📘 Appendix 2.5：パッケージ信頼性と実装課題
本資料では、先端パッケージング（2.5D/3D、チップレット）における信頼性・実装上の課題と設計上の観点を整理します。
🔧 主な信頼性課題と劣化要因
| 課題 |
原因・メカニズム |
発生箇所 |
| 熱疲労 |
温度サイクルによる膨張収縮 |
はんだ接合部、UBM層 |
| はんだクラック |
熱膨張差・繰返し応力 |
μ-bump, C4接合部 |
| 接着界面剥離 |
湿気侵入・熱膨張差 |
Mold樹脂 / PI層界面 |
| TSV周辺ひずみ |
配線密度・加工歪み |
TSV周囲のシリコン |
| Voiding |
Cu充填不良、界面拡散 |
バンプ、TSV内部 |
| 腐食 |
湿度+電位差 |
Cu配線露出部、UBM |
🧪 信頼性評価試験の例
| 試験名 |
内容 |
目的 |
| TCT（Thermal Cycling Test） |
-55°C↔125°Cの繰返し |
熱疲労によるクラック評価 |
| HAST |
高温高湿+バイアス |
腐食・絶縁劣化評価 |
| u-TCT |
微小構造対応TCT |
μ-bumpやTSV用の短時間評価 |
| Drop Test |
落下衝撃評価 |
モバイル用信頼性確保 |
| WLCSP Reliability |
はんだ接合＋湿気評価 |
WLPやファンアウト構造に特化 |
🏗️ 実装上の設計課題
| 観点 |
課題 |
| 熱設計 |
複数チップの熱集中、冷却経路の確保 |
| 電源/グランド設計 |
IRドロップ、グランドバウンス |
| テスト容易性 |
チップレット構造では中間ノードのテストが困難 |
| 配線タイミング |
複数ダイ間の信号遅延と整合性 |
| 製造ばらつき |
μ-bump高さ、位置ずれ、寸法誤差への許容設計 |
📌 まとめ
先端パッケージは信頼性確保と実装設計のトレードオフが多く、従来以上に構造シミュレーション、材料評価、電気熱連成解析が重要です。設計段階での構造的リスク回避が求められます。