(12−2) ひずみ速度の影響
(12−2−1) ひずみ速度と諸事象
ひずみ速度=変位速度/(試験片長)
静的引張試験 10
−3〜10
−2s
−1
クリープ速度 10
−8〜10
−5s
−1
程度とされる。
小嶋
Fei
Subbarayan
低ひずみ速度 10
−6s
−1〜1s
−1
はんだ接合とバルク(ドッグ・ボーン)試料の違い →(12−3)
はんだ接合破壊
接合での応力−ひずみ不均質性
SAC(SAC387?)
材料の特徴化
単調(応力−歪)とクリープ
単調とクリープ・データ
SACでの単調とクリープ(最小クリープ速度)の等価性
Zener Hollomonパラメーター
Z=(ひずみ速度)×exp(Q/RT)
ひずみ速度と温度効果の等価性
*小嶋によると10
−5〜10
2/sで有効。
高ひずみ速度試験
Hopkinson Bar試験で3000
s−1まで
通常法では1
s−1オーダー
ホモロガス温度の影響
Zaal
ほとんど温度の影響を受けない領域
ひずみ速度依存挙動
実用荷重に耐えられない領域
クリープ
Zhang
(12−2−2)) 諸特性のひずみ速度依存性
諸特性(応力)をひずみ速度の関数としてみる →動的特性
変形応力=係数x(ひずみ速度)
m m:ひずみ速度感受性
ひずみ速度を応力の関数としてみる →定常状態クリープ
ひずみ速度=係数x(応力)
n n:応力指数
あるいは温度を考慮すると
ひずみ速度=係数x(応力)
nexp〔−Q/(RT)〕
低ひずみ速度ではクリープでの応力−ひずみ速度試験結果は応力−ひずみ試験結果と一致する
(通常の引張試験ではひずみ速度は10
−2〜10
−3s
−1)
基板レベルでの高ひずみ速度試験には振動や落下衝撃などがある。
(BGAの)せん断強度では変位速度(mm/s)が使用される。
バルクと接合で違いが生じる。
はんだ接合の場合はひずみ速度の変化に伴い、破断場所の変化あるいは破断モードの変化が起きる。
→ (12−3)
はんだ接合破壊
はんだはひずみ速度の増加で強度が上昇する。
Cheng
Plumbridge
Sn−3.5Ag、Sn−0.5Cu、Sn−3.8Ag−0.7Cuを調査。
Shoji
Kim Suganuma
SAC Yasuda
引張り強度は静的引張り(1.6x10
−3s
−1)より大きく変化するが破壊伸びは大差ない。
シンガポールのCheら
Che
Poh
Kim
Xie
破壊模式図
Shi Sn−37Pb
−40℃での微細構造の進展、(a)試験前、(b)低ひずみ速度2.78x10
−5試験による粗大化
(c)高ひずみ速度2,78x10
−1による微細組織
時間が十分だと再結晶で粗大化、短いと再結晶を無視できる。
Boyce
エージングで粒成長
高速化で小傾角粒界増加
koko Ross Jr
Murty Sn−5Sb インデンテーション
ABI:indentation
Zou Sn−3Cu/Cu
高速試験法 Wong
上西
直接引っ張りSplit Hopkinson Bar法的方法
・せん断強度
hartford
・BGA
Kawashiro NEC
SAC305、φ0.3mmBGA
SOP:solder on pad
Ni/Cu/AuとSAC305、Cuは完全消費。
高せん断速度たとえば衝撃にはNi/Cu/Auが良い。
界面IMC(Cu,Ni,Au)6Sn5は良くない。
*JEDEC JESD22−B117Aによればはんだボール試験でツールの移動速度は
低速度 0.1〜0.8mm/s
高速度 10〜1000mm/s
・IMC
IMCの
圧痕indentationによる