KR20100138889A - 적층체의 굴곡수명 예측 방법, 적층체의 굴곡수명 예측 장치, 적층체의 굴곡수명 예측 프로그램 및 기록매체 - Google Patents

적층체의 굴곡수명 예측 방법, 적층체의 굴곡수명 예측 장치, 적층체의 굴곡수명 예측 프로그램 및 기록매체 Download PDF

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Abstract

복수의 층을 갖는 적층체의 굴곡수명 예측 방법에서는, 가상의 적층체에 대하여, 가상의 적층체를 구성하는 각 층의 두께와, 가상의 적층체를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 가상의 적층체의 배선층에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 사용하여, 가상의 적층체에 있어서의 배선층에 발생하는 응력을 산출하고, 이 산출된 응력과, 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여, 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측한다.

Description

적층체의 굴곡수명 예측 방법, 적층체의 굴곡수명 예측 장치, 적층체의 굴곡수명 예측 프로그램 및 기록매체{METHOD OF PREDICTING BEND LIFETIME OF LAMINATED BODY, PREDICTION DEVICE OF BEND LIFETIME OF LAMINATED BODY, PREDICTION PROGRAM OF BEND LIFETIME OF LAMINATED BODY, AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은 베이스층과, 패턴화된 도체로 이루어지는 배선층을 포함하는 적층된 복수의 층을 갖는 굴곡 가능한 적층체의 굴곡 수명을 예측하는 방법 및 장치, 및, 상기 적층체의 굴곡수명을 예측하기 위하여 사용되는 프로그램 및 기록매체에 관한 것이다.
최근, 휴대전화기, 하드디스크 장치, 프린터 등의, 가동부를 갖는 전자기기에 있어서, 플랙시블 프린트 배선판(이하, FPC라고 지재한다.)이 널리 이용되고 있다. 이 FPC는, 예를 들면, 베이스층과, 이 베이스층의 일방의 면에 접합된 패턴화된 도체로 이루어지는 배선층과, 이 배선층을 덮는 접착층과, 이 접착층에 접합된 커버층을 가지고 있다.
가동부를 갖는 전자기기에서 사용되는 FPC에는, 높은 내굴곡 특성이 요구된다. FPC의 내굴곡 특성을 평가하기 위한 시험의 하나로서, IPC 시험이라고 불리는 굴곡시험이 있다. 이 굴곡시험은, 소정의 간격을 두고 배치된 고정판과 가동판 사이에 FPC를 U자 형상으로 굴곡시켜 끼워넣고 또한 FPC의 길이방향의 각 단부를 각각 고정판과 가동판에 고정하고, 가동판을 그 면에 평행한 방향으로 왕복운동시킴으로써 행해진다. 이 굴곡시험에서는, 예를 들면, 시험의 개시로부터, 배선층이 파단될 때까지의 가동판의 왕복운동의 회수가 굴곡수명으로서 측정된다.
그런데, 원하는 내굴곡 특성을 충족시키도록 FPC를 설계하고 싶은 경우, FPC의 시험제작과 굴곡시험을 반복해서 행한다는 것은 막대한 노동력, 시간 및 비용을 요한다. 그래서, 시뮬레이션에 의해 FPC의 굴곡 수명을 예측할 수 있다면, 노동력, 시간 및 비용을 저감하는 것이 가능하게 된다.
종래, FPC와 같은 굴곡 가능한 배선 부재에 관하여, 시뮬레이션에 의해 굴곡수명 등의 내굴곡 특성을 예측하는 방법으로서는, 크게 나누어, 이하의 제 1 및 제 2의 방법이 있었다. 제 1 방법은, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 마스터 커브와 예측 대상의 실측치를 사용하는 방법이다. 제 2 방법은, 예를 들면, 특허문헌 2나 특허문헌 3에 기재되어 있는 바와 같이, 유한요소법을 사용하는 방법이다.
특허문헌 1에는, 플랫 케이블 등의 복합체의 굴곡수명을 예측하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는, 우선, 내굴곡성 평가 시험 장치에 장착했을 때의 복합체의 도체부의 최대 변형량 및/또는 굴곡 형상의 이상 반경으로부터의 편차량과, 실측한 굴곡수명과의 관계를 나타내는 마스터 커브를 작성한다. 다음에, 내굴곡성 평가 시험 장치에 장착한 예측대상의 복합체에 있어서의 도체부의 최대 변형량 및/또는 굴곡 형상의 이상 반경으로부터의 편차량을 측정한다. 다음에 측정된 예측대상의 복합체에 있어서의 도체부의 최대 변형량 및/또는 굴곡 형상의 이상 반경으로부터의 편차량을 상기 마스터 커브에 대조하고, 예측대상의 복합체의 굴곡수명을 예측한다.
특허문헌 2에는, 적어도 중심도체선을 갖는 전선 또는 전선다발의 굴곡수명을 예측하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는, 우선, 단일 전선의 굴곡수명과 변형 변화량과의 관계를 나타내는 마스터 커브를 취득한다. 다음에 예측대상의 전선 또는 전선다발의 중심도체선의 최대 변형 변화량을 유한 요소법을 사용하여 산출한다. 다음에 산출된 최대 변형 변화량을 상기 마스터 커브에 대조하고, 예측대상의 전선 또는 전선다발의 굴곡수명을 예측한다.
특허문헌 3에는, 굴곡부에 부착되는 복수의 전선 및 굴곡보호 부재의 굴곡 내구성을 예측하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는, 우선, 복수의 전선 및 굴곡보호 부재의 각각의 유한요소 모델을 작성한다. 다음에 유한요소 모델의 각 유한요소에 있어서의 응력을 계산한다. 다음에 계산된 각 응력 중에서 최대 응력을 검색한다. 다음에 예측함수를 참조하여, 복수의 전선 및 굴곡보호 부재마다의 최대 응력에 대응하는 각 굴곡 내구회수를 취득하고, 이 중에서 최단 굴곡 내구회수를 구한다.
일본 특개 평8-166333호 공보 일본 특개 2002-260459호 공보 일본 특개 2004-191361호 공보
(발명의 개시)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그런데, FPC와 같이 복수의 층을 갖는 굴곡 가능한 적층체에서는, 복수의 층의 조건을 바꿈으로써 다수의 구성을 생각할 수 있다. 이러한 다수의 구성의 각각에 대하여, 시험 제작과 굴곡시험을 반복해서 행하는 것은 막대한 노동력, 시간 및 비용을 요한다. 그 때문에 원하는 굴곡수명을 갖는 적층체를 설계하고 싶을 경우, 적층체를 구성하는 각 층의 조건을 임의로 설정하고, 굴곡수명을 예측하는 시뮬레이션이 가능하면, 노동력, 시간 및 비용을 대폭 저감하는 것이 가능하게 된다. 또, 이러한 시뮬레이션이 가능하면, 용이하게, 적층체를 구성하는 각 층의 조건의 바람직한 조합을 구하는 것도 가능하게 된다.
그렇지만, 시뮬레이션에 의해 굴곡수명 등의 내굴곡 특성을 예측하는 종래의 방법 중 제 1 방법에서는, 예측대상의 실측치를 사용하기 때문에, 적층체를 구성하는 각 층의 조건을 임의로 설정하여 시뮬레이션을 행할 수 없다고 하는 문제점이 있다. 또, 제 1 방법에서는, 시뮬레이션을 사용하여, 적층체를 구성하는 각 층의 조건의 바람직한 조합을 구할 수도 없다.
또, 시뮬레이션에 의해 굴곡수명 등의 내굴곡 특성을 예측하는 종래의 방법 중 제 1 방법에서는, 유한요소법을 사용하기 때문에, 유한요소 모델의 작성에 많은 시간과 노동력을 필요로 한다고 하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 용이하게, 적층체를 구성하는 각 층의 조건을 임의로 설정하여, 적층체의 굴곡수명을 예측할 수 있게 한 적층체의 굴곡수명 예측 방법, 적층체의 굴곡수명 예측 장치, 적층체의 굴곡수명 예측 프로그램 및 기록매체를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 적층체의 굴곡수명 예측 방법은 베이스층과, 패턴화된 도체로 이루어지는 배선층을 포함하는 적층된 복수의 층을 갖고, 일방향으로 뻗고, 굴곡 가능한 적층체에 대하여, 소정의 간격을 두고 배치된 고정판과 가동판 사이에 적층체를 U자 형상으로 굴곡시켜 끼워넣고 또한 적층체의 길이방향의 각 단부를 각각 고정판과 가동판에 고정하고, 가동판을 그 면에 평행한 방향으로 왕복운동시켜서 행하는 굴곡시험에 의해 측정되는 굴곡수명을 예측하는 방법이다.
본 발명의 적층체의 굴곡수명 예측 방법은,
서로 다른 구성의 복수의 적층체의 시료의 각각에 대하여, 시료를 구성하는 각 층의 두께와, 시료를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 시료의 배선층에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 사용하여, 시료의 배선층에 발생하는 응력을 산출하는 제 1 산출 수순과,
복수의 시료의 각각에 대하여, 굴곡시험에 의해 굴곡수명을 측정하는 수순과,
제 1 산출 수순에 의해 산출된 각 시료의 배선층에 발생하는 응력과, 굴곡수명을 측정하는 수순에 의해 측정된 각 시료의 굴곡수명에 기초하여, 임의의 구성의 적층체에 있어서의 배선층에 발생하는 응력과 굴곡수명의 관계를 구하는 수순과,
굴곡수명을 예측하는 대상인 가상의 적층체에 대하여, 가상의 적층체를 구성하는 각 층의 두께와, 가상의 적층체를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 가상의 적층체의 배선층에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 사용하여, 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력을 산출하는 제 2 산출 수순과,
제 2 산출 수순에 의해 산출된 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력과, 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수순에 의해 구해진 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여, 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측하는 수순을 구비하고 있다.
본 발명의 적층체의 굴곡수명 예측 방법에서는, 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계로서, 각 층을 구성하는 재료의 탄성율을 사용해도 된다.
또, 본 발명의 적층체의 굴곡수명 예측 방법에 있어서, 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계는 각 층을 구성하는 재료에 관한 인장시험에 의해 취득되는 것이어도 된다.
또, 본 발명의 적층체의 굴곡수명 예측 방법에 있어서, 제 1 산출 수순에서는, 시료의 배선층에 발생하는 응력으로서, 수직응력과 전단응력으로부터 구해지는 주응력을 산출하고, 제 2 산출 수순에서는, 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력으로서 수직응력과 전단응력으로부터 구해지는 주응력을 산출해도 된다.
또, 본 발명의 적층체의 굴곡수명 예측 방법에 있어서, 응력과 굴곡수명의 관계를 구하는 수순에서는, 굴곡시험이 행해질 때의 온도를 패러미터로 한, 배선층에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하고, 굴곡수명을 예측하는 수순에서는, 제 2 산출 수순에 의해 산출된 응력과, 온도를 패러미터로 한 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여, 임의의 온도하에서의 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측해도 된다.
또, 본 발명의 적층체의 굴곡수명 예측 방법에 있어서, 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수순에서는, 굴곡시험에 있어서의 가동판의 왕복운동의 주파수를 패러미터로 한 배선층에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하고, 굴곡수명을 예측하는 수순에서는, 제 2 산출 수순에 의해 산출된 응력과, 주파수를 패러미터로 한 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여, 임의의 주파수하에서의 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측해도 된다.
본 발명의 적층체의 굴곡수명 예측 장치는 베이스층과, 패턴화된 도체로 이루어지는 배선층을 포함하는 적층된 복수의 층을 갖고, 일방향으로 뻗고, 굴곡 가능한 적층체에 대하여, 소정의 간격을 두고 배치된 고정판과 가동판 사이에 적층체를 U자 형상으로 굴곡시켜 끼워넣고 또한 적층체의 길이방향의 각 단부를 각각 고정판과 가동판에 고정하고, 가동판을 그 면에 평행한 방향으로 왕복운동시켜서 행하는 굴곡시험에 의해 측정되는 굴곡수명을 예측하는 장치이다.
본 발명의 적층체의 굴곡수명 예측 장치는,
서로 다른 구성의 복수의 적층체의 시료의 각각에 대하여, 시료를 구성하는 각 층의 두께와, 시료를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 시료의 배선층에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 입력하는 제 1 입력 수단과,
제 1 입력 수단에 의해 입력된 정보를 사용하여, 시료의 배선층에 발생하는 응력을 산출하는 제 1 산출 수단과,
굴곡시험에 의해 측정된 복수의 시료의 각각의 굴곡수명을 입력하는 제 2 입력 수단과,
제 1 산출 수단에 의해 산출된 각 시료의 배선층에 발생하는 응력과, 제 2 입력 수단에 의해 입력된 각 시료의 굴곡수명에 기초하여, 임의의 구성의 적층체에 있어서의 배선층에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수단과,
굴곡수명을 예측하는 대상인 가상의 적층체에 대하여, 가상의 적층체를 구성하는 각 층의 두께와, 가상의 적층체를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 가상의 적층체의 배선층에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 입력하는 제 3 입력 수단과,
제 3 입력 수단에 의해 입력된 정보를 사용하여, 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력을 산출하는 제 2 산출 수단과,
제 2 산출 수단에 의해 산출된 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력과, 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수단에 의해 구해진 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측하는 수단을 구비하고 있다.
본 발명의 적층체의 굴곡수명 예측 장치에 있어서, 제 1 산출 수단은, 시료의 배선층에 발생하는 응력으로서, 수직응력과 전단응력으로부터 구해지는 주응력을 산출하고, 제 2 산출 수단은, 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력으로서, 수직응력과 전단응력으로부터 구해지는 주응력을 산출해도 된다.
또, 본 발명의 적층체의 굴곡수명 예측 장치에 있어서, 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수단은, 굴곡시험이 행해질 때의 온도를 패러미터로 한, 배선층에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하고, 굴곡수명을 예측하는 수단은, 제 2 산출 수단에 의해 산출된 응력과, 온도를 패러미터로 한 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여, 임의의 온도하에서의 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측해도 된다.
또, 본 발명의 적층체의 굴곡수명 예측 장치에 있어서, 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수단은, 굴곡시험에 있어서의 가동판의 왕복운동의 주파수를 패러미터로 한, 배선층에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하고, 굴곡수명을 예측하는 수단은, 제 2 산출 수단에 의해 산출된 응력과, 주파수를 패러미터로 한 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여 임의의 주파수하에서의 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측해도 된다.
본 발명의 적층체의 굴곡수명 예측 프로그램은 베이스층과, 패턴화된 도체로 이루어지는 배선층을 포함하는 적층된 복수의 층을 갖고, 일방향으로 뻗고, 굴곡 가능한 적층체에 대하여, 소정의 간격을 두고 배치된 고정판과 가동판 사이에 적층체를 U자 형상으로 굴곡시켜 끼워넣고 또한 적층체의 길이방향의 각 단부를 각각 고정판과 가동판에 고정하고, 가동판을 그 면에 평행한 방향으로 왕복운동시켜서 행하는 굴곡시험에 의해 측정되는 굴곡수명을 예측하기 위하여, 컴퓨터를, 이하의 각 수단으로서 기능시키기 위한 프로그램이다.
본 발명의 적층체의 굴곡수명 예측 프로그램은, 컴퓨터를,
서로 다른 구성의 복수의 적층체의 시료의 각각에 대하여, 시료를 구성하는 각 층의 두께와, 시료를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 시료의 배선층에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 입력하는 제 1 입력 수단,
제 1 입력 수단에 의해 입력된 정보를 사용하여, 시료의 배선층에 발생하는 응력을 산출하는 제 1 산출 수단,
굴곡시험에 의해 측정된 복수의 시료의 각각의 굴곡수명을 입력하는 제 2 입력 수단,
제 1 산출 수단에 의해 산출된 각 시료의 배선층에 발생하는 응력과, 제 2 입력 수단에 의해 입력된 각 시료의 굴곡수명에 기초하여, 임의의 구성의 적층체에 있어서의 배선층에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수단,
굴곡수명을 예측하는 대상인 가상의 적층체에 대하여, 가상의 적층체를 구성하는 각 층의 두께와, 가상의 적층체를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 가상의 적층체의 배선층에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 입력하는 제 3 입력 수단,
제 3 입력 수단에 의해 입력된 정보를 사용하여, 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력을 산출하는 제 2 산출 수단, 및
제 2 산출 수단에 의해 산출된 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력과, 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수단에 의해 구해진 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측하는 수단으로서 기능하게 한다.
본 발명의 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는, 본 발명의 적층체의 굴곡수명 예측 프로그램을 기록한 것이다.
본 발명의 적층체의 굴곡수명 예측 방법, 적층체의 굴곡수명 예측 장치, 적층체의 굴곡수명 예측 프로그램 또는 기록매체에 의하면, 가상의 적층체에 대하여, 가상의 적층체를 구성하는 각 층의 두께와, 가상의 적층체를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 가상의 적층체의 배선층에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 사용하여, 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력을 산출하고, 이 산출된 응력과, 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 본 발명에 의하면, 용이하게, 적층체를 구성하는 각 층의 조건을 임의로 설정하여, 적층체의 굴곡수명을 예측하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특징 및 이익은 이하의 설명을 가지고 충분히 밝혀질 것이다.
도 1은 본 발명의 1실시형태에 있어서의 적층체의 일부를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 1실시형태에 있어서의 적층체의 배선층을 도시하는 평면도이다.
도 3은 굴곡시험에 사용되는 굴곡시험 장치에 적층체를 장착한 상태를 나타내는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 1실시형태에 따른 굴곡수명 예측 장치를 실현하는 컴퓨터의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 1실시형태에 따른 굴곡수명 예측 장치의 기능 구성을 나타내는 기능 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 1실시형태에 따른 적층체의 굴곡수명 예측 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 7은 본 발명의 1실시형태에 있어서의 응력의 계산방법의 설명에 사용하는 적층체의 모델의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 1실시형태에 있어서의 응력-굴곡 수명 관계식에 의해 표시되는 주응력과 굴곡수명과의 관계를 나타내는 특성도이다.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
이하, 본 발명의 1실시형태에 따른 적층체의 굴곡수명 예측 방법, 적층체의 굴곡수명 예측 장치, 적층체의 굴곡수명 예측 프로그램 및 기록매체에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 처음에, 본 실시형태에 있어서의 적층체에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 있어서의 적층체는 베이스층과, 패턴화된 도체로 이루어지는 배선층을 포함하는 적층된 복수의 층을 갖고, 일방향으로 뻗고, 굴곡 가능한 것이다. 이러한 적층체로서는, 예를 들면, FPC(플랙시블 프린트 배선판)이 있다.
여기에서, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시형태에 있어서의 적층체의 구성의 일례에 대하여 설명한다. 도 1은 적층체의 일부를 도시하는 사시도이다. 도 1에 있어서, 해칭을 한 면은 단면을 나타내고 있다. 도 2는 적층체의 배선층을 나타내는 평면도이다. 도 1 및 도 2에 도시한 적층체는 구체적으로는 FPC이다. 단, 이 FPC는 굴곡시험에 의해 굴곡수명을 측정하기 위하여 사용되는 시험용의 FPC이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 적층체(1)는 베이스층(11)과, 이 베이스층(11)의 일방의 면에 접합된 패턴화된 도체로 이루어지는 배선층(12)과, 이 배선층(12)을 덮는 접착층(13)과, 이 접착층(13)에 접합된 커버층(14)을 구비하고 있다. 또, 적층체(1)는 일방향으로 뻗고, 굴곡 가능하다. 또한, 적층체(1)는, 베이스층(11)과 배선층(12)의 사이에 배치된 다른 접착층을 더 구비하고 있어도 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 배선층(12)은 미앤더(meander) 형상을 가지고 있다. 보다 상세하게 설명하면, 배선층(12)은 적층체(1)의 길이방향(도 2에 있어서의 좌우방향)으로 뻗는 복수의 직선 형상 부분(12a)과, 배선층(12)의 전체가 미앤더 형상으로 되도록, 인접하는 2개의 직선 형상 부분(12a)의 단부끼리를 연결하는 연결부분(12b)을 가지고 있다. 여기에서, 직선 형상 부분(12a)의 폭(도 2에 있어서의 상하방향의 치수)을 선폭(LW)으로 정의하고, 인접하는 2개의 직선 형상 부분(12a)의 간격을 선간 폭(SW)으로 정의한다.
베이스층(11) 및 커버층(14)의 재료로서는 폴리이미드계 수지 등의 수지가 사용된다. 배선층(12)의 재료로서는 구리 등의 금속이 사용된다. 접착층(13)의 재료로서는 에폭시계 접착제, 아크릴계 접착제 등의 합성계 접착제가 사용된다.
또한, 이하의 설명에서는, 적층체(1)에 관련하여 「적층체의 시료」, 「임의의 구성의 적층체」 및 「가상의 적층체」라고 하는 용어가 사용되고 있다. 「적층체의 시료」란 뒤에서 설명하는 임의의 구성의 적층체에 있어서의 배선층(12)에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계로서의 응력-굴곡수명 관계식을 작성하기 위하여, 실제로 제작되는 적층체(1)이다. 「임의의 구성의 적층체」란 적층체(1)의 최저한의 요건 이외의 조건은 특정되지 않는 상상의 적층체(1)이다. 「가상의 적층체 」란 굴곡수명을 예측하는 대상인 상상 적층체(1)이다. 「가상의 적층체」는 적층체(1)를 구성하는 각 층의 두께와, 적층체(1)를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 적층체(1)의 배선층(12)에 있어서의 선폭(LW) 및 선간 폭(SW)의 각 정보에 의해 특정된다. 이하, 「적층체의 시료」, 「임의의 구성의 적층체」 및 「가상의 적층체」를 구별하기 위하여, 「적층체의 시료」에는 부호 1A를 붙이고, 「임의의 구성의 적층체」에는 부호 1B를 붙이고, 「가상의 적층체」에는 부호 1C를 붙인다.
다음에 도 3을 참조하여, 적층체(1)의 굴곡수명을 측정하기 위한 굴곡시험에 대하여 설명한다. 도 3은 굴곡시험에 사용되는 굴곡시험 장치에 적층체(1)를 장착한 상태를 나타내는 설명도이다. 굴곡시험 장치는 소정의 간격(H)을 두고 배치된 고정판(21)과 가동판(22)을 구비하고 있다. 굴곡시험은 고정판(21)과 가동판(22) 사이에 적층체(1)를 U자 형상으로 굴곡시켜 끼워넣고 또한 적층체(1)의 길이방향의 각 단부를 각각 고정구(23, 24)에 의해 고정판(21)과 가동판(22)에 고정하고, 가동판(22)을 그 면에 평행한 방향으로 왕복운동시켜 행해진다. 또, 굴곡시험시에는, 배선층(12)에 통전되어, 배선층(12)의 저항값이 검출된다. 그리고, 배선층(12)의 저항값이 소정값 이상으로 되었을 때에 배선층(12)이 파단했다고 판단된다. 굴곡시험에서는, 시험의 개시부터, 배선층(12)이 파단할 때까지, 즉 배선층(12)의 저항값이 소정값 이상이 될 때까지의 가동판(22)의 왕복운동의 회수가 굴곡수명으로서 측정된다.
다음에, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 실시형태에 따른 굴곡수명 예측 장치에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 따른 굴곡수명 예측 장치(30)는 적층체(1)에 대하여 전술의 굴곡시험에 의해 측정되는 굴곡수명을 예측하는 장치이다. 굴곡수명 예측 장치(30)는 컴퓨터를 사용하여 실현된다.
도 4는 굴곡수명 예측 장치(30)를 실현하는 컴퓨터(30C)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 컴퓨터(30C)는 주제어부(31)와, 입력장치(32)와, 출력장치(33)와, 표시장치(34)와, 기억장치(33)와, 이것들을 서로 접속하는 버스(36)를 구비하고 있다. 주제어부(31)는 CPU(중앙처리장치), ROM(리드 온리 메모리) 및 RAM(랜덤 억세스 메모리)를 가지고 있다. 기억 장치(33)는 정보를 기억할 수 있는 것이면, 그 형태는 상관없지만, 예를 들면, 하드 디스크 장치 또는 광디스크 장치이다. 또, 기억 장치(33)는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체(37)에 대하여 정보를 기록하고, 또 기록매체(37)로부터 정보를 재생하게 되어 있다. 기록매체(37)는 정보를 기억할 수 있는 것이라면, 그 형태는 상관없지만, 예를 들면, 하드디스크 또는 광디스크이다. 기록매체(37)는 본 실시형태에 따른 적층체의 굴곡수명 예측 프로그램을 기록한 기록매체이어도 된다.
도 5는 굴곡수명 예측 장치(30)의 기능 구성을 나타내는 기능 블럭도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 굴곡수명 예측 장치(30)는 제 1 입력 수단(41)과, 제 1 산출 수단(42)과, 제 2 입력 수단(43)과, 응력-굴곡수명 관계식 작성 수단(44)과, 제 3 입력 수단(45)과, 제 2 산출 수단(46)과, 굴곡수명 예측 수단(47)을 구비하고 있다.
제 1 입력 수단(41)은 서로 다른 구성의 복수의 적층체의 시료(1A)의 각각에 대하여, 시료(1A)을 구성하는 각 층의 두께와, 시료(1A)을 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 굴곡시험에 있어서의 고정판(21)과 가동판(22)의 간격(H)과, 시료(1A)의 배선층(12)에 있어서의 선폭(LW) 및 선간 폭(SW)의 각 정보를 입력한다. 제 1 산출 수단(42)은, 제 1 입력 수단(41)에 의해 입력된 정보를 사용하여, 시료(1A)의 배선층(12)에 발생하는 응력을 산출한다. 제 2 입력 수단(43)은 굴곡시험에 의해 측정된 복수의 시료(1A)의 각각의 굴곡수명을 입력한다.
응력-굴곡수명 관계식 작성 수단(44)은, 제 1 산출 수단(42)에 의해 산출된 각 시료(1A)의 배선층(12)에 발생하는 응력과, 제 2 입력 수단(43)에 의해 입력된 각 시료(1A)의 굴곡수명에 기초하여 임의의 구성의 적층체(1B)에 있어서의 배선층(12)에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계를 구한다. 응력-굴곡수명 관계식 작성 수단(44)은, 구체적으로는, 임의의 구성의 적층체(1B)에 있어서의 배선층(12)에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계로서, 응력-굴곡수명 관계식을 작성한다. 응력-굴곡수명 관계식 작성 수단(44)은 본 발명에 있어서의 「응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수단」에 대응한다.
제 3 입력 수단(45)은, 가상의 적층체(1C)에 대하여, 가상의 적층체(1C)를 구성하는 각 층의 두께와, 가상의 적층체(1C)을 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 굴곡시험에 있어서의 고정판(21)과 가동판(22)의 간격(H)과, 가상의 적층체(1C)의 배선층(12)에 있어서의 선폭(LW) 및 선간 폭(SW)의 각 정보를 입력한다. 제 2 산출 수단(46)은, 제 3 입력 수단(45)에 의해 입력된 정보를 사용하고, 가상의 적층체(1C)의 배선층(12)에 발생하는 응력을 산출한다.
굴곡수명 예측 수단(47)은, 제 2 산출 수단(46)에 의해 산출된 가상의 적층체(1C)의 배선층(12)에 발생하는 응력과, 응력-굴곡수명 관계식 작성 수단(44)에 의해 작성된 응력-굴곡수명 관계식에 기초하여, 가상의 적층체(1C)의 굴곡수명을 예측한다.
본 실시형태에 따른 적층체의 굴곡수명 예측 프로그램은, 적층체(1)에 대하여 전술의 굴곡시험에 의해 측정되는 굴곡수명을 예측하기 위하여, 도 4에 도시한 컴퓨터(30C)를 도 5에 도시한 각 수단으로서 기능하게 하는 것이다. 이 적층체의 굴곡수명 예측 프로그램은, 도 4에 있어서의 기록매체(37) 또는 주제어부(31) 내의 ROM에 기록되어 있다.
다음에 본 실시형태에 따른 적층체의 굴곡수명 예측 방법에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 따른 적층체의 굴곡수명 예측 방법은 적층체(1)에 대하여 전술의 굴곡시험에 의해 측정되는 굴곡수명을 예측하는 방법이다.
도 6은 본 실시형태에 따른 적층체의 굴곡수명 예측 방법을 나타내는 플로우차트이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 적층체의 굴곡수명 예측 방법에서는, 우선, 서로 다른 구성의 복수의 적층체의 시료(1A)의 각각에 대하여, 시료(1A)를 구성하는 각 층의 두께와, 시료(1A)를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 굴곡시험에 있어서의 고정판(21)과 가동판(22)의 간격(H)과, 시료(1A)의 배선층(12)에 있어서의 선폭(LW) 및 선간 폭(SW)의 각 정보를 사용하여, 시료(1A)의 배선층(12)에 발생하는 응력을 산출한다(스텝 101). 이 스텝 S101은 본 발명에 있어서의 제 1 산출 수순에 대응한다. 다음에, 복수의 시료(1A)의 각각에 대하여, 굴곡시험에 의해 굴곡수명을 측정한다(스텝 S102).
다음에 스텝 S101에 의해 산출된 각 시료(1A)의 배선층(12)에 발생하는 응력과, 스텝 S101에 의해 측정된 각 시료(1A)의 굴곡수명에 기초하여, 임의의 구성의 적층체(1B)에 있어서의 배선층(12)에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계로서, 응력-굴곡수명 관계식을 구한다(스텝 S103).
다음에 가상의 적층체(1C)에 대하여, 가상의 적층체(1C)를 구성하는 각 층의 두께와, 가상의 적층체(1C)를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 굴곡시험에 있어서의 고정판(21)과 가동판(22)의 간격(H)과, 가상의 적층체(1C)의 배선층(12)에 있어서의 선폭(LW) 및 선간 폭(SW)의 각 정보를 사용하여, 가상의 적층체(1C)의 배선층(12)에 발생하는 응력을 산출한다(스텝 S104). 이 스텝 S104는 본 발명에 있어서의 제 2 산출 수순에 대응한다.
다음에 스텝 S10에 의해 산출된 가상의 적층체(1C)의 배선층(12)에 발생하는 응력과, 스텝 S103에 의해 구해진 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여, 가상의 적층체(1C)의 굴곡수명을 예측한다(스텝 S105).
이상의 각 스텝(공정)에 의해, 가상의 적층체(1C)의 굴곡수명이 예측된다. 또한, 스텝 S101과 스텝 S102의 순서는 상기의 설명과는 반대이어도 된다.
다음에 본 실시형태에 따른 굴곡수명 예측 장치(30)에 의해, 상기의 적층체의 굴곡수명 예측 방법을 실현하는 경우에 있어서의 굴곡수명 예측 장치(30)의 동작에 대하여 설명한다. 스텝 S101에서는, 우선, 제 1 입력 수단(41)에 의해, 서로 다른 구성의 복수의 적층체(1)의 시료(1A)의 각각에 대하여, 시료(1A)를 구성하는 각 층의 두께와, 시료(1A)를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 굴곡시험에 있어서의 고정판(21)과 가동판(22)의 간격(H)과, 시료(1A)의 배선층(12)에 있어서의 선폭(LW) 및 선간 폭(SW)의 각 정보를 입력한다. 다음에 제 1 입력 수단(41)에 의해 입력된 정보를 사용하여, 제 1 산출 수단(42)에 의해, 시료(1A)의 배선층(12)에 발생하는 응력을 산출한다.
스텝 S102에서는, 제 2 입력 수단(43)에 의해, 굴곡시험에 의해 측정된 복수의 시료(1A)의 각각의 굴곡수명을 입력한다.
스텝 S103에서는, 제 1 산출 수단(42)에 의해 산출된 각 시료(1A)의 배선층(12)에 발생하는 응력과, 제 2 입력 수단(43)에 의해 입력된 각 시료(1A)의 굴곡수명에 기초하여, 응력-굴곡수명 관계식 작성 수단(44)에 의해, 임의의 구성의 적층체(1B)에 있어서의 배선층(12)에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계로서, 응력-굴곡수명 관계식을 작성한다.
스텝 S104에서는, 제 3 입력 수단(45)에 의해, 가상의 적층체(1C)에 대하여, 가상의 적층체(1C)를 구성하는 각 층의 두께와, 가상의 적층체(1C)를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 굴곡시험에 있어서의 고정판(21)과 가동판(22)의 간격(H)과, 가상의 적층체(1C)의 배선층(12)에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 입력한다. 다음에 제 3 입력 수단(45)에 의해 입력된 정보를 사용하여, 제 2 산출 수단(46)에 의해, 가상의 적층체(1C)의 배선층(12)에 발생하는 응력을 산출한다.
스텝 S105에서는, 제 2 산출 수단(46)에 의해 산출된 가상의 적층체(1C)의 배선층(12)에 발생하는 응력과, 응력-굴곡수명 관계식 작성 수단(44)에 의해 작성된 응력-굴곡수명 관계식에 기초하여 굴곡수명 예측 수단(47)에 의해, 가상의 적층체(1C)의 굴곡수명을 예측한다.
이하, 본 실시형태에 따른 적층체의 굴곡수명 예측 방법에 대하여, 보다 상세하게 설명한다. 우선, 스텝 S101과 스텝 S104에 있어서의 배선층(12)에 발생하는 응력의 계산방법에 대하여, 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 7은 응력의 계산방법의 설명에 사용하는 적층체(1)의 모델의 단면도이다. 도 7에는, 편의상, 적층체(1)가 3층인 모델을 사용하고 있는데, 이하의 설명은, 적층체가 2층 이상일 경우의 전반에 적합하다. 여기에서, 적층체(1)의 층의 수를 n(n은 2 이상의 정수)로 한다. 또, 이 적층체(1)를 구성하는 각 층 중 밑에서부터 세어 i번째(i=1, 2,…n)의 층을 제i층이라고 부른다. 도 7에서, 부호 B는 적층체(1)의 폭을 나타내고 있다. 또한, 여기에서 말하는 폭이란 제1층의 하면에 평행하며, 적층체(1)의 길이방향에 수직한 방향의 치수이다.
또한, 본 실시형태에 있어서의 적층체(1)에서는, 배선층(12)이 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이 패터닝되어 있기 때문에, 적층체(1)를 위에서 보았을 때, 적층체(1)에는, 배선층(12)이 존재하는 부분과, 배선층(12)이 존재하지 않는 부분이 있다. 여기에서, 배선층(12)이 존재하는 부분을 배선부라고 부르고, 배선층(12)이 존재하지 않는 부분을 스페이스부라고 부른다. 배선부와 스페이스부에서는, 구성이 다르다. 예를 들면, 도 1에 도시한 적층체(1)의 경우, 배선부는 4층으로 구성되고, 스페이스부는 3층으로 구성되어 있다. 그 때문에 이하, 필요에 따라, 배선부와 스페이스부를 나누어 생각한다.
[중립면 위치의 계산]
여기에서, 제1층의 하면을 기준면(SP)으로 한다. 이하, 기준면(SP)이 도 7에 있어서의 하측에 볼록 형상으로 되도록 적층체(1)를 굴곡시키는 경우에 대하여 생각한다. 도 7에 있어서, 부호 NP는 적층체(1)의 중립면을 나타내고 있다. 여기에서, 중립면(NP)과 기준면(SP)과의 거리를 중립면 위치[NP]로 하고, 이 중립면 위치[NP]를 배선부와 스페이스부에서 각각 계산한다. 중립면 위치[NP]는 다음 식(1)에 의해 산출된다.
Figure pct00001
여기에서, Ei는 제i층을 구성하는 재료의 탄성율이다. 이 탄성율(Ei)은 본 실시형태에서의 「각 층에 있어서의 응력이라고 변형의 관계」에 대응한다. Bi는 제i층의 폭이며, 도 7에 도시한 폭(B)에 상당한다. 배선부의 중립면 위치[NP]를 구하는 경우에는, Bi로서 선폭(LW)의 값을 사용하고, 스페이스부의 중립면 위치[NP]를 구하는 경우에는, Bi로서 선간 폭(SW)의 값을 사용한다. hi는 제i층의 중앙면과 기준면(SP)과의 거리이다. 또한, 제i층의 중앙면이란 제i층의 두께방향의 중앙에 위치하는 가상의 면이다. ti는 제i층의 두께이다. 또한 기호 "Σi=1 n"은 i가 1부터 n까지의 총합을 나타낸다. 이하, 배선부의 중립면 위치를[NP]Line으로 기재한다.
[유효곡률 반경의 계산]
다음에 도 3에 도시한 바와 같이 고정판(21)과 가동판(22) 사이에 적층체(1)를 U자 형상으로 굴곡시켜 끼워 넣었을 때의 적층체(1)의 굴곡부에 있어서의 배선부의 유효 곡률반경(R)을 계산한다. 유효 곡률반경(R)은 적층체(1)의 굴곡부의 굴곡중심으로부터 배선부의 중립면(NP)까지의 거리이다. 유효 곡률반경(R)은 고정판(21)과 가동판(22)의 간격(H)과 배선부의 중립면 위치[NP]Line로부터, 다음 식(2)에 의해 산출된다.
Figure pct00002
[굽힘 수직응력의 계산]
다음에 순굽힘에 의해 배선층(12)에 발생하는 길이방향의 최대 인장 수직응력인 굽힘 수직응력(σc)을 계산한다. 굽힘 수직응력(σc)은 다음 식(3)에 의해 산출된다.
Figure pct00003
여기에서, Ec는 배선층(12)의 탄성율이다. yc는 기준면(SP)으로부터, 배선층(12)의 상면과 하면 중 굽힘시에 볼록 형상으로 되는 면(여기에서는 하면)까지의 거리이다.
[등가 굽힘 강성의 계산]
다음에 적층체(1) 전체의 굽힘 강성인 등가 굽힘 강성[BR]을 계산한다. 등가 굽힘 강성[BR]은 다음 식(4)에 의해 산출된다.
Figure pct00004
여기에서, BLine은 선폭(LW)의 총합, BSpace는 선간 폭(SW)의 총합이다. 또, 도 7에 도시하는 바와 같이, ai는 제i층의 상면과 중립면(NP)과의 거리, bi는 제i층의 하면과 중립면(NP)과의 거리이다. {Σi=1 nEi(ai 3-bi 3)/3}Line은 배선부에 있어서의 Ei(ai 3-bi 3)/3의 값의, i가 1부터 n까지의 총합이다. {Σi=1 nEi(ai 3-bi 3)/3}Space는 스페이스부에 있어서의 Ei(ai 3-bi 3)/3의 값의, 1부터 n까지의 총합이다. 또한, 식(4)에 관련되지만, 제i층에 관하여, Bi(ai 3-bi 3)/3은 일반적으로 단면 2차 모멘트라고 불리는 단면의 기하학적인 특성을 나타내는 패러미터이다. 이 제i층의 단면 2차 모멘트에 제i층의 탄성율을 곱한 값이 제i층의 굽힘 강성이다.
[굽힘 모멘트의 계산]
다음에 적층체(1)의 굽힘 모멘트(M)를 계산한다. 굽힘 모멘트(M)는 다음 식(5)에 의해 산출된다.
Figure pct00005
[전단응력의 계산]
다음에 적층체(1)에 발생하는 전단응력(τ)을 계산한다. 전단응력(τ)은 다음 식(6)에 의해 산출된다.
Figure pct00006
여기에서, k는 전단 수정계수이다. 굴곡시험시의 유효 곡률반경(R)이 1mm 정도인 경우에는, k의 값으로서는, 1차 전단 수정계수로서 일반적으로 잘 사용되고 있는 5/6라고 하는 값을 사용한다. Le는 유효한 굴곡부의 둘레길이의 반값이다. A는 적층체(1)의 길이방향에 수직한 적층체(1)의 단면의 면적이다.
다음에 배선층(12)에 발생하는 주응력(S)을 계산한다. 주응력(S)은 다음 식(7)에 의해 산출된다.
Figure pct00007
이렇게 하여, 수직응력(σc)과 전단응력(τ)으로부터 배선층(12)에 발생하는 응력으로서의 주응력(S)이 산출된다. 또, 이 주응력(S)은, 상기의 설명과 같이, 적층체(1)를 구성하는 각 층의 두께와, 적층체(1)를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계(탄성율)와, 굴곡시험에 있어서의 고정판(21)과 가동판(22)의 간격(H)과, 배선층(12)에 있어서의 선폭(LW) 및 선간 폭(SW)의 각 정보를 사용하여 산출된다.
스텝 S101에서는, 서로 다른 구성의 복수의 적층체의 시료(1A)의 각각에 대하여, 상기의 방법에 의해, 배선층(12)에 발생하는 주응력(S)을 산출한다. 스텝 S104에서는, 굴곡수명을 예측하는 대상인 가상의 적층체(1C)에 대하여, 상기의 방법에 의해, 배선층(12)에 발생하는 주응력(S)을 산출한다.
스텝 S102에서는, 복수의 시료(1A)의 각각에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한 굴곡시험에 의해 굴곡수명(N)을 측정한다. 이 굴곡시험에 있어서의 가동판(22)의 왕복운동의 주파수를 f라고 한다. 또, 굴곡시험이 행해질 때의 온도를 T라고 한다. 굴곡시험은 모든 시료(1A)에 대하여 주파수(f)와 온도(T)를 일정하게 하여 행해도 되고, 시료(1A)마다 주파수(f)와 온도(T) 중 적어도 한쪽을 다르게 하여 행해도 된다. 또는, 1개의 종류에 대하여 복수개씩, 복수종류의 시료(1A)를 제작하고, 1개의 종류의 복수개의 시료(1A)의 각각에 대하여, 주파수(f)와 온도(T) 중 적어도 한쪽을 다르게 하여 굴곡시험을 행해도 된다. 복수의 시료(1A)에 대하여, 주파수(f)와 온도(T) 중 적어도 한쪽을 다르게 하여 굴곡시험을 행했을 경우에는, 스텝 S103에서 작성하는 응력-굴곡수명 관계식을, 주파수(f)와 온도(T)의 적어도 일방을 패러미터로 한 함수로 하는 것이 가능하게 된다.
다음에 스텝 S103에 있어서, 임의의 구성의 적층체(1B)에 있어서의 배선층(12)에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계로서, 응력-굴곡수명 관계식을 구하는 방법에 대하여 설명한다. 다수의 시료(1A)에 대하여, 배선층(12)에 발생하는 주응력(S)과 굴곡수명을 구한 결과, 임의의 구성의 적층체(1B)에 대하여, 배선층(12)에 발생하는 주응력(S)과 굴곡수명(N)과의 관계는 다음 식(8)로 근사할 수 있는 것을 알았다. 그래서, 본 실시형태에서는, 다음 식(8)을 임의의 구성의 적층체(1B)에 있어서의 배선층(12)에 발생하는 주응력(S)과 굴곡수명(N)과의 관계를 의미하는 응력-굴곡수명 관계식이라 한다. 식(8)에 의해 표시되는 주응력(S)과 굴곡수명(N)과의 관계는, 도면으로 나타내면, 도 8에 나타낸 바와 같다.
Figure pct00008
여기에서, α, β, χ, δ는 물성 패러미터(정수)이다. 스텝 S103에서는, 식(8)이, 복수의 시료(1A)에 대한 배선층(12)에 발생하는 주응력(S) 및 굴곡수명(N)의 데이터를 근사하는 식이 되도록, 최소 제곱법에 의해 α, β, χ, δ의 값을 결정한다. 이것에 의해, 식(8)은, 임의의 구성의 적층체(1B)에 대하여, 주응력(S)과 굴곡수명(N)과의 관계를 나타내는 식으로 된다.
스텝 S105에서는, 스텝 S104에 의해 산출된 가상의 적층체(1C)의 배선층(12)에 발생하는 주응력(S)을, 스텝 S103에 의해 구해진 상기의 식(8)에 대입함으로써, 가상의 적층체(1C)의 굴곡수명(N)을 산출한다. 또한, 식(8)에 있어서, 온도(T)와 주파수(f) 중 적어도 한쪽이 패러미터가 되어 있는 경우에는, 가상의 적층체(1C)의 굴곡수명(N)을 산출할 때는, 그 패러미터의 값을 특정하고, 식(8)에 대입한다.
주파수(f)와 온도(T)를 각각 일정한 값으로 하여 복수의 시료(1A)에 대한 굴곡시험을 행하고, 그 굴곡시험에 의해 얻어진 데이터를 사용하여 식(8)을 작성한 경우에는, 식(8)은 주파수(f)와 온도(T)가 각각 상기의 일정한 값인 조건으로 굴곡시험을 행한 경우에 있어서의 주응력(S)과 굴곡수명(N)과의 관계를 나타내는 식이 된다. 이 경우에는, 식(8)을 사용하여, 가상의 적층체(1C)에 대하여, 주파수(f)와 온도(T)가 각각 상기의 일정한 값인 조건으로 굴곡시험을 행한 경우에 있어서의 굴곡수명(N)을 예측하는 것이 가능하게 된다.
주파수(f)를 일정한 값으로 하고, 온도(T)를 바꾸어 복수의 시료(1A)에 관한 굴곡시험을 행하고, 그 굴곡시험에 의해 얻어진 데이터를 사용하여 식(8)을 작성한 경우에는, 식(8)은, 주파수(f)가 상기의 일정한 값인 조건으로 굴곡시험을 행한 경우에 있어서의, 온도(T)를 패러미터로 한, 주응력(S)과 굴곡수명(N)과의 관계를 나타내는 식으로 된다. 이 경우에는, 식(8)을 사용하여, 가상의 적층체(1C)에 대하여, 임의의 온도(T)하에서, 주파수(f)가 상기의 일정한 값인 조건으로 굴곡시험을 행한 경우에 있어서의 굴곡수명(N)을 예측하는 것이 가능하게 된다.
온도(T)를 일정한 값으로 하고, 주파수(f)를 바꾸어 복수의 시료(1A)에 대한 굴곡시험을 행하고, 그 굴곡시험에 의해 얻어진 데이터를 사용하여 식(8)을 작성한 경우에는, 식(8)은 온도(T)가 상기의 일정한 값인 조건으로 굴곡시험을 행한 경우에 있어서의, 주파수(f)를 패러미터로 한, 주응력(S)과 굴곡수명(N)과의 관계를 나타내는 식으로 된다. 이 경우에는, 식(8)을 사용하여, 가상의 적층체(1C)에 대하여, 임의의 주파수(f)하에서, 온도(T)가 상기의 일정한 값인 조건으로 굴곡시험을 행한 경우에 있어서의 굴곡수명(N)을 예측하는 것이 가능하게 된다.
주파수(f)와 온도(T)의 양쪽을 바꾸어 복수의 시료(1A)에 관한 굴곡시험을 행하고, 그 굴곡시험에 의해 얻어진 데이터를 사용하여 식(8)을 작성한 경우에는, 식(8)은 주파수(f) 및 온도(T)를 패러미터로 한, 주응력(S)과 굴곡수명(N)과의 관계를 나타내는 식으로 된다. 이 경우에는, 식(8)을 사용하여, 가상의 적층체(1C)에 대하여, 임의의 온도(T) 및 임의의 주파수(f)하에서 굴곡시험을 행한 경우에 있어서의 굴곡수명(N)을 예측하는 것이 가능하게 된다.
또한, 식(1)∼(7)을 사용한 설명에서는, 적층체(1)를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계로서 각 층을 구성하는 재료의 탄성율을 사용했지만, 적층체(1)를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계는, 각 층을 구성하는 재료에 관한 인장시험에 의해 취득되는 것이어도 된다. 각 층을 구성하는 재료에 대한 인장시험에 의해 취득되는 것이어도 되는 것은, 구체적으로는, 인장시험에 의해 취득되는 응력과 변형의 관계의 실척 데이터(이하, SS 커브라고 한다.)이다.
이하, 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계로서 SS 커브를 사용하는 경우에 있어서의, 배선층(12)에 발생하는 주응력(S)의 계산방법의 일례에 대하여 설명한다. 이 방법에서는, 우선, 각 층을 구성하는 재료(이하, 구성재료라고 한다.)의 각각에 대하여, 인장시험을 행하여 SS 커브를 취득한다. 다음에 적층체(1)가 똑바른 상태로부터, 굴곡시험 시의 굴곡한 상태까지를, 계산이 발산하지 않을 정도로 충분히 미세한 복수의 계산 스텝으로 분할한다. 다음에, 각 구성재료의 SS 커브에 있어서, 계산 스텝마다의 기울기를 계산한다. 이 계산 스텝마다의 기울기는, 각 구성재료에 있어서의 계산 스텝마다의 탄성율이 된다. 다음에 이렇게 하여 구한 각 구성재료에 있어서의 계산 스텝마다의 탄성율을, 식(1)∼(7)의 일련의 계산에서 사용한 탄성율 대신에 사용하고, 갱신형 라그란지법에 의해, 적층체(1)가 똑바른 상태로부터, 굴곡시험 시의 굴곡한 상태까지, 계산 스텝마다 식(1)∼(7)의 일련의 계산을 반복해서 행하여, 굴곡시험 시의 굴곡한 상태에서 배선층(12)에 발생하는 주응력(S)을 계산한다. 이러한 갱신형 라그란지법을 사용한 주응력(S)의 계산방법에 의하면, 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계(SS 커브)가 비선형일 경우에 있어서도, 주응력(S)을 정밀도 좋게 산출하는 것이 가능하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 가상의 적층체(1C)에 대하여, 가상의 적층체(1C)를 구성하는 각 층의 두께와, 가상의 적층체(1C)를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 굴곡시험에 있어서의 고정판(21)과 가동판(22)의 간격(H)과, 가상의 적층체(1C)의 배선층(12)에 있어서의 선폭(LW) 및 선간 폭(SW)의 각 정보를 사용하여, 가상의 적층체(1C)의 배선층(12)에 발생하는 응력(주응력)을 산출하고, 이 산출된 응력과, 응력-굴곡수명 관계식에 기초하여 가상의 적층체(1C)의 굴곡수명(N)을 예측하는 것이 가능하게 된다. 본 실시형태에서는, 가상의 적층체(1C)의 굴곡수명(N)을 예측할 때는, 실제로 적층체(1)를 시험제작할 필요는 없다. 또, 본 실시형태에서는, 유한 요소법을 사용하지 않고, 상기의 각 정보를 사용한 연산에 의해, 가상의 적층체(1C)의 굴곡수명(N)을 예측할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 용이하게, 적층체(1)를 구성하는 각 층의 조건을 임의로 설정하여, 적층체(1)의 굴곡수명을 예측하는 것이 가능하게 된다. 또, 이것에 의해, 본 실시형태에 의하면, 적층체(1)를 구성하는 각 층의 조건의 바람직한 조합을 구하는 것도 가능하게 된다.
또한, 본 발명은 상기 각 실시형태에 한정되지 않고, 여러 변경이 가능하다. 예를 들면, 본 발명이 적용되는 적층체는 베이스층의 일방의 면에만 배선층이 설치된 FPC에 한하지 않고, 베이스층의 양면에 배선층이 설치된 FPC이어도 된다.
이상의 설명에 기초하여, 본 발명의 여러 태양이나 변형예를 실시가능한 것은 명확하다. 따라서, 이하의 청구범위의 균등한 범위에 있어서, 상기의 최선의 형태 이외의 형태라도 본 발명을 실시하는 것이 가능하다.
1…적층체 11…베이스층
12…배선층 13…접착층
14…커버층 21…고정판
22…가동판 30…굴곡수명 예측 장치

Claims (12)

  1. 베이스층과, 패턴화된 도체로 이루어지는 배선층을 포함하는 적층된 복수의 층을 갖고, 일방향으로 뻗고, 굴곡 가능한 적층체에 대하여, 소정의 간격을 두고 배치된 고정판과 가동판 사이에 상기 적층체를 U자 형상으로 굴곡시켜 끼워넣고 또한 상기 적층체의 길이방향의 각 단부를 각각 상기 고정판과 가동판에 고정하고, 가동판을 그 면에 평행한 방향으로 왕복운동시켜서 행하는 굴곡시험에 의해 측정되는 굴곡수명을 예측하는 방법으로서,
    서로 상이한 구성의 복수의 상기 적층체의 시료의 각각에 대하여, 상기 시료를 구성하는 각 층의 두께와, 상기 시료를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 상기 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 상기 시료의 배선층에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 사용하여, 상기 시료의 배선층에 발생하는 응력을 산출하는 제 1 산출 수순과,
    상기 복수의 시료의 각각에 대하여, 상기 굴곡시험에 의해 굴곡수명을 측정하는 수순과,
    상기 제 1 산출 수순에 의해 산출된 각 시료의 배선층에 발생하는 응력과, 상기 굴곡수명을 측정하는 수순에 의해 측정된 각 시료의 굴곡수명에 기초하여 임의의 구성의 상기 적층체에 있어서의 상기 배선층에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수순과,
    굴곡수명을 예측하는 대상인 가상의 상기 적층체에 대하여, 상기 가상의 적층체를 구성하는 각 층의 두께와, 상기 가상의 적층체를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 상기 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 상기 가상의 적층체의 배선층에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 사용하여, 상기 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력을 산출하는 제 2 산출 수순과,
    상기 제 2 산출 수순에 의해 산출된 상기 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력과, 상기 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수순에 의해 구해진 상기 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여 상기 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측하는 수순을 구비한 것을 특징으로 하는 적층체의 굴곡수명 예측 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계로서, 상기 각 층을 구성하는 재료의 탄성율을 사용하는 것을 특징으로 하는 적층체의 굴곡수명 예측 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 각 층에서의 응력과 변형의 관계는 상기 각 층을 구성하는 재료에 대한 인장시험에 의해 취득되는 것을 특징으로 하는 적층체의 굴곡수명 예측 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 산출 수순에서는, 상기 시료의 배선층에 발생하는 응력으로서 수직응력과 전단응력으로부터 구하는 주응력을 산출하고,
    상기 제 2 산출 수순에서는, 상기 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력으로서, 수직응력과 전단응력으로부터 구하는 주응력을 산출하는 것을 특징으로 하는 적층체의 굴곡수명 예측 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수순에서는, 상기 굴곡시험이 행해질 때의 온도를 패러미터로 한, 상기 배선층에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하고,
    상기 굴곡수명을 예측하는 수순에서는, 상기 제 2 산출 수순에 의해 산출된 응력과, 상기 온도를 패러미터로 한 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여 임의의 온도하에서의 상기 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측하는 것을 특징으로 하는 적층체의 굴곡수명 예측 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 응력과 굴곡수명의 관계를 구하는 수순에서는, 상기 굴곡시험에서의 상기 가동판의 왕복운동의 주파수를 패러미터로 한, 상기 배선층에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하고,
    상기 굴곡수명을 예측하는 수순에서는, 상기 제 2 산출 수순에 의해 산출된 응력과, 상기 주파수를 패러미터로 한 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여, 임의의 주파수하에서의 상기 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측하는 것을 특징으로 하는 적층체의 굴곡수명 예측 방법.
  7. 베이스층과, 패턴화된 도체로 이루어지는 배선층을 포함하는 적층된 복수의 층을 갖고, 일방향으로 뻗고, 굴곡 가능한 적층체에 대하여, 소정의 간격을 두고 배치된 고정판과 가동판 사이에 상기 적층체를 U자 형상으로 굴곡시켜 끼워넣고 또한 상기 적층체의 길이방향의 각 단부를 각각 상기 고정판과 가동판에 고정하고, 가동판을 그 면에 평행한 방향으로 왕복운동시켜서 행하는 굴곡시험에 의해 측정되는 굴곡수명을 예측하는 장치로서,
    서로 다른 구성의 복수의 상기 적층체의 시료의 각각에 대하여, 상기 시료를 구성하는 각 층의 두께와, 상기 시료를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 상기 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 상기 시료의 배선층에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 입력하는 제 1 입력 수단과,
    상기 제 1 입력 수단에 의해 입력된 정보를 사용하여, 상기 시료의 배선층에 발생하는 응력을 산출하는 제 1 산출 수단과,
    상기 굴곡시험에 의해 측정된 상기 복수의 시료의 각각의 굴곡수명을 입력하는 제 2 입력 수단과,
    상기 제 1 산출 수단에 의해 산출된 각 시료의 배선층에 발생하는 응력과, 상기 제 2 입력 수단에 의해 입력된 각 시료의 굴곡수명에 기초하여 임의의 구성의 상기 적층체에 있어서의 상기 배선층에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수단과,
    굴곡수명을 예측하는 대상인 가상의 상기 적층체에 대하여, 상기 가상의 적층체를 구성하는 각 층의 두께와, 상기 가상의 적층체를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 상기 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 상기 가상의 적층체의 배선층에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 입력하는 제 3 입력 수단과,
    상기 제 3 입력 수단에 의해 입력된 정보를 사용하여, 상기 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력을 산출하는 제 2 산출 수단과,
    상기 제 2 산출 수단에 의해 산출된 상기 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력과, 상기 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수단에 의해 구해진 상기 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여, 상기 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 적층체의 굴곡수명 예측 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 산출 수단은, 상기 시료의 배선층에 발생하는 응력으로서, 수직응력과 전단응력으로부터 구하는 주응력을 산출하고,
    상기 제 2 산출 수단은, 상기 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력으로서, 수직응력과 전단응력으로부터 구하는 주응력을 산출하는 것을 특징으로 하는 적층체의 굴곡수명 예측 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수단은, 상기 굴곡시험이 행해질 때의 온도를 패러미터로 한, 상기 배선층에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하고,
    상기 굴곡수명을 예측하는 수단은, 상기 제 2 산출 수단에 의해 산출된 응력과, 상기 온도를 패러미터로 한 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여, 임의의 온도하에서의 상기 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측하는 것을 특징으로 하는 적층체의 굴곡수명 예측 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수단은, 상기 굴곡시험에 있어서의 상기 가동판의 왕복운동의 주파수를 패러미터로 한, 상기 배선층에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하고,
    상기 굴곡수명을 예측하는 수단은, 상기 제 2 산출 수단에 의해 산출된 응력과, 상기 주파수를 패러미터로 한 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여, 임의의 주파수하에서의 상기 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측하는 것을 특징으로 하는 적층체의 굴곡수명 예측 장치.
  11. 베이스층과, 패턴화된 도체로 이루어지는 배선층을 포함하는 적층된 복수의 층을 갖고, 일방향으로 뻗고, 굴곡 가능한 적층체에 대하여, 소정의 간격을 두고 배치된 고정판과 가동판 사이에 상기 적층체를 U자 형상으로 굴곡시켜 끼워넣고 또한 상기 적층체의 길이방향의 각 단부를 각각 상기 고정판과 가동판에 고정하고, 가동판을 그 면에 평행한 방향으로 왕복운동시켜서 행하는 굴곡시험에 의해 측정되는 굴곡수명을 예측하기 위하여, 컴퓨터를,
    서로 다른 구성의 복수의 상기 적층체의 시료의 각각에 대하여, 상기 시료를 구성하는 각 층의 두께와, 상기 시료를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 상기 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 상기 시료의 배선층에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 입력하는 제 1 입력 수단,
    상기 제 1 입력 수단에 의해 입력된 정보를 사용하여, 상기 시료의 배선층에 발생하는 응력을 산출하는 제 2 산출 수단,
    상기 굴곡시험에 의해 측정된 상기 복수의 시료의 각각의 굴곡수명을 입력하는 제 2 입력 수단,
    상기 제 1 산출 수단에 의해 산출된 각 시료의 배선층에 발생하는 응력과, 상기 제 2 입력 수단에 의해 입력된 각 시료의 굴곡수명에 기초하여 임의의 구성의 상기 적층체에 있어서의 상기 배선층에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수단,
    굴곡수명을 예측하는 대상인 가상의 상기 적층체에 대하여, 상기 가상의 적층체를 구성하는 각 층의 두께와, 상기 가상의 적층체를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 상기 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 상기 가상의 적층체의 배선층에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 입력하는 제 3 입력 수단,
    상기 제 3 입력 수단에 의해 입력된 정보를 사용하여, 상기 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력을 산출하는 제 2 산출 수단, 및
    상기 제 2 산출 수단에 의해 산출된 상기 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력과, 상기 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수단에 의해 구해진 상기 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여 상기 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측하는 수단,으로서 기능하게 하기 위한 적층체의 굴곡수명 예측 프로그램.
  12. 적층체의 굴곡수명 예측 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서,
    상기 프로그램은 베이스층과, 패턴화된 도체로 이루어지는 배선층을 포함하는 적층된 복수의 층을 갖고, 일방향으로 뻗고, 굴곡 가능한 적층체에 대하여, 소정의 간격을 두고 배치된 고정판과 가동판 사이에 상기 적층체를 U자 형상으로 굴곡시켜 끼워넣고 또한 상기 적층체의 길이방향의 각 단부를 각각 상기 고정판과 가동판에 고정하고, 가동판을 그 면에 평행한 방향으로 왕복운동시켜서 행하는 굴곡시험에 의해 측정되는 굴곡수명을 예측하기 위하여, 컴퓨터를,
    서로 다른 구성의 복수의 상기 적층체의 시료의 각각에 대하여, 상기 시료를 구성하는 각 층의 두께와, 상기 시료를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 상기 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 상기 시료의 배선층에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 입력하는 제 1 입력 수단,
    상기 제 1 입력 수단에 의해 입력된 정보를 사용하여, 상기 시료의 배선층에 발생하는 응력을 산출하는 제 1 산출 수단,
    상기 굴곡시험에 의해 측정된 상기 복수의 시료의 각각의 굴곡수명을 입력하는 제 2 입력 수단,
    상기 제 1 산출 수단에 의해 산출된 각 시료의 배선층에 발생하는 응력과, 상기 제 2 입력 수단에 의해 입력된 각 시료의 굴곡수명에 기초하여, 임의의 구성의 상기 적층체에 있어서의 상기 배선층에 발생하는 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수단,
    굴곡수명을 예측하는 대상인 가상의 상기 적층체에 대하여, 상기 가상의 적층체를 구성하는 각 층의 두께와, 상기 가상의 적층체를 구성하는 각 층에 있어서의 응력과 변형의 관계와, 상기 굴곡시험에 있어서의 고정판과 가동판의 간격과, 상기 가상의 적층체의 배선층에 있어서의 선폭 및 선간 폭의 각 정보를 입력하는 제 3 입력 수단,
    상기 제 3 입력 수단에 의해 입력된 정보를 사용하여, 상기 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력을 산출하는 제 2 산출 수단, 및
    상기 제 2 산출 수단에 의해 산출된 상기 가상의 적층체의 배선층에 발생하는 응력과, 상기 응력과 굴곡수명과의 관계를 구하는 수단에 의해 구해진 상기 응력과 굴곡수명과의 관계에 기초하여 상기 가상의 적층체의 굴곡수명을 예측하는 수단,으로서 기능하게 하는 것을 특징으로 하는 기록매체.
KR1020107018877A 2008-03-04 2009-03-03 적층체의 굴곡수명 예측 방법, 적층체의 굴곡수명 예측 장치, 적층체의 굴곡수명 예측 프로그램 및 기록매체 KR20100138889A (ko)

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