JPH10221240A - 界面強度測定装置 - Google Patents
界面強度測定装置Info
- Publication number
- JPH10221240A JPH10221240A JP2344097A JP2344097A JPH10221240A JP H10221240 A JPH10221240 A JP H10221240A JP 2344097 A JP2344097 A JP 2344097A JP 2344097 A JP2344097 A JP 2344097A JP H10221240 A JPH10221240 A JP H10221240A
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】基板と薄膜とからなる試料のはく離強度を測定
し、はく離エネルギを算出する際、測定系は大気環境用
であり、高温高湿環境での測定に対応していない。高温
高湿状態に放置した試料を取り出して試験することがで
きるが、電気電子部品で対象にする試料は小型であり、
短時間でも環境が変化すると試料中の環境が変化する。 【解決手段】試料の温湿度を保持させるための恒温恒湿
槽と、試料に引張り変形を与える手段と、試料に加わる
荷重と変位の測定手段と、試料の変形形状の測定手段
と、恒温恒湿槽の環境，荷重，変形を制御する制御装置
を具備した界面強度測定装置で、恒温恒湿槽内に、基板
と薄膜とからなる試料の変形形状の撮影装置を設け、は
く離点付近の薄膜の変形形状を逐次測定し、測定結果を
処理装置で処理する。
し、はく離エネルギを算出する際、測定系は大気環境用
であり、高温高湿環境での測定に対応していない。高温
高湿状態に放置した試料を取り出して試験することがで
きるが、電気電子部品で対象にする試料は小型であり、
短時間でも環境が変化すると試料中の環境が変化する。 【解決手段】試料の温湿度を保持させるための恒温恒湿
槽と、試料に引張り変形を与える手段と、試料に加わる
荷重と変位の測定手段と、試料の変形形状の測定手段
と、恒温恒湿槽の環境，荷重，変形を制御する制御装置
を具備した界面強度測定装置で、恒温恒湿槽内に、基板
と薄膜とからなる試料の変形形状の撮影装置を設け、は
く離点付近の薄膜の変形形状を逐次測定し、測定結果を
処理装置で処理する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、界面強度測定装置
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】情報機器などに使用されている電子電気
部品は、基本的に異種部材を積層した構造になってい
る。このため、このような電子電気部品に機械的負荷、
または熱的負荷が加わると、部材界面にせん断力が作用
し、破壊が生じることがある。このように電気電子部品
の開発では、界面強度に対する配慮が重要であり、使用
する材料の選定や採用した材料に評価を行うために、界
面強度の測定装置が必要になる。特に電気電子部品では
１０年の保証期間があり、それを加速模擬するために、
高温高湿環境での加速試験が実施される。
部品は、基本的に異種部材を積層した構造になってい
る。このため、このような電子電気部品に機械的負荷、
または熱的負荷が加わると、部材界面にせん断力が作用
し、破壊が生じることがある。このように電気電子部品
の開発では、界面強度に対する配慮が重要であり、使用
する材料の選定や採用した材料に評価を行うために、界
面強度の測定装置が必要になる。特に電気電子部品では
１０年の保証期間があり、それを加速模擬するために、
高温高湿環境での加速試験が実施される。
【０００３】材料の界面強度の測定方法としては、大気
環境で、接合材のピール強度を測定し、はく離エネルギ
を算出することにより、接合材の界面強度を評価する方
法が、インターナショナル ジャーナル オブ フラク
チャー ６６巻(１９９４年)の４５頁から７０頁に記載
されている。
環境で、接合材のピール強度を測定し、はく離エネルギ
を算出することにより、接合材の界面強度を評価する方
法が、インターナショナル ジャーナル オブ フラク
チャー ６６巻(１９９４年)の４５頁から７０頁に記載
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、基板と
薄膜とからなる試料のはく離強度を測定し、はく離エネ
ルギを算出するにあたり、測定系は大気環境用であり、
高温高湿環境での測定に対応していない。高温高湿状態
に放置した試料を取り出して試験することも可能である
が、電気電子部品で対象にする試料は小型であり、短時
間でも環境が変化すると試料中の環境が変化する恐れが
ある。
薄膜とからなる試料のはく離強度を測定し、はく離エネ
ルギを算出するにあたり、測定系は大気環境用であり、
高温高湿環境での測定に対応していない。高温高湿状態
に放置した試料を取り出して試験することも可能である
が、電気電子部品で対象にする試料は小型であり、短時
間でも環境が変化すると試料中の環境が変化する恐れが
ある。
【０００５】さらに、従来技術では、撮影回数を増やせ
ば、接合界面の複数の点のはく離状態を観察することが
できるものの、その数は自ずと限界があり、また、近接
した点の観察は時間的に撮影することが困難であるとい
う欠点がある。特に上述のように電気電子部品の界面強
度はばらつくため、複数の連続した点の界面強度を知る
必要があり、この目的に対してはこの方法は不向きであ
る。
ば、接合界面の複数の点のはく離状態を観察することが
できるものの、その数は自ずと限界があり、また、近接
した点の観察は時間的に撮影することが困難であるとい
う欠点がある。特に上述のように電気電子部品の界面強
度はばらつくため、複数の連続した点の界面強度を知る
必要があり、この目的に対してはこの方法は不向きであ
る。
【０００６】本発明の目的は、特に電気電子部品を中心
とする基板と薄膜とからなる試料の界面強度を高温高湿
環境で簡便に連続的にかつ精度良く測定する装置を提供
することにある。
とする基板と薄膜とからなる試料の界面強度を高温高湿
環境で簡便に連続的にかつ精度良く測定する装置を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は試料の温湿度を保持させるための恒温恒湿
槽と、試料に引張り変形を与える手段と、試料に加わる
荷重と変位を測定する手段と、試料の変形形状を測定す
る手段と、恒温恒湿槽の環境，荷重，変形を制御する制
御装置を具備した界面強度測定装置で、恒温恒湿槽内
に、基板と薄膜とからなる試料の変形形状を撮影する撮
影装置を設け、はく離点付近の薄膜の変形形状を逐次測
定し、測定結果を処理装置で処理することにより、基板
と薄膜のはく離強度を評価する。
め、本発明は試料の温湿度を保持させるための恒温恒湿
槽と、試料に引張り変形を与える手段と、試料に加わる
荷重と変位を測定する手段と、試料の変形形状を測定す
る手段と、恒温恒湿槽の環境，荷重，変形を制御する制
御装置を具備した界面強度測定装置で、恒温恒湿槽内
に、基板と薄膜とからなる試料の変形形状を撮影する撮
影装置を設け、はく離点付近の薄膜の変形形状を逐次測
定し、測定結果を処理装置で処理することにより、基板
と薄膜のはく離強度を評価する。
【０００８】また、界面強度測定装置で、はく離した薄
膜の変形形状を画像処理装置を用いて解析し、薄膜の塑
性変形で消費されたエネルギを考慮して、試料のはく離
荷重から界面のはく離エネルギを算出し、はく離強度を
評価する。
膜の変形形状を画像処理装置を用いて解析し、薄膜の塑
性変形で消費されたエネルギを考慮して、試料のはく離
荷重から界面のはく離エネルギを算出し、はく離強度を
評価する。
【０００９】さらに、界面強度測定装置で、同一試料内
のはく離エネルギを連続的に採取したデータを統計処理
し、はく離強度を評価する。
のはく離エネルギを連続的に採取したデータを統計処理
し、はく離強度を評価する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。
照して説明する。
【００１１】図１は本発明の実施例の概略を示す断面図
である。恒温恒湿槽２内の試料設置台３上に試料１が載
置されている。試料１は基板１ａと薄膜１ｂとからな
る。薄膜１ｂの一部は剥がされ、試料取付け治具４に取
付けられる。試料取付け治具４は変位駆動装置５により
上方向に移動する。これにより基板１ａと薄膜１ｂは引
き剥がされる。このときのはく離荷重は、荷重計６で検
出する。引張り速度は、変位駆動装置５により変化させ
ることができる。恒温恒湿槽２内の環境は、槽側面に設
置された加熱加湿装置７により一定環境に保たれてい
る。これらの制御装置，測定装置は処理装置８が監視す
る。
である。恒温恒湿槽２内の試料設置台３上に試料１が載
置されている。試料１は基板１ａと薄膜１ｂとからな
る。薄膜１ｂの一部は剥がされ、試料取付け治具４に取
付けられる。試料取付け治具４は変位駆動装置５により
上方向に移動する。これにより基板１ａと薄膜１ｂは引
き剥がされる。このときのはく離荷重は、荷重計６で検
出する。引張り速度は、変位駆動装置５により変化させ
ることができる。恒温恒湿槽２内の環境は、槽側面に設
置された加熱加湿装置７により一定環境に保たれてい
る。これらの制御装置，測定装置は処理装置８が監視す
る。
【００１２】本発明は、基板と薄膜とからなる試料のは
く離強度を測定し、汎用的なパラメータであるはく離エ
ネルギを算出して、はく離強度を評価する。接着はく離
エネルギは、エネルギの平衡から以下の様に記述され
る。
く離強度を測定し、汎用的なパラメータであるはく離エ
ネルギを算出して、はく離強度を評価する。接着はく離
エネルギは、エネルギの平衡から以下の様に記述され
る。
【００１３】
【数１】 Ｇａ＝１／ｂ・(ｄＵｅｘｔ／ｄａ−ｄＵｓ／ｄａ−ｄＵｄ／ｄａ)…（数１） ｄＵｅｘｔは外部仕事、ｄＵｓは引き剥がされた部材の
引張り変形で蓄えられたひずみエネルギ、ｄＵｄは引き
剥がされた部材の引張りおよび曲げ変形で消費されたエ
ネルギである。ｂは試料の幅である。ｄＵｅｘｔ，ｄＵ
ｓは、はく離荷重および薄膜の材料定数から求めること
ができる。一方、ｄＵｄを求めるには、薄膜の応力−ひ
ずみ関係とともに、試験中の薄膜の塑性曲げ形状を把握
しておく必要がある。薄膜の応力−ひずみ関係は、予め
試料を作成して測定しておく。したがって、試験中の薄
膜の塑性曲げ形状を正確に測定することが、基板と薄膜
とからなる試料のはく離評価に要求される。
引張り変形で蓄えられたひずみエネルギ、ｄＵｄは引き
剥がされた部材の引張りおよび曲げ変形で消費されたエ
ネルギである。ｂは試料の幅である。ｄＵｅｘｔ，ｄＵ
ｓは、はく離荷重および薄膜の材料定数から求めること
ができる。一方、ｄＵｄを求めるには、薄膜の応力−ひ
ずみ関係とともに、試験中の薄膜の塑性曲げ形状を把握
しておく必要がある。薄膜の応力−ひずみ関係は、予め
試料を作成して測定しておく。したがって、試験中の薄
膜の塑性曲げ形状を正確に測定することが、基板と薄膜
とからなる試料のはく離評価に要求される。
【００１４】そこで、試験中の薄膜の塑性曲げ形状を測
定するために、恒温恒湿槽２内に撮影装置９を設置し、
はく離試験中に連続して、はく離点付近の薄膜の形状を
観察する。図２にはく離点近くの薄膜の形状を示す。は
く離点でのはく離角度または曲率の形状データを処理装
置８で処理し、曲げ塑性変形により消費されたエネルギ
を求める。この値、および図３に示すはく離荷重などの
データを数１に代入することにより、図４に示すように
界面はく離エネルギが逐次算出される。
定するために、恒温恒湿槽２内に撮影装置９を設置し、
はく離試験中に連続して、はく離点付近の薄膜の形状を
観察する。図２にはく離点近くの薄膜の形状を示す。は
く離点でのはく離角度または曲率の形状データを処理装
置８で処理し、曲げ塑性変形により消費されたエネルギ
を求める。この値、および図３に示すはく離荷重などの
データを数１に代入することにより、図４に示すように
界面はく離エネルギが逐次算出される。
【００１５】図５に本発明の実施例における制御線図を
示す。本実施例では、コンピュータ，ディスプレイ，温
湿度制御装置，変位制御装置，荷重測定装置，変形形状
観察装置から処理装置８が構成されている。変位制御装
置，温湿度制御装置はコンピュータの指令により作動
し、各々変位駆動装置５，加熱加湿装置７を制御する。
荷重計６からのデータは荷重測定装置を介し、撮影装置
９からの薄膜変形形状の画像データは変形形状観察装置
を介してコンピュータにより適当な処理が加えられ、試
料のはく離強度評価データがディスプレイに表示され
る。
示す。本実施例では、コンピュータ，ディスプレイ，温
湿度制御装置，変位制御装置，荷重測定装置，変形形状
観察装置から処理装置８が構成されている。変位制御装
置，温湿度制御装置はコンピュータの指令により作動
し、各々変位駆動装置５，加熱加湿装置７を制御する。
荷重計６からのデータは荷重測定装置を介し、撮影装置
９からの薄膜変形形状の画像データは変形形状観察装置
を介してコンピュータにより適当な処理が加えられ、試
料のはく離強度評価データがディスプレイに表示され
る。
【００１６】図４に示すように同一試料内ではく離エネ
ルギがばらつく場合、統計的手法により評価する。図６
は、同一試料内で採取した測定値の統計分布を評価し、
異常値の発見を行うためのフローを示す。測定値の大き
さに応じたヒストグラムを作成し、累積分布Ｆ＝Ｎ／
（Ｎ＋１）（Ｎはデータ点数）に基づき計算し、正規確
率プロットし、直線近似の適合性を検討し、適合が良け
れば、正規分布パラメータを決定し、平均値，標準偏差
を算出する。適合が悪い場合は、データが異常値である
か否かを検討し、その原因を追及することになる。図７
は図４で得られた測定値を正規確率プロットしたもの
で、グラフの横軸に試料のはく離エネルギを示し、縦軸
に累積確率Ｆを示しており、測定値の正規分布のパラメ
ータから平均値，標準偏差を求めることにより測定の再
現性高め、高信頼性の測定が行える。
ルギがばらつく場合、統計的手法により評価する。図６
は、同一試料内で採取した測定値の統計分布を評価し、
異常値の発見を行うためのフローを示す。測定値の大き
さに応じたヒストグラムを作成し、累積分布Ｆ＝Ｎ／
（Ｎ＋１）（Ｎはデータ点数）に基づき計算し、正規確
率プロットし、直線近似の適合性を検討し、適合が良け
れば、正規分布パラメータを決定し、平均値，標準偏差
を算出する。適合が悪い場合は、データが異常値である
か否かを検討し、その原因を追及することになる。図７
は図４で得られた測定値を正規確率プロットしたもの
で、グラフの横軸に試料のはく離エネルギを示し、縦軸
に累積確率Ｆを示しており、測定値の正規分布のパラメ
ータから平均値，標準偏差を求めることにより測定の再
現性高め、高信頼性の測定が行える。
【００１７】
【発明の効果】本発明による界面強度測定装置は、高温
高湿環境中での基板と薄膜とからなる試料の界面強度を
簡便に連続的にかつ精度良く測定することができるの
で、電気電子部品で使用時に問題となる界面はく離を把
握するのに役に立つ。
高湿環境中での基板と薄膜とからなる試料の界面強度を
簡便に連続的にかつ精度良く測定することができるの
で、電気電子部品で使用時に問題となる界面はく離を把
握するのに役に立つ。
【図１】本発明の実施例の界面強度測定装置のブロック
図。
図。
【図２】薄膜試料のはく離点付近の変形形状の説明図。
【図３】はく離試験におけるはく離荷重とはく離位置の
測定図。
測定図。
【図４】はく離エネルギとはく離位置の特性図。
【図５】本発明の実施例の制御線図。
【図６】本発明の実施例の統計処理のフローチャート。
【図７】測定図を確率プロットに表示した例を示す特性
図。
図。
１…試料、１ａ…基板、１ｂ…薄膜、２…恒温恒湿槽、
３…試料設置台、４…試料取付け治具、５…変位駆動装
置、６…荷重計、７…加熱加湿装置、８…処理装置、９
…撮影装置。
３…試料設置台、４…試料取付け治具、５…変位駆動装
置、６…荷重計、７…加熱加湿装置、８…処理装置、９
…撮影装置。
Claims (3)
- 【請求項１】試料の温湿度を保持させるための恒温恒湿
槽と、上記試料に引張り変形を与える手段と、上記試料
に加わる荷重と変位の測定手段と、上記試料の変形形状
の測定手段と、上記恒温恒湿槽の環境，荷重，変形の制
御装置を具備した界面強度測定装置において、上記恒温
恒湿槽内に、基板と薄膜とからなる試料の変形形状を撮
影する撮影装置を設け、はく離点付近の薄膜の変形形状
を逐次測定し、測定結果を処理装置で処理することによ
り、基板と薄膜のはく離強度を評価することを特徴とす
る界面強度測定装置。 - 【請求項２】請求項１において、はく離した薄膜の変形
形状を画像処理装置を用いて解析し、薄膜の塑性変形で
消費されたエネルギを考慮して、上記試料のはく離荷重
から界面のはく離エネルギを算出し、はく離強度を評価
する界面強度測定装置。 - 【請求項３】請求項２において、同一試料内のはく離エ
ネルギを連続的に採取したデータを統計処理し、はく離
強度を評価する界面強度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2344097A JPH10221240A (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 界面強度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2344097A JPH10221240A (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 界面強度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10221240A true JPH10221240A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=12110568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2344097A Pending JPH10221240A (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 界面強度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10221240A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005283561A (ja) * | 2004-03-04 | 2005-10-13 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 水蒸気透過度測定装置 |
| JP2006194599A (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 剥離試験装置 |
| JP2008218588A (ja) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Toshiba Corp | 製品の製造方法及び工程管理プログラム |
| JP2013019838A (ja) * | 2011-07-13 | 2013-01-31 | Hiroshima Univ | 皮膜の剥離強度評価方法及び評価装置 |
| KR101673005B1 (ko) * | 2015-06-15 | 2016-11-16 | 주식회사 피스웰 | 압입 테스터 장치 |
-
1997
- 1997-02-06 JP JP2344097A patent/JPH10221240A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005283561A (ja) * | 2004-03-04 | 2005-10-13 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 水蒸気透過度測定装置 |
| JP2006194599A (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 剥離試験装置 |
| JP2008218588A (ja) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Toshiba Corp | 製品の製造方法及び工程管理プログラム |
| JP2013019838A (ja) * | 2011-07-13 | 2013-01-31 | Hiroshima Univ | 皮膜の剥離強度評価方法及び評価装置 |
| KR101673005B1 (ko) * | 2015-06-15 | 2016-11-16 | 주식회사 피스웰 | 압입 테스터 장치 |
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