多腔体密封集成电路的颗粒碰撞噪声检测PIND分析

张克琦

摘 要：随着科学技术的不断发展，如今各领域对于多腔体密封集成电路的需求也在持续增加。在此背景下，为能够有效降低可动多余物对多腔体密封集成电路可靠性的影响，必须要对产品的每个腔体进行颗粒碰撞噪声检测PIND分析，以至于产品通常需要遭受两次或者两次以上的PIND碰撞冲击和振动影响，一部分人认为此种影响可能会影响到多腔体密封集成电路的整体质量。基于此，本文将基于多腔体密封集成电路的特点，通过试验检测评估的方式对PIND分析所造成的影响进行试验分析，进而为多腔体密封集成电路科学检测提供次数依据。

关键词：密封集成电路;颗粒碰撞噪声检测;PIND分析

前言：现阶段，因为技术等因素的影响，在多腔体密封集成电路制造过程中，其腔体内部将可能会留有粘接材料、外壳多余物、芯片边缘材料以及其他颗粒状物质，这些物质在遭受外力的激励以后，将会转变为自由游离物，同时与腔体内部结构发生相互碰撞，引发电路短路以及其他方面的危害。针对此种情况，多腔体密封集成电路在出厂前必须要采用PIND對腔体内部可动多余物进行碰撞噪声检测，确保问题的及时发现和解决。

1 多腔体密封集成电路的特点

近些年来，随着各领域对于器件性能及可靠性要求的持续提高，多腔体密封集成电路已经逐步得到应用和普及，如近些年来得到快速普及应用的某双腔体产品，其便是在产品上下各设置有一个腔体，并在腔体内部安装有高精度芯片，以此来降低外界环境对芯片所造成的影响。但因为制造技术等因素的限制，相关产品的密封腔体中将可能会留有可动多余物，这些多余物在实际应用过程中将可能会引发诸多严重的后果，所以该如何对可动多余物进行有效检出已经成为当前研究的重点问题。

现阶段，常用的检测方式为声波检测，在常态环境下，声波的在陶瓷中的传播速度为5842m/s，是空气中传播速度的17倍左右[1];同时，在能量衰减方面来看，声波在固体中传播时的实际衰减相对较小，并且多腔体密封集成电路所采用的陶瓷厚度通常为8mm，因而声波在传播过程中所造成的能量衰减几乎可以忽略不计。因此，统合分析来看，从理论上来说可以通过声波对多腔体密封集成电路中的任意腔体中的可动多余物进行快速精准检测进行检测。

但与其他检测项目存在一定区别，PIND检测技术在实际检测过程中可能会出现复检失效不复现的情况，所以通常在检验过程中，若是发现有一次检验为失效，那么便可以视作为检验失败。之所以会出现此种情况，主要是因为很多可动多余物在实际检测过程中可能会卡在芯片边缘、管壳转角等位置[2]，处于这些位置的可动多余物在检测过程中大多不会产生噪声，再加上产品的不同腔体的高度也可能会存在一定差异，多方面因素综合后导致检测失败。

2 试验与思考

在实际试验过程中将会使用某批次新制造出的多腔体密封产品进行试验验证，该批次共拥有450个产品，根据现有的标准进行全部筛选检测。具体检测过程中将会通过PIND检测技术分别在产品上下盖板处进行贴合检测试验，具体检测中所使用的检测频率将会根据产品的两个腔体高度来进行合理确定，即大腔体检测频率为120Hz，小腔体检测频率为130Hz[3]。

在首轮检测过程中，共发现有8个产品出现检测失效情况，其中6个产品为大腔体检测失效，4个产品的小腔体检测失效，大小腔体均检测失效的只有1个产品。根据检测结果可知，该批次的产品中存在有6个产品大腔体检测失效的情况，根据相关标准要求，检测失效率超过1%以后需要对产品进行复检，因而需要进行次轮检测。在次轮检测过程中，再次发现有6个产品存在检测失效情况，其中大腔体检测失效的有4个，小腔体检测失效的有3个，大小腔体均检测失效的仅有1个。

基于此检测结果可知，多腔体密封产品确实存在大小腔体检测结果不一致的情况，所以在实际检测过程中，通过一次检测来精准发现多腔体密封集成电路中存在可动多余物的难度相对较大，需要根据每个腔体的实际情况合理计算出检测频率，并以此来进行针对性检测。

不过PIND检测技术作为一种冲击、振动检验技术，其在检测过程中将会多产品造成冲击和振动影响，也就是上述产品在检验过程中已经遭受到4次冲击和振动影响，根据现行标准可知，产品在遭受超过5次PIMD检测后将会视作为不合格产品，但为能够进一步验证此标准，确定多次检测后产品质量，将会以产品极限试验法进行继续检测分析[4]。

3 试验方法

试验过程中将对两轮检测中共14个检测失效样品进行继续检测，具体检测为两轮4次，并分别在试验结束后对样品进行电测试。在电测试以后，对于参数变化较为明显的而样品进行密封检测、X-Ray检测、键合拉力试验检测、剪切力试验检测，若是样品在电测试中未出现明显变化，那么将会样品中随机抽取3个样品进行检测，剩余的样品则会继续进行PIND检测，然后再完成密封检测、X-Ray检测、键合拉力试验检测、剪切力试验检测。

在经过多次检测以后，共获取表1中的试验结果，其中“P”为检验合格，“F”为检验不合格，通过此试验再次证明PIMD检测失效的不可复检性。

4 试验结果分析

样品在经过密封试验和X-Ray试验检测中合格，则说明PIND检测对样品密封性能造成的影响相对较小;样品在键合拉力测试试验及剪切力测试试验中合格，则说明样品的键合丝与芯片、芯片与管壳之间的连接和固定效果相对优秀。若是PIND检测会对样品造成冲击和振动影响，那么样品在多次检测后将会便显出键合点接触不良或者芯片、管壳内部出现损伤等情况，该些损伤情况均会在电测试中进行有效表现，尤其是针对键合丝与芯片、芯片与管壳之间的连接和固定情况若是表现异常，那么电测试将会表现出检验结果明显下降或者会出现接触不良等情况，然而在试验过程中所有样品的电测试均合格，不过考虑检测仪器的精度等因素可能会对检测结果造成影响，所以相关检测结果仅可以用作为具体研究参考。

现行标准中虽然规定多腔体密封产品在经过5次PIND检测以后拒收相关产品，但随着科学技术的不断发展，相比较原本小批量多批次产品生产工艺，如今生产工艺中的封装工艺已经得到进一步提升，所以虽然在经过多次PIND检测后，产品的质量和可靠性可能会存在一定下降，但仍然有很大几率合格。此外，现行标准虽然规定经过5次检测后拒收的标准，但其实质是担心在多次试验后可能会出现可动多余物比例不收敛对后续使用造成影响。

5 结语

综上所述，通过PIND检测技术对多腔体密封集成电路产品进行检测虽然可以有效避免可动多余物对后续多腔体密封集成电路产品的实际使用造成影响，但PIND检测技术作为一种冲击和振动检测技术，很多人会担心其会对产品质量造成影响，但结合研究可以发现，虽然PIND检测技术会造成一定影响，但影响却不足以对多腔体密封集成电路产品造成损害。当然，为保障产品的最终质量和可靠性，在实际检测过程中最好还是依据现行标准进行检测试验，将检测次数控制在5次以内。

参考文献：

[1]席善斌，高金环，裴选，等.军用标准PIND试验方法发展与对比分析[J].半导体技术，2019，044（004）：313-320.

[2]梁晓雯，蒋爱平，王国涛，等.参数优化决策树算法的密封继电器多余物信号识别技术[J].电子测量与仪器学报，2020，v.34;No.229（01）：183-190.

[3]薛永越，王国涛，娄彦辉，等.多余物自动检测系统声音调理电路的稳健设计[J].电器与能效管理技术，2019，No.585（24）：30-34.

[4]陈陶，张嘉欣.陶瓷封装中PIND典型问题分析与处理[J].电子与封装，2020，020（002）：13-18.

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