(57)【要約】【課題】  【解決手段】  密閉構造によって周囲条件から隔離されている内部チャンバを有するタイプである複数の密閉型電子装置の漏洩検査のためのシステムおよび方法を有利に設計することにより、前述のような装置のサンプリング内に典型的に存在する構造的製造ばらつきから独立した方法で個々の装置の漏洩速度を計算することを可能にする。好ましくは、前記方法は、検査領域内に複数の密閉型電子装置を配置し、その後に前記密閉型電子装置を、例えば前記装置の周囲圧力を変化させることなどによる変調エネルギー入力によって刺激する工程を含む。次に、前記各密閉型電子装置の蓋部の一部分の物理的位置などの特性を検出する。前記検出された特性は、前記の変調エネルギー入力の第１の関数、及び前記の密閉された内部チャンバ内の圧力条件の第２の関数として変化するものである。前記第１及び第２の関数が互いに線形に独立している。前記装置の刺激を前記検出された特性と比較すること、及び前記２つの既知の関数を用いて差異を認めることによって、異なる装置間に存在することが可能な、例えば蓋部の厚さの違いのような差異から実質的に独立している、個々の装置の漏洩速度を求める。従って、最小限のキャリブレーションによって正確な漏洩速度を求めることが可能となる。
2005537494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール構造によって周囲条件から隔離されている内部チャンバを有するタイプの密閉型電子パッケージの漏洩検査のための方法であって、
エネルギーの変調入力によって前記密閉型電子パッケージを刺激する工程と、
エネルギーの変調入力の第１の関数及び前記密閉シール型内部チャンバ内の圧力条件の第２の関数として変化する前記密閉型電子装置の特性を検出する工程であって、前記第１、第２の関数は線形に互いに独立である、工程と、
既知のエネルギー変調入力及び前記で検出された特性に基づいて前記密閉型電子パッケージの漏洩速度を決定する工程であって、この決定は、前記第１及び第２の関数の線形独立性に依存することにより、前記密閉型電子パッケージの構造的製造ばらつきから本質的に独立し、前記シールの完全性と無関係である方法で行われるものである、漏洩速度の決定工程と
を有する方法。
【請求項２】
請求項１の密閉型電子装置漏洩検査方法において、前記密閉型電子装置を刺激する工程は、前記密閉型電子パッケージの周囲条件を変調する工程を有するものである。
【請求項３】
請求項２の密閉型電子装置漏洩検査方法において、前記密閉型電子装置を刺激する工程は、前記密閉型電子パッケージの周囲圧力を変調する工程を有するものである。
【請求項４】
請求項１の密閉型電子装置漏洩検査方法において、前記密閉型電子装置の特性を検出する工程は、前記密閉型電子パッケージの少なくとも１部分の位置を検出する工程を有するものである。
【請求項５】
請求項４の方法において、前記密閉型電子パッケージは蓋部を含み、前記密閉型電子パッケージの少なくとも１部分の位置を測定する工程は、前記蓋部の少なくとも１つの場所の位置を測定する工程を有するものである。
【請求項６】
請求項４の方法において、前記密閉型電子パッケージの少なくとも１部分の位置を測定する工程は、自動センサを用いて実行されるものである。
【請求項７】
請求項６の方法において、前記自動センサはレーザー干渉計を有するものである。
【請求項８】
請求項６の方法において、前記自動センサは静電容量プローブを有するものである。
【請求項９】
請求項６の方法において、前記自動センサは渦電流プローブを有するものである。
【請求項１０】
請求項６の方法において、前記自動センサはレーザー三角（測定）プローブを有するものである。
【請求項１１】
請求項１の方法において、前記漏洩速度を測定する工程は、前記第１の関数による前記特性の変動と、前記第２の関数による前記特性の変動との差異を認める工程を有するものである。
【請求項１２】
請求項１の方法において、前記密閉型電子パッケージは、それがプリント基板に取り付けられた状態でｉｎ  ｓｉｔｕ検査されるものである。
【請求項１３】
シール構造によって周囲条件から隔離されている内部チャンバを有するタイプの、複数の密閉型電子パッケージの漏洩検査のための方法であって、
複数の密閉型電子パッケージを検査領域内に配置する工程と、
エネルギーの変調入力によって前記密閉型電子パッケージを刺激する工程と、
エネルギーの変調入力の第１の関数及び前記密閉シール型内部チャンバ内の圧力条件の第２の関数として変化する前記密閉型電子パッケージのそれぞれの特性を検出する工程であって、前記第１、第２の関数は線形に互いに独立である、工程と、
既知のエネルギー変調入力及び前記で検出された特性に基づいて前記各密閉型電子パッケージの漏洩速度を決定する工程であって、この決定は、前記第１及び第２の関数の線形独立性に依存することにより、前記各密閉型電子パッケージの構造的製造ばらつきから本質的に独立し、前記シールの完全性と無関係である方法で行われるものである、漏洩速度の決定工程と
を有する方法。
【請求項１４】
請求項１３の、複数の密閉型電子装置漏洩検査方法において、前記密閉型電子装置を刺激する工程は、前記密閉型電子パッケージの周囲条件を変調する工程を有するものである。
【請求項１５】
請求項１４の複数の密閉型電子装置漏洩検査方法において、前記密閉型電子装置を刺激する工程は、前記密閉型電子パッケージの周囲圧力条件を変調する工程を有するものである。
【請求項１６】
請求項１３の、複数の密閉型電子パッケージ漏洩検査方法において、前記各密閉型電子パッケージを検出する工程は、前記密閉型電子パッケージの少なくとも１部分の位置を検出する工程を有するものである。
【請求項１７】
請求項１６の方法において、前記密閉型電子パッケージは蓋部を含み、前記各密閉型電子パッケージの少なくとも１部分の位置を測定する工程は前記蓋部の少なくとも１つの場所の位置を測定する工程を有するものである。
【請求項１８】
請求項１６の方法において、各密閉型電子パッケージの蓋部の少なくとも１部分の位置を測定する工程は、自動センサを用いて実行されるものである。
【請求項１９】
請求項１８の方法において、前記自動センサはレーザー干渉計を有するものである。
【請求項２０】
請求項１８の方法において、前記自動センサは静電容量プローブを有するものである。
【請求項２１】
請求項１８の方法において、前記自動センサは渦電流プローブを有するものである。
【請求項２２】
請求項１８の方法において、前記自動センサはレーザー三角（測定）プローブを有するものである。
【請求項２３】
請求項１３の方法において、前記漏洩速度を決定する工程は、前記第１の関数による前記特性の変動と、前記第２の関数による前記特性の変動との差異を認める工程を有するものである。
【請求項２４】
請求項１３の方法において、前記密閉型電子パッケージは、それがプリント基板に取り付けられた状態でｉｎ  ｓｉｔｕ検査されるものである。
【請求項２５】
シール構造によって周囲条件空気から隔離されている内部チャンバを有するタイプの密閉型電子装置の漏洩検査のための装置であって、
エネルギーの変調入力によって前記密閉型電子パッケージを刺激するためのエネルギー変調入力手段と、
エネルギーの変調入力の第１の関数及び前記密閉シール型内部チャンバ内の圧力条件の第２の関数として変化する前記密閉型電子パッケージの特性を検出するための検出手段であって、前記第１、第２の関数は互いに独立である、工程と、
既知のエネルギー変調入力及び前記で検出された特性に基づいて前記密閉型電子パッケージの漏洩速度を決定するための決定手段であって、この決定は、前記第１及び第２の関数の線形独立性に依存することにより、前記密閉型電子パッケージの構造的製造ばらつきから本質的に独立し、前記シールの完全性と無関係である方法で構築及び配備されるものである、漏洩速度の決定手段と
を有する装置。
【請求項２６】
請求項２５の密閉型電子装置漏洩検査装置において、前記エネルギー入力手段は、前記密閉型電子パッケージの周囲圧力条件を変調する手段を有するものである。
【請求項２７】
請求項２６の密閉型電子パッケージ漏洩検査装置において、前記検出手段は、前記密閉型電子パッケージの少なくとも１部分の位置を検出するように構築及び配備されるものである。
【請求項２８】
請求項２７の密閉型電子パッケージ漏洩検査装置において、前記密閉型電子装置は蓋部を含み、前記において前記検出手段が前記蓋部の少なくとも１つの場所の位置を測定するように構築及び配備されるものである。
【請求項２９】
請求項２７の密閉型電子パッケージ漏洩検査装置において、前記検出手段は自動センサを有するものである。
【請求項３０】
請求項２７の密閉型電子パッケージ漏洩検査装置において、前記検出手段はレーザー干渉計を有するものである。
【請求項３１】
請求項２７の密閉型電子パッケージ漏洩検査装置において、前記検出手段は静電容量プローブを有するものである。
【請求項３２】
請求項２７の密閉型電子パッケージ漏洩検査装置において、前記検出手段は渦電流プローブを有するものである。
【請求項３３】
請求項２７の密閉型電子パッケージ漏洩検査装置において、前記自動センサはレーザー三角（測定）プローブを有するものである。
【請求項３４】
シール構造によって周囲条件空気から隔離されている内部チャンバを有するタイプの、複数の密閉型電子パッケージの漏洩検査装置であって、
複数の密閉型電子パッケージを検査領域内に配置する手段と、
エネルギーの変調入力によって前記密閉型電子パッケージを刺激するためのエネルギー変調入力手段と、
エネルギーの変調入力の第１の関数及び前記密閉シール型内部チャンバ内の圧力条件の第２の関数として変化する前記密閉型電子パッケージのそれぞれの特性を検出するための検出手段であって、前記第１、第２の関数は線形に互いに独立である、工程と、
既知のエネルギー変調入力及び前記で検出された特性に基づいて各密閉型電子パッケージの漏洩速度を決定する決定手段であって、この決定は、前記第１及び第２の関数の線形独立性に依存することにより、前記各密閉型電子パッケージ間の構造的製造ばらつきから本質的に独立し、前記シールの完全性と無関係である方法で行われるものである、漏洩速度の決定手段と
を有する装置。
【請求項３５】
請求項３４の複数の密閉型電子パッケージ漏洩検査装置において、前記エネルギー入力手段は、前記密閉型電子装置の周囲圧力条件を変調する手段を有するものである。
【請求項３６】
請求項３５の複数の密閉型電子パッケージ漏洩検査装置において、前記検出手段は、前記各密閉型電子装置の少なくとも１部分の位置を検出するように構築及び配備されるものである。
【請求項３７】
請求項３６の複数の密閉型電子パッケージ漏洩検査装置において、前記各密閉型電子パッケージは蓋部を含み、前記検出手段は前記蓋部の少なくとも１つの場所の位置を測定するように構築及び配備されるものである。
【請求項３８】
請求項３６の複数の密閉型電子パッケージ漏洩検査装置において、前記検出手段は自動センサを有するものである。
【請求項３９】
請求項３６の複数の密閉型電子パッケージ漏洩検査装置において、前記検出手段はレーザー干渉計を有するものである。
【請求項４０】
請求項３６の複数の密閉型電子パッケージ漏洩検査装置において、前記検出手段は静電容量プローブを有するものである。
【請求項４１】
請求項３６の、複数の密閉型電子パッケージ漏洩検査装置において、前記検出手段は渦電流プローブを有するものである。
【請求項４２】
請求項３６の、複数の密閉型電子パッケージ漏洩検査装置において、前記自動センサはレーザー三角（測定）プローブを有するものである。
【請求項４３】
シール構造によって周囲条件から隔離されている内部チャンバを有するタイプのシール品の漏洩検査のための方法であって、
エネルギーの変調入力によって前記シール品を刺激する工程と、
エネルギーの変調入力の第１の関数及び前記シール品の圧力条件の第２の関数として変化する前記シール品の特性を検出する工程であって、前記第１、第２の関数は線形に互いに独立である、工程と、
既知のエネルギー変調入力及び前記で検出された特性に基づいて前記シール品の漏洩速度を決定する工程であって、この決定は、前記第１及び第２の関数の線形独立性に依存することにより、前記シール品の構造的製造ばらつきから本質的に独立し、前記シールの完全性と無関係である方法で行われるものである、漏洩速度の決定工程と
を有する方法。
【請求項４４】
請求項４３のシール品漏洩検査方法において、前記シール品を刺激する工程は、前記シール品の周囲条件を変調する工程を有するものである。
【請求項４５】
請求項４４の密閉型電子パッケージ漏洩検査方法において、前記シール品を刺激する工程は、前記シール品の周囲圧力条件を変調する工程を有するものである。
【請求項４６】
請求項４３のシール品漏洩検査方法において、前記シール品の特性を検出する工程は、前記シール品の少なくとも１部分の位置を検出する工程を有するものである。
【請求項４７】
請求項４６の方法において、前記シール品は蓋部を含み、前記シール品の少なくとも１部分の位置を測定する工程は、前記蓋部の少なくとも１つの場所の位置を測定する工程を有するものである。
【請求項４８】
請求項４６の方法において、前記シール品の少なくとも１部分の位置を測定する工程は、自動センサを用いて実行されるものである。
【請求項４９】
請求項４８の方法において、前記自動センサはレーザー干渉計を有するものである。
【請求項５０】
請求項４８の方法において、前記自動センサは静電容量プローブを有するものである。
【請求項５１】
請求項４８の方法において、前記自動センサは渦電流プローブを有するものである。
【請求項５２】
請求項４８の方法において、前記自動センサはレーザー三角（測定）プローブを有するものである。
【請求項５３】
請求項４３の方法において、前記漏洩速度を決定する工程は、前記第１の関数による前記特性の変動と、前記第２の関数による前記特性の変動との差異を認める工程を有するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用移植組織、ハイブリッド回路、マイクロ波、微小電気機械システム、及び光子または光ファイバー装置を含めるがこれらに限定されない密閉型電子装置用のパッケージなどのシール品の漏洩検査に関する。
【背景技術】
【０００２】
超小型回路、レーザー／ファイバー接合部、ワイヤー、ワイヤーボンド、及び光電子装置のその他のコンポーネントは、水蒸気、酸素、その他の気体への暴露による腐食または汚染を原因とする損傷を受けやすい。この損傷及びこれら内部コンポーネントの腐食速度は、密閉型電子装置の信頼度と寿命に直接的な影響を与える。テレコミュニケーション、医療移植、軍用高信頼性電子機器が一般的となった今日、シックスシグマに満たない信頼度は受け入れられない。結果的に、製品の信頼度を確実に守るため、高い信頼度が要求される電子装置は密閉包装され、様々な漏洩検査を受けることになる。ハンダ付け、溶接、またはロウ付けされた金属の蓋を有する金属またはセラミックの密閉電子パッケージは、これら重要な装置に要求される信頼度と密閉性を併せ持っている。現在の蓋の継ぎ目密閉剤は高信頼度の密閉接合部を提供するが、密閉性を検証し、必要な信頼度を達成するための漏洩検査が要求される。シール品の漏洩検査は、他の産業においても必要とされている。
【０００３】
半導体産業で最も頻繁に用いられる漏洩検査方法は発泡漏れ検査及びヘリウム質量分析である。グロスリーク（大きい漏れ）の場合、ペルフルオロカーボン液で満たした槽に前記パッケージを浸して前記発泡漏れ検査を行う。前記密閉型電子装置から泡が出てくるようであれば、漏れがあるということになる。ファインリーク（微小な漏れ）の場合、質量分析器を用いて密閉電子パッケージからのヘリウムの漏れを検知することが多い。発泡漏れ検査はグロスリークにのみ使われる。ヘリウム質量分析は、約１ｘ１０Ｅ−６  ｃｃ−ａｔｍ／秒未満の微小な漏れにのみ有効である。これら発泡及びヘリウム質量分析による漏洩検査は半導体及びハイブリッド密閉型電子装置の多くに対して信頼できる方法であるが、光ファイバー装置に対して用いると、これらの検査方法に固有の数々の問題が生じる。
【０００４】
発泡漏れ検査においては、漏れの部分を気体が流れて通るために十分な圧力まで前記装置内部の気圧を上げる必要があるため、１２５℃に熱したペルフルオロカーボン液に前記密閉型電子装置を浸す必要がある。灯りで照らされたタンクの側面にある窓から、オペレータが前記密閉型電子装置から出てくる気泡を観察する。最適な温度に満たない条件で検査をすると、前記密閉型電子装置内の気圧が十分に上がらず、感度が大幅に損なわれる場合がある。グロスリークが見逃される場合がある。残念なことに、前記検査に要求される１２５℃という温度は、レーザー装置、光ファイバーケーブル・ターミネーション、及び装置内のその他のコンポーネントに使われる接着剤及びエポキシの大半のガラス転移温度前後である。大半の光ファイバー装置は、要求される前記温度に暴露されると重度の損傷を受けることになる。また、多くの光ファイバー装置にとり、漏れを通して内孔にペルフルオロカーボン液が入り込むことは、深刻な汚染の原因となる。多くの場合、グロスリーク発泡検査に不合格となった装置のレーザー／ファイバー接合部の洗浄はほぼ不可能であるため、それらの装置は廃棄処分となる。発泡漏れ検査によって、ピッグテールのある密閉電子パッケージの研磨光ファイバーケーブル末端が汚染されることもある。更に、ファイバー・ピッグテールがなく、側面にレンズまたは光窓がある密閉型電子装置の場合も、発泡漏れ検査中に汚染されやすいものが多く、やはり高価なやり直しまたは無駄が生じることになる。
【０００５】
ヘリウム質量分析は前記密閉型電子パッケージから出てくるヘリウムを検知する。前記検査のセットアップの方法は２通りある。第１の方法として、濃度調整されたヘリウムをシームシーラードライボックスに入れることにより、一定量のヘリウムを前記密閉型電子パッケージに封入することができる。第２の方法として、密閉電子パッケージの内部体積により異なるが最高８時間までの一定時間、５０〜７０ｐｓｉでヘリウムを入れたチャンバに前記密閉型電子パッケージを置くことにより、前記装置を密封することができる。ヘリウムは拡散し、漏れのある密閉型電子パッケージの中へ入り込み、後に質量分析器の真空テスト房内で拡散して前記密閉型電子パッケージから外へ出るときに検知される。９０％乾燥窒素と１０％ヘリウムの雰囲気下で前記蓋を密閉すると、時間が経ったときに前記ドライボックス内のシール溶接機の場所で前記ヘリウムの濃度が変わる可能性があり、問題である。これは前記密閉型電子パッケージ内のヘリウム濃度を密封時に変えることになり、その後の漏洩検査データに大きく影響し得る。前記蓋が取り付けられている間にヘリウム中でボンベに入れるか密封した後、直ちに検査を行う必要がある。
【０００６】
グロスリークを通るヘリウムの移動速度が非常に速いため、前記装置を質量分析器で検査する時点では、検知されるヘリウムの量は極めて少ないか全くないこともある。中に入っていたヘリウムがすでになくなっているために、グロスリークの装置が検査に合格してしまうことになる。密閉型電子パッケージが「蓋のない状態」からグロスリーク、更には従来の漏洩検査方法を用いるファインリークまで、一貫して漏れがないことを確認するために、複数のテクニックを用いる必要がある。ヘリウム質量分析のみで密閉性を検証することはできない。
【０００７】
多くの光ファイバー装置、若しくはセラミックまたは有機材料を使う何らかの装置のもう一つの問題は、ファイバー被覆クラディングとブーツによるヘリウムの吸収と、その後のヘリウム漏洩検査プロセス中に前記密閉型電子パッケージが真空に置かれたときに起きる脱気である。このヘリウムは前記質量分析器によって検出され、誤った測定値として報告される。ファイバークラディング、ブーツ、及びセラミックカップリングは強力なヘリウム吸収剤でもあり、誤った漏洩検査測定値をもたらす可能性がある。漏洩検査の前に行うヘリウムのベークアウトは装置を損傷し、更に誤った漏洩検査値を追加する原因となり得る。このような結果としての誤測定値は廃棄部品を作り出し、不必要で高価な再作業につながる可能性がある。そのため、高い技術力のあるオペレータによる手順通りの作業が欠かせない。そのような作業が行われていてさえ、質量分析器による漏洩検査結果はあまり一貫性がなく、かなり異なる結果がもたらされることがある。バッチ漏洩検査中にヘリウムが検知された場合、それが全装置からの漏れによるものなのか、１つの装置からの漏れによるものなのかを、オペレータが一度の検査で確認することはできない。その母集団を半分に分けながら、漏れのある密閉型電子装置を特定するまで検査をやり直さなくてはならない。想像されるとおり、これは時間と費用のかかるプロセスである。
【０００８】
また、従来の漏洩検査方法では、光ファイバー装置の製造費を下げる鍵となる自動化が難しい。漏洩検査によって蓋のシーム密閉性が測られるが、従来の方法では蓋の溶接から漏洩検査結果の報告までの時間がかかるため、プロセス管理の手段を提供できない。
【０００９】
光学漏洩検査は、コンピュータモジュールの漏洩検査のために、本発明の発明者の一人と同僚が数年前に最初に開発した。Ｔｙｓｏｎらに認められた米国特許第５，３０７，１３９号には、このタイプの検査の初期の実施形態が開示されている。当初この技術は、ウェーブソルダリング中のセラミック蓋とガラスフリットシールに亀裂が生じたセラミック密閉型電子装置をテストするために使われた。
【００１０】
１９９０年代にコンピュータ、デジタルＣＣＤビデオカメラ、ソリッドステートが急速に発展し、単周波数レーザー発光可視光をきっかけに、デジタル電子ホログラフィ干渉法に基づく現在の自動化光学漏洩検査システムが開発された。これらの生産システムは容易に使用できるだけでなく、少なくとも２倍の漏洩感度に当たる２ｘ１０Ｅ−９  ｃｃ−ａｔｍ／秒という大幅な漏洩感度の上昇を示した。電子デジタルホログラフィと、コンピュータ制御された精密なヘリウム加圧システムと、密閉型電子装置の蓋の変形及び蓋速度及び時間経過に伴う蓋速度の変化を元に漏洩速度を算出するソフトウェアとを組み合わせて生まれたのが、光学漏洩検査技術である。
【００１１】
密閉型電子装置の漏洩検査には、通常、蓋を密封する作業に使われるトレーまたは運搬装置に乗せた前記装置群を、開かれたチャンバのドアの中へ配置する工程がある。前記のドアを閉めた後、検査を開始する。検査チャンバをエアパージし、ヘリウムで洗い流した後、密閉型電子装置のサイズに応じて適した検査圧力まで加圧するが、前記装置に許容される最大圧力を超えないよう注意する。チャンバ圧の変化による蓋の動きを測定することにより、グロスリークのある装置を検知する。否定応答は、前記装置のキャビティと検査チャンバ圧との間の気圧の急速な均等化を示す。チャンバ圧力が上昇し安定した圧力となっている間の蓋の輪郭の変化によって、微小リークの装置を検知する。蓋の平面輪郭が緩やかに歪んでくる変化によって、漏れのある装置を検知する。実際には、最高２００個までの装置群を一度に検査し、各密閉型電子装置の漏洩速度を報告することができる。
【００１２】
従って、密閉シールされた密閉シール型電子パッケージの光学漏洩検査は、時間経過と共に起こる密閉型電子パッケージの蓋の変形の観察に基づくものである。前記検査には代替技術に勝る多くの利点があるものの、密閉型電子パッケージのそれぞれのタイプについて、既知のヘリウム漏洩速度を有するサンプル密閉型電子パッケージを用い、時間のかかる初期キャリブレーションを行う必要がある。
【００１３】
従来の光学漏洩検査システムのもう１つの問題は、ある特定の密閉型電子パッケージタイプのすべてのサンプルが同じ機械硬直度であることを前提としている点である。実際には、材料の厚さの小さな変化と製造工程管理のわずかな変化により、密閉型電子パッケージの蓋の硬直度は、それぞれの密閉型電子パッケージにより若干異なる場合がある。前述のような蓋の硬直度の微細な変化は機械的には問題とならないが、光学漏洩検査においては有意な誤差の原因となり得る。従来の光学漏洩検査に比べて必要とされるキャリブレーション作業が少なく、密閉シールされた密閉型電子装置のより正確な漏洩速度を示すことができる改良されたシステムとプロセスが、密閉シールされた密閉型電子パッケージの漏洩検査のために必要であることは明らかである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って本発明の目的は、密閉シールされた密閉型電子装置の漏洩検査のために、必要とされるキャリブレーション作業が少なく従来の光学漏洩検査に比べて、密閉シールされた密閉型電子パッケージのより正確な漏洩速度を示すことができる改良されたシステムとプロセスを提供することである。
【００１５】
本発明の上述及びその他の目的を達成するために、シール構造によって周囲条件から隔離されている内部チャンバを有するタイプの密閉型電子パッケージの漏洩検査の方法は、本発明の第１の態様に従い、前記密閉型電子装置をエネルギーの変調入力によって刺激する工程と、前記変調入力の第１の関数及び前記密閉シールされた内部チャンバ内の圧力条件の第２の関数として変化する前記密閉型電子装置の特性を検出する工程と、前記既知のエネルギー変調入力及び前記検出される特性に基づいて前記密閉型電子装置の漏洩速度を決定する工程とを含み、前記第１及び第２の関数が線形に独立であり、前記決定定が前記第１及び第２の関数の線形独立性に依存し、前記シールの完全性と無関係な、前記密閉型電子装置の構造的製造ばらつきから本質的に独立した方法で行われる。
【００１６】
本発明の第２の態様に従い、シール構造によって周囲条件から隔離されている内部チャンバを有するタイプの、複数の密閉型電子装置の漏洩検査方法は、複数の密閉型電子装置を検査領域に配置する工程と、前記密閉型電子装置をエネルギーの変調入力によって刺激する工程と、前記変調入力の第１の関数及び前記密閉シールされた内部チャンバ内の圧力条件の第２の関数として変化する前記の各密閉型電子装置の特性を検出する工程と、前記既知のエネルギー変調入力及び前記の検出される特性に基づいて前記密閉型電子装置の漏洩速度を決定する工程とを含み、前記第１及び第２の関数が線形に独立であり、前記決定が前記第１及び第２の関数の線形独立性に依存し、前記シールの完全性と無関係な、前記密閉型電子装置の構造的製造ばらつきから本質的に独立した方法で行われる。
【００１７】
本発明の第３の態様に従い、シール構造によって周囲条件から隔離されている内部チャンバを有するタイプの密閉型電子パッケージの漏洩検査のための装置は、前記密閉型電子装置をエネルギーの変調入力によって刺激するためのエネルギー入力構造と、前記変調入力の第１の関数及び前記密閉シールされた内部チャンバ内の圧力条件の第２の関数として変化する前記密閉型電子装置の特性を検出するための検出構造と、前記密閉型電子装置の漏洩速度を既知のエネルギー変調入力と前記の検出される特性に基づいて決定する決定構造とを含み、前記第１及び第２の関数が線形に独立であり、前記決定構造が、前述の決定が前記第１及び第２の関数の線形独立性に依存するように、前記シールの完全性と無関係な、前記密閉型電子装置の構造的製造ばらつきから本質的に独立した方法で構築及び配置される。
【００１８】
シール構造によって周囲条件から隔離されている内部チャンバを有するタイプの、複数の密閉型電子パッケージの漏洩検査のための装置は、本発明の第４の態様に従い、検査領域内にある複数の密閉型電子装置を配置するための配置構造と、前記密閉型電子装置をエネルギーの変調入力によって刺激するためのエネルギー入力構造と、前記変調入力の第１の関数及び前記密閉シールされた内部チャンバ内の圧力条件の第２の関数として変化する前記の各密閉型電子装置の特性を検出する検出構造と、前記既知のエネルギー変調入力及び前記検出される特性に基づいて各密閉型電子装置の漏洩速度を決定する決定構造とを含み、前記第１及び第２の関数が線形に独立であり、前記決定が前記第１及び第２の関数の線形独立性に依存し、前記シールの完全性と無関係な、前記密閉型電子装置の構造的製造ばらつきから本質的に独立した方法で行われる。
【００１９】
本発明の上述及びその他の目的を達成するために、シール構造によって周囲条件から隔離されている内部チャンバを有するタイプのシール品の漏洩検査方法は、本発明の第１の態様に従い、前記シール品をエネルギーの変調入力によって刺激する工程と、前記変調入力の第１の関数及び前記密閉シールされた内部チャンバ内の圧力条件の第２の関数として変化する前記シール品の特性を検出する工程と、前記既知のエネルギー変調入力及び前記検出される特性に基づいて前記シール品の漏洩速度を決定する工程とを含み、前記第１及び第２の関数が線形に独立であり、前記決定が前記第１及び第２の関数の線形独立性に依存し、前記シールの完全性と無関係な、前記シール品の構造的製造ばらつきから本質的に独立した方法で行われる。
【００２０】
本発明を特徴付けるこれら及び他の様々な新規性の利点と特徴について、本書に付随し、且つ本書の一部である請求項の中で具体的に説明する。しかしながら、本発明及びその使用により得られる利点と目的をよりよく理解するためには、本発明の好ましい実施形態を図面で例証し説明した、本書に含まれる図面及び付随の説明資料を参照すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図面を参照すると、すべての表示において参照番号はそれに対応する構造を示しており、具体的に図１を参照すると、本発明の第１の実施形態に従った複数の密閉シール型電子装置の漏洩検査のための装置には、筐体４２と透明ガラスまたはプラスチック製の窓３０とが含まれており、それらが合体して耐圧容器を形成し、圧力検査房３５が作られている。ヘリウム制御弁７５により、加圧ヘリウムガス８０が前記検査房３５へ入るか、または前記検査房３５内のヘリウムが排出され、前記検査房３５内の圧力が常圧に下がる。前記検査房３５内のヘリウム圧を、精密な温度補正型電子圧力センサ７０で測定する。検査房３５内の密封されたドア４４を開き、１若しくはそれ以上の密閉シール型電子装置４０を検査トレー・サポート・プラットフォーム上に配置し、前記検査房の窓３０の中に前記装置を配置することができる。有利な点は、プリント基板４１に取り付けた後、本発明に従い前記密閉シール型電子装置をｉｎ  ｓｉｔｕで検査可能であることである。これによりプリント基板４１に電子装置４０を取り付けるためのハンダ工程によってシール完全性が低下していれば、確実に検知することができる。
【００２２】
溶接またはハンダ付けされた蓋部など、前記密閉型電子パッケージ表面の面外ポジションの変化を干渉装置によって観察する。図１が示す干渉装置はデジタル位相ステップホログラフィー干渉計であり、レーザー５と、ビームスプリッター１０と、鏡２５と検査房窓３０によって前記密閉シール型装置に当てる照射レーザービームを拡大するための拡大レンズ１５とを含む。前記検査装置の蓋部から反射されるレーザー光は検査房窓３０と鏡２５を通って戻る。次に前記反射光がビームスプリッター２０から反射し、デジタルＣＣＤビデオカメラ６０の対物レンズにあるビームスプリッター５５を通過する。反射されたレーザー光の波面は、ビームスプリッター１０、鏡４５、拡大レンズ５０、及びビームスプリッター５５によってＣＣＤカメラレンズの焦点面に届けられる純粋な参照ビーム波面レーザー５と干渉的に混ざり合っている。
【００２３】
前記のシステムコンピュータはオペレーティングプログラムと、検査房内のヘリウム圧を測定する前記精密圧力センサ７０の出力値を測定し、３方式ヘリウム制御弁７５を操作するためのＩ／Ｏとを含む。また、前記のシステムコンピュータはＣＣＤカメラからのビデオインターフェログラムまたは出力画像を保管するビデオフレーム・グラバーカードとメモリも含んでいる。また、前記のシステムコンピュータは圧電位相ステッパー装置４６によって鏡４５の位置を制御する。
【００２４】
図２は本発明の第２の実施形態の概略図であり、その用途において前述の実施形態と同一であるが、マイクロチップ密閉型電子装置９の上面の動作を代替自動センサ５０で検出する点が異なり、前記センサは静電容量プローブ５１を含むのが好ましい。この技術を用いるプローブはよく知られており、市販されている。
【００２５】
本発明の第３の実施形態である図３を参照すると、前記マイクロチップ密閉型電子装置９の上面の動作を測定するための、また別の代替自動センサがあり、渦電流プローブ６１を使うのが好ましい。このタイプのセンサもよく知られており、市販されている。
【００２６】
次に、図４は本発明の第４の実施形態を示し、自動センサ７０を利用し、前記センサは好ましくはレーザー三角（測定）プローブである。このタイプのセンサもよく知られており、市販されている。
【００２７】
グロスリークとファインリーク検査との両方における前記漏洩速度の正確な測定は、蓋部の変形速度の測定値の他に３つのパラメーターに依存する。それらは１）検査圧の量、２）蓋部の硬直度、３）前記密閉電子装置の内部キャビティのサイズである。
【００２８】
本発明の１つの重要な態様に従い、蓋部の硬直度の変動という問題を取り除き、密閉電子装置内部圧力の変化を直接解くための新しい検査方法論を開発した。採用したアルゴリズムは内部圧力変化と蓋部との硬直度を同時に解き、且つ前記装置パッケージの漏洩速度も計算する。
【００２９】
密閉型電子装置の内部圧力の変化をモデル化するために、前記チャンバは１気圧を越す作動圧力に加圧されており、前記チャンバ及び密閉型電子装置は熱平衡に到達しているものと仮定する。前記検査を実行中、前記密閉型電子装置を、好ましくは前記チャンバ圧力を前記作動圧力前後でゆっくり変調することによって得られるエネルギーの変調入力によって刺激する。図１の実施形態において、この変調は前記コンピュータ６５によって監視され、前記コンピュータはポンプまたはコンプレッサーの作動を制御し、更に圧力センサ７０を用いて前記検査房３５の加圧を監視する。同時に、エネルギーの変調入力の第１の関数、及び第１の関数から線形に独立した、前記密閉シール型内部チャンバ３５の第２の関数として変化する前記密閉型電子装置４０の特性もコンピュータ６５によって検出及び監視される。前記の好ましい実施形態において、この特性は前記密閉型電子装置４０の蓋部の一箇所の移動であるが、当然のことながら、類似の線形独立関数の影響を同様に受けるその他の特性を本発明の本質と範囲の中で利用することも可能である。以下に詳細に説明するように、この後、前記密閉型電子装置４０の漏洩速度を、既知のエネルギー変調入力と検出された特性と、前記密閉型電子装置４０内部の既知の概体積とに基づいて決定することができる。
【００３０】
密閉型電子装置の蓋部のデフレクションを表す基本的等式を以下に記す。
【００３１】
【数１】
2005537494.tif 000003
【００３２】
ここで、
ｄ（ｔ）＝蓋部デフレクション観測値
ｃ０＝密閉型電子装置の蓋部の硬直度（ｕｍ／ｐｓｉ）
ｐｃ＝観測されたチャンバ圧力の変化
ｐｐ＝密閉型電子装置内部圧力の変化
である。
【００３３】
前記検査中の密閉型電子装置内部圧力の変化は、以下の２次多項式によって概算することができると仮定する。
【００３４】
【数２】
2005537494.tif 000004
【００３５】
内圧の変化を表す等式（２）の選択は、過去の経験と観測に基づく。前記多項式の定数項を除くことによって、前記検査の開始時におけるゼロ内圧変化という境界条件を使った。
【００３６】
チャンバ圧力の変動による蓋部のデフレクションｐｃ（ｔ）と密閉型電子装置内部の圧力による蓋部のデフレクションｐｐ（ｔ）との差異を認めるために、前記の２つのコンポーネントが線形に独立でなければならないことに留意することが重要である。この理由から、ｐｃ（ｔ）として正弦圧力変調関数が用いられた。方程式（２）を方程式（１）に置き換えることにより、以下の方程式を得る。
【００３７】
【数３】
2005537494.tif 000005
【００３８】
前述の線形独立性という条件が満たされるなら、標準線型予測法を用いて方程式（３）の３つの未知パラメーターを測定することができる。
【００３９】
図６はリークデフレクションモデルの典型例である。図６が示すデータは、従来のヘリウム質量分析による漏洩検査を用いて密閉型電子装置を５．６ｘ１０−７  ａｔｍ−ｃｃ／秒で検査して得たデータである。図が示すように、モデルによって表した合計デフレクションは、観測された合計デフレクションに非常に近い。モデルの蓋部のデフレクションに加え、前述の図は、チャンバ圧力変調によるモデルの合計デフレクションというコンポーネントと内部圧力の変化によるコンポーネントとを示している。
【００４０】
前記リークデフレクションモデルが解かれたら、密閉型電子装置内部圧力の実際の変化を、合計検査時間ｔを用いて（３）を評価することによって見つけることができる。密閉型電子装置内部圧力の変化がわかれば、測定されるヘリウム漏洩速度を、方程式（４）を用いて計算することができる。なお、方程式（４）のΔｐｔ条件は前記チャンバ圧力と前記密閉型電子装置内部圧力との差異を表す。
【００４１】
【数４】
2005537494.tif 000006
【００４２】
ここで、
Δｐｉ＝初期の圧力差（ａｔｍ）
Δｐｔ＝最終圧力差（ａｔｍ）
Ｖ＝密閉型電子装置内部体積（ｃｃ）
ｔ＝検査時間（秒）
である。
【００４３】
この実施例において、密閉型電子装置内部圧力の変化は計算の結果３．７６ｘ１０−２  ａｔｍであり、チャンバ作動圧力は３．６８  ａｔｍであり、検査時間は５５６秒であった。密閉型電子装置内部体積は０．１ｃｃと予測された。
【００４４】
前記密閉型電子装置は、内部圧力１気圧で前記検査チャンバに入るものと仮定する。ただし、前記検査手順は、各検査の開始時に一定の安定化期間を必要とする。この安定化期間中に前記密閉型電子装置は前記検査作動圧力にてヘリウムに暴露される。従って、前記安定化期間中に前記密閉型電子装置内へ漏洩するヘリウムの量を考慮して、前記圧力差（Δｐ）を調整する必要がある。ａｔｍ／秒で表される漏洩速度が計算済みであり、前記安定化時間が既知であるため、この調整は容易に行うことができる。
【００４５】
前述の検査パラメーターと、内部圧力変化の算出結果である３．７６ｘ１０−２  ａｔｍを用いると、方程式（４）による測定漏洩速度は２．５３ｘ１０−６ａｔｍ−ｃｃ／秒となる。最後に、方程式（５）を用いて前記測定漏洩速度を真の漏洩速度に変換する。
【００４６】
【数５】
2005537494.tif 000007
【００４７】
ここで、
Ｌ＝真の漏洩速度（ａｔｍ−ｃｃ／秒）
Ｒ＝測定漏洩速度（ａｔｍ−ｃｃ／秒）
ｐｗ＝チャンバ作動圧力（ａｔｍ）
である。
【００４８】
チャンバ作動圧力３．６８ａｔｍで、前記密閉型電子パッケージ例の真の漏洩速度は６．８８ｘ１０−７  ａｔｍ−ｃｃ／秒となる。この結果は、前述のヘリウム漏洩検査結果である５．６ｘ１０−７  ａｔｍ−ｃｃ／秒と合理的に一致する。更に、本発明を用いて測定される真の漏洩速度は、本質的に、セラミックまたは有機材料によるヘリウムの吸収と排出による影響を全く受けないパッケージのヘリウム漏洩速度である。回路基板にハンダ付けされた装置の漏洩検査を、精度または感度を失わずに行うことができる点が特徴である。
【００４９】
本発明の数々の特徴と利点について、本発明の構造と機能の詳細と共に上記に述べてきたが、前記開示は実例の説明に過ぎず、添付の請求項に記述した条件の広く一般的な意味によって示される範囲内で、詳細についての変更、特に形、サイズ、本発明の原則の範囲内での部品の配置に関する変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態を描いた概略図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態を描いた概略図である。
【図３】図３は、本発明の第３の実施形態を描いた概略図である。
【図４】図４は、本発明の第４の実施形態を描いた概略図である。
【図５】図５は、本発明の好ましい実施形態に従って行われる方法を表した図である。
【図１】
2005537494.tif 000008
【図２】
2005537494.tif 000009
【図３】
2005537494.tif 000010
【図４】
2005537494.tif 000011
【図５】
2005537494.tif 000012
【国際調査報告】
2005537494.tif 000013
2005537494.tif 000014