半導体パッケージ及びインターコネクトの信頼性評価と材料設計

はんだ接合部では，構成部品の熱膨張差より生じる変位がはんだに負荷され，はんだが繰り返しせん断変形し，疲労破壊します。エコデバイスGでは，この微小な変位を機械的にはんだ接合部に負荷し，せん断疲労特性を調査する試験機を開発しました。機械的試験は，熱疲労試験と比較し，ひずみおよび負荷波形など，重要なパラメータを独立に制御出来るため，きわめて有益な情報を与えます。また，試験時間に関しても，熱疲労試験に比較し，大幅な短縮が期待できます。

はんだ合金の違いよる力学特性の違いが明確に現れているのがわかります。また，ヒステリシスループの幅は，塑性変形量を意味しています。塑性変形は，はんだのみで生じるので，ループの最大幅を測定すれば，はんだバンプのせん断変形量を得ることが可能となります。	せん断ひずみと疲労寿命の間には，Coffin-Manson則が成立しており，はんだ接合部の寿命予測モデル構築が可能です。また，はんだ合金の違いによる疲労特性の相違が明らかになっており，合金開発や接合部の信頼性設計に有用な情報を与えます。
	疲労試験後のはんだ接合部の断面写真を示します．疲労き裂が，はんだバンプ上部コーナーから進展しているのがわかります。これは，熱疲労におけるき裂進展と極めてよく一致することがわかりました。
	現在は，寿命におよぼす温度の影響やバンプ形状の因子について調査しています。また，疲労抵抗に優れるバンプ材料の開発を行っています。

形状が複雑なはんだ接合部の信頼性解析には，有限要素解析（FEM）が用いられます．FEMには，はんだ合金の実装部の組織を反映した非線形力学特性が必要となりますが，その評価には，実装部とはサイズや組織が大きく異なる大型の引張試験片が使用されているのが現状であります。実際の接合部と同等のサイズの直径を有するミニチュア試験片を用いることにより，実装部の組織およびサイズに準じた非線形特性を計測，評価でき，FEM解析結果の信頼性向上や，材料開発に寄与します。

	ミニチュア試験片より得られる強度は，大型の試験片とはことなることがわかります。また，ひずみ速度の応力依存性（もしくは，応力のひずみ速度感受性）もことなり，変形機構が同一でないことを示唆しています。

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