JPH0634521A - Method for displaying resin material - Google Patents
Method for displaying resin materialInfo
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- JPH0634521A JPH0634521A JP5112711A JP11271193A JPH0634521A JP H0634521 A JPH0634521 A JP H0634521A JP 5112711 A JP5112711 A JP 5112711A JP 11271193 A JP11271193 A JP 11271193A JP H0634521 A JPH0634521 A JP H0634521A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は樹脂材料の表示方法、収
納容器、掲載書面、接着強度(剥離強度ともいう。以下
において同じ。)測定方法及び複合体の製造方法に係
り、特に残留応力を分離でき、しかも試験片の寸法や形
状に依存しない普遍的な接着強度の得られる樹脂材料の
表示方法、収納容器、掲載書面、接着強度測定方法及び
複合体の製造方法に関し、更には接着信頼性を容易に評
価し得る樹脂材料に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for displaying a resin material, a container, a document, an adhesive strength (also referred to as peeling strength. The same applies hereinafter) measuring method and a composite manufacturing method. Regarding the display method of resin materials that can be separated and that can obtain universal adhesive strength that does not depend on the size and shape of the test piece, storage container, publication, adhesive strength measurement method and composite manufacturing method, and also the adhesive reliability The present invention relates to a resin material that can be easily evaluated.
【0002】[0002]
【従来の技術】樹脂封止型半導体装置や樹脂絶縁変圧器
など、インサート部材を樹脂モールドした構造の電子、
電気部品においては、樹脂の硬化収縮や樹脂とインサー
ト部材との線膨張係数差によって樹脂接着界面に高い残
留応力が発生する。◆ 更に、これらの部品の動作時や信頼性試験時には、内部
発熱や苛酷な加熱冷却によって一層高い熱応力が発生
し、接着界面に剥離が発生することがある。2. Description of the Related Art Electrons having a structure in which an insert member is resin-molded, such as a resin-sealed semiconductor device and a resin insulation transformer,
In an electric component, a high residual stress occurs at the resin bonding interface due to the curing shrinkage of the resin and the difference in linear expansion coefficient between the resin and the insert member. ◆ Furthermore, during the operation of these parts and the reliability test, higher heat stress may occur due to internal heat generation and severe heating and cooling, and peeling may occur at the adhesive interface.
【0003】このような界面剥離は半導体素子、電気配
線材料の腐食や電気絶縁劣化を引き起こすだけでなく、
剥離による応力集中が原因となって樹脂の割れや微細配
線の断線など様々な損傷を引き起こす。◆ 従って、このような樹脂モールド部品の信頼性を確保す
る上で、樹脂材料の接着強度評価が必要不可欠となって
いる。Such interface peeling not only causes corrosion of semiconductor elements and electric wiring materials and deterioration of electric insulation, but also
Stress concentration due to peeling causes various damages such as resin cracks and fine wiring breaks. ◆ Therefore, in order to ensure the reliability of such resin-molded parts, it is essential to evaluate the adhesive strength of the resin material.
【0004】従来、樹脂材料の接着強度測定方法として
は、例えばアイ・イー・イー・イートランザクション
オン コンポーネンツ ハイブリッズ アンド マニュ
ファクチャリング テクノロジー、第14巻、第4号
(1991年)第809頁から第817頁(IEEE
Trans. Comp., Hybrids,Man
uf. Technol., Vol.14, No.
4(1991)pp.809−817)や接着の技術、
第9巻、第1号(1990年)第60頁から第63頁、
同誌第64頁から第75頁に記載されているように、接
着試験片に引張り、剪断などの荷重を負荷して、剥離発
生時の荷重を接着面積や接着長さで割る方法が知られて
いる。Conventionally, as a method for measuring the adhesive strength of a resin material, for example, IEE transaction
On Components Hybrids and Manufacturing Technology, Vol. 14, No. 4 (1991), pages 809 to 817 (IEEE
Trans. Comp. , Hybrids, Man
uf. Technol. , Vol. 14, No.
4 (1991) pp. 809-817) and adhesive technology,
Volume 9, Issue 1 (1990) pp. 60-63,
As described on pages 64 to 75 of the same magazine, a method is known in which a load such as pulling or shearing is applied to an adhesive test piece and the load when peeling occurs is divided by the adhesive area or the adhesive length. There is.
【0005】また部分的に剥離箇所を設けた接着試験片
に荷重を負荷し、剥離進展時の剥離先端、すなわち、剥
離部と接着部の境界近傍の応力分布を破壊力学パラメー
タで一義的に記述する方法が日本機械学会第67期通常
総会講演会講演論文集、A編(1990年)第75頁か
ら第77頁などにより知られている。Further, a load is applied to an adhesive test piece partially provided with a peeling point, and the stress distribution near the boundary between the peeling portion and the bonding portion, that is, the stress distribution near the boundary between the peeling portion and the bonding portion, is uniquely described by a fracture mechanics parameter. The method of doing so is known from the proceedings of the 67th Ordinary General Meeting of the Japan Society of Mechanical Engineers, Volume A (1990), pp. 75 to 77.
【0006】更に、接着試験片モールド後の冷却過程で
残留応力によって剥離が発生する温度を測定し、そのと
きの剥離起点部の残留応力分布を解析によって求める方
法が日本機械学会論文集、A編、第54巻、第499号
(1988年)第597頁から第603頁により知られ
ている。Furthermore, a method of measuring the temperature at which peeling occurs due to residual stress in the cooling process after molding of the adhesive test piece and then obtaining the residual stress distribution at the peeling starting point at that time by analysis is published in the Japan Society of Mechanical Engineers, Volume A. , 54, 499 (1988), pages 597 to 603.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち、
引張りや剪断などの荷重を負荷する方法では接着試験片
の作成時点ですでに残留応力が存在しているため、測定
できる接着強度が真の接着強度に残留応力の重畳した見
掛けの接着強度に過ぎないという問題がある。◆ 特に半導体封止用トランスファモールド樹脂の場合、モ
ールド金型からの樹脂の離型を容易にするため樹脂中に
離型剤が配合されており、接着強度が比較的低い。この
ため残留応力による接着強度の低下割合が大きく、試験
片の形状や寸法によっては、残留応力だけで界面に剥離
が発生することもある。Of the above-mentioned conventional techniques,
With the method of applying a load such as tension or shear, residual stress already exists at the time of making the adhesive test piece, so the measurable adhesive strength is only the apparent adhesive strength in which the residual stress is superimposed on the true adhesive strength. There is a problem that there is no. ◆ Particularly in the case of transfer molding resin for semiconductor encapsulation, a release agent is mixed in the resin to facilitate the release of the resin from the molding die, and the adhesive strength is relatively low. Therefore, the rate of decrease in adhesive strength due to residual stress is large, and depending on the shape and size of the test piece, peeling may occur at the interface due to the residual stress alone.
【0008】従ってこのような方法で測定した接着強度
を、解析或いは実験によって求めた界面応力と比較して
も、樹脂モールド部品の接着信頼性を評価することはで
きない。◆ 更に、接着界面の応力は一般に一様ではなく、多くの場
合端部で応力が無限大となる特異性を有している。Therefore, even if the adhesive strength measured by such a method is compared with the interfacial stress obtained by analysis or experiment, the adhesive reliability of the resin molded part cannot be evaluated. ◆ Furthermore, the stress at the adhesive interface is not generally uniform, and in many cases it has the peculiarity that the stress becomes infinite at the end.
【0009】接着試験時の負荷荷重によって発生する応
力や残留応力の分布は、いずれも試験片の寸法、形状や
材質に依存するため、一様な応力分布を仮定して荷重を
接着面積で割ったり、荷重が剥離先端に沿った直線上に
のみ作用すると仮定して荷重を接着長さで割る従来の方
法では、得られる接着強度が試験片寸法などに依存し、
普遍的な測定値を得ることができない。Since the distribution of stress and residual stress generated by the applied load during the adhesion test depends on the size, shape and material of the test piece, the load is divided by the adhesion area assuming a uniform stress distribution. Or, in the conventional method of dividing the load by the adhesive length assuming that the load acts only on the straight line along the peeling tip, the obtained adhesive strength depends on the size of the test piece,
You cannot get universal measurements.
【0010】残留応力が存在しない場合には、剥離先端
などの特異点近傍の応力分布を破壊力学パラメータで記
述する方法によって、普遍的な接着強度を得ることがで
きる。しかし残留応力が存在する場合には、従来技術の
最後の例(日本機械学会論文集、A編、第54巻、第4
99号(1988年)第597頁から第603頁)と同
様、解析によって残留応力分布を求めることが必要にな
る。解析によって残留応力を求める場合、樹脂の材質に
よっては物性値の温度依存性や高温での粘弾性挙動が著
しいため、解析が極めて煩雑であったり精度の高い解析
が困難な場合もある。When there is no residual stress, universal adhesive strength can be obtained by describing the stress distribution in the vicinity of a singular point such as a peeling tip with a fracture mechanics parameter. However, when there is residual stress, the last example of the prior art (Journal of Japan Society of Mechanical Engineers, Volume A, Volume 54, Volume 4)
As in No. 99 (1988), pages 597 to 603), it is necessary to obtain a residual stress distribution by analysis. When the residual stress is obtained by analysis, depending on the material of the resin, the temperature dependence of the physical properties and the viscoelastic behavior at high temperatures are significant, so the analysis may be extremely complicated or difficult to perform with high accuracy.
【0011】また、上述した従来技術の最後の例のよう
に残留応力のみによって剥離を生じさせる場合には必要
な任意の温度で自由に接着強度を測定できないという問
題もある。There is also a problem that the adhesive strength cannot be freely measured at any necessary temperature when the peeling is caused only by the residual stress as in the last example of the prior art mentioned above.
【0012】上記のように従来は物性値としての普遍的
な接着強度が事実上得られていなかったため、樹脂成形
品の界面の接着信頼性を評価するにあたっては定量的な
予測は困難であり、実際に成形品を作成して界面の接着
状態、接着強度等を検査、測定することが必要であっ
た。[0012] As described above, since a universal adhesive strength as a physical property value has not been practically obtained in the past, it is difficult to quantitatively predict when evaluating the adhesive reliability at the interface of a resin molded product. It was necessary to actually make a molded product and inspect and measure the adhesive state and adhesive strength at the interface.
【0013】本発明の第1の目的は、真の接着強度と残
留応力とを分離でき、しかも試験片の寸法や形状に依存
しない普遍的な接着強度を高精度かつ容易に測定し得る
樹脂材料の接着強度測定方法を提供し、この結果を用い
た樹脂材料の表示方法、収納容器、掲載書面及び複合体
の製造方法を提供することにある。◆ また本発明の第2の目的は、与えられた物性値から成形
品の界面の接着信頼性を容易に予測評価し得る樹脂材料
を提供することにある。A first object of the present invention is to separate a true adhesive strength from a residual stress and to measure a universal adhesive strength which does not depend on the size or shape of a test piece with high accuracy and easily. To provide a method for displaying a resin material, a storage container, a written document, and a method for producing a composite using the result. A second object of the present invention is to provide a resin material capable of easily predicting and evaluating the adhesion reliability of the interface of a molded product from given physical property values.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記第1の目的は、樹脂
材料と、これとの接着強度を求める相手材(以下、被着
材と呼ぶ)との間に部分的な剥離箇所を有し、剥離先端
部近傍の接着界面の残留応力が剪断応力成分主体となる
ような形状の接着試験片を作成し、剥離先端近傍の接着
界面に正、逆2方向の剪断応力が作用するような荷重を
個別に負荷して夫々の場合の見掛けの剥離進展強度を求
めることにより達成される。◆ また上記第2の目的は、樹脂材料に、上記手段によって
得られた接着強度の測定結果を添付することによって達
成される。The first object of the present invention is to have a partial peeling point between a resin material and a mating material (hereinafter referred to as an adherend) for which the adhesive strength between the resin material and the resin material is required. , Create a bonding test piece with a shape such that the residual stress at the bonding interface near the peeling tip is mainly the shear stress component, and apply a load such that normal and reverse shear stress acts on the bonding interface near the peeling tip. Is individually loaded to obtain the apparent peeling strength in each case. The second object can be achieved by attaching the measurement result of the adhesive strength obtained by the above means to the resin material.
【0015】本発明の樹脂材料の表示方法、収納容器及
び掲載書面は、樹脂の被着材に対する剪断応力に基づく
接着強度を、被着材名と共に表記すること、または実質
的に残留応力の影響を除外して求めた樹脂の被着材に対
する接着強度を表記することを特徴とする。In the method of displaying the resin material, the container and the publication of the present invention, the adhesive strength based on the shear stress of the resin with respect to the adherend should be described together with the name of the adherend, or substantially the influence of residual stress. It is characterized in that the adhesive strength of the resin to the adherend obtained by excluding the above is described.
【0016】この場合、樹脂材料は成形前(重合前等)
の状態のもの(液状、粉状等)を意味し、特に熱硬化性
樹脂にあっては樹脂組成物を意味する。また、樹脂は樹
脂硬化物のことをいう。表記は応力拡大係数またはひず
みエネルギ解放率で示すことが好ましい。In this case, the resin material is not molded (before polymerization, etc.).
In the state of (1) (liquid, powder, etc.), it means a resin composition particularly in the case of a thermosetting resin. Further, the resin means a resin cured product. The notation is preferably indicated by a stress intensity factor or strain energy release rate.
【0017】応力拡大係数は、一般にMPa√mまたは
kgf/mm3/2(2分の3乗)の単位で表され、〔応
力〕×〔長さ〕の0.5乗、〔力〕×〔長さ〕の−1.
5乗、または〔質量〕×〔長さ〕の−0.5乗×〔時
間〕の−2乗の次元で示される。The stress intensity factor is generally expressed in units of MPa√m or kgf / mm 3/2 (3 square of 2 minutes), 0.5 square of [stress] × [length], [force] × [Length] -1.
It is represented by the dimension of the 5th power, or [mass] × [length] −0.5 power × [time] −2 power.
【0018】ひずみエネルギ解放率は、J/m2または
kgf/mmの単位で表され、〔エネルギ〕×〔長さ〕
の−2乗、〔力〕×〔長さ〕の−1乗、〔質量〕×〔時
間〕の−2乗の次元で示される。The strain energy release rate is expressed in the unit of J / m 2 or kgf / mm, and is [energy] × [length].
It is expressed in the dimensions of the second power of −, [force] × [length] to the first power, and [mass] × [time] to the second power.
【0019】本発明の樹脂材料の接着強度測定方法は、
少なくとも一つの樹脂を含む二つ以上の材料からなる構
成において、互いに接着した2つの材料間に(すなわち
前記少なくとも一つの樹脂と他の材料との間の接着界面
に)予め部分的に剥離箇所を設け、接着界面に互いに逆
向きの剪断応力が作用するような2種類の荷重を個別に
負荷して、夫々の荷重負荷に対する剥離進展強度を求め
ること、或いは互いの接着強度を求める2つの材料を層
状に接着し、接着界面に垂直な方向の曲げ荷重を、向き
を反転させて負荷することにより逆向きの剪断応力を作
用させること、或いは互いに接着した2つの材料間に、
接着界面に作用する残留応力と同一方向及び逆方向の応
力を個別に作用させて接着強度を求めることを特徴とす
る。The method for measuring the adhesive strength of the resin material of the present invention is as follows:
In a structure composed of two or more materials containing at least one resin, a partial peeling point is previously formed between two materials adhered to each other (that is, at an adhesive interface between the at least one resin and another material). Two kinds of loads are applied to the bonding interface so that opposite shear stresses act on each other, and the peeling progress strength for each load is determined, or two materials that determine the mutual bonding strength are used. By applying a bending load in the direction perpendicular to the bonding interface by laminating in layers and applying a reverse shearing stress by reversing the direction, or between two materials bonded together,
It is characterized in that the residual stress acting on the adhesive interface and the stress in the same direction and in the opposite direction are individually applied to obtain the adhesive strength.
【0020】本発明の複合体の製造方法は、樹脂と金属
との複合体を形成するに際し、該金属を被着材として得
られた樹脂の接着強度を基にして、樹脂と金属の組合せ
を選択することを特徴とする。According to the method for producing a composite of the present invention, when forming a composite of a resin and a metal, the combination of the resin and the metal is based on the adhesive strength of the resin obtained by using the metal as an adherend. It is characterized by selecting.
【0021】また本発明の半導体装置の製造方法は、金
属製リードフレームと半導体素子を封止樹脂でモールド
成形するに際し、金属製リードフレームの材料を被着材
として得られた封止樹脂の接着強度を基にして、封止樹
脂の材料、金属製リードフレームの材料、金属性リード
フレームの表面処理条件、のうちのいずれか、または相
互の組合せを選択することを特徴とする。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, when the metal lead frame and the semiconductor element are molded with the sealing resin, the sealing resin obtained by using the material of the metal lead frame as the adherend is bonded. One of the material of the sealing resin, the material of the metallic lead frame, the surface treatment condition of the metallic lead frame, or a combination thereof is selected based on the strength.
【0022】これらの場合、樹脂はエポキシ系であり、
金属は銅、銅合金、鉄、アルミニウムまたはこれらの合
金例えば鉄−42ニッケルから選択されるものであるこ
とが好ましい。ただし樹脂はこれに限定されず、熱可塑
性であると、熱硬化性であるとを問わない。また樹脂材
料は、液状であっても粉末であっても差し支えなく、硬
化が熱によるか否かは問わない。被着材は金属に限定さ
れず、セラミックスでも樹脂でも本発明を適用し得る。
硬化物は、フィルム、板状物、バルク、いずれも用途に
応じて採用可能である。In these cases, the resin is epoxy based,
The metal is preferably selected from copper, copper alloys, iron, aluminum or alloys thereof such as iron-42 nickel. However, the resin is not limited to this, and may be thermoplastic or thermosetting. Further, the resin material may be liquid or powder, and it does not matter whether the resin material is cured by heat or not. The adherend is not limited to metal, and the present invention can be applied to either ceramics or resin.
As the cured product, any of a film, a plate-shaped product and a bulk product can be adopted depending on the application.
【0023】樹脂としては、例えばエポキシ系樹脂、シ
リコーン樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリ
エチレン系、ポリアミド系等の熱可塑性樹脂が挙げら
れ、添加物を含んでも差し支えない。また樹脂として接
着剤の使用も可能であり、例えば、エポキシ樹脂ベース
等の熱硬化性樹脂、酢酸ビニル系樹脂ベース等の熱可塑
性樹脂、クロロプレンベース等のエラストマー、フェノ
ール樹脂−エポキシ樹脂等の混合型樹脂等が挙げられ
る。Examples of the resin include thermosetting resins such as epoxy resins, silicone resins and phenol resins, and thermoplastic resins such as polyethylene and polyamide resins, which may contain additives. It is also possible to use an adhesive as a resin, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin base, a thermoplastic resin such as a vinyl acetate resin base, an elastomer such as a chloroprene base, a mixed type of a phenol resin-epoxy resin, etc. Resin etc. are mentioned.
【0024】更に本発明による強度表示の成果は、特に
樹脂と金属との密着力を要求される複合体に適用するに
際して効果を奏し、樹脂封止半導体装置等の電子部品、
樹脂絶縁変圧器等の電力機器、VTRシャーシ等の家電
製品に適する。Further, the result of the strength display according to the present invention is particularly effective when applied to a composite body which requires adhesion between a resin and a metal, and an electronic component such as a resin-sealed semiconductor device,
Suitable for power equipment such as resin insulation transformers and home electric appliances such as VTR chassis.
【0025】尚、本明細書において、剥離進展強度と
は、予め剥離した部分を起点にして、更に剥離が進展す
ることに対する強度を示したものである。◆ 表示は、他の条件との併記を妨げない。In the present specification, the peeling progress strength indicates the strength against further peeling starting from the previously peeled portion. ◆ The display does not interfere with other conditions.
【0026】[0026]
【作用】正逆二通りの剪断応力を作用させることによっ
て、残留応力が負荷荷重による応力を増加させる方向と
減少させる方向の二つの剥離進展強度を求めることがで
きる。負荷荷重のみによって発生する剥離先端近傍の見
掛けの応力分布は、試験片の寸法、形状と物性値から計
算によって精度良く求めることができるので、これら二
つの見掛けの強度の算術平均を取ることによって、普遍
的な真の接着強度を得ることができる。By applying two kinds of forward and reverse shear stresses, it is possible to obtain two peeling progress strengths in which the residual stress increases or decreases the stress due to the applied load. The apparent stress distribution near the exfoliation tip, which is generated only by the applied load, can be calculated accurately from the dimensions, shape, and physical properties of the test piece, so by taking the arithmetic mean of these two apparent strengths, A universal true bond strength can be obtained.
【0027】すなわち、接合物には必ず残留応力が存在
するので、接着界面に残留応力と逆の向きの剪断応力を
作用させる測定では、”真の強度+残留応力”が測定さ
れることになり、残留応力と同じ向きに剪断応力を作用
させる測定では、”真の強度−残留応力”が測定される
ことになるので、両者の測定結果の平均、すなわち”
(真の強度+残留応力)+(真の強度−残留応力)”/
2を求めれば真の強度が求まるという本発明者が見出し
た原理に基づくものである。That is, since there is always residual stress in the joint, "true strength + residual stress" is measured in the measurement in which a shear stress in the opposite direction to the residual stress is applied to the adhesive interface. , In the measurement in which the shear stress acts in the same direction as the residual stress, "true strength-residual stress" is measured, so the average of both measurement results, that is, "
(True strength + residual stress) + (true strength-residual stress) "/
This is based on the principle found by the present inventor that the true strength can be found by finding 2.
【0028】また樹脂材料において、このような接着強
度の測定結果が与えられていれば、従来から用いられて
いる縦弾性係数や線膨張係数などの物性値をもとに成形
状態での発生応力を解析によって求め、これを接着強度
と比較することによって成形品の接着信頼性を定量的に
予測評価することができる。In addition, if such a measurement result of the adhesive strength is given to the resin material, the stress generated in the molding state based on the physical properties such as the longitudinal elastic modulus and the linear expansion coefficient which have been conventionally used. Can be obtained by analysis, and by comparing this with the adhesive strength, the adhesive reliability of the molded product can be quantitatively predicted and evaluated.
【0029】[0029]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって説明す
る。◆ 図1は、本発明の一実施例である樹脂材料の接着強度測
定方法において、試験片の形状と荷重の負荷方法を示す
正面図である。◆ 短冊状或いは直方体状の試験片1は、樹脂2と被着材3
を接着した2層構造となっており、接着界面4の一端に
は予め剥離部分5が設けられている。曲げ荷重を受ける
このような形状の試験片は、一般にENF(End−N
otchedFlexure)試験片と呼ばれている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view showing a shape of a test piece and a load application method in an adhesive strength measuring method for a resin material which is an embodiment of the present invention. ◆ Strip-shaped or rectangular parallelepiped test piece 1 consists of resin 2 and adherend 3
Has a two-layer structure in which the peeling portion 5 is provided in advance at one end of the bonding interface 4. A test piece of such a shape subjected to a bending load is generally ENF (End-N
called a flexed) test piece.
【0030】本実施例に用いた樹脂材料は、主剤にクレ
ゾールノボラックエポキシ樹脂、硬化剤にフェノールノ
ボラック樹脂、充填剤に溶融シリカを使用しており、こ
の他に可塑剤、硬化促進剤、カップリング剤、離型剤、
難燃化剤、着色剤等が若干量添加されているエポキシ系
樹脂組成物である。The resin material used in this example uses cresol novolac epoxy resin as the main component, phenol novolac resin as the curing agent, and fused silica as the filler. In addition to this, a plasticizer, a curing accelerator, and a coupling agent are used. Agent, release agent,
It is an epoxy resin composition to which a flame retardant, a coloring agent and the like are added in a slight amount.
【0031】この試験片1を作成するにあたっては、モ
ールド金型内に予め被着材3を入れておき、高温で樹脂
2をモールドし硬化させた後、室温まで冷却、或いは試
験温度まで加熱、冷却した。When the test piece 1 is prepared, the adherend 3 is put in the mold in advance, the resin 2 is molded and cured at a high temperature, and then cooled to room temperature or heated to the test temperature. Cooled.
【0032】従って接着界面4には、樹脂2の硬化収縮
や被着材3との線膨張係数差によって、剪断応力成分を
主体とする残留応力τrが作用している。図1では、樹
脂2の収縮が被着材3の収縮よりも大きい場合を例とし
て、剥離先端7近傍での残留応力τrの作用方向を示し
ている。Therefore, the residual stress τ r having a shear stress component as a main component acts on the adhesive interface 4 due to the curing shrinkage of the resin 2 and the difference in linear expansion coefficient from the adherend 3. In FIG. 1, the action direction of the residual stress τ r in the vicinity of the peeling tip 7 is shown as an example in which the shrinkage of the resin 2 is larger than the shrinkage of the adherend 3.
【0033】接着強度試験は、図1の(a)、(b)に
夫々示すように試験片1を上下反転させた両方の場合に
ついて3点曲げ試験を行い、剥離が進展を開始するとき
の荷重を測定した。すなわち図1(a)では、樹脂2側
を上にして試験片1を二つの支点6で支持し、スパンの
中央部に荷重P1を負荷した。また図1(b)では、被
着材3側を上にして同様に荷重P2を負荷した。The adhesive strength test is a three-point bending test for both cases in which the test piece 1 is turned upside down as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), respectively. The load was measured. That is, in FIG. 1A, the test piece 1 was supported with the two fulcrums 6 with the resin 2 side facing upward, and the load P 1 was applied to the center of the span. Further, in FIG. 1B, a load P 2 was similarly applied with the adherend 3 side facing up.
【0034】このとき接着界面4の剥離先端7近傍に
は、荷重P1による剪断応力τ1、荷重P2による剪断応
力τ2が夫々図1の(a)、(b)に示した方向に作用
する。◆ 図1の(a)、(b)の例について、剥離進展開始時の
各応力間の関係を模式的に示すと、夫々図2の(a)、
(b)のようになる。[0034] In the vicinity of ablation tips 7 of the bonding interface 4 at this time, shear stress tau 1 by the load P 1, the shear stress tau 2 due to the load P 2 are respectively in FIG. 1 (a), in the direction indicated in (b) To work. ◆ For the examples of (a) and (b) of FIG. 1, the relationship between the stresses at the start of delamination progress is schematically shown in (a) and (b) of FIG. 2, respectively.
It becomes like (b).
【0035】図2において、(a)、(b)いずれの場
合も残留応力τrの絶対値は同一であり、単に座標系が
反転することによって符号が反転している。(a)の場
合、荷重P1を負荷していくと荷重P1による剪断応力τ
1はまず残留応力τrを軽減させた後、符号を反転させ、
両応力τrとτ1の和が真の接着強度である限界の剪断応
力τcに達したとき、剥離の進展が開始する。In FIGS. 2A and 2B, the absolute values of the residual stress τ r are the same in both cases (a) and (b), and the sign is reversed by simply reversing the coordinate system. In the case of (a), as the load P 1 is applied, the shear stress τ due to the load P 1
1 first reduces the residual stress τ r , then reverses the sign,
When the sum of both stresses τ r and τ 1 reaches the critical shear stress τ c , which is the true adhesive strength, the progress of delamination starts.
【0036】一方、(b)の場合は荷重P2による剪断
応力τ2が残留応力τrを更に増加させる方向に作用する
ので、(a)の場合の荷重P1よりも小さい荷重P2で応
力和が限界の剪断応力τcに達し、剥離が進展する。On the other hand, since in the case of (b) acts in a direction of increasing shear stress tau 2 due to the load P 2 further residual stress tau r, a small load P 2 than the load P 1 in the case of (a) The stress sum reaches the critical shear stress τ c , and the peeling progresses.
【0037】尚、図1及び図2では、荷重P1、P2の負
荷方向を同一として試験片1を上下反転させているが、
試験片1を基準として座標系を定義し、荷重負荷方向を
反転させると考えれば、図1、図2の(a)(b)間で
残留応力τrは互いに同一方向、荷重による剪断応力
τ1、τ2は互いに反対方向となる。In FIGS. 1 and 2, the test piece 1 is turned upside down with the load directions of the loads P 1 and P 2 being the same.
Considering that the coordinate system is defined with the test piece 1 as a reference and the direction of load application is reversed, the residual stress τ r between the directions (a) and (b) in FIGS. 1 and τ 2 are in opposite directions.
【0038】図3は、半導体封止用エポキシ樹脂と半導
体リードフレーム用Fe−42Ni合金板を用いた接着
試験片について、図1(a)に示すように樹脂2側から
荷重P1を負荷した場合の剥離進展開始荷重を測定し、
この荷重での接着界面に沿った剥離先端7近傍の応力分
布を、有限要素法によって解析した結果である。FIG. 3 shows an adhesion test piece using an epoxy resin for semiconductor encapsulation and a Fe-42Ni alloy plate for a semiconductor lead frame, and a load P 1 was applied from the resin 2 side as shown in FIG. 1 (a). In this case, measure the peeling start load,
It is the result of analyzing the stress distribution near the peeling tip 7 along the adhesive interface under this load by the finite element method.
【0039】Fe−42Ni合金は一般の樹脂材料に比
べて線膨張係数が極めて小さいために試験片作成時の残
留応力が大きく、従来、樹脂材料との定量的な接着強度
測定が特に困難であった材料である。Since the Fe-42Ni alloy has an extremely small linear expansion coefficient as compared with general resin materials, it has a large residual stress during the preparation of test pieces, and conventionally it has been particularly difficult to quantitatively measure the adhesive strength with the resin material. It is a material.
【0040】試験片の寸法は、長さ55mm、幅6m
m、樹脂とFe−42Ni板の厚さは夫々1.5mmと
0.25mm、3点曲げ試験の支点間隔は45mm、剥
離部分を設けた側の支点から剥離先端までの距離は10
mmであり、175℃でモールドし、硬化させた試験片
を室温で試験した。◆ また応力解析にあたっては、残留応力がモールド温度か
ら室温までの冷却によって発生するものとして、熱応力
と荷重負荷の両方を考慮した解析を行った。The dimensions of the test piece are 55 mm in length and 6 m in width.
m, the thickness of the resin and the Fe-42Ni plate are 1.5 mm and 0.25 mm, respectively, and the fulcrum spacing in the three-point bending test is 45 mm, and the distance from the fulcrum on the side where the peeling portion is provided to the peeling tip is 10
mm, molded and cured at 175 ° C. and tested at room temperature. ◆ In the stress analysis, it was assumed that residual stress is generated by cooling from the mold temperature to room temperature, and the analysis was performed considering both thermal stress and load.
【0041】図3では、試験片1の座標系として接着界
面4に平行な方向にx軸、垂直な方向にy軸をとると
き、剥離の進展に関与する二つの応力成分である垂直応
力σyと剪断応力τxyの分布を示した。◆ 図に示すように、剥離先端7近傍では垂直応力σyに比
べて剪断応力τxyの方がはるかに大きく、本実施例の測
定方法では、剥離の進展が大部分剪断応力成分によって
支配されていることが分かる。In FIG. 3, when the coordinate system of the test piece 1 is the x-axis in the direction parallel to the adhesive interface 4 and the y-axis in the direction perpendicular to the adhesive interface 4, the vertical stress σ which is two stress components involved in the progress of peeling. The distributions of y and shear stress τ xy are shown. As shown in the figure, the shear stress τ xy is much larger than the normal stress σ y in the vicinity of the peeling tip 7, and in the measuring method of this example, the progress of peeling is largely controlled by the shear stress component. I understand that.
【0042】図4は、図3と同一の試験片について図1
に示した二通りの荷重負荷に対する剥離進展開始荷重を
測定し、これらの荷重のみによって剥離先端近傍に発生
する見掛けの剪断応力τ1、τ2の分布と、熱応力のみに
よる剪断応力τrの分布を有限要素法で解析した結果で
ある。FIG. 4 shows the same test piece as in FIG.
The peeling initiation load for the two types of load shown in Fig. 2 is measured, and the distributions of the apparent shear stresses τ 1 and τ 2 generated near the peeling tip due to only these loads and the shear stress τ r due to the thermal stress This is the result of analyzing the distribution by the finite element method.
【0043】また図4には、(τ1+τ2)/2及び(τ
1−τ2)/2の分布、並びに図3のτxyに相当する剥離
進展開始時の限界応力τcの分布も示してある。図4か
ら分かるように、負荷荷重のみによる見掛けの剪断応力
τ1とτ2の算術平均(τ1+τ2)/2は、剥離進展開始
時の限界応力τcとよく一致し、(τ1−τ2)/2は熱
応力のみによる剪断応力τrと一致している。Further, in FIG. 4, (τ 1 + τ 2 ) / 2 and (τ
The distribution of 1 − τ 2 ) / 2 and the distribution of the critical stress τ c at the initiation of delamination corresponding to τ xy in FIG. 3 are also shown. As can be seen from FIG. 4, the arithmetic mean (τ 1 + τ 2 ) / 2 of the apparent shear stresses τ 1 and τ 2 due to only the applied load is in good agreement with the critical stress τ c at the start of delamination growth, and (τ 1 −τ 2 ) / 2 is consistent with the shear stress τ r due to thermal stress only.
【0044】従って図1に示したように試験片1を上下
反転した両方の場合について見掛けの剪断応力τ1、τ2
を求めることによって、真の接着強度である限界の剪断
応力τcと残留応力τrとを分離できることが分かる。Therefore, as shown in FIG. 1, the apparent shear stresses τ 1 and τ 2 in both cases where the test piece 1 was turned upside down.
It can be seen that the critical shear stress τ c , which is the true adhesive strength, and the residual stress τ r can be separated by determining
【0045】上記のようにして求めた限界の剪断応力τ
cの分布は、単一の数値ではないため、そのままでは真
の接着強度として使用するのに不便である。そこで図3
に示したような剥離先端の応力分布を表すパラメータと
して、応力拡大係数やひずみエネルギ解放率などの破壊
力学パラメータを使用する。The limit shear stress τ obtained as described above
Since the distribution of c is not a single numerical value, it is inconvenient to use it as a true adhesive strength as it is. So Fig. 3
Fracture mechanics parameters such as a stress intensity factor and a strain energy release rate are used as the parameters expressing the stress distribution at the peeling tip as shown in FIG.
【0046】剥離先端近傍の接着界面上の応力分布は、
開口型(モードI)及び面内剪断型(モードII)の変
形に対する応力拡大係数KI、KIIによって、次式のよ
うに表される。The stress distribution on the adhesive interface near the peeling tip is
The stress intensity factors K I and K II for deformation of the aperture type (mode I) and the in-plane shearing type (mode II) are expressed by the following equation.
【0047】[0047]
【数1】 [Equation 1]
【0048】[0048]
【数2】 [Equation 2]
【0049】[0049]
【数3】 [Equation 3]
【0050】ここでσy,τxy、rは、夫々図3に示し
た垂直応力、剪断応力及び剥離先端からの距離、またπ
は円周率、iは虚数単位、dは代表長さである。μとν
は夫々材料の横弾性係数とポアソン比であり、添字pと
aによって樹脂と被着材を区別する。◆ 数1で表されるようにKIとKIIの二つのパラメータを
組合せることによって、真の接着強度に相当する限界の
応力分布を表すことができる。Here, σ y , τ xy , and r are the vertical stress, the shear stress, and the distance from the peeling tip shown in FIG. 3, respectively, and π.
Is the pi, i is the imaginary unit, and d is the representative length. μ and ν
Are respectively the lateral elastic modulus and the Poisson's ratio of the material, and the subscripts p and a distinguish between the resin and the adherend. ◆ By combining the two parameters of K I and K II as expressed by the equation 1, the limit stress distribution corresponding to the true adhesive strength can be expressed.
【0051】尚、異種材料の界面の場合には数1で表さ
れるように、均質材中の亀裂の場合と異なってKIとK
IIが夫々σyとτxyに個別には対応していないので、こ
れらを分離して考えることができない。◆ このため本実施例のように剪断応力成分が支配的な場合
でも、KIIのみで応力分布を表すことはできず、KIと
KIIの組合せを用いる必要がある。In the case of the interface of different materials, as expressed by the equation 1, unlike the case of cracks in the homogeneous material, K I and K
Since II does not correspond to σ y and τ xy individually, they cannot be considered separately. Therefore, even when the shear stress component is dominant as in this example, the stress distribution cannot be expressed only by K II , and it is necessary to use a combination of K I and K II .
【0052】単一のパラメータで剥離先端近傍の応力分
布を表す方法の一つとしては、残留応力の存在しない場
合について次式で表される応力拡大係数Kiを用いる方
法が、従来技術の項で示した日本機械学会第67期通常
総会講演会講演論文集掲載の論文などにより知られてい
る。As one of the methods of expressing the stress distribution near the exfoliation tip with a single parameter, the method using the stress intensity factor K i expressed by the following equation when no residual stress exists is a term of the prior art. It is known from the papers published in the proceedings of the 67th Ordinary General Meeting of the Japan Society of Mechanical Engineers shown in.
【0053】[0053]
【数4】 [Equation 4]
【0054】このパラメータは、次に示すように、上記
実施例で述べた真の接着強度と残留応力との分離にも適
用することができ、またKIとKIIの組合せを用いる場
合に比べてパラメータの算出や評価が容易になるという
利点がある。This parameter can be applied to the separation between the true adhesive strength and the residual stress described in the above embodiment, as compared with the case where the combination of K I and K II is used. This has the advantage of facilitating parameter calculation and evaluation.
【0055】すなわち、上記実施例では図3に示したよ
うにτxy≫σyとなっているので、Kiは次式のように表
すことができ、剪断応力τxyの分布と一対一に対応する
ことになる。That is, in the above embodiment, since τ xy >> σ y as shown in FIG. 3, K i can be expressed by the following equation and has a one-to-one correspondence with the distribution of shear stress τ xy. Will correspond.
【0056】[0056]
【数5】 [Equation 5]
【0057】従って図1のように試験片を上下反転して
負荷荷重P1、P2のみによる見掛けのKi(以下、夫々
Ki1、Ki2で表す。)を求めれば、これらの算術平均
(Ki1+Ki2)/2から真の接着強度に対応するK
i(以下、Kicで表す。)を、また(Ki1−Ki2)/2
から残留応力に対応するKi(以下、Kirで表す。)を
求めることができ、単一の数値だけで接着強度を評価す
ることができる。Therefore, if the test piece is turned upside down as shown in FIG. 1 and the apparent K i (hereinafter, respectively represented by K i1 and K i2 ) due to only the applied loads P 1 and P 2 are obtained, the arithmetic mean of these is calculated. From (K i1 + K i2 ) / 2 to K corresponding to the true adhesive strength
i (hereinafter referred to as K ic ) is also (K i1 −K i2 ) / 2.
From this, K i (hereinafter referred to as K ir ) corresponding to the residual stress can be obtained, and the adhesive strength can be evaluated using only a single numerical value.
【0058】任意の荷重条件に対してKiを求めるに
は、有限要素法や境界要素法などの数値解析手法によっ
て解析した剥離先端近傍の接着界面上の応力分布または
剥離面の変位分布から、日本機械学会論文集、A編、第
55巻、第510号(1989)第340頁から第34
7頁に記載されている方法によって算出すればよい。To obtain K i for an arbitrary load condition, from the stress distribution on the adhesive interface near the peeling tip or the displacement distribution of the peeling surface analyzed by a numerical analysis method such as the finite element method or the boundary element method, Proceedings of the Japan Society of Mechanical Engineers, Volume A, Volume 55, No. 510 (1989), pages 340 to 34.
It may be calculated by the method described on page 7.
【0059】また図1の実施例の荷重負荷に対するKi
は、後述するひずみエネルギ解放率と同様、数値解析を
行うことなく、はりの曲げ理論から容易に算出すること
もできる。Further, K i with respect to the load applied in the embodiment of FIG.
Like the strain energy release rate described later, can also be easily calculated from the beam bending theory without performing a numerical analysis.
【0060】図5は、図4に示した有限要素法の解析結
果に対して、負荷荷重のみによる見掛けの応力拡大係数
Ki1、Ki2と熱応力のみによる応力拡大係数Kir、荷重
と熱応力の両方を考慮した、剥離進展開始時の限界応力
に対応する応力拡大係数Kicを算出した結果である。FIG. 5 shows the apparent stress intensity factors K i1 and K i2 due to only the applied load and the stress intensity factor K ir due to only the thermal stress, the load and the heat, with respect to the analysis result of the finite element method shown in FIG. It is the result of calculating the stress intensity factor K ic corresponding to the critical stress at the start of delamination development in consideration of both stresses.
【0061】剥離先端のごく近傍で数値解析上の誤差が
大きくなっているものの、それ以外の領域では各応力拡
大係数ともほぼ一定の値が得られている。◆ 図で明らかなように、荷重負荷に対する見掛けのKiか
ら求めた(Ki1+Ki2)/2と(Ki1−Ki2)/2は、
夫々真の接着強度と残留応力に対応する応力拡大係数、
KicとKirによく一致していることが分かる。Although the error in numerical analysis is large near the exfoliation tip, almost constant values are obtained for each stress intensity factor in other regions. ◆ As is clear from the figure, (K i1 + K i2 ) / 2 and (K i1 −K i2 ) / 2 obtained from the apparent K i with respect to the load are
Stress intensity factors corresponding to true bond strength and residual stress, respectively
It can be seen that they match K ic and K ir well.
【0062】上記の例では、熱応力解析を行うことによ
って残留応力と真の接着強度を求めている。しかし樹脂
の材質によっては、物性値の温度依存性が高いため、解
析に先立って試験片モールドから接着強度試験までの熱
履歴に対応して線膨張係数や縦弾性係数などの詳細な温
度依存データを測定することが必要であったり、高温で
の粘弾性挙動が著しいため、解析が極めて煩雑であるう
え精度の高い残留応力解析が困難な場合もある。In the above example, the residual stress and the true adhesive strength are obtained by performing thermal stress analysis. However, depending on the material of the resin, the temperature dependence of the physical properties is high, so detailed temperature-dependent data such as the coefficient of linear expansion and the coefficient of longitudinal elasticity, which correspond to the thermal history from the test piece mold to the adhesive strength test, are analyzed prior to analysis. Is necessary, and the viscoelastic behavior at high temperature is remarkable, so the analysis is extremely complicated and the residual stress analysis with high accuracy may be difficult.
【0063】荷重負荷に対する見掛けのKiのみから残
留応力を分離、消去する本実施例の方法によれば、残留
応力の解析を行うことなく容易に、しかも精度良く真の
接着強度を得ることができる。◆ また、応力拡大係数Kiは剥離先端近傍の応力の強さを
一義的に記述することができるので、試験片の寸法や形
状に依存しない普遍的な接着強度を得ることができる。According to the method of this embodiment in which the residual stress is separated and eliminated only from the apparent K i against the applied load, the true adhesive strength can be obtained easily and accurately without analyzing the residual stress. it can. Further, since the stress intensity factor K i can uniquely describe the strength of stress near the peeling tip, it is possible to obtain a universal adhesive strength that does not depend on the size or shape of the test piece.
【0064】図1の実施例の荷重負荷に対するKiは、
はりの曲げ理論を用いて次のように導くことができる。
すなわち、試験片1の幅をb、樹脂2と被着材3の厚さ
を夫々tp、ta、3点曲げの支点6の間隔を2L、剥離
部分5を設けた側の支点6から剥離先端7までの剥離長
さをa、樹脂2と被着材3の縦弾性係数を夫々Ep、Ea
とすると、支点6間の中央に荷重Pを負荷したときの荷
重点のたわみδは、はりの曲げ理論により次式のように
求められる。K i with respect to the load applied in the embodiment of FIG.
The bending theory of beams can be used to derive the following.
That is, the width of the test piece 1 b, the thickness of the respective t p of the resin 2 and the adherend 3, the distance t a, 3-point bending fulcrums 6 2L, from the side of the fulcrum 6 provided the peeled portion 5 The peeling length up to the peeling tip 7 is a, and the longitudinal elastic moduli of the resin 2 and the adherend 3 are E p and E a, respectively.
Then, the deflection δ of the load point when the load P is applied to the center between the fulcrums 6 is obtained from the bending theory of the beam as follows.
【0065】[0065]
【数6】 [Equation 6]
【0066】負荷荷重Pに対するコンプライアンスCは
δ/Pであるから、ひずみエネルギ解放率Gは次式のよ
うになる。Since the compliance C with respect to the applied load P is δ / P, the strain energy release rate G is as follows.
【0067】[0067]
【数7】 [Equation 7]
【0068】応力拡大係数Kiとひずみエネルギ解放率
Gの間には次式の関係がある。The stress intensity factor K i and the strain energy release rate G have the following relationship.
【0069】[0069]
【数8】 [Equation 8]
【0070】従って、応力拡大係数Kiは数7、数8か
ら算術計算で容易に求めることができる。Therefore, the stress intensity factor K i can be easily obtained from the equations 7 and 8 by arithmetic calculation.
【0071】尚、上記の計算に使用する縦弾性係数E、
横弾性係数μ、ポアソン比νの3つの材料定数間には次
式の関係があるので、計算にあたっては予めこれらのう
ちのいずれか二つのみを求めておけば良い。The longitudinal elastic modulus E used in the above calculation,
Since the three material constants of the lateral elastic coefficient μ and the Poisson's ratio ν are related by the following equation, only two of them need to be obtained in advance in the calculation.
【0072】[0072]
【数9】 [Equation 9]
【0073】荷重負荷のみによる見掛けの応力或いは応
力拡大係数の解析に必要な物性値は、モールド温度から
の熱履歴などに無関係に、これらの物性値の試験温度で
の値のみである。◆ 上記のひずみエネルギ解放率Gは、真の接着強度を表す
パラメータとして応力拡大係数Kiの代りに用いること
もできる。The physical property values necessary for the analysis of the apparent stress or the stress intensity factor due to only the load are the values of these physical property values at the test temperature regardless of the thermal history from the mold temperature. The strain energy release rate G can be used as a parameter representing the true adhesive strength instead of the stress intensity factor K i .
【0074】この場合、ひずみエネルギ解放率Gは応力
拡大係数Kiおよび応力の2乗に比例しているので、負
荷荷重P1、P2に対する見掛けのひずみエネルギ解放率
G1、G2から真の接着強度および残留応力に対応したひ
ずみエネルギ解放率Gc、Grを求める際は、次式のよう
に平方根に対して加減算を行う必要がある。In this case, since the strain energy release rate G is proportional to the stress intensity factor K i and the square of the stress, the apparent strain energy release rates G 1 and G 2 with respect to the applied loads P 1 and P 2 are true. When obtaining the strain energy release rates G c and G r corresponding to the adhesive strength and the residual stress of, it is necessary to perform addition and subtraction on the square root as in the following equation.
【0075】[0075]
【数10】 [Equation 10]
【0076】[0076]
【数11】 [Equation 11]
【0077】真の接着強度を表すパラメータとしては、
以上で述べた応力拡大係数KI、KI I、応力拡大係数
Ki、ひずみエネルギ解放率Gのほか、試験片の寸法や
形状に無関係に剥離先端近傍の応力の強さを一義的に記
述し得るものであれば、破壊力学で用いられる経路独立
積分Jなど、任意のパラメータを使用することができ
る。また実用的には、試験片の寸法、形状を特定した上
で、正逆夫々の方向からの荷重負荷による剥離進展開始
荷重の値や、同一の剥離長さでの正逆両方向からの平均
の剥離進展開始荷重の値を使用しても良い。◆ これらの荷重値を使用する場合でも、随時必要に応じて
任意の普遍的なパラメータに変換することができる。As a parameter showing the true adhesive strength,
The stress intensity factor K described aboveI, KI I, Stress intensity factor
Ki, Strain energy release rate G, the size of the test piece,
Uniquely describes the strength of stress near the peeling tip regardless of the shape.
Path independence used in fracture mechanics, if possible
You can use any parameter, such as the integral J
It In addition, practically, after specifying the size and shape of the test piece,
Then, the start of delamination progress due to the load load from the forward and reverse directions.
Load value or average from both forward and reverse directions with the same peel length
You may use the value of the peeling start load of. ◆ Even when using these load values, if necessary at any time
It can be converted to any universal parameter.
【0078】接着強度を測定する樹脂材料は、熱硬化
性、熱可塑性のいずれであっても良い。また被着材の材
質も金属のほか、セラミックス、シリコン、ガラスなど
の各種無機材料や他の樹脂材料、更には別個に成形した
同一の樹脂材料同士であっても良い。残留応力の種類
も、熱応力だけでなく、硬化反応に伴う収縮や、水分、
薬液などの浸透による膨潤、物理的または化学的環境に
よる材質変化など、任意の発生原因による残留応力を分
離することができる。The resin material for measuring the adhesive strength may be either thermosetting or thermoplastic. Further, the material of the adherend may be metal, various inorganic materials such as ceramics, silicon, glass, or other resin materials, or the same resin material molded separately. The types of residual stress are not only thermal stress but also shrinkage due to curing reaction, moisture,
It is possible to separate residual stress caused by any cause such as swelling due to permeation of a chemical solution or the like, material change due to physical or chemical environment, and the like.
【0079】試験片1の寸法を決定するにあたっては、
次のような条件を満たすよう注意する必要がある。◆ すなわち、(1)試験片1の作成段階で残留応力によっ
て接着界面4が剥離しない、(2)接着界面の剥離以前
に樹脂2や被着材3の破壊または塑性変形が生じない、
(3)曲げ試験時にはりの曲げ理論や線形数値解析の適
用範囲外となるような大変形が生じない、(4)試験片
1の幅方向、すなわち図1の紙面に垂直な方向に作用す
る剪断応力の影響が無視できる、等である。In determining the dimensions of the test piece 1,
Care must be taken to meet the following conditions. ◆ That is, (1) the adhesive interface 4 is not peeled due to residual stress in the stage of producing the test piece 1, (2) the resin 2 or the adherend 3 is not broken or plastically deformed before the peeling of the adhesive interface,
(3) During the bending test, large deformation that does not fall within the applicable range of the bending theory and linear numerical analysis of the beam does not occur. (4) Acts in the width direction of the test piece 1, that is, in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. The effect of shear stress is negligible, etc.
【0080】(1)の条件に関しては、試験片の長さや
幅に比べて樹脂2ができるだけ薄いことが望ましく、
(2),(3)の条件に関しては逆に樹脂2が3点曲げ
の支点間隔に比べて極端に薄過ぎないことが望ましい。
また(4)の条件に関しては試験片1の幅が支点間隔に
比べて十分小さいことが望ましい。Regarding the condition (1), it is desirable that the resin 2 is as thin as possible in comparison with the length and width of the test piece.
Regarding conditions (2) and (3), on the contrary, it is desirable that the resin 2 is not extremely thin as compared with the fulcrum spacing for three-point bending.
Regarding the condition (4), it is desirable that the width of the test piece 1 is sufficiently smaller than the fulcrum spacing.
【0081】以上の条件を満足する各寸法の限界値は樹
脂2と被着材3の材質の組合せによって異なってくる
が、概略の目安を示すと次のようになる。◆ すなわち、試験片厚さは支点間隔の5分の1から40分
の1程度の範囲、試験片幅は支点間隔の5分の1以下で
あることが望ましい。◆ また、剥離先端7は支点6と荷重点の両方から試験片厚
さ以上の距離だけ離れていることが望ましい。The limit value of each dimension satisfying the above conditions varies depending on the combination of the materials of the resin 2 and the adherend 3, but the rough guideline is as follows. That is, it is desirable that the thickness of the test piece is in the range of about 1/5 to 1/40 of the fulcrum interval and the width of the test piece is 1/5 or less of the fulcrum interval. ◆ It is desirable that the peeling tip 7 is separated from both the fulcrum 6 and the load point by a distance equal to or larger than the thickness of the test piece.
【0082】図1の接着強度試験に先立って試験片1の
一端に剥離部分5を設けるには、試験片1のモールド前
に被着材3の一端に離型剤を塗布するか、またはフッ素
樹脂など接着性の悪い材料からなるテープを貼り付けて
おけば良い。To provide the peeling portion 5 at one end of the test piece 1 prior to the adhesive strength test of FIG. 1, a mold release agent is applied to one end of the adherend 3 before the test piece 1 is molded, or fluorine is applied. A tape made of a material with poor adhesion such as resin may be attached.
【0083】また、モールド前にこれらの剥離手段を用
いない場合でも、接着強度試験前に予め支点6の間隔を
狭くして試験片1の端部近傍に局所的な曲げ荷重を負荷
したり、試験片1の端部にかみそりの刃を押し付ける等
して剥離部分を形成することができる。Even when these peeling means are not used before the molding, before the adhesive strength test, the interval between the fulcrums 6 is narrowed to apply a local bending load near the end of the test piece 1, The peeled portion can be formed by pressing a razor blade against the end of the test piece 1.
【0084】モールド前に剥離手段を用いる場合も、得
られた剥離部分の先端から更に曲げ荷重等によって自然
の剥離を進展させた方が、テープ等の影響のない、より
精度の高い接着強度を測定することができる。Even when a peeling means is used before the molding, it is better to further promote natural peeling from the tip of the obtained peeled portion by bending load or the like to obtain a more accurate adhesive strength without the influence of the tape or the like. Can be measured.
【0085】応力拡大係数Ki等の算出に必要な剥離部
分5の長さは、試験片側面の顕微鏡観察や上下面からの
超音波探傷検査等によって測定する。試験片のモールド
前に剥離手段を用いる場合は、離型剤の塗布長さやテー
プの接着長さを測定しても良い。ただし後者の場合は、
モールド後に剥離が進展しないことが前提となる。The length of the peeled portion 5 necessary for calculating the stress intensity factor K i and the like is measured by observing the side surface of the test piece with a microscope or ultrasonic flaw detection from the upper and lower surfaces. When the peeling means is used before the test piece is molded, the coating length of the release agent or the adhesive length of the tape may be measured. However, in the latter case,
It is premised that peeling does not proceed after molding.
【0086】3点曲げ試験時の剥離進展の開始は、剥離
長さの変化によるコンプライアンスCの変化、すなわち
荷重Pとたわみδの関係を示す曲線の折れ曲がりによっ
て検知することができる。またアコースティックエミッ
ションの検出器やマイクロフォン等によって、剥離進展
時に発生する音響信号を検出しても良い。The start of peeling progress during the three-point bending test can be detected by the change in compliance C due to the change in peel length, that is, the bending of the curve showing the relationship between the load P and the deflection δ. Further, an acoustic emission detector, a microphone, or the like may be used to detect the acoustic signal generated when the peeling progresses.
【0087】以上の説明では剥離進展の開始時点をもと
に接着強度を求めたが、材質によっては剥離の進展開始
時と進展中、進展停止時の応力拡大係数Ki等が異なる
場合がある。このような場合は、求める接着強度の用途
に応じて適切な時点の値を採用すればよい。In the above description, the adhesive strength was obtained based on the starting point of peeling progress, but the stress intensity factor K i, etc. at the beginning of peeling progress, during the progress of peeling progress, and at the time of progress stop may differ depending on the material. . In such a case, a value at an appropriate time may be adopted according to the intended use of the adhesive strength.
【0088】図6及び図7は、夫々本発明の他の実施例
である樹脂材料の接着強度測定方法において、試験片の
形状と荷重の負荷方法を示す正面図である。FIGS. 6 and 7 are front views showing the shape of the test piece and the load application method in the method for measuring the adhesive strength of the resin material which is another embodiment of the present invention.
【0089】本発明の接着強度測定方法に用いる試験片
は、必ずしも互いの接着強度を求める樹脂2と被着材3
の2材料のみからなっている必要はない。例えば図6の
ように同種または異種の二つの被着材3a、3bの間に
はさまれた樹脂2の、被着材3a側の接着界面4での接
着強度を測定したり、或いは図7に示すように被着材3
bの表面にめっきや塗装、接着、蒸着等の手段によって
設けられた第2の被着材3aと樹脂2との接着強度を測
定することもできる。The test piece used in the method for measuring the adhesive strength of the present invention is the resin 2 and the adherend 3 which are required to determine the adhesive strength of each other.
It is not necessary to be composed of only the above two materials. For example, as shown in FIG. 6, the adhesive strength of the resin 2 sandwiched between the same or different adherends 3a and 3b at the adhesive interface 4 on the adherend 3a side is measured, or As shown in 3
It is also possible to measure the adhesive strength between the resin 2 and the second adherend 3a provided on the surface of b by plating, painting, adhesion, vapor deposition or the like.
【0090】更に図1、図6、図7のような2層、3層
構造だけでなく、4層以上の多層構造や、試験片全長の
うちの一部のみに特定の材質が存在していても良い。こ
れらの場合は剥離部分5を、接着強度を測定すべき材料
間の接着界面4に設けておく必要がある。Furthermore, not only the two-layer and three-layer structure as shown in FIGS. 1, 6, and 7, but also the multilayer structure of four layers or more, and the specific material is present only in a part of the entire length of the test piece. May be. In these cases, the peeled portion 5 needs to be provided on the adhesive interface 4 between the materials whose adhesive strength is to be measured.
【0091】図6及び図7では、夫々1方向のみから荷
重P1を負荷する場合について荷重負荷方法を示した
が、試験片を上下反転した両方の場合について3点曲げ
試験を行い、真の接着強度と残留応力を分離すること
は、図1の実施例の場合と同様である。In FIGS. 6 and 7, the load application method is shown for the case where the load P 1 is applied from only one direction, respectively. Separating the adhesive strength and the residual stress is the same as in the embodiment of FIG.
【0092】図8は本発明の更に他の実施例である樹脂
材料の接着強度測定方法において、試験片の形状と荷重
の負荷方法を示す正面図である。◆ 本実施例では樹脂2と被着材3を接着した試験片1の接
着界面4に平行な方向に、図8(a)に示すような圧縮
及び図8(b)に示すような引張りの荷重P1、P2を負
荷することによって、正逆反転させた剪断応力τ1、τ2
を作用させている。FIG. 8 is a front view showing the shape of the test piece and the load application method in the method for measuring the adhesive strength of a resin material which is still another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the direction parallel to the bonding interface 4 of the test piece 1 in which the resin 2 and the adherend 3 are bonded, compression as shown in FIG. 8A and tension as shown in FIG. By applying loads P 1 and P 2 , the shear stresses τ 1 and τ 2 which are reversed in the normal and reverse directions are applied.
Is acting.
【0093】このように本発明の接着強度測定方法で
は、剥離先端7近傍の剪断応力を正逆両方向に反転させ
ることができ、しかもその大きさを接着界面4に垂直な
方向の垂直応力に比べて十分大きくすることができさえ
すれば、任意の形状の試験片及び任意の荷重負荷方法を
用いることができる。As described above, according to the adhesive strength measuring method of the present invention, the shear stress in the vicinity of the peeling tip 7 can be reversed in both the forward and reverse directions, and its magnitude is larger than that of the normal stress in the direction perpendicular to the adhesive interface 4. Any shape of test piece and any loading method can be used as long as it can be made sufficiently large.
【0094】図8のように圧縮及び引張り方向の荷重を
負荷する場合、接着界面4に垂直な方向の垂直応力成分
を小さくするためには、試験片1の両端に対向させて負
荷する荷重が互いに同一軸線上となり、試験片1に曲げ
モーメントが作用しないよう注意することが必要であ
る。When a load in the compressive and tensile directions is applied as shown in FIG. 8, in order to reduce the vertical stress component in the direction perpendicular to the adhesive interface 4, the load applied in opposition to both ends of the test piece 1 is required. It is necessary to take care that the bending moment does not act on the test piece 1 because they are on the same axis.
【0095】曲げ荷重によって接着強度試験を行う場合
は、図1等に示した3点曲げ荷重のほか、4点曲げ荷重
や片持ちはり状に支持した試験片に曲げ荷重を負荷する
等、種々の荷重負荷方法を用いることができ、そのとき
の応力拡大係数Kiやひずみエネルギ解放率Gをはりの
曲げ理論から導くことができる。When the adhesive strength test is carried out by bending load, in addition to the three-point bending load shown in FIG. 1 and the like, four-point bending load or bending load is applied to a test piece supported in a cantilever shape. Can be used, and the stress intensity factor K i and the strain energy release rate G at that time can be derived from the beam bending theory.
【0096】図9は、本発明の方法による接着強度の測
定結果を記載した樹脂材料の特性記載書面の例である。
◆ 樹脂材料と被着材の両方について、従来から用いられて
いる縦弾性係数やこれに代わる曲げ弾性率、ポアソン
比、線膨張係数等の物性値を測定するかまたは与えられ
れば、これらの値から、成形状態で樹脂モールド部品等
の内部の接着界面に発生する応力を解析によって予測す
ることができる。FIG. 9 is an example of a document describing the characteristics of a resin material, which describes the measurement results of the adhesive strength by the method of the present invention.
◆ For both resin materials and adherends, if the physical properties such as the longitudinal modulus of elasticity and the alternative bending modulus of elasticity, Poisson's ratio, linear expansion coefficient, etc., are measured or given, these values are used. From the above, it is possible to predict the stress generated at the adhesive interface inside the resin molded component or the like in the molded state by analysis.
【0097】従って、若し本発明の方法によって求めた
Ki等のパラメータによる真の接着強度が、図9に示し
た書面等の形で与えられるならば、この接着強度と応力
の予測結果とを比較することによって、実際に樹脂材料
の成形品を作成することなく、界面の剥離発生の有無や
剥離発生の程度を定量的に予測評価することができる。Therefore, if the true adhesive strength based on the parameters such as K i obtained by the method of the present invention is given in the form of the document shown in FIG. By comparing, it is possible to quantitatively predict and evaluate the presence or absence of peeling at the interface and the degree of peeling, without actually forming a molded product of a resin material.
【0098】本発明の接着強度測定方法では剥離部分が
すでに存在している場合の剥離進展に対する強度を求め
ているので、これによる接着強度をもとに成形品の剥離
発生の有無を予測する場合は、微小な剥離部分の存在を
仮定して、そこからの剥離進展の有無を評価すれば良
い。In the adhesive strength measuring method of the present invention, the strength against the peeling progress when the peeled portion already exists is calculated. Therefore, when the presence or absence of peeling of the molded product is predicted based on the resulting adhesive strength. In the case of, it is sufficient to evaluate the presence or absence of delamination development from the presence of a minute delamination portion.
【0099】従来から用いられている接着強度が試験片
の寸法や形状に依存するため材質間等の相対比較にしか
利用できなかったのに対し、本発明の方法で測定した接
着強度は成形品の接着信頼性の定量評価に適用すること
ができるので、測定結果の表記にあたっては、上下反転
した3点曲げ試験或いは剪断応力の反転による方法等、
測定方法を表示することが望ましい。Since the conventionally used adhesive strength depends on the size and shape of the test piece, it can be used only for relative comparison between materials, but the adhesive strength measured by the method of the present invention is a molded product. Since it can be applied to the quantitative evaluation of the adhesion reliability of, in the notation of the measurement result, a method of upside down three-point bending test or a method of reversing shear stress, etc.
It is desirable to display the measurement method.
【0100】接着強度の測定結果は図9に示した検査成
績書だけでなく、樹脂材料の各種仕様書や収納容器に記
載しても、樹脂材料の接着信頼性の予測評価を可能にす
る効果がある。The measurement result of the adhesive strength is not limited to the inspection result sheet shown in FIG. 9, but the effect of making it possible to predict and evaluate the adhesive reliability of the resin material, even if it is described in various specifications of the resin material or the container There is.
【0101】尚、発生応力の解析にあたっては上記のよ
うに樹脂材料のポアソン比が必要となるが、ポアソン比
は曲げ弾性率等に比べて測定が煩雑である上、応力解析
結果への影響が小さいため、図9の例のように記載を省
略しても差し支えはない。The Poisson's ratio of the resin material is required for the analysis of the generated stress as described above. However, the Poisson's ratio is more complicated to measure than the flexural modulus, and has an effect on the stress analysis result. Since it is small, the description may be omitted as in the example of FIG.
【0102】樹脂材料の接着強度は、被着材の材質や表
面状態、温度や湿度等の環境条件、成形条件等によって
変化するため、接着強度の測定結果を記載する場合は、
測定結果の数値とともにこれらの測定条件を併記する
か、または温度等の測定条件に対してグラフの形で表示
することが望ましい。Since the adhesive strength of the resin material changes depending on the material and surface condition of the adherend, environmental conditions such as temperature and humidity, molding conditions, etc., when describing the measurement results of the adhesive strength,
It is desirable to write these measurement conditions together with the numerical values of the measurement results, or display them in the form of a graph for the measurement conditions such as temperature.
【0103】図10は、本発明の方法によって求めた半
導体封止用エポキシ樹脂と半導体リードフレーム用Fe
−42Ni合金板の真の接着強度Kicと温度との関係を
示すグラフである。FIG. 10 shows the epoxy resin for semiconductor encapsulation and the Fe for semiconductor lead frame obtained by the method of the present invention.
It is a graph showing the relationship between the true bond strength K ics and temperature -42Ni alloy plate.
【0104】従来の接着強度測定方法では、真の接着強
度だけでなく残留応力も温度によって変化するため、接
着強度の温度依存性を定量的に求めることはできなかっ
た。図10のように真の接着強度が温度の関数として与
えられれば、温度の関数として解析によって求めた成形
品の発生応力との比較によって、剥離発生の限界温度を
予測することも可能となる。In the conventional adhesive strength measuring method, not only the true adhesive strength but also the residual stress changes with temperature, so that the temperature dependence of the adhesive strength cannot be quantitatively obtained. If the true bond strength is given as a function of temperature as shown in FIG. 10, it is also possible to predict the critical temperature at which peeling occurs by comparison with the stress generated in the molded product obtained by analysis as a function of temperature.
【0105】次に、本発明の方法による接着強度をもと
に、樹脂封止型半導体装置加熱時の、リードフレームと
封止樹脂の接着界面の剥離発生温度を予測した例を示
す。図11は、評価対象とした樹脂封止型半導体装置の
構造を示す断面図、図12は、剥離発生温度の予測結果
である。Next, an example of predicting the peeling occurrence temperature of the adhesive interface between the lead frame and the sealing resin when heating the resin-sealed semiconductor device based on the adhesive strength by the method of the present invention will be shown. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of the resin-encapsulated semiconductor device which is the object of evaluation, and FIG. 12 is a prediction result of the peeling occurrence temperature.
【0106】図11において、半導体素子8は、Fe−
42Ni合金製リードフレームのタブ9部分に接着剤な
どによって固定されており、タブ9の周囲には複数のリ
ード10が、同一のリードフレーム材によって形成され
ている。半導体素子8表面の電極とリード10は、図示
していない金属細線によって電気的に接続されており、
これらの各部材は、リード10の外部引き出し部を除い
て、エポキシ系の封止樹脂11によってモールドされて
いる。In FIG. 11, the semiconductor element 8 is made of Fe-
The lead frame is made of 42Ni alloy, and is fixed to the tab 9 of the lead frame with an adhesive or the like. A plurality of leads 10 are formed around the tab 9 with the same lead frame material. The electrodes on the surface of the semiconductor element 8 and the leads 10 are electrically connected by a thin metal wire (not shown),
Each of these members is molded with an epoxy-based sealing resin 11 except for the lead-out portion of the lead 10.
【0107】図11に示したような樹脂封止型半導体装
置は、配線基板へのはんだ付け実装の際、200℃以上
の高温にさらされ、このときの熱応力によって半導体装
置内各部の接着界面に剥離が発生することがある。そこ
で、タブ9下面の封止樹脂11との接着界面端部に、図
11に示すような微小な剥離部分12の存在を仮定し、
樹脂封止型半導体を種々の温度に加熱したときに剥離先
端13に発生する応力拡大係数Kiの値を有限要素法に
よって解析した。更に、本発明の方法を用いて、種々の
温度における封止樹脂11とリードフレーム材との真の
接着強度Kicを測定し、前記解析結果と比較した。The resin-encapsulated semiconductor device as shown in FIG. 11 is exposed to a high temperature of 200 ° C. or higher when it is mounted on a wiring board by soldering, and the thermal stress at this time causes the bonding interface between the various parts in the semiconductor device. Peeling may occur. Therefore, it is assumed that a minute peeled portion 12 as shown in FIG. 11 exists at the end of the adhesive interface with the sealing resin 11 on the lower surface of the tab 9,
The value of the stress intensity factor K i generated at the peeling tip 13 when the resin-sealed semiconductor was heated to various temperatures was analyzed by the finite element method. Furthermore, using the method of the present invention, the true adhesive strength K ic between the sealing resin 11 and the lead frame material at various temperatures was measured and compared with the above analysis results.
【0108】図12に比較結果を示す。図12におい
て、右上がりの曲線は、解析によって求めた発生応力拡
大係数Kiと加熱温度との関係、右下がりの曲線は、実
験によって求めた真の接着強度Kicと測定温度との関係
を示し、両曲線の交点が剥離発生温度、すなわち微小な
剥離部分12からの剥離進展発生温度を与えることにな
る。また、図12の応力拡大係数Kiの解析結果を示す
曲線上には、実際の樹脂封止型半導体装置を種々の温度
の恒温槽中に10分間放置して、その後超音波検査装置
でタブ9下面の剥離発生状況を観察した結果が、種々の
記号によって示してある。FIG. 12 shows the comparison result. In FIG. 12, the curve rising to the right shows the relationship between the stress intensity factor K i generated by the analysis and the heating temperature, and the curve descending to the right shows the relationship between the true adhesive strength K ic found by the experiment and the measurement temperature. The intersection of both curves gives the peeling generation temperature, that is, the peeling development generation temperature from the minute peeling portion 12. Further, on the curve showing the analysis result of the stress intensity factor K i of FIG. 12, actual resin-sealed semiconductor devices were left in a constant temperature bath at various temperatures for 10 minutes, and then tabbed by an ultrasonic inspection apparatus. 9 The results of observing the occurrence of peeling on the lower surface are shown by various symbols.
【0109】白の丸印は、その温度でタブ9の下面に剥
離が観察されなかったサンプル、黒の丸印は、その温度
でタブ9下面の全面が剥離していたサンプルを示し、白
と黒の混在した丸印は、黒の領域の大小によって、タブ
9下面端部近傍の部分的な剥離の大小を示している。White circles represent samples in which peeling was not observed on the lower surface of the tab 9 at that temperature, and black circles represent samples in which the entire lower surface of the tab 9 was peeled at that temperature. The circles in which black is mixed indicate the magnitude of partial peeling near the lower end of the tab 9 depending on the magnitude of the black area.
【0110】図12で分かるように、発生応力拡大係数
Kiが真の接着強度Kicより低い温度領域ではタブ9下
面の剥離は観察されず、真の接着強度Kicより高い温度
領域では全面剥離、また両曲線の交点付近の温度領域で
は部分剥離が観察された。[0110] As seen in FIG. 12, the peeling of the tab 9 underside generated stress intensity factor K i is at a lower temperature region than the true bond strength K ics is not observed, the entire surface is at a higher temperature range than the true bond strength K ics Peeling and partial peeling were observed in the temperature region near the intersection of both curves.
【0111】この結果は、本発明の方法で求めた接着強
度と、樹脂封止型半導体装置の応力解析結果を比較する
ことによって、樹脂封止型半導体装置内部の剥離発生を
予測できることを示している。This result shows that the occurrence of peeling inside the resin-sealed semiconductor device can be predicted by comparing the adhesive strength obtained by the method of the present invention and the stress analysis result of the resin-sealed semiconductor device. There is.
【0112】上記のように剥離の発生を定量的に予測で
きれば、実際に樹脂材料の成形品を作成することなく、
最適な樹脂材料、リードフレーム材料や、めっきなどの
リードフレームの表面処理条件、樹脂モールド条件、及
びこれらの組合せ条件などを選定することができる。If the occurrence of peeling can be quantitatively predicted as described above, it is possible to form a molded article of a resin material without actually producing a molded article.
The optimum resin material, lead frame material, lead frame surface treatment conditions such as plating, resin molding conditions, and combinations thereof can be selected.
【0113】[0113]
【発明の効果】本発明によれば、負荷荷重による応力に
残留応力を加算した場合と減算した場合の二つの接着強
度が得られ、しかも接着界面の応力分布を考慮すること
ができるので、残留応力の解析を行うことなく真の接着
強度と残留応力を分離できるとともに、試験片の寸法や
形状に依存しない普遍的な接着強度を高精度かつ容易に
測定することができる。According to the present invention, two adhesive strengths can be obtained when the residual stress is added to and subtracted from the stress due to the applied load, and the stress distribution at the adhesive interface can be taken into consideration. True adhesive strength and residual stress can be separated without performing stress analysis, and universal adhesive strength that does not depend on the size and shape of the test piece can be measured with high precision and ease.
【0114】また本発明によれば、解析によって求めた
成形品の応力と真の接着強度を比較することができるの
で、実際に成形品を作成することなく、成形品内部の接
着界面の信頼性を予測評価することができる。Further, according to the present invention, since the stress of the molded product obtained by the analysis and the true adhesive strength can be compared with each other, the reliability of the adhesive interface inside the molded product can be improved without actually forming the molded product. Can be estimated and evaluated.
【図1】本発明の一実施例である樹脂材料の接着強度測
定方法において、試験片の形状と荷重の負荷方法を示す
正面図である。FIG. 1 is a front view showing a shape of a test piece and a load application method in an adhesive strength measuring method for a resin material which is an embodiment of the present invention.
【図2】図1について、剥離進展開始時の各応力間の関
係の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a relationship between stresses at the start of peeling progress with respect to FIG.
【図3】半導体封止用エポキシ樹脂と半導体リードフレ
ーム用Fe−42Ni合金板との接着試験片について、
有限要素法で解析した剥離進展開始時の剥離先端近傍の
応力分布を示す説明図である。FIG. 3 shows an adhesion test piece between an epoxy resin for semiconductor encapsulation and a Fe-42Ni alloy plate for a semiconductor lead frame.
It is explanatory drawing which shows the stress distribution of the peeling tip vicinity at the time of the peeling progress start analyzed by the finite element method.
【図4】図3と同一の試験片について、負荷荷重のみに
よる見掛けの応力分布と熱応力分布、及び真の接着強度
である限界の応力分布の関係を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between an apparent stress distribution and a thermal stress distribution due to only a load, and a limit stress distribution which is a true adhesive strength, for the same test piece as FIG.
【図5】図3と同一の試験片について、負荷荷重のみに
よる見掛けの応力拡大係数と熱応力のみによる応力拡大
係数、及び真の接着強度である限界の応力拡大係数の関
係を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the apparent stress intensity factor due to only the applied load, the stress intensity factor due to only thermal stress, and the limit stress intensity factor that is the true adhesive strength for the same test piece as in FIG. 3; is there.
【図6】本発明の他の実施例である樹脂材料の接着強度
測定方法において、試験片の形状と荷重の負荷方法を示
す正面図である。FIG. 6 is a front view showing a shape of a test piece and a load application method in an adhesive strength measuring method for a resin material which is another embodiment of the present invention.
【図7】本発明の更に他の実施例である樹脂材料の接着
強度測定方法において、試験片の形状と荷重の負荷方法
を示す正面図である。FIG. 7 is a front view showing a shape of a test piece and a load application method in an adhesive strength measuring method for a resin material which is still another embodiment of the present invention.
【図8】本発明の更に他の実施例である樹脂材料の接着
強度測定方法において、試験片の形状と荷重の負荷方法
を示す正面図である。FIG. 8 is a front view showing a shape of a test piece and a load application method in an adhesive strength measuring method for a resin material which is still another embodiment of the present invention.
【図9】本発明の方法による接着強度の測定結果を記載
した樹脂材料の特性記載書面の平面図である。FIG. 9 is a plan view of the characteristic description document of the resin material in which the measurement result of the adhesive strength by the method of the present invention is described.
【図10】半導体封止用エポキシ樹脂と半導体リードフ
レーム用Fe−42Ni合金板の真の接着強度と温度と
の関係を示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the true adhesive strength and the temperature of the epoxy resin for semiconductor encapsulation and the Fe-42Ni alloy plate for semiconductor lead frames.
【図11】本発明の方法による接着強度を用いて接着界
面の剥離発生温度の予測を行った樹脂封止型半導体装置
の構造を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of a resin-encapsulated semiconductor device in which the peeling occurrence temperature at the adhesive interface is predicted using the adhesive strength according to the method of the present invention.
【図12】図11の樹脂封止型半導体装置について、剥
離発生温度の予測を行った結果を示す説明図である。12 is an explanatory diagram showing a result of prediction of a peeling occurrence temperature of the resin-encapsulated semiconductor device of FIG.
1…試験片、2…樹脂、3…被着材、4…接着界面、5
…剥離部分、6…支点、7…剥離先端、8…半導体素
子、9…タブ、10…リード、11…封止樹脂、12…
剥離部分、13…剥離先端、P1…荷重、P2…荷重、τ
r…残留応力、τ1…荷重P1による剪断応力、τ2…荷重
P2による剪断応力、τc…限界の剪断応力、x…接着界
面に平行な座標軸、y…接着界面に垂直な座標軸、τxy
…剪断応力、σy…垂直応力、Ki1…荷重P1による応力
拡大係数、Ki2…荷重P2による応力拡大係数、Kic…
真の接着強度に対応する応力拡大係数、Kir…残留応力
に対応する応力拡大係数。1 ... test piece, 2 ... resin, 3 ... adherend, 4 ... adhesive interface, 5
... Peeling portion, 6 ... Support point, 7 ... Peeling tip, 8 ... Semiconductor element, 9 ... Tab, 10 ... Lead, 11 ... Sealing resin, 12 ...
Peeling portion, 13 ... Peeling tip, P 1 ... Load, P 2 ... Load, τ
r ... residual stress, τ 1 ... shear stress due to load P 1 , τ 2 ... shear stress due to load P 2 , τ c ... limit shear stress, x ... coordinate axis parallel to adhesive interface, y ... coordinate axis perpendicular to adhesive interface , Τ xy
... Shear stress, σ y ... Vertical stress, K i1 ... Stress intensity factor by load P 1 , K i2 ... Stress intensity factor by load P 2 , K ic ...
Stress intensity factor corresponding to true adhesive strength, Kir ... Stress intensity factor corresponding to residual stress.
Claims (21)
着強度を、被着材名と共に表記することを特徴とする樹
脂材料の表示方法。1. A method of displaying a resin material, wherein the adhesive strength of the resin to the adherend based on the shear stress is indicated together with the adherend name.
樹脂の被着材に対する接着強度を表記することを特徴と
する樹脂材料の表示方法。2. A method of displaying a resin material, wherein the adhesive strength of a resin to an adherend, which is obtained by substantially excluding the influence of residual stress, is indicated.
脂硬化物であり、前記樹脂材料は樹脂組成物乃至重合前
原料であることを特徴とする樹脂材料の表示方法。3. The method for displaying a resin material according to claim 1, wherein the resin is a cured resin, and the resin material is a resin composition or a pre-polymerization raw material.
力拡大係数で示すことを特徴とする樹脂材料の表示方
法。4. The method for displaying a resin material according to claim 1, wherein the notation is represented by a stress intensity factor.
ずみエネルギ解放率で示すことを特徴とする樹脂材料の
表示方法。5. The method for displaying a resin material according to claim 1 or 2, wherein the notation is a strain energy release rate.
着強度を、被着材名と共に表記することを特徴とする樹
脂材料の収納容器。6. A container for a resin material, wherein the adhesive strength of the resin to the adherend based on the shear stress is indicated together with the adherend name.
樹脂の被着材に対する接着強度を表記することを特徴と
する樹脂材料の収納容器。7. A container for a resin material, wherein the adhesive strength of the resin to the adherend is determined by substantially excluding the influence of residual stress.
脂硬化物であり、前記樹脂材料は樹脂組成物乃至重合前
原料であることを特徴とする樹脂材料の収納容器。8. The container for resin material according to claim 6, wherein the resin is a cured resin and the resin material is a resin composition or a raw material before polymerization.
力拡大係数で示すことを特徴とする樹脂材料の収納容
器。9. The container for resin material according to claim 6 or 7, wherein the notation is indicated by a stress intensity factor.
ひずみエネルギ解放率で示すことを特徴とする樹脂材料
の収納容器。10. The container of resin material according to claim 6 or 7, wherein the notation is a strain energy release rate.
接着強度を、被着材名と共に表記することを特徴とする
樹脂材料の掲載書面。11. A publication of a resin material, wherein the adhesive strength of the resin to the adherend based on the shear stress is described together with the adherend name.
た樹脂の被着材に対する接着強度を表記することを特徴
とする樹脂材料の掲載書面。12. A document of a resin material, which describes the adhesive strength of a resin to an adherend obtained by substantially excluding the influence of residual stress.
脂は樹脂硬化物であり、前記樹脂材料は樹脂組成物乃至
重合前原料であることを特徴とする樹脂材料の掲載書
面。13. The publication of a resin material according to claim 11 or 12, wherein the resin is a cured resin, and the resin material is a resin composition or a raw material before polymerization.
記は応力拡大係数で示すことを特徴とする樹脂材料の掲
載書面。14. The document of claim 11 or 12, wherein the notation is indicated by a stress intensity factor.
記はひずみエネルギ解放率で示すことを特徴とする樹脂
材料の掲載書面。15. The publication of a resin material according to claim 11 or 12, wherein the notation is a strain energy release rate.
材料からなる構成において、前記少なくとも一つの樹脂
と他の材料との間の接着界面に予め部分的に剥離箇所を
設け、接着界面に互いに逆向きの剪断応力が作用するよ
うな2種類の荷重を個別に負荷して、夫々の荷重負荷に
対する剥離進展強度を求めることを特徴とする樹脂材料
の接着強度測定方法。16. A structure comprising two or more materials containing at least one resin, wherein an adhesive interface between said at least one resin and another material is partially preliminarily provided with a peeling portion, and the adhesive interface is provided with a mutual peeling portion. A method for measuring the adhesive strength of a resin material, which comprises individually applying two types of loads on which reverse shear stresses are applied, and obtaining the peeling progress strength for each load.
材料によって層状にされた構成において、前記少なくと
も一つの樹脂と他の材料との間の接着界面に予め部分的
に剥離箇所を設け、接着界面に垂直な方向の曲げ荷重
を、向きを反転させて負荷することにより逆向きの剪断
応力を作用させることを特徴とする樹脂材料の接着強度
測定方法。17. In a structure in which two or more materials containing at least one resin are layered, a peeling point is partially provided in advance at a bonding interface between the at least one resin and another material, and the bonding is performed. A method for measuring the adhesive strength of a resin material, which comprises applying a bending load in a direction perpendicular to the interface by inverting the direction and applying a shear stress in the opposite direction.
材料からなる構成において、前記少なくとも一つの樹脂
と他の材料との間の接着界面に予め部分的に剥離箇所を
設け、接着界面に作用する残留応力と同一方向及び逆方
向の応力を個別に作用させて接着強度を求めることを特
徴とする樹脂材料の接着強度測定方法。18. A structure comprising two or more materials containing at least one resin, wherein a peeling portion is partially provided in advance at a bonding interface between the at least one resin and another material, and acts on the bonding interface. A method for measuring the adhesive strength of a resin material, characterized in that the adhesive strength is obtained by individually applying a stress in the same direction and a reverse direction to the residual stress to be applied.
し、該金属を被着材として得られた樹脂の接着強度を基
にして、樹脂と金属の組合せを選択することを特徴とす
る複合体の製造方法。19. A composite, characterized in that, when forming a composite of a resin and a metal, a combination of the resin and the metal is selected based on the adhesive strength of the resin obtained by using the metal as an adherend. Body manufacturing method.
シ系であり、前記金属は銅、銅合金または鉄−42ニッ
ケルから選択されるものであることを特徴とする複合体
の製造方法。20. The method for producing a composite according to claim 19, wherein the resin is epoxy-based, and the metal is selected from copper, copper alloy, and iron-42 nickel.
止樹脂でモールド成形するに際し、該金属製リードフレ
ームの材料を被着材として得られた封止樹脂の接着強度
を基にして、封止樹脂の材料、金属製リードフレームの
材料、金属性リードフレームの表面処理条件、のうちの
いずれか、または相互の組合せを選択することを特徴と
する半導体装置の製造方法。21. When molding a metallic lead frame and a semiconductor element with a sealing resin, sealing is performed based on the adhesive strength of the sealing resin obtained by using the material of the metallic lead frame as an adherend. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that any one of a resin material, a metal lead frame material, a metal lead frame surface treatment condition, or a combination thereof is selected.
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Publication Number | Publication Date |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013181792A (en) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Fracture mechanics parameter measuring method |
JP2021043077A (en) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | 日本製鉄株式会社 | Strength test method and strength test piece |
-
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- 1993-05-14 JP JP11271193A patent/JP3453784B2/en not_active Expired - Lifetime
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