IC基板の応力・ひずみ解析法とその回路破損防止に関する研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63460077
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 尾田 十八 金沢大学, 工学部, 教授 (30019749)
• 研究分担者: 木田 外明 金沢工業大学, 助教授 (10110991) ; 坂本 二郎 金沢大学, 工学部, 助手 (20205769) ; 山崎 光悦 金沢大学, 工学部, 助教授 (70110608) ; 門前 亮一 金沢大学, 工学部, 助教授 (20166466) ; 北川 和夫 金沢大学, 工学部, 助教授 (30019757)
• キーワード: IC基板 / 電気回路 / 熱ひずみ / 熱応力 / 接着構造 / 有限要素法 / 薄膜

研究概要

2ヶ年にわたる本研究の最終年度としての実績は、理論、実験の両面に分けると、次のようにまとめられる。1.理論研究(1)実用的IC基板の応力・ひずみ解析に関連して、まず2層構造のプリント基板モデルでの実設計上問題となっている回路形状(配線巾、角部、電極面積等)の変化に対する応力分布挙動を詳細に調べる計算を実施した。(2)多層構造体が熱負荷を受ける場合の、その構造体に発生する熱応力、熱ひずみを解析する有限要素手法を、すでに開発している2層構造FEMの拡張として開発した。この手法によって、レジンモ-ルドされたIC基板の熱応力解析を、4層モデルと考えることで実施した。(3)IC基板用薄膜材料の機械的特性を評価する逆解析的手法を、主として薄膜と基板との多層曲げモデルを対象に考究した。
2.実験研究(1)先の理論研究(1)でのIC基板をシミュレ-トしたモデルを試作し、各種の熱サイクルを与え、それらに生ずる熱ひずみを高温ひずみゲ-ジを用いて測定した。またその結果を対応するFEM理論解と対比して回路部の応力集中現象を総合的に評価した。(2)基板用薄膜材料の機械的特性を評価する試験方法の考案とその実施、10μm以下の薄膜材料の機械的特性を評価する試験方法として新しく3点引張試験方法を考案した。そしてこの試験方法の有効性をアルミニウム薄膜を用いたモデル実験によって確認した。また同種のアルミニウム薄膜を用い、それとガラス板との2層モデルを作り、その曲げ特性試験を実施し、この結果に先の理論研究(3)の手法を適用して、アルミニウム薄膜のヤング率を逆問題的に推定した。これら2つの手法による結果の対比から、それぞれの手法の有効性を評価すると同時に、それぞれの手法の実用手法としての適用限界について研究した。

研究成果

• [文献書誌] 尾田十八: "機械構造設計の最適化手法とその応用(10)連続体の最適化問題-その1-" 機械の研究. 41. 327-332 (1989)
• [文献書誌] 尾田十八: "機械構造設計の最適化手法とその応用(11)連続体の最適化問題-その2-" 機械の研究. 41. 413-416 (1989)
• [文献書誌] 尾田十八: "機械構造設計の最適化手法とその応用(12)応力集中部の形状最適化" 機械の研究. 41. 533-540 (1989)
• [文献書誌] 尾田十八,坂本二郎: "電子回路基板モデルの熱応力・ひずみ解析" 日本機械学会講演論文集. 890-69. 54-54 (1989)
• [文献書誌] 尾田十八,坂本二郎,山田耕二,久保田隆司: "プリント基板の熱応力分布におよぼす回路形状の影響" 日本機械学会論文集.
• [文献書誌] 尾田十八,鶴崎明,木田外明,山崎光悦: "材料力学(応用編)" 森北出版, 189 (1989)
• [文献書誌] 尾田十八,山崎光悦,坂本二郎 他4名: "構造・材料の最適設計" 技報堂出版(日本機械学会編), 268 (1989)