サブミクロン～ミクロンオーダーの熱伝導性の二次元分布がわかります

走査型サーマル顕微鏡（SThM）は、サブミクロン～ミクロンオーダーの熱伝導性の差異を画像化する装置です。近年、微細化、積層化される電子デバイスや複雑化する複合材料への評価として、微小領域での熱物性評価へのニーズが高まりつつあります。今回は、カーボン繊維強化プラスチックと半導体パッケージに適用した事例を紹介します。

カーボン繊維強化プラスチックのSThM観察（断面）

試料はカーボン繊維強化プラスチック（CFRP）の断面研磨したものです。図1の形状像では数μmφのカーボン繊維が確認できました。一方、図2のSThM像からは、カーボン繊維に対応する箇所では周囲のエポキシ樹脂より熱伝導性が高いことがわかりました。

半導体パッケージのSThM観察（断面）

半導体パッケージを断面研磨し、SThMを用いて観察しました。図3，4のSThM像から、シリコン基板、集積回路、封止剤の構造が確認できした。封止剤の内部の円形の箇所はシリカ粒子であり、シリカ粒子は樹脂に比べ、熱伝導性が高いことがわかります。さらに集積回路部を拡大すると〔図4〕、各層の中でも熱伝導性に違いがあることが明瞭にわかりました。集積回路は動作時にオーバーヒートすると誤動作や故障の原因になります。よって、構成材の熱伝導性を評価することは非常に重要です。