JP4047737B2 - Degradation diagnosis method for lead-free solder - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、錫亜鉛系の無鉛はんだの劣化を診断する無鉛はんだの劣化診断方法、装置、及び無鉛はんだ合金に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、鉛を含むはんだ合金に関しては、特許文献1に示すように、はんだの表面の粗さを測定し、当該測定したはんだの表面の粗さと時間との関係を求めることにより、はんだ接合部に亀裂が生じるまでの時間、換言すれば、はんだの寿命を推定する手法が知られている。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−310888号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、無鉛はんだに関しては、劣化の兆候を示す劣化指標がどのようなものであるか明確になっていないので、劣化を判定する基準が定まらないため、無鉛はんだの劣化診断が困難になっている。
【0005】
そこで本発明は、上記事情に考慮してなされたもので、劣化の兆候を示す劣化指標を明確にすることにより、無鉛はんだの劣化診断を容易に行うことを可能にする無鉛はんだの劣化診断方法及び装置を提供することを目的とする。
【0006】
さらに、本発明の他の目的は、長寿命化を図った無鉛はんだ合金を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第1の発明は、無鉛はんだの断面の形状変化から無鉛はんだの劣化診断を行う無鉛はんだの劣化診断方法であって、無鉛はんだの表面を研磨することにより無鉛はんだの断面の金属組織を露出させる表面研磨工程と、表面研磨工程により研磨された無鉛はんだの断面の金属組織を観測する観測工程と、観測工程による観測の結果、無鉛はんだの断面の金属組織から得られた劣化指標に基づいて設定された劣化パラメータと、所定の劣化指標に基づいて設定された劣化パラメータとを比較し、当該比較の結果として、金属組織から得られた劣化パラメータと所定の劣化パラメータとが一致するか否かにより、無鉛はんだが劣化したか否かを判定する劣化診断工程とを含む無鉛はんだの劣化診断方法である。
【0008】
なお、本明細書に記載の「劣化指標」とは、1000サイクルの冷熱サイクル試験前後における無鉛はんだの断面で露出された金属組織、例えば錫又は亜鉛の結晶粒の変化、若しくは1000サイクルの冷熱サイクル試験前後におけるX線分析法によって検出される特性X線のエネルギーの変化を意味する。
【0009】
さらに、本明細書に記載の「劣化パラメータ」とは、劣化指標を象徴する数値データ、例えば、錫の結晶の粒径、錫又は亜鉛の球状化率、及び特性X線のエネルギー値等を意味する。
【0010】
なお、本明細書に記載の球状化率とは、真円度ともいい、下記の式(1)によって定義される。
球状化率=(面積相当円の周囲長)/(実際の周囲長)…式(1)
図24は、球状化率を説明するための図である。同図において、略十字形状の図形が球状化率の測定対象であり、太線で示したのが球状化率の測定対象の図形の周囲長を表している。
【0011】
球状化率の測定対象である略十字形状の図形の面積は、12ピクセルである。
この面積と同一の面積を有する円の円周、換言すれば、面積相当円の周囲長は、(12/π)1/2×2×πとなる。
【0012】
これに対し、球状化率の測定対象の実際の周囲長は、16ピクセルである。
【0013】
従って、図24に示す略十字形状の図形の球状化率は、以下に示すように、
球状化率=(面積相当円の周囲長)/(実際の周囲長)
={(12/π)1/2×2×π}/16=76.7(パーセント)となる。
【0014】
なお、1ピクセルは、寸法を構成して求める値であり、例えば、倍率を1000倍として観察した際には、1μmが約0.2ピクセル程度となる。
【0015】
このように、表面研磨工程により無鉛はんだの表面が研磨されることによって無鉛はんだの断面の金属組織が露出され、当該研磨された無鉛はんだの断面の金属組織が観測工程により観測され、当該観測の結果、無鉛はんだの断面の金属組織から得られた劣化指標に基づいて設定された劣化パラメータと、所定の劣化指標に基づいて設定された劣化パラメータとが劣化診断工程により、比較され、当該比較の結果、金属組織から得られた劣化パラメータと所定の劣化パラメータとが一致するか否かにより、無鉛はんだが劣化したか否かが判定されるので、劣化パラメータを比較するだけで無鉛はんだの劣化診断を容易に行うことが出来る。
【0016】
第2の発明は、第1の発明の無鉛はんだの劣化診断方法において、無鉛はんだは、亜鉛を含み、劣化パラメータは、無鉛はんだ中の亜鉛の結晶の変化を検出するための情報であり、劣化診断工程は、亜鉛が略円形形状又は略楕円形状に変化するか否かにより、無鉛はんだが劣化したか否かを判定する無鉛はんだの劣化診断方法である。
【0017】
これにより、第1の発明と同様の作用を奏することが出来るのに加え、亜鉛が略円形又は略楕円形形状に変化するか否かによって無鉛はんだが劣化したか否かが判定されるので、金属組織の観測をすることによって容易に無鉛はんだが劣化したことを把握することが出来る。
【0018】
第3の発明は、第1の発明の無鉛はんだの劣化診断方法において、無鉛はんだは、亜鉛を含み、観測工程は、無鉛はんだの断面に対する劣化診断時における無鉛はんだからの特性X線の解析結果を取得し、劣化診断工程は、無鉛はんだが劣化したことを示す劣化パラメータと、特性X線の解析結果から得られた劣化パラメータとを比較し、当該比較の結果として、無鉛はんだからの特性X線の解析結果として所定の特性X線が検出されたか否かにより、無鉛はんだが劣化したか否かを判定する無鉛はんだの劣化診断方法である。
【0019】
本明細書に記載の無鉛はんだを特性X線により解析する手法としては、例えば周知のX線分光法を用いた手法、具体的には、周知のEPMA(Electron Probe Micro Analysis:電子線マイクロアナライザ)による解析結果を用いる手法や、AES(Auger Electron Spectroscopy:オージェ電子分光法)の解析結果を用いる手法が挙げられる。
【0020】
なお、EPMA及びAESの詳細に関しては、出願時において公知の文献、例えば、「電子・イオンビームハンドブック(第3版);平成10年10月28日発行;日刊工業新聞社発行;日本学術振興会第132委員会編」等に、詳細に記載されている。
【0021】
これにより、第1の発明と同様の作用を奏することが出来るのに加え、特性X線の解析結果から無鉛はんだが劣化したか否かが判定出来るので、画像データによらずに、無鉛はんだの劣化診断を行うことが出来る。
【0022】
第4の発明は、無鉛はんだ合金であって、錫と、亜鉛と、針状結晶とを含有する無鉛はんだ合金である。
【0023】
なお、本明細書に記載の無鉛はんだ合金とは、鉛を含まないはんだ合金のことを意味する。
【0024】
これにより、針状結晶が無鉛はんだ合金に含まれるので、当該針状結晶が無鉛はんだ合金の劣化に伴う亀裂の進展を防止するため、無鉛はんだ合金の長寿命化を図ることが出来る。
【0025】
第5の発明は、第4の発明の無鉛はんだ合金において、針状結晶は、単一の金属元素からなる無鉛はんだ合金である。
【0026】
これにより、第4の発明と同様の作用を確実に奏することが出来る。
【0027】
第6の発明は、第4の発明の無鉛はんだ合金において、針状結晶は、亜鉛からなる無鉛はんだ合金である。
【0028】
これにより、第4の発明と同様の作用を確実に奏することが出来る。
【0029】
第7の発明は、無鉛はんだの断面の形状変化から無鉛はんだの劣化診断を行う無鉛はんだの劣化診断装置であって、無鉛はんだの断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が劣化していることを示す劣化パラメータを設定する劣化パラメータ設定手段と、劣化パラメータ設定手段により設定された劣化パラメータが記憶された劣化パラメータ記憶手段と、劣化診断対象の無鉛はんだの断面の観測の結果に基づいて、得られた劣化パラメータと、劣化パラメータ記憶手段に記憶された劣化パラメータとを比較することにより無鉛はんだが劣化したか否かを判定する劣化診断手段と、劣化診断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劣化診断装置である。
【0030】
これにより、観測手段により無鉛はんだの断面が観測され、当該観測の結果から無鉛はんだが劣化していることを示す劣化パラメータが劣化パラメータ設定手段により設定され、劣化診断手段により、劣化診断対象の無鉛はんだの断面の観測の結果に基づいて、得られた劣化パラメータと、劣化パラメータ記憶手段に記憶された劣化パラメータとが比較されることにより無鉛はんだが劣化したか否かが判定され、出力手段により当該判定結果が出力されるので、無鉛はんだの劣化診断を容易に行うことが出来る。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。
【0032】
図1は、本実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法の一例を示すフローチャートであり、図2は、本発明の第1の実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法を適用した無鉛はんだの劣化診断装置1Aの構成例を示す模式図である。
【0033】
また、以下の本実施の形態では、図3及び図4に示すようなチップコンデンサを用いて劣化パラメータを設定する例に関して説明を行うものとする。なお、図3は、チップコンデンサ11を実装したプリント基板12の平面図であり、図4は、チップコンデンサ11を実装したプリント基板12の断面図である。また、チップコンデンサ11とプリント基板12とは、当該チップコンデンサ11と、プリント基板12上のランド13との間が無鉛はんだ14により、はんだ接合されている。
【0034】
本実施の形態の無鉛はんだの劣化診断の適用対象となる無鉛はんだは、錫90Wt%(重量パーセント)と、亜鉛9Wt%(重量パーセント)と、亜鉛の針状結晶1Wt%(重量パーセント)とを含有する錫亜鉛系の無鉛はんだである。
【0035】
なお、本発明者の行った実験結果によれば、錫亜鉛系の無鉛はんだの亀裂が発生した部位には、酸化亜鉛の分布は、全く見られなかった。
【0036】
本発明者の考察によれば、冷熱サイクル試験時に、錫と亜鉛とを主成分とする錫亜鉛系の無鉛はんだは、始めに亜鉛の金属結晶が偏析した後、当該亜鉛の金属結晶が存在しない部分から無鉛はんだの劣化、換言すれば、無鉛はんだの金属組織に発生する亀裂が進展する。
【0037】
図5は、錫亜鉛系の無鉛はんだの金属組織に、針状の金属結晶を添加した場合の亀裂の進展の様子の一例を示す模式図であり、図6は、錫亜鉛系の無鉛はんだの金属組織に、針状の金属結晶を添加していない場合の亀裂の進展の様子の一例を示す模式図である。
【0038】
本発明者の考察によれば、図5に示すように、錫21と略円形形状の亜鉛22とからなる錫錫亜鉛系の無鉛はんだの金属組織に、針状の金属結晶23を添加した場合、冷熱サイクル試験時に、無鉛はんだの金属組織に発生する亀裂24は、添加された亜鉛の針状結晶を回避して進展する。
【0039】
これに対し、無鉛はんだに針状の金属結晶23を添加しない場合、図6に示すように、亀裂24の進展を阻止する針状の金属結晶23がないので、金属結晶を添加した場合と比較して亀裂24の進展が急速に進んでしまう。
【0040】
従って、本発明者は、錫亜鉛系の無鉛はんだの長寿命化を図る観点からは、錫亜鉛系の無鉛はんだに針状の金属結晶を添加することがより好ましいと考える。
以上の考察から、本発明者は、亀裂の進展を阻止するために、針状の金属結晶を錫亜鉛系の無鉛はんだに添加することを考案した。
【0041】
なお、上記針状の金属結晶としては、他の金属元素を含まないほうが望ましいので、亜鉛だけからなることがより好ましい。
【0042】
本実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断装置1Aは、撮像部2(観測手段)と、劣化パラメータ設定部3Aと、劣化パラメータデータベース4Aと、劣化診断部5Aと、出力部6Aとから構成される。
【0043】
なお、本実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断装置1Aを構成する各部は、ソフトウェア若しくはハードウェア又はソフトウェアとハードウェアとの組合わせの何れより構成されたものであってもよい。
【0044】
また、本実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断装置1Aは、例えば、記録媒体又は通信ネットワークから予め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って各機能が実現される。
【0045】
なお、上記通信ネットワークは、双方向に通信可能なものであればよく、有線又は無線の別を問わない。
【0046】
撮像部2(観測手段)は、無鉛はんだの表面上で露出された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劣化パラメータ設定部3A又は劣化診断部5Aに出力する。
【0047】
劣化パラメータ設定部3Aは、撮像部2から出力された画像データを画像解析し、当該画像解析の結果から無鉛はんだの劣化を診断するための劣化指標を抽出する機能と、当該抽出した劣化指標が金属組織に出現したことを示す数値データを、外部から入力されたパラメータ設定指令に基づいて、劣化パラメータとして設定する機能と、当該設定した劣化パラメータを劣化パラメータデータベース4Aに記憶させる機能とを有する。
【0048】
劣化パラメータデータベース4Aには、劣化パラメータ設定部3Aにより設定された劣化パラメータが記憶されている。
【0049】
劣化診断部5Aは、撮像された無鉛はんだの断面の画像データを受け取った場合、当該画像データを画像解析する機能と、劣化パラメータデータベース4Aを検索し、検索結果として予め設定された劣化パラメータを読出す機能と、当該読出した劣化パラメータと、前述した解析結果とを比較することにより無鉛はんだが劣化したか否かを判定する機能と、当該判定結果を出力部6Aに出力する機能とを有する。
【0050】
出力部6Aは、劣化診断部5Aから出力された判定結果を外部に出力する。
【0051】
以下、本実施の形態に係る錫亜鉛系の無鉛はんだの劣化診断方法の概要を説明する。
【0052】
本実施の形態に係る劣化診断方法は、無鉛はんだの断面を観測することにより、劣化パラメータを設定するまでの工程A1〜工程A5と、当該劣化パラメータを用いて劣化診断を行う工程A6〜工程A9とからなる。
【0053】
始めに、錫亜鉛系の無鉛はんだを用いて、熱ストレスを模擬した冷熱サイクル試験が行われる(A1)。
【0054】
次に、冷熱サイクル試験を行った錫亜鉛系の無鉛はんだの断面が鏡面研磨される(A2)。
【0055】
次に、鏡面研磨された、錫亜鉛系の無鉛はんだの断面の金属組織が観測される(A3)。
【0056】
次に、劣化の進行状態と観測された金属組織の劣化状態との関係から無鉛はんだの断面の劣化の兆候を示す劣化指標が調査される(A4)。
【0057】
次に、劣化パラメータ設定部3Aは、無鉛はんだの断面の劣化指標を検出するための劣化パラメータの設定を診断者から受け付けて、劣化パラメータを劣化パラメータデータベース4Aに記憶させる(A5)。
【0058】
次に、劣化診断対象の錫亜鉛系の無鉛はんだの断面が鏡面研磨される(A6)。
【0059】
次に、撮像部2は、鏡面研磨された劣化診断対象の無鉛はんだの断面の金属組織を観測する(A7)。
【0060】
次に、劣化診断部5Aは、撮像部2により撮像された劣化診断対象の無鉛はんだの断面の画像データを画像解析し、画像解析の結果と、劣化パラメータデータベース4Aに記憶された劣化パラメータとを比較して、当該比較結果として劣化の有無を検出する劣化診断処理を実行する(A8)。
【0061】
次に、出力部6Aは、劣化診断部5Aによる劣化診断の結果を出力する(A9)。
【0062】
以下、当該無鉛はんだの劣化診断装置1Aが実現する無鉛はんだの劣化診断方法に関し、具体的な例を挙げてより詳細に説明する。
【0063】
始めに、錫亜鉛系の無鉛はんだを用いて熱ストレスを模擬した冷熱サイクル試験が行われる(A1)。
【0064】
ここで、冷熱サイクル試験を行う手法としては、例えば、30分間に−40℃〜+125℃の間で温度を変化させる冷熱サイクル試験を1サイクルとして、連続的に1000サイクルまで熱ストレスを無鉛はんだに負荷する手法がある。
【0065】
工程A2では、冷熱サイクル試験の任意のサイクル実行後の無鉛はんだの表面を鏡面状になるまで研磨する。これにより、劣化診断対象である無鉛はんだの金属組織が露出する。
【0066】
ここで、無鉛はんだの表面を鏡面研磨する為の手法としては、例えば、SiCの粒度が♯120、♯320、♯500、♯1000、及び♯2400の5種類の耐水研磨紙で研磨した後、1μmのダイヤモンド粒子が分散したペーストを用いて鏡面研磨する手法がある。
【0067】
なお、この研磨手法においては、SiCの粒度の異なる5種類の耐水研磨紙を用いただけでは、無鉛はんだの断面の金属組織が露出しないので、1μmのダイヤモンド粒子が分散したペーストを用いて鏡面研磨することが無鉛はんだの断面の金属組織を露出させるために重要な処理となっている。
【0068】
工程A3では、撮像部2により、鏡面研磨されたことにより露出された錫亜鉛系の無鉛はんだの断面の金属組織が観測される。
【0069】
工程A4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劣化指標が調査される。
【0070】
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画像データとして取り込んだ当該画像データを解析する手法、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。
【0071】
図7は、冷熱サイクル試験前における初期状態の無鉛はんだの断面の金属組織の一例を示す図であり、図8は、初期状態の無鉛はんだの断面の金属組織の一例を示す模式図である。また、図9は、初期状態における無鉛はんだの断面の金属組織の一例の拡大図であり、図10は、初期状態の無鉛はんだの断面の金属組織の一例の模式図である。さらに、図11は、初期状態の無鉛はんだの断面における結晶粒の面積比の一例を示すヒストグラムである。
【0072】
なお、図11の図では、2500[平方マイクロメートル]未満の結晶粒を紫色で、2500[平方マイクロメートル]以上4000[平方マイクロメートル]未満の結晶粒を青色で、4000[平方マイクロメートル]以上5000[平方マイクロメートル]未満の結晶粒を深緑色で、5000[平方マイクロメートル]以上7500[平方マイクロメートル]以下の結晶粒を緑色で、10500[平方マイクロメートル]以上11500[平方マイクロメートル]以下の結晶粒を黄緑色で、15500[平方マイクロメートル]以上16500[平方マイクロメートル]未満の結晶粒を燈色で、24500[平方マイクロメートル]以上の結晶粒を赤色でそれぞれ表示している。
【0073】
初期状態の無鉛はんだの断面には、図8及び図10に示すように、不定形の形状を有する錫の結晶粒31と、錫と亜鉛とが混在する金属組織32とが存在している。この金属組織32には、錫21と、針状の形状を有する亜鉛の結晶粒23とが存在している。なお、亜鉛の結晶粒を、一様な方向に配向させることは不可能であるので、断面に略垂直方向に沿って存在する針状の亜鉛の結晶粒23は、略円形形状又は略楕円形形状に見えている。
【0074】
一方、図12は、1000サイクルの冷熱サイクル試験後、露出された無鉛はんだの断面の金属組織の一例を示す図であり、図13は、1000サイクルの冷熱サイクル試験の実行後における無鉛はんだの断面の金属組織の一例を示す模式図である。また、図14は、1000サイクルの冷熱サイクル試験の実行後における金属組織の一例を示す拡大図であり、図15は、1000サイクルの冷熱サイクル試験の実行後における金属組織の一例の模式図である。さらに、図16は、1000サイクルの冷熱サイクル試験の実行後の無鉛はんだの断面における結晶粒の面積比の一例を示すヒストグラムである。
【0075】
なお、図16では、1100[平方マイクロメートル]未満の結晶粒を紫色で、1100[平方マイクロメートル]以上1750[平方マイクロメートル]未満の結晶粒を青色で、1750[平方マイクロメートル]以上2250[平方マイクロメートル]未満の結晶粒を深緑色で、2250[平方マイクロメートル]以上2750[平方マイクロメートル]未満の結晶粒を緑色で、2750[平方マイクロメートル]以上3500[平方マイクロメートル]未満の結晶粒を黄緑色で、5750[平方マイクロメートル]以上6250[平方マイクロメートル]未満の結晶粒を黄色で、10750[平方マイクロメートル]以上の結晶粒を赤色で表示している。
【0076】
本発明者の観測したところによれば、初期状態の金属組織32において、針状の断面形状を有していた亜鉛の結晶粒23は、冷熱サイクル試験後の金属組織33においては、図15に端的に示すように、錫の不定形の結晶31が略多角形形状のこまかな結晶に変化すると共に、針状の結晶であった亜鉛が略円形形状又は略楕円形形状の断面形状を有する酸化亜鉛34に変化している。
【0077】
また、冷熱試験後においては、初期状態では、はっきりしていなかった錫の結晶粒界がはっきりしてきている。
【0078】
このように、無鉛はんだに含まれる亜鉛の針状結晶が略円形又は略楕円形形状の酸化亜鉛に変化した場合に、亀裂の発生が見られる。
【0079】
従って、本発明者は、無鉛はんだの断面の金属組織に、略円形形状の亜鉛の結晶粒が存在することを劣化指標として劣化パラメータの決定に利用することが出来ると考える。
【0080】
図17は、初期状態の無鉛はんだの金属組織における錫の球状化率と、該当する球状化率の錫の結晶の個数との関係を示す図であり、図18は、1000サイクルの冷熱サイクル試験の実行後の無鉛はんだの金属組織における錫の球状化率と、該当する球状化率の錫の結晶の個数との関係を示す図であり、図19は、冷熱サイクル試験の前後における無鉛はんだの金属組織の錫の結晶の球状化率をプロットした図である。
【0081】
なお、図19においては、図17に示す冷熱サイクル試験前の初期状態の無鉛はんだの金属組織の球状化率が左側にプロットされており、図18に示す冷熱サイクル試験後の初期状態の無鉛はんだの金属組織の球状化率が右側にプロットされている。
【0082】
また、本発明者は、錫の結晶の粒径の変化に着目して錫亜鉛系の無鉛はんだの劣化診断を行うことも可能であると考える。
【0083】
すなわち、本発明者が得た実験結果によれば、図17に示すように、初期状態では、錫の結晶の球状化率の平均値は、およそ43.3パーセントであり、標準偏差は、およそ10.0であるのに対し、1000サイクルの冷熱サイクル試験の実行後においては、図18に示すように、錫の結晶の球状化率の平均値は、およそ67.9であり、標準偏差は、およそ7.26である。
【0084】
換言すれば、冷熱サイクル試験の実行後における金属組織では、図19に端的に示すように、錫の結晶の球状化率が、初期状態における金属組織に比較して高くなっている。
【0085】
このように、錫の結晶の球状化率が高くなった場合に、亀裂の発生が見られる。
【0086】
従って、無鉛はんだの金属組織における錫の結晶の球状化率が高くなっていることを無鉛はんだの劣化指標として、劣化パラメータの設定に利用することが出来る。
【0087】
また、本発明者が得た実験結果によれば、前述した図11に示すように、初期状態の無鉛はんだの断面における露出した結晶粒は、7500[μm2]以下の面積のものがおよそ全体の60パーセントを占めているが、24500[μm2]以上25500[μm2]以下の面積のものが全体の25パーセント、15500[μm2]以上16500[μm2]以下の面積のものが全体のおよそ15パーセント、及び10500[μm2]以上11500[μm2]以下の面積のものが全体のおよそ10パーセントの割合でそれぞれ存在しており、種々な大きさの結晶粒が存在していると言うことが出来る。
【0088】
これに対し、1000サイクルの冷熱サイクル試験の実行後の無鉛はんだの断面における露出した結晶粒は、前述した図16に示すように、およそ3500[μm2]以下の面積のものが全体のおよそ85パーセントを占めている。
【0089】
換言すると、1000サイクルの冷熱サイクル試験の実行後では、初期状態に比較して錫の結晶の粒径が小さくなっているということが出来る。
【0090】
このように、錫の結晶の粒径が小さくなった場合に、亀裂の発生がみられる。
【0091】
従って、本発明者は、断面の金属組織における錫の結晶粒の粒径の変化を検出することを劣化指標として劣化パラメータの決定に利用することが出来ると考える。
【0092】
工程A5では、劣化パラメータ設定部3Aにより、観測の結果得られた無鉛はんだの露出した金属組織の画像データから略円形形状の亜鉛の結晶粒を検出するための情報が劣化パラメータとして設定され、当該設定された劣化パラメータが劣化パラメータデータベース4Aに記憶される。
【0093】
ここで、設定される劣化パラメータとしては、例えば、略円形形状又は略楕円形形状の亜鉛の結晶の形状に関する数値データ、結晶の粒径の割合、結晶の粒径の平均値、錫の結晶の球状化率等が挙げられる。
【0094】
工程A6では、劣化診断対象の錫亜鉛系の無鉛はんだの断面が工程A2と同様の手法により鏡面研磨される。
【0095】
工程A7では、劣化診断対象の無鉛はんだの断面の露出された金属組織が、撮像部2により、状態観測される。
【0096】
工程A8では、劣化診断部5Aは、予め劣化パラメータデータベース4Aに記憶された略円形形状又は略楕円形形状の亜鉛を検出するための情報である劣化パラメータを読出し、読出した劣化パラメータと観測された劣化診断対象の無鉛はんだの断面の画像とを照合することによって、観測された劣化診断対象の無鉛はんだの断面に略円形形状又は略楕円形形状の亜鉛の結晶粒があるか否かにより、無鉛はんだが劣化したか否かが判定される。
【0097】
なお、本実施の形態の工程A8では、無鉛はんだの断面に略円形形状又は略楕円形形状の亜鉛の結晶粒が発生したか否かにより、無鉛はんだが劣化したか否かが判定されたが、これに限らず、錫の結晶粒の粒径が劣化パラメータとして予め定められた値よりも小さくなったか否かにより、無鉛はんだが劣化したか否かを判定してもよいし、所定の面積以下の粒径の粒子が断面全体に占める割合が劣化パラメータとして予め定められた値以上になったか否かにより、無鉛はんだが劣化したか否かを判定してもよい。
【0098】
工程A9では、出力部6Aは、劣化診断部5Aから出力された診断結果を外部に出力する。
【0099】
なお、この出力部6Aとしては、例えばプリンタ、CRTなどのように視覚的に診断結果を出力する機器、又はスピーカなど音声により診断結果を出力する機器等を利用してもよい。
【0100】
上述したように、本実施の形態においては、劣化パラメータを設定することにより、無鉛はんだの金属組織の状態から劣化指標を明確に定義できると共に、無鉛はんだが劣化したか否かを判定する際の劣化パラメータを設定することが出来る。
【0101】
また、本実施の形態によれば、設定した劣化パラメータと、無鉛はんだの断面の観測の結果とを比較することにより、容易に無鉛はんだの劣化診断を行うことが出来る。
【0102】
さらに、本実施の形態によれば、亜鉛の針状結晶を錫亜鉛系の無鉛はんだに添加することにより、亀裂が当該針状結晶を回避して進展するので、当該針状結晶を添加しない場合の無鉛はんだと比較して寿命を長期化することが出来る。
【0103】
本実施の形態によれば、機器製品トラブルを事前に察知することが出来ると共に、メンテナンス周期を決定することが出来る。
【0104】
本実施の形態によれば、無鉛はんだに亜鉛の針状結晶を添加することにより、亀裂進展を防止するので、亀裂の進展速度が遅くなり、熱疲労環境下において長期の信頼性を維持することが出来る。
【0105】
<第2の実施の形態>
図20は、本発明の第2の実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【0106】
図21は、本実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断装置1Bの一例を示す模式図である。なお、前述した図面と同一部分には、同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは、主として異なる部分に関して説明する。
【0107】
なお、本実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法の適用対象は、第1の実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法における適用対象と同様の錫亜鉛系の無鉛はんだである。
【0108】
なお、本実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法は、周知のX線分光法を用いたX線分析装置、例えば電子線マイクロアナライザー(EPMA)により検出した特性X線の強度を測定した測定結果を用いて、劣化パラメータを設定することにより、無鉛はんだの劣化診断を行う方法である。
【0109】
本実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断装置1Bは、電子線照射部41と、特性X線強度測定部42と、劣化パラメータ設定部3Bと、劣化パラメータデータベース4Bと、劣化診断部5Bと、出力部6Bとから構成される。
【0110】
なお、本実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断装置1Bを構成する各部は、ソフトウェア若しくはハードウェア又はソフトウェアとハードウェアとの組合わせの何れより構成されたものであってもよい。
【0111】
また、本実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断装置1Bは、例えば、記録媒体又は通信ネットワークから予め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って各機能が実現される。
【0112】
なお、上記通信ネットワークは、双方向に通信可能なものであればよく、有線又は無線の別を問わない。
【0113】
電子線照射部41は、電子線を無鉛はんだ14の断面に照射する機能を有する。
【0114】
特性X線強度測定部42は、無鉛はんだ14の断面から放射される特性X線を測定する機能と、当該測定結果を劣化パラメータ設定部3Bに出力する機能とを有する。
【0115】
なお、本実施の形態の特性X線強度測定部42が観測手段に該当する。
【0116】
劣化パラメータ設定部3Bは、特性X線強度測定部42から出力される酸素のエネルギー準位を、外部から入力されたパラメータ設定指令に基づいて、劣化パラメータとして設定する機能と、、当該設定した劣化パラメータを劣化パラメータデータベース4Bに記憶させる機能とを有する。
【0117】
劣化パラメータデータベース4Bには、劣化パラメータとして酸素のエネルギー準位に関するデータが記憶されている。
【0118】
劣化診断部5Bは、特性X線強度測定部42から出力される測定結果を受け取り、劣化パラメータデータベース4Bから劣化パラメータを読出し、当該読み出した劣化パラメータとして予め設定された酸素のエネルギー準位と、受け取った測定結果とを比較し、当該比較の結果として、酸素のエネルギー準位に該当する特性X線が検出されたか否かを判定することにより、無鉛はんだが劣化したか否かを判定する機能を有する。
【0119】
出力部6Bは、劣化診断部5Bから出力された無鉛はんだの劣化診断の結果を外部に出力する機能を有する。
【0120】
次に、本実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法に関し、図面を用いて説明する。
【0121】
工程B1及び工程B2に関しては、前述した工程A1及び工程A2と同様である。
【0122】
工程B3では、特性X線強度測定部42は、周知のX線分光法によって無鉛はんだの断面から放射される特性X線の強度を測定し、当該測定結果を劣化パラメータ設定部3Bに出力する。
【0123】
工程B4では、無鉛はんだの劣化の進行状態と、測定された特性X線の解析結果との関係から無鉛はんだの劣化の兆候を示す劣化指標が調査される。
【0124】
図22は、本発明者が冷熱サイクル試験前に行った周知のX線分光法による特性X線の測定結果を示す図であり、図23は、本発明者が冷熱サイクル試験前に行った周知のX線分光法による特性X線の測定結果を示す図である。この図22及び図23において、縦軸は、1秒間あたりのX線の検出回数、換言すればX線強度(単位は[cps:counts per second])を示し、横軸は、エネルギー準位(単位は[keV])を示す。
【0125】
この図22に示すように、冷熱サイクル試験前においては、炭素と、亜鉛と、錫とのそれぞれのエネルギー準位に対応するエネルギーの特性X線が検出されている。なお、この炭素は、導通をとるために亜鉛の表面に蒸着されたものである。
【0126】
これに対し、1000サイクルの冷熱サイクル試験後においては、図23に示すように、炭素と、酸素と、亜鉛とのそれぞれのエネルギー準位に対応するエネルギーの特性X線が検出されている。ここで、0.5(kev)付近の酸素のエネルギー準位に対応するエネルギーの特性X線が検出されたのは、冷熱サイクル試験時に、亜鉛が酸化反応で酸化亜鉛に変化したによると考えられる。
【0127】
このように、酸素のエネルギー準位に該当する特性X線が検出された場合に、無鉛はんだの亀裂が発生している。
【0128】
従って、本発明者は、X線分光法により、酸素のエネルギー準位に対応するエネルギーの特性X線が検出されたことをもって、無鉛はんだが劣化したか否かを判定することが出来ると考える。
【0129】
工程B5では、劣化パラメータ設定部3Bは、無鉛はんだの劣化指標を検出するための劣化パラメータの設定を診断者から受け付けて、劣化パラメータを劣化パラメータデータベース4Bに記憶させる。
【0130】
ここで、設定される劣化パラメータとしては、例えば、周知のX線分光法により検出された特性X線のエネルギー準位等が挙げられる。
【0131】
工程B6では、前述した工程A6と同様に無鉛はんだの表面が鏡面研磨される。
【0132】
工程B7では、特性X線強度測定部42は、前述した工程B3と同様に無鉛はんだの断面から放射される特性X線の強度を測定する。
【0133】
工程B8では、劣化診断部5Bは、劣化パラメータデータベース4Bから劣化パラメータを読出し、読出した劣化パラメータと無鉛はんだの断面から放出される特性X線の測定結果とを比較し、当該比較の結果として酸素のエネルギー準位と一致する特性X線が検出されたか否かによって、無鉛はんだが劣化したか否かを判定する。
【0134】
工程B9では、出力部6Bは、劣化診断部5Bによる劣化診断の結果を出力する。
【0135】
上述したように本実施の形態によれば、第1の実施の形態における効果に加え、特性X線のエネルギー値を劣化パラメータとして設定することにより、画像データによることなく、無鉛はんだの劣化の兆候を示す劣化指標を明確に定義することができる。
【0136】
なお、上記各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(フレキスブルディスク、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。
【0137】
また、この記憶媒体としては、プログラムを記憶でき、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。
【0138】
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。
【0139】
さらに、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。
【0140】
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。
【0141】
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。
【0142】
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。
【0143】
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やイントラ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。
【0144】
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。
【0145】
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)等の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。
【0146】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形することが可能である。
【0147】
また、上記各実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には、省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
【0148】
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施出来る。
【0149】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、無鉛はんだの劣化診断を容易に行うことを可能にする無鉛はんだの劣化診断方法及び装置を提供出来る。さらに、本発明によれば、長寿命化を図ることが可能な無鉛はんだ合金を提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法を説明するためのフローチャート。
【図2】 本実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断装置1Aの構成例を示す模式図。
【図3】 チップコンデンサ11を実装したプリント基板12の平面図。
【図4】 チップコンデンサ11を実装したプリント基板12の断面図。
【図5】 錫亜鉛系の無鉛はんだの金属組織に、針状の金属結晶を添加した場合の亀裂の進展の様子の一例を示す模式図。
【図6】 錫亜鉛系の無鉛はんだの金属組織に、針状の金属結晶を添加していない場合の亀裂の進展の様子の一例を示す模式図。
【図7】 冷熱サイクル試験前における初期状態の無鉛はんだの断面の金属組織の一例を示す図。
【図8】 初期状態の無鉛はんだの断面の金属組織の一例を示す模式図。
【図9】 初期状態における無鉛はんだの断面の金属組織の一例の拡大図。
【図10】 初期状態の無鉛はんだの断面の金属組織の一例の模式図。
【図11】 初期状態の無鉛はんだの断面における結晶粒の面積比の一例を示すヒストグラム。
【図12】 1000サイクルの冷熱サイクル試験後、露出された無鉛はんだの断面の金属組織の一例を示す図。
【図13】 1000サイクルの冷熱サイクル試験の実行後における無鉛はんだの断面の金属組織の一例を示す模式図。
【図14】 1000サイクルの冷熱サイクル試験の実行後における金属組織の一例を示す拡大図。
【図15】 1000サイクルの冷熱サイクル試験の実行後における金属組織の一例の模式図。
【図16】 1000サイクルの冷熱サイクル試験の実行後の無鉛はんだの断面における結晶粒の面積比の一例を示すヒストグラム。
【図17】 初期状態の無鉛はんだの金属組織における錫の球状化率と、該当する球状化率の錫の結晶の個数との関係を示す図。。
【図18】 1000サイクルの冷熱サイクル試験の実行後の無鉛はんだの金属組織における錫の球状化率と、該当する球状化率の錫の結晶の個数との関係を示す図。
【図19】 冷熱サイクル試験の前後における無鉛はんだの金属組織の錫の結晶の球状化率をプロットした図。
【図20】 本発明の第2の実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断方法の一例を説明するためのフローチャート。
【図21】 本実施の形態に係る無鉛はんだの劣化診断装置1Bの一例を示す模式図。
【図22】 本発明者が冷熱サイクル試験前に行った周知のX線分光法による特性X線の測定結果を示す図。
【図23】 本発明者が冷熱サイクル試験前に行った周知のX線分光法による特性X線の測定結果を示す図。
【図24】 球状化率を説明するための図。
【符号の説明】
1A…無鉛はんだの劣化診断装置、1B…無鉛はんだの劣化診断装置、2…撮像部、3A…劣化パラメータ設定部、3B…劣化パラメータ設定部、4A…劣化パラメータデータベース、4B…劣化パラメータデータベース、5A…劣化診断部、5B…劣化診断部、6A…出力部、6B…出力部、11…チップコンデンサ、12…プリント基板、13…ランド、14…無鉛はんだ、21…錫、22…酸化亜鉛、23…針状結晶、24…亀裂、31…不定形形状の錫の結晶粒、32…錫と亜鉛とが含まれる金属組織、33…冷熱サイクル試験の実行後の金属組織、34…酸化亜鉛、41…電子線照射部、42…特性X線強度測定部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lead-free solder deterioration diagnosis method, apparatus, and lead-free solder alloy for diagnosing deterioration of a tin-zinc based lead-free solder.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, with respect to a solder alloy containing lead, as shown in
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-310888 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, as for lead-free solders, it is not clear what the deterioration index that shows the signs of deterioration is, so it is difficult to diagnose deterioration of lead-free solder because there is no standard for determining deterioration. .
[0005]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and by making a deterioration index showing signs of deterioration clear, a lead-free solder deterioration diagnosis method can be easily performed. And an apparatus.
[0006]
Furthermore, another object of the present invention is to provide a lead-free solder alloy with a long life.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the first invention is a lead-free solder deterioration diagnosis method for diagnosing lead-free solder deterioration from a change in the cross-sectional shape of the lead-free solder, wherein the lead-free solder is polished by polishing the surface of the lead-free solder. The surface polishing process that exposes the metal structure of the cross section of the lead, the observation process that observes the metal structure of the cross section of the lead-free solder polished by the surface polishing process, and the observation results of the observation process, obtained from the metal structure of the cross section of the lead-free solder The deterioration parameter set based on the determined deterioration index is compared with the deterioration parameter set based on the predetermined deterioration index. As a result of the comparison, the deterioration parameter obtained from the metal structure and the predetermined deterioration parameter are compared. Is a deterioration diagnosis method for lead-free solder, including a deterioration diagnosis step for determining whether lead-free solder has deteriorated depending on whether or not.
[0008]
The “degradation index” described in the present specification means a change in the metal structure exposed in the cross section of the lead-free solder before and after the 1000 cycles of the thermal cycle test, for example, change in crystal grains of tin or zinc, or 1000 cycles of the thermal cycle. It means the change in characteristic X-ray energy detected by X-ray analysis before and after the test.
[0009]
Further, the “degradation parameter” described in the present specification means numerical data symbolizing a degradation index, such as the grain size of tin crystals, the spheroidization rate of tin or zinc, and the energy value of characteristic X-rays. To do.
[0010]
In addition, the spheroidization rate described in this specification is also called roundness and is defined by the following formula (1).
Spheroidization rate = (peripheral length of area equivalent circle) / (actual perimeter) ... Formula (1)
FIG. 24 is a diagram for explaining the spheroidization rate. In the figure, a substantially cross-shaped figure is an object to be measured for the spheroidizing rate, and a thick line represents the perimeter of the figure to be measured for the spheroidizing rate.
[0011]
The area of the substantially cross-shaped figure that is the measurement target of the spheroidization rate is 12 pixels.
The circumference of a circle having the same area as this area, in other words, the perimeter of the area equivalent circle is (12 / π) 1/2 × 2 × π.
[0012]
On the other hand, the actual perimeter of the measurement target of the spheroidization rate is 16 pixels.
[0013]
Therefore, the spheroidization rate of the substantially cross-shaped figure shown in FIG. 24 is as follows:
Spheroidization rate = (perimeter of area equivalent circle) / (actual perimeter)
= {(12 / π) 1/2 × 2 × π} /16=76.7 (percent).
[0014]
One pixel is a value obtained by configuring the dimensions. For example, when the magnification is 1000 times, 1 μm is about 0.2 pixels.
[0015]
As described above, the surface of the lead-free solder is polished by the surface polishing process, so that the metal structure of the cross-section of the lead-free solder is exposed, and the metal structure of the polished lead-free solder is observed by the observation process. As a result, the deterioration parameter set based on the deterioration index obtained from the metal structure of the cross section of the lead-free solder and the deterioration parameter set based on the predetermined deterioration index are compared by the deterioration diagnosis step, and the comparison As a result, whether or not lead-free solder has deteriorated is determined based on whether or not the deterioration parameter obtained from the metal structure matches the predetermined deterioration parameter. Therefore, the deterioration diagnosis of lead-free solder can be performed simply by comparing the deterioration parameters. Can be easily performed.
[0016]
The second invention is the lead-free solder deterioration diagnosis method according to the first invention, wherein the lead-free solder contains zinc, and the deterioration parameter is information for detecting a change in the crystal of zinc in the lead-free solder. The diagnosis step is a lead-free solder deterioration diagnosis method for determining whether or not lead-free solder has deteriorated depending on whether or not zinc changes to a substantially circular shape or a substantially elliptical shape.
[0017]
Thereby, in addition to having the same effect as the first invention, it is determined whether or not lead-free solder has deteriorated depending on whether or not zinc changes to a substantially circular or substantially elliptical shape. By observing the metal structure, it can be easily understood that the lead-free solder has deteriorated.
[0018]
The third invention is the lead-free solder deterioration diagnosis method of the first invention, wherein the lead-free solder contains zinc, and the observation step is an analysis result of characteristic X-rays from the lead-free solder at the time of deterioration diagnosis for the cross-section of the lead-free solder In the deterioration diagnosis step, the deterioration parameter indicating that the lead-free solder has deteriorated is compared with the deterioration parameter obtained from the analysis result of the characteristic X-ray, and as a result of the comparison, the characteristic X from the lead-free solder is obtained. This is a lead-free solder deterioration diagnosis method for determining whether or not lead-free solder has deteriorated depending on whether or not a predetermined characteristic X-ray is detected as a result of wire analysis.
[0019]
As a technique for analyzing the lead-free solder described in this specification by characteristic X-rays, for example, a technique using a well-known X-ray spectroscopy, specifically, a well-known EPMA (Electron Probe Micro Analysis) is used. And a method using an analysis result of AES (Auger Electron Spectroscopy).
[0020]
Regarding the details of EPMA and AES, publicly known documents at the time of filing, such as “Electron / Ion Beam Handbook (3rd edition); issued on October 28, 1998; published by Nikkan Kogyo Shimbun; Japan Society for the Promotion of Science It is described in detail in “132nd Committee”.
[0021]
Thereby, in addition to having the same effect as the first invention, it is possible to determine whether or not the lead-free solder has deteriorated from the analysis result of the characteristic X-rays. Deterioration diagnosis can be performed.
[0022]
4th invention is a lead-free solder alloy, Comprising: It is a lead-free solder alloy containing a tin, zinc, and an acicular crystal | crystallization.
[0023]
In addition, the lead-free solder alloy described in this specification means a solder alloy that does not contain lead.
[0024]
Thereby, since the needle-like crystal is contained in the lead-free solder alloy, the needle-like crystal prevents the progress of cracks accompanying the deterioration of the lead-free solder alloy, so that the life of the lead-free solder alloy can be extended.
[0025]
A fifth invention is the lead-free solder alloy of the fourth invention, wherein the needle-like crystal is a lead-free solder alloy made of a single metal element.
[0026]
Thereby, the same operation as that of the fourth invention can be surely achieved.
[0027]
A sixth invention is a lead-free solder alloy according to the fourth invention, wherein the needle-like crystal is made of zinc.
[0028]
Thereby, the same operation as that of the fourth invention can be surely achieved.
[0029]
A seventh aspect of the invention is a lead-free solder deterioration diagnosis device for diagnosing lead-free solder deterioration from a change in the cross-section of the lead-free solder, the observation means for observing the cross-section of the lead-free solder, and the lead-free solder Deterioration parameter setting means for setting deterioration parameters indicating that the solder has deteriorated, deterioration parameter storage means for storing deterioration parameters set by the deterioration parameter setting means, and observation of a cross section of lead-free solder subject to deterioration diagnosis The deterioration diagnosis means for determining whether or not the lead-free solder has deteriorated by comparing the obtained deterioration parameter with the deterioration parameter stored in the deterioration parameter storage means, and the determination by the deterioration diagnosis means This is a lead-free solder deterioration diagnosis device comprising output means for outputting a result.
[0030]
Thereby, the cross section of the lead-free solder is observed by the observation means, and the deterioration parameter indicating that the lead-free solder has deteriorated is set by the deterioration parameter setting means from the result of the observation, and the lead-free solder subject to the deterioration diagnosis is set by the deterioration diagnosis means. Based on the result of observation of the cross section of the solder, it is determined whether or not the lead-free solder has deteriorated by comparing the obtained deterioration parameter with the deterioration parameter stored in the deterioration parameter storage means. Since the determination result is output, deterioration diagnosis of lead-free solder can be easily performed.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 1 is a flowchart showing an example of a lead-free solder deterioration diagnosis method according to this embodiment, and FIG. 2 is a lead-free solder to which the lead-free solder deterioration diagnosis method according to the first embodiment of the present invention is applied. It is a schematic diagram which shows the structural example of 1 A of deterioration diagnostic apparatuses.
[0033]
In the following embodiment, an example in which a deterioration parameter is set using a chip capacitor as shown in FIGS. 3 and 4 will be described. 3 is a plan view of the printed
[0034]
The lead-free solder to which the lead-free solder deterioration diagnosis of the present embodiment is applied includes
[0035]
According to the results of experiments conducted by the present inventors, no distribution of zinc oxide was found at the site where cracks in the tin-zinc based lead-free solder occurred.
[0036]
According to the inventor's consideration, during the thermal cycle test, the tin-zinc-based lead-free solder mainly composed of tin and zinc does not have the zinc metal crystal after segregation of the zinc metal crystal first. Deterioration of lead-free solder from the portion, in other words, cracks generated in the metal structure of lead-free solder develop.
[0037]
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the progress of cracks when a needle-like metal crystal is added to the metal structure of a tin-zinc based lead-free solder, and FIG. It is a schematic diagram which shows an example of the mode of a crack progress in the case where the acicular metal crystal is not added to the metal structure.
[0038]
According to the inventor's consideration, as shown in FIG. 5, when a needle-
[0039]
On the other hand, when the needle-
[0040]
Therefore, the present inventor considers that it is more preferable to add needle-like metal crystals to the tin-zinc based lead-free solder from the viewpoint of extending the life of the tin-zinc based lead-free solder.
From the above considerations, the present inventors have devised adding needle-like metal crystals to a tin-zinc-based lead-free solder in order to prevent the progress of cracks.
[0041]
In addition, since it is desirable that the needle-like metal crystal does not contain other metal elements, it is more preferable that the needle-like metal crystal is composed only of zinc.
[0042]
The lead-free solder
[0043]
In addition, each part which comprises 1 A of lead-free solder deterioration diagnostic apparatuses which concern on this Embodiment may be comprised from either the combination of software or hardware, or software and hardware.
[0044]
The lead-free solder
[0045]
In addition, the said communication network should just be what can communicate bidirectionally, and it does not ask | require whether it is wired or wireless.
[0046]
The imaging unit 2 (observation means) observes the metal structure exposed on the surface of the lead-free solder, images image data of the metal structure, and uses the captured image data as the deterioration parameter setting unit 3A or the deterioration Output to the
[0047]
The degradation parameter setting unit 3A performs image analysis on the image data output from the
[0048]
The
[0049]
When the
[0050]
The
[0051]
Hereinafter, the outline of the tin-zinc-based lead-free solder deterioration diagnosis method according to the present embodiment will be described.
[0052]
The deterioration diagnosis method according to the present embodiment includes a process A1 to a process A5 until the deterioration parameter is set by observing a cross section of the lead-free solder, and a process A6 to a process A9 that performs the deterioration diagnosis using the deterioration parameter. It consists of.
[0053]
First, a thermal cycle test that simulates thermal stress is performed using a tin-zinc-based lead-free solder (A1).
[0054]
Next, the cross section of the tin-zinc based lead-free solder subjected to the thermal cycle test is mirror-polished (A2).
[0055]
Next, the metal structure of the cross-section of the tin-zinc-based lead-free solder that has been mirror-polished is observed (A3).
[0056]
Next, a deterioration index indicating a sign of deterioration of the cross section of the lead-free solder is investigated from the relationship between the deterioration progress state and the observed deterioration state of the metal structure (A4).
[0057]
Next, the deterioration parameter setting unit 3A receives a deterioration parameter setting for detecting a deterioration index of the cross section of the lead-free solder from the diagnostician, and stores the deterioration parameter in the
[0058]
Next, the cross section of the tin-zinc-based lead-free solder subject to deterioration diagnosis is mirror-polished (A6).
[0059]
Next, the
[0060]
Next, the
[0061]
Next, the
[0062]
Hereinafter, the lead-free solder deterioration diagnosis method realized by the lead-free solder
[0063]
First, a thermal cycle test that simulates thermal stress is performed using a tin-zinc-based lead-free solder (A1).
[0064]
Here, as a method for performing the thermal cycle test, for example, a thermal cycle test in which the temperature is changed between −40 ° C. and + 125 ° C. in 30 minutes is one cycle, and thermal stress is continuously applied to lead-free solder up to 1000 cycles. There is a technique to load.
[0065]
In step A2, the surface of the lead-free solder after any cycle of the thermal cycle test is polished until it becomes a mirror surface. Thereby, the metal structure of the lead-free solder which is a degradation diagnosis target is exposed.
[0066]
Here, as a method for mirror-polishing the surface of the lead-free solder, for example, after polishing with five types of water-resistant abrasive papers with SiC grain sizes of # 120, # 320, # 500, # 1000, and # 2400, There is a method of mirror polishing using a paste in which 1 μm diamond particles are dispersed.
[0067]
In this polishing method, the metal structure of the lead-free solder cross-section is not exposed only by using five types of water-resistant abrasive papers having different SiC particle sizes. Therefore, mirror polishing is performed using a paste in which 1 μm diamond particles are dispersed. This is an important process for exposing the metal structure of the cross section of the lead-free solder.
[0068]
In step A3, the
[0069]
In step A4, the deterioration index is investigated from the result of observation of the metal structure exposed on the surface of the lead-free solder.
[0070]
Here, as a technique for observing the metal structure of lead-free solder, a technique for analyzing the image data captured as image data by imaging the metal structure, an X-ray analyzer using a well-known X-ray spectroscopy, For example, there are a method of receiving characteristic X-rays radiated from the surface of a lead-free solder metal structure by an X-ray microanalyzer (EPMA), analyzing the energy of the characteristic X-ray, and a method of visually observing the metal structure.
[0071]
FIG. 7 is a diagram showing an example of a cross-sectional metal structure of the lead-free solder in the initial state before the thermal cycle test, and FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional metal structure of the lead-free solder in the initial state. FIG. 9 is an enlarged view of an example of the metal structure of the cross section of the lead-free solder in the initial state, and FIG. 10 is a schematic diagram of an example of the metal structure of the cross section of the lead-free solder in the initial state. Further, FIG. 11 is a histogram showing an example of the area ratio of crystal grains in the cross section of the lead-free solder in the initial state.
[0072]
In FIG. 11, crystal grains of less than 2500 [square micrometers] are purple, and crystal grains of 2500 [square micrometers] or more and less than 4000 [square micrometers] are blue, and 4000 [square micrometers] or more. The crystal grains of less than 5000 [square micrometer] are dark green, and the crystal grains of 5000 [square micrometer] to 7500 [square micrometer] are green, and 10500 [square micrometer] to 11500 [square micrometer] The crystal grains are yellowish green, the crystal grains of 15500 [square micrometer] or more and less than 16500 [square micrometer] are displayed in dark blue, and the crystal grains of 24500 [square micrometer] or more are displayed in red.
[0073]
In the cross section of the lead-free solder in the initial state, as shown in FIGS. 8 and 10,
[0074]
On the other hand, FIG. 12 is a diagram showing an example of the metal structure of the cross section of the lead-free solder exposed after the 1000 cycles of the thermal cycle test, and FIG. 13 is a cross section of the lead free solder after the 1000 cycles of the thermal cycle test. It is a schematic diagram which shows an example of this metal structure. FIG. 14 is an enlarged view showing an example of a metal structure after execution of a 1000 cycle cooling cycle test, and FIG. 15 is a schematic view of an example of a metal structure after execution of a 1000 cycle cooling cycle test. . Further, FIG. 16 is a histogram showing an example of the crystal grain area ratio in the cross section of the lead-free solder after the 1000 cycles of the thermal cycle test.
[0075]
In FIG. 16, crystal grains of less than 1100 [square micrometer] are purple, and crystal grains of 1100 [square micrometer] or more and less than 1750 [square micrometer] are blue, and 1750 [square micrometer] or more and 2250 [square]. Crystal grains of less than 2 micrometres] are dark green and crystals of 2250 square meters to less than 2750 [square micrometres] are green, and crystals having 2750 [square micrometres] to 3500 [square micrometres] The grains are yellow-green, the crystal grains of 5750 [square micrometer] or more and less than 6250 [square micrometer] are displayed in yellow, and the crystal grains of 10750 [square micrometer] or more are displayed in red.
[0076]
According to the observation of the present inventor,
[0077]
In addition, after the cooling test, tin crystal grain boundaries that were not clear in the initial state are clear.
[0078]
Thus, cracks are observed when the zinc needle-like crystals contained in the lead-free solder are changed to substantially circular or substantially elliptical zinc oxide.
[0079]
Therefore, the present inventor considers that the presence of substantially circular zinc crystal grains in the metal structure of the cross-section of the lead-free solder can be used for the determination of the deterioration parameter using the deterioration index.
[0080]
FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the spheroidization rate of tin in the metal structure of the lead-free solder in the initial state and the number of tin crystals having the corresponding spheroidization rate, and FIG. 18 is a 1000 cycle thermal cycle test. FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the spheroidization ratio of tin in the metal structure of the lead-free solder after the execution of the above and the number of tin crystals having the corresponding spheroidization ratio. It is the figure which plotted the spheroidization rate of the crystal | crystallization of the tin of a metal structure.
[0081]
In FIG. 19, the spheroidization rate of the metal structure of the lead-free solder in the initial state before the cooling cycle test shown in FIG. 17 is plotted on the left side, and the lead-free solder in the initial state after the cooling cycle test shown in FIG. The spheroidization rate of the metal structure is plotted on the right side.
[0082]
In addition, the present inventor considers that it is possible to diagnose deterioration of tin-zinc-based lead-free solder by paying attention to the change in the grain size of tin crystals.
[0083]
That is, according to the experimental results obtained by the present inventor, as shown in FIG. 17, in the initial state, the average value of the spheroidization rate of the tin crystals is about 43.3 percent, and the standard deviation is about Whereas the average value of the spheroidization rate of the tin crystal after the execution of the 1000 cycles of the thermal cycle test is 10.0, the average value of the spheroidization rate of the tin crystal is approximately 67.9, and the standard deviation is , Approximately 7.26.
[0084]
In other words, in the metal structure after the execution of the thermal cycle test, the spheroidization rate of tin crystals is higher than that in the initial state as shown in FIG.
[0085]
Thus, when the spheroidization rate of the tin crystal becomes high, the occurrence of cracks is observed.
[0086]
Accordingly, the fact that the spheroidization rate of tin crystals in the metal structure of lead-free solder is high can be used for setting deterioration parameters as a deterioration index of lead-free solder.
[0087]
Further, according to the experimental results obtained by the present inventor, as shown in FIG. 11 described above, the exposed crystal grains in the cross section of the lead-free solder in the initial state are 7500 [μm. 2 The following areas account for about 60% of the total, but 24500 [μm 2 ] 25500 [μm] 2 ] The following area is 25% of the total, 15500 [μm 2 ] 16500 [μm] 2 ] The following area is about 15% of the total, and 10500 [μm 2 ] 11500 [μm] 2 The following areas are present at a ratio of approximately 10 percent of the total, and it can be said that there are various sizes of crystal grains.
[0088]
On the other hand, the exposed crystal grains in the cross section of the lead-free solder after the 1000 cycles of the thermal cycle test are approximately 3500 [μm as shown in FIG. 2 The following areas account for about 85% of the total.
[0089]
In other words, it can be said that after execution of the 1000 cycles of the thermal cycle test, the grain size of the tin crystals is smaller than that in the initial state.
[0090]
In this way, cracks are observed when the grain size of the tin crystals is reduced.
[0091]
Therefore, the present inventor believes that detection of a change in the grain size of tin grains in the metal structure of the cross section can be used to determine the deterioration parameter as a deterioration index.
[0092]
In step A5, the deterioration parameter setting unit 3A sets information for detecting substantially circular zinc crystal grains from the image data of the exposed metal structure of lead-free solder obtained as a result of observation, as the deterioration parameter. The set deterioration parameter is stored in the
[0093]
Here, as the deterioration parameter to be set, for example, numerical data regarding the shape of the substantially circular or substantially elliptical zinc crystal, the ratio of the crystal grain size, the average value of the crystal grain size, the tin crystal Examples thereof include a spheroidization rate.
[0094]
In step A6, the cross section of the tin-zinc-based lead-free solder to be subjected to deterioration diagnosis is mirror-polished by the same method as in step A2.
[0095]
In step A <b> 7, the
[0096]
In step A8, the
[0097]
In Step A8 of the present embodiment, whether or not lead-free solder has deteriorated is determined depending on whether or not zinc crystal grains having a substantially circular shape or a substantially elliptic shape are generated in the cross section of the lead-free solder. Not limited to this, whether or not the lead-free solder has deteriorated may be determined according to whether or not the grain size of the tin crystal grains has become smaller than a predetermined value as a deterioration parameter, and a predetermined area Whether or not the lead-free solder has deteriorated may be determined based on whether or not the proportion of particles having the following particle diameters in the entire cross section is equal to or greater than a predetermined value as a deterioration parameter.
[0098]
In step A9, the
[0099]
As the
[0100]
As described above, in the present embodiment, by setting the deterioration parameter, the deterioration index can be clearly defined from the state of the metal structure of the lead-free solder, and at the time of determining whether the lead-free solder has deteriorated or not. Degradation parameters can be set.
[0101]
Further, according to the present embodiment, the deterioration diagnosis of lead-free solder can be easily performed by comparing the set deterioration parameter with the observation result of the cross section of the lead-free solder.
[0102]
Furthermore, according to the present embodiment, by adding a zinc needle crystal to a tin-zinc-based lead-free solder, since the crack propagates while avoiding the needle crystal, the needle crystal is not added Compared to lead-free solder, the life can be extended.
[0103]
According to the present embodiment, a device product trouble can be detected in advance, and a maintenance cycle can be determined.
[0104]
According to the present embodiment, by adding zinc needle-like crystals to lead-free solder, crack growth is prevented, so the crack growth rate is slow, and long-term reliability is maintained in a thermal fatigue environment. I can do it.
[0105]
<Second Embodiment>
FIG. 20 is a flowchart for explaining an example of the lead-free solder deterioration diagnosis method according to the second embodiment of the present invention.
[0106]
FIG. 21 is a schematic diagram showing an example of a lead-free solder deterioration diagnosis apparatus 1B according to the present embodiment. The same parts as those in the above-described drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Here, different parts will be mainly described.
[0107]
The application target of the lead-free solder deterioration diagnosis method according to the present embodiment is the same tin-zinc-based lead-free solder as the application target in the lead-free solder deterioration diagnosis method according to the first embodiment.
[0108]
The lead-free solder deterioration diagnosis method according to the present embodiment is a measurement in which the intensity of characteristic X-rays detected by an X-ray analyzer using a well-known X-ray spectroscopy, for example, an electron beam microanalyzer (EPMA) is measured. It is a method of performing deterioration diagnosis of lead-free solder by setting deterioration parameters using the results.
[0109]
Lead-free solder deterioration diagnosis apparatus 1B according to the present embodiment includes an electron
[0110]
In addition, each part which comprises the deterioration diagnostic apparatus 1B of the lead-free solder which concerns on this Embodiment may be comprised from any combination of software, hardware, or software and hardware.
[0111]
In addition, the lead-free solder deterioration diagnosis apparatus 1B according to the present embodiment has each function realized by a computer whose operation is controlled by a program installed in advance from a recording medium or a communication network, for example.
[0112]
In addition, the said communication network should just be what can communicate bidirectionally, and it does not ask | require whether it is wired or wireless.
[0113]
The electron
[0114]
The characteristic X-ray
[0115]
Note that the characteristic X-ray
[0116]
The deterioration
[0117]
In the
[0118]
The
[0119]
The
[0120]
Next, a lead-free solder deterioration diagnosis method according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0121]
The process B1 and the process B2 are the same as the process A1 and the process A2 described above.
[0122]
In step B3, the characteristic X-ray
[0123]
In step B4, a deterioration index indicating a sign of deterioration of the lead-free solder is investigated from the relationship between the progress of deterioration of the lead-free solder and the analysis result of the measured characteristic X-ray.
[0124]
FIG. 22 is a diagram showing measurement results of characteristic X-rays by a well-known X-ray spectroscopy performed by the present inventor before the thermal cycle test, and FIG. It is a figure which shows the measurement result of the characteristic X ray by X-ray spectroscopy. 22 and 23, the vertical axis represents the number of X-ray detections per second, in other words, the X-ray intensity (unit: [cps: counts per second]), and the horizontal axis represents the energy level ( The unit is [keV]).
[0125]
As shown in FIG. 22, before the thermal cycle test, characteristic X-rays of energy corresponding to the energy levels of carbon, zinc, and tin are detected. Note that this carbon is deposited on the surface of zinc for electrical conduction.
[0126]
On the other hand, after 1000 cycles of the thermal cycle test, as shown in FIG. 23, characteristic X-rays of energy corresponding to the energy levels of carbon, oxygen, and zinc are detected. Here, the characteristic X-ray of the energy corresponding to the energy level of oxygen in the vicinity of 0.5 (kev) was detected because zinc was changed to zinc oxide by an oxidation reaction during the thermal cycle test. .
[0127]
Thus, when the characteristic X-ray corresponding to the energy level of oxygen is detected, the crack of the lead-free solder has occurred.
[0128]
Therefore, the present inventor believes that it can be determined whether or not lead-free solder has deteriorated by detecting characteristic X-rays of energy corresponding to the energy level of oxygen by X-ray spectroscopy.
[0129]
In step B5, the deterioration
[0130]
Here, as the deterioration parameter to be set, for example, the energy level of characteristic X-rays detected by a well-known X-ray spectroscopy method can be cited.
[0131]
In step B6, the surface of the lead-free solder is mirror-polished as in step A6 described above.
[0132]
In step B7, the characteristic X-ray
[0133]
In step B8, the
[0134]
In step B9, the
[0135]
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, by setting the energy value of the characteristic X-ray as a deterioration parameter, there is no sign of deterioration of lead-free solder without using image data. It is possible to clearly define a degradation index indicating
[0136]
The method described in each of the above embodiments is a program that can be executed by a computer as a magnetic disk (flexible disk, hard disk, etc.), optical disk (CD-ROM, DVD, etc.), magneto-optical disk (MO). It can be stored in a storage medium such as a semiconductor memory and distributed.
[0137]
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.
[0138]
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.
[0139]
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, the Internet, or the like is downloaded and stored or temporarily stored.
[0140]
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.
[0141]
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.
[0142]
In addition, the computer in the present invention is not limited to a personal computer, but includes an arithmetic processing device, 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. .
[0143]
The program that realizes the method described in each of the above embodiments can be provided by transmitting via a communication network such as the Internet or an intranet.
[0144]
As a program providing method via this communication network, for example, an ASP (Application Service Provider) method is included.
[0145]
Further, the program is written in any programming language such as C (registered trademark), C ++ (registered trademark), JAVA (registered trademark), etc., as long as it realizes the above functions. It may be.
[0146]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention at the stage of implementation.
[0147]
Each of the above embodiments includes inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, when an invention is extracted by omitting some constituent elements from all the constituent elements shown in the embodiment, the omitted part is well known when the extracted invention is implemented. It is supplemented appropriately by conventional techniques.
[0148]
In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the scope of the invention.
[0149]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a lead-free solder deterioration diagnosis method and apparatus that can easily perform lead-free solder deterioration diagnosis. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a lead-free solder alloy capable of extending the life.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart for explaining a lead-free solder deterioration diagnosis method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a lead-free solder
FIG. 3 is a plan view of a printed
FIG. 4 is a cross-sectional view of a printed
FIG. 5 is a schematic view showing an example of a state of crack growth when a needle-like metal crystal is added to the metal structure of a tin-zinc-based lead-free solder.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a state of crack growth when no needle-like metal crystal is added to the metal structure of a tin-zinc based lead-free solder.
FIG. 7 is a view showing an example of a metal structure of a cross section of a lead-free solder in an initial state before a thermal cycle test.
FIG. 8 is a schematic view showing an example of a metal structure of a cross section of lead-free solder in an initial state.
FIG. 9 is an enlarged view of an example of a metal structure of a cross section of a lead-free solder in an initial state.
FIG. 10 is a schematic diagram of an example of a metal structure of a cross section of lead-free solder in an initial state.
FIG. 11 is a histogram showing an example of an area ratio of crystal grains in a cross section of lead-free solder in an initial state.
FIG. 12 is a diagram showing an example of a metal structure of a cross section of an exposed lead-free solder after a 1000-cycle thermal cycle test.
FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of a metal structure of a cross-section of a lead-free solder after a 1000-cycle thermal cycle test is performed.
FIG. 14 is an enlarged view showing an example of a metal structure after execution of a 1000-cycle thermal cycle test.
FIG. 15 is a schematic diagram of an example of a metal structure after execution of a 1000-cycle thermal cycle test.
FIG. 16 is a histogram showing an example of an area ratio of crystal grains in a cross section of lead-free solder after a 1000-cycle thermal cycle test.
FIG. 17 is a graph showing the relationship between the spheroidization rate of tin in the metal structure of lead-free solder in the initial state and the number of tin crystals with the corresponding spheroidization rate. .
FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the spheroidization ratio of tin in the metal structure of the lead-free solder after the 1000-cycle thermal cycle test and the number of tin crystals having the corresponding spheroidization ratio.
FIG. 19 is a graph plotting the spheroidization rate of tin crystals of the lead-free solder metal structure before and after the thermal cycle test.
FIG. 20 is a flowchart for explaining an example of a lead-free solder deterioration diagnosis method according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a schematic diagram showing an example of a lead-free solder deterioration diagnosis apparatus 1B according to the present embodiment.
FIG. 22 is a diagram showing the result of measurement of characteristic X-rays by a well-known X-ray spectroscopy performed by the present inventor before the thermal cycle test.
FIG. 23 is a diagram showing a characteristic X-ray measurement result by a well-known X-ray spectroscopy performed by the present inventor before a thermal cycle test.
FIG. 24 is a diagram for explaining a spheroidization rate.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記無鉛はんだの表面を研磨することにより前記無鉛はんだの断面の金属組織を露出させる表面研磨工程と、
前記表面研磨工程により研磨された無鉛はんだの断面の金属組織を観測する観測工程と、
前記観測工程による観測結果、無鉛はんだの断面の金属組織から得られた劣化指標に基づいて設定された劣化パラメータと、所定の劣化指標に基づいて設定された劣化パラメータとを比較し、当該比較の結果として、前記金属組織から得られた劣化パラメータと所定の劣化パラメータとが一致するか否かにより、前記無鉛はんだが劣化したか否かを判定する劣化診断工程と
を含み、
前記無鉛はんだは、亜鉛を含み、
前記劣化パラメータは、前記無鉛はんだ中の亜鉛の結晶の変化を検出するための情報であり、
前記劣化診断工程は、前記亜鉛が略円形形状又は略楕円形状に変化するか否かにより、前記無鉛はんだが劣化したか否かを判定する
ことを特徴とする無鉛はんだの劣化診断方法。A lead-free solder deterioration diagnosis method for diagnosing deterioration of the lead-free solder from a change in cross-sectional shape of the lead-free solder,
A surface polishing step for exposing the cross-sectional metal structure of the lead-free solder by polishing the surface of the lead-free solder;
An observation step of observing a metal structure of a cross section of the lead-free solder polished by the surface polishing step;
As a result of the observation by the observation step, the deterioration parameter set based on the deterioration index obtained from the metal structure of the cross section of the lead-free solder is compared with the deterioration parameter set based on the predetermined deterioration index. As a result, a deterioration diagnosis step for determining whether or not the lead-free solder has deteriorated depending on whether or not the deterioration parameter obtained from the metal structure and the predetermined deterioration parameter match ,
The lead-free solder includes zinc;
The deterioration parameter is information for detecting a change in the crystal of zinc in the lead-free solder,
Deterioration diagnosis of lead-free solder, wherein the deterioration diagnosis step determines whether or not the lead-free solder has deteriorated depending on whether or not the zinc changes to a substantially circular shape or a substantially elliptical shape. Method.
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