JP7310558B2 - Prediction device, prediction program, generation device and generation program - Google Patents
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Description
本発明は、予測装置、予測プログラム、生成装置及び生成プログラムに関する。 The present invention relates to a prediction device, a prediction program, a generation device and a generation program.
電子機器の高度化に伴い、機器内に搭載される半導体に対しても高い品質が求められている。近年、多品種少量生産によって様々な種類の半導体が作られている中で、品質を保証する信頼性試験はますます重要となっている。一方で、半導体の集積化が進展すると、信頼性試験の工数も増加する。 With the advancement of electronic equipment, high quality is required for the semiconductors mounted in the equipment. In recent years, various types of semiconductors have been produced by high-mix low-volume production, and reliability tests for quality assurance have become more and more important. On the other hand, as the integration of semiconductors progresses, the man-hours for reliability tests also increase.
従来、半導体の信頼性試験を効率化するための方法として、試験の実績データから半導体の基板の品質を予測する方法が提案されている。例えば、従来の方法では、はんだ接合部の寿命サイクル数等の品質に関わる情報と、接合部断面の硬さとの関係式を実績データから求めることで、基板の品質の予測が行われている。 Conventionally, a method of predicting the quality of a semiconductor substrate from actual test data has been proposed as a method for improving the efficiency of a semiconductor reliability test. For example, in the conventional method, the quality of the board is predicted by obtaining the relational expression between the information related to the quality such as the number of life cycles of the solder joint and the hardness of the cross section of the joint from actual data.
しかしながら、上記の方法では、基板の品質の予測精度が低下する場合があるという問題がある。例えば、従来の方法では、サイズや材料等の設計値の変更で基板の特性が大きく変化するような場合に、変更後の品質の予測精度が低下してしまう恐れがある。 However, the above method has a problem that the accuracy of predicting the quality of the substrate may be lowered. For example, in the conventional method, when the design values such as the size and material are changed, and the characteristics of the substrate are greatly changed, there is a possibility that the post-change quality prediction accuracy is lowered.
1つの側面では、基板の品質の予測精度の低下を抑止することを目的とする。 An object of one aspect is to suppress deterioration in accuracy of predicting the quality of a substrate.
1つの態様において、予測装置は、抽出部、生成部及び算出部を有する。抽出部は、基板を変形させる試験における基板の変形量の変化を、周波数領域で表現したときの、試験の複数の進行度合いのそれぞれに対応する所定の周波数の範囲における振幅の積算値の合計値を、基板の特徴量として抽出する。生成部は、特徴量と、基板の所定の設計値との関係を表すモデルを生成する。算出部は、生成部によって生成されたモデルを用いて、基板の設計値から特徴量の予測値を算出する。 In one aspect, a predictor comprises an extractor, a generator and a calculator. The extraction unit obtains the total value of integrated values of amplitudes in a predetermined frequency range corresponding to each of a plurality of degrees of progress of the test, when changes in the amount of deformation of the board in the test of deforming the board are expressed in the frequency domain. is extracted as the feature quantity of the substrate. The generator generates a model representing the relationship between the feature amount and the predetermined design value of the substrate. The calculator uses the model generated by the generator to calculate the predicted value of the feature amount from the design value of the board.
1つの側面では、基板の品質の予測精度の低下を抑止することができる。 In one aspect, it is possible to prevent deterioration in accuracy of predicting the quality of the board.
以下に、本発明に係る予測装置、予測プログラム、生成装置及び生成プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。また、各実施例は、矛盾のない範囲内で適宜組み合わせることができる。 Exemplary embodiments of a prediction device, a prediction program, a generation device, and a generation program according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited by these examples. Moreover, each embodiment can be appropriately combined within a range without contradiction.
[機能構成]
図1を用いて、実施例に係る予測装置の構成を説明する。図1は、実施例1に係る予測装置の構成例を示す図である。図1に示すように、予測装置10は、インタフェース部11、記憶部12及び制御部13を有する。
[Function configuration]
The configuration of the prediction device according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a prediction device according to a first embodiment; As shown in FIG. 1 , the prediction device 10 has an
インタフェース部11は、データの入出力、及び他の装置との間でのデータの通信を行うためのインタフェースである。また、例えば、インタフェース部11は、NIC(Network Interface Card)であり、インターネットを介してデータの通信を行ってもよい。
The
記憶部12は、データや制御部13が実行するプログラム等を記憶する記憶装置の一例であり、例えばハードディスクやメモリ等である。記憶部12は、実績情報121、設計情報122及びモデル情報123を記憶する。
The storage unit 12 is an example of a storage device that stores data, programs executed by the control unit 13, and the like, such as a hard disk or memory. The storage unit 12
実績情報121は、半導体の基板の温度サイクル試験(T/C試験)の結果である。T/C試験は、試験対象の基板の温度を繰り返し変化させる試験である。実績情報121には、後述するヒステリシス曲線を作成するために必要な情報が含まれる。例えば、実績情報121には、試験の繰り返し回数及び温度ごとの変形量等が含まれる。また、図2に示すように、各温度における変形量は、基板の所定の位置と基準となる位置との距離で表される。図2は、変形量を説明するための図である。
The
設計情報122は、基板ごとの1つ以上の設計値及び品質である。図3は、設計情報の一例を示す図である。図3に示すように、設計情報122には、基板の設計値として、厚さ、層数、線膨張係数及びヤング率が含まれる。また、設計情報122には、基板の品質として、故障するまでのT/C試験の繰り返し回数が含まれる。以降、故障するまでのT/C試験の繰り返し回数を故障T/C回数と呼ぶ場合がある。
また、品質は、故障T/C回数のような連続値で表されてもよいし、「High」、「Medium」、「Low」のような離散値のラベルで表されてもよい。なお、ラベルは、故障T/C回数に応じて決定されてもよい。例えば、ラベルは、0<故障T/C回数<400である場合は「Low」、400≦故障T/C回数<600である場合は「Medium」、600≦故障T/C回数である場合は「High」のように決定されてもよい。 Also, the quality may be represented by a continuous value such as the number of failure T/Cs, or may be represented by discrete value labels such as "High", "Medium", and "Low". Note that the label may be determined according to the number of failure T/Cs. For example, the label is "Low" if 0 < number of failure T/Cs < 400, "Medium" if 400 ≤ number of failure T/Cs < 600, and It may be determined as "High".
図3の例では、基板αの設計値(i)(厚さ)は1mmであり、設計値(ii)(層数)は5層であり、設計値(iii)(線膨張係数)は20ppm/℃であり、設計値(iv)(ヤング率)は20GPaであり、故障T/C回数は300回である。また、基板αの品質は、ラベル「Low」で表されてもよい。 In the example of FIG. 3, the design value (i) (thickness) of the substrate α is 1 mm, the design value (ii) (number of layers) is 5 layers, and the design value (iii) (linear expansion coefficient) is 20 ppm. /°C, the design value (iv) (Young's modulus) is 20 GPa, and the number of failure T/C is 300 times. Also, the quality of the substrate α may be represented by the label “Low”.
モデル情報123は、生成されたモデルのパラメータ等である。例えば、モデル情報123は、後に説明する応答曲面を作成するためのモデル式等である。 The model information 123 is parameters and the like of the generated model. For example, the model information 123 is a model formula or the like for creating a response surface to be described later.
制御部13は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)等によって、内部の記憶装置に記憶されているプログラムがRAMを作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部13は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路により実現されるようにしてもよい。制御部13は、抽出部131、選択部132、生成部133及び算出部134を有する。
The control unit 13 executes a program stored in an internal storage device using, for example, a CPU (Central Processing Unit), MPU (Micro Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), etc., as a work area. It is realized by Also, the control unit 13 may be implemented by an integrated circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array). The control unit 13 has an
抽出部131は、基板を変形させる試験における基板の変形量の変化を、周波数領域で表現したときの、試験の複数の進行度合いのそれぞれに対応する所定の周波数の範囲における振幅の積算値の合計値を、基板の特徴量として抽出する。
The
本実施例では、まず、抽出部131は、T/C試験における温度変化に対する基板の変形量の変化を計算する。なお、T/C試験は、温度を所定の範囲で繰り返し増減させることで基板を変形させる試験ということができる。
In this embodiment, first, the
具体的には、抽出部131は、基板の温度を40℃から140℃の間で繰り返し変化させたときの変形量を表すヒステリシス曲線を各店で微分することで、変形量の変化を得る。なお、抽出部131は、実績情報121からヒステリシス曲線を取得する。
Specifically, the
図4は、ヒステリシス曲線を説明するための図である。ヒステリシス曲線は、T/C回数ごとの、昇温時の変形量を表す曲線と降温時の変形量を表す曲線とを組み合わせた曲線である。例えば、基板の温度は、昇温時には温度40℃から140℃に推移し、降温時には140℃から40℃に推移する。 FIG. 4 is a diagram for explaining a hysteresis curve. The hysteresis curve is a curve obtained by combining a curve representing the amount of deformation during temperature increase and a curve representing the amount of deformation during temperature decrease for each T/C number. For example, the substrate temperature changes from 40° C. to 140° C. when the temperature rises, and changes from 140° C. to 40° C. when the temperature drops.
図4の曲線201cは、T/C回数が1回の場合の昇温時の基板の変形量を表している。また、曲線202cは、T/C回数が1回の場合の降温時の基板の変形量を表している。また、曲線231cは、T/C回数が600回の場合の昇温時の基板の変形量を表している。また、曲線232cは、T/C回数が600回の場合の降温時の基板の変形量を表している。
A
本実施例では、基板の塑性変形に対応する部分の変形量を基に特徴量を抽出する。ここで、弾性変形及び塑性変形について説明する。弾性変形は、荷重により変形した物体が、荷重を取り去ると元の形に戻る変形である。一方、塑性変形は、荷重により変形した物体が、荷重を取り去っても元の形に戻らない変形である。なお、T/C試験における温度変化は荷重の一例である。 In this embodiment, the feature amount is extracted based on the deformation amount of the portion corresponding to the plastic deformation of the substrate. Here, elastic deformation and plastic deformation will be described. Elastic deformation is deformation in which an object deformed by a load returns to its original shape when the load is removed. On the other hand, plastic deformation is deformation in which an object deformed by a load does not return to its original shape even after the load is removed. Note that the temperature change in the T/C test is an example of the load.
ここで、基板は高温状態で成形される。また、基板の故障に繋がる亀裂や破断は、降温時の塑性変形の際に生じる。これは、ストレスフリーである高温状態を起点として、降温時に熱応力が生じ始めるためである。 Here, the substrate is molded in hot conditions. In addition, cracks and breaks that lead to failure of the substrate occur during plastic deformation during cooling. This is because thermal stress begins to occur when the temperature is lowered, starting from a stress-free high temperature state.
弾性変形は温度変化に対して線形であるが、塑性変形では温度変化に対して変形量が低下する。このことを利用して、図5に示すように、抽出部131は、降温時のヒステリシス曲線の微分値、すなわち傾きが閾値以下である範囲の変形量を基に特徴量を抽出する。図5は、変形量の傾きを説明するための図である。
Elastic deformation is linear with respect to temperature change, but plastic deformation decreases with respect to temperature change. Utilizing this fact, as shown in FIG. 5, the extracting
次に、抽出部131は、塑性変形の範囲の変形量のデータを、FFT(Fast Fourier Transform)等の変換手法により、周波数に対する振幅に変換する。言い換えると、抽出部131は、温度領域で表現されていたデータを周波数領域のスペクトルに変換する。
Next, the
T/C試験を繰り返すと、熱応力で基板内に表れる不良箇所の規模が変化することにより、塑性変形モードが変化する。不良個所の規模は、図6に示すような規模感によって表現される。図6は、特徴量の抽出方法を説明するための図である。 When the T/C test is repeated, the plastic deformation mode changes due to the change in the size of the defects appearing in the substrate due to thermal stress. The scale of the defective portion is represented by a sense of scale as shown in FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining a feature amount extraction method.
図6に示すように、ここでは、T/C回数が200回の場合、基板の四隅の辺の1/100以下程度の範囲である点を目安とする規模感の不良が生じるものとする。また、T/C回数が400回の場合、基板の面の1/100以下程度の範囲である辺を目安とする規模感の不良が生じるものとする。また、T/C回数が600回の場合、基板面積の1/100以上の範囲を目安とする規模感の不良が生じるものとする。 As shown in FIG. 6, here, when the number of times of T/C is 200, it is assumed that a defect of a sense of scale occurs with a range of about 1/100 or less of the four corner sides of the substrate as a guideline. Also, when the number of T/Cs is 400, it is assumed that a defect of a scale occurs with a side that is in the range of about 1/100 or less of the surface of the substrate as a guideline. Also, when the number of times of T/C is 600, it is assumed that a defective scale occurs in a range of 1/100 or more of the substrate area as a guideline.
このように、T/C試験を繰り返すことで、離散的に発生する点状の小規模な亀裂が増加して線状に連続的につながり、さらに面状に規模が拡がっていく。このとき、塑性変形の変形量のデータには、点状の不良に応じて高周波数の変動が加わり、辺状の不良に応じて中間周波数の変動が加わり、面状の不良に応じて低周波数の変動が加わる。 In this way, by repeating the T/C test, the number of discretely generated small-scale cracks in the form of dots increases, connects continuously in a linear pattern, and further expands in size in a plane. At this time, the deformation amount data of plastic deformation is subjected to high-frequency fluctuations corresponding to point-like defects, medium-frequency fluctuations corresponding to side-like defects, and low-frequency fluctuations corresponding to surface-like defects. change is added.
図6に示すように、加わる変動の周波数に対応して、塑性変形モードが、高周波数、中間周波数、低周波数と変化する。さらに、変形量のデータを周波数領域で表した場合、変動として加わった周波数に相当する領域に振幅のピークが現れる。 As shown in FIG. 6, the plastic deformation mode changes from high frequency, intermediate frequency, and low frequency, corresponding to the frequency of the applied fluctuation. Furthermore, when the deformation amount data is represented in the frequency domain, an amplitude peak appears in the domain corresponding to the frequency applied as the variation.
なお、基板に現れる不良の規模感は、設計の違いや個体差によって異なることが考えられる。そのため、図6を用いて説明した規模感は目安に過ぎず、高、中間、低周波のそれぞれに対するT/C回数は、規模感に関係なくあらゆる基板について固定的に決められたものであってもよい。 It is conceivable that the scale of defects appearing on the board may differ depending on differences in design and individual differences. Therefore, the sense of scale explained using FIG. 6 is only a guideline, and the number of T/Cs for each of high, intermediate, and low frequencies is fixedly determined for all substrates regardless of sense of scale. good too.
抽出部131は、試験の複数の繰り返し回数のそれぞれに対応する周波数の範囲における振幅の積算値の合計値を、基板の特徴量として抽出する。本実施例では、抽出部131は、T/C回数200回に対応する1~3[10-2Hz]の周波数の範囲の振幅の第1の積算値を計算する。また、抽出部131は、T/C回数400回に対応する4~8[10-3Hz]の周波数の範囲の振幅の第2の積算値を計算する。また、抽出部131は、T/C回数600回に対応する4~8[10-4Hz]の周波数の範囲の振幅の第3の積算値を計算する。そして、抽出部131は、第1の積算値と第2の積算値と第3の積算値の合計値を計算し、計算した合計値を特徴量として抽出する。
The
抽出部131は、周波数の振幅を周波数で積分した値を積算値として得ることができる。図6に示すように、不良個所の規模感の変化に応じて、周波数領域に新たな振幅のピークが表れ、振幅の積分値も増加する。このため、抽出部131は、振幅の積分値を基に、基板の熱疲労の蓄積を表す特徴量を計算することができる。
The
なお、T/C試験は、基板を変形させる試験、及び温度を所定の範囲で繰り返し増減させることで基板を変形させる試験の一例である。ここでの試験は、T/C試験に限定されず、例えば、圧力及び電圧等を加えて物体を変形させる試験であってもよい。 Note that the T/C test is an example of a test in which the substrate is deformed and a test in which the substrate is deformed by repeatedly increasing and decreasing the temperature within a predetermined range. The test here is not limited to the T/C test, and may be, for example, a test in which an object is deformed by applying pressure, voltage, or the like.
選択部132は、基板の設計値と基板が故障に至るまでの試験の繰り返し回数との関係を表すモデルを基に、設計値の中から、基板が故障に至るまでの試験の繰り返し回数に対する寄与率が高い順に所定の数の設計値を選択する。
The
本実施例では、選択部132は、図3に示す各設計値を説明変数とし、品質を目的変数とする教師ありの学習モデルにおいて、寄与率が大きい高い順に2つの設計値を選択する。また、学習モデルは、モデルベース特徴量選択手法であるランダムフォレストであってもよい。例えば、選択部132は、品質の予測に用いる設計値を入れ替えながら予測精度を評価し、予測精度が大きく変わった場合は入れ替えた設計値の寄与率を上げて、そうでない場合は寄与率を下げることで、各設計値の寄与率を計算する。
In this embodiment, the
生成部133は、特徴量と基板の所定の設計値との関係を表すモデルを生成する。具体的には、生成部133は、抽出部131によって抽出された特徴量と、選択部132によって選択された設計値との関係を表すモデルを生成する。本実施例では、生成部133は、複数の繰り返し回数ごとに、設計値を入力とし、特徴量を応答とする応答曲面を表すモデルを生成する。
The
図7を用いて、生成部133によるモデルの生成方法を説明する。図7は、モデルの生成方法を説明するための図である。ここで、選択部132は、設計値(i)及び設計値(iii)を選択したものとする。まず、生成部133は、各基板の設計値に対するT/C回数ごとの特徴量を、モデルの空間にプロットする。ここでは、モデルの空間は3次元であり、x軸が設計値(i)、y軸が設計値(iii)、z軸が特徴量に対応しているものとする。
A model generation method by the
図7の例では、xα1は、基板αの設計値に対する、T/C回数が200回の場合の特徴量である。また、xα2は、基板αの設計値に対する、T/C回数が400回の場合の特徴量である。また、xα3は、基板αの設計値に対する、T/C回数が600回の場合の特徴量である。また、xβ1は、基板βの設計値に対する、T/C回数が200回の場合の特徴量である。また、xβ2は、基板βの設計値に対する、T/C回数が400回の場合の特徴量である。また、xβ3は、基板βの設計値に対する、T/C回数が600回の場合の特徴量である。 In the example of FIG. 7, x α1 is the feature quantity when the number of times of T/C is 200 times with respect to the design value of the substrate α. Also, x α2 is a feature amount when the number of times of T/C is 400 times with respect to the design value of the substrate α. Also, x α3 is a feature amount when the number of times of T/C is 600 times with respect to the design value of the substrate α. Also, x β1 is a feature amount when the number of T/Cs is 200 times with respect to the design value of the substrate β. Also, x β2 is a feature amount when the T/C count is 400 times with respect to the design value of the substrate β. Also, x β3 is a feature amount when the T/C count is 600 times with respect to the design value of the substrate β.
さらに、生成部133は、各基板のT/C回数が故障T/C回数である場合の特徴量をプロットする。なお、故障T/C回数は、基板が完全に破損したときのT/C回数に限られず、半導体への使用に耐えられない程度に電気的な特性が失われた時点のT/C回数等であってもよい。また、基板が完全に破損した場合、有効な特徴量を得ることが困難になるため、破損する直前のT/C試験で得られた特徴量が、故障T/C回数における特徴量であってもよい。
Furthermore, the
そして、生成部133は、プロットの結果から応答曲面210S、220S、230S及び290Sを生成する。生成部133は、プロットしたデータに対してガウス分布を重ね合わせて曲面を作成するガウシアンプロセスにより応答曲面を生成することができる。以降、これらの応答曲面を疲労蓄積モデルと呼ぶ場合がある。
Then, the
応答曲面210Sは、T/C回数が200回の場合の特徴量に対応している。また、応答曲面220Sは、T/C回数が400回の場合の特徴量に対応している。また、応答曲面230Sは、T/C回数が600回の場合の特徴量に対応している。また、応答曲面290Sは、T/C回数が故障T/C回数の場合の特徴量に対応している。
The
算出部134は、生成部133によって生成された疲労蓄積モデルを用いて、基板の設計値から特徴量の予測値を算出する。算出部134は、応答曲線モデルを基に、設計値が既知であり、特徴量が未知である対象基板の、T/C回数と特徴量の関係を表す回帰式を求め、当該回帰式を使って予測値を算出する。
The
図8を用いて、予測値の算出方法を説明する。図8は、予測値の算出方法を説明するための図である。算出部134は、まず、対象基板の設計値を疲労蓄積モデルに入力し、疲労蓄積式を得る。ここで、疲労蓄積式は、T/C回数に対する特徴量を表す式である。
A method of calculating the predicted value will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining a method of calculating predicted values. The
疲労蓄積式からは200回、400回等の特定のT/C回数についての特徴量しか得られない。そのため、算出部134は、疲労蓄積式に基づき、最小二乗法を用いた回帰分析により回帰式を求める。回帰式は、例えばy=ax2+bx+c(ただし、yは特徴量、xはT/C回数、a、b、cは係数)のような二次式であってもよい。そして、算出部134は、回帰式から任意のT/C回数における特徴量及び故障T/C回数の予測値を得ることができる。なお、図8のx1はT/C回数が200回の場合の特徴量である。また、x2はT/C回数が400回の場合の特徴量である。また、x3はT/C回数が600回の場合の特徴量である。また、x9はT/C回数が故障T/C回数の場合の特徴量である。
From the fatigue accumulation formula, we can only obtain feature values for specific T/C times such as 200 times and 400 times. Therefore, the
さらに、算出部134は、基板の設計値、及び基板に対して所定の回数だけ試験を行って得られた特徴量を基に、モデルを用いて所定の回数より大きい回数における特徴量を算出することができる。例えば、算出部134は、対象基板について、予測される故障T/C回数の1/10の回数だけ試験を行って得られた特徴量を用いてもよい。
Further, the
図8の例では、予測されるT/C故障回数は750回なので、算出部134は、75回のT/C試験で得られた特徴量を実測値として回帰式と同じ平面上にプロットする。これにより、算出部134は、回帰性の妥当性を確認することや、回帰式の微調整を行うことができる。例えば、算出部134は、プロットした特徴量と対応する回帰式の値との誤差が閾値以下であれば、当該回帰式を採用し、故障T/C回数やT/C試験を終了する回数を求めるようにしてもよい。また、算出部134は、最小二乗法等を用いて、プロットした特徴量に対してさらに回帰式を最適化するようにしてもよい。
In the example of FIG. 8, the predicted number of T/C failures is 750, so the
また、特徴量はT/C回数に対して急激に増加する場合がある。このため、図9に示すように、回帰式は対数等の所定のスケールで表されてもよい。その場合も同様に、算出部134は、特定の特徴量に対するT/C回数の予測値を算出することができる。
Also, the feature amount may increase rapidly with the number of T/Cs. Therefore, as shown in FIG. 9, the regression equation may be represented by a predetermined scale such as logarithm. In that case, similarly, the
[処理の流れ]
図10を用いて、予測装置10による予測処理の流れを説明する。図10は、予測処理の流れを示すフローチャートである。図10に示すように、まず、予測装置10は、T/C試験の実績情報121から、疲労を表す特徴量を抽出する(ステップS11)。
[Process flow]
The flow of prediction processing by the prediction device 10 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart showing the flow of prediction processing. As shown in FIG. 10, first, the prediction device 10 extracts a feature quantity representing fatigue from the T/C test performance information 121 (step S11).
次に、予測装置10は、基板の設計値のうち、品質に寄与率の高い設計値を選択する(ステップS12)。そして、予測装置10は、選択した設計値に対する特徴量の応答曲面を生成する(ステップS13)。ステップS11からS13までの処理は、学習工程の処理である。学習工程の完了後には、運用工程の処理が行われる。 Next, the prediction device 10 selects a design value with a high contribution rate to quality from the design values of the board (step S12). Then, the prediction device 10 generates a response surface of the feature quantity for the selected design value (step S13). The processing from steps S11 to S13 is the processing of the learning process. After the learning process is completed, the operation process is processed.
運用工程において、まず予測装置10は、予測対象基板の設計値を基に、応答曲面から予測対象基板の疲労蓄積式を抽出する(ステップS21)。そして、予測装置10は、疲労蓄積式を用いて、故障T/C回数の予測値を算出する(ステップS22)。また、予測装置10は、特定の特徴量に至るT/C回数の予測値を算出してもよい。 In the operation process, the prediction device 10 first extracts the fatigue accumulation formula of the prediction target board from the response surface based on the design values of the prediction target board (step S21). Then, the prediction device 10 uses the fatigue accumulation formula to calculate the predicted value of the number of failure T/Cs (step S22). Also, the prediction device 10 may calculate a predicted value of the number of times of T/C leading to a specific feature amount.
図11を用いて、疲労を表す特徴量を抽出する処理(図10のステップS11)の詳細を説明する。図11は、特徴量を抽出する処理の流れを示すフローチャートである。図11に示すように、まず、予測装置10は、実績情報121に基づくヒステリシス曲線を各点で微分して傾きを算出する(ステップS111)。次に、予測装置10は、ヒステリシス曲線の傾きが閾値以下の範囲を塑性変形データとして抽出する(ステップS112)。
The details of the process of extracting the feature quantity representing fatigue (step S11 in FIG. 10) will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a flow chart showing the flow of processing for extracting feature amounts. As shown in FIG. 11, first, the prediction device 10 differentiates the hysteresis curve based on the
ここで、予測装置10は、塑性変形データをFFTにより周波数領域のデータに変換する(ステップS113)。そして、予測装置10は、周波数領域のデータから、高、中間、低周波数領域の振幅の積算値を算出する(ステップS114)。さらに、予測装置10は、高、中間、低周波数領域の振幅の積算値の合計値を特徴量として算出する(ステップS115)。 Here, the prediction device 10 transforms the plastic deformation data into frequency domain data by FFT (step S113). Then, the prediction device 10 calculates integrated values of the amplitudes in the high, intermediate, and low frequency regions from the frequency domain data (step S114). Furthermore, the prediction device 10 calculates the total value of the integrated values of the amplitudes in the high, intermediate, and low frequency regions as a feature amount (step S115).
[効果]
上述したように、抽出部131は、基板を変形させる試験における基板の変形量の変化を、周波数領域で表現したときの、試験の複数の進行度合いのそれぞれに対応する所定の周波数の範囲における振幅の積算値の合計値を、基板の特徴量として抽出する。また、生成部133は、特徴量と、基板の所定の設計値との関係を表すモデルを生成する。また、算出部134は、生成部133によって生成されたモデルを用いて、基板の設計値から特徴量の予測値を算出する。
[effect]
As described above, the
このように、予測装置10は、基板の設計値だけでなく、疲労を表す特徴量を使って故障に至るまでの試験の回数等を予測することができる。このため、本実施例によれば、設計値が変更された場合であっても、基板の品質の予測精度の低下を抑止することができる。 In this manner, the prediction device 10 can predict the number of tests until failure, etc., using not only the design value of the board but also the characteristic quantity representing fatigue. Therefore, according to the present embodiment, even when the design values are changed, it is possible to prevent deterioration of the prediction accuracy of the board quality.
さらに、本実施例によれば、精度良く品質を予測することができるようになるため、品質試験にようする工数を短縮することができる。また、T/C試験の実績情報を蓄積していくことで応答曲面の精度が向上し、その結果、品質の予測精度が向上する。 Furthermore, according to this embodiment, the quality can be predicted with high accuracy, so that the man-hour required for the quality test can be reduced. In addition, by accumulating T/C test performance information, the accuracy of the response surface improves, and as a result, the accuracy of quality prediction improves.
また、抽出部131は、温度を所定の範囲で繰り返し増減させることで基板を変形させる試験における、温度変化に対する基板の変形量の変化を、周波数に対する振幅に変換する。さらに、抽出部131は、変換したデータから、試験の複数の繰り返し回数のそれぞれに対応する周波数の範囲における振幅の積算値の合計値を、基板の特徴量として抽出する。
In addition, the
このように、本実施例はT/C試験に適用することができる。また、本実施例では、各周波数の範囲における振幅の蓄積値を合計した1次元の特徴量が得られるため、モデル生成のための十分な情報を確保しつつ、計算量を抑えることが可能になる。 Thus, this embodiment can be applied to the T/C test. In addition, in this embodiment, a one-dimensional feature amount is obtained by summing the accumulated amplitude values in each frequency range, so it is possible to reduce the amount of calculation while securing sufficient information for model generation. Become.
また、選択部132は、基板の設計値と基板が故障に至るまでの試験の繰り返し回数との関係を表すモデルを基に、設計値の中から、基板が故障に至るまでの試験の繰り返し回数に対する寄与率が高い順に所定の数の設計値を選択する。また、生成部133は、特徴量と、選択部132によって選択された設計値との関係を表すモデルを生成する。このように、寄与率の高い設計値を選択することで、モデルの精度を向上させつつ、計算量を抑えることが可能になる。
Further, the
また、生成部133は、複数の繰り返し回数ごとに、設計値を入力とし、特徴量を応答とする応答曲面を表すモデルを生成する。これにより、設計値が判明していれば、予測値を算出するための計算式を容易に得ることが可能になる。
In addition, the
また、算出部134は、基板の設計値、及び基板に対して所定の回数だけ試験を行って得られた特徴量を基に、モデルを用いて所定の回数より大きい回数における特徴量を算出する。これにより、少ない試験回数で予測値の算出精度をさらに向上させることが可能になる。
Further, the
なお、本実施例では、予測装置10が学習工程及び運用工程の両方の処理を行うものとして説明した。一方で、学習工程と運用工程は異なる装置によって行われてもよい。その場合、例えば、生成装置が学習工程の処理を実行し、予測装置が運用工程の処理を実行する。 In addition, in the present embodiment, the prediction device 10 has been described as performing both the learning process and the operation process. On the other hand, the learning process and the operational process may be performed by different devices. In that case, for example, the generation device executes the processing of the learning process, and the prediction device executes the processing of the operation process.
また、予測装置10によって生成されるモデルは応答曲面に限られない。例えば、予測装置10は、1つ以上の設計値及びT/C回数を説明変数とし、特徴量又は故障T/C回数を目的変数とする多変数の回帰モデルを生成してもよい。 Also, the model generated by the prediction device 10 is not limited to a response surface. For example, the prediction device 10 may generate a multi-variable regression model with one or more design values and the number of T/Cs as explanatory variables, and a feature amount or the number of failure T/Cs as an objective variable.
[システム]
上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、実施例で説明した具体例、分布、数値等は、あくまで一例であり、任意に変更することができる。
[system]
Information including processing procedures, control procedures, specific names, and various data and parameters shown in the above documents and drawings can be arbitrarily changed unless otherwise specified. Further, the specific examples, distributions, numerical values, etc. described in the examples are only examples, and can be arbitrarily changed.
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散や統合の具体的形態は図示のものに限られない。つまり、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行われる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、CPU及び当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。 Also, each component of each device illustrated is functionally conceptual, and does not necessarily need to be physically configured as illustrated. That is, the specific forms of distribution and integration of each device are not limited to those shown in the drawings. That is, all or part of them can be functionally or physically distributed and integrated in arbitrary units according to various loads and usage conditions. Furthermore, all or any part of each processing function performed by each device can be implemented by a CPU and a program analyzed and executed by the CPU, or implemented as hardware based on wired logic.
[ハードウェア]
図12は、ハードウェア構成例を説明する図である。図12に示すように、予測装置10は、通信インタフェース10a、HDD(Hard Disk Drive)10b、メモリ10c、プロセッサ10dを有する。また、図12に示した各部は、バス等で相互に接続される。
[hardware]
FIG. 12 is a diagram illustrating a hardware configuration example. As shown in FIG. 12, the prediction device 10 has a communication interface 10a, a HDD (Hard Disk Drive) 10b, a
通信インタフェース10aは、ネットワークインタフェースカード等であり、他のサーバとの通信を行う。HDD10bは、図1に示した機能を動作させるプログラムやDBを記憶する。
The communication interface 10a is a network interface card or the like, and communicates with other servers. The
プロセッサ10dは、図1に示した各処理部と同様の処理を実行するプログラムをHDD10b等から読み出してメモリ10cに展開することで、図1等で説明した各機能を実行するプロセスを動作させるハードウェア回路である。すなわち、このプロセスは、予測装置10が有する各処理部と同様の機能を実行する。具体的には、プロセッサ10dは、抽出部131、選択部132、生成部133及び算出部134と同様の機能を有するプログラムをHDD10b等から読み出す。そして、プロセッサ10dは、抽出部131、選択部132、生成部133及び算出部134等と同様の処理を実行するプロセスを実行する。
The processor 10d reads from the
このように予測装置10は、プログラムを読み出して実行することで学習類方法を実行する情報処理装置として動作する。また、予測装置10は、媒体読取装置によって記録媒体から上記プログラムを読み出し、読み出された上記プログラムを実行することで上記した実施例と同様の機能を実現することもできる。なお、この他の実施例でいうプログラムは、予測装置10によって実行されることに限定されるものではない。例えば、他のコンピュータ又はサーバがプログラムを実行する場合や、これらが協働してプログラムを実行するような場合にも、本発明を同様に適用することができる。 In this manner, the prediction device 10 operates as an information processing device that executes a learning method by reading and executing a program. Also, the prediction device 10 can read the program from the recording medium by the medium reading device, and execute the read program to realize the same function as the embodiment described above. It should be noted that the programs referred to in other embodiments are not limited to being executed by the prediction device 10 . For example, the present invention can be applied in the same way when another computer or server executes the program, or when they cooperate to execute the program.
このプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク(FD)、CD-ROM、MO(Magneto-Optical disk)、DVD(Digital Versatile Disc)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することができる。 This program can be distributed via a network such as the Internet. In addition, this program is recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, flexible disk (FD), CD-ROM, MO (Magneto-Optical disk), DVD (Digital Versatile Disc), etc., and can be downloaded from the recording medium by a computer. It can be executed by being read.
10 予測装置
11 インタフェース部
12 記憶部
13 制御部
121 実績情報
122 設計情報
123 モデル情報
131 抽出部
132 選択部
133 生成部
134 算出部
201c、202c、231c、232c 曲線
210S、220S、230S、290S 応答曲面
10
Claims (8)
前記特徴量と、前記基板の所定の設計値との関係を表すモデルを生成する生成部と、
前記生成部によって生成されたモデルを用いて、基板の設計値から特徴量の予測値を算出する算出部と、
を有することを特徴とする予測装置。 When the change in the amount of deformation of the substrate in the test for deforming the substrate is expressed in the frequency domain, the total value of the integrated values of the amplitudes in a predetermined frequency range corresponding to each of the plurality of degrees of progress of the test, an extraction unit that extracts as a feature amount of the substrate;
a generation unit that generates a model representing a relationship between the feature amount and a predetermined design value of the substrate;
a calculation unit that calculates a predicted value of the feature amount from the design value of the board using the model generated by the generation unit;
A prediction device characterized by comprising:
前記生成部は、前記特徴量と、前記選択部によって選択された設計値との関係を表すモデルを生成することを特徴とする請求項2に記載の予測装置。 Based on the model representing the relationship between the design value of the board and the number of repetitions of the test until the board fails, the number of repetitions of the test until the board fails is selected from the design values further comprising a selection unit that selects a predetermined number of design values in descending order of contribution rate;
3. The prediction device according to claim 2, wherein the generation unit generates a model representing a relationship between the feature amount and the design value selected by the selection unit.
前記特徴量と、前記基板の所定の設計値との関係を表すモデルを生成し、
前記生成する処理によって生成されたモデルを用いて、基板の設計値から特徴量の予測値を算出する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする予測プログラム。 When the change in the amount of deformation of the substrate in the test for deforming the substrate is expressed in the frequency domain, the total value of the integrated values of the amplitudes in a predetermined frequency range corresponding to each of the plurality of degrees of progress of the test, extracted as a feature quantity of the substrate,
generating a model representing a relationship between the feature amount and a predetermined design value of the substrate;
A prediction program for causing a computer to execute a process of calculating a predicted value of a feature amount from a design value of a substrate using the model generated by the generating process.
前記特徴量と、前記基板の所定の設計値との関係を表すモデルを生成する生成部と、
を有することを特徴とする生成装置。 When the change in the amount of deformation of the substrate in the test for deforming the substrate is expressed in the frequency domain, the total value of the integrated values of the amplitudes in a predetermined frequency range corresponding to each of the plurality of degrees of progress of the test, an extraction unit that extracts as a feature amount of the substrate;
a generation unit that generates a model representing a relationship between the feature amount and a predetermined design value of the substrate;
A generating device comprising:
前記特徴量と、前記基板の所定の設計値との関係を表すモデルを生成する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする生成プログラム。 When the change in the amount of deformation of the substrate in the test for deforming the substrate is expressed in the frequency domain, the total value of the integrated values of the amplitudes in a predetermined frequency range corresponding to each of the plurality of degrees of progress of the test, extracted as a feature quantity of the substrate,
A generating program that causes a computer to execute a process of generating a model representing a relationship between the feature amount and a predetermined design value of the substrate.
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