半導体用語集

パッケージそり解析

英語表記:Package warpage analysis

 半導体パッケージを構成する,様々な材料の影響で発生するパッケージの変形あるいはそりを,数値解析により評価すること。
 半導体パッケージは,様々な材料を高温で貼りつけ,成形するために,常温の状態でそりを生じる。パッケージのそりは,基板実装時のはんだ付けの際に接続不良の問題を引き起こすうえに,信頼性を劣化させるなど,製品の品質そのものを左右するために時として非常に大きな問題となる。
 物体が外力や熱の作用を受けた時の一般的な応力σと歪εの関係は応力歪曲線としてよく知られているが,この中で外力が小さい時に歪が応力に比例して増大し,外力を除去すれば元の形に復元する領域を弾性変形といい,応力σは,縦弾性係数Eを用いて式(1)で表わされる線形なフックの法則に従う。
  σ=Eε (1)
 歪εは弾性歪である。弾性限度σeを超えると歪の増大割合が増して外力を除去しても元には戻らない塑性変形を示す。塑性変形で発生する歪を塑性歪という。塑性歪は非線形歪であり,他にクリープ歪,粘性歪,加工硬化歪なども非線形歪である。
 半導体パッケージは異なる熱膨張係数を持つ材料を高温で接着して作られるために,常温に戻した時にその収縮が拘束を受け熱応力が発生し変形が生じる。その時の熱応力が各材料の弾性限度を超えないならパッケージは高温に戻した時に変形が0の状態に戻る。
 変形や熱応力を見積るために多用される方法が有限要素法を用いた数値解析技術である。発生する熱応力が弾性限度を超えないならば弾性解析を,弾性歪以外の非線形歪が生じるならその歪の種類に応じた非線形解析を行う。非線形歪が塑性歪の場合は,弾塑性解析を行う。
 近年,半導体パッケージの小型化および多様化や使用される有機材料の多様化に伴って相対的に有機材料の影響が大きくなり,成形収縮応力や粘性などの非線形性も加味した数値解析を行い,その精度向上を図る試みがなされている。


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