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質問:「#」って「自分の意見」や「オフトピ」「感想」などに使うのですよね?
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私は悩みをリストアップし始めたが、そのあまりの長さにいやけがさし、何も考えないことにした。-- Robert C. Pike
ふやけるコントローラチップ (スコア:1)
要約すると
不具合の原因は「外部から購入したコントローラLSIに一部不良品が混在していたため」
高温多湿の環境使用すると作動不良になる。
温度が影響する部分
・チップの作動
・電解コンデンサーの劣化
・温度による膨張。
湿度が影響する部分
・モーター等可動部分
・ヘッド関連
・水分に影響され易い素材
高温多湿の多湿とLSIチップの不具合の関係がわかりません。
起動時に認識しないのであれば、
「電解コンデンサーが高温の環境で劣化し起動時の電源供給が不安定となり認識しない時がある。」
とするならわかります。
わざわざ外部からコントローラーLSIの責任にしてますが
電源が不安定の場合認識しない可能性があるだけの話であるなら
単にHDDの寿命等を考えて富士通側が部品の選択を行わなかっただけの話では?
やっぱりLSIパッケージがふやけるんですかね(笑)
Re:ふやけるコントローラチップ (スコア:2, 参考になる)
高温の方が化学反応が起きやすいのと、多湿のほうがリンが溶けて電解液化として働きやすいんじゃないでしょうか??
#LSIのプロセスは専門じゃないんで、間違ってるかも(^^;;
Re:ふやけるコントローラチップ (スコア:3, 参考になる)
原理も起こる現象の説明も違ってますが・・・(汗)。
#どこでそんな説明を聞き込んだんです??
>エレクトロマイグレーション(EM)という現象は、
>LSI内部の配線材料(アルミニウム)がイオン化して移動して
>しまい、
・・・って、原理から違ってるし(汗)。
エレクトロマイグレーションってのは、電子の流れによる原子の移動です。
#一般向けの適切な用語説明はまだないかな・・・。
#ここ [nistep.go.jp]の4.2項にちょっとだけ書いてありますね。
電流を長時間一定方向に流し続けていると、電子の流れが配線の原子を
押し流して、配線を変形させてしまう現象のことです。
#定電流だけで起こる現象というわけではなく、過渡電流
#(信号電流)の時間積算でも起こります。
#イオン化って・・・なんか変な理屈に毒されてません(汗)?
#シリコン基板はドープされていようが共有結合性結晶構造を持ってて
#固溶体のようなイオン性結晶じゃありませんし、配線側への
#不純物の微小な元素拡散はありますが、そういうことは考慮されてて、
#配線と基板との接触面は別種の素材をはさんだりして、きちんと
#元素拡散などを遮断するようにプロセスを作ってあります。
#なので、基板から配線へのイオン拡散はほとんどないといってもいいです。
#あ、配線自体のイオン化、ってのは、高電圧をかけるわけではないので、
#常温や普通使う状態では起こり得ないです。
#それとも、chip内でアーク放電が起こったり、プラズマを
#生成できるような高電圧をかけます?
#・・・・そんなことしたら、その前にchip消し飛びますって(汗)。
>本来つながってはいけないところが接続されてしまう
>(ショートしてしまう)現象です。
まぁ、ショートも、配線の変形という原理からすると、絶対に
起こらないわけではないですが、普通EMというのは、電流の集中で
配線原子が押し流され、どんどん細いところがより細くなる方向の変形で、
配線が切れることのほうが頻繁に起こります。
#時間をかけて配線が切れて、デバイスが死ぬので、信頼性問題の
#カテゴリに入ってますね。
>配線が微細化するほど問題に
>なりやすい(隣の配線までの距離が短いから)そうです。
EMがどんどん起こりやすくなるのは、ミクロンルールが微細化して、
配線自体の幅が狭くなるからです。
・・・微細化が遠因というのはあってるけど、説明は違うと思うな。
#そもそも、隣接配線間隔なんて、プロセス作成側でどうとでも
#決められますし、配線間には普通、ガラスや有機系などの絶縁体が
#詰まってるんですよ?
#固体として固められたchip内でそれを押しのけて、配線間で配線素材の
#合金の結晶が伸びるというのは、ちょっと無理があるように思います。
#あと、電解反応での結晶成長は、媒質のイオン移動速度によりますが、
#特に固体内ではイオン移動自体が非常に遅いので、過渡的な
#信号電流の増減では到底起こりそうにないです。
#起こるとしたらVDDとGNDなどの、定電位で電圧差のある部分の間ですが、
#電源配線はchip設計時点で位置の相関がわかるので、
#(本来起こらないはずの、電解での結晶成長の防止とかを考えるわけではないですが)
#変な寄生容量とならないよう、近接しないようにあらかじめ
#対策されます。
>高温の方が化学反応が起きやすいのと、多湿のほうがリンが
>溶けて電解液化として働きやすいんじゃないでしょうか??
chipはパッケージングの前に、ほぼ完全にガラスや有機樹脂フィルムで
被覆され、水分が内部に浸透できにくくしてあります。
さらに、リンが存在するのはシリコン基板の表面の、配線層が
積層された下の極薄い領域だけですよ。
そんな領域からのリンの溶出は普通ありえません
(何層もの素材の違う配線/絶縁層を通過して水が染み込むなんて、
そんな状況ではそもそも回路が動きません)し、共有結合性結晶構造の中に
打ち込んで拡散させたリンが溶出すること自体が、直接、水や
電解質媒体に触れない状態ではありえないことです。
それに、よく考えてみてください。
そこまでパッケージ内に水分があったら、まずパッケージとchipの
接続に使う金配線部分でショートしてしまいますよ?
#金配線だと表面がめったに腐食しないので、まとまって電解質媒体に
#触れると、途端に周辺の配線と短絡します
---- redbrick
やられた・・・かな? (スコア:0)
> 原理も起こる現象の説明も違ってますが・・・(汗)。
> #どこでそんな説明を聞き込んだんです??
一応、半導体屋さん(営業さん)からなんですけど・・(^^;;;;
騙されたかな?
ん~、チップ表面はガラス状のものだ
Re:やられた・・・かな? (スコア:1)
>騙されたかな?
おそらく、その人もよくわかってなかったのでしょう。
#理解しないで伝聞情報を意識せずに捻じ曲げるヒトは
#残念ながら少なくはないです・・・。
リンがどうの、という部分の根拠や詳細はプレスリリースからは
見つけられませんし、わたしは今は2chは見られませんので、
それ以上のことはわたしには言えません。
>・・・ま、いいんです。ネットリスト渡すとこまでの人なんで。
わたし、ネットリスト渡される側のヒトです(苦笑)。
#それでも、プロセス側の知識ないとやってけないんで、
#情報収集は仕事の一環として続けてます。
---- redbrick
Re:やられた・・・かな? (スコア:0)
確かリンとイオンがどうたらこうたらとか書いてありました。
もしかしたら、そのイオンがどうたらが、富士通の公式説明って
ことになってるのかも。
Re:ふやけるコントローラチップ (スコア:0)
ここの定義からすると、
#134687のACさんが説明してるのはイオンマイグレーション、
redbrickさんが前半に説明してるのは固体マイグレーション(狭義のエレクトロマイグレーション)
redbrickさんが後半に説明してるのはイオンマイグレーション、
cassandroさんが前半に説明してるのは固体マイグレーション(狭義のエレクトロマイグレーション)
cassandroさんが前半に説明してるのはエレクトロマイグレーションとは似て異なる腐食性生成物、
ということで腐食性生成物以外は、皆さん説明してるのは広義のエレクトロマイ
Re:ふやけるコントローラチップ (スコア:1)
このページの前後を見て頂ければお分かりの様に、これは半導体の故障モードの考察と言うよりは、プリント基板等での故障モードの考察ですね。明確には書いてはありませんが、使用している語句(フェノール基板、銀のイオンマイグレーション、等々)からすれば、その様に解するのが妥当な内容です。半導体と基板(あるいは基板に部品を装着する場合)は雰囲気すら相当異なります。よって、半導体の故障モードに付いて言う場合、基板についての事項は本当に参考程度に止めて置かれた方が良いと考えます。
エレクトロマイグレーションに狭義も広義も無いのでは、と考えます。確かに電気化学的なマイグレーションの場合、絶縁体の上を導体が「走る」場合はあります。ですが、電子衝撃によって金属原子が動いてしまう(これがエレクトロマイグレーション)で、絶縁体の上を金属の角が伸びる様な事は通常あり得えません。
redbrickさんも書かれていますが、シリコンにドープ/インプラントする燐なぞほんの微量で、かつシリコンの結晶中に共有結合で取り込まれているものですから、それがダイ(チップ)から溶けだして悪さをする事は通常考えられません。「燐、高温多湿」から推測出来る故障モードは先に書いたPSGによるアルミニューム配線の燐酸腐食ですが、実は「はて?」なんです。パッシベーション膜にPSGなぞ、まだ使ってる所はあるのでしょうかね?
パッケージ素材中の不純物による故障とすれば、ぼくはそっち方面では無かったので分かりません。ただ、燐系難燃剤の問題として燐の流出という事はあるので、パッシベーション膜次第ではダイ表面の配線が燐酸腐食等の悪影響を食らう可能性はあるかな、とは思います。
Re:ふやけるコントローラチップ (スコア:0)
マイグレーションより燐酸腐食のほうが怪しいのですね、
参考になりますです。
2chへの流出情報ですが、(消えてたらごめんなさい)
エポキシ樹脂の難燃剤(リン系?)の問題であると、
富士通が対外的に説明していることが伺えます。
#あくまで対外的にだと思うので、どこまで真実
Re:ふやけるコントローラチップ (スコア:1)
>この不具合は、HDD製造メーカー製ICのパッケージ材料に用いるエポキシ
>樹脂に使用された難燃剤が温度、湿度により経年変化をおこし、ICの
>リード線間でショートを起こしたことにより発生していることがわかっている。
ですか。うーむ、どうですかねえ、基板レベルの話、あるいは半導体のパッケージングの話、という事ですかねえ。
ダイ(チップ)とピンをつなぐ線はリード線とは言わずに(ボンディング)ワイヤと言うのが普通と思いますけど、須崎事業部長なる人はプロセス屋さんではなくPC屋さんと考えるのが妥当、とすればプロセス屋さんが使う言葉を使わない可能性はあるかと。リード線がLSIのピンの意味なら基板レベル(原因はLSIパッケージとしても)、ボンディングワイヤならLSIのパッケージング、でしょうか。
ともあれ、ダイレベルの話では無さそうですね。
Re:ふやけるコントローラチップ (スコア:0)
Re:ふやけるコントローラチップ (スコア:1)
非常に分かりやすいです。
#他の方が提示してくださった、富士通のサイトにある
#信頼性関係の資料も、皮肉なことに非常に分かりやすい(汗)。
ただ、マイグレーションの定義、正しいんですが、現象の発生場所を
明示しないと、原理は明確でも、個々を区別しにくいと思います。
#わたしが挙げた前者はchip内配線のエレクトロマイグレーション、
#後者はPKG外のリード間のイオンマイグレーションになるのでしょう。
>134687のACさんが説明してるのはイオンマイグレーション、
文脈を見ると、「配線の」「微細化」という記述があるので、
発生箇所がchip内の配線と推測しましたが、chip内部での
イオンマイグレーションは、めったに起こらない、と
わたしは判断します。
#理由は前述。
>cassandroさんが前半に説明してるのは固体マイグレーション
>(狭義のエレクトロマイグレーション)
これは、わたしが挙げた前者とほぼ同じ意味だと思います。
#違っていたら指摘お願いします>all
>cassandroさんが前半に説明してるのはエレクトロ
>マイグレーションとは似て異なる腐食性生成物、
これは、富士通のサイトの資料にあるコロージョンのことみたいですね。
場所的にはchip外部、パッケージ内部の領域でまず起こり、chip周辺を
侵蝕してchip内部にダメージを与えたり、PADなどの接触部分を酸化して
接点不良を起こし、デバイスの動作をおかしくするのでしょう。
#残念ながら、わたしはPSGのカバーのことは昔話でしか
#聞いたことないので、指摘されるまで思い出せませんでした。
>半導体業界で多く発生するのはアルミ断線等の固体マイグレーション、
>プリント基板業界で多く発生するのは鉛、銅などのイオン
>マイグレーションのようですので、半導体業界では
>エレクトロマイグレーション=固体マイグレーション、
>プリント基板業界ではエレクトロマイグレーション=
>イオンマイグレーション、とする文化があったりするのでは
>なかろうか、と。(憶測です)
わたしの業種ではデバイスを作って顧客に渡すところまでなので、
エレクトロマイグレーションは配線(とビアとコンタクト)しか
考慮しないのは確かですね。
#で、通常わたしのまわりでは「EM」と略して呼びます。
プリント基板業界ではどうなのでしょう?
#マイグレーションとだけ呼んでいるのかな?
>リン系難燃剤の配合ミスとかの面から考えても今回の件
>説明つきませんでしょうか?
このあたりのpdf [mew.co.jp]とかを見ると、リン系難燃剤の添加には
吸湿という割合厳しい、けど克服不能ではない副作用が付きまとう
ように思えます。
#つーか、これがそのまま結論を予想させる重要な資料に見えます(汗)。
>私にはどうも今回飛び交ってるキーワードであるリン、
>LSI内部ショート、 マイグレーション、高温多湿がうまく
>結びつきませんです。
LSI内部ショートではなく、パッケージ内ショートに置き換えたなら、
それなりにスジがつながってきそうな気がします。
#以下はわたしの想像ですが・・・、
#デバイス封入樹脂に加えるリン系難燃剤の配合比を間違えてしまい、
#パッケージが信頼性基準を超えて高吸湿能を持ってしまっているとすると、
#その状況では、PKG内部へ水分が保持されやすく、リン酸も
#生成し保持されやすいのではないかと思います。
#で、リン酸は電解質として使われることもあるので、
#リン酸がパッドなど、完全に被覆されてない金属部分や、
#(わたしは寡聞にしてその存在を知らないのですが)金以外の
#ボンディングワイヤに触れて、金属を侵食し、金属イオンを取り込み、
#その状態で電位差のあるワイヤやPAD間での導通が起きてイオン
#マイグレーションが起き、電解による結晶成長でショート、と
#いうことであれば、電解、つまり液系の化学反応の温度依存性と
#電解質を供給するための湿度への依存性が現れても、特に
#おかしくはないのではないかなぁ、と、推測することは
#出来そうです。
#・・・・あくまで推測に過ぎませんが、こうなると話が繋がって
#きませんか?
---- redbrick
Re:ふやけるコントローラチップ (スコア:1)
デンドライトなんかのブリッジショートは起きてるとは
確認されてないみたいですね。
#リンが酸化吸湿したリン酸での導通だけ、ってのもあるのかな。
#エポシキ系の封入樹脂が多孔質の電解質担体として働いてしまえば、
#液系と言ってもごく微量の電解液で導通が起こる可能性も
#ありそう・・・かな??
---- redbrick
(スコア:-1, フレームのもと) (スコア:0)
#ソフト屋さんには理解不能(涙)
#「#」が多い…
質問:「#」って「自分の意見」や「オフトピ」「感想」などに使うのですよね?
Re:(スコア:-1, フレームのもと) (スコア:1)
すいません(汗)。
>#ソフト屋さんには理解不能(涙)
わたしはソフトの話題で突っ込んだ話になると理解不能に
なりますです。
それぞれ専門分野に違いがありますので、その点はご容赦を(汗)。
>#「#」が多い…
>質問:「#」って「自分の意見」や「オフトピ」「感想」などに
>使うのですよね?
わたしは問い掛けや質問の回答の、背景説明とか用語解説、説明事例の
追加などの部分で使っていますね。
#「こういう話もある」とか、「この背景はこうなってて」とか、
#ちょっと脇にそれる部分を「#」つけてると思います。
#あ、もちろんわたしの、話題に直接絡まない心情や感想とかも。
---- redbrick
Re:(スコア:-1, フレームのもと) (スコア:1)
うじゃうじゃ
Re:ふやけるコントローラチップ (スコア:2, 参考になる)
今回の問題はLSIの樹脂パッケージに含まれているリンが問題になっており、
これがマイグレーションを起こして端子間の導通に至るというメカニズムのようです。
社内的には全ての開発中の装置の素子について、リンの含有チェックが
指示される事態になっていますし、多分たくさんの部品メーカーに対して、御社のICは含んでいますか?
という問い合わせがいっぱい出ているはず。
# とうぜんA.C (^-^;)
Re:ふやけるコントローラチップ (スコア:2, 参考になる)
>配線材料(アルミニウム)がイオン化して移動してしまい、
>本来つながってはいけないところが接続されてしまう
>(ショートしてしまう)現象です。
ちょっと違うかも(笑)。
エレクトロマイグレーションとは、電流密度が高い箇所で流れる電子の衝撃によって導体の原子が移動してしまう現象。イオン化等(つまり溶ける)の化学的ではなく、物理的な現象です。そして、通常故障モードはショートではなく切断です。
チップ表面に付いたナトリウムイオンを吸収する事とチップ表面の保護する目的で、燐を含んだガラス(PSG)をコートする事が行われる場合があります。PSGは湿気に触れると燐酸を発生し、これがアルミニュームの配線を腐食させる事は知られています。これはエレクトロマイグレーションとは別種の故障です。
エレクトロマイグレーションは温度の依存性があり、また燐酸による腐食は温度と湿度の依存性があると言われています。
Re:ふやけるコントローラチップ (スコア:2, 参考になる)
見た目は(多くのものは)プラスチックで水分なんか吸わないように見えますが、LSIパッケージは吸湿します。
そのため、輸送・保管時には乾燥剤・湿度を表示する紙といっしょに密封保存され、実装直前まで開封しません。開封状態で保存した場合には、80℃くらいの炉で水分を飛ばしてから実装します。
吸湿した状態で実装すると、半田付け(リフロー・フロー)時に内部の水分が水蒸気になってLSIが破裂してしまうためです。
こんなこともあろーかと! (スコア:2, おもしろおかしい)
ってわけじゃないでしょうが、そのあたりの半導体回路劣化の物理は富士通、
半導体集積回路品質・信頼性ハンドブック [fujitsu.com]の
IV.信頼性物理 [fujitsu.com]
にけっこう分かりやすくまとめてあるようです。
以下のような現象が説明してありました。
>1. エレクトロマイグレーション
>2. ストレスマイグレーション
>3. AlとSiとのコンタクト信頼性
>4. ホットキャリアによる劣化
>5. 酸化膜の信頼性
>6. イオン性汚染
>7. ソフトエラー
>8. カバークラックとAlスライド現象
>9. コロージョン
>10. パッケージクラック
>11. 静電破壊
ご参考までに。
# しかし、ほんとに用意がいいなぁ‥‥