專利名稱：非標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝元器件內(nèi)部氣氛分析方法和試驗(yàn)校準(zhǔn)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非正常氣壓封裝元器件的可靠性評(píng)估，尤其涉及一種非標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝元器件內(nèi)部氣氛分析方法和試驗(yàn)校準(zhǔn)件。
背景技術(shù)：
非正常氣壓封裝元器件是廣泛使用的重要元器件之一。氣密封元器件內(nèi)部氣氛的質(zhì)量直接影響到元器件的長期可靠性，主要表現(xiàn)在以下方面(I)加速對(duì)電路的腐蝕作用；造成內(nèi)部環(huán)境的惡性污染；(3)造成電路短路或燒毀；(5)電路失去應(yīng)有的功能作用； (5)低溫下的電路轉(zhuǎn)換失效，(6)金屬位移等等。評(píng)價(jià)元器件內(nèi)部氣氛質(zhì)量的指標(biāo)都是在標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝條件下給出的，在非標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝下通過乘以修正因子得到，而修正因子用到的核心數(shù)據(jù)就是被測(cè)元器件封裝的氣體壓強(qiáng)，但是非正常氣壓封裝元器件內(nèi)氣壓與封裝的環(huán)境氣壓相差非常大(內(nèi)部存在各類的放氣作用)，所以公式中封裝的氣體壓強(qiáng)不能采用元器件封裝時(shí)采用的環(huán)境壓強(qiáng)。目前國內(nèi)測(cè)量?jī)?nèi)腔腔體內(nèi)部氣體壓強(qiáng)僅是針對(duì)一些大型機(jī)械結(jié)構(gòu)或大型的元器件等，還沒有在保證元器件內(nèi)部氣氛有效數(shù)據(jù)獲得的前提下準(zhǔn)確的計(jì)算出元器件內(nèi)部的實(shí)際壓強(qiáng)值的方法。對(duì)于非正常氣壓封裝的元器件，進(jìn)行內(nèi)部氣氛分析僅僅給出內(nèi)部各氣氛組成的氣體摩爾比數(shù)據(jù)，并無法做出準(zhǔn)確的合格與否的判斷。而一般的解決方法是要么采用正常氣壓下的數(shù)據(jù)判斷，要么采用元器件封裝時(shí)的環(huán)境氣壓數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，兩個(gè)方法都是難以令人信服的。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種非標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝元器件內(nèi)部氣氛分析方法和試驗(yàn)校準(zhǔn)件，在保證元器件內(nèi)部氣氛有效數(shù)據(jù)獲得的前提下準(zhǔn)確的計(jì)算出元器件內(nèi)部的實(shí)際壓強(qiáng)值，通過換算獲得非標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝元器件內(nèi)部的等效標(biāo)準(zhǔn)氣壓下的氣氛組成數(shù)據(jù)，對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝元器件在內(nèi)部氣氛分析方面進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明試驗(yàn)校準(zhǔn)件的技術(shù)方案為一種試驗(yàn)校準(zhǔn)件，它為一系列內(nèi)腔體積不同的、采用標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝的金屬空心圓柱體。優(yōu)選地，一系列的金屬空心圓柱體采用鐵鎳合金材料制成，其直徑大于5毫米。優(yōu)選地，一系列的金屬空心圓柱體的中心圓柱形孔直徑大于2毫米。優(yōu)選地,一系列的金屬空心圓柱體的長度不相同。優(yōu)選地，一系列的金屬空心圓柱體的中心圓柱形孔經(jīng)過電鍍后再采用平行封焊在兩端焊接上封蓋。本發(fā)明非標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝元器件內(nèi)部氣氛分析方法的技術(shù)方案包括如下步驟(I)選擇內(nèi)部氣氛分析設(shè)備對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)器進(jìn)行測(cè)量，獲得被測(cè)元器件的端口壓強(qiáng)值和內(nèi)部氣氛組成的摩爾體積比；(2)獲得被測(cè)元器件的實(shí)際內(nèi)腔體積；(3)根據(jù)被測(cè)元器件測(cè)量獲得的端口壓強(qiáng)值，在同等條件下測(cè)量與該端口壓強(qiáng)值相當(dāng)?shù)娜齻€(gè)或以上所述的試驗(yàn)校準(zhǔn)件樣品，獲得三個(gè)或以上試驗(yàn)校準(zhǔn)件樣品的端口壓強(qiáng)；
(4)獲得被測(cè)元器件內(nèi)部氣氛與標(biāo)準(zhǔn)氣壓下等效的體積；(5)用被測(cè)元器件的等效體積除以被測(cè)元器件的實(shí)際體積，得到修正因子，用該修正因子乘以測(cè)量的各氣氛組成，得到與標(biāo)準(zhǔn)一致的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，從而對(duì)元器件的可靠性作出評(píng)價(jià)。優(yōu)選地，在步驟(I)中，選擇對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)器的方法是先粗略估計(jì)樣品的內(nèi)腔體積，然后乘以封裝壓強(qiáng)與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的比。優(yōu)選地，在步驟(2)中，通過將被測(cè)元器件的穿刺孔堵住或測(cè)試前就先測(cè)量一下浸入量筒的水中，通過液面的增加得到被測(cè)元器件的體積，然后用同樣的方法，將被測(cè)元器件打開，讓液體完全填充樣品內(nèi)部，得到一個(gè)元器件的實(shí)體體積，通過兩個(gè)體積相減得到樣品實(shí)際內(nèi)腔體積。優(yōu)選地，通過將三個(gè)或以上的試驗(yàn)校準(zhǔn)件樣品測(cè)量的數(shù)據(jù)以體積作為縱坐標(biāo)，端口壓強(qiáng)作為橫坐標(biāo)，繪制到坐標(biāo)系內(nèi)，用平滑的曲線連接起來，通過被測(cè)元器件端口壓強(qiáng)值，在圖上得到被測(cè)元器件的等效氣體體積。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明使在元器件進(jìn)行內(nèi)部氣氛分析過程中得到的幾乎沒有用的端口氣壓值，變成計(jì)算非標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝元器件內(nèi)部氣體壓強(qiáng)的核心數(shù)據(jù)，從而能夠進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝元器件內(nèi)部氣氛分析的評(píng)價(jià)；通過試驗(yàn)校準(zhǔn)件中對(duì)設(shè)備的標(biāo)定，在正常條件的測(cè)試下，通過相應(yīng)的計(jì)算，使被測(cè)元器件內(nèi)部氣氛組成能夠換算成標(biāo)準(zhǔn)氣壓下的數(shù)據(jù)， 從而能夠進(jìn)行影響性分析。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖I是端口壓強(qiáng)和被測(cè)樣品內(nèi)腔器體積對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式試驗(yàn)校準(zhǔn)件是一系列內(nèi)腔體積不同的、采用正常氣壓封裝的、能夠便于檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)樣品，它采用不同長度的標(biāo)準(zhǔn)金屬空心圓柱體在標(biāo)準(zhǔn)氣壓下封裝而成，在封裝前后進(jìn)行過清洗和鍍鎳工藝，以保證腔體內(nèi)表面光滑和減弱有機(jī)多余物等的影響。試驗(yàn)校準(zhǔn)件的材料應(yīng)首先選擇鐵鎳合金，該材料結(jié)構(gòu)比較致密，表面吸附氣體能力比較弱，加工過程中不容易形成空隙，材料成本也比較低。校準(zhǔn)件形狀應(yīng)采用圓柱形，該外形容易加工，并且便于試驗(yàn)。具體加工方法是(I)選擇圓柱形鐵鎳合金材料，其直徑至少是5mm，過小的截面積在成型后不便于試驗(yàn)；(2)在圓柱形中心銑出一圓柱形孔，孔的直徑要大于2mm，過小的孔不便于試驗(yàn)；(3)將圓柱體根據(jù)需要截出一定的長度，根據(jù)長度的不同，作出的樣品內(nèi)腔體積就有所不同；(4)作出同樣直徑的封蓋，經(jīng)過電鍍后將圓柱體的中心孔采用平行封焊的方法焊接上，就作出了相應(yīng)的校準(zhǔn)件了。通常進(jìn)行元器件內(nèi)部氣氛分析時(shí)能夠得到測(cè)試過程中設(shè)備的端口壓強(qiáng)、被測(cè)元器件內(nèi)部各氣氛組成的摩爾氣體比，端口壓強(qiáng)和被測(cè)氣體總量、設(shè)備的抽真空的速度、測(cè)試前設(shè)備內(nèi)部真空度狀況和設(shè)備內(nèi)部腔體總體積有關(guān)，除了被測(cè)氣體總量外，其它影響端口壓強(qiáng)值的參數(shù)在某一時(shí)段幾乎是固定的或可以調(diào)成一致的。這樣測(cè)試數(shù)據(jù)中的端口壓強(qiáng)就只和被測(cè)元器件內(nèi)部總量相關(guān)了，在知道了被測(cè)元器件內(nèi)腔體積后，通過一系列的計(jì)算，就可以準(zhǔn)確的獲得被測(cè)元器件等效的內(nèi)部氣氛組成。具體試驗(yàn)方法如下(I)粗略的估算被測(cè)元器件等效標(biāo)準(zhǔn)氣壓下的內(nèi)腔體積，選擇內(nèi)部氣氛分析設(shè)備對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)器進(jìn)行測(cè)量，獲得被測(cè)器件的端口壓強(qiáng)值和內(nèi)部氣氛組成的摩爾體積比，選擇對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)器的方法是先粗略估計(jì)樣品的內(nèi)腔體積，然后乘以封裝壓強(qiáng)與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的比，比如某被測(cè)樣品的內(nèi)腔體積約為0. I立方厘米，封裝時(shí)環(huán)境氣壓為0. 5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，那么應(yīng)該選擇0. 05立方厘米的校準(zhǔn)器進(jìn)行試驗(yàn)；(2)獲得被測(cè)元器件的實(shí)際內(nèi)腔體積，可以采用排除液體的方法進(jìn)行計(jì)算得到，方法是先將被測(cè)元器件的穿刺孔堵住(或測(cè)試前就先測(cè)量一下)浸入量筒的水中，通過液面的增加得到被測(cè)元器件的體積，然后用同樣的方法，將被測(cè)元器件打開，讓液體能夠完全填充樣品內(nèi)部，得到一個(gè)元器件的實(shí)體體積，通過兩個(gè)體積相減就能夠得到樣品實(shí)際內(nèi)腔體積；(3)根據(jù)被測(cè)器件測(cè)量獲得的端口壓強(qiáng)值，在同等條件下(設(shè)備狀態(tài)一致)測(cè)量與該端口壓強(qiáng)值相當(dāng)?shù)娜齻€(gè)校準(zhǔn)件樣品，獲得三個(gè)校準(zhǔn)件樣品的端口壓強(qiáng)(對(duì)于加工出來的校準(zhǔn)件，應(yīng)該在一定時(shí)期，如3個(gè)月一次，進(jìn)行測(cè)量，以積累校準(zhǔn)件與端口壓強(qiáng)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù))；(4)獲得被測(cè)元器件內(nèi)部氣氛與標(biāo)準(zhǔn)氣壓下等效的體積，方法有兩種，首先是將三個(gè)校準(zhǔn)件樣品測(cè)量的數(shù)據(jù)以體積作為縱坐標(biāo)，端口壓強(qiáng)作為橫坐標(biāo)，繪制到坐標(biāo)系內(nèi)，然后用平滑的曲線連接起來，通過被測(cè)元器件端口壓強(qiáng)值，在圖上得到被測(cè)元器件的等效氣體體積；其次通過二次曲線擬合公式計(jì)算也可以得到被測(cè)樣品的等效氣體體積；(5) 用被測(cè)元器件的等效體積除以被測(cè)元器件的實(shí)際體積，得到一個(gè)修正因子，用該修正因子乘以測(cè)量的各氣氛組成，就可以得到與標(biāo)準(zhǔn)一致的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，從而對(duì)元器件的可靠性做出客觀準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。如被測(cè)元器件的內(nèi)腔體積為V，通過計(jì)算或者通過在繪制的曲線上查找得到被測(cè)元器件的等效體積為Vs，那么修正后的被測(cè)元器件內(nèi)部水汽含量為設(shè)備直接測(cè)量得到的樣品內(nèi)部水汽含量值*VS/V。利用本發(fā)明可以獲得非標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝的元器件在封裝后較長時(shí)間內(nèi)內(nèi)部氣體壓強(qiáng)的變化情況，可以開展和標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝元器件內(nèi)部氣氛要求相一致的評(píng)價(jià)，有利于進(jìn)一步提高其產(chǎn)品可靠性。帶來的有益效果體現(xiàn)在兩個(gè)方面一方面在檢測(cè)非標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝元器件內(nèi)部氣氛分析中形成等效數(shù)據(jù)，便于元器件的可靠性評(píng)價(jià)，填補(bǔ)國內(nèi)空白；另一方面將現(xiàn)有的針對(duì)常壓封裝元器件的內(nèi)部氣氛要求直接應(yīng)用到非標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝元器件內(nèi)部氣氛分析上，節(jié)省了其可靠性研究的周期和大量的試驗(yàn)費(fèi)用，其便捷準(zhǔn)確的分析元器件內(nèi)部氣體壓強(qiáng)的方法勢(shì)必為提高元器件可靠性研究節(jié)省大量的研究經(jīng)費(fèi)和時(shí)間。下面的例子是某低氣壓封裝電子元器件(封裝時(shí)環(huán)境壓強(qiáng)為500Pa)，在進(jìn)行產(chǎn)品鑒定試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部水汽含量數(shù)據(jù)超過標(biāo)準(zhǔn)要求(GJB548B-2005方法1018. I)的0. 5%, 而該標(biāo)準(zhǔn)另外規(guī)定對(duì)于低氣壓封裝，其測(cè)量值應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的修正，修正方法是測(cè)量值乘以修正因子，修正因子是封裝的氣體壓強(qiáng)除以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。但是封裝體內(nèi)的氣體壓強(qiáng)與封裝時(shí)的環(huán)境壓強(qiáng)相差很大，如果直接采用封裝時(shí)環(huán)境壓強(qiáng)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正和判定，對(duì)于低氣壓封裝樣品，勢(shì)必會(huì)提高產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí)，導(dǎo)致不合格產(chǎn)品流入市場(chǎng)，帶來質(zhì)量隱患； 如果不進(jìn)行數(shù)據(jù)修正，對(duì)于低氣壓封裝樣品，將降低產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí)，導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加。被檢測(cè)樣品檢測(cè)數(shù)據(jù)見表I :
權(quán)利要求
1.一種試驗(yàn)校準(zhǔn)件，其特征在于，它為一系列內(nèi)腔體積不同的、采用標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝的金屬空心圓柱體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的試驗(yàn)校準(zhǔn)件，其特征在于，所述一系列的金屬空心圓柱體采用鐵鎳合金材料制成，其直徑大于5毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的試驗(yàn)校準(zhǔn)件，其特征在于，所述一系列的金屬空心圓柱體的中心圓柱形孔直徑大于2毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的試驗(yàn)校準(zhǔn)件，其特征在于，所述一系列的金屬空心圓柱體的長度不相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的試驗(yàn)校準(zhǔn)件，其特征在于，所述一系列的金屬空心圓柱體的中心圓柱形孔經(jīng)過電鍍后再采用平行封焊在兩端焊接上封蓋。
6.一種非標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝元器件內(nèi)部氣氛分析方法，利用權(quán)利要求I到5任一權(quán)利要求所述的試驗(yàn)校準(zhǔn)件進(jìn)行分析，其特征在于，它包括如下步驟(1)選擇內(nèi)部氣氛分析設(shè)備對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)器進(jìn)行測(cè)量，獲得被測(cè)元器件的端口壓強(qiáng)值和內(nèi)部氣氛組成的摩爾體積比；(2)獲得被測(cè)元器件的實(shí)際內(nèi)腔體積；(3)根據(jù)被測(cè)元器件測(cè)量獲得的端口壓強(qiáng)值，在同等條件下測(cè)量與該端口壓強(qiáng)值相當(dāng)?shù)娜齻€(gè)或以上所述的試驗(yàn)校準(zhǔn)件樣品，獲得三個(gè)或以上試驗(yàn)校準(zhǔn)件樣品的端口壓強(qiáng)；(4)獲得被測(cè)元器件內(nèi)部氣氛與標(biāo)準(zhǔn)氣壓下等效的體積；(5)用被測(cè)元器件的等效體積除以被測(cè)元器件的實(shí)際體積，得到修正因子，用該修正因子乘以測(cè)量的各氣氛組成，得到與標(biāo)準(zhǔn)一致的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，從而對(duì)元器件的可靠性作出評(píng)價(jià)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的試驗(yàn)校準(zhǔn)件，其特征在于，在步驟(I)中，選擇對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)器的方法是先粗略估計(jì)樣品的內(nèi)腔體積，然后乘以封裝壓強(qiáng)與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的比。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的試驗(yàn)校準(zhǔn)件，其特征在于，在步驟(2)中，通過將被測(cè)元器件的穿刺孔堵住或測(cè)試前就先測(cè)量一下浸入量筒的水中，通過液面的增加得到被測(cè)元器件的體積，然后用同樣的方法，將被測(cè)元器件打開，讓液體完全填充樣品內(nèi)部，得到一個(gè)元器件的實(shí)體體積，通過兩個(gè)體積相減得到樣品實(shí)際內(nèi)腔體積。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的試驗(yàn)校準(zhǔn)件，其特征在于，在步驟(2)中，通過將三個(gè)或以上的試驗(yàn)校準(zhǔn)件樣品測(cè)量的數(shù)據(jù)以體積作為縱坐標(biāo)，端口壓強(qiáng)作為橫坐標(biāo)，繪制到坐標(biāo)系內(nèi)， 用平滑的曲線連接起來，通過被測(cè)元器件端口壓強(qiáng)值，在圖上得到被測(cè)元器件的等效氣體體積。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種試驗(yàn)校準(zhǔn)件，它為一系列內(nèi)腔體積不同的、采用標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝的金屬空心圓柱體。本發(fā)明還公開了一種非標(biāo)準(zhǔn)氣壓封裝元器件內(nèi)部氣氛分析方法，它包括如下步驟選擇內(nèi)部氣氛分析設(shè)備對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)器進(jìn)行測(cè)量，獲得被測(cè)元器件的端口壓強(qiáng)值和內(nèi)部氣氛組成的摩爾體積比；獲得被測(cè)元器件的實(shí)際內(nèi)腔體積；獲得三個(gè)或以上試驗(yàn)校準(zhǔn)件樣品的端口壓強(qiáng)；獲得被測(cè)元器件內(nèi)部氣氛與標(biāo)準(zhǔn)氣壓下等效的體積；用被測(cè)元器件的等效體積除以被測(cè)元器件的實(shí)際體積，得到修正因子，用該修正因子乘以測(cè)量的各氣氛組成，得到與標(biāo)準(zhǔn)一致的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，從而對(duì)元器件的可靠性作出評(píng)價(jià)。
文檔編號(hào)G01N7/00GK102539276SQ20111029647
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者牛付林, 魏建中 申請(qǐng)人:工業(yè)和信息化部電子第五研究所