JIS R 1692:2012 ファインセラミックス基板の熱疲労試験方法

                                                                                   R 1692 : 2012

pdf 目 次

ページ

•  1 適用範囲・・・・[1]
•  2 引用規格・・・・[1]
•  3 用語及び定義・・・・[1]
•  4 装置及び器具・・・・[2]
•  5 試験片・・・・[2]
•  5.1 試験片の形状及び寸法・・・・[2]
•  5.2 試験片の個数・・・・[2]
•  6 試験方法・・・・[3]
•  6.1 試験片の寸法の測定・・・・[3]
•  6.2 熱疲労試験方法・・・・[3]
•  6.3 4点曲げ強さ試験方法・・・・[4]
•  6.4 未熱疲労試験片の4点曲げ強さ試験・・・・[5]
•  7 試験結果の取扱い・・・・[5]
•  7.1 4点曲げ強さの計算・・・・[5]
•  7.2 平均値及び標準偏差の計算・・・・[5]
•  7.3 残存強度比・・・・[6]
•  8 熱疲労によって発生・進展したき裂の観察及び測定・・・・[7]
•  9 試験片破壊時の応力拡大係数・・・・[7]
•  9.1 一般事項・・・・[7]
•  9.2 応力拡大係数の計算・・・・[7]
•  9.3 平均値及び標準偏差の計算・・・・[8]
•  9.4 応力拡大係数-き裂深さのプロット図・・・・[8]
•  10 報告・・・・[8]
•  10.1 必須項目・・・・[8]
•  10.2 選択項目・・・・[9]
•  10.3 補足項目・・・・[9]
•  附属書A(参考)き裂寸法の測定・・・・[10]
•  附属書B(参考)応力拡大係数の計算式・・・・[13]

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――――― [JIS R 1692 pdf 1] ―――――

R 1692 : 2012

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,一般社団法人日本ファインセラミックス協会
(JFCA)から,工業標準原案を具して日本工業規格(日本産業規格)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(日本産業規格)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。

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――――― [JIS R 1692 pdf 2] ―――――

                                       日本工業規格(日本産業規格)                          JIS
                                                                              R 1692 : 2012

ファインセラミックス基板の熱疲労試験方法

Testing method for thermal fatigue of fine ceramics substrate

1 適用範囲

  この規格は,主にパワーモジュール及び車載用電子制御ユニットに使用するファインセラミックス基板
の熱疲労特性を評価するための試験方法について規定する。

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
引用規格は,その最新版(追補を含む。)を適用する。
    JIS B 0601 製品の幾何特性仕様(GPS)−表面性状 : 輪郭曲線方式−用語,定義及び表面性状パラメ
        ータ
    JIS B 7502 マイクロメータ
    JIS B 7507 ノギス
    JIS R 1600 ファインセラミックス関連用語
    JIS Z 8401 数値の丸め方

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 R 1600によるほか,次による。
3.1
熱サイクル
  低温及び高温を一定時間ごとに繰り返すこと。
3.2
残存強度比
  熱疲労試験に供した後の試験片の4点曲げ強さを,熱疲労試験に供していない試験片の4点曲げ強さの
平均値で除した値。
3.3
4点曲げ強さ
  試験片を一定距離に配置された2支点上に置き,支点間の中央から左右等しい距離にある2点に分けて
荷重を加え,試験片が破壊したときの最大の曲げ応力。

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R 1692 : 2012

4 装置及び器具

4.1   熱疲労試験装置 熱疲労試験装置は,低温及び高温の二つの槽を備え,規定の時間内に一つの槽か
ら他の槽へ試験片を移すことができるものとする。ただし,一つの槽でその槽内の温度を低温及び高温に
変化できる熱疲労試験装置の場合はこの限りではない。
  熱疲労試験装置は試験片を置く槽内の温度を規定温度に維持できることとする。試験片の取付具又は支
持具は熱伝導の小さいものを使用し,試験片が取付具又は支持具の熱から絶縁されるようにする。複数の
試験片を同時に試験する場合は,試験片間及び試験片と槽内の間で空気の流れが妨げられないように試験
片を配置する。また,槽内の温度を測定する温度計を備える。
4.2   4点曲げ強さ試験装置 クロスヘッド速度を一定に保つことができ,最大荷重の±1 %以下の精度で
荷重を計測できるものとする。
4.3   4点曲げ強さ試験用支持具 試験片を支点で支える2対の丸棒の器具で,左右同一形状であり,丸棒
の長さは試験片の幅を超えるものを用いる。支持具丸棒の直径は4.0 mm6.0 mm,表面粗さはJIS B 0601
に規定する0.40 mRa以下とする。
  支持具丸棒の材質には,試験温度において弾性率1.47×1011 N/m2以上をもち,試験途中で塑性変形及び
破壊しないものを用いる。また,支持具丸棒は,曲げ負荷による試験片の変形を妨げないように,測定中
に回転可能な構造のものとする。
4.4   マイクロメータ マイクロメータは,JIS B 7502に規定する外側マイクロメータ又はこれと同等以
上の精度をもつものを用いる。
4.5   ノギス ノギスは,JIS B 7507に規定する最小読取り長さ0.01 mm又はこれと同等以上の精度をも
つものを用いる。

5 試験片

5.1 試験片の形状及び寸法

5.1.1  一般事項
  試験片の形状は,ファインセラミックスの表裏にそれぞれ2個ずつ合計4個の金属板を図1に示すよう
に接合したものとする。ファインセラミックスの標準寸法は,全長h=40.0 mm,幅w=10.0±0.5 mm,金
属板の寸法は,全長hm=17.0 mm,幅wm=8.0±0.5 mmとする。金属板の間隔d=2 mmとする。金属板の
四つのコーナー部は,図1に示すようにR=1.0 mmの面取り加工をする。寸法が標準寸法と異なる場合に
は,報告で記載する。
5.1.2  ファインセラミックスの板厚t及び金属板の板厚tm
  ファインセラミックスの板厚t及び金属板の板厚tmは,ファインセラミックス基板の仕様によって,次
に示す板厚から選ぶ。次に示す板厚寸法と異なる場合には,報告で記載する。
a) ファインセラミックスの板厚t ファインセラミックスの板厚tは,次による。
      厚さt=1.50 mm,1.00 mm,0.787 mm,0.635 mm,0.381 mm,0.32 mm,0.254 mm,0.20 mm
b) 金属板の板厚tm 金属板の板厚tmは,次による。
      厚さtm=0.6 mm,0.4 mm,0.3 mm,0.25 mm,0.2 mm,0.125 mm

5.2 試験片の個数

  4点曲げ強さを測定する試験片の個数は,6.2.3で規定する熱サイクル数Nごとに10個以上とする。

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                                                                                   R 1692 : 2012
                                                                          単位 mm
                                 h=40.0,w=10.0±0.5,t=0.201.50
                         hm=17.0,wm=8.0±0.5,tm=0.1250.6,d=2.0,R=1.0
                                   図1−試験片の形状及び寸法

6 試験方法

6.1 試験片の寸法の測定

  試験片の寸法は,JIS B 7502に規定するマイクロメータ,JIS B 7507に規定する最小読取り長さ0.01 mm
のノギス,又はこれと同等以上の精度をもつ測定装置を用いて,あらかじめ0.01 mmの精度で測定する。

6.2 熱疲労試験方法

6.2.1  熱疲労試験の条件
  熱疲労試験の条件は,低温の温度TA及び高温の温度TB,さらし時間t1,移し換え時間t2,温度復帰時間
ts並びに熱サイクル数Nの組合せで定める。
6.2.2  低温の槽内温度TA及び高温の槽内温度TB
  低温の槽内温度TA及び高温の槽内温度TBは,ファインセラミックス基板の仕様によって,次に示す試
験温度から選ぶ。次に示す試験温度と異なる場合には,報告で記載する。
a) 低温の槽内温度TA 低温の槽内温度TAは,次による。
      −65±2 ℃,−55±2 ℃,−40±2 ℃,−25±2 ℃,−10±2 ℃,−5±2 ℃,+5±2 ℃
b) 高温の槽内温度TB 高温の槽内温度TBは,次による。
      +200±2 ℃,+175±2 ℃,+150±2 ℃,+125±2 ℃,+100±2 ℃,+85±2 ℃,+70±2 ℃,
    +55±2 ℃,+40±2 ℃,+30±2 ℃
6.2.3  熱サイクル数N
  熱サイクル数Nは,個別製品の規格の規定による。
  なお,標準のNは10,100,300,1 000,3 000 サイクルとし,この中から一つ又は複数のNを選ぶ。N
が標準と異なる場合には,報告で記載する。

――――― [JIS R 1692 pdf 5] ―――――

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