JPH0464572B2

JPH0464572B2 -

Info

Publication number: JPH0464572B2
Application number: JP60284187A
Authority: JP
Inventors: Itesu Edowaado
Original assignee: ANZEN BOEKI KK; UEBU TEKUNOROJII Inc
Current assignee: ANZEN BOEKI KK; UEBU TEKUNOROJII Inc
Priority date: 1985-12-17
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1992-10-15
Also published as: JPS62147337A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の背景］本発明は、電子部品パツケージ内の密閉された
空洞の密閉度を試験する方法に関する。

超小型電子部品、半導体、及び他の電子回路部
品は、封止用のパツ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ツ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。前記封止用パツ
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つ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、セラミツ
クス製のパツケージがしばしば用いられている。
このセラミツクス製のパツケージは、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、セラミツクス製や他のパツケージにあつては
漏れ、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
させてしまうことになる。

高い信頼性のあるパツケージを製造したり販売
する者は、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
に従つている。最大漏れ量は通常前記仕様書にお
いて、１秒間ないしそれ以上当たりで10万分の１
cm³（10^-5c.c.）の割り合いの漏れと定義されてお
り、また、微小漏れは１秒間当たり1000億分の１
cm³（10^-11c.c.）程度の割り合いの漏れと通常定義
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つた試験方法を必要
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（ウエイトゲイン法）”と“沸騰法
（バブル法）”とがある。両方法は、真空状態の下
でほぼ１時間パツケージを保持し、その後不活性
の炭化フツ素浴内で加圧状態で空洞に充填させる
ようにし、前記浴からパツケージを取除くことに
続いて、パツケージの外面の液体が蒸発するまで
に必要な時間だけ待機し、最終的に漏れ部を通つ
て空洞の中に炭化フツ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、パツケージは試みられた
充填の前後の荷重、つまり漏れを示す荷重の変化
が測定される。

上記沸騰法の下では、充填に用いられた液体の
沸点の温度よりも高い温度を有する液体の中に浸
される。このような熱浴は前記空洞の中に導かれ
た如何なる検知流体をも蒸発させ、空洞から流出
する検知流体の蒸気の漏れを示すことになるパツ
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、漏れによつて空洞の中に炭化フ
ツ素液が導入されたか否かを検知して行なつてい
るが、これら両方法とも熟練した作業員によつて
時間と慎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、入手のよる
操作と判断とによつており、しかも特に操作ミス
を起こし易い。

したがつて、電子部品のパツケージにおける最
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、入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、沸騰法によつて量産品の試験に用
いられる多量の炭化フツ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ツ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、まずパツケージを真空状
態に保持した後、検知流体を加圧状態でパツケー
ジに充填するという公知の手段を用いることによ
り、検知流体浴内でパツケージに検知流体を加圧
充填する工程を有する。検知流体としては、低い
表面圧力の下では液体状態であり、、公知の器具
によつて充分に検知し得る顕著な物理的特徴を持
つ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。

このパツケージは、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。パツケー
ジは検知流体の放出を促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つて、検知流体の顕著な
物理的性質によつて検知される。

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つて明らかになる。

［実施例］超小型電子部品、半導体、又は他の電子部品の
パツケージの密閉された空洞内の密閉度の試験を
行なう方法に使用される装置が、第１〜３図に示
されている。第１図は電子部品のパツケージを検
知流体液浴内に加圧充填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あつて、まず、真空状態でパ
ツケージを保持した後に、検知流体液を加圧状態
でパツケージに注入させようとする公知の手段が
用いられている。

第１図におけるパツケージ２５は、試験される
パツケージであつて、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、セラミツクス材料によつて包み込まれた回路
チツプからなる公知のDIP形パツケージである。
真空源としての真空ポンプ１１は、配管１３を介
して容器１０に連結されている。この真空源は、
加圧充填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。

検知流体源としての流体源１４もまた、容器１
０に連結されている。この流体源は弁１５、配管
１６、弁１７、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
封入のために用いられている。検知流体として
は、赤外線や紫外線分光計、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つて顕著な物理的性
質を検知し得る蒸気の状態を有することがあるも
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、パツケージ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つて検
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内に弁２２及び配管２３を
介して連結されており、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つて進行する。
試験されるべき電子部品１０は、第４図において
ステツプ42で示されるように、容器１０内に載置
され、弁１７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（ステツプ44）。

それから、容器１０内は排気され、少しでも漏
れ部が存在したら、パツケージ内の空洞からの排
気が所定時間行なわれるように維持される。この
ために、弁１２が開かれ、真空ポンプ１１が作動
される。ほぼ１時間継続されると5torrの排気が
行なわれる。

容器１０は、次いで検知流体が充填され、ある
時間の間加圧される（ステツプ50〜54）。弁２０
が閉じた状態で、弁１７と弁１５とが開となり、
容器に流体源１４から検知流体が充填され、それ
から弁１５と弁１２を閉じ、少しでも漏れ部が存
在すれば、そこに検知流体を導入させるべく、弁
２０を開いて加圧源１９からの窒素ガスにより容
器１０内を加圧する。70〜100PSIG（4.9〜７Kg
重／cm²）の圧力で１時間半の間加圧するために、
窒素ガスを含む加圧源を用いる。高圧に耐えられ
ないパツケージについては、より低い圧力でより
長時間を加えるのが好ましい。

この時点で、第１図に示す検知流体源１４内の
検知流体液がパツケージ２５における全漏れ部を
通つ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２４によつて換気
され、パツケージ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（ステツプ56と
58）。

1983年の８月25日付けのMIL−STN−883c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
が真空加圧室内に配置され、圧力が5torr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すように供給さ
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”によつて加圧される。この一定圧式によつて
は、内部容積が0.1cm³よりも小さい部品に対して
は、最低２時間の間、60PSIG（4.2Kg重／cm²）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、30PSIG（2.1Kg重／cm²）（もしも真空工程が省
略されたならば、45PSIG（3.15Kg重／cm²））の圧
力が加えられるが、もしも60PSIG（4.2Kg重／cm²）
に耐えられないならば、２時間加えられる。

可変式な方法によつては、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。

T_p＝0.1VF_t／６×10^-4cm³ ここで、T_p＝加圧時間、分Ｖ＝試験部品の内部容積 F_t＝充填時間（次表で示される）表圧力（PSIG）充填時間（分） 30（2.1Kg重／cm²） 45 60（4.2Kg重／cm²） 15 90（6.3Kg重／cm²） 10 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秒間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、他の容器や貯留
タンク等を用いてもよい。

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ときに、部品
は、FC−40又はこれと同等の検知流体に満たさ
れる前に、空気中で２分±１分の間乾燥され、
125℃±５℃に保たれる。部品は、その上部が検
知液体の表面下、少なくとも２インチ（５cm）深
さの位置となるように満たされ、１つでも泡が発
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つの泡が発生したならば、その発生と発
生源ははつきりと観察される。部品は、光によつ
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観察されるよ
うになつている。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
な気泡の流れがあつたならば、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。パツケージは商品名FC−40としてスリー
エムカンパニーによつて製造された検知流体液の
不活性炭化フツ素の中に浸されており、漏れ部を
示すものとしてパツケージから生じる気泡を作業
社が観察する。第２図において、検知流体２６は
水平の破線によつて描かれている。パツケージ２
５内の空洞２７からのぼる気泡２８によつて示さ
れるように、検知流体のガス排出を促進するため
に、温度を上昇する。

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内を流下する検知流体が
赤外線を吸収することにより減少した赤外線を測
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、試験されるパツケージ
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る。

第３図に示された実施例は、加熱板３４に設け
られた黄銅製のじようご３１を用いている。この
黄銅製のじようご３１は、配管３５及び弁３６を
介して赤外線分光計３２に連結されており、黄銅
製のじようご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
あつては、この結合された容積は0.1cm³の値の空
洞に対しておよそ750mlとなつている。

第３図にはガス容器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４
０と作動状態となつた吸引ポンプ３９によつて赤
外線吸収を測定するためのガス容器３７に送られ
るようになつており、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フユーレツトパツカード社
の8450A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
つており、これらの能力は図示する試験容器３１
によつてなされる希釈化の量に必要な量を上わま
わつている。

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。

この発明の密封度試験方法は、第５図の流れ線
図によつて第３図に示す装置を用いることによつ
て進められる。第４図に示す流れ線図に示された
ステツプに従つて加圧封入された後、試験される
パツケージは、用いられた流体の顕著な物理的性
質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
においてステツプ92によつて示されており、ステ
ツプ80〜90の工程を含んでいる。

したがつて、パツケージはまず、乾燥され（ス
テツプ80）、パツケージの外側に付着した検知流
体が蒸発される。

パツ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、パツケージの外側の乾燥を
促進するために、予熱工程（ステツプ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、パツケー
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
のとき、流出する検知流体蒸気を促進するため
に、パツケージは加熱されたり振動される（ステ
ツプ86と88）。また、空洞内から検知流体を引き
出すために、中真空程度の状態になされる。

ステツプ90に示されるように、流出ガスを通過
させるべく、所定の時間が維持され、パツケージ
は流出ガスを検知すべく監視される（ステツプ
92）。

最後に、パツケージは、他のものの試験を行な
うべく移送される（ステツプ94）。このとき、同
時又は他のパツケージが用意されるときに、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つてこの流体を加圧すべく排
気と加圧充填とを行なうことによつて、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
つて、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、本発明の開発過程でなさ
れた実用研究において明らかになつた。何種類か
の容易に実用可能な不活性炭化フツ素検知流体が
試みられた。これらの炭化フツ素は、通常商品名
「FLUORINERTS」と称され、商品名FC−40、
FC−72及びFC−84として前記スリーエムカンパ
ニーによつて製造されている。

これらは、安全で基本的に不活性であり、非浸
蝕性であつて、フツ素と炭素とから構成されてい
る。

これらは、ほぼ160℃、56℃及び80℃の沸点温
度をそれぞれ示し、異なつた特性のものを得るた
めには、違つ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、赤外線吸収を測定する
公知の手段によつて、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FLUORINERTSで実験された実用研
究では、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有す
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されることになるが、
これはDIP型パツケージの欠けた部分の中に入り
込むことができる僅かな量の液体である。

１時間につき何百個ものパツケージを試験し得
る装置を構成することに、何の困難もないという
ことが明らかになつている。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、FC−84の使用が好適である。
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1014.5号の方法に加えて是認された。

本発明の基本思想及び範囲から外れることな
く、しかもその利点を犠牲にすることなく、これ
までに示された工程や各構成部材の形状、構造及
び配置において種々の変更が可能であるので、こ
こに示された事項は図示するものとして解釈され
いかなる限定もなすべきでないと解釈されるもの
である。

［発明の効果］本発明の試験方法によれば、超小型電子部品、
半導体、又は電子部品のパツケージ内の密封され
た空洞内の密封度がより容易かつ有効に試験され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置を示
す側面図、第２図は典型的なパツケージと従来技
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……
検知流体源、１９……加圧源、２５……パツケー
ジ、３１……試験容器、３２……赤外線分光計。

Claims

【特許請求の範囲】１電子部品パツケージ内の密封された空洞の密
閉度を漏れにより試験する方法であつて、 (a) 前記パツケージを真空状態に保持し、 (b) 検知可能な赤外線を吸収する性質を持つ蒸気
状態を有することがある検知流体液を用いた検
知流体浴中で前記パツケージを加圧充填し、 (c) 前記検知流体浴からパツケージを取出し、 (d) このパツケージの外部を乾燥し、 (e) 空洞内の前記検知流体を空洞から前記漏れを
示すものとして蒸発させて放出し、 (f) 前記蒸気が赤外線を吸収したことを測定する
ことにより前記検知流体の放出を検知し、密閉度を検知するようにした密閉度試験方法。２不活性炭化フツ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。３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。４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。５前記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ツケー
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。６検知流体の流出を促進すべく前記パツケージ
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。７検知流体の流出を促進するために前記パツケ
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。８検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。