气密性封装从业者都了解，GJB548C对封装后的元器件水汽含量有明确的指标要求，也就是水汽含量≤5000ppm，才能保证元器件的使用可靠性。那么，在实际生产过程中，如何在保证产品气密性满足要求的同时又能保证水汽含量低于5000ppm呢？这也给行业工程师带来了不小挑战。到底如何保证生产的产品水汽含量批次性小于5000ppm，甚至小于1000ppm，我们团队针对这个问题进行了详细试验论证及故障复现，探究出了以下几点关键性影响因素及相对应的控制措施。

一、管壳预处理

    在传统封装领域，使用的外壳包括表面镀金多层陶瓷外壳、柯伐合金金属外壳、纯氧化铝黑陶瓷外壳等。对于镀金属或纯金属外壳来说，在生产制造过程中由于会用到电镀工艺或化学镀工艺，镀层形成的过程中很难避免因水分子与固体胶表面吸引力作用，导致空气中的水分子在高熵的热运动环境中吸附到管壳表面。尤其对于表面较为粗糙，存在凹凸不平的针孔等缺陷时更加容易形成水分子。因此，管壳材料在使用前往往要对管帽或者盖板进行预烘处理，预处理条件一般为真空下150±10℃大于16小时即可，也可因管壳尺寸适当增加烘烤时间或烘烤温度。对于管壳底座材料，因在粘片后要经过约90分钟300℃左右的高温固化，所以对管壳底座原材料无需特殊处理，清洁后正常使用即可。

    对于纯黑陶瓷管壳来说，其一般应用于低温玻璃封接工艺领域，外壳水汽来源主要与其本体生产制造过程有关。黑陶瓷外壳为疏松多孔结构，容易吸附环境中的水分，尤其是存放时间超过两年或两年以上的外壳，其吸附的水汽更多。所以为避免黑陶瓷管壳原材料吸附的水汽在烧结或筛选过程中释放出来，在使用前需要对其真空预处理，预处理条件为390±10℃1小时，将管壳及盖板本体所带有的水汽或吸附的水汽于封装前释放出来，保证封装过程中不会出现二次释放现象。

二、芯片粘接剂

    芯片粘接材料一般包括导电胶，银玻璃、合金焊片等，最为影响水汽的粘接剂主要为导电胶。因为它存在容易吸水的环氧材料，通常需要更高的温度才能将其带有的水汽去除，以JM7000导电胶为例，完成芯片粘接后需在300℃下烧结90分钟，确保完全固化的同时将水汽释放完全，且经固化完成后的芯片需进行X光检测，避免粘接区空洞面积较大，导致筛选过程中水汽释放而引发水汽超标。因此，对于不同的芯片粘接材料要结合材料TDS及厂内烧结设备找出一条合理科学的烧结曲线，避免粘接材料固化不彻底而造成水汽含量超标。

三、封帽前烘烤

    做好前面两项关键工作后，封帽前烘烤可以说是封装前的最后一步工作，也是最为关键的一步操作，控制不到位可能会导致前面的工作前功尽弃。因此，结合单片集成电路、混合集成电路、功率模块电路等不同复杂程度的器件，封帽前的烘烤条件也是不一样的，目前行业内对于单片电路的密封前烘烤条件一般为150±10℃≥16小时，而结合我们的经验研究发现无论是单片集成电路还是混合集成电路，只要密封前的烘烤条件为内置烘箱烘烤≥4小时也能保证水汽含量小于2000ppm，但这里有个前提是：烘箱的密封性及真空状态要达标，所谓达标就是不漏气，若出现泄漏现象，烘烤8小时也无法保证水汽含量达标。因此，对于密封前的烘烤来说，无论烘烤几小时，温度为多少都要保证密封烘箱能达到真空状态，此条件下的烘烤才是有效烘烤。

四、其它因素

    除上述几点以外，产品的气密性、封装环境的要求（露点≤-60℃）、产品在操作箱内的停留时间也会对器件水汽含量有一定的影响，若器件发生漏气，器件水汽含量则肯定超标与空气接近，露点不达标，可能导致批次性器件水汽含量在5000ppm左右。因此，除了要控制好关键性因素以外，次要因素也要管控好，才能保证产品质量一致性。

五、总结

    单项试验过程结果可能最为理想，但是要实现批次性生产，需要做好多方面生产管控，确保生产条件与试验条件相一致，才能保证所批次生产的器件产品水汽含量一致性。

                                                                                                        文章归原作者所有，转载仅为分享和学习使用，不做任何商业用途！内容如有侵权，请联系本部删除！