図（500 サイクル）
24-20

JERG-0-043-TM001A

分布図（2000サイクル）
総数
ｸﾗｯｸ等級1
ｸﾗｯｸ等級2
ｸﾗｯｸ等級3

12
10

測定個数

8
6
4
2

1.
09
1.
00
～

0.
99
0.
90
～

0.
89
0.
80
～

0.
79
0.
70
～

0.
69
0.
60
～

0.
59
0.
50
～

0.
49
0.
40
～

0.
4未
満

0

フィレット高さ [mm]図 24.1-19 フィレット高さ及びクラック発生の分布図（1000 サイクル）

分布図（1000サイクル）
総数
ｸﾗｯｸ等級1
ｸﾗｯｸ等級2
ｸﾗｯｸ等級3

12
10

6
4
2

1.
00
～

1.
09

0.
99
0.
90
～

0.
89
0.
80
～

0.
79
0.
70
～

0.
69
0.
60
～

0.
59
0.
50
～

0.
40
～

0.
49

0

0.
4未
満

測定個数

8

フィレット高さ [mm]図 24.1-20 フィレット高さ及びクラック発生の分布図（2000 サイクル）
24-21

JERG-0-043-TM001A

分布図（500，1000，2000サイクル）
総数
ｸﾗｯｸ等級1
ｸﾗｯｸ等級2
ｸﾗｯｸ等級3

28
24

測定個数

20
16
12
8
4

1.
09
1.
00
～

0.
99
0.
90
～

0.
89
0.
80
～

0.
79
0.
70
～

0.
69
0.
60
～

0.
59
0.
50
～

0.
49
0.
40
～

0.
4未
満

0

フィレット高さ [mm]図 24.1-21 フィレット高さ及びクラック発生の分布図（500，1000，2000 サイクル）
1.4.2

評価サンプル B

熱衝撃試験（0、500、1000、 2000 サイクル）投入前後に実施した光学顕微鏡による断面観察
結果を表 24.1-10、表 24.1-11、表 24.1-12 に示す。
1.4.2.1

外観観察及び断面観察結果(1) 熱衝撃試験 500 サイクル経過後
熱衝撃試験による評価の判定サイクル数として規定された 500 サイクルでは、はんだ表面の凹
凸（シワ、ザラザラ状）が顕著化した。しかし、「標準品」と「評価対象品」の劣化状態に差異は見られなかった。また、外観観察及び断面観察からはクラックは確認されなかった。
(2) 熱衝撃試験 1000 サイクル経過後1000 サイクルも同様に、はんだ表面の凹凸が顕著化した。しかし、「標準品」と「評価対象品」の劣化状態に差異は見られなかった。また、外観観察からクラックが確認されたものもあったが、その程度は小さく、断面観察により、クラック深さはクラック等級 1 レベルであったことから、問題の無いレベルであることを確認した。
(3) 熱衝撃試験 2000 サイクル経過後2000 サイクルも同様に、はんだ表面の凹凸が顕著化した。また、外観観察からクラックが確認され、断面観察により、クラック深さはクラック等級 2～3 であることを確認した。しかし、「標準品」と「評価対象品」の劣化状態に差異は見られなかった。
24-22

JERG-0-043-TM001A

表 24.1-10 クラック発生状況 【ダイオード：1N5811US】
ダイオード
500ｻｲｸﾙ
供試品
1000ｻｲｸﾙ
供試品
2000ｻｲｸﾙ
供試品

ﾌｨﾚｯﾄ高さ
1.0mm以上
1.0mm未満
合計
1.0mm以上
1.0mm未満
合計
1.0mm以上
1.0mm未満
合計

ｸﾗｯｸﾚﾍﾞﾙ0
ｸﾗｯｸﾚﾍﾞﾙ1
ｸﾗｯｸﾚﾍﾞﾙ2
ｸﾗｯｸﾚﾍﾞﾙ3
員数 発生数 発生率 発生数 発生率 発生数 発生率 発生数 発生率
7
0
0%
0
0%
0
0%
0
0%
5
0
0%
0
0%
0
0%
0
0%
12
0
0%
0
0%
0
0%
0
0%
5
4
80%
2
40%
0
0%
0
0%
7
5
71%
1
14%
0
0%
0
0%
12
9
75%
3
25%
0
0%
0
0%
20
7
35%
3
15%
4
20%
6
30%
22
8
36%
10
45%
0
0%
4
18%
42
15
36%
13
31%
4
10%
10
24%

※クラック等級は，図 24.1-11 による。
表 24.1-11 クラック発生状況 【コンデンサ：THP60 タイプ】
ｺﾝﾃﾞﾝｻ（ＣＡ）
500ｻｲｸﾙ
供試品
1000ｻｲｸﾙ
供試品
2000ｻｲｸﾙ
供試品

ﾌｨﾚｯﾄ高さ
1.0mm以上
1.0mm未満
合計
1.0mm以上
1.0mm未満
合計
1.0mm以上
1.0mm未満
合計

ｸﾗｯｸﾚﾍﾞﾙ0
ｸﾗｯｸﾚﾍﾞﾙ1
ｸﾗｯｸﾚﾍﾞﾙ2
ｸﾗｯｸﾚﾍﾞﾙ3
員数 発生数 発生率 発生数 発生率 発生数 発生率 発生数 発生率
12
0
0%
0
0%
0
0%
0
0%
0
0
0%
0
0%
0
0%
0
0%
12
0
0%
0
0%
0
0%
0
0%
6
6 100%
0
0%
0
0%
0
0%
6
3
50%
3
50%
0
0%
0
0%
12
9
75%
3
25%
0
0%
0
0%
29
6
21%
20
69%
3
10%
0
0%
13
8
62%
5
38%
0
0%
0
0%
42
14
33%
25
60%
3
7%
0
0%

※クラック等級は，図 24.1-11 による。
表 24.1-12 クラック発生状況 【コンデンサ：THP70 タイプ】
ｺﾝﾃﾞﾝｻ（ＣＢ）
500ｻｲｸﾙ
供試品
1000ｻｲｸﾙ
供試品
2000ｻｲｸﾙ
供試品

ﾌｨﾚｯﾄ高さ
1.0mm以上
1.0mm未満
合計
1.0mm以上
1.0mm未満
合計
1.0mm以上
1.0mm未満
合計

ｸﾗｯｸﾚﾍﾞﾙ0
ｸﾗｯｸﾚﾍﾞﾙ1
ｸﾗｯｸﾚﾍﾞﾙ2
ｸﾗｯｸﾚﾍﾞﾙ3
員数 発生数 発生率 発生数 発生率 発生数 発生率 発生数 発生率
7
0
0%
0
0%
0
0%
0
0%
3
0
0%
0
0%
0
0%
0
0%
10
0
0%
0
0%
0
0%
0
0%
2
1
50%
1
50%
0
0%
0
0%
10
9
90%
1
10%
0
0%
0
0%
12
10
83%
2
17%
0
0%
0
0%
16
5
31%
10
63%
1
6%
0
0%
26
7
27%
15
58%
4
15%
0
0%
42
12
29%
25
60%
5
12%
0
0%

※クラック等級は，図 24.1-11 による。

24-23

JERG-0-043-TM001A
1.4.2.2

外観観察写真及び断面観察写真

フィレット高さにおける「標準品」と「評価対象品」の外観及び断面写真を図 24.1-22～図 24.1-33に示す。図 24.1-34～図 24.1-36 においては、定点観察結果を示す。
「標準品」SN1 CA3
フィレット高さ：1.2mm「評価対象品」SN7 CA3
フィレット高さ：0.9mm

熱衝撃試験
未投入外観写真

未投入断面写真

図 24.1-22 初期状態：コンデンサ（THP60 タイプ）
「標準品」SN1 CB1
フィレット高さ：1.1 mm「評価対象品」SN7 CB1
フィレット高さ：0.8 mm

熱衝撃試験
未投入外観写真

未投入断面写真

図 24.1-23 初期状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
24-24

JERG-0-043-TM001A「標準品」SN1 DA3(M)フィレット高さ：1.0mm「評価対象品」SN7 DA3
フィレット高さ：0.9mm

熱衝撃試験
未投入外観写真

未投入断面写真

図 24.1-24 初期状態：ダイオード (1N5811US）

24-25

JERG-0-043-TM001A「標準品」SN2 CA1
フィレット高さ：1.2mm「標準品」SN8 CA1(M)
フィレット高さ：1.1mm

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真

500 サイクル
経過後断面写真

図 24.1-25 500 サイクル経過後状態：コンデンサ （THP60 タイプ）

24-26

JERG-0-043-TM001A「標準品」SN2 CB5
フィレット高さ：1.2mm「評価対象品」SN8 CB4(M)フィレット高さ：0.7mm

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真

500 サイクル
経過後断面写真

図 24.1-26 500 サイクル経過後状態：コンデンサ （THP70 タイプ）

24-27

JERG-0-043-TM001A「標準品」SN2 DA2フィレット高さ：1.1mm「評価対象品」SN8 DA1(M)
フィレット高さ：0.8mm

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真

500 サイクル
経過後断面写真

図 24.1-27 500 サイクル経過後状態：ダイオード (1N5811US）

24-28

JERG-0-043-TM001A「標準品」SN6 CA2(M)フィレット高さ：1.2mm「評価対象品」SN9 CA1(M)
フィレット高さ：0.9mm

熱衝撃試験
投入前外観写真1000 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後断面写真

図 24.1-28 1000 サイクル経過後状態：コンデンサ （THP60 タイプ）

24-29

JERG-0-043-TM001A「標準品」SN6 CB3(M)フィレット高さ：1.0mm「評価対象品」SN9 CB3(M)フィレット高さ：0.8mm

熱衝撃試験
投入前外観写真1000 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後断面写真

図 24.1-29 1000 サイクル経過後状態：コンデンサ （THP70 タイプ）

24-30

JERG-0-043-TM001A「標準品」SN6 DA2
フィレット高さ：1.1mm「評価対象品」SN9 DA3
フィレット高さ：0.7mm

熱衝撃試験
投入前外観写真1000 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後断面写真

図 24.1-30 1000 サイクル経過後状態：ダイオード (1N5811US）

24-31

JERG-0-043-TM001A「標準品」SN4 CA3
フィレット高さ：1.0mm「評価対象品」SN10 CA1
フィレット高さ：0.9mm

熱衝撃試験
投入前外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 24.1-31 2000 サイクル経過後状態：コンデンサ （THP60 タイプ）

24-32

JERG-0-043-TM001A「標準品」SN4 CB3(M)フィレット高さ：1.0mm「評価対象品」SN10 CB3(M)フィレット高さ：0.7mm

熱衝撃試験
投入前外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 24.1-32 2000 サイクル経過後状態：コンデンサ （THP70 タイプ）

24-33

JERG-0-043-TM001A「標準品」SN4 DA2
フィレット高さ：1.1mm「評価対象品」SN10 DA3(M)フィレット高さ：0.8mm

熱衝撃試験
投入前外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 24.1-33 2000 サイクル経過後状態：ダイオード (1N5811US）

24-34

JERG-0-043-TM001A「標準品」SN4 CA2(M)フィレット高さ：1.0mm「評価対象品」SN10 CA2
フィレット高さ：0.9mm

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 24.1-34 2000 サイクル定点観察および経過後状態：コンデンサ （THP60 タイプ）

24-35

JERG-0-043-TM001A「標準品」SN4 CB3(M)フィレット高さ：1.0mm「評価対象品」SN10 CB1
フィレット高さ：0.9mm

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 24.1-35 2000 サイクル定点観察および経過後状態：コンデンサ （THP70 タイプ）

24-36

JERG-0-043-TM001A「標準品」SN4 DA2
フィレット高さ：1.1mm「評価対象品」SN10 DA1
フィレット高さ：0.8mm

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 24.1-36 2000 サイクル定点観察および経過後状態：ダイオード (1N5811US）

24-37

JERG-0-043-TM001A
1.4.2.3

フィレット高さの分布とクラック等級の結果

フィレット高さの分布とクラック等級の結果を図 24.1-37～図 24.1-51 に示す。

分布図
30
総数
25

15
10
5
0

0.
40
-0
.49
0.
50
-0
.59
0.
60
-0
.69
0.
70
-0
.79
0.
80
-0
.89
0.
90
-0
.99
1.
00
-1
.09
1.
10
-1
.19
1.
20
-1
.29
1.
30
-1
.39
1.
40
-1
.49

測定個数

20

フィレット高さ[mm]

図 24.1-37 フィレット高さ分布図【ダイオード：1N5811US】 全サイクル

24-38

0.
40
-0
.49
0.
50
-0
.59
0.
60
-0
.69
0.
70
-0
.79
0.
80
-0
.89
0.
90
-0
.99
1.
00
-1
.09
1.
10
-1
.19
1.
20
-1
.29
1.
30
-1
.39
1.
40
-1
.49

測定個数
0.
40
-0
.49
0.
50
-0
.59
0.
60
-0
.69
0.
70
-0
.79
0.
80
-0
.89
0.
90
-0
.99
1.
00
-1
.09
1.
10
-1
.19
1.
20
-1
.29
1.
30
-1
.39
1.
40
-1
.49

測定個数

JERG-0-043-TM001A

分布図

30
総数

25

20

15

10

5

0

フィレット高さ[mm]

図 24.1-38 フィレット高さ分布図【コンデンサ：THP60 タイプ】 全サイクル

分布図

18

16
総数

14

12

10

8

6

4

2

0

フィレット高さ[mm]

図 24.1-39 フィレット高さ分布図【コンデンサ：THP70 タイプ】 全サイクル

24-39

JERG-0-043-TM001A
分布図
7
総数
6

クラックなし

測定個数

5
4
3
2
1

0.
40
-0
.49
0.
50
-0
.59
0.
60
-0
.69
0.
70
-0
.79
0.
80
-0
.89
0.
90
-0
.99
1.
00
-1
.09
1.
10
-1
.19
1.
20
-1
.29
1.
30
-1
.39
1.
40
-1
.49

0

フィレット高さ[mm]

図 24.1-40 フィレット高さ及びクラック発生分布図【ダイオード：1N5811US】 500 サイクル

分布図
5 7
総数
等級1
等級2
等級3

6
4

測定個数
測定個数

5
3 4
3
2

クラ ック１2
1 1

クラ ック１00

クラ ック１
クラ ック１

クラ ック１

クラ ック１

クラ ック１

クラ ック１

クラ ック１

クラ ック１

クラ ック１

9
9
9
9
.39
.49
.99
.09
.19
.29
.49
0.6
0.5
0.7
0.8
0.40-0.60-0-0.50-0.70-0.80-00.90- 0-11.00- 0-11.10-0-1 1.20-0-1 1.30-0-1 1.400
0
0
0
0
0
1.39
1.49
1.3
0.4 0.49 0.5 0.59 0.6 0.690.7 0.790.8 0.890.9 0.991.0 1.09
1.1 1.19
1.2 1.29
1.4
フィレット高さ[mm]
フィレット高さ

図 24.1-41 フィレット高さ及びクラック発生分布図【ダイオード：1N5811US】 1000 サイクル

24-40

JERG-0-043-TM001A
分布図
16
総数
等級1
等級2
等級3

14

測定個数

12
10
8
6
4
2
0

9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
0.4
0.9
1.0
1.1
0.5
0.6
0.7
0.8
1.2
1.3
1.4
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0.4
0.9
1.0
1.1
0.5
0.6
0.7
0.8
1.2
1.3
1.4
フィレット高さ[mm]

図 24.1-42 フィレット高さ及びクラック発生分布図【ダイオード：1N5811US】 2000 サイクル

分布図
7
総数
6

クラックなし

4
3
2
1
0

0.
40
-0
.49
0.
50
-0
.59
0.
60
-0
.69
0.
70
-0
.79
0.
80
-0
.89
0.
90
-0
.99
1.
00
-1
.09
1.
10
-1
.19
1.
20
-1
.29
1.
30
-1
.39
1.
40
-1
.49

測定個数

5

フィレット高さ[mm]

図 24.1-43 フィレット高さ及びクラック発生分布図【コンデンサ：THP60 タイプ】 500 サイクル

24-41

0.
40
-0
.49
0.
50
-0
.59
0.
60
-0
.69
0.
70
-0
.79
0.
80
-0
.89
0.
90
-0
.99
1.
00
-1
.09
1.
10
-1
.19
1.
20
-1
.29
1.
30
-1
.39
1.
40
-1
.49

測定個数
0.
40
-0
.49
0.
50
-0
.59
0.
60
-0
.69
0.
70
-0
.79
0.
80
-0
.89
0.
90
-0
.99
1.
00
-1
.09
1.
10
-1
.19
1.
20
-1
.29
1.
30
-1
.39
1.
40
-1
.49

測定個数

JERG-0-043-TM001A

分布図

7

6

5
総数
等級1
等級2
等級3

4

3

2

1

0

フィレット高さ[mm]

図 24.1-44 フィレット高さ及びクラック発生分布図【コンデンサ：THP60 タイプ】 1000 サイクル

分布図

18

16

14

12
総数
等級1
等級2
等級3

10

8

6

4

2

0

フィレット高さ[mm]

図 24.1-45 フィレット高さ及びクラック発生分布図【コンデンサ：THP60 タイプ】 2000 サイクル

24-42

0.
40
-0
.49
0.
50
-0
.59
0.
60
-0
.69
0.
70
-0
.79
0.
80
-0
.89
0.
90
-0
.99
1.
00
-1
.09
1.
10
-1
.19
1.
20
-1
.29
1.
30
-1
.39
1.
40
-1
.49

測定個数
0.
40
-0
.49
0.
50
-0
.59
0.
60
-0
.69
0.
70
-0
.79
0.
80
-0
.89
0.
90
-0
.99
1.
00
-1
.09
1.
10
-1
.19
1.
20
-1
.29
1.
30
-1
.39
1.
40
-1
.49

測定個数

JERG-0-043-TM001A

分布図

5
総数

4
クラックなし3

2

1

0

フィレット高さ[mm]

図 24.1-46 フィレット高さ及びクラック発生分布図【コンデンサ：THP70 タイプ】 500 サイクル
分布図

7

6

5
総数
等級1
等級2
等級3

4

3

2

1

0

フィレット高さ[mm]

図 24.1-47 フィレット高さ及びクラック発生分布図【コンデンサ：THP70 タイプ】 1000 サイクル

24-43

JERG-0-043-TM001A
分布図
14
総数
等級1
等級2
等級3

12

測定個数

10
8
6
4
2

0.
40
-0
.49
0.
50
-0
.59
0.
60
-0
.69
0.
70
-0
.79
0.
80
-0
.89
0.
90
-0
.99
1.
00
-1
.09
1.
10
-1
.19
1.
20
-1
.29
1.
30
-1
.39
1.
40
-1
.49

0

フィレット高さ[mm]

図 24.1-48 フィレット高さ及びクラック発生分布図【コンデンサ：THP70 タイプ】 2000 サイクル

分布図
25
総数
等級1
等級2
等級3

15
10
5
0

0.
40
-0
.49
0.
50
-0
.59
0.
60
-0
.69
0.
70
-0
.79
0.
80
-0
.89
0.
90
-0
.99
1.
00
-1
.09
1.
10
-1
.19
1.
20
-1
.29
1.
30
-1
.39
1.
40
-1
.49

測定個数

20

フィレット高さ[mm]

図 24.1-49 フィレット高さ及びクラック発生分布図【ダイオード：1N5811US】 500,1000,2000 サイクル

24-44

JERG-0-043-TM001A
分布図
30
総数
等級1
等級2
等級3

25

測定個数

20
15
10
5

0.
40
-0
.49
0.
50
-0
.59
0.
60
-0
.69
0.
70
-0
.79
0.
80
-0
.89
0.
90
-0
.99
1.
00
-1
.09
1.
10
-1
.19
1.
20
-1
.29
1.
30
-1
.39
1.
40
-1
.49

0

フィレット高さ[mm]

図 24.1-50 フィレット高さ及びクラック発生分布図【コンデンサ：THP60 タイプ】500,1000,2000 サイクル

分布図
18
総数
等級1
等級2
等級3

16
14
10
8
6
4
2
0

0.
40
-0
.49
0.
50
-0
.59
0.
60
-0
.69
0.
70
-0
.79
0.
80
-0
.89
0.
90
-0
.99
1.
00
-1
.09
1.
10
-1
.19
1.
20
-1
.29
1.
30
-1
.39
1.
40
-1
.49

測定個数

12

フィレット高さ[mm]

図 24.1-51 フィレット高さ及びクラック発生分布図【コンデンサ：THP70 タイプ】500,1000,2000 サイクル

24-45

JERG-0-043-TM001A
1.5

まとめ

評価対象とした大型表面実装部品（板状電極部品、内曲げリード端子部品）のはんだ付け実装
品評価試験から次の結果を得た。

1.5.1

大型表面実装部品（板状電極部品：ダイオード部品）(4) 実装メーカの異なるサンプルＡ（フィレット高さが低めの傾向を持つもの）とサンプルＢ（フィレット高さが高めの傾向を持つもの）について、フィレット高さ区分を行い JERG-0-043に規定された熱衝撃試験による評価試験を実施した結果は、サンプルＡとサンプルＢに差は認められなかった。
(1) （2）JERG-0-043 に規定された熱衝撃試験による評価判定の 500 サイクル完了品において、フィレット高さ区分とはんだ表面や内部の劣化状況及びクラック発生に差異は認められなかった。また、継続して実施した 1000 サイクル及び 2000 サイクル品においてもクラック発生とフィレット高さに相関は認められず同様の結果であった。
(2) （3）クラックは、500 サイクル及び 1000 サイクルではクラック等級 1 レベル、2000 サイク
ルではクラック等級 2、3 レベルも一部に発生している。しかし、クラックは、フィレット高
さ区分に関係なく発生しており、フィレット高さに依存した傾向は認められなかった。

以上の評価結果より、大型表面実装部品（板状電極部品：ダイオード部品）においては、はんだ接合部表面の外観状態が JAXA JERG-0-043 規格要求条件を満たしていることを前提条件として、フィレット高さが角型端子部品の基準である 1mm より低い場合であっても今回の評価サン
プルレベルのフィレット高さ（0.4mm 以上）があれば、はんだ付け接合部の信頼性には影響しな
いとの結果を得た。

大型表面実装部品（板状電極部品：ダイオード部品）は、JERG-0-043 に適合するはんだ付け
外観判定基準がないため、従来から準拠されていた JERG-0-043 の角型端子部品の基準を基に、今回の評価結果を反映した「はんだ付け検査・判定基準の見本案」を新規に作成し、はんだ付工程標準（JERG-0-043）に反映する。
今回の評価試験結果に於いて、欧米の宇宙機関が基準としている「G+0.25H 又は G+0.5mm のいずれか小さい値（H：電極厚さ，G：スタンドオフ高さ）」と比較してもマージンを持って問題ないとの結果を得ることができた。この結果に基づき図 24.1-52 の新規基準を検討した。

24-46

JERG-0-043-TM001A

H：電極高さG：はんだ厚さ

F (最小フィレット高さ) =G+0.25H 又は G+0.5mm のいずれか小さい値
図 24.1-52 新規基準
1.5.2

大型表面実装部品（内曲げリード端子部品：コンデンサ部品）(1) サンプルについてフィレット高さ区分を行い JERG-0-043 に規定された熱衝撃試験による評価試験を実施し、評価判定の 500 サイクル完了品において、フィレット高さ区分とはんだ表
面や内部の劣化状況及びクラック発生に差異は認められなかった。また、継続して実施した
1000 サイクル及び 2000 サイクル品においてもクラック発生とフィレット高さに相関は認められず同様の結果であった。
(2) クラックは、500 サイクルでは発生なし（クラック等級 0 レベル）、1000 サイクルではクラック等級 1 レベル、2000 サイクルではクラック等級 2 レベルも一部に発生している。
しかし、クラックは、フィレット高さ区分に関係なく発生しており、フィレット高さに依存した傾向は認められない。

以上の評価結果より、大型表面実装部品（内曲げリード端子部品：コンデンサﾞ部品）においては、はんだ接合部表面の外観状態が JAXA JERG-0-043 規格要求条件を満たしていることを前提条件として、フィレット高さが現行基準の 1mm より低い場合であってもサンプルレベルのフィ
レット高さ(0.6mm)があれば、はんだ付け接合部の信頼性には影響しないとの結果を得た。

大型表面実装部品（内曲げリード部品：コンデンサﾞ部品）に対するはんだ付け外観判定基準は、
JERG-0-043 の内曲げリード端子部品の基準が適用されており、最小フィレット高さは「0.3H 又は 1mm のいずれか小さい値」となっている。
一方、図 24.1-53 の欧米の最小フィレット高さ基準（J-STD-001ES，ECSS-Q-ST-70-38C）では、「G+0.25H 又は G+0.5mm のいずれか小さい値（H：リード高さ，G：はんだ厚さ）」が規格として制定されている。
今回の評価結果から、フィレット高さが 0.6mm 以上であればはんだ付け接合部の信頼性に問題ない結果が得られた。今回のサンプルでは欧米の規格相当の 0.5mm やそれ以下のフィレット高さの接続信頼性のデータを得ることができなかった。今後、フィレット高さの異なるサンプルのデータをさらに収集することにより、新規構造部品の検査基準を検討することが必要である。

24-47

JERG-0-043-TM001A

H
GF

F (最小フィレット高さ) =G+0.25H 又は G+0.5mm のいずれか小さい値
図 24.1-53 欧米基準

24-48

JERG-0-043-TM001A

2.

はんだ付検査・判定基準の見本
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
フィレット高さ＜リフロー＞ （大型表面実装部品：板状電極部品：チップダイオード、１
N5811US）
大きさ：3.55×5.46×3.55mm【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
d. はんだ付フィレットが、原則として表 5-9-2～5-9-9 に示す形状を満足すること。
表 5-9-9 板状電極部品のはんだ付け外観判定基準
最小フィレット高さ：G+0.25H 又は G+0.5mm のいずれか小さい値【写真・図】
判定 写真・図解 説
良好なフィレットが形成されている。
（フィレット高さ：1.0mm 相当）

良品

良好なフィレットが形成されている。
（フィレット高さ：0.7mm 相当）
良品

フィレット高さは低いが，良好なフィレットが形成されている。
（フィレット高さ：0.5mm 相当）
良
品

【出典】

24-49

JERG-0-043-TM001A
はんだ付け検査・判定基準の見本【判定のポイント】
フィレット高さ＜リフロー＞ （大型表面実装部品：板状電極部品：チップダイオード・１N5811US）
大きさ：3.55×5.46×3.55mm【JERG-0-043 本文】5.9.3 外観検査 (1) 合格基準
d. はんだ付フィレットが、原則として表 5-9-2～5-9-9 に示す形状を満足すること。
表 5-9-9 板状電極のはんだ付け外観判定基準
最小フィレット高さ：F=G+0.25H 又は G+0.5mm のいずれか小さい値【写真・図】
判定 写真・図良
品解 説
良好なフィレット高さである。
（フィレット高さ：1.1mm 相当）

SN1 DA3(DA1)

フィレット高さは低いが、良好なフィレットが形成されている。
（フィレット高さ：0.8mm 相当）
良品
SN7 DA3(DA1)

フィレット高さは低いが、良好なフィレットが形成されている。
（フィレット高さ：0.6mm 相当）
良
品
DA2

【出典】

24-50

JERG-0-043-TM001A

技術データ 25
はんだ付検査・判定の良否判定基準の見本
目

次

1.

はんだ付外観状態と信頼性評価試験結果 ..........................................................................25-3

1.1

はじめに .............................................................................................................................25-3

1.2

評価用サンプル製作 ...........................................................................................................25-3

1.2.1 サンプル A .........................................................................................................................25-3
1.2.2 評価サンプル B ..................................................................................................................25-7
1.3

試験条件 ........................................................................................................................... 25-11

1.3.1 熱衝撃試験 ....................................................................................................................... 25-11
1.3.2 評価試験フロー ................................................................................................................25-12
1.3.3 評価項目 ...........................................................................................................................25-13
1.4

評価結果 ...........................................................................................................................25-14

1.4.1 評価サンプル A ................................................................................................................25-14
1.4.2 評価サンプル B ................................................................................................................25-27
1.5

まとめ...............................................................................................................................25-56

1.5.1 大型表面実装部品（板状電極部品：ダイオード部品） ..................................................25-56
1.5.2 大型表面実装部品（内曲げリード端子部品：コンデンサ部品） ...................................25-572.

はんだ付検査・判定基準の見本 ......................................................................................25-59

図 表 目 次図 25.1-1 評価用基板（部品実装状態） ...................................................................................25-4
図 25.1-2 PWB 組立品製造フロー ...............................................................................................25-5
図 25.1-3 組立実装状態外観 .....................................................................................................25-5
図 25.1-4 各供試体評価パラメータの実装状態（部品実装位置およびはんだ量） .................25-6
図 25.1-5 評価用基板（部品実装済み状態）.................................................................................25-7
図 25.1-6 基板概略図 ................................................................................................................25-8
図 25.1-7 PWB 組立品製造フロー............................................................................................25-9
図 25.1-8 組立実装状態外観 ...................................................................................................25-10
図 25.1-9 評価サンプル設置状態（0～1000 サイクル） ....................................................... 25-11
図 25.1-10 評価サンプル設置状態（1001～2000 サイクル） ............................................... 25-11
図 25.1-11 評価試験実施手順 .................................................................................................25-12
図 25.1-12 初期状態 ................................................................................................................25-16
図 25.1-13 500 サイクル経過後状態 ......................................................................................25-18
25-1

JERG-0-043-TM001A
図 25.1-14 1000 サイクル経過後状態 ....................................................................................25-20
図 25.1-15 1500 サイクル経過後状態 ....................................................................................25-22
図 25.1-16 2000 サイクル経過後状態 ....................................................................................25-24
図 25.1-17 フィレット高さ分布図 ..........................................................................................25-26
図 25.1-18 はんだクラック深さレベル等級 ...........................................................................25-28
図 25.1-19 初期状態：コンデンサ（THP70 タイプ） ...........................................................25-29
図 25.1-20 500 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）..................................25-31
図 25.1-21 1000 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ） ...............................25-36
図 25.1-22 1500 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ） ...............................25-41
図 25.1-23 2000 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ） ...............................25-46
図 25.1-24 フィレット高さ及びクラック発生分布図 .............................................................25-51
図 25.1-25 フィレット高さ及びクラック発生分布図（500 サイクル用供試体） .................25-52
図 25.1-26 フィレット高さ及びクラック発生分布図（1000 サイクル用供試体） ...............25-53
図 25.1-27 フィレット高さ及びクラック発生分布図（1500 サイクル用供試体） ...............25-54
図 25.1-28 フィレット高さ及びクラック発生分布図（2000 サイクル用供試体） ...............25-55
図 25.1-29 大型表面実装部品（内曲げリード部品：コンデンサ部品） ...............................25-58
表 25.1-1 表面実装タイプ部品.....................................................................................................25-4
表 25.1-2 ソルダペーストの仕様 ..............................................................................................25-4
表 25.1-3 評価パラメータ .........................................................................................................25-6
表 25.1-4 表面実装タイプ部品..................................................................................................25-8
表 25.1-5 ソルダペーストの仕様 ..............................................................................................25-9
表 25.1-6 外観分類 ..................................................................................................................25-10
表 25.1-7 熱衝撃試験装置 ....................................................................................................... 25-11
表 25.1-8 外観観察結果 ..........................................................................................................25-15
表 25.1-9 断面観察結果 ..........................................................................................................25-15
表 25.1-10 クラック発生状況 .................................................................................................25-27
表 25.1-11 クラック発生状況 (500,1000,1500,2000 サイクル) ............................................25-51
表 25.1-12 クラック発生状況 500 サイクル ..........................................................................25-52
表 25.1-13 クラック発生状況 1000 サイクル ........................................................................25-53
表 25.1-14 クラック発生状況 1500 サイクル ........................................................................25-54
表 25.1-15 クラック発生状況 2000 サイクル ........................................................................25-55
表 25.1-16 評価パラメータとバックフィレットの比較 .........................................................25-56

25-2

JERG-0-043-TM001A
1.

はんだ付外観状態と信頼性評価試験結果

1.1

はじめに

宇宙機のはんだ付の良否判定基準等に関しては、宇宙用はんだ付工程標準（JERG-0-039）及
び宇宙用表面実装はんだ付け工程標準（JERG-0-043）が適用されている。
これらの基準は全てのはんだ付けの良否判定基準を明確に示すものではなく、良否判定は検査員の技量等に依存している。大型表面実装部品においては、はんだが上がり難く、これまでの判定基準では対応が困難な場合が発生している。
大型表面実装部品であるダイオード（板状電極構造）のはんだ付外観判定基準は、宇宙用表面
実装はんだ付け工程標準（JERG-0-043）で制定されている。しかしながら発生するクラックは、板状電極のバックフィレットの形成状態に影響を受ける可能性があるため、バックフィレットの形状についての実装信頼性評価を実施し、はんだ付外観判定基準の妥当性を確認する。また、金属キャップ型積層セラミックコンデンサのはんだ付けは、金属キャップ構造の電極高さが高いた
めに、これまでの判定基準では対応が困難である。このため、はんだフィレット高さについての実装信頼性評価を実施し、評価に基づいた良否判定の参考となる写真の充実を図り、工程標準類の質の向上を図るものである。

1.2

評価用サンプル製作

信頼性評価試験を実施する評価サンプルは 2 社で製作し、それぞれ評価サンプル A 及び評価サ
ンプル B とした。
1.2.1

サンプル A

1.2.1.1

基板

評価用プリント基板は、宇宙航空研究開発機構（以下 JAXA という）の認定仕様で製作した。
なお、基板層数を 4 層とし、表面実装部品を実装する設計としている。
材料：ガラスエポキシ（FR-4）

表面処理：はんだレベラー

板厚：t＝1.6mm

外形：１50mm×185mm

層数

：4 層

パッド仕様 ：JERG-0-042 及び JERG-0-043 に準拠
評価用基板概略を、図 25.1-1 に示す。

25-3

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-1 評価用基板（部品実装状態）
1.2.1.2

電気部品

評価に供試する表面実装部品を表 25.1-1 に示す。評価部品は、外形形状、材質として製品を模擬する代表的な特徴のある部品とした。

表 25.1-1 表面実装タイプ部品

1.2.1.3

部品

型名／規格

電極材質

めっき

外形寸法〔mm〕
W×L×H

ダイオード

JAN1N5811US

銀（99.9％）－

3.72×5.35×3.72

はんだ材

ソルダペーストの仕様をそれぞれ表 25.1-2 に示す。
はんだ材は、JERG-0-043 準拠品を使用した。

表 25.1-2 ソルダペーストの仕様
ソルダペーストフラックスタイプ
RMA
合金組成[wt%]
63Sn/37Pb

25-4

JERG-0-043-TM001A
1.2.1.4

部品はんだ付実装

本試験に供した PWB への部品実装の製造手順を、図 25.1-2 PWB 組立品製造フローに示す。表
面実装部品の実装プロセスは、ソルダペースト印刷後、自動機により部品搭載を行い、リフローソルダ実施後、フラックス洗浄を行った。はんだ付け条件は標準作業条件とした。

PWB

部品

ベーキング

チップ部品

ソルダペースト印刷
部品実装
リフローソルダフラックス洗浄

図 25.1-2 PWB 組立品製造フロー
1.2.1.5

供試組立基板枚数及び部品点数

信頼性評価試験投入数：基板枚数 16 枚、部品点数 306 点
図 25.1-3 に部品はんだ付け実装状態を示す。

(a)全体写真(b)実装部拡大写真

図 25.1-3 組立実装状態外観25-5

JERG-0-043-TM001A
1.2.1.6

評価パラメータ

表 25.1-3 の 6 パラメータを評価パラメータとしてバックフィレットの影響を評価した。

表 25.1-3 評価パラメータ
評価ﾊﾟﾗﾒｰﾀ

部品実装位置A1

ランド標準設計・中央配置

B1

バックフィレットゼロ設計

C1

ランド標準設計・片寄り配置

D1

バックフィレットのみ設計

A2

ランド標準設計・中央配置

B2

バックフィレットゼロ設計

はんだ量

フィレット
高さ

標準量

0.5mm 狙い少量

0.3mm 狙い注） はんだ量は、メタルマスク厚および開口寸法で変えた。
注） 予備評価でフィレット形成状態を確認して、狙いとしている 6 パラメータに分類できることを確認した。
その確認後、供試体を作製した。上記の評価パラメータについて、実装状態図を図 25.1-4に示す。

A：標準設計

B：バックフィレット
ゼロ設計※左右の位置ずれを防止して、フィレットとバックフィレット両方にはんだがある場合で改めてはんだ量の違いによる評価を実施する。
A1-パラメータ①：はんだ量標準（フィレット高さ0.5mm狙い）
A2-パラメータ②：はんだ量少（フィレット高さ0.3mm狙い）※バックフィレットをゼロにすることでフィレット部のみの効果を確認する。
B1-パラメータ③：はんだ量標準（フィレット高さ0.5mm狙い）
B2-パラメータ④：はんだ量少（フィレット高さ0.3mm狙い）

C：フィレットの片寄り設計※部品実装位置を極端に寄せることでバックフィレットのみや表側のみの影響を確認する。
（フィレット状態としては起こり得る最悪のケース）
C1-パラメータ⑤：はんだ量標準（フィレット高さ0.5mm狙い）

D：バックフィレット
のみ設計※バックフィレット部のみの影響を確認する。
D1-パラメータ⑥：はんだ量標準（フィレット高さ0.5mm狙い）

図 25.1-4 各供試体評価パラメータの実装状態（部品実装位置およびはんだ量）

25-6

JERG-0-043-TM001A
1.2.2

評価サンプル B

1.2.2.1

基板

評価用プリント基板は、宇宙航空研究開発機構（以下 JAXA という）の認定仕様で製作した。
なお、基板層数を 8 層にすることにより、実製品の仕上がり実態を反映する様に考慮すると共に、表面実装部品を実装する設計としている。
材料
表面処理：ガラスエポキシ（FR-4）：はんだレベラー

板厚：t＝1.6mm

外形：100mm×100mm

層数：8 層（L1,8 表層、L2,7=ベタ層，L3,6=5mm ピッチメッシュ層）

パッド仕様：JERG-0-042 及び JERG-0-043 に準拠

評価用基板概略を、図 25.1-5、図 25.1-6 に示す。

図 25.1-5 評価用基板（部品実装済み状態）

25-7

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-6 基板概略図
1.2.2.2

電気部品

評価に供試した表面実装部品を表 25.1-4 に示す。評価部品は、外形形状、材質として製品を模擬する代表的な特徴のある部品として大型 SMT チップ部品とした。チップ部品は、ボディ材質
や電極材質、外形寸法の異なる積層セラミックコンデンサチップ 2 種、ダイオードチップを選択した。部品品種は、合計 10 点／1 基板を選択した。

部品

表 25.1-4 表面実装タイプ部品
外形寸法〔mm〕
型名／規格
W×L×H

チップコンデンサ

THP70 シリーズ

7.8×6.6×6.5

チップダイオード

1N5811US

3.55×5.46×3.55

25-8

JERG-0-043-TM001A
1.2.2.3

はんだ材

ソルダペーストの仕様をそれぞれ表 25.1-5 に示す。
はんだ材は、JERG-0-043 準拠品を使用した。

表 25.1-5

ソルダペーストの仕様
ソルダペーストフラックスタイプ
合金組成〔wt%〕
粉末の粒度〔μm〕
1.2.2.4

RMA（RO-L1）
Sn63／Pb37
25～45

部品はんだ付実装

表面実装部品の実装プロセスは、ソルダペースト印刷、部品搭載、リフローソルダまでを一連の実装ラインで実施し、フラックス洗浄をバッチタイプの洗浄機にてグリコールエーテル系溶剤を用いて自動洗浄を行なった。
はんだ付条件は標準作業範囲で、ソルダペースト印刷量をメタルマスクの厚さ、開口率で調整し、はんだ仕上がり（フィレット高さ）にバラツキを発生させ製作した。

PWB

SMD 部品

ソルダペースト印刷

部品搭載
部品実装
リフロー

フラックス洗浄

図 25.1-7 PWB 組立品製造フロー

25-9

JERG-0-043-TM001A
1.2.2.5

供試組立基板枚数及び部品点数

信頼性評価試験投入数：基板枚数 20 枚、部品点数：200 部品である。
図 25.1-8 に組立実装状態を示す。

図 25.1-8 組立実装状態外観
1.2.2.6

はんだ付部の初期観察分類製作したサンプルにおいて、角型端子部品及び内曲げリード部品の基準を参考に、以下の基準で分類した。

評価パラメータ
A1
A2
A3
B1
B2

表 25.1-6 外観分類
（フィレット高さ目
標）(0.7mm)(0.5mm)(0.4mm)(0.2mm)(0.1mm)

25-10

はんだ量
標準量
やや少量
少量 1
少量 2
極少量

JERG-0-043-TM001A
1.3
1.3.1

試験条件
熱衝撃試験

試験条件は、JERG-0-039：温度サイクル試験と JERG-0-043：熱衝撃試験と異なっているが、
JERG-0-043 4.4 工程の認定試験項に記述されている通り、熱衝撃試験による評価は、温度サイ
クル試験と同等の厳しさ（互換性があり）である事が確認されている事から、熱衝撃試験（Ⅱ）の温度－30℃～＋100℃、上限下限温度保持時間 30 分、移行時間 5 分以内とする熱衝撃試験による評価を実施した。
試験には、表 25.1-7 に示す熱衝撃試験装置を使用した。評価サンプルの試験槽への設置状態を
図 25.1-9 及び図 25.1-10 に示す。

表 25.1-7 熱衝撃試験装置
0～10001001～2000
熱衝撃試験
サイクル数
ESPEC
ESPEC
メーカ
TSA-200S
TSA-71H
型名

図 25.1-9 評価サンプル設置状態（0～1000 サイクル）

図 25.1-10 評価サンプル設置状態（1001～2000 サイクル）

25-11

JERG-0-043-TM001A
1.3.2

評価試験フロー

熱衝撃試験による評価を 2000 サイクルまで実施した。その評価試験フローを図 25.1-11 に示す。
評価試験用サンプル
試験前サンプル外観評価／写真撮影
５００サイクル熱衝撃試験
５００サイクルサンプル外観評価／写真撮影
５０１→１０００サイクル熱衝撃試験
１０００サイクルサンプル外観評価／写真撮影
１００１→１５００サイクル熱衝撃試験
１５００サイクルサンプル外観評価／写真撮影
１５０１→２０００サイクル熱衝撃試験
２０００サイクルサンプル外観評価／写真撮影
評価試験の取りまとめ

断面観察／評価

図 25.1-11 評価試験実施手順
注： 熱衝撃試験サイクルによる判定は 500 サイクルとし、更なる表面状態の変化やクラック進
展の確認及び標準品と評価対象品の比較評価として 2000 サイクルまで実施した。

25-12

JERG-0-043-TM001A
1.3.3
1.3.3.1

評価項目
評価サンプル A

初期、および熱衝撃試験 500、1000 サイクル完了後、はんだ接合状態を評価した。評価に際しては、はんだ付部の表面状態や断面観察によるクラック進展状態等を以下により評価した。判定基準は、宇宙用表面実装はんだ付工程標準（JERG-0-043）による。


外観（クラック、荒れ、剥がれ、浮きなど、初期はバックフィレットの形状測定を含む）



断面（はんだクラック深さレベルの確認、フィレット高さの測定）
評価は、熱衝撃試験前後の外観と断面の観察結果を比較し、バックフィレットとクラック発生の相関性を検討した。
なお、断面観察は、初期品および 500 サイクル品は全数について、また 1000 サイクルは 2 分の 1 の数を抜き取り、観察を実施した。

1.3.3.2

評価サンプル B

初期、および熱衝撃試験 500、1000 サイクル完了後、はんだ接合状態とフィレット高さとの関連を定量的に評価した。評価に際しては、はんだ付部の表面状態や断面観察によるクラック進展状態等を以下により評価した。判定基準は、宇宙用表面実装はんだ付工程標準（JERG-0-043）による。


外観（クラック、荒れ、剥がれ、浮きなど）

断面（はんだクラック深さレベルの確認、フィレット高さの測定）
評価は、熱衝撃試験前後の外観と断面の観察結果を比較してフィレット高さとクラック発生の相関性を検討した。
なお、断面観察は、初期品および 500 サイクル品は全数について、また 1000 サイクルは 2 分の 1 の数を抜き取り、観察を実施した。

25-13

JERG-0-043-TM001A
1.4

評価結果

1.4.1

評価サンプル A

熱衝撃試験前後（0 サイクル、500 サイクル、1000 サイクル、1500 サイクル、2000 サイクル後）の外観観察及び断面観察結果を表 25.1-8 及び表 25.1-9 に示す。

1.4.1.1

外観観察及び断面観察結果(1) 熱衝撃試験 500 サイクル経過後全ての評価パラメータサンプルは、はんだ表面にクラックに至らないシワや凹凸が観察された。
また、断面観察により、全ての評価パラメータサンプルにおいてクラックの発生が観察されなかったことから、表面クラックレベル等級 2 でクラック深さはレベル等級 0 であった。
(2) 熱衝撃試験 1000 サイクル経過後全ての評価パラメータサンプルは、はんだ表面のシワや凹凸が顕著化したが、表面クラックには至っていない。また、断面観察により、全ての評価パラメータサンプルにおいてクラックの発生が観察されなかったことから、表面クラックレベル等級 2 でクラック深さレベル等級 0 であった。
(3) 熱衝撃試験 1500 サイクル経過後全ての評価パラメータサンプルは、はんだ表面のシワや凹凸が顕在化したが、表面クラックには至っていない。また、断面観察により、クラックの発生が観察されないことから、表面クラッ
クレベル等級 2 でクラック深さレベル等級 0 であった。
(4) 熱衝撃試験 2000 サイクル経過後全ての評価パラメータサンプルは、はんだ表面のシワや凹凸が進み、評価パラメータサンプルの C1 及び A2 にフィレットの端に表面クラックレベル等級 3（クラック長さ 0.3ｍｍ程度）のクラックが観察された。また、断面観察により、評価パラメータサンプルの C1、D1 及び A2 にクラック深さレベル等級 1（深さ 0.1mm 以下）の軽微なクラックが観察された。

25-14

JERG-0-043-TM001A

評価

はんだ量

パラメー
タ

表 25.1-8 外観観察結果
表面クラックレベル等級
500ｻｲｸﾙ

1000ｻｲｸﾙ

1500ｻｲｸﾙ

2000ｻｲｸﾙ

2

2

2

2

B1

2

2

2

2

C1

2

2

2

3（2/20）

D1

2

2

2

2

2

2

2

3（7/20）

2

2

2

2

A1

A2

標準

少量

B2

注） 括弧内の数字は、（クラック数/接合部数）を示す。バックフィレットなしは、評価パラメー
タ B1 と B2（両電極側なし）及び C1（片電極側なし）である。

評価

はんだ量

パラメー
タ

表 25.1-9 断面観察結果
クラック深さレベル等級
500ｻｲｸﾙ

1000ｻｲｸﾙ

1500ｻｲｸﾙ

2000ｻｲｸﾙ

0

0

0

0

B1

0

0

0

0

C1

0

0

0

1（1/10）

D1

0

0

0

1（1/10）0001（2/10）

0

0

0

0

A1

A2
B2

標準

少量

注） 括弧内の数字は、（クラック数/接合部数）を示す。バックフィレットなしは、評価パラメー
タ B1 と B2（両電極側なし）及び C1（片電極側なし）である。

25-15

JERG-0-043-TM001A
1.4.1.2

外観観察及び断面観察写真

外観観察及び断面観察を図 25.1-12～図 25.1-16 に示す。

図 25.1-12 初期状態

25-16

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-12 初期状態（続き）

25-17

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-13 500 サイクル経過後状態

25-18

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-13 500 サイクル経過後状態（続き）

25-19

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-14 1000 サイクル経過後状態

25-20

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-14 1000 サイクル経過後状態（続き）

25-21

JERG-0-043-TM001A

S/N17

左

A01

(カソード)

右（アノード）

Ｆ：0.44

Ｆ：0.41

Ｗ：0.28Ｗ0.03

1500 サイクル後_観察_代表写真（水準 A1）

S/N14

左

B25

(カソード)

右（アノード）

Ｆ：0.41

Ｆ：0.39

Ｗ：0.02

Ｗ：0.021500 サイクル後_観察_代表写真（水準 B1）

S/N17

C01

左

(カソード)

右（アノード）

Ｆ：0.44

Ｆ：0.33

Ｗ：0.38

Ｗ：0.651500 サイクル後_観察_代表写真（水準 C1）
図 25.1-15 1500 サイクル経過後状態

25-22

JERG-0-043-TM001A

S/N17

左

D01

(カソード)

右（アノード）

Ｆ：0.00

Ｆ：0.16

Ｗ：0.27

Ｗ：0.261500 サイクル後_観察_代表写真（水準 D1）

S/N24

左

A01

(カソード)

右（アノード）

Ｆ：0.28

Ｆ：0.30

Ｗ：0.21

Ｗ：0.211500 サイクル後_観察_代表写真（水準 A2）

S/N24

B01

左

(カソード)

右（アノード）

Ｆ：0.25

Ｆ：0.25

Ｗ：0.04

Ｗ：0.031500 サイクル後_観察_代表写真（水準 B2）
図 25.1-15 1500 サイクル経過後状態（続き）

25-23

JERG-0-043-TM001A

S/N21

左

A01

(カソード)

右（アノード）

Ｆ：0.43

Ｆ：0.21

Ｗ：0.20

Ｗ：0.37

2000 サイクル後_観察_代表写真（水準 A1）

S/N15

左

B21

(カソード)

右（アノード）

Ｆ：0.37

Ｆ：0.41

Ｗ：0.02

Ｗ：0.02

2000 サイクル後_観察_代表写真（水準 B1）
S/N21

C01

左

(カソード)

右（アノード）

Ｆ：0.43

Ｆ：0.35

Ｗ：0.24

Ｗ：0.582000 サイクル後_観察_代表写真（水準 C1）
図 25.1-16 2000 サイクル経過後状態

25-24

JERG-0-043-TM001A

S/N21

左

D01

(カソード)

右（アノード）

Ｆ：0.11

Ｆ：0.32

Ｗ：0.30

Ｗ：0.282000 サイクル後_観察_代表写真（水準 D1）

S/N25

左

(カソード)

右（アノード）

A01

2000 サイクル後_観察_代表写真（水準 A2）
S/N25

B01

左

(カソード)

右（アノード）

Ｆ：022

Ｆ：0.22

Ｗ：0.24

Ｗ：0.202000 サイクル後_観察_代表写真（水準 B2）
図 25.1-16 2000 サイクル経過後状態（続き）

25-25

JERG-0-043-TM001A
1.4.1.3

フィレット高さの分布とクラック等級の結果

断面サンプルから測定したフィレット高さの分布を図 25.1-17 に示す。

140
120
100
80
60
40
20
0
0.2未満

0.20～0.29 0.30～0.39 0.40～0.49 0.50～0.56
図 25.1-17 フィレット高さ分布図

25-26

JERG-0-043-TM001A
1.4.2

評価サンプル B

熱衝撃試験（0、500、1000、 2000 サイクル）投入前後に実施した光学顕微鏡による断面観察
結果を表 25.1-10 に示す。

1.4.2.1

外観観察及び断面観察結果(1) 熱衝撃試験 500 サイクル経過後
熱衝撃試験による評価の判定サイクル数として規定された 500 サイクルでは、はんだ表面の凹
凸（シワ、ザラザラ状）が顕著化した。しかし、フィレット高さの違いにおける劣化状態に差異は見られなかった。また、外観観察及び断面観察からはクラックは確認されなかった。
(2) 熱衝撃試験 1000 サイクル経過後1000 サイクルも同様に、はんだ表面の凹凸が顕著化した。しかし、フィレット高さの違いによる劣化状態に差異は見られなかった。また、外観観察からクラックが確認されたものもあったが、その程度は小さく、断面観察により、クラック深さはクラック等級 1 レベルであったことから、問題の無いレベルであることを確認した。
(3) 熱衝撃試験 1000 サイクル経過後
1500 サイクルも同様に、はんだ表面の凹凸が顕著化した。しかし、フィレット高さの違いによる劣化状態に差異は見られなかった。また、外観観察からクラックが確認されたものもあったが、その程度は小さく、断面観察により、クラック深さはクラック等級 1 レベルであったことから、問題の無いレベルであることを確認した。
(4) 熱衝撃試験 2000 サイクル経過後2000 サイクルも同様に、はんだ表面の凹凸が顕著化した。また、フィレット高さの違いにおける劣化状態に差異は見られなかった。また、外観観察からクラックが確認されたものもあったが、その程度は小さく、断面観察により、クラック深さはクラック等級 1 レベルであったことから、問題の無いレベルであることを確認した。
表 25.1-10 クラック発生状況

※
25-27

クラック等級は、図 25.1-18 による。

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-18 はんだクラック深さレベル等級（JERG-0-043 5.11.2 項より抜粋）

25-28

JERG-0-043-TM001A
1.4.2.2

外観観察写真及び断面観察写真

フィレット高さにおける外観及び断面写真を図 25.1-19～図 25.1-22 に示す。図 25.1-23 においては、定点観察結果を示す。

図 25.1-19 初期状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列がL、右列がRである）（1/5）

図 25.1-19 初期状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列がL、右列がRである）（2/5）

図 25.1-19 初期状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列がL、右列がRである）（3/5）
25-29

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-19 初期状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（4/5）

図 25.1-19 初期状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（5/5）

25-30

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-20 500 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列がL、右列がRである）（1/5）

25-31

JERG-0-043-TM001A

図 25-20 500 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列がL、右列がRである）（2/5）

25-32

JERG-0-043-TM001A

図 25-20 500 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（3/5）

25-33

JERG-0-043-TM001A

図 25-20 500 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（4/5）

25-34

JERG-0-043-TM001A

図 25-20 500 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（5/5）

25-35

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-21 1000 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（1/5）

25-36

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-21 1000 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（2/5）

25-37

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-21 1000 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（3/5）

25-38

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-21 1000 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（4/5）

25-39

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-21 1000 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（5/5）

25-40

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-22 1500 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（1/5）

25-41

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-22 1500 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（2/5）

25-42

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-22 1500 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（3/5）

25-43

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-22 1500 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（4/5）

25-44

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-22 1500 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（5/5）

25-45

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-23 2000 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（1/5）

25-46

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-23 2000 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（2/5）

25-47

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-23 2000 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（3/5）

25-48

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-23 2000 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（4/5）

25-49

JERG-0-043-TM001A

図 25.1-23 2000 サイクル経過後状態：コンデンサ（THP70 タイプ）
（左列が L、右列が R である）
（5/5）

25-50

JERG-0-043-TM001A
1.4.2.3

フィレット高さの分布とクラック等級の結果

フィレット高さの分布とクラック等級の結果を表 25.1-11～表 25.1-15 及び図 25.1-24～図25.1-28 に示す。
尚、500 サイクル後のクラック発生はなし。

表 25.1-11 クラック発生状況 (500,1000,1500,2000 サイクル)

図 25.1-24 フィレット高さ及びクラック発生分布図(500,1000,1500,2000 サイクル用供試体)

25-51

JERG-0-043-TM001A
表 25.1-12 クラック発生状況 500 サイクル

図 25.1-25 フィレット高さ及びクラック発生分布図（500 サイクル用供試体）

25-52

JERG-0-043-TM001A
表 25.1-13 クラック発生状況 1000 サイクル

図 25.1-26 フィレット高さ及びクラック発生分布図（1000 サイクル用供試体）

25-53

JERG-0-043-TM001A
表 25.1-14 クラック発生状況 1500 サイクル

図 25.1-27 フィレット高さ及びクラック発生分布図（1500 サイクル用供試体）

25-54

JERG-0-043-TM001A
表 25.1-15 クラック発生状況 2000 サイクル

図 25.1-28 フィレット高さ及びクラック発生分布図（2000 サイクル用供試体）

25-55

JERG-0-043-TM001A
1.5

まとめ

評価対象とした大型表面実装部品（板状電極部品、内曲げリード端子部品）のはんだ付け実装
品評価試験から次の結果を得た。

1.5.1

大型表面実装部品（板状電極部品：ダイオード部品）(1) 全ての評価パラメータサンプルは、JERG-0-043、4.4 項の熱衝撃試験で判定サイクル数として規定された 500 サイクル後の欠点判定基準である表面クラック等級 4 およびクラック深さ
等級 3 以下であることから、全ての評価パラメータサンプルは JERG 判定基準を満足していた。評価パラメータサンプル間での外観及び断面結果に差異はなかった。
(2) 1000 サイクル後、1500 サイクル後及び 2000 サイクル後は、サイクルが進むごとにはんだ表
面のシワや凹凸が顕在化し、2000 サイクル後に評価パラメータサンプル C1 及び A2 にフィ
レットの端に表面クラック等級 3 の軽微なクラックが観察された。また、断面観察により、1500 サイクル後までクラックの発生は観察されなかったが、2000 サイクル後に評価パラメ
ータサンプルの C1、D1 及び A2 にクラック深さレベル等級 1 の軽微なクラックが観察された。表面クラック及びクラック深さの等級は、JERG 規格の欠点判定基準以下であった。
(3) 2000 サイクル後の外観検査および断面検査結果を評価パラメータ（バックフィレット形状）とクラック発生でまとめた結果を表 25.1-16 に示す。表からバックフィレットとクラック発
生に相関性がないことが確認された。

評価
パラメータ
A1/A2
B1/B2
C1
D1

表 25.1-16 評価パラメータとバックフィレットの比較
500 ｻｲｸﾙ後の結果
2000 ｻｲｸﾙ後の結果
外観
断面
外観
断面
バックフィレット（表面ｸﾗｯ（ｸﾗｯｸ深（表面ｸﾗｯ（ｸﾗｯｸ深ｸ）
さ）ｸ）
さ）あり（標準）
等級 2
等級 0
等級 3
等級 1
なし（両電極側）
等級 2
等級 0
等級 2
等級 0
なし（片電極側）
等級 2
等級 0
等級 3
等級 1
あり（外面ﾌｨﾚｯﾄな
等級 2
等級 0
等級 2
等級 1
し）

以上の評価結果より、バックフィレットとクラック発生に相関性がなく、バックフィレットがなくても接合部の信頼性を確保できることが確認された。従って、JERG-0-043 の板状電極部品（ダイオード部品）のはんだ付外観判定基準は妥当であることが確認できた。

25-56

JERG-0-043-TM001A
1.5.2

大型表面実装部品（内曲げリード端子部品：コンデンサ部品）(1) サンプルについてフィレット高さ区分を行い JERG-0-043 に規定された熱衝撃試験による評価試験を実施し、評価判定の 500 サイクル完了品において、フィレット高さ区分とはんだ表
面や内部の劣化状況及びクラック発生に差異は認められなかった。また、継続して実施した
1000 サイクル、1500 サイクル及び 2000 サイクル品においてもクラック発生とフィレット高さに相関は認められず同様の結果であった。
(2) クラックは、500 サイクルでは発生なし（クラック等級 0 レベル）、1000 サイクル、1500 サ
イクル及び 2000 サイクルではクラック等級 1 レベルが一部に発生している。しかし、クラックは、フィレット高さ区分に関係なく発生しており、フィレット高さに依存した傾向は認められない。

以上の評価結果より、大型表面実装部品（内曲げリード端子部品：コンデンサ部品）においては、はんだ接合部表面の外観状態が JAXA JERG-0-043 規格要求条件を満たしていることを前提条件として、フィレット高さが現行基準の 1mm 未満であってもサンプルレベルのフィレット高さがあれば、はんだ付け接合部の信頼性には影響しないとの結果を得た。

大型表面実装部品（内曲げリード部品：コンデンサ部品）に対するはんだ付け外観判定基準は、
JERG-0-043 の内曲げリード端子部品の基準が適用されており、最小フィレット高さは「0.3H 又は 1mm のいずれか小さい値」となっている。
一方、欧米の最小フィレット高さ基準（J-STD-001ES，ECSS-Q-ST-70-38C）では、「G+0.25H
又は G+0.5mm のいずれか小さい値（H：リード高さ，G：はんだ厚さ）」が規格として制定されている。
今回の評価結果から、0.2mm レベルのフィレット高さでもはんだ付け接合部の信頼性に問題ない結果が得られ、フィレット高さ区分とクラック発生についての相関は見られなかった。
これまでスタックコンデンサのはんだ付け外観基準としては、内曲げリード端子部品の規定を適用していたが、本部品は新規構造の部品と考えられることから、新たな外観基準を提案する。
要点を以下に示す。

25-57

JERG-0-043-TM001A(1) B : 最大の先端はみ出し
先端はみ出しは、両電極のパッドの外側へのはみ出しは許容しない（フィレットができないた
め、フィレット高さ規定を満足できない）。但しパッド内側へのはみ出しについては、はんだ接合状態に問題なければ許容は可能と考えられ、また許容しないことは宇宙機製造において困難との意見があることを受け、J-STD-001E（Class3）より「最小電極間隙を守ること」を規定とすることを提案する。
(2) E : 最大フィレット高さ
金属キャップのストレスリリーフ性を考慮し、フィレット最大高さはセラミックコンデンサの下面までとする。
(3) F : 最小フィレット高さ
ガルウィングの最小ヒールフィレット高さと同様、「G(はんだ厚)+T(リード厚)」とすることを提案する。上記評価試験結果によれば、ぬれが確認できていればはんだ接合状態に問題はないと考える。しかし感覚的表現によるあいまいさを避けるため、「G+T」とする。
(4) G : はんだ厚さ
はんだ厚さについては、ぬれが確認できればはんだ接合には問題ないと考えるため、J-STD(内曲げリード端子部品)と同じく、「ぬれが確認できること」を規定とすることを提案する。
(5) その他
その他規定については、JERG 及び J-STD の内曲げリード端子部品の規定と同等である。

図 25.1-29 大型表面実装部品（内曲げリード部品：コンデンサ部品）

25-58

JERG-0-043-TM001A
2.

はんだ付検査・判定基準の見本
はんだ付検査・判定基準の見本案

25-59

JERG-0-043-TM001A

技術データ 26
積層セラミックコンデンサのはんだ付工法の評価
目

次

1.

はじめに .................................................................................................................................. 26-3

2.

MLCC の評価対象部品の選定及び調達 ................................................................................. 26-3

3.

プリント配線板の設計 ............................................................................................................ 26-3

4.

評価サンプルの作製（はんだ付実装）................................................................................... 26-4

4.1

はんだ付け条件・サンプル仕様 ............................................................................................. 26-4

4.2

はんだ付条件の検討 ................................................................................................................ 26-5

4.3

はんだ付実装時の温度プロファイル ...................................................................................... 26-8

4.4

はんだ付実装サンプルの外観確認 ........................................................................................ 26-12

5.

評価試験の実施 ..................................................................................................................... 26-13

5.1

予備評価 ................................................................................................................................ 26-13

5.2

本評価.................................................................................................................................... 26-17

6.

まとめ.................................................................................................................................... 26-25

6.1

MLCC の層間クラックが誘発される要因と対策 ................................................................. 26-25

6.2

JERG-0-043 へ追加するの注意記述の提案.......................................................................... 26-26

図 表 目 次図 26.3-1 評価試験用 PWB パターン ............................................................................................ 26-4
図 26.4-1 リフロー温度プロファイル............................................................................................ 26-8
図 26.4-2 局所リフロー温度プロファイル .................................................................................... 26-9
図 26.4-3 MLCC 熱電対取り付け状態（手はんだ付温度プロファイル測定用） ....................... 26-10
図 26.4-4 手はんだ付温度プロファイル（予備加熱なし、こて先温度 350℃） ........................ 26-11
図 26.4-5 実装サンプル外観写真（代表） .................................................................................. 26-12
図 26.5-1 予備評価 曲げ試験なしサンプル（はんだ付条件 No.3） 断面観察結果 ............... 26-13
図 26.5-2 曲げ試験サンプル電気特性測定結果の例（サンプル S/N17）................................... 26-14
図 26.5-3 曲げ試験サンプル断面観察結果の例（サンプル S/N17） .......................................... 26-14
図 26.5-4 LIT 評価結果及び LIT による異常検出の例 ............................................................... 26-15
図 26.5-5 SAT 評価実施結果の例（サンプル S/N 7） ................................................................ 26-16
図 26.5-6 SAT 評価による MLCC 内部ボイドの確認例（サンプル S/N 8） ............................. 26-16
図 26.5-7 試験フロー ................................................................................................................... 26-17
図 26.5-8 基板実装サンプルの例（上：曲げ試験なし用、下：曲げ試験実施用） .................... 26-18
図 26.5-9 曲げ試験方法（JIS C 5101-1 4.35 項） ................................................................... 26-18
図 26.5-10 曲げ試験サンプル外観観察（矢印：クラック確認部分） ........................................ 26-19
図 26.5-11 断面観察イメージ ...................................................................................................... 26-20
図 26.5-12 クラック深さによる識別 ........................................................................................... 26-21
26-1

JERG-0-043-TM001A
図 26.5-13 曲げ試験なしサンプル断面観察結果（クラック発生分布） .................................... 26-22
図 26.5-14 曲げ試験実施サンプル断面観察結果（クラック発生分布） .................................... 26-23
図 26.5-15 基板たわみ 2mm のシミュレーション結果（例） .................................................... 26-24
図 26.6-1 予備加熱の有無による温度変化の比較 ....................................................................... 26-25
表 26.2-1 MLCC の評価対象部品 .................................................................................................. 26-3
表 26.3-1 評価試験用 PWB の仕様 ................................................................................................ 26-4
表 26.4-1 はんだ付条件 ................................................................................................................. 26-5
表 26.5-1 予備評価サンプルはんだ付条件 .................................................................................. 26-13

26-2

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに
小型大容量の積層セラミックチップコンデンサ（以下、MLCC：Multi-layer Ceramic Capacitor）

は、急加熱による部品内部へのストレスや熱膨張係数差に起因する応力がはんだ接合部に集中することにより、クラックを誘発することが懸念されている。特に宇宙搭載機器の組立に適用される手はんだ付工法は MLCC 部品メーカが推奨する温度プロファイルと異なり、リフローはんだ付工法と比較して、はんだ付け時のプロファイルが急加熱・急冷却となり、MLCC 積層部の層間クラックの発生が懸念される。このため MLCC 積層部の層間クラックについて、MLCC 部品メーカの調査や手はんだ付け工法を含む宇宙搭載機器の組立工法を適用（錫鉛共晶はんだを使用する）した評価を行い、層間クラック発生の原因と対策案を検討する。

2.

MLCC の評価対象部品の選定及び調達
MLCC は、国内部品メーカと海外部品メーカから MLCC のサイズ（長さ、幅）が異なる形状を選定した。表 26.2-1 に 4 種類の MLCC の評価対象部品を示す。
なお、評価対象部品は宇宙用或いは高信頼性クラスとして、電極仕上げには鉛入りのものを選定した。KEMET 製 MLCC は、すず-鉛合金めっき（鉛最小 4％）、村田製作所製 MLCC は、すず-鉛
はんだコート（HSD：Hot Solder Dipping）が施されている。
表 26.2-1 MLCC の評価対象部品
メーカ
村田
製作所
KEMET

サイズ

部品高さ※

部品名

容量

定格電圧

3225

1.36mmGRH-R42-2X7R683K50

683 (0.068μF)

50V

2125

1.30mmGRH-R42-2X7R104K25

104 (0.1μF)

25V

3225

1.18mm

CDR33BX104AMUS

104 (0.1μF)

50V

2125

0.95mm

CDR31BX103AMUS

103 (0.01μF)

50V

※
3.

抜き取り確認（5 個の平均）

プリント配線板の設計
はんだ付け実装に使用する評価試験用プリント配線板（以下、PWB：Printed Wiring Board）は、

JAXA 認定の宇宙用 PWB 製造会社にて設計・製作を行った。
評価試験用 PWB のパターンを図 26.3-1に示す。図 26.3-1 に示す a1～a4 及び A1～A4 の MLCC 実装箇所のパッドサイズは、プリント配線
板と組立品の設計標準（JERG-0-042）において規定するサイズの中間値を適用して設計した。同様に b1 及び B1 は、JERG-0-042 において規定するサイズの最大値を適用して設計した。
評価試験用 PWB の仕様を表 26.3-1 に示す。

26-3

JERG-0-043-TM001A

図 26.3-1 評価試験用 PWB パターン

項目
材質
層数
厚さ
表面処理
銅箔厚さ
ソルダレジ
スト

表 26.3-1 評価試験用 PWB の仕様
仕様
GF（ガラス布基材エポキシ樹脂 PWB）
4 層（内層 2 層をベタパターンとし歪みを抑制）
1.6mm
Sn/Pb ソルダコート
35μm、最外層 18μm
NSMD（Non Solder Mask Defined pad）とする
PWB 断面図

1L
2L
3L
4L

銅箔
ソルダレジストPWB 上面図
パッド

4.

評価サンプルの作製（はんだ付実装）

4.1

はんだ付け条件・サンプル仕様

2 項に示す MLCC、及び 3 項に示す評価試験用 PWB を用いて評価サンプルを作製した。はんだ付実装は宇宙機搭載機器製造会社にて実施した。評価サンプルは、組成比 Sn63/Pb37 のはんだを使用して JERG-0-043 に従いはんだ付けを行った。はんだ付実装条件は、次の通りとした。また本評
価では、はんだ付実装及び評価試験前後で電気的特性を継続的に確認するため、MLCC はシリアルNo 管理を実施した。


はんだ付工法（リフロー：1 条件、局所リフロー：2 条件、手はんだ付：6 条件）



はんだ量（フィレット高さ：1 条件、0.5t（部品高さの 1/2）以下）



パッド設計（パッド面積：1 条件）

26-4

JERG-0-043-TM001A
4.2

はんだ付条件の検討

各工法におけるはんだ付条件を表 26.4-1 に示す。はんだ付けの条件について、はんだ付工程標準
改訂検討会に参加する各社にアンケートを実施して MLCC 手はんだ付工法の状況を調査し、その結果をもとに決定した。アンケート調査の結果を参考 1～9 に示す。

表 26.4-1 はんだ付条件
はんだ付け条件No.

はんだ付け方法

⊿T(℃)

1

リフロー

JERG-0-043 準拠：予備加熱：150℃，最高温度 220℃

702

局所リフローＡ

予備加熱：70℃，最高温度 220℃

1503

局所リフローＢ

予備加熱：120℃，最高温度 220℃

100

4

手はんだ付２Ａ

予備加熱なし，こて先温度 280℃

255

5

手はんだ付２Ｂ

予備加熱なし，こて先温度 320℃

295

6

手はんだ付２Ｃ

予備加熱なし，こて先温度 350℃

325

7

手はんだ付１Ａ

予備加熱 100℃，こて先温度 280℃

1808

手はんだ付１Ｂ

予備加熱 100℃，こて先温度 320℃

220

9

手はんだ付１Ｃ

予備加熱 100℃，こて先温度 350℃

250

はんだ付条件は、予備加熱の有無とはんだ付時の設定温度を示している。ここで示す⊿T は予備加熱とはんだ付時の温度との差を表している。予備加熱の場合は室温 25℃に設定した。

26-5

JERG-0-043-TM001A（参考 1.部品余熱について）
部品余熱をしていない。, 5
0%

10%

20%

30%

40%

50%

部品余熱をしている。, 1
60%

70%

80%

90%

100%

【コメント】
・ 余熱をしている（余熱温度：基板上に放置し予備加熱を実施）（参考 2.基板余熱について）
基板余熱をしていない。, 4
0%

10%

20%

30%

40%

基板余熱をしている。, 2
50%

60%

70%

80%

90%

100%

【余熱温度と余熱時間について】・ はんだ付け作業面、余熱温度 100℃（回答：1）

・ 余熱温度 65℃～90℃、余熱時間 最大1800秒（回答：1）（参考 3.はんだ鏝先チップサイズについて）
鏝先チップを規定していな
い。, 6
0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

鏝先チップを規定している。,
0
70%

80%

90%

100%

90%

100%

【鏝先チップサイズ】
・ 0.8mm～2.4mm（回答：1）（参考 4.はんだ鏝先チップ温度について）
鏝先チップ温度を取り決めていない。, 3
0%

10%

20%

30%

鏝先チップ温度を取り決めている。, 3
40%

50%

60%

70%

80%

【鏝先チップ温度】
・ 270℃（回答：1）・ 270℃～280℃（回答：1）・ 300℃～320℃（回答：1）・ 300℃～330℃（回答：1）・ 280℃～320℃（回答：1）（参考 5.はんだ付け作業時間について）はんだ付け作業時間を取り決めていない。, 4
0%

10%

20%

30%

40%

はんだ付け作業時間を取り決めている。, 2
50%

60%

70%

80%

【はんだ鏝での加熱時間】
・ 3秒以下（回答：1）

・ 5秒以下（回答：2）

26-6

・ 3～5秒（回答：1）

90%

100%

JERG-0-043-TM001A（参考 6.はんだ付け量について）
JERG-0-043の規定に従っており、他に適用している規定はない。, 6

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

JERG-0-043の規定以外に適用している規定がある。, 0

70%

80%

90%

100%

（参考 7.はんだ付け作業方法について）
MLCC手はんだ作業について取り決めしていない。, 4

0%

10%

20%

30%

40%

MLCC手はんだ作業について特に注意
していることがある。, 2

50%

60%

70%

80%

90%

100%

【注意している事項】
・ 部品と鏝先チップの接触

・ コテ先温度及び部品へのコテ先接触禁止

・ 特定部品に対しての基盤予備加熱の徹底

・ 特段、MLCCに限定して注意していることはない・ 基本鏝先はチップに接触させない

・ MLCC等の部品にはコテ先を接触させない・ ランドから熱を供給してはんだを溶かす作業が・ 特定部品/且つシャシ付の場合は鏝ではなく基本となる

ホットエアペンシルの使用（参考 8.はんだ付け後の冷却方法について）はんだ付け後の冷却方法を取り決めていない。, 6
0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

はんだ付け後の冷却方法を取り決めている。, 0
70%

80%

90%

【取り決めている内容】
・ 自然冷却としている

・ 特に規定していない（自然放冷）（参考 9.その他）【MLCC手はんだ付け作業方法全般に関する補足、コメント等】
・ 加熱時の反りを考慮した基盤設計

・ 基板上の配置設計（切断部近傍に配置しない）

・ MLCCの手はんだ付けについては実績が無く。
MLCCについての特別な規定等は無い。

26-7

100%

JERG-0-043-TM001A
4.3

はんだ付実装時の温度プロファイル

評価サンプルの作製にあたり、リフロー、局所リフロー（2 条件）、手はんだ付（6 条件）の各工法の温度プロファイルを取得した。代表的なプロファイルを以下に示す。
(1) リフローはんだ付工法
リフローはんだ付工法でのサンプル作製における温度プロファイルを図 26.4-1 に示す。1 枚のPWB へ最大 4 箇所の MLCC 部品を実装するため、測定箇所は MLCC 実装箇所 A1~A4 の 4 箇所全てを対象とした。全ての測定箇所で宇宙用表面実装はんだ付工程標準（JERG-0-043）に準拠した温度プロファイルであることを確認した。

リフロー温度プロファイル
250

温度℃

200
A1
A2
A3
A4

150

100

50

0
0

50

100

150
時間S

予熱 150±10℃：41.4～46.4 秒
最高温度：211.6～213.6℃

200

250

300

200℃以上：31.5～36.5 秒（A1～A4 は，パターン名称）

図 26.4-1 リフロー温度プロファイル(2) 局所リフローはんだ付工法
局所リフローはんだ付工法でのサンプル作製における温度プロファイルを図 26.4-2 に示す。測定箇所は、リフローはんだ付工法と同様に 4 箇所全てに熱電対を設置し、MLCC 実装箇所 A1 をはんだ付する際の温度と、周辺 A2、A3、A4 の温度を同時に測定した。A1 について、プリヒート 70℃（はんだ付時との⊿T150℃）、プリヒート 120℃（はんだ付時との⊿T100℃）の温度プロファイルを確認した。また、周辺 A2、A3、A4 の温度は、はんだが再溶融しない温度以下であることを確認
した。

26-8

JERG-0-043-TM001A
局所リフロー70温度プロファイル
250

温度℃

200
A1
A2
A3
A4

150

100

50

0
0

50

100

150

200

250

時間S

予熱 70±10℃：36.3 秒 200℃以上：35.4 秒
最高温度：220.7℃（A1 が 220.7℃の時の他の部品取付パターンの温度は、A2：116.3℃、A3：70.2℃、
A4：50.2℃でありはんだが再溶融する事は無い。
（A1～A4 はパターン名称））

局所リフロー120温度プロファイル
250

温度℃

200
A1
A2
A3
A4

150
100

50
0
0

50

100

150

200

250

300

時間S

予熱 120±10℃：67.1 秒 200℃以上：45.7 秒
最高温度：219.3℃（A1 が 219.3℃の時の他の部品取付パターンの温度は，A2：129.2℃，A3：87.3℃，
A4：67.1℃でありはんだが再溶融する事は無い。
（A1～A4 はパターン名称））

図 26.4-2 局所リフロー温度プロファイル

26-9

JERG-0-043-TM001A(3) 手はんだ付工法
手はんだ付工法における温度プロファイルは他のはんだ付工法とは異なり、図 26.4-3 に示すように MLCC へ熱電対（φ25μm）を取り付け、MLCC 自体の温度を測定した。
手はんだ付け工法でのサンプル作製における温度プロファイルを図 26.4-4 に示す。温度プロファ
イルは上記の熱電対とこて先温度を測定した。
温度プロファイルは、MLCC の両サイドの電極をはんだ付（片側は仮付）する工程を測定した。
こて先の温度は 350℃に対して、MLCC 自体の温度が 200℃であることが判った。

MLCC 熱電対の取付位置

熱電対の取付後の外観

図 26.4-3 MLCC 熱電対取り付け状態（手はんだ付温度プロファイル測定用）
図 26.4-4 において、MLCC の温度プロファイル（青線）が示す①～③の山は、手はんだ付作業における ①仮付（熱電対取付位置（図 26.4-3 参照）に近い側の電極）、②本付（①と反対側の電極）、③本付（①と同じ電極）時の温度変化に対応している。
なお、2125 サイズの MLCC は 3225 サイズの MLCC より熱電対が相対的に両方の電極から近い（熱電対取付用の加工穴径は 2125 サイズの MLCC と 3225 サイズの MLCC で同じであり、部品サ
イズの小さい 2125 サイズの MLCC では 3225 サイズの MLCC（図 26.4-3）のように片方の電極へ寄った位置とならず、ほぼ中央寄りとなった）ため、②及び③で同じ様な温度変化となっている。

26-10

JERG-0-043-TM001A③②①

2125 ｻｲｽﾞ③①②

3225 ｻｲｽﾞ
図 26.4-4 手はんだ付温度プロファイル（予備加熱なし、こて先温度 350℃）

26-11

JERG-0-043-TM001A
4.4

はんだ付実装サンプルの外観確認作製した評価サンプルについてはんだ付け状態の外観確認を実施し、JERG-0-039 及び JERG-0-043の外観判定基準により全て合格であることを確認した。代表的なはんだ付状態を
図 26.4-5 に示す。

メーカ
村田
製作所

KEMET

村田
製作所

KEMET

部品サイズ

左電極

部品上面

2125

2125

3225

3225

図 26.4-5 実装サンプル外観写真（代表）

26-12

右電極

JERG-0-043-TM001A
5.

評価試験の実施

4 項で作製した評価サンプルを用いて、予備評価と本評価を実施した。
5.1

予備評価

本評価の前段階としての予備評価試験を実施した。予備評価試験では、4.1 項で検討した最も厳しい手はんだ付条件で作製したサンプルで MLCC のクラック発生有無を確認することで、はんだ付条
件の妥当性を確認した。また、非破壊検査手法の適用性を確認する目的として、ロックインサーモ（LIT）及び超音波探傷（SAT）による層間クラック等の不具合確認が可能かどうかを検証した。
(1) はんだ付条件の妥当性確認
4.1 項で検討した最も厳しい手はんだ付条件（こて先温度 350℃、予熱なし）、及びその温度条件
でさらにこて先を部品に接触させた条件でサンプルを作製し、電気特性の測定や断面観察によりクラックが入るかどうかを確認した。表 26.5-1 に予備評価サンプルのはんだ付条件を示す。
なお、予備評価サンプルに対して、曲げ試験の有無による違いについても確認をおこなった。

表 26.5-1 予備評価サンプルはんだ付条件
サンプル作製条件
条件 No.
350℃、予熱なし（こて接触なし）
1
350℃、予熱なし（こて接触あり）
2
350℃、予熱なし（こて接触あり、こて先大）3a.

曲げ試験なしサンプルの確認結果
曲げ試験を実施しないサンプルでは、実装前後の電気特性（静電容量）測定の結果、JAXA-QTS-2040D による MLCC の静電容量変化±10％以内を逸脱するサンプルはなかった。
但し、このサンプルについて断面観察を実施したところ、MLCC 下部の電極近傍に、図 26.5-1 に示すようなクラックが入っていることが確認できた（写真は図 26.4-3 No3 のこて接触サンプル）。本評価のはんだ付条件は 4.1 項において設定した条件に MLCC の層間クラックを発生させる条件を含んでいることを確認した。

3225 サイズ MLCC の中央、部品下部クラック

左写真のクラック拡大

図 26.5-1 予備評価 曲げ試験なしサンプル（はんだ付条件 No.3） 断面観察結果
26-13

JERG-0-043-TM001Ab.

曲げ試験実施サンプルの確認結果
曲げ試験は JIS C 5101-1(2010)の試験方法により実施した。非破壊検査によるクラック検出可否の検証のため、クラックが発生するように JIS C 5101-1 に示される最大の曲げ変位 4mm を印加した。曲げ試験中の静電容量測定から±10％以上の変化が生じたサンプルがなかったため、更に曲げ変位量を増やして最大 12mm まで印加したところ、それでも異常は現れなかった（図 26.5-2 に曲げ
試験サンプルの電気特性測定結果を示す）。しかし、断面を観察するとクラックが発生していることが確認された。クラックは図 26.5-3 のように MLCC の電極が剥離するように進展しており、内部電極の破断が起こらなかった（或いは軽微であった）ため電気的特性に異常が現れなかったことが判った。
静電容量変化(CDR31BX103AMUS)
0.01050No.17

0.01000

0.00950

静電容量[μF]

0.00900

0.00850

0.00800

0.00750

0.00700

0.00650

0.00600
実装前

実装後

4mm曲げ

8mm曲げ

12mm曲げ0mm(解放後)※8mm 時は曲げを止めての測定を実施していないため、点線としている。

図 26.5-2 曲げ試験サンプル電気特性測定結果の例（サンプル S/N17）

図 26.5-3 曲げ試験サンプル断面観察結果の例（サンプル S/N17）

26-14

JERG-0-043-TM001A(2) 非破壊検査手法の適用性の検討
a.

ロックインサーモ（LIT：Lock-in Thermal Emission、赤外線発熱解析）評価
曲げ試験を実施した評価サンプル（No.17）を使用して、ロックインサーモによる発熱解析を実施した。その結果、故障に伴う発熱は検出されなかった。断面観察ではクラックが確認されている評価
サンプルでもその箇所の検出はできなかった。本解析法は故障要因がショートモード、又は抵抗値が大きい時の発熱を検出するものであり、クラックが生じても短絡は起きていない場合は検出できないと判断した。
図 26.5-4 は後述する断面観察において、層間クラックが検出された評価サンプル（S/N17）の LIT
評価結果であり、層間クラックによる発熱した画像は得られていない。
内部電極の短絡による発熱は、図 26.5-4 に示すような画像が得られ、異常が検出される。

基板 17（上面）故障に伴う発熱は検出されなかった （側面）故障に伴う発熱は検出されなかった

LIT 評価結果の例（サンプル S/N17）

LIT による異常検出の例（沖エンジニアリング殿より提供頂いた）図 26.5-4 LIT 評価結果及び LIT による異常検出の例
26-15

JERG-0-043-TM001Ab.

超音波探傷（SAT：Scaning Acoustic Tomograph）評価
5.1 項(2)と同様に、曲げ試験を実施した評価サンプル（S/N7）を使用して、超音波探傷による発熱解析を実施した。その結果、断面観察においてクラックが確認されている同一箇所を SAT で検出することはできなかった。測定結果の例を図 26.5-5 に示す。逆に、曲げ試験によるクラックとは別に、セラミック誘電体内部の微細なボイドは検出することができた（図 26.5-6）。
KEMET3225
SAT異常
検出箇所

断面観察方向断面

SAT で検出された異常箇所を断面観察にて検出することはできなかった。

図 26.5-5 SAT 評価実施結果の例（サンプル S/N 7）

図 26.5-6 SAT 評価による MLCC 内部ボイドの確認例（サンプル S/N 8）

26-16

JERG-0-043-TM001Ac.

予備評価結果まとめ
予備評価の結果、本評価のはんだ付条件は 5.1 項(1)により、4.1 項において設定したはんだ付条件に MLCC のクラックを発生させる条件を含んでいることから、妥当と判断した。また、MLCC の層
間クラック検出は、5.1 項(2)により、LIT や SAT などの非破壊検査を適用せず、ではなくクロスセ
クションによる破壊検査を行なうこととした。

5.2

本評価

(1) 評価試験フロー
図 26.5-7 に評価試験フローを示す。評価は、はんだ付実施後の初期状態について、外観検査と電気特性測定により、異常がないことを確認する。次に、曲げ試験の実施有無において、MLCC のク
ラック発生を断面観察を主体に行う。
MLCC の調達（選定含）

電気特性測定（MLCC 単体）PWB の設計／調達

はんだ付実装外観検査（はんだ付実装後）

電気特性測定（はんだ付実装後）

基板曲げ試験

曲げ試験なし（初期状態）

曲げ試験実施※電気特性測定（曲げ試験中）外観検査（曲げ試験後）非破壊検査（超音波探傷）非破壊検査（ロックインサーモ）

非破壊検査（超音波探傷）非破壊検査（ロックインサーモ）

断面観察

断面観察

断面観察

断面観察

図 26.5-7 試験フロー(2) サンプル割付の決定
表 26.2-1 に示す 4 種類の MLCC に対して、それぞれ 9 パラメータ（工法・はんだ付温度）のはんだ付条件を割付け、合計 36 通りの評価試験サンプル各 10 個を作製した。評価試験サンプル 10 個の内 2 個は、曲げ試験用サンプルとして 1 枚の基板につき 1 個（基板中央 A3 または a3 の実装箇所）を搭載した。残り 8 個は 1 枚の基板に 4 個を実装し、曲げ試験なしサンプルとして実装前後の電気
26-17

JERG-0-043-TM001A
特性測定及び断面観察用途とした。曲げ試験用及び曲げ試験なしサンプルの外観写真を図 26.5-8 に示す。

図 26.5-8 基板実装サンプルの例（上：曲げ試験なし用、下：曲げ試験実施用）（※上下で割り基板ではなく、別々に分かれている。
）(3) 外観検査a.

曲げ試験なしサンプル作製したサンプルについてはんだ付け状態の外観確認を実施し、一部のリフロー及び局所リフロー実装品で MLCC が斜めに取付されパターンより若干電極がはみ出しているサンプルが見られたがJERG-0-043 及び評価サンプル製作メーカの外観判定基準により全て合格であることを確認した。

b.

曲げ試験実施サンプル
本評価の曲げ試験は、電気特性に現れなくてもクラックが発生していた予備評価結果を踏まえ、予備評価と同じ JIS C 5101-1(2010)の試験方法（図 26.5-9）によるが最大曲げ変位を 4mm までと制限して実施した。曲げ試験の結果、多くのサンプルにおいて、フィレット部、電極部、セラミック
ボディと電極との境界付近などに外観で判別できるクラック（電極界面のクラック）が確認された。
電極界面のクラックの例を図 26.5-10 に示す。

図 26.5-9 曲げ試験方法（JIS C 5101-1 4.35 項）

26-18

JERG-0-043-TM001A
電極左側（上面写真上）

電極左側面 1

電極左側面２

電極右側（上面写真下）

電極右側面 1

電極右側面 2

図 26.5-10 曲げ試験サンプル外観観察（矢印：クラック確認部分）(4) 電気特性測定a.

曲げ試験なしサンプル
曲げ試験なしサンプルでは、実装前（部品単体）及び実装後（はんだ付後）で電気特性を測定し変化を確認した。その結果、静電容量は実装前後で 10％を超えて変化したサンプルはなかった。
一方 tanδ（誘電損失）は 10％を超えて変化しているサンプルがあった。ただし、MLCC 部品メーカによれば、tanδ は変化率ではなく絶対値の大小で判定される為、容量の絶対値が小さい部品では変動率が大きく計算されるものであり、今回の部品における測定結果については特に問題はないレベルであるとの見解を得た。また tanδ の変化率は、はんだ付工法との相関性は見られず、静電容量には問題なかったことから、tanδ の測定結果は参考とした。

b.

曲げ試験実施サンプル
曲げ試験実施サンプルでは、実装前（部品単体）及び実装後（はんだ付後）に加え、曲げ試験前（装置へ設置した状態）、曲げ保持中（4mm 曲げ印加中）、及び曲げ解放後に電気特性を測定し変化を確認した。その結果、KEMET 製の小（2125 サイズ）を除いてほぼ全てのサンプルで静電容量が10％を超えて大きく低下していた。いずれも曲げ保持中が特に低下しており、部品電極が割れて電気的にオープンになったことが原因と考えられる。はんだ付工法との相関性も見られず、曲げ試験時の変位量が大きすぎたことによるものと推測できる。tanδについては曲げ試験なしサンプルと同様に参考とした。

26-19

JERG-0-043-TM001A(5) 断面観察
断面観察では、図 26.5-11 に示す通り MLCC（コンデンサ）の端から湿式研磨を行ない、1～4 断面目を光学顕微鏡で観察し、クラックの有無を確認した。クラックは、深さの程度に応じて３段階のレベルを設定した。
図 26.5-12 にクラックレベルのイメージ図と断面写真を示す。

基板

コンデンサ

4断面目：電極幅の1/2部分
3断面目 ↑ ほぼ
2断面目 ↓ 等間隔
1断面目：部品の端近傍

観察方向
4断面観察品：1～4断面目
2断面観察品：1及び4断面目
1断面観察品：4断面目をそれぞれ観察図 26.5-11 断面観察イメージa.

曲げ試験なし曲げ試験なしの断面観察の結果を図 26.5-13 に示す。曲げ試験なしサンプルにおいて、手はんだ付（予備加熱なし）工法を中心に、レベル１に相当するクラックが検出された。内部電極に到達するようなレベル２や MLCC に亀裂が入るようなレベル３のクラックは発生していない。部品サイズで比較すると、小さい 2125 サイズの方にクラックが多い傾向がある。クラックの発生箇所については部品下部の電極とセラミックスの境界近傍を起点に入っている傾向がある（一例として
図 26.5-12 に示す写真を参照）。

b.

曲げ試験あり曲げ試験ありの断面観察結果を図 26.5-14 に示す。

26-20

JERG-0-043-TM001A
レベル 1

レベル 2

レベル 3

イ
メ
ー
ジ

内部電極に到達しないクラック→レベル 1（水色）

内部電極に到達するクラック→レベル 2（黄色）写真図 26.5-12 クラック深さによる識別
26-21

ほぼ部品を縦断するクラック→レベル 3（ピンク）JERG-0-043-TM001A
曲げなしサンプル
4個乗せ

実装工法

※曲げなしサンプルでは、実装前後での静電容量測定結果で±10％より大きな変動を示したものはなかった。

詳細条件

基板S/N
3011

リフロー

予備加熱150℃、TOP温度
220℃
ΔT：70℃
3012

3051
局所リフローA

予備加熱70℃、TOP温度
220℃
ΔT：150℃
3052

3091
局所リフローB

予備加熱120℃、TOP温度
220℃
ΔT：100℃
3092

3131
手はんだ付2A

予備加熱なしこて先温度 280℃
3132

3171
手はんだ付2B

予備加熱なしこて先温度 320℃
3172

3211
手はんだ付2C

予備加熱なしこて先温度 350℃
3212

3251
手はんだ付1A

予備加熱あり 100℃
こて先温度 280℃
3252

3291
手はんだ付1B

予備加熱あり 100℃
こて先温度 320℃
3292

3331
手はんだ付1C

予備加熱あり 100℃
こて先温度 350℃
3332

ランドNo
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
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A3
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A1
A2
A3
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A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4

1断面目 2断面目 3断面目 4断面目
無
無
無
無
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－
－
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－
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無
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無
無
無
無
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無
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無
無
無
無
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－
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無
－
－
－
－
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－
－
－
－
－
－
－
無
無
1
1
－
－
－
1
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－
－
無
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1
無
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1
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1
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－
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1
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－
－
1
無
1
1
1
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－
1
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1
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－
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1
無
－
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1
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1
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1
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－
1
無
無
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1
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1
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1
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1
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1
無
無
無
無
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無
無
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無
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無
無
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無
無
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無
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－
無
－
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無
－
－
－
無

基板S/N
2011

2012

2051

2052

2091

2092

2131

2132

2171

2172

2211

2212

2251

2252

2291

2292

2331

2332

ランドNo
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
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a4
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a1
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a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4

1断面目 2断面目 3断面目 4断面目
無
無
無
無
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無
無
無
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無
無
無
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無
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－
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1
1
1
1
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1
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1
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無
1
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1
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1
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1※
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1
1
1
1
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1
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1
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1※
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1
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－
1
1
1
1
1
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1
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1
1
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1※
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－
－
1※
－
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－
1
無
無
無
無
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無
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無
無
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無
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無
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無
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無
無
無
無
無
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無
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無
無
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無
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無
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無
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－
無
無
無
1
1？
－
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無
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無
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－
－
無
無
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無

基板S/N
3031

3032

3071

3072

3111

3112

3151

3152

3191

3192

3231

3232

3271

3272

3311

3312

3351

3352

ランドNo
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4
A1
A2
A3
A4

1断面目 2断面目 3断面目 4断面目
無
無
無
無
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
無
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
無
無
無
無
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
無
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
無
無
無
無
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
無
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
無
無
無
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
無
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
無
無
無
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
無
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
無
無
無
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
無
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
無
無
無
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
無
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
無
無
無
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
無
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
無
無
無
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
無
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無

図 26.5-13 曲げ試験なしサンプル断面観察結果（クラック発生分布）
26-22

基板S/N
2031

2032

2071

2072

2111

2112

2151

2152

2191

2192

2231

2232

2271

2272

2311

2312

2351

2352

ランドNo
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4
a1
a2
a3
a4

1断面目 2断面目 3断面目 4断面目
無
無
無
無
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
無
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
無
無
無
無
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
無
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
無
無
無
無
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
無
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
無
無
無
無
－
－
－
無
－
－
－
1
－
－
－
無
無
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
1
無
1
1
1
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
無
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
1
－
－
－
無
無
1
1
1
－
－
－
無
－
－
－
1
－
－
－
無
無
－
－
1
－
－
－
1
－
－
－
1
－
－
－
1
無
無
無
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
無
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
1？
無
無
無
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
無
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
無
無
無
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
無
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無
－
－
－
無

JERG-0-043-TM001A
曲げありサンプル
1個乗せ

実装工法

リフロー

局所リフローA

局所リフローB

手はんだ付1A

手はんだ付1B

手はんだ付1C

手はんだ付2A

手はんだ付2B

手はんだ付2C※曲げあり※曲げなしサンプルでは、実装前後での静電容量測定結果で±10％より大きな変動を示したものはなかった。

詳細条件

村田大 3225
1断面目 2断面目 3断面目 4断面目

基板S/N

ランドNo

3021

A3

2

2

2

3022

A3

－

－

3061

A3

2

3062

A3

3101

村田小 2125
1断面目 2断面目 3断面目 4断面目

基板S/N

ランドNo

2

2021

a3

3

3

3

－

2

2022

a3

－

－

2

2

2

2061

a3

3

－

－

－

2

2062

a3

A3

2

2

2

2

2101

3102

A3

－

－

－

2

3261

A3

2

2

2

3262

A3

2

2

3301

A3

2

3302

A3

3341

KEMET大 3225
1断面目 2断面目 3断面目 4断面目

基板S/N

ランドNo

3

3041

A3

2

2

2

－

2

3042

A3

－

－

3

3

3

3081

A3

2

－

－

－

3

3082

A3

a3

3

3

3

3

3121

2102

a3

－

－

－

3

2

2261

a3

3

3

3

2

2

2262

a3

3

3

2

2

2

2301

a3

3

2

2

2

2

2302

a3

A3

2

2

2

2

2341

3342

A3

2

2

2

2

3141

A3

2

2

2

3142

A3

2

2

3181

A3

2

3182

A3

3221

3222

KEMET小 2125
1断面目 2断面目 3断面目 4断面目

基板S/N

ランドNo

2

2041

a3

無

無

無

1

－

2

2042

a3

－

－

－

無

2

2

2

2081

a3

2

2

2

2

－

－

－

2

2082

a3

－

－

－

3

A3

2

2

2

2

2121

a3

無

無

1

無

3122

A3

－

－

－

2

2122

a3

－

－

－

1

3

3281

A3

2

2

2

2

2281

a3

無

1

無

1

3

3

3282

A3

3

3

3

3

2282

a3

無

無

1

1

3

3

3

3321

A3

2

2

2

2

2321

a3

無

無

無

無

3

3

3

3

3322

A3

2

2

2

2

2322

a3

無

無

無

無

a3

2

2

2

2

3361

A3

2

2

2

2

2361

a3

無

無

無

1

2342

a3

3

3

3

3

3362

A3

2

2

2

2

2362

a3

無

無

1

無

2

2141

a3

2

2

2

2

3161

A3

2

2

2

2

2161

a3

無

無

無

無

2

2

2142

a3

2

2

2

2

3162

A3

2

2

2

2

2162

a3

無

1

1

1

2

2

2

2181

a3

2

2

2

2

3201

A3

2

2

2

2

2201

a3

2

2

2

2

2

2

2

2

2182

a3

2

2

2

2

3202

A3

2

2

2

2

2202

a3

無

無

無

1

A3

2

2

2

2

2221

a3

2

2

2

2

3241

A3

無

1

無

1

2241

a3

無

1

有

有

A3

2

2

2

2

2222

a3

2

2

2

2

3242

A3

2

2

2

2

2242

a3

無

無

1

1

予備加熱150℃、TOP温度
220℃
ΔT：70℃

予備加熱70℃、TOP温度
220℃
ΔT：150℃

予備加熱120℃、TOP温度
220℃
ΔT：100℃

予備加熱あり 100℃
こて先温度 280℃

予備加熱あり 100℃
こて先温度 320℃

予備加熱あり 100℃
こて先温度 350℃

予備加熱なしこて先温度 280℃

予備加熱なしこて先温度 320℃

予備加熱なしこて先温度 350℃

図 26.5-14 曲げ試験実施サンプル断面観察結果（クラック発生分布）26-23

JERG-0-043-TM001A(6) 曲げ試験応力解析
今回実施した曲げ試験に関連し、曲げ印加時 MLCC にどのような応力が発生するかをシミュレーションにより解析した。解析結果を図 26.5-15 に示す。MLCC の最大応力を計算したところ、たわみ量が 2mm を超えると応力的に破壊が起こる領域になると推察される。

図 26.5-15 基板たわみ 2mm のシミュレーション結果（例）（赤く表示されている箇所が応力の高い部分）

26-24

JERG-0-043-TM001A
6.

まとめ

6.1

MLCC の層間クラックが誘発される要因と対策

断面観察の結果から、予備加熱なしで手はんだ付を実施したサンプルは、層間クラックが入りやすい傾向があることが確認できた。よって、はんだ付け時の⊿T（こて先温度-PWB 予備加熱温度）が大きい事が、クラックを誘発する要因の一つと考えられる。
また、加熱だけでなく、冷却の過程でクラックが発生している可能性も考慮しておく必要がある。
はんだ付後の冷却過程で、はんだの凝固時（183℃）に部品端子部とはんだは同じ温度と見なせるが、PWB は予備加熱の有無により、予備加熱がない場合（仮に 25℃程度と考える）と 100℃
で予熱していた場合では、約 70℃の差がある。予備加熱なしではこの 70℃分の PWB の収縮がな
いため、セラミックと PWB の収縮の差が残留応力となり、結果的にその応力がセラミックの強度を超えることでクラック発生に至ると考えられる。

MLCC3225
400
350
300

温度℃

250
200
150
100

コテ先350（予熱なし）
コテ先350（予熱100℃）
MLCC350（予熱なし）
MLCC350（予熱100℃）

50

00:00.1
00:01.0
00:01.900:02.8
00:03.7
00:04.6
00:05.5
00:06.4
00:07.3
00:08.2
00:09.1
00:10.0
00:10.9
00:11.8
00:12.7
00:13.6
00:14.5
00:15.4
00:16.3
00:17.2
00:18.1
00:19.0
00:19.900:20.8
00:21.7
00:22.6
00:23.5
00:24.4
00:25.3
00:26.2
00:27.1
00:28.00時間―― 予熱なし ――予熱あり（100℃）
図 26.6-1 予備加熱の有無による温度変化の比較
100℃で予備加熱したサンプルでは殆どクラックの発生は見られなかったことから、PWB の予備加熱はクラックの発生に対し有効な対策案の一つと考える。PWB の予備加熱は、「冷却時の部品の収縮と PWB の収縮の差をできるだけ小さくすること」の対策にもなり、有効である。これ
は PWB の予備加熱を実施するという対策案により達成されると考える。

26-25

JERG-0-043-TM001A
また、加熱時に生じるクラックのメカニズムについてもはんだの熱が外部電極（金属部）から伝わり膨張する際に、セラミックの熱伝導遅れにより膨張差が生まれ、せん断応力でクラックに至ると推定される。そのため部品サイズが大きく温度差が出やすいほどクラックが発生しやすいという内容であった。今回の評価では 3225 より 2125 サイズでクラック発生頻度が高い傾向にあったため、加熱時のクラックではないとの見解であったが、このクラックへの対策案としては、
急加熱を防ぐために部品を予熱することや、こて先を部品に接触させないことなどが挙げられると考える。
もう一点、部品のたわみ耐性を向上させる手段としてランド幅を部品幅より狭くすることが効
果があり、これは温度サイクル試験でのクラック耐性向上にも効果があるため、高容量 MLCC のランド設計として提案されているとのコメントもあった。手はんだ付による層間クラック発生との関連を考えると、部品のサイドフィレットがなくなる設計であることから、はんだにより拘束される領域が減少し、同じ温度条件ではんだ付した場合でも残留応力が小さくなり、クラック発生を抑制できることが期待される。但しこの効果については今回の評価ではデータがないため、新たに評価検討が必要と考える。

6.2

JERG-0-043 へ追加するの注意記述の提案

今回の評価実施結果により、JERG-0-043 の「5.7.2 局所加熱法」の項へ新たに次の注意記述を追加する。なお以下の記述案は、はんだ付工程標準改訂検討会の合意を得たものである。

－

注

意

－

積層セラミックコンデンサの手はんだ付けは、次の事項に注意すること。
ⅰ） こて先はプリント基板ランドのみに接触させ、積層セラミックコンデンサの電極には接触させないこと。
ⅱ） はんだ付けは、ホットプレートやスポットヒータなどで基板と積層セラミックコンデンサを予備加熱することを推奨する。
ⅲ）

はんだ付け後は、急冷を避けること。

26-26

JERG-0-043-TM001A

技術データ 27
ガルウィングリード部品のはんだ付外観と信頼性評価
目

次

1.

はじめに .............................................................................................................................27-4

2.

評価用サンプル製作 ...........................................................................................................27-4

2.1

評価計画 .............................................................................................................................27-4

2.2

予備評価 .............................................................................................................................27-5

3.

試験 ..................................................................................................................................27-16

3.1

熱衝撃試験 .......................................................................................................................27-16

3.2

振動・衝撃試験 ................................................................................................................27-17

4.

評価項目 ...........................................................................................................................27-26

4.1

熱衝撃試験 .......................................................................................................................27-26

4.2

振動・衝撃試験 ................................................................................................................27-26

5.

評価試験結果....................................................................................................................27-26

5.1

熱衝撃試験 .......................................................................................................................27-26

5.2

振動・衝撃試験 ................................................................................................................27-87

6.

まとめ...............................................................................................................................27-88

7.

JERG-0-043 への反映案の検討 ........................................................................................27-88

図 表 目 次図 27.2-1 評価計画 .....................................................................................................................27-4
図 27.2-2 セラミック IC .................................................................................................................27-5
図 27.2-3 プラスチック IC .............................................................................................................27-6
図 27.2-4 PWB の概要.................................................................................................................27-7
図 27.2-5 はんだ付け状態（狙い） ................................................................................................27-8
図 27.2-6 供試体 .......................................................................................................................27-13
図 27.2-7 作業フロー等 ...............................................................................................................27-14
図 27.3-1 試験槽（正面図） ........................................................................................................27-16
図 27.3-2 供試体設置状態 ........................................................................................................27-17
図 27.3-3 セラミックパッケージ部品の固着 .................................................................................27-18
図 27.3-4 適用治具及び試験機への設置状態（例） ....................................................................27-19
図 27.3-5 サンプル基板と試験軸（X/Y：面内、Z：面外） ..............................................................27-20
図 27.3-6 Z 軸 方向（面外方向）の加振結果 ..............................................................................27-21
図 27.3-7 X 軸 方向（面外方向）の加振結果 .............................................................................27-22
図 27.3-8 Y 軸 方向（面外方向）の加振結果 .............................................................................27-23
図 27.3-9Z1 軸 方向（面外方向）の衝撃結果 ..........................................................................27-24
27-1

JERG-0-043-TM001A
図 27.5-1 500 サイクル前後の検査結果 .....................................................................................27-29
図 27.5-2 500 サイクル前後の検査結果 .....................................................................................27-30
図 27.5-3 500 サイクル前後の検査結果 .....................................................................................27-31
図 27.5-4 1000 サイクル前後の検査結果....................................................................................27-32
図 27.5-5 1000 サイクル前後の検査結果....................................................................................27-33
図 27.5-6 1000 サイクル前後の検査結果....................................................................................27-34
図 27.5-7 1000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） ...............................................27-35
図 27.5-8 1500 サイクル前後の検査結果....................................................................................27-36
図 27.5-9 1500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） ...............................................27-37
図 27.5-10 1500 サイクル前後の検査結果 ..................................................................................27-38
図 27.5-11 1500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-39
図 27.5-12 1500 サイクル前後の検査結果 ..................................................................................27-40
図 27.5-13 1500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-41
図 27.5-14 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅠ) ...................................................................27-42
図 27.5-15 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-43
図 27.5-16 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅠ) ...................................................................27-44
図 27.5-17 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-45
図 27.5-18 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅡ) ...................................................................27-46
図 27.5-19 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅡ) ...................................................................27-47
図 27.5-20 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-48
図 27.5-21 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅢ) ...................................................................27-49
図 27.5-22 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅢ) ...................................................................27-50
図 27.5-23 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-51
図 27.5-24 500 サイクル前後の検査結果....................................................................................27-54
図 27.5-25 500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） ...............................................27-55
図 27.5-26 500 サイクル前後の検査結果....................................................................................27-56
図 27.5-27 500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） ...............................................27-57
図 27.5-28 500 サイクル前後の検査結果....................................................................................27-58
図 27.5-29 500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） ...............................................27-59
図 27.5-30 1000 サイクル前後の検査結果 ..................................................................................27-60
図 27.5-31 1000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-61
図 27.5-32 1000 サイクル前後の検査結果 ..................................................................................27-62
図 27.5-33 1000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-63
図 27.5-34 1000 サイクル前後の検査結果 ..................................................................................27-64
図 27.5-35 1000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-65
図 27.5-36 1000 サイクル前後の検査結果 ..................................................................................27-66
図 27.5-37 1000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-67
図 27.5-38 1500 サイクル前後の検査結果 ..................................................................................27-68
図 27.5-39 1500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-69
図 27.5-40 1500 サイクル前後の検査結果 ..................................................................................27-70
図 27.5-41 1500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-71
27-2

JERG-0-043-TM001A
図 27.5-42 1500 サイクル前後の検査結果 ..................................................................................27-72
図 27.5-43 1500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-73
図 27.5-44 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅠ) ...................................................................27-74
図 27.5-45 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-75
図 27.5-46 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅠ) ...................................................................27-76
図 27.5-47 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-77
図 27.5-48 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅡ) ...................................................................27-78
図 27.5-49 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-79
図 27.5-50 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅡ) ...................................................................27-80
図 27.5-51 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-81
図 27.5-52 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅢ) ...................................................................27-82
図 27.5-53 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-83
図 27.5-54 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅢ) ...................................................................27-84
図 27.5-55 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大） .............................................27-85
図 27.5-56 初期（試験前）、振動、衝撃試験後外観 ....................................................................27-87

表 27.2-1 評価 IC の仕様 ...........................................................................................................27-5
表 27.2-2 評価 PWB の仕様 .......................................................................................................27-6
表 27.2-3 予備検討案 .................................................................................................................27-7
表 27.2-4 セラミック IC 予備検討結果..........................................................................................27-9
表 27.2-5 セラミック IC「R 埋め」水準 予備検討結果..................................................................27-10
表 27.2-6 プラスチック IC 予備検討結果 ................................................................................... 27-11
表 27.2-7 プラスチック IC「上がり無し」 予備検討結果 ................................................................ 27-11
表 27.2-8 予備検討条件 ............................................................................................................27-12
表 27.2-9 供試体作製数量（数量は実装 IC 数）....................................................................27-13

表 27.2-10 供試体のはんだ状態確認写真（代表例）...................................................................27-15
表 27.3-1 振動・衝撃試験条件 ...................................................................................................27-18
表 27.5-1 外観検査及び断面検査結果 ......................................................................................27-28
表 27.5-2

外観検査及び断面検査結果....................................................................................27-53

27-3

JERG-0-043-TM001A
1.

はじめに
昨今のガルウィングリード部品の小型化・薄型化により、リード肩の曲げ部へのはんだ上がり（ヒールフィレット）基準を確保することが困難になっている。このため、はんだ付接合部に影響を与える「フィレット高さ」について、「リード肩の曲げ部にかかってもよい」とされている海外宇宙用規格（J-STD-001E
class3）の最大ヒールフィレット高さに関する信頼性データを熱衝撃試験及び振動・衝撃試験で評価し、評価に基づいた良否判定の参考となる写真の充実を図り、工程標準類の質の向上を図るものである。

2.

評価用サンプル製作

2.1

評価計画
サンプル製作及び試験は、図 27.2-1 評価計画に基づき実施した。
評価部品調達予備評価
はんだ上がり状態確認（外観検査・断面観察）

供試体製作（リフロー／手直し）【初期品（0サイクル）】
外観検査

熱衝撃試験：1～500サイクル
振動試験
外観検査・導通検査【500サイクル品】
外観検査・断面検査
熱衝撃試験：501～1000サイクル

衝撃試験
外観検査・導通検査【1000サイクル品】
外観検査・断面検査
熱衝撃試験：1001～1500サイクル【1500サイクル品】
外観検査・断面検査
熱衝撃試験：1501～2000サイクル【2000サイクル品】
外観検査・断面検査

図 27.2-1 評価計画

27-4

JERG-0-043-TM001A
2.2

予備評価

2.2.1

評価 IC

予備評価に関し、評価 IC の仕様を表 27.2-1 に示す。
また、図 27.2-2 にセラミック IC の概要、図 27.2-3 にプラスチック IC の概要を示す。

表 27.2-1 評価 IC の仕様
品名

型名

電極材質

セラミック ICRHF1201KS0-01V

プラスチック IC

TSOP44T30-T2

めっき

製造メーカ

下地

仕上げ

42 合金

－

Au

STMICROELECTRONICS

銅合金

－

共晶はんだ

TopLine

図 27.2-2 セラミック IC

27-5

JERG-0-043-TM001A

図 27.2-3 プラスチック IC
2.2.2

評価 PWB

評価 PWB の仕様を表 27.2-2 に示す。図 27.2-4 に PWB の概要を示す。

表 27.2-2 評価 PWB の仕様
材質

板厚

層数

外形寸法

座仕様

座表面処理

FR-4（ガラエポ）

ｔ 1.6mm

8層

110×120mm

JERG-0-043 準拠

ソルダーコート

27-6

JERG-0-043-TM001A
(110)

(120)

図 27.2-4 PWB の概要
2.2.3

作製条件

2.2.3.1

予備検討案
表 27.2-3 に示すマスク厚で作製したメタルマスクを用いてリフローはんだ付けを実施し、はんだ付け状態を確認する。各マスクでサンプルを作製後、外観、断面観察を実施し、はんだあがりを確認する。手はんだによる手直しを併用することにより、所望のはんだ付け状態が得られれば本評価に移行することとした。
予備検討案を表 27.2-3 に、はんだ付け状態の狙いを図 27.2-5 に示す。

表 27.2-3 予備検討案№

マスク厚

はんだ付け状態（狙い）はんだ付け状態（狙い）（μm）

セラミック IC

プラスチック IC（※1）

1

100

－

上がりなし（JERG 規格内）

少ない

2

150

上がりなし（JERG 規格内）

R 部厚み有り

標準

3

200

R 部厚み有り

R 埋め（根元近くまで）

やや多い

4

300

R 埋め（根元近くまで）－多い（※1）プラスチック SOP はリードが短いため、薄めのマスク厚を想定している。

27-7

はんだ量

JERG-0-043-TM001A

図 27.2-5 はんだ付け状態（狙い）2.2.3.2

セラミック IC 予備検討結果
予備検討でのはんだ状態およびリード断面を表 27.2-4 に示す。マスクは 200μm、300μm の使用を予定していたが、ファインピッチの IC のため、ブリッジの発生などが多発した。はんだを上げるため予備はんだにて制御を行った。R 部まで予備はんだを実施した場合、「R 部厚み有り」の水準を満たさないと判断した。根本まで予備はんだを実施した場合、「R 埋め」の水準は満たさないものの、R 部にはんだが達しているのでこれを「R 部厚み有り」の水準とした。「R 埋め」水準については、別工法を検討することとした。

27-8

JERG-0-043-TM001A
表 27.2-4 セラミック IC 予備検討結果

次に、セラミック IC の「R 埋め」水準を作製するため、下記の手順にて作業を実施し、水準を満たすことを確認した。
①ウィッキング②「R 埋め」状態まで予備はんだ③リード根本にアルミテープを貼り付け（実装時にR 部の温度上昇を抑制するため）④手はんだにて実装（その他の水準はリフローにて実装）
本手順にて実施したはんだ状態を表 27.2-5 に示す。

27-9

JERG-0-043-TM001A
表 27.2-5 セラミック IC「R 埋め」水準 予備検討結果

2.2.3.3

プラスチック IC 予備検討結果
予備検討でのはんだ状態およびリード断面を表 27.2-6 に示す。「上がり無し」が想定したよりもはんだが上がり、R 部に厚みが発生したため、さらにマスクの開口率を下げて予備検討を実施した。若干リードの高さが揃っていなかったため浮きが発生しているが、JERG 規格を満足していると判断し、水準として採用することとした。はんだ状態を表 27.2-7 に示す。

27-10

JERG-0-043-TM001A
表 27.2-6 プラスチック IC 予備検討結果

表 27.2-7 プラスチック IC「上がり無し」 予備検討結果

27-11

JERG-0-043-TM001A
2.2.3.4

予備検討条件まとめ
前項までの予備検討において、断面観察や外観確認により、所望のはんだ状態が得られることが確認できた。今回得られた予備検討条件を表 27.2-8 に示す。

表 27.2-8 予備検討条件
はんだ状態のメタルマスク仕様及び注意点

ねらい目

セラミック IC

上がり無し

150μm：100%（JERG 規格内）

ウィッキングのみ

R 部厚み有り

150μm：100%
R 部まで予備はんだ

プラスチック IC
100μm：30%

100μm：40%

150μm：100%
R 埋め

R 部が埋まるまで予備はんだ

100μm：70%（※1）手はんだにて実装（※1） その他はリフロー実装

2.2.4

供試体の作製

2.2.4.1

作製条件及び数量2.2.3.4 項の条件および JERG-0-043 に従い、供試体の作製を行った。作成した供試体を図27.2-6 に示す。実装プロセスは、ソルダーペースト印刷、部品搭載、リフローまでを一連の実装ラ
インで実施し、フラックス洗浄をバッチタイプの洗浄機にてグリコールエーテル系溶剤を用いて自動洗浄を行った。作業フロー等を図 27.2-7 に示す。作製した数量を表 27.2-9 に示す。

27-12

JERG-0-043-TM001A
表 27.2-9 供試体作製数量
はんだ状態の評価 IC

狙い目（数量は実装 IC 数）
熱衝撃試験サイクル（※1）

0

500

1000

1500

2000

上がり無し

ｾﾗﾐｯｸ IC

5

5

5

5

5

（JERG 規格内）

ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ IC

5

5

5

5

5

ｾﾗﾐｯｸ IC

5

5

5

5

5

ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ IC

5

5

5

5

5

ｾﾗﾐｯｸ IC

5

5

5

5

5

ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ IC

5

5

5

5

5

R 部厚み有り

R 埋め（※1） 温度範囲：-30℃～+100℃ 各温度 30min を想定

プラスチック IC

セラミック IC

図 27.2-6 供試体

27-13

JERG-0-043-TM001A(1) リフロー対象品作業フロー(2) ソルダーペースト仕様(3) 手はんだ対象品作業フロー(4) 手はんだ作業条件
図 27.2-7 作業フロー等

27-14

JERG-0-043-TM001A
2.2.4.2

外観検査結果表面クラック、荒れ、剥がれ、浮き等について JERG-0-043 に従って初期品の外観検査を実施
し、また、所望のはんだ状態になっていることを確認した。また、はんだ上がり状態（3 種類）が確認できる写真を撮影した。供試体のはんだ状態写真（代表例）を表 27.2-10 に示す。

表 27.2-10 供試体のはんだ状態確認写真（代表例）

27-15

JERG-0-043-TM001A
3.

試験

3.1

熱衝撃試験
(1) 試験条件
JERG-0-043 の 4.4.2 項(2)に準拠して信頼性評価試験を実施した。
・試験方法 ：熱衝撃試験
・温度範囲 ：－30～＋100℃
・サイクル数：500～2000 サイクル
定点観測は 2000 サイクル品を対象として実施し、途中での評価ステップ(供試体抜き取り)は 500、1000、1500 サイクルとする。

(2) 供試体設置試験槽の主な構成を図27.3-1に示す。上側が高温蓄熱槽、下側が低温蓄熱槽で、各槽のエアは右部から試験槽に入り、左部に抜ける構造となっている。供試体の試験槽への設置状
態を図27.3-2示す。

冷熱衝撃装置 TSA-71H（ESPEC 製）：JAXA 殿設備
高温蓄熱槽

供試体設置箇所

低温蓄熱槽

図 27.3-1 試験槽（正面図）

27-16

JERG-0-043-TM001A

図 27.3-2 供試体設置状態(3) 試験の実施(a) 熱電対のバラツキ確認
試験槽に供試体を投入する前に熱電対の温度差の有無を確認した。高温側 100℃、低温
側-30℃に設定し、15 分経過後の温度が高温側温度差 0.3℃（99.7℃～100℃）、低温側温度差 0.4℃（－30.3℃～－30.7℃）であり、熱電対の測定誤差は熱衝撃試験を実施する上で十分小さいことを確認した。

(b) 供試体温度と試験装置制御
熱衝撃試験開始前に、温度変化を確認し、高温設定温度は 103℃、低温設定温度は－32℃とした。各変温時間は、槽内温度は 5 分以内に変化したが、供試体温度の変温に時間を要したことから、高温から低温移行において変温＋保持時間を 4 分＋30 分とし、低温から高温移行の変温＋保持時間を 6 分＋30 分として試験を実施した。

3.2

振動・衝撃試験（1）部品固着
部品リードはんだ付部分の耐環境性を評価するため、部品自体の影響を極力抑えることとし、リード部分の長いセラミックパッケージ部品は図27.3-3のとおり固着した。

27-17

JERG-0-043-TM001A

接着剤：STYCAST 2850FT
図 27.3-3 セラミックパッケージ部品の固着（2）試験条件
表27.3-1に示す条件で実施した。試験前に、本項に示す治具、条件にて試行を行い、必要事項を本試験条件に反映した。
振動試験

表 27.3-1 振動・衝撃試験条件
周波数(Hz)PSD(G2/Hz)

ランダム振動

機器取り付け面内方向（X 軸／Y 軸）

3 分、3 軸20～70

+6dB/oct

70～7000.2

700～823-8dB/oct823～1000

0.13

1000～2000-8dB/oct

備考…
参考文書 A.3.2（8）において SMD 部品の評価試
験で検討し、適用した振動試験条件。JAXA 殿研
究開発本部のｺﾝﾎﾟｰﾈﾝﾄ
MTP（ﾏﾙﾁﾓｰﾄﾞ統合ﾄﾗﾝｽ
ﾎﾟﾝﾀﾞ）の耐環境条件に準拠。

機器取り付け面外方向（Z 軸）
20～70+3dB/oct70～2600.7

260～400-7.5dB/oct

400～1000

0.24

1000～2000-4dB/oct

実効値…X/Y 軸：15.08Grms
Z 軸：22.50Grms
衝撃試験

周波数(Hz)SRS(G)

備考…

半波正弦波

800～1144

1000 以上振動試験と同様、MTP の耐環境条件に準拠。

Z1 方向、3 回(9807m/s2)
1500～4000

1500(14710m/s2)

レベルの公差：＋100％、-10%(3) 振動試験(a) 振動試験は以下の場所、設備にて実施した。
27-18

衝撃は評価サンプルを落下させて印加する方法とする。

JERG-0-043-TM001A
試験場所：宇宙航空研究開発機構 筑波宇宙センター（JAXA）
使用設備：ASE-42S（明石製）(b) 試験の加振方向は、X（面内）、Y（面内）、Z（面外）とし、、X → Y → Z の順番で加振した。
(c) 振動試験の実施にあたり、治具（試験機側のサンプル取付部との I/F となる治具、図 27.3-4、
図 27.3-5 参照）、及び試験条件の適用可否について事前確認を行った。試行時の振動波形を図 27.3-6～図 27.3-8 に示す。
(d) また、事前確認と同一の条件で全ての供試体に対して表 27.3-1 に示す振動試験、ランダム振動条件を満たしたことを確認した。

※治具へのｻﾝﾌﾟﾙ取付（実装部品が治具の凹みに納まる向き）※試験機側 ｻﾝﾌﾟﾙ取付部※試験機（振動）設置状態

図 27.3-4 適用治具及び試験機への設置状態（例）27-19

JERG-0-043-TM001AZ2

・ デバイスが外れる方向（面外）方向を Z1 軸とし
た。

X1
Y2
Y1
X2

Z1

X2

Z2
・ 左図は、セラミックパッ
ケージの図であるが、プラスチックパッケージの場合も同じとした。

Y2

Y1

Z1

X1

図 27.3-5 サンプル基板と試験軸（X/Y：面内、Z：面外）

27-20

JERG-0-043-TM001A

Z 軸加振の状況
・ 加速度センサは、2222C を使用。

B：加速度センサ・ 制御用センサは、左図 A 位置の台座部に設置。
・ モニタ用センサは、左図 B 位置の基

A：制御用セン
サ位置

板上に設置。
（本試験の際は、センサの重さが負荷となるため、取り外して実施。左写真
は試行用の基板。）
試行サンプルの加振波形（A）

・ A のみを表示させた波形図。
・ 実効値：26.9305 [Grms]
A・ 問題のない加振が実施されることを確認した。
・ 本条件で本番試験を実施した。

試行サンプルの加振波形（B）

・ B のみを表示させた波形図。
・ 実効値：26.4940 [Grms]
・ 極端な共振点、及び反共振点はなく、B

良好な振動が供試体に負荷されていることを確認した。

図 27.3-6 Z 軸 方向（面外方向）の加振結果

27-21

JERG-0-043-TM001A

X 軸加振の状況

・ 加速度センサは、2222C を使用。
・ 制御用センサは、左図 A 位置の台座部に設置。
・ モニタ用センサは、左図 B 位置の上

B：加速度センサ

板冶具上に設置。

A：制御用センサ位置
試行サンプルの加振波形（A）

・ A のみを表示させた波形図。
・ 実効値：15.3146 [Grms]
・ 問題のない加振が実施されることを確A認した。
・ 本条件で本番試験を実施した。

試行サンプルの加振波形（B）

・ B のみを表示させた波形図。
・ 実効値：15.2412 [Grms]
・ 極端な共振点、及び反共振点はなく、B

良好な振動が供試体に負荷されていることを確認した。

図 27.3-7 X 軸 方向（面外方向）の加振結果

27-22

JERG-0-043-TM001A

Y 軸加振の状況

・ 加速度センサは、2222C を使用。
・ 制御用センサは、左図 A 位置の台座部に設置。
・ モニタ用センサは、左図 B 位置の上

B：加速度センサ

板冶具上に設置。

A：制御用センサ位置

試行サンプルの加振波形（A）

・ A のみを表示させた波形図。
・ 実効値：15.2928 [Grms]
・ 問題のない加振が実施されることを確認した。

A・ 本条件で本番試験を実施した。

試行サンプルの加振波形（B）

・ B のみを表示させた波形図。
・ 実効値：14.9136 [Grms]
・ 極端な共振点、及び反共振点はなく、B

良好な振動が供試体に負荷されていることを確認した。

図 27.3-8 Y 軸 方向（面外方向）の加振結果

27-23

JERG-0-043-TM001A(4) 衝撃試験(a) 衝撃試験は以下の場所、設備にて実施した。
試験場所：宇宙航空研究開発機構 筑波宇宙センター（JAXA）
使用設備：SM-110（AVCO 製)(b) 試験の加振方向は、Z1 軸（面外）の一方向とし、各供試体に対して３回の衝撃負荷を与えた。
(c) 衝撃試験においても振動試験と同じ冶具（試験機側のサンプル取付部との I/F となる治具、
図 27.3-4、図 27.3-5、図 27.3-9 参照）を使用した。試験条件の適用可否については本試験に先立ち事前確認を行った。試行時の振動波形を 図 27.3-9 に示す。
(d) また、事前確認と同一の条件で全ての供試体に対して表 27.3-1 に示す衝撃試験 半波正
弦波条件を確認した。

Z1 軸衝撃の状況

・ 加速度センサは、383 を使用。
・ A は本試験を想定し、台座部に設置。
・ B は基板への負荷を確するため、供試体の基板上に設置。
（本試験の際は、センサの重さが負荷となるため、取り外して実施。左写真
は試行用の基板。）

AB

図 27.3-9Z1 軸 方向（面外方向）の衝撃結果

27-24

JERG-0-043-TM001A

台座上の加振波形（A）
A・ SRS：1000 [G’s] （800～1144[Hz]）、

1500 [G’s]1500 [G’s] （1500～4000[Hz]）以上であることを確認した。
・ 本条件で本番試験を実施した。

1000 [G’s]1144 [Hz]1500 [Hz]800 [Hz]

4000 [Hz]

基板上の加振波形（B）

1500 [G’s]B・ 基板上においても、SRS：1000 [G’s]（800～1144[Hz]）、1500 [G’s] （1500～4000[Hz]）以上であり、負荷の不足
はなく、良好な負荷が掛かっているこ

1000 [G’s]とを確認した。

1144 [Hz]1500 [Hz]800 [Hz]

4000 [Hz]図 27.3-9 Z1 軸 方向（面外方向）の衝撃結果（続き）

27-25

JERG-0-043-TM001A

4.

評価項目

4.1

熱衝撃試験
(1) 外観検査
初期、及び熱衝撃試験500、1000、1500、2000サイクル完了後、はんだ接合部の外観検査を実施した。なお、定期サイクル毎の外観検査は、宇宙機製造会社の立会いの下で実施した。
外観検査は以下の通り実施した。
【内容】 はんだ光沢、割れ、細り、リード割れ等の異常の有無【手法】 実体顕微鏡（×20倍）【数量】 全数（定期サイクル毎）(2) 断面検査
熱衝撃試験500、1000、1500、2000サイクル完了後、はんだ接合部の断面検査を実施した。
断面検査は以下の通り実施した。
【内容】 クラックのレベル判定【手法】 金属顕微鏡【数量】 パッケージ種類／はんだフィレットタイプ毎に 1 サンプルの計 6 サンプル
（定期サイクル毎）

4.2

振動・衝撃試験(1) 外観検査
試験後、外観検査（ｘ20倍）を実施した。
(2) 導通検査
リード接合部の導通検査を実施した。

5.

評価試験結果

5.1

熱衝撃試験
熱衝撃試験前後（0サイクル、500サイクル、1000サイクル、1500サイクル、2000サイクル後）の外観検査及び断面検査の結果を示す。
なお、はんだ表面クラックは、JERG-0-043の表5-15に従って評価し、表面クラックレベル等級4を欠点とする。クラック深さは、JERG-0-043の表5-16に従って評価し、クラック深さレベル等級3以上を欠点とした。

(1) プラスチックパッケージの外観検査及び断面検査

外観検査及び断面検査の結果を表 27.5-1 及び図 27.5-1～図 27.5-23 に示す。
(a) 熱衝撃試験500 サイクル経過後
27-26

JERG-0-043-TM001A
全てのヒールフィレット高さtypeは、はんだ表面に軽微なシワや凹凸が観察された。表面ク
ラックは、観察されなかったことから、表面クラックレベル等級は2等級であった。断面検査の結果、クラックの発生は確認されなかったことから、はんだクラック深さレベル等級は0等級であった。
(b) 熱衝撃試験1000 サイクル経過後全てのヒールフィレット高さtypeは、はんだ表面の軽微なシワや凹凸が顕著化した。表面ク
ラックは、観察されなかったことから、表面クラックレベル等級は2等級であった。断面検査の結果、深さが最大で0.05mm程度の微小なクラックが発生していたことから、はんだクラック深さレベル等級は1等級であった。
(ｃ) 熱衝撃試験1500 サイクル経過後全てのヒールフィレット高さtypeは、はんだ表面のシワや凹凸が顕在化した。表面クラックは、観察されなかったことから、表面クラックレベル等級は2等級であった。断面検査の結果、深さが最大で0.1mm程度の微小なクラックが発生していたことから、はんだクラック深さレベル等級は1等級であった。
(d) 熱衝撃試験2000 サイクル経過後全てのヒールフィレット高さtypeは、はんだ表面のシワや凹凸が更に顕在化した。表面クラックは、観察されなかったことから、表面クラックレベル等級は2等級であった。断面検査の結果、深さが最大で0.1mm程度の微小なクラックが発生していたことから、はんだクラック深さレ
ベル等級は1等級であった。

27-27

JERG-0-043-TM001A

表 27.5-1 外観検査及び断面検査結果

プラスチックパッケージ
外観検査
断面検査
（クラック深さ）
外観状態
はんだ表面ｸﾗｯｸ
・光沢があり、滑らかな状態

レベル等級1（クラックなし）

レベル等級0・光沢があり、滑らかな状態

レベル等級1（クラックなし）

レベル等級0・光沢があり、滑らかな状態

レベル等級1（クラックなし）

レベル等級0・軽微なシワや凹凸が発生

レベル等級2（クラックなし）

レベル等級0・軽微なシワや凹凸が発生

レベル等級2（クラックなし）

レベル等級0・軽微なシワや凹凸が発生

レベル等級2（クラックなし）

レベル等級0・軽微なシワや凹凸が顕著化

レベル等級2（クラックなし）

レベル等級1

・軽微なシワや凹凸が顕著化

レベル等級2（クラックなし）

レベル等級1

・軽微なシワや凹凸が顕著化

レベル等級2（クラックなし）

レベル等級1・シワや凹凸が顕著化

レベル等級2（クラックなし）

レベル等級1・シワや凹凸が顕著化

レベル等級2（クラックなし）

レベル等級1・シワや凹凸が顕著化

レベル等級2（クラックなし）

レベル等級1・シワや凹凸が更に顕著化

レベル等級2（クラックなし）

レベル等級1・シワや凹凸が更に顕著化

レベル等級2（クラックなし）

レベル等級1・シワや凹凸が更に顕著化

レベル等級2（クラックなし）

レベル等級1

typeⅠ ・リード及び本体に損傷なし
初期

typeⅡ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅢ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅠ ・リード及び本体に損傷なし

500ｻｲｸﾙ後

typeⅡ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅢ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅠ ・リード及び本体に損傷なし

1000ｻｲｸﾙ後

typeⅡ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅢ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅠ ・リード及び本体に損傷なし

1500ｻｲｸﾙ後

typeⅡ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅢ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅠ ・リード及び本体に損傷なし

2000ｻｲｸﾙ後

typeⅡ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅢ ・リード及び本体に損傷なし

27-28

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅠ（S/N6、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（34 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真

500 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-1 500 サイクル前後の検査結果
27-29

右（11 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅡ（S/N9、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）

左（1 番ﾋﾟﾝ）左（34 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真

500 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-2 500 サイクル前後の検査結果
27-30

右（11 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅢ（S/N14、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）

左（1 番ﾋﾟﾝ）左（34 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真

500 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-3 500 サイクル前後の検査結果
27-31

右（11 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅠ（S/N4、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（34 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真1000 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-4 1000 サイクル前後の検査結果
27-32

右（11 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅡ（S/N11、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（34 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真1000 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-5 1000 サイクル前後の検査結果
27-33

右（11 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅢ（S/N15、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（34 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真1000 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-6 1000 サイクル前後の検査結果
27-34

右（11 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅢ（S/N15、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（34 番ﾋﾟﾝ）1000 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-7 1000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-35

右（11 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅠ（S/N7、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（34 番ﾋﾟﾝ）

右（11 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験

ぬれ不良

投入前外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-8 1500 サイクル前後の検査結果
27-36

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅠ（S/N7、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（34 番ﾋﾟﾝ）1500 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-9 1500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-37

右（11 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅡ（S/N12、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（34 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-10 1500 サイクル前後の検査結果
27-38

右（11 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅡ（S/N12、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（34 番ﾋﾟﾝ）1500 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-11 1500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-39

右（11 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅢ（S/N17、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（34 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-12 1500 サイクル前後の検査結果
27-40

右（11 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅢ（S/N17、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（34 番ﾋﾟﾝ）1500 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-13 1500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-41

右（11 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅠ（S/N8、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）
熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-14 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅠ)

27-42

右（1 番ﾋﾟﾝ）JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅠ（S/N8、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）2000 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-15 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-43

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅠ（S/N8、IC120）
左（34 番ﾋﾟﾝ）

右（11 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-16 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅠ)

27-44

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅠ（S/N8、IC120）
左（34 番ﾋﾟﾝ）

右（11 番ﾋﾟﾝ）2000 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-17 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-45

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅡ（S/N13、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）
熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-18 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅡ)

27-46

右（1 番ﾋﾟﾝ）JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅡ（S/N13、IC120）
左（34 番ﾋﾟﾝ）

右（11 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-19 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅡ)27-47

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅡ（S/N13、IC120）
左（34 番ﾋﾟﾝ）

右（11 番ﾋﾟﾝ）2000 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-20 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-48

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅢ（S/N18、IC120）
左（44 番ﾋﾟﾝ）
熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-21 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅢ)

27-49

右（1 番ﾋﾟﾝ）JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅢ（S/N18、IC120）
左（34 番ﾋﾟﾝ）

右（11 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-22 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅢ)

27-50

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅢ（S/N18、IC120）
左（34 番ﾋﾟﾝ）

右（11 番ﾋﾟﾝ）2000 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-23 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-51

JERG-0-043-TM001A(2) セラミックパッケージの外観検査及び断面検査
外観検査及び断面検査の結果を表 27.5-2 及び図 27.5-24～図 27.5-55 に示す。
(a) 熱衝撃試験500 サイクル経過後全てのヒールフィレット高さtypeは、はんだ表面に軽微なシワや凹凸が観察された。表面クラックは、ヒールフィレットとリードの境部分に0.3mm程度のクラック長さが観察されたことから、表面クラックレベル等級は3等級であった。断面検査の結果、深さが最大で0.15mm程度の微小なクラックが発生していたことから、はんだクラック深さレベル等級は1等級であった。
(b) 熱衝撃試験1000 サイクル経過後全てのヒールフィレット高さtypeは、はんだ表面の軽微なシワや凹凸が顕著化した。表面クラックは、ヒールフィレットとリードの境部分に0.3mm程度のクラック長さが観察されたことから、表面クラックレベル等級は3等級であった。断面検査の結果、深さが最大で0.2mm程度のクラックが発生していたことから、はんだクラック深さレベル等級は1等級であった。
(ｃ) 熱衝撃試験1500 サイクル経過後全てのヒールフィレット高さtypeは、はんだ表面のシワや凹凸が顕著化した。表面クラッ
クは、ヒールフィレットとリードの境部分に0.5mm程度のクラック長さが観察されたことから、
表面クラックレベル等級は3等級であった。断面検査の結果、深さが最大で0.25mm程度のクラックが発生していたことから、はんだクラック深さレベル等級は1等級であった。
(d) 熱衝撃試験2000 サイクル経過後全てのヒールフィレット高さtypeは、はんだ表面のシワや凹凸が更に顕著化した。表面ク
ラックは、ヒールフィレットとリードの境部分に0.5mm程度のクラック長さが観察されたことか
ら、表面クラックレベル等級は3等級であった。断面検査の結果、深さが最大で0.3mm程
度のクラックが発生していたことから、はんだクラック深さレベル等級は1等級であった。

27-52

JERG-0-043-TM001A

表 27.5-2

外観検査及び断面検査結果

セラミックパッケージ
外観検査
外観状態

レベル等級1（クラックなし）

レベル等級0・光沢があり、滑らかな状態

レベル等級1（クラックなし）

レベル等級0・光沢があり、滑らかな状態

レベル等級1（クラックなし）

レベル等級0・軽微なシワや凹凸が発生

レベル等級3（クラック1/2未満）

レベル等級1(41.0～145.5μm）

・軽微なシワや凹凸が発生

レベル等級3（クラック1/2未満）

レベル等級1(38.5～117.7μm）

・軽微なシワや凹凸が発生

レベル等級3（クラック1/2未満）

レベル等級1(105.8～136.5μm）

・軽微なシワや凹凸が顕著化

レベル等級3（クラック1/2未満）

レベル等級1

・軽微なシワや凹凸が顕著化

レベル等級3（クラック1/2未満）

レベル等級1

・軽微なシワや凹凸が顕著化

レベル等級3（クラック1/2未満）

レベル等級1・シワや凹凸が顕著化

レベル等級3（クラック1/2未満）

レベル等級1・シワや凹凸が顕著化

レベル等級3（クラック1/2未満）

レベル等級1・シワや凹凸が顕著化

レベル等級3（クラック1/2未満）

レベル等級1・シワや凹凸が更に顕著化

レベル等級3（クラック1/2未満）

レベル等級1・シワや凹凸が更に顕著化

レベル等級3（クラック1/2未満）

レベル等級1・シワや凹凸が更に顕著化

レベル等級3（クラック1/2未満）

レベル等級1

typeⅡ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅢ ・リード及び本体に損傷なし

typeⅠ ・リード及び本体に損傷なし
500ｻｲｸﾙ後

typeⅡ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅢ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅠ ・リード及び本体に損傷なし

1000ｻｲｸﾙ後

typeⅡ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅢ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅠ ・リード及び本体に損傷なし

1500ｻｲｸﾙ後

typeⅡ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅢ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅠ ・リード及び本体に損傷なし

2000ｻｲｸﾙ後

断面検査（クラック深さ）

・光沢があり、滑らかな状態

typeⅠ ・リード及び本体に損傷なし
初期

はんだ表面ｸﾗｯｸ

typeⅡ ・リード及び本体に損傷なし
typeⅢ ・リード及び本体に損傷なし

27-53

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅠ（S/N22、IC216）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（36 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真

500 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-24 500 サイクル前後の検査結果
27-54

右（13 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅠ（S/N22、IC216）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（36 番ﾋﾟﾝ）

500 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-25 500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-55

右（13 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅡ（S/N25、IC213）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（36 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真

500 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-26 500 サイクル前後の検査結果

27-56

右（13 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅡ（S/N25、IC213）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（36 番ﾋﾟﾝ）

500 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-27 500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-57

右（13 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅢ（S/N32、IC216）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（36 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真

500 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-28 500 サイクル前後の検査結果
27-58

右（13 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅢ（S/N32、IC216）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（36 番ﾋﾟﾝ）

500 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-29 500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-59

右（13 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅠ（S/N21、IC215）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（36 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真1000 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-30 1000 サイクル前後の検査結果
27-60

右（13 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅠ（S/N21、IC215）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（36 番ﾋﾟﾝ）1000 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-31 1000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-61

右（13 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅡ（S/N27、IC213）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（36 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真1000 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-32 1000 サイクル前後の検査結果
27-62

右（13 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅡ（S/N27、IC213）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（36 番ﾋﾟﾝ）1000 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-33 1000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-63

右（13 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅡ（S/N27、IC213）
左（24 番ﾋﾟﾝ）

右（25 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真1000 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-34 1000 サイクル前後の検査結果
27-64

－

－

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅡ（S/N27、IC213）
左（24 番ﾋﾟﾝ）

右（25 番ﾋﾟﾝ）－1000 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-35 1000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-65

－

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅢ（S/N33、IC216）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（36 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真1000 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-36 1000 サイクル前後の検査結果
27-66

右（13 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅢ（S/N33、IC216）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（36 番ﾋﾟﾝ）1000 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-37 1000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-67

右（13 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅠ（S/N19、IC216）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（36 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-38 1500 サイクル前後の検査結果
27-68

右（13 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅠ（S/N19、IC216）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（36 番ﾋﾟﾝ）1500 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-39 1500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-69

右（13 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅡ（S/N26、IC216）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（36 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-40 1500 サイクル前後の検査結果
27-70

右（13 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅡ（S/N26、IC216）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）左（36 番ﾋﾟﾝ）1500 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-41 1500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-71

右（13 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅢ（S/N29、IC216）
左（36 番ﾋﾟﾝ）

右（13 番ﾋﾟﾝ）

左（25 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-42 1500 サイクル前後の検査結果
27-72

右（24 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A

ｔypeⅢ（S/N29、IC216）
左（36 番ﾋﾟﾝ）

右（13 番ﾋﾟﾝ）

左（25 番ﾋﾟﾝ）1500 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-43 1500 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-73

右（24 番ﾋﾟﾝ）

JERG-0-043-TM001A
ｔypeⅠ（S/N23、IC213）
左（48 番ﾋﾟﾝ）
熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-44 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅠ)

27-74

右（1 番ﾋﾟﾝ）JERG-0-043-TM001A
ｔypeⅠ（S/N23、IC213）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）2000 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-45 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-75

JERG-0-043-TM001A
ｔypeⅠ（S/N23、IC213）
左（36 番ﾋﾟﾝ）

右（13 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-46 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅠ)

27-76

JERG-0-043-TM001A
ｔypeⅠ（S/N23、IC213）
左（36 番ﾋﾟﾝ）

右（13 番ﾋﾟﾝ）2000 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-47 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-77

JERG-0-043-TM001A
ｔypeⅡ（S/N28、IC214）
左（36 番ﾋﾟﾝ）

右（13 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-48 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅡ)27-78

JERG-0-043-TM001A
ｔypeⅡ（S/N28、IC214）
左（36 番ﾋﾟﾝ）

右（13 番ﾋﾟﾝ）2000 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-49 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-79

JERG-0-043-TM001A
ｔypeⅡ（S/N28、IC214）
左（25 番ﾋﾟﾝ）

右（24 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-50 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅡ)

27-80

JERG-0-043-TM001A
ｔypeⅡ（S/N28、IC214）
左（25 番ﾋﾟﾝ）

右（24 番ﾋﾟﾝ）2000 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-51 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-81

JERG-0-043-TM001A
ｔypeⅢ（S/N31、IC216）
左（48 番ﾋﾟﾝ）
熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-52 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅢ)

27-82

右（1 番ﾋﾟﾝ）JERG-0-043-TM001A
ｔypeⅢ（S/N31、IC216）
左（48 番ﾋﾟﾝ）

右（1 番ﾋﾟﾝ）2000 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-53 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-83

JERG-0-043-TM001A
ｔypeⅢ（S/N31、IC216）
左（36 番ﾋﾟﾝ）

右（13 番ﾋﾟﾝ）

熱衝撃試験
投入前外観写真

500 サイクル
経過後外観写真1000 サイクル
経過後外観写真

1500 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後外観写真2000 サイクル
経過後断面写真

図 27.5-54 2000 サイクル前後の検査結果 （typeⅢ)

27-84

JERG-0-043-TM001A
ｔypeⅢ（S/N31、IC216）
左（36 番ﾋﾟﾝ）

右（13 番ﾋﾟﾝ）2000 サイクル
経過後断面写真（クラック部拡大）

図 27.5-55 2000 サイクル経過後の断面検査結果（クラック部拡大）

27-85

JERG-0-043-TM001A(2) 熱衝撃試験結果のまとめ（a） ヒールフィレット高さを「typeⅠの上がりなし（JERG 規格内）、typeⅡの R 部厚みあり、typeⅢの
R 部根元近くまで上がり」に分けて熱衝撃試験を実施した結果、JERG-0-043 の 4.4 項で規定された 500 サイクル後の欠点判定基準である「はんだ表面クラックレベル等級 4 及びクラック深さレ
ベル等級 3 以上」に対して、全ての type のプラスチックパッケージが「はんだ表面クラックレベル
等級 2 及びクラック深さレベル等級 0」であった。セラミックパッケージも全ての type が「はんだ表面クラックレベル等級 3 及びクラック深さレベル等級 1」で、JERG の判定基準を満足していた。また、type での評価結果に差異は認められなかった。
(ｂ) 継続して実施した 1000 サイクル、1500 サイクル及び 2000 サイクルにおいても、プラスチックパ
ッケージ及びセラミックパッケージ共に全ての type が、500 サイクルと同じように JERG の判定基準を満足すると共に、type での評価結果に差異は認められなかった。

27-86

JERG-0-043-TM001A
5.2

振動・衝撃試験(1) 外観検査
初期外観（試験前）、及び振動・衝撃試験後外観を図27.5-56に示す。
外観検査の結果、JERG-0-043の4.4.2項（3）で規定された判定基準である「はんだ接続部に部
品端子幅の1/2以上の深さのクラックがないこと」に対して、プラスチックパッケージ品及びセラミッ
クパッケージ品共にクラックが発生していなかった。

図 27.5-56 初期（試験前）、振動、衝撃試験後外観

27-87

JERG-0-043-TM001A(2) 導通検査
リード接合部の導通検査結果は、JERG-0-043の4.4.2項（3）で規定された判定基準である「電気特性を測定して異常のないこと」に対して、プラスチックパッケージ品及びセラミックパッケージ
品共に異常（基板とリード間の電気的な導通が取れない部分）がなかった。
(3) 振動・衝撃試験のまとめ
ヒールフィレット高さを「typeⅠの上がりなし（JERG規格内）、typeⅡのR部厚みあり、typeⅢのR部根元近くまで上がり」に分けて振動・衝撃試験を実施した結果、JERG-0-043で規定された判定基準を全てのtypeのプラスチックパッケージ品及びセラミックパッケージ品が満足した。また、typeでの評価結果に差異は認められなかった。

6.

まとめ
熱衝撃試験及び振動・衝撃試験の評価結果より、typeⅢのヒールフィレット高さがリード根元近くまで上がり、ストレスリリーフ部（部品本体側折り曲げ部）がはんだで埋もれても、はんだ付接合部の信頼性に影響がなく、部品リード根元部分も問題ない結果が得られたことから、最大ヒールフィレット高さを
J-STD-001E class3の基準とすることを提案する。

7.

JERG-0-043 への反映案の検討
6項で提案したJ-STD-001E class3の最大ヒールフィレット高さ基準をJERG-0-043の「表5-11 ガルウィン
グリード端子部品のはんだ付け外観判定基準」に反映する案を下記に示す。

＜JERG-0-043 への反映案＞（表 5-11）
適用

寸法

要求値
はんだフィレットはリード肩の曲げ部にかかってもよい。

最大ヒールフィレット高さE

はんだは部品モールド部やシール部に接触してはならない。42
アロイや同等金属のリードを有する表面実装部品は、ボディーの下にはんだがはみ出してはならない。

以上
27-88