電子パッケージ薄膜配線における特異電流/熱流束場の支配パラメータの解明と強度評価

电子封装薄膜布线奇异电流/热流场控制参数阐明及强度评估

• 批准号: 07855013
• 负责人: 笹川 和彦
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07855013/
• 关键词: 電子パッケージ; 薄膜金属配線; 特異電流場; 特異熱流束場; 角部; エレクトロマイグレーション; 熱応力; 強度評価

本研究は,電子パッケージ内薄膜配線角部における特異電流/熱流束場の強さK_e,K_tをパラメータとして,熱応力に関連するマクロな視点ならびにエレクトロマイグレーション(以下EM)に関連するミクロな視点の双方から,配線の強度を評価する方法を確立することを目的とするものである。以下の項目の研究を実施した。1.理論解析によるK_e,K_tの表示の導出 折れ曲がる薄膜配線の解析モデルである二次元均質等方性導電体に定常電流が流れる場合の定常電流問題ならびに定常熱伝導問題を扱った。角部近傍の電流,温度分布の漸近解を求め,K_e,K_tの表示を導出し,特異電流/熱流束場の支配パラメータを解明した。2.原子レベルのエネルギ的な考察に基づくK_e,K_tとEMの関係付け 電子材料学の分野において提案されている,導体内を移動する電荷量,温度と金属原子流量の関係式を用い,角部を有し折れ曲がる配線を対象として数値計算によるEMのシミュレーションを行った。これにより,角部近傍に形成されるボイド体積は,入力電流密度または折れ曲がり角の増加にともない増加することを明らかにした。また、K_eならびに角部頂点の温度をその内部に含むパフメータを提案し,同パラメータと角部近傍のボイド体積の間に線形関係が存在することを明示した。3.実験解析によるK_e,K_tとEM発生の程度の関係付け シリコン基板上に蒸着されたアルミ薄膜配線を供試材とするEM加速試験を行った。角部近傍のボイドの電子顕微鏡写真を画像解析することによりボイド体積の定量化を行ったところ,シミュレーション結果と定性的な一致をみた。4.角部面内せん断型の特異応力場の強さとK_tとの理論的関係付けに関する検討 特異熱応力場の強さとK_tの理論的関係については、配線下面からシリコン基板への熱流の考慮を含めて,現在検討を続行中である。

In this study, we establish a method for evaluating the intensity of the specific current/heat flux field at the corner of the electron film arrangement and the correlation between the thermal force and the specific current/heat flux field. The following research projects were carried out. 1. Theoretical analysis of the expression of K_e,K_t and the derivation of the curve of thin film alignment analysis of the steady current problem in the case of steady current flow in a quadratic homogeneous isotropic conductor. Asymptotic solutions of current and temperature distributions near corners are obtained. The expressions of K_e and K_t are derived. 2. The relationship between K_e,K_t and EM is studied in the field of electronic materials science. The relationship between charge amount, temperature and metal atom flow in conductor is used. The corner is bent and the coordination line is calculated. The angle is close to the surface, and the input current density increases. In addition, the temperature at the apex of the corner is determined internally by the square meter, and a linear relationship exists between the square meter and the volume of the horn near the corner. 3. The relationship between K_e,K_t and EM generation was analyzed. The EM acceleration test was carried out by evaporating thin film on the substrate. The image analysis of the electron microscope near the corner shows that the quantitative analysis of the volume of the electron microscope is consistent with the qualitative analysis. 4. The theoretical relationship between the strength and K_t of the specific thermal field in the corner plane is discussed. The theoretical relationship between the strength and K_t of the specific thermal field in the corner plane is discussed.

项目成果

笹川和彦(本間良和,坂真澄,阿部博之): "薄膜配線角部におけるエレクトロマイグレーションの数値シミュレーション" 日本機械学会第73期全国大会講演論文集(I). 101-102 (1995)

笹川和彦（Yoshikazu Honma、Masumi Saka、Hiroyuki Abe）：《薄膜布线角部电迁移的数值模拟》日本机械工程学会第 73 届全国会议论文集（I）101-102（1995 年）。

K. Sasagawa(M. Saka, H. Abe): "Current Density and Temperature Distributions near the Corner of Angled Metal Line" Mechanics Research Communications. 22. 473-483 (1995)

K. Sasakawa（M. Saka，H. Abe）：“成角金属线拐角附近的电流密度和温度分布”力学研究通讯。

K. Sasagawa(M. Saka, H. Abe): "Theoretical Analysis of a Crack Problem in Electrothermal Field" Application of Fracture Mechanics in Electronic Packaing and Materials. ASME,EEP-Vo1.11. 1-6 (1995)

K. Sasakawa（M. Saka，H. Abe）：《电热场中裂纹问题的理论分析》断裂力学在电子封装和材料中的应用。

K. Sasagawa(T. Yamauchi,M. Saka, H. Abe): "Numerical Simulation of Electromigration in Angled Metal Line" Proc. Int. Symp. Microsystems, Intelligent Materials and Robots. 213-216 (1995)

K. Sasakawa（T. Yamauchi，M. Saka，H. Abe）：“成角度金属线中电迁移的数值模拟”Proc。