IVA/HR-IVA｜封止パッケージの内部蒸気/ガス成分分析

分析概略

IVA（Internal Vapor Analysis：内部蒸気/ガス分析）・HR-IVA（高分解能-IVA）は封止されたパッケージデバイス内の水分量（水蒸気）・主成分ガス・残留ガス成分の相対濃度について、質量分析計を用いて定量分析します。IVA/HR-IVAはMIL規格（MIL-STD-750/883）に準拠して測定を行います。

※再委託サービス：再委託先

通常感度と高感度分析

対象試料の事例

• セラミックパッケージ IC: 宇宙・防衛・車載用のIC、LSI。
• メタルキャニオン型デバイス: トランジスタ、ダイオード（TO-CANパッケージなど）。
• 光通信用モジュール: レーザーダイオード（LD）、フォトダイオード（PD）のバタフライパッケージ。
• パワー半導体: 高出力モジュール（IGBT、
• 水晶振動子・水晶発振器: 周波数安定性の確認。
• MEMSセンサー: 加速度センサー、ジャイロセンサー、圧力センサー。
• DMD（デジタル・ミラー・デバイス）: プロジェクター等に使用される微小鏡素子。
• リレー: 接点消耗を防ぐために不活性ガスが封入されたもの。
• セラミックコンデンサ: 特殊な高圧・高信頼性用途で封止されているもの。
• ヒューズ: 爆発防止や消弧のためにガス封入されたタイプ。
• リチウムイオン電池（LIB）: 充放電に伴う電解液の分解ガスの同定。
• 電気二重層キャパシタ: 内部圧上昇時のガス分析。
• 全固体電池: 研究開発段階における内部化学反応の追跡。
• 植え込み型医療機器: ペースメーカーや人工内耳の電子回路部。
• 特殊放電ランプ: キセノンランプや水銀ランプなどの封入ガス純度確認。

用途事例

宇宙・航空・防衛分野（高信頼性デバイス）

この分野では、MIL規格（MIL-STD-883など）に基づいた厳しい品質管理が求められます。

• 水分含有量の管理: パッケージ内部の水分が5,000 ppmを超えると、結露による腐食やリーク電流の原因となります。IVAは、長期間のミッションに耐えられるかを確認する必須の検査です。
• 封止プロセスの妥当性確認: 宇宙空間のような極限環境で、パッケージの気密性が保たれているか、内部に有害なガスが残留していないかを検証します。

半導体・電子部品の不良解析

製品が故障した際、その原因が「外部からの侵入」か「内部からの発生」かを切り分けるために使用されます。

• 腐食（コロージョン）の原因特定: アルミ配線の腐食が見つかった際、IVAで塩素 (Cl) や水分 (H2O) を検出することで、封止工程での洗浄不足や部材からのアウトガスを特定します。
• ウィスカ成長の抑制: パッケージ内部のガス成分が金属ウィスカ（結晶のひげ）の成長に影響を与えるケースがあり、そのメカニズム解明に利用されます。

材料選定とプロセス最適化（R&D）

新素材の導入や、製造工程の変更時に使用されます。

• 接着剤・樹脂のアウトガス評価: ダイアタッチ（チップ接着）剤やアンダーフィルから発生するアウトガス（水素、アンモニア、有機溶剤成分など）が、デバイスの特性に悪影響を与えないか評価します。
• ベーキング工程の条件出し: 封止直前の加熱処理（ベーキング）が十分か、残留溶媒がどの程度残っているかを数値化し、最適な製造条件を決定します。

4. 医療機器・センサー

体内に植え込むデバイスや、高精度なセンサーの長寿命化を目的とします。

• 植え込み型デバイスの気密性維持: ペースメーカーなどの電子回路が体液の影響を受けないよう、内部ガスの変化を追跡して長期的な安全性を保証します。
• MEMSセンサーの感度維持: 微細な可動部を持つMEMSデバイスでは、内部の圧力やガス組成の変化が感度に直結するため、IVAで内部環境をモニタリングします。

ND: None Detected
1% = 10,000ppm

• HR-IVA：SMD水晶デバイス（熱サイクル試験前後の比較）
  熱サイクル試験前後で、CO2・水素ガス・メタンが増加。樹脂系材料からのアウトガスと推測。

関連のある試験手法

• Kr85リーク試験

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