JPS62147337A - 電子部品パッケージの密閉度試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は電子部品パッケージ内の密１（Ｊｌされた空洞
の密閉度を試験する方法及びその装置に関する。

超小型電子部品、半導体、及び他の電子回路部品は、封
止用のパッケージ材料内に形成された空洞の中に密閉さ
れることが多く、他の電子部品に接続して前記封止用パ
ッケージ外部と回路構成すべく突出した導線を有してい
る。前記封止用パッケージは、電子回路を所定の位置に
保持し、腐食、酸化、衝撃、直接接触、温度及び誤動作
の原因となる他の課題に対して電子回路を保護するため
に用いられている。

樹脂を含めて種々の異なった材料が用いられているが、
高い信頼性を要するものには、セラミックス製のパッケ
ージがしばしば用いられている。

このセラミックス製のパッケージは、密閉性（気密性）
と優れた放熱性とが得られる。しかしながら、セラミッ
クス製や他のパッケージに市ってはぜＩｉｉれ、折損、
及び他の欠陥が製造工程において起こり、これが密封性
に影響を与え、これにより回路の汚染及び、結果的に中
の回路の不作動を起こさＶてしまうことになる。

高い信頼性のパッケージの製造者及び購買者は、最大漏
れ試験と微小漏れ試験とを含む密封度試験について規定
している軍事用の仕様書に従っている。ｉα大漏れ徂は
通常前記仕様世において、１秒間ないしそれ以上光たり
で１０万分のＩＣｍ３（１Ｑ−５ｃｃ）の割り合いの漏
れと定式されており０、また、微小漏れは１秒間当たり
１０００億分の’１ｃｍ３（１０−１＞程度の割り合い
の漏れと通常定式されている。各々の漏れに対する独特
の問題点が、それぞれについての異なった試験方法を必
要としている。

最大漏れのために是認された試験方法としては、″重量
法（ウェイト　ゲイン法）″と“沸騰法（バブル法）″
とがおる。前記両方法は、″真空状態の下でほぼ１時間
パッケージを保持し、その後不活性の炭化フッ素浴内で
加圧状態で空洞に充項させるようにし、前記浴からパッ
ケージを取除くことに続いて、パッケージの外面のＩＷ
体が蒸発するまでに必要な０４間だり待機し、最終的に
捕れ部を通って空洞の中に炭化フッ素液が導入されたか
どうかを決定している。

上記重量法の下では、パッケージは試みられた充肌の前
後の荷重、つまり漏れを示す荷重の変化が測定される。

上記沸１匠法の下では、充唄に用いられた液体の沸点の
温度よりも畠い温度を有する液体の中に浸される。この
熱浴は前記空洞の中に導かれたいかなる検知流体をも蒸
発させ、前記空洞から流出する検知流体の蒸気が、漏れ
を示すことになるパッケージからの気泡を生じさせるこ
ととなる。

前記両方法は、漏れによって空洞の中に炭化フッ素液が
導入されたか否かを検知して行なっているが、これら両
方法とも熟練した作業員によって時間と憤重な取扱が必
要である。これらの方法は、時間がかかり、コスト高と
なり、人手のよる操作と判断とによっており、しかも特
に操作ミスを起し易い。

したがって、電子部品のパッケージにおける最大漏れの
検知のための優れた方法が必要である。

密封度試験におけるいかなる検知流体の流出をも検知す
るためのより良い方法が特に望ましい。

更に望ましいことは、人手による測定と判定とを無くし
、品質管理にために好適な再生可能でありかつ低コスト
とすることである。

また、自動化に迅速に適用し得る方法であることが望ま
しい。

そしてまた、沸騰法によって量産品の試験に用いられる
多量の炭化フッ素液のコストと不自由を回避することが
望ましい。

発明の概要 本発明は電子部品パッケージ内の密閉空洞の密閉度を試
験するための新規かつ改良された方法を提供することで
ある。

本発明の典型例では、まずパッケージを真空状態に保持
した後、検知流体を加圧状態でパッケージに充唄すると
いう公知の手段を用いることにより、検知流体蒸気にパ
ッケージ加圧を充頃する工程を有する。検知流体として
は、低い表面圧力の下では液体状態でおり、公知の器具
によって充分に検知し得る顕著な物理的特徴を持った蒸
気の状態ともなる揮発性を有するものが用いられる。

このパッケージは、空洞の中に導入されたいかなる検知
流体をも空洞から蒸発させ放出させるようにするために
前記浴から取出される。パッケージは検知流体の／ＩＩ
ｉ出を背進するために加熱ないし振動される。

検知流体の蒸気が放出したことは、認識可能な赤外線吸
収の性質を持つ検知流体蒸気の赤外線吸収を測定するこ
と等によって、検知流体の顕著な物理的性質によって検
知される。

検知流体蒸気の放出を封入する試験容器を有する本発明
の装置によって検知が行なわれるようになってあり、こ
の試験容器の容積は検知流体蒸気の放出を希釈化するの
を制限するように空洞に対する所定の比率となった容積
を持つものとなっている。

本発明の他の特色や利点は、図面とともに本発明の詳細
な説明によって明らかになる。

実施例 超小型電子部品、半心体、又は他の電子部品のパッケー
ジの密閉された空洞内の密閉度の試験を行なう方法及び
装置は、第１〜３図に示されている。第１図は電子部品
のパッケージを検′Ｊ、０流体液浴内に加圧充屓するた
めの装置を示す。第１図に示された容器１０は、本発明
の真空用ないし加圧用の容器でおって、まず、真空状態
でパッケージを保持した後に、検λＵ流体）（夕を加圧
状態でパッケージに注入させようとする公知の手段に用
いられているパッケージを加圧封入するために用いられ
るものである。

第１図におりるパッケージ２５は、試験されるべきパッ
ケージで必って、この外観を示すために容器１０の中に
置かれた状態で示されている。これは、セラミックス材
料によって包み込まれた回路チップからなる公知のＤＩ
Ｐ形パッケージでおる。真空源としての真空ポンプ１１
は、配管］３を介して容器１０に連結されている。この
真空源は、ｌ＋［１圧充唄工程を通じて試験容器を空に
するために用いられている。

検λ口流体源としての流体源１４もまた、容器］Ｏに連
結され“（いる。この流体源は弁１５、配管］６、弁１
７、及び配管１８を介して連結され、これらはある時間
の排気工程の後に、容器内へのト１人のために用いられ
ている。検知流体としては、赤９＋線や紫外線分光計、
熱伝導率検知器、光イオン化検知器、又は電子捕獲検知
器のような公知の器具を使用することによって！ｉＦｊ
著な物理的性質を検知し得る蒸気の状態を有するものが
用いられ、ここに述べられた公知の器具の使用は重量測
定や気泡の観察を除いている。

加圧源１９は、パッケージ２５内の空洞の中にいかなる
漏れ部が存在していてもそこを通）て検知流体の液を導
くべく検知流体を加圧状態に維持するために、配管１８
、弁１７、配管１６及び弁２０を介して容器１０に連結
されている。

真空圧ゲージ２１が、容器１０内の状態を監視するため
に、容器１０に弁２２及び配管２３を介して連結されて
あり、弁２４は容器１０内を換気するために用いられて
いる。

前記加圧充填工程は、第１図に示された装置を用いて第
４図に示す流れ線図に従って進行する。

試験されるべき電子部品１０は、第４図においてステッ
プ４２で示されるように、容器１０内に載置され、弁１
７と弁２４が閉じると共に、容器１０内の圧力を監視す
るために弁２２が開くことにより容器１０は密封される
（ステップ４４）。

それから、容器１０内は排気され少しでも漏れ部か存在
したら、パッケージ内の空洞からの排気を行なわせるた
めの所定の時間、この状態が維持される。このために、
弁１２が聞かれて真空ポンプ１１が作動される。はぼ１
時間継続された５［Ｏｒｒの排気が充分に行なわれる。

容器１０には次いで充填されである時間の間加圧される
（ステップ５０〜５４）。弁２０が閉じた状態で、弁１
７と弁１５とが容器に充填するために開となり、それか
ら弁１５と弁１２が閉じた状態で、少しで漏れ部が存在
したらそこを通って空洞内に検知流体を導入させるべく
、弁２０が開いて容器１０内を加圧する。７０〜１００
ＰＳＩＧの圧力で１時間半の間加圧するためには、窒素
ガスを含む加圧源を用いることが充分である。高圧に耐
えられないパッケージについては、より低い圧力でより
長い持続時間を加えるのが良い。

この時点で、第１図に示す流体１４、つまり検知流体液
がパッケージ２５における全漏れ部を通って空洞の中に
導入される。

このとき、容器１０は、弁１２と弁１７とが閉じた状態
の下で、開放状態の弁４０によって換気され、パッケー
ジ２５は、いかなる検知流体の放出をも検知するために
移送される（ステップ５６と５８）。

１９８３年の８月２５日イ寸りのＭＩＩ−８ＴＮ−８８
３Ｇの’１０１４．５号の方法は、上述したタイプの加
圧充填を用い、認められた軍事用試験仕様を例示する。

これらの仕様書はこの発明の方法において含むべき試験
の条件を定義している。

これらの仕様書によれば、試験されるべき部品が真空加
圧寮内に配置され、圧力が５　ｔｏｒｒに減圧され、１
時間の間この状態が持続されるが、内部容積が１ｃｍ３
よりも大きな部品にはこの真空工程が省略される。充分
な量のＦＣ−７２又はこれと同等の検知流体がその部品
を覆いつくずように供給される。真空工程が達成された
ならば、真空を解除する前に、１時間経過後にこの流体
が供給される。

前記部品はそれから、゛一定圧式°“又は“可変式゛′
によってＭＪ圧される。この一定圧式によっては、内部
容積が０．　１ｃｍ３よりも小さい部品に対しては、最
低２時１？ｌの間、６０ＰＳＩＧの圧力が加圧され、内
部容積が１ｃｍ３よりも大きいか、又はこれと同じ部品
に対しては、１０時間の間３ＱＰＳＩＧ（もしも真空工
程が省略されたのなら４５ＰＳＩＧ）の圧力が加えられ
るが、もしも６０時間に耐えられないならば、２時間加
えられる。

可変式な方法によっては、部品は次式で定められる最短
時間の間、３０．６０、又は９０ＰＳＩＧで加圧される
。

０．１Ｖ［を 王、＝ ６　Ｘ　’１０−４ｃｍ３ ここで、−１−１−加圧時間、分 Ｖ−試験部品の内部容積 ［、−充填時間（次表で示される） 胆力　　　　　　Ｆｔ５ｉ 加圧時間が経過したならば、圧力は解除され、部品は容
器から取出されることとなるが、検知流体の浴からは、
２０秒問よりも長い間が経過した後に取出される。この
浴としては、伯の容器や貯留タンク等が用いられる。

１０１４．５の方法は沸点の検知条件について明記して
いる。部品が浴から取り除かれただときに、部品は１２
５℃±５℃に保たれたＦＣ−４０又はこれと同等の検知
流体に満たされる前に、２分±１分の間乾燥される。部
品はその上部が検知液体の表面よりも少なくとも２イン
チ深さの位置となるように満たされ、１つでも発生した
ならば、つまり観察状態の１群のものの１つから１つの
泡か発生したならば、その発生と発生源ははっきりと観
察される。部品は、光によって照らされた状態の下で、
検知流体液に満たされた瞬間から、初期に観察されなけ
れば、最小の観察時間の３０秒を経過するまで、拡大レ
ンズを通して暗色の反射しない黒い背景の下でｖｆＡ察
されるようになっている。同一の部分から向けられた一
定の気泡の流れ、ないし２つ或いはこれ以上の大きな気
泡の流れがあったならば、これは放出のためである。

１０１４．５号に示された方法のように、流出ガスを検
知するための従来の技術は、第２図に示されている。パ
ッケージは商品名ＦＣ−４０としてスリーエムカンパニ
ーによって製造された検知流体液の不活性炭化フッ素の
中に浸されており、漏れ部を示すものとしてパッケージ
から生じる気泡を作業者が観察する。流体２６、つまり
検知流体は、第２図において水平の破線によって描かれ
ている。パッケージ２５内の空洞２７から生じる気泡２
８によって示される検知流体の流出を迅速にすることは
温度によってなされる。

第３図は、本発明における放出する検知流体を検知する
ための装置の一例が示されている。この装置は符号３０
で示されており、放出する検知流体の蒸気を閉じ込める
試験容器３１を有しており、更に、試験容器３１内の赤
外線吸収を測定する赤外線分光計３２を有している。

この試験容器の容積は、試験されるパッケージ内の空洞
の大きさに比例しており、これにより、分光計の検知能
力を越えるような放出検知流体蒸気の希釈化が抑制され
。

第３図に示された実施例は、加熱板３４に設けられた黄
銅製のじょうご３１を用いている。この黄銅製のじょう
ご３１は、配管３５及び弁３６を介して赤外線分光計３
２に連結されており、黄銅製のじょうご３１と配管３５
の結合された容積は、空洞の大きさに比例しており、図
示実施例にあっては、この結合された容積は０．１ｃｍ
３の値の空洞に対しておよそ７５０ｍとなっている。

第３図にはカス容器３７が示されている。試験容器３１
に集められた蒸気は、開いた状態の弁４Ｏと作動状態と
なった吸引ポンプ３９によって赤外線吸収を測定するた
めのガス容器３１に送られるようになっており、ポンプ
３９は弁４０と配管４１を介してガス容器３１に連結さ
れている。

この分光計としてはツユ−レットバラカード社の８４５
０Ａ分光計、又はパーキンエルマー社の１８０分光計の
ような公知のものが用″いられるようになっており、こ
れらの能力は図示する試験容器３１によってなされる希
釈化の量に必要な囚をよりまわっている。

第３図に示された表示部３８としては、検知流体蒸気の
非検知又は検知の状態を自動的に表示するための帯記録
紙又は判定装置が用いられる。

この発明の゛蜜月１隻試験方法は、第５図の流れ線図に
よって第３図に示す装置を用いることによって進められ
る。第４図に示す流れ線図に示されたスデップに従って
加圧封入された後、試験されるパッケージは、用いられ
た流体の顕著な物理的性ｒＴを検知するための公知の器
具を用いて、検知流体蒸気の流出が監視される。この工
程は、第５図においてステップ９２によって示されてＪ
Ｌｉす、ステップ８０〜９０の工程を含んでいる。

したがって、パッケージはまず、乾燥され（ステップ８
０）、パッケージの外側に付着した検知流体が蒸発され
る。

パッケージの空洞内のいずれかの検知流体の流出を促進
すると共に、パッケージの外側の乾燥を促進するために
、予熱工程（ステップ８２）が用いられている。

第３図に示された装置を用いる際に、パッケージはそれ
から放出する検知流体蒸気のいずれをも閉じ込めるため
に、試験容器内に配置される。このとぎ、流出する検知
流体蒸気を促進するために、パッケージは加熱されたり
振動される（ステップ８６と８８）。また、空洞内から
検知流体を引き出ずために、中真空程度の状態になされ
る。

ステップ９０に示されるように、流出カスを通過させる
べく、所定の時間が維持され、パッケージは流出ガスを
検知すべく監視される（ステップ９２）に、パッケージ
は他のものに試験を行なうへく移送される。

１υ後に、パッケージは他のものの試験を行なうべく移
送される。このとき、又は他のパッケージが用意される
とぎに、試験容器は清浄される。

このように、本発明によれば、検知流体液が、存在する
漏れ部を通ってこの液に加圧すべく排気とハＵ圧充唄と
を行なうことによって、空洞内に導入される。検知流体
はそれから検知のために流出され、所要のガス流出を引
き起こすべく蒸発される。そして、適宜の検知流体を用
いることによって、検知流体蒸気は適宜な器具で容易に
検知され、より迅速かつ有効な試験が達成される。

流出した検知流体を検知するための有用かつ実用的な方
法及び装置が、本発明の（１１発過程でなされた実用研
究において明らかになった。何種類かの容易に実用可能
な不活性炭化フッ素検知流体が試みられた。これらの炭
化フッ素は、通常商品名＋−ＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴＳ、
ｌで示されており、商品名Ｆ（、−４０，ＦＣ−７２及
びＦＣ−８４として前記スリーエムカンパニーによって
製造されている。これらは、安全で基本的に不活性であ
り、非浸蝕性で必って、フッ素と炭素とから構成されて
いる。これらは、はぼ１６０℃１５６℃及び８０′Ｃの
沸点温度をそれぞれ示し、異なった特性のものを得るた
めには、違った比率で混合される。

これらは、それぞれ蒸気の状態を有し、これは赤外線吸
収を測定する公知の手段によって、放出を検知する際に
用いるための赤外線吸収特性を有する。

これらのＦ　Ｌ　Ｕ　ＯＲＩ　Ｎ　Ｅ　＋又ＴＳが実験
された実用研究ては、これらは簡単な赤外線分光計によ
り検知するための、好適な非常に強い赤外線吸収を右す
る蒸気の状態を持つことが示された。１ｍｇ程度のわず
かな液体が容易に検知きれることになるか、これは、Ｄ
ＩＰ型パッケージの欠（ブた部分の中に入り込むことが
できる僅かな量の液体である。

１時間につき何白個ものパッケージを試験し得る装置を
ｌ、（、：成することに、何の困難もないということか
明らかになっている。作業者が接近して観察したり、或
いは測定したりするという必要性もない。ＦＣ−８４及
びＦＣ−７２も良く作動するが、検知流体としては、Ｆ
Ｃ−８４の使用か好適である。前者はより低い蒸気圧力
とより高い沸点とを有することから、閉塞雰囲気状態に
おける変動が少なく、使用し得る検知流体としてＦＣ−
８４を特定している１０１４．５ｓの方法に加えて是認
された。

本発明の枯木思想及び範囲からりＩ−机ることなく、し
かもその利点を１１纂牲にすることなく、これまでに示
８れた工程や各構成部（Ａの形状、構造及び配置におい
て種々の変更が可能でおるので、ここに示された事項は
図示するものとして解釈され、いかなる限定をもなすべ
きでないと解釈されるものでおる。

効果 このように本発明の試験方法及び装置によれば、超小型
電子部品、半導体、又は電子部品のパッケージ内の密封
された空洞内の密封度がＪ−り容易かつ有効に試験され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるパッケージを加圧充
填するための装置を示す側面図、第２図は典型的なパッ
ケージと従来技術に用いられる蒸気検知の沸騰方式を示
す斜視図、第３図は本発明の放出検知流体蒸気を検知す
るための一例を示す　　　。 側面図、第４図は加圧充填工程を示す流れ線図、第５図
は本発明の放出検知流体蒸気を検知するための方法を示
す流れ線図である。 １０・・・容器、１１・・・真空ポンプ、１４・・・流
体源、１０・・・加圧源、２５・・・パッケージ、３１
・・・試験容器、３２・・・赤外線分光計。 特許出願人　　　ウェブ　テクノロジーインコーホレー
テッド 同　　　　　　　　安全貿易株式会社 ′ナクコ ７１Ｊ　％Ｊ　　ｋ− 、Ｏ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. （１）パッケージの密封された空洞内の密閉度を試験す
   る方法であって、公知の器具により検知可能な顕著な物
   理的性質を持った蒸気の状態を有する検知流体を用いた
   検知流体浴の中に前記パッケージを加圧充填して、前記
   空洞内にの前記検知流体液を導くようにし、前記空洞内
   の検知流体を前記空洞から蒸発しかつ放出するために前
   記パッケージを取出し、更に前記放出した検知流体蒸気
   をその顕著な物理的性質に基いて所定の器具によって検
   知してなる密閉度試験方法。
2. （２）蒸気の状態で赤外線を吸収する性質を持つ検知流
   体を用いてなる特許請求の範囲第１項に記載の密閉度試
   験方法。
3. （３）不活性炭化フッ素を検知流体として用いてなる特
   許請求の範囲第１項に記載の密閉度試験方法。
4. （４）摂氏５８℃以下の沸点を有する検知流体を用いて
   なる特許請求の範囲第１項に記載の密閉度試験方法。
5. （５）摂氏８３℃以下の沸点を有する検知流体を用いて
   なる特許請求の範囲第１項に記載の密閉度試験方法。
6. （６）前期加圧充填工程中に前記空洞の中に導かれた検
   知流体の蒸発を促進するように前記パッケージを加熱す
   るようにしてなる特許請求の範囲第１項に記載の密閉度
   試験方法。
7. （７）検知流体の流出を促進すべく前記パッケージを振
   動してなる特許請求の範囲第１項に記載の密閉度試験方
   法。
8. （８）検知流体の流出を促進するために前記パッケージ
   が収容される試験容器内を一部排気するようにしてなる
   特許請求の範囲第１項に記載の密閉度試験方法。
9. （９）前記加圧充填工程の後に前記パッケージの外面を
   乾燥するようにしてなる特許請求の範囲第１項に記載の
   密閉度試験方法。
10. （１０）赤外線の吸収を測定することによって放出検知
    流体蒸気を検知するようにした特許請求の範囲第１項に
    記載の密閉度試験方法。
11. （１１）放出検知流体蒸気を試験容器内に封入するよう
    にした特許請求の範囲第１項に記載の密閉度試験方法。
12. （１２）電子部品パッケージ内の密封された空洞内から
    放出される検知流体蒸気を検知する装置であって、前記
    空洞から放出するいかなる検知流体蒸気をも封入する試
    験容器と、前記試験容器内の物体の赤外線吸収を測定し
    て前記蒸気を検知する手段とを有する密閉度試験装置。
13. （１３）前記測定する手段の検知能力以上の放出検知流
    体蒸気の希釈化を抑制するために、前記空洞の大きさに
    比例した容積を持つ試験容器を有してなる前記特許請求
    の範囲第１２項に記載の密閉度試験装置。
14. （１４）前記空洞の容積に対する前記試験容器内の容積
    の比を１０＾６よりも小さくしてなる特許請求の範囲第
    １２項に記載の密閉度試験装置。
15. （１５）前記測定手段として赤外線分光計を有する前記
    特許請求の範囲第１２項に記載の密閉度検知装置。
16. （１６）前記空洞内のすべての検知流体の蒸発を促進す
    るために前記パッケージを加熱する手段を有する前記特
    許請求の範囲第１２項に記載の密閉度検知装置。
17. （１７）真空状態で検知流体を回収する手段を有する前
    記特許請求の範囲第１２項に記載の密閉度検知装置。