CN109141769A - 缓解气密封装元器件密封细检漏试验氦气吸附程度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缓解气密封装元器件密封细检漏试验氦气吸附程度的方法，包括以下步骤：识别封装材料；把对应的封装材料放到压力罐里充氦加压；对氦质谱检漏仪的测试腔进行本底校准；从压力罐中取出封装材料后放入氦质谱检漏仪，记录R材料≤0.5R1时的等待时间；对与上述封装材料组成相同的气密封装元器件，放到压力罐里充氦加压；从压力罐中取出气密封装元器件，放入高温箱烘焙，记录R元器件≤0.5R1、并且烘焙时间小于等待时间时的高温烘焙时间；对与上述封装材料组成相同的气密封装元器件，按照上述得到的高温烘焙时间进行高温烘焙。本发明能够有效缓解密封细检漏试验中氦气吸附对检测结果的影响，真实反映密封元器件的密封质量。

Description

缓解气密封装元器件密封细检漏试验氦气吸附程度的方法
技术领域
本发明涉及气密封装元器件密封细检漏技术，尤其涉及一种缓解气密封装元器件密封细检漏试验氦气吸附程度的方法。
背景技术
气密封装电子元器件的芯片及互联系统，对环境的潮气极为敏感，轻则改变器件状态，使器件性能退化或参数漂移，重则会使器件功能完全丧失。由此可见密封性能的好坏，将直接影响器件的可靠性，所以评价气密封装电子元器件的封装可靠性，均需要进行密封试验。
那么，任何一个封装结构非常完善的气密封电子元器件，它的密封性都不可能是绝对的，也就是说当处在某一压力条件下时，都会出现一定的泄漏现象，因此泄漏是一个相对概念。通常以漏气速率大小来衡量集成电路密封性能的好坏，漏气速率越小则表明其密封性能越好。国内军用气密封装电子元器件的密封性主要是按照GJB548B-2005方法1014.2、GJB360B-2009方法112及GJB128A-1997方法1071进行评价。
密封试验包括细检漏(剔除细微泄漏超标)和粗检漏(剔除大泄漏)两个过程。粗检漏在细检漏之后进行，其操作较简单及出现的试验结果争议也较少。而细检漏通常是采用氦气作为示踪气体，按标准中的A1固定方法(将特定封装体积范围的器件根据对应的加压强度放入充氦压力罐保持一定时间后取出，再采用氦质谱检漏仪检测漏率判断是否拒收)及A2灵活方法(根据试验样品的封装体积，灵活选择适当的充氦压力、压力作用时间和停留时间等条件后，进行氦质谱检漏)进行质谱分析的一种检测方法。
但不管是固定方法，还是灵活方法，对于GJB548B-2005方法1014.2、GJB360B-2009方法112及GJB128A-1997方法1071的密封细检漏试验都明确规定样品从压力箱取出后应去除样品表面吸附的氦气，但标准中却没有规定用何种方法去除或缓解。虽然各种封装材料的样品表面氦气吸附量不同，但试验人员却都较随意将样品放置一段时间或采用电风扇吹样品表面后再进行试验，以达到去除或缓解氦气吸附影响的目的。但密封细检漏试验要求一次加氦检漏的样品应在规定的时间内完成检验，而某些气密封装电子元器件的密封性合格，但由于材料氦气吸附严重，仅靠在室温下放置或电风扇吹，效果并不理想，造成在规定时间内的检漏结果不合格，从而发生误判。
发明内容
本发明的目的在于提供一种缓解气密封装元器件密封细检漏试验氦气吸附程度的方法，以缓解气密封元器件在密封细检漏试验(A1固定方法及A2灵活方法)时氦气吸附对试验结果的影响，从而减少检验的误判，真实反映密封元器件的封装可靠性。
为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种缓解气密封装元器件密封细检漏试验氦气吸附程度的方法，包括以下步骤：
S1：识别组成气密封装元器件结构单元的封装材料；
S2：把对应的封装材料按密封细检漏试验条件放到压力罐里充氦加压；
S3：对氦质谱检漏仪的测试腔进行本底校准，建立测试基线；
S4：从压力罐中取出封装材料后放入氦质谱检漏仪，每隔规定时间测量一次氦气泄漏率R材料，记录直至R材料≤0.5R1时的等待时间t2，其中R1为漏率拒收判据；
S5：对与步骤S1中的封装材料组成相同的气密封装元器件，按所述密封细检漏试验条件放到压力罐里充氦加压；
S6：从压力罐中取出气密封装元器件，放入高温箱烘焙，每烘焙规定时间测试一次氦气泄漏率R元器件，并与步骤S4中的R材料进行比较，当达到R元器件≤0.5R1，并且烘焙时间小于所述等待时间t2时，记录此时的高温烘焙时间t3；
S7：对与步骤S1中的封装材料组成相同的气密封装元器件，按照步骤S6得到的高温烘焙时间t3进行高温烘焙，从而缓解表面氦气吸附程度。
根据本发明的上述一个方面的缓解气密封装元器件密封细检漏试验氦气吸附程度的方法，能够有效缓解密封细检漏试验中氦气吸附对检测结果的影响，真实反映密封元器件的密封质量。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的缓解气密封装元器件密封细检漏试验氦气吸附程度的方法的流程图。
图2为本发明一种实施方式的测试腔本底校准的示意图。
图3为本发明一种实施方式的从压力罐中取出封装材料后的时间与漏率的关系图。
图4为本发明一种实施方式的气密封装元器件高温烘焙后的时间与漏率的关系图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明的实施方式针对上述气密封装元器件进行密封细检漏时，由于氦气吸附影响试验准确性的问题，提供了一种缓解气密封装元器件氦气吸附程度的方法，首先识别并分解气密封装电子元器件结构单元，找到与组成气密封装元器件相同的封装材料，按标准要求采用固定方法或灵活方法进行密封细检漏试验，记录时间与漏率(R材料)的关系，确定每种材料的等待时间(t2)；然后采用与封装材料相同的充氦加压条件，对气密封装电子元器件进行充氦加压，从压力罐中取出后，立即放入高温箱烘焙(125℃)，用来缓解或去除气密封装电子元器件表面的氦气吸附；最后当测试漏率R元器件≤0.5R1，并且烘焙时间小于检测的等待时间(t2)时，记录此刻的高温烘焙时间(t3)，后续只要封装材料组成相同的气密封装电子元器件，按照此时间(t3)进行高温烘焙就可以达到缓解氦气吸附的目的，从而减少或避免氦气吸附对试验结果的干扰。
图1为本发明一种实施方式的缓解气密封装元器件密封细检漏试验氦气吸附程度的方法的流程图。如图1所示，该实施方式的缓解电子元器件密封细检漏试验氦气吸附程度方法包括以下步骤：
S1：识别组成气密封装电子元器件结构单元的封装材料(例如玻璃、陶瓷、金属、涂层及外部密封料或其它组合构成)；
S2：根据密封细检漏试验不同的试验条件(固定方法及灵活方法)，把封装材料放在压力罐里充氦加压；
S3：对高灵敏度检漏仪的测试腔进行本底校准，建立标准漏孔测试基线；
S4：从压力罐中取出封装材料后放入高灵敏度氦质谱检漏仪检漏，在标准规定的等待时间范围内，例如每5min测试一次氦气泄漏率(R材料)，并绘制时间与漏率的关系图，记录封装材料的氦气吸附数据直至测量漏率R材料≤0.5R1(固定方法及灵活方法的漏率拒收判据)，该过程记为去除氦压后到检漏仪检测的等待时间t2；
S5：对与S1中封装材料组成的相同气密封装电子元器件，按密封细检漏不同的试验条件(固定方法及灵活方法)放在压力罐充氦加压；
S6：从压力罐中取出气密封装电子元器件，立即放入高温箱烘焙(温度例如125℃)，用来缓解或去除被测气密封装电子元器件表面的氦气吸附，对被测器件分组，每烘焙5min测试一次氦气泄漏率(R元器件)，并与S4的测试数据R材料进行比较，当达到R元器件≤0.5R1，并且烘焙时间小于检测的等待时间(t2)时，记录此刻的高温烘焙时间(t3)；
S7：对与封装材料组成相同的气密封装电子元器件，只需按照S6得到的时间(t3)进行高温烘焙，缓解表面氦气吸附后，再放入高灵敏度检漏仪完成漏率测试。
本发明的实施方式能够有效缓解气密封装元器件进行密封细检漏试验中氦气吸附对检测结果的影响，真实反映产品的密封质量。
以下通过具体的实例，对本实施方式的上述方法进行进一步的详细说明。
在该实例中，组成该气密封装电子元器件的封装材料为陶瓷盖板、陶瓷基座及引线框架。在步骤S1中，识别被测组成气密封装电子元器件结构单元的封装材料(玻璃、陶瓷、金属、涂层及外部密封料或其它组合构成)。
在步骤S2中，根据密封细检漏试验不同的试验条件(固定方法及灵活方法)，把封装材料放在压力罐里充氦加压。
1)固定方法：对特定封装尺寸范围要求有特定加压压力和时间的试验方法。按照与气密封装器件对应的试验条件(表1所示)，把封装材料放入压力罐充氦压。
表1典型固定方法加氦压条件
2)灵活方法：按公式1-1，灵活选择适当的充氦压力、压力作用时间，把封装材料放入压力罐充氦压。
式中：
R1-示踪气体(氦)的测量漏率，(Pa·cm3)/s；
L-等效标准漏率，(Pa·cm3)/s；
PE-绝对作用压力，Pa；
P0-绝对大气压力，Pa；
MA-空气的分子量(为28.7)，g；
M-示踪气体氦的分子量(为4)，g；
t1-受PE压力作用的时间，s；
t2-去除压力后到漏气检测之间的停顿时间，s；
V-被试器件封装的内腔体积，cm3。
在步骤S3中，高灵敏度检漏仪配备两个标准漏孔对高灵敏度检漏仪的测试腔进行本底校准，如图2所示，首先是将样品仓进行抽真空，对样品仓中的氦信号及氧信号进行动态粗检漏校准，然后氦信号从两个校正的氦泄漏标准漏孔(高漏孔为：1.05×10-4Pa·cm3/s，低漏孔为：2.00×10-6Pa·cm3/s)开始静态细检漏校准，并创建一个线性校准函数，用于将所测量的氦信号转换为定量测量的氦漏率。
在步骤S4中，从压力罐中取出封装材料后放入高灵敏度氦质谱检漏仪检漏，在标准规定的等待时间范围内，例如每5min测试一次氦气泄漏率(R材料)，并绘制时间与漏率的关系图(图3所示)，记录封装材料的氦气吸附数据直至测量漏率R材料≤0.5R1(固定方法及灵活方法的漏率拒收判据)，该过程记为去除氦压后到检漏仪检测的等待时间t2。
在步骤S5中，对与S1中封装材料组成的相同气密封装电子元器件，按密封细检漏不同的试验条件(固定方法及灵活方法)放在压力罐充氦加压。
在步骤S6中，从压力罐中取出气密封装电子元器件，立即放入高温箱烘焙(100℃～125℃)，用来缓解或去除被测气密封装电子元器件表面的氦气吸附，对被测器件分组，每烘焙5min测试一次氦气泄漏率(R元器件)，并与S4的测试数据R材料进行比较，当达到R元器件≤0.5R1，并且烘焙时间小于检测的等待时间(t2)时，记录此刻的高温烘焙时间(t3)，如图4所示。
在步骤S7中，对与封装材料组成相同的气密封装电子元器件，只需按照S6得到的时间(t3)进行高温烘焙，缓解表面氦气吸附后，再放入高灵敏度检漏仪完成漏率测试。
如上所述，本发明实施方式的缓解气密封装元器件密封细检漏试验氦气吸附程度的方法，能够有效缓解气密封装元器件在密封细检漏试验时氦气吸附对检测结果的影响，真实反映产品的密封质量。
以上所述仅为本发明的较好的实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改，等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种缓解气密封装元器件密封细检漏试验氦气吸附程度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：识别组成气密封装元器件结构单元的封装材料；
S2：把对应的封装材料按密封细检漏试验条件放到压力罐里充氦加压；
S3：对氦质谱检漏仪的测试腔进行本底校准，建立测试基线；
S4：从压力罐中取出封装材料后放入氦质谱检漏仪，每隔规定时间测量一次氦气泄漏率R材料，记录直至R材料≤0.5R1时的等待时间t2，其中R1为漏率拒收判据；
S5：对与步骤S1中的封装材料组成相同的气密封装元器件，按所述密封细检漏试验条件放到压力罐里充氦加压；
S6：从压力罐中取出气密封装元器件，放入高温箱烘焙，每烘焙规定时间测试一次氦气泄漏率R元器件，并与步骤S4中的R材料进行比较，当达到R元器件≤0.5R1，并且烘焙时间小于所述等待时间t2时，记录此时的高温烘焙时间t3；
S7：对与步骤S1中的封装材料组成相同的气密封装元器件，按照步骤S6得到的高温烘焙时间t3进行高温烘焙，从而缓解表面氦气吸附程度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述封装材料包括玻璃、陶瓷、金属、涂层及外部密封料。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述密封细检漏试验条件包括充氦压力、压力作用时间和停留时间。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，
在步骤S3中，利用两个标准漏孔对氦质谱检漏仪的测试腔进行本底校准，建立标准漏孔测试基线。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，
在步骤S4中，所述规定时间为5min，每隔5min测试一次氦气泄漏率，并绘制时间与氦气泄漏率的关系图。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，
在步骤S6中，高温箱烘焙温度为125℃，每烘焙5min测试一次氦气泄漏率R元器件。
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