私は、電子部品の設計者ですが、ある部品に銀を使用しております。この銀については、最もマイグレーションが起こりやすいといわれており、その発生要因について勉強したいと考えております。そこで、以下の件についてどなたか教えてください。

(1)イオンマイグレーションとエレクトロマイグレーションの違い
 → 私の考えでは、イオンは、低温、高湿環境下で電圧印加
   がある環境で起こり、エレクトロは高温、低湿環境下で
   電圧印加がある環境で起こるですが、いかがです?
   両者の定義を教えてください。

(2)イオンマイグレーションとエレクトロマイグレーションの発生メカニズム

(3)イオンマイグレーションとエレクトロマイグレーションの評価(確認方法)

以上、お願いいたします。

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A 回答 (4件)

かなり古い質問のようですが、googleにヒットしたので・・。


一応仕事で半導体関連のHAST、HHBT、PCTあたりをしてます。

1ですが、ECM(エレクトロケミカルマイグレーション)とイオンマイグレーションはまったく同じ事を言っているという見解が一般的だと思います。

低温高湿ということですが、HHBT試験では一般的に85/85/1atmくらいでHASTの場合はPCT並みの雰囲気・環境を使うと思います。HASTは従来HHBTでやっていた同様の試験に対して、技術進歩などからHHBTでは1000時間を耐久できるアンダーフィルなどが登場しているため、これらに対する試験方法として確立されたものです。最新レベルではHASTのn=50すら完走するものもあります。
HHBTもHASTも基本的に高温高湿で、HASTでは2atmを使う点に加え温度が40℃ほど上がっています。

このHHBTやHASTは3の答えですね。絶縁抵抗測定や誘電率の変化などでプロットを行い、統計力学で解析していきます。

2の発生メカニズムですが基本的には、絶縁箇所において吸湿などの影響で絶縁抵抗の低下・電解質化などが発生し、アノードから電極金属がイオン化して流出する事が原因になります。
このイオンの還元析出には2パターンがあり、アノードから金属化合物として析出する場合と、カソードから電子を貰ってカソード側に析出する場合があります。
前者はアンダーフィルなどが超絶縁計で測定するようなレベルである場合で、後者は電極に結露が発生するような試験であったり、ソルダーレジスト等の塗布があるような試験片に見られます。

私も勉強中です。
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私もまだまだ勉強中なのですが…。



まず(1)と(2)には同時に答えさせていただきます。
発生メカニズムの違いこそが、エレクトロマイグレーションとイオンマイグレーションの違いだからです。
エレクトロマイグレーションは、
「電子の流れにより原子が押し流される」
ような現象であると考えてください。電子部品の設計者の方ということですのでご存知とは思いますが、最近の半導体では、細い配線にかなりの大電流が流されます。ですから、原子に働くクーロン力より電子による力が大きくなったることがあります。すると、「電子の流れによって原子が押し流される」というような現象がおきてしまいます。押し流されるわけですから、軽い原子(Alなど)でおきやすいことになります。原子が移動するわけですから、もとの場所は空洞になるので、配線が細くなり、そうするとさらに電流密度が上がる…ということの繰り返しにより断線する、または移動した原子が蓄積していき、近くの配線と接触する(ショート)がおきます。

イオンマイグレーションは、人によってはエレクトロケミカルマイグレーションとも呼びます。名前から予想がつくかもしれませんが、
「化学反応・電気化学反応がかかわっている」
のがイオンマイグレーションです。水分が存在するとき、金属が(陽極で)化学的に溶解を起こしてイオンになり、そのイオンが電位差のある電極(陰極)に向かって移動していきます。この溶解・析出の過程を繰り返しながら金属が成長し、ショートします。化学反応が絡んできますから、反応性の高い(イオンになりやすい)金属(Al、Agなど)ほど起こりやすいです。水分は化学反応を起こすための電解質として必要になります。配線材料、表面の汚染状況によりますが、大気中に存在する水分で充分おこる可能性があります。金属の溶解の起こる電位環境にするため、イオンを移動させるために、電圧印加が必要になります。

これを押さえておけば、エレクトロマイグレーションとイオンマイグレーションがそれぞれどのような環境でおきやすいか分かると思います。

エレクトロマイグレーション→流れる電子による力が大きい環境ほどおきやすい。具体的には、電流密度が大きい、温度が高いとおきやすい。(他にも結晶粒のサイズや他元素の添加の有無にも左右されます。)
イオンマイグレーション→化学反応が活性になる環境でおきやすい。電圧印加による表面(界面)の電位が、材料の腐食・溶解を起こす環境である場合おきやすい。湿度(相対湿度)が高く、温度が高いと(正確には、化学反応のおきやすい湿度・温度になると)おきやすい。(他にも電極間(陰極・陽極間)距離や、表面汚染物質の有無にも左右されます。

Agのマイグレーションについては「半導体デバイスの信頼性技術」(日科技連出版)にその過程などが書かれていたと思います。


(3)のイオンマイグレーションとエレクトロマイグレーションの評価(確認)方法は、どの用なサンプルを測定するかにより変わってくると思います(材料、汚染の有無)。ですが、メカニズムさえ頭に入れておけば適した試験(確認)法はおのずと選べると思います。
材料がAgであるなら、水分と印加電圧があれば汚染がなくても必ずマイグレーションを起こします。ですから、当然水分のある環境ではエレクトロマイグレーションの評価に向いていません。逆に大電流を流す試験ではイオンマイグレーションの評価に向いていません。
現在マイグレーションを起こしているサンプルがすでにあり、それがどちらによるものか確認するということであれば、SEMなどによる観察で、ある程度推測は可能です。イオンマイグレーションであれば、化学反応による溶解→析出を繰り返しているので、その形状は樹枝状になると思います。エレクトロマイグレーションであれば、比較的まっすぐ(表面がぼそぼそしていない状態)に成長していると思います。

余談ですが、私もマイグレーションについて質問したのですが、まだどなたにも回答をいただけていません。「その他」ではなくて、「化学」にしたほうが良かったのでしょうか…。それとも材料があまりマイグレーションを起こさない材料(Au)だったのがまずいのか…。
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マイグレーションの定義については、


http://www1.coralnet.or.jp/fjk/migre/mg100.htm

イオンマイグレーションの評価については、
http://www1.coralnet.or.jp/fjk/migre/mg500.htm

などが参考になります。
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(1)(2)については詳しくないですので(3)だけ。


詳しくは、JISの電子(分厚い本です)に載っているのではないかと思います。
イオンとエレには分かれていなかったような気がしますが。
自分がやっていたのは、プリント基板の銀スルーホール基板の試験で湿度90%温度40℃の恒温恒湿中に所定時間放置します。
このとき、ユーザーとの取り決めであった電圧か、JIS規格上の電圧(忘れました)を印加します。
試験後、絶縁抵抗の変化を評価します。
また、顕微鏡でも観察します。
このとき、基板の裏から強い光を当てて基板をすかしてみるようにして観察するのがポイントです。
マイグレーションが起こっていた場合、細い突起状のものが観察されます。
さらに、マイクロセクション観察で断面を検査します。
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結論から言うと、#3の回答者さんのおっしゃる、調べてみないと分からないです。
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QVA提案とVE提案の違いを教えて下さい。

こんにちわ。
VA提案とVE提案の意味の違いを教えて下さい。
宜しく、お願い致します。

Aベストアンサー

用語的には。
VA:Value Analysisの頭文字(価値分析)
VE:Value Engineeringの頭文字(価値工学)

VAは、おおざっぱに言って、既存の製品に対して改善を行う手法。
製品やその部品に対して、必要とされる機能や品質を考えて現状を分析し、コスト低下につながる代替案を提案する。
この部品は何のために使うのか →他に代替えになる物はないか →あるいは現状の品質がほんとに必要かなど。

VEは、開発設計段階から行う手法。
設計を行う場合に、機能や品質を満足するするに必要なレベルを考慮する。
(適正な材料の選択、適正公差、最適工法の選択、仕上げ方法の見直しなど)
不必要に過剰品質にならない、設計が複雑では製造段階での努力には限界がある、それらを含めて設計段階への提案。

現在では、VEの方が重視されている、もちろん既存製品に対するVA提案を受けて、次製品へのVE活動につなげていきます。

個人サイトですが「VEをもっと知ろう」
http://www.geocities.jp/taka1yokota/mypage4-ve1.htm
(VEの考え方がおおよそ分かると思います)

社団法人日本VE協会「VE基本テキスト」
http://www.sjve.org/102_VE/images/302_basic.pdf
(PDFファイルです)

こんな感じです。

用語的には。
VA:Value Analysisの頭文字(価値分析)
VE:Value Engineeringの頭文字(価値工学)

VAは、おおざっぱに言って、既存の製品に対して改善を行う手法。
製品やその部品に対して、必要とされる機能や品質を考えて現状を分析し、コスト低下につながる代替案を提案する。
この部品は何のために使うのか →他に代替えになる物はないか →あるいは現状の品質がほんとに必要かなど。

VEは、開発設計段階から行う手法。
設計を行う場合に、機能や品質を満足するするに必要なレベルを考慮する。
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Qエクセルで計算すると2.43E-19などと表示される。Eとは何ですか?

よろしくお願いします。
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★回答
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・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
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 2.43×1/10000000000000000000となり、
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補足:
・E+数値は 10、100、1000 という大きい数を表します。
・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何?下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては?

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
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QNをPaに単位換算できるのか?

大変困ってます。
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もし出来るとしたらやり方を教えてください。
具体的には30Nは何Paかということです。
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「30 Nは何Paか」
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です。質問が、
「30 NをPaを使って表せ」
というのならば、
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Q8D Reportの意味を教えてください。

電気系の海外メーカーより、品質改善を目的とする不良解析報告書を入手したのですが、タイトルが "8D Report" と記載されています。この意味はなんでしょうか。

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QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Qppmから%の計算方法

現在会社でグリーン調達の仕事をしておりますが、回答書を作成するため、含有量を自分で計算して、(例:350ppm=なんパッセント)回答します。計算方法が解らないです。教えてください。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

1ppmは0.0001%です。
逆に1%=10000ppmです。

そのため,
350ppm=350*0.0001
      =0.0350% ←小数点を4つ分移動
      =0.035%
となります。
1ppmなら,0.0001%
12ppmなら,0.0012%
123ppmなら,0.0123%
1234ppmなら,0.1234%
12345ppmなら,1.2345%
です。

Qエクセル STDEVとSTDEVPの違い

エクセルの統計関数で標準偏差を求める時、STDEVとSTDEVPがあります。両者の違いが良くわかりません。
宜しかったら、恐縮ですが、以下の具体例で、『噛み砕いて』教えて下さい。
(例)
セルA1~A13に1~13の数字を入力、平均値=7、STDEVでは3.89444、STDEVPでは3.741657となります。
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Aベストアンサー

データが母集団そのものからとったか、標本データかで違います。また母集団そのものだったとしても(例えばクラス全員というような)、その背景にさらならる母集団(例えば学年全体)を想定して比較するような時もありますので、その場合は標本となります。
で標本データの時はSTDEVを使って、母集団の時はSTDEVPをつかうことになります。
公式の違いは分母がn-1(STDEV)かn(STDEVP)かの違いしかありません。まぁ感覚的に理解するなら、分母がn-1になるということはそれだけ結果が大きくなるわけで、つまりそれだけのりしろを多くもって推測に当たるというようなことになります。
AとBの違いがあるかないかという推測をする時、通常は標本同士の検証になるわけですので、偏差を余裕をもってわざとちょっと大きめに見るということで、それだけ確証の度合いを上げるというわけです。

Q±4σに入る確率について教えてください

ウィキペディアの検索より、
確率変数XがN( μ, σ2)に従う時、平均 μ からのずれがσ以下の範囲にXが含まれる確率は68.26%、2σ以下だと95.44%、さらに3σだと99.74%となる。
と分かりました。

そこで
4σ、


の場合確率はどうなるか教えてください。
よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

Excel で NORMDIST を使い、平均 50、標準偏差 10 (いわゆる偏差値)で計算してみましたら、次のようになりました。

 σ 0.682689492137086
2σ 0.954499736103641
3σ 0.997300203936740
4σ 0.999936657516326
5σ 0.999999426696856
6σ 0.999999998026825
7σ 0.999999999997440
8σ 0.999999999999999
9σ 1.000000000000000

Excelの関数の精度がどの程度のものか分かりませんが、9σで100%になりました。


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