Способ обнаружения влаги в корпусах интегральных схем
Сущность способа: для обнаружения влаги в корпусах интегральных схем охлаждают или нагревают объект контроля до температуры ниже -20, выше 0°С, измеряют информативный электрический параметр, в качестве которого выбирают производную падения напряжения на прямосмещенном р - птереходе. 1 злф-лы, 2 ил.
()
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
: 7t (гЗ) 46го о/21 (22) 03.05.90 (46) З0.1г.9Э Беп М48-47 (71) Фрязинский филиал Центрального научноисследовательского wcrwyra Ц он (72) Воронков ИЕ; Воеводин Ц.H. (54) ОЧОСОБ ОБНАРУЖЕНЙЯ ВЛАГИ В К0РПУСАХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ (19} $Q (11} 1839241 Al
51 (57) Сущность способа: для обнаружения влаги в корпусах интегральных схем охлаждают или нагревают обьект контроля до температуры ниже -20, выше 0 С, измеряют информативный электрический параметр в качестве которого выбирают производную падения напряжения на прямосмещенном р
- п-Переходе, 1 зл.ф-яй, 2 ил. е
1839241 бой из указанных зависимостей, Цель достигается также тем, что охлаждение и нагревание ИС осуществляют направленно и интенсивно путем использования полупроводниковой термоэлектрической батареи (ТЭБ) на элементах Пел ьтье, примыкающей к корпусу объекта контроля в области контакта кристалл — подложка. Указанные технические решения соответствуloT критериям "новизна" и "существенные отличия
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для обнаружения влаги в герметизированных (ме1аллокерамических) корпусах ИС.
Обнаружение влаги в корпусах ИС средствами неразрушающего контроля служит для коррекции технологического процесса и выявления ИГ,. обладающих коррозионной стойкостью.
Извесгные способы обнаружения влаги 10 в корпусах ИС осуществляются средствами физико-технического анализа, например масс-спектрометрией. Однако они требуют нарушения целостности корпуса ИС и использования дорогостоящего оборудования. Возможно использование неразрушающих электрофизических методов, основанных на измерении информативных электрических параметров ИС.
Известен способ измерения содержа- 20 ния влаги в герметиэированных корпусах
ИС, основанный на измерении зависимости величины межэлектродной емкости от температуры корпуса ИС в процессе его охлаждения внешним источником холода до 25 температуры -20--30 С, Однако способ имеет малое быстродействие вследствие необходимости медленного охлаждения ИС.
Этот и другие известные способы недостаточно достоверны вследствие малой инфор- 30 мативности измеряемых электрических параметров, Целью изобретения является повыше.ние достоверности и быстродействия неразрушающего контроля ИС, осуществляемого для обнаружения повышенного содержания влаги в корпусах ИС.
Цель достигается тем, что по способу, включающему охлаждение ИС до температуры полупроводниковой структуры ниже 40
-20 С, измеряют новый информативный па-. раметр — зависимость производной напряжения на прямосмещенном р — n-переходе в одной иэ внутренних цепей ИС от величйны этого напряжения UnpgM в процессе ох- "5 .лаждения. а также в процессе нагревания.
ИС до температуры структуры, превышающей 0 С. Влагу.в корпусе ИС обнаруживают по наличию локальных экстремумов на люНа фиг,1 изображены зависимости производной 0 npsM от Unzip-«координатах
0 прям (упрям), измеренные при охлаждении (I) и при нагревании (II) ИС. Экстремумы на зависимостях свидетельствуют о повышенном содержании влаги в корпусе ИС.
Способ реализуют с помощью устройства, показанного на фиг.2 и включающего источник 1 питания, выход которого соединен через выводы ИС с одним из р — n-переходов внутренних цепей объекта 2 контроля и входом аналогового дифференциатора 3, источник 4 питания полупроводниковой
ТЭБ, примыкающей к корпусу ИС, двухкоординатный самописец 5, входы которого соединены с выходами источника 1 питания и дифференциатора 3, От источника 1 питания подают постоянный прямой ток через выводы ИС на одну иэ ее внутренних цепей, содержащую хотя бы один р — n-переход, Соответствующее прямое напряжение н:. вывода", ИС яаляе:ся термочувствительным параметром, имеющим ТКН при среднем уровне прямого тока -2--3 мВ/ С. Подают постоянный ток на полупроводниковую ТЭБ, имеющий направление, при котором плоскость ТЭ Б, примыкающая к ИС, является источником холода. Интенсивное охлаждение корпуса в области контакта кристалл — подложка ИС вызывает перепад температур в нижней части корпуса ИС, к которой примыкает кристалл с внутренней стороны, и верхней части корпуса. При охлаждении нижней части корпуса и кристалла до точки росы на ее внутренней стороне и поверхности структуры происходит преимущественное осаждение влаги из внутрикорпусного объема.
Осаждаемая влага выделяет тепло, стабилизирующее температуру поверхности структуры около точки росы Тz.
Термочувствительный параметр (ТЧП) 0лряи характеризует температуру Т приповерхностного слоя структуры. Модуль его производной U >q <Тр, когда процесс осаждения влаги в основном завершен. На двухкоординатном самописце 5 регистрируют зависимость -U ð M от О ряб(кривая! на фиг,1), которой соответствует зависимость производной температуры Т приповерхностного слоя структуры от Т в координатах Т (-Т). Далее изменяют направление тока, подаваемого от источника 4 на ТЭБ. В результате поверхность ТЭБ, примыкающая к корпусу ИС, становится тепловыделяющей, Зависимость -U ð M (О р ) переходит на кривую II. соответствующую нагревательной части цикла (фиг.1). Увеличение температуры приповерхностно1839241 го слоя структуры ИС до 0 С вызывает таяние пленки льда, образовавшейся на ее поверхности при охлаждении, вследствие конденсации влаги из внутрикорпусного объема ИС на предыдущей части цикла, Таяние пленки льда сопровождается поглощением тепла, стабилизирующим температуру поверхности структуры около 0 С. Модуль производной 0 прям уменьшается в области Т = 0 С и увеличивается при Т»0 С, когда процесс таяния пленки льда завершен. На самописце 5 регистрируют зависиMoCTb -U ïð» (Опрям) (кривая II на фиг. 1). Если во время измерения зависимости -О прям (Опрям) не происходят фазовые переходы воды, имеющейся во внутрикорпусном объеме ИС в количестве, достаточном для изменения производной по времени температуры приповерхностного слоя структуры, то зависимость -0 ppp„(Опрям) имеет плавный. "гистереэисный" вид и на ней отсутствуют локальные экстремумы. Влагу в корпусе ИС обнаруживают по каличию локальных экстремумов на зависимо- стях -О прям (упрям), соответствующих первой или второй части цикла. Содержание влаги оценивают по величине экстремумов и значению температуры точки росы (фиг.1). Формула изобретения 1. СПОСОБ 06НАРУЖЕНИЯ ВЛАГИ В КОРПУСАХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, в соответствии с которым охлаждают объект контроля до температуры его полупроводниковой структуры ниже - 20 С, измеряют информативный электрический параметр, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и быстродействия контроля, подают постоянный прямой ток ;через внешние выводы объекта контроля .на одну из его внутренних цепей. содержащую хотя бы один р - п-переход, измеряют падение напряжения на прямосмещенном р - n-переходе Unp», получают производ ную Опрям по времени U прям в зависимо-. сти от .Опрям в процессе охлаждения (объекта контроля, которую принимают за ;информативный параметр, затем нагрева35 ют объект контроля до температуры его по .лупроводниковой структуры выше 0 С и . измеряют производную U прям i зависимости от Опрям в процессе нагревания, которую также принимают за информативный 40 параметр, а наличие влаги в корпусе объекта контроля определяют по наличию ло кальных экстремумов на любой из регистрируемых зависимостей. 2. Способ по п,1, отличающийся тем, 45;что охлаждение и нагревание обьекта кон:троля производят полупроводниковой термоэлектрической батареей, примыкающей ,к корпусу объекта контроля в области контакта кристалл - подложка, 5 Способ характеризуется использованием нового информативного параметра — зависимости производной по времени ТЧП U ïîÿì (Опрям), измеряемой B процессе охлаждения и нагревания ИС, осуществляемых в едином цикле. Это позволяет использовать направление и более интенсивное изменение температуры корпуса ИС, при котором возрастаю . уровень измеряемого сигнала (производной ТЧП), а также перепад температур, способствующий осаждению влаги на поверхности структуры ИС. Использование полупроводниковой ТЭБ в качестве источника холода, тепла позволяет реализовать в едином цикле интенсивное и направленное охлаждение. нагревание объекта контроля. Указанная совокупность отличительных признаков служит достижению цели — повышению достоверности и быстродействия способа. {56) Коваленко A.A ., Теверовский А.А„Епифанов Т.И. Влага в корпусах полупроводниковых приборов и микросхем, — Обзор по ЭТ. Сер.2, Полупроводниковые приборы, 1982, вып.2 (858). In-Ипе measuzement of moisture In sealed IC packages. N.Bakker — PhIIlps Telecommunication меч iew, voI,37, N 1 ..march 1979. р.11-19. 1839241 Составитель Н.Саришвили Техред M.Ìoðãåíòàë КоРРектоР:М.Петрова РедакторТЛОрчикова Заказ 3406 Тираж Подписное НПО "Поиск"Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
