微小抵抗値の変化を連続測定し、はんだ接合部の導通信頼性を評価
電子機器の高機能化・小型化に伴い、はんだ接合部にはより高い信頼性が求められています。特に車載機器や産業機器では、温度変化による熱膨張差の影響を受け、はんだ接合部に繰り返し応力が加わることで疲労劣化が進行します。
導通信頼性測定評価試験は、温度サイクル試験や熱衝撃試験などの環境ストレスを印加しながら、はんだ接合部の微小抵抗値を連続測定することで、接合部の劣化進行や断線発生を評価する試験です。
ETACでは環境試験装置と導通信頼性評価システムを組み合わせることで、試験中の抵抗変化をリアルタイムに監視し、はんだ接合部の寿命や故障発生タイミングを高精度に把握します。
導通信頼性測定とは
導通信頼性測定は、評価用パッケージ基板と評価用実装基板をはんだ接合し、デイジーチェーン配線を構成した状態で電流を流し、接合部の抵抗変化を常時モニタリングする評価手法です。
環境ストレスによってはんだ接合部に疲労亀裂が発生すると、接触抵抗が増加します。さらに劣化が進行すると導通が失われ、最終的に断線（OPEN）に至ります。
試験中の抵抗値変化を連続的に取得することで、
- はんだ接合部の疲労進行状況
- クラック発生タイミング
- 断線発生サイクル
- 接合構造の信頼性
を定量的に評価できます。
導通信頼性評価の原理
1. 評価用パッケージ基板と評価用実装基板を接続
評価用パッケージ基板と評価用実装基板をはんだ接合し、デイジーチェーン配線を構成します。
複数の接合部を直列接続することで、わずかな抵抗変化も高感度に検出できる構造となっています。
2. 電圧を印加し電流を測定
接合部に一定の電圧を印加し、流れる電流を測定します。
オームの法則から導出される抵抗値を継続的に監視することで、接合部の状態変化を把握します。
3. 導通状態を評価
はんだ接合部にクラックや疲労損傷が発生すると抵抗値が上昇します。
抵抗値の増加量や変動状況から、
- 健全状態
- 劣化進行状態
- 断線直前状態
- 断線状態
を判定します。
導通信頼性評価が必要な理由
電子機器は使用環境中で繰り返し温度変化を受けています。
例えば、
- 車載ECU
- パワーモジュール
- 通信機器
- 産業用制御機器
- 民生電子機器
では、電源ON/OFFや周囲環境の変化によって繰り返し熱応力が発生します。
はんだ接合部は基板や部品との熱膨張係数差によって応力が集中しやすく、疲労損傷の起点となります。
導通信頼性評価により、実使用環境での接合寿命を事前に予測し、製品設計や材料選定の妥当性を確認することが可能になります。
評価対象
- はんだ接合部
- BGAパッケージ
- CSPパッケージ
- QFNパッケージ
- パワーデバイス実装基板
- 評価用ICパッケージ
- TEG（Test Element Group）
- 各種電子部品実装基板
故障モード
本試験では主に以下の故障モードを評価します。
断線（OPEN）
はんだ接合部の疲労クラック進展により電気的接続が失われる現象です。
導通抵抗の増加から断線発生までの挙動を連続的に監視し、寿命評価を実施します。
試験内容
環境試験器と導通信頼性評価システムを組み合わせ、はんだ接合部の微小抵抗値（Ω）を常時連続測定します。
試験中に発生する抵抗値変動を高精度で記録し、接合部の疲労進行を定量的に評価します。
試験の流れ
1. 供試品の受入れ
供試品の構造や評価目的を確認し、試験条件を設定します。
2. 試験器への設置
評価基板を試験槽内へ設置し、導通信頼性評価システムへ接続します。
3. 初期設定
測定チャンネル、判定基準、試験条件を設定し、測定を開始します。
4. 中間報告
抵抗値推移や異常発生状況を定期的に報告します。
5. 試験終了
取得データを解析し、試験結果をまとめます。
オプション
- 断面観察サービス
- SEM観察
- EDX元素分析
- X線CT解析
- 故障解析
試験事例
環境条件
- −40℃ ⇔ +105℃
- 各30分保持
- 2000サイクル
計測条件
- 計測チャンネル数：120ch
- NG判定値：初期値の2倍
使用設備
- ETAC製 NT1250W（温度サイクル試験器）
- ETAC製 MLR23（導通信頼性評価システム）
評価結果例
試験中は全チャンネルの抵抗値を連続記録し、抵抗上昇や瞬断の発生状況を監視します。
取得データから、
- 抵抗値変化トレンド
- 故障発生サイクル
- ワイブル解析による寿命推定
- 接合構造ごとの比較評価
を実施し、製品の信頼性向上に役立てます。
ETACの導通信頼性評価サービスの特長
- 最大120チャンネル同時計測
- 温度サイクル試験中のリアルタイム測定
- 微小抵抗変化の高感度検出
- はんだ接合部寿命の定量評価
- 多チャンネル長期連続監視
- 断面観察との組み合わせ解析
- 不具合解析までワンストップ対応
導通信頼性評価は、電子機器の長期信頼性を確保するための重要な試験です。ETACでは環境試験と電気特性評価を組み合わせた総合的な評価サービスにより、製品開発から品質保証まで幅広くサポートします。