楊城，馬清桃

（湖北航天計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所，湖北 孝感 432100）

0 引言

元器件外部目檢試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)器件的工藝質(zhì)量，同時(shí)也可以用來(lái)檢驗(yàn)已封裝器件在裝運(yùn)、安裝和試驗(yàn)過(guò)程中引起的損壞，外部目檢是確保其他試驗(yàn)項(xiàng)目和周期試驗(yàn)項(xiàng)目合格的基礎(chǔ)。目前，各單位篩選檢測(cè)部門(mén)元器件外部目檢方法均采用GJB 548B-2005的方法2009.1外部目檢，但是，該方法僅適用于氣密性封裝器件，無(wú)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)適用于塑封器件外部目檢試驗(yàn)。

另外，根據(jù)塑封器件的參數(shù)、質(zhì)量等級(jí)等的差異，其價(jià)格的差異非常大。因此，在采購(gòu)中會(huì)采購(gòu)到不法商人為了經(jīng)濟(jì)效益翻新或改標(biāo)的塑封器件。翻新或改標(biāo)的塑封器件帶來(lái)可見(jiàn)的和潛在的損失是不可估量的，但是GJB 548B和GJB 4027A等國(guó)軍標(biāo)中卻沒(méi)有針對(duì)如何識(shí)別翻新塑封器件的判斷標(biāo)準(zhǔn)[1]。

1 研究背景

隨著氣密封裝器件在全球范圍內(nèi)不斷地縮水，嚴(yán)格按照規(guī)范生產(chǎn)、試驗(yàn)的金屬和陶瓷外殼器件新品越來(lái)越少。塑封器件由于在尺寸、重量、成本、可用性和性能，以及工藝和設(shè)計(jì)方面的先進(jìn)性，正在被國(guó)防高可靠領(lǐng)域各型號(hào)產(chǎn)品所接受，并且其用量逐年增大[2]。

目前，大量的塑封器件應(yīng)用于國(guó)防高可靠領(lǐng)域，且大部分塑封器件為進(jìn)口塑封器件，由于采購(gòu)渠道不是很通暢，再加上美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)封鎖，市場(chǎng)中存在著假冒、翻新器件的情況[3]。根據(jù)上述情況，開(kāi)展塑封器件的外部目檢方法與判據(jù)研究，制定適用于塑封器件的外部目檢方法和缺陷判據(jù)。

2 GJB 548B-2005方法2009.1外部目檢的方法和缺陷判據(jù)

本試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)氣密性封裝器件的工藝質(zhì)量，也可以用來(lái)檢驗(yàn)已封裝器件在裝運(yùn)、安裝和試驗(yàn)過(guò)程中引起的損壞。本試驗(yàn)通常作為承制方的出廠檢驗(yàn)或用戶(hù)的進(jìn)貨檢查[4]。

2.1 方法

器件應(yīng)在1.5～10倍的放大鏡下進(jìn)行檢查。在此范圍，可以用1.5～10倍間任一倍數(shù)對(duì)器件的任何表面部位進(jìn)行檢查。然而，接收產(chǎn)品必須在10倍的放大鏡下通過(guò)所有外部目檢判據(jù)的檢查。玻璃密封器件應(yīng)在7～10倍的放大鏡下檢查。當(dāng)有或懷疑有外來(lái)物時(shí)，應(yīng)用經(jīng)過(guò)過(guò)濾的、壓強(qiáng)約為137 kPa的潔凈氣流 （真空吸出或吹出）對(duì)器件進(jìn)行吹除處理。

2.2 缺陷判據(jù)

2.2.1 一般判據(jù)

a）標(biāo)志不清晰、標(biāo)志內(nèi)容或位置不符合適用的規(guī)范。

b）在密封區(qū) （即氣密性封接界面）明顯有二次涂覆材料。

c）不符合訂購(gòu)文件要求，或缺少某些必要的的特性。

2.2.2 外來(lái)或錯(cuò)位的物質(zhì)

a）焊料或其他外來(lái)物 （即沾污物或侵蝕物）使引線間或焊區(qū)間的絕緣間距減少到小于引線間距（對(duì)釬焊引線為焊區(qū)間距）的50%，在任何情況下這個(gè)距離應(yīng)不小于引線自身的最小線寬。

b）引線或引出端上存有任何無(wú)關(guān)的外來(lái)物，例如：油漆或其他附著的沉積物。

2.2.3 結(jié)構(gòu)缺陷

a）在封裝底部安裝表面上的突起物超出安裝平面。

b）有引線封裝的任一表面存有高度超過(guò)引線厚度的突起物 （不包括玻璃溢出物）。

c）無(wú)引線封裝蓋板或帽上的突起物、或焊區(qū)平面的延展物高度超過(guò)引出端寬度的25%。

d）無(wú)引線封裝的焊區(qū)之間、導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)之間、密封環(huán)之間、導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)和密封環(huán)之間、帽蓋與金屬化城堡區(qū)之間存在非設(shè)計(jì)要求的金屬化區(qū)，使得它們之間的絕緣間距小于焊區(qū)間距的50%。

2.2.4 封裝殼體或蓋帽的鍍涂層

a）存有鍍涂層缺陷，如剝落、起皮、起泡、凹坑或腐蝕。沒(méi)有這些缺陷的退色可以接收。

b）由于損傷或工藝造成的劃傷、擦傷或凹陷，使基底金屬暴露。若僅是暴露底鍍層，是可以接收的。

2.2.5 引線

a）斷線。

b）引線或引出端沒(méi)有固定，或沒(méi)有置于正常位置，或彎曲成有尖角狀，或有不符合規(guī)定的彎曲，或扭曲使引線偏離正常引線平面20°以上。

c）引線上凹坑的直徑或凹陷的寬度超過(guò)引線寬度 （圓引線按直徑計(jì)算）的25%，深度大于引線厚度的50%。

d）引線上的毛刺高度超過(guò)引線厚度的50%（圓引線按直徑計(jì)算）。

e）引線未對(duì)準(zhǔn)焊區(qū)，致使與焊區(qū)相接部分小于引線焊區(qū)面積的75%。

f）在金屬化區(qū) （包括焊接引線鍍層）內(nèi)，各個(gè)引線之間或引線與其他封裝金屬化區(qū)之間的絕緣部分距離減少到小于引線間隔的50%，但在任何情況下這個(gè)距離絕不能小于引線自身的最小線徑。

g）焊料使得安裝平面與陶瓷殼體之間的引線尺寸大于引線最大設(shè)計(jì)厚度的1.5倍，或使安裝平面下的引線尺寸超過(guò)最大設(shè)計(jì)值。

h）劃痕使得引線暴露出的基底金屬的面積大于引線表面積的5%。暴露引線末端截面的基底金屬是可以接收的，不計(jì)算在5%之內(nèi)。

2.2.6 有引線器件的封裝殼體或蓋帽

a）封裝殼體破裂或有裂紋。表面劃痕不應(yīng)視為失效，除非與3.3.1所列的標(biāo)志、涂層等判據(jù)相違背。

b）表面上任何缺口在任何方向上的尺寸大于1.5 mm，并且其深度超過(guò)封裝有效單元厚度 （例如蓋板、底板或殼壁）的25%。

c）與釬焊引線相連的外引線金屬化條上存在大于自身寬度25%的空洞。

d）在任何多層陶瓷封裝上有明顯的裂紋、分層、分離或空洞。

2.2.7 無(wú)引線器件的封裝殼體或蓋帽

a）在受損表面 （邊緣或棱角）的任一方向上存在幾何尺寸超過(guò)引出端間距50%以上的陶瓷裂縫，且其深度超過(guò)受損封裝部件 （例如蓋帽、底板或壁）厚度的25%。

b）在任一封裝部件上存在裂紋、分層、分離或空洞。

c）城堡狀區(qū)與焊區(qū)未對(duì)準(zhǔn)。除環(huán)形區(qū)外，在城堡狀區(qū)內(nèi)的金屬均應(yīng)在焊盤(pán)的可見(jiàn)延伸區(qū)域內(nèi)。

d）城堡狀區(qū)圖形不符合下述規(guī)定。城堡狀區(qū)應(yīng)呈凹形，此凹形在封裝邊緣由貫穿所有城堡狀區(qū)的陶瓷層的三維空間所限定。城堡表面可能是不規(guī)則的，此三維空間的尺寸分別為：

1）最小寬度大于封裝引出端焊盤(pán)寬度的1/3；

2）最小深度大于城堡狀區(qū)的最小寬度的l/2；

3）長(zhǎng)度等于設(shè)計(jì)值；

4）最大寬度小于等于封裝引出端的焊盤(pán)寬度；

5）最大深度小于等于城堡狀區(qū)最大寬度的1/2。

這些尺寸用于保證在極端的情況下，城堡狀區(qū)在封裝邊緣上不會(huì)呈現(xiàn)為平面，同時(shí)也不會(huì)成為閉合的通孔。

2.2.8 玻璃密封

a）玻璃密封表面的裂紋。

b）任一超過(guò)一個(gè)座標(biāo)象限范圍 （即超過(guò)90°扇形或圍繞引線的90°弧形）的單個(gè)圓弧狀裂紋（或重迭的裂紋），它超過(guò)或正處于從引線到外殼距離一半以外的區(qū)域。

c）徑向裂紋如下：

1）裂紋不是起始在引線處；

2）3條或更多條超過(guò)引線到外殼距離一半的裂紋；

3）兩條位于同一象限的超過(guò)引線到外殼距離一半的裂紋。

d）任何深度大于玻璃彎月形區(qū)的劈形。玻璃彎月形區(qū)指圍繞在引線或引出端的隆起玻璃區(qū)域。由于導(dǎo)致彎月形劈而暴露了底層金屬，只要保證暴露區(qū)域的深度不大于0.25 mm，這種情況是可以接收的。

e）表面氣泡超過(guò)下列規(guī)定：

1）玻璃封接處的開(kāi)口泡直徑超過(guò)0.13 mm；3）開(kāi)口泡串或簇的尺寸大于引腿到外殼距離的2/3。

f）表面的氣泡超過(guò)下列規(guī)定：

1）大氣泡或空洞的總面積超過(guò)玻璃密封面積的1/3；

2）單個(gè)氣泡或空洞的尺寸大于引腿到外殼距離的2/3；

3）兩個(gè)氣泡在一條直線上，且總尺寸大于引腿到外殼距離的2/3；

4）互連的氣泡大于引線到外殼距離的2/3。

g）在引線處和 （或）殼體界面處存在非均勻性缺陷的凹形密封。

2.3 說(shuō)明

有關(guān)的訂購(gòu)文件應(yīng)規(guī)定以下內(nèi)容：

a）標(biāo)志、引線 （引出端）或引出端識(shí)別要求。

b）材料、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和工藝質(zhì)量的其他詳細(xì)要求。

3 塑封器件外部目檢的方法和缺陷判據(jù)研究

因塑封器件與氣密性封裝器件封裝方式和結(jié)構(gòu)的不同，且市場(chǎng)中存在著大量假冒、翻新進(jìn)口塑封器件，所以塑封器件進(jìn)行外部目檢試驗(yàn)時(shí)需使用包括至少能放大10～100倍立體顯微鏡和200倍的金相顯微鏡等具有較大可見(jiàn)視場(chǎng)的光學(xué)設(shè)備；同時(shí)需在氣密性封裝器件外部目檢試驗(yàn)缺陷判據(jù)進(jìn)行相關(guān)的刪減和增加。

3.1 方法

3.1.1 放大倍數(shù)： 10～200 X

塑封器件應(yīng)在10～200 X的顯微鏡下進(jìn)行檢查。在此范圍，可以用10～200 X間任一倍數(shù)對(duì)器件的任何表面部位進(jìn)行檢查。塑封器件材質(zhì)應(yīng)在放大倍數(shù)為200 X的金相顯微鏡下檢查。

3.1.2 檢查方法

a）低放大倍數(shù)檢查

在10 X放大倍數(shù)下檢查器件標(biāo)志、標(biāo)志內(nèi)容和位置。

b）中放大倍數(shù)檢查

在25～50 X放大倍數(shù)下檢查器件的正反面倒圓角、引腳、連筋和定位孔等。

c）高放大倍數(shù)檢查

在200 X放大倍數(shù)下檢查器件的正反面材質(zhì)。

當(dāng)有或懷疑外來(lái)物時(shí)，應(yīng)用經(jīng)過(guò)過(guò)濾的、壓強(qiáng)約為137 kPa的潔凈氣流 （真空吸出或吹出）對(duì)器件進(jìn)行吹除處理。

3.2 刪減和增加的缺陷判據(jù)

3.2.1 刪減的相關(guān)氣密性封裝器件外部目檢缺陷判據(jù)

下列缺陷判據(jù)不適用于塑封半導(dǎo)體器件[5]：

a）存在任何使密封區(qū)域模糊的輔涂覆材料的總要求。

b）外來(lái)或錯(cuò)位的物質(zhì)有關(guān)焊料流溢或其他外來(lái)物的要求。

c）結(jié)構(gòu)缺陷。

d）封裝體或帽的涂層。

e）引線未對(duì)準(zhǔn)焊區(qū)。

f）引線中有關(guān)增加引線厚度的焊料的要求。

g）封裝體或帽 （有引線器件）任何有關(guān)缺口尺寸的要求。

h）封裝體或帽 （無(wú)引線器件）。i）玻璃密封。

3.2.3 塑封器件外部目檢增加的缺陷判據(jù)

下列缺陷應(yīng)拒收：

a）包封不平整，翹曲或弓彎。

b）包封層內(nèi)的外來(lái)物，塑封層的空洞和裂紋。

c）引線變形。

3.3 塑封器件外部目檢缺陷判據(jù)研究

3.3.1 一般判據(jù)

a）標(biāo)志不清晰、標(biāo)志內(nèi)容或位置不符合適用的規(guī)范。

b）不符合訂購(gòu)文件要求，或缺少某些必要的特性。

3.3.2 外來(lái)或錯(cuò)位的物質(zhì)

a）焊料或其他外來(lái)物 （即粘污物或侵蝕物）是引線間或焊區(qū)間的絕緣間距減少到小于引線間距（對(duì)釬焊引線為焊區(qū)間距）的50%，在任何情況下這個(gè)距離應(yīng)不小于引線自身的最小線寬。

b）引線或引出端上存有任何無(wú)關(guān)的外來(lái)物，例如：油漆或其他附著的沉積物。

3.3.3 結(jié)構(gòu)缺陷

a）塑料包封不平整，翹曲或弓彎。

b）塑料包封層內(nèi)的外來(lái)物，塑封層的空洞和裂紋。

3.3.4 引線a）引線變形。b）斷線。

c）引線或引出端沒(méi)有固定，或沒(méi)有置于正常位置，或彎曲成有尖角狀，或有不符合規(guī)定的彎曲，或扭曲使引線偏離正常引線平面20°以上。

d）引線上凹坑的直徑或凹陷的寬度超過(guò)引線寬度 （圓引線按直徑計(jì)算）的25%，深度大于引線厚度的50%。

e）引線上的毛刺高度超過(guò)引線厚度的50%（圓引線按直徑計(jì)算）。

f）劃痕使得引線暴露出的基底金屬的面積大于引線表面積的5%。暴露引線末端截面的基底金屬是可以接收的，不計(jì)算在5%之內(nèi)。

3.3.5 翻新缺陷判據(jù)

a）包封層有打磨痕跡，塑封邊線不是呈緩慢變化的弧線邊緣而呈直角形貌。

b）塑封表面正常注塑形貌打磨后重新噴涂，呈噴涂形貌。

c）定位孔呈打磨和噴涂形貌。

d）側(cè)面有明顯的噴涂分層形貌。

3.4 說(shuō)明

有關(guān)的訂購(gòu)文件應(yīng)規(guī)定以下內(nèi)容：

a）標(biāo)志、引線或引出端識(shí)別要求。

b）材料、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和工藝質(zhì)量的其他詳細(xì)要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，塑封器件的外觀質(zhì)量檢驗(yàn)一般采用GJB 548B-2005的方法2009.1外部目檢，而此方法與缺陷判據(jù)適用于氣密性封裝器件的外部目檢試驗(yàn)項(xiàng)目。隨著塑封器件越來(lái)越多地應(yīng)用于國(guó)防高可靠領(lǐng)域，仍借用該外部目檢方法與缺陷判據(jù)已不能滿(mǎn)足塑封器件外部目檢試驗(yàn)項(xiàng)目的要求。

因此，根據(jù)塑封器件的特性及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，制定塑封器件外部目檢的軍用標(biāo)準(zhǔn)，提高塑封器件在國(guó)防高可靠領(lǐng)域應(yīng)用的可靠性。

[1]楊城，張吉，馬清桃，等.基于封裝工藝識(shí)別翻新塑封集成電路 [J].電子與封裝，2013，13（10）：5-9.

[2]肖虹，蔣少英，劉涌.國(guó)外塑封微電路的可靠性研究進(jìn)展 [J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)，2000，18（6）：45-49..

[3]肖詩(shī)滿(mǎn)，李少平，雷志鋒.破壞性物理分析 （DPA）方法在識(shí)別假冒、翻新集成電路中的應(yīng)用 [C]//中國(guó)電子學(xué)會(huì)第十四屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.2008：164-166.

[4]GJB 548B-2005，微電子器件試驗(yàn)方法和程序 [S].

[5]GJB 4027A-2006，軍用電子元器件破壞性物理分析方法[S].