镀金盖板上的绿激光标识技术

郭 伟

（中国电子科技集团公司第58研究所，江苏 无锡 214035）

镀金盖板上的绿激光标识技术

郭 伟

（中国电子科技集团公司第58研究所，江苏 无锡 214035）

镀金盖板广泛用于军品集成电路的气密性封装中，其表面标识通常采用油墨移印工艺，但油墨移印的标识在筛选或考核过程中有时存在部分脱落的风险，造成鉴定难以通过。在镀金盖板上的绿激光标识技术，不仅解决了镀金盖板标识脱落的问题，而且解决了高可靠集成电路镀金盖板表面标识产品序列号的工艺难题。激光标识后的样品，顺利通过了按GJB548B要求进行的温度循环、热冲击、耐溶剂和盐雾等可靠性试验。对镀金盖板的激光标识区域进行了电镜扫描和解剖分析的结果表明，标识区域镀金层成份和金层厚度基本没有变化。

气密性封装；镀金盖板；绿激光标识；盐雾试验

1 引言

电路表面的标识不仅表明了电路的身份，更是其长期使用后出现问题时便于尽快分析的保障。因此，电路在筛选考核过程中，其标识的可靠性在多个考核项目中均有严格的要求。一旦出现标识异常，整批电路的鉴定均会受到影响。

目前，气密性封装的集成电路，因其采用的外壳结构以及盖板的材料不同，通常采用油墨移印和红外激光打标两种标识工艺。前者适于镀金盖板和陶瓷表面的标识，后者适于镀镍盖板和陶瓷表面标识。

而从目前国内采用镀金盖板封装的集成电路来看，在筛选或考核过程中采用油墨移印时常会出现标识脱落的情况。一方面是因为油墨移印的标识与盖板的结合强度存在缺陷；另一方面是油墨移印为阳印工艺，经过后期筛选和考核过程中的外力摩擦（如考核试验过程中的耐溶剂试验）后容易脱落导致不合格。另外，随着客户要求的提高，许多集成电路要求在盖板正面进行序列号标识，而这是油墨移印从生产效率上难以克服的难题。

文中介绍的镀金盖板上的绿激光标识技术，不仅解决了镀金盖板标识脱落的问题，同时很容易即可实现电路盖板表面内容与序列号同时标识的问题。

2 绿激光标识技术

2.1绿激光与通常用红外激光的区别

与目前通常用的红外激光相比，绿激光因其具有波长短、光斑和热影响区小且易于被金层吸收热量的特点，而被用于镀金盖板表面的标识。绿激光与常用红外激光的区别见表1。

表1 绿激光与常用红外激光的区别

2.2绿激光的标识技术

中微高科公司采用XC-10绿激光打标机进行镀金盖板表面的激光标识。激光标识参数需要根据镀金盖板的表面状态进行相应的调整。打标参数调整（参考范围见表2）的标准为，样品打标后金层完好（光亮）无烧穿（发白）情况，见图1。

表2 XC-10绿激光打标机主要参数调整范围（仅供参考）

图1 绿激光打标标样对比

3 绿激光标识后的可靠性试验

3.1试验项目的确定

镀金表面采用绿激光进行标识后，一般认为最可能的不良影响是盖板标识区域的耐盐雾特性变差。因此，首先对激光标识后的样品按GJB548B方法1009.2进行24 h盐雾试验；试验合格后再重新制备样品，按GJB548B方法2015.1进行耐溶剂性（含耐磨擦）试验；最后按GJB548B要求对样品依次进行温循、热冲击、耐湿等试验。

3.1.1 耐盐雾24 h试验

选择2种型号的进口镀金盖板，激光打标（内容和序列号）后按GJB548B方法1009.2进行24 h盐雾试验，结果全部合格（盖板本身镀层的失效除外），见图2。

图2 2种盖板24 h盐雾试验结果

把以上试验中的12#、13#、14#、15#样品追加24 h（共48 h）盐雾试验，结果仍合格，见图3；本项实验一共进行了十几种镀金盖板（含部分镀金热沉）的激光打标后的耐盐雾试验，结果全部合格（盖板自身的锈蚀除外），均未见绿激光标识本身加重了盖板锈蚀的情况出现。

图3 48 h（24 h+24 h）盐雾试验结果

3.1.2 耐溶剂性（含耐摩擦）试验

用激光打标后的样品，按GJB548B方法2015.1进行耐溶剂性试验，结果合格；再对样品进行摩擦试验，即使盖板表面出现严重的梳状擦痕，而标识依旧清晰合格，见图4。

3.1.3 其他相关试验

用激光打标后的样品，随同其他鉴定产品一起按GJB548B要求进行相关试验（主要为温循、热冲击和耐湿并追加24 h盐雾等）。试验后标识清晰合格，见图5。

图4 盖板耐摩擦试验

图5 筛选试验后样品标识清晰

3.2实验结果讨论

3.2.1 绿激光打标为何没有造成盐雾锈蚀加重

盖板镀金层厚度不是影响锈蚀的主要因素：相关资料[1]以及我们的试验均表明，造成镀金盖板盐雾锈蚀失效的主要原因是金层表面的孔洞（图6为镀金盖板锈蚀孔洞的微观图片），即镀金盖板表面的金层孔隙率是影响镀金盖板锈蚀的主要原因，而与镀金层本身的厚度关系不大。

图6 镀金盖板金层锈蚀孔洞的微观图片

绿激光打标对镀金层厚度基本无影响：采用同一片进口镀金盖板进行绿激光打标，然后对绿激光未打标区域（盖板位置1）和附近打标区域（盖板位置2）的金层分别进行EDS能谱分析和纵向切片，以判断打标前后金层的成份变化和金层厚度的变化。EDS能谱分析结果见表3，纵向切片结果见图7和表4。结果表明，绿激光打标后的金层成份和金层厚度基本没有变化。

表3 未打标区域和打标区域的EDS能谱分析

图7 镀金盖板不打标与绿激光打标区域的解剖图

表4 未打标区域和附近打标区域的金层厚度

3.2.2 绿激光打标为何一定程度上改善了盖板的耐盐雾特性

在用绿激光打标的样品，进行耐盐雾试验的过程中发现，绿激光打标区域不仅没有增加锈蚀，反而在一定程度上降低了盖板的锈蚀，即提高了镀金盖板的耐盐雾特性，见图8。

初步认为，镀金盖板经绿激光打标后，清除了盖板打标区域的有机沾污，提高了盖板打标区域表面的光洁度；因此，在盐雾试验过程中，盖板表面经激光处理的部分相对来讲盐溶液流经的速度快、难以吸附，进而减少了盖板表面的锈蚀程度[2]。

图8 盖板激光打标区锈蚀减少

4 结束语

镀金盖板上的绿激光标识技术，不仅解决了油墨标识的脱落问题，降低了产品在鉴定阶段的风险，更为愈来愈多高可靠性产品的正面标识序列号提供了切实可行的解决办法。同时，由于激光标识不会对电路产生热应力影响，故亦解决了模块电路封帽后的标识问题（模块电路因其耐热性差，一般不能封帽后移印标识）。

[1] 郑关林. 镀金层盐雾试验机理及方法探讨[J].

[2] 杜迎. 集成电路可靠性试验——盐雾技术研究[J]. 半导体技术，29（9）.

Green Laser Marking Technology on Gold-plated Lid

GUO Wei
（China Electronics Technology Group Corporation No.58Research Institute,Wuxi214035,China）

Gold Plated lid can be widely used for Hermetic package of integrated circuits.The marks on lid surface are usually made by offset printing with ink. But the ink mark, in the authentication process, exist partially exfoliated risk (Cause authentication through difficult). The green laser marking technology on gold-plated lid, has solved the problem well which marking falls off on gold-plated lid. At the same time also solves the process problem which printing serial number on gold-plated lid of the high reliability integrated circuits. The samples after laser marking,successfully passed the test of temperature cycle,heat concussion and the salt-fog test required by GJB548B standard. Laser marking area of gold-plated lid were analyzed by SEM and dissection. The results showed that the composition and thickness of the laser marking gold layer were unchanged.

hermetic package; gold-plated lid; green laser marking; salt-fog test

TN305.94

A

1681-1070（2014）10-0001-03

2014-04-24