次世代3次元実装工学における総合信頼性評価・設計技術

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360048
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 于 強 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (80242379)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 澁谷 忠弘 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助手 (10332644) ; 白鳥 正樹 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (60017986)
• Keywords: 電子実装 / マイクロ多層構造 / 破壊モード制御 / 界面破壊 / 疲労破壊 / 設計支援システム / ばらつき評価 / 信頼性設計

Research Abstract

本研究は,他の諸機能の総合設計技術と上手く融合できる次世代3次元実装工学の総合信頼性評価・設計技術の確立を目的とする.得られた成果を大別すると以下のようになる.
(1)ほぼ全ての接合構造の問題を解決する汎用的な手法を確立することを目的として,はんだ接合部のマルチモード破壊制御を組み入れた信頼性評価を行った.そこで,以下のような検討を行った.
●マイクロ鉛フリーはんだ接合部の金属間化合物層のような拡散層の非線形材料特性も含めた機械的特性をを計測する方法を確立するとともに代表的な金属間化合物CuSn、CuZnおよびAuCuの弾塑性特性など材料特性を計測した。また,各種金属間化合物を有する接合部の疲労試験をこれまでに開発した機械的疲労試験法を用いて行い、はんだ接合部の破壊モードについて検討した。
●金属間化合物での破壊および界面での破壊モードを分離し、その破壊と金属間化合物の成長との関係について定量的に評価を行った.その結果、金属間化合物層での疲労破壊と繰返し応力集中の関係を数値解析により詳細に検討することにより明らかにすることができた。
(2)次世代3次元実装における設計効率化を図るために効率的な材料特性の算出機能を簡便的に取り入れた能動的なシミュレーション手法を開発を行った.
●次世代3次元実装に用いられる最も多いとされる鉛フリーはんだ材料および樹脂系複合構造である.これらの材料及び構造の材料特性の温度依存性と構造全体の変形特性の関係について検討し,構造全体の変形特性から材料の非線形特性の逆計測方法を確立した.
●信頼性評価に使用される力学特性に対して材料特性の影響度を評価し,材料計測の簡略化を測った.また,必要とされる材料特性および影響を与えない材料特性の分類を行いより効率の高い構成式の生成方法について検討した.

Research Products

• [Publications] Q.Yu et al.: "A Research of Actuators for Micromirror Control"Proceeding of International Conference on InterPACK2003. (CD : No.35123). 1-6 (2003)
• [Publications] Yu, Q.et al.: "8ch Awg Multi/Demultiplexer with MEMS Variable optical Attenuator"Proceeding of International Conference on Interpack'03. (CD : No.35145). 1-6 (2003)
• [Publications] 于強, 澁谷忠弘, 白鳥正樹他: "鉛フリーはんだ接合部の応力・非線形ひずみ振幅評価に及ぼす硬化則の影響"エレクトロニクス実装学会. 7・2. 161-169 (2004)
• [Publications] 于強, 白鳥正樹他: "Sn-Zn系低温鉛フリーはんだ接合部の疲労強度評価"第17回エレクトロニクス実装学術講演大会論文集. 69-70 (2003)
• [Publications] 澁谷忠弘, 金道燮, 于強, 白鳥正樹: "電子デバイスの熱疲労評価における非線形解析の品質"日本機械学会講演論文集. 03-26. 735-736 (2003)
• [Publications] T.Shibutani, Q.Yu, M.Shiratori: "Evaluation of Interface Strength Between Thin Films Fabricated on a Silicon Substrate for an Advanced LSI on the basis of Fracture Mechanics Concept"THERMEC2003. 3. 3469-3474 (2003)