エスペック/ESPEC　サーマルソリューション システム&サービス

半導体パッケージ・光電融合(CPO)・実装基板の熱変形と温度分布を、実測とCAEで正確に把握

エスペック株式会社は、半導体パッケージや光電融合(CPO)、実装基板などの熱設計・熱対策を支援する「サーマルソリューション システム&サービス」をご提供しています。

開発・設計段階での熱の把握が重要になっています

生成AIサーバーやデータセンターの高速化に伴い、光電融合(CPO)をはじめとする先端パッケージ技術の採用が広がっています。一方で、GPUなどの高発熱半導体と、温度管理が重要な光学デバイスを近接配置する必要があるため、発熱密度の増加や局所的な温度上昇への対応が大きな課題です。

また、使用環境の温度変化や機器のON/OFFによる熱サイクルによって、半導体パッケージや実装基板には反りや熱応力が発生します。これは接合不良や部品割れなど、信頼性上の問題につながります。

そのため、開発・設計段階から温度分布や変位・ひずみ分布を正確に把握し、熱設計・熱対策に反映することが求められています。

1. 熱変形計測システム/熱画像解析システム/受託解析サービス

恒温環境下で、実装基板や大型サンプルの熱変形・表面温度分布を可視化します。

熱変形計測(3D DIC)

3次元デジタル画像相関法(3D DIC)を用い、熱サイクル試験環境(-40~+180℃)やリフロー工程時の温度環境(~+260℃)を再現します。加熱・冷却の過程で生じる熱変形・ひずみ分布を画像として可視化できます。

特長

• 精度の高いひずみ分布を取得でき、基板のレイアウト設計・検証に有用です。
• 精度1μmレベルの変位量計測が可能です。(視野範囲 W20×D15×H4mm時)
• 光電融合(CPO)を含む先端半導体パッケージから、大型車載モジュールまで対応します。
• 他社では対応が難しい大型サンプル(□300mm×T150mm)の熱変形計測にも対応します。

カメラで計測したXYZ方向の変位量から、XY方向ひずみ、CTE(線膨張係数)、ミーゼス応力、最大・最小主応力などを算出できます。結果はカラーマップやベクトルで表示でき、測定データの出力にも対応します。

熱画像解析

カメラ解像度(1024×768pixel)の1pixelごとに温度データを取得し、カラーマップで表示します。発熱デバイスと熱の逃げ道を把握でき、熱管理に役立ちます。

主な測定対象

半導体パッケージ、光電融合(CPO)パッケージ、パワー半導体パッケージ、パワーモジュール、ソケット・コネクター、フラットディスプレイ、太陽電池パネル、センサ、カメラモジュール、リジッドプリント基板(両面/多層/ビルドアップ)、フレキシブル基板、各種部品実装基板、一括封止基板(樹脂モールド基板)、筐体付き実装基板、バスバー付き基板、車載モーター、ECU・パワーモジュール筐体部品 など

主な用途

• 熱サイクル試験、リフロー工程における熱変形・ひずみ分布の確認
• 異種複合材料で構成された半導体パッケージの線膨張係数の確認
• 恒温環境下で発熱した製品の温度(発熱)分布の確認

2. CAE解析結果の妥当性確認サービス

熱変形・熱画像データを用いてCAE解析条件を検証し、基板反り解析の精度向上に貢献します。実測とCAE解析を組み合わせることで、半導体パッケージや電子実装基板の実装信頼性評価、熱設計・熱対策を支援します。

こんなお困りごとはありませんか?

• 2D、3D半導体パッケージ用サブストレートやインターポーザーの熱反り変形を解析したい
• 半導体や電子実装基板のはんだ接合部の亀裂進展を解析したい
• 基板用エポキシ材、アンダーフィル材、ソルダーレジスト材など、樹脂系材料の挙動を解析したい

3. 温度特性評価装置

卓上型無風恒温槽 ワンデバイスチャンバー MTP-101【NEW】

無風状態で-30℃~+150℃を実現した、AC100V電源・省スペースで使える卓上型恒温槽です。天面には大型観測窓を備え、PCと接続して専用ソフトウェアで運転操作やプログラム運転、通信連動による制御ができます。

• 半導体・電子実装基板評価の温度範囲を網羅し、結露対策にも対応します。冷却水循環装置に不凍液を使用すれば、-40℃まで到達可能です。試料および観測窓へのドライエア供給口も用意しています。
• 天面の大型観測窓により、顕微鏡・マイクロスコープカメラとの組み合わせが可能です。熱変形や発光デバイスの評価、赤外線計測にも対応します。

スポット冷却加熱装置 MTA-171

試料を直接冷却・加熱し、試験を効率化するチャンバーレスシステムです。試料や試験方法に合わせたアタッチメントを柔軟にご提案し、さまざまな計測機器や分析・解析機器と組み合わせられます。カップ型アタッチメントで素早く試験環境を作ったり、箱型アタッチメントで均一な環境を実現したり、各種試験機と組み合わせたり、ドアレスの試験環境(センサー・カメラ評価)を実現したりと、用途に合わせた恒温エリアを作り出せます。

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