Page 69 - 《真空与低温》2025年第4期
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484 真空与低温 第 31 卷 第 4 期
GJB548C—2021《微电子器件试验方法和程序》 敏感的电参数是器件的漏电流，当漏电流超过一定
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中方法 1018.2“内部气体成分分析” 规定了密封器 值时器件电性能将出现严重偏差而呈现失效。
件内部气体中的水汽含量的测试方法及程序，该方 1.1 水汽含量的测量
法中测定的水汽含量数值上等于器件内部水汽分 对于密封器件如金属或陶瓷封装器件，即便封
压与内部总气压的比值，器件内部气体总压力设为 装过程中使用的是高纯度氮气，封装腔体内仍然会
101.325 kPa。然而，目前所采用的封装工艺实现的气 存在一定量的水汽，水汽的来源包括腔体内部的表
密封装，其内部气体总压力几乎都小于 101.325 kPa， 面水汽吸附，密封材料如低温玻璃中的结构水，芯
封接工艺温度越高，内部气体总压力越小。如储能 片黏接材料中吸附和解吸，有机黏接材料在高温下
焊封接器件内部压力最高，平行缝焊封接器件次之， 的分解产物，甚至包括芯片表面的钝化层材料等。
合金焊料熔封器件内部压力在 60.795 kPa 左右，而
水汽含量一般采用四级质谱分析仪进行检测。
低温玻璃熔封器件内部压力最低小于 50.663 kPa。
GJB548C—2021《微电子器件试验方法和程序》中
因此，根据内部水汽含量测量值并不能获得器件
规定了密封器件内部水汽含量接受判据，即：在
真实的内部水汽分压值，有必要对其实际值进行修
100 ℃ 时最大水汽含量为 0.5%。
正，根据修正结果推算器件的实际露点温度。
这里的水汽含量是指测试条件下封装腔体内
由于密封器件内部容积通常很小，封装内部实
释放的水汽含量，以单位体积的百分比或水汽占总
际气体质量、体积都过小，目前尚无较理想的方法
体积的气体体积比（百万分体积比）来表示。
准确测定器件内部气压。本文基于器件封装过程
水汽含量测试过程一般为：待测器件放置水汽
的工艺实际状态对器件内部气压进行了推算，在此
测试腔室上方，盖板与腔室 O 型密封圈接触，器件
基础上通过理论计算对器件内部气氛的实际露点
上方用有温度控制的加热块压紧。开始测试时，腔
进行推算，并给出了水汽含量测量值的修正方法。
室内的穿刺机构向上移动，刺穿盖板后封装内部气
1 密封器件中的水汽含量计算 体进入四极质谱计。系统依次调节四极的 RF 和
密封器件中水汽含量超过一定值时，当器件工 DC 电压，具有不同质荷比的气体组分分别进入探
作在较低温度下内部水汽将出现结露现象，由此可 测器，产生不同强度的电信号，经放大、分析和计
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能产生与水汽相关的失效。微电子器件对湿度最 算后形成不同组分的含量数据，如图 1 所示。
真空泵
加热装置
待测器件
置换气体阀 四极质谱分析计
涡轮分子泵
穿刺机构
图 1 内部水汽含量测试示意图
Fig. 1 The diagram of internal gas analysis testing
1.2 水汽含量的计算 于气体组成中水汽分体积与气体总体积之比。对
如上所述，水汽含量是无量纲单位，其数值等 于一个密封腔体而言，内部气体各组分的分体积实
