IPC -Build Electronics Better

IPC Apexでは、大きく3つのカテゴリーで重要なイベントが同時に開催されます。
① 製品展示会：米国市場におけるはんだ付けや実装関係の装置、材料などが一堂に会し活発な商談活動が展開されています。
② IPC標準化委員会：IPCの各標準規格の内容について議論、投票を行い新しい規格の制定や既存規格の改版について決議を取ります。
③ テクニカルカンファレンス：各業界や企業のテクニカルエキスパートが、課題となるテーマやトピックについて分析調査した内容を発表。この内容が各委員会にて取り上げられて参照されることもあります。

High-Resolution Physical Analyses of Microvia-Target Pad Interfaces

仮翻訳題：マイクロビア―ターゲットパッド界面の高分解能物理解析 By Martin Leung, Ph.D, and Scott Sitzman, The Aerospace Corporation

マイクロビアにおけるオープン故障は、重要なデバイスの信頼性に関わる重要な問題ですが、まだ十分に理解されていません。製造時のはんだリフロー時の加熱による基板の引張応力によって引き起こされるマイクロビアとターゲットパッド界面の分離は、すぐに現れるオープンや、モジュール、サブシステム、システムレベルのテストや操作で現れる悪質なオープンを発生させることがあります。
このプロジェクトでは、故障基板、非欠陥基板、実験用D-クーポンのサンプルを用い、断面のマイクロビアとターゲットパッド界面領域に、高度な高電子顕微鏡分解能イメージングと元素分析ツールを適用しました。そのうちの一つである電子後方散乱回折（EBSD）により、破損したマイクロビアの界面は微細構造の不連続面であり、両側の結晶粒構造は主引張応力方向に対して不向きな比較的平坦な平面で終端していることが判明しました。これは、クラック/セパレーションの形成、伝播抵抗、電気的破壊に関して重要な構造的弱点を構成しています。
透過型電子顕微鏡（TEM）により、界面に沿ってナノメートルサイズの汚染物質が濃縮されていることがさらに明らかになりました。これは、おそらく無電解銅析出または関連する製造工程からの残留物です。
ファン粒とは、マイクロビアの中心軸にほぼ平行に配向し、ターゲットパッドの内部からマイクロビアの内部へと伸びる放射状の微細なブレード状の粒の集合体です。この特徴により、界面が効果的に強化され、クラックや剥離の伝播の弱点となる経路がなくなり、より強固な微細構造を付与することで信頼性を向上させることができます。

Root Cause Analysis and Risk Assessment of a Multilayer Ceramic Capacitor Flexural Crack Propagating Fault

仮翻訳題：積層セラミックコンデンサーの曲げクラック伝搬故障の根本原因解析とリスクアセスメント By Eric Campbell, Jennifer Bennett, Jim Bielick, Mehdi Hamid, and Kevin O’Connell, IBM Corporation

プリント基板アセンブリ (PCBA) の故障は、設計、製造、機械的、または電気化学的な問題により発生する可能性がある。伝搬故障は、発煙、電気アーク、および/または熱劣化が発生する深刻な故障メカニズムである。この論文では、屈曲によるコンデンサのクラックに起因する PCBA の伝搬故障の根本原因解析について詳述している。また、屈曲クラックによる故障のリスクを低減するための設計と認定方法の最適化も行っている。
積層セラミックコンデンサ（MLCC）は、曲げや反りなどの高歪み誘発事象に起因する屈曲クラック故障の影響を受けやすくなっている。この研究の対象となった PCBA には MLCC のアレイがあり、これが故障の原因となった。MLCC はアセンブリの高ひずみ領域にあり、曲げクラックが対向する電極間を伝播する際に短絡が発生した。MLCC のひずみレベルは、逆反り条件と硬い取り付け制約に近接していることで悪化した。動的歪みは、コンデンサアレイに直接隣接する部分的に支持されていないモジュールによる一因となった。MLCC の動的汚損は残留歪みと相まって、コンデンサの歪み閾値を超えた。物理解析と有限要素解析（FEA）により根本原因が確認された。
根本原因の解析には、コンデンサに起因する故障の再発を防止するための評価も含まれた。品質と信頼性を向上させるために、PCBAとシステムの設計要素を評価し、また、コンデンサ間隔ガイドラインの実施、反り低減のためのレイアウト/部品配置の評価、FEAモデリングによる高ひずみ領域の評価など、今後の設計上の推奨事項を提示した。

Risk Prediction of Electrochemical Migration on Electronic Control Units—A Practical Approach

仮翻訳題：電子制御装置における電気化学的マイグレーションのリスク予測-実践的アプローチ By Ph.D., Robert Bosch GmbH.

電子デバイスに使用される材料の表面絶縁抵抗（SIR）測定を適用した信頼性試験は、自動車産業における基本的な作業である。B52テストボード（IPC-9202）に基づくSIR測定は、ECMの故障をppmレベルで予測できる数学的ツールの登場によって、さらに発展した。基礎となる方程式は、B52-PCBAのさまざまな材料の組み合わせについて、ステップ荷重条件下で実施されたSIR測定に基づいている。その結果、SIRレベルとその繰り返し測定における散乱が、局所湿度に依存するECMリスクの明確な指標となることが示された。実験計画法（DoE）に基づく一連の方程式は、リスクファクターがPCBAの設計、印加電圧、局所湿度、適用される組立材料の関数として計算できるように設定されている。この数理モデルを統計的手法と組み合わせることで、ECMの故障リスクを実用的に予測することが可能になる。また、現場での電子制御ユニットの動作状況から得られる湿度負荷の集合体から、予想されるppm故障率を算出することができる。このように、このアプローチは、湿度によって引き起こされる欠陥の信頼性エンジニアリングにおける新しい選択肢のひとつとなる。