質問: セラミック部品の半田クラックについて 実装基板を信頼性評価のために熱衝撃試験に投入したところ、フィルター等のセラミック部品にのみ半田クラックが発生しました。 原因は、fr-4基板とセラミックの熱膨張係数差によるものと推測しています。 そこで質問なのですが、熱衝撃試験によるセラミック部品の半田クラックは、一般的な常識なのでしょうか? それとも、何らかの実装条件が悪いために顕在化しているものなのでしょうか? また、こうすればクラックの抑制に効果的と言うものがあればアドバイスをお願いします(リフロー温度を低めにするとか、本加熱後の基板冷却を急勾配にする等々・・・) 【条件】 ・fr-4金フラッシュ仕様 + セラミック製フィルター ・はんだ sn62.8/pb36.8/ag0.4(銀入り共晶はんだ) ・試験条件 -40°C⇔+80°C(各30分) ・300サイクル頃からクラック発生 宜しくお願いいたします。
回答: 熱膨張差でもサイズが小さければ影響は少ないないはずですから、きっとサイズの大きいもので発生しているんですよね? また熱衝撃試験ではんだクラックが発生するのは当たり前なので、何サイクル後にクラック率が何%とかいう判定基準を用いて、接続寿命の合否判断をすべきでしょう。 寿命を延ばしたかったら、ランドサイズ変更、部品サイズの小型化(個数は増えますが)、マスクを厚くする等でしょうか。 基板とはんだ界面でクラックが入っているのなら、基板の下地ni(-p)めっきに問題がある可能性もあります。 基準に関する具体的な数値はご勘弁願います。(すみません) -40°C⇔+80°Cなら、いつかは多かれ少なかれ半田にクラックが入るのは至極当たり前と考えるべきでしょう。 はんだに期待する機能は電気的および機械的接合ですから、げんさんの所の製品が、どんな環境で何年持たせたい製品か?で、何かしらの基準を設ける必要があるでしょう。 この場合の寿命の定義ですが、何もcoffin-mansonを用いて難しく考える必要はないでしょう。 クラックのレベルが電気特性に影響を及ぼしておらず、使用環境下(例えば振動する環境とか携帯される製品で落とされる可能性があるとか)でオープンにならないレベルのものであれば、寿命は持っているという考え方もあると考えます。