矢崎様向け信頼性技術セミナー
第 1回 信頼性評価試験 （講師：芥）
第 2回 LED照明の信頼性評価事例 （講師：芥）
第 3回 アースとノイズ （講師：芥）
第 4回 ノイズ の検証とコンサル事例 （講師：芥）
第 5回 電子部品の信頼性評価・解析 （講師：味岡）
第 6回 熱設計の基礎と冷却技術 （講師：国峯）第 7回 信頼性工学入門 （講師：今井）
第 8回 パワーデバイスの課題と評価対策 （講師：長谷川）第 9回 はんだ接続課題と評価 （講師：岡）第10回 車載用電子部品の信頼性評価 （講師：味岡）
第11回 熱過渡解析による熱特性評価 （講師：清水）
第12回 信頼性試験および環境試験 （講師：岡）第13回 故障解析の基礎講座 （講師：味岡）
第14回 AEC-Q100に準拠した信頼性評価試験 （講師：岩井）
第15回 電子デバイスの良品解析とLSIプロセス診断 （講師：中村）
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薄膜化発熱1） 信頼性評価試験■ 特性評価電子部品

発熱

プリント基板･･･ 部品（電子デバイス・電子部品等）・材料等の電気特性／機械特性／ 物理･化学的特性の評価■ 信頼性試験 ･･･ 部品・ユニット等の使用期間中の故障発生を予測ないし予防するため、故障を誘発する加速条件下でテストし、故障率や 寿命を推定■ 劣化調査･･･ 部品等の劣化状態を物理的または化学的に調査したり、加速試験により余寿命を推定■ 故障解析

･･･ 部品・ユニット等の故障品の状況を把握し、電気特性の測定や様々な観察・解析をすることにより故障原因を究明■ 良品解析

･･･ 部品･ユニット等の状態や欠陥の観察から、将来故障に至る危険性を推定■ 観察・元素分析 ･･･ 部品・材料等の正確な解析・分析をおこなうため、微細構造を観察したり、元素を分析■ 環境試験 ･･･ 部品・装置・材料等に対して、特殊環境下（恒温恒湿試験・高温/低温動作・特殊ガス試験・噴霧試験・塵埃試験・振動試験・衝撃試験等）で耐久性を調査■ 静電気放電試験･･･ LSIのESDやラッチアップ印加試験と特性、CDMモデルの放電試験■ LSI特性評価 ･･･ LSIテスタによる特性測定と評価、バーイン試験、スクリーニング、車載用IC評価■ EMC試験 ･･･ EMI/EMS試験、各種認証試験（VCCI、CE、NVLAP等）、EMC対策コンサル■ 製品安全試験･･･情報処理装置、計測制御機器、医用機器等、 国際、日本、北米、欧州の安全規格評価■ 化学分析試験 ･･･ 樹脂成分分析・熱特性測定、シロキサン分析、有害物質分析(RoAS・REACH)
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2） LED照明の信頼性評価事例■ 熱解析･･･高輝度照明のための放熱対策 部品寿命劣化/焼損■ 光学測定 ･･･ 放射束、全光束、三刺激値、輝度及び配光特性評価■ 構造解析

･･･ LED素子の潜在的欠陥の観察/分析、封止材(ｼﾘｺﾝ/ｴﾎﾟｷｼ等)の透過性■ 環境試験 ･･･恒温恒湿試験、高温/低温動作、温湿度サイクル試験、
防水/塵埃（ほこり）、塩水噴霧、ガス腐食試験、落下・衝撃試験■ EMC試験 ･･･ 照明機器規格・電気用品安全規格・情報機器規格＋αの評価、EMC対策コンサル■ 製品安全試験･･･電気用品安全規格（PSE)の技術基準、耐熱性・絶縁材料・フェイルセーフ検証■ 演色、その他･･･ 演色性と明るさの評価分析、ブルーライト、比視感度
演色性
演色性

環境試験

光学評価

構造解析

EMC

熱解析

電気安全

Copyright 2017 plus1-sol33） アースとノイズ■ 信頼性と熱･･･電子機器の信頼性は放熱対策が鍵■ 部品の選定 ･･･ 部品の定格は1W当りの表面積で選定■ ノイズの発生と対処法･･･ ノイズの発生源・伝播経路・影響を受けるものを見極める■ グランドパターン ･･･ アース・フレームグランド・シグナルグランドの区別と各電位差を解消■ ノーマルとコモンモード ･･･ 伝導ノイズと放射ノイズ、伝導ノイズはノーマルとコモンノイズを見極める■ 電源ノイズ･･･ 電源とグランド間のインピーダンスを下げる■ デジタルとアナログ信号ノイズ･･･ 信号線とグランド間のノイズ成分を見極めて対策■ 高周波ノイズ ･･･ 高周波成分の進行波と反射波を考慮、■ 雷サージ ･･･ 誘導雷には対地間モードと線間モードがある■ ノイズ対策･･･ アルミ電解コンデンサ、バイパスコンデンサ、ダンピング抵抗の正しい活用■ インダクタとフィルタ ･･･ ノイズ帯域に合わせてHPF/LPFを活用■ 対策事例 ･･･ アースパターン・1対N配線対策・ケーブルルート対策等

対地間モードCopyright 2017 plus1-sol

線間モード44） ノイズ の検証とコンサル事例■ シミュレーション･･･伝送波形シミュレーションとEMCシミュレーション、放射ノイズのメカニズム■ 回路波形と放射･･･ 信号波形・電流波形と放射ノイズ、信号負荷条件、基板端からの距離■ ケーブルと筐体モデル･･･ 装置内ノイズとケーブルノイズ■ 基板からの放射 ･･･ 信号パターンからの放射解析、電源‐グランド層からの放射解析
デバイスからの放射解析、プリント基板下の金属板による影響■ EMC対策 ･･･ 信号線からの放射、電源-GRD間からの放射、ICからの放射、接続ケーブルからの放射■ 静電気放電･･･ 放電電流ルートの推定、ノイズ伝達ルートの推定、誤動作部分の推定■ 放射ノイズ対策･･･ 筐体対策、基板対策、回路対策■ 回路基板対策 ･･･ デバイスの対策、信号パターンの対策、電源-GND層の対策
信号I/Fケーブルの対策
信号パターンからの放射デバイス部からの放射IC/LSI
信号パターン

電源層
GND層
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信号I/Fケーブルからの放射
信号I/Fケーブル
電源-GND層間からの放射5

5） 電子部品の信頼性評価・解析■ 信頼性評価の重要性･･･市場故障と信頼性、電子機器メーカの評価、■ 部品調達 ･･･ 部品メーカの信頼性、部品調達のポイント、部品選定の評価方法■ 部品搭載（実装基板） ･･･ 実装基板の課題、頻度の高い故障メカニズム■ 部品の信頼性仕様 ･･･ 信号パターンからの放射解析、電源‐グランド層からの放射解析
デバイスからの放射解析、プリント基板下の金属板による影響■ 製品の信頼性仕様 ･･･ 加速試験による寿命の求め方、信頼性試験・環境試験■ 故障解析･･･ 市場故障の解析、実装基板の故障解析

故障率

MTBF
時間
初期故障期

偶発故障期

摩耗故障期

電子部品のバスタブ曲線
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参考書66） 熱設計の基礎と冷却技術■ 熱設計のトレンド ･･･ パワエレで熱設計が重要な理由、汎用品の小型化、IGBTチップの放熱、パワーモジュールの高密度小型化、パワエレの熱問題事例と対策■ 放熱のメカニズムと熱対策 ･･･ 熱の課題、伝熱現象の共通基礎式、熱設計の考え方、放熱の経路、熱等価回路と熱抵抗、熱対策■ パワーモジュールの熱対策 ･･･ HEVの熱対策、パワーモジュールの冷却、直冷式/両面式冷却構造■ 放熱材料・デバイスの動向 ･･･ 高温熱接合技術、Cu焼結材、ナノ銀接合材、ヒートシンク■ パワーモジュールの信頼性評価 ･･･ T3Sterによる構造関数、デバイスの劣化評価《参考文献》

日刊工業新聞社
2012年7月

日刊工業新聞社
2015年9月

オーム社
2015年

注記：本講演は㈱サーマルデザインラボの国峯尚樹様のご協力によります。
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77） 信頼性工学入門■ 信頼性と故障 ･･･ 用語の定義、故障の尺度、システムの信頼性、設計アセスメント
FMEA、FTA、故障率の算出、故障率曲線、スクリーニンフ、ディレーティング■ 信頼性における確率分布 ･･･ 指数分布、正規分布、対数正規分布、ワイブル分布、ポアソン分布■ 加速寿命試験 ･･･ 加速寿命試験の基礎、活性化エネルギー、加速寿命推定、反応速度定数
各種温度係数、温度サイクル試験による加速、積層セラミックコンデンサ耐用年数
加速式と加速係数、DCモータファンの受尿特性、フレキシブル基板の寿命特性■ ワイプル確率紙 ･･･ ワイプル確率紙の使用方法

各時間における故障率
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累積故障率

ワイプル確率紙

ワイプル確率紙プロット手順88） パワーデバイスの課題と評価対策■ 要求される性能 ･･･ パワーデバイスの用途・仕事・構造、Ｓｉ-ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ワイドギャップ半導■ 期待と課題 ･･･ ＳＪ-ＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ-ＭＯＳＦＥＴ、ＧａＮ-ＭＯＳＦＥＴ■ ＳｉＣ実装技術と課題 ･･･ ダイヤタッチの課題と材料、ボンディングワイヤの課題と材料
モールド樹脂の課題と材料■ ＳｉＣの評価方法 ･･･ パワーデバイスの課題と評価方法、ＦＥＴのアバランシェ耐量試験
パワーサイクル試験、過渡熱解析、ＳｉＣの課題と評価法■ 良品解析 ･･･ 加速試験による劣化、ＳｉＣ良品解析、超音波試験、Ｘ線ＣＴ検査、ワイヤ強度試験
パッケージ断面検査、チップ表面検査、劣化解析と判定、劣化メカニズム、ＳｉＣ解析事例

電気的特性検査パッケージ構造検査

非破壊検査

開封

内部検査

アセンブリ工程検査

チップ構造検査

データ解析
判定

ウェハ工程検査

診断

SiCデバイスの良品解析
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モールド樹脂Ａｌ
ＳｉＣ ゲート

SiC-MOSFET99） はんだ接続課題と評価■ はんだの種類と融点 ･･･ 電子機器への影響、クリームはんだ印刷、各種共晶はんだ融点■ 鉛フリーはんだの懸念事項 ･･･ Pｂフリーはんだの懸念事項■ 基板実装時の問題 ･･･ ボイド、ブラックパッド、リフトオフ、引け巣、銅喰われ■ はんだ接続の劣化要因 ･･･ 強度の経年劣化、クリープ現象、熱疲労現象■ はんだの信頼性評価 ･･･ 接合強度、ウィスカ、マイグレーション、耐衝撃性・耐振動性、評価項目■ はんだ接合部の断面観察例 ･･･ チップ抵抗、ネジのウィスカ、ICリード、はんだ上り、濡れ性、クラック、BGA断面、はんだペースト、EPMA分析
銅喰われ

ボイド
合金系

リフトオフ

濡れ性

引け巣

融 点

２３０℃

Sn-Cu-Ni系

２２７℃

２２０℃

Sn-Ag系
Sn-Ａｇ-Cu系

２２７℃
２１９℃

２１０℃

Sn-Ａｇ-Bi-In系

２０８℃

２００℃

Sn-Zn系

１９９℃

１８５℃

Sn-Pb系

１８３℃

リード
銅パターン
鉛フリー

はんだ

ボイド基板

従来

鉛フリーに伴う問題点
Copyright 2017 plus1-sol1010） 車載用電子部品の信頼性評価■ 電子機器の信頼性の作り込みと必要な評価技術･･･ 自動車メーカからの要求、セットメーカーに必要な技術と信頼性、電子機器の故障要因■ 車載用電子機器に用いられる部品･･･ 主要な電子機器の校正、車載用マイコン、パワーデバイス■ 電子部品への要求･･･ 車載用電子部品に関する規格・仕様及び信頼性の作り込み■ 部品調達 ･･･ 部品調達のポイント、部品調達のための評価法

IC/LSI

実装基板

特性評価
故障メカニズム

個別半導体モジュール

受動部品

機構部品

評価の容易さ

信頼性試験
良品解析

品質・信頼性評価
Copyright 2017 plus1-sol1111） 熱過渡解析による熱特性評価■ 熱特性解析の必要性･･･ 発熱量の増加による半導体の破壊、熱抵抗の最適測定■ 従来の評価手法 ･･･ TEGや実素子を使用したメリット・デメリット■ 熱過渡特性解析 測定の流れ ･･･ 熱過渡解析装置のシステム構成■ 構造関数 ･･･ 温度の過渡特性から熱抵抗・熱容量を算出■ JEDECに準拠した熱過渡解析と留意点･･･ デバイスの熱飽和時間、冷却系の容量、測定環境、実デバイスの熱流路■ 減圧条件下での熱過渡特性解析･･･ Total Rthの増加傾向、熱容量の低下、取得温度変化■ LEDの熱特性 ･･･ 光特性と熱特性の同時取得■ 測定事例 ･･･ 複数メーカLED電球製品比較
素子内全体の熱抵抗

チップ
ダイボンド
ダイパッド

発熱

素子

熱容量
[Ｗｓ/℃]

ダイボンド

発熱

構造材毎に熱伝導が異なる為、熱過渡解析から構造情報が判る
素子外

ダイパッド

チップ

Copyright 2017 plus1-sol1212） 信頼性試験および環境試験■ 信頼性試験 ･･････ 熱ストレス、水分/湿度ストレス、温度急変ストレス■ 環境試験 ････････ 耐塩水、混合ガス、耐候性■ 実装評価試験 ･･･ 半田強度/濡れ性、イオンマイグレーション、ウィスカ

散水試験（IPｘ3/4）

SEM像

ICリード表面のウィスカ

複合試験機（振動+温湿度）

恒温恒湿槽(室)銅銀リン

マイグレーション試験(EPMA分析）
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1313） 故障解析の基礎講座■ はじめに ･･････ 故障と故障解析／故障解析の目的／故障モード■ 故障要素・メカニズム ････････ 受動部品、ウェハ・プロセス(基本構造と故障モード／故障要素／信頼性に関連する故障メカニズム)、
アッセンブリ・プロセス、実装基板■ 故障解析 ･･････ 電子機器の回路、故障解析の流れ(電子機器/電子部品)、解析ツール、解析事例

故障モード

故障要素

故障メカニズム（故障の症状)（故障の原因)（故障に至る経緯)

特性評価ﾞ

観察ﾞ

解析・検証ﾞ

装置・ツール

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考察技能1414） AEC-Q100に準拠した信頼性評価試験■ バスタブ曲線■ 加速モデル ････････ 反応論（アレニウス）モデル、アイリングモデル、
MIL-HDBK-217F「部品ストレス解析予測法」■ 加速試験事例の紹介 ･･････フレキシブル基板のイオンマイグレーション試験、フォトカプラの高温動作試験、トランジスタの高温動作試験（微小な変化をｔ分布検定で検出）
IEC62506（Methods for product accelerated testing）、HALT試験■ 車載用信頼性試験 ･･････規格がある試験(AEC-Q100試験規格）、ESD破壊事例の紹介
規格がない試験（コンデンサ突⼊電流試験、アバランシェ試験）■ 車載用部品のEOS破壊事例の紹介

AEC-Q100
パワー温度サイクル試験
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車載用ECU1515） 電子デバイスの良品解析とLSIプロセス診断■ 良品解析とは ････････ 故障解析の限界と本質的対策、良品解析とは何か」■ IC/LSIを対象とした良品解析（LSIプロセス診断）の紹介■ その他各種デバイスの良品解析実施例 ･･････パワーデバイス、実装基板、太陽電池、MEMS、受動部品、LED■ まとめ
評価試験（２０％） 故障解析（１０％）

良品解析（ＬＳＩプロセス診断）（７０％）
【自動車関連企業殿からの実績】
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欠陥項目
No．

欠陥項目
No．

工程名

1

ウェハ

結晶欠陥，ピンホール，クラック，スリップ

21

電極・配線形成Ⅰ

ボイド，傷

2

ウェハ

形状異常，エッチング不良（バーズ・ビーク)

22

電極・配線形成Ⅰ

異物混入，汚染

3

ウェハ

異物混入

23

電極・配線形成Ⅰ

オーバーエッチング(層間絶縁膜)

4

ウェハ

拡散異常，アライメント不良

24

電極・配線形成Ⅱ

接続部のカバレッジ（テーパー接続）

5ゲート形成(酸化膜)

真性欠陥，結晶性欠陥，ピンホール，厚さ不良

25電極・配線形成Ⅱ

アライメント(マスク合わせ)の不整合

6ゲート形成(酸化膜)

異物混入

26

電極・配線形成Ⅱ

層間接続部(アスペクト比)7ゲート形成(酸化膜)

ゲート酸化膜下層Si中の結晶欠陥(深さ方向)

27

電極・配線形成Ⅱ

層間接続部(開口比)54評価項目
工程名

欠陥項目

独自診断基準欠陥項目

8

ゲート形成(電極)ゲート長の不一致

28

電極・配線形成Ⅱ

層間接続部不良(層構造問わず)

9ゲート形成(電極)形状異常，ボイド，エッチング不良（オーバーハング）

29

電極・配線形成Ⅱ

コンタクト下層Siの結晶欠陥

10ゲート形成(電極)

異物混入

30

電極・配線形成Ⅱ

コンタクト部のSiノジュール（Al単層）

11

ゲート形成(電極)

アライメント(マスク合わせ)の不整合

31

電極・配線形成Ⅱ

アロイスパイク（Al単層）12

層間絶縁膜形成

異物混入

32

電極・配線形成Ⅱ

ボイド，埋込不良 （プラグ接続）13

層間絶縁膜形成

平坦性異常，厚さ不良，カバレッジ不良

33

電極・配線形成Ⅱ

形状異常

14

層間絶縁膜形成ボイド

34

電極・配線形成Ⅱ

異物混入，汚染 （プラグ接続）15

層間絶縁膜形成

構造異常

35

保護膜形成

膜厚異常(有機保護膜を除く)

16電極・配線形成Ⅰ

全体的な膜厚異常

36

保護膜形成

形状異常

17

電極・配線形成Ⅰ

形状異常，エッチング不良

37

保護膜形成

クラック，欠け，割れ，剥離18

電極・配線形成Ⅰ

Al結晶粒径（グレイン）異常 ［Al単層の場合］

38

電極・配線形成Ⅰ

配線段差部の断線（断切れ）

391000ピンホール，ボイド

19

保護膜形成

形成不良

20

電極・配線形成Ⅰ

ヒロック

40

保護膜形成

異物混入，汚染採点

採点分類
Excellent

採点ランク
保護膜形成

判定
合格

Very good751～999

Good

501～750

Passing251～500

Below averaging

1～250

留意

Failure0

不合格【良品解析】

16