[發明專利]一種用于定位和檢測玻璃封接結構表面導電型通路的方法

有效

• 申請號: 202011224573.4
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112461880B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 于翔天;姚子洋;孔靜;吳照璽;吳冰;李巖;汪洋
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G01N23/2251
• 分類號: G01N23/2251;G01B15/00;G01B15/04;G01R27/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

本發明涉及一種用于快速精確定位和檢測玻璃封接結構表面導電型通路的方法。該方法用于直觀的顯示和獲取玻璃封接結構表面的導電型通路的位置、形態、尺寸等信息。具體涉及材料及電子產品、機電產品的應用驗證及服役可靠性評價。具體為一種通過使用特定能量的入射帶電粒子束作為電荷輸入源對被測玻璃封接結構表面以特定掃描速度和特定次數進行均勻的反復掃描，利用導電特性差異導致累積電荷量及荷電效應對入射電子束排斥效應的強烈程度差異，在收集到的入射帶電粒子束激發信號中產生絕緣部位與導電部位的導電程度及微觀形貌的綜合襯度差異成像，可用于實現玻璃封接結構表面導電型通路的快速精確定位和檢測。

技術領域

本發明涉及一種用于定位和檢測玻璃封接結構表面導電型通路的方法。該方法用于直觀的顯示和獲取玻璃絕緣子表面的導電通路位置、形態、尺寸等信息。具體為一種通過使用設定能量的入射帶電粒子束作為輸入源對被測玻璃封接結構表面以設定掃描速度和設定次數進行均勻的反復掃描，利用導電特性差異導致累積電荷量及荷電效應對入射電子束排斥效應的強烈程度差異，在收集到的入射帶電粒子束激發信號中產生絕緣部位與導電部位的導電程度及微觀形貌的綜合襯度差異成像，可用于實現玻璃封接結構表面導電型通路的快速精確定位和檢測。具體涉及材料及電子產品、機電產品的應用驗證及服役可靠性評價。

背景技術

玻璃封接結構(玻璃絕緣密封結構)是典型的元器件絕緣密封形式之一。其具有強度高、密封性好、絕緣性好、對高低溫使用環境、濕熱使用環境、輻照使用環境耐受性好、真空揮發及污染低等特點，適合于在有較大范圍溫度波動、濕熱環境、輻照韓靜下使用的元器件的結構絕緣封接使用。國內外眾多元器件生產廠均主要將玻璃封接結構用于使用環境相對惡劣、對強度、絕緣性、揮發性、環境耐受性有較高要求的元器件產品中使用，以提高相應元器件產品的環境耐受性和服役可靠性。在航天領域，NASA、ESA等國外航空航天機構以及我國宇航產品中多種元器件均大量使用玻璃封接結構。

近年來，航天工程中頻繁發生因玻璃封接結構異常導電通路造成元器件失效的問題，但是對采用玻璃封接結構元器件失效的判定基本以元器件使用功能喪失或產品級功能檢驗(如漏率、絕緣電阻、擊穿電壓)是否符合產品執行標準要求為主，缺少對玻璃封接結構異常導電通路的準確、快速的定位試驗方法，不利于深入分析失效機理并采取準確的預防或控制措施，工程應用存在隱患。特別是針對于元器件小尺寸的玻璃封接結構，其中疑似存在的裂紋和微裂紋均為微納米尺度，且封接位置為有較大曲率的凹液面結構，普通光學顯微鏡難以觀察這類結構的微納米尺度缺陷且即使觀察到缺陷也無法判定缺陷是否與導電通路有關；紅外顯微鏡雖可通過加電在導電通路形成電流進而利用電阻熱效應顯示導電通路，但一方面因被測玻璃封接結構為絕緣材料，需要加極大的電壓(例如1000V)才能獲得約1nA的電流，不僅遠遠低于產生可檢測熱效應所需的毫安級電流，而且施加過大的電壓(元器件正常工作電壓往往不超過10V)容易導致失效機理發生根本性的變化，此外因其檢測的為樣品發射的紅外信號，在空間分辨率上僅為毫米級或亞毫米級，無法分辨微納米級導電通路；常用的熒光滲透檢驗方法，雖可發現玻璃封接結構表面的微裂紋，但因滲透液為懸濁液，其熒光成分為微米級顆粒，不能有效滲入微納米尺度的潛在導電缺陷內部，且其顯示的缺陷也并不能證實一定就是導電通路；一般使用掃描電鏡因絕緣樣品存在荷電效應，是無法直接觀察不導電玻璃絕緣封接結構表面形貌的，需要做表面噴鍍金屬(或碳)導電覆蓋層處理，或使用低真空模式以便消除或改善荷電效應，導電覆蓋層會覆蓋玻璃絕緣結構表面的導電通路原始形貌，低真空模式即使觀察到原始形貌也無法確認是否是真實的導電通路。分析認為，上述傳統方法均不能對玻璃封接結構表面導電型通路(尤其是微納米尺度導電通路)實現快讀、精確的定位和檢測，不能滿足材料及電子產品、機電產品的應用驗證及服役可靠性評價需求。

發明內容