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：隨著科學技術的不斷發展，如今各領域對于多腔體密封集成電路的需求也在持續增加。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，必須要對產品的每個腔體進行顆粒碰撞噪聲檢測PIND分析，以至于產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，一部分人認為此種影響可能會影響到多腔體密封集成電路的整體質量。基于此，本文將基于多腔體密封集成電路的特點，通過試驗檢測評估的方式對PIND分析所造成的影響進行試驗分析，進而為多腔體密封集成電路科學檢測提供次數依據。

關鍵詞：密封集成電路;顆粒碰撞噪聲檢測;PIND分析

前言：現階段，因為技術等因素的影響，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，這些物質在遭受外力的激勵以后，將會轉變為自由游離物，同時與腔體內部結構發生相互碰撞，引發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對腔體內部可動多余物進行碰撞噪聲檢測，確保問題的及時發現和解決。

1 多腔體密封集成電路的特點

近些年來，隨著各領域對于器件性能及可靠性要求的持續提高，多腔體密封集成電路已經逐步得到應用和普及，如近些年來得到快速普及應用的某雙腔體產品，其便是在產品上下各設置有一個腔體，并在腔體內部安裝有高精度芯片，以此來降低外界環境對芯片所造成的影響。但因為制造技術等因素的限制，相關產品的密封腔體中將可能會留有可動多余物，這些多余物在實際應用過程中將可能會引發諸多嚴重的后果，所以該如何對可動多余物進行有效檢出已經成為當前研究的重點問題。

現階段，常用的檢測方式為聲波檢測，在常態環境下，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，在能量衰減方面來看，聲波在固體中傳播時的實際衰減相對較小，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。因此，統合分析來看，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行快速精準檢測進行檢測。

但與其他檢測項目存在一定區別，PIND檢測技術在實際檢測過程中可能會出現復檢失效不復現的情況，所以通常在檢驗過程中，若是發現有一次檢驗為失效，那么便可以視作為檢驗失敗。之所以會出現此種情況，主要是因為很多可動多余物在實際檢測過程中可能會卡在芯片邊緣、管殼轉角等位置[2]，處于這些位置的可動多余物在檢測過程中大多不會產生噪聲，再加上產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致檢測失敗。

2 試驗與思考

在實際試驗過程中將會使用某批次新制造出的多腔體密封產品進行試驗驗證，該批次共擁有450個產品，根據現有的標準進行全部篩選檢測。具體檢測過程中將會通過PIND檢測技術分別在產品上下蓋板處進行貼合檢測試驗，具體檢測中所使用的檢測頻率將會根據產品的兩個腔體高度來進行合理確定，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，共發現有8個產品出現檢測失效情況，其中6個產品為大腔體檢測失效，4個產品的小腔體檢測失效，大小腔體均檢測失效的只有1個產品。根據檢測結果可知，該批次的產品中存在有6個產品大腔體檢測失效的情況，根據相關標準要求，檢測失效率超過1%以后需要對產品進行復檢，因而需要進行次輪檢測。在次輪檢測過程中，再次發現有6個產品存在檢測失效情況，其中大腔體檢測失效的有4個，小腔體檢測失效的有3個，大小腔體均檢測失效的僅有1個。

基于此檢測結果可知，多腔體密封產品確實存在大小腔體檢測結果不一致的情況，所以在實際檢測過程中，通過一次檢測來精準發現多腔體密封集成電路中存在可動多余物的難度相對較大，需要根據每個腔體的實際情況合理計算出檢測頻率，并以此來進行針對性檢測。

不過PIND檢測技術作為一種沖擊、振動檢驗技術，其在檢測過程中將會多產品造成沖擊和振動影響，也就是上述產品在檢驗過程中已經遭受到4次沖擊和振動影響，根據現行標準可知，產品在遭受超過5次PIMD檢測后將會視作為不合格產品，但為能夠進一步驗證此標準，確定多次檢測后產品質量，將會以產品極限試驗法進行繼續檢測分析[4]。

3 試驗方法

試驗過程中將對兩輪檢測中共14個檢測失效樣品進行繼續檢測，具體檢測為兩輪4次，并分別在試驗結束后對樣品進行電測試。在電測試以后，對于參數變化較為明顯的而樣品進行密封檢測、X-Ray檢測、鍵合拉力試驗檢測、剪切力試驗檢測，若是樣品在電測試中未出現明顯變化，那么將會樣品中隨機抽取3個樣品進行檢測，剩余的樣品則會繼續進行PIND檢測，然后再完成密封檢測、X-Ray檢測、鍵合拉力試驗檢測、剪切力試驗檢測。

在經過多次檢測以后，共獲取表1中的試驗結果，其中“P”為檢驗合格，“F”為檢驗不合格，通過此試驗再次證明PIMD檢測失效的不可復檢性。

4 試驗結果分析

樣品在經過密封試驗和X-Ray試驗檢測中合格，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及剪切力測試試驗中合格，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接觸不良或者芯片、管殼內部出現損傷等情況，該些損傷情況均會在電測試中進行有效表現，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異常，那么電測試將會表現出檢驗結果明顯下降或者會出現接觸不良等情況，然而在試驗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果造成影響，所以相關檢測結果僅可以用作為具體研究參考。

現行標準中雖然規定多腔體密封產品在經過5次PIND檢測以后拒收相關產品，但隨著科學技術的不斷發展，相比較原本小批量多批次產品生產工藝，如今生產工藝中的封裝工藝已經得到進一步提升，所以雖然在經過多次PIND檢測后，產品的質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，現行標準雖然規定經過5次檢測后拒收的標準，但其實質是擔心在多次試驗后可能會出現可動多余物比例不收斂對后續使用造成影響。

5 結語

綜上所述，通過PIND檢測技術對多腔體密封集成電路產品進行檢測雖然可以有效避免可動多余物對后續多腔體密封集成電路產品的實際使用造成影響，但PIND檢測技術作為一種沖擊和振動檢測技術，很多人會擔心其會對產品質量造成影響，但結合研究可以發現，雖然PIND檢測技術會造成一定影響，但影響卻不足以對多腔體密封集成電路產品造成損害。當然，為保障產品的最終質量和可靠性，在實際檢測過程中最好還是依據現行標準進行檢測試驗，將檢測次數控制在5次以內。

參考文獻：

[1]席善斌，高金環，裴選，等.軍用標準PIND試驗方法發展與對比分析[J].半導體技術，2019，044（004）：313-320.

[2]梁曉雯，蔣愛平，王國濤，等.參數優化決策樹算法的密封繼電器多余物信號識別技術[J].電子測量與儀器學報，2020，v.34;No.229（01）：183-190.

[3]薛永越，王國濤，婁彥輝，等.多余物自動檢測系統聲音調理電路的穩健設計[J].電器與能效管理技術，2019，No.585（24）：30-34.

[4]陳陶，張嘉欣.陶瓷封裝中PIND典型問題分析與處理[J].電子與封裝，2020，020（002）：13-18.

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