[发明专利]一种用于定位和检测玻璃封接结构表面导电型通路的方法

说明书

本发明涉及一种用于快速精确定位和检测玻璃封接结构表面导电型通路的方法。该方法用于直观的显示和获取玻璃封接结构表面的导电型通路的位置、形态、尺寸等信息。具体涉及材料及电子产品、机电产品的应用验证及服役可靠性评价。具体为一种通过使用特定能量的入射带电粒子束作为电荷输入源对被测玻璃封接结构表面以特定扫描速度和特定次数进行均匀的反复扫描，利用导电特性差异导致累积电荷量及荷电效应对入射电子束排斥效应的强烈程度差异，在收集到的入射带电粒子束激发信号中产生绝缘部位与导电部位的导电程度及微观形貌的综合衬度差异成像，可用于实现玻璃封接结构表面导电型通路的快速精确定位和检测。

技术领域

本发明涉及一种用于定位和检测玻璃封接结构表面导电型通路的方法。该方法用于直观的显示和获取玻璃绝缘子表面的导电通路位置、形态、尺寸等信息。具体为一种通过使用设定能量的入射带电粒子束作为输入源对被测玻璃封接结构表面以设定扫描速度和设定次数进行均匀的反复扫描，利用导电特性差异导致累积电荷量及荷电效应对入射电子束排斥效应的强烈程度差异，在收集到的入射带电粒子束激发信号中产生绝缘部位与导电部位的导电程度及微观形貌的综合衬度差异成像，可用于实现玻璃封接结构表面导电型通路的快速精确定位和检测。具体涉及材料及电子产品、机电产品的应用验证及服役可靠性评价。

背景技术

玻璃封接结构(玻璃绝缘密封结构)是典型的元器件绝缘密封形式之一。其具有强度高、密封性好、绝缘性好、对高低温使用环境、湿热使用环境、辐照使用环境耐受性好、真空挥发及污染低等特点，适合于在有较大范围温度波动、湿热环境、辐照韩静下使用的元器件的结构绝缘封接使用。国内外众多元器件生产厂均主要将玻璃封接结构用于使用环境相对恶劣、对强度、绝缘性、挥发性、环境耐受性有较高要求的元器件产品中使用，以提高相应元器件产品的环境耐受性和服役可靠性。在航天领域，NASA、ESA等国外航空航天机构以及我国宇航产品中多种元器件均大量使用玻璃封接结构。

近年来，航天工程中频繁发生因玻璃封接结构异常导电通路造成元器件失效的问题，但是对采用玻璃封接结构元器件失效的判定基本以元器件使用功能丧失或产品级功能检验(如漏率、绝缘电阻、击穿电压)是否符合产品执行标准要求为主，缺少对玻璃封接结构异常导电通路的准确、快速的定位试验方法，不利于深入分析失效机理并采取准确的预防或控制措施，工程应用存在隐患。特别是针对于元器件小尺寸的玻璃封接结构，其中疑似存在的裂纹和微裂纹均为微纳米尺度，且封接位置为有较大曲率的凹液面结构，普通光学显微镜难以观察这类结构的微纳米尺度缺陷且即使观察到缺陷也无法判定缺陷是否与导电通路有关；红外显微镜虽可通过加电在导电通路形成电流进而利用电阻热效应显示导电通路，但一方面因被测玻璃封接结构为绝缘材料，需要加极大的电压(例如1000V)才能获得约1nA的电流，不仅远远低于产生可检测热效应所需的毫安级电流，而且施加过大的电压(元器件正常工作电压往往不超过10V)容易导致失效机理发生根本性的变化，此外因其检测的为样品发射的红外信号，在空间分辨率上仅为毫米级或亚毫米级，无法分辨微纳米级导电通路；常用的荧光渗透检验方法，虽可发现玻璃封接结构表面的微裂纹，但因渗透液为悬浊液，其荧光成分为微米级颗粒，不能有效渗入微纳米尺度的潜在导电缺陷内部，且其显示的缺陷也并不能证实一定就是导电通路；一般使用扫描电镜因绝缘样品存在荷电效应，是无法直接观察不导电玻璃绝缘封接结构表面形貌的，需要做表面喷镀金属(或碳)导电覆盖层处理，或使用低真空模式以便消除或改善荷电效应，导电覆盖层会覆盖玻璃绝缘结构表面的导电通路原始形貌，低真空模式即使观察到原始形貌也无法确认是否是真实的导电通路。分析认为，上述传统方法均不能对玻璃封接结构表面导电型通路(尤其是微纳米尺度导电通路)实现快读、精确的定位和检测，不能满足材料及电子产品、机电产品的应用验证及服役可靠性评价需求。

发明内容