鍍金蓋板上的綠激光標識技術(shù)

郭 偉

（中國電子科技集團公司第58研究所，江蘇 無錫 214035）

鍍金蓋板上的綠激光標識技術(shù)

郭 偉

（中國電子科技集團公司第58研究所，江蘇 無錫 214035）

鍍金蓋板廣泛用于軍品集成電路的氣密性封裝中，其表面標識通常采用油墨移印工藝，但油墨移印的標識在篩選或考核過程中有時存在部分脫落的風險，造成鑒定難以通過。在鍍金蓋板上的綠激光標識技術(shù)，不僅解決了鍍金蓋板標識脫落的問題，而且解決了高可靠集成電路鍍金蓋板表面標識產(chǎn)品序列號的工藝難題。激光標識后的樣品，順利通過了按GJB548B要求進行的溫度循環(huán)、熱沖擊、耐溶劑和鹽霧等可靠性試驗。對鍍金蓋板的激光標識區(qū)域進行了電鏡掃描和解剖分析的結(jié)果表明，標識區(qū)域鍍金層成份和金層厚度基本沒有變化。

氣密性封裝；鍍金蓋板；綠激光標識；鹽霧試驗

1 引言

電路表面的標識不僅表明了電路的身份，更是其長期使用后出現(xiàn)問題時便于盡快分析的保障。因此，電路在篩選考核過程中，其標識的可靠性在多個考核項目中均有嚴格的要求。一旦出現(xiàn)標識異常，整批電路的鑒定均會受到影響。

目前，氣密性封裝的集成電路，因其采用的外殼結(jié)構(gòu)以及蓋板的材料不同，通常采用油墨移印和紅外激光打標兩種標識工藝。前者適于鍍金蓋板和陶瓷表面的標識，后者適于鍍鎳蓋板和陶瓷表面標識。

而從目前國內(nèi)采用鍍金蓋板封裝的集成電路來看，在篩選或考核過程中采用油墨移印時常會出現(xiàn)標識脫落的情況。一方面是因為油墨移印的標識與蓋板的結(jié)合強度存在缺陷；另一方面是油墨移印為陽印工藝，經(jīng)過后期篩選和考核過程中的外力摩擦（如考核試驗過程中的耐溶劑試驗）后容易脫落導致不合格。另外，隨著客戶要求的提高，許多集成電路要求在蓋板正面進行序列號標識，而這是油墨移印從生產(chǎn)效率上難以克服的難題。

文中介紹的鍍金蓋板上的綠激光標識技術(shù)，不僅解決了鍍金蓋板標識脫落的問題，同時很容易即可實現(xiàn)電路蓋板表面內(nèi)容與序列號同時標識的問題。

2 綠激光標識技術(shù)

2.1綠激光與通常用紅外激光的區(qū)別

與目前通常用的紅外激光相比，綠激光因其具有波長短、光斑和熱影響區(qū)小且易于被金層吸收熱量的特點，而被用于鍍金蓋板表面的標識。綠激光與常用紅外激光的區(qū)別見表1。

表1 綠激光與常用紅外激光的區(qū)別

2.2綠激光的標識技術(shù)

中微高科公司采用XC-10綠激光打標機進行鍍金蓋板表面的激光標識。激光標識參數(shù)需要根據(jù)鍍金蓋板的表面狀態(tài)進行相應(yīng)的調(diào)整。打標參數(shù)調(diào)整（參考范圍見表2）的標準為，樣品打標后金層完好（光亮）無燒穿（發(fā)白）情況，見圖1。

表2 XC-10綠激光打標機主要參數(shù)調(diào)整范圍（僅供參考）

圖1 綠激光打標標樣對比

3 綠激光標識后的可靠性試驗

3.1試驗項目的確定

鍍金表面采用綠激光進行標識后，一般認為最可能的不良影響是蓋板標識區(qū)域的耐鹽霧特性變差。因此，首先對激光標識后的樣品按GJB548B方法1009.2進行24 h鹽霧試驗；試驗合格后再重新制備樣品，按GJB548B方法2015.1進行耐溶劑性（含耐磨擦）試驗；最后按GJB548B要求對樣品依次進行溫循、熱沖擊、耐濕等試驗。

3.1.1 耐鹽霧24 h試驗

選擇2種型號的進口鍍金蓋板，激光打標（內(nèi)容和序列號）后按GJB548B方法1009.2進行24 h鹽霧試驗，結(jié)果全部合格（蓋板本身鍍層的失效除外），見圖2。

圖2 2種蓋板24 h鹽霧試驗結(jié)果

把以上試驗中的12#、13#、14#、15#樣品追加24 h（共48 h）鹽霧試驗，結(jié)果仍合格，見圖3；本項實驗一共進行了十幾種鍍金蓋板（含部分鍍金熱沉）的激光打標后的耐鹽霧試驗，結(jié)果全部合格（蓋板自身的銹蝕除外），均未見綠激光標識本身加重了蓋板銹蝕的情況出現(xiàn)。

圖3 48 h（24 h+24 h）鹽霧試驗結(jié)果

3.1.2 耐溶劑性（含耐摩擦）試驗

用激光打標后的樣品，按GJB548B方法2015.1進行耐溶劑性試驗，結(jié)果合格；再對樣品進行摩擦試驗，即使蓋板表面出現(xiàn)嚴重的梳狀擦痕，而標識依舊清晰合格，見圖4。

3.1.3 其他相關(guān)試驗

用激光打標后的樣品，隨同其他鑒定產(chǎn)品一起按GJB548B要求進行相關(guān)試驗（主要為溫循、熱沖擊和耐濕并追加24 h鹽霧等）。試驗后標識清晰合格，見圖5。

圖4 蓋板耐摩擦試驗

圖5 篩選試驗后樣品標識清晰

3.2實驗結(jié)果討論

3.2.1 綠激光打標為何沒有造成鹽霧銹蝕加重

蓋板鍍金層厚度不是影響銹蝕的主要因素：相關(guān)資料[1]以及我們的試驗均表明，造成鍍金蓋板鹽霧銹蝕失效的主要原因是金層表面的孔洞（圖6為鍍金蓋板銹蝕孔洞的微觀圖片），即鍍金蓋板表面的金層孔隙率是影響鍍金蓋板銹蝕的主要原因，而與鍍金層本身的厚度關(guān)系不大。

圖6 鍍金蓋板金層銹蝕孔洞的微觀圖片

綠激光打標對鍍金層厚度基本無影響：采用同一片進口鍍金蓋板進行綠激光打標，然后對綠激光未打標區(qū)域（蓋板位置1）和附近打標區(qū)域（蓋板位置2）的金層分別進行EDS能譜分析和縱向切片，以判斷打標前后金層的成份變化和金層厚度的變化。EDS能譜分析結(jié)果見表3，縱向切片結(jié)果見圖7和表4。結(jié)果表明，綠激光打標后的金層成份和金層厚度基本沒有變化。

表3 未打標區(qū)域和打標區(qū)域的EDS能譜分析

圖7 鍍金蓋板不打標與綠激光打標區(qū)域的解剖圖

表4 未打標區(qū)域和附近打標區(qū)域的金層厚度

3.2.2 綠激光打標為何一定程度上改善了蓋板的耐鹽霧特性

在用綠激光打標的樣品，進行耐鹽霧試驗的過程中發(fā)現(xiàn)，綠激光打標區(qū)域不僅沒有增加銹蝕，反而在一定程度上降低了蓋板的銹蝕，即提高了鍍金蓋板的耐鹽霧特性，見圖8。

初步認為，鍍金蓋板經(jīng)綠激光打標后，清除了蓋板打標區(qū)域的有機沾污，提高了蓋板打標區(qū)域表面的光潔度；因此，在鹽霧試驗過程中，蓋板表面經(jīng)激光處理的部分相對來講鹽溶液流經(jīng)的速度快、難以吸附，進而減少了蓋板表面的銹蝕程度[2]。

圖8 蓋板激光打標區(qū)銹蝕減少

4 結(jié)束語

鍍金蓋板上的綠激光標識技術(shù)，不僅解決了油墨標識的脫落問題，降低了產(chǎn)品在鑒定階段的風險，更為愈來愈多高可靠性產(chǎn)品的正面標識序列號提供了切實可行的解決辦法。同時，由于激光標識不會對電路產(chǎn)生熱應(yīng)力影響，故亦解決了模塊電路封帽后的標識問題（模塊電路因其耐熱性差，一般不能封帽后移印標識）。

[1] 鄭關(guān)林. 鍍金層鹽霧試驗機理及方法探討[J].

[2] 杜迎. 集成電路可靠性試驗——鹽霧技術(shù)研究[J]. 半導體技術(shù)，29（9）.

Green Laser Marking Technology on Gold-plated Lid

GUO Wei
（China Electronics Technology Group Corporation No.58Research Institute,Wuxi214035,China）

Gold Plated lid can be widely used for Hermetic package of integrated circuits.The marks on lid surface are usually made by offset printing with ink. But the ink mark, in the authentication process, exist partially exfoliated risk (Cause authentication through difficult). The green laser marking technology on gold-plated lid, has solved the problem well which marking falls off on gold-plated lid. At the same time also solves the process problem which printing serial number on gold-plated lid of the high reliability integrated circuits. The samples after laser marking,successfully passed the test of temperature cycle,heat concussion and the salt-fog test required by GJB548B standard. Laser marking area of gold-plated lid were analyzed by SEM and dissection. The results showed that the composition and thickness of the laser marking gold layer were unchanged.

hermetic package; gold-plated lid; green laser marking; salt-fog test

TN305.94

A

1681-1070（2014）10-0001-03

2014-04-24