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TI-DSP を用いた多様な開発ボード・ソリューション　

ロステーカ株式会社代表取締役 鵜 澤　安 寿

2007 年 11 月 15日

本書の著作権はロステーカ株式会社にあります。　よって、本書の内容を無断複製及び編集は禁じます。2

［ 1 ］基板の半田ヌレ不良部の分析

【要旨】　不良基板からはＯ , Ｎｉ , Ａｕが主成分として検出されたのに対し、保管基板 (S 社 ,A 社 ) からはＮｉ , Ａｕが主成分として出され、Ｏは検出されなかった。Ａｕは通常酸化しないことを考慮すると、不良基板で検出されたＯはＮｉに帰属すると考えられた。このことより、不良発生基板ではＮｉメッキが酸化していることが考えられ、Ｎｉメッキの酸化が半田濡れ不良の原因と推測された。

1. 　基板側による接触不良の実際

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【分析内容】表面からの FE-SEM-XMA 分析を行い、半田濡れ不良発生基板と

保管基板についてＡｕメッキ表面のクラックの有無や構成元素を比較し、半田濡れ不良発生の原因解明の一環とする。

【分析方法】1 試料　 基板 計 3 検体　　 S 社製不良基板濡れ不良発生基板 　　 S 社基板製保管基板 　　 A 社基板製保管基板2 試料の調製　　試料を IPA で超音波洗浄した後に試料台に固定し、カー　　　ボン蒸着を施したものを観察・分析した。3 分析装置　　 FE-SEM ：　日立製 S-4800

　　 XMA 　　　 ：　堀場製 EMAX Energy EX-200

4 測定条件　 FE-SEM

　　 観察像 ：　二次電子像 , 反射電子像　　 加速電圧 ：　 15kV 　　　　　 XMA

　　 検出器 ：　エネルギー分散型（ 6 Ｃ～ 92 Ｕまでの元素分析）

　　 加速電圧 ：　 15kV

二次電子像からは試料の凹凸情報 , 反射電子像からは試料の組成情報が得られます。また、反射電子像では平均原子番号の大きくなるにつれて高輝度に観察されます。

1. 　基板側による接触不良の実際

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1. 　基板側による接触不良の実際

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1. 　基板側による接触不良の実際

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1. 　基板側による接触不良の実際

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［ 2 ］基板熱処理後の FE-AES 分析

【要旨】熱処理前後の Au メッキ表面を FE-AES 分析し、 Ni が検出されるかどうかを調べた。その結果、 S 社製保管基板の熱処理前 , 熱処理後からは Ni が検出され、その比率は熱処理後の方が高いことが明らかとなった。また、両者の Au メッキ表面には有機成分が偏析しており、その領域からは Ni 以外に熱処理前で N, O, Na, Cl が、熱処理後で N, O, Na, Cl, Pが検出された。

1. 　基板側による接触不良の実際

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【分析内容】熱処理前後の Au メッキ表面を FE-AES 分析し、 Ni が検出さ

れるかどうかを調べる。

【分析方法】1 試料

　　パッケージ基板（ 2 検体、構成： Au / NiP / Cu ）　　① S 社製保管基板　熱処理前　　② S 社製保管基板　熱処理後

2 前処理および評価方法　　 1 に示す①熱処理前は試料をそのまま使用し、②熱処理　　後は①熱処理前を電気炉にて 200℃で 10 分間放置した

も　　のを分析試料とした。これらを FE-AES 分析し、構成元

素　　比率（ atomic % ）を算出した。3 装置および測定条件 　【 FE-AES 】　　・装置 　： ULVAC-PHI Model 680

　　・電子銃　　 加速電圧 , 試料照射電流 ： 10 kV, 10 nA

　　 入射角　： 試料法線に対して 30°

　　・分析面積 　：約 25 nmφ

1. 　基板側による接触不良の実際

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1. 　基板側による接触不良の実際

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［ 3 ］基板のパッド部の断面分析

【要旨】基板パッド部の断面形態を調べるために、 CP 法による断面 FE-SEM-EPMA 分析を行った。その結果、いずれの試料に関しても基板パッド部のＮｉ層中には侵食を示唆する形態が確認され、 A 社基板製保管基板はその他の試料と比較してＮｉ層中の侵食深さが浅い傾向が認められた。また、不良発生基板の金めっき露出部最表面にはＡｕやＮｉよりも平均原子番号の低い物質が存在していると判断された。

1. 　基板側による接触不良の実際

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【分析内容】基板パッド部の断面形態を調べるために、 CP 法による断面 FE-SEM-EPMA 分析を行う。

【分析方法】1 試料　　［基板　計 ３ 検体］　　①　 S 社製不良基板濡れ不良発生基板　　②　 S 社基板製保管基板　　③　 A 社基板製保管基板

　2 試料の調製　試料をエポキシ樹脂で包埋し、機械研磨により位置出しを行った後にＰｔ -Ｐｄスパッタリングを施した。 この試料をイオンポリッシング（ 6kV×6hr ）により断面作製した後に試料台に固定したものを測定用試料と

した。

3 分析装置　　 CP 　：　日本電子製 SM-09010

　　 FE-SEM-EPMA 　：　日立製 S-4700 　＋　堀場製 EMAX Energy EX-200

4 測定条件 ＜ FE-SEM＞ 観察像　 　：　二次電子像 , 反射電子像 加速電圧　：　 5kV

＜ EPMA＞ 検出器 ：　エネルギー分散型（ 6 Ｃ～ 92 Ｕまでの元素分析） 加速電圧 ：　 15 kV

1. 　基板側による接触不良の実際

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1. 　基板側による接触不良の実際

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1. 　基板側による接触不良の実際

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［ 4 ］濡れ不良発生基板パッド部の断面 FE-AES 分析

【要旨】ハンダの濡れ不良が生じたパッド（ Au / NiP / Cu ）断面を FE-AES 分析し、不良発生の原因を調べた。その結果、 S 社製濡れ不良発生基板の Au層と NiP層の間には侵食を示唆する形態（局所的溶解孔）が多数存在し、これは NiP が酸化している領域であることが明らかとなった。また、この領域の Ni に対する P の比率は正常な NiP 部分よりも高い値であった。そして、 Au層には Ni が拡散しており、さらにその表面に数 10 nm厚の Ni 酸化物層がほぼ連続的に存在していることが判明した。以上のことから、パッド部のハンダ濡れ不良は Au 表面に析出した Ni 酸化物の存在が原因で生じた可能性が高いと判断された。

1. 　基板側による接触不良の実際

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【分析内容】ハンダの濡れ不良が生じたパッド（ Au / NiP / Cu ）断面を FE-AES 分析し、不良発生の原因を調べる。

【分析方法】1. 試料 　　①　パッケージ基板（ 1 検体、構成： Au / NiP / Cu ）　　②　 S 社製濡れ不良発生基板

2. 評価方法 　　断面調製（ CP 加工）された 1 に示す試料を FE-AES 分析し、層構成を調べた。尚、測定前には測定面に付

着している　　自然コンタミを除去するため、 Arイオンエッチング（ 2 ～ 3 分間）を行った。

3 装置および測定条件　　 [FE-AES]

　　　・装置 ： ULVAC-PHI Model 680

　　　・電子銃　　　　　　加速電圧 , 試料照射電流 ： 15 kV, 10 nA

　　　　　　ビームスポット径 ：約 20nmφ

　　　　　　　　　　　入射角 ：試料法線に対して 30°

　　　・ Arイオン銃　　　　　　　　　　　入射角 ：試料法線に対して 45°

　　　　　　 　　　　　　　　エッチング速度 ： SiO2換算で 4.5 nm / min

1. 　基板側による接触不良の実際

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1. 　基板側による接触不良の実際

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Cluster-DSP-Board

70mm

40mm

t = 9mm

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ロステーカ開発中の Cluster-SW-Board で使用する IC には 電源シーケンスが必要であり、又 Cluster-DSP-Board を 4 ～ 8枚搭載すると大電流が必要

となる。

【使用電源のまとめ】1 ）　 1.0V ， 1.2V ， 1.25V , 1.8V , 2.5V , 3.3V 　　　　　　　　　　　　　（↑大電流）2) 　 1.0V , 1.2V , 1.8V , 2.5V , 3.3VA , 3.3V-B (1.25V にボード内部で変換 )

IC種類 電源立上り順序

IC 　 A 3.3V → 2.5V → 1.0V

IC 　 B 1.0V → 2.5V → 3.3V

IC 　 C 5.0V → 3.3V → 1.5V

IC 　 D 1.2V → 1.2VA → 3.3VA → 3.3V

DSP 3.3V → 1.25V → 1.8V

3. 　 6CH-DC-DC

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3. 　 6CH-DC-DC

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6CH-DC-DC Board

95mm

98mm

t = 14mm