Qu'est-ce qu'un test RGA ?

Nous avons déjà abordé l'importance du test d'étanchéité hermétique  sur ces pages

Pourtant, les tests impliquant des conteneurs, des environnements et des emballages hermétiques ne s'arrêtent pas là.

Un autre test important est le test RGA, qui signifie « analyse des gaz résiduels », une procédure moins répandue dans l'industrie mais d'une importance capitale pour certains secteurs spécifiques.

Regardons-le ensemble.

À quoi sert le test RGA ?

Les techniques modernes de mise sous vide permettent d'éliminer jusqu'à 99,9 % de l'air présent.

Et ces 0,1 % qui vous restent ?

Tel est l'objectif des tests RGA.

Les tests RGA analysent les gaz résiduels présents dans un conteneur ou un environnement sous vide afin de déterminer leur quantité, leur composition et leur dangerosité réelle.

Contrairement à une idée répandue, les tests RGA ne sont pas utilisés sur les conteneurs sous vide produits en masse, mais plutôt dans deux secteurs spécifiques : l’aérospatiale et les composants électroniques.

Dans ces secteurs, les tests RGA jouent des rôles similaires, mais avec des différences importantes.

Dans le secteur aérospatial, il est utilisé pour analyser les gaz résiduels d'environnements réels, c'est-à-dire de chambres à vide thermiques.

Dans le domaine de l'électronique grand public, son objet est ce qu'on appelle le conditionnement des composants microélectroniques : des boîtiers hermétiques qui entourent les processeurs et les composants les plus délicats d'un appareil électronique.

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Comment fonctionne le test RGA

Comme vous pouvez l'imaginer, selon l'environnement à tester, les tests RGA prennent différentes formes, bien que la substance reste la même.

Qu’il s’agisse d’une chambre à vide thermique ou du conditionnement de composants microélectroniques, le test se compose de deux phases.

Tout d'abord, une sonde est introduite dans l'environnement sous vide, ce qui permet d'extraire le gaz.

Ce gaz est ensuite analysé à l'aide d'instruments de laboratoire spécifiques, tels qu'un spectromètre de masse, capables de séparer les différents types de gaz extraits et donc de réaliser une analyse à la fois qualitative et quantitative.

Les normes internationales qui concernent les différents types de tests RGA sont MIL-STD-883, ASTM E595 et JESD22.

Chambres d'essais et environnementales RGA

Quel est les chambres environnementales et les tests climatiques en général et l'analyse des gaz résiduaires ?

Comme dans divers cas que nous avons abordés, les chambres climatiques jouent un rôle de soutien dans certains cas spécifiques.

Ces cas concernent presque exclusivement des tests effectués sur de petits échantillons, comme les boîtiers microélectroniques que nous avons évoqués. Pour analyser certains types de gaz, l'échantillon doit d'abord être conditionné thermiquement. Les gaz, comme nous le savons, se comportent différemment selon la température, et certaines procédures exigent, par exemple, un conditionnement de l'échantillon à 100 °C pour garantir une analyse correcte des gaz qu'il contient.

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Chambres environnementales FDM pour le conditionnement et les tests RGA

Les chambres environnementales FDM sont capables d'atteindre des températures extrêmes et donc de conditionner thermiquement les échantillons de test RGA, atteignant les degrés requis par les procédures conventionnelles acceptées.

De plus, nos chambres environnementales peuvent être adaptées aux besoins spécifiques de chaque client.

Pour toute question ou préoccupation supplémentaire, n'hésitez pas à nous contacter.

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Normes de référence

• MIL-STD-883 Méthode 1018 — Analyse des gaz internes. Norme militaire pour l'analyse des gaz internes dans les boîtiers microélectroniques hermétiquement scellés ; limite typique H₂O ≤ 5 000 ppm.
• MIL-STD-750 Méthode 1018 — Équivalent à la méthode 1018 pour les dispositifs semi-conducteurs discrets.
• ASTM E996 — Pratique standard pour la communication des données en spectroscopie d'électrons Auger et en spectroscopie photoélectronique à rayons X (Référence pour la caractérisation de surface connexe).
• ASTM F1982 — Méthodes d'essai normalisées pour l'analyse des atmosphères intérieures des boîtiers microélectroniques hermétiquement scellés.
• ISO 3530 — Technologie du vide – Étalonnage des détecteurs de fuites de type spectromètre de masse.
• ECSS-Q-ST-70-04C — Assurance des produits spatiaux de l'ESA – Tests thermiques pour l'évaluation des composants électroniques.
• JEDEC JESD202 — Méthode de caractérisation des gaz résiduels dans les emballages hermétiques.

Sources faisant autorité

• DLA – Defense Logistics Agency (base de données MIL-STD). Agence qui publie les normes MIL-STD-883/750 utilisées par l'AEC et le secteur spatial.
• JEDEC Solid State Technology Associationpublie la norme JESD202 et les normes connexes pour les boîtiers de test microélectroniques.
• ASTM International. ASTM F1982 Méthodes d'analyse des atmosphères internes des emballages hermétiques.
• L’ESA (Agence spatiale européenne) publie les normes ECSS pour la qualification des composants électroniques aérospatiaux avec exigences RGA.

Questions fréquentes sur les tests RGA

Qu’est-ce que l’analyse des gaz résiduels et quand est-elle obligatoire ?

résiduels (AGR) mesure la composition des gaz à l'intérieur des cavités hermétiquement scellées des boîtiers de dispositifs électroniques, hybrides, MEMS et optiques. La méthode 1018 de la norme MIL-STD-883 consiste à perforer le boîtier dans une chambre à vide (< 10⁻⁵ Pa) couplée à un spectromètre de masse quadripolaire d'une gamme de 1 à 100 u, suivie d'une analyse transitoire d'évaporation pour quantifier H₂O, O₂, N₂, Ar, CO, CO₂, les hydrocarbures et l'hydrogène. Cette analyse est obligatoire pour la qualification des dispositifs MIL/aérospatiales de classe H/K et AEC-Q100/Q101 automobiles de grade 0/1. La limite la plus stricte est de 5 000 ppm (0,5 %) pour H₂O, seuil au-delà duquel se forme de la condensation interne, entraînant corrosion et courts-circuits à des températures inférieures à 0 °C.

Comment faire la différence entre un gaz de soudage et une contamination ?

L'atmosphère de scellage typique est constituée d'azote (N₂, > 99 %) ou de mélanges N₂/He afin de faciliter les tests d'étanchéité ultérieurs. La présence d' oxygène (_CnHm(_proviennent, masse 40-100 u) O₂) > 1 000 ppm indique un remplissage contaminé ou un scellage incomplet ; l'argon résiduel provient de l'atmosphère inerte du soudage laser/parallèle. Les hydrocarbures du dégazage du flux, des résines époxy et des adhésifs silicones ; l'hydrogène (H₂) provient de l'électrolyse/corrosion ou du traitement du nickelage ; le CO/CO₂ provient de la dégradation thermique des polymères. Un étuvage préalable sous vide à 125-150 °C pendant 8 à 24 heures réduit le dégazage des matières organiques. Un résultat d'analyse des gaz résiduels (RGA) hors spécifications nécessite une analyse des causes profondes (AF) avec détermination de la déformation des composants suspects.

Quelles sont la sensibilité et l'incertitude d'un RGA quadripolaire ?

Les spectromètres de masse quadripolaires RGA fonctionnent à une pression de base inférieure à 10⁻⁷ Pa, avec une sensibilité typique de 10⁻¹⁴ torr·L (correspondant à 10–100 ppm dans un volume libre de 10–100 μL). Une résolution unitaire sur toute la gamme de 1 à 100 uma permet de séparer aisément H₂O (18) de N₂ (28) et de CO (28, nécessitant une analyse des profils de craquage). L'incertitude de quantification pour H₂O est typiquement de ± 500 ppm ou ± 15 % de la valeur (la plus élevée des deux) selon la méthode 1018 de la norme MIL-STD-883. L'étalonnage utilise des solutions étalons avec des quantités injectées connues (traçables NIST) ou une perméation de H₂O étalonnée. La température de piqûre et la durée de désorption sont critiques : gradient recommandé de 100 °C et temps d'acquisition de 30 à 120 s.

Quels sont les volumes minimaux autorisés par RGA et que faire des cavités < 0,1 cc ?

La méthode 1018 de la norme MIL-STD-883 spécifie un volume minimal de cavité de 0,1 cm³ (100 μL) pour obtenir un signal au-dessus du niveau bas du système de vide. Les boîtiers TO, LCC et PGA se rétractent facilement ; les MEMS et les dispositifs micro-optiques présentent souvent des cavités de 1 à 50 μL, inférieures au seuil. Pour les dispositifs de faible volume, des techniques alternatives sont utilisées : la spectrométrie de masse couplée à l’ablation laser (ouverture avec un laser Nd:YAG de 1064 nm), un capteur d’humidité optique basé sur un FTIR miniaturisé interne (préinstallé lors de l’assemblage) ou un capteur de point de rosée CMOS intégré sur une puce associée. Pour les cavités inférieures à 0,01 cm³, les données sont considérées comme qualitatives. La condition B (5 000 ppm H₂O) est maintenue comme exigence, même pour les boîtiers de faible volume, grâce à un contrôle statistique des procédés sur des lots représentatifs.