任何一個封裝結(jié)構(gòu)非常完善的氣密封器件,它的密封性都不可能是*的,也就是說當(dāng)處在某一壓力條件下時,都會出現(xiàn)一定的泄漏現(xiàn)象,因此泄漏是一個相對概念。而泄漏通常又表現(xiàn)為滲透型和通道型兩種形式(圖1~圖2所示)。檢漏的目的就是要剔除存在通道型泄漏的產(chǎn)品,通常以漏氣速率大小來衡量密封性能的好壞,漏氣速率越小則表明其密封性能越好。
軍品氣密封裝微電子器件的氣密性質(zhì)量,行業(yè)內(nèi)通常按照GJB548B-2005方法1014.2的示蹤氣體氦(He)細(xì)檢漏和碳氟化合物粗檢漏來進(jìn)行檢測。結(jié)合多年的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),從標(biāo)準(zhǔn)中的試驗(yàn)程序、標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)、試驗(yàn)操作等多方面進(jìn)行簡要剖析,有助于快速理解并掌握這個試驗(yàn)項(xiàng)目。
1明確測量漏率(R)與等效標(biāo)準(zhǔn)漏率(L)的關(guān)系
a)施加的氦氣壓力為*壓力,而非相對壓力。
b)在規(guī)定的條件下,采用規(guī)定的試驗(yàn)媒介測得的給定封裝的漏率。如對被測樣品采用充氦加壓檢漏測得的漏率R,那么與其他方法測的漏率進(jìn)行比較,測量漏率必須換成等效標(biāo)準(zhǔn)漏率。
2試驗(yàn)前檢查設(shè)備儀器是否滿足要求
a)對于示蹤氣體氦(He)細(xì)檢漏的檢測儀,其靈敏度必須可以讀出小于或等于10-4pa·cm3的氦漏率。氦質(zhì)譜檢漏儀的檢測罐體積應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況盡量小,小體積的檢測罐有利于提高檢測靈敏度的*限值,并且每次試驗(yàn)前必須使用外置擴(kuò)散型標(biāo)準(zhǔn)漏孔校準(zhǔn)或進(jìn)行設(shè)備的內(nèi)部校準(zhǔn)。
?b)對于加壓罐,能讓被測器件承受516kPa的壓力作用達(dá)10h。碳氟化合物(輕氟油、重氟油)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)要求,觀察時用1.5倍~30倍放大鏡。
3理解標(biāo)準(zhǔn)注意事項(xiàng)及掌握試驗(yàn)操作細(xì)節(jié)
細(xì)檢漏試驗(yàn)
a)GJB548B-2005方法1014.2中的示蹤氣體氦細(xì)檢漏,分為A1、A2和A4。應(yīng)根據(jù)被測器件類型(成品或未密封的外殼)及產(chǎn)品的詳細(xì)規(guī)范進(jìn)行選擇試驗(yàn)條件。
b)A1試驗(yàn)條件是固定方法,從表中根據(jù)封裝內(nèi)腔體積的大小來選擇加壓條件和拒收判據(jù),但要注意從加壓罐中取出的樣品應(yīng)在1h內(nèi)完成試驗(yàn)。
c)A2試驗(yàn)條件是靈活方法,通過被測樣品的封裝內(nèi)腔體積與等效標(biāo)準(zhǔn)漏率拒收判據(jù)來計(jì)算接收測量漏率判據(jù),加壓壓強(qiáng)(PE)、加壓時間(t1)、*長停留時間(t2)需要結(jié)合氦質(zhì)譜檢漏儀的檢測能力來進(jìn)行選擇,同時要求*后一個器件也應(yīng)能在規(guī)定的停留時間(t2)內(nèi)完成。
d)A1和A2試驗(yàn)條件中對于如何緩解從加壓罐中取出吸附在被測器件表面的氦氣,可以參考MIL-STD-883K版1014.15中緩解氦氣吸附方法(保持空氣流通、干燥氣體噴吹及熱烘培)進(jìn)行。
e)A1和A2的測量漏率在記錄中應(yīng)準(zhǔn)確記錄每只樣品的測試時間,因?yàn)?min測試與59min測試的結(jié)果完全不同,可能會相差一個數(shù)量級。同時還應(yīng)記錄測試時的溫度,因?yàn)闇囟扰c漏率密切相關(guān)。
f)A44試驗(yàn)條件是負(fù)壓噴氦法,首先注意抽真空的平面是封裝內(nèi)腔,而不是隨意一個可以密封住的平面,另外還要避免真空密封硅脂堵塞疑似漏孔。
粗檢漏試驗(yàn)
a)粗檢漏加壓條件與細(xì)檢漏加壓條件沒有對應(yīng)關(guān)系,比如說細(xì)檢漏加壓310kPa,粗檢漏不一定也要選擇加壓310kPa,可以施加517kPa,加壓時間就可以從8h減少到2h。
b)將待測樣品放置于真空加壓罐中,需把壓力降到小于或等于0.7kPa,至少保持30min(內(nèi)腔體積大于或等于0.1cc的器件,可以省略)。被測器件從浸漬低沸點(diǎn)氟油的加壓罐中取出后,仍需繼續(xù)浸在檢測液中20s以上,器件移出浸泡后應(yīng)至少干燥2min左右,然后放入125℃的高沸點(diǎn)液體中,器件頂部在氟油液面以下至少5cm。
c)對于大于5g的封裝,應(yīng)使用該系列封裝的已知漏氣的器件,測量氣泡出現(xiàn)的時間,來評估封裝熱質(zhì)量效應(yīng)。如果評估時間超過了觀察所需的30s,應(yīng)延長觀察時間以考慮封裝熱效應(yīng)的影響。
d)同時碳氟化合物在進(jìn)行多次試驗(yàn)后會有殘留粒子,需經(jīng)常過濾或定期更換。
4細(xì)檢漏與粗檢漏之間的關(guān)系
a)先進(jìn)行細(xì)檢漏再進(jìn)行粗檢漏,兩個試驗(yàn)順序不能改變,如先進(jìn)行粗檢漏,其中的碳氟化合物可能會堵塞被測器件漏孔,導(dǎo)致細(xì)檢漏不能有效剔除不合格品。
b)不能只進(jìn)行細(xì)檢漏,而不做粗檢漏。假設(shè)被測樣品大漏,那么被壓入樣品內(nèi)部的氦氣將快速泄漏,樣品的內(nèi)腔將直接與檢測罐聯(lián)通,導(dǎo)致產(chǎn)品誤判為合格。
c)當(dāng)一個產(chǎn)品的密封試驗(yàn)不合格需要復(fù)驗(yàn)時,可能會由于粗檢漏中的碳氟化合物堵塞漏孔導(dǎo)致失效現(xiàn)象無法復(fù)現(xiàn)。所以當(dāng)細(xì)檢漏不合格時,排除(材料、多余物)氦氣吸附的可能性后,可以再做一次,確認(rèn)的確是測量漏率超標(biāo),才可進(jìn)行粗檢漏。
細(xì)檢漏與粗檢漏相互補(bǔ)充,缺一不可。