熱サイクル試験 — CAE用語解説

車載電子部品は真冬の北海道からサハラ砂漠まで動作保証が必要だからね。エンジンON/OFFのたびに温度が上下して、基板上のはんだ接合部に繰り返し熱応力がかかる。10年分の温度変化を数週間で加速評価するのが熱サイクル試験だ。

一番多いのがBGAはんだボールのクラックだ。ICパッケージ（CTE≈17ppm/K）と基板（CTE≈14〜18ppm/K）の熱膨張差で、温度が変わるたびにはんだに剪断ひずみが蓄積する。数百〜数千サイクルでクラックが進展して電気的断線に至る。

もちろん。まず過渡熱解析で温度分布の時間変化を求める。

次にその温度場を構造解析に渡して、はんだの非弾性ひずみ（クリープ+塑性）を計算する。Coffin-Mansonの式やDarveauxのエネルギー則で寿命を予測できる。実務ではANSYSやAbaqusのサブモデル機能を使って、BGAのはんだボール1個を詳細にモデル化するケースが多いよ。

• 熱疲労 — 繰り返し熱応力による損傷蓄積のメカニズム
• 熱応力 — CTE差から生じる拘束応力が破壊の駆動力
• 信頼性 — AEC-Q100（IC）やIPC-9701（はんだ）が業界標準の試験規格

その通り。最近はバーチャル認証（Virtual Qualification）と言って、十分に検証済みのシミュレーションモデルがあれば一部の実試験を省略できる動きもある。ただしモデルの妥当性検証が大前提だから、過去の試験データとの相関をしっかり取ることが欠かせないよ。