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你有沒有想過,一枚指甲蓋大小的芯片被封裝好之后,里面的電路與外界是隔絕的嗎?答案是否定的。在微電子元件制造中,封裝外殼與引線之間難免存在極細微的縫隙或孔洞,哪怕小到肉眼根本看不見,也可能成為濕氣、腐蝕性氣體入侵的通道,導致芯片在幾個月甚至幾周內失效。為了攔截這些潛在隱患,工程師們設計了一套相當嚴謹的檢測流程——粗檢漏與細檢漏加壓系統。
為什么需要“粗檢"和“細檢"兩道工序?
可以把檢漏想象成篩沙子。粗檢漏負責篩掉較大顆粒的漏洞,細檢漏則對付那些更微小的滲漏點。原因很簡單:如果一開始就用最高精度的儀器去測所有芯片,成本會高得離譜,而且超大漏孔在細檢過程中釋放的氣體可能污染設備。先粗后細,既合理又高效。此外,如果將檢漏順序顛倒,粗檢漏時使用的氟油有可能先封堵住一些細小微孔,導致細檢漏時測不出來。因此行業內的常規做法是先做細檢漏,再做粗檢漏。
粗檢漏:用氣泡“看見"大漏洞
粗檢漏的思路其實很直觀——往芯片封裝內部加壓,看看會不會漏氣。具體操作是,將微電子元件置于真空環境中浸泡一段時間,然后在保持真空的狀態下,通過加壓循環向元件內部注入一種低沸點氟化液(FC-72)進行預處理。
如果元件存在較大尺寸的泄漏通道,FC-72液體會沿著漏孔滲入器件內部。處理完畢后,把元件放入裝有加熱后的高沸點氟化液(FC-40)的泄漏檢測器中。在高溫下,滲入元件內部的FC-72迅速氣化膨脹,腔內壓力升高,于是會從泄漏位置冒出氣泡。操作人員只需觀察——哪個元件冒泡,哪個就是“不合格品"。這套系統的檢測能力相當可觀,能夠測到 100至10?? atm·cc/sec 范圍內的粗泄漏,符合MIL-STD-883方法1014.8條件C的要求。

細檢漏:氦氣出場,無所遁形
粗檢漏之后,那些沒冒泡的元件并不能高-枕-無-憂,因為它們可能帶有更細小的漏孔——微米甚至納米級別的縫隙。這種級別的泄漏,靠氣泡法是看不出來的,需要靈敏度更高的手段。
于是,氦質譜檢漏儀正式登場。操作流程是:先將元件置于加壓艙中,在高壓環境下注入氦氣。如果元件存在細微漏孔,氦氣分子就會“擠"進去。之后將元件轉移至與質譜儀相連的真空室內,真空環境會把元件內部的氦氣“吸"出來,再由氦質譜檢漏儀檢測氦氣的含量。如果測到的氦氣濃度超過設定閾值,就說明元件密封性不達標。
氦氣之所以被選為示蹤氣體,是因為它分子小、穿透力強、化學惰性高,幾乎不會與封裝材料發生不良反應,且在大氣環境中含量極低,背景干擾很小。
嚴格遵循的國際與國內標準
這套粗檢漏和細檢漏加壓系統的設計并非隨心所欲,而是嚴格遵循了一系列國際與國內標準,包括 MIL-STD-883方法1014.8、GJB 548B-2005方法1014.2,以及GJB 360B-2009。
值得一提的是,我國在泄漏檢測領域也有自己的國家標準體系。例如 GB/T 34637-2017《無損檢測 氣泡泄漏檢測方法》 ,其中規定了直接加壓技術的操作規范:清潔被檢表面、密封所有孔洞、加壓至設計壓力的1.15倍以內、保壓至少15分鐘后噴涂起泡溶液,觀察連續氣泡的形成以判定泄漏。在氦氣泄漏檢測方面,也有 GB/T 15823-1995《氦泄漏檢驗》 國家標準,對加壓法(在待測設備中充填氦氣,達到一定壓力后檢測外部氦氣濃度)和噴氦法等方法都作出了明確規定。
此外,從公開資料中還可以看到,我國還有 GB/T 36003—2018《鍍錫或鍍鉻薄鋼板罐頭空罐密封性測試》 等產品專用密封性測試標準,雖然用于包裝領域,但其加壓法原理與電子元器件檢漏有相通之處。
自動化:讓整個檢測流程一氣呵成
在品魁這款系統中,從抽空循環開始,到加壓和排氣循環,整個粗檢漏和細檢漏過程是自動化的。操作員只需要將待測元件放入腔室,設備就會按預設程序自動完成真空抽吸、加壓浸泡、氦氣注入、轉移檢測等一系列步驟。這不僅極大減少了人工操作帶來的誤差,也大幅提高了檢測效率。
系統還配備了微處理控制系統,幾乎可以做到免維護運行,同時自帶氟碳儲罐和自過濾、自監控能力,確保了檢測過程的一致性和可重復性。
粗檢漏和細檢漏系統聽起來遙遠,但它守護的產品其實每天都在你的生活中:手機中的處理器、汽車引擎控制單元、心臟起搏器里的核心芯片、航天器上的控制組件……這些設備的可靠性,都依賴于封裝密封性的完好程度。一枚密封不嚴的芯片,可能在出廠測試時一切正常,但幾個月的濕氣侵蝕后就會悄然失效——這在醫療植入設備或航空航天領域,是絕對不允許的。這套檢漏系統所做的,就是把這種“潛伏的危險"扼殺在萌芽狀態。
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