構造解析温度サイクル試験によるはんだ接合部のき裂進展解析

チップ接合部の温度サイクル試験をシミュレーションしたい。
き裂進展の進行方向や分布などをシミュレーションで確認したい。

半導体チップの高密度化に対応するため、実装密度の高いBGA（Ball Grid Array）による接合方法を採用するケースが多くなっております。ただ、この方法の場合、接合部の一部に局所的な応力が発生することが知られており、ある程度の信頼性を見積もっておく必要があります。

従来どおり温度サイクル試験で信頼性評価を調査することも必要ですが、シミュレーションを活用することで短期間にその傾向を掴むことが可能です。

図に示すようなメッシュまで作成した形状モデルをご用意いただければ、ANSYS Mechanical APDL専用に作成したき裂進展マクロをご利用いただくことで、自動的に温度サイクル荷重を載荷した解析を実行します。その上で非線形ひずみ振幅を自動的に抽出し、各要素でManson-Coffin 則とマイナー則を適用し、温度サイクルにおける寿命を算出したり、き裂進展の様子を確認することが可能です。

本シミュレーションの場合、次のような手順で疲労寿命を算出します。