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半導体製品の信頼性向上ソリューション
～開発上流から製造までシミュレーションによる事前検証～
公開日：2020年07月
世の中ではありとあらゆるモノの電動化が進んでおり、その“制御”に欠かすことのできない半導体の用途は今後も益々拡大していくものと思われます。半導体は今やハイテク家電はもちろん、オートモーティブ関連等へも、その用途を急速に広げています。半導体製品は「小型化」「軽量化」「省エネ化」「信頼性向上」「長寿命化」等様々なニーズがあり、それらに答えていく必要があります。複数のニーズを同時に早く満たすためには従来の開発手法では厳しくなってきています。半導体製品の開発から製造においてシミュレーション主導によりQCD向上を実現するソリューションをご紹介します。
目次
- 背景
- ソリューション概要
- 開発上流から製造までのVプロセスをカバーするAnsysのMBDソリューション
- 各ソリューション紹介
- 熱回路を活用した熱流体シミュレーション
- ROMによるパワー半導体の熱設計効率化
- 構造関数を用いた熱設計
- Multiscale.Simによる材料の予測①
- Multiscale.Simによる材料の予測②
- はんだの疲労寿命予測
- nCode Designlifeによる熱機械疲労
- Ansysによるはんだの信頼性評価
- カスタマイズによる解析の自動化
- 樹脂封止による不良を予測
- Multiscale.Simによる繊維系複合材料の異方性線膨張係数の予測
- リフロー工程における反り変形解析
- 半導体パッケージ成形解析
- 半導体用 機能安全分析ソリューション
弾性ロボットアームの運動解析
剛体運動と弾性体の変形を同時に計算するフレキシブルマルチボディダイナミクスAnsys Motionを用いれば、剛体運動解析だけでは評価が難しいアームの自重や慣性によるたわみの影響や振動現象を考慮しアーム先端の挙動をより正確に評価できます。
nCode Designlifeによる熱機械疲労（High Fidelity例）
はんだの使用期間（寿命）の正確な予測や、実測による測定は数ヶ月の計測期間を要するため容易に測定が困難という課題があります。nCode Designlifeの熱機械疲労（高温疲労、 クリープ疲労）による寿命予測を使用すると、長時間に渡る実試験を代替することで開発期間を短縮することができるほか、非線形ひずみ（クリープ）を考慮した寿命予測が可能になります。
回路網法とROM技術を組み合わせた熱設計（Multi Fidelity例）
開発の最終段階で熱対策を行うと、すでにヒートシンクなどの形状が確定していて対策が限定的になる、また大規模モデルのため3D熱流体解析の計算コストが膨大でパラメータースタディが行えないという課題があります。固体領域をAnsys Mechanicalでモデル化し、1D流体解析による圧力差から流量を出して伝熱計算に必要な熱抵抗を算出後、Twin Builderに統合して高速シミュレーションを実施します。これにより、開発の上流で、設計の方向性を素早く検討することができます。
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