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温湿度による水蒸気圧の違いを計算する方法と影響
- 温湿度の違いによる水蒸気圧の計算方法とその影響についてご教示ください。
- Henryの法則とFickの法則を使用して、温湿度による水蒸気圧の違いを計算することが可能です。
- 例えば、同じPKGに対し60℃60%120hと85℃60%168hで吸湿させ、250℃リフローさせた場合の水蒸気圧の差を求めることができます。
- 電子部品・基板部品
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＃１です。 お知らせ頂いた各社の信頼性ハンドブックを読んでにわか勉強中です。その中ではＳ社のものが，一番具体的で，数値計算がしやすいようですね。 私なりに読みとったところは，吸湿の時間的変化を定量化することがポイント。（チップ近傍の吸湿度がリフロー時のパッケージクラックとよい相関がある。）式にはすぐには調べられそうもない係数などがありますが，リフロー実験結果から決めればいいものであり，あまり悩まなくても良さそうな感じです。 吸湿特性のグラフから読みとれることは，相対湿度と飽和（最終的な）吸湿量はリニア関係。温度が高いほど吸湿の速度が速いということ。気中の水蒸気分圧と飽和（最終的な）吸湿量の関係は，正の相関はあるがリニアではなさそうなこと。 もう少し勉強してみます。
電子部品の実装に多少関わりのある仕事をしています。 私自身もご質問の内容の答えを知りたいと思っています。現実には，結構難しい問題で，半導体メーカーのパッケージング技術のノウハウ的なところがかなりあるものと想像しています。 ご質問の内容は，いくつかの物理現象が複合しているので，これを分離したほうが宜しいのではないでしょうか。一つは，樹脂の吸湿の問題。もう一つは，吸湿した樹脂を加熱したときの水蒸気圧力の問題。両者に関わる課題として，パッケージをどのようにモデル化（物理法則が適用できるように単純化）するか・・・・・のように思います。 既にお調べの内容などがあれば，教えて頂きたく思います。 実験的に評価できる環境をお持ちでしたら，実験してしまった方が現実的な答えが速く出そうにも思います。そのときは，60℃60%120hと85℃60%120hの実験と85℃60%120hと85℃60%168hの実験のように変化させるパラメータは一回の実験に対して一つだけにした方が各パラメータの分離が易しいと思います。 もっとパラメータがあれば，実験計画法にしたがってパラメータを割り付けていくことが効率的と思います。 全く回答になっていないで申し訳ありません。
お礼
回答頂きありがとうございます。 確かに現象が複合しており分離して考えた方が良いと私も思っています。 半導体ﾒｰｶｰである、ﾙﾈｻｽ、東芝、SONY、PANAや富士通等の信頼性ﾊﾝﾄﾞﾌﾞｯｸにはﾊﾟｯｹｰｼﾞｸﾗｯｸについて書かれており、上記のFick等の法則を紹介し、ﾊﾟｯｹｰｼﾞ内の水分濃度と水蒸気圧がﾊﾟｯｹｰｼﾞにｸﾗｯｸに大きく影響があるといろいろなｼﾐｭﾚｰｼｮﾝﾃﾞｰﾀや実験ﾃﾞｰﾀが示されています。 これらを読みましたが、理解するに私には難しいです。ただ、水分濃度を求める式があり、それにより２水準の温湿度(時間は？)の差を導き出し、その差と水分濃度に対する水蒸気圧の式により、2水準の温湿度による水蒸気圧の差が求めることはできないのかなと思います。でも実際にどう計算すればいいかわかりません。 私は製品の吸湿リフロー試験を行っていて、上記のような試験を行っていても、60℃60%より85℃60%の方が厳しいことはわかりますが、どのくらい厳しいのかがわからず、結果から導き出せる製品の実力やﾕｰｻﾞｰに対する保証をどのように考えれば良いか日々悩んでいます。評価は今も行っていますが、どういう試験をどのくらい行えばどういう製品保証ができるのかが明確でないため、数を増やすしか手がなく、でもいくつまで行えば結果が出せるのかという答えもありません。寿命式のように温度や湿度に対する一般的な加速性が分かっていますので、常温常湿に対する加速率も分かり、これだけの数量でこれだけの時間の試験を確認すればこういう保証ができるという答えがあります。 でも、この吸湿ﾘﾌﾛｰにはそういう加速率がないのでしょうか。 もし、これらのことが少しでもお分かりでしたら教えてください。