板級循環曲げ試験

基板レベルのサイクル曲げ試験の主な目的は次のとおりです：

• SMTは、繰り返し曲げ応力下での疲労寿命を評価します。

• はんだ点の循環曲げ条件下における老化挙動と失敗モードの分析

• 異なるはんだ合金、パッケージ形式、PCB構造が疲労応力に対する感度を比較する

• 製品構造設計、材料選定および信頼性検証の重要な根拠を提供する

この試験は特に適していますポータブル電子機器、ウェアラブルデバイス、車載電子機器、高信頼性モジュール。

ボードレベル繰り返し曲げ試験は一般的にJEDEC JESD22-B113（ボードレベルサイクリックベンドテスト法）規格に基づいて実施されます。同規格では曲げ試験の幾何配置、繰り返し条件、変位制御方式および故障判定基準が定義されており、試験結果の一貫性と比較可能性を確保します。

図｜ボードレベルサイクル曲げ試験（JESD22-B113）4点曲げ試験構成の示意

テスト方法｜四点曲げ構造下での循環荷重の適用

ボードレベル繰り返し曲げ試験では通常四点弯曲（4-Point Bend）構造。試験中、回路基板は両側から固定支持（Support Span）され、上方の2つの可動荷重点（Load Span）から曲げ荷重が加えられ、PCBの中央部分に安定して繰り返し可能な曲げ応力分布が形成される。試験は変位制御またはひずみ制御方式行い、固定した周波数で繰り返し曲げ変形を加え、はんだ点に交互の引張りと圧縮の応力を負わせ、徐々に疲労損傷を蓄積させる。

 

一般的なテスト条件は（実際の条件は製品の適用とテストの目的に応じて調整されます）：

• 曲げ周波数：約1 Hz

• 曲げ変位幅：約2 mm

図｜試験中のはんだ点の即時抵抗値測定曲線は、良好なはんだ点と疲労失敗したはんだ点の違いを示しています。

 

リアルタイムモニタリング｜はんだ接合部の疲労劣化に関する電気測定

繰り返し曲げ試験の全過程において、通常は即時電阻監測系統（Multi Event Detector System, MEDS）はんだ点の抵抗変化を継続的に測定し、はんだ点が健康状態から疲労失敗に徐々に移行する過程を追跡します。リアルタイムの測定曲線は明確に示すことができます：

• 循環曲げ下での安定したはんだ点の規則的な導通挙動

• ハンダ点の亀裂生成と拡大によって引き起こされる瞬断または抵抗値の急上昇現象

失効判定基準｜循環曲げ下のはんだ点の電気的失効定義

ボードレベル繰り返し曲げ試験の故障判定は通常 JESD22-B113 規格に基づいて行われ、その判定方法は、リアルタイム抵抗監視システムが以下を検出した場合です：単一のイベントで抵抗値が1000 Ωを超える、かつ当該事象が初めて発生するのが1000回の曲げサイクル内、さらにその後の追加の100サイクルの中で、再び少なくとも9回の抵抗値が1000Ωを超え、各回の持続時間が1ミリ秒（ms）以上であることが発生する。そのはんだ点が疲労失敗を起こしたと判断でき、厳密な判断方法により瞬間的なノイズ干渉を効果的に排除し、失敗結果が実際のはんだ点の疲労破壊を反映することを保証します。

基板レベルのサイクル曲げ試験の産業における実務応用には、次のようなものがあります：

• スマートフォン、ウェアラブルデバイスの押下と操作行動のシミュレーション

• ノートパソコン、ディスプレイなどの構造が繰り返し力を受ける製品の信頼性検証

• 車載電子モジュールの走行および振動環境下での疲労評価

• はんだ合金、パッケージ構造とPCB設計の耐久性比較

• 量産前のはんだ点疲労リスクの事前露出