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C 62137-1-4

:2011 (IEC 62137-1-4:2009)

(1) 

目  次

ページ

序文 

1

1

  適用範囲

1

2

  引用規格

2

3

  用語及び定義 

3

4

  試験装置及び材料

3

4.1

  繰返し曲げ試験装置

3

4.2

  試験基板 

3

4.3

  接合用はんだ合金

3

4.4

  ソルダペースト

3

4.5

  リフローソルダリング装置 

4

4.6

  SMD を取り付けた試験基板(供試品) 

4

5

  取付け

4

6

  試験方法

5

6.0A

  前処理

5

6.1

  試験手順 

5

6.2

  判定基準 

5

7

  試験報告書に記載する事項 

5

8

  関連規格に規定する事項 

6

附属書 A(規定)繰返し曲げ試験装置

7

附属書 JA(参考)デイジーチェーン

9


C 62137-1-4

:2011 (IEC 62137-1-4:2009)

(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又は実用新案権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及び実

用新案権に関わる確認について,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

JIS

C

62137-1-4

  第 1-4 部:繰返し曲げ試験方法

JIS

C

62137-1-5

  第 1-5 部:せん断疲労試験方法


   

日本工業規格

JIS

 C

62137-1-4

:2011

(IEC 62137-1-4

:2009

)

表面実装技術−はんだ接合部耐久性試験方法−

第 1-4 部:繰返し曲げ試験方法

Surface mounting technology-

Environmental and endurance test methods for surface mount solder joint-

Part 1-4: Cyclic bending test

序文 

この規格は,2009 年に第 1 版として発行された IEC 62137-1-4 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及び

附属書 JA は,対応国際規格にはない事項であ

る。

適用範囲 

この規格は,クアド・フラット・パッケージ(QFP,quad flat package)

,ボール・グリッド・アレイ(BGA,

ball grid array)などの薄くて底面が広い表面実装部品(以下,SMD という。)の繰返し曲げ試験方法につ

いて規定する。

この試験方法は,試験基板を繰り返して曲げることによって,SMD 端子と基板のランドとのはんだ接合

部の耐久性の評価に適用する。

この試験方法は,携帯電話におけるキー押しのような機械的な繰返し応力の,はんだ接合部強度に対す

る影響を評価するために用いる。

この試験では,最初にリフローソルダリング装置を用いて,SMD を試験基板に取り付け,引き続いて,

試験基板を一定の深さまで,はんだ接合部が電気的不連続性(破断を伴う瞬時的不導通)に至るまで,繰

返しの曲げによって評価することを意図している。はんだ合金,試験基板,SMD,SMD 端子の設計など

によるはんだ接合部の特性を評価することによって,

はんだ接合部の強度の改善に役立てることができる。

この接合強度の評価領域の模式図を,

図 に示す。


2

C 62137-1-4

:2011 (IEC 62137-1-4:2009)

   

図 1−繰返し曲げ試験の評価領域の模式図

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 62137-1-4:2009

,Surface mounting technology−Environmental and endurance test methods for

surface mount solder joint−Part 1-4: Cyclic bending 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。

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 5603

  プリント回路用語

注記  対応国際規格:IEC 60194,Printed board design, manufacture and assembly−Terms and definitions

(MOD)

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(全体評価:MOD)

JIS C 60068-1

  環境試験方法−電気・電子−通則

注記  対応国際規格:IEC 60068-1,Environmental testing. Part 1: General and guidance(IDT)

IEC 61188-5 (all parts)

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

(land/joint) considerations

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


3

C 62137-1-4

:2011 (IEC 62137-1-4:2009)

components (SMDs)

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 

繰返し曲げ強度(cyclic bending strength)

表面実装部品(SMD)の搭載面が凸状になるように,試験基板を一定深さまでに繰り返して曲げたとき

に,試験基板上に取り付けた SMD の端子と基板のランドとの接合部が破断を伴う瞬時的不導通に至るま

での繰返し数で表す強度。

3.2 

変位速度(displacement rate)

試験基板の繰返し曲げを行うときの圧子の移動速度。

3.3 

変位範囲(displacement range)

圧子の押込み及び引戻しによって生じる試験基板の中央部における試験開始位置から最大押込み深さま

での距離。

試験装置及び材料 

4.1 

繰返し曲げ試験装置 

繰返し曲げ試験装置は,引張圧縮試験機,試験基板曲げジグ,瞬断検出器(抵抗測定器)及び記録装置

によって構成し,

附属書 に規定する繰返し曲げができる仕様とする。

4.2 

試験基板 

関連規格に規定がない場合には,試験基板は,次の仕様による。

a)

試験基板の材質  試験基板の材質は,JIS C 6484 に規定する片面基板で,銅はく(箔)を含め,1.6 mm

±0.2 mm のガラス布基材エポキシ樹脂銅張積層板とする。銅はく(箔)の厚さは,0.035 mm±0.010 mm

とする。

b)

試験基板の大きさ  試験基板の大きさは,試験基板に取り付ける SMD の寸法及び形状による。ただ

し,その試験基板は,繰返し曲げ試験装置に固定できる大きさとする。

c)

試験基板のランドの形状及び寸法  試験基板のランドの形状及び寸法は,IEC 61188-5 規格群又はそ

れぞれの部品供給業者が推奨する試験基板のランドの形状及び寸法とする。

d)

試験基板の防せい(錆)処理  試験基板のはんだ付けが可能な領域(試験基板のランド)には,適切

な方法,例えば,有機表面保護層(OSP)などで酸化を防止する。この保護層は,リフローソルダリ

ング装置のはんだ付け条件下で,試験基板のランドのはんだ付け性に悪影響を与えてはならない。

4.3 

接合用はんだ合金 

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

分率 0.5 %∼1.0 %で,残りがすず(錫:Sn)とする。例えば,Sn96.5Ag3.0Cu0.5 のような SnAgCu 系の三

元組成を用いる。接合用はんだ合金は,IEC 61190-1-3 による。

4.4 

ソルダペースト 

関連規格に規定がない場合には,ソルダペーストは,IEC 61190-1-2 の中から選定する。また,ソルダペ

ーストに用いるはんだ合金は,4.3 による。


4

C 62137-1-4

:2011 (IEC 62137-1-4:2009)

   

4.5 

リフローソルダリング装置 

関連規格に規定がない場合には,リフローソルダリング装置は,

図 の温度プロファイルを実現できる

装置とする。

4.6 SMD

を取り付けた試験基板(供試品) 

関連規格に規定がない場合には,供試品は,破断を伴う瞬時的不導通の確認が可能な構造[例えば,デ

イジーチェーン回路(

附属書 JA 参照)など]とする。

注記  デイジーチェーン回路を用いる場合は,試験基板の配線パターンの断線が生じないように注意

する。例えば,配線パターンは,試験基板の長手方向に配線パターンを引き出さずに,短手方

向から引き出すことが望ましい。

取付け 

関連規格に規定がない場合には,SMD を次の手順で試験基板に取り付ける。

a)  4.4

に規定するソルダペーストを,4.2 に規定する試験基板のランドに,試験基板のランドと同じ寸法

及び形状,並びに同じ孔配置をもち,かつ,厚さ 100  μm∼150  μm のステンレス鋼板製のメタルマス

クを用いて試験基板上に印刷する。

b)

ソルダペーストを印刷した試験基板上に,SMD を置く。

c) SMD

の端子を,4.5 に規定するリフローソルダリング装置を用いて,試験基板上にはんだ付けする。

代表的な温度プロファイルとして,IEC 61760-1 で推奨する温度プロファイルを,

図 に示す。ただ

し,温度の測定箇所は,試験基板のランドパターン部とする。

注記  IEC 61760-1 では,温度の測定箇所は,端子部になっているため,図 には,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)を示す。 
点線:温度プロファイルの限界を示す。下の点線は端子温度が下限温度であり,上の点線は SMD の上面温度が

上限温度であることを示す。

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


5

C 62137-1-4

:2011 (IEC 62137-1-4:2009)

試験方法 

6.0A 

前処理 

関連規格に規定がない場合には,供試品を JIS C 60068-1 の 5.1[標準基準大気条件(基準状態)

]に規定

する標準基準大気条件下に 4 時間以上放置する。

6.1 

試験手順 

関連規格に規定がない場合には,試験手順は次による。

a)

試験基板を,試験基板曲げジグに次の順序で取り付ける。

1)

試験基板の破断を伴う瞬時的不導通をモニターするためのデイジーチェーン回路の引出し端子をは

んだ付けして,瞬断検出器(抵抗測定器)に接続する。

2)

支持具の中心が,圧子中心から等間隔(45 mm±0.5 mm)の位置にあることを確認する。

3) SMD

の実装面を下向きにして,試験基板を支持具上に搭載する。このとき,圧子が試験基板の中央

部を押し込めることができる位置に調整する。

4)

試験基板の両端に,位置ずれ防止ジグを隙間なく設置し,圧子を押し込む位置が試験基板の中心部

からずれないようにする。

5)

圧子を試験基板に接触させ,圧子が試験基板の中心部位置にあることを確認する。

注記  圧子を試験基板の中心部位置に押し込んでいること及び圧子が試験基板に当たっているこ

とを確認する方法として,1 N±0.1 N の力がかかるまで,圧子を試験基板に押し込む。

b)

変位速度及び変位範囲を,次のように設定する。

1)

変位速度は,試験基板の中心部を押し込むために必要な圧子の移動速度 0.5 mm/s(30 mm/min)と

する。

2)

変位範囲(試験基板の最大曲げ深さ)は,供試品の種類ごとに予備試験を行い,はんだ接合部が破

断を伴う瞬時的不導通に至るまでの繰返し数が,数千回となるような変位範囲の条件を選定する。

ただし,1 mm∼4 mm の中から選定することが望ましい。

c)

選定した変位範囲を中心に各水準で,繰返し曲げ試験を供試品に行い,瞬断検出器(抵抗器)で破断

を伴う瞬時的不導通を検出するまで繰り返す。破断を伴う瞬時的不導通を検出したときの繰返し数を

記録する。

d)

必要がある場合は,その破断モードを確認するため,破断箇所の観察及び解析を行い記録する。

6.2 

判定基準 

供試品に破断を伴う瞬時的不導通の発生を確認した場合に,故障と判定する。

注記  故障の判定には,二つの方法がある。一つは,デイジーチェーン回路による信号線をひずみ測

定装置によって,試験中に常時モニターして破断を伴う瞬時的不導通を判定する。その他の方

法は,瞬断検出器(抵抗測定器)を用いて判定する。

試験報告書に記載する事項 

試験報告書の要求がある場合は,受渡当事者間の協定によって,次の項目から選定し記載する。

a)

試験年月日

b)

試験機関名及び場所

c) SMD

の名称,種類,SMD 本体寸法,端子寸法及び端子間ピッチ

d) SMD

の端子の母材及び層の構成(めっきの有無及びめっきの材質)

e)

試験基板の材質,寸法及び層の構成


6

C 62137-1-4

:2011 (IEC 62137-1-4:2009)

   

f)

試験基板上のランド寸法及び防せい(錆)処理(保護層)の材質

g)

はんだ合金の種類及びソルダペーストの種類

h)

リフローソルダリングの温度プロファイル及びはんだ付け雰囲気(窒素雰囲気の場合は,そのときの

酸素濃度)

i)

引張圧縮試験機の型式

j)

基板曲げジグの詳細(図面を用いることが望ましい。)

k)

瞬断検出器(抵抗測定器)の仕様

l)

記録装置の仕様

m)

変位速度

n)

変位範囲及び破断を伴う瞬時的不導通に至るまでの繰返し数

o)

破断モード(写真など)

関連規格に規定する事項 

次の項目を,関連規格に規定する。

a)

試験基板(4.2

b)

接合用はんだ合金(4.3

c)

ソルダペースト(4.4

d)

リフローソルダリング装置(4.5

e) SMD

を取り付けた試験基板(供試品)

4.6

f)

取付け(箇条 5

g)

試験方法(箇条 6


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C 62137-1-4

:2011 (IEC 62137-1-4:2009)

附属書 A

(規定)

繰返し曲げ試験装置

A.1 

適用 

この附属書は,4.1 に規定する繰返し曲げ試験装置の詳細について規定する。

A.2 

繰返し曲げ試験装置 

製品規格に規定がない場合には,繰返し曲げ試験装置の構成例を

図 A.1 に示し,次による。

図 A.1−繰返し曲げ試験装置の構成例

注記  対応国際規格の A.2.4 にあった図 A.2 の位置を,A.2 に移したことで図番号の逆転が起きるため,

この図番号を

図 A.2 から図 A.1 に変更した。

A.2.1 

引張圧縮試験機 

引張圧縮試験機は,次の仕様による。

a)

引張圧縮試験機は,圧子を規定する速度 0.5 mm/s で三角波を用いて,規定する変位量 0.5 mm∼5 mm

まで押し込み,引き続いて同じ速度で元の位置に引き戻すことができる。また,引張圧縮試験機は,

この一連の動作を繰り返すことができる。変位の測定精度は,引張圧縮試験機の表示(設定値)の±1 %

以内で,繰返し精度は,±2 %以内が望ましい。

注記  引張圧縮試験は,三角波に代えて正弦波を用いて行うことも可能であるため,この引張圧縮

試験機は,三角波及び正弦波の両方に対応できることが望ましい。

b)

引張圧縮試験機は,試験中に試験基板に加えられる力及び経過時間を測定できることが望ましい。

c)

引張圧縮試験機は,瞬断検出器(抵抗測定器)からの信号を受信することで,停止できることが望ま

しい。

A.2.2 

試験基板曲げジグ 

試験基板曲げジグは,プリント配線板上に実装した SMD の実装面が下面になるように試験基板を支持

でき,かつ,圧子で試験基板の中央部を押し込み,その後引き戻すことができることが望ましい。製品規

格に規定がない場合には,試験基板曲げジグの構成例を,

図 A.2 に示し,次による。

引張圧縮試験機

ジグ及び基板

変位の繰返し

瞬断検出器

電気抵抗測定

記録装置

停止信号

繰返し数の記録

変位及び力の記録


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C 62137-1-4

:2011 (IEC 62137-1-4:2009)

   

図 A.2−試験基板曲げジグの構成例

注記  対応国際規格の A.2.4 にあった図 A.2 の位置を,A.2 に移したことで図番号の逆転が起きるため,

この図番号を

図 A.1 から図 A.2 に変更した。

a)

ジグの材質  ジグの材質は鋼とする。

注記  繰返し曲げを行うことで,変形などが生じないように強度の高い材質が望ましい。

b)

圧子  圧子の半径は,3 mm±0.2 mm とし,試験基板の中央部を表裏両側から圧子で挟み込む構造と

する。この構造によって,繰返し曲げ試験の経過とともに,試験基板が押込み側に変形していくこと

を防ぎ,試験初期の位置まで的確に引き戻すことができる(

図 A.2 参照)。

c)

支持具  支持具の半径は,3 mm±0.2 mm とする。試験初期の位置まで的確に引き戻すために,試験

基板の両端部を表裏両側から支持具で挟み込む構造とする。さらに,試験基板が支持具によって過度

に拘束しないように,上部に首振り形のローラを用いることが望ましい(

図 A.2 参照)。

d)

支持具間の距離  支持具間の距離は,90 mm±1 mm とする。

e)

変位範囲  試験基板の試験開始位置と最大押込み深さとの距離の変位範囲は,0.5 mm∼5 mm とし,

引張圧縮試験機は,これに対応できる構造とする。

A.2.3 

瞬断検出器(抵抗測定器) 

瞬断検出器(抵抗測定器)は,試験中に試験基板の電気的連続性(導通)及び破断を伴う瞬時的不導通

が確認でき,導通抵抗値が 1×10

3

 Ω 以上になった場合に破断を伴う瞬時的不導通として判定できる機構を

もつことが望ましい。微小の破断を伴う瞬時的不導通を検出するには,10 μs∼100 μs の破断を伴う瞬時的

不導通を検出できるものが望ましい。また,この瞬断検出器(抵抗測定器)は,破断を伴う瞬時的不導通

を検出した場合に,引張圧縮試験機を停止できるように信号を出力できる能力をもつものが望ましい。

A.2.4 

記録装置 

試験基板が破断を伴う瞬時的不導通に至るまでの繰返し数を記録できる装置とする。また,

記録装置は,

試験中の変位及び引張圧縮試験機の力を記録できることが望ましい。

試験基板

圧子

支持具

支持具(首振り形ローラ)


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C 62137-1-4

:2011 (IEC 62137-1-4:2009)

附属書 JA

(参考)

デイジーチェーン

JA.1 

目的 

この附属書は,4.6 などに記載するデイジーチェーン回路の接続例について記載する。

JA.2 

デイジーチェーン 

デイジーチェーンとは,試験基板のランド間と SMD 内端子間とを端子接合部を介して交互に直列に接

続して,SMD の多端子をチェーン状に接続する状態をいう。その例を,

図 JA.1 に示す。

図 JA.1−デイジーチェーン回路の接続例