セラミック部品の半田クラックについて

Question

実装基板を信頼性評価のために熱衝撃試験に投入したところ、フィルター等のセラミック部品にのみ半田クラックが発生しました。
原因は、FR-4基板とセラミックの熱膨張係数差によるものと推測しています。
そこで質問なのですが、熱衝撃試験によるセラミック部品の半田クラックは、一般的な常識なのでしょうか？
それとも、何らかの実装条件が悪いために顕在化しているものなのでしょうか？
また、こうすればクラックの抑制に効果的と言うものがあればアドバイスをお願いします（リフロー温度を低めにするとか、本加熱後の基板冷却を急勾配にする等々・・・）
【条件】
・FR-4金フラッシュ仕様　+　セラミック製フィルター
・はんだ　Sn62.8/Pb36.8/Ag0.4（銀入り共晶はんだ）
・試験条件　-40℃⇔+80℃(各30分)
・300サイクル頃からクラック発生
宜しくお願いいたします。

Answer

MURANOさんのおっしゃるとおりです。
重複しますが、対策は以下のようでしょう。

・配線基板と部品の膨張収縮係数を合わせる。
  配線基板は縦と横で膨張係数が異なるため部品の膨張係数に近い向きに部品を実装する。
  部品に近い配線基板材料を採用する。

・部品の熱膨張収縮量減らす。
  部品を小型化する。

・はんだで工夫する。
  はんだ量を増やす。（応力を吸収する。）
  はんだ材料を選定する。（完全ではないでしょうが対応品があります。）

専門家ではありませんので、分かる範囲で勘弁してください。

・リフローピークとリフロー滞留時間をもう少し減らすことは可能です。これって効果ありますでしょうか？
＊確信しているわけではありませんが、あまり効果はないと思います。

・はんだで工夫するとは、具体的にどのような事なのでしょうか？
＊はんだ量を増やす。（応力を吸収する。）
  はんだ材料を選定する。
ですが、リフロー品に対してフロー品では、はんだクラックが発生しにくいと言われています。これは、はんだ量が多いことが関連しています。（接着剤も関係あるかもしれません。）
リフローでもはんだの絶対量や部品下のはんだ量が関連します。（多い方が良好）

・はんだ材料選定で対応品があるとのことですが、もしよろしければ教えて頂けませんか？
＊実際に使用しているわけではなく、関係先から聞いた話ですので、残念ながら個別の品番は分かりません。
リフロー時に発生したボイドやカーケンダルボイドがクラックの発端となる場合がありますので、これらに考慮したはんだのことかもしれません。
ボイドの発生しにくいはんだペーストはインターネット検索でいくつか引っかかると思います。

以上、明確な回答ができずすみません。
どなたか専門家の方の回答に期待したいです。

Answer

熱膨張差でもサイズが小さければ影響は少ないないはずですから、きっとサイズの大きいもので発生しているんですよね？
また熱衝撃試験ではんだクラックが発生するのは当たり前なので、何サイクル後にクラック率が何％とかいう判定基準を用いて、接続寿命の合否判断をすべきでしょう。
寿命を延ばしたかったら、ランドサイズ変更、部品サイズの小型化(個数は増えますが)、マスクを厚くする等でしょうか。

基板とはんだ界面でクラックが入っているのなら、基板の下地Ｎｉ（-Ｐ）めっきに問題がある可能性もあります。

基準に関する具体的な数値はご勘弁願います。（すみません）
-40℃⇔+80℃なら、いつかは多かれ少なかれ半田にクラックが入るのは至極当たり前と考えるべきでしょう。
はんだに期待する機能は電気的および機械的接合ですから、げんさんの所の製品が、どんな環境で何年持たせたい製品か？で、何かしらの基準を設ける必要があるでしょう。
この場合の寿命の定義ですが、何もCoffin-Mansonを用いて難しく考える必要はないでしょう。
クラックのレベルが電気特性に影響を及ぼしておらず、使用環境下（例えば振動する環境とか携帯される製品で落とされる可能性があるとか）でオープンにならないレベルのものであれば、寿命は持っているという考え方もあると考えます。

セラミック部品の半田クラックについて