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C 62137-1-2

:2010 (IEC 62137-1-2:2007)

(1)

目  次

ページ

序文

1

1

  適用範囲

1

2

  引用規格

1

3

  用語及び定義

2

4

  一般事項

2

5

  試験装置及び材料

3

5.1

  横押しせん断強度試験装置

3

5.2

  横押しせん断ジグ

3

5.3

  拡大鏡

3

5.4

  走査電子顕微鏡(SEM

3

5.5

  リフローソルダリング装置

4

5.6

  試験用基板

4

5.7

  接合用はんだ

4

5.8

  ソルダペースト

4

6

  リフローソルダリングによる取付け

4

7

  試験条件

5

7.1

  温度急変試験

5

7.2

  横押しせん断強度試験

5

8

  試験

5

8.1

  試験手順

5

8.2

  前処理

6

8.3

  横押しせん断強度試験の初期測定

6

8.4

  温度急変試験

6

8.5

  後処理

6

8.6

  横押しせん断強度試験の中間測定又は最終測定

6

9

  試験結果報告書に記載する事項

10

10

  製品規格に規定する事項

10

附属書 A(規定)横押しせん断強度試験方法

11


C 62137-1-2

:2010 (IEC 62137-1-2:2007)

(2)

まえがき

この規格は,工業標準化法第 12 条第 1 項の規定に基づき,社団法人電子情報技術産業協会(JEITA)及

び財団法人日本規格協会(JSA)から,工業標準原案を具して日本工業規格を制定すべきとの申出があり,

日本工業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が制定した日本工業規格である。

この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。

この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権又は出願公開後の実用新案登録出願に

抵触する可能性があることに注意を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許

権,出願公開後の特許出願,実用新案権及び出願公開後の実用新案登録出願にかかわる確認について,責

任はもたない。

JIS

C

62137-1

の規格群には,次に示す部編成がある。

JIS

C

62137-1-1

  第 1-1 部:引きはがし強度試験方法

JIS

C

62137-1-2

  第 1-2 部:横押しせん断強度試験方法

JIS

C

62137-1-3

  第 1-3 部:繰返し落下試験方法(予定)

JIS

C

62137-1-4

  第 1-4 部:繰返し曲げ試験方法(予定)

JIS

C

62137-1-5

  第 1-5 部:せん断疲労試験方法(予定)


   

日本工業規格

JIS

 C

62137-1-2

:2010

(IEC 62137-1-2

:2007

)

表面実装技術−はんだ接合部耐久性試験方法−

第 1-2 部:横押しせん断強度試験方法

Surface mounting technology-Environmental and endurance test methods

for surface mount solder joint-Part 1-2: Shear strength test

序文

この規格は,2007 年に第 1 版として発行された IEC 62137-1-2 を基に,技術的内容及び対応国際規格の

構成を変更することなく作成した日本工業規格である。

なお,この規格で点線の下線を施してある参考事項は,対応国際規格にはない事項である。

1

適用範囲

この規格は,引きはがし強度試験方法が適切でないリードレス表面実装部品及び表面実装形コネクタの

端子と基板ランド部分とのはんだ接合部の耐久性を求める横押しせん断強度試験方法について規定する。

しかし,多端子部品及びガルウィング端子形部品には適用しない。

この試験方法は,繰返しの温度急変試験によって,部品端子と基板のランドとのはんだ接合部の機械的

な強度が影響を受けるかどうかを検証する評価方法として適切である。

注記  この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を,次に示す。

IEC 62137-1-2:2007

,Surface mounting technology−Environmental and endurance test methods for

surface mount solder joint−Part 1-2: Shear strength test(IDT)

なお,対応の程度を表す記号“IDT”は,ISO/IEC Guide 21-1 に基づき,

“一致している”こ

とを示す。

2

引用規格

次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。これらの

引用規格のうちで,西暦年を付記してあるものは,記載の年の版を適用し,その後の改正版(追補を含む。

は適用しない。西暦年の付記がない引用規格は,その最新版(追補を含む。

)を適用する。

JIS C 0025:1988

  環境試験方法(電気・電子)温度変化試験方法

注記  対応国際規格:IEC 60068-2-14:1984,Environmental testing−Part 2: Tests. Test N: Change of

temperature 及び Amendment 1:1986 並びに IEC 60068-2-33:1971,Environmental testing−Part 2:

Tests. Guidance on change of temperature tests(MOD)

JIS C 5603:1993

  プリント回路用語

注記  対応国際規格:IEC 60194:1988,Terms and definitions for printed circuits(NEQ)

なお,IEC 60194:2006,Printed board design, manufactures and assembly−Terms and definitions

は,既に発行されているが,この版の対応 JIS は発行されていない。


2

C 62137-1-2

:2010 (IEC 62137-1-2:2007)

   

このため,JIS C 5603 は,IEC 60194:1988 の対応規格である。

JIS C 6484:2005

  プリント配線板用銅張積層板−耐熱性ガラス布基材エポキシ樹脂

注記  対応国際規格:IEC 61249-2-7:2002,Materials for printed boards and other interconnecting

structures−Part 2-7: Reinforced base materials clad and unclad−Epoxide woven E-glass laminated

sheet of defined flammability (vertical burning test), copper-clad 及び IEC 61249-2-8 : 2003,

Materials for printed boards and other interconnecting structures − Part 2-8: Reinforced base

materials clad and unclad−Modified brominated epoxide woven fibreglass reinforced laminated

sheets of defined flammability (vertical burning test), copper-clad(MOD)

JIS C 60068-1:1993

  環境試験方法−電気・電子−通則

注記  対応国際規格:IEC 60068-1:1988,Environmental testing−Part 1: General and guidance 及び

Amendment 1:1992(MOD)

なお,JIS C 60068-1:1993 は,IEC 60068-1:1988 と一致している。

IEC 61188-5-2

,Printed boards and printed board assemblies−Design and use−Part 5-2: Attachment

(land/joint) considerations−Discrete components

IEC 61190-1-2

,Attachment materials for electronic assembly−Part 1-2: Requirements for soldering pastes for

high-quality interconnects in electronics assembly

IEC 61190-1-3

,Attachment materials for electronic assembly−Part 1-3: Requirements for electronic grade

solder alloys and fluxed and non-fluxed solid solders for electronic soldering applications

IEC 61760-1

,Surface mounting technology−Part 1: Standard method for the specification of surface mounting

components (SMDs)

3

用語及び定義

この規格で用いる主な用語及び定義は,JIS C 5603 及び JIS C 60068-1 によるほか,次による。

3.1

横押しせん断強度(shear strength

プリント配線基板上に実装した表面実装部品に対して,その基板に平行で,かつ,表面実装部品に垂直

な方向に横押しせん断ジグを用いて押したときに,はんだ接合部が破壊に至るまでの最大試験力。

3.2

せん断速度(displacement rate

横押しせん断強度試験中に,プリント配線板に実装した表面実装部品のはんだ接合部に加えるジグの移

動速度。

3.3

せん断高さ(shear height

横押しせん断ジグの底面と基板の上面との距離。

4

一般事項

電子部品の端子と基板上のランドとの鉛フリーはんだを用いた接合部の機械的な強度は,はんだ合金組

成によって異なるため,すず(錫)鉛共晶はんだ合金を用いた接合部の機械的な強度と同じにはならない。

したがって,異なったはんだ合金を用いる場合は,温度急変試験前後に,はんだ接合部の機械的な強度の

試験を行うことが重要となる。


3

C 62137-1-2

:2010 (IEC 62137-1-2:2007)

この試験の中で,供試品は,リフローソルダリングによって,基板に取り付ける。はんだ接合部の耐久

性は,温度急変の繰返し前後に,はんだ接合部に横押しせん断力を加えて評価して求めることができる。

注記 1  この試験でさら(曝)す温度は,規定した電子部品の定格温度を超えてもよい。

注記 2  この試験は,電子部品の強度を測定するための試験ではない。基板上の電子部品本体の耐せ

ん断強度試験 U

e

は,JIS C 60068-2-21 に規定している。

この接合強度の評価領域の概念図を,

図 に示す。この横押しせん断強度試験は,多端子表面実装部品

(QFN,LGA など)及び引きはがし強度試験を適用するガルウィング部品を除いたほとんどの表面実装部

品に適用する。

図 1−接合強度の評価領域の概念図

5

試験装置及び材料

5.1

横押しせん断強度試験装置

製品規格に規定がない場合には,次の特徴をもつ装置を横押しせん断強度試験に用いる。

横押しせん断強度試験装置は,表面実装部品を実装した基板を固定する機構をもっている。その試験装

置は,はんだ接合部を破壊することができ,また,その接合部の機械的な強度より高く,電子部品の端子

のはんだ接合部に対して,横押しせん断力を加えることができる能力をもっている。その試験装置は,横

押しせん断力を測定できる。

このとき,

横押しせん断力を加えるために用いるジグと基板表面との距離は,

正確に制御できることが望ましい。

5.2

横押しせん断ジグ

製品規格に規定がない場合には,横押しせん断強度試験に用いるジグは,次の特徴をもつ。

−  供試品の側面に力を加えるために横押しせん断ジグの側面は,平面とする。

−  横押しせん断ジグの高さは,供試品の高さより高く,また,そのジグの幅は,横押しせん断力が供試

品に加えることができるように供試品の幅より大きくする(

図 A.2 参照)。

5.3

拡大鏡

拡大鏡は,倍率 50 倍∼250 倍程度で観察でき,かつ,供試品に対して照度 2 000 lx 程度になる照明をも

っている。

5.4

走査電子顕微鏡(SEM)

走査電子顕微鏡は,電子銃内で発生した電子線を,電子レンズで,3 nm から 10 nm 程度の電子プローブ


4

C 62137-1-2

:2010 (IEC 62137-1-2:2007)

   

に縮小して,真空レベルの空間においた供試品に一方から他方に向かって連続的に照射して,その試料の

表面から放出する二次電子及び反射電子を検出し,ブラウン管などの画面に拡大表示できる機能を保持す

る。

5.5

リフローソルダリング装置

リフローソルダリングに用いる試験炉は,

箇条 に規定する温度プロファイルを実現できる装置とする。

代表的な温度プロファイルを

図 に示す。

5.6

試験用基板

製品規格に規定がない場合には,試験用基板は,次による。

a)

基板の材質  基板の材質は,JIS C 6484 に規定する一般用の片面・両面基板で,ガラス布基材エポキ

シ樹脂銅張積層板とし,基板の厚み 1.6 mm±0.20 mm とする。基板の銅はく(箔)の厚さは,0.035 mm

±0.010 mm とする。

b)

基板の大きさ  基板の大きさは,基板に取り付ける表面実装部品の寸法及び形状による。ただし,そ

の基板は,横押しせん断強度試験装置に固定できる大きさとする。

c)

ランド形状  ランド形状は,IEC 61188-5-2 に規定する形状及び寸法又はそれぞれの部品供給業者によ

って推奨するランドパターンを用いる。

IEC 61188-5-2

が三つの異なったランドパターン寸法を備えていて,異なった部品供給業者が異なっ

た推奨値を備えている可能性もあるため,試験に用いるフットプリント(foot print)及びランドパタ

ーンを記録する。

−  リード先端(toe)のランド寸法:.

.以上

−  リード後方部(heel)のランド寸法:.

.以上

−  リード側面部(side)のランド寸法:.

.以上

d)

防せい(錆)処理  基板のはんだ付けが可能な領域(ランド)は,例えば,有機表面保護層(OSP)

などの適切な方法で酸化を防止する。この保護層は,箇条 に規定するリフローソルダリング装置の

はんだ付け条件下のランドのはんだ付け性の効果を阻害してはならない。

5.7

接合用はんだ

製品規格に規定がない場合には,接合用はんだ合金は,質量分率で,銀(Ag)3.0  %∼4.0  %,銅(Cu)

0.5  %∼1.0  %で,残りがすず(錫:Sn),例えば,Sn96.5Ag3.0Cu0.5 のような SnAgCu 系の三元組成を用

いる。はんだ合金は,IEC 61190-1-3 による。

5.8

ソルダペースト

ソルダペーストは,製品規格に規定がない場合は,IEC 61190-1-2 に規定するフラックスの中から選定す

る。ただし,ソルダペーストに用いるはんだは,5.7 に規定するはんだとする。

6

リフローソルダリングによる取付け

供試品(部品)をリフローソルダリングで取り付ける手順は,次による。

a)

製品規格に規定がない場合は,5.6 に規定する試験用基板上のランドに,5.8 に規定するソルダペース

トを基板上のランド寸法と同じ寸法,形状及び配置の開口部をもった厚さ 100  μm∼150  μm のステン

レス鋼板製のメタルマスクを用いて印刷する。

b)

ソルダペーストを印刷した試験用基板に供試品(部品)を搭載する。

c)

5.5

に規定するリフローソルダリング装置を,次に示す条件の下で,端子に対してはんだ付けするため

に用いる。温度の測定箇所は,ランド部とする。IEC 61760-1 で要望する代表的な温度プロファイル


5

C 62137-1-2

:2010 (IEC 62137-1-2:2007)

を,

図 に示す。

注記  IEC 61760-1 では,温度の測定箇所は,端子温度になっているため,図 には,IEC 61760-1

の端子温度をそのまま記載した。

実線:代表的な温度プロファイル(端子温度)

点線:温度プロファイル範囲:下の点線は端子温度,上の点線は供試品の上面温度

図 2−リフローソルダリング装置での温度プロファイル例

7

試験条件

7.1

温度急変試験

製品規格に規定がない場合は,次による。

a)

温度急変試験は,JIS C 0025 に規定する試験 Na とする。

b)

低温 T

A

は−40  ℃±2  ℃とし,高温 T

B

は+125  ℃±2  ℃とする。

c)

高温及び低温の放置時間は,30 分間とする。

d)

温度サイクル数は,500 サイクル(中間)及び 1 000 サイクル(最終)とする。

7.2

横押しせん断強度試験

製品規格に規定がない場合には,

横押しせん断強度試験は,

附属書 に規定する試験手順によって行う。

8

試験

8.1

試験手順

製品規格に規定がない場合には,取付け後の試験手順は,

図 による。

注記  この試験が破壊試験であるため,中間又は最終測定に用いる試料は,温度急変試験前に横押し

せん断強度試験を行わない。


6

C 62137-1-2

:2010 (IEC 62137-1-2:2007)

   

図 3−試験手順

8.2

前処理

フラックスの洗浄は,製品規格に規定することが望ましい。製品規格に規定がない場合には,供試品を,

JIS C 60068-1

の 5.3 に規定する測定及び試験のための標準大気状態に 4 時間以上放置する。

8.3

横押しせん断強度試験の初期測定

製品規格の規定がない場合には,8.2 に規定する前処理後,5.3 に規定する拡大鏡を用いて,はんだ接合

部の外観を観察し亀裂などの不具合がないことを確認する。その後 7.2 に規定する横押しせん断強度試験

図 4∼図 参照)を行い,横押しせん断強度の値及び破壊箇所を記録する。

注記  拡大鏡で,破壊箇所の見極めが難しい場合は,5.4 に規定する走査電子顕微鏡を用いる方法があ

る。

8.4

温度急変試験

7.1

に規定する温度急変試験を行う。

8.5

後処理

規定サイクル終了後,供試品は,JIS C 60068-1 の 5.3 に規定する測定及び試験のための標準大気状態に

4 時間以上放置する。

8.6

横押しせん断強度試験の中間測定又は最終測定

製品規格に規定がない場合は,7.2 に規定する横押しせん断強度試験を行い,接合部を破断するのに必要

な値及び 5.3 に規定する拡大鏡を用いて,破壊モード(

図 4∼図 参照)を記録する。

注記  拡大鏡で,破壊箇所の見極めが難しい場合は,5.4 に規定する走査電子顕微鏡を用いる方法があ

る。

前処理(8.2

横押しせん断強度試験

(中間測定)

8.6

横押しせん断強度試験

(最終測定)

8.6 

温度急変試験

1 000 サイクル(7.1

後処理(8.5

後処理(8.5

取付け(箇条 6

温度急変試験

500 サイクル(7.1 

横押しせん断強度試験

(初期測定)

8.3 


7

C 62137-1-2

:2010 (IEC 62137-1-2:2007)

記号

破壊モード

表面実装部品

(実装状態)

1A

部品破壊(部品本体破壊)

1B

部品破壊(部品電極破壊)

2

部品−はんだ界面破壊

3

はんだ破壊

4

はんだ−銅はく(箔)界面破壊

5

銅はく(箔)はく(剥)離

図 4−横押しせん断強度試験の破壊モード(面電極)


8

C 62137-1-2

:2010 (IEC 62137-1-2:2007)

   

記号

破壊モード

タンタルコンデンサ

(実装状態)

1A

部品破壊(端子の本体部での破壊:

端子取れなど)

1B

部品破壊(端子めっき界面破壊)

2

部品−はんだ界面破壊

3

はんだ破壊

4

はんだ−銅はく(箔)界面破壊

5

銅はく(箔)はく(剥)離

図 5−横押しせん断強度試験の破壊モード(リード電極)


9

C 62137-1-2

:2010 (IEC 62137-1-2:2007)

記号

破壊モード

例(スイッチ)

(実装状態)

1A

部品破壊 A(部品本体破壊)

1B

部品破壊 B(部品めっき界面破壊)

2

部品−はんだ界面破壊

3

はんだ破壊

4

はんだ−銅はく(箔)界面破壊

5

銅はく(箔)はく(剥)離

図 6−横押しせん断強度試験の破壊モード(リード電極)


10

C 62137-1-2

:2010 (IEC 62137-1-2:2007)

   

9

試験結果報告書に記載する事項

次の項目を記載する。

a)

試験年月日

b)

試験機関名

c)

電子部品の名称,種類及び寸法

d)

電子部品の端子の材料及びめっき構造(適用する場合)

e)

電子部品の端子の表面めっき

f)

試験用基板の材質,寸法及びめっき層(表面処理)構成

g)

基板上のランド寸法及びめっき層(表面処理)の材質

1)

端子の先端(toe)のランド寸法

2)

端子の後方部(heel)のランド寸法

3)

端子の側面部(side)のランド寸法

h)

統計的な有意性を確立するために,類似の供試品での繰返し数

i)

リフローソルダリングに用いるはんだ合金の種類及びソルダペーストの種類

j)

リフローソルダリングの温度プロファイル及び大気(窒素雰囲気ではんだ付けする場合の酸素濃度)

k)

温度急変試験の試験条件及びサイクル数

l)

横押しせん断強度試験装置の型式

m)

基板の固定方法の詳細(図示が望ましい。

n)

横押しせん断ジグの移動速度

o)

基板に対する横押しせん断ジグの移動位置調整

p)

横押しせん断ジグの詳細

q)

はんだ接合部が破壊する横押しせん断強度値

r)

横押しせん断強度試験の破壊モード

10

製品規格に規定する事項

次の項目を規定する。

a)

横押しせん断強度試験装置

5.1

b)

横押しせん断ジグ

5.2

c)

試験用基板

5.6

d)

接合用はんだ

5.7

e)

ソルダペースト

5.8

f)

取付け

(箇条 6

g)

温度急変試験

7.1

h)

横押しせん断強度試験

7.2

i)

試験手順

8.1

j)

前処理

8.2

k)

初期測定

8.3

l)

中間測定及び最終測定

8.6


11

C 62137-1-2

:2010 (IEC 62137-1-2:2007)

附属書 A

規定)

横押しせん断強度試験方法

A.1

目的

この附属書は,多端子部品及びガルウィング端子形部品以外のすべての表面実装部品並びに引きはがし

試験が適切でない表面実装形コネクタに適用し,

7.2

に規定する横押しせん断強度試験に対する詳細な方法

について規定する。

A.2

試験手順

A.2.1

前処理

8.2

参照。

A.2.2

試験用基板の固定

試験用基板は,

図 A.1 に示すように,ねじ止め又は挟み込むことによって固定する。横押しせん断力を

部品に加えた場合に,試験基板は,曲がってはならない。

A.2.3

横押しせん断力の加え方

A.2.3.1

横押しせん断ジグの位置

横押しせん断力は,

図 A.2 に示すように,基板に対して平行に,供試品(部品)の側面に対して垂直に

加える。

横押しせん断ジグと供試品(部品)との間での接触(横押しせん断力の高さ)の位置は,はんだ接合部

の横押しせん断強度だけに影響するものではなく,故障モードにも影響を与えるかもしれない。横押しせ

ん断ジグと基板との位置は,供試品(部品)の高さの 1/4 より小さい値を常に維持することが望ましい(

A.2

参照)

。一定の値でこの距離を維持するための機構を備えていない横押しせん断強度試験装置の場合に

は,その高さは,試験中に,極力せん断高さを一定に保つよう目視で調整してもよい。

A.2.3.2

横押しせん断ジグの移動速度

横押しせん断ジグの移動速度は,はんだ接合部の横押しせん断強度だけに影響するものでなく,故障モ

ードにも影響を与える可能性がある。関連規格に規定がない場合には,横押しせん断ジグの移動速度は,

横押しせん断強度試験を測定する前に,初期のサンプルを用いて予備試験を行い,その結果から,数十秒

∼数分間ではんだ接合部が破壊する速度を求め,横押しせん断速度とする。

注記 1  横押しせん断ジグの移動速度の推奨値は,0.008 3 mm/s∼0.15 mm/s(0.5 mm/min∼9 mm/min)

の範囲である。

注記 2  横押しせん断ジグの移動速度は,ストレインレートによるはんだ合金の強度として,はんだ

接合部強度を測定するために一定にすることが望ましい。同じ横押しせん断ジグの移動速度

を試験で加えることが望ましいように,ストレインレートを決めるためのはんだ厚さは,ほ

とんどの部品で常に一定である。はんだ接合部の劣化を測定するために最大の速度で,

0.008 3 mm/s∼0.15 mm/s(0.5 mm/min∼9 mm/min)の横押しせん断ジグの移動速度の推奨値

は,ほとんどの部品において 10

1

 /s  のストレインレートによる。

A.2.3.3

横押しせん断強度

横押しせん断ジグの位置を調整後,

(始動位置)供試品の側面に接触することによって,衝撃なしに加え


12

C 62137-1-2

:2010 (IEC 62137-1-2:2007)

   

る。はんだ接合部の破壊が起こるまで,横押しせん断ジグを,A.2.3.2 に示す移動速度で徐々に動かす。力

を加えている期間中,横押しせん断力を記録する。測定した最大値を,はんだ接合部の横押しせん断強度

とする。

A.2.3.4

繰返し手順

横押しせん断の手順は,同一の供試品で多くの回数を繰り返す。試験の繰返し回数を記録し,その平均

値を最終報告書の値とする。多くの横押しせん断の手順は,指定する部品群及び適切なランドパターンと

の関係があって,統計的に有意性があるデータを確立するためには,多量になる。

図 A.1−横押しせん断強度試験の試験基板の固定方法

図 A.2−横押しせん断強度試験での力の加え位置

参考文献  JIS C 60068-2-21:2009  環境試験方法−電気・電子−第 2-21 部:試験−試験 U:端子強度試験

方法

注記  対応国際規格:IEC 60068-2-21:2006,Environmental testing−Part 2-21: Tests−Test U:

Robustness of terminations and integral mounting devices (IDT)