JP4095511B2 - Lead-free solder joint strength determination method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、無鉛はんだの接合強度を判定する無鉛はんだの接合強度判定方法、及び装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for determining the bonding strength of lead-free solder that determines the bonding strength of lead-free solder.
従来、無鉛はんだを含む金属組織に関し、当該無鉛はんだの接合強度を判定する方法に関連した手法としては、有限要素法三次元熱弾性解析から求めた相当歪み振幅と観測したせん断歪みとから亀裂進展速度式を求めた後に、寿命評価基準式を求めることにより、接続寿命を求める方法が開示されている(特許文献1参照)。
しかしながら、この方法では、有限要素法三次元熱弾性解析、亀裂進展速度式、及び寿命評価基準式といった高度な専門知識を必要とするため、これらの高度な専門知識を用いることなく、容易に無鉛はんだの金属組織に関する接合強度の判定を行うことが出来ない。 However, this method requires advanced expertise such as the finite element method three-dimensional thermoelastic analysis, crack growth rate equation, and life evaluation criterion equation, so it is easy to lead-free without using these advanced expertise. It is not possible to determine the joint strength related to the metal structure of the solder.
また、この方法により無鉛はんだの接合強度を判定する場合、せん断歪み等を高精度で算出しなければならないが、これには、極めて熟練した技術を必要とする。 Moreover, when determining the joint strength of lead-free solder by this method, the shear strain and the like must be calculated with high accuracy, but this requires extremely skilled techniques.
無鉛はんだの接合強度を、高度な専門知識及び熟練した技術を用いることなく、容易に知ることが出来る無鉛はんだの接合強度の判定手法は、現在知られていない。 There is currently no known method for determining the bonding strength of lead-free solder, which can easily determine the bonding strength of lead-free solder without using advanced expertise and skilled techniques.
一般に、製品の改造等により回路を変更しようとする場合、部品をプリント基板上に再実装するため、この部品をプリント基板上に固定している無鉛はんだをも再加熱する可能性がある。 In general, when a circuit is to be changed by modifying a product or the like, the component is re-mounted on the printed circuit board, so that the lead-free solder that fixes the component on the printed circuit board may be reheated.
このような場合、無鉛はんだの再加熱によって、プリント基板上に実装されている部品と無鉛はんだとの間のはんだ接合に問題が発生したか否か、換言すれば、はんだの接合強度に問題が発生したかどうかを容易に知ることが出来れば、部品の再利用をスムーズに行うことが出来るが、このような手法は知られていない。 In such a case, whether or not the reheating of the lead-free solder has caused a problem in the solder joint between the component mounted on the printed circuit board and the lead-free solder, in other words, the solder joint strength has a problem. If it can be easily known whether or not it has occurred, parts can be reused smoothly, but such a method is not known.
本発明者の無鉛はんだの関する考察によれば、部品の再利用をスムーズに行う観点から、無鉛はんだの再加熱により、無鉛はんだと部品との間の接合強度に問題が発生したかどうかを容易に得ることが出来る無鉛はんだの接合強度判定方法、及び装置に対する要望が高まっている。 According to the inventor's consideration regarding lead-free solder, it is easy to determine whether reheating of lead-free solder has caused a problem in the bonding strength between the lead-free solder and the component from the viewpoint of smoothly reusing the component. There is an increasing demand for a method and apparatus for determining the bonding strength of lead-free solder that can be obtained in a simple manner.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、高度な専門知識及び熟練した技術を必要とすることなく、無鉛はんだの接合強度を容易に知ることを可能にする無鉛はんだの接合強度判定方法、及び装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and it is possible to easily determine the bonding strength of lead-free solder without the need for advanced specialized knowledge and skill. It is an object to provide a method and apparatus.
本発明の骨子は、予め定められた組織パラメータと、無鉛はんだの表面の観測の結果とを比較する構成により、高度な専門知識及び熟練した技術を必要とすることなく、無鉛はんだの接合強度を容易に知ることを可能にするという効果を達成することにある。 The essence of the present invention is to compare the strength of the lead-free solder without the need for advanced specialized knowledge and skill by comparing the structure parameters determined in advance with the observation results of the surface of the lead-free solder. It is to achieve the effect of making it easy to know.
なお、本明細書に記載の「組織パラメータ」とは、無鉛はんだの接合強度が一定以上低下していないことを示す指標値を言う。 The “structure parameter” described in the present specification refers to an index value indicating that the joint strength of the lead-free solder has not decreased more than a certain level.
さて、以上のような本発明の骨子は、具体的には、以下のような手段を講じることにより達成される。 The gist of the present invention as described above is specifically achieved by taking the following means.
本発明の一態様に係わる無鉛はんだの接合強度判定方法は、無鉛はんだの金属組織の変化に基づいて、無鉛はんだの接合強度を判定する無鉛はんだの接合強度判定方法であって、無鉛はんだの表面の金属組織を観測する金属組織観測工程と、金属組織観測工程により得られた観測結果と、無鉛はんだの接合強度が低下していないことを示す組織パラメータとを比較する組織パラメータ比較工程とを含む無鉛はんだの接合強度判定方法である。 The lead-free solder joint strength determining method according to one aspect of the present invention is a lead-free solder joint strength determining method for determining the lead-free solder joint strength based on a change in the metal structure of the lead-free solder. A metal structure observation step for observing the metal structure of the metal, and a structure parameter comparison step for comparing the observation result obtained by the metal structure observation step with a structure parameter indicating that the bonding strength of the lead-free solder is not reduced. This is a method for determining the bonding strength of lead-free solder.
これにより、無鉛はんだの表面の金属組織の観測結果と、無鉛はんだの接合強度が低下していないことを示す組織パラメータとを比較するだけで無鉛はんだの接合強度が低下しているかどうか判定出来るので、高度な専門知識及び熟練した技術を必要とすることなく、無鉛はんだの接合強度を容易に知ることが可能になる。 As a result, it is possible to determine whether the bonding strength of lead-free solder is reduced simply by comparing the observation result of the metal structure on the surface of lead-free solder with the structural parameters indicating that the bonding strength of lead-free solder is not reduced. Therefore, it is possible to easily know the joint strength of lead-free solder without the need for advanced specialized knowledge and skill.
なお、上記無鉛はんだは、少なくとも錫と銀とを含むことが好ましい。 The lead-free solder preferably contains at least tin and silver.
なお、上記織パラメータは、少なくとも1回当りの加熱時間毎に、対応して記憶された前記無鉛はんだの表面の画像データから算出する数値データであってもよい。 The weaving parameter may be numerical data calculated from image data of the surface of the lead-free solder stored correspondingly at least for each heating time.
また、上記パラメータは、少なくとも加熱回数毎に、対応して記憶された前記無鉛はんだの表面の画像データから算出する数値データであってもよい。 The parameter may be numerical data calculated from image data of the surface of the lead-free solder stored correspondingly at least every number of times of heating.
さらに、上記組織パラメータは、少なくとも基板への実装回数毎に、対応して記憶された前記無鉛はんだの表面の画像データから算出する数値データであってもよい。 Furthermore, the structure parameter may be numerical data calculated from image data of the surface of the lead-free solder stored correspondingly at least for each mounting on the board.
本発明の一態様に係わる無鉛はんだの接合強度判定方法は、組織パラメータは、加熱回数が1回の場合における無鉛はんだに含まれる錫の結晶粒の長軸方向の長さと短軸方向の長さとの比率であり、当該比率が2倍以上である場合、無鉛はんだの接合強度が低下していないと判定する無鉛はんだの接合強度判定方法である。 In the method for determining the bonding strength of lead-free solder according to one aspect of the present invention, the structural parameters are the length in the major axis direction and the length in the minor axis direction of tin crystal grains contained in the lead-free solder when the number of heating times is one. This ratio is a lead-free solder joint strength determination method that determines that the joint strength of lead-free solder is not lowered when the ratio is twice or more.
これにより、加熱回数が1回で、かつ、無鉛はんだに含まれる錫の結晶粒の長軸方向の長さと短軸方向の長さとの比率が2倍以上である場合に、無鉛はんだの接合強度が低下していないと判定するので、高度な専門知識及び熟練した技術を必要とすることなく、無鉛はんだの接合強度を容易に知ることが可能になる。 Thereby, when the number of times of heating is one and the ratio between the length in the major axis direction and the length in the minor axis direction of the tin crystal grains contained in the lead-free solder is twice or more, the joint strength of the lead-free solder Therefore, it is possible to easily know the bonding strength of the lead-free solder without requiring a high level of expertise and skill.
本発明の一態様に係わる無鉛はんだの接合強度判定方法は、組織パラメータは、加熱回数が2回の場合における無鉛はんだに含まれる錫の結晶粒の長軸方向の長さと短軸方向の長さとの比率であり、この比率が2倍以下である場合、無鉛はんだの接合強度が低下していないと判定する無鉛はんだの接合強度判定方法である。 In the method for determining the strength of lead-free solder according to one aspect of the present invention, the structural parameters are the length in the major axis direction and the length in the minor axis direction of tin crystal grains contained in the lead-free solder when the number of heating times is two. This ratio is a lead-free solder joint strength determination method in which it is determined that the joint strength of lead-free solder is not lowered when this ratio is twice or less.
これにより、加熱回数が2回で、錫の結晶粒の長軸方向の長さと短軸方向の長さとの比率が2倍以下である場合、無鉛はんだの接合強度が低下していないと判定するので、高度な専門知識及び熟練した技術を必要とすることなく、無鉛はんだの接合強度を容易に知ることが可能になる。 Thereby, when the number of times of heating is 2 and the ratio of the length in the major axis direction to the length in the minor axis direction of the tin crystal grains is twice or less, it is determined that the bonding strength of the lead-free solder is not lowered. Therefore, it becomes possible to easily know the bonding strength of the lead-free solder without requiring high specialized knowledge and skill.
本発明の一態様に係わる無鉛はんだの接合強度判定方法は、組織パラメータは、無鉛はんだの実装回数が1回の場合における金属間化合物の厚さであり、金属間化合物の厚さが0.5μm以下である場合、無鉛はんだの接合強度が低下していないと判定する無鉛はんだの接合強度判定方法である。 In the lead-free solder joint strength determination method according to one embodiment of the present invention, the structure parameter is the thickness of the intermetallic compound when the lead-free solder is mounted once, and the thickness of the intermetallic compound is 0.5 μm. When it is below, it is the joint strength determination method of the lead-free solder which determines that the joint strength of the lead-free solder is not lowered.
これにより、無鉛はんだの実装回数が1回で、かつ、金属間化合物の厚さ0.5μm以下である場合、無鉛はんだの接合強度が低下していないと判定するので、高度な専門知識及び熟練した技術を必要とすることなく、無鉛はんだの接合強度を容易に知ることが可能になる。 As a result, when the lead-free solder is mounted once and the thickness of the intermetallic compound is 0.5 μm or less, it is determined that the joint strength of the lead-free solder is not lowered. This makes it possible to easily know the bonding strength of lead-free solder without the need for such techniques.
本発明の一態様に係わる無鉛はんだの接合強度判定方法は、組織パラメータは、無鉛はんだの実装回数が2回の場合における金属間化合物の厚さであり、金属間化合物の厚さが0.5μm以上1.0μm以下の厚さである場合、無鉛はんだの接合強度が低下していないと判定する無鉛はんだの接合強度判定方法である。 In the method for determining the bonding strength of lead-free solder according to one aspect of the present invention, the structure parameter is the thickness of the intermetallic compound when the number of times the lead-free solder is mounted is 2, and the thickness of the intermetallic compound is 0.5 μm. When the thickness is 1.0 μm or less, the lead-free solder joint strength determination method determines that the joint strength of the lead-free solder is not lowered.
これにより、無鉛はんだの実装回数が2回で、かつ、金属間化合物の厚さ0.5μm以上1.0μm以下の厚さである場合、無鉛はんだの接合強度が低下していないと判定するので、高度な専門知識及び熟練した技術を必要とすることなく、無鉛はんだの接合強度を容易に知ることが可能になる。 As a result, when the lead-free solder is mounted twice and the thickness of the intermetallic compound is 0.5 μm or more and 1.0 μm or less, it is determined that the bonding strength of the lead-free solder is not lowered. Therefore, it is possible to easily know the joint strength of lead-free solder without the need for advanced specialized knowledge and skill.
本発明の一態様に係わる無鉛はんだの接合強度判定方法は、組織パラメータは、無鉛はんだの実装回数が3回の場合における金属間化合物の厚さであり、金属間化合物の厚さが3.0μm以上の厚さである場合、無鉛はんだの接合強度が低下していないと判定する無鉛はんだの接合強度判定方法である。 In the lead-free solder joint strength determination method according to one aspect of the present invention, the structure parameter is the thickness of the intermetallic compound when the lead-free solder is mounted three times, and the thickness of the intermetallic compound is 3.0 μm. When it is the above thickness, it is the joint strength determination method of the lead-free solder which determines with the joint strength of lead-free solder not reducing.
これにより、無鉛はんだの実装回数が3回で、かつ、金属間化合物の厚さが3.0μm以上の厚さである場合、無鉛はんだの接合強度が低下していないと判定するので、高度な専門知識及び熟練した技術を必要とすることなく、無鉛はんだの接合強度を容易に知ることが可能になる。 Accordingly, when the lead-free solder is mounted three times and the thickness of the intermetallic compound is 3.0 μm or more, it is determined that the bonding strength of the lead-free solder is not lowered. It becomes possible to easily know the joint strength of lead-free solder without requiring specialized knowledge and skill.
本発明の一態様に係わる無鉛はんだの接合強度判定装置は、無鉛はんだの表面の金属組織の変化に基づいて、無鉛はんだの接合強度を判定する無鉛はんだの接合強度判定装置であって、無鉛はんだの表面を観測する観測手段と、観測手段による観測の結果から無鉛はんだの接合強度が低下していないことを示す組織パラメータを設定する組織パラメータ設定手段と、組織パラメータ設定手段により設定された組織パラメータが記憶された組織パラメータ記憶手段と、接合強度の判定対象の無鉛はんだの金属組織の観測の結果に基づいて、得られた組織パラメータと組織パラメータ記憶手段に記憶された組織パラメータとを比較することにより無鉛はんだの接合強度が低下したか否かを判定する接合強度判定手段と、接合強度判定手段による判定結果を出力する出力手段とを備えた構成である。 A lead-free solder joint strength determining device according to one aspect of the present invention is a lead-free solder joint strength determining device that determines the lead-free solder joint strength based on a change in the metal structure of the lead-free solder surface. An observation means for observing the surface of the structure, a structure parameter setting means for setting a structure parameter indicating that the bonding strength of the lead-free solder is not reduced from the result of observation by the observation means, and a structure parameter set by the structure parameter setting means Is compared with the structure parameter stored in the structure parameter storage means based on the observation result of the metal structure of the lead-free solder whose bonding strength is to be determined. The joint strength judging means for judging whether or not the joint strength of the lead-free solder has decreased, and the judgment by the joint strength judging means. A configuration in which an output means for outputting a result.
このような構成によれば、接合強度の判定対象の無鉛はんだの金属組織の観測の結果、得られた組織パラメータと組織パラメータ記憶手段に記憶された組織パラメータとを比較することにより、無鉛はんだの接合強度が低下したか否かを判定するので、高度な専門知識及び熟練した技術を必要とすることなく、無鉛はんだの接合強度を容易に知ることが可能になる。 According to such a configuration, as a result of observation of the metal structure of the lead-free solder whose bonding strength is to be determined, by comparing the obtained structure parameter with the structure parameter stored in the structure parameter storage means, Since it is determined whether or not the bonding strength is reduced, it is possible to easily know the bonding strength of the lead-free solder without requiring a high level of expertise and skill.
本発明によれば、高度な専門知識及び熟練した技術を必要とすることなく、無鉛はんだの接合強度を容易に知ることを可能にする無鉛はんだの接合強度判定方法、及び装置を提供出来る。 According to the present invention, it is possible to provide a lead-free solder joint strength determination method and apparatus that makes it possible to easily know the joint strength of lead-free solder without requiring high-level specialized knowledge and skill.
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態に係る無鉛はんだの接合強度判定方法を適用した無鉛はんだ接合強度判定装置1の構成例を示す機能ブロック図である。 FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration example of a lead-free solder joint strength determination apparatus 1 to which a lead-free solder joint strength determination method according to an embodiment of the present invention is applied.
図2は、本発明の一実施の形態に係る無鉛はんだの接合強度判定方法の適用対象のうちの一つである、チップ抵抗11とプリント基板上12に設けられたランド13とを接合する、無鉛はんだ14の平面図である。
FIG. 2 is a view of joining a
図3は、同実施の形態に係る無鉛はんだの接合強度判定方法の適用対象のうちの一つである、チップ抵抗11とプリント基板上12に設けられたランド13とを接合する、無鉛はんだ14の側面図である。
FIG. 3 shows a lead-
なお、本実施の形態に係る無鉛はんだの接合強度判定方法の適用対象は、少なくとも錫と銀とを含む錫銀系の無鉛はんだである。 In addition, the application object of the joining strength determination method of the lead-free solder according to the present embodiment is a tin-silver-based lead-free solder containing at least tin and silver.
特に、本実施の形態で用いる無鉛はんだは、3Wtパーセントの銀と0.5Wtパーセントの銅と錫とを含有する無鉛はんだ、又は3.5Wtパーセントの銀と0.7Wtパーセントの銅と錫とを含有する無鉛はんだを用いることがより好ましい。 In particular, the lead-free solder used in this embodiment is a lead-free solder containing 3 Wt percent silver and 0.5 Wt percent copper and tin, or 3.5 Wt percent silver and 0.7 Wt percent copper and tin. It is more preferable to use lead-free solder contained.
本実施の形態に係る無鉛はんだの接合強度判定装置1は、撮像部2と、指令入力部3と、画像入力切換部4と、組織パラメータ設定部5と、組織パラメータデータベース6と、接合強度判定部7と、出力部8とから構成される。
The lead-free solder joint strength determining apparatus 1 according to the present embodiment includes an
なお、本実施の形態に係る無鉛はんだの接合強度判定装置1は、例えば、記録媒体又は通信ネットワークを介してインストールされたプログラムによって動作が制御されるコンピュータにより各機能が実現される。 In the lead-free solder joint strength determination device 1 according to the present embodiment, each function is realized by a computer whose operation is controlled by a program installed via a recording medium or a communication network, for example.
撮像部2は、無鉛はんだの表面上の金属組織を観測するものであり、当該金属組織の画像データを撮像し、当該撮像した画像データを画像入力切換部4に出力する。
The
指令入力部3は、通常のデータ入力機能を有しており、主として操作者の操作によって、組織パラメータを設定するためのパラメータ設定指令と観測条件、例えば加熱回数、基板上への実装回数、及び1回当りの加熱時間との組と、接合強度を判定するための接合強度判定指令との入力がなされるものである。
The
画像入力切換部4は、指令入力部3からパラメータ設定指令が入力されたか否かを判定する機能と、当該判定の結果、パラメータ設定指令が入力されたと判定した場合に、撮像部2から出力された画像データを組織パラメータ設定部5に出力する機能と、前述した判定の結果、接合強度判定指令が入力されたと判定した場合、撮像部から出力された画像データを接合強度判定部7に出力する機能とを有する。
The image
組織パラメータ設定部5は、画像入力切換部4から出力された画像データに周知の画像処理を実行し、当該画像処理の結果から無鉛はんだの接合強度の低下を判定するための強度指標を抽出する機能と、当該抽出した接合強度の低下したか否かを判定するための強度指標が金属組織に出現したことを示す数値データを、組織パラメータとして設定する機能と、当該設定した組織パラメータと、観測条件、例えば加熱回数、基板上への実装回数、及び1回当りの加熱時間との組を組織パラメータデータベース6に記憶させる機能とを有する。
The tissue
組織パラメータデータベース6には、組織パラメータ設定部5により設定された組織パラメータと観測条件、例えば加熱回数、基板上への実装回数、及び1回当りの加熱時間とが対応して記憶されている。
The
接合強度判定部7は、画像入力切換部4から出力された画像データを受け取った場合、当該画像データに画像処理を実行する機能と、当該画像処理の結果から組織パラメータを抽出する機能と、組織パラメータデータベース6を検索し、検索結果として予め設定された組織パラメータを読出す機能と、当該読出した組織パラメータと、前述した画像処理の結果から抽出した組織パラメータとを比較することにより無鉛はんだの接合強度が低下したか否かを判定する機能と、当該判定結果を出力部8に出力する機能とを有する。
When receiving the image data output from the image
出力部8は、接合強度判定部7から出力された判定結果を外部に出力する。
The
以下、本実施の形態に係る無鉛はんだの接合強度判定方法の概要を、図を用いて説明する。 Hereinafter, an outline of the lead-free solder joint strength determination method according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図4は、本実施の形態に係る無鉛はんだの接合強度判定方法の一例を説明するためのフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart for explaining an example of a method for determining the bonding strength of lead-free solder according to the present embodiment.
本実施の形態に係る無鉛はんだの接合強度判定方法は、無鉛はんだの組織パラメータを設定するために、加熱回数、加熱時間、及びプリント基板上への実装回数が判明している
無鉛はんだの表面の金属組織を観測することにより、組織パラメータを設定するまでの工程ST1〜工程ST3と、この組織パラメータを用いて加熱回数、加熱時間、及びプリント基板への実装回数が判明していない無鉛はんだの接合強度の判定を行う工程ST4〜工程ST6とからなる。
In the lead-free solder joint strength determination method according to the present embodiment, the number of heating times, the heating time, and the number of mounting times on the printed circuit board are known in order to set the structure parameters of the lead-free solder. By observing the metal structure, the steps ST1 to ST3 until the structure parameter is set, and the joining of lead-free solder whose heating number, heating time, and mounting number on the printed circuit board are not known using this structure parameter It consists of process ST4-process ST6 which performs intensity | strength determination.
まず、組織パラメータの抽出対象である加熱回数、加熱時間、及び基板への実装回数が判明している無鉛はんだの金属組織を撮像する(ST1)。 First, a metal structure of lead-free solder whose structure parameters are to be extracted and whose number of heating times, heating time, and number of mountings on the substrate are known is imaged (ST1).
次に、接合強度の低下の度合いと観測された金属組織の接合強度の低下の度合いとの関係から無鉛はんだの接合強度の低下の兆候を示す強度指標が調査される(ST2)。 Next, a strength index indicating an indication of a decrease in the bonding strength of the lead-free solder is investigated from the relationship between the degree of decrease in the bonding strength and the observed decrease in the bonding strength of the metal structure (ST2).
次に、組織パラメータ設定部5は、無鉛はんだの強度指標を検出するための組織パラメータの設定指令を判定者から受け付けて、組織パラメータと、観測条件、例えば実装回数、加熱回数との組を対応させて、組織パラメータデータベース6に記憶させる(ST3)。
Next, the structure
次に、撮像部2は、接合強度の判定対象である、加熱回数、加熱時間、及び基板への実装回数が不明の無鉛はんだの金属組織を撮像する(ST4)。
Next, the
次に、接合強度判定部7は、撮像部2により撮像された接合強度の適用対象の無鉛はんだの表面の画像データを画像処理し、画像処理の結果と、組織パラメータデータベース6に記憶された組織パラメータとを比較して、当該比較結果として接合強度の低下の有無を検出する接合強度の判定処理を実行する(ST5)。
Next, the bonding strength determination unit 7 performs image processing on the image data of the surface of the lead-free solder to which the bonding strength is applied, which is imaged by the
次に、出力部8は、接合強度判定部7による接合強度の判定の結果を出力する(ST6)。
Next, the
以上のような一連の手順により、無鉛はんだの接合強度を判定する。 The joint strength of lead-free solder is determined by a series of procedures as described above.
以下、当該無鉛はんだの接合強度判定装置1が実現する無鉛はんだの接合強度判定方法に関し、具体的な例を挙げてより詳細に説明する。 Hereinafter, the lead-free solder joint strength determination method realized by the lead-free solder joint strength determination device 1 will be described in more detail with specific examples.
工程ST1は、撮像部2により、錫銀系の無鉛はんだの金属組織が観測される。
In the process ST1, the metal structure of the tin-silver-based lead-free solder is observed by the
ここで、無鉛はんだの金属組織を観測する手法としては、当該金属組織を撮像することにより、取り込んだ画像データに対して周知の画像処理を実行する手法、周知のX線分光法を用いたX線解析装置、例えばX線マイクロアナライザー(EPMA)により無鉛はんだの金属組織の表面から放射される特性X線を受け取り、当該受け取った特性X線のエネルギーを解析する手法、及び目視で金属組織を観測する手法等がある。 Here, as a technique for observing the metal structure of the lead-free solder, a technique for performing known image processing on the captured image data by imaging the metal structure, and an X using a known X-ray spectroscopy. A characteristic X-ray emitted from the surface of a lead-free solder metal structure is received by an X-ray microanalyzer (EPMA), for example, and the energy of the received characteristic X-ray is analyzed, and the metal structure is visually observed. There is a technique to do.
工程ST2では、無鉛はんだの表面で露出された金属組織の観測の結果から強度指標が調査される。 In step ST2, the strength index is investigated from the result of observation of the metal structure exposed on the surface of the lead-free solder.
工程ST3では、組織パラメータ設定部5により、観測の結果、得られた無鉛はんだの金属組織の画像データから略楕円形形状の錫の結晶粒を検出するための数値データが組織パラメータとして設定され、当該設定された組織パラメータと指令入力部3から入力された観測条件との組が組織パラメータデータベース6に記憶される。
In step ST3, the structure
ここで、設定される組織パラメータとしては、例えば、略楕円形形状の錫の結晶の形状に関する数値データ、例えば、錫の結晶粒の長軸方向の長さと単軸方向の長さとの比率が挙げられる。 Here, as the texture parameter to be set, for example, numerical data related to the shape of the substantially elliptical tin crystal, for example, the ratio of the length in the major axis direction to the length in the uniaxial direction of the tin crystal grains can be given. It is done.
図5は、本実施の形態に係るプリント基板への1回目の実装時における無鉛はんだ14の金属組織の撮像結果として、得られた画像データの一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of image data obtained as an imaging result of the metal structure of the lead-
図6は、図5に示す無鉛はんだ14の金属組織の撮像結果として得られた画像データの模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of image data obtained as an imaging result of the metal structure of the lead-
この例では、無鉛はんだ14の金属組織に含まれる錫の結晶粒15は、略水平方向、又は略垂直方向等の略一定の方向に沿って配列された略楕円形形状を有している。
In this example, the
このように、無鉛はんだの結晶粒が略一定の方向に沿って配列されるのは、凝固時の冷却に起因するものである。 Thus, the reason why the crystal grains of the lead-free solder are arranged in a substantially constant direction is due to cooling during solidification.
本発明者が計測したところによれば、この略楕円形形状を有する錫の結晶粒15の長軸方向の長さは、短軸方向の長さの2倍以上の値となっていた。
According to the measurement by the present inventor, the length in the major axis direction of the
しかも、本発明者の観測したところによれば、このように錫の結晶粒15の長軸方向の長さは、短軸方向の長さの2倍以上の値となっている場合に、無鉛はんだの接合強度には、特に問題が見られなかった。
Moreover, according to the observation of the present inventor, when the length in the major axis direction of the
なお、ここで、長軸方向の長さと、短軸方向の長さとを決定する手法としては、例えば以下のような手順(1)〜(9)の一連の手順からなる手法で決定してもよい。 Here, as a technique for determining the length in the major axis direction and the length in the minor axis direction, for example, the technique may be determined by a technique including a series of procedures (1) to (9) as follows. Good.
(1)画像データ内から任意の個数の結晶粒をサンプルとして抽出する。 (1) An arbitrary number of crystal grains are extracted as sample from the image data.
(2)抽出した結晶粒の画像のうち、濃度の高い部分を抽出する。 (2) Extract a high density portion from the extracted crystal grain image.
(3)この結晶粒の外枠を形成する境界線を引く。 (3) Draw a boundary line that forms the outer frame of the crystal grain.
(4)この外枠の内部の領域に含まれる画素数をカウントする。 (4) Count the number of pixels contained in the area inside the outer frame.
(5)この画素数に、1画素当りの面積を乗じることによって各結晶粒の面積を算出する。 (5) The area of each crystal grain is calculated by multiplying the number of pixels by the area per pixel.
(6)この結晶粒の面積を2等分する直線を2本引く。 (6) Draw two straight lines that bisect the area of the crystal grains.
(7)これら2本の直線の交点として、外枠を回転させる回転中心を求める。 (7) The center of rotation for rotating the outer frame is obtained as the intersection of these two straight lines.
(8)この回転中心を通過する直線を、この回転中心を中心として回転したときに、直線と外枠との交点同士の距離が最大の場合に、その最大値を長軸と決定する。 (8) When a straight line passing through the rotation center is rotated around the rotation center, and the distance between the intersections of the straight line and the outer frame is maximum, the maximum value is determined as the long axis.
(9)一方、この直線と外枠との距離が最小の場合に、その最小値を短軸とする。 (9) On the other hand, when the distance between the straight line and the outer frame is minimum, the minimum value is set as the minor axis.
従って、本発明者は、無鉛はんだの実装回数が1回で有り、かつ、無鉛はんだの加熱温度、及び加熱時間が略同一であると仮定した場合、錫の結晶粒が略一定の方向に沿って配列されており、かつ、錫の結晶粒の長軸の長さと短軸方向の長さとの比率が2倍以上の値となっていることを検出した場合に、無鉛はんだの接合強度が一定以下に低下していないことを示す強度指標として組織パラメータに設定することが出来ると考える。 Accordingly, the present inventor assumes that the number of times lead-free solder is mounted and that the heating temperature and heating time of the lead-free solder are substantially the same, the tin crystal grains are in a substantially constant direction. And the strength of the lead-free solder is constant when it is detected that the ratio of the length of the major axis of the tin crystal grains to the length of the minor axis is twice or more. It is considered that the tissue parameter can be set as an intensity index indicating that it has not decreased below.
図7は、本実施の形態に係るプリント基板への2回目の実装時における無鉛はんだ14の撮像の結果、得られた画像データの一例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of image data obtained as a result of imaging the lead-
図8は、図7に示す無鉛はんだ14の金属組織の撮像結果として得られた画像データの模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of image data obtained as a result of imaging the metal structure of the lead-
この例では、1回目の画像データに見られるような、無鉛はんだの結晶粒の一定の方向に沿った配列は消失している。 In this example, the arrangement of lead-free solder crystal grains along a certain direction as seen in the first image data disappears.
本発明者が計測したところによれば、略楕円形形状を有する錫の結晶粒16の長軸方向の長さは、短軸方向の長さの2倍以下の値となっていた。
According to the measurement by the present inventor, the length in the major axis direction of the
しかも、本発明者の観測したところによれば、このように錫の結晶粒16の長軸方向の長さは、短軸方向の長さの2倍以下の値となっている場合に、無鉛はんだの接合強度には、特に問題が見られなかった。
Moreover, according to the observation of the present inventors, when the length in the major axis direction of the
従って、本発明者は、無鉛はんだの実装回数が2回で有り、かつ、無鉛はんだの、及び加熱時間が略同一であると仮定した場合に、さらに、略楕円形形状の錫の結晶粒16の長軸の長さと短軸方向の長さとの比率が2倍以下の値となっていることを検出した場合に、無鉛はんだの金属組織の接合強度が低下していないことを示す強度指標として無鉛はんだの組織パラメータに設定することが出来ると考える。 Therefore, the present inventor further assumes that the lead-free solder is mounted twice and the lead-free solder and the heating time are substantially the same. As a strength indicator to indicate that the joint strength of the lead-free solder metal structure is not reduced when it is detected that the ratio of the length of the major axis to the length in the minor axis direction is twice or less. I think that it can be set to the structure parameter of lead-free solder.
次に、本発明者は、基板への実装回数を1回に限定し、かつ、加熱時間を変化させた無鉛はんだの金属組織に関し、同様の金属組織の観測を行った。以下、その観測結果に関し、具体的に説明する。 Next, the present inventor observed the same metal structure with respect to the metal structure of lead-free solder in which the number of mountings on the substrate was limited to one and the heating time was changed. The observation results will be specifically described below.
図9は、本実施の形態に係るプリント基板への1回目の実装時に、3秒以下の時間で、はんだ接合した場合における無鉛はんだの接合境界面の撮像の結果、得られた画像データの一例を示す図である。 FIG. 9 shows an example of image data obtained as a result of imaging the joint boundary surface of lead-free solder when soldered in a time of 3 seconds or less during the first mounting on the printed circuit board according to the present embodiment. FIG.
この例では、無鉛はんだ14と、プリント基板上のランド13との境界に、0.5μm以下の厚さの金属間化合物の層17が見られた。
In this example, an
ここで観察されている金属間化合物17は、CuとSnの化合物である。金属間化合物17の形状は、図9に示すように凹凸状の形状をしており、厚さはこの凸部の最大値と凹部の最大値を10箇所測定し、その平均値で評価している。
The
本発明者の観測によれば、この状態では、無鉛はんだの接合強度に、特に問題は見られなかった。 According to the observation of the present inventor, in this state, no particular problem was found in the bonding strength of the lead-free solder.
従って、本発明者は、無鉛はんだとランドとの間の境界面に0.5μm以下の厚さの金属間化合物の層17が見られた場合、無鉛はんだの金属組織の接合強度が低下していないことを示す強度指標として無鉛はんだの組織パラメータに設定することが出来ると考える。
Therefore, the present inventor has found that when the
図10は、本実施の形態に係るプリント基板への1回目の実装時に、3秒以上10秒以下の時間で、はんだ接合した場合における無鉛はんだの接合境界面の撮像の結果、得られた画像データの一例を示す図である。 FIG. 10 shows an image obtained as a result of imaging the joint interface of lead-free solder when soldering is performed for 3 to 10 seconds during the first mounting on the printed circuit board according to the present embodiment. It is a figure which shows an example of data.
この例では、無鉛はんだ14と、プリント基板上のランド13との境界面に、0.5μm以上1.0μm以下の厚さの金属間化合物の層18が見られた。
In this example, an
ここで観察されている金属間化合物18は、CuとSnの化合物である。金属間化合物18の形状は、図10に示すように凹凸状の形状をしており、厚さはこの凸部の最大値と凹部の最大値を10箇所測定し、その平均値で評価している。
The
本発明者の観測によれば、この状態では、無鉛はんだの接合強度に、特に問題は見られなかった。 According to the observation of the present inventor, in this state, no particular problem was found in the bonding strength of the lead-free solder.
従って、本発明者は、無鉛はんだとランドとの間の境界面に0.5μm〜1.0μmのの厚さの金属間化合物の層18が見られた場合、無鉛はんだの金属組織の接合強度が低下していないことを示す強度指標として無鉛はんだの組織パラメータに設定することが出来ると考える。
Accordingly, the present inventor has found that when the
図11は、本実施の形態に係るプリント基板への1回目の実装時に、10秒以上60秒以下の時間で、はんだ接合した場合における無鉛はんだ14の接合境界面の撮像の結果、得られた画像データの一例を示す図である。
FIG. 11 is obtained as a result of imaging the joint boundary surface of the lead-
この例では、無鉛はんだ14と、プリント基板上のランド13との境界面に、3.0μm以上の厚さの金属間化合物の層19が見られた。
In this example, an
ここで観察されている金属間化合物19は、CuとSnの化合物である。金属間化合物19の形状は、図11に示すように凹凸状の形状をしており、厚さはこの凸部の最大値と凹部の最大値を10箇所測定し、その平均値で評価している。
The
本発明者の観測によれば、この状態では、製品として使用される環境が非常に厳しく、かつ、長期の信頼性が要求される製品に用いられる場合には、接合強度が問題となるものの、それ以外の場合には、特に問題とならない程度の接合強度が得られた。 According to the inventor's observation, in this state, the environment used as a product is very severe, and when used for a product that requires long-term reliability, the bonding strength becomes a problem, In other cases, a bonding strength that is not particularly problematic was obtained.
以上より、加熱温度が略同一温度であると仮定した場合、無鉛はんだの加熱時間が増加するのに従って、無鉛はんだの接合境界面に錫と銀との金属間化合物の層の厚さが厚くなることが判明した。なお、上記に記載したはんだ接合は、280℃〜350℃の温度に加熱したはんだこてを用いておこなったものである。 From the above, when it is assumed that the heating temperature is substantially the same temperature, the thickness of the intermetallic compound layer of tin and silver is increased at the bonding interface of the lead-free solder as the heating time of the lead-free solder increases. It has been found. The solder joining described above was performed using a soldering iron heated to a temperature of 280 ° C to 350 ° C.
従って、本発明者は、無鉛はんだの接合強度が低下していないことを示す無鉛はんだの組織パラメータとして、金属間化合物の厚さを用いることが出来ると考える。 Therefore, the present inventor believes that the thickness of the intermetallic compound can be used as the structure parameter of the lead-free solder indicating that the bonding strength of the lead-free solder is not lowered.
図12は、接合強度と負荷する温度サイクル数との間の関係の一例を示す図である。 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a relationship between bonding strength and the number of temperature cycles to be loaded.
図12では、同一状態の無鉛はんだに対して、1回当りの加熱時間を3秒、10秒、及び60秒のそれぞれ3通りの加熱時間に分けて負荷した場合における温度サイクル数と、当該温度サイクル数だけ負荷した後における無鉛はんだの接合強度との間の関係を示している。 In FIG. 12, the number of temperature cycles when the heating time per load is divided into three heating times of 3 seconds, 10 seconds, and 60 seconds for the same lead-free solder, and the temperature The relationship between the lead-free solder joint strength after loading for the number of cycles is shown.
なお、図12における四角形の印は、1回当りの加熱時間を3秒とした場合のデータを意味する。図12における略丸形の印は、1回当りの加熱時間を10秒とした場合のデータを意味する。図12における略三角形の印は、1回当りの加熱時間を60秒とした場合のデータを意味する。 In addition, the square mark in FIG. 12 means data when the heating time per time is 3 seconds. The substantially round mark in FIG. 12 means data when the heating time per time is 10 seconds. The substantially triangular mark in FIG. 12 means data when the heating time per time is 60 seconds.
図12に示すように、同一状態の無鉛はんだに対する1回当りの加熱時間が60秒の場合に、接合強度は、1回当りの加熱時間が3秒、及び10秒の場合と比較して、極端に小さくなっている。 As shown in FIG. 12, when the heating time per time for lead-free solder in the same state is 60 seconds, the bonding strength is compared with the case where the heating time per time is 3 seconds and 10 seconds, It is extremely small.
また、無鉛はんだに負荷する温度サイクル数が増加するに従って、加熱時間が60秒の場合には、無鉛はんだの接合強度が著しく低下している。 In addition, as the number of temperature cycles loaded on the lead-free solder increases, the bonding strength of the lead-free solder significantly decreases when the heating time is 60 seconds.
従って、本発明者は、1回当りの加熱時間が60秒である場合における無鉛はんだの金属組織の特徴点、例えば無鉛はんだに含まれる錫の結晶の球状化率、又は1個当りの結晶粒の平均面積等を組織パラメータとして設定することが出来ると考える。また、加熱時間が60秒の場合、基板内部のCuランドや基板が損傷を受けるため、この損傷が無鉛はんだの接合低下の原因にもなっている。 Therefore, the inventor of the present invention has a feature of the metal structure of lead-free solder when the heating time per one time is 60 seconds, for example, the spheroidization rate of tin crystals contained in the lead-free solder, or the crystal grains per one It is considered that the average area and the like can be set as the organization parameter. In addition, when the heating time is 60 seconds, the Cu land and the substrate inside the substrate are damaged, and this damage also causes a decrease in the bonding of lead-free solder.
なお、この場合、組織パラメータ設定部、及び接合強度判定部7が結晶粒の平均面積を算出する手法としては、例えば以下の(1)〜(6)の手順に従って、算出してもよい。 In this case, as a method for the structure parameter setting unit and the bonding strength determining unit 7 to calculate the average area of the crystal grains, for example, the method may be calculated according to the following procedures (1) to (6).
(1)画像データ内から任意の個数の結晶粒をサンプルとして抽出する。 (1) An arbitrary number of crystal grains are extracted as sample from the image data.
(2)抽出した結晶粒の画像のうち、濃度の高い部分を抽出する。 (2) Extract a high density portion from the extracted crystal grain image.
(3)この結晶粒の外枠を形成する境界線を引く。 (3) Draw a boundary line that forms the outer frame of the crystal grain.
(4)この外枠の内部の領域に含まれる画素数をカウントする。 (4) Count the number of pixels contained in the area inside the outer frame.
(5)この画素数に、1画素当りの面積を乗じることによって各結晶粒の面積を算出する。(6)算出した各結晶粒の面積の相加平均を算出することにより、平均面積を算出する。 (5) The area of each crystal grain is calculated by multiplying the number of pixels by the area per pixel. (6) The average area is calculated by calculating the arithmetic average of the calculated area of each crystal grain.
なお、以上の手法では、任意の結晶粒をサンプルとして抽出したが、これに限らず、全ての結晶粒の面積の相加平均、相乗平均、又は調和平均を算出してもよい。 In the above method, an arbitrary crystal grain is extracted as a sample. However, the present invention is not limited to this, and an arithmetic average, a geometric average, or a harmonic average of the areas of all crystal grains may be calculated.
図13は、加熱時間と接合強度の平均値との間の関係の一例を示す図である。 FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the relationship between the heating time and the average value of bonding strength.
なお、図13における縦軸の数値は、無鉛はんだ14とランド13との接合強度の相加平均の値をニュートン単位で表したものを示し、横軸の数値は、加熱時間の値を秒単位で表したものを示す。
In addition, the numerical value of the vertical axis | shaft in FIG. 13 shows what expressed the arithmetic mean value of the joint strength of the lead-
なお、図13に示すように、接合強度の平均値と加熱時間との間に近似的に成立する一次式の関係を算出することにより、接合強度と加熱時間との間に成立する寿命式を求めてもよい。 In addition, as shown in FIG. 13, by calculating the relationship of the linear expression that is approximately established between the average value of the bonding strength and the heating time, the life equation that is established between the bonding strength and the heating time is obtained. You may ask for it.
なお、本発明者の検証実験によって得られたデータに基づいて計算した結果、加熱時間をX、接合強度の平均値をYとした場合に、Y=−0.3689X+59.977という近似式が得られた。 As a result of calculation based on the data obtained by the inventor's verification experiment, when the heating time is X and the average value of the bonding strength is Y, an approximate expression of Y = −0.3689X + 59.977 was gotten.
この場合、組織パラメータデータベース6に記憶させる数値データとしては、接合強度の平均値と加熱時間との組を用いるものとする。
In this case, as numerical data to be stored in the
工程ST4では、接合強度の判定対象の無鉛はんだの表面の金属組織が、撮像部2により、観測される。
In step ST4, the
工程ST5では、接合強度判定部7は、観測条件をキーとして予め組織パラメータデータベース6に記憶された略楕円形形状の錫を検出するための数値データである組織パラメータを読出し、読出した組織パラメータと観測された接合強度の判定対象の無鉛はんだの表面の画像から算出された組織パラメータとを比較することによって、無鉛はんだの接合強度が低下したか否かを判定する判定処理が実行される。
In step ST5, the bonding strength determination unit 7 reads out the tissue parameter that is numerical data for detecting substantially elliptical tin stored in advance in the
工程ST6では、出力部8は、接合強度判定部7から出力された判定の結果を外部に出力する。
In step ST6, the
なお、この出力部8としては、例えばプリンタ、CRTなどのように視覚的に判定結果を出力する機器、又はスピーカなど音声により判定結果を出力する機器等を利用してもよい。
As the
<組織パラメータの検証実験>
次に、本発明者は、以上のような無鉛はんだの接合強度判定方法において、設定した組織パラメータと、無鉛はんだの金属組織との間の関係を検証するため、無鉛はんだの金属組織に対し、以下のような検証実験を行った。
<Verification experiment of tissue parameters>
Next, the present inventor, in order to verify the relationship between the set structure parameters and the lead-free solder metal structure in the lead-free solder joint strength determination method as described above, for the lead-free solder metal structure, The following verification experiment was conducted.
本発明者が実行した検証実験は、1サイクル当り、−40度〜125度まで、温度を30分間で変化させる温度サイクルを無鉛はんだの金属組織に、最大1000サイクルまで負荷するものである。 The verification experiment performed by the present inventor is to load a lead-free solder metal structure up to 1000 cycles with a temperature cycle in which the temperature is changed from -40 degrees to 125 degrees per cycle for 30 minutes.
なお、この検証試験では、金属組織が変化したか否かに関しては、無鉛はんだに含まれる錫の結晶粒界の変化に基づいて行った。 In this verification test, whether or not the metal structure was changed was determined based on the change in the grain boundary of tin contained in the lead-free solder.
すなわち、本実証実験では、図14に示すように初期状態において結晶粒界がはっきりとしない錫の結晶粒20が、図15に示すように結晶粒界がはっきりとした結晶粒21に変化したことをもって、金属組織が変化したと判定するものとする。
That is, in this demonstration experiment,
図14に示す金属組織では、無鉛はんだの接合強度に特に問題はないが、図15に示す金属組織に変化すると、無鉛はんだの接合強度が低下するようになっている。 In the metal structure shown in FIG. 14, there is no particular problem with the bonding strength of the lead-free solder, but when the metal structure changes to that shown in FIG. 15, the bonding strength of the lead-free solder is lowered.
図16は、本発明者が実施した検証実験における、はんだの接合回数と、金属組織が変化するまでの温度サイクルの負荷回数との関係の一例を示す図である。 FIG. 16 is a diagram showing an example of the relationship between the number of solder joints and the number of temperature cycle loads until the metal structure changes in a verification experiment conducted by the present inventor.
図16において、一番左側に示すデータは、はんだの実装回数、換言すれば、はんだの接合回数が1回の無鉛はんだに、金属組織が変化するまでに要した温度サイクル数を示し、真中のデータは、はんだの実装回数、換言すれば、はんだの接合回数が2回の無鉛はんだに、金属組織が変化するまでに要した温度サイクル数を示し、一番右側のデータは、はんだの実装回数、換言すれば、はんだの接合回数が3回の無鉛はんだに、金属組織が変化するまでに要した温度サイクル数を示す。 In FIG. 16, the data shown on the leftmost side shows the number of solder cycles, in other words, the number of temperature cycles required for the metal structure to change to lead-free solder with one solder joint, The data shows the number of solder cycles, in other words, the number of temperature cycles required for the metal structure to change to lead-free solder with two solder joints. In other words, it shows the number of temperature cycles required until the metal structure is changed to lead-free solder having three solder joints.
本発明者の実験によれば、はんだ接合回数1回目の無鉛はんだに、上述した温度サイクルを負荷したところ、図16に示すように、600サイクル以上900サイクル以下の負荷回数で金属組織の変化を生じ、無鉛はんだとプリント基板上のランドとの接合強度に著しい低下が見られた。 According to the experiment of the present inventor, when the above-described temperature cycle was loaded on the lead-free solder having the first solder joint number, as shown in FIG. 16, the change in the metal structure was performed at a load number of 600 cycles or more and 900 cycles or less. As a result, the joint strength between the lead-free solder and the land on the printed circuit board was significantly reduced.
また、はんだ接合2回目の無鉛はんだに、上述した温度サイクルを負荷したところ、図16に示すように、450サイクル以上600サイクル以下の負荷回数で金属組織に変化を生じ、無鉛はんだと、プリント基板上のランドとの接合強度に著しい低下が見られた。 Further, when the above-described temperature cycle was loaded on the lead-free solder at the second solder joint, as shown in FIG. 16, the metal structure was changed at a load number of 450 cycles or more and 600 cycles or less. The joint strength with the upper land was significantly reduced.
更に、はんだ接合3回目の無鉛はんだに、上述した温度サイクルを負荷したところ、図16に示すように、200サイクル以上300サイクル以下の負荷回数で金属組織に変化を生じ、無鉛はんだと、プリント基板上のランドとの間の接合強度に著しい低下が見られた。 Furthermore, when the above-mentioned temperature cycle was loaded on the lead-free solder at the third solder joint, as shown in FIG. 16, the metal structure was changed with the load number of 200 cycles or more and 300 cycles or less. There was a significant decrease in the strength of the bond with the upper land.
以上の検証実験の結果から、本発明者は、組織パラメータとして設定した強度指標が無鉛はんだの接合強度が低下していないことを適切に示す指標値として使用出来ると確信するに至った。 From the results of the above verification experiment, the present inventor has come to believe that the strength index set as the structure parameter can be used as an index value that appropriately indicates that the joint strength of the lead-free solder is not reduced.
なお、はんだ接合が1回だけの無鉛はんだの接合強度が、はんだ接合が2回目の無鉛はんだの接合強度よりも負荷回数が多かったことから、組織パラメータを無鉛はんだの寿命を示すものと考えることも可能である。 In addition, since the joint strength of lead-free solder with only one solder joint was higher than the joint strength of lead-free solder with the second solder joint, the structural parameter should be considered to indicate the life of the lead-free solder. Is also possible.
上述したように本実施の形態によれば、接合強度の判定対象の無鉛はんだの金属組織の観測の結果、得られた組織パラメータと組織パラメータデータベース6に記憶された組織パラメータとを比較することにより無鉛はんだの接合強度が低下したか否かが接合強度判定部7によって判定され、当該判定の結果が出力部8によって出力されるので、高度な専門知識及び熟練した技術を必要とすることなく、無鉛はんだの接合強度を容易に知ることが出来る。
As described above, according to the present embodiment, as a result of observation of the metal structure of the lead-free solder whose bonding strength is to be determined, the obtained structure parameter is compared with the structure parameter stored in the
本実施の形態によれば、無鉛はんだの接合強度を判定するための指標値として、組織パラメータを設定することが出来る。 According to the present embodiment, the structure parameter can be set as an index value for determining the bonding strength of lead-free solder.
本実施の形態によれば、無鉛はんだとして3Wtパーセントの銀と0.5Wtパーセントの銅と錫とを含有する無鉛はんだ、又は3.5Wtパーセントの銀と0.7Wtパーセントの銅と錫とを含有する無鉛はんだを用いた場合には、組織パラメータによって無鉛はんだの接合強度を判定することが出来るので、信頼性の高い無鉛はんだを有する製品を製造部門や市場に提供することが出来る。 According to the present embodiment, as lead-free solder, lead-free solder containing 3 Wt percent silver and 0.5 Wt percent copper and tin, or 3.5 Wt percent silver, 0.7 Wt percent copper and tin When the lead-free solder is used, the bonding strength of the lead-free solder can be determined based on the structure parameter, so that a product having a lead-free solder with high reliability can be provided to the manufacturing department and the market.
本実施の形態によれば、高度な専門知識及び熟練した技術を必要とすることなく、適正なはんだ付け条件の選定を行うことが出来る。 According to the present embodiment, it is possible to select an appropriate soldering condition without requiring highly specialized knowledge and skill.
なお、上記実施の形態に記載した手法は、コンピュータに実行させることの出来るプログラムとして、磁気ディスク(フレキシブルディスク、ハードディスクなど)、光ディスク(CD−ROM、DVDなど)、光磁気ディスク(MO)、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することが出来る。 Note that the methods described in the above embodiments are magnetic disks (flexible disks, hard disks, etc.), optical disks (CD-ROM, DVD, etc.), magneto-optical disks (MO), semiconductors as programs that can be executed by a computer. It can be stored in a storage medium such as a memory and distributed.
また、この記憶媒体としては、プログラムを記憶出来、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は、何れの形態であっても良い。 In addition, as long as the storage medium can store a program and can be read by a computer, the storage format may be any form.
また、記憶媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼動しているOS(オペレーティングシステム)や、データベース管理ソフト、ネットワークソフト等のMW(ミドルウェア)等が本発明の実施の形態を実現するための各処理の一部を実行しても良い。 Further, an OS (operating system) operating on the computer based on an instruction of a program installed in the computer from the storage medium, MW (middleware) such as database management software, network software, or the like is an embodiment of the present invention. You may perform a part of each process for implement | achieving.
更に、本発明の実施の形態における記憶媒体は、コンピュータと独立した媒体に限らず、LANやインターネット等により伝送されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記憶媒体も含まれる。 Furthermore, the storage medium in the embodiment of the present invention is not limited to a medium independent of a computer, but also includes a storage medium in which a program transmitted via a LAN or the Internet is downloaded and stored or temporarily stored.
また、記憶媒体は1つに限らず、複数の媒体から本発明の実施の形態における処理が実行される場合も本発明の実施の形態における記憶媒体に含まれ、媒体構成は何れの構成で有っても良い。 In addition, the number of storage media is not limited to one, and a case where the processing in the embodiment of the present invention is executed from a plurality of media is also included in the storage medium in the embodiment of the present invention. It's okay.
なお、本発明におけるコンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、本実施の形態における各処理を実行するものであって、パソコン等の1つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であっても良い。 The computer according to the present invention executes each process in the present embodiment based on a program stored in a storage medium, and a single device such as a personal computer or a plurality of devices are connected to a network. Any configuration such as a system may be used.
また、本発明におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。 In addition, the computer in the present invention is not limited to a personal computer, but includes a processing unit, a microcomputer, and the like included in an information processing device, and is a generic term for devices and devices that can realize the functions of the present invention by a program. .
なお、上記各実施の形態に記載した手法を実現するプログラムは、通信ネットワーク、例えばインターネット又はイントラネット若しくはイーサーネットを介して送信することによって提供することも出来る。 It should be noted that a program that realizes the technique described in each of the above embodiments can be provided by transmitting via a communication network, for example, the Internet, an intranet, or an Ethernet.
この通信ネットワークを介したプログラムの提供方法としては、例えば、ASP(Application Service Provider)によるものを包含する。 As a program providing method via this communication network, for example, an ASP (Application Service Provider) method is included.
また、プログラムは、上記の機能を実現するものであれば、例えば、C(登録商標)、C++(登録商標)、又はJAVA(登録商標)等、どのようなプログラミング言語で記載されたものであっても良い。 The program is written in any programming language such as C (registered trademark), C ++ (registered trademark), or JAVA (registered trademark) as long as it realizes the above functions. It may be.
また、本発明は、上述した各機能を実現するプログラムを構成するのに必要不可欠なデータ構造、加工用プログラム、及び上記加工用プログラムが機能する各種ハードウェアを包含する。 The present invention also includes a data structure, a machining program, and various hardware on which the machining program functions, which are indispensable for configuring a program that implements the functions described above.
なお、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化出来る。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成出来る。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
1…無鉛はんだの接合強度判定装置、2…撮像部、3…指令入力部、4…画像入力切換部、5…組織パラメータ設定部、6…組織パラメータデータベース、7…接合強度判定部、8…出力部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lead-free solder joint strength determination apparatus, 2 ... Imaging unit, 3 ... Command input unit, 4 ... Image input switching unit, 5 ... Tissue parameter setting unit, 6 ... Tissue parameter database, 7 ... Bond strength determination unit, 8 ... Output section
Claims (5)
前記無鉛はんだの表面の金属組織を観測する金属組織観測工程と、
前記金属組織観測工程により得られた観測結果と、前記無鉛はんだの接合強度が低下していないことを示す組織パラメータとを比較する組織パラメータ比較工程と
を含み、
前記組織パラメータは、加熱回数が1回の場合における前記無鉛はんだに含まれる錫の結晶粒の長軸方向の長さと短軸方向の長さとの比率であり、
前記無鉛はんだの接合強度が低下していないことを示す組織パラメータとは、前記比率が2倍である場合の組織パラメータをいい、
前記組織パラメータ比較工程は、前記観測結果の組織パラメータが2倍以上か否かを判定する無鉛はんだの接合強度判定方法。 Based on the change in the metal structure of the lead-free solder, the lead-free solder joint strength determination method for determining the lead-free solder joint strength,
A metal structure observation step of observing the metal structure of the surface of the lead-free solder;
A structure parameter comparison step for comparing the observation result obtained by the metal structure observation step and a structure parameter indicating that the bonding strength of the lead-free solder is not reduced,
The texture parameter is a ratio of the length in the major axis direction to the length in the minor axis direction of the crystal grains of tin contained in the lead-free solder when the number of heating times is one time.
The structure parameter indicating that the joint strength of the lead-free solder is not reduced refers to the structure parameter when the ratio is twice,
The structure parameter comparison step is a method for determining the bonding strength of lead-free solder that determines whether the structure parameter of the observation result is twice or more.
前記無鉛はんだの表面の金属組織を観測する金属組織観測工程と、
前記金属組織観測工程により得られた観測結果と、前記無鉛はんだの接合強度が低下していないことを示す組織パラメータとを比較する組織パラメータ比較工程と
を含み、
前記組織パラメータは、加熱回数が2回の場合における前記無鉛はんだに含まれる錫の結晶粒の長軸方向の長さと短軸方向の長さとの比率であり、
前記無鉛はんだの接合強度が低下していないことを示す組織パラメータとは、前記比率が2倍である場合の組織パラメータをいい、
前記組織パラメータ比較工程は、前記観測結果の組織パラメータが2倍以下か否かを判定する無鉛はんだの接合強度判定方法。 Based on the change in the metal structure of the lead-free solder, the lead-free solder joint strength determination method for determining the lead-free solder joint strength,
A metal structure observation step of observing the metal structure of the surface of the lead-free solder;
A structure parameter comparison step for comparing the observation result obtained by the metal structure observation step and a structure parameter indicating that the bonding strength of the lead-free solder is not reduced,
The texture parameter is a ratio of the length in the major axis direction to the length in the minor axis direction of the crystal grains of tin contained in the lead-free solder when the number of heating times is two times.
The structure parameter indicating that the joint strength of the lead-free solder is not reduced refers to the structure parameter when the ratio is twice,
The structure parameter comparison step is a method for determining the bonding strength of lead-free solder that determines whether the structure parameter of the observation result is twice or less.
前記無鉛はんだは、
少なくとも錫と銀とを含む無鉛はんだの接合強度判定方法。 In the method for determining the bonding strength of lead-free solder according to claim 1 or claim 2,
The lead-free solder is
A method for determining the bonding strength of lead-free solder containing at least tin and silver.
前記無鉛はんだの表面を観測する観測手段と、
加熱回数が1回の場合における前記無鉛はんだに含まれる錫の結晶粒の長軸方向の長さと短軸方向の長さとの比率を組織パラメータとし、前記観測手段による観測の結果から、前記無鉛はんだの接合強度が低下していないことを示す組織パラメータを2倍と設定する組織パラメータ設定手段と、
前記組織パラメータ設定手段により設定された組織パラメータが記憶された組織パラメータ記憶手段と、
接合強度の判定対象の無鉛はんだの金属組織の観測の結果に基づいて、得られた組織パラメータと前記組織パラメータ記憶手段に記憶された組織パラメータとを比較し、前記得られた組織パラメータが2倍以上である場合、前記無鉛はんだの接合強度が低下していないと判定する接合強度判定手段と、
前記接合強度判定手段による判定結果を出力する出力手段と
を備えた無鉛はんだの接合強度判定装置。 Based on the change in the metal structure of the surface of the lead-free solder, the lead-free solder joint strength determination device for determining the joint strength of the lead-free solder,
Observation means for observing the surface of the lead-free solder;
The ratio of the length in the major axis direction and the length in the minor axis direction of the crystal grains of tin contained in the lead-free solder in the case where the number of times of heating is one is used as a structural parameter, and from the result of observation by the observation means, the lead-free solder A tissue parameter setting means for setting the tissue parameter indicating that the bonding strength of the material is not reduced to 2 times,
Organization parameter storage means storing organization parameters set by the organization parameter setting means;
Based on the observation result of the metal structure of the lead-free solder whose bonding strength is to be determined, the obtained structure parameter is compared with the structure parameter stored in the structure parameter storage means, and the obtained structure parameter is doubled. If it is above, the bonding strength determination means for determining that the bonding strength of the lead-free solder is not reduced,
A lead-free solder joint strength judging device comprising: output means for outputting a judgment result by the joint strength judging means.
前記無鉛はんだの表面を観測する観測手段と、
加熱回数が2回の場合における前記無鉛はんだに含まれる錫の結晶粒の長軸方向の長さと短軸方向の長さとの比率を組織パラメータとし、前記観測手段による観測の結果から、前記無鉛はんだの接合強度が低下していないことを示す組織パラメータを2倍と設定する組織パラメータ設定手段と、
前記組織パラメータ設定手段により設定された組織パラメータが記憶された組織パラメータ記憶手段と、
接合強度の判定対象の無鉛はんだの金属組織の観測の結果に基づいて、得られた組織パラメータと前記組織パラメータ記憶手段に記憶された組織パラメータとを比較し、前記得られた組織パラメータが2倍以下である場合、前記無鉛はんだの接合強度が低下していないと判定する接合強度判定手段と、
前記接合強度判定手段による判定結果を出力する出力手段と
を備えた無鉛はんだの接合強度判定装置。 Based on the change in the metal structure of the surface of the lead-free solder, the lead-free solder joint strength determination device for determining the joint strength of the lead-free solder,
Observation means for observing the surface of the lead-free solder;
The ratio of the length in the major axis direction and the length in the minor axis direction of the crystal grains of tin contained in the lead-free solder in the case where the number of times of heating is two is used as a structural parameter, and from the result of observation by the observation means, the lead-free solder A tissue parameter setting means for setting the tissue parameter indicating that the bonding strength of the material is not reduced to 2 times,
Organization parameter storage means storing organization parameters set by the organization parameter setting means;
Based on the observation result of the metal structure of the lead-free solder whose bonding strength is to be determined, the obtained structure parameter is compared with the structure parameter stored in the structure parameter storage means, and the obtained structure parameter is doubled. If it is below, the bonding strength determination means for determining that the bonding strength of the lead-free solder has not decreased,
A lead-free solder joint strength judging device comprising: output means for outputting a judgment result by the joint strength judging means.
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