Page 71 - 《真空与低温》2025年第4期

486 真空与低温 第 31 卷 第 4 期

将封装内部实际水汽压 p H 2 O值再代入式（1）即 表 1 不同封接温度和环境温度下的封装内部气体总压力
可计算出封装内部水汽含量的修正值 X。需说明 Tab. 1 Total gas pressure inside the package with different
的是，内部水汽含量修正值并非器件的实际水汽含 environment temperature under different sealing
量值。器件内部的实际水汽含量即为内部水汽含 temperature
量测量值，但水汽含量测量值对应的器件内部总气 封接 不同环境温度的气体总压力/kPa
压并非 101.325 kPa。0.5% 的规范值是基于密封器 温度/℃ 0 ℃ 10 ℃ 15 ℃ 20 ℃ 25 ℃ 30 ℃ 35 ℃
件内部气体总压力为 101.325 kPa，对应露点为 0 ℃ 50 85.819 88.960 90.531 92.102 93.673 95.244 96.815
60 83.243 86.290 87.814 89.338 90.861 92.385 93.909
的 水 汽 压 。 然 而 器 件 内 部 的 实 际 总 气 压 并非
70 80.817 83.775 85.255 86.734 88.214 89.693 91.172
101.325 kPa 的理想状态，仅通过水汽含量测量值无
80 78.528 81.403 82.841 84.278 85.716 87.153 88.591
法得到真实的水汽压，需知道器件内部气体总压力 90 76.366 79.162 80.560 81.957 83.355 84.753 86.151
并利用式（6）才能推算器件内部的实际水汽压，提 100 74.319 77.040 78.401 79.761 81.121 82.482 83.842
出水汽含量修正值概念正是便于快速计算器件内 110 72.380 75.030 76.354 77.679 79.004 80.329 81.654
部的实际水汽压。 120 70.539 73.121 74.412 75.703 76.995 78.286 79.577
事实上，美军标 MIL-STD-883 针对内部气氛 130 68.789 71.307 72.567 73.826 75.085 76.344 77.603
140 67.124 69.581 70.810 72.039 73.268 74.496 75.725
分析方法中也有引入了水汽含量修正因子的概念，
150 65.538 67.937 69.137 70.336 71.536 72.736 73.935
3
其中对于小于 0.01 cm 内空腔容积的器件，可以使
280 50.135 51.971 52.888 53.806 54.724 55.642 56.559
用修正因子 C T 对水汽含量测量值进行修正，C T 的 290 49.245 51.048 51.949 52.851 53.752 54.653 55.555
计算与本文中的式（4）是一致的 。 300 48.386 50.157 51.043 51.929 52.814 53.700 54.586
[6]

2.3 不同封接方式的水汽含量修正值 350 44.503 46.133 46.947 47.762 48.577 49.391 50.206
采用不同封接技术路线的封接温度存在较大 400 41.198 42.706 43.460 44.214 44.968 44.968 46.477
差异：如合金焊料熔封的金锡焊料熔点为 280 ℃， 注：本表格计算中假定封接气氛压力均为 1.002 个标准大气压

其封接温度即熔化后与封接面形成完全密封时刻
图 2 比较了不同水汽含量测量值下三种封接
的实际温度约为 290 ℃；低温玻璃熔封中封接玻璃
方式下测量值与修正值之间的偏差。显然在内部
的软化点约为 350 ℃，其封接温度即玻璃充分融化
水汽含量测量值相同条件下，封接温度越高，内部
与封接面形成完全密封时刻的实际温度约为 400 ℃；
水汽含量修正值越低，与修正值的偏差越大。内部
平行缝焊焊点形成时的温度通常超过 1 000 ℃，但
水汽含量测量值越小，不同封接温度下内部水汽含
完成封接时封装腔体内部气体的温度远低于该温
量修正值之间的差异越小。此外，随着测量值的增
度，具体温度与器件尺寸、平封时的焊接参数紧密
大，测量值与修正值间的差异也在增大。
相关，一般不超过 100 ℃。表 1 比较了不同封接温
无论采用水汽含量实际测量值还是水汽含量
度下封装内部气体总压力的差异。
修正值推算内部水汽压，必须知道器件初始的封装
当封装内部水汽含量为 0.5% 时，假定采用平
内部总气压。对于前者，通过式（6）可以计算真实
行缝焊封接技术，其封接温度为 100 ℃，从表 1 可
的封装内部水汽压；对于后者，通过式（1）计算封装
以知道环境温度为 25 ℃ 时的封装内部总气压为
内部水汽压，二者的结果是一致的。
81.121 kPa（约为 0.8 个标准大气压）。通过式（6）可以
计算出水汽含量修正值后，通过式（3）可推算
计算出封装内部水汽压为 407.65 Pa，利用式（1）可
以计算出内部水汽含量的修正值为 0.402 3%。若该 该封装的实际露点温度 T d 。根据计算结果，当内部
封装采用合金焊料熔封封接技术，环境温度为 25 ℃ 水汽含量为 0.5% 时，平行缝焊器件的露点温度约
时的封装内部总气压为 53.752 kPa（约为 0.53 个标 为−5.43 ℃，合金焊料熔封器件的露点温度约为
准大气压），计算出封装内部水汽压为 270.11 Pa， −10.71 ℃ ，低 温 玻 璃 熔 封 器 件 的 露 点 温 度 约 为
其内部水汽含量的修正值为 0.266 6%。若该封装 −12.92 ℃。而当器件的露点温度为 0 ℃ 时，对应于平
采用低温玻璃熔封封接技术，环境温度为 25 ℃ 时 封器件、合金焊料熔封器件、低温玻璃熔封器件的内
的封装内部总气压则为 44.968 kPa（约为 0.44 个标 部水汽含量分别为 0.747 8%、1.124 3% 和 1.341 0%。
准大气压），计算出封装内部水汽压为 225.97 Pa，其 事实上，通过封装内部的水汽压推算器件的露
内部水汽含量的修正值为 0.223 0%。 点才是封装内部水汽含量的真正意义所在。