信頼性評価 受託分析サービス
信頼性評価 目 次 信頼性評価内容 電子部品の温度サイクル試験 温度サイクル試験・熱衝撃試験 温度サイクル試験による経時劣化の観察 半導体パッケージの接合強度試験 X線照射試験 高分子材料のX線照射による強度および外観検査 表面実装部品のはんだ耐熱性試験 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ P2 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ P3 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ P4 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・P5 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P6 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・P7 ・・・・・・・・・・P8 ・・・・・・・・・・・・・・・・・ P9～P10 1 略語 CT SAM SEM : 手法・装置名 : Computed Tomography (コンピュータ断層撮影) : Scanning Acoustic Microscope (超音波顕微鏡) : Scanning Electron Microscope (走査電子顕微鏡)
信頼性評価 2 23-093 信頼性評価内容 Details of Reliability Evaluation 環境試験・機械強度試験 一覧 当社試験所は管理された環境と確かな手順による信頼性評価サービスをご提供します。 標準規格のほかに、ご要望の仕様に基づいた評価条件にも対応します。 半導体・電子パネル・ 電子部品・実装基板・ガラス・各種材料(ソルダーレジスト・ポリイミドなど)に対応しています。 試験名 試験範囲 装置内寸(mm) 高温試験 温度：＋50～＋300℃ W600×D600×H600 低温試験 温度：－40～＋5℃ W1000×D800×H1000 高温高湿試験 温度：＋10～＋85℃ 湿度：20～98%RH W1000×D800×H1000 HAST試験 オートクレーブ試験 温度：＋105～＋142℃ 湿度：75～100%RH W355×D404×H355 温度サイクル試験 気槽冷熱衝撃試験 ヒートサイクル試験 低温：－65～0℃ 高温：＋60～＋300℃ 300℃まで W410×D370×H460 150℃まで W650×D670×H460 定速温度変化試験 低温：－65～0℃ 高温：＋60～＋150℃ 勾配制御：5℃～15℃/分 W800×D400×H500 液槽冷熱衝撃試験 低温：－65～0℃ 高温：＋70～＋150℃ W150×D200×H150 リフロー試験 加熱8ゾーン 温度制御上限：290℃ 試料サイズ W250×D330×H20まで X線照射試験 管電圧：40～160kV 管電流：1.0～12.5mA 管電力：Max800W 試料サイズ φ445×H350まで 機械強度試験 プル評価 0～1N(0～100gf) シェア評価 0～1000N(0～100kgf) 試料サイズ W120×D120×H20まで
信頼性評価 3 20-066 電子部品の温度サイクル試験 Temperature Cycling Test for Electronic Components 温度サイクル試験 対応規格 温度サイクル試験(TCT)は、電子部品の外部環境あるいは自己発熱により、温度が繰り返し 変化する環境を想定し、温度変化による熱ストレスを与えて耐性を確認する環境試験です。 電子部品は、熱膨張係数が異なる様々な材料によって構成されています。 このため、熱膨張係数の違いによる 応力が発生し、不具合が生じる場合があります。 温度サイクル試験は、指定された低温と高温に順次変化する環境に試験品を置き、指定されたサイクル数の ストレスを加える環境試験の一つです。 温度サイクル試験 温度プロファイル例 温度変化勾配制御 温度プロファイル例 -65℃/150℃ 温度(℃) 時間(min) -40℃/125℃ (温度勾配：15℃/min) 温度勾配一定 温度(℃) 時間(min) 0 20 40 60 80 160 120 80 40 0 -40 -80 150 100 50 0 -50 0 20 40 60 80 • JIS C60068-2-14 (IEC 60068-2-14) 『環境試験方法－電気・電子－第2-14部：温度変化試験方法(試験記号：Ｎ)』 • JEITA EIAJ ED-4701/100A 『半導体デバイスの環境及び耐久性試験方法(寿命試験I)』 試験方法105 『温度サイクル試験』 • JEDEC JESD22-A104 『TEMPERATURE CYCLING』 • MIL-STD-883 METHOD 1010 『TEMPERATURE CYCLING』 温度サイクル試験槽外観 温度勾配制御試験槽外観
信頼性評価 4 26-009 温度サイクル試験・熱衝撃試験 Temperature Cycling Test and Thermal Shock Test 装置・試験概要 温度変化の繰り返しを想定した環境試験として温度サイクル試験・熱衝撃試験をご紹介します。 温度サイクル試験は、規格に準拠した温度変化で試験を行えるため、寿命予測など信頼性の 確認に適しています。 一方、熱衝撃試験は、温度変化の速度が非常に速いため、短時間での 耐久性確認に適しています。 温度プロファイル 熱衝撃試験(TST)装置 液槽 温度サイクル試験(TCT)装置 気槽 急激な温度変化により短時間での試験が可能 用途：コーティング剤・材料など 様々な規格に対応した試験が可能 用途：電子部品・材料など製品全般 温度範囲：-65℃～300℃ 装置内寸：W650×D670×H460mm 温度範囲：-65℃～150℃ 試料カゴ内寸：W150×D200×H150mm -65℃(15min)～150℃(15min) TCT装置 -65℃(3min)～150℃(3min) TST装置 -100 -50 0 50 100 150 200 0 15 30 45 60 時間(min) 温度(℃) 試験時間 2cyc./h -100 -50 0 50 100 150 200 0 15 30 45 60 時間(min) 温度(℃) 試験時間 10cyc./h 試料カゴ (テストエリア) 交互に浸漬 高温液槽 低温液槽 低温気槽 高温気槽 試験槽 (テストエリア) 交互に送風
信頼性評価 5 18-170a 事例 温度サイクル試験による経時劣化(超音波顕微鏡) 電子部品は、外部環境あるいは自己発熱により、繰り返しの温度変化にさらされます。 その耐久性試験として、温度サイクル試験(TCT)とSAMを組み合わせることで、電子部品の 経時劣化を確認することができます。 電子部品は、熱膨張係数の異なる様々な材料によって構成されています。 このため、熱膨張係数の違いによる 応力が発生し、不具合が生じる可能性があります。 温度サイクル試験は、指定された低温と高温に順次変化する 環境に試験品を置き、指定されたサイクル数のストレスを与える環境試験の一つです。 【試験条件：-65℃(20min)/150℃(20min)】 温度サイクル試験 温度プロファイルイメージ 半導体パッケージ断面イメージ図 高温時の膨張イメージ 低温時の収縮イメージ チップ フレーム 樹脂 チップ フレーム 樹脂 超音波顕微鏡を用いることで、破壊することなく、経時劣化の確認が可能です。 チップ周辺およびフレーム下部の剥離(白色箇所)の進行を確認 超音波顕微鏡像 パワートランジスタ パッケージ：TO-3P イニシャル 500cyc.後 1000cyc.後 3000cyc.後 チップ フレーム 剥離(白色箇所) 温度サイクル試験 温度サイクル試験による経時劣化の観察 Observation of Aging Degradation caused by Temperature Cycling Testing -80 -40 0 40 80 120 160 0 20 40 60 80 温度(℃) 時間 (min)
信頼性評価 6 20-067 半導体パッケージの接合強度試験 Joint Strength Test for Semiconductor Package 接合強度試験 万能型ボンドテスタを用いて半導体パッケージの各種接合強度を評価します。 治具を交換することで、さまざまな試験条件に対応できます。 破断モード 1stボンド外れ 1stネック切れ ループ切れ ボンディングワイヤのループにフックを掛け垂直に持ち上げ(プル)、破断時の強度測定と破断モードを調べます。 ワイヤプル試験 事例 ワイヤプル試験 ワイヤプル試験イメージ パッケージシェア試験イメージ 試験項目 試験内容 測定範囲 ワイヤプル試験 ワイヤループにフックを掛け垂直に持ち上げる ～1N リードプル試験 斜め45°に傾けた状態でリードを垂直に持ち上げる ～50N パッケージシェア試験 横からパッケージを押す ～1000N ワイヤシェア試験 横からワイヤを押す ～2.5N ボールシェア試験 横からボールを押す ～50N
信頼性評価 7 X線照射試験 X-ray Irradiation Test 25-035(1) X線照射装置概要 最大160kVのX線管電圧で任意のX線量を照射することができます。 X線量の測定方法 X線は、非破壊かつ短時間で物質内部の状態を確認するのに適した性質をもつことから様々 な場面で使用されています。 一方、X線と物質との相互作用により製品性能に影響が出たり、 変色などの異常が発生することがあります。 こうしたＸ線による物質への影響や耐性を評価する ための手法として、X線照射試験をご紹介します。 X線源スペック 管電圧 40～160 (kV) 管電流 1.0～12.5 (mA) 管電力 Max:800W ターゲット タングステン 照射雰囲気 大気中照射 線量計(電離箱式) 差し替えフィルター (1) Al 1.0mm (2) Al 2.0mm (3) Al Cu 0.5mm 0.1mm (4) Al Cu 0.5mm 0.2mm (5) Al Cu 0.5mm 0.3mm 単位質量当たりにX線から受けるエネルギー 装置に付属しているフィルターを 差し替えることで、軟X線成分をカット することができます。 空気カーマ率を線量計で測定して累積の線量を求めます。 ※空気カーマ率 • 空気が単位時間に放射線から受けたエネルギー量 • 単位：Gy/h ※受託分析サービス対象：電子デバイス・材料 (生物に対する受託分析サービスは行なっていません) X線 エネルギー量 単位質量 ＝グレイ(Gy) 装置外観 装置内部 320mm m13m5 X線源 照射範囲 照射対象 線量計 航空貨物の爆発物検査が厳格化され、非KS貨物は中身の検査が必要となります。 全量の開披(かいひ)検査は 現実的ではないため、Ｘ線検査が主流となる見込みです。 本装置は、最小0.01GyからのX線照射に対応して います。X線検査による製品への影響に関して懸念がありましたら、お気軽にお問い合わせください。 航空貨物の爆発物検査について
信頼性評価 8 25-130(1) 高分子材料のX線照射による強度および外観検査 Strength and Visual Inspection on Polymer Materials with X-ray Irradiation 試験方法 試験結果 透過X線による検査は、セキュリティ検査や工業製品の品質管理で利用されますが、照射 により製品特性に影響が出たり、変色・劣化などの異常が発生する場合があります。 今回、2種類の高分子材料を対象に、X線照射後の変色や強度変化を確認した事例をご紹介 します。 2種類の高分子材料へX線照射試験(2条件)を実施し、各条件の変色有無と物理的な強度変化を確認します。 X線照射試験 機械強度試験 試験品① 試験品② サイズ 照射条件A 照射条件B : PTFE(テフロンTM) : PP(ポリプロピレン) : 80mm×24mm×2mm : 1kGy : 30kGy 高分子材料 X線 高分子材料 支持台 押し込み 治具 押し込み治具で15Nの荷重をかけ 強度の変化を確認します ※Gy(グレイ): 照射線量の単位 X線照射による変色はPPでは確認されましたが、PTFEでは確認されませんでした。 一方、強度変化はPTFEでは差が見られましたが、PPでは大きな差は見られませんでした。 PTFE 外観像 0Gy 1kGy 30kGy 変色なし 変色なし 0Gy 1kGy 30kGy PP外観像 変色 なし 変色 あり 0 5 10 15 20 0 20 40 60 強度(N) 時間(s) 0Gy 1kGy 30kGy PTFE 強度変化に差が見られる PTFE 機械強度試験 F-tグラフ 0 5 10 15 20 0 20 40 60 強度(N) 時間(s) 0Gy 1kGy 30kGy PP 強度変化に大きな差は 見られない PP 機械強度試験 F-tグラフ
信頼性評価 9 表面実装部品のはんだ耐熱性試験 Resistance to Soldering Heat Test for SMD 表面実装部品の防湿梱包からリフローまでをシミュレートし、熱ストレス耐性を評価します。 表面実装部品のはんだ耐熱性試験 初期検査 初期状態を確認 外観検査・SAM 一部試験部品を断面観察 乾燥 恒温槽で水分を排湿 (防湿梱包前の初期排湿) 乾燥 (恒温試験槽外観) 吸湿 恒温恒湿槽で水分を吸湿 (防湿梱包から開封して実装まで) 吸湿 (恒温恒湿試験槽外観) 加熱処理 リフロー装置で熱ストレスをかける (基板実装時の熱ストレス) 熱ストレスのイメージ(リフロー装置) 温風加熱 冷却ファン リフロー温度プロファイル 時間(分) 温度(℃) 0 50 100 150 200 250 300 0 1 2 3 4 5 最終検査 試験後状態確認 外観検査(割れなどの異常の有無) SAM 一部試験部品を断面観察(部品内部の剥離・クラックなどの有無) SMD: Surface Mount Device (表面実装部品) 20-065(2)
信頼性評価 10 事例 はんだ耐熱性試験 試験で発生した不良事例を紹介します。不良のメカニズムとしては、部品内部へ溜まった水分 が熱ストレスにより気化し、体積膨張する事により応力が発生します。発生した応力により界面で 剥離、クラックなどの異常が発生します。 (1) パッケージの吸湿 (2) 実装処理 急激な熱ストレス (3) 吸湿水分の気化、 膨張により剥離、 クラック発生 これらの異常は外観から確認する事が困難なため、超音波顕微鏡を用いて内部の密着状態を 検査します。クラックは断面研磨後のSEM観察で詳細を確認する事ができます。 超音波顕微鏡像 剥離 SEM像 チップフレーム パッケージ 樹脂 クラック 対応規格 • JIS C60062-2-58 『環境試験方法−電気・電子− 表面実装部品(SMD)のはんだ付け性、電極の耐はんだ食われ性及びはんだ耐熱性試験方法』 (JIS：Japanese Industrial Standards 日本工業規格) • JEITA EIAJ ED-4701/301A 『半導体デバイスの環境及び耐久性試験方法(強度試験Ⅰ)』 試験方法301『はんだ耐熱性試験(SMD)』 (JEITA：Standard of Japan Electronics and Information Technology Industries Association 電子情報技術産業協会規格) • IPC/JEDEC J-STD-020 『Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Surface Mount Devices』 20-065(2)
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