[實(shí)用新型]一種抗輻照加固的芯片封裝體

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720208903.8
• 申請(qǐng)日: 2017-02-27
• 公開（公告）號(hào): CN206558498U
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 奧肯思（北京）科技有限公司;李揚(yáng)
• 主分類號(hào): H01L23/552
• 分類號(hào): H01L23/552
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1技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型公開一種抗輻照加固的芯片封裝體，是一種應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域中的技術(shù)，能夠有效改善電子元器件的抗輻照性能，提高其在空間項(xiàng)目應(yīng)用的成功性。

2背景技術(shù)

由于衛(wèi)星、飛船，空間站等航天器在空間運(yùn)行時(shí)，脫離了大氣層的保護(hù)，直接暴露在空間環(huán)境下，電子設(shè)備會(huì)受到來自外太空的輻射和高能粒子的沖擊而發(fā)生各種輻射效應(yīng)，造成工作的異常，從國(guó)內(nèi)外對(duì)航天事故的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，大約40％的故障源于空間輻射。因此，在使用航天器件時(shí)必須對(duì)其進(jìn)行專門的抗輻照處理，以確保其工作的可靠性。

航天器件抗輻照處理的方法也比較多，有基于芯片設(shè)計(jì)和特殊材料應(yīng)用的，如使用藍(lán)寶石基底或絕緣體基底工藝的器件，或者使用遮蔽層以增加航天器件的抗輻照性能。

3發(fā)明內(nèi)容

本專利介紹了一種基于芯片封裝的簡(jiǎn)單、可靠的電子元器件抗輻照加固技術(shù)方案。

本專利介紹的一種抗輻照加固的芯片封裝體，其特征在于，在芯片封裝體中設(shè)計(jì)并安裝上抗輻照加固材料和下抗輻照加固材料，其中，所述上抗輻照加固材料是厚度為0.3-2MM的鉭片，用于抵擋來自芯片上方的外太空高能輻射；所述下抗輻照加固材料是厚度為0.3-2MM 的鉭片，用于抵擋來自芯片下方的外太空高能輻射。

一般使用遮蔽層的抗輻照加固通常是在PCB板級(jí)進(jìn)行，多數(shù)為在封裝外殼上增加鉭片、鉛片或者性能類似的金屬片來阻擋高能粒子的影響，為提高抗輻照加固的可靠性，需要在PCB 設(shè)計(jì)階段提供適當(dāng)?shù)谋ＷC措施，例如增加焊盤大小，使用額外的安裝固定孔，是用扎帶將鉭片和器件捆綁等，這樣就使得PCB設(shè)計(jì)和工藝變得復(fù)雜化。

抗輻照加固的材料有多種，最常用的有鉭片和鉛片等，因?yàn)榭紤]到環(huán)保、化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性，本實(shí)用新型以鉭片作為首選的抗輻照加固材料。

鉭是一種金屬元素，硬度適中，富有延展性。最常見的應(yīng)用是鉭電容。鉭有非常出色的化學(xué)性質(zhì)，具有極高的抗腐蝕性，無論是在冷和熱的條件下，對(duì)鹽酸、濃硝酸及″王水″都不反應(yīng)；鉭極其耐高溫，熔點(diǎn)為2996℃；鉭非常環(huán)保，可作骨科和外科手術(shù)材料，例如用鉭條替代人體中的骨頭，肌肉還會(huì)在鉭條上生長(zhǎng)，所以它有一個(gè)″親生物金屬″。

相比較而言，鉛的熔點(diǎn)只有328℃，熱穩(wěn)定性差，而且鉛有毒，所以在很多場(chǎng)合都限制鉛的使用。

在航天器件，因?yàn)楦呖煽啃院蜌饷苄缘囊螅话氵x擇陶瓷封裝作為航天器件的封裝。

本實(shí)用新型是以陶瓷封裝為例的抗輻照加固技術(shù)方案。為了明確方案內(nèi)容，采用側(cè)視剖面圖解釋比較合適，附圖1為陶瓷封裝頂視圖及側(cè)面剖視圖A-A位置，圖2，圖3，圖4均為此A-A位置的側(cè)視剖面圖。

首先，參看附圖2，IC裸芯片1安放在陶瓷封裝內(nèi)部，采用鍵合線6和封裝基板2連接，上部采用金屬蓋板3密封，內(nèi)部空腔10抽真空或者充氮保護(hù)。下部為封裝扇出引腳9，用于焊接到PCB上。

外太空的高能輻射會(huì)從四面八方輻射到封裝體上(4，5，7，8)，并透過封裝體照射到裸芯片上。從圖2可以看出，輻射主要集中在上下表面(4，5)。芯片的側(cè)面因?yàn)槊娣e非常小，受到的輻射面小，同時(shí)側(cè)面封裝體厚度比較大，在一定程度上也會(huì)對(duì)輻射(7，8)產(chǎn)生阻擋效應(yīng)。而芯片上下表面由于面積相對(duì)較大，同時(shí)封裝體的阻擋也比較薄，所以外太空的高能輻射主要會(huì)作用在這兩個(gè)面上。本實(shí)用新型抗輻照設(shè)計(jì)主要是在這兩個(gè)面做處理，即在封裝中位于芯片的上下方設(shè)計(jì)并安裝抗輻照加固材料。

4附圖說明

圖1陶瓷封裝頂視圖及側(cè)面剖視圖A-A位置，其中2為陶瓷封裝外殼，3為金屬蓋板。

圖2普通陶瓷封裝結(jié)構(gòu)及外太空高能輻射來源，其中1為裸芯片，2為陶瓷封裝外殼，3 為金屬蓋板，4為上方外太空高能輻射，5為下方外太空高能輻射，6為鍵合線，7，8為側(cè)面外太空高能輻射，9為封裝引腳，10為封裝內(nèi)部空腔，一般充氮或者真空狀態(tài)。

圖3改進(jìn)封裝設(shè)計(jì)，為加固材料設(shè)計(jì)上腔體11和下腔體12。

圖4安裝了加固材料的陶瓷封裝及外太空高能輻射來源，其中13為上加固材料，14為下加固材料。

5具體實(shí)施方式

首先，在設(shè)計(jì)陶瓷封裝時(shí)，需要為抗輻照加固材料設(shè)計(jì)安裝位置，如圖3所示的增加安裝上加固材料(鉭片)的腔體11和安裝下加固材料(鉭片)的腔體12。

上部腔體11高度和要安裝加固材料的厚度相等或者略小于上加固材料13即可，保證上加固材料安裝后不和金屬蓋板3發(fā)生干涉，從而不影響金屬蓋板的焊接。