テラヘルツ波トモグラフィー技術の開発と実装後電子パッケージ内はく離の非破壊評価

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14350050
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 巨 陽 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60312609)
• 研究分担者: 坂 真澄 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20158918) ; 祖山 均 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90211995) ; 笹川 和彦 弘前大学, 理工学部, 助教授 (50250676) ; 小倉 幸夫 日立エンジニアリング(株), 検査部門, 技師長(研究職)
• キーワード: テラヘルツ波 / レーザ / 電気光学結晶 / トモグラフィー / 電子パッケージ / はく離 / 非接触 / 高分解能

研究概要

テラヘルツ波は材料の電磁物性値に依存する電磁波の特性と,波長が短いという光波の特性の両方を持っている。本研究はその特徴を利用して,非接触かつ接触媒質が不要で,被検査体内部の情報を断層抽出し,可視化することを可能にする斬新なテラヘルツ波トモグラフィー技術の開発を図り,これによりプリント基板上に実装された電子パッケージ内素子と封止樹脂間のはく離のオンライン非破壊評価を初めて可能にするものである。本年度は以下の実績を得た。
1.トモグラフィーシステムの構築
発生させたテラヘルツ波を被検査物に入射し,同期制御により検出プローブ光を被検査物から反射されたテラヘルツ波に同期させ,さらに電動ステージより被検査体の走査を制御し,一定のタイムゲート内での被検査物から反射されたテラヘルツ波の空間的な強度分布を検出するテラヘルツ波トモグラフィーシステムを構築した。
2.電子パツケージ内素子と封止樹脂間のはく離の断層抽出
テラヘルツ波の伝搬路程に比例する時間によりテラヘルツ波の伝搬方向(Z軸)の位置を決め,Z軸上でZとZ+ΔZなる範囲の領域から反射するテラヘルツ波の振幅を色の濃淡に変調して,厚さΔZなる層の画像を得た。さらにZの深さを変えてこれを繰り返し,断層の画像をつくり,3次元の情報を得て,立体観察ができるようにした。しかし発生したテラヘルツ波の周波数帯域は広いため,画像の収差が大きい,空間分解能が不十分等の問題が生じた。現在,狭い帯域テラヘルツ波の発生や,テラヘルツ波トモグラフィーシステムの最適化等の研究を推進中である。
3.はく離の形状および寸法の定量的非破壊評価
テラヘルツ波トモグラフィーの実用化に向けて,実際にプリント基板上に実装された電子パッケージを対象として,その内部の素子と封止樹脂間のはく離の3次元画像の生成や,オンライン使用可能な実装後電子パッケージの非破壊評価方法の確立等を着手した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Ju, Y.Hirosawa, M.Saka, H.Abe: "Development of a Millimeter Wave Compact Equipment for NDT of Materials"International Journal of Infrared and Millimeter Waves. 24・3. 391-397 (2003)
• [文献書誌] Y.Ju, M.Saka, H.Abe: "Microwave Imaging of Conductivity Distribution of Silicon Wafers"International Electronic Packaging Technical Conference and Exhibition '03. InterPack2003-35117(CD-ROM). 1-4 (2003)
• [文献書誌] Y.Ju, H.Yamamoto, M.Saka: "Nondestructive Inspection of Chip Size Package by Millimeter Waves"International Electronic Packaging Technical Conference and Exhibition '03. InterPack2003-35118(CD-ROM). 1-4 (2003)
• [文献書誌] Y.Ju, Y.Ohno, M.Saka, H.Abe: "Quantitative Evaluation of Moisture in Encapsulant Resin of IC Packages by Microwaves"International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2003. OS02W0125(CD-ROM). 1-4 (2003)
• [文献書誌] Y.Ju, Y.Hirosawa, H.Soyama, M.Saka: "Contactless Measurement of Conductivity of Silicon Wafers by a Microwave Compact Equipment"Proc.5th International Conference on Electronics Materials and Packaging. 141-144 (2003)
• [文献書誌] M.Saka, Y.Ju, Y.Uchimura, T.Miyadu: "On Microwave Dual Frequency Technique for Evaluation of Surface Cracks"Key Engineering Materials. 261-263. 955-961 (2004)
• [文献書誌] Y.Ju, Y.Ohno, M.Saka: "A Method for Quantitative Evaluation of Electrical Conductivity of Silicon Wafers by Millimeter-Waves"Key Engineering Materials. (印刷中). (2004)
• [文献書誌] M.Saka, T.Miyadu, Y.Ju: "Investigation of the Effect of Crack Closure Stress on Microwave Dual Frequency Technique for Evaluation of Small Cracks"Key Engineering Materials. (印刷中). (2004)
• [文献書誌] Y.Ju, T.Miyadu, H.Soyama, M.Saka: "Quantitative Evaluation of Cracks Underwater by Microwaves"Proc.Asian Pacific Conference for Fracture and Strength '04. (発表予定). (2004)
• [文献書誌] Y.Ju, Y.Hirosawa, H.Soyama, M.Saka: "Contactless Measurement of Conductivity of Silicon Wafers by Minimeter Waves"Proc. the Fifth International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves. (発表予定). (2004)
• [文献書誌] Y.Ju, Y.Ohno, H.Soyama, M.Saka: "Electrical Characterization of Doped Silicon Using High-Frequency Electromagnetic Waves"Proc.4th International Forum on Advanced Material Science and Technology. (発表予定). (2004)
• [文献書誌] Y.Ju, K.Nakagawa, H.Soyama, M.Saka: "Investigation of Electrical Properties of Semiconductor Wafers Using THz Electromagnetic Waves"Proc.The 29th International Conference on Infrared and Millimeter Waves. (発表予定). (2004)