Super Impose法を用いた製造プロセスを考慮した電子デバイスの信頼性評価

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350057
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 座古 勝 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40170831)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 倉敷 哲生 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30294028) ; 高野 直樹 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10206782)
• Keywords: Super Impose法 / マルチスケール解析 / 電子デバイス / その場観察 / 損傷進展 / 信頼性工学 / 寿命評価

Research Abstract

次世代情報・通信機器用薄膜デバイスのように積層構造の中に様々な材料や界面が存在する場合,薄膜のはく離やクラックなど様々な破壊モードの発生が予想されるが,構造が複雑なため負荷形態に対してどのような破壊モードが発生するか明確な手法がないのが現状である.そこで,前年度に設計・製作した微小変形観察顕微鏡アダプタ付強度試験機を用いて,電子用基板に使用される織物複合材料ならびにプラスチック基板上の金属薄膜電極を対象とし,機械的引張負荷を与えながら損傷進展のその場観察を行った.特に,電子照射による材料劣化が生じないように真空度を調節して観察を行った.
また,電子デバイスの疲労試験は長時間を必要とするため,大規模な試験を行うことは時間的・経済的制約から非常に困難となる.したがって,少数のデータを基に如何に疲労寿命や強度のばらつきを定量的に評価し,設計寿命もしくは設計強度を決定するかが重要となる.そこで,従来の安全率(安全係数)という経験的な係数を用いる手法に替わり,信頼性工学に基づいて強度のばらつきを確率変数として扱い,小標本の疲労試験結果を基に設計強度を決定する手法を提案した.提案手法に基づき設計用S-N曲線を表示し得るシステムを構築し,破壊確率および信頼水準を考慮した設計強度の評価が可能となる成果を得た.
本研究により構築したSuper Impose法を用いたマルチスケール解析手法や,信頼性工学に基づく実装デバイスの寿命評価手法について,材料学会誌(平成15年5月号)や日本機械学会論文集A編(平成15年9月号)において発表し,その成果を示している.

Research Products

• [Publications] M.Zako, Y.Uetsuji, T.Kurashiki: "Finite Element Analysis of Damaged Woven Fabric Composite Materials"Composites Science and Technology. Vol.63,No.3. 507-516 (2003)
• [Publications] 倉敷哲生, 座古勝, 石井敦, 花木聡, 杉谷宗彦: "BGAはんだ接合部の熱サイクル疲労寿命評価手法に関する研究"材料. 52巻・5号. 535-540 (2003)
• [Publications] 座古勝, 林晋也, 倉敷哲生, 久保太: "重合メッシュ法による熱応力解析(第1報:解析手法の定式化)"日本機械学会論文集(A編). 69巻・9号. 1325-1330 (2003)
• [Publications] 花木 聡, 岩尾康寛, 山下正人, 内田仁, 座古 勝, 倉敷哲生: "疲労強度分布に注目した設計基準決定法に関する研究"第5回構造物の安全性・信頼性に関する国内シンポジウム論文集. 477-480 (2003)
• [Publications] 座古勝, 倉敷哲生, 中井啓晶, M.A.Kumar: "平均応力・応力振幅の不確定性を考慮した破壊確率評価手法に関する研究"日本機械学会 第16回計算力学講演会 講演論文集. 845-846 (2003)
• [Publications] T.Kurashiki, M.Zako, I.Verpoest, Y.Hayashi: "On a simulation for mechanical behaviors of woven fabric composites based on damage mechanics"Proceedings of the 4th Korea-Japan Joint Symposium on Composite Materials. 123-124 (2003)