(57)【要約】【課題】  少なくとも一方が樹脂部材である異種部材界面のひずみを測定する。【解決手段】  少なくとも一方が樹脂部材である異種部材界面のひずみを測定するためのひずみゲージ１であって、金属箔からなる受感抵抗体１２と、前記受感抵抗体の一方の面に形成された絶縁体からなるベース層１１と、前記受感抵抗体の他方の面に形成された樹脂層１４とを備え、前記樹脂層が、前記界面を構成する前記樹脂部材と、実質的に同一の組成からなるひずみゲージ１、及びこれを用いた封止樹脂と、被封止部材とを備える機器の残留応力の測定方法を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が樹脂部材である異種部材界面のひずみを測定するためのひずみゲージであって、
金属箔からなる受感抵抗体と、前記受感抵抗体の一方の面に形成された絶縁体からなるベース層と、前記受感抵抗体の他方の面に形成された樹脂層とを備え、
前記樹脂層が、前記界面を構成する前記樹脂部材と、実質的に同一の組成からなるひずみゲージ。
【請求項２】
前記樹脂部材が、熱硬化性樹脂である、請求項１に記載のひずみゲージ。
【請求項３】
前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂を主成分とする、請求項２に記載のひずみゲージ。
【請求項４】
前記界面が、半導体装置における被封止部材と封止樹脂との界面である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のひずみゲージ。
【請求項５】
少なくとも一方が樹脂部材である異種部材界面のひずみを測定する方法であって、
金属箔からなる受感抵抗体と、前記受感抵抗体の一方の面に形成された絶縁体からなるベース層と、前記受感抵抗体の他方の面に形成され、前記界面を構成する前記樹脂部材と実質的に同一の組成からなる樹脂層とを備えたひずみゲージの前記ベース層を、前記異種部材界面を構成する一方の部材に接着する工程と、
前記ひずみゲージと、前記一方の部材とを、前記樹脂部材を構成する樹脂で被覆する工程と
を含む方法。
【請求項６】
封止樹脂と、被封止部材とを備える機器の残留応力の測定方法であって、
金属箔からなる受感抵抗体と、前記受感抵抗体の一方の面に形成された絶縁体からなるベース層と、前記受感抵抗体の他方の面に形成され、前記界面を構成する前記樹脂部材と実質的に同一の組成からなる樹脂層とを備えたひずみゲージの前記ベース層を、前記被封止部材に接着する工程と、
前記ひずみゲージと、前記被封止部材とを前記封止樹脂で封止する工程と、
前記機器の使用条件下で、前記封止樹脂と前記被封止部材との界面におけるひずみを測定し、測定値を得る工程と
を含む方法。
【請求項７】
前記被封止部材の、異なる複数の箇所における測定値を得る工程をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記機器が半導体装置である、請求項６または７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ひずみゲージ及びこれを用いた残留応力分布の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象物に貼付して、物体のひずみを測定する金属歪ゲージが知られている（例えば、特許文献１）。従来技術に係る一般的なひずみゲージは、ベース材に、歪受感部である金属箔の抵抗体が設けられ、金属箔の端部には、はんだによりリード線が接続されている。そして、金属箔のベース材と反対側の面が、主に、空気や水からの電極保護を目的としたフィルム状のラミネート材により被覆されている。ラミネート材としては、一般的には、ポリイミドやポリエステルなどの樹脂が用いられる。そして、ベース材を、測定対象物の表面に接着し、金属箔の抵抗変化により、物体のひずみを測定するものである。
【０００３】
また、コンクリートなどのセメント系材料の自己収縮・自己応力を測定するための埋込型ひずみゲージも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2014-85259号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
貼付可能な表面や、埋込可能なセメント系材料などのひずみに加え、異種材料からなる部材界面におけるひずみが問題になる場合がある。特に、大電流・大電圧が印加されうる熱源に近接して、使用温度条件下で膨張、収縮を繰り返す樹脂材料と、他の材料との異種部材界面を備える部材において、界面におけるひずみをより正確に見積もることにより、異種材料界面に生じ得る問題を予測することができる場合がある。
【０００６】
例えば、基板上に実装された半導体素子を樹脂封止してなる半導体装置は、用いられる環境や、半導体素子の発熱などにより、各構成部材が膨張・収縮し、変形する場合がある。特に、熱硬化性樹脂で封止した半導体装置では、その使用過程で、樹脂が膨張・収縮を繰り返し、長期使用により、熱硬化性樹脂と被封止部材（例えば、金属やセラミクス、他の樹脂）の界面が剥離してしまうという問題があった。
【０００７】
半導体装置の製造方法において、半導体素子を含む積層体を熱硬化性樹脂で封止するには、加熱して、樹脂を液体（流体）から固体に硬化させる。その際に、樹脂は硬化収縮を伴い固体に変化するため、被封止部材と樹脂との界面には一定の力が付加された状態のまま、製品となる。その後、製品の使用状態による樹脂の膨張・収縮が起き、界面にはさらに応力が付加され、応力が界面の接着力以上になった時点で剥がれてしまう。この問題を解決するためには、樹脂と被封止部材との界面にかかる応力を正確に見積もることが課題となる。
【０００８】
また、半導体装置のみならず、樹脂モールドコイルと鉄心とを備えるモールド変圧器や、産業機械に用いられる金属部材を樹脂部材で部分被覆した構造部材においては、樹脂と、被封止部材との界面で同様の問題が生じ得る。
【０００９】
従来、樹脂と金属部材や他種樹脂等の異種部材界面におけるひずみを測定するひずみゲージは知られていない。本発明者らは、市販のひずみゲージを用いて、このような異種部材の界面のひずみを測定するために、本来の貼付面を金属部材等に、本来の貼付面ではないラミネート材の表面を樹脂に貼り付けて、ひずみの測定を試みた。しかし、ラミネート材と樹脂との収縮率の差により界面で剥がれが生じ、目的とする界面でのひずみ測定ができなかった。
【００１０】
異種部材界面に挟んで用いられるひずみゲージ、及びこれを用いて異種部材界面に発生する内部応力を正確に見積もる測定方法が求められる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明者らは、受感抵抗体である金属箔の一方の面に従来設けられていた、一般的なラミネート材に代えて、測定対象とする少なくとも一方の樹脂部材と実質的に同一の組成からなる樹脂層を設けることにより、ひずみゲージを異種部材界面に挟んで界面に発生するひずみを測定することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、一実施形態によれば、少なくとも一方が樹脂部材である異種部材界面のひずみを測定するためのひずみゲージであって、金属箔からなる受感抵抗体と、前記受感抵抗体の一方の面に形成された絶縁体からなるベース層と、前記受感抵抗体の他方の面に形成された樹脂層とを備え、前記樹脂層が、前記界面を構成する前記樹脂部材と、実質的に同一の組成からなるひずみゲージである。
前述のひずみゲージにおいて、前記樹脂部材が、熱硬化性樹脂であることが好ましい。
前述のひずみゲージにおいて、前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂を主成分とすることが好ましい。
また、前記界面が、半導体装置における被封止部材と封止樹脂との界面であることが好ましい。
【００１３】
本発明は別の実施形態によれば、少なくとも一方が樹脂部材である異種部材界面のひずみを測定する方法であって、金属箔からなる受感抵抗体と、前記受感抵抗体の一方の面に形成された絶縁体からなるベース層と、前記受感抵抗体の他方の面に形成され、前記界面を構成する前記樹脂部材と実質的に同一の組成からなる樹脂層とを備えたひずみゲージの前記ベース層を、前記異種部材界面を構成する一方の部材に接着する工程と、前記ひずみゲージと、前記一方の部材とを、前記樹脂部材を構成する樹脂で被覆する工程とを含む。
【００１４】
本発明はまた別の実施形態によれば、封止樹脂と、被封止部材とを備える機器の残留応力の測定方法であって、金属箔からなる受感抵抗体と、前記受感抵抗体の一方の面に形成された絶縁体からなるベース層と、前記受感抵抗体の他方の面に形成され、前記界面を構成する前記樹脂部材と実質的に同一の組成からなる樹脂層とを備えたひずみゲージの前記ベース層を、前記被封止部材に接着する工程と、前記ひずみゲージと、前記被封止部材とを前記封止樹脂で封止する工程と、前記機器の使用条件下で、前記封止樹脂と前記被封止部材との界面におけるひずみを測定し、測定値を得る工程とを含む。
前述の残留応力の測定方法において、前記被封止部材の、異なる複数の箇所における測定値を得る工程をさらに含むことが好ましい。
前述の残留応力の測定方法において、前記機器が半導体装置であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るひずみゲージによれば、少なくとも一方が樹脂部材である異種部材界面に挟んで用いることができ、界面のひずみを正確に測定することができる。また、本発明に係る機器の残留応力分布の測定方法によれば、内部に残留応力をもったまま製品化される装置などについて、これまでに得ることができなかった残留応力分布の情報を得ることができる。このような測定を可能にすることにより、より信頼性、安全性の高い装置設計の指針が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明に係るひずみゲージを概念的に示す断面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図２】図２は、本発明に係るひずみゲージの製造方法並びに使用方法を示す概念図である。
【図３】図３は、本発明に係るひずみゲージにより残留応力分布を測定する対象となる機器の一例である半導体装置を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。
【００１８】
［ひずみゲージ］
本発明は、一実施形態によれば、少なくとも一方が樹脂部材である異種部材界面のひずみを測定するためのひずみゲージであって、金属箔からなる受感抵抗体と、前記受感抵抗体の一方の面に形成された絶縁体からなるベース層と、前記受感抵抗体の他方の面に積層された樹脂層とを備え、前記樹脂層が、前記異種部材界面を構成する樹脂部材と、実質的に同一の組成からなる、ひずみゲージに関する。
【００１９】
本実施形態によるひずみゲージを図１に概念的に示す。図１（ａ）は、ひずみゲージの概念的な断面図であり、（ｂ）は概念的な平面図である。図１（ａ）、（ｂ）を参照すると、ベース層１１の一方の面に受感抵抗体１２が設けられ、受感抵抗体１２には、接着層１３を介して、樹脂層１４が積層されている。受感抵抗体１２には、その端部においては、はんだ１５により、リード線１６が接続されている。リード線１６は他方の端部で、図示しない解析機器に接続されている。
【００２０】
絶縁体からなるベース層１１は、ポリエステル、エポキシ、ポリイミドなどの樹脂またはセラミックスなどの一般的な絶縁性材料で構成することができる。
【００２１】
受感抵抗体１２は、金属箔から構成され、図１（ｂ）に示すように所定のパターンを形成している。ひずみゲージは、ひずみによるこの受感抵抗体１２の抵抗値の変化を電気信号として出力するものである。金属箔は、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス合金や、シリカを含むアモルファス合金などの一般的な材料を用いることができるが、これらには限定されない。
【００２２】
樹脂層１４は、受感抵抗体１２の一方の面であって、ベース層１１と反対側の面に、任意選択的に設けられても良い接着層１３を介して形成される。本実施形態において、樹脂層１４は、測定対象の界面を構成する少なくとも一方の樹脂部材と実質的に同じ組成からなるように選択される。ここで、実質的に同じ組成とは、少なくとも構成樹脂の主成分が同一組成であり、線膨張係数、弾性率といった点で同一の特性を備える組成であることをいい、完全に同一組成であることが好ましい。したがって、樹脂層１４は、測定対象によりその組成を変える必要があるが、一般的に、熱可塑性樹脂、ガラス転移温度［Ｔｇ］が比較的高い熱硬化性樹脂、またはそれらの組み合わせから選択される。
【００２３】
好ましい熱硬化性樹脂の例としては、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、あるいはこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらには限定されない。熱硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂主剤と、硬化剤と、必要に応じて硬化促進剤とを含んでもよい。
【００２４】
好ましい熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂の主剤としては、特に限定されないが、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等の２官能エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等の多官能型エポキシ樹脂を、単独で又は複数組み合わせて使用することができる。
【００２５】
熱硬化性樹脂の硬化剤は、熱硬化性樹脂主剤との関係で選択することができる。例えば、熱硬化性樹脂主剤として、エポキシ樹脂主剤を用いる場合には、エポキシ樹脂の硬化剤として一般に使用されているものを用いることができる。特には、硬化剤としては、アミン硬化剤、脂肪族ポリアミン、芳香族アミン、酸無水物系、フェノールノボラック型、フェノールアラルキル、トリフェノールメタン型フェノール樹脂を用いることができるが、これらには限定されない。なお、エポキシ樹脂の硬化剤として、さらには、分子構造中に−ＮＨ３、−ＮＨ２、−ＮＨ、のいずれか一種、または複数の官能基が含まれる分子、または酸無水物を特に好適に使用することができる。また、硬化剤は、これらのうち１種のものを単独で用いることができ、あるいは、２種以上のものを混合して用いることができる。硬化促進剤としては、２−エチル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、ベンジルジメチルアミン等の３級アミン類、トリフェニルフォスフィン等の芳香族フォスフィン類、三フッ化ホウ素モノエチルアミン等のルイス酸、ホウ酸エステル等を用いることができるが、これらには限定されない。
【００２６】
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂を使用することができるが、これらには限定されない。
【００２７】
熱硬化性樹脂及び／または熱可塑性樹脂には、耐熱性や熱伝導性を付加するための無機フィラー、例えば、ナノフィラーやマイクロフィラーが含まれていても良い。例えば、１ｎｍ〜１００μｍの範囲の粒径を有する、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＡｌＮを一種もしくは二種以上含んでいてもよい。あるいは、測定対象の樹脂と組成を同じくするために、樹脂に含まれている任意の添加剤を含んでいてもよい。
【００２８】
特には、半導体装置の封止樹脂と、被封止部材との界面のひずみを測定するひずみゲージにおいては、樹脂層１４としては、エポキシ樹脂に、少なくともＳｉＯ２を含むナノフィラーまたはマイクロフィラーが混合された組成が好ましく用いられる。また、変圧器のモールド樹脂と、被封止部材との界面のひずみを測定するひずみゲージにおいては、樹脂層１４としても、上記同様、エポキシ樹脂に、例えば、ＳｉＯ２やドロマイト（ＣａＭｇ（ＣＯ３）２）含むナノフィラーまたはマイクロフィラーが混合された組成が好ましく用いられる。
【００２９】
樹脂層１４の厚みは、従来技術によるラミネート層と同様であってよく、例えば、５０μｍ〜１０００μｍとすることができ、１００μｍ〜５００μｍとすることが好ましいが、これらには限定されない。樹脂層１４は、所定の厚みに形成した樹脂板もしくは樹脂フィルムを受感抵抗体１２に接着剤で接着してもよく、受感抵抗体１２上で、熱硬化性樹脂の主剤、硬化剤を加熱硬化して、樹脂層１４を形成してもよい。
【００３０】
接着層１３は、受感抵抗体１２に樹脂層１４を接着・固定する層である。接着層１３は、一般的な接着剤により形成することができ、例えば、エポキシ系接着剤、シリコン系接着剤、ウレタン系接着剤、アクリル系接着剤などが挙げられるが、これらには限定されない。また、接着層は、ひずみゲージの使用環境温度以上の融点もしくはガラス転移温度（Ｔｇ）を有するものであることが好ましい。このような使用環境温度やＴｇは測定対象となる製品ごとに異なるため、樹脂層１４の組成との関係も必要に応じて考慮して、所望の条件に合わせ、接着剤は、当業者が適宜選択することができる。
【００３１】
なお、樹脂層１４の形成態様によっては、接着層が存在しない場合もある。また、ベース層１１、受感抵抗体１２、樹脂層１４の他に、本発明の特性を損なわない範囲で、ひずみゲージにおいて通常設けられうる別の層が設けられても良い。
【００３２】
本実施形態に係るひずみゲージは、少なくとも一方が樹脂部材である異種部材界面のひずみを測定することを目的とする。すなわち、従来技術による、ベース面を測定対象の表面に貼付して用いるひずみゲージや、流体状の測定対象物に埋め込んで用いるひずみゲージとは異なり、本発明に係るひずみゲージにおいては、ベース層表面１１ａと、樹脂層表面１４ａが、それぞれ異なる対象物に接着して使用されることを特徴とする。詳細には、ベース層表面１１ａを、測定対象の界面の一方を構成する部材に接着し、樹脂層表面１４ａに、測定対象の界面の一方を構成する樹脂部材が密着するようにして使用する。本明細書において、異種部材界面とは、一方の樹脂部材を基準として、少なくとも一以上の物性が異なる材料から構成される部材と、当該樹脂部材との界面をいうものとする。基準とする樹脂部材ではないほうの部材を、本明細書において異種部材と指称することがある。この異種部材は、非樹脂製部材であってもよく、基準とする樹脂部材とは異なる樹脂部材であってもよい。非樹脂製部材としては、例えば、金属、無機化合物、セラミクスが挙げられるが、これらには限定されない。界面を構成する部材の両者が樹脂である場合は、その目的及び用途に応じ、いずれか一方の組成と、樹脂層１４の組成を同一とすることができる。界面を構成する部材の両者が樹脂である場合、例えば、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との界面、種類の異なる２種の熱硬化性樹脂の界面が挙げられ、主剤分子構造及び／または硬化剤分子構造の異なる２種のエポキシ樹脂の界面も含まれる。このような界面を備える機器としては、例えば、半導体装置やモールド変圧器などの、内部に熱源となりうる非樹脂製部材を備え、これを樹脂封止してなる機器や、外部から加熱され得る構造部材であって、金属部材と樹脂とを組み合わせてなる部材が挙げられる。また、半導体装置においては、封止樹脂を注型する際に用いるケース部材として用いられるポリフェニレンサルファイドと封止樹脂といった、異なる樹脂間の異種部材界面が測定対象となり得る。
【００３３】
［ひずみゲージの製造方法及び使用方法］
次に、図２を参照して、本実施形態に係るひずみゲージの製造方法及び使用方法について説明する。本実施形態に係るひずみゲージの製造方法は、ベース層１１にパターン形成前の金属箔１２’が積層された基材を準備する工程（ａ）と、エッチングにより金属箔１２’をパターニングして受感抵抗体１２を形成する工程（ｂ）と、受感抵抗体１２上に樹脂層１４を形成する工程（ｃ）と、リード線１６をはんだ付けする工程（ｄ）とを含む。工程（ａ）、（ｂ）、（ｄ）は、従来技術によるひずみゲージの製造方法と概ね同様に実施することができる。工程（ｃ）については、例えば、樹脂層１４が熱硬化性樹脂である場合、熱硬化性樹脂主剤、硬化剤、任意選択的に硬化促進剤や添加剤を混合した流体を調製し、ベース層１１及び受感抵抗体１２に直接、塗布し、加熱硬化して、樹脂層１４を形成することができる。あるいは、予め所定の組成を備える樹脂板を製造し、この樹脂板を接着剤でベース層１１及び受感抵抗体１２に貼り付けて、樹脂層１４を形成することもできる。
【００３４】
工程（ａ）から（ｄ）により製造されたひずみゲージ１の使用方法について説明する。図２（ｅ）を参照すると、ひずみゲージ１のベース層表面１１ａを、異種部材界面を構成する一方の部材であって、樹脂層１４と同じ組成を持たない部材である、異種部材２に、接着剤３を用いて貼り付ける。接着剤としては、一般的な、表面測定用のひずみゲージで用いられる接着剤を用いることができ、例えば、シアノアクリレート系接着剤、エポキシ系接着材、ポリエステル系接着材、ポリイミド系接着材を用いることができるが、これには限定されない。次いで、図２（ｆ）を参照すると、ひずみゲージ１の接着層１４が好ましくは完全に被覆されるように、ひずみゲージ１と異種部材２とを、測定対象の樹脂４で被覆し、必要に応じて樹脂４を加熱硬化する。なお、この場合に異種部材２は、その部材全体が測定対象の樹脂４で被覆されている必要はなく、ひずみゲージ１の貼付部周辺部が被覆されていれば足りる。図２（ｆ）の状態で、測定対象を所定の使用条件下に置き、その場合のひずみを測定することができる。
【００３５】
［残留応力分布の測定方法］
本発明は、別の実施形態によれば、機器の残留応力分布の測定方法に関する。特には、封止樹脂と、被封止部材とを少なくとも備える機器の残留応力分布の測定方法であって、前述の実施形態によるひずみゲージのベース層を、前記被封止部材に接着する工程と、前記接着したひずみゲージと、前記被封止部材とを樹脂封止する工程と、前記機器の使用条件下で、前記封止樹脂と被封止部材との界面におけるひずみを測定し、測定値を得る工程とを含む。
【００３６】
本実施形態に係る残留応力分布の測定方法を、機器の例として、半導体装置を挙げて説明する。図３は、本発明の残留応力分布の測定対象となりうる、パワーモジュールなどの半導体装置の一例を示す概念的な断面図である。半導体装置５において、絶縁回路基板５２を構成する銅配線５３上に、接合材５８を介して半導体素子５６が実装されている。金属層５５、絶縁層５４、銅配線５３が順に積層されている絶縁回路基板５２及び半導体素子１７は、封止樹脂５９により封止されている。半導体素子５６と銅配線５３は、ボンディングワイヤ５７で接続されており、金属層５５には、接合材５８を介して放熱体５１が接合されている。
【００３７】
半導体装置５において、被封止部材に該当するものとしては、例えば、金属層５５、絶縁層５４、銅配線５３、半導体素子５６、放熱体５１が挙げられる。そして、界面として、内部応力を測定する地点としては、例えば、放熱体５１と封止樹脂５９との界面Ａ、銅配線５３と封止樹脂５９との界面Ｂ、半導体素子５６と封止樹脂５９との界面Ｃ、絶縁層５４と封止樹脂５９との界面Ｄが挙げられるが、これらには限定されない。
【００３８】
このような半導体装置５における、残留応力分布の測定方法について説明する。まず、絶縁回路基板５２に通常の方法に従って半導体素子５６を実装し、ボンディングワイヤ５７を接合して、被封止部材を組み立てる。この操作は、通常の半導体方法の製造方法にしたがって実施することができる。次いで、本発明に係るひずみゲージ１のベース層表面１１ａを、被封止部材、例えば図３の地点Ａ〜Ｄのいずれかに、所定の接着剤を用いて接着する。リード線１６の端部を、解析機器に接続可能な状態で、被封止部材を通常の方法に従って、樹脂封止し、樹脂を加熱硬化させる。加熱硬化条件は、通常の半導体装置の製造の際と同様とする。このようにして得られた測定サンプル用の半導体装置は、ひずみゲージが、被封止部材と樹脂との界面に挟まれていること以外は、通常の半導体装置の製品と同じである。あるいは、完成品にまで至らない、一部の部材のみを組み立てた製造途中の装置や、樹脂硬化中の装置についても、測定サンプル用の半導体装置とすることができる。
【００３９】
測定サンプル用の半導体装置について、所望の使用条件、例えばヒートサイクル試験中、試験後に、あるいはパワーサイクル試験中、試験後に、ひずみを測定することにより、所定の地点の、所望の条件でのひずみ、すなわち半導体装置内部の残留応力の実測値が得られる。異なる地点にひずみゲージを貼り付けた、複数の測定サンプル用の半導体装置について、あるいは、複数のひずみゲージを異なる地点に貼り付けた一つの測定サンプル用の半導体装置について、残留応力を測定することにより、複数の地点の残留応力の実測値を得ることができる。そして、これらの実測値と、必要に応じてシミュレーションにより得た値とを総合することにより、半導体装置内部の残留応力分布を得ることができる。シミュレーションのためのソフトウエアとしては、例えば、汎用流動解析ソフト、または汎用構造解析ソフトを用いることができるが、これらには限定されない。
【００４０】
図３に示すような半導体装置１においては、封止樹脂と、被封止部材との界面が多く存在するが、ひずみ変化は場所により大きく異なることが予測される。一般的に、封止樹脂として不透明な樹脂が用いられる半導体装置においては、光弾性法による応力分布解析が使用できないため、これまでに製品の残留応力分布の情報が得られなかった。本実施形態に係るひずみゲージによれば、半導体装置内部における残留応力分布の情報を得ることができ、製品開発における重要な設計指針を得ることができる。
【００４１】
本実施形態においては、封止樹脂と、被封止部材との異種部材界面が存在する機器として、半導体装置を挙げて説明したが、同様の界面を持ち、同様の問題が存在しうる機器としては、他には、モールド変圧器が挙げられる。樹脂モールドコイルと鉄心とを備える一般的なモールド変圧器においても、同様に、残留応力分布を測定することにより、より安全性の高い製品設計指針を得ることができる点で有用である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によるひずみゲージは、異種部材界面を備える電子機器や産業機械の製品開発段階で好ましく用いられ、内部応力の測定に有効に用いられる。このようなひずみゲージを用いた測定技術により、安全性、信頼性を高めた製品の設計・製造が可能になる。
【符号の説明】
【００４３】
１      ひずみゲージ
１１    ベース層
１１ａ  ベース層表面
１２    受感抵抗体
１３    接着層
１４    樹脂層
１４ａ  樹脂層表面
１５    はんだ
１６    リード線
２      異種部材
３      接着剤
４      樹脂
５      半導体装置
【図１】
2017020997.tif 000003
【図２】
2017020997.tif 000004
【図３】
2017020997.tif 000005