WO2021153023A1 - 基板及び半導体パッケージ - Google Patents

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WO2021153023A1
WO2021153023A1 PCT/JP2020/045920 JP2020045920W WO2021153023A1 WO 2021153023 A1 WO2021153023 A1 WO 2021153023A1 JP 2020045920 W JP2020045920 W JP 2020045920W WO 2021153023 A1 WO2021153023 A1 WO 2021153023A1
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stress
land
light
detection unit
substrate
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廣仁 宮崎
裕史 西田
クリストファー ライト
ベルナデッテ エリオット－バウマン
ティモシー ベアード
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ソニーグループ株式会社
ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to substrates and semiconductor packages. More specifically, the present invention relates to a substrate and a semiconductor package on which elements such as electronic components are mounted.
  • a device for detecting damage to a substrate on which electronic components are mounted has been proposed.
  • a device has been proposed that uses an organic light emitting element to detect disconnection of wiring arranged on a substrate (see, for example, Patent Document 1).
  • This organic light emitting element is an element in which a light emitting layer is sandwiched between an anode and a cathode, and a voltage is applied to the light emitting layer via the anode and the cathode to emit light. Further, in this organic light emitting element, a common anode and a plurality of cathodes corresponding to a plurality of wirings to be inspected are arranged. When detecting a disconnection in the wiring of the substrate, the cathode is brought into contact with one end of the wiring to be inspected, and a voltage is applied between the other end of the wiring and the anode to cause the organic light emitting element to emit light. Since the organic light emitting element does not emit light in the wiring in which the wiring is broken, the disconnection of the wiring can be detected.
  • a module capable of detecting a breakage at a joint portion of a bonding material connecting an active element and a circuit pattern and predicting a failure of a circuit board including the joint portion of the active element has been proposed (Patent Document 2). reference).
  • a detection circuit is separately provided on the substrate in the vicinity of an electronic component having a large amount of current and a large amount of heat generation.
  • the detection circuit includes a first conductor made of a different metal or a different alloy, and a second conductor detector joined to the first conductor.
  • the electronic component has a plurality of electrodes, and these electrodes are connected to the circuit pattern of the substrate via gold bumps.
  • the conventional technique described in Patent Document 1 described above has a problem that damage to a substrate on which electronic components are mounted cannot be detected.
  • the mounting of the electronic component is performed, for example, by joining the terminals of the electronic component to the land arranged on the substrate. This joining is performed, for example, by soldering.
  • a substrate on which electronic components are mounted is mounted on an electronic device and used. While using this electronic device, the terminals of electronic components and the joints of the land of the board may be damaged. For example, due to changes in temperature during use, substrates and electronic components repeatedly expand and contract. When the coefficient of thermal expansion of the substrate and the electronic component is different, the displacement of expansion and contraction is different, and stress is generated at the joint portion. When this stress becomes large, damage such as breakage of the joint occurs.
  • the conventional technique described in Patent Document 1 described above has a problem that damage at a joint portion of terminals of such an electronic component cannot be detected.
  • a detector provided in a detection circuit detects that a failure such as a joint connecting an electronic component and a circuit pattern occurs due to heat generation of the electronic component or the like. It is a thing. However, in order to detect this breakage, it is necessary to separately install a detection circuit on the substrate.
  • This disclosure has been made in view of the above-mentioned problems, and it is possible to detect damage to a joint with a terminal of a mounted electronic component or damage to a semiconductor package without installing a detection circuit on a substrate. It is an object.
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and the first aspect thereof is composed of a base material portion, a stress luminescent material that emits light according to stress, and a transparent member. It is provided with a land that is arranged on the base material portion and the terminals of the elements are joined, and a photodetector unit that is arranged between the base material portion and the land and detects light from the stress-stimulated luminescent material. It is a substrate.
  • the mechanoluminescent body may be arranged only in the land at the corner of the plurality of lands to which the plurality of terminals of the element are joined.
  • the corner terminal joined to the corner land may have a wiring structure that does not have a function as a signal line through which an electric signal passes between the inside and outside of the element.
  • the photodetector may output an electric signal corresponding to the light from the mechanoluminescent body as a result of the detection.
  • a stress detection unit that detects the stress of the land based on the detection result in the light detection unit may be further provided.
  • the stress detection unit may detect the stress by comparing the detection result of the light detection unit with a predetermined threshold value.
  • the stress detection unit may detect the stress when the detection result of the light detection unit changes.
  • the holding unit for holding the detection result of the light detection unit is further provided, and the stress detection unit includes the detection result of the light detection unit and the detection result held by the holding unit.
  • the change in the detection result of the photodetector may be detected by comparing the above.
  • a plurality of the photodetectors are arranged between the base material and the land, and the stress detectors apply the stress based on the detection results of the plurality of photodetectors. It may be detected.
  • a damage detection unit that detects damage to the joint portion between the terminal and the land based on the detected stress may be further provided.
  • the land may be joined to the terminals by adhering the terminals of the element.
  • the land may be arranged in a recess formed in the base material portion.
  • the present disclosure has an effect of detecting the light emission of the stress-stimulated luminescent material arranged on the land. It is assumed that stress will be detected at the joints between terminals and lands.
  • a second aspect of the present disclosure is on a substrate on which a semiconductor provided with a large number of terminals is mounted, and on the terminal side and / or the package side, which emits light when the semiconductor terminals and / or the semiconductor package are damaged. It is a semiconductor package comprising the provided stress luminescent material and detecting the light emission of the stress luminescent material from the outside.
  • the stress luminescent material is a sheet-like stress provided in an adhesive that adheres between the resin body and / or the glass body that is the outer structure of the package and the substrate side. It may be a luminescent material.
  • the light beam emitted by the light emission of the stress-stimulated luminescent material may include wavelengths such as ultraviolet rays or near infrared rays other than the wavelengths in the visible light band.
  • the mechanoluminescent material may be provided only at the corner portion of the semiconductor terminal.
  • a photodetector may be installed around the above package.
  • the stress luminescent material is strontium aluminate (SrAl 2 O 4 : Eu) doped with europium and structurally controlled, and zinc sulfide (ZnS: Mn) doped with transition metal or rare earth.
  • strontium aluminate SrAl 2 O 4 : Eu
  • ZnS zinc sulfide
  • transition metal or rare earth e.g., calcium titanate ((Ba, Ca) TiO 3 : Pr)
  • CaYAl 3 O 7 : Ce) calcium aluminate yitrium
  • damage to the semiconductor terminal and / or the semiconductor package can be directly confirmed from the outside by directly visually observing the light emission of the stressed body from the outside.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows an example of light emission of the stress luminescent material which concerns on 1st Embodiment of this disclosure, A shows an example of change of light emission when stress is applied immediately after mounting, and B shows an example of change of light emission when stress is applied. It is a schematic diagram which shows the structural example of the stress detection part which concerns on 1st Embodiment of this disclosure. It is a schematic diagram which shows the structural example of the stress detection part (a modification of the stress detection part which concerns on 1st Embodiment) which concerns on 2nd Embodiment of this disclosure.
  • A is a schematic diagram showing a configuration example of the semiconductor package according to the third embodiment of the present disclosure, and B is a planar schematic diagram of A.
  • FIG. 5 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a configuration example of a land at a corner portion of the land of the substrate according to the third embodiment of the present disclosure.
  • It is explanatory drawing which shows the terminal arrangement of the semiconductor of the BGA structure used in the experimental example of this disclosure used for obtaining the basic structure after the 3rd Embodiment of this disclosure.
  • a graph showing the relationship between the number of times of energization for each terminal and the failure rate of each terminal carried out in the experimental example of the present disclosure, and the failure frequency of each terminal arranged in a large number are obtained in the present disclosure.
  • It is explanatory drawing which shows the experimental data obtained from the experimental example.
  • A is a schematic view showing a configuration example of the semiconductor package according to the fourth embodiment of the present disclosure
  • B is an enlarged cross-sectional view of a corner portion of A.
  • A is a schematic diagram showing a first modification of the semiconductor package according to the fourth embodiment of the present disclosure
  • B is a schematic showing a second modification of the semiconductor package according to the fourth embodiment of the present disclosure. It is a figure. It is a schematic diagram which shows the structural example of the light detection part which concerns on 5th Embodiment of this disclosure.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a substrate 10 of a semiconductor package according to an embodiment of the present disclosure.
  • the substrate 10 in the figure includes a base material portion 200 and a land 100.
  • the base material portion 200 is a plate-shaped base material constituting the substrate 10.
  • the land 100 is arranged on the surface of the base material portion 200.
  • the land 100 is a conductor to which terminals such as electronic components are bonded.
  • the land 100 in the figure represents an example of a land having a rectangular shape.
  • the lands 100 are arranged according to the terminals of the electronic components to be mounted.
  • the figure shows an example in which a plurality of lands 100 are arranged in a rectangular shape.
  • a plurality of electronic components can be mounted on the substrate 10.
  • the lands 100 are electrically connected to each other by wiring (not shown).
  • the substrate 10 corresponds to a circuit board on which a surface-mounted semiconductor component, a chip resistor, or the like is mounted, or a substrate in a semiconductor package in which a semiconductor chip is mounted on a bare chip.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the substrate 10 of the semiconductor package 1 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the figure is a diagram showing a state in which the electronic component 20A is mounted on the substrate 10.
  • the electronic component 20A includes a terminal 21.
  • the terminal 21 in the figure shows an example of being made of a spherical metal such as a solder ball.
  • the electronic component 20A is mounted on the substrate 10.
  • the substrate 10 in the figure shows an example in which the land 100 is embedded in the base material portion 200.
  • a surface-mounting lead terminal made of copper (Cu) or the like can also be applied to the terminal 21 of the electronic component 20A. Further, the electrode of the chip resistor can be applied to the terminal 21.
  • the electronic component 20A is an example of the element described in the claims.
  • a semiconductor element corresponds to the electronic component 20A.
  • This semiconductor element is composed of a member having a relatively small coefficient of thermal expansion, such as a semiconductor chip.
  • the base material portion 200 is composed of a member having a relatively large coefficient of thermal expansion such as resin. Therefore, different strains occur when the temperature changes. For example, when the temperatures of the substrate 10 and the electronic component 20A rise, the substrate 10 expands more than the electronic component 20A. Therefore, stress is generated at the connection portion between the substrate 10 and the electronic component 20A. Specifically, stress is applied to the joint between the terminal 21 and the land 100. If this stress is excessive, the joint will be damaged. Further, if the temperature change that causes such distortion is repeated, damage to the joint portion may progress, leading to breakage of the joint portion. In order to improve the reliability of the substrate 10 on which the electronic component 20A is mounted, it is necessary to detect such damage at the joint at an early stage.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of a portion of the land 100 of the substrate 10 of the semiconductor package 1 according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the area where the land 100 is arranged in FIG. 2.
  • the substrate 10 includes a base material unit 200, a land 100, a light detection unit 130, and a stress detection unit 300.
  • the base material portion 200 is a plate-shaped base material constituting the substrate 10.
  • the base material portion 200 is composed of an insulator, and lands 100 and wiring are arranged.
  • the base material portion 200 can be made of, for example, resin or ceramic. Further, the base material portion 200 can also be made of a composite material. Specifically, a base material portion 200 configured by impregnating a glass cloth with an epoxy resin can also be used.
  • the land 100 is a conductor to which terminals such as electronic components are bonded.
  • the land 100 in the figure can be made of a conductive resin.
  • the land 100 and the terminal 21 can be joined by the resin constituting the land 100 adhering the terminal 21.
  • the land 100 needs to transmit light, and a transparent resin is used as the resin constituting the land 100.
  • the land 100 in the figure represents an example in which the land 100 is arranged in the recess 110 formed in the base material portion 200.
  • the land 100 can be formed in a rectangular shape having a width of 1 mm, for example.
  • a stress luminescent body 120 is arranged on the land 100.
  • the stress luminescent material 120 emits light according to the stress applied to itself.
  • zinc sulfide (ZnS) doped with manganese (Mn) can be used.
  • strontium aluminate (SrAl 2 O 4 ) doped with europium (Eu) can also be used.
  • barium titanate / calcium ((Ba, Ca) TiO 3 ) doped with praseodymium (Pr) can also be used.
  • the stress luminescent material 120 one in which such a stress luminescent material is aggregated in the form of particles can be used.
  • the stress luminescent material 120 can be formed into particles having a diameter of 200 nm, for example.
  • the land 100 in the figure represents an example in which a plurality of stress luminescent bodies 120 are dispersed in a resin constituting the land 100.
  • the stress luminescent material 120 When stress is generated at the joint between the terminal 21 and the land 100 due to a change in ambient temperature or the like, the stress luminescent material 120 emits light. By detecting this light emission, the stress at the joint can be detected.
  • the photodetector 130 detects the light from the mechanoluminescent body 120.
  • An optical sensor can be used for the photodetector 130.
  • the photodetector 130 in the figure is arranged at the bottom of the recess 110. Further, the figure shows an example in which a plurality of photodetectors 130 are arranged. In this way, the photodetector 130 can be arranged between the base material 200 and the land 100.
  • the light detection unit 130 detects light and outputs a detection result. Specifically, the photodetector 130 generates and outputs an electric signal corresponding to the irradiated light. Hereinafter, this signal is referred to as a photodetection signal.
  • the photodetector 130 in the figure outputs a photodetection signal via the signal line 301.
  • the stress detection unit 300 detects stress based on the detection result of the light detection unit 130.
  • the stress detection unit 300 in the figure detects stress based on the light detection signals output from the plurality of light detection units 130.
  • the stress detection unit 300 can be configured by a semiconductor element such as a microcomputer, and can be built in the base material unit 200. Details of the configuration of the stress detection unit 300 will be described later.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the arrangement of the photodetector according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example in which a plurality of photodetectors 130 are arranged in recesses 110 of the base material 200. As shown in the figure, a plurality of photodetectors 130 can be arranged in a two-dimensional grid pattern. Although the photodetector 130 having 10 rows and 10 columns is arranged in the figure, the number of the photodetector 130 is not limited.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a photodetector according to an embodiment of the present disclosure.
  • the figure is a diagram showing a configuration example of the photodetector 130.
  • the photodetector 130 in the figure includes a photoconductor 131 and electrodes 132 and 133.
  • the photoconductor 131 has an electrical conductivity that changes according to the irradiated light.
  • a photoconductor composed of graphene can be used as the photoconductor 131.
  • the photoconductor 131 in the figure is composed of a thin film of graphene.
  • Electrodes 132 and 133 are electrodes connected to the photoconductor 131.
  • the electrodes 132 and 133 are arranged on the surface of the photoconductor 131 and are separated from each other at positions facing each other.
  • the electrodes 132 and 133 can be made of, for example, gold (Au).
  • a plurality of electrodes 132 and 133 are arranged, respectively, and are connected to the wirings 134 and 135, respectively.
  • the wirings 134 and 135 are connected to the signal line 301, respectively.
  • the photodetector 130 in the figure When the photodetector 130 in the figure is irradiated with light, the electrical conductivity of the photoconductor 131 between the electrodes 132 and 133 changes. At this time, by applying a voltage between the electrodes 132 and 133 via the signal line 301, the current corresponding to the change in the electrical conductivity can be detected. Specifically, when the photodetector 130 in the figure is irradiated with light, the electrical conductivity of the photoconductor 131 increases, and the current flowing between the electrodes 132 and 133 increases. By detecting this increase in current, the irradiated light can be detected. This current corresponds to the above-mentioned photodetection signal.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of light emission of the stress-stimulated luminescent material according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram showing a state of light emission of the stress-stimulated luminescent material 120 when stress is applied to the connection portion between the terminal 21 and the land 100.
  • the solid rectangle represents the land 100.
  • the solid circle represents the stress-stimulated luminescent material 120, and the hatching inside the circle represents the intensity of the luminescence of the stress-stimulated luminescent material 120. The higher the hatching density, the stronger the light emission.
  • the circle of the alternate long and short dash line represents the terminal 21 joined to the land 100.
  • a in the figure is a diagram showing the state of the land 100 immediately after mounting the electronic component 20A. Since the terminals 21 are spherical, stress is strongly applied to the central portion of the region where the terminals 21 are joined. Therefore, the stress-stimulated luminescent material 120 arranged in the central portion of the region where the terminals 21 are joined emits strong light.
  • B in the figure is a diagram showing an example in which the substrate 10 and the electronic component 20A are distorted and stress is applied to the joint portion of the terminal 21 and the land 100.
  • the white arrow B in the figure indicates the direction of stress.
  • the mechanoluminescent body 120 that emits strong light increases. Further, the position of the mechanoluminescent body 120 that emits light shifts to the right. By capturing such a change in light emission of the stress luminescent body 120, it is possible to detect a change in stress at the joint portion between the terminal 21 and the land 100.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the stress detection unit according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the stress detection unit 300 in the figure includes a power supply unit 310, a comparison unit 320, and a damage detection unit 330.
  • the power supply unit 310 supplies power to the light detection unit 130.
  • the power supply unit 310 can be configured by a constant voltage power supply.
  • the power supply unit 310 applies a power supply voltage to, for example, one of the wirings 134 and 135 described in FIG. 5 via one of the two signal lines 301.
  • the wiring 134 is connected to the comparison unit 320, which will be described later, via the other one of the signal lines 301.
  • the power supply unit 310 is commonly connected to the signal line 301 connected to each photodetector unit 130.
  • the comparison unit 320 detects stress by comparing the light detection signal from the light detection unit 130 with a predetermined threshold value.
  • the comparison unit 320 can detect stress when the light detection signal is larger than a predetermined threshold value.
  • the comparison unit 320 individually compares the light detection signals from the plurality of photodetectors 130 with the threshold value.
  • the damage detection unit 330 detects damage to the joint between the terminal 21 and the land 100 based on the stress detected by the comparison unit 320.
  • the damage detection unit 330 can detect damage when the comparison unit 320 detects stress. Further, when a plurality of photodetectors 130 are arranged, the damage detection unit 330 can also detect damage based on the number of photodetectors 130 corresponding to the detected stress. The damage detection unit 330 can also detect damage based on the area occupied by the light detection unit 130 corresponding to the detected stress.
  • the damage detection unit 330 outputs a detection signal to the outside when the damage is detected.
  • the damage detection unit 330 can also directly output the stress detected by the comparison unit 340 (FIG. 8). In this case, the stress distribution in the land 100 can be displayed as an image.
  • the stress detection unit 300 By arranging the stress detection unit 300, damage to the substrate 10 built in the electronic device or the semiconductor package can be confirmed from the outside. In addition, damage to the substrate 10 can be detected even while the electronic device or the like is in operation.
  • the substrate 10 of the embodiment of the present disclosure detects the light emitted from the stress-stimulated luminescent material 120 arranged on the land 100 by using the photodetector 130 arranged on the bottom of the land 100.
  • the stress at the joint between the terminal 21 and the land 100 can be detected.
  • damage to the joint between the terminal 21 and the land 100 can be detected.
  • the stress detection unit 300 detects the stress by comparing the light detection signal with a predetermined threshold value.
  • the substrate 10 of the second embodiment of the present disclosure is different from the above-described first embodiment in that stress is detected by detecting a change in the light detection signal.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the stress detection unit according to the second embodiment of the present disclosure. Similar to FIG. 7, FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the stress detection unit 300. It differs from the stress detection unit 300 of FIG. 7 in that a comparison unit 340 is arranged instead of the comparison unit 320 and a holding unit 350 is further provided.
  • the comparison unit 340 detects the change in stress when the light detection signal changes.
  • the comparison unit 340 causes the holding unit 350 to hold the light detection signal from the photodetection unit 130 as an initial value.
  • the comparison unit 340 can detect the change in stress based on the light detection signal output by the light detection unit 130 and the light detection signal held by the holding unit 350.
  • the generation of new stress can be detected by detecting the difference between the light detection signal output by the light detection unit 130 and the light detection signal held by the holding unit 350.
  • the newly detected stress can be compared with a predetermined threshold.
  • the comparison unit 340 compares the light detection signal output by the light detection unit 130 with the light detection signal held by the holding unit 350, and when the light detection signal output by the light detection unit 130 decreases. It is also possible to detect a change (decrease) in stress. When the joint portion between the terminal 21 and the land 100 is damaged and the terminal 21 is separated from the land 100 or the surface of the land 100 is peeled off, the stress in the region is reduced to substantially 0. By detecting a decrease in the light detection signal output by the light detection unit 130, it is possible to detect such damage such as detachment of the terminal 21 from the land 100. The damage can be detected by the damage detection unit 330.
  • the holding unit 350 holds the light detection signal for each light detection unit 130.
  • the holding unit 350 is composed of a memory or the like, and holds the light detection signal and outputs the held light detection signal to the comparison unit 340 based on the control of the comparison unit 340.
  • the substrate 10 of the second embodiment of the present disclosure changes the stress by comparing the light detection signal held by the holding portion 350 with the newly detected light detection signal. Can be detected. Thereby, the progress of damage at the joint between the terminal 21 and the land 100 can be detected.
  • FIG. 9 shows the semiconductor package 2 of this embodiment.
  • the electronic component 20B provided in the semiconductor package 2 of the present embodiment uses a BGA (Ball Grid Allay) type package structure, and is connected to the land 100 on the substrate 10 side by a large number of terminals 21.
  • the electronic component 20B is an example of the element described in the claims.
  • the substrate 10 may be a circuit board on which a surface-mounted semiconductor component, a chip resistor, or the like is mounted, or a substrate in a semiconductor package in which a semiconductor chip is mounted on a bare chip.
  • the other lands 100 other than the lands 100 at the corners for example, the four corners (hereinafter, referred to as “corner lands 100C”) are electrically connected to each other by wiring (not shown). ..
  • the corners of the four corners of the lands 100 provided in a large number of grids on the substrate 10 The stress luminescent material 150 is provided only on the land 100C.
  • corner terminal 21C the terminal 21 (hereinafter referred to as "corner terminal 21C") connected to the corner land 100C is likely to be cracked. Because there is.
  • a photodetector 160 is also installed inside the corner lands 100C at the four corners.
  • the corner terminal 21C is not connected between the electronic component 20B side and the substrate 10 side, but has a constant voltage having the same configuration as that of the first embodiment.
  • the function is to simply electrically energize the power supply unit 310. Therefore, the corner terminal 21C repeats energization in synchronization with ON / OFF of the power supply accompanying the use of the electronic device provided with the semiconductor package 2.
  • the corner terminal 21C is for predicting damage to the terminals 21 other than the corner terminal 21C. That is, it does not function as a part of the signal line for exchanging data with the electronic component 20B and the substrate 10 side. Therefore, the corner terminal 21C is connected only to the electrode 400C inside the electronic component 20B, and is not wired and connected to other functional parts including the other electrode 400 inside the electronic component 20B.
  • the land 100 of the present embodiment is also provided with a plurality of recesses 110 in a grid pattern on the upper surface of the base material portion 200 as in the first embodiment. Lands 100 and 100C are installed in these recesses 110. The lands 100 and 100C are arranged according to the terminals 21 and 21C of the electronic component 20B to be mounted.
  • the corner land 100C is a conductor to which the corner terminals 21 are joined, and is installed in the recess 110 like the other lands 100.
  • a conductive transparent resin body similar to that of the first embodiment is used, and the stress luminescent material 150 is mixed in a dispersed state.
  • the terminal 21C such as a solder ball can be electrically connected to the corner terminal 21C by thermocompression bonding.
  • the land 100 other than the corner land 100C does not have to be made of a conductive transparent resin.
  • the other land 100 can be formed of a metal having good conductivity such as gold (Au) or copper (Cu).
  • the land 100 and the electrodes of the electronic component 20B can be electrically connected by the terminal 21 such as a solder ball.
  • the stress luminescent material 150 is the same as in the first embodiment, but uses mechanoluminescence particles that emit light when a force is applied to an object or the like. Then, the luminescence phenomenon due to this can be used.
  • a sheet-like material in which mechanoluminescence particles are mixed in a thin-walled transparent conductive resin body (hereinafter referred to as "stress-emitting sheet") can be used. Is. Since the stress-luminescent sheet is thinner than the bulk-shaped cornerland 100C stress-luminescent body 150 having a certain thickness, stress can be easily propagated directly. In addition, the stress-stimulated luminescent sheet requires a shorter optical distance for the internal luminescent light to propagate to the outside because it is thin, and the amount of attenuation is small by that amount, so that it is possible to emit high luminosity.
  • the stress luminescent material 150 does not necessarily have to be installed in the corner land 100C.
  • it may be provided between the upper side of the corner terminal 21C and the electrode 400C side of the electronic component 20B.
  • a stress-stimulated luminescent sheet in which a stress-luminescent body is mixed with a conductive transparent resin body can be used.
  • the photodetector 160 can be configured by an appropriate photoelectric conversion means or the like that outputs an electric signal according to the amount of light received and the intensity of light received when the light emitted from the stress luminescent material 150 is received. That is, the photodetector 160 generates a predetermined electromotive force (photocurrent or electromotive force) when it receives light having a wavelength emitted from the stress luminescent material 150, although the same applies to the first embodiment.
  • Optical sensors such as photodiodes and phototransistors can be used.
  • the photodetector of the present disclosure may be any as long as it can detect light having a wavelength emitted from the stress-stimulated luminescent material.
  • the light detection unit 160 of the present embodiment is embedded in the bottom of the recess 110 in which the corner land 100C of the base material portion 200, which is the substrate 10, is installed.
  • the photodetector 160 the same configuration as the photodetector 130 of the first embodiment shown in FIG. 5 can be used.
  • a stress detection unit 300 as shown in FIG. 7 or 8 is connected for processing the output signal of the light detection unit 160.
  • the photodetector 160 does not have to be installed. In this case, it is convenient not only to form the cornerland 100C with a transparent resin body having high light transmission, but also to use a transparent material having high light transmission for the base material portion 200 constituting the substrate 10. .. With such a configuration, the light emission phenomenon from the effective light emitting body 150 in the cornerland 100C can be more reliably confirmed from the outside of the base material portion 200.
  • the stress concentrated on the damaged corner terminal 21C propagates to the stress-stimulated luminescent material 150 in the corner land 100C and causes a light emission phenomenon.
  • the stress luminescent material 150 in the cornerland 100C emits light, and the photodetector 160 that receives this light outputs a light detection signal.
  • the light detection signal generates and outputs an electric signal corresponding to the irradiated light intensity. Thereby, it can be detected that the corner terminal 21C is damaged.
  • the damage to the substrate 10 built in the electronic device or the semiconductor package is externally as in the first embodiment. You can check from. Further, damage to the substrate 10 can be detected even during operation of the electronic component 20B or the like.
  • the stress detection unit 300 similar to that in FIG. 8 is connected to the light detection unit 160, it is possible to detect the progress of damage at the joint portion between the terminal 21 and the land 100 as in the second embodiment. can.
  • the light detection unit 160 for detecting damage is installed only in the cornerland 100C, based on the knowledge from the experimental example described later. Therefore, damage to the terminals 21 can be detected only by the minimum number of mechanoluminescent bodies 150 and the photodetector 160 installed, and the cost can be reduced.
  • the light detection unit is not required. Therefore, there is an effect that the cost can be further reduced.
  • strong light emission can be realized by using a stress-stimulated luminescent sheet as the stress-stimulated luminescent material 150, it is convenient because it becomes easier and more reliable to visually recognize from the outside.
  • the corner terminal 21C does not have any function as a signal line for exchanging data. In other words, it is not wired and connected to the other electrodes 400 or the inside of the electronic component 20B. Therefore, even if the corner terminal 21C is damaged such as a crack, the electronic component 20B can continue to be used as it is.
  • a terminal 21 such as a solder ball 21 in this embodiment
  • a solder ball 21 such as a solder ball provided in a semiconductor package 20 having a BGA structure similar to that used in the third embodiment is a substrate 10.
  • a crack is particularly formed in which solder ball 21. It was investigated whether it was likely to occur.
  • the atomic lattice in the metal causes thermal vibration and diffusion due to the thermal action received by energization of electronic parts. It is easy to cause lattice defects in some of them.
  • the diffusion rate of each metal atom differs depending on the type. Therefore, microscopic atomic defects are likely to grow large due to the deviation of the diffusion rate at the junctions between dissimilar metal atoms. If such a thermal history is repeatedly received, atomic defects will further progress. As a result, the above-mentioned Kirkendal voids and the like may grow significantly by receiving a large number of heat histories.
  • FIG. 1 A graph created based on the data obtained by the experiment at this time is shown in FIG.
  • the horizontal axis shows the cumulative total number of times of energization (number of cycles) when the electronic component 20 is actually energized
  • the vertical axis shows the cumulative rate (%) of the failure rate due to the occurrence of cracks and the like. It is a log-log graph.
  • FIG. 11 schematically shows a specific occurrence state of the failure points obtained for each solder ball 21 arranged in a grid pattern on the substrate 10.
  • solder balls 21 having a large number of dots have a higher resistance value (greater damage). That is, it indicates that the stress acts intensively and the number of occurrences of damage such as cracks (failure rate) is large.
  • each sample photograph shows the solder balls 21 at the corners of the lower right corner (No. 1) and the upper right corner (No. 14), out of a large number of solder balls 21 arranged in a grid pattern.
  • the photographed image is shown.
  • the solder ball 21 is in a state of being crushed up and down.
  • the lower part of the solder ball 21 is connected to the land, and the upper part is connected to the electrode of the electronic component.
  • the semiconductor package 3 of the fourth embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to FIG. Regarding the present embodiment, the same parts as those of the first to third embodiments are designated by the same reference numerals to avoid duplicate explanations.
  • the semiconductor package 3 of the present embodiment is the same as the previous embodiment in that the electronic component 20C having a BGA structure is used, but unlike these embodiments, the electronic component 20C is mounted.
  • the upper surface of the interposer 20D to be used is sealed with a side plate 30 and a ceiling plate 40.
  • the semiconductor package 3 of the present embodiment differs from the semiconductor packages 1 and 2 of the first to third embodiments in particular among the terminals 21 for connection with a large number of lands 100 provided on the substrate 10.
  • the corner terminals 21C at the four corners are provided with a conductive transparent resin body 150 (hereinafter, referred to as a stress-luminescent block 170) in which a stress-luminescent body 120 (see FIG. B) is dispersed and mixed. The point is that the light detector is not installed.
  • the stress-stimulated luminescent block 170 of the present embodiment is provided on the outer surface of the corner terminal 21C so that it can be observed from the outside, not the inside of the corner land 100C. That is, it is not necessary to provide a conductive transparent resin body or a mechanoluminescent body inside the corner land 100C.
  • the structure of the stress luminescent material provided at the corner terminal 21C is not provided in the block mode as described above, but the stress luminescent material is dispersed and mixed in the transparent resin body formed in the form of a conductive sheet. (This is referred to as a mechanoluminescent sheet 170S).
  • the stress-stimulated luminescent sheet 170S is attached instead of the stress-luminescent block 170 of the present embodiment, it is possible to construct a high-luminous one, which is more convenient to visually recognize with the naked eye. Therefore, the stress-luminescent block 170 and the stress-luminescent sheet 170S preferably emit light having a wavelength within the visible light region. By using the stress-stimulated luminescent block 170 or the stress-stimulated luminescent sheet 170S having such a configuration, it is easy to confirm that the corner terminal 21C is damaged such as a crack by visually recognizing the luminescence phenomenon directly from the outside. It is possible.
  • the stress-luminescent block 170 is attached only to the corner terminal 21C where damage such as cracks is likely to occur, that is, the terminal at the corner facing the outside, based on the findings in the above-mentioned experimental example. Therefore, the light emission phenomenon can be visually recognized directly from the outside with respect to the corner terminal 21C, which is likely to be damaged first among the terminals. Moreover, the terminals to be visually recognized are on the outermost side, which is particularly easy to reach among the terminals arranged in a large number of grids. Therefore, damage to the corner terminal 21C can be easily and surely confirmed from the outside.
  • the stress luminescent material is a type that emits light of a specific wavelength outside the visible light region (for example, near-infrared light or near-ultraviolet light)
  • a semiconductor is used as an optical detection unit for detecting light in that wavelength region. It may be prepared in or near the package 3.
  • the stress-luminescent block 170 and the stress-stimulated luminescent sheet 170S need only be directly attached to the outer surface of the corner terminal 21C instead of the inside of the lands 100 and 100C. Therefore, the installation work is easy and the cost can be significantly reduced. In particular, when the light emitted from the stress-luminescent block 170 or the stress-luminescent sheet 170S is visible light, the photodetector is not required, so that the cost can be further reduced.
  • the stress-stimulated luminescent block 170 or the stress-stimulated luminescent sheet 170S Is simply attached to the terminal 21. Therefore, even if the stress-stimulated luminescent block 170 or the stress-luminescent sheet 170S is installed later, the occurrence of damage such as cracks can be detected.
  • the side wall plate 30 formed of an appropriate plastic resin material with an adhesive is fixed to the upper surface of the interposer 20D on which the electronic component 20C is mounted. Further, a ceiling plate 40 formed of a transparent sealing material such as a glass body is fixed to the top surface of the side wall plate 30 with an adhesive.
  • Adhesives are generally prone to damage such as cracks, crazes, and cracks (solvent cracks) due to changes in temperature and environment. Further, for example, when iodine or the like is added to the adhesive, this additive may invade from the adhesive interface toward the object to be adhered, causing defects at the interface or the like, causing breakage or cracking. be. Therefore, it is preferable that the adhesive does not contain a component that easily causes a defect.
  • the modified example shown in FIG. A in order to detect cracks / damages of an adhesive (not shown) between the interposer 20D and the side plate 30, in order to detect cracks / damages between them.
  • a stress-luminescent sheet 170S'similar to that described in the fourth embodiment is attached to the outside of the adhesive.
  • the modified example shown in FIG. B hereinafter referred to as the second modified example
  • the same stress-luminescent sheet 170S' is attached to the outside of the adhesive between the side wall plate 30 and the ceiling plate 40.
  • the stress-luminescent sheet 170S'of the first and second modified examples is, for example, a transparent resin body formed in the form of a sheet in which the stress-luminescent material is dispersed and mixed, and is described in the fourth embodiment. It does not have to be conductive like the stress-stimulated luminescent sheet 170S.
  • the photodetector is not installed, but the photodetectors are provided around the semiconductor packages 4A and 4B to provide stress. The light emitted from the light emitting sheet may be detected.
  • the entire electronic component 20C may be molded and sealed with a plastic resin. In that case, a stress-stimulated sheet can be attached to the boundary between the plastic resin and the interposer.
  • the cost can be reduced accordingly.
  • the stress-stimulated luminescent sheet 170S' since the light detection unit is not provided, the cost can be reduced accordingly.
  • the stress-stimulated luminescent sheet 170S' since the stress-stimulated luminescent sheet 170S'is not embedded in the lands 100 and 100C, it is easy to manufacture and the cost can be reduced accordingly.
  • the stress-stimulated luminescent sheet 170S'can be attached later. Moreover, the installation work of the stress-stimulated luminescent sheet 170S'can be performed easily and easily.
  • the semiconductor package 2 of the fifth embodiment of the present disclosure differs from the semiconductor package 3 of the fourth embodiment in that the imaging means 180 is used as a means for detecting the light emission from the stress-luminescent sheet 170S, instead of being visually confirmed. It is a point that is installed.
  • the image capturing means 180 a video camera or a digital camera using an individual image sensor such as a CCD image sensor (charge coupled device image sensor) or a CMOS image sensor (Complimentry Metal Oxcide imege sensor) can be used. Further, the photographing signal output from the image photographing means 180 may be taken out to the outside via the signal line and recorded by the image recording means or the like. Further, the light emission detecting means is not necessarily limited to these image capturing means 180 and image recording means. Various things such as a photodetector can be applied, and this may be installed around the semiconductor package.
  • the stress-luminescent sheet 170S is attached to the corner terminal 21C, which is particularly prone to damage such as cracks, that is, the outermost terminal facing the outside. .. Therefore, for example, the image capturing means 180 such as a video camera can capture the light emitted from the stress-stimulated luminescent sheet 170S. Therefore, when the captured image is configured to be recorded, an abnormality such as damage to the terminal 21 can be easily confirmed at any time thereafter even if the observer is not always observing by the side.
  • the scope of application of the present disclosure is not particularly limited to the substrates and semiconductor packages of the present disclosure.
  • a stress-stimulated luminescent material or a light detecting part of the present disclosure is installed to detect the damage. May be good.
  • the stress-luminescent sheet of the present disclosure is provided at a site that is easily damaged by a large number of sterilization operations by an autoclave. Prior to the sterilization and disinfection work, the presence or absence of damage may be detected in advance. Further, the stress-stimulated luminescent sheet and the photodetector of the present disclosure may be installed in advance on the parts that are easily damaged in order to detect the failure of each part in advance before the vehicle inspection and the like. ..
  • the processing procedure described in the above-described embodiment may be regarded as a method having these series of procedures, or as a program for causing a computer to execute these series of procedures or as a recording medium for storing the program. You may catch it.
  • a recording medium for example, a CD (Compact Disc), a DVD (Digital Versatile Disc), a memory card, or the like can be used.
  • the present technology can have the following configurations.
  • Base material and A mechanoluminescent body that emits light according to stress is arranged, and a land that is composed of a transparent member and is arranged on the base material portion to which the terminal of the element is joined, and A substrate provided with a light detection unit arranged between the base material portion and the land to detect light from the stress luminescent material.
  • a holding unit for holding the detection result of the light detection unit is further provided.
  • a plurality of the photodetectors are arranged between the base material and the land. The substrate according to (5) above, wherein the stress detection unit detects the stress based on the detection results of the plurality of light detection units.
  • the substrate according to (5) above further comprising a damage detection unit that detects damage to the joint portion between the terminal and the land based on the detected stress.
  • the land is a substrate for joining the terminals by adhering the terminals of the element.
  • the land is arranged in a recess formed in the base material portion.
  • the stress-stimulated luminescent material is a sheet-shaped stress-stimulated luminescent material provided in an adhesive that adheres between the resin body and / or the glass body that form the outer structure of the package and the substrate side. ) Described in the semiconductor package. (15) The semiconductor package according to (13) above, wherein the light beam emitted by the light emission of the stress-stimulated luminescent material includes wavelengths such as ultraviolet rays or near infrared rays other than wavelengths in the visible light band. (16) The stress-stimulated luminescent material is provided only at the corner portion of the semiconductor terminal. The semiconductor package according to (13) above, wherein the stress luminescent material is used as a monitoring means to monitor damage to the terminals.
  • the stress-stimulated luminescent material includes strontium aluminate (SrAl 2 O 4 : Eu) doped with europium and structural control, zinc sulfide (ZnS: Mn) doped with transition metal and rare earth, and barium calcium titanate ((().
  • the semiconductor package according to (13) above, wherein any of Ba, Ca) TiO 3 : Pr) and calcium aluminate-itrium (CaYAl 3 O 7: Ce) can be used.

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Abstract

基板に実装された電子部品の端子の接合部の損傷を検出する。　基板は、基材部と、ランドと、光検出部とを具備する。その基板が具備するそのランドは、応力に応じて発光する応力発光体が配置されるとともに透明な部材により構成されてその基板が具備するその基材部に配置される素子の端子が接合される。その基板が具備するその光検出部は、その基板が具備するその基材部およびそのランドの間に配置されてその応力発光体からの光を検出する。

Description

基板及び半導体パッケージ
　本開示は、基板及び半導体パッケージに関する。詳しくは、電子部品などの素子が実装される基板及び半導体パッケージに関する。
　従来、電子部品が実装される基板の損傷を検出する装置が提案されている。例えば、有機発光素子を使用して基板に配置された配線の断線を検出する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　この有機発光素子は、発光層が陽極および陰極により挟持され、陽極および陰極を介して発光層に電圧を印加して発光させる素子である。また、この有機発光素子には、共通の陽極と検査対象の複数の配線にそれぞれ対応する複数の陰極とが配置される。基板の配線の断線を検出する際には、検査対象となる配線の一端に陰極を接触させ、配線の他端と陽極との間に電圧を印加して、有機発光素子を発光させる。断線を生じた配線においては有機発光素子が非発光となるため、配線の断線を検出することができる。
　また、能動素子と回路パターンを接続する接合材の接合部での破断を検出し、能動素子の接合部を含む回路基板の故障を予兆することが可能なモジュールが提案されている（特許文献２参照）。このモジュールには、電流量が多く発熱量の大きい電子部品近傍に検出回路を、基板上に別に設けている。また、この検出回路には、異なる金属または異なる合金からなる第１導体およびこれと接合した第２導体検出器を備えている。なお、電子部品は複数の電極を有しており、この電極は金バンプを介して基板の回路パターンに接続されている。
　このようなモジュールにおいて、検出回路に備える検出器が電子部品の発熱により加熱されると、検出器を構成する第１導体と第２導体との接合部で破断が生じ、断線する。これにより、回路基板自体での故障に先立ち、導通が図れなくなることから、回路基板の故障を予兆可能となる。
特開平０９－０１５２８８号公報 特開２０１１－２０９１９９号公報
　上述の特許文献１に記載の従来技術では、電子部品が実装された基板の破損は検出できない、という問題がある。電子部品の実装は、例えば基板に配置されたランドに電子部品の端子が接合されることにより行われる。この接合は、例えば半田付けにより行われる。また、電子部品が実装された基板は、電子機器に搭載されて使用される。この電子機器を使用中に、電子部品の端子および基板のランドの接合部に損傷を生じる場合がある。例えば、使用時の温度の変化により、基板および電子部品は膨張および収縮を繰り返す。基板および電子部品の熱膨張係数が異なる場合、膨張および収縮の変位に差を生じて接合部分に応力が発生する。この応力が大きくなると接合部の破断等の損傷を生じる。上述の特許文献１に記載の従来技術では、このような電子部品の端子の接合部における損傷を検出できないという問題がある。
一方、特許文献２に記載の従来技術では、電子部品の発熱などに伴い、電子部品と回路パターンとを接続する接合部などの故障が発生するのを、検出回路に備えた検出器で察知するものである。しかしながら、この破断察知のためには、態々、検出回路を基板上に別途設置する必要がある。
　本開示は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、基板上に検出回路を設置しなくても、実装された電子部品の端子との接合部の損傷や半導体パッケージの損傷を検出できることを目的としている。
　本開示は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の態様は、基材部と、応力に応じて発光する応力発光体が配置されるとともに透明な部材により構成されて上記基材部に配置され、素子の端子が接合されるランドと、上記基材部および上記ランドの間に配置されて上記応力発光体からの光を検出する光検出部とを具備する基板である。
　また、この第１の態様において、上記応力発光体は、上記素子が有する複数の端子が接合される複数のランドのうち、特に角隅のランドにのみ配置されてもよい。
　また、この第１の態様において、上記角隅のランドに接合される角隅の端子は、上記素子の内外間での電気信号が通過する信号線としての機能を有しない配線構造としてもよい。
　また、この第１の態様において、上記光検出部は、上記応力発光体からの光に応じた電気信号を上記検出の結果として出力してもよい。
　また、この第１の態様において、上記光検出部における検出結果に基づいて上記ランドの応力を検出する応力検出部をさらに具備してもよい。
　また、この第１の態様において、上記応力検出部は、上記光検出部における検出結果と所定の閾値とを比較することにより上記応力を検出してもよい。
　また、この第１の態様において、上記応力検出部は、上記光検出部の検出結果が変化した際に上記応力を検出してもよい。
　また、この第１の態様において、上記光検出部の検出結果を保持する保持部をさらに具備し、上記応力検出部は、上記光検出部の検出結果と上記保持部に保持された検出結果とを比較することにより上記光検出部の検出結果の変化を検出してもよい。
　また、この第１の態様において、複数の上記光検出部が上記基材部および上記ランドの間に配置され、上記応力検出部は、上記複数の光検出部の検出結果に基づいて上記応力を検出してもよい。
　また、この第１の態様において、上記検出した応力に基づいて上記端子および上記ランドの接合部の損傷を検出する損傷検出部をさらに具備してもよい。
　また、この第１の態様において、上記ランドは、上記素子の端子を接着することにより上記端子を接合してもよい。
　また、この第１の態様において、上記ランドは、上記基材部に形成された凹部に配置されてもよい。
　本開示の第１の態様により、ランドに配置した応力発光体の発光を検出するという作用をもたらす。端子およびランドの接合部の応力の検出が想定される。
　本開示の第２の態様は、多数の端子を設けた半導体を搭載する基板と、上記記半導体の端子及び／又は半導体のパッケージに損傷を生じると発光する、上記端子側及び／又はパッケージ側に設けた応力発光体と、を具備し、上記応力発光体の発光を外部から検出する半導体パッケージである。
　また、本開示の第２の態様において、前記応力発光体は、前記パッケージの外部構造となる樹脂体及び／又はガラス体と基板側との間を接着する接着剤に設けた、シート状の応力発光体であってもよい。
　また、本開示の第２の態様において、上記応力発光体の発光により出射する光線は、可視光線帯域の波長以外の、紫外線又は近赤外線などの波長も含んでもよい。
　また、本開示の第２の態様において、上記応力発光体は、半導体の端子のうちコーナー部分の端子にのみ設けるようにしてもよい。
　また、本開示の第２の態様において、上記パッケージの周囲に光検出器を設置していてもよい。
　また、本開示の第２の態様において、上記応力発光体は、ユウロピウムをドープし構造制御したアルミン酸ストロンチウム（SrAl2O4：Eu）、遷移金属や希土類をドープした硫化亜鉛（ZnS：Mn）やチタン酸バリウム・カルシウム（（Ba,Ca）TiO3：Pr）、アルミン酸カルシウム・イットリウム（CaYAl3O7：Ce）のいずれかの材料が使用可能であってもよい。
　また、本開示の第２の態様により、応力体の発光を外部から直接目視することで、半導体の端子及び／又は半導体のパッケージの損傷を外部から直接確認できる。
本開示の第１の実施の形態に係る基板の構成例を示す模式図である。 本開示の第１の実施の形態に係る基板の構成例を示す断面図である。 本開示の第１の実施の形態に係る基板のランド部分の構成例を示す拡大断面図である。 本開示の第１の実施の形態に係る光検出部の配置の一例を示す模式図である。 本開示の第１の実施の形態に係る光検出部の構成例を示す模式図である。 本開示の第１の実施の形態に係る応力発光体の発光の一例を示す模式図であり、Ａは実装直後、Ｂは応力が加えられたときの発光の変化した一例を示すものである。 本開示の第１の実施の形態に係る応力検出部の構成例を示す模式図である。 本開示の第２の実施の形態に係る応力検出部（第１の実施の形態に係る応力検出部の変形例）の構成例を示す模式図である。 Ａは本開示の第３の実施の形態に係る半導体パッケージの構成例を示す模式図、ＢはＡの平面的模式図である。 本開示の第３の実施の形態に係る基板のランドのうちコーナー部分のランドなどの構成例を示す、拡大させた断面模式図である。 本開示の第３の実施の形態以降の基本構成を得るのに用いた本開示の実験例に使用した、ＢＧＡ構造の半導体の端子配置を示す説明図である。 図１１に示す半導体の各端子において、本開示の実験例で実施した各端子に対する通電回数と各端子の故障率との関係を示すグラフ、及び多数配置の各端子の故障頻度を求める本開示の実験例から得られた実験データを示す説明図である。 Ａは本開示の第４の実施の形態に係る半導体パッケージの構成例を示す模式図、ＢはＡのコーナー部分の拡大断面図である。 Ａは本開示の第４の実施の形態に係る半導体パッケージの第１の変形例を示す模式図、Ｂは本開示の第４の実施の形態に係る半導体パッケージの第２の変形例を示す模式図である。 本開示の第５の実施の形態に係る光検出部の構成例を示す模式図である。
　次に、図面を参照して、本開示を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）を説明する。以下の図面において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。また、以下の順序で実施の形態の説明を行う。
　１．第１の実施の形態
　２．第２の実施の形態
　３．第３の実施の形態(実験例を含む)
　４．第４の実施の形態
　５．第４の実施の形態の変形例
　６．第５の実施の形態
　＜１．第１の実施の形態＞
　［基板の構成］
　図１は、本開示の実施の形態に係る半導体パッケージの基板１０の構成例を示す図である。同図の基板１０は、基材部２００およびランド１００を備える。
　基材部２００は、基板１０を構成する板状の基材である。この基材部２００の表面にランド１００が配置される。ランド１００は、電子部品等の端子が接合される導電体である。同図のランド１００は、矩形形状に構成されるランドの例を表したものである。ランド１００は、実装する電子部品の端子に応じた配置に構成される。同図は、複数のランド１００が矩形形状に配列される例を表したものである。なお、基板１０には、複数の電子部品を実装することができる。ランド１００同士の間は、不図示の配線により電気的に接続される。なお、基板１０は、面実装の半導体部品およびチップ抵抗等が実装される回路基板や半導体チップがベアチップ実装される半導体パッケージの基板に該当する。
　［基板の構成］
　図２は、本開示の実施の形態に係る半導体パッケージ１の基板１０の構成例を示す断面図である。同図は、基板１０に電子部品２０Ａが実装された状態を表す図である。電子部品２０Ａは、端子２１を備える。同図の端子２１は、半田ボール等の球状の金属により構成される例を表したものである。この端子２１が基板１０のランド１００に接合されることにより、電子部品２０Ａが基板１０に実装される。同図の基板１０は、基材部２００にランド１００が埋め込まれた形状に構成される例を表したものである。
　なお、電子部品２０Ａの端子２１には、銅（Ｃｕ）等により構成された面実装用のリード端子を適用することもできる。また、チップ抵抗の電極を端子２１に適用することもできる。なお、電子部品２０Ａは、請求の範囲に記載の素子の一例である。
　電子部品２０Ａには、半導体素子が該当する。この半導体素子は、半導体チップ等の比較的熱膨張係数が小さい部材により構成される。一方、基材部２００は、樹脂等の比較的熱膨張係数が大きい部材により構成される。このため、温度が変化した場合にそれぞれ異なる歪みを生じる。例えば、基板１０および電子部品２０Ａの温度が上昇した場合には、電子部品２０Ａより基板１０の方が大きく膨張する。このため、基板１０および電子部品２０Ａの接続部分に応力を生じる。具体的には、端子２１およびランド１００の接合部に応力が掛かることとなる。この応力が過大な場合には、接合部に損傷を生じる。また、このような歪みを生じる温度の変化が繰り返されると、接合部の損傷が進展して接合部の破断に至る場合がある。電子部品２０Ａが実装された基板１０の信頼性を向上させるためには、このような接合部の損傷を早期に検出する必要がある。
　［ランド部分の構成］
　図３は、本開示の実施の形態に係る半導体パッケージ１の基板１０のランド１００の部分の構成例を示す断面図である。同図は、図２におけるランド１００が配置される領域を拡大して表した図である。基板１０は、基材部２００と、ランド１００と、光検出部１３０と、応力検出部３００とを備える。
　基材部２００は、前述のように、基板１０を構成する板状の基材である。この基材部２００は、絶縁体により構成され、ランド１００や配線が配置される。この基材部２００は、例えば、樹脂やセラミックにより構成することができる。また、複合材料により基材部２００を構成することもできる。具体的には、ガラス布にエポキシ樹脂を含浸させて構成された基材部２００を使用することもできる。
　ランド１００は、前述のように、電子部品等の端子が接合される導電体である。同図のランド１００は、導電性の樹脂により構成することができる。この場合、ランド１００およびこの端子２１との接合は、ランド１００を構成する樹脂が端子２１を接着することにより行うことができる。後述するように、ランド１００は光を透過する必要があり、ランド１００を構成する樹脂には透明な樹脂を使用する。また、同図のランド１００は、基材部２００に形成された凹部１１０に配置される例を表したものである。ランド１００は、例えば、幅１ｍｍの矩形形状に構成することができる。
　ランド１００には、応力発光体１２０が配置される。この応力発光体１２０は、自身に加えられた応力に応じて発光するものである。この応力発光体には、例えば、マンガン（Ｍｎ）をドープした硫化亜鉛（ＺｎＳ）を使用することができる。また、ユーロピウム（Ｅｕ）をドープしたアルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ２Ｏ４）を使用することもできる。また、プラセオジム（Ｐｒ）をドープしたチタン酸バリウム・カルシウム（（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ３）を使用することもできる。また、セリウム（Ｃｅ）をドープしたアルミン酸カルシウム・イットリウム（ＣａＹＡｌ３Ｏ７）を使用することもできる。応力発光体１２０には、このような応力発光体が粒子状に凝集されたものを使用することができる。応力発光体１２０は、例えば、２００ｎｍの径の粒子に構成することができる。同図のランド１００は、ランド１００を構成する樹脂に複数の応力発光体１２０が分散されて構成される例を表したものである。
　周囲の温度変化等により、端子２１およびランド１００の接合部に応力が発生した場合、応力発光体１２０が発光する。この発光を検出することにより、接合部の応力を検出することができる。
　光検出部１３０は、応力発光体１２０からの光を検出するものである。この光検出部１３０には、光センサを使用することができる。同図の光検出部１３０は、凹部１１０の底部に配置される。また、同図は、複数の光検出部１３０が配置される例を表したものである。このように、光検出部１３０は、基材部２００およびランド１００の間に配置することができる。光検出部１３０は、光を検出して検出結果を出力する。具体的には、光検出部１３０は、照射された光に応じた電気信号を生成して出力する。以下、この信号を光検出信号と称する。同図の光検出部１３０は、信号線３０１を介して光検出信号を出力する。
　応力検出部３００は、光検出部１３０の検出結果に基づいて応力を検出するものである。同図の応力検出部３００は、複数の光検出部１３０から出力される光検出信号に基づいて応力の検出を行う。応力検出部３００は、マイコン等の半導体素子により構成することができ、基材部２００に内蔵することができる。応力検出部３００の構成の詳細については後述する。
　［光検出部の配置］
　図４は、本開示の実施の形態に係る光検出部の配置の一例を示す図である。同図は、複数の光検出部１３０が基材部２００の凹部１１０に配置される例を表した図である。同図に表したように、複数の光検出部１３０を２次元格子状に配列することができる。なお、同図には１０行１０列の光検出部１３０が配置されているが、光検出部１３０の個数を限定するものではない。
　［光検出部の構成］
　図５は、本開示の実施の形態に係る光検出部の構成例を示す図である。同図は、光検出部１３０の構成例を表す図である。同図の光検出部１３０は、光導電体１３１と、電極１３２および１３３と、を備える。
　光導電体１３１は、照射された光に応じて電気伝導度が変化するものである。この光導電体１３１は、例えば、グラフェンにより構成された光導電体を使用することができる。同図の光導電体１３１は、グラフェンの薄膜により構成される。
　電極１３２および１３３は、光導電体１３１に接続される電極である。この電極１３２および１３３は、光導電体１３１の表面に配置されるとともに互いに対向する位置に離隔して配置される。電極１３２および１３３は、例えば、金（Ａｕ）により構成することができる。また、電極１３２および１３３は、それぞれ複数配置され、配線１３４および１３５にそれぞれ接続される。配線１３４および１３５は、それぞれ信号線３０１に接続される。
　同図の光検出部１３０に光が照射されると、電極１３２および１３３の間の光導電体１３１の電気伝導度が変化する。この際、信号線３０１を介して電極１３２および１３３の間に電圧を印加することにより、電気伝導度の変化に応じた電流を検出することができる。具体的には、同図の光検出部１３０に光が照射されると、光導電体１３１の電気伝導度が増加し、電極１３２および１３３の間を流れる電流が増加する。この電流の増加を検出することにより、照射された光を検出することができる。この電流が前述の光検出信号に該当する。
　［応力発光体の発光］
　図６は、本開示の実施の形態に係る応力発光体の発光の一例を示す図である。同図は、端子２１およびランド１００の接続部に応力が加えられた際の応力発光体１２０の発光の様子を表す図である。同図において、実線の矩形は、ランド１００を表す。実線の円は応力発光体１２０を表し、円の内部のハッチングは応力発光体１２０の発光の強度を表す。ハッチングの密度が高い程、強い発光を表す。また、１点鎖線の円は、ランド１００に接合された端子２１を表す。
　同図におけるＡは、電子部品２０Ａの実装直後のランド１００の様子を表した図である。端子２１は球状であるため、端子２１が接合される領域の中央部に応力が強く掛かかる。このため、端子２１が接合される領域の中央部に配置される応力発光体１２０が強く発光する。
　同図におけるＢは、基板１０および電子部品２０Ａに歪みを生じ、端子２１およびランド１００の接合部に応力が加えられた場合の例を表した図である。同図におけるＢの白抜きの矢印は、応力の方向を表す。同図におけるＢに表したように、紙面の右方向に応力が加えられることにより、強く発光する応力発光体１２０が増加する。また、発光する応力発光体１２０の位置が右方向に遷移する。このような応力発光体１２０の発光の変化を捉えることにより、端子２１およびランド１００の接合部の応力の変化を検出することができる。
　［応力検出部の構成］
　図７は、本開示の第１の実施の形態に係る応力検出部の構成例を示す図である。同図の応力検出部３００は、電源部３１０と、比較部３２０と、損傷検出部３３０とを備える。
　電源部３１０は、光検出部１３０に電源を供給するものである。この電源部３１０は、定電圧電源により構成することができる。電源部３１０は、２本の信号線３０１のうちの１本を介して図５において説明した配線１３４および１３５の何れか一方、例えば、配線１３５に電源電圧を印加する。この場合、配線１３４は、信号線３０１の他の１本を介して後述する比較部３２０に接続される。図３において説明したように、複数の光検出部１３０が配置される場合には、電源部３１０はそれぞれの光検出部１３０に接続される信号線３０１に共通に接続される。
　比較部３２０は、光検出部１３０からの光検出信号を所定の閾値と比較することにより、応力を検出するものである。この比較部３２０は、光検出信号が所定の閾値より大きい場合に応力を検出することができる。なお、複数の光検出部１３０が配置される場合には、比較部３２０は、複数の光検出部１３０からの光検出信号のそれぞれに対して個別に閾値との比較を行う。
　損傷検出部３３０は、比較部３２０により検出された応力に基づいて端子２１およびランド１００の接合部の損傷を検出するものである。損傷検出部３３０は、比較部３２０が応力を検出した際に損傷を検出することができる。また、複数の光検出部１３０が配置される際には、損傷検出部３３０は、検出した応力に対応する光検出部１３０の個数に基づいて損傷を検出することもできる。また、損傷検出部３３０は、検出した応力に対応する光検出部１３０が占める面積に基づいて損傷を検出することもできる。
　損傷検出部３３０は、損傷を検出した際に検出信号を外部に対して出力する。また、損傷検出部３３０は、比較部３４０（図８）により検出された応力を直接出力することもできる。この場合には、ランド１００における応力の分布を画像として表示させることができる。応力検出部３００を配置することにより、電子機器や半導体パッケージに内蔵された基板１０の損傷を外部から確認することができる。また、電子機器等の動作中であっても基板１０の損傷の検出を行うことができる。
　[作用・効果]
　以上説明したように、本開示の実施の形態の基板１０は、ランド１００に配置した応力発光体１２０からの発光をランド１００の底部に配置した光検出部１３０を使用して検出することにより、端子２１およびランド１００の接合部の応力を検出することができる。これにより、端子２１およびランド１００の接合部の損傷を検出することができる。
＜２．第２の実施の形態＞
　上述の第１の実施の形態の基板１０は、応力検出部３００において、光検出信号と所定の閾値と比較することにより、応力を検出していた。これに対し、本開示の第２の実施の形態の基板１０は、光検出信号の変化を検出することにより応力の検出を行う点で、上述の第１の実施の形態と異なる。
　［応力検出部の他の構成］
　図８は、本開示の第２の実施の形態に係る応力検出部の構成例を示す図である。同図は、図７と同様に、応力検出部３００の構成例を表す図である。比較部３２０の代わりに比較部３４０が配置され、保持部３５０をさらに備える点で、図７の応力検出部３００と異なる。
　比較部３４０は、光検出信号が変化した際の応力の変化を検出する。この比較部３４０は、初期状態において、光検出部１３０からの光検出信号を初期値として保持部３５０に保持させる。その後、比較部３４０は、光検出部１３０により出力された光検出信号と保持部３５０に保持された光検出信号とに基づいて応力の変化を検出することができる。具体的には、光検出部１３０により出力された光検出信号と保持部３５０に保持された光検出信号との差分を検出することにより新たな応力の発生を検出することができる。この新たに検出された応力については、所定の閾値との比較を行うことができる。
　また、比較部３４０は、光検出部１３０により出力された光検出信号と保持部３５０に保持された光検出信号との比較を行い、光検出部１３０により出力された光検出信号が減少した場合に応力の変化（低下）を検出することもできる。端子２１およびランド１００の接合部の損傷が進んで端子２１がランド１００から離脱した場合やランド１００の表面が剥離した場合には、当該領域の応力が略０に低下する。光検出部１３０により出力された光検出信号の減少を検出することにより、このような端子２１のランド１００からの離脱等の損傷を検出することができる。この損傷の検出は、損傷検出部３３０により行うことができる。
　保持部３５０は、光検出部１３０毎の光検出信号を保持するものである。この保持部３５０は、メモリ等により構成され、比較部３４０の制御に基づいて光検出信号の保持および保持した光検出信号の比較部３４０への出力を行う。
　保持部３５０を備えて、光検出信号の変化を検出することにより、端子２１およびランド１００の接合部の損傷の進展を検出することが可能となる。
　これ以外の基板１０の構成は本開示の第１の実施の形態において説明した基板１０の構成と同様であるため、説明を省略する。
　[作用・効果]
　以上説明したように、本開示の第２の実施の形態の基板１０は、保持部３５０に保持された光検出信号と新たに検出された光検出信号とを比較することにより、応力の変化を検出することができる。これにより、端子２１およびランド１００の接合部の損傷の進展を検出することができる。
　＜３．第３の実施の形態＞
　次に、本開示の第３の実施の形態の半導体パッケージ２について、図９および図１０を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態において、第１及び第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
　図９には、本実施の形態の半導体パッケージ２を示す。本実施の形態の半導体パッケージ２に設けた電子部品２０Ｂでは、ＢＧＡ（Ball Grid Allay）タイプのパッケージ構造を用いており、多数の端子２１で基板１０側のランド１００と接続されている。なお、電子部品２０Ｂは、請求の範囲に記載の素子の一例である。
　基板１０には、本実施の形態でも、複数の電子部品を実装することができる。なお、基板１０は、面実装の半導体部品およびチップ抵抗等が実装される回路基板や、半導体チップがベアチップ実装される半導体パッケージの基板であってもよい。詳細は後述するが、角隅、例えば四隅部分のランド１００（以下、「コーナーランド１００Ｃ」と称する。）を除く他のランド１００同士の間は、不図示の配線により互いに電気的に接続される。
　本実施の形態の半導体パッケージ２では、後述の実験例から得られた知見に基づき、第１の実施の形態とは異なり、基板１０に多数格子状に設けてあるランド１００のうち四隅部分のコーナーランド１００Ｃにのみ応力発光体１５０を設けている。端子２１にクラックなどの損傷を発生するような場合には、最初にコーナーランド１００Ｃと接続された端子２１（以下、「コーナー端子２１Ｃ」とよぶ）にクラックなどを発生しやすいことが判明しているからである。また、四隅のコーナーランド１００Ｃの内部には光検出部１６０も設置している。
［端子の構成］
　本実施の形態の多数の端子２１のうち特にコーナー端子２１Ｃは、電子部品２０Ｂ側及び基板１０側との間を接続させるのではなく、第１の実施形態のものと同様の構成を有する定電圧電源を電源部３１０に単純に電気的に通電させるだけの機能としている。従って、このコーナー端子２１Ｃは、半導体パッケージ２を設けた電子機器の使用に伴う電源のＯＮ／ＯＦＦに同期して通電を繰り返すものである。換言すれば、このコーナー端子２１Ｃは、コーナー端子２１Ｃ以外の端子２１の破損を予見するためのものである。つまり、電子部品２０Ｂや基板１０側との間のデータをやり取りさせる信号線の一部としては機能させていない。このため、コーナー端子２１Ｃは、電子部品２０Ｂの内部では電極４００Ｃにのみ接続されており、電子部品２０Ｂの内部の他の電極４００を含む他の機能部とは配線接続されていない。
［ランドの構成］
　本実施の形態のランド１００についても、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１の実施の形態と同様、基材部２００の上面に格子状に複数個所の凹部１１０を設け、これらの凹部１１０にランド１００，１００Ｃが設置されている。このランド１００，１００Ｃは、実装する電子部品２０Ｂの端子２１，２１Ｃに応じた配置に構成される。
　コーナーランド１００Ｃは、コーナー端子２１が接合される導電体であり、他のランド１００と同様、凹部１１０に設置されている。コーナーランド１００Ｃの具体的な構成としては、第１の実施の形態と同様の導電性の透明樹脂体を用い、応力発光体１５０を分散状態で混在させている。透明性の導電性樹脂で形成されたコーナーランド１００Ｃでは、半田ボールなどの端子２１Ｃを熱圧着させることでコーナー端子２１Ｃとの間を電気的に接続できる。
　一方、コーナーランド１００Ｃ以外のランド１００については、特に導電性の透明樹脂で構成されていなくてもよい。他のランド１００は、例えば金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）などの導電性の良好な金属で形成することができる。また、同じく半田ボールなどの端子２１で、ランド１００と電子部品２０Ｂの電極などとの電気的に接続できる。
［応力発光体の構成］　応力発光体１５０は、第１の実施形態でも同様だが、物体に力を加えたときなどにその力が光エネルギーに変わって発光するメカノルミネッセンス（Mechanoluminescence）粒子を用いることで、これによる発光現象が利用できる。本実施の形態の応力発光体１５０には、例えば薄肉状の透明な導電性樹脂体の中にメカノルミネッセンス粒子を混在させたシート状のもの（以下、「応力発光シート」とよぶ）が使用可能である。応力発光シートは、ある程度の厚さを有するバルク状のコーナーランド１００Ｃの応力発光体１５０に比べ薄肉である分、応力がダイレクトに伝播し易い。また応力発光シートは、内部の発光光線が外界へ伝播するまでの光学距離も薄肉である分だけ短くてすみ、その分の減衰量も少ないので、強光度の発光が可能である。
　応力発光体１５０は、必ずしもコーナーランド１００Ｃ内に設置していなくてもよい。例えば、コーナー端子２１Ｃの上部側と電子部品２０Ｂの電極４００Ｃ側との間に設けてもよい。こ場合、導電性の透明樹脂体に応力発光体を混在させた応力発光シートが使用可能である。
［光検出部の構成］
　光検出部１６０は、応力発光体１５０から出射する光を受光すると受光量や受光強度に応じて電気信号を出力する適宜の光電変換手段などで構成できる。即ち、この光検出部１６０は、第１の実施の形態も同様であるが、応力発光体１５０から出射する波長の光を受光すると、所定の起電流（光電流、または起電力）を発生する光センサ、例えばフォトダイオード（Photodiode）やフォトトランジスタ（Phototransistor）などが使用できる。本開示の光検出部は、応力発光体から出射する波長の光を検出可能なものであればよい。
　本実施の形態の光検出部１６０は、基板１０である基材部２００のコーナーランド１００Ｃを設置する凹部１１０の底部に埋め込んである。この光検出部１６０は、図５に示す第１の実施の形態の光検出部１３０と同様の構成のものが使用可能である。また、この光検出部１６０の出力信号処理のために、図７又は図８に示すような応力検出部３００を接続している。
　なお、コーナーランド１００Ｃ内の応力発光体１５０の発光現象を基板１０外部から目で直接視認可能であれば、光検出部１６０は設置しなくてもよい。この場合には、コーナーランド１００Ｃを光透過性の高い透明樹脂体で形成するだけでなく、基板１０を構成する基材部２００についても、光透過性の高い透明な材質を使用すると便宜である。このような構成にすれば、コーナーランド１００Ｃ内での効力発光体１５０からの発光現象を、基材部２００外部から一層確実に確認できる。
　[作用・効果]
　通常、半導体パッケージ２を製造する際には、半田ボールなどの端子２１とランド１００との接続の際に、端子２１に上下方向の圧着力が作用し、端子２１の上下部などにストレスを受け易い。後述する実験例によれば、特に角隅の端子である半田ボールに応力が集中しやすいことが判明している。
　そのため、本実施の形態の半導体パッケージ２でも、電子部品２０Ｂへの多数回の通電により、他の端子２１に先立ち、まず初めに、コーナー端子２１Ｃが損傷を受けてクラックを生じる傾向が強い。損傷を受けたコーナー端子２１Ｃに集中する応力は、コーナーランド１００Ｃ内の応力発光体１５０へ伝播して発光現象を引き起こす。このようにして、コーナーランド１００Ｃ内の応力発光体１５０が発光することで、この光を受光した光検出部１６０が光検出信号を出力する。第１の実施の形態と同様、光検出信号は、照射された光強度に応じた電気信号を生成して出力する。これにより、コーナー端子２１Ｃが損傷したことを検出できる。
　例えば、光検出部１６０に図７と同様の応力検出部３００を接続した構成のものでは、第１の実施の形態と同じように、電子機器や半導体パッケージに内蔵された基板１０の損傷を外部から確認できる。また、電子部品２０Ｂ等の動作中であっても基板１０の損傷の検出ができる。
　一方、光検出部１６０に図８と同様の応力検出部３００を接続したものでは、第２の実施の形態と同じように、端子２１およびランド１００の接合部の損傷の進展を検出することができる。
　さらに、本実施の形態では、後述する実験例からの知得により、損傷を検知するための光検出部１６０をコーナーランド１００Ｃにのみ設置させてある。従って、最小限の個数設置した応力発光体１５０および光検出部１６０だけで、端子２１の損傷を検出可能であり、コストの削減が可能となる。
　しかも、コーナーランド１００Ｃ内の応力発光体１５０の発光を基材部２００の外部から視認可能な構成の場合には、光検出部を必要としない。このため、さらにコスト削減を図ることができる効果がある。特に、応力発光体１５０として応力発光シートを用いることによって強発光が実現可能であれば、外部からの目視での視認がより容易に、かつ、確実になるので、便宜である。
　さらに、本実施の形態では、コーナー端子２１Ｃには、データをやり取りさせるための信号線としての機能を何ら有していない。換言すれば、他の電極４００や電子部品２０Ｂ内部の他とは配線接続されていない。従って、仮にコーナー端子２１Ｃがクラックなどの破損を生じた後でも、電子部品２０Ｂはそのまま使用し続けることが可能である。
＜実験例＞
　なお、本開示の発明者らは、前述した第３の実施の形態に係る構成の基礎となる実験（以下、これを「実験例」と称する。）を行ってみた。この実験例について、図１１及び図１２を参照しながら詳細に説明する。
　[実験構成]
　図１１は、第３の実施の形態に用いたものと同様のＢＧＡ構造の半導体パッケージ２０に設けた半田ボールなどの端子２１(以下、この実施例では半田ボール２１と称する。)が、基板１０上で格子状に多数配置されている状態を示す模式図である。本実験例では、電子部品２０に電流を多数回通電及び遮断させたときに、各ランド（不図示）に配置・接続させた多数の半田ボール２１の中で、特にどの半田ボール２１にクラックを発生し易いかを調べたものである。この半田ボール２１は、ランドとの接続の際に下方向への押圧力や圧着力が作用して上下部が押潰され易いことが予想される。その結果、上下押し潰れた部分にクラックなどの損傷やカーケンダルボイド（Kirkendall boid）などの原子欠陥を発生し易いことが想定される。
　さらに、また、半田のような複数の異種金属原子から形成された金属合金などでは、例えば電子部品の通電によって受ける熱的な作用に伴い、金属内の原子格子が熱的な振動や拡散を生じ易く、それらの一部などで格子欠陥を生みやすい。ところが、それぞれの金属原子は、その種類によって拡散速度が異なる。そのため、異種の金属原子どうしの接合部位などでは拡散速度のずれから微視的な原子欠陥が大きく成長し易い。このような熱履歴を繰り返し受けると、原子欠陥がさらに進行することとなる。その結果、多数回の熱履歴を受けることにより、前述したカーケンダルボイドなどが大きく成長する虞がある。また、原子格子の欠陥の生成が大きく進んでいき、巨視的なレベルまで成長していくと、クラックの発生につながる虞もある。このため、クラックやカーケンダルボイドなどが発生した半田では、これらの脆弱な部位などで強度の低下をもたらし、応力が集中すると半田の損傷につながる。
　このような理論的な知見から上記の実験例を独自に想起し、これを踏まえたうえで上記実験を行ってみた。このときの実験により得られたデータに基づき作成したグラフを、図１２に示す。同図のグラフにおいて、横軸は電子部品２０へ通電を実際に実施したときの、積算延べ通電回数（サイクル数）、縦軸はクラックなどの発生による故障率の累積割合（％）を示す両対数グラフである。
　また、図１１では、基板１０上で格子状配置の各半田ボール２１について得られた故障個所の具体的な発生状況を、模式的に示してある。なお、これらの半田ボール２１については、ドット数の多い(色の濃い)箇所の半田ボール２１ほど、抵抗値が高い（損傷が大きい)ことを示す。即ち、応力が集中的に作用してクラックなどの損傷の発生回数（故障率）が多いことを示している。
　また、図１２のグラフ上の任意の３か所の点では、クラックの発生部位を具体的な亀裂としてとらえたサンプル写真も併記する。各サンプル写真は、それぞれ、格子状に配置された多数の半田ボール２１のうち、いずれも、右最下部（Ｎｏ．１）及び右最上部（Ｎｏ．１４）の角隅の半田ボール２１についての撮影画像を示す。これらのサンプル写真では、上下で押し潰れた状態になっているものが半田ボール２１である。この半田ボール２１は、下部がランドに接続され、上部が電子部品の電極に接続されている。
　[実験結果]
　同実験例によれば、クラックなどの損傷の発生回数（故障率）が多いのは、各ランドに接続した半田ボール２１の中で、特に、四隅のコーナー部分の半田ボール２１Ｃであることが判明した。これは、半導体パッケージ２０の四隅部分に応力が集中し易いことが原因ではないかと思われる。この実験結果で得られた知見に基づき、第３の実施の形態での構成を想起した。即ち、本開示の実施の形態では、格子状の多数配置の端子２１およびランド１００のうち、特に、コーナー端子２１Ｃに対応するコーナーランド１００Ｃにのみ、応力発光体１５０を設置させた。また、このコーナーランド１００Ｃ内部に付設した応力発光体１５０からの発光を、光検出部１６０でモニターすることで、早期に、かつ、効果的に、電子部品の端子の損傷を検知でき、電子部品の経時劣化に伴う故障を未然に確認することが可能となった。
　＜４．第４の実施の形態＞
　次に、本開示の第４の実施の形態の半導体パッケージ３について、図１３を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態について、第１乃至第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。なお、本実施の形態の半導体パッケージ３では、ＢＧＡ構造の電子部品２０Ｃを使用している点では先の実施の形態と同様ではあるが、これらの実施の形態とは異なり、電子部品２０Ｃを搭載させているインターポーザ２０Ｄ上面が側板３０及び天井板４０で封止されている。
　さらに、本実施の形態の半導体パッケージ３において、第１乃至第３の実施の形態の半導体パッケージ１、２と異なるのは、基板１０に多数設けたランド１００との接続用の端子２１のうち特に四隅のコーナー端子２１Ｃに、応力発光体１２０（同図Ｂ参照）を分散・混在させた導電性の透明樹脂体１５０（以下、これを応力発光ブロック１７０と称する。）を設けている点と、光検出部を設置していない点、である。
　本実施系の形態の応力発光ブロック１７０は、コーナーランド１００Ｃの内部ではなく、外部から観察可能となるよう、コーナー端子２１Ｃの外面に設けている。即ち、コーナーランド１００Ｃ内部には、導電性の透明樹脂体や応力発光体を設ける必要がない。なお、コーナー端子２１Ｃに設ける応力発光体の構成としては、上述のようなブロック態様のものに設けるのではなく、導電性を有するシート状に形成した透明樹脂体に応力発光体を分散・混在させたもの（これを応力発光シート１７０Ｓと称する。）であってもよい。
　本実施形態の応力発光ブロック１７０の替りに応力発光シート１７０Ｓを貼り付けた場合には、強光度のものが構成可能であり、肉眼で視認するのにより都合がよい。そのため、応力発光ブロック１７０や応力発光シート１７０Ｓは、可視光領域内の波長の光を出射するものが好ましい。このような構成の応力発光ブロック１７０や応力発光シート１７０Ｓを用いることによって、発光現象を外部から直接目で視認することで、コーナー端子２１Ｃにクラックなどの損傷が発生していることが容易に確認可能である。
　[作用・効果]
　本実施の形態では、前述の実験例での知見に基づき、クラックなどの損傷の起こり易いコーナー端子２１Ｃ、即ち外部に臨んだ角隅の端子にのみ、応力発光ブロック１７０を貼り付けてある。従って、端子のなかで初めに破損する可能性が高いコーナー端子２１Ｃに対して外部から直接目で発光現象が視認可能である。しかも、視認すべき端子は、多数格子状に配置された端子の中の特に一番目につき易い最外部にある。従って、外部から容易に、かつ、確実にコーナー端子２１Ｃの破損を確認できる。なお、応力発光体が、可視光域外の固有波長の光（例えば、近赤外光や近紫外光など）で発光するタイプの場合には、その波長域の光を検出する光検出部を半導体パッケージ３又はその近傍に用意しておけばよい。
　従って、本実施の形態によれば、応力発光ブロック１７０や応力発光シート１７０Ｓを、ランド１００，１００Ｃ内部ではなくコーナー端子２１Ｃの外面に直接貼り付けるだけでよい。従って、設置作業が簡単であり、コストの大幅削減が図れる。特に、応力発光ブロック１７０や応力発光シート１７０Ｓからの発光光線が可視光の場合には、光検出部を必要としないので、さらにコストの削減を図ることができる。
　しかも、本実施の形態によれば、半導体パッケージ３を備えた電子機器を製造したのち、端子２１のクラックなどの損傷を確認する必要性が生じたときに、応力発光ブロック１７０や応力発光シート１７０Ｓを端子２１に張り付けるだけで済む。従って、後付けで応力発光ブロック１７０や応力発光シート１７０Ｓを設置しても、クラックなどの損傷の発生が検出可能になる。
　＜５．第４の実施の形態の変形例＞
　次に、本開示の第４の実施の形態の変形例の半導体パッケージ４Ａ、４Ｂについて、図１４を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態について、第１乃至第４の実施の形態(特に第４の実施の形態)と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
　[構成]
　半導体パッケージ４Ａ、４Ｂでは、第４の実施の形態と同様、電子部品２０Ｃを搭載したインターポーザ２０Ｄ上面に接着剤で適宜のプラスチック樹脂材料で形成した側壁板３０を固着している。さらに、側壁板３０の天上面には、ガラス体などの透明封止材料で形成した天井板４０を接着剤で固着している。
　接着剤は、一般に、温度や環境変化などにより亀裂、クレーズ、クラック（ソルベントクラック）などの損傷を起こし易い。また、例えば接着剤にヨウ素などが添加されているような場合、この添加物が接着界面から被接着物の方へ侵入し、その界面などで欠陥が生じて破断や亀裂などを発生する虞がある。従って、接着剤の成分として欠陥原因を起こしやすいものを含まないのが好ましい。　
　本開示において、同図Ａに示す変形例（以下、第１の変形例）では、インターポーザ２０Ｄと側板３０との間の不図示の接着剤の亀裂・損傷などを検出するために、これらの間の接着剤の外部に、第４の実施の形態で説明したものと同様の応力発光シート１７０Ｓ´を貼り付けてある。同図Ｂに示す変形例（以下、第２の変形例）でも、側壁板３０と天井板４０との間の接着剤の外部に、同様の応力発光シート１７０Ｓ´を貼り付けてある。
　なお、第１、第２の変形例の応力発光シート１７０Ｓ´は、例えばシート状に形成した透明樹脂体に応力発光体を分散・混在させたものであり、第４の実施の形態で述べた応力発光シート１７０Ｓのような導電性ではなくてもよい。また、上記した第１、第２の変形例でも、第４の実施の形態の場合と同様、光検出部は設置していないが、半導体パッケージ４Ａ、４Ｂの周囲に光検出器を設け、応力発光シートから出射する光を検出させてもよい。なお、本実施の形態の構成のような側壁板３０と天井板４０の替りに、電子部品２０Ｃ全体をプラスチック樹脂でモールド封止する構成でもよい。その場合には、プラスチック樹脂とインターポーザとの境界に応力発光シートを取り付けることが可能である。
　[作用・効果]
　従って、第１、第２の変形例によれば、上記応力発光シート１７０Ｓ´は、各接着剤の温度や環境などの変化に伴い、界面などで亀裂やクラックなどの損傷を生じた場合、その接着剤に貼り付けてある応力発光シート１７０Ｓ´に強い応力を生じて可視光を出射する。従って、観察者は、外部からその光線を肉眼で観察・確認できる。
　また、第１、第２の変形例では、光検出部を設けていないので、その分、コストの削減を図ることができる。また、いずれの変形例でも、応力発光シート１７０Ｓ´はランド１００、１００Ｃ内に埋設させていないので、その分製造が容易であるとともに、コストの削減が図れる。さらに、第４の実施の形態と同様、後付けで応力発光シート１７０Ｓ´を貼り付けることができる。しかもこの応力発光シート１７０Ｓ´の設置作業を、簡易に、かつ、簡便に行える。
　＜６．第５の実施の形態＞
　次に、本開示の第５の実施の形態の半導体パッケージ２について、図１５を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態において、第１乃至第４の実施の形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
　本実施の形態の半導体パッケージ５において、第４の実施の形態の半導体パッケージ３と異なる点は、応力発光シート１７０Ｓからの発光を検出する手段として、肉眼での確認ではなく、画像撮影手段１８０を設置している点である。
　画像撮影手段１８０には、ＣＣＤイメージセンサ（charge coupled device image sensor）やＣＭＯＳイメージセンサ(Complimentry Metal Oxcide imege sensor)のような個体撮像素子などを用いた、ビデオカメラやデジタルカメラなどを使用できる。また、画像撮影手段１８０から出力する撮影信号を信号線を介して外部へ取り出し、画像録画手段などで録画させるようにしてもよい。また、この発光検出手段としては、これら画像撮影手段１８０や画像録画手段には必ずしも限定されない。光検出器など各種のものが適用可能であり、これを半導体パッケージの周囲に設置してもよい。
　[作用・効果]
　従って、本実施の形態によれば、第４の実施の形態と同様、特にクラックなどの損傷の起こり易いコーナー端子２１Ｃ、即ち外部に臨んだ最外部の端子に応力発光シート１７０Ｓを貼り付けてある。このため、例えばビデオカメラなどの画像撮影手段１８０で応力発光シート１７０Ｓから出射する発光を撮影できる。そのため、この撮影画像を録画するように構成した場合、観察者が常時そばで観察していなくても、端子２１の損傷などの異常をその後いつでも容易に確認できる。
　最後に、上述した各実施の形態の説明は本開示の一例であり、本開示は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
　また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無い。また、他の効果があってもよい。
　さらに、本開示の適用範囲としては、特に本開示の基板や半導体パッケージに限定するものではない。例えば、橋梁の鉄骨部分やトンネルのコンクリートなどの構造物において損傷を生じやすい部分での損傷検出のために、本開示の応力発光体や光検出部などを設置して損傷を検出するようにしてもよい。また、手術用の内視鏡（例えば光学内視鏡や電子内視鏡を含む）において、オートクレーブによる多数回の滅菌作業で損傷を受けやすい部位に本開示の応力発光シートなどを設けておき、滅菌消毒作業に先立ち、損傷の有無を事前に検出させてもよい。さらに、車検検査などの前に、各部品での故障を事前に察知できるようにするため、損傷を起こしやすい部品にあらかじめ本開示の応力発光シートや光検出部などを設置しておいてもよい。
　なお、上述の実施の形態における図面は、模式的なものであり、各部の寸法の比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれることは勿論である。
　また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）およびメモリカード等を用いることができる。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）基材部と、
　応力に応じて発光する応力発光体が配置されるとともに透明な部材により構成されて前記基材部に配置され、素子の端子が接合されるランドと、
　前記基材部および前記ランドの間に配置されて前記応力発光体からの光を検出する光検出部と
を具備する基板。
（２）前記応力発光体は、前記素子が有する複数の端子が接合される複数のランドのうち、特に角隅のランドにのみ配置される前記（１）に記載の基板。
（３）前記角隅のランドに接合される角隅の端子は、前記素子の内外間での電気信号が通過する信号線としての機能を有しない配線構造とする前記（１）に記載の基板。
（４）前記光検出部は、前記応力発光体からの光に応じた電気信号を前記検出の結果として出力する前記（１）に記載の基板。
（５）前記光検出部における検出結果に基づいて前記ランドの応力を検出する応力検出部をさらに具備する前記（１）に記載の基板。
（６）前記応力検出部は、前記光検出部における検出結果と所定の閾値とを比較することにより前記応力を検出する前記（５）に記載の基板。
（７）前記応力検出部は、前記光検出部の検出結果が変化した際に前記応力を検出する前記（５）に記載の基板。
（８）前記光検出部の検出結果を保持する保持部をさらに具備し、
　前記応力検出部は、前記光検出部の検出結果と前記保持部に保持された検出結果とを比較することにより前記光検出部の検出結果の変化を検出する前記（７）に記載の基板。
（９）複数の前記光検出部が前記基材部および前記ランドの間に配置され、
　前記応力検出部は、前記複数の光検出部の検出結果に基づいて前記応力を検出する前記（５）に記載の基板。
（１０）前記検出した応力に基づいて前記端子および前記ランドの接合部の損傷を検出する損傷検出部をさらに具備する前記（５）に記載の基板。
（１１）前記ランドは、前記素子の端子を接着することにより前記端子を接合する前記（１）に記載の基板。
（１２）前記ランドは、前記基材部に形成された凹部に配置される前記（１）に記載の基板。
（１３）多数の端子を設けた半導体を搭載する基板と、
　前記半導体の端子及び／又は半導体のパッケージに損傷を生じると発光する、前記端子側及び／又はパッケージ側に設けた応力発光体と、
　を具備し、
　前記応力発光体の発光を外部から検出する半導体パッケージ。
（１４）前記応力発光体は、前記パッケージの外部構造となる樹脂体及び／又はガラス体と基板側との間を接着する接着剤に設けた、シート状の応力発光体である、前記（１３）に記載の半導体パッケージ。
（１５）前記応力発光体の発光により出射する光線は、可視光線帯域の波長以外の、紫外線又は近赤外線などの波長も含む前記（１３）に記載の半導体パッケージ。
（１６）前記応力発光体は、半導体の端子のうちコーナー部分の端子にのみ設け、
　この応力発光体をモニター手段として用いて前記端子の損傷を監視する前記（１３）に記載の半導体パッケージ。
（１７）前記パッケージの周囲に光検出器を設置している前記（１３）に記載の半導体パッケージ。
（１８）前記応力発光体は、ユウロピウムをドープし構造制御したアルミン酸ストロンチウム（SrAl2O4：Eu）、遷移金属や希土類をドープした硫化亜鉛（ZnS：Mn）やチタン酸バリウム・カルシウム（（Ba,Ca）TiO3：Pr）、アルミン酸カルシウム・イットリウム（CaYAl3O7：Ce）のいずれかの材料が使用可能である、前記（１３）に記載の半導体パッケージ。
　１、２、３、４Ａ、４Ｂ、５　　半導体パッケージ
　１０　　基板
　２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ　　電子部品（半導体、素子）
　２０Ｄ　　インターポーザ
　２１　　端子（ボール端子）
　２１Ｃ　　コーナー端子
　３０　　側壁板
　４０　　天井板
　１００　　ランド
　１００Ｃ　　コーナーランド
　１１０　　凹部
　１２０　　応力発光体
　１３０、１６０　　光検出部
　１５０　　導電性の透明樹脂体
　１７０　　応力発光ブロック
　１７０Ｓ、１７０Ｓ´　　応力発光シート
　１８０　　画像撮影手段（画像録画手段）
　２００　　基材部
　３００　　応力検出部　３１０　　電源部
　３２０、３４０　　比較部
　３３０　　損傷検出部
　３５０　　保持部

Claims (18)

  1. 　基材部と、
    　応力に応じて発光する応力発光体が配置されるとともに透明な部材により構成されて前記基材部に配置され、素子の端子が接合されるランドと、
    　前記基材部および前記ランドの間に配置されて前記応力発光体からの光を検出する光検出部と
    を具備する基板。
  2. 　前記応力発光体は、前記素子が有する複数の端子が接合される複数のランドのうち、特に角隅のランドにのみ配置される請求項１に記載の基板。
  3. 　前記角隅のランドに接合される角隅の端子は、前記素子の内外間での電気信号が通過する信号線としての機能を有しない配線構造とする請求項１に記載の基板。
  4. 　前記光検出部は、前記応力発光体からの光に応じた電気信号を前記検出の結果として出力する請求項１記載の基板。
  5. 　前記光検出部における検出結果に基づいて前記ランドの応力を検出する応力検出部をさらに具備する請求項１記載の基板。
  6. 　前記応力検出部は、前記光検出部における検出結果と所定の閾値とを比較することにより前記応力を検出する請求項５記載の基板。
  7. 　前記応力検出部は、前記光検出部の検出結果が変化した際に前記応力を検出する請求項５記載の基板。
  8. 　前記光検出部の検出結果を保持する保持部をさらに具備し、
    　前記応力検出部は、前記光検出部の検出結果と前記保持部に保持された検出結果とを比較することにより前記光検出部の検出結果の変化を検出する
    請求項７記載の基板。
  9. 　複数の前記光検出部が前記基材部および前記ランドの間に配置され、
    　前記応力検出部は、前記複数の光検出部の検出結果に基づいて前記応力を検出する
    請求項５記載の基板。
  10. 　前記検出した応力に基づいて前記端子および前記ランドの接合部の損傷を検出する損傷検出部をさらに具備する請求項５記載の基板。
  11. 　前記ランドは、前記素子の端子を接着することにより前記端子を接合する請求項１記載の基板。
  12. 　前記ランドは、前記基材部に形成された凹部に配置される請求項１記載の基板。
  13. 　多数の端子を設けた半導体を搭載する基板と、
    　前記半導体の端子及び／又は半導体のパッケージに損傷を生じると発光する、前記端子側及び／又はパッケージ側に設けた応力発光体と、
    　を具備し、
    　前記応力発光体の発光を外部から検出する半導体パッケージ。
  14. 前記応力発光体は、前記パッケージの外部構造となる樹脂体及び／又はガラス体と基板側との間を接着する接着剤に設けた、シート状の応力発光体である、請求項１３に記載の半導体パッケージ。
  15. 　前記応力発光体の発光により出射する光線は、可視光線帯域の波長以外の、紫外線又は近赤外線などの波長も含む請求項１３に記載の半導体パッケージ。
  16. 　前記応力発光体は、半導体の端子のうちコーナー部分の端子にのみ設ける請求項１３に記載の半導体パッケージ。
  17. 　前記パッケージの周囲に光検出器を設置している請求項１３に記載の半導体パッケージ。
  18. 　前記応力発光体は、ユウロピウムをドープし構造制御したアルミン酸ストロンチウム（SrAl2O4：Eu）、遷移金属や希土類をドープした硫化亜鉛（ZnS：Mn）やチタン酸バリウム・カルシウム（（Ba,Ca）TiO3：Pr）、アルミン酸カルシウム・イットリウム（CaYAl3O7：Ce）のいずれかの材料が使用可能である、請求項１３に記載の半導体パッケージ。
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