エレクトロマイグレーション試験（EM）は、金属配線や微細接合部に電流を流し続けたときに発生する原子移動を評価する試験です。高電流密度と温度ストレスによって配線中の金属原子が移動すると、ボイド、ヒロック、抵抗上昇、断線、短絡といった故障につながります。
半導体デバイス、パワーデバイス、微細配線、はんだバンプ、ビア、配線板などでは、製品の小型化・高出力化により局所的な電流密度が高まりやすくなります。EM評価により、設計段階で配線幅、材料、接合構造、放熱条件の妥当性を確認できます。
試験の目的
本試験では、高温環境下で供試品に電流を印加し、抵抗値や電圧変化を連続監視することで、エレクトロマイグレーションによる劣化進行を定量的に把握します。故障時間や抵抗変化の傾向を取得することで、量産前の設計検証、材料比較、寿命予測に活用できます。
評価できること
- 配線や接合部の抵抗上昇傾向。
- ボイド形成による断線リスク。
- ヒロックや金属移動による短絡リスク。
- 電流密度、温度、材料差による劣化速度の違い。
- 配線設計や放熱設計の改善効果。
代表的な故障モード
陽極側または陰極側で金属原子の移動が偏ると、金属が失われる領域ではボイドが発生し、抵抗上昇や断線につながります。一方、金属が集積する領域ではヒロックが形成され、隣接配線との短絡を引き起こす場合があります。
対応供試品
- 半導体デバイスの金属配線。
- パワーデバイス、モジュール部品。
- はんだバンプ、ビア、微細接合部。
- 評価用TEG、実装基板、各種電子部品。
試験の流れ
- 供試品仕様、通電条件、判定基準を確認します。
- 恒温槽や評価治具へ供試品を設置し、電流印加と測定配線を行います。
- 温度、電流密度、測定間隔、停止条件を設定します。
- 試験中の抵抗値や電圧変化を連続記録します。
- 取得データを整理し、故障時間、抵抗変化率、劣化傾向を報告します。
ETACの対応
ETACでは、環境試験装置と電気特性測定を組み合わせ、EMによる微小な抵抗変化を長期間監視できます。必要に応じて断面観察、SEM観察、EDX元素分析、X線CT解析を組み合わせることで、劣化発生箇所と故障メカニズムの特定まで支援します。
試験所
