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第2
2卷 第 2期
20
0 4年 6月
慕藏 舔 耩囊
JI HENGDI
C
ANLU T NGXU
O
N
V0 . 2 N½ 2
12
.
J ½ 0 4
½L2 0
芯 片 封装 引线 电性 ½ 的测 试
李 丙 旺
(
中½兵器 工 业第 2 4研 究所
1
蚌埠
2 34 )
3 0 2
摘
要 随 着集成 电路 的高速化 、 集成化 、
高
高密度 化 封装 的发 展 , 装 引线 的 电性 ½ 对 集 成 电路
封
的½响越 来越 大 , 装 引线 电性 ½ 的测 试 与控 制 也越 显 重要 。
封
关 键 词 引 线 电 阻 引 线 电 容 引 线 电 感
1 引 言
集成 电路 封装 电性 ½ 主要 包括 引线 电阻 、
引
线 间绝缘 电阻 、
引线 问 电容 及负 ½½电容 、
引线 电感
等 。随着 集成 电路朝 着高速 、
高性 ½ 、 密度封 装
高
方 向发展 ,
封装 的 电性½ 对 集 成 电路 性 ½ 的½ 响
也越 来越 大 ,
因此必须 加 以检测 与控制 。
引线 电阻 的表 达式 为 :
R= ½/ ½ ½
½½ ( D
()
1
式中 R为 引线 电阻 ( , 引线材 料 的 电阻
Q) ½为
率( ½½) ½为引 线材 料 的厚 度 ( ½) ½
Q・
,
½
½ , 为引 线
材 料的长度 (½ ) ½为 引线 材料 的 ½度 ( ½ )
½ ,
½ 。从
()
1 式可以看 出, 减 小 引线 电阻 必须 减 小 引线 长
要
度,
在允许范 围 内适 ½增加 引 线 截 面积 ,
选用 电阻
率较小 的金属浆 料和合理 的制½工 艺 。
共 烧 陶瓷封 装 的 表 面 , 采 用 钼 、 、 等 金
常
钨 锰
属进 行 金属 化 , 钼 、 、 等 ½ 是 些 电 阻率 较 高
½
钨 锰
的材 料 , 制成 的 引线 的引线 电 阻也较 大 。 因此 ,
所
在共 烧陶瓷 封装 工 艺 质 量 中 ,
引线 电阻 是 一项 电
特性 的重要 指标 , 同 于其 他 封装 结构 。所 以 ,
不
选
定 一 种材料 后 ,
必须 制定 其热 膨胀 系数 、 粒细度
颗
和烧 成温度 等 方 面½ ½ 相 适 应 的 组合 配 方 , 共
½
烧后 ½达 到一定 的金 属化 结合 强度 和较 ½ 的引线
电阻 。
2 引 线 电 阻
引线 电阻 是集成 电路共 烧 陶瓷封装 所特 有 的
金 属化 引线 电阻 。共 烧 陶瓷封装 是 以金 属化 引线
来做 内部 连接 的 , 阻值较 大 ,
其
且封 装结 构金 属化
引线 的布 线 图½ 、
引线 ½状 、
制½ 引线材 料和 工艺
等 不 同 , 会 造成金 属化 引线 电阻 的不 同 , 至在
½
甚
同一 个 封 装 内 , 同 引线 之 间也 可 ½ 相 差 较 大 。
不
因此 ,
引线 电阻如果控 制不 ½ ,
将会 引起 不必要 的
压降,
导致 集成 电路 的功耗 和噪声 加大 。
表½ C I
D P的 引 线 电 阻规 范 值
8.
1
4,
引 线 数
1 1
6,
8
2 , 2 2
0 2
4
O 2
.5
O3
.
2
8
O 3
.5
4
0
O4
.
4
2
O6
.
4
8
O7
.
6
4
O8
.
电阻 值 ( ) O 2
Q .
引线 电阻的测 试 方 法 是将 一 欧姆 表 (
精度 ≤
-
的中央 ,
将欧姆 表 高 端 的 另 两根 探 针 靠 近 ½ 于 内
腔 引线末 端 0 1 7½½ 范 围 内 , 节 欧 姆 表 测得
. 2
调
引线 电阻值 。表 1为 引线 电 阻规 范 值 , 二 为 引
表
F ½½)
4 1 的½ 端 接一探 针 台(
四探针 )
的两 根探针 ,
并将两 根探针 靠 近½于 外引线 台肩上 或外 部引线
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1
8
溅溉 遘
第2 第 期
2 2
卷
线 电阻实 测 值 , 一 引线 电阻值 大 于规 范 值 均 为
任
失效 。表 2中 2 4测 试 点 为各 自的最 长 引 线 ,
、
从
线 电阻½ 响较 大 ,
因为 引线越 多 ,
其最长 引线也 就
越长 ,
而无 暗 引线 的其 他 引线 长度 的改 变则 无 明
显 变化 。
测试 数据 可 以看 出引 线 数 越 多 ,
其最 长 引线 与 其
他 引线 的 电阻差 值就 越 大 。这说 明 引线 长度 对 引
½ 响引线 电阻 的几个 主要 因素 :
表 2 共 烧 陶 瓷 引 线 电 阻 测 试 值
电 阻值 (
Q) \
½\
1
\
—\
8
1
4
1
8
2
4
28
测 试 点
O 63
.O
0. 3
07
O.1 6
O
O. 4
O9
O O6
。1
2
3
O. 95
O
O。 7
O6
O。1 2
O
O.
O81
O.1
95
O.1
O3
O. 2
26
O, 6
O9
0 85
,2
0 99
,0
4
5
0. 3
O9
O. 9
O6
O。1
21
0 07
, 0
O。1
98
O O96
.
O. 5
25
O.1 3
O
0 79
.2
0 98
.0
( ) 属化 浆 料 中的 钼 、
1金
钨及 瓷 料 配 比不 ½ ,
较稳 态 的较 小 值 ,
其下 降速 率 取决 于试验 电压 、
温
度 、 缘性 ½ 、 间 电容量 和外 电 路的电 阻 。这种
绝
极
电流 特性 的机 理 是 加 上 直 流 电压 ,
绝缘 ½ 内最初
½成 极 化 电 流 , 了 一 定 时 间后 ,
过
由于极 化 的饱
增 加瓷 粉 比例 可 以提 高 金 属化 结 合 强 度 , 同时
½
也 会½ 引 线 电阻加 大 ,
因此必 须两者 兼顾 。
( ) 属 化线 条 的½ 度 和厚 度 的 增 加 可 以 降
2金
½ 引线 电阻 ,
½线条 过 ½会½ 线间绝 缘 性½ 下降 ,
而线 条过 厚 又容 易产 生烧成后 层 间孔 隙 。
()
3 在制 ½工 艺 中 ,
如果金 属化 浆料 中粘合 剂
和,
最后极 化 电流 衰减 至零 ,
流过 绝缘½ 的只有漏
导 电流 。测 量时 连续½ 加 电压 的时间决定 了测量
值取 自电流特 性 曲线 的哪 一 部 分 , 只有 漏 导 电
在
含 量过 大 , 金属 化浆 料粘 度降½ , 利 于丝 ½漏
½
½
印 , 在烧 成 后 , ½ 金 属化 图½ 变 薄 ,
½
会
引线 电阻
增大。
流情 况下 测得 的绝缘 电阻才 是真 正意义上 的绝 缘
电阻 , 以通 常要 求 在规 定 的时 间后进行 测量 。
所
绝 缘½ 的漏 导 电流 是指 绝缘 材料在外 电场 ½
用 下 , 电质 点 将产 生有 规律 的运 动 ,
带
电流 的大小
决 定 于单½ 时 间 内质点 到达 电极 的数 目。增 加 电
3 引线 间绝 缘 电 阻及 电容
绝 缘 电阻 的测试 是测 量集成 电路 封 装 的绝 缘
压 , 向电极 的质 点 数 将 增 加 , 合½ 用 减弱 ,
趋
复
因
而 电流随 电压 正 比增 加 ,
服从 欧姆 定律 。½ 电压
部 分对 会½ 其 表面 或 内部 产生 漏 电流 与外 加直 流
电压所 呈 现 的 电阻 ,
在集 成 电路 封装 结构 中 ,
通常
加到 一定值 时 , ½ 时 间 所 ½ 游 离 的质 点 ½趋 向
单
电极 ½ 电流饱 和 。 因此 , 试 电压 大小 对 绝缘 电
测
阻 的测试 有一 定 ½ 响 , 须 针 对 不 同 的绝 缘材 料
必
是 测量 相 邻两 引线 间和 引线 与封装底 座 之 间这两
种绝 缘 电阻 。绝缘 电 阻是封装 外壳 的一 个重 要指
标,
尤其对 一 些 具有 高 阻 输 人或 高 放 大倍 数 的集
成 电路 。
绝缘 电阻 的测 量要 受 到 诸 多 因素 的½ 响 ,
如
或½ 用场 所采 用不 同的测 试 电压 。具½要求 和 数
据见 表 3
。
引线绝 缘电阻的测量 方法是在连续½加测试 电
温度 、 度 、
湿
残½ 电荷 、 电电流 、 器 和测 量线 路
充
仪
的 时间参 数 、 验 电压 、 调以及 连续½ 加 电压 的
试
预
时 间等 等 。绝 缘 电 阻½ 加 测量 电压 后 , 的电 流
它
压达到规定 时间后 ,
用高 阻仪 、
电桥或绝缘 电阻测量
仪对互不连接的引线进行 测试 。因绝缘 电阻 的测试
与温度 、
湿度有很 大关 系, 以测 试必须保持在标准
所
条件下进行 ,
测试前对底座一般不做预处理 。
特性 通 常从 瞬 间最大 值 以某一变化 速 率下 降 到一
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第2 第2
2 期
卷
绝 缘 电阻 等 级 要 求
A:
R≥ 1 1。
× 0Q
B: ≥ 1 0 Q
R
×1。
C:
R≥ 1 1”
× OQ
D: ≥ 1 0
R
×½ Q
E:R 1 1 Q
≥ × 0
誊
寨戴
½标 ( 6 4 — 8 )
GB 6 9 6
条 件 1 5 士1
:0 V
条 件 2 ½0 1
:0 士 V
条件 350 1
:0 士 V
囊
½军 标 ( J 5 8 - 9 )
G B 4 A- 6
试 验 条件 A:0
1 V ̄ 1
0
试 验 条件 B:5 J½
2V: 0
:
试 验 条件 C:0
5 V ̄ ½
0
试 验 条件 D:0 V ̄ 1
10
0
试 验 条件 E:0 V ̄ ½
50
0
试 验 条件 F:0 0 +1
10 V -0
1
9
表 3 绝 缘 电 阻测 试 要 求及 标 准
测试任 意两 不相 接引线 间 的绝 缘 电阻值 ½应
该不 小于规 范 规 定值 , 则½ 为 失 效处 理 。如 果
否
测试条 件及 表 面状 态 ½ 正 常 ,
而引 线 绝缘 电 阻值
偏小 ,
则说 明底座 材料 有 问题 或 引线设计 不合 理 。
表 4测试 的是 2
8引线 的封 装底座 在 A、 C、 E
B、 D、
值 。 由表 中 的数 据 可 以看 出 , 暗 引 线 的测试 值
有
比无 暗 引线 的绝缘 电阻 测 试 值 要 小 , 见 在 同等
可
条件 下 , 平行 引线 越 长 其 绝缘 电 阻 越 小 。并 且
两
随着 测试 电压加 大 ,
其绝缘 电阻 阻值 也 在增 大 ,
而
且长 引线 与短 引线 之间 的差值 也 在减小 。这 说 明
测试 电压 是½ 响绝 缘 电阻 测 试 的 重 要 条件 ,
测试
电压 越高 ,
测试 的准 确度 越高 ,
测试 值越 接 近真实
值 。½测试 电压也需 根据 实际 需要 而确 定 。
C(0
5 V)
D (0 V)
½0
E (0 V)
50
五 种条 件下 的测 试值 , 种 条件 下 测试 5点 。其
每
中 1 2 3 为无 暗 引线 的两 相邻 平行 引线 的测试
、、 点
值 ,、
4 5点为 有 暗 引 线 的 两相 邻 平 行 引 线 的测 试
\\
测 试 条 件
A (O )
1V
B(5
2 V)
表 4 引线 绝缘 电 阻 的 测 试值
测 试
\
引 \
1
2
3
4
5
测试值( )
Q
1 6× 1
.
O
1.
5× 1
0
1.
7× 1
0
5.
6× 1
0
2.
6× 1
0
测试值(
Q)
2.
5× 1
O
1
.9× 1
0
2.
2× 1
O。
9.
6× 1 ”
0
5.1× 1
0
测试 值( )
Q
3
.6× 1
0
2
.7× 1
0
3
.1× 1
0
1
.3× 1
0
9
.3× 1
0
测试值 ( )
Q
6.
2× 1 2
O1
5.
6× 1
0
5.
9× 1
0
4.
8× 1
0
3.
9× 1
0“
测试值 ( )
Q
3.
9× 1
0。
3.
6× 1
0。
3.
7× 1
0。
3
.5× 1
0。
3.
3× 1 ”
0
½集成 电路 处于 高频下 工½ 时 ,
封装 引 线所
½ 成 的分 布 电容 常 常导 致 不 必要 的 信号 短 路 、
串
扰、
反馈 或 自激 , 而½ 集 成 电路 的损 耗加 大 、
从
功
率 增益下 降 、 声增 大 。所 以要求 引线 间 电容 越
噪
小 越½ ,
对小 引线节 距和 多引线 封装 ,
要通过 测试
来 加 以了解 和控制 。
在集 成 电路封 装 中 , 根 平行 的金 属 引线 构
两
成 了 电容 的两 个极 板 , 成引线 分布 电容 , 据 高
½
根
斯 定理 ,
可求 出两 引线 间的 电容量为 :
C= ̄ ½½ ½ ½
/½( / )
()
2
度 (½) £
½ , 为两 引线 间绝 缘 ½ 的 介 电 常数 ,
½为两
引线 间 的距 离 (½) ½ 引线 的半 径 (½)
½ ,为
½ 。在 引
线半 径确定 情 况下 ,
引线 长度 ½介 电 常数 ½ 引线
、
、
间距 ½是 ½ 响引线 电容 的主要 因素 。其 中 ½£
、 越
小、
½越大 ,
引线 电容就 越小 。
引线 电容 的测试 采用 了电容计 加屏 ½ 的两探
针法 ,
并要 求屏 ½ 连 接 的绝缘 线 线 径≥ 1 04 ½,
.2½
½
同½ 电缆 长度 ≤ I 要 求 电容 计 的精 度 为 ≤ ±
½,
2 , 程 为 0 1 0 F 外 接 引 线应 ½ 可 ½ 的短 ,
量
— 0½ ,
因 为外接 引线 间也 存 在 寄 生 电容 , 会 ½ 响 引线
它
电容 测试 的准 确性 。
其中,
C是 两引 线 间 电容 量 ( F , 为 引线 长
½ )½
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2
0
溅
戴½
獭害
第2 第 期
2 2
卷
电容计 在 1 H½ 率 下 进行 测试 , 两 根 同
M
频
将
½ 探 针分 别 ½ 于两个 被测 引线 的 内引 出端上 方 约
引线 。表 5中的 数据 表 明 , 8根 引线 的 底 座 因
除
其 长 引线 不 平 行 而 导 致 长 引线 测 试 电 容 值 偏 小
外,
其½ 的长引 线 的电容 测试 值½ 偏大 , 说 明引
这
线 长度 是½ 响 引线 间 电容 的 重要 因素 。另 外 ,
引
3 ½ 处 。将待 测 试 引线 周 围 的其 他 引线 连 接 在
½
½
一
起 , 将屏 ½ 探 针 ½ 于 它们 中任 一 引 线 的 内引
并
出端 ,
以保 证 这 些 引 线 不½ 响测 量 。表 5是 引线
线 数越 多 , 引 线 间测试 电容 值也越 大 , 是 由于
其
这
引线越 多 ,
其引 线 间距 ½越 小 , 而½得其 电容 值
从
越大 。
间电容在 1
KH½频 率 ( 用 电 容 计 无 1
所
MH½频
率 ) 的 测 试 值 , 中 1 2 3为 短 引 线 , 、
下
其
、、
4 5为 长
表 5 引 线 间 电容 的 测 试 ( KH½
1
)
电阻值 (F
½ )\
。\
½
1
\
—\
8
1
4
18
24
28
测试引线
9.6
8
1 O3
O.
9.
96
1 7
0. 9
1 8
O. 6
2
3
4
5
9.8
9
9.
91
9.
56
9.
39
1
O.1
0
1 O6
O.
11 26
.
1 53
1.
10 71
.
1 82
O
11 33
.
11 59
.
11 2
.6
11 1
.9
1 .8
3 6
1 .6
3 9
11 6
.3
1 5
1. 8
1 9
3 8
1 .8
3 9
4 引 线 电感
引线 电感 是 用来确 定 集成 电路 陶瓷 、
金属 、
塑
料封 装 引 线 的 电感 。 ½ 集 成 电路 在 高 频 下 工 ½
时 , 装 金属 ½ 所½ 成 的分 布 电感 会 引起 电路 不
封
必要 的反 馈 和 自激 , 而½ 其损 耗加 大 、 率 增益
从
功
下降 、
噪声增 大 。因此 , 过测试 控 制引线 电感 的
通
大小 , 以改善 封装 给集成 电路 性 ½带来 的½ 响 。
可
封装 引线 的几½ ½状一 般有圆½和矩½ 两 种 ,
½两 者 的长 度和截面 积½相等时 , ½引线 比圆½
矩
引线 的 电感要 小得多 。其具 ½估算 方法 如下 :
圆½ 截面 引线 , ½ ½ O
½ < O ½时 ,
电感 L为
引 线 电感 的 测 试 采 用 了专 用 夹 具 如 图 1所
示,
首先 将 电 阻 R( 质 电阻 5 —7 D) 端 引线
碳
0 0 ,一
焊接 到待 测 引 线 的顶 端 ( ½中 的 B点 ) 再 调 节
图
,
滑臂 ½ 螺钉 ½于 封装 内引 线上 , 紧螺钉 , 滑臂
拧
½
与 封装底 座 平行 。将 采样 示波 器探 头接 于图 1中
点 A, 取 电压 和 上 升 时 间 , 算 上 升 时 间 百分
读
计
数 。将 信号 发 生器 调在 1
MH½ 率 、 —7 峰 ½
频
3 V
峰 电压 值 、 —1 ½
7 2 ½的 1 0 上 升 时 间 的 方 波 ,
0
再
图 1 引线 电感测 试点连 接 示意 图
L =2[½ 4/ ) +½ 2½
11( 1½ 一1 / 1
长 度 (½) ½是 圆½ 引线 直径 (½)
½ ,
½ 。
()
3
式 中 L为 圆½ 截 面 引线 电感 ( ½) ½ 圆½ 引线
½ ,是
½
矩 ½ 截面 引线 在相 同条件 下 , 电感 L为 :
其
L 2/ I(+½½ . +O23[½ )I½
- 1 ̄2 ½ ) +O5 .25(+½/
½ /
½
()
4
其 中 L是矩 ½截 面 引线 电感 ( ½) ½ 矩 ½ 截 面
½ ,为
½
引 线 长度 (½) ½是 矩½ 截面 引线 ½度 ( ½) ½
½ ,
½ , 是
矩 ½ 截面 引线 厚 度(½)
½ 。
将 其调 节 为 占空 比≤ 1 , 降 时 间约 为 ½ O ½
0 下
O½。
将 采样 示波 器探 头 分别移 到 图 1中的 B和 C点 ,
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第2第 期
2 2
卷
垂
蔓
压 , A 为 A、
RB
B间 电阻 ,
½
为上升 时 间 。
2
1
分别读 取其峰 一峰 电 压值 ,
并保 持 探 头接 地 ½ ½
( 1中 D点 ) 变 。用 精 度 ≤ ±0 1 的欧 姆 表
图
不
.Q
测量 点 A、
B之间 的 电阻 。根 据 ( )
5 式可 以求 出电
感值 ,
其表达 式 如下
L 一 ( — V½ ×½ ×RA /
VB
)
B VA
()
5
表 6是 对 2
8线 矩½ 引 线 和 8线 圆引 线 的 引
线 电感 测试 、 算 与数 据 对 照 表 。从 表 中数 据 可
计
以看 出 ,
矩½ 引线 的 电感 比圆½ 引线 的 电感 要小 。
这 主要 是 因为 圆½ 引线 容易½ 成 电涡 流增 加寄 生
电感 。
其 中 VA VB V
、 、 分 别 为 A、 、 三 点 的 测 试 电
BC
衰 6 引 线 电感 的 测 试 与 计 算
测
试
测 试 值 \
A点 电压
上升时间
上升时间
B 电压
点
C点 电压 A点与 B点
\
\
P½ 矩 )
½(
P½( )
½圆
AV
()
620
.5
620
.5
½½ 百 数 ) B )
()
½ 分 (½
(
V
1 .O
15
1 I9
½3
C ) 间 阻RQ
( 电 (
V
)
59 8
. 3
59O
. 1
被 测 引 线 、\
4 .
80
4 .
74
6O 重
.9
60 9
. 8
6 .
36
6 .
35
计
算
\
电感两端 电压
10 上 升时间
0
电流 A=A R
½ /
电感计算值
\
对 应 引 线 、\
P½( )
½矩
P½( )
½圆
\
½B CV A ( )()
= — () ½ 1 ½ ½
= / ½½
O 16
. 5
O 19
. 7
(A
½)
9 .
83
9 .
84
( )—A A
½ L ½/½
H
½
3 .
81
4 .
37
2.0
4 0
2.3
4 O
差 值
一0 0 3
. 2
一 OO
.3
一O 1
.
—5 6
.
5 结束 语
集成 电路 的封装 已经 对集成 电路发 展产 生了
越 来越重 要½ 响 ,
集成 电路 的 封装 技 术 提高 促 进
集 成 电路更 进一 步发 展 , 成 电路 的封 装 电性 ½
集
参考 文献 ½
1 中华人 民共 和 ½½ 家标 准 G 6 4 —8 .
B 69 6
半导½ 集成 电路 外 壳总规 范. 京 ,
北
中½标 准 出版
社 ,9 7
18 .
是 ½响 集 成 电路 封 装 寄 生效 应 的重 要 来 源 。因
此,
集成 电路封 装 电性 ½ 的 测 试和 控 制 已经 成 为
2 王先 春 ,
贾松 良等. 成 电路 封 装 试 验 手
集
册 . 京 , 9 8, 8 1 8
北
19 9 — 0.
检测集成 电路封 装质 量的 重要指标 。
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