モアレ干渉法による先端電子デバイスの熱変形解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650091
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 新川 和夫 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (00151150)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金戸 正行 日東電工(株), 副主任研究員 ; 東藤 貢 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (80274538)
• Keywords: 先端電子デバイス / 熱変形解析 / 信頼性評価 / モアレ干渉法 / 位相シフト法 / 変位分布 / ひずみ分布

Research Abstract

本研究では,モアレ干渉法,位相シフト法および画像解析法の開発を行い,サブミクロンからナノオーダの微視的変形を2次元的に,かつその分布を高精度で測定することを可能とした.さらに現在設計されている種々の電子デバイスの熱変形計測に応用することにより,熱ひずみの発生メカニズムを解析した.主な成果は以下のとおりである.
1.電子デバイスQFP(Quad Flat Package)とMCM(Multi Chip Module)の計測を行い,1200本/mmの光回折格子を使用することで,熱変形を417nmの精度で評価することを可能にした.その結果,シリコンチップ端部および角部の封止樹脂で大変形が生じることを明らかにした.
2.シリコンチップが基板に直接接続されたFC(Flip-Chip Package)の熱変形を計測した.FC全体で生じる微視的変形解析,さらに微小はんだ接合部で生じるひずみ評価を行った.本解析結果から,熱変形に及ぼすアンダーフィル材の効果と実装基板の影響を定量的に示した.
3.モアレ干渉法に位相シフト法を応用することにより,高感度化を達成した.位相シフターとしてウェッジガラス板,さらに画像解析法を用いることにより,ナノオーダの変位場計測が可能となること,全観測領域における熱ひずみ分布が定量的に得られることを示した.
4.開発した位相シフトモアレ干渉法をSOJ(Small 0utline J-Leaded Package)および積層型MCP(Multi Chip Package)の熱変形計測に応用し,変位が30nmの高精度で評価することが可能であることを示した.さらに,熱ひずみを定量的に調べ,実装基板の影響やチップ周辺のひずみ集中を明らかにした.

Research Products

• [Publications] Y.Morita, et al.: "Thermal Deformation Analysis of Flip-Chip Packages by Moire Interferometry and FEA"Reports of Research Institute for Applied Mechanics. 121. 127-130 (2001)
• [Publications] Y.Morita, et al.: "Thermo-Mechanical Deformation Analysis of Flip-Chip Packages"Proceedings of APCFS '01 & International Conference on ATEM '01. 01-203. 948-951 (2001)
• [Publications] 森田康之, et al.: "モアレ干渉法によるQFP, MCM電子デバイスの熱変形計測と有限要素解析"実験力学. 2・1. 39-43 (2002)
• [Publications] 森田康之, et al.: "IC電子パッケージの高温時における熱変形評価"九州大学総合理工学報告. 23・4. 333-338 (2002)
• [Publications] Y.Morita, et al.: "Determination of Thermal Deformations in Electronic Packaging Using Moire Interferometry"Proceedings of the 2002 SEM Annual Conference & Exposition on Experimental and Applied Mechanics. 37 (2002)
• [Publications] 森田康之, et al.: "モアレ干渉法を応用したフリップチップデバイスの熱変形解析"エレクトロニクス実装学会誌. 5・7. 654-659 (2002)