電子パッケ-ジならびにその構成材料の強度評価に関する総合的研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01302025
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 阿部 博之 東北大学, 工学部, 教授 (00005266)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 志田 茂 (株)日立製作所, 日立技術研修所, 所長 ; 石川 博將 北海道大学, 工学部, 教授 (80001212) ; 小林 英男 東京工業大学, 工学部, 教授 (00016487) ; 池上 皓三 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (40016788) ; 西谷 弘信 九州大学, 工学部, 教授 (20037708)
• Keywords: 電子パッケ-ジ / エレクトロニクス / 接着・接合 / 熱応力 / 残留応力 / 超音波 / はんだ / 光ファイバ

Research Abstract

電子パッケ-ジの健全性評価の体系化を図り研究を実施した。成果をまとめて以下に列記する。
1.はんだの衝撃疲労,めじり疲労,引張り・圧縮疲労特性を評価した。
2.基板用セラミックスの破壊じん性と微視組織の関係を解明した。
3.繰返し応力‐ひずみ曲線を計算できる数値計算法を開発し,検証した。
4.薄膜における疲労き裂伝ぱ速度ならびに付着,耐摩耗特性を解明した。
5.ポリマ-接合部の微視構造を詳細に調べ,機械的特性を解明した。
6.ICパッケ-ジの表面が変色するYAGレ-ザ照射の条件をみつけ,マ-キングに応用した。
7.信頼性工学に基づく電子パッケ-ジの寿命設計・寿命試験の方法を提案した。
8.コンプライアント端子の弾塑性解析手法を考案し,解析を実施した。
9.光ファイバ内の進展き裂前縁における応力拡大係数の分布を求めた。
10.接合異材角部の特異応力場を解析した。またこれを踏まえパッケ-ジ実装時の破損評価を行った。
11.体積力法による二次元定常熱弾性問題の解析法を開発した。
12.はんだ浸漬時におけるパッケ-ジ樹脂割れの解析を実施した。
13.配線のストレス・マイグレ-ション機構として,粒界溝成長モデルを提案した。
14.プリント配線基板材料の接合界面の欠陥検出に赤外線サ-モグラフィ計測を適用し,有効性を確認した。
15.ダイヤモンド薄膜の付着強度の非破壊評価に関し,基礎的検討を行った。

Research Products

• [Publications] 中山 英明,(田中 道七): "マイクロボンディングの接合性評価と信頼性について" 日本機械学会シンポジウム“実製品の信頼性創造技術"講演論文集,No.910‐49,. 11-16 (1991)
• [Publications] T.Tanaka,(T.Murata,H.NAkayama,S.Yamamoto and K.Kinoshita ): "Impact Fatigue Strength Charcteristics of 60Sn/40Pb Solder" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] 中山 英明,(田中 道七): "〔総説〕電子部品接合部の信頼性" 材料科学. 29. (1992)
• [Publications] 中山 英明,(田中 道七,山元 茂,村田 隆行): "マイクロジョイニングの接合性評価と信頼性について(60Sn/40Pbはんだの疲労挙動)" 材料(信頼性特集号). (1992)
• [Publications] 種田 元治,(奥 康浩,上西 研): "はんだの疲労寿命予測法に関する一考案" 日本機械学会シンポジウム“実製品の信頼性創造技術"講演論文集,No.910‐49. 17-22 (1991)
• [Publications] 種田 元治,(奥 康浩,河野 俊一,上西 研): "はんだのねじり疲労寿命に及ぼす繰返し速度の影響" 日本機械学会論文集(A). 58. 166-171 (1992)
• [Publications] 松岡 洋平,(種田 元治,上西 研,大崎 修平): "挿入実装はんだ接続部の疲労" 日本機械学会中国四国支部第30期総会講演会講演論文集,No.925‐1. (1992)
• [Publications] 種田 元治,(上西 研,本廣 誠二,曽我 太佐男): "Bi入り低融点はんだの疲被寿命評価" 日本機械学会第69期通常総会講演会講演論文集,No.920‐17. (1992)
• [Publications] M.Taneda,(K.Kaminishi and Y.Oku): "Effect of Cycling Frequency on Fatigue Life of Solder" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] A.T.Yokobori,Jr.,(T.Adachi and T.Yokobori): "The Effect of Microstruture on Fracture Toughness of Alumina Ceramics for IC Plate" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] 石川 博將,(但野 茂,佐々木 克彦,伊藤 信): "比例繰返し負荷を受ける40Pb‐60Snはんだの応力‐ひずみ関係" 日本機械学会北海道支部第32回講演会講演論文集. 185-187 (1991)
• [Publications] 佐々木 克彦,(石川 博將,伊藤 信): "60Sn‐40Pb材の繰返し塑性構成式と疲労特性" 日本機械学会第69期通常総会講演会講演論文集,. No.920‐17. (1992)
• [Publications] H.Ishikawa,(K.Sasaki): "Constitutive Model for 60Sn‐40Pb Solder Under Cyclic Loading" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] 幡中 憲治,(石本 靖): "応力‐ひずみヒステリシスル-プの数値計算とその応用" 材料. 40. 1410-1414 (1991)
• [Publications] K.Hatanaka,(T.Fujimitsu,S.Shiraishi and J.Omori): "Life Prediction of Circumferentially Grooved Components under Low Cycle Fatigue" Advances in Fatigue Lifetime Predictive Techniques,ASTM STP 1122. 401-421 (1992)
• [Publications] 幡中 憲治,(澄川 泰弘): "ひずみ副変動下および引張変形経路途中からの銅の繰返し変形挙動の結晶塑性的数値シミュレ-ション" 日本機械学会論文集(A). 58. 124-132 (1992)
• [Publications] K.Hatanaka,(Y.Ishimoto): "An Analysis of Strain Rate Dependent Cyclic Stress‐Strain Response and Fatigue Life in Copper" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] 鳥居 太始之,(本田 和男,久田 秀樹): "膜の疲労き裂伝ぱ挙動に関する基礎的研究" 日本機械学会材料力学講演会講演論文集,No.910‐71. B. 264-266 (1992)
• [Publications] T.Torii,(K.Honda): "Fatigue Crack Growth Testing of Films Using Pre‐cracked Base Prates" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] R.Murakami,(T.Akazawa,T.Yano and M.Katsumura): "The Effect of TiN Film Thickness on Fatigue Strength for the Steel Modified by dynamic Mixing Method" Proc.of ASME/JSME Joing Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] R.Murakami,(K.Matsui,T.Yano and M.Katsumura): "Evaluation of Adhesion and Friction Behavior of Ceramic Thin Films Produced by Ion Beam Methods" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] K.Takao,(K.Kusukawa): "Assessment of Fracture Strength of Notched Members of Brittle Materials Under Combined Loading Conditions" Proc.of 6th Int.Conf. (ICM‐6),(July29‐August2,1991). 4. 81-86 (1991)
• [Publications] 高尾 健一,(楠川 量啓): "工業用純チタン切欠材における疲労き裂発生挙動" 材料. 40. 1422-1427 (1991)
• [Publications] J.K.Lim,(T.Shoji): "Microstructural Characteristics and Mechanical Properties of Polymer Injection Weld" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] K.Ikegami: "Some Topics of Mechanical Problems in Electronic Packaging" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] 手塚 信一,(吉川 昌範): "ICプラスチックパッケ-ジのYAGレ-ザ照射によるマ-キング" 精密工学会誌. 57. 1585-1590 (1991)
• [Publications] S.Tezuka,(M.Yoshikawa): "Study on the Marking Processing of IC Packages by YAG Laser" Int. J. Jpn. Soc. Prec. Eng.25. 297-298 (1991)
• [Publications] H.Suzuki,(R.Ito,S.Kuroda and M.Shimizu): "The Basic Study on the Fatigue Reliability of Flexible Printed Circuits: Effects of Component‐Materials thickness and Mechanical Properties of Adhesives on the Functional Disordr" Proc.of ASME/JSME/Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] H.SB Rochardjo,(H.Takahashi,J.Komotori and M.Shimizu): "Tensile Strength and Fracture Mechanism of Unidirectional Filament Wound CFRP Plate" 日本機械学会材料力学講演会講演論文集. (1992)
• [Publications] 市川 昌弘: "変動荷重下での材料疲労に対する信頼性設計手法の研究" 日本信頼性学会第4回信頼性シンポジウム予稿集. 87-90 (1991)
• [Publications] M.Ichikawa: "Some Considerations on Reliability of Electronic Devices" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] 鈴木 秀人,(伊藤 亮,黒田 信一): "フレキシブルプリントサ-キットの耐折寿命に及ぼすス-パ-エンプラ,接着剤の影響" 日本機械学会講演論文集(第1回デザイン・エンジニアリング・プラザ),No.910‐37. 74-77 (1991)
• [Publications] 鈴木 秀人,(小林 俊雄): "セラミックス製耐圧コネクタ-の強度信頼性(多結晶アルミナの接合部の疲労解析)" 日本機械学会講演論文集(第一回デザイン・エンジニアリング・プラザ),. No.910‐37. 78-82 (1991)
• [Publications] 鈴木 秀人: "強化ナイロン66の疲労強度に及ぼすガラス短織維の熱的・力学的効果(大気環境中での温度上昇計則とフラクトグラフィにより検討)" 材料試験技術. 36. 188-195 (1991)
• [Publications] 鈴木 秀人: "光ガラスファイバ-のき裂進展速度と破面形態の関係" 材料試験技術. 36. 196-203 (1991)
• [Publications] 鈴木 秀人,(伊藤 亮,黒田 信一): "フレキシブルPCの耐折寿命に及ぼす接着剤の影響" 日本機械学会シンポジウム“実製品の信頼性創造技術"講演論文集,. No.910‐49. 23-28 (1991)
• [Publications] 鈴木 秀人,(中山 光幸): "光コネクタ-の信頼性評価へのAEの応用" 日本機械学会シンポジウム“実製品の信頼性創造技術"講演論文集,No.910‐49. 35-40 (1991)
• [Publications] 村岡 幹夫,(島田 直人,阿部 博之): "微小き裂成長計測に基づく樹脂被覆光ファイバの遅れ破壊評価" 日本機械学会シンポジウム“実製品の信頼性創造技術"講演論文集,No.910‐49. 29-31 (1991)
• [Publications] 村岡 幹夫,(阿部 博之): "光ファイバにおける微小き裂先端近傍の環境" 日本機械学会材料力学講演会講演論文集,No.910‐71. A. 425-427 (1991)
• [Publications] M.Muraoka,(H.Abe): "A New Approach to Evaluate the Delayed Fracture Behavior of an Optical Glass Fiber" Proc.of Materials Research Society Symposium,Mechanical Behavior of Materials and Structures in Microelectronics. 226. 369-374 (1991)
• [Publications] 村岡 幹夫,(阿部 博之): "光ファイバの破壊靭性に及ぼす湿度の影響" 日本機械学会論文集(A). 58. 218-222 (1992)
• [Publications] M.Muraoka,(H.Abe and N.Aizawa): "The Distribution of Stress Intensity Factor along the Front of the Growing Crack in an Optical Glass Fiber" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] 徳永 嘉則,(山口 敬三,安達 淳治,山本 松樹): "半導体封止材料の物性予則および微視的応力評価" 材料力学談話会第146回例会(材談‐91‐12). (1991)
• [Publications] 川上 崇: "半導体の製造プロセスにおける微小欠陥への機械設計技術の応用" 日本機械学会第1回デザイン・エンジニアリング・プラザセミナ-教材. 123-129 (1991)
• [Publications] 川上 崇: "大容量GTOの開発" 日本機械学会誌. 94. 54 (1991)
• [Publications] 川村 法靖,(川上 崇,遠藤 徹也,木村 敏彦, 馬場 嘉朗): "シリコン酸化時の応力解析手法の検討" 日本機械学会材料力学講演会講演論文集,No.910‐71. B. 179-181 (1991)
• [Publications] 向川 稔,(川上 崇,高橋 邦明,遠藤 徹也): "ICパッケ-ジ半だ接合部の弾クリ-プ解析と疲労寿命" 日本機械学会講演論文集,No.910‐79. 223-224 (1991)
• [Publications] 川村 法靖,(川上 崇,遠藤 徹也,木村 敏彦,馬場 嘉朗): "シリコン酸化時の応力解析手法の検討" 日本機械学会材料力学講演会講演論文集,No.910‐71. B. 179-181 (1991)
• [Publications] 向井 稔,(川上 崇,高橋 邦明,遠藤 徹也): "ICパッケ-ジ半だ接合部の弾クリ-プ解析と疲労寿命" 日本機械学会講演論文集,No.910‐79. 223-224 (1991)
• [Publications] 川村 法靖,(川上 崇,松本 一高,澤田 佳奈子,浅田 順一,田口 英男): "樹脂封止半導体パッケ-ジの実装時の破損評価" 日本機械学会第69期通常総会講演会講演論文集,. No.920‐17. (1992)
• [Publications] K.Furkawa,(Y.Udo and T.Kawakami): "Mechanical Properties for Directly Bonded Silicon Wafers" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] Y.Baba,(S.Hiraki,N.Kawamura and T.Kawakami): "A Study on Stresses around a Trench Structure in High Voltage Power IC Device" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] 西谷 弘信,(野口 博司,山口 照敬,金 允海): "熱可塑性プラスチックの平滑材と切欠材の疲労強度(PEEKの場合)" 日本機械学会論文集(A). 57. 1695-1699 (1991)
• [Publications] 西谷 弘信,(才本 明秀,野口 博司,陳 玳〓): "体積力法による二次元定常熱弾性問題の解析法(第1報,基礎の理論)" 日本機械学会論文集(A). 57. 2561-2567 (1991)
• [Publications] S.Suzuki,(K.Oota): "Analysis of Solder Crack Phenomena in LSI Plastic Packages" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] R.Othtani,(T.Kitamura): "A Method for Evaluating the Lower Bound of Themal Fatigue Life in Microelectronic Package Metals" Proc.of Joint FEFG/ICF Int.Conf. on Fracture of Engineering Materials and Structures,(August 5‐8,1991). 283-288 (1991)
• [Publications] 北村 隆行,(大谷 隆一,山中 哲哉,見平 吉範): "ストレス・マイグレ-ションによる電子パッケ-ジ内アルミ配線の粒界溝成長の数値シミュレ-ション" 日本機械学会関西支部第67期定時総会講演会 講演論文集,No.924‐1. (1992)
• [Publications] T.Kitamura,(R.Ohtani and T.Yamanaka): "A Numerical Study of Stress Induced Migration in Aluminum Conductor of Microelectronic Package Based on Surface and Grain Boundary Diffusion" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] D‐H.Chen,(H.Nisitani): "Analysis of the Delaying Effects of Overloads on Fatigue Crack Propagation" Engineering Fract.Mech.39. 287-298 (1991)
• [Publications] 陳 玳〓,(西谷 弘信): "半無限板のV形切欠先端における特異応力場" 日本機械学会論文集(A). 57. 1406-1411 (1991)
• [Publications] 陳 玳〓,(西谷 弘信): "体積力法に基づく複合材料応力場の検討(弾性定数の影響について)" 日本機械学会論文集(A). 57. 1815-1821 (1991)
• [Publications] 陳 玳〓,(西谷 弘信): "面外せん断を受ける接合異材角部の特異応力場" 日本機械学会論文集(A). 57. 2499-2503 (1991)
• [Publications] 陳 玳〓,(西谷 弘信): "介在物の角部における特異応力場の数値解析" 日本機械学会論文集(A). 57. 2504-2508 (1991)
• [Publications] 陳 玳〓,(西谷 弘信): "接合異材角部の特異応力場について" 日本機械学会論文集(A). 57. 2509-2515 (1991)
• [Publications] 小倉 敬二,(阪上 隆英,多賀之 高,山中 秀介,木島 重基): "赤外線映像装置を用いた複合材料および接合材料の欠陥検出" 日本材料学会第6回破壊力学シンポジウム講演論文集. 1-5 (1991)
• [Publications] 小倉 敬二,(阪上 隆英): "赤外線サ-モグラフィの非接触欠陥検出への適用" 計測自動制御学会創立30周年・関西支部25周年記念シンポジウム,計測・センサの最新の動向‐知能化を中心として‐講演論文集. 23-28 (1991)
• [Publications] 小倉 敬二,(阪上 隆英,山中 秀介): "誘導ならびに遠赤外線加熱時のサ-モ画像に基づくCFRPの欠陥検出" 日本機械学会材料力学講演会講演論文集,No.910‐71. B. 206-208 (1991)
• [Publications] 阪上 隆英,(小倉 敬二,多賀 之高): "通電時の非定常特異温度場計測による3次元表面き裂同定" 日本機械学会関西支部第250回講演会講演論文集,No.614‐3. 13-15 (1991)
• [Publications] 阪上 隆英,(小倉 敬二): "画像処理援用サ-モグラフィNDTによる欠陥形状計測" 画像情報援用最新技術シンポジウム資料. 38-42 (1991)
• [Publications] 小倉 敬二,(阪上 隆英,多賀 之高): "Thermal Imaging と欠陥計測" 第15回NCPシンポジウム論文集. 171-175 (1992)
• [Publications] 小倉 敬二,(阪上 隆英,岡部 俊一): "誘導加熱によるThermal Imaging NDT" 第15回NCPシンポジウム論文集. 176-181 (1992)
• [Publications] 小倉 敬二,(三好 良三,阪上 隆英): "赤外線サ-モグラフィと欠陥検査" 日本材料学会第65回破壊力学部門委員会講演会資料. 29-44 (1992)
• [Publications] 小倉 敬二,(阪上 隆英,山中 秀介): "サ-モグラフィNDTによるCFRPおよびGFRPの欠陥計測" 第21回FRPシンポジウム. (1992)
• [Publications] 小倉 敬二,(阪上 隆英,多賀 之高,山中 秀介): "サ-モグラフィNDTによる複合および接合材料の欠陥・損傷計測" 日本非破壊検査協会春季大会講演会. (1992)
• [Publications] K.Ogura,(T.Sakagami): "A New Inspection Technique for Small Flaws and Defects Using Infrared Thermography" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] 関口 謙一郎,(坂 真澄,阿部 博之): "異種材異面微小領域からの反射波波形の変形とそれを踏まえた超音波探査映像" 日本非破壊検査協会第6回産業における画像センシング技術シンポジウム. 171-176 (1991)
• [Publications] M.Saka,(K.Hoshikawa,H.Abe,H.Fujita and Y.Izumi): "Fundamental Investigation for NDE of Adhesive Strength of Diamond Film" Proc.of ASME/JSME Joint Conference on Electronic Packaging,(April 8‐12,1992). (1992)
• [Publications] M.Saka,(H.Abe): "Path‐Independent Integrals for Heat Conduction Analysis in Electrothermal Crack Problems" J.Thermal Stresses. (1992)
• [Publications] 池上 皓三(分担執筆): "先端材料の基礎知識" オ-ム社, 326 (1991)