气密性封装内部水汽含量的控制
光电耦合器内部气氛长期贮存变化的研究
光电耦合器内部气氛长期贮存变化的研究周帅;郑大勇;欧熠;陈海鑫【摘要】According to the internal gas flow principle of hermetic sealing device,the author first analyzed the ini?tial state of the internal atmosphere content of photoelectric coupler and predicated the change status of long-term storage. Then,the prediction results verified through the internal atmosphere analyzer,proved that the gas flow theo?ry could effectively predict the internal atmosphere content sealed in the photoelectric coupler and expose the weak links of encapsulation process in the initial stage of detection. Besides,analyzed the relationship between themea?suring leakage rate and the actual leak rate,suggestions were proposed for prediction accuracy of internal atmo?sphere long-term storage change in the photoelectric coupler.%根据气密封装器件的内部气体流动原理,对光电耦合器内部气氛含量的初始状态进行了分析,对长期贮存的变化状态进行了预测,随后采用内部气氛分析仪验证预测结果,证明了气体流量原理能够有效预测光电耦合器封装内部的气氛含量,并且能够将封装工艺的薄弱环节暴露在检测初始阶段.通过分析测量漏率与真实漏率之间的关系,对提高预测光电耦合器内部气氛含量长期贮存变化的准确性提出了建议.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2016(039)006【总页数】5页(P1292-1296)【关键词】光电耦合器;长期贮存;气体流动原理;内部气氛变化【作者】周帅;郑大勇;欧熠;陈海鑫【作者单位】工业和信息化部电子第五研究所,广州510610;工业和信息化部电子第五研究所,广州510610;中国电子科技集团公司第四十四研究所,重庆400065;工业和信息化部电子第五研究所,广州510610【正文语种】中文【中图分类】TN307气密性封装光电耦合器（以下简称光电耦合器）的可靠性与封装内部残余气氛含量有着密切的关系，长期贮存环境中的温度及湿度对其内部气氛变化都会产生直接的影响，水汽的侵入将导致集电极暗电流ICEO［1-2］增大等性能参数退化。
铝箔袋包装芯片要求的水蒸气参数
铝箔袋包装芯片要求的水蒸气参数铝箔袋是一种常用的包装材料，尤其适用于包装芯片等对水蒸气要求较高的产品。
本文将从水蒸气的角度出发，探讨铝箔袋包装芯片所需的水蒸气参数。
我们需要了解水蒸气的含义。
水蒸气是指水在气态下存在的状态，是无色无味的气体。
在一定的温度和压力下，水会从液态转变为气态，形成水蒸气。
在铝箔袋包装芯片的过程中，水蒸气的存在对芯片的质量和性能有着重要的影响。
在铝箔袋包装芯片时，我们首先需要关注的是水蒸气的透过性。
透过性是指水蒸气从高浓度区域通过材料透过到低浓度区域的能力。
铝箔袋作为一种包装材料，其透过性应尽可能小，以防止外部水蒸气进入袋内影响芯片的质量。
因此，我们要求铝箔袋的透过率应低于一定的标准，以确保芯片的包装质量。
我们还需要关注水蒸气的渗透性。
渗透性是指水蒸气从外部环境通过材料渗透到袋内的能力。
对于铝箔袋包装的芯片而言，我们需要确保袋内的水蒸气含量不会超过一定的限制，以保证芯片的性能和稳定性。
因此，铝箔袋的渗透率应低于一定的标准，以防止外部水蒸气对芯片的影响。
除了透过性和渗透性外，我们还需要考虑水蒸气的吸湿性。
吸湿性是指材料吸收水蒸气的能力。
对于铝箔袋包装的芯片而言，我们要求袋内的湿度保持在一个稳定的水平，过高或过低的湿度都会影响芯片的性能。
因此，铝箔袋的吸湿性应尽可能小，以保持袋内的湿度稳定。
我们还需要关注水蒸气的稳定性。
稳定性是指水蒸气在一定温度和压力下保持稳定状态的能力。
对于铝箔袋包装的芯片而言，我们要求袋内的水蒸气含量在一定的范围内保持稳定，以确保芯片的性能和可靠性。
因此，铝箔袋的稳定性应达到一定的标准，以保持袋内水蒸气的稳定状态。
铝箔袋包装芯片所需的水蒸气参数包括透过性、渗透性、吸湿性和稳定性。
透过性和渗透性应尽可能小，以防止外部水蒸气对芯片的影响；吸湿性应尽可能小，以保持袋内湿度的稳定；稳定性应达到一定的标准，以保持袋内水蒸气的稳定状态。
通过合理选择铝箔袋的材料和结构，我们可以满足这些水蒸气参数的要求，确保芯片在包装过程中的质量和性能。
MEMS封装可靠性测试规范
MEMS封装可靠性测试规范MEMS 封装可靠性测试规范华中科技大学微系统中心MEMS 封装可靠性测试规范1. 引言1.1 MEMS 概念微光机电系统(Micro ElectroMechanical Systems—MEMS)，以下简称 MEMS。
MEMS 是融合了硅微加工、LIGA(光刻、电铸和塑铸)和精密机械加工等多种微加工技术，并应用现代信息技术构成的微型系统。
它在微电子技术的基础上发展起来的，但又区别于微电子技术。
它包括感知外界信息 (力、热、光、磁、电、声等)的传感器和控制对象的执行器，以及进行信号处理和控制的电路。
MEMS 器件和传统的机器相比，具有体积小、重量轻、耗能低、温升小、工作速度快、成本低、功能强、性能好等特点。
MEMS 封装可靠性测试规范所含范围 1.2本可靠性测试规范涉及到在 MEMS 封装工艺中的贴片(包括倒装焊、载带自动焊)、引线键合、封盖等几个重要工艺的可靠性测试。
每步工艺的测试项目可根据具体器件要求选用。
2. 贴片工艺测试2.1 贴片工艺测试要求贴片工艺是将芯片用胶接或焊接的方式连接到基座上的工艺过程。
胶接或焊接的质量要受到加工环境与工作环境的影响，因此要对胶接或焊接的质量与可靠性进行测试。
胶接或焊接处表面应均匀连接，无气孔，不起皮，无裂纹，内部无空洞，并能承受一定的疲劳强度。
在热循环、热冲击、机械冲击、振动、恒定加速度等环境工作时，芯片与基座应连接牢固，不能产生过大的热应力。
芯片与基座无裂纹。
2.2 贴片工艺测试项目测试项目测试说明失效判据外部目检外观缺陷 50 倍放大镜检查芯片剪切强度大于最小剪切强度加力方向应与衬底表面方向平行芯片与基座的附拉力方向应与衬底表面方向垂直大于最小抗拉力着强度芯片与基座连接沿横截面贴光栅，用云纹干涉仪来测应变大于 0.1, 其应力应变场处的应力应变检测焊点或胶接处内部的空隙 X 射线照相空隙长度和宽度小于接触面积的 10, 芯片脱离、有裂纹高温高湿 85?、85,RH、1000h芯片脱离、有裂纹恒定加速度一般 30000g一般 1500g、0.5ms 芯片脱离、有裂纹机械冲击一般-65?,150?、10 次温度循环芯片脱离、有裂纹一般-40?,100?、5min/10sec 热冲击芯片脱离、有裂纹一般 20,2000Hz，20g 芯片脱离、有裂纹扫频振动沿芯片表面法线方向无冲击地拉芯片小于最小外加应力倒装片拉脱试验3.1 引线键合工艺测试要求引线键合工艺是用金或铝线将芯片上的信号引出到封装外壳的管脚上的工艺过程。
半导体器件的贮存寿命
半导体器件的贮存寿命时间:2008-09-03 08:34来源:可靠性论坛作者:张瑞霞，徐立生，高兆丰点击: 1291次１引言高可靠半导体器件在降额条件（Tj＝１００℃）下的现场使用失效率可以小于１０－８／ｈ，即小于10FIT，按照偶然失效期的指数分布推算，其平均寿命MTTF大于１０８ｈ，即大于１００００年。
据文献报导，电子元器件的贮存失效率比工作失效率还要小一个数量级１引言高可靠半导体器件在降额条件（Tj＝１００℃）下的现场使用失效率可以小于１０－８／ｈ，即小于10FIT，按照偶然失效期的指数分布推算，其平均寿命MTTF大于１０８ｈ，即大于１００００年。
据文献报导，电子元器件的贮存失效率比工作失效率还要小一个数量级，即小于１Ｆｉｔ。
国内航天用电子元器件有严格的超期复验规定，航天各院都有自己的相应标准，其内容大同小异［１］。
半导体器件在Ι类贮存条件下的有效贮存期最早规定为３年，后放宽到４年，最近某重点工程对进口器件又放宽到５年，比较随意。
同时规定，每批元器件的超期复验不得超过２次。
美军标规定对贮存超过３６个月的器件在发货前进行Ａ１分组、Ａ２分组以及可焊性检验［２］，并没有有效贮存期的规定。
在俄罗斯军用标准中，半导体器件的最短贮存期一般为２５年，器件的服务期长达３５年，和俄罗斯战略核武器的设计寿命３０年相适应。
然而，国内对于半导体器件的贮存寿命尤其是有效贮存期有着不同的解释，在认识上存在着误区。
国内的超期复验的规定过严，有必要参考美、俄的做法加以修订，以免大量可用的器件被判死刑，影响工程进度，尤其是进口器件，订货周期长，有的到货不久就要复验，在经济上损失极大。
２芯片和管芯的寿命预计高可靠半导体器件通常采用成熟的工艺、保守的设计（余量大）、严格的质量控制、封帽前的镜检和封帽后的多项筛选，有效剔除了早期失效器件。
用常规的寿命试验方法无法评估其可靠性水平，一般采用加速寿命试验方法通过阿列尼斯方程外推其MTTF，其芯片和管芯的寿命极长，通常大于１０８ｈ，取决于失效机构激活能和器件的使用结温。
陶瓷封装电路内部水汽的稳定性控制XXXX0515
陶瓷封装电路内部水汽的稳定性控制摘要：简述了集成电路陶瓷封装内部水汽含量的不稳定性，主要是由粘接材料导电胶在高温下分解释放出的水汽所造成的。
不同的封装温度内部水汽含量不一样。
说明导电胶应充分固化，尽可能在较低的温度下进行封盖。
1 引言随着电子装备和系统对可靠性和使用期的要求不断提高，对于集成电路的质量和可靠性以及寿命贮存期提出了更高要求。
目前集成电路内部水汽已成为影响可靠性的一个重要因素，对集成电路封装的水汽含量已有明确的要求。
根据GJB597A-96 《半导体集成电路总规范》3.5.1条及GJB548A-96《微电子器件实验方法和程序》方法1018条规定：“完成所有筛选试验之后的器件，其内部水汽含量在100℃条件下不得超过5×10 -3”[1]。
集成电路封装内部如果含有一定的水汽，有可能吸附在芯片表面，吸附的水膜会呈现导电性，在电场作用下导致漏电流增加，尤其是水中溶入的一些杂质和污染物，会引起pn结反向漏电流增加、反向击穿电压下降、表面反型、电流放大系数衰退，使得器件电性能变化或退化，而电特性退化常呈现饱和特性，当器件特性有余量时不易发现，没有余量时就会发生特性退化[2]。
水汽吸附在芯片表面，在通电情况下，在电场作用下，金属铝膜将会发生电化学反应而对铝膜造成腐蚀，这是以原电池形式的两个电极过程而进行的。
由于水是良好的电介质，并且由于溶解于水中的盐类的水解作用，加速了电化学反应。
当水中含有Cl-，F-，P-，Na+等离子时，会加速铝的腐蚀。
而铝腐蚀一旦开始，就会不断腐蚀下去直到断条，严重影响器件的可靠性和寿命。
此种现象同样也会出现在压焊点和压焊的硅铝丝上[3]。
2 内部水汽的来源IC封装内部水汽的来源主要有两个方面，一是来自封装环境气氛中的水份，二是来自封装管壳和芯片表面吸附的水份以及粘接材料中的水份。
由于水分子的亲和力，水汽在管壳腔体或芯片表面容易吸附形成一层水分子膜。
尤其是封装管壳的内表面粗糙，存在凹凸不平，而凹陷处对水分子的吸附力远大于平面处的吸附力，因此在表面的凹陷处水分子容易集聚。
集成电路平行缝焊封装技术
4工业技术 半导体集成电路已广泛应用航空航天、海洋极地等领域，这些领域的环境条件给外壳封装提出了更高的要求，外壳封装不断改进封装形式与技术以保护器件的内部芯片，同样的平行缝焊外壳封装技术也在不断提高与完善。
1 平行缝焊原理 平行缝焊是单面双电极接触电阻焊，是滚焊的一种[1]。
利用两个圆锥形滚轮电极与盖板相对运动，脉冲焊接电流从一个滚轮电极通过盖板和焊框，到达另一个滚轮电极回到电源，电流通过滚轮电极与盖板及盖板与焊框之间存在的接触电阻，产生焦耳热量，局部熔融形成焊点，组成连续焊缝。
与熔封炉焊接相比，缝焊工艺热量集中在密封区局部，器件内部芯片未受到高温的作用[2]。
平行缝焊的特点是局部产生高温，外壳内部的芯片温度低，对芯片不产生热冲击。
2 平行缝焊生产条件 环境温度20℃～25℃；湿度35%～50%；洁净度≤1000级；风速≥0.2m/s。
电路烘焙温度150℃；时间48 h； 氮气流量8L/min ；预烘温度150℃；时间60min。
焊接夹具、镊子、指套、放静电腕带、铝盘。
焊接电极、配套盖板。
显微镜、氦质谱检漏仪。
3 主要参数的设置 可以采用的封装形式有：矩形封，圆形封，椭圆封，阵列封[3]。
焊接电流：1）扁平陶瓷0.26～0.40kA；2）双列陶瓷0.28～0.42kA；3）镀镍盖板0.30～0.46kA。
焊接时间1ms～3ms；压力600g～1500g；速度0.4～0.6in/s；露点≤－40℃；含氧量≤400ppm；4 缝焊封盖过程控制 检查手套箱，氮气，冷却水离子水水面,机械泵油面。
管道接头处求密封良好。
机械泵抽真空达到0.2Torr以下。
打开电源、启动计算机。
进入计算机控制界面，选择封装程序，将外壳放置在封装夹具上，进行缝焊操作。
禁用徒手触摸原材料。
电路盖板和金属上框要对位准确,不能偏移。
注意压盖板的顶针的状态。
目检焊接后表面应清洁光亮，无污、无划痕、无变形。
显微镜下电路外壳盖板两个边的边缘形成了两条平行的、由重叠的焊点组成的连续的焊缝。
封装腔体内氢气含量控制
的器 件 内部氢气 含量 的变 化情况 ，见 表 ２ 。
表 ２ 导 电胶 装 片 的合 金 封 帽 电 路 １ ５ ｏ ０ ０ ｈ贮 存 前 后 ２ １ ０ Ｃ 的 氢气 含量 变 化
是 电路经 过 １ ５℃ １ ８ｈ高 温筛选 后 ．其 内部氢气 ２ ６ 含 量 也 要 ≤４ ０ ０ ｐ ｍ：再 者 。电 路 寿 命 试 验 后 。 ０ ｐ
６ ４ １ ０ ２ ０ １ ０ ４ ９５ ０ ２ ３ ０ ４９ ０
６１０ ６３０ ９１０ ９８０ １ ０ ０ ０ ０ ０ ７５ ０
的 电路 ．因高温下 易分 解而 使氢气 含 量较 高 ．这 也 是气 密性封 装 中对 氢敏 感 的器件 不使 用含有 机 材料 的重要 原 因 ：采用 合金 烧结 芯 片和焊 料焊接 ，平 行 缝 焊 的内部 氢 气 含量 非 常低 ．但采 用带 Ａ ８ Ｓ ２ ｕ ０ｎ ０
Ｄ Ｎ ｌ Ｈ Ｎ ｔＫ Ｋ ｏ ｔ Ｕ Ｎ｜ Ｉ Ｎ ｌ ｚ ｃ Ａ Ｐ Ａ ｘ ＧＹ Ｈ Ａ Ｊ Ｇ ＨＹ Ａ ＮＥ Ｎ Ｕ ＮＳ Ａ
第 ２ 期
丁 荣 峥 等 ：封装 腔 体 内氢 气 含 量 控 制
２２ 合金 焊料 装片 ． ａ ）合 金焊料 装 片 ，平 行缝 焊
制 在 ≤１０ ０ｐ ｍ、氦气 控制在 ≤１０ ０ｐ ｍ 的工 艺 ０ ｐ ０ ｐ
合 金 焊料 片 的镀 Ｎ — ｕ可 伐 盖 板 熔 封 的 器 件 ．其 ｉＡ 氢气 含量 相对较 高 。
２ 高 温 贮 存 后 平 行 缝 焊 、Ａｕ ０ ｎ ０ ８ Ｓ ２
合 金 封 帽器 件 的 内部 氢气 含 量 分 析
２１ 导 电胶 类装 片 ． 氰 酸酯 导 电胶 粘接 芯 片 ．Ａ ８ Ｓ ２ ｕ ０ ｎ ０合金 封 帽 ＣＧ ８ Ｐ Ａ ４，经过 １５ ｏ ２ Ｃ、１０ ０ｈ贮 存 和未进 行贮 存 ０
产学研齐聚共话封装水气含量解决方案
船舶重工集团第七零 七所 、 第七二四所 、 第七二二所 ；国营
电子 ７ ３厂 ；河 北科技 大学 ；中 电集 团公 司第 十研究 所 、 １ 第二 十研究所 。
产 学研 齐 聚
本次设计定 型鉴定 会邀请 了国内微 电子 领域 的著名专 家和用户代表共 １ ３人组成 了鉴定委员会专家组 ， 白丁研究 员担任鉴定委 员会主任 ，金玉 丰教授 、谢金华研 究员担任
副 主任 。
共话封装水气含量解 决方案
由中国电子学会生产技术学分会 电子封装专委会主办 、
环宇 企业 集团协办的 “ 解决 电子元器件封装水气含量 问题 ”
的技术交流会于 ２ ０ ０ ６年 １ 月 １日在北京应物会议 中心隆重 １
２０ ０ ６年在信息产业部 、中电集 团公 司和地方政府等领
证委员会和信 息产业部主持召开了中国电子科技集团公司第
五十八研 究所 ２ ０ 年度新品设计定型 暨成果鉴定会 ，会议 ０６ 取得 了圆满成功。
了坚 实的基础和保证表示祝贺 。希 望 ５ ８所充分发挥 自身优
势 ，创造 出具 有 ５ ８所品牌 的微 电子专业领域 ，加强产品的 推广应用 工作 ，为我国的微电子事业作 出更大 的贡献 。
定型暨成果鉴定会 ， 对上级领导一贯 的关怀和指导 ， 用户 主
部 电子局谭锐处长 ；中国 电子元器件质 量认证委员会 秘书 处胡 天籁研 究员 ；信息 产业部元器件管 理 中心段海 山研究
员 ；某部 电子元器件合 同管理办公室 司小江参谋 ；无锡 市
经委王卫处 长 、祁杭峰处 长等 。
维普资讯
第 ７卷 ， １ 第 期
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
气密性封装内部水汽含量的控制
丁荣峥
【期刊名称】《电子与封装》
【年(卷),期】2001(001)001
【摘要】气密性封装内部水汽含量过高,会使芯片及电连接系统发生各种物理化学反应,从而造成器件参数不稳定甚至失效,为了保证空封半导体器件的可靠性,生产上不仅需要检测器件封装的气密性,而且需对器件内部水汽含量进行有效的控制.因国
内许多生产单位不具备对内部水汽含量进行有效控制的条件和检测设备,因而通过
本文的讨论并采用有效防止水汽存在或引入器件的内部,使水汽含量控制在规定的
范围内(GJB548A-96、CJB33A-97规定内部水汽含量为:100±5℃,烘24小时以上,小于5000ppmV,且这是最低要求).因要使器件(未经钝化处理)无因水汽引起的失效,最稳妥的办法是使器件内部水汽含量小于500ppmV;实际上,对大多数器件内部水
汽含量若能保持在1000ppmv以下即能保证器件可靠运行.我们采用合金烧结芯片、合金封帽的器件其内部水汽含量控制在300ppmV左右,聚合物导电胶装片、合金
封帽的在1200ppmV左右,银玻璃装片、Pb-Sn-Ag合金封帽的在3000ppmV左右,即便有某些偏差,亦能保证内部水汽含量控制在较低的范围内,使生产的器件可靠性大大提高,并能100%通过水汽含量检测.
【总页数】5页(P34-38)
【作者】丁荣峥
【作者单位】无锡微电子科研中心三室,
【正文语种】中文
【中图分类】TN305.94
【相关文献】
1.元器件的封装气氛及内部材料物质对其内部水汽含量的影响 [J], 许桂芳
2.IC电路封装内部水汽含量的分析与控制研究 [J], 谢康;李丙旺;洪明
3.密封封装内部水汽含量判据研究 [J], 杨晨;张素娟
4.微电路封装产品内部水汽含量的分析与控制方法 [J], 陈鹏;欧昌银
5.金属外壳封装电路内部水汽含量的分析与控制措施 [J], 侯育增;洪明
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。