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    光學(xué)檢漏的試驗(yàn)時(shí)間問(wèn)題

    2021-12-02 09:09:50肖漢武
    真空與低溫 2021年6期
    關(guān)鍵詞:標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)

    肖漢武

    (中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所,江蘇 無(wú)錫 214035)

    0 引言

    與傳統(tǒng)的檢漏技術(shù)不同,光學(xué)檢漏(Optical leak test,OLT)可以一步完成細(xì)檢漏、粗檢漏過(guò)程,且檢測(cè)時(shí)間(即試驗(yàn)時(shí)間)明顯低于傳統(tǒng)的氦質(zhì)譜細(xì)檢漏和碳氟化合物粗檢漏,是一種效率極高的檢漏技術(shù)。

    光學(xué)檢漏方法于1994年最早被引入了美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)STD-MIL-883E“微電路試驗(yàn)方法”中,經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn),在STD-MIL-883J中給出了光學(xué)檢漏的漏率計(jì)算公式[1],之后該檢漏方法得以快速推廣應(yīng)用。我國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 548B-2005“微電子器件試驗(yàn)方法和程序”中第5節(jié)的方法1014.2引入光學(xué)粗檢漏(試驗(yàn)條件C4)、光學(xué)粗/細(xì)檢漏(試驗(yàn)條件C5)。正在修訂中的GJB 548C也直接引用了STD-MIL-883J中關(guān)于光學(xué)檢漏試驗(yàn)方法的最新規(guī)定,但其應(yīng)用才剛剛起步。

    STD-MIL-883J雖然給出了光學(xué)檢漏的漏率計(jì)算公式,但對(duì)于光學(xué)檢漏的試驗(yàn)時(shí)間、壓力等均未明確規(guī)定,與傳統(tǒng)氦質(zhì)譜細(xì)檢漏、碳氟化合物粗檢漏中明確的試驗(yàn)條件(壓力、等待時(shí)間t1、t2)一樣,這些試驗(yàn)條件對(duì)具體的檢漏過(guò)程有重要的指導(dǎo)意義。本文主要討論光學(xué)檢漏中蓋板剛度與試驗(yàn)時(shí)間、壓力及標(biāo)準(zhǔn)漏率之間的關(guān)系,計(jì)算了各種芯腔體積下為確保足夠的檢漏靈敏度所必須的最短試驗(yàn)時(shí)間。

    1 試驗(yàn)時(shí)間的計(jì)算

    1.1 試驗(yàn)時(shí)間

    光學(xué)檢漏是利用光學(xué)干涉儀測(cè)量檢漏加壓過(guò)程中,因加壓氣體通過(guò)漏孔進(jìn)入封裝腔體內(nèi)使得內(nèi)部壓力發(fā)生變化進(jìn)而導(dǎo)致封裝蓋板物理形變發(fā)生的形變變化量,并將這種蓋板物理形變變化量轉(zhuǎn)換成封裝的實(shí)際漏率。與傳統(tǒng)的氦質(zhì)譜檢漏類似,光學(xué)檢漏需要對(duì)待檢測(cè)器件進(jìn)行加壓。具體的檢漏步驟為:首先將待檢測(cè)封裝蓋板放置在加壓腔室內(nèi),系統(tǒng)對(duì)加壓腔室先施加一個(gè)正弦曲線的壓力過(guò)程,同時(shí)測(cè)量蓋板的相應(yīng)形變并自動(dòng)計(jì)算封裝蓋板剛度值;然后系統(tǒng)開(kāi)始標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試周期,即按照設(shè)定的加壓壓力對(duì)腔室加壓,并維持加壓壓力。加壓穩(wěn)定后,封裝腔體內(nèi)外存在一個(gè)固定的壓力差,在此壓差作用下,封裝蓋板迅速凹陷。若封裝存在漏孔缺陷,加壓氣體(以氦氣為例)通過(guò)漏孔進(jìn)入封裝腔體內(nèi)使得內(nèi)部出現(xiàn)氦氣分壓。此時(shí)蓋板內(nèi)外兩側(cè)壓力差開(kāi)始變小,其差值在一個(gè)測(cè)試周期內(nèi)隨時(shí)間而變化。測(cè)試周期內(nèi)蓋板兩側(cè)壓差的變化使得蓋板凹陷程度逐漸減小,激光干涉儀測(cè)量封裝蓋板物理形變的變化量(即試驗(yàn)最后時(shí)刻與加壓后達(dá)到最大形變時(shí)刻的蓋板形變量差值),通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算出該封裝的實(shí)際漏率。最后,加壓腔室內(nèi)氣體釋放,光學(xué)檢漏過(guò)程結(jié)束。

    圖1為光學(xué)檢漏過(guò)程示意圖[2]。與常規(guī)氦質(zhì)譜檢漏類似,光學(xué)檢漏同樣存在細(xì)漏、粗漏和合格三種狀態(tài)??梢钥闯觯芊夂细衿骷谝粋€(gè)測(cè)試周期內(nèi)蓋板形變無(wú)變化,即一直維持一個(gè)最大的物理形變,這是因?yàn)槠骷?nèi)部未形成氦氣分壓,蓋板內(nèi)外兩側(cè)壓力差固定不變,如圖1(a)所示;當(dāng)器件存在一個(gè)很大的漏孔時(shí),開(kāi)始加壓時(shí),氣體很快通過(guò)漏孔進(jìn)入封裝腔體內(nèi),蓋板內(nèi)外兩側(cè)壓力迅速達(dá)到平衡,此狀態(tài)下,蓋板維持初始狀態(tài),如圖1(b)所示;當(dāng)器件存在微小漏孔時(shí),在測(cè)試周期初始階段,封裝腔體內(nèi)外壓差最大,蓋板出現(xiàn)最大凹陷。隨后氦氣不斷進(jìn)入封裝腔體,氦氣分壓逐漸增大,蓋板內(nèi)外兩側(cè)壓力差變小,蓋板凹陷相應(yīng)變小(蓋板形變變化量變?。?,如圖1(c)所示。

    圖1 光學(xué)檢漏的三種蓋板形變狀態(tài)Fig.1 Three status of the lid deflection during optical leak test

    由于加壓結(jié)束后器件的實(shí)際漏率結(jié)果即可同時(shí)給出,其一個(gè)測(cè)試周期即為光學(xué)檢漏的試驗(yàn)時(shí)間,顯然,試驗(yàn)時(shí)間也等同于器件的加壓時(shí)間t。傳統(tǒng)氦質(zhì)譜檢漏的試驗(yàn)時(shí)間則是包括氦氣加壓時(shí)間t1和去除壓力后到漏氣檢測(cè)之間的停頓時(shí)間t2。正如氦質(zhì)譜檢漏的加壓時(shí)間t1和停頓時(shí)間t2影響氦質(zhì)譜檢漏的測(cè)量漏率,OLT的試驗(yàn)時(shí)間將決定其最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率。

    1.2 光學(xué)檢漏靈敏度

    光學(xué)檢漏的靈敏度取決于激光干涉儀的分辨率R,與激光波長(zhǎng)、激光掃描頻率等相關(guān)。激光波長(zhǎng)越短,掃描頻率越快,分辨率也越高。激光干涉儀的分辨率通常為幾個(gè)納米,目前市面上的光學(xué)檢漏儀采用的是綠色激光光源,激光波長(zhǎng)為532 nm,可探測(cè)的最小形變量為5 nm。也就是說(shuō),目前光學(xué)檢漏儀的靈敏度為0.005μm。雖然紫光波長(zhǎng)更短,有利于分辨率的提升,但紫光對(duì)于金屬蓋板鍍層的影響更明顯,目前并未應(yīng)用于光學(xué)檢漏儀。

    1.3 最小可檢測(cè)壓力變化量

    光學(xué)檢漏的實(shí)質(zhì)是通過(guò)激光干涉儀探測(cè)封裝蓋板在檢漏腔室壓力作用一定時(shí)間(試驗(yàn)時(shí)間t)后蓋板形變的變化量來(lái)計(jì)算封裝的實(shí)際漏率。最小可檢測(cè)壓力變化量是指蓋板在激光干涉儀可探測(cè)的最小形變量對(duì)應(yīng)的封裝腔體內(nèi)部壓力的變化量,用pmin來(lái)表示,單位為Pa。

    封裝蓋板在壓力作用下發(fā)生形變,其形變量與蓋板剛度S和蓋板內(nèi)外兩側(cè)的壓力差相關(guān)[3-4]。光學(xué)檢漏儀所能探測(cè)到的最小蓋板形變量即為激光干涉儀的分辨率R,對(duì)應(yīng)的蓋板內(nèi)外兩側(cè)的壓力差即為最小可檢測(cè)壓力變化量,三者之間的關(guān)系可以通過(guò)式(1)表示。

    式中:pmin為最小可檢測(cè)壓力變化量,Pa;R為激光干涉儀分辨率,μm;S為蓋板剛度,μm/Pa。

    1.4 封裝腔體實(shí)際壓力變化量

    OLT中封裝腔體在檢漏腔室的加壓過(guò)程與傳統(tǒng)氦質(zhì)譜檢漏中的加壓過(guò)程相似,但前者的加壓時(shí)間即試驗(yàn)時(shí)間遠(yuǎn)低于后者。OLT通常采用氦氣進(jìn)行加壓,倘若器件存在密封不良,在試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)封裝腔體內(nèi)部的氦氣分壓pHe(即封裝腔體實(shí)際壓力變化量)將增大,其值可以借用氦質(zhì)譜檢漏式(2)進(jìn)行計(jì)算。

    式中:pHe為進(jìn)入封裝腔體內(nèi)部的氦氣分壓,Pa;L為等效標(biāo)準(zhǔn)漏率(空氣),Pa·cm3/s;pE為 檢漏腔室氣體加壓壓力,Pa;p0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力,Pa;t1為氦氣加壓時(shí)間,s;t2為加壓放氣后到開(kāi)始氦質(zhì)譜檢漏的候檢時(shí)間,s;V為封裝腔體體積,cm3。

    在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,封裝腔體一直處于加壓狀態(tài),不存在放氣過(guò)程,式(2)中t2部分可以省略。式(2)可簡(jiǎn)化為:

    式中:t為光學(xué)檢驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)間,s。

    蓋板形變時(shí)本身會(huì)引起封裝腔體內(nèi)部初始?jí)毫Φ淖兓热羝骷](méi)有泄漏,那么這種壓力變化是固定不變的。因此可忽略蓋板形變引起的內(nèi)部壓力變化,故光學(xué)檢漏過(guò)程中封裝腔體內(nèi)部的壓力變化量即為加壓過(guò)程中氦氣進(jìn)入腔體內(nèi)的氦氣分壓。

    對(duì)于一個(gè)存在漏孔的封裝,光學(xué)檢漏開(kāi)始加壓時(shí)(即t=0),封裝腔體內(nèi)氦氣分壓為0,此時(shí)腔體的內(nèi)外壓力差為腔室加壓壓力pE減去封裝腔體內(nèi)的初始?jí)毫ini。蓋板在腔室加壓壓力的作用下產(chǎn)生一個(gè)初始形變,也是最大形變;當(dāng)加壓至某個(gè)時(shí)刻(即試驗(yàn)時(shí)間t),封裝腔體內(nèi)部氦氣分壓增加至pHe,相對(duì)于t=0時(shí)刻,此時(shí)封裝腔體實(shí)際壓力變化量為pHe-0。隨著試驗(yàn)時(shí)間t增加,封裝腔體內(nèi)氦氣分壓pHe增大,實(shí)際壓力變化量增大,但封裝腔體的內(nèi)外壓力差pE-pini-pHe變小,蓋板形變量隨之減小。當(dāng)漏孔足夠大或時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí),pHe=pE,蓋板恢復(fù)至原始的狀態(tài),此時(shí)蓋板形變量最小[2]。

    根據(jù)式(3),在最大允許等效標(biāo)準(zhǔn)漏率L(即現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的等效標(biāo)準(zhǔn)漏率的最大極限值,又稱等效標(biāo)準(zhǔn)漏率拒收判據(jù))下,計(jì)算了不同封裝腔體體積在不同試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)的封裝腔體壓力變化量pHe。根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制了封裝腔體體積0.005~10 cm3范圍內(nèi)腔體壓力變化量pHe與試驗(yàn)時(shí)間t的關(guān)系曲線,如圖2所示。可以看出,不同體積下的關(guān)系曲線呈線性,即在漏率為最大允許等效標(biāo)準(zhǔn)漏率情形下封裝腔體的壓力變化量與試驗(yàn)時(shí)間基本成正比關(guān)系。

    圖2 最大允許等效標(biāo)準(zhǔn)漏率下封裝腔體壓力變化量與試驗(yàn)時(shí)間的關(guān)系曲線Fig.2 The relationship between the pressure change inside the package cavity and the test time under the maximum allowable equivalent standard leak rate

    1.5 最小試驗(yàn)時(shí)間

    光學(xué)檢漏中只有當(dāng)封裝腔體壓力變化量大于或等于蓋板的最小可檢測(cè)壓力變化量時(shí),激光干涉儀才能有效探測(cè)其蓋板形變,進(jìn)而得出該封裝的實(shí)際漏率。在實(shí)際檢漏中,在最大允許等效標(biāo)準(zhǔn)漏率下,當(dāng)封裝腔體壓力變化量達(dá)到蓋板的最小可檢測(cè)壓力變化量時(shí),相應(yīng)的時(shí)間即為最小試驗(yàn)時(shí)間。

    由上述分析可以知道,蓋板的最小可檢測(cè)壓力變化量與蓋板的剛度緊密相關(guān),剛度越大,蓋板彈性越好,其最小可檢測(cè)壓力變化量越小。由于封裝腔體壓力變化量與試驗(yàn)時(shí)間呈近似正比關(guān)系,實(shí)際檢測(cè)中僅需較短的試驗(yàn)時(shí)間,封裝腔體的實(shí)際壓力變化量即可超過(guò)蓋板的最小可檢測(cè)壓力變化量。相反,剛度越小,蓋板彈性越差,其最小可檢測(cè)壓力變化量也越大,所需的試驗(yàn)時(shí)間相應(yīng)變長(zhǎng)。

    將式(3)中pHe替換為pmin,則對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)時(shí)間tmin(最小試驗(yàn)時(shí)間),由此可推導(dǎo)出最小試驗(yàn)時(shí)間計(jì)算式(4):

    式中:pmin為最小可檢測(cè)壓力變化量,Pa;Lmax為最大允許等效標(biāo)準(zhǔn)漏率(空氣),Pa·cm3/s;tmin為最小試驗(yàn)時(shí)間,s。

    如前所述,最小可檢測(cè)壓力變化量pmin與蓋板剛度S相對(duì)應(yīng),將式(4)中的pmin用蓋板剛度S來(lái)替換,得到式(5)。

    式中:R為激光干涉儀分辨率,0.005μm;S為蓋板剛度值,μm/Pa。

    利用式(5)計(jì)算最小試驗(yàn)時(shí)間tmin,根據(jù)其結(jié)果繪制封裝腔體體積0.005~10 cm3范圍內(nèi)二者之間的關(guān)系曲線,如圖3所示。為試驗(yàn)參照方便,圖和表中最小試驗(yàn)時(shí)間的單位為min。由圖可以看出,最小試驗(yàn)時(shí)間隨蓋板剛度增大而減小。

    圖3 最大允許等效標(biāo)準(zhǔn)漏率下蓋板剛度與最小試驗(yàn)時(shí)間的關(guān)系曲線Fig.3 The relationship between the lid stiffness and the minimum test time under the maximum allowable equivalent standard leak rate

    表1列舉了不同最小可檢測(cè)壓力變化量/蓋板剛度在最大允許等效標(biāo)準(zhǔn)漏率下對(duì)應(yīng)的最小試驗(yàn)時(shí)間具體數(shù)值。

    表1 不同最小可檢測(cè)壓力變化量/蓋板剛度在最大允許等效標(biāo)準(zhǔn)漏率下對(duì)應(yīng)的最小試驗(yàn)時(shí)間Tab.1 The minimum test time corresponding to the different minimum measurable pressure change or the lid stiffness under the maximum allowable equivalent standard leak rate

    由表1可以看出,當(dāng)封裝腔體體積V=0.01 cm3,蓋板剛度S=7.25×10-6μm/Pa時(shí),在5.00×10-3Pa·cm3/s的允許等效標(biāo)準(zhǔn)漏率下采用517 000 Pa加壓時(shí)對(duì)應(yīng)的最小試驗(yàn)時(shí)間為1.68 min,故其試驗(yàn)時(shí)間應(yīng)為2 min以上。對(duì)于一個(gè)腔體體積V=0.05 cm3,蓋板剛度S=7.25×10-6μm/Pa的封裝,同樣采用517 000 Pa加壓時(shí),其最小試驗(yàn)時(shí)間為4.21 min,因此試驗(yàn)時(shí)間不低于5 min即可。顯然,封裝腔體體積越大,其最小試驗(yàn)時(shí)間也越長(zhǎng)。如同樣是蓋板剛度S=7.25×10-6μm/Pa、腔體體積V=2 cm3的封裝,其最小試驗(yàn)時(shí)間接近30 min。從這一點(diǎn)也可以看出,光學(xué)檢漏方法對(duì)大尺寸封裝的檢漏效率比小尺寸封裝要低很多。

    2 討論

    2.1 大尺寸腔體的局限

    從上述計(jì)算中可以看出,封裝蓋板剛度越小,其最小可檢測(cè)壓力變化量也越大;反之,剛度越大,對(duì)應(yīng)的最小可檢測(cè)壓力變化量也越小。對(duì)于腔體體積較小的封裝,較短的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到足夠的封裝腔體壓力變化量;然而,當(dāng)封裝腔體體積過(guò)大時(shí),即便是試驗(yàn)時(shí)間加長(zhǎng),封裝腔體壓力變化量依舊較小,有可能小于其蓋板的最小可檢測(cè)壓力變化量。從表1可知,當(dāng)封裝腔體體積超過(guò)4 cm3,同樣在蓋板剛度S=7.25×10-6μm/Pa的的情形下,其最小試驗(yàn)時(shí)間將超過(guò)60 min。這是光學(xué)檢漏的局限性。

    對(duì)于腔體體積過(guò)大的器件,通過(guò)增加試驗(yàn)時(shí)間、加大氦氣加壓壓力可以增加封裝腔體壓力變化量,但氦氣加壓壓力不可過(guò)大,否則存在因蓋板凹陷變形導(dǎo)致的鍵合引線坍塌、密封結(jié)構(gòu)損傷等風(fēng)險(xiǎn)[5]。增大蓋板剛度可以有效降低試驗(yàn)時(shí)間,但剛度增大后蓋板形變量反而變大,蓋板凹陷更明顯,對(duì)于大尺寸器件顯然不合適。

    2.2 最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率

    最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率是指光學(xué)檢漏系統(tǒng)能夠檢測(cè)的最小等效標(biāo)準(zhǔn)漏率,對(duì)應(yīng)干涉儀所能探測(cè)的蓋板最小形變量或形變變化量,即對(duì)應(yīng)于最小可檢測(cè)壓力變化量情況下的等效標(biāo)準(zhǔn)漏率。

    與氦質(zhì)譜檢漏不同的是,光學(xué)檢漏系統(tǒng)測(cè)量值即為相對(duì)氦氣的等效標(biāo)準(zhǔn)漏率。光學(xué)檢漏的漏率計(jì)算如式(6)[1]:

    式中:OLHe為氦氣等效標(biāo)準(zhǔn)漏率,Pa·cm3/s;D為在t時(shí)刻蓋板形變的變化量,μm。

    計(jì)算最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率時(shí),式(6)中的D等于光學(xué)檢漏儀的分辨率R,對(duì)應(yīng)于蓋板的最小可檢測(cè)壓力變化量,其值為5 nm。由于光學(xué)檢漏儀得出的漏率為氦氣等效標(biāo)準(zhǔn)漏率,換算成等效標(biāo)準(zhǔn)漏率L(空氣)時(shí)需要乘上一個(gè)系數(shù)0.373。由此導(dǎo)出最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率計(jì)算式(7):

    式中:Lmin為最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率(空氣),Pa·cm3/s。

    顯然,式(7)與式(5)是完全吻合的。從式(7)可知,光學(xué)檢漏的最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率與試驗(yàn)時(shí)間成反比關(guān)系。這與氦質(zhì)譜檢漏不同,后者的最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率取決于檢漏儀本身的靈敏度,與試驗(yàn)條件無(wú)關(guān)。與式(5)給出的最小試驗(yàn)時(shí)間不同的是,雖然都對(duì)應(yīng)最小可檢測(cè)壓力變化量,但最小試驗(yàn)時(shí)間對(duì)應(yīng)的是最大允許等效標(biāo)準(zhǔn)漏率,即光學(xué)檢漏儀檢測(cè)出實(shí)際漏率正好等于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中等效標(biāo)準(zhǔn)漏率拒收判據(jù)的最短加壓時(shí)間,這是保證光學(xué)檢漏能正常篩選密封不合格器件的基本條件。只有當(dāng)最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率小于等于最大允許等效標(biāo)準(zhǔn)漏率,才能確保通過(guò)光學(xué)檢漏的器件的實(shí)際漏率符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求,否則,部分實(shí)際漏率大于最大允許等效標(biāo)準(zhǔn)漏率的器件將會(huì)被漏檢而混入密封合格器件中。當(dāng)試驗(yàn)時(shí)間明顯超過(guò)最小試驗(yàn)時(shí)間時(shí),光學(xué)檢漏的最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率進(jìn)一步減小,檢漏儀所能檢測(cè)的漏率范圍也越大,相當(dāng)于提高了光學(xué)檢漏的靈敏度。這也是光學(xué)檢漏的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。

    表2列舉了封裝腔體體積分別為0.005 cm3、0.05 cm3、0.1 cm3、5 cm3和 0.1 cm3時(shí),在 5 min、10 min、20 min試驗(yàn)時(shí)間及不同蓋板剛度下的具體最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率值。可以看出,對(duì)于體積為0.1 cm3的封裝腔體,要求檢漏試驗(yàn)時(shí)間為5 min時(shí),為保證光學(xué)檢漏具有氦質(zhì)譜檢漏相同的靈敏度(即具有相同的等效標(biāo)準(zhǔn)漏率1.00×10-2Pa·cm3/s),則要求蓋板的剛度必須不小于1.22×10-5μm/Pa;若試驗(yàn)時(shí)間為10 min時(shí),要求蓋板剛度不小于6.09×10-6μm/Pa;若試驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng)至20 min時(shí),蓋板剛度須大于3.05×10-6μm/Pa。而當(dāng)封裝腔體體積為0.05 cm3時(shí),對(duì)應(yīng)于試驗(yàn)時(shí)間為5 min、10 min、20 min的蓋板剛度須分別不小于6.09×10-6μm/Pa、3.05×10-6μm/Pa、1.60×10-6μm/Pa。實(shí)際光學(xué)檢漏應(yīng)用中某些器件無(wú)法正確檢測(cè),究其原因正是由于未根據(jù)封裝的具體狀態(tài)選擇合適的檢漏條件,導(dǎo)致蓋板的形變狀 態(tài)達(dá)不到檢漏儀的最小靈敏度要求。

    表2 不同試驗(yàn)時(shí)間及不同蓋板剛度下的最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率Tab.2 The minimum measurable equivalent standard leak rate corresponding to the different test time and the lid stiffness

    圖4顯示了封裝腔體體積為0.005 cm3、0.1 cm3及5 cm3時(shí),在試驗(yàn)時(shí)間為5 min、10 min及20 min對(duì)應(yīng)的最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率與蓋板剛度之間的關(guān)系。

    圖4 最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率與蓋板剛度的關(guān)系曲線Fig.4 The relationship between the minimum measurable equivalent standard leak rate and the lid stiffness

    從圖4可以看出,最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率Lmin隨蓋板剛度S增大而減小。通過(guò)式(7)可以知道,增大加壓壓力pE同樣可以達(dá)到降低Lmin的效果。但如前所述,增大加壓壓力或蓋板剛度對(duì)大尺寸封裝存在風(fēng)險(xiǎn),實(shí)際檢漏過(guò)程中需慎重考慮。

    3 結(jié)論

    光學(xué)檢漏中選擇合適的試驗(yàn)時(shí)間可保證系統(tǒng)獲得氦質(zhì)譜檢漏相同的靈敏度。本文提出最小可檢測(cè)壓力變化量、封裝腔體實(shí)際壓力變化量、最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率等概念,并討論了其與試驗(yàn)時(shí)間、蓋板剛度、腔體體積等參數(shù)間的相關(guān)性:

    (1)最小可檢測(cè)壓力變化量是光學(xué)檢漏探測(cè)器件漏率的基本條件,其大小可通過(guò)蓋板剛度確定;

    (2)選擇最小試驗(yàn)時(shí)間時(shí)須保證檢測(cè)過(guò)程中封裝腔體內(nèi)的壓力變化量不小于其最小可檢測(cè)壓力變化量;

    (3)光學(xué)檢漏的最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率與試驗(yàn)時(shí)間相關(guān),試驗(yàn)時(shí)間越長(zhǎng),最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率越?。环庋b腔體體積越大,蓋板剛度越小,相應(yīng)的最小可檢測(cè)等效標(biāo)準(zhǔn)漏率越大;

    (4)大尺寸腔體試驗(yàn)時(shí)間明顯加長(zhǎng),因蓋板剛度不宜過(guò)大,應(yīng)用光學(xué)檢漏時(shí)存在局限性。

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