分析事例

封止樹脂中のフィラーの分散状態観察(FIB-SEMによる三次元解析)

スマートフォンや携帯ゲーム機をはじめとする携帯機器には、はんだボールによって配線基板上の電極に接続されるBGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Size Package)が多数使用されています。これらの接続信頼性を向上させるために、封止樹脂(アンダーフィル)が使用されています。封止樹脂に含まれる無機フィラーの充填状態や分散状態は、この接続信頼性に大きく影響します。本資料では、封止樹脂中のフィラーの分散状態をFIB-SEMにより三次元的に解析した事例をご紹介します。

分析試料

  • 無機フィラーを含む封止樹脂

分析方法

FIB-SEM(Zeiss製Crossbeam 550)を用いて、封止樹脂の加工・観察を100nmステップにて300回繰り返し、取得した画像から三次元モデルを構築、画像解析を行い、フィラーの体積ごとの分布と体積比率を求めました。

分析結果

三次元画像構築結果を図1、解析結果を表1に示します。樹脂内には不定形と球状のフィラーが含まれました。全体積に対して、球状は約40vol%を占めており、不定形は極微量であることが分かりました。

図1 三次元構築画像

図1 三次元構築画像

表1 樹脂とフィラーの体積
  体積(μm3) 割合(vol%)
樹脂部 7,339 59
球状フィラー部 5,041 41
不定形フィラー部 40 <1
総体積 12,421 100

球状フィラーの体積分布について解析した結果を表2と図2に示します。体積和では0.1~1μm3のフィラーが全体の約60%、個数では0.01~0.1μm3のフィラーが全体の約47%を占めていました。

表2 フィラーの体積ごとの体積和、個数
体積(μm3) <0.001 0.001-0.01 0.01-0.1 0.1-1 >1
体積和(μm3) 2 65 1,055 3,019 900
体積和(%) <1 1 21 60 18
個数(個) 4,298 13,900 26,601 11,611 535
個数(%) 8 24 47 20 1
図2 球状フィラーの体積分布

図2 球状フィラーの体積分布

さらに、球状フィラーの体積ごとの分散状態が分かりました(図3)。

図3 フィラーの体積ごとの分散状態

図3 フィラーの体積ごとの分散状態

このように、画像解析を行うことにより、樹脂に配合したフィラーの定量的な評価が可能となります。