半導体用語集
吸湿性解析
英語表記：simulation of moisture absorption
半導体パッケージ内の水分吸湿挙動を，数値解析から評価すること。
プラスチックパッケージを高温，高湿度雰囲気中に放置すると，パッケージ内部に水分が拡散し，アルミ配線腐食，電気特性劣化などを引き起こす。吸湿性解析では，パッケージ内部の水分濃度時聞の変動を求める。解析結果からパッケージ内部の水分の拡がり現象が把握でき，チップ表面上の水分濃度分布から，アルミ配線腐食が発生する場所を予測できる。さらに，えられたダイパッド裏面側の水分濃度からリフロー加熱時のダイパッド剥離領域に作用する内部蒸気圧を算出し，リフロークラック評価に応用される。パッケージ内部への水分の侵入経路を樹脂表面のみとすると，パッケージ内部の水分挙動はフィックの第2法則の拡散方程式(1)で表わす。
Cは水分濃度，tは時間，Dは樹脂中の水分子拡散係数である。拡散係数は，式(2)で示されるアレニウス型の温度依存性をもつ。
D₀は定数，kはボルツマン定数，Edは活性化エネルギー，Tは絶対温度である。境界条件としては，パッケージ表面に飽和水分濃度Csを与える。飽和水分濃度は，ヘンリーの法則（樹脂に飽和溶解する水分濃度が蒸気圧に比例する）がなりたつと仮定した場合，式(3)の関係がある。
φは雰囲気中の相対湿度，Sは水分溶解度係数（単位蒸気圧下において単位体積の樹脂に飽和溶解する水分質量），Psは雰囲気温度での飽和水蒸気圧，Msは飽和吸湿率，ρは樹脂の密度である。一般に，水分溶解度係数の測定は困難であるため，飽和吸湿率と密度から飽和水分濃度を算出する。水分溶解度係数は，式(4)で示されるアレニウス型の温度依存性を持つ。
S₀は定数，Esは活性化エネルギーである。
厚さl，面積Aの樹脂平板を恒温高湿中に保管した時のパッケージ内部の非定常水分濃度分布は，式(1)から式(5)となる。
xは樹脂平板の厚さ中心を原点とした厚さ方向の座標である。
樹脂平板の吸湿水分量は，式(6)となる。
パッケージ構造が複雑な場合や加湿条件が一定でない場合では，数値解析で解く。FEM解析の場合，パッケージの吸湿率は，えられた個々の要素の水分濃度をパッケージ全体で体積分することでパッケージの水分量が求まり，水分量をパッケージ乾燥重量で割ることによりえられる。
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