一、概述

 

氣密性封裝腔體內的自由粒子是影響元器件可靠性的重要因素之一，若氣密性封裝的集成電路、混合電路等的腔體內存在自由粒子，即存在可動多餘物時，當器件處於高速變相運動

、劇ju烈lie振zhen動dong時shi，這zhe些xie自zi由you粒li子zi會hui不bu斷duan碰peng撞zhuang。自zi由you粒li子zi為wei金jin屬shu等deng導dao電dian性xing物wu質zhi時shi，可ke能neng會hui幹gan擾rao和he影ying響xiang電dian路lu的de正zheng常chang工gong作zuo，使shi電dian路lu時shi好hao時shi壞huai，嚴yan重zhong時shi則ze使shi電dian路lu完wan全quan不bu能neng正zheng常chang工gong作zuo；即使是非導電性的顆粒
，當其足夠大時也可能使電路的內部鍵合絲等發生形變。為此，許多電路要求篩選時必須做 PIND。為(wei)了(le)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)封(feng)裝(zhuang)腔(qiang)體(ti)內(nei)的(de)自(zi)由(you)粒(li)子(zi)的(de)大(da)小(xiao)和(he)數(shu)量(liang)，以(yi)減(jian)小(xiao)粒(li)子(zi)對(dui)電(dian)路(lu)可(ke)靠(kao)性(xing)帶(dai)來(lai)的(de)危(wei)害(hai)，在(zai)電(dian)路(lu)的(de)封(feng)裝(zhuang)工(gong)藝(yi)過(guo)程(cheng)中(zhong)需(xu)要(yao)對(dui)內(nei)腔(qiang)內(nei)的(de)可(ke)動(dong)顆(ke)粒(li)和(he)在(zai)試(shi)驗(yan)或(huo)使(shi)用(yong)中(zhong)可(ke)能(neng)脫(tuo)落(luo)下(xia)來(lai)成(cheng)為(wei)顆(ke)粒(li)的(de)情(qing)況(kuang)進(jin)行(xing)全(quan)麵(mian)的(de)控(kong)製(zhi)。在實際控製中需要根據不同外殼的具體生產情況
、不(bu)同(tong)的(de)封(feng)帽(mao)工(gong)藝(yi)等(deng)，在(zai)封(feng)裝(zhuang)工(gong)藝(yi)過(guo)程(cheng)中(zhong)采(cai)取(qu)不(bu)同(tong)的(de)預(yu)防(fang)措(cuo)施(shi)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)。本(ben)試(shi)驗(yan)的(de)目(mu)的(de)在(zai)於(yu)檢(jian)測(ce)器(qi)件(jian)封(feng)裝(zhuang)腔(qiang)體(ti)內(nei)存(cun)在(zai)的(de)自(zi)由(you)粒(li)子(zi)。這(zhe)是(shi)一(yi)種(zhong)非(fei)破(po)壞(huai)性(xing)試(shi)驗(yan)，當(dang)粒(li)子(zi)質(zhi)量(liang)足(zu)夠(gou)大(da)時(shi)
，通(tong)過(guo)它(ta)們(men)與(yu)器(qi)件(jian)封(feng)裝(zhuang)殼(ke)體(ti)碰(peng)撞(zhuang)時(shi)激(ji)勵(li)換(huan)能(neng)器(qi)而(er)被(bei)檢(jian)測(ce)出(chu)來(lai)。

 

粒子碰撞噪聲試驗的原理是對有內腔的密封件（如微電路）施(shi)加(jia)適(shi)當(dang)的(de)機(ji)械(xie)衝(chong)擊(ji)應(ying)力(li)，使(shi)黏(nian)附(fu)於(yu)微(wei)電(dian)路(lu)腔(qiang)體(ti)等(deng)密(mi)封(feng)件(jian)內(nei)的(de)多(duo)餘(yu)物(wu)成(cheng)為(wei)可(ke)動(dong)多(duo)餘(yu)物(wu)。同(tong)時(shi)施(shi)加(jia)振(zhen)動(dong)應(ying)力(li)，使(shi)可(ke)動(dong)多(duo)餘(yu)物(wu)產(chan)生(sheng)振(zhen)動(dong)，振(zhen)動(dong)的(de)多(duo)餘(yu)物(wu)與(yu)腔(qiang)體(ti)壁(bi)撞(zhuang)擊(ji)產(chan)生(sheng)噪(zao)聲(sheng)。通(tong)過(guo)換(huan)能(neng)器(qi)檢(jian)測(ce)噪(zao)聲(sheng)，判(pan)斷(duan)腔(qiang)內(nei)有(you)無(wu)多(duo)餘(yu)物(wu)。

 

二、試驗標準

 

本試驗是檢測器件封裝腔體內存在的自由粒子。這是一種非破壞性試驗，適用於檢測氣密封器件（有密封腔體的）電子產品
，適用於GJB 128方法2052、GJB 548方法2020、GJB 65B 等。這些標準規定的試驗方法基本一致
，且都是通過元器件的內腔高度決定振動頻率。除了電磁繼電器，其內部的特殊性（器件內部有動觸點等活動單元）導致它試驗選取的衝擊脈衝與其他元器件不同外
，一般電子元器件的衝擊都是 1000g，加速度分兩個條件：條件 A和條件B，條件A加速度為20g


，條件B 為10g，主要根據產品的詳細規範或客戶要求進行選取。

 

1.試驗儀器

 

粒子碰撞噪聲檢測（PIND）試驗需如下設備或與之等效的設備：

 

1）一個閾值檢測器

 

它能檢測出比相對於係統“地”的超過預置閾值峰值為20mV±1mV的粒子噪聲電壓。

 

2）振動裝置和驅動裝置

 

它們在下述條件下可對被試器件（DUT）提供基本為正弦的運動：

 

（1）條件A—在40～250Hz時峰值為196m/s2。

（2）條件B—頻率大於等於60Hz時峰值為98m/s2。

 

3）PIND換能器

 

其峰值靈敏度應在 150～160kHz 範圍內某個頻率上
，以 1V/0.1μPa 要求校準（應以1V/0.1μPa對應-77.5dB±3dB的要求校準）。

 

4）靈敏度檢測裝置（STU）

 

用來定期評定 PIND 係統的性能。STU 應包括一個其容差與 PIND 換能器容差相同的換能器，以及一個能以250×（1±20%）μV 的脈衝激勵換能器的電路。當此換能器以黏附劑與PIND換能器相耦合時，STU應能在示波器上產生一個峰值約為20mV的脈衝。

按鈕式開關應為無機械振動、動作快
、金觸點的微動開關。

 

電阻公差為5%，且為無感電阻器。

 

電源采用標準幹電池。

 

試驗期間，相互耦合的換能器之間必須同軸。

 

輸出到STU換能器的電壓應為250×（1±20%）μV。

 

圖1 典型的靈敏度試驗裝置

 

5）PIND電子設備

 

該設備的電子線路放大器在 PIND 換能器具有峰值靈敏度的頻率中心值上增益應為60dB±2dB，放大器輸出端的噪聲峰值不得超過10mV。

 

6）黏附劑

 

用於連接DUT與PIND換能器的黏附劑應與STU試驗時一致。

 

7）衝擊裝置或工具

 

該裝置能對DUT施加峰值為 9800m/s2±1960m/s2的衝擊脈衝，主衝擊脈衝延續時間不超過 100μs。若采用了可同時進行衝擊試驗的係統，在施加衝擊脈衝時，可能使振動受到一個時間不超過 250ms（試驗過程中從施加的最後一個衝擊脈衝開始時刻算起）的中斷或擾動。應在衝擊脈衝幅值的（50±5）%衝擊脈衝點上測量衝擊試驗的時間。

 

2.儀器靈敏度校準

 

除用上述所示的靈敏度檢測裝置（STU）來定期評定 PIND 係統的性能外，還可以用以下方法進行儀器靈敏度校準：將jiang事shi先xian放fang入ru矽gui鋁lv絲si引yin線xian作zuo為wei模mo擬ni粒li子zi的de空kong體ti外wai殼ke耦ou合he在zai振zhen動dong台tai上shang
，此ci時shi應ying有you明ming顯xian粒li子zi的de信xin號hao輸shu出chu。將jiang另ling一yi隻zhi同tong樣yang尺chi寸cun但dan其qi內nei部bu沒mei有you任ren何he粒li子zi的de標biao準zhun容rong器qi重zhong複fu上shang述shu試shi驗yan
，此ci時shi示shi波bo器qi上shang應ying顯xian示shi出chu一yi條tiao水shui平ping直zhi線xian（除了背景噪聲外無粒子噪聲信號），若此時發現有尖峰信號，應找出具體原因，並設法排除。

 

3.試驗程序及方法

 

（1）將試驗樣品（微電路等有內腔的密封件）的最平滑
、最大的一麵用聲耦合劑黏合在振動台上。

（2）設置試驗程序。

 

① 先施以峰值加速度為（9800±1960）m/s2，一般選 1000g，延續時間不大於 100μs 的衝擊脈衝，衝擊3次。

② 再施以頻率為 60～130Hz，這裏頻率的選擇與器件的內腔高度有關，如表 1所示。峰值加速度為196m/s2或98m/s2的振動，振動時間3s±1s
，上述程序循環4次，再對試驗程序進行全麵的檢查。

 

表1 196m/s2加速度時試驗頻率與內腔有效高度的關係（條件A）

 

（3）試驗判據：在監測中，若由檢測設備指示出除背景噪聲之外的任何噪聲爆發（由衝擊本身引起的除外），都應導致器件拒收。

 

4.試驗篩選

 

除另有規定外

，批接收試驗中用於篩選的檢驗批（或子批）檢查
，應按條件 A 的要求進行最多5次的100%PIND試驗。不應進行PIND預篩選。在進行的5次試驗中，隻要有一次試驗的失效器件數少於 1%，則認為該批器件通過了試驗。在每次試驗後剔除失效的器件，若第 5 次試驗時，失效器件數仍不小於 1%或 5 次累計失效數超過 25%

，則該批器件應被拒收，並且不允許對其重新進行試驗。

 

三、對標準的理解

 

benshiyandemudezaiyujianceqijianfengzhuangqiangtineishifoucunzaiziyoulizi
，ruoshiyouyuqijianneidegongyijiegouyinqidezaoshengxinhao，zebujinxingpandingde。lizipengzhuangzaoshengshiyandejianyanrenyuanxuyaoyouyidingdeshiyanjinglijijishujilei，yinweikenenghuiyouyixiayixiewentidechuxian。

 

（1）有的有內腔的密封件（如微電路）內(nei)引(yin)線(xian)較(jiao)長(chang)。在(zai)做(zuo)粒(li)子(zi)碰(peng)撞(zhuang)噪(zao)聲(sheng)檢(jian)測(ce)試(shi)驗(yan)時(shi)，長(chang)引(yin)線(xian)的(de)顫(chan)動(dong)也(ye)有(you)可(ke)能(neng)檢(jian)測(ce)出(chu)噪(zao)聲(sheng)。在(zai)試(shi)驗(yan)前(qian)要(yao)先(xian)大(da)概(gai)了(le)解(jie)一(yi)下(xia)器(qi)件(jian)的(de)內(nei)部(bu)工(gong)藝(yi)結(jie)構(gou)，並(bing)在(zai)試(shi)驗(yan)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)注(zhu)意(yi)噪(zao)聲(sheng)信(xin)號(hao)的(de)波(bo)形(xing)
，一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia)

，鍵(jian)合(he)絲(si)晃(huang)動(dong)引(yin)起(qi)的(de)噪(zao)聲(sheng)信(xin)號(hao)波(bo)形(xing)與(yu)粒(li)子(zi)撞(zhuang)擊(ji)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)信(xin)號(hao)波(bo)形(xing)是(shi)可(ke)以(yi)區(qu)分(fen)的(de)，改(gai)變(bian)振(zhen)動(dong)頻(pin)率(lv)，噪(zao)聲(sheng)有(you)變(bian)化(hua)時(shi)
，其(qi)噪(zao)聲(sheng)往(wang)往(wang)是(shi)由(you)長(chang)引(yin)線(xian)的(de)顫(chan)動(dong)產(chan)生(sheng)的(de)。若(ruo)實(shi)在(zai)區(qu)分(fen)不(bu)了(le)，可(ke)以(yi)再(zai)通(tong)過(guo)其(qi)他(ta)試(shi)驗(yan)進(jin)行(xing)驗(yan)證(zheng)。

 

（2）所有黏附劑應對其傳送的機械能量有較小的衰減係數。衝擊脈衝的峰值加速度、延續時間和次數應有嚴格控製，否則試驗可能是破壞性的。

 

（3）當有內腔的密封件內有柔軟細長的多餘物（如各種纖維絲）時，用粒子碰撞噪聲檢測試驗有時可以檢測出多餘物
，有時檢測不出，這與多餘物的長短、質量
、懸掛方式、懸掛位置及粒子碰撞噪聲檢測試驗的精度有關。

 

（4）youshi
，suiranjiancejieguoxianshiyouduoyuwu，shijidakaijianzha

，quezhaobuchuduoyuwu。zheshi，yingzaixifenxichanshengzaoshengdeyuanyin，bingyongshiyanzhengshi。ruyoudemifengjianneijinyouyikuaiyinzhiban，danzuolizipengzhuangzaoshengjianceshiyanshi，youzaoshengshuchu。shijishangzheshiyinyinzhibanzaishiyanzhongyuyinzhibandaoguipengzhuangsuozhi，gudinghaoyinzhibanhoujiuzaiwuzaoshengshuchu。

 

（5）引起噪聲信號的原因還有幾種，如振動台不幹淨、樣品未固定在振動台上等一些環境因素，要在試驗前進行空測及檢查，排除這些幹擾因素
，以保證試驗結果的準確性。

 

四
、PIND試驗技術的發展趨勢

 

粒子碰撞噪聲試驗（PIND）目(mu)的(de)之(zhi)一(yi)是(shi)及(ji)時(shi)消(xiao)除(chu)有(you)粒(li)子(zi)隱(yin)患(huan)的(de)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)，同(tong)時(shi)通(tong)過(guo)對(dui)失(shi)效(xiao)樣(yang)品(pin)的(de)分(fen)析(xi)，為(wei)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)改(gai)進(jin)提(ti)供(gong)有(you)用(yong)信(xin)息(xi)。這(zhe)項(xiang)試(shi)驗(yan)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)如(ru)下(xia)：

 

1.粒子的提取技術

 

youyulizitaixiao
，suoyi，yibanbuyicaiyongjietifangfa，muqianguoneidelizitiqujishuzhuyaoshicaiyongshougongdefangfa。jixuanzeyangpinheshideyimian，jiangqimanmandicuobo
，bucuotong。ranhoujiangshiyangqingxiganjing，zaiqingjiehuanjingxiayongyigenjianzhenjiangqicuobochuchuangexiaokong，binglijizaigaikongchuyongtoumingjiaozhifengzhu。cihouzaijiangyangpinfangzaizhendongtaishangjinxingzhendong
，zhizhimeiyoulizixinhaozaichuxianweizhi。lingyizhongjiaoweikuaijiedebanfashishixiaokongkouchaoxia，yongshouqingqingqiaojiyangpindefengke，ranhouzaixianweijingxiaguanchatoumingjiaozhishangyouwulizibeinianlao。

 

粒(li)子(zi)被(bei)取(qu)出(chu)後(hou)
，可(ke)在(zai)電(dian)子(zi)掃(sao)描(miao)鏡(jing)顯(xian)微(wei)中(zhong)或(huo)其(qi)他(ta)質(zhi)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)中(zhong)進(jin)行(xing)成(cheng)分(fen)分(fen)析(xi)。提(ti)取(qu)粒(li)子(zi)是(shi)根(gen)據(ju)具(ju)體(ti)要(yao)求(qiu)而(er)定(ding)的(de)
，為(wei)了(le)便(bian)於(yu)取(qu)出(chu)粒(li)子(zi)，最(zui)好(hao)是(shi)選(xuan)擇(ze)粒(li)子(zi)信(xin)號(hao)偏(pian)大(da)的(de)試(shi)樣(yang)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)。但(dan)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)不(bu)能(neng)保(bao)證(zheng)對(dui)粒(li)子(zi)100%地提取
，所以，未來可在這方麵進行改進。

 

2.通過觀察信號或波形直觀地得到內部粒子的信息

 

通tong過guo技ji術shu的de提ti高gao或huo監jian測ce電dian性xing能neng等deng方fang法fa，直zhi觀guan地di觀guan察cha信xin號hao或huo波bo形xing便bian可ke得de到dao器qi件jian內nei部bu的de粒li子zi形xing態tai。如ru器qi件jian內nei部bu是shi否fou存cun在zai真zhen實shi的de粒li子zi，或huo是shi由you於yu器qi件jian本ben身shen的de工gong藝yi導dao致zhi的de噪zao聲sheng信xin號hao產chan生sheng等deng。若ruo是shi真zhen實shi粒li子zi，那na麼me粒li子zi的de大da小xiao
、材料是什麼等，可以直觀地獲取
，減小試驗的錯判和漏判。

 

 

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