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半導体ウィスカ評価試験

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半導体ウィスカ評価試験  / 2022年06月30日 /  電子・半導体 試験・分析・測定

半導体ウィスカ評価試験

 半導体デバイス及び電子デバイスの端子金属表面(メッキ層)に発生するひげ状の結晶が成長して短絡に至る故障モードに対する信頼性を評価します

ウィスカとは

 金属表面(メッキ層)に発生するひげ状の結晶が成長する現象で、ZnメッキやSnメッキで発生する事例がよく知られており、大きく成長すると端子間 等を短絡させてデバイスや機器類を故障に至らせます。そのため、SnへのPb添加やメッキ液や材料等の工夫によりウィスカを抑制してきた過去がありますが、近年のPbフリー化実装に伴う純Sn外装メッキ品の増加や、 更なる軽薄短小に伴う電子部品の端子の狭ピッチ化により、ウィスカに対する信頼性評価は、再び注目される故障モードになっております。

ウィスカ発生メカニズム/モード

 

信頼性評価でウィスカが発生する原因は、材料に発生する応力が関係しており、

現時点では応力発生モデルとして下記5つのモードが判明しております。

応力発生モデル

内部応力型

目的 

母材の拡散による合金層形成や再結晶化等の応力発生に伴うウィスカ発生を評価します。

試験条件例    30℃/60%、4000h
参考規格例 JEITA、JEDEC
対応範囲

30℃/60%耐湿槽、光学顕微鏡観察、SEM観察

 

温度サイクル型

目的 

母材とメッキ材との線膨張係数の違いによる応力発生に伴うウィスカ発生を評価します。

試験条件例    -40℃/85℃、1000サイクル
参考規格例 JEITA、JEDEC
対応範囲

-40℃/85℃温度サイクル槽、光学顕微鏡観察、SEM観察

 

腐食型

目的 

酸化による応力発生に伴うウィスカ発生を評価します。

試験条件例    55℃/85%、2000h
参考規格例 JEITA、JEDEC
対応範囲

55℃/85%耐湿槽、光学顕微鏡観察、SEM観察

 

外部応力型

目的 

コネクタ勘合などの外圧による応力発生に伴うウィスカ発生を評価します。

試験条件例    コネクタ評価
参考規格例 なし
対応範囲

耐湿槽、温度サイクル槽、光学顕微鏡観察、SEM観察

 

エレクトロマイグレーション型

目的 

エレクトロマイグレーションによる応力発生に伴うウィスカ発生を評価します。

試験条件例    規定環境下にて通電評価
参考規格例 なし
対応範囲

通電装置、光学顕微鏡観察、SEM観察

 

ウィスカ事例

 

温度サイクル試験 1500cyc