分析事例紹介:表面分析受託サービス

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HR-IVATMによる表面実装型水晶デバイスの内部ガス分析

近年のデジタル機器の発展に伴い、水晶デバイスなどの電子部品は小型化が求められています。水晶デバイスの内部空間の真空度はデバイス特性に大きく影響します。水晶デバイスの小型化に伴い、パッケージ材料からのアウトガスは微量であっても内部空間の真空度に影響を与えるため、内部空間のガスの管理が重要になってきています。弊社では、従来の分析装置を改良し、表面実装型(SMD)水晶デバイスに対応した内部ガス分析サービスを行っています。

熱負荷による内部部品からのアウトガス成分の調査

本分析事例では、熱負荷によるSMD水晶デバイスの内部部品からのアウトガス成分を調査した事例を紹介します。試験の流れは、はじめに熱サイクル試験を行い、次にSMD水晶デバイスの気密性をKrリーク試験で確認し、その後、水晶デバイスの内部ガスを調査しました。

  • 使用したデバイス:内容積が約0.001ccのSMD水晶デバイス
  • 熱サイクル試験:低温-10℃、高温+60℃、放置時間30分、100サイクル
  • Krリーク試験:リークレートが5E-11 atm cc/s Kr以上の気密性があるかどうかを調査した

内部ガス分析結果

■ (1)テストサンプルA

熱サイクル試験前後で比較すると、微量なアルゴンが検出されたが、熱サイクル試験前後で顕著な差はみられていない。

表1 サンプルAの内部ガス分析結果

  熱サイクル試験後 熱サイクル試験前
(リファレンス)
窒素 99.7 %v 99.8 %v
酸素 ND ND
アルゴン 132 ppmv ND
CO2 1,988 ppmv 3494 ppmv
水蒸気 ND ND
水素 ND ND

ND: None Detected
1% = 10,000ppm

■ (2)テストサンプルB

熱サイクル試験前後で比較すると、CO2、水素ガス、メタンが増加している。樹脂系材料からのアウトガスがあると推測される。

表2 サンプルBの内部ガス分析結果

  熱サイクル試験後 熱サイクル試験前
(リファレンス)
窒素 43.3 %v 43.8 %v
酸素 ND ND
アルゴン 45%v 50.9%v
CO2 5%v 2.08%v
水蒸気 ND ND
水素 5.2%v 1.43%v
メタン 1.6%v 1.81%v

ND: None Detected
1% = 10,000ppm

アウトガスの発生を無くすには?

HR-IVA分析はSMD水晶デバイスの内部雰囲気ガスの調査、内部部品からのアウトガス分析の調査に加えて、具体的にどこからアウトガスが発生しているかを調査することも可能です。具体的には、バイアル容器に個々の部品を入れて加熱し、HR-IVA分析でアウトガスを調査します。もし接着剤からアウトガスが発生している場合は、硬化条件を検討する必要があります。硬化条件の最適化は示差走査熱量測定(DSC)を用いて調査すると良いです。

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