(57)【要約】【課題】接合部の損傷を事前に検知する。【解決手段】電子部品は、第１部材と、第２部材と、接合部と、測定部とを備える。第１電極は、第１部材上に形成される。第２電極は、第１部材上の、第１電極が形成された領域の周囲の領域に形成される。第３電極は、第２部材に形成される。第２電極が第２部材に形成され、第３電極が第２部材の第２電極が形成された領域の周囲の領域に形成されてもよい。接合部は、第１電極と第２電極と第３電極と接合する。測定部は、第１電極および第２電極のうち少なくとも一方を含む接続経路の電気特性を測定する。【選択図】図８Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板状の部材である第１部材と、
基板状の部材、または、半導体素子である第２部材と、
前記第１部材上に形成された第１電極と、
前記第１部材上の、前記第１電極が形成された領域の周囲の領域に形成された第２電極と、
前記第２部材に形成された第３電極と、
前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極と接合する接合部と、
前記第１電極および前記第２電極のうち少なくとも一方を含む接続経路の電気特性を測定する測定部と、
を備えることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記第１電極は、互いに離間した複数の電極を含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記接続経路は、前記複数の電極と、前記第２電極のうち、少なくとも２つを含むこと、
を特徴とする請求項２に記載の電子部品。
【請求項４】
前記第２電極は、互いに離間した複数の電極を含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項５】
前記接続経路は、前記複数の電極と、前記第１電極のうち、少なくとも２つを含むこと、
を特徴とする請求項４に記載の電子部品。
【請求項６】
前記第１電極が形成された領域は、前記第１部材上の領域のうち、前記第２部材に接続された導電部材と前記第２部材との接続部に最も近い領域を含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項７】
前記複数の電極の少なくとも１つが形成された領域は、前記第１部材上の領域のうち、前記第２部材に接続された導電部材と前記第２部材との接続部に最も近い領域を含むこと、
を特徴とする請求項２に記載の電子部品。
【請求項８】
前記第１電極と前記第２電極との間に空隙が形成されたこと、
を特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項９】
前記複数の電極間、および、前記複数の電極と前記第２電極との間に空隙が形成されたこと、
を特徴とする請求項２に記載の電子部品。
【請求項１０】
前記複数の電極間、および、前記複数の電極と前記第１電極との間に空隙が形成されたこと、
を特徴とする請求項４に記載の電子部品。
【請求項１１】
前記第１電極と前記第２電極との間にレジストが形成されたこと、
を特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項１２】
前記複数の電極間、および、前記複数の電極と前記第２電極との間にレジストが形成されたこと、
を特徴とする請求項２に記載の電子部品。
【請求項１３】
前記複数の電極間、および、前記複数の電極と前記第１電極との間にレジストが形成されたこと、
を特徴とする請求項４に記載の電子部品。
【請求項１４】
前記測定部は、前記第１電極および前記第２電極のうち少なくとも一方を含み、相互に異なる複数の接続経路のそれぞれに対応して複数備えられ、
複数の前記測定部それぞれに対して定められた、前記電気特性と前記接合部の損傷に関する指標との関係のうち、前記電気特性が測定された前記接続経路に対して定められた前記関係と、測定された前記電気特性とに基づいて、前記接合部の損傷に関する指標を演算する演算部と、をさらに備えること、
を特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項１５】
前記演算部で求められる演算結果を出力する出力部をさらに備えること、
を特徴とする請求項１４に記載の電子部品。
【請求項１６】
前記第１部材下に形成された第４電極と、
前記第２部材の、前記第３電極が形成された面の裏面に形成された第５電極と、をさらに備え、
前記接続経路は、前記第１電極および前記第２電極のうち少なくとも一方と、前記第３電極、前記第４電極、および前記第５電極の少なくとも１つと、を接続すること、
を特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項１７】
基板状の部材である第１部材と、
基板状の部材、または、半導体素子である第２部材と、
前記第１部材上に形成された第１電極と、
前記第２部材に形成された第２電極と、
前記第２部材の、前記第２電極が形成された領域の周囲の領域に形成された第３電極と、
前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極と接合する接合部と、
前記第２電極および前記第３電極のうち少なくとも一方を含む接続経路の電気特性を測定する測定部と、
を備えることを特徴とする電子部品。
【請求項１８】
基板状の部材である第１部材と、
基板状の部材、または、半導体素子である第２部材と、
前記第１部材上に形成された第１電極と、
前記第１部材上の、前記第１電極が形成された領域の周囲の領域に形成された第２電極と、
前記第２部材に形成された第３電極と、
前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極と接合する接合部と、を備える電子部品における測定方法であって、
測定部が、前記第１電極および前記第２電極のうち少なくとも一方を含む接続経路の電気特性を測定する測定ステップ
を含むことを特徴とする測定方法。
【請求項１９】
基板状の部材である第１部材と、
基板状の部材、または、半導体素子である第２部材と、
前記第１部材上に形成された第１電極と、
前記第２部材に形成された第２電極と、
前記第２部材の、前記第２電極が形成された領域の周囲の領域に形成された第３電極と、
前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極と接合する接合部と、を備える電子部品における測定方法であって、
測定部が、前記第２電極および前記第３電極のうち少なくとも一方を含む接続経路の電気特性を測定する測定ステップ
を含むことを特徴とする測定方法。
【請求項２０】
対象接合部を介して電子部品を搭載するとともに前記電子部品または他の電子部品との間にダミー接合部が設けられた基板、を含む電子機器の監視装置であって、
前記電子機器の温度の変動に起因する前記ダミー接合部および前記対象接合部の累積損傷を示す熱負荷損傷値をそれぞれ計算するダミー損傷関数および対象損傷関数を含む熱負荷寿命予測モデルを格納する第１モデルベースと、
前記電子機器の加速度の変動に起因する前記ダミー接合部および対象接合部の累積損傷を示す動荷重損傷値をそれぞれ計算するダミー損傷関数および対象損傷関数を含む動荷重寿命予測モデルを格納する第２モデルベースと、
前記ダミー接合部の熱負荷損傷値と、前記ダミー接合部の動荷重損傷値と、に応じた前記ダミー接合部の破損確率を定めたダミー複合負荷モデルを格納する第３モデルベースと、
前記対象接合部の熱負荷損傷値と、前記対象接合部の動荷重損傷値と、に応じた前記対象接合部の破損確率を定めた対象複合負荷モデルを格納する第４モデルベースと、
前記ダミー接合部の電気特性を測定する測定部と、
前記電気特性に基づき前記ダミー接合部の破断が検出されたとき、前記ダミー接合部の損傷値または寿命に関する確率分布が、前記ダミー複合負荷モデルおよび前記対象複合負荷モデルの確率分布と整合するように、前記熱負荷寿命予測モデル、前記動荷重寿命予測モデル、前記ダミー複合負荷モデル、および、前記対象複合負荷モデルを修正する演算部と、
を備えることを特徴とする監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電子部品、測定方法および監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーエレクトロニクス機器や車載用電子機器に搭載される半導体モジュールは、稼働時に、熱負荷や動荷重などの負荷により、内部部品に故障が生じることがある。故障の原因となる負荷は、１回で故障に至るものだけに留まらず、繰り返し負荷が作用することにより、損傷が蓄積して故障に至るものも存在する。例えば、機器の稼働状態変化によって発生する温度変動は、素子や基板などの構成部材間の線膨張係数の差により、接合部（例えば素子電極接合部や、はんだ接合部）に繰り返し応力を発生させる。また、動荷重が加わる状態で機器が設置された場合、慣性力が作用することにより、繰返し応力が発生する。さらに、繰返し熱負荷に動荷重変動が重畳し、繰返しの複合負荷が作用する場合もある。
【０００３】
これらの繰返し負荷により発生する応力やひずみは、１回の負荷では故障には至らないが、繰り返し負荷されると破損（故障）する恐れがある。
【０００４】
一方、長期的に使用される製品に対して、製品の状態を診断し、故障するまでの寿命を予測し、保守部品交換の時期を適正化するための技術として、ヘルスモニタリングという手法が存在する。ヘルスモニタリングには様々な手法が存在するが、上述のような電子機器への適用例の１つとして、繰り返し負荷に対する寿命の予測が挙げられる。
【０００５】
近年の電子機器には、温度センサおよび加速度センサなどのセンサ類を実装することが可能であり、稼動状態での機器の状態を監視することにより、状態に応じて様々なアクションをとることができる。
【０００６】
例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）などの演算処理部品の温度を常時センシングし、温度が上昇してしきい値を超えた時点で演算負荷を強制的に下げ、温度上昇による故障の発生を防ぐことができる。また、加速度センサにより機器の加速度および傾きを検知して、ハードディスクドライブのヘッドを退避させる、または、ユーザが指定したアプリケーションを起動させる等の動作につなげることができる。
【０００７】
これらのセンサは、上述のような繰り返し応力に対する疲労寿命の予測にも使用することが期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−３０６２３９号公報
【特許文献２】特許第３２６５１９７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２３８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、参考技術では、熱負荷と動荷重が重畳するような複合負荷の場合には、適切に寿命を予測することができない場合もある。また、パワー半導体モジュールでは、半導体素子と絶縁基板の間、および、基板とヒートスプレッダの間のそれぞれを、薄膜金属接合層を介して接続することで、冷却構造への放熱経路を確保する。また、半導体素子間または半導体素子と基板との間は、金属ワイヤや金属薄膜などの導電部材で接続されているが、半導体素子と導電部材の接続面には、局所的に大きな熱が発生する。このため、その直下の接合部で損傷の恐れがあり、接合部の損傷による放熱性能の低下が懸念されている。例えば薄膜金属接合層で接合されているパワー半導体モジュールに対しては、必ずしもモジュールのコーナー部から破損が生じるとは限らず、また、コーナー部から破損しても、対象接合部の破損寿命と大きな隔たりがあり、故障予兆検出としては適切ではないこともあり、参考技術では、事前に故障予兆を検出することが困難となる場合があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の電子部品は、電子部品は、第１部材と、第２部材と、接合部と、測定部とを備える。第１電極は、第１部材上に形成される。第２電極は、第１部材上の、第１電極が形成された領域の周囲の領域に形成される。第３電極は、第２部材に形成される。第２電極が第２部材に形成され、第３電極が第２部材の第２電極が形成された領域の周囲の領域に形成されてもよい。接合部は、第１電極と第２電極と第３電極と接合する。測定部は、第１電極および第２電極のうち少なくとも一方を含む接続経路の電気特性を測定する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】第１の実施形態の電子部品の断面図。
【図１Ｂ】第１の実施形態の電子部品の要部を示す断面図。
【図１Ｃ】絶縁基板上に形成された基板電極の形状を示す図。
【図１Ｄ】絶縁基板上に形成された基板電極の形状を示す図。
【図１Ｅ】半導体素子と導電部材との接続面の一例を示す図。
【図２Ａ】第１の実施形態の変形例１の電子部品の要部を示す断面図。
【図２Ｂ】第１の実施形態の変形例１の基板電極の形状を示す図。
【図２Ｃ】第１の実施形態の変形例１の基板電極の形状を示す図。
【図２Ｄ】第１の実施形態の変形例１の基板電極の形状を示す図。
【図３Ａ】第１の実施形態の変形例２の電子部品の要部を示す断面図。
【図３Ｂ】第１の実施形態の変形例２の基板電極の形状を示す図。
【図４Ａ】第１の実施形態の変形例３の電子部品の要部を示す断面図。
【図４Ｂ】第１の実施形態の変形例３の基板電極の形状を示す図。
【図４Ｃ】第１の実施形態の変形例３の接合部の形状を示す図。
【図５】第１の実施形態の変形例４の絶縁基板の電極の形状を示す図。
【図６Ａ】第２の実施形態の電子部品の要部を示す断面図。
【図６Ｂ】第２の実施形態の素子電極の形状を示す図。
【図７Ａ】第３の実施形態の電子部品の要部を示す断面図。
【図７Ｂ】第３の実施形態の基板電極の形状を示す図。
【図７Ｃ】第３の実施形態の素子電極の形状を示す図。
【図７Ｄ】第３の実施形態の変形例１の電子部品の要部を示す断面図。
【図７Ｅ】第３の実施形態の変形例１の接続経路を示す図。
【図７Ｆ】第３の実施形態の変形例１の接続経路を示す図。
【図８Ａ】第４の実施形態の電子部品の断面図。
【図８Ｂ】ベース板上に形成された基板電極の形状を示す図。
【図８Ｃ】ベース板上に形成された基板電極の形状を示す図。
【図９】第４の実施形態の変形例１の電子部品の要部を示す断面図。
【図１０Ａ】第４の実施形態の変形例２の電子部品の要部を示す断面図。
【図１０Ｂ】接合部の下の基板電極の形状を示す図。
【図１０Ｃ】接合部の上の基板電極の形状を示す図。
【図１０Ｄ】配線の一部の代わりに結合部を備える構成を示す図。
【図１０Ｅ】配線の一部の代わりに結合部を備える構成を示す図。
【図１０Ｆ】第４の実施形態の変形例３の電子部品の要部を示す断面図。
【図１０Ｇ】第４の実施形態の変形例４の電子部品の要部を示す断面図。
【図１１】第５の実施形態の電子部品の要部を示す断面図。
【図１２Ａ】第６の実施形態の電子部品の断面図。
【図１２Ｂ】第６の実施形態の要部を示す断面図。
【図１２Ｃ】第６の実施形態の半導体素子上の電極の形状を示す図。
【図１３】２つの測定部を用いる場合の配線を示す図。
【図１４Ａ】１つの測定部を用いる場合の配線を示す図。
【図１４Ｂ】１つの測定部を用いる場合の配線を示す図。
【図１５Ａ】監視装置の概略構成例を示すブロック図。
【図１５Ｂ】予測処理のフローチャート。
【図１６】予測処理のフローチャート。
【図１７】第７の実施形態の監視装置のブロック図。
【図１８】寿命推定処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電子部品、測定方法および監視装置の好適な実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１Ａは、第１の実施形態の電子部品全体を模式的に示す断面図である。図１Ｂは、第１の実施形態の電子部品の要部（図１Ａの破線で囲った部分）を示す断面図である。図１Ｃは、絶縁基板上に形成された基板電極の形状を示す図である。図１Ｄは、絶縁基板上に形成された基板電極の他の形状を示す図である。
【００１４】
図１Ａに示すように、第１の実施形態の電子部品（半導体パッケージ）は、半導体素子１と、絶縁基板２と、ベース板３とを備える。絶縁基板２は、例えばセラミック基板である。ベース板３は、例えば銅である。半導体素子１と絶縁基板２、および、絶縁基板２とベース板３は、接合部４−１で接続されている。半導体素子１同士、および、半導体素子１と絶縁基板２は、導電部材５で接続されている。接合部４−１は、例えば、はんだ接合部である。導電部材５は、例えば、アルミワイヤである。素子表面とアルミワイヤとは、例えば超音波接合されている。
【００１５】
図１Ｂに示すように、絶縁基板２の表面には、基板電極６と基板電極７が形成されている。また、半導体素子１の表面には素子電極８が形成されている。基板電極６、基板電極７、および、素子電極８は、接合部４−２と接続している。接合部４−２は、例えば、はんだ接合部である。以下、特に区別する必要がない場合は、接合部４−１、接合部４−２、および、図１２Ｂで説明する接合部４−３を単に接合部４という場合がある。
【００１６】
図１Ｃは、絶縁基板２に形成された基板電極６および基板電極７を絶縁基板２の鉛直上方から観察した図に相当する。図１Ｃに示すように、基板電極６は、基板電極７の内側に形成される。すなわち、基板電極７は、絶縁基板２上の、基板電極６が形成された領域の周囲の領域に形成される。基板電極６と基板電極７との間には空隙を設けても良いし、レジストを塗布しても良い。基板電極６の形状は、図１Ｃに示すように多角形でもよいし、図１Ｄに示すように円形でもよいし、その他の形状でもよい。
【００１７】
基板電極６と基板電極７とが、配線１０を介して測定部９に電気的に接続される。測定部９は、基板電極６および基板電極７のうち少なくとも一方を含む接続経路の電気特性を測定する。測定部９は、例えば絶縁基板２上に形成される。接続経路は基板電極６を含まない構成と可能であるが、基板電極６を含んだ接続経路の方がよりよく損傷を検出できるので好ましい。
【００１８】
なお、各実施形態においては損傷の事例として、接続経路が電気的に完全に断線した状態、すなわち「破断」を例に説明する場合があるが、電気特性としてキャパシタンスまたはインピーダンス等を測定することにより、破断に至る前の状態およびその変化も損傷として検出可能である。
【００１９】
接続経路は、例えば測定部９、配線１０、基板電極６、接合部４−２、基板電極７、配線１０の順に導電する。電気特性は例えば、電気抵抗値、電流、および電圧などである。
【００２０】
使用中に半導体素子１と導電部材５の接続面で大きな発熱が生じる。その結果、接続面の直下の接合部４−２（接続面に最も近い接合部４−２）に損傷が生じやすい。図１Ｅは、半導体素子１と導電部材５との接続面の一例を示す図である。半導体素子１上に形成された電極１−Ａと導電部材５とが接続された面が接続面１−Ｂに相当する。
【００２１】
半導体素子１は、例えば１０Ｗ〜１ｋＷ程度の発熱量を有する。このため、接合部４−２は、通電の他に放熱の役割を備えることが望ましい。放熱性能を高めるため（低熱抵抗にするため）には、半導体素子１と接合部４−２との接続面積を大きくする必要がある。この接続面積は、例えば０．１ｃｍ２〜１０ｃｍ２程度が好ましい。上記発熱量を上記接続面積で除した、いわゆる熱流束が、例えば０．００１ｋＷ／ｃｍ２〜１０ｋＷ／ｃｍ２の範囲とすることが好ましい。
【００２２】
このため、接合部４のアスペクト比は、１０以上、好ましくは３０以上とすることが望ましい。ここでは、アスペクト比とは、一辺の長さ／高さ、または、直径／高さを表す。接合部４の高さが異なる場合、「高さ」には最小の高さを用いる。接合部４の各辺の長さが異なる場合、「一辺の長さ」には最大の辺の長さを用いる。接合部４の直径が異なる場合、「直径」には最大の直径を用いる。
【００２３】
一方、接合部４では電極間の空隙またはレジストにより、その周囲にボイドを生じやすい。従って、半導体素子１と導電部材５の接続面の直下で生じた損傷が拡大すると、電極間周辺の接合部４に生じたボイドが連結され、基板電極６と接合部４がはく離する。はく離により、基板電極６と接合部４との間で導電しなくなると、例えば電気抵抗値は上昇する。これにより、接合部４の損傷を検知することができる。基板電極６と接合部４のはく離が許容範囲内になるように、基板電極６の形状を設計すれば、接合部４が致命的または許容以上に損傷する前に、損傷を検知することができる。
【００２４】
このように設計した第１の実施形態の電子部品によれば、測定部９で電気特性を測定することにより、基板電極と接合部４の断線を検知し、接合部４の損傷を事前に検出することができる。
【００２５】
（第１の実施形態の変形例１）
次に、第１の実施形態の変形例１について説明する。図２Ａは、第１の実施形態の変形例１の電子部品の要部を示す断面図である。図２Ｂは、第１の実施形態の変形例１の電子部品における基板電極の形状を示す図である。なお、本変形例の説明では、第１の実施形態と異なる箇所について説明する。
【００２６】
図２Ｂに示すように、本変形例の電子部品は、第１の実施形態の電子部品と比較して、基板電極の形状が異なる。本変形例では、基板電極６が、互いに離間している複数の電極である、基板電極１１と基板電極１２と基板電極１３と基板電極１４とから構成される。それぞれの電極間には空隙を設けても良いし、レジストを塗布しても良い。
【００２７】
基板電極１１〜１４および基板電極７のうち２つの電極間が、配線１０を介して測定部９に電気的に接続される。例えば、基板電極１１と基板電極１２との間、および、基板電極１３と基板電極１４との間が、それぞれ測定部９に電気的に接続される。基板電極１１と基板電極１２との間では、測定部９、配線１０、基板電極１１、接合部４−２、基板電極１２、配線１０の順に導電し、測定部９によって電気特性が測定される。基板電極１３と基板電極１４との間では、測定部９、配線１０、基板電極１３、接合部４−２、基板電極１４、配線１０の順に導電し、測定部９によって電気特性が測定される。
【００２８】
本変形例では、基板電極６が複数の電極から構成されるため、破断の検出を早める効果がある。また、基板電極１１〜１４のそれぞれが、半導体素子１と導電部材５の接続面の直下の領域を含むように構成しても良い。当該接続面での発熱により接続面の直下の接合部４−２が損傷しやすいため、この構成によりさらに破断の検出を早めることができる。
【００２９】
なお、基板電極６の数は多いほど破断を検出する精度を向上させることができる。例えば、図２Ｂは基板電極が２×２であるが、図２Ｃのように３×３とすることで精度を向上させることができる。
【００３０】
また、基板電極６の大きさは異なっていても良い。これにより、破断を検出したい箇所をより精度よく検出することができる。例えば図２Ｄは、基板電極が３×３であるが、図２Ｃとはその大きさが中央部とその周辺部とで異なっている。すなわち、破断を検出したい箇所の基板電極の大きさを他の基板電極の大きさよりも小さくすることにより、検出精度を高めることができる。図２Ｄの例では、周辺部の破断の検出精度を中央部に比較して高めることができる。
【００３１】
（第１の実施形態の変形例２）
次に、第１の実施形態の変形例２について説明する。図３Ａは、第１の実施形態の変形例２の電子部品の要部を示す断面図である。図３Ｂは、第１の実施形態の変形例２の電子部品における基板電極の形状を示す図である。なお、本変形例の説明では、第１の実施形態の変形例１と異なる箇所について説明する。
【００３２】
図３Ｂに示すように、本変形例の電子部品は、第１の実施形態の変形例１の電子部品に比較して、基板電極の形状が異なる。基板電極１１、基板電極１２、基板電極１３、および、基板電極１４の外側に形成された、変形例１の基板電極７は、基板電極１５〜２６から構成される。それぞれの基板電極間には空隙を設けても良いし、レジストを塗布しても良い。
【００３３】
基板電極１１〜２６のうち２つの電極間が、配線１０を介して測定部９に電気的に接続される。基板電極１１と基板電極１６との間では、測定部９、配線１０、基板電極１１、接合部４−２、基板電極１６、配線１０の順に導電し、測定部９によって電気特性が測定される。
【００３４】
本変形例では、基板電極７が複数の電極から構成される。これにより、基板電極１１〜１４上の接合部４−２に生じた初期欠陥、および、半導体素子１と導電部材５の接続面の発熱に起因した接合部４−２の損傷だけでなく、基板電極７上の接合部４−２に生じた初期欠陥、および、接合部４−２のコーナーにおける応力集中などに起因した接合部４−２の損傷も、早期に検知することが可能となる。
【００３５】
（第１の実施形態の変形例３）
次に、第１の実施形態の変形例３について説明する。図４Ａは第１の実施形態の変形例３の電子部品の要部を示す断面図である。図４Ｂは、第１の実施形態の変形例３の電子部品における基板電極の形状を示す図である。図４Ｃは、第１の実施形態の変形例３の電子部品における接合部４−２の形状を示す図である。なお、本変形例の説明では、第１の実施形態と異なる箇所について説明する。
【００３６】
図４Ａと図４Ｃに示すように、本変形例の電子部品は、第１の実施形態の電子部品と比較して、接合部４−２の形状が異なる。本変形例では、接合部４−２は互いに離間している接合部２７〜３１から構成される。接合部２７は、基板電極１１と素子電極８を接続する。接合部２８は、基板電極１２と素子電極８を接続する。接合部２９は、基板電極１３と素子電極８を接続する。接合部３０は、基板電極１４と素子電極８を接続する。接合部３１は基板電極７と素子電極８を接続する。
【００３７】
基板電極１１〜１４および基板電極７のうち２つの電極間が、配線１０を介して測定部９に電気的に接続される。例えば、基板電極１１と基板電極１２との間、および、基板電極１３と基板電極１４との間が、それぞれ配線１０を介して測定部９に電気的に接続される。
【００３８】
基板電極１１と基板電極１２との間では、測定部９、配線１０、基板電極１１、接合部２７、素子電極８、接合部２８、基板電極１２、配線１０の順に導電し、測定部９によって電気特性が測定される。基板電極１３と基板電極１４との間では、測定部９、配線１０、基板電極１３、接合部２９、素子電極８、接合部３０、基板電極１４、配線１０の順に導電し、測定部９によって電気特性が測定される。
【００３９】
使用中に半導体素子１と導電部材５の接続面で大きな発熱が生じ、半導体素子１と導電部材５の接続面の直下の接合部４−２で生じた損傷が拡大すると、接合部２７〜３０の少なくとも１つが破断する。接合部の破断により、基板電極１１と基板電極１２との間、または、基板電極１３と基板電極１４との間が導電しなくなる。このため、電気抵抗値は上昇し、接合部の損傷を検知することができる。
【００４０】
本変形例では、接合部の損傷箇所に関わらず、精度よく損傷を検知することができる。また、接合部２７〜３０それぞれが、半導体素子１と導電部材５の接続面直下の領域を含むように構成しても良い。当該接続面での発熱によりその直下の接合部が損傷しやすいため、この構成によりさらに破断の検出を早めることができる。
【００４１】
（第１の実施形態の変形例４）
次に、第１の実施形態の変形例４について説明する。図５は、第１の実施形態の変形例４の電子部品における絶縁基板の素子側の電極の形状を示す図である。なお、本変形例の説明では、第１の実施形態と異なる箇所について説明する。
【００４２】
図５に示すように、本変形例の電子部品は、第１の実施形態の電子部品と比較して、絶縁基板２の素子側の基板電極６の形状が異なる。使用中に半導体素子１と導電部材５の接続面で大きな発熱が生じるため、導電部材５と半導体素子１を接合する接続面の直下付近は、放熱経路の確保が必要な領域５０１である。本変形例では領域５０１の外側に４つの基板電極６ａ〜６ｄが設置されている。
【００４３】
本変形例では、基板電極６ａ〜６ｄが放熱経路の確保が必要な領域５０１の外側に存在するため、放熱性能を妨げない。また、基板電極６ａ〜６ｄは、放熱経路の確保が必要な領域５０１に隣接しているため、この周辺の接合部４−２は損傷しやすい。従って、測定部９で電気特性を測定することにより、早期に接合部４−２の損傷を検知することができる。変形例４についても第１の実施形態の変形例３と同様に、接合部４−２が互いに離間している複数の接合部から構成されてもよい。
【００４４】
このように、第１の実施形態にかかる電子部品では、接合部の損傷が致命的または許容以上になる前に損傷を検出することができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図６Ａは、第２の実施形態の電子部品の要部を示す断面図である。図６Ｂは、第２の実施形態の電子部品における素子電極の形状を示す図である。なお、本実施形態の説明では、第１の実施形態と異なる箇所について説明する。
【００４６】
図６Ａに示すように、絶縁基板２の表面には基板電極３２が形成される。半導体素子１の表面には素子電極３３と素子電極３４が形成される。基板電極３２、素子電極３３、および、素子電極３４は、接合部４−２と接続している。図６Ｂに示すように、素子電極３３は素子電極３４の内側に形成される。すなわち、素子電極３４は、半導体素子１の、素子電極３３が形成された領域の周囲の領域に形成される。素子電極３３と素子電極３４との間には空隙を設けても良いし、レジストを塗布しても良い。
【００４７】
素子電極３３と素子電極３４が、配線１０を介して測定部９に電気的に接続される。測定部９は、素子電極３３および素子電極３４のうち少なくとも一方を含む接続経路の電気特性を測定する。測定部９は、例えば半導体素子１に形成される。接続経路は、例えば測定部９、配線１０、素子電極３３、接合部４−２、素子電極３４、配線１０の順に導電する。
【００４８】
使用中に半導体素子１と導電部材５の接続面で大きな発熱が生じる。その結果、接続面の直下の接合部４−２（接続面に最も近い接合部４−２）に損傷が生じる。損傷が拡大すると、素子電極３３と接合部４−２がはく離し、素子電極３３と接合部４−２間で導電しなくなる。このため、電気抵抗値は上昇し、接合部４−２の損傷を検知することができる。素子電極３３と接合部４−２のはく離が許容範囲内になるように、素子電極３３の形状を設計すれば、接合部４−２が致命的または許容以上に損傷する前に、損傷を検知することができる。第２の実施形態についても第１の実施形態の変形例３と同様に、接合部４−２が互いに離間している複数の接合部から構成されてもよい。
【００４９】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図７Ａは、第３の実施形態の電子部品の要部を示す断面図である。図７Ｂは、第３の実施形態の基板電極の形状を示す図である。図７Ｃは、第３の実施形態の素子電極の形状を示す図である。なお、本実施形態の説明では、第１の実施形態と異なる箇所について説明する。
【００５０】
図７Ａに示すように、絶縁基板２の表面には基板電極６と基板電極７が形成される。半導体素子１の表面には素子電極３３と素子電極３４が形成される。基板電極３３、および、素子電極３４は、接合部４−２と接続している。
【００５１】
図７Ａに示すように、基板電極６は基板電極７の内側に形成される。素子電極３３は素子電極３４の内側に形成される。図７Ｂに示すように、基板電極６は、互いに離間している基板電極１１と基板電極１２と基板電極１３と基板電極１４とから構成される。図７Ｃに示すように、素子電極３３は、互いに離間している素子電極３５と素子電極３６と素子電極３７と素子電極３８とから構成される。それぞれの電極間には空隙を設けても良いし、レジストを塗布しても良い。
【００５２】
基板電極６および基板電極７のうち２つの電極間が配線１０を介して測定部９に電気的に接続される。例えば、基板電極１１と基板電極１２との間、および、基板電極１３と基板電極１４との間が、それぞれ測定部９に接続される。
【００５３】
基板電極１１と基板電極１２との間では、測定部９、配線１０、基板電極１１、接合部４−２、基板電極１２、配線１０の順に導電し、測定部９によって電気特性が測定される。基板電極１３と基板電極１４との間では、測定部９、配線１０、基板電極１３、接合部４−２、基板電極１４、配線１０の順に導電し、測定部９によって電気特性が測定される。
【００５４】
また、素子電極３３および素子電極３４のうち２つの電極間が配線１０を介して測定部９に電気的に接続される。例えば、素子電極３５と素子電極３６との間、および、素子電極３７と素子電極３８との間が、それぞれ測定部９に接続される。
【００５５】
素子電極３５と素子電極３６との間では、測定部９、配線１０、素子電極３５、接合部４−２、素子電極３６、配線１０の順に導電し、測定部９によって電気特性が測定される。素子電極３７と素子電極３８との間では、測定部９、配線１０、素子電極３７、接合部４−２、素子電極３８、配線１０の順に導電し、測定部９によって電気特性が測定される。
【００５６】
（第３の実施形態の変形例１）
図７Ａでは、接合部４−２の上下の電極の両方が、複数に分割されているが、さらに接合部４−２が複数に分割されてもよい。すなわち、第１の実施形態の変形例３と同様に、接合部４−２が互いに離間している複数の接合部から構成されてもよい。図７Ｄは、第３の実施形態の変形例１の電子部品の要部を示す断面図である。本変形例の接合部４−２は、例えば図４Ｃと同様に構成することができる。
【００５７】
図７Ｅは、本変形例での接続経路の一例を示す図である。図７Ｅでは、矢印の順に重ねられる基板電極、接合部、および、素子電極を左から並べて図示している。図７Ｅに示すように、本変形例では、配線１０Ａ〜１０Ｅによって、分割された電極および分割された接合部が接続される。
【００５８】
具体的には、配線１０Ａは、測定部９と基板電極１４とを接続する。配線１０Ｂは、素子電極３７と素子電極３８とを接続する。配線１０Ｃは、基板電極１１と基板電極１３とを接続する。配線１０Ｄは、素子電極３５と素子電極３６とを接続する。配線１０Ｅは、基板電極１２と測定部９とを接続する。これにより、測定部９、基板電極１４、接合部３０、素子電極３８、素子電極３７、接合部２８、基板電極１３、基板電極１１、接合部２７、素子電極３５、素子電極３６、接合部２９、基板電極１２、および、測定部９の順に導電する接続経路が形成される。なお、図７Ｅの配線は一例でありこれに限られるものではない。
【００５９】
図７Ｆは、本変形例での接続経路の他の例を示す図である。図７Ｆでは、配線１０Ｂ〜１０Ｄの代わりに、電極間を結合する結合部１０Ｂ−２〜１０Ｄ−２を備える点が、図７Ｅと異なっている。図７Ｆに示すように、配線の少なくとも一部を、隣接する電極を結合する結合部に置き換えてもよい。置き換える結合部は、図７Ｆに示す例に限られるものではない。例えば、結合部は、素子電極および基板電極のいずれか一方に備えるように構成してもよい。
【００６０】
このように、第３の実施形態にかかる電子部品では、半導体素子１に近い接合部または絶縁基板２に近い接合部のいずれで損傷が生じても、精度よく損傷を検知することができる。
【００６１】
（第４の実施形態）
第１〜第３の実施形態では、半導体素子１と絶縁基板２との間の接合部の損傷を検知する例を説明した。同様の方法は、絶縁基板２とベース板３との間の接合部の損傷を検知する場合にも適用できる。第４の実施形態では、このように構成した例について説明する。
【００６２】
図８Ａは、第４の実施形態の電子部品全体を模式的に示す断面図である。なお、本実施形態の説明では、第１の実施形態と異なる箇所について説明する。
【００６３】
図８Ａに示すように、ベース板３の表面には基板電極６と基板電極７が形成される。絶縁基板２の表面には基板電極８−２が形成される。基板電極６、基板電極７、および、基板電極８−２は、接合部４−１と接続している。
【００６４】
図８Ａの下部は、基板電極６および基板電極７の、素子下周辺部分の断面図を示す。この断面図に示すように、基板電極７は、ベース板３上の、基板電極６が形成された領域の周囲の領域に形成される。
【００６５】
基板電極６と基板電極７とが、配線１０を介して測定部９に電気的に接続される。測定部９は、基板電極６および基板電極７のうち少なくとも一方を含む接続経路の電気特性を測定する。
【００６６】
領域８０１は、半導体素子１の下の領域を表す。本変形例では、基板電極６が放熱経路の確保が必要な領域８０１の外側に存在するため、放熱性能を妨げない。なお、図８Ａの断面図に示すように、基板電極６は、同様の形状を有し、領域８０１の周囲に四角形の周縁状に並べられた３２個の複数の電極から構成される。
【００６７】
なお、基板電極６の形状は図８Ａに示す例に限られるものではない。例えば、図８Ａの基板電極６の代わりに、図８Ｂおよび図８Ｃに示すような形状の基板電極６ａ〜６ｄを用いても良い。
【００６８】
（第４の実施形態の変形例１）
次に、第４の実施形態の変形例１について説明する。図９は、第４の実施形態の変形例１の電子部品の要部を示す断面図である。図９に示すように、本変形例の電子部品は、第４の実施形態の電子部品と比較して、ベース板３と絶縁基板２との間の接合部４−１の形状が異なる。すなわち、図４Ａに示した第１の実施形態の変形例３と同様に、本変形例では、接合部４−１が互いに離間している複数の接合部から構成される。
【００６９】
（第４の実施形態の変形例２）
図９では、接合部４−１、および、接合部４−１の下の電極が複数に分割されているが、さらに接合部４−１の上の電極が複数に分割されてもよい。図１０Ａは、第４の実施形態の変形例２の電子部品の要部を示す断面図である。図１０Ｂは、接合部４−１の下の基板電極の形状の一例を示す図である。図１０Ｃは、接合部４−１の上の基板電極の形状の一例を示す図である。
【００７０】
図１０Ｂは、図８Ｂと同様の基板電極６ａ〜６ｄ、７を適用する例を示している。図１０Ｃは、図８Ｂの基板電極６ａ〜６ｄ、７と同様の形状の基板電極８−４ａ〜８−４ｄ、８−３を適用する例を示している。図１０Ｂおよび図１０Ｃの黒の実線は、電極間を接続する配線の例を示している。
【００７１】
図１０Ｄおよび図１０Ｅは、図１０Ｂおよび図１０Ｃの配線の一部の代わりに結合部を備える構成の一例を示している。図１０Ｄおよび図１０Ｅの黒の太い実線は、電極間を結合する結合部の例を示している。図７Ｆで述べたように、結合部は、接合部４−１の上下のいずれか一方の電極に備えるように構成してもよい。
【００７２】
（第４の実施形態の変形例３）
図８Ａでは、接合部４−１の下の電極、すなわち、ベース板３上の電極が分割されていた（基板電極６、７）。第２の実施形態と同様に、接合部４−１の上の電極が分割されるように構成してもよい。図１０Ｆは、このように構成した第４の実施形態の変形例３の電子部品の要部を示す断面図である。なお、本変形例では、接合部４−１も分割した例を示す。図１０Ｆに示すように、本変形例では、ベース板３上の電極は分割されていない。ベース板３上の電極の表面には、レジスト１００１が塗布される。これにより接合部４−１が分割される。
【００７３】
本変形例では、電極が分割された側、すなわち、接合部４−１の上の電極側に接続経路が形成され（図示は省略）、この接続経路の電気特性が計測される。
【００７４】
（第４の実施形態の変形例４）
例えばベース板３が銅である場合には、はんだ接合のための電極が不要となる場合がある。第４の実施形態の変形例４では、ベース板３上に電極が形成されない例を示す。図１０Ｇは、第４の実施形態の変形例４の電子部品の要部を示す断面図である。図１０Ｇに示すように、本変形例では、ベース板３上に電極が形成されていない。ベース板３上の表面には、レジスト１０１１が塗布される。これにより接合部４−１が分割される。
【００７５】
本変形例も第４の実施形態の変形例３と同様に、接合部４−１の上の電極側に接続経路が形成され、この接続経路の電気特性が計測される。
【００７６】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。図１１は、第５の実施形態の電子部品の要部を示す断面図である。図１１に示すように、ベース板３の表面には基板電極３２が形成される。絶縁基板２の表面には基板電極３３−２と基板電極３４−２が形成される。基板電極３２、基板電極３３−２、および、基板電極３４−２は、接合部４−１と接続している。すなわち、第５の実施形態では、図６Ａに示した第２の実施形態と同様に、接合部４−１の下側の電極（基板電極３２）ではなく、接合部４−１の上側の電極（基板電極３３−２、基板電極３４−２）が分離される。
【００７７】
図１１では省略しているが、基板電極３３−２と基板電極３４−２とが、配線１０を介して測定部９に電気的に接続される。これにより、第２の実施形態と同様の手法で、基板電極３３−２と接合部４−１とのはく離を検出できる。
【００７８】
第５の実施形態についても第１の実施形態の変形例３と同様に、接合部４−１が互いに離間している複数の接合部から構成されてもよい。
【００７９】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。図１２Ａは第６の実施形態の電子部品全体を模式的に示す断面図である。図１２Ｂは第６の実施形態の電子部品の要部を示す断面図である。図１２Ｃは第６の実施形態の半導体素子１上に形成された電極の形状を示す図である。なお、本実施形態の説明では、第１の実施形態と異なる箇所について説明する。
【００８０】
本実施形態では、導電部材５を例えば金属板とする。導電部材５の素材は例えば銅などである。半導体素子１の表面には素子上電極が形成される。図１２Ｂに示すように、素子上電極は、電極１２１１ａ〜１２１１ｄと電極１２１２とを含む。以下では、区別する必要がない場合は、電極１２１１ａ〜１２１１ｄを単に電極１２１１という。
【００８１】
なお、図１２Ｂは、電極１２１１および電極１２１２が、それぞれ上述の図８Ｃに示す基板電極６および基板電極７と同様に構成された例を示している。電極１２１１および電極１２１２は、図８Ａまたは図８Ｂに示す基板電極６および基板電極７と同様の形状であっても良い。
【００８２】
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、電極１２１１および電極１２１２は、導電部材５と接合部４−３で接続している。図１２Ｃに示すように、電極１２１１は電極１２１２の内側に形成される。また、電極１２１１は、互いに離間している複数の電極から構成される。それぞれの電極間には空隙を設けても良いし、レジストを塗布しても良い。導電部材５の接続面の直下付近は、放熱経路の確保が必要な領域１２２１である。電極１２１１は、領域１２２１の外側に位置する。
【００８３】
図１２Ｂに示すように、本実施形態では、電極１２１１を構成する複数の電極を測定部９に接続する。これにより、導電部材５と半導体素子１を接続する接合部４−３の損傷を検知することができる。また、電極１２１１は放熱経路の確保が必要な領域１２２１の外側に存在するため、放熱性能を妨げない。さらに、電極１２１１は領域１２２１に隣接しているため、領域１２２１の周辺の接合部４−３（損傷しやすい接合部４−３）の損傷を早期に検知することができる。
【００８４】
上記各実施形態では、主に１つの測定部９を用いて電気特性を検知していた。測定部９の個数は１に限られるものではなく、複数の測定部９を用いるように構成しても良い。図１３は、２つの測定部９ａ、９ｂを用いる場合の配線の例を示す図である。図１３の例では、基板電極１１と基板電極１２との間が測定部９ａに接続される。また、基板電極１３と基板電極１４との間が、測定部９ｂに接続される。
【００８５】
図１４Ａは、複数の検知対象に対して、１つの測定部９を用いる場合の配線の他の例を示す図である。
【００８６】
配線１４０１および１４０２は、絶縁基板２の表面および裏面の電極を接続する配線である。従って、配線１４０１および１４０２は、絶縁基板２の内部を通ることになる。より具体的には、配線１４０１は、絶縁基板２の表面（半導体素子１側）の導電部材５の接続部と、絶縁基板２の裏面（ベース板３側）の電極１１２とを接続する。配線１４０２は、絶縁基板２の表面の内側の電極１１２と、絶縁基板２の裏面の電極１１２とを接続する。
【００８７】
配線１４１１〜１４１４は、絶縁基板２またはベース板３の表面の電極を接続する配線である。例えば、配線１４１４は、絶縁基板２の裏面の電極１１２内の２つの電極を接続する。
【００８８】
図１４Ｂは、複数の検知対象に対して、１つの測定部９を用いる場合の配線の他の例を示す図である。図１４Ｂでは、配線１４１４および１４１２の代わりに、それぞれ結合部１４２１および１４２２を備える例が示されている。すなわち、配線の少なくとも一部を、電極間を結合する結合部に置き換えるように構成してもよい。
【００８９】
図１４Ａおよび図１４Ｂのような構成により、測定部９は、半導体素子１の下の接合部４−２、絶縁基板２の下の接合部４−１、導電部材５の接続部、および、導電部材５のいずれかの破断を検知することができる。
【００９０】
この場合においても、測定部９は１に限られるものではなく、複数の測定部９を用いるように構成しても良い。さらに、半導体素子１、絶縁基板２、ベース板３、導電部材５はそれぞれ１に限られるものではなく、複数の半導体素子１、複数の絶縁基板２、複数のベース板３、複数の導電部材５であっても良い。
【００９１】
次に、測定部９により測定された電気特性から、接合部の損傷状態を予測する予測処理の一例について説明する。図１５Ａは、接合部の損傷状態を予測する監視装置の概略構成例を示すブロック図である。図１５Ａに示すように、監視装置は、測定部９と、演算部２３１と、損傷状態データベース２４５とを備えている。
【００９２】
演算部２３１は、測定部９により測定された接続経路の電気特性、および、損傷状態データベース２４５に記憶された情報を参照し、接合部の損傷状態を予測する。損傷状態データベース２４５は、例えば電気特性値ｘｉが規定範囲外である場合の接合部の損傷状態を表す情報を記憶する。演算部２３１はハードウェアによって構成しても、プログラムモジュールによって構成しても良い。
【００９３】
図１５Ｂは、予測処理の全体の流れの一例を示すフローチャートである。まず、測定部９が、電気特性値ｘｉを測定する（ステップＳ１１）。なお、電気特性値ｘｉは、ｎ（ｎは１以上の整数）個の測定部９のうちｉ番目の測定部９で測定される電気特性値を表す。演算部２３１は、測定された電気特性値ｘｉが規定範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。
【００９４】
電気特性値ｘｉが規定範囲内である場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、予測処理を終了する。電気特性値ｘｉが規定範囲内でない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、演算部２３１は、損傷状態データベース２４５に格納された情報を参照し、接合部の損傷状態を予測する（ステップＳ１３）。演算部２３１は、この情報を参照して損傷状態を予測する。
【００９５】
図１６は、予測処理の全体の流れの他の例を示すフローチャートである。接合部の損傷状態の予測を、例えば接合部が破損に至るまでの寿命サイクル数の予測とする。図１６では、測定される電気特性値の個数をｎ、ｉ番目の電気特性値をｘｉとする。電気特性値ｘｉが規定範囲内のとき０、規定範囲外のとき１をとる変数をｙｉとする。また、規定範囲外の電気特性値の個数をｋとする。ｋおよびｙｉの初期値を０とする。ｉの初期値を１とする。
【００９６】
なお、１以上の測定部９がそれぞれ１つの電気特性を測定するように構成しても良いし、１以上の測定部９の少なくとも一部が、複数の電気特性を測定するように構成しても良い。１つの測定部９が複数の電気特性を測定する場合には、１つの測定部９が複数（箇所）の接合部の電気特性を検出する場合、および、１つの測定部９が複数の電気特性値（キャパシタンス、インピーダンス、電気抵抗値等）を測定する場合が含まれる。
【００９７】
まず、演算部２３１は、ｙｉが０と等しいか否かを判断する（ステップＳ２１）。等しい場合は（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、ｉ番目の電気特性値ｘｉを測定する（ステップＳ２２）。演算部２３１は、測定された電気特性値ｘｉが規定範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ２３）。
【００９８】
電気特性値ｘｉが規定範囲内でない場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、演算部２３１は、ｋに１加算するとともに、ｙｉを１に更新する（ステップＳ２４）。演算部２３１は、損傷状態データベース２４５に格納された情報を参照し、予測寿命ＮｆｋにＮ’ｆｉを設定する（ステップＳ２５）。Ｎ’ｆｉは、ｉ番目の測定部９で測定された電気特性値xiが規定範囲外の場合に対応する接合部の予測寿命を表す。記憶部は、１〜ｎ番目の測定部９に対応する接合部の各予測寿命であるＮ’ｆ１〜Ｎ’ｆｎを記憶する。予測寿命Ｎｆｋは、ｋ番目に規定範囲外となった測定部９に対応する接合部の予測寿命を表す。予測寿命が、接合部が破損に至るまでの寿命サイクル数の予測に相当する。
【００９９】
ステップＳ２５の後、ｙｉが０と等しくない場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、または、電気特性値ｘｉが規定範囲内である場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、演算部２３１は、ｉに１を加算する（ステップＳ２６）。演算部２３１は、ｉがｎより大きいか否かを判断する（ステップＳ２７）。大きくない場合（ステップＳ２７：Ｎｏ）、ステップＳ２１に戻り処理を繰り返す。
【０１００】
ｉがｎより大きい場合（ステップＳ２７：Ｙｅｓ）、演算部２３１は、ｋが０と等しいか否かを判断する（ステップＳ２８）。等しくない場合（ステップＳ２８：Ｎｏ）、演算部２３１は、予測寿命Ｎｆ１〜Ｎｆｋのうち、最小値をＮｆとする（ステップＳ２９）。例えばこのＮｆを電子部品の予測寿命として出力する出力部を備えても良い。ｋが０と等しい場合（ステップＳ２８：Ｙｅｓ）、演算部２３１は予測処理を終了する。
【０１０１】
本実施形態では、電気特性値が規定範囲外になる毎に、損傷状態の予測の修正を段階的に行う。
【０１０２】
（第７の実施形態）
次に、接合部の損傷状態を予測する監視装置の構成例について説明する。図１７は、第７の実施形態の監視装置２００の概略構成例を示すブロック図である。
【０１０３】
監視装置２００は、対象部品２０１およびダミー部品２０２を搭載した基板（図示せず）を備える。対象部品２０１は、例えば半導体素子１を含んでもよい。この基板は、例えばパワーエレクトロニクス機器、車載用電子機器、医療用機器などの電子機器内に配置されている。対象部品２０１は対象接合部２１１を介して基板に接続されている。対象部品２０１またはダミー部品２０２は、１つまたは複数のダミー接合部２１２ａ〜２１２ｃを介して基板に接続されている。
【０１０４】
対象接合部２１１とは、寿命や破損などの予測の対象となる接合部を表す。ダミー接合部２１２ａ〜２１２ｃとは、接合部のうち破断を検知する測定部と接続されている接続経路を形成している接合部であって、対象接合部２１１以外の接合部を表す。ダミー接合部２１２は、例えば、上述の第１〜第６の実施形態に記載した接合部のうち、破断を検知する測定部と接続されている接続経路を形成している接合部のいずれかを適用することができる。特に区別する必要がない場合は、ダミー接合部２１２ａ〜２１２ｃを単にダミー接合部２１２という。対象部品２０１とは、対象接合部２１１が接続された部品を表す。ダミー部品２０２とは、対象部品２０１以外の部品を表す。
【０１０５】
ダミー接合部２１２は、温度変動および加速度変動に対して、対象接合部２１１よりも先に破断される可能性が高い箇所に設置されている。すなわち熱負荷と動荷重に対して対象接合部２１１よりも寿命が短くなる場所にダミー接合部２１２を配置している。対象接合部２１１およびダミー接合部２１２は、共に例えば薄膜はんだ接合部により構成する。対象接合部２１１およびダミー接合部２１２はこれに限られるものではなく、素子電極のワイヤ接合部や金属薄膜接合層であっても良い。対象部品２０１とダミー部品２０２はそれぞれ同じ部品であっても異なる部品であっても良い。
【０１０６】
監視装置２００は、対象部品２０１、対象接合部２１１、ダミー部品２０２およびダミー接合部２１２に加え、測定部９、温度センサ２２１、加速度センサ２２２、演算部２３１−２、温度情報データベース２４１、加速度情報データベース２４２、複合負荷モデルベース２４３、寿命予測モデルベース２４４および損傷情報データベース２４５−２を備えている。
【０１０７】
演算部２３１−２は、各データベースとモデルベースからデータやモデルを読み出す読み出し部（図示せず）を含む。
【０１０８】
なお、演算部２３１−２および測定部９はハードウェアによって構成しても、プログラムモジュールによって構成しても良い。プログラムモジュールにより構成する場合、各プログラムモジュールは不揮発性メモリまたはハードディスク等の記録媒体に格納され、ＣＰＵ等のコンピュータにより、当該記録媒体から読み出され、ＲＡＭ等のメモリ装置に展開されてまたは直接に実行される。データベースやモデルベースは、例えばメモリ装置、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ等の記録媒体によって構成することができる。
【０１０９】
温度情報データベース２４１は、温度センサ２２１により検出される温度の変動履歴を温度履歴データとして記録する。加速度情報データベース２４２は、加速度センサ２２２により検出される加速度の変動履歴を加速度履歴データとして記録する。
【０１１０】
例えば温度情報データベース２４１および加速度情報データベース２４２は、一定時間間隔で温度情報および加速度情報を記録しても良いし、予め指定されたタイミング（例えば指定温度または指定加速度になったとき）で温度情報および加速度情報を記録しても良い。なお記録の際、温度情報および加速度情報に時刻情報を付加しても良い。
【０１１１】
測定部９は、対象接合部２１１およびダミー接合部２１２の電気特性（例えば抵抗値）を測定して演算部２３１−２に通知する。演算部２３１−２は、電気特性（抵抗値）がしきい値以上であるとき、対象接合部２１１が破断したと判断する。
【０１１２】
演算部２３１−２は、温度情報データベース２４１および加速度情報データベース２４２に記録された温度履歴データおよび加速度履歴データに基づき、各種データベースとモデルベースに従って対象接合部２１１の寿命分布推定（寿命に達したか否か、または余寿命がどの程度あるか等の推定）と破損確率推定を行う。すなわち、演算部２３１−２は、温度履歴データおよび加速度履歴データに基づき対象接合部２１１の損傷値（ここでは温度変動および加速度変動に起因する累積負荷を示す温度損傷値および加速度損傷値）を取得する。そして演算部２３１−２は、取得した損傷値がしきい値に達している場合は、対象接合部２１１は寿命に達したと判断して、所定のアクションを取る。例えば、演算部２３１−２は、外部とのインターフェースとなる出力部（図示せず）を介して、寿命に達したことをユーザに通知する。
【０１１３】
また演算部２３１−２は、測定部９から通知される対象接合部２１１およびダミー接合部２１２の電気特性をもとに、対象接合部２１１およびダミー接合部２１２の破断（故障）の有無を判断する。演算部２３１−２は、対象接合部２１１の故障を検出したときは、上記出力部を介して、所定のアクションを取る。
【０１１４】
一方、演算部２３１−２は、ダミー接合部２１２の故障を検出したときは、温度情報データベース２４１および加速度情報データベース２４２内のセンシング履歴（温度履歴データおよび加速度履歴データ）に基づき、ダミー接合部２１２の損傷値（温度損傷値および加速度損傷値）をデータベースとモデルベースを利用して計算する。演算部２３１−２は、計算した損傷値を上述した対象接合部２１１の寿命分布推定と破損確率推定に反映させて、対象接合部２１１の寿命推定と破損確率推定をキャリブレーション（修正）する。寿命分布は寿命を変数とした確率分布である。破損確率は、規定寿命までに破損する確率として、寿命分布を表現する確率分布、または、損傷値を変数とした確率分布から算出することができる。
【０１１５】
演算部２３１−２の詳細動作は後述する。以下では演算部２３１−２の演算で用いる複合負荷モデルベース２４３および寿命予測モデルベース２４４について説明する。
【０１１６】
まず寿命予測モデルベース２４４について説明する。
【０１１７】
寿命予測モデルベース２４４は、ダミー接合部２１２および対象接合部２１１の損傷値を計算するための関数や各種パラメータ等を記憶する。疲労による材料の破壊は、ひずみ振幅の値と、繰り返し数とによって決定される。代表的な例として、下記の式（１）の形で示されるＣｏｆｆｉｎ−Ｍａｎｓｏｎ則（サイクル数が１０３程度以下）、および、Ｂｕｓｑｕｉｎ則（サイクル数が１０４程度以上）等が知られている。
【数１】
2015232578.tif 000003
【０１１８】
マイナー則（Ｍｉｎｅｒ’ｓ  Ｒｕｌｅ）では、熱、振動、および衝撃など、異なる負荷が複合的に作用した場合でも、損傷値が一定の値（マイナー則では１）に達した時点で破壊するとされている（後述するＤｔｈ＋Ｄｖ＝１の式を参照）。ここで、クリープ現象による損傷を考慮した寿命則を用いても良い。
【０１１９】
寿命予測モデルは、確定関数によるモデルだけではなく、不確定性を考慮した確率密度分布関数であっても良い。例えば、Ｃｏｆｆｉｎ−Ｍａｎｓｏｎ則やＢｕｓｑｕｉｎ則のパラメータが確率分布に従うモデルであっても良い。
【０１２０】
一例として、温度変動と動荷重（以降では振動を例に説明）による複合負荷を考える。温度変動の損傷値をＤｔｈ、動荷重の損傷値をＤｖとする。それぞれ単独の負荷が与えられて破壊した場合の損傷値Ｄｔｈ、Ｄｖはそれぞれ１であるとする。マイナー則に従うのであれば、異なる負荷が複合的に作用した場合、損傷値Ｄｔｈ、Ｄｖの合計が１、すなわち下記式（３）の状態で破壊が生じる。
【数２】
2015232578.tif 000004
本実施形態では、ひずみ振幅Δεは一定の値をとるものとする。ひずみ振幅が一般的な波形をとる場合でも、以下の式（８）に示すように各ひずみ振幅とその繰り返しサイクル数とによる損傷値を合計することにより、本質的に同様にして損傷値の計算ができる。
【数３】
2015232578.tif 000005
【０１２１】
ダミー接合部２１２および対象接合部２１１のそれぞれについて上記式（１）から式（７）（および式（８））の関係を予め取得して上述のように寿命予測モデルベース２４４に記憶させておく。負荷が複合しない場合の寿命予測式である式（５）および式（７）の関係は、はんだ接合部を用いた材料試験等で取得する。
【０１２２】
ここで、寿命予測モデルは、ひずみ（または応力）を変数としたモデルで説明しているが、温度範囲や加速度範囲を変数とした寿命予測モデルであっても良い。ひずみ（または応力）を変数とした寿命予測モデルを用いる場合には、温度範囲と加速度範囲から、ひずみ範囲（または応力範囲）を算出するための変換式や変換テーブルを用意しておく。この変換式や変換テーブルは事前に有限要素シミュレーションなどの応力解析による熱負荷条件や加速度条件を振ったパラメータサーベイにより、作成しておく。
【０１２３】
ダミー接合部２１２に関する式（４）および式（５）の組（熱負荷損傷値の算出関数）はダミー損傷関数に相当する。対象接合部２１１に関する式（４）および式（５）の組（熱負荷損傷値の算出関数）は対象損傷関数に相当する。
【０１２４】
また、ダミー接合部２１２に関する式（６）および式（７）の組（動荷重損傷値の算出関数）はダミー損傷関数に相当する。対象接合部２１１に関する式（６）および式（７）の組（動荷重損傷値の算出関数）も、対象損傷関数に相当する。
【０１２５】
ここで、熱負荷寿命予測モデルは、疲労寿命予測モデルとクリープ破損寿命予測モデルに分割して、疲労損傷値とクリープ損傷値に分けても良い。また、動荷重寿命予測モデルは、疲労寿命予測モデルとクリープ破損寿命予測モデルに分割して、疲労損傷値とクリープ損傷値に分けても良い。
【０１２６】
次に、複合負荷モデルベース２４３について説明する。
【０１２７】
上述したように、マイナー則に従うのであれば、式（３）の状態（各負荷の損傷値の合計が１）で破壊が生じるが、実際には複合的な負荷が作用した場合は各負荷の損傷値の合計が１に達する前に壊れることも多い。そこで本実施形態ではマイナー則（式（３））を改良した手法を用いる。
【０１２８】
すなわち、試験と（有限要素法などの）数値シミュレーションによって事前に各負荷を複合させて壊れるまでの時間を測定する試験を行う。これにより、熱負荷損傷値Ｄｔｈと動荷重損傷値Ｄｖのデータと、破損したか否かの関係を、ダミー接合部２１２および対象接合部２１１のそれぞれについて取得し、複合負荷モデルベース２４３に保存しておく。本実施形態では式（３）ではなく、ＤｔｈとＤｖを変数とした確率密度分布関数（または確率分布関数）を後述する各種演算（寿命のキャリブレーション）に用いる。ここで、式（９）の関数（複合負荷関数）の関係が、確率密度分布関数内に存在しても良い。また、ＤｔｈとＤｖは、それぞれ、疲労損傷値Ｄｆａｔｉｇｕｅ、クリープ損傷値Ｄｃｒｅｅｐに分けて４変数にしても良い。
【数４】
2015232578.tif 000006
【０１２９】
ＤｔｈとＤｖを変数とした確率密度分布関数（または確率分布関数）では、あるＤｔｈとＤｖの値のときの破損確率が決まる。
【０１３０】
確率密度分布関数としては、例えば、ＤｔｈとＤｖの関係を示す曲線を、曲率半径をパラメータとして、円弧近似し、そのパラメータに関する確率分布を設定しても良い。ＤｔｈとＤｖの実験結果に基づく発生頻度を近似した確率密度関数であっても良い。
【０１３１】
ここで、ｆ（Ｄｔｈ）は、振動による損傷値Ｄｖが与えられた際に温度変動の損傷値を返す関数である。ｆ（Ｄｖ）は温度変動の損傷値が与えられた際に振動の損傷値Ｄｔｈを返す関数である。
【０１３２】
このとき、余寿命は、現在の損傷値（座標）と、ＤｔｈとＤｖを変数とした確率密度分布との間の距離（マージン）と関連がある。損傷が進むに従ってＤｔｈ、Ｄｖは確率密度分布に近接し、確率密度分布上に達した時点で破損が発生する確率を有することになる。このとき、現在の損傷値（ＤｔｈとＤｖ）に対する、熱負荷や動荷重のサイクル数と、時間（使用期間や保守点検期間）の関係から、寿命（サイクル数）を変数とした確率分布を算出することもできる。
【０１３３】
次に、ＤｔｈとＤｖを変数とした確率密度分布関数を複合負荷モデルとして用いる場合に、ダミー接合部２１２の破損時の損傷値または寿命に関する確率分布（例えば５０％点）が、複合負荷モデルの確率分布（例えば５０％点）と整合するように、寿命予測モデルと複合負荷モデルを修正する方法について説明する。
【０１３４】
基本的には、ダミー接合部２１２が破断した時点でのＤｔｈとＤｖのデータ点が、ＤｔｈとＤｖを変数とした確率密度分布の５０％点などの既定の確率点の線上に来るようにモデルパラメータを修正する。例えば、損傷値が確定値の場合には、ＤｔｈとＤｖの２次元グラフ上で、ダミー接合部２１２の破断時の損傷値データ点と、確率密度分布の既定確率点のラインとの距離が最小となるように、すなわち損傷値データ点がライン上に来るように、モデルパラメータを修正する。
【０１３５】
寿命予測モデルがデータの不確定性を考慮して確率密度分布として与えられる場合には、損傷値も確率密度分布となる。このとき、例えばＢａｙｅｓ法などの統計的手法を活用して、複合負荷モデルである確率密度分布の既定確率点で、ダミー接合部２１２が破断する確率が高くなるように、寿命予測モデルと複合負荷モデルのパラメータを修正する。
【０１３６】
また、ＤｔｈとＤｖを、それぞれ、疲労損傷値Ｄｆａｔｉｇｕｅ、クリープ損傷値Ｄｃｒｅｅｐに分けて４変数の確率密度分布とした場合には、４次元グラフ上で、ダミー接合部２１２の破断時の損傷値データ点と、確率密度分布の既定確率点との距離を、寿命予測モデルと複合負荷モデルのパラメータを変更することで修正することになる。
【０１３７】
ダミー寿命データおよび対象寿命データは、ＤｖとＤｔｈとを対応づけたルックアップテーブルの形式を有していても良いし、破損確率とＤｖとＤｔｈとを対応づけた複合負荷モデル（確率密度分布関数）とそのパラメータ値で与えても良い。
【０１３８】
センサ温度（温度センサ２２１により検出される温度）またはセンサ加速度（加速度センサ２２２により検出される加速度）から、接合部ひずみ（または応力）を算出するには、例えば、事前に温度条件や加速度条件をパラメータとした応力解析を行うことで、センサ値（センサ温度またはセンサ加速度）と接合部ひずみの関係式、またはテーブルを用意しておくことなどが考えられる。
【０１３９】
次に、ひずみ振幅Δεの算出方法を決定する方法について説明する。ひずみ振幅Δεは、実際の接合部では計測できない量であり、有限要素法などのシミュレーションを用いて決定される。参照実験値データ（半導体モジュールの温度と加速度）が取得され、応力解析により参照実験値データと、接合部に発生するひずみとの関係が取得される。参照実験データからサイクルカウントにより破断検出時の繰り返し数Ｎｆが算出される。参照実験データと応力解析結果から接合部のひずみ振幅Δε（または応力振幅）が算出される。算出したひずみ振幅Δε（または応力振幅）を寿命予測モデルベース２４４の式であるＮｆ=αΔε−βに代入し寿命サイクルが算定される。
【０１４０】
図１８は、寿命推定処理の全体の流れの一例を示すフローチャートである。
【０１４１】
演算部２３１−２は、温度情報データベース２４１に保存された温度履歴データと、加速度情報データベース２４２に保存された加速度履歴データをもとに、温度範囲と加速度範囲から接合部ひずみ範囲への変換式を活用し、ひずみ範囲とサイクル数のデータセットを算出する。演算部２３１−２は、寿命予測モデルベース２４４を用いて、対象接合部２１１の損傷値（熱負荷損傷値と動荷重損傷値）を算出する（ステップＳ３１）。演算部２３１−２は、ダミー接合部２１２についても対象接合部２１１と同様にして損傷値（温度損傷値と動荷重損傷値）を算出する。演算部２３１−２は、対象接合部２１１およびダミー接合部２１２について算出した損傷値（熱負荷損傷値と動荷重損傷値）を損傷情報データベース２４５−２に保存する。
【０１４２】
演算部２３１−２は、対象接合部２１１の損傷値（熱負荷損傷値と動荷重損傷値）を入力として複合負荷モデルにより破損確率を算出する（ステップＳ３２）。演算部２３１−２は、算出した破損確率が、しきい値に達したとき、対象接合部２１１は寿命に達したとみなす。演算部２３１−２は、寿命に達した旨を損傷情報データベース２４５−２に記録するとともに、所定のアクションを実行する。
【０１４３】
所定のアクションとしては、企業内使用時にメンテナンスを実行する、および、ユーザサポートの連絡先をユーザに知らせる、などのアクションが考えられる。これにより事前にその兆候を察知することができ、故障発生前に部品を交換することにより、市場不良発生を未然に防ぐことができる。
【０１４４】
なお、寿命推定は、何らかのイベントの発生の際に定期的に行われる。イベントの発生として、例えば、保守点検時、電源オンの直後、および、警告温度以上への温度上昇等が挙げられる。
【０１４５】
一方、演算部２３１−２は、測定部９からの通知によりダミー接合部２１２の破断を検出すると、ダミー接合部２１２の熱負荷損傷値と動荷重損傷値を算出し、対象接合部２１１の寿命予測モデルと複合負荷モデルのキャリブレーション（修正）を行う（ステップＳ３３〜ステップＳ３５）。以下、詳細に説明する。
【０１４６】
まず、演算部２３１−２は、測定部９を介してダミー接合部２１２および対象接合部２１１の電気特性（ここでは抵抗値）を定期的またはユーザ指定時に取得する。演算部２３１−２は、ダミー接合部２１２の抵抗値がしきい値以上か否かを検査する（ステップＳ３３）。しきい値以上でないときは（ステップＳ３３：Ｎｏ）、演算部２３１−２は、ダミー接合部２１２は破断していないと判断し、対象接合部２１１に対する寿命予測モデルと複合負荷モデルのキャリブレーションを行わない。
【０１４７】
なお、上述のように対象接合部２１１の抵抗値がしきい値以上のときは、演算部２３１−２は、対象接合部２１１が故障したと判断して所定のアクションを実行し、対象接合部２１１の抵抗値がしきい値未満のときは何も行わない。
【０１４８】
一方、ダミー接合部２１２の抵抗値がしきい値以上のときは（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、演算部２３１−２は、まず、温度情報データベース２４１に保存された温度履歴データと、加速度情報データベース２４２に保存された加速度履歴データをもとに、温度範囲と加速度範囲から接合部ひずみ範囲への変換式を活用し、ひずみ範囲とサイクル数のデータセットを算出する。演算部２３１−２は、寿命予測モデルベース２４４を用いて、ダミー接合部２１２の熱負荷損傷値と動荷重損傷値を算出し、対象接合部２１１の寿命予測モデルと複合負荷モデルのキャリブレーション（修正）を行う（ステップＳ３４）。
【０１４９】
モデルの修正後、演算部２３１−２は、温度情報データベース２４１に保存された温度履歴データと、加速度情報データベース２４２に保存された加速度履歴データをもとに、温度範囲と加速度範囲から接合部ひずみ範囲への変換式を活用し、ひずみ範囲とサイクル数のデータセットを算出する。演算部２３１−２は、寿命予測モデルベース２４４を用いて、対象接合部２１１の損傷値（熱負荷損傷値と動荷重損傷値）を算出する。対象接合部２１１の損傷値（熱負荷損傷値と動荷重損傷値）を入力として複合負荷モデルにより破損確率を算出する（ステップＳ３５）。算出した破損確率がしきい値に達したとき、演算部２３１−２は、対象接合部２１１が寿命に達したとみなす。演算部２３１−２は、その旨を損傷情報データベース２４５−２に記録するとともに、所定のアクションを実行する。
【０１５０】
なお、ダミー接合部２１２が複数存在する場合は、対象接合部２１１とダミー接合部２１２との関係で示した処理を、ダミー接合部２１２が破断するごとに繰り返すことにより、対象接合部２１１の寿命をさらに高い精度で予測することができる。
【０１５１】
以上のように本実施形態により、半導体モジュール接合部の寿命予測で、ダミー接合部２１２の破断により対象接合部２１１の寿命予測をキャリブレーション（修正）することが可能になり、より高精度な余寿命予測を実現できる。
【０１５２】
（第７の実施形態の変形例１）
これまでは１つの対象接合部２１１を備える例を説明した。第７の実施形態の方法は、半導体モジュール接合部が、冷却構造とモジュールを結ぶはんだ接合層、素子電極接合部（アルミワイヤ接合部、または銅電極との間の金属薄膜接合層）、および、素子と基板を結ぶ金属薄膜接合層などのように、複数の対象接合部２１１が存在する場合についても適用できる。すなわち、それぞれの対象接合部２１１について、本実施形態と同等の方法を適用できる。
【０１５３】
このとき、それぞれの対象接合部２１１に関連したダミー接合部２１２をそれぞれデイジーチェーンで結び、いずれかが断線したときに第７の実施形態と同等の方法で寿命予測およびキャリブレーションを実施しても良い。また、それぞれの対象接合部２１１に関連したダミー接合部２１２の断線情報を、それぞれに検出して、それぞれの対象接合部２１１ごとに、第７の実施形態と同等の方法で寿命予測およびキャリブレーションを実施しても良い。
【０１５４】
（第７の実施形態の変形例２）
複数の半導体モジュールが存在する場合についても同様に、第７の実施形態と同等の方法で寿命予測およびキャリブレーションを実施することができる。このとき、各半導体モジュールのそれぞれの対象接合部２１１に関連したダミー接合部２１２をそれぞれデイジーチェーンで結び、いずれかが断線したときに第７の実施形態と同等の方法で寿命予測およびキャリブレーションを実施しても良い。また、それぞれの半導体モジュールごとに、対象接合部２１１に関連したダミー接合部２１２の断線情報を、それぞれに検出して、それぞれの半導体モジュールの対象接合部２１１ごとに、第７の実施形態と同等の方法で寿命予測およびキャリブレーションを実施しても良い。
【０１５５】
すべての半導体モジュールにダミー接合部２１２を設けることができない場合には、ダミー接合部２１２の場所として、いずれの場所を選択するかが問題となる。
【０１５６】
このような場合には、熱による負荷、および、外力による負荷のそれぞれが最も影響が大きい場所をダミー接合部２１２の場所とするのが望ましい。例えば、熱応力が最大となる領域の近くにダミー接合部２１２を設置する、または、動荷重による応力やひずみが最大となる領域の近くにダミー接合部２１２を設置することが望ましい。このような最適条件は、事前に実験や数値シミュレーションによって変形や応力の状態を調べ、重要視する負荷を考慮した上で選択するとより望ましい。
【０１５７】
ダミー接合部２１２と対象接合部２１１とが互いに異なる部品である場合や、同じ種類の部品（例えば接合部）であるが異なる形状を有する場合であっても、第７の実施形態の手法と基本的に同様にして、ダミー接合部２１２が破断した時点でキャリブレーション（修正）を行うことができる。
【０１５８】
第７の実施形態によれば、熱負荷（熱負荷は低サイクル疲労と高サイクル疲労とクリープに分けて考えても良い）や動荷重（動荷重は低サイクル疲労と高サイクル疲労とクリープに分けて考えても良い）が重畳した複合負荷の影響を考慮した寿命予測を行うことが可能になる。また、半導体モジュール接合部の損傷が致命的または許容以上になる前に検出することができる電子機器または半導体モジュールを提供することができる。
【０１５９】
以上説明したとおり、第１から第７の実施形態によれば、接合部の損傷を事前に検知することができる。
【０１６０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１６１】
１  半導体素子
２  絶縁基板
３  ベース板
４  接合部
５  導電部材
６、７  基板電極
８  素子電極
９  測定部
１０  配線
【図１Ａ】
2015232578.tif 000007
【図１Ｂ】
2015232578.tif 000008
【図１Ｃ】
2015232578.tif 000009
【図１Ｄ】
2015232578.tif 000010
【図１Ｅ】
2015232578.tif 000011
【図２Ａ】
2015232578.tif 000012
【図２Ｂ】
2015232578.tif 000013
【図２Ｃ】
2015232578.tif 000014
【図２Ｄ】
2015232578.tif 000015
【図３Ａ】
2015232578.tif 000016
【図３Ｂ】
2015232578.tif 000017
【図４Ａ】
2015232578.tif 000018
【図４Ｂ】
2015232578.tif 000019
【図４Ｃ】
2015232578.tif 000020
【図５】
2015232578.tif 000021
【図６Ａ】
2015232578.tif 000022
【図６Ｂ】
2015232578.tif 000023
【図７Ａ】
2015232578.tif 000024
【図７Ｂ】
2015232578.tif 000025
【図７Ｃ】
2015232578.tif 000026
【図７Ｄ】
2015232578.tif 000027
【図７Ｅ】
2015232578.tif 000028
【図７Ｆ】
2015232578.tif 000029
【図８Ａ】
2015232578.tif 000030
【図８Ｂ】
2015232578.tif 000031
【図８Ｃ】
2015232578.tif 000032
【図９】
2015232578.tif 000033
【図１０Ａ】
2015232578.tif 000034
【図１０Ｂ】
2015232578.tif 000035
【図１０Ｃ】
2015232578.tif 000036
【図１０Ｄ】
2015232578.tif 000037
【図１０Ｅ】
2015232578.tif 000038
【図１０Ｆ】
2015232578.tif 000039
【図１０Ｇ】
2015232578.tif 000040
【図１１】
2015232578.tif 000041
【図１２Ａ】
2015232578.tif 000042
【図１２Ｂ】
2015232578.tif 000043
【図１２Ｃ】
2015232578.tif 000044
【図１３】
2015232578.tif 000045
【図１４Ａ】
2015232578.tif 000046
【図１４Ｂ】
2015232578.tif 000047
【図１５Ａ】
2015232578.tif 000048
【図１５Ｂ】
2015232578.tif 000049
【図１６】
2015232578.tif 000050
【図１７】
2015232578.tif 000051
【図１８】
2015232578.tif 000052
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月6日(2015.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板状の部材である第１部材と、
基板状の部材、または、半導体素子である第２部材と、
前記第１部材上に形成された第１電極と、
前記第１部材上の、前記第１電極が形成された領域の周囲の領域に形成された第２電極と、
前記第２部材に形成された第３電極と、
前記第１電極と前記第３電極と接合する第１接合部と、
前記第１接合部と離間し、前記第２電極と前記第３電極と接合する第２接合部と、
前記第１電極を含む接続経路の電気特性を測定する測定部と、
を備える電子部品。
【請求項２】
前記接続経路は、前記第１電極と前記第２電極とを含む、
請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記第１電極は、互いに離間した複数の電極を含み、
前記第１接合部は、前記複数の電極のうちのいずれかと前記第３電極とを接合する、互いに離間した複数の接合部を含み、
前記接続経路は、前記複数の電極のうち少なくとも２つを含む、
請求項１に記載の電子部品。
【請求項４】
前記第１電極は、互いに離間した複数の電極を含む、
請求項１に記載の電子部品。
【請求項５】
前記接続経路は、前記複数の電極と、前記第２電極のうち、少なくとも２つを含む、
請求項４に記載の電子部品。
【請求項６】
前記第２電極は、互いに離間した複数の電極を含む、
請求項１に記載の電子部品。
【請求項７】
前記接続経路は、前記複数の電極と、前記第１電極のうち、少なくとも２つを含む、
請求項６に記載の電子部品。
【請求項８】
前記第１電極が形成された領域は、前記第１部材上の領域のうち、前記第２部材に接続された導電部材と前記第２部材との接続部に最も近い領域を含む、
請求項１に記載の電子部品。
【請求項９】
前記複数の電極の少なくとも１つが形成された領域は、前記第１部材上の領域のうち、前記第２部材に接続された導電部材と前記第２部材との接続部に最も近い領域を含む、
請求項４に記載の電子部品。
【請求項１０】
前記第１電極と前記第２電極との間に空隙が形成された、
請求項１に記載の電子部品。
【請求項１１】
前記複数の電極間、および、前記複数の電極と前記第２電極との間に空隙が形成された、
請求項４に記載の電子部品。
【請求項１２】
前記複数の電極間、および、前記複数の電極と前記第１電極との間に空隙が形成された、
請求項６に記載の電子部品。
【請求項１３】
前記第１電極と前記第２電極との間にレジストが形成された、
請求項１に記載の電子部品。
【請求項１４】
前記複数の電極間、および、前記複数の電極と前記第２電極との間にレジストが形成された、
請求項４に記載の電子部品。
【請求項１５】
前記複数の電極間、および、前記複数の電極と前記第１電極との間にレジストが形成された、
請求項６に記載の電子部品。
【請求項１６】
前記測定部は、前記第１電極および前記第２電極のうち少なくとも一方を含み、相互に異なる複数の接続経路のそれぞれに対応して複数備えられ、
複数の前記測定部それぞれに対して定められた、前記電気特性と前記第１接合部および前記第２接合部のうち少なくとも一方の損傷に関する指標との関係のうち、前記電気特性が測定された前記接続経路に対して定められた前記関係と、測定された前記電気特性とに基づいて、前記第１接合部および前記第２接合部のうち少なくとも一方の損傷に関する指標を演算する演算部と、をさらに備える、
請求項１に記載の電子部品。
【請求項１７】
前記演算部で求められる演算結果を出力する出力部をさらに備える、
請求項１６に記載の電子部品。
【請求項１８】
前記第１部材下に形成された第４電極と、
前記第２部材の、前記第３電極が形成された面の裏面に形成された第５電極と、をさらに備え、
前記接続経路は、前記第１電極および前記第２電極のうち少なくとも一方と、前記第３電極、前記第４電極、および前記第５電極の少なくとも１つと、を接続する、
請求項１に記載の電子部品。
【請求項１９】
基板状の部材である第１部材と、
基板状の部材、または、半導体素子である第２部材と、
前記第１部材上に形成された第１電極と、
前記第２部材に形成された第２電極と、
前記第２部材の、前記第２電極が形成された領域の周囲の領域に形成された第３電極と、
前記第１電極と前記第２電極と接合する第１接合部と、
前記第１接合部と離間し、前記第１電極と前記第３電極と接合する第２接合部と、
前記第２電極を含む接続経路の電気特性を測定する測定部と、
を備える電子部品。
【請求項２０】
基板状の部材である第１部材と、
基板状の部材、または、半導体素子である第２部材と、
前記第１部材上に形成された第１電極と、
前記第１部材上の、前記第１電極が形成された領域の周囲の領域に形成された第２電極と、
前記第２部材に形成された第３電極と、
前記第１電極と前記第３電極と接合する第１接合部と、
前記第１接合部と離間し、前記第２電極と前記第３電極と接合する第２接合部と、を備える電子部品における測定方法であって、
測定部が、前記第１電極を含む接続経路の電気特性を測定する測定ステップ
を含む測定方法。
【請求項２１】
基板状の部材である第１部材と、
基板状の部材、または、半導体素子である第２部材と、
前記第１部材上に形成された第１電極と、
前記第２部材に形成された第２電極と、
前記第２部材の、前記第２電極が形成された領域の周囲の領域に形成された第３電極と、
前記第１電極と前記第２電極と接合する第１接合部と、
前記第１接合部と離間し、前記第１電極と前記第３電極と接合する第２接合部と、を備える電子部品における測定方法であって、
測定部が、前記第２電極を含む接続経路の電気特性を測定する測定ステップ
を含む測定方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
（付記１）
基板状の部材である第１部材と、
基板状の部材、または、半導体素子である第２部材と、
前記第１部材上に形成された第１電極と、
前記第１部材上の、前記第１電極が形成された領域の周囲の領域に形成された第２電極と、
前記第２部材に形成された第３電極と、
前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極と接合する接合部と、
前記第１電極および前記第２電極のうち少なくとも一方を含む接続経路の電気特性を測定する測定部と、
を備えることを特徴とする電子部品。
（付記２）
前記第１電極は、互いに離間した複数の電極を含むこと、
を特徴とする付記１に記載の電子部品。
（付記３）
前記接続経路は、前記複数の電極と、前記第２電極のうち、少なくとも２つを含むこと、
を特徴とする付記２に記載の電子部品。
（付記４）
前記第２電極は、互いに離間した複数の電極を含むこと、
を特徴とする付記１に記載の電子部品。
（付記５）
前記接続経路は、前記複数の電極と、前記第１電極のうち、少なくとも２つを含むこと、
を特徴とする付記４に記載の電子部品。
（付記６）
前記第１電極が形成された領域は、前記第１部材上の領域のうち、前記第２部材に接続された導電部材と前記第２部材との接続部に最も近い領域を含むこと、
を特徴とする付記１に記載の電子部品。
（付記７）
前記複数の電極の少なくとも１つが形成された領域は、前記第１部材上の領域のうち、前記第２部材に接続された導電部材と前記第２部材との接続部に最も近い領域を含むこと、
を特徴とする付記２に記載の電子部品。
（付記８）
前記第１電極と前記第２電極との間に空隙が形成されたこと、
を特徴とする付記１に記載の電子部品。
（付記９）
前記複数の電極間、および、前記複数の電極と前記第２電極との間に空隙が形成されたこと、
を特徴とする付記２に記載の電子部品。
（付記１０）
前記複数の電極間、および、前記複数の電極と前記第１電極との間に空隙が形成されたこと、
を特徴とする付記４に記載の電子部品。
（付記１１）
前記第１電極と前記第２電極との間にレジストが形成されたこと、
を特徴とする付記１に記載の電子部品。
（付記１２）
前記複数の電極間、および、前記複数の電極と前記第２電極との間にレジストが形成されたこと、
を特徴とする付記２に記載の電子部品。
（付記１３）
前記複数の電極間、および、前記複数の電極と前記第１電極との間にレジストが形成されたこと、
を特徴とする付記４に記載の電子部品。
（付記１４）
前記測定部は、前記第１電極および前記第２電極のうち少なくとも一方を含み、相互に異なる複数の接続経路のそれぞれに対応して複数備えられ、
複数の前記測定部それぞれに対して定められた、前記電気特性と前記接合部の損傷に関する指標との関係のうち、前記電気特性が測定された前記接続経路に対して定められた前記関係と、測定された前記電気特性とに基づいて、前記接合部の損傷に関する指標を演算する演算部と、をさらに備えること、
を特徴とする付記１に記載の電子部品。
（付記１５）
前記演算部で求められる演算結果を出力する出力部をさらに備えること、
を特徴とする付記１４に記載の電子部品。
（付記１６）
前記第１部材下に形成された第４電極と、
前記第２部材の、前記第３電極が形成された面の裏面に形成された第５電極と、をさらに備え、
前記接続経路は、前記第１電極および前記第２電極のうち少なくとも一方と、前記第３電極、前記第４電極、および前記第５電極の少なくとも１つと、を接続すること、
を特徴とする付記１に記載の電子部品。
（付記１７）
基板状の部材である第１部材と、
基板状の部材、または、半導体素子である第２部材と、
前記第１部材上に形成された第１電極と、
前記第２部材に形成された第２電極と、
前記第２部材の、前記第２電極が形成された領域の周囲の領域に形成された第３電極と、
前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極と接合する接合部と、
前記第２電極および前記第３電極のうち少なくとも一方を含む接続経路の電気特性を測定する測定部と、
を備えることを特徴とする電子部品。
（付記１８）
基板状の部材である第１部材と、
基板状の部材、または、半導体素子である第２部材と、
前記第１部材上に形成された第１電極と、
前記第１部材上の、前記第１電極が形成された領域の周囲の領域に形成された第２電極と、
前記第２部材に形成された第３電極と、
前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極と接合する接合部と、を備える電子部品における測定方法であって、
測定部が、前記第１電極および前記第２電極のうち少なくとも一方を含む接続経路の電気特性を測定する測定ステップ
を含むことを特徴とする測定方法。
（付記１９）
基板状の部材である第１部材と、
基板状の部材、または、半導体素子である第２部材と、
前記第１部材上に形成された第１電極と、
前記第２部材に形成された第２電極と、
前記第２部材の、前記第２電極が形成された領域の周囲の領域に形成された第３電極と、
前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極と接合する接合部と、を備える電子部品における測定方法であって、
測定部が、前記第２電極および前記第３電極のうち少なくとも一方を含む接続経路の電気特性を測定する測定ステップ
を含むことを特徴とする測定方法。
（付記２０）
対象接合部を介して電子部品を搭載するとともに前記電子部品または他の電子部品との間にダミー接合部が設けられた基板、を含む電子機器の監視装置であって、
前記電子機器の温度の変動に起因する前記ダミー接合部および前記対象接合部の累積損傷を示す熱負荷損傷値をそれぞれ計算するダミー損傷関数および対象損傷関数を含む熱負荷寿命予測モデルを格納する第１モデルベースと、
前記電子機器の加速度の変動に起因する前記ダミー接合部および対象接合部の累積損傷を示す動荷重損傷値をそれぞれ計算するダミー損傷関数および対象損傷関数を含む動荷重寿命予測モデルを格納する第２モデルベースと、
前記ダミー接合部の熱負荷損傷値と、前記ダミー接合部の動荷重損傷値と、に応じた前記ダミー接合部の破損確率を定めたダミー複合負荷モデルを格納する第３モデルベースと、
前記対象接合部の熱負荷損傷値と、前記対象接合部の動荷重損傷値と、に応じた前記対象接合部の破損確率を定めた対象複合負荷モデルを格納する第４モデルベースと、
前記ダミー接合部の電気特性を測定する測定部と、
前記電気特性に基づき前記ダミー接合部の破断が検出されたとき、前記ダミー接合部の損傷値または寿命に関する確率分布が、前記ダミー複合負荷モデルおよび前記対象複合負荷モデルの確率分布と整合するように、前記熱負荷寿命予測モデル、前記動荷重寿命予測モデル、前記ダミー複合負荷モデル、および、前記対象複合負荷モデルを修正する演算部と、
を備えることを特徴とする監視装置。