芯片气密性密封检测是半导体及微电子器件制造过程中的关键质量控制环节，主要评估芯片封装外壳对气体和液体的隔绝能力。随着电子产品向小型化、高性能化发展，尤其是在航空航天、汽车电子、医疗植入设备等高可靠性应用领域，芯片封装的气密性直接影响器件的长期稳定性和使用寿命。气密性不良会导致湿气、腐蚀性气体侵入封装内部，造成芯片金属线路腐蚀、器件参数漂移甚至功能失效。因此，通过精确的气密性检测，可以有效筛选出存在泄漏缺陷的芯片，提高整体产品的可靠性水平。

检测项目

芯片气密性密封检测主要包括以下核心项目：

细检漏测试（Fine Leak Test）：采用氦质谱检漏法或放射性示踪气体法，检测芯片封装是否存在微小泄漏通道。该测试通常用于评估泄漏率在10⁻⁵至10⁻¹² Pa·m³/s范围的密封缺陷，适用于对湿度极其敏感的高可靠性芯片。粗检漏测试（Gross Leak Test）：通过气泡法、氟油加压法等方法，检测较大的泄漏缺陷（泄漏率大于10⁻⁵ Pa·m³/s）。粗检漏通常作为细检漏的前置筛选步骤，可快速剔除有明显漏气的封装。温度循环后气密性复测：将芯片置于高温（如125℃）和低温（如-55℃）之间进行多次循环，模拟温度变化对封装材料热膨胀系数差异的影响，随后再次进行气密性测试，评估温度应力后的密封性能稳定性。内部水汽含量测试：使用露点传感器或质谱法测量封装腔体内的水汽分压，确保其低于规定阈值（如5000ppm），防止内部冷凝水导致电化学腐蚀。

检测范围

芯片气密性密封检测适用于多种封装类型和应用场景，主要包括：

金属/陶瓷封装芯片：如航空航天用CPU、军品级FPGA等，其封装结构通常采用钎焊或激光焊接工艺，检测重点在于焊缝完整性及盖板密封性能。塑料封装芯片（部分高可靠性类别）：尽管塑料封装多以非气密性为主，但在汽车电子（如发动机控制单元ECU）或工业控制领域，部分改性环氧树脂封装需满足特定气密性等级，检测其塑封体与引线框架界面结合质量。晶圆级封装（WLP）与硅通孔（TSV）器件：针对3D集成芯片的微隙密封结构，评估其晶圆键合界面（如硅-硅直接键合、玻璃粉粘结）的气密性能，防止湿气沿TSV通道侵入。MEMS传感器与光电子器件：如MEMS加速度计、微镜阵列、激光器等，其内部常包含可动微结构或光学腔体，气密性失效会导致阻尼变化、镜面污染或光学性能衰减。

检测重要性

芯片气密性密封检测在保障电子系统长期可靠性方面具有不可替代的作用：

防止湿气导致的腐蚀与枝晶生长：封装内部湿气凝结会与芯片表面的金属互连线（如铝、铜）发生电化学反应，引起导线腐蚀断路；此外，在偏压作用下，离子迁移可能形成导电枝晶，导致短路失效。维持内部气氛稳定性：对于充氮封装或真空封装的器件（如某些功率器件、射频模块），气密性破坏会导致内部保护气体泄漏，外部氧气渗入加速器件氧化，改变热传导特性。确保器件在极端环境下的生存能力：在航天器外舱、深水探测器或高温引擎周边等严苛环境中，芯片需承受低气压、高湿度、盐雾腐蚀等挑战，健全的气密性是器件功能不降级的先决条件。满足行业强制认证要求：汽车电子AEC-Q100、军工标准MIL-STD-883、航空航天标准NASA EEE-INST-002等均对芯片气密性有明确等级要求，检测数据是产品认证的必要依据。

检测仪器

实现芯片气密性精确检测需依托专业化仪器设备，主要包括：

氦质谱检漏仪：采用氦气作为示踪气体，通过分子泵组维持高真空环境，检测芯片泄漏的氦离子流信号，灵敏度可达10⁻¹² Pa·m³/s。设备配备多工位夹具箱，支持批量芯片的加压充氦和真空检漏自动化操作。粗检漏测试系统：由氟油槽、加压罐、观察显微镜组成。将被测芯片浸入氟油并施加一定压力（如5atm），通过显微镜观测封装表面是否有连续气泡逸出，判断是否存在宏观泄漏。温度冲击试验箱：提供-65℃至150℃的快速温度转换（转换时间<15秒），用于温度循环应力试验，考核芯片封装材料在热胀冷缩交替作用下的密封耐久性。内部水汽分析仪：通过穿刺针取样或激光开腔方式，提取封装内部气体，使用质谱仪或电容式露点传感器精确测量水汽浓度，分辨率可达1ppm。密封性扫描声学显微镜（SAM）：利用高频超声波（如100MHz）扫描芯片封装内部，通过反射波信号识别分层、空洞等界面缺陷，这些缺陷往往是气密性失效的潜在诱因。