境界要素性による電子デバイスの熱応力・界面破壊シミュレ-ション解析システムの開発

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半導体IC、LSIなどの電子デバイスはシリコン・金属などの積層の上に樹脂封止された微細異材接合構造となっている。最近のLSIの高集積化・高容量化の急進に伴ない、各材料の機械的・熱的特性の相違から生じる熱応力はますます苛酷しなり、一方で高い信頼性への要求がますます強くなり、電子デバイスの熱応力解析・強度評価が重要な問題となっている。そこで本研究では、まず電子デバイスおよび異材接合構造の熱応力・残留応力が効率的かつ高精度に解析できるBEMプログラムを開発し、設備費として構入したワ-クステ-ション(Sun SPARC II)にインスト-ルし、またプレ・ポスト処理を整備したシステムとして完成させた。本解析システムにより異材接合構造の特に強度上重要となる界面端の応力集中が高精度に求められるようになった。次にLSIパッケ-ジに界面き裂を想定した2次元モデルについてBEM解析を行うとともに、その応力拡大係数の解析手法を提案し、各種の解析例を示した。特にき裂面の熱的接触を考慮した解析手法を開発し、その有効性を実証した。さらに電子デバイス材料を想定した、金属/エポキシ樹脂異材界面き裂の破壊実験を行い、界面き裂の混合モ-ド破壊クライテリオンについて実験・解析の両面から検討した。以上の解析手法および実験結果を統合することにより、LSIパッケ-ジなどの電子デバイスの界面破壊力学に基づく強度評価および破壊のシミュレ-ション解析が可能との見通しが得られた。実際の電子デバイスの評価については今後の課題である。