滲透作用使得芯片封裝中沒有絕對的氣密性封裝,那么什么是滲透作用?金屬封裝又是如何發生滲透的呢?
滲透:氣體從密度大的一側向密度小的一側滲入、擴散、通過、和逸出固體阻擋層的過程。這種情況下氣體的穩態流率稱為滲透率。 滲透的全過程:吸附→氣體分子離解(對于金屬殼體材料)→在表層達到平衡溶解度→向內側擴散→在管殼內壁表面上,離解的氣體原子重新結合為分子態→脫附和釋出。
吸附:氣體分子在高壓側吸附在固體表面上;
離解:吸附的氣體分子在固體表面上離解為原子態;
溶解:氣體在固體表層達到與環境氣壓相對應的溶解濃度;
擴散:由于表層濃度比較高,在濃度梯度的作用下氣體分子(或原子)向固體深部擴散,直到濃度均勻為止;
脫附:溶質氣體擴散到器壁的另一面重新結合成分子后釋放。
塑料封裝:結構疏松,微觀孔隙大于各種常見氣體分子的直徑,氣體分子向內擴散。
金屬封裝:由于腔體兩側的氣體總是存在壓力差,即使固體壁面材料上存在的微孔小到足以阻止正常氣體通過,但任何固體材料總是或多或少地滲透一些氣體。
那么金屬封裝是如何發生滲透的呢? 關于滲透的氣體:
一般只有能溶解于金屬的氣體才能發生滲透,因此惰性氣體一般不能滲入金屬,而H2和O2則可以。
在所有氣體中,H2對金屬的滲透率最高,因為對大多數金屬來說,O2的滲透系數比H2小。
H2對金屬的滲透率:
在常溫下,H2對某些金屬(如鐵、鎳、碳鋼等)具有較高的滲透率。
氫氣對鋼的滲透率隨含碳量的增加而增加。
H2對奧氏體不銹鋼的常溫滲透系數較小,對Pt、Mo、Al、Cu的滲透系數則更低。
降低H2的滲透性:
對鋼和鋁表面進行氧化處理后,可以降低H2的滲透性。
金屬的氣體選擇性:
有些金屬對氣體的滲透具有選擇性,如H2容易滲透過鈀,而O2對銀的滲透率很大。
封裝腔體的放氣過程:
封裝腔體的材料內溶解的氣體和表面吸附的氣體會因擴散、解溶、解吸脫附而放氣。
進行烘烤可以去除表面氧化膜中的水汽和吸附的氣體。
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原文標題:芯片封裝里沒有絕對的氣密性封裝
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