多腔體密封集成電路的顆粒碰撞噪聲檢測PIND分析

張克琦

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，如今各領(lǐng)域?qū)τ诙嗲惑w密封集成電路的需求也在持續(xù)增加。在此背景下，為能夠有效降低可動多余物對多腔體密封集成電路可靠性的影響，必須要對產(chǎn)品的每個(gè)腔體進(jìn)行顆粒碰撞噪聲檢測PIND分析，以至于產(chǎn)品通常需要遭受兩次或者兩次以上的PIND碰撞沖擊和振動影響，一部分人認(rèn)為此種影響可能會影響到多腔體密封集成電路的整體質(zhì)量?；诖?，本文將基于多腔體密封集成電路的特點(diǎn)，通過試驗(yàn)檢測評估的方式對PIND分析所造成的影響進(jìn)行試驗(yàn)分析，進(jìn)而為多腔體密封集成電路科學(xué)檢測提供次數(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：密封集成電路;顆粒碰撞噪聲檢測;PIND分析

前言：現(xiàn)階段，因?yàn)榧夹g(shù)等因素的影響，在多腔體密封集成電路制造過程中，其腔體內(nèi)部將可能會留有粘接材料、外殼多余物、芯片邊緣材料以及其他顆粒狀物質(zhì)，這些物質(zhì)在遭受外力的激勵以后，將會轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂捎坞x物，同時(shí)與腔體內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生相互碰撞，引發(fā)電路短路以及其他方面的危害。針對此種情況，多腔體密封集成電路在出廠前必須要采用PIND對腔體內(nèi)部可動多余物進(jìn)行碰撞噪聲檢測，確保問題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決。

1 多腔體密封集成電路的特點(diǎn)

近些年來，隨著各領(lǐng)域?qū)τ谄骷阅芗翱煽啃砸蟮某掷m(xù)提高，多腔體密封集成電路已經(jīng)逐步得到應(yīng)用和普及，如近些年來得到快速普及應(yīng)用的某雙腔體產(chǎn)品，其便是在產(chǎn)品上下各設(shè)置有一個(gè)腔體，并在腔體內(nèi)部安裝有高精度芯片，以此來降低外界環(huán)境對芯片所造成的影響。但因?yàn)橹圃旒夹g(shù)等因素的限制，相關(guān)產(chǎn)品的密封腔體中將可能會留有可動多余物，這些多余物在實(shí)際應(yīng)用過程中將可能會引發(fā)諸多嚴(yán)重的后果，所以該如何對可動多余物進(jìn)行有效檢出已經(jīng)成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)問題。

現(xiàn)階段，常用的檢測方式為聲波檢測，在常態(tài)環(huán)境下，聲波的在陶瓷中的傳播速度為5842m/s，是空氣中傳播速度的17倍左右[1];同時(shí)，在能量衰減方面來看，聲波在固體中傳播時(shí)的實(shí)際衰減相對較小，并且多腔體密封集成電路所采用的陶瓷厚度通常為8mm，因而聲波在傳播過程中所造成的能量衰減幾乎可以忽略不計(jì)。因此，統(tǒng)合分析來看，從理論上來說可以通過聲波對多腔體密封集成電路中的任意腔體中的可動多余物進(jìn)行快速精準(zhǔn)檢測進(jìn)行檢測。

但與其他檢測項(xiàng)目存在一定區(qū)別，PIND檢測技術(shù)在實(shí)際檢測過程中可能會出現(xiàn)復(fù)檢失效不復(fù)現(xiàn)的情況，所以通常在檢驗(yàn)過程中，若是發(fā)現(xiàn)有一次檢驗(yàn)為失效，那么便可以視作為檢驗(yàn)失敗。之所以會出現(xiàn)此種情況，主要是因?yàn)楹芏嗫蓜佣嘤辔镌趯?shí)際檢測過程中可能會卡在芯片邊緣、管殼轉(zhuǎn)角等位置[2]，處于這些位置的可動多余物在檢測過程中大多不會產(chǎn)生噪聲，再加上產(chǎn)品的不同腔體的高度也可能會存在一定差異，多方面因素綜合后導(dǎo)致檢測失敗。

2 試驗(yàn)與思考

在實(shí)際試驗(yàn)過程中將會使用某批次新制造出的多腔體密封產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，該批次共擁有450個(gè)產(chǎn)品，根據(jù)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全部篩選檢測。具體檢測過程中將會通過PIND檢測技術(shù)分別在產(chǎn)品上下蓋板處進(jìn)行貼合檢測試驗(yàn)，具體檢測中所使用的檢測頻率將會根據(jù)產(chǎn)品的兩個(gè)腔體高度來進(jìn)行合理確定，即大腔體檢測頻率為120Hz，小腔體檢測頻率為130Hz[3]。

在首輪檢測過程中，共發(fā)現(xiàn)有8個(gè)產(chǎn)品出現(xiàn)檢測失效情況，其中6個(gè)產(chǎn)品為大腔體檢測失效，4個(gè)產(chǎn)品的小腔體檢測失效，大小腔體均檢測失效的只有1個(gè)產(chǎn)品。根據(jù)檢測結(jié)果可知，該批次的產(chǎn)品中存在有6個(gè)產(chǎn)品大腔體檢測失效的情況，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，檢測失效率超過1%以后需要對產(chǎn)品進(jìn)行復(fù)檢，因而需要進(jìn)行次輪檢測。在次輪檢測過程中，再次發(fā)現(xiàn)有6個(gè)產(chǎn)品存在檢測失效情況，其中大腔體檢測失效的有4個(gè)，小腔體檢測失效的有3個(gè)，大小腔體均檢測失效的僅有1個(gè)。

基于此檢測結(jié)果可知，多腔體密封產(chǎn)品確實(shí)存在大小腔體檢測結(jié)果不一致的情況，所以在實(shí)際檢測過程中，通過一次檢測來精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)多腔體密封集成電路中存在可動多余物的難度相對較大，需要根據(jù)每個(gè)腔體的實(shí)際情況合理計(jì)算出檢測頻率，并以此來進(jìn)行針對性檢測。

不過PIND檢測技術(shù)作為一種沖擊、振動檢驗(yàn)技術(shù)，其在檢測過程中將會多產(chǎn)品造成沖擊和振動影響，也就是上述產(chǎn)品在檢驗(yàn)過程中已經(jīng)遭受到4次沖擊和振動影響，根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)可知，產(chǎn)品在遭受超過5次PIMD檢測后將會視作為不合格產(chǎn)品，但為能夠進(jìn)一步驗(yàn)證此標(biāo)準(zhǔn)，確定多次檢測后產(chǎn)品質(zhì)量，將會以產(chǎn)品極限試驗(yàn)法進(jìn)行繼續(xù)檢測分析[4]。

3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)過程中將對兩輪檢測中共14個(gè)檢測失效樣品進(jìn)行繼續(xù)檢測，具體檢測為兩輪4次，并分別在試驗(yàn)結(jié)束后對樣品進(jìn)行電測試。在電測試以后，對于參數(shù)變化較為明顯的而樣品進(jìn)行密封檢測、X-Ray檢測、鍵合拉力試驗(yàn)檢測、剪切力試驗(yàn)檢測，若是樣品在電測試中未出現(xiàn)明顯變化，那么將會樣品中隨機(jī)抽取3個(gè)樣品進(jìn)行檢測，剩余的樣品則會繼續(xù)進(jìn)行PIND檢測，然后再完成密封檢測、X-Ray檢測、鍵合拉力試驗(yàn)檢測、剪切力試驗(yàn)檢測。

在經(jīng)過多次檢測以后，共獲取表1中的試驗(yàn)結(jié)果，其中“P”為檢驗(yàn)合格，“F”為檢驗(yàn)不合格，通過此試驗(yàn)再次證明PIMD檢測失效的不可復(fù)檢性。

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

樣品在經(jīng)過密封試驗(yàn)和X-Ray試驗(yàn)檢測中合格，則說明PIND檢測對樣品密封性能造成的影響相對較小;樣品在鍵合拉力測試試驗(yàn)及剪切力測試試驗(yàn)中合格，則說明樣品的鍵合絲與芯片、芯片與管殼之間的連接和固定效果相對優(yōu)秀。若是PIND檢測會對樣品造成沖擊和振動影響，那么樣品在多次檢測后將會便顯出鍵合點(diǎn)接觸不良或者芯片、管殼內(nèi)部出現(xiàn)損傷等情況，該些損傷情況均會在電測試中進(jìn)行有效表現(xiàn)，尤其是針對鍵合絲與芯片、芯片與管殼之間的連接和固定情況若是表現(xiàn)異常，那么電測試將會表現(xiàn)出檢驗(yàn)結(jié)果明顯下降或者會出現(xiàn)接觸不良等情況，然而在試驗(yàn)過程中所有樣品的電測試均合格，不過考慮檢測儀器的精度等因素可能會對檢測結(jié)果造成影響，所以相關(guān)檢測結(jié)果僅可以用作為具體研究參考。

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中雖然規(guī)定多腔體密封產(chǎn)品在經(jīng)過5次PIND檢測以后拒收相關(guān)產(chǎn)品，但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，相比較原本小批量多批次產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，如今生產(chǎn)工藝中的封裝工藝已經(jīng)得到進(jìn)一步提升，所以雖然在經(jīng)過多次PIND檢測后，產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性可能會存在一定下降，但仍然有很大幾率合格。此外，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)雖然規(guī)定經(jīng)過5次檢測后拒收的標(biāo)準(zhǔn)，但其實(shí)質(zhì)是擔(dān)心在多次試驗(yàn)后可能會出現(xiàn)可動多余物比例不收斂對后續(xù)使用造成影響。

5 結(jié)語

綜上所述，通過PIND檢測技術(shù)對多腔體密封集成電路產(chǎn)品進(jìn)行檢測雖然可以有效避免可動多余物對后續(xù)多腔體密封集成電路產(chǎn)品的實(shí)際使用造成影響，但PIND檢測技術(shù)作為一種沖擊和振動檢測技術(shù)，很多人會擔(dān)心其會對產(chǎn)品質(zhì)量造成影響，但結(jié)合研究可以發(fā)現(xiàn)，雖然PIND檢測技術(shù)會造成一定影響，但影響卻不足以對多腔體密封集成電路產(chǎn)品造成損害。當(dāng)然，為保障產(chǎn)品的最終質(zhì)量和可靠性，在實(shí)際檢測過程中最好還是依據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測試驗(yàn)，將檢測次數(shù)控制在5次以內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

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