JP2000097833A - 半導体装置用機械荷重試験方法 - Google Patents
半導体装置用機械荷重試験方法Info
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Abstract
げや三点曲げという主に二次元的な変形を誘起すること
を目的とする試験装置が用いられてきた。これらの試験
法は一方向にのみ曲げを発生させることを目的とした試
験法であるため、支持辺に垂直な試験片の断面では、曲
げ変形を生じさせることができるが、奥行き方向にはほ
とんど曲げ変形が生じない。しかしながら、半導体装置
が熱負荷を受ける場合、変形は三次元的となる場合が多
く、従来の三点曲げあるいは四点曲げ試験の場合の試験
片に発生する応力分布と、熱負荷時の半導体装置に発生
する応力分布を比較すると、例えば角部のはんだ接合部
応力分布に関し、必ずしも一致しない場合がある。 【解決手段】 荷重印加部(変位発生部)10、試験片
支持部9よりなる機械荷重曲げ試験機において、半導体
装置(回路基板含む)3もしくは半導体装置模擬体に、
機械荷重により、複数方向に曲げを発生させることで三
次元的な変形を誘起する半導体装置用機械荷重試験方
法。
Description
重試験方法に関するものである。
装したあらゆる機器の高機能化および多機能化が進んで
いる。これに伴って半導体チップの高集積化、大規模化
が一層進み、この半導体チップを搭載した半導体パッケ
ージと回路基板とを接続する電気的接続部の数が大幅に
増加する傾向にある。
実装する形態としては、ピン挿入実装形と表面実装形と
に大別される。表面実装形の半導体パッケージはリード
形状によって幾つかに分類される。最近では、半導体パ
ッケージを回路基板に対して電気接続用はんだバンプを
用いて直接接続するBGA(Ball Grid Ar
ray)型半導体パッケージが広く用いられつつある。
BGA型半導体パッケージは実装面積の低減に有効であ
り、半導体装置の小型化に適している。図4(a)には
従来のBGA型の半導体パッケージ1を回路基板2に実
装した半導体装置3の模式的な断面図が示されている。
図4(b)は半導体装置3を上から見た図が示されてい
る。半導体パッケージ1は、内部に半導体チップ4を搭
載している。半導体パッケージ1は偏平に形成されてお
り、一方の表面に複数の外部電極5を格子状に露出させ
ている。これら外部電極5は、多いものでは1000個
程度の数となる。これら外部電極5と半導体チップ4と
はパッケージ内において電気的に接続されている。最近
では、図5のようにバンプ部の応力を緩和するためにバ
ンプ周辺を充填樹脂(アンダーフィル)で封止・固着す
るタイプの半導体装置も存在する。
うに、外部電極5の表面に、たとえば、はんだペースト
を印刷した後にリフローして形成されている。そして、
半導体パッケージ1を回路基板2に対して位置決め搭載
した後に、リフロー処理によって各はんだバンプ6を溶
融させて各外部電極5と回路基板2に対応して設けられ
た電極とをはんだ付けしたものとなっている。しかしな
がら、上記のようにBGA型の半導体パッケージ1を回
路基板2に実装した従来の半導体装置3にあっては次の
ような問題があった。
した熱や環境温度の変動に起因して、温度変動が繰り返
し生じる。このとき、半導体パッケージ1と回路基板2
との間には、両者の線膨張率差に起因した相対変位が生
じる。その結果、接続部であるはんだバンプ6に熱応力
が繰り返し生じ、これらのはんだバンプ6が熱疲労破壊
する場合があった。因みに、たとえばエポキシ系樹脂の
回路基板の線膨張率は13〜18×10-6/℃程度であ
り、プラスチック樹脂系の半導体パッケージの線膨張率
はエポキシ系樹脂の回路基板の線膨張率に比較的近い値
をもつことが多いが、両者が完全に一致することは極め
て希である。また、セラミック系材料の半導体パッケー
ジの線膨張率は4〜6×10-6/℃程度であり、エポキ
シ系樹脂の回路基板の線膨張率との差が著しく大きい。
上述の如く、半導体パッケージを電気接続用のバンプを
介して回路基板に直接実装するようにした従来の半導体
装置にあっては、温度変動によって接続部であるバンプ
に熱応力が繰り返し生じ、これらバンプが熱疲労破壊す
る場合があり、機械的および電気的な接続の信頼性低下
を招く問題があった。従来より、半導体装置の信頼性を
立証するための加速試験として冷熱サイクル試験が行わ
れている。最近では、半導体装置の冷熱サイクル試験に
代わる信頼性試験として、機械荷重による疲労試験法が
提案されている。
疲労試験には、四点曲げや三点曲げという主に二次元的
な変形を誘起することを目的とする試験装置が用いられ
てきた。図3に三点曲げ試験の模式図を示している。図
6(a)は三点曲げ試験装置の断面図、(b)は上から
見た図、(c)は概念図を示している。三点曲げあるい
は四点曲げ試験法は、矩形形状試験片の奥行き方向の寸
法より大きい奥行きを持つ二辺の支持点上に試験対象物
を置き、試験片表面側の奥行き方向の一辺あるいは二辺
に負荷を与え、一方向にのみ曲げを発生させることを目
的とした試験法である。そのため、支持辺に垂直な試験
片の断面では、曲げ変形を生じさせることができるが、
奥行き方向にはほとんど曲げ変形が生じない。しかしな
がら、電子デバイスが熱負荷を受ける場合、変形は三次
元的となる場合が多く、従来の三点曲げあるいは四点曲
げ試験の場合の試験片に発生する応力分布と、熱負荷時
の電子デバイスに発生する応力分布を比較すると、例え
ば角部のはんだ接合部応力分布に関し、必ずしも一致し
ない場合がある。
部)、試験片支持部よりなる機械荷重曲げ試験機におい
て、半導体装置(回路基板含む)もしくは半導体装置模
擬体に、機械荷重により複数方向に曲げを発生させるこ
とで、三次元的な変形を誘起することを特徴とするによ
り、課題を解決する半導体装置用機械荷重試験方法。
2、3により説明する。
よび図5に示している。試験片には、正方形型の回路基
板上の中心部にはんだバンプを介しチップと接合されて
いる構造の半導体パッケージや、マザーボード中心部に
半導体パッケージが表面実装された電子デバイスが挙げ
られる。図1(a)は試験装置の断面図、(b)は試験
片支持部を上から見た図、(c)は試験装置の概念図を
示している。図1に示すように試験片は四点で支持され
ている。変位発生用のツール2により試験片中央部に集
中荷重が負荷され、試験片には三次元的な変形が生じ
る。これにより、熱負荷時の変形モードにより近くな
る。ロードセルにより検出した荷重と、変位計により検
出した変位量との関係図を取得する。繰り返し変形を与
える場合、同時に接合部の電気的導通を確認するために
電気抵抗を測定する。
別の方法として図2に示す方法も考えられる。図2
(a)は試験装置の断面図、(b)は試験片支持部を上
から見た図、(c)は試験装置の概念図を示している。
上記実施例の試験片裏面に低弾性率材16を貼り剛体平
面上に設置後、試験片上部から負荷することにより三次
元的な変形を誘起する試験法である。この場合も、ロー
ドセルにより検出した荷重と、変位計により検出した変
位量との関係図を取得する。繰り返し変形を与える場
合、同時に接合部の電気的導通を確認するために電気抵
抗を測定する。
は試験装置の試験片支持部を上から見た図、(c)は試
験装置の概念図を示している。図3に示すように試験片
は円周支持されている。変位発生用のツール2により試
験片中央部に集中荷重が負荷され、試験片には三次元的
な変形が生じる。これにより、熱負荷時の変形モードに
より近くなる。ロードセルにより検出した荷重と、変位
計により検出した変位量との関係図を取得する。繰り返
し変形を与える場合、同時に接合部の電気的導通を確認
するために電気抵抗を測定する。
ば、はんだ接合部の疲労試験に三次元的な変形効果を盛
り込んだ試験が可能となる。また、バンプ接合部での応
力を緩和するためにアンダーフィル(充填樹脂)で固
着、封止される構造となっているフリップチップ実装に
おいて、アンダーフィル部の強度試験・疲労試験として
有効な可能性がある。
Claims (5)
- 【請求項1】 荷重印加部(変位発生部)、試験片支持
部よりなる機械荷重曲げ試験機において、半導体装置
(回路基板含む)もしくは半導体装置模擬体に、機械荷
重により、複数方向に曲げを発生させることで三次元的
な曲げ変形を誘起することを特徴とする半導体装置用機
械荷重試験方法。 - 【請求項2】 荷重印加部(変位発生部)、試験片支持
部よりなる機械荷重試験機において、半導体装置(回路
基板含む)もしくは半導体装置模擬体裏面を三点以上も
しくは三辺以上で支持し、表面側の支持部以外に負荷を
与えることを特徴とする半導体装置用機械荷重試験方
法。 - 【請求項3】 荷重印加部(変位発生部)、試験片支持
部よりなる機械荷重試験機において、半導体装置(回路
基板含む)もしくは半導体装置模擬体裏面に低弾性率材
を貼り、剛体平面上に設置後、表面側の支持部以外に負
荷を与えることを特徴とする半導体装置用機械荷重試験
方法。 - 【請求項4】 請求項1、2または3において、変形を
繰り返し誘起することを特徴とする半導体装置用機械荷
重試験方法。 - 【請求項5】 請求項4において、接合部の電気的導通
情報を取得しつつ行う半導体装置用機械荷重試験方法。
Priority Applications (1)
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JP27160398A JP3618559B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 半導体装置用機械荷重試験方法 |
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Family Applications (1)
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JP27160398A Expired - Lifetime JP3618559B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 半導体装置用機械荷重試験方法 |
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101036291B1 (ko) * | 2008-12-31 | 2011-05-23 | 이용성 | 피로시험기 |
WO2011082816A1 (en) * | 2010-01-11 | 2011-07-14 | Mahle International Gmbh | Transverse load apparatus |
CN103257050A (zh) * | 2013-03-27 | 2013-08-21 | 清华大学 | 机床三向静刚度同步测试系统 |
CN104034602A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-09-10 | 浙江大学 | 土梁弯曲试验装置 |
JP2018173357A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 国立大学法人大阪大学 | 試験方法、試験サンプル、試験システム、評価方法、評価システム、及び評価プログラム |
JP2018179591A (ja) * | 2017-04-05 | 2018-11-15 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 4点曲げ疲労試験治具および疲労試験装置ならびに加速劣化試験方法 |
CN111289359A (zh) * | 2018-12-10 | 2020-06-16 | 株式会社迪思科 | 试验装置 |
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CN107976364B (zh) * | 2017-11-17 | 2019-11-22 | 北方工业大学 | 一种实现三维加载状态及应力应变数据采集的测试装置 |
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1998
- 1998-09-25 JP JP27160398A patent/JP3618559B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101036291B1 (ko) * | 2008-12-31 | 2011-05-23 | 이용성 | 피로시험기 |
WO2011082816A1 (en) * | 2010-01-11 | 2011-07-14 | Mahle International Gmbh | Transverse load apparatus |
US8276464B2 (en) | 2010-01-11 | 2012-10-02 | Mahle International Gmbh | Transverse load apparatus |
CN102792143A (zh) * | 2010-01-11 | 2012-11-21 | 马勒国际公司 | 横向加载装置 |
CN103257050A (zh) * | 2013-03-27 | 2013-08-21 | 清华大学 | 机床三向静刚度同步测试系统 |
CN104034602A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-09-10 | 浙江大学 | 土梁弯曲试验装置 |
US11125665B2 (en) | 2017-01-13 | 2021-09-21 | Hitachi, Ltd. | Test jig and test method |
JP2018173357A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 国立大学法人大阪大学 | 試験方法、試験サンプル、試験システム、評価方法、評価システム、及び評価プログラム |
JP2018179591A (ja) * | 2017-04-05 | 2018-11-15 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 4点曲げ疲労試験治具および疲労試験装置ならびに加速劣化試験方法 |
CN111289359A (zh) * | 2018-12-10 | 2020-06-16 | 株式会社迪思科 | 试验装置 |
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