酒精粗检漏在CCD中的应用

2012-03-20李晓潮王钢荣吴琼瑶程顺昌王微频

电子产品可靠性与环境试验 2012年3期

李晓潮，王钢荣，吴琼瑶，程顺昌，王微频

（重庆光电技术研究所，重庆 400060）

0 引言

CCD是电荷耦合器件的简称，它可把外界物体的图像信号转换成电信号，即把入射到CCD光敏面上的、按空间位置分布的光强信号，转换为按时间顺序串行输出的视频信号，视频信号可在各种显示器上再现原物体的图像。目前，全世界航天用探测器、侦查相机大多采用CCD。为了防电磁辐射、防光源干扰、防太空辐射等方面的要求，需要器件具备较好的密封性能。而密封性能也是CCD在实际应用中的一个极其重要的参数。

1 酒精检漏试验方法

目前，在我国航天电子元器件可靠性试验中，因误判小，可靠性高，被广泛应用的粗检漏方法为高氟油粗检漏。但由于高温氟油检漏时，检测过程中会存在较大的温差，可能会出现光学元器件的玻璃、陶瓷等部位的细小裂隙扩大、器件光窗被污染等情况，从而对筛选器件造成额外的损伤，或在鉴定阶段降低器件承受可靠性试验的能力。而酒精粗检漏不需要在高温氟油下进行粗检漏检验，因而可以有效地避免氟油粗检漏对光学元器件所造成的额外影响。

这篇文章主要选用了某型号全帧转移CCD作为试验对象，并根据器件的具体空腔体积来选择试验条件[1]：每只器件承受的压力大小为310 kPa，加压时间为2 h；试验时，将加压后的器件置于酒精器皿中抽负压，当压力下降至50 kPa时，恒定压力条件，观察1 min，查看是否有连续小气泡或几个大气泡冒出，作为对器件气密性能的判断依据[2]。

2 失效现象

试验所采用的元器件为全帧转移CCD，密封方式采用密封胶将玻璃与陶瓷管壳进行粘接，空腔体积为279 mm3。试验示意图如图1所示。

图1 酒精粗检漏示意图

在初次进行酒精粗检漏试验时，选用了2只CCD进行密封性能摸底试验。在未经过任何预处理手段进行试验时，会发现在器件光窗密封处，有多个密封点一直存在连续小气泡冒出，且长时间持续冒泡。若器件属于密封性能未过，其冒泡现象应是气泡快速冒出，且很快就会停止（因器件的空腔体积有限）。为排除试验现象的偶然性，故连续投入了6只器件进行粗检漏试验，所表现出来的现象与之前相同，均有连续气泡冒出，均属不合格。示意图如图2所示。

图2 未经预处理器件检漏示意图

3 失效分析

3.1 失效原因

针对以上现象，决定采用氟油粗检漏进行复验：器件在加压后放置于125℃氟油中10 min，8只器件均无气泡冒出。于是对这8只器件的结论为：8只器件均合格，器件的密封性能没有问题。而酒精粗检漏，作为第一次接触的试验方法，一定存在人为或固有的问题，并在试验过程中被触及从而造成误判。并且，氟油检漏不合格器件的冒泡情况也与这8只器件的状况不同，如图3所示。

图3 氟油粗检漏不合格器件的酒精检漏冒泡情况

相关人员在试验过程中发现，酒精即使不放置任何样品进行抽负压时，也会出现离散气泡冒出，并且持续时间达3 min以上：如CCD表面吸附较大的颗粒，则会出现一连串连续小气泡，如图3所示。

故据此推测：该试验的试验结果判定与器件表面粘附颗粒与酒精洁净度有关。为此试验人员进行了下列摸底试验以寻找对器件造成误判的原因：

a）将误判器件放置于25倍显微镜下进行镜检，并用镊子将粘附的颗粒进行清除（因为粘附颗粒均被密封胶粘结，采用氮气枪与酒精棉球进行处理的效果不佳）。清除完成后，利用氮气枪对器件表面进行吹拂处理，然后重新进行酒精粗检漏试验。原检漏未过的8只器件仅有2只未过，且所冒出的气泡与处理前相比，气泡明显地变少。且其中6只均有离散气泡冒出，另外2只虽仍有连续气泡冒出，但数量已较之前变少。

检漏不合格器件冒泡处的不洁净物图像如图4所示。

图4 管壳密封处的附着颗粒

b）试验人员将试验未过的两只器件重新进行镜检，再未发现有吸附颗粒的存在。于是开始尝试对酒精进行更换处理，提升酒精纯度为CMOS-Ⅲ级酒精，重新进行试验，2只未过器件已没有连续气泡冒出。但所有的器件在试验时，均存在离散气泡冒出。

c）因离散气泡同样会对粗检漏试验结果的正确性造成误判，所以仍需寻求解决的办法以提高整个试验的可靠性。

试验人员随后发现：当酒精中不存在任何器件进行抽负压时，同样存在离散气泡冒出的现象，于是怀疑离散气泡与酒精本身的溶气性有很大的关系。随后试验人员决定采取将酒精一直保持在负压状态（30 kPa，持续时间30 min），然后再将之前未过的6只CCD经过2 h加压，重新进行粗检漏试验，发现所有的器件不再冒出离散气泡。