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電子パッケージの曲げ試験

SEMI G69-0996|ASTM D790|ASTM D6272|IPC TM-650|JEDEC 9702|MIL STD 883|SEMI G86-0303

課題

電子パッケージが小型化・薄型化し、高密度実装が進むにつれて、曲げ荷重下での機械的信頼性を理解することは、設計検証および品質保証においてますます重要になっています。

薄型化・複雑化するパッケージ 携帯型デバイスへの移行により、PCBおよび電子パッケージは従来世代より大幅に薄くなりました。新材料や追加層が定期的に導入されており、設計を量産承認する前に、それぞれの機械的強度の妥当性確認が必要です。これら薄型の多層構造の曲げ下での機械的挙動は、以前のより単純なパッケージとは本質的に異なり、材料データだけでは常に予測できるとは限りません。

実装に起因する応力 PCBの実装工程では、基板の上面および下面に搭載された部品が反りによる力を受け、パッケージ全体に機械的応力が生じます。この応力の大きさとパッケージの健全性への影響を把握することは、新製品を開発するOEMにとって不可欠です。特に、1枚の基板当たりの部品点数が増え続ける中では重要性が高まります。

新しいパッケージ技術 チップ・オン・フィルムや積層多層パッケージなどの新しいパッケージ形態は、さらなる機械的課題をもたらします。層、基板、接続部の間にある複雑な界面により、潜在的な破壊箇所が複数生じるため、理解と制御のために十分な機械的特性評価が必要です。

当社のソリューション

マイクロ曲げ治具 - Instronのマイクロ曲げ治具は、小型の電子パッケージおよびマイクロ電子部品の曲げ試験向けに特別に設計されています。3点曲げと4点曲げの両構成に対応しており、3点曲げはパッケージの局所領域に応力を付与する一方、4点曲げはスパン全体により均一に応力を分布させます。これにより、試験目的に応じて異なる破壊メカニズムを評価できます。

これらの治具を使用することで、エンジニアは、割れ、層間剥離、疲労き裂の発生などを含むパッケージの破壊荷重を特定でき、破壊に至るまで、また破壊後を含むパッケージの荷重-変位挙動全体を特性評価できます。

調整可能なスパンとアンビル構成 - 曲げ治具は、さまざまなパッケージ寸法に対応できるよう、複数のアンビル半径を用意しています。下側アンビルの可変スパン調整はマイクロメータねじゲージで行い、各パッケージサイズに合わせてスパン長を精密に設定できます。これにより、試験片間および試験プログラム間で試験ジオメトリを正確に再現できます。

Bluehill® Universalソフトウェア - Bluehill® Universalソフトウェアは、さまざまな部品サイズに対する試験方法の設定を簡素化し、生の力-変位データから曲げ応力、曲げひずみ、弾性率を算出するために必要な計算ツールを提供します。曲げ変位が必須の出力である場合、コンプライアンス補正ルーチンを実行して、測定変位からシステムコンプライアンスの寄与を除去できます。これにより、報告される曲げ変位がシステムのたわみではなく、試験片の変形を正確に反映することを保証します。

Close-up of Instron micro bend test fixture gripping a small electronic chip package specimen for three-point bend testing
Micro Bend Test of Chips Micro Bend Test of Chips Bending test Close-up of Instron micro bend test fixture gripping a small electronic chip package specimen for three-point bend testing

インストロンのエキスパートにご相談ください。

電子パッケージ向けに新たな曲げ試験プログラムを立ち上げる場合でも、既存プログラムの精度と再現性の向上を検討している場合でも、当社チームが、適切な治具構成、スパン設定、ならびにお客様の部品と規格に合わせたシステム設定の特定を支援します。

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