密封腔体中气氛对元器件影响研究

admin · 发表于 2024-1-13 21:34:09

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在航空、航天和军事领域的一些特殊环境条件下使用的电子元器件需要进行密封封装，以防止器件中的电路因潮气、大气中的离子、腐蚀气氛的侵蚀等引起失效。另外在封装时可以充以保护气体来降低封装内环境湿度，进行气密性封装以延长器件的寿命。测量密封微电路中的各种气体水平是确定制造工艺的稳健性和产品的可靠性的关键一步。在对内部气体分析试验流程进行分析的基础上，作者针对试验结果不一致的题目进行了研究。主要研究了试验过程中不同气体比例的变化和定量过程中的线性稳定性，指出了仪器参数漂移可能带来的影响及相应的校准方法。根据内部气体分析的结果，实际使用中的密封封装内常常会出现水汽、氢气、氧气或氨气等危害元器件可靠性的气体。论文中从水汽导致空腔内硅表面铝金属化腐蚀的失效机理出发，对于腐蚀过程进行了数学描述，分析了水汽在腐蚀失效中的作用，并以此为依据给出目前相关标准中水汽判据合理性的分析。论文中对于GaAs器件在加速寿命试验中与氢气相关的退化进行了建模。氢在GaAs晶体中的扩散基于Fickian扩散模型并且考虑了施主原子对于氢原子的捕获和释放。然后将氢扩散模型与器件模型进行了耦合，对于在加速寿命试验过程中的退化进行了仿真。论文中对于金属封装表面镀层的水汽吸附性质及封装内有机材料的气体释放性质进行了研究。指出了镀层材料和电镀工艺的不同会使镀层表面的水汽吸附性质存在较大的差异。而环氧粘结材料放气的种类和数量除了与其材料的初始选择有重要关系外，还取决于其所经历的固化和老炼的过程。基于这些研究给出了元器件生产商进行材料选择和工艺控制的相关建议。论文中还基于气体流动过程中的分子流模型给出了细检漏和贮存过程中封装内外气体交换的一些定量计算方法，从而可以对封装的内部气氛进行预测。论文中还将元器件的腐蚀机理与封装内外的气体交换联系起来，给出了统一的腐蚀失效模型，并指出了利用该模型估算元器件贮存寿命的工程方法。

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