看不見(jiàn)的漏孔如何檢測(cè)？粗檢漏和細(xì)檢漏加壓系統(tǒng)告訴你答案

　　你有沒(méi)有想過(guò)，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(xì)微的縫隙或孔洞，哪怕小到肉眼根本看不見(jiàn)，也可能成為濕氣、腐蝕性氣體入侵的通道，導(dǎo)致芯片在幾個(gè)月甚至幾周內(nèi)失效。為了攔截這些潛在隱患，工程師們?cè)O(shè)計(jì)了一套相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋z測(cè)流程——粗檢漏與細(xì)檢漏加壓系統(tǒng)。

　　為什么需要“粗檢"和“細(xì)檢"兩道工序?

　　可以把檢漏想象成篩沙子。粗檢漏負(fù)責(zé)篩掉較大顆粒的漏洞，細(xì)檢漏則對(duì)付那些更微小的滲漏點(diǎn)。原因很簡(jiǎn)單：如果一開始就用最高精度的儀器去測(cè)所有芯片，成本會(huì)高得離譜，而且超大漏孔在細(xì)檢過(guò)程中釋放的氣體可能污染設(shè)備。先粗后細(xì)，既合理又高效。此外，如果將檢漏順序顛倒，粗檢漏時(shí)使用的氟油有可能先封堵住一些細(xì)小微孔，導(dǎo)致細(xì)檢漏時(shí)測(cè)不出來(lái)。因此行業(yè)內(nèi)的常規(guī)做法是先做細(xì)檢漏，再做粗檢漏。

　　粗檢漏：用氣泡“看見(jiàn)"大漏洞

　　粗檢漏的思路其實(shí)很直觀——往芯片封裝內(nèi)部加壓，看看會(huì)不會(huì)漏氣。具體操作是，將微電子元件置于真空環(huán)境中浸泡一段時(shí)間，然后在保持真空的狀態(tài)下，通過(guò)加壓循環(huán)向元件內(nèi)部注入一種低沸點(diǎn)氟化液(FC-72)進(jìn)行預(yù)處理。

　　如果元件存在較大尺寸的泄漏通道，F(xiàn)C-72液體會(huì)沿著漏孔滲入器件內(nèi)部。處理完畢后，把元件放入裝有加熱后的高沸點(diǎn)氟化液(FC-40)的泄漏檢測(cè)器中。在高溫下，滲入元件內(nèi)部的FC-72迅速氣化膨脹，腔內(nèi)壓力升高，于是會(huì)從泄漏位置冒出氣泡。操作人員只需觀察——哪個(gè)元件冒泡，哪個(gè)就是“不合格品"。這套系統(tǒng)的檢測(cè)能力相當(dāng)可觀，能夠測(cè)到 100至10?? atm·cc/sec 范圍內(nèi)的粗泄漏，符合MIL-STD-883方法1014.8條件C的要求。

　　細(xì)檢漏：氦氣出場(chǎng)，無(wú)所遁形

　　粗檢漏之后，那些沒(méi)冒泡的元件并不能高-枕-無(wú)-憂，因?yàn)樗鼈兛赡軒в懈?xì)小的漏孔——微米甚至納米級(jí)別的縫隙。這種級(jí)別的泄漏，靠氣泡法是看不出來(lái)的，需要靈敏度更高的手段。

　　于是，氦質(zhì)譜檢漏儀正式登場(chǎng)。操作流程是：先將元件置于加壓艙中，在高壓環(huán)境下注入氦氣。如果元件存在細(xì)微漏孔，氦氣分子就會(huì)“擠"進(jìn)去。之后將元件轉(zhuǎn)移至與質(zhì)譜儀相連的真空室內(nèi)，真空環(huán)境會(huì)把元件內(nèi)部的氦氣“吸"出來(lái)，再由氦質(zhì)譜檢漏儀檢測(cè)氦氣的含量。如果測(cè)到的氦氣濃度超過(guò)設(shè)定閾值，就說(shuō)明元件密封性不達(dá)標(biāo)。

　　氦氣之所以被選為示蹤氣體，是因?yàn)樗肿有?、穿透力?qiáng)、化學(xué)惰性高，幾乎不會(huì)與封裝材料發(fā)生不良反應(yīng)，且在大氣環(huán)境中含量極低，背景干擾很小。

　　嚴(yán)格遵循的國(guó)際與國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

　　這套粗檢漏和細(xì)檢漏加壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并非隨心所欲，而是嚴(yán)格遵循了一系列國(guó)際與國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，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(guó)在泄漏檢測(cè)領(lǐng)域也有自己的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系。例如 GB/T 34637-2017《無(wú)損檢測(cè) 氣泡泄漏檢測(cè)方法》 ，其中規(guī)定了直接加壓技術(shù)的操作規(guī)范：清潔被檢表面、密封所有孔洞、加壓至設(shè)計(jì)壓力的1.15倍以內(nèi)、保壓至少15分鐘后噴涂起泡溶液，觀察連續(xù)氣泡的形成以判定泄漏。在氦氣泄漏檢測(cè)方面，也有 GB/T 15823-1995《氦泄漏檢驗(yàn)》 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)加壓法(在待測(cè)設(shè)備中充填氦氣，達(dá)到一定壓力后檢測(cè)外部氦氣濃度)和噴氦法等方法都作出了明確規(guī)定。

　　此外，從公開資料中還可以看到，我國(guó)還有 GB/T 36003—2018《鍍錫或鍍鉻薄鋼板罐頭空罐密封性測(cè)試》 等產(chǎn)品專用密封性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，雖然用于包裝領(lǐng)域，但其加壓法原理與電子元器件檢漏有相通之處。

　　自動(dòng)化：讓整個(gè)檢測(cè)流程一氣呵成

　　在品魁這款系統(tǒng)中，從抽空循環(huán)開始，到加壓和排氣循環(huán)，整個(gè)粗檢漏和細(xì)檢漏過(guò)程是自動(dòng)化的。操作員只需要將待測(cè)元件放入腔室，設(shè)備就會(huì)按預(yù)設(shè)程序自動(dòng)完成真空抽吸、加壓浸泡、氦氣注入、轉(zhuǎn)移檢測(cè)等一系列步驟。這不僅極大減少了人工操作帶來(lái)的誤差，也大幅提高了檢測(cè)效率。

　　系統(tǒng)還配備了微處理控制系統(tǒng)，幾乎可以做到免維護(hù)運(yùn)行，同時(shí)自帶氟碳儲(chǔ)罐和自過(guò)濾、自監(jiān)控能力，確保了檢測(cè)過(guò)程的一致性和可重復(fù)性。

　　粗檢漏和細(xì)檢漏系統(tǒng)聽起來(lái)遙遠(yuǎn)，但它守護(hù)的產(chǎn)品其實(shí)每天都在你的生活中：手機(jī)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(shè)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(yán)的芯片，可能在出廠測(cè)試時(shí)一切正常，但幾個(gè)月的濕氣侵蝕后就會(huì)悄然失效——這在醫(yī)療植入設(shè)備或航空航天領(lǐng)域，是絕對(duì)不允許的。這套檢漏系統(tǒng)所做的，就是把這種“潛伏的危險(xiǎn)"扼殺在萌芽狀態(tài)。