СПОСОБ ЗАЩИТЫ КОРПУСОВ МИКРОБЛОКОВ И ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Российский патент 1998 года по МПК H01L21/54 H01L23/26 

Изобретение относится к электронной технике, преимущественно микроэлектронике, и может быть использовано для защиты корпусов микроблоков и элементной базы радиоэлектронной аппаратуры от внешних агрессивных воздействий окружающей среды.

Известен способ защиты корпусов микроблоков с помощью их герметизации посредством пайки или сварки [1].

Наиболее близким к предлагаемому является способ защиты корпусов микроблоков с помощью их герметизации посредством пайки или сварки с дальнейшим заполнением осушенным азотом для создания защитной среды [4].

Однако этот способ имеет ряд существенных недостатков:
необходимость дорогого и сложного оборудования для заполнения корпусов осушенным азотом;
большая трудоемкость процессов герметизации и заполнения азотом;
увеличение веса микроблоков из-за необходимости увеличения толщины стенок корпуса для осуществления процесса герметизации.

Технической задачей данного изобретения является обеспечение защиты корпусов микроблоков и элементной базы радиоэлектронной аппаратуры от воздействия внешней окружающей среды при сохранении физико-механических свойств полимерных материалов, входящих в состав радиоэлементов, менее 3 лет без применения трудоемких и дорогостоящих операций герметизации пайкой, сваркой и последующего заполнения азотом.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе защиты корпусов микроблоков и элементной базы радиоэлектронной аппаратуры путем создания защитной среды внутри корпуса в отличие от прототипа в качестве защитной среды используются летучие ингибиторы коррозии - линасили ИФХАН-100 и ИФХАН-110 (линасиль - это силикагель, пропитанный летучим ингибитором коррозии) [2].

Эти линасили представляют собой стекловидные или стекловидно-матовые сферические или овальные гранулы от светло-желтого до желтого цвета.

Количество линасиля, помещаемого в объем, должно обеспечивать защиту металлов от коррозии и одновременно не вызывать разрушения полимерных материалов, входящих в состав радиоэлементов.

Норма загрузки линасиля ИФХАН-100 - от 25 до 50 г/м³ (оптимальная - 25 /м³).

Норма загрузки линасиля ИФХАН-110 - от 10 до 25 г/м³ (оптимальная - 10 /м³).

Расчетное количество гранул может быть помещено в замкнутый объем конструкции корпуса следующим образом: в хлопчатобумажных кисетах; в пластмассовых или металлических перфорированных патронах; наклеены на поверхность прибора с помощью эпоксидного клея.

Способ помещения гранул определяется в каждом конкретном случае и зависит от наличия свободного объема внутри корпуса. Гранулы могут быть насыпаны просто в полость прибора, если в процессе эксплуатации будет исключена возможность повреждения элементов конструкции гранулами. Зазор между сопряженными поверхностями корпуса и крышки не более 0,1 мм.

Линасиль выделяет пары ингибитора во внутреннюю полость корпуса. Затем, независимо от чистоты и влажности воздуха, находящегося внутри корпуса, пары ингибитора осаждаются на металлические поверхности элементов конструкции и радиоэлементов, образуя защитный слой, который обеспечивает непрерывную защиту металлов от коррозии.

Предлагаемый способ позволяет:
снизить вес микроблоков на 50% за счет уменьшения толщины стенок корпусов;
сократить производственный цикл изготовления до 30% за счет исключения процесса пайки, сварки и заполнения азотом.

Пример 1. В корпус объемом 360 см³ были помещены интегральные микросхемы ИМ-3 - типичные представители современной элементной базы.

В корпусах N 1, 2 ингибитор отсутствовал.

В корпусах N 3, 4 ингибитор отсутствовал, но находился силикагель для осушения воздуха.

В корпусах N 5, 6 находился линасиль ИФХАН-100 в концентрации 25 г/м³, который был размещен в кассетах, укрепленных на закрывающихся винтами крышках.

Были проведены ускоренные коррозионные испытания корпусов в условиях, имитирующих 3 года эксплуатации или хранения изделия под навесом.

Согласно ГОСТ В20.57.304-76 [3] один цикл испытаний для имитации 1 года сохраняемости изделий состоит из следующих этапов:
а) температура -60^oC, время 3 сут;
б) температура +70^oC, время 10 сут;
в) температура +15^oC, время 2 ч, относительная влажность 98%;
температура -15^oC, время 2 ч, относительная влажность 98%;
Количество циклов - 20.

г) температура +40^oC, относительная влажность 98%, время 9 сут.

Общая продолжительность имитационного цикла - 23 сут. В качестве контролируемого рабочего параметра микросхемы ИМ-3 был выбран ток питания, который наиболее чувствителен к воздействию внешней окружающей среды. Ток питания измерялся до и после коррозионных испытаний. Результаты испытаний, имитирующих 3 года эксплуатации в средних условиях, приведены в табл. 1.

При испытаниях в отсутствие ингибитора наблюдается резкое ухудшение работы микросхемы, выражающееся в том, что ток питания увеличился в 2,5 раза, также ухудшение работы микросхемы, но в меньшей степени, наблюдалось при наличии в корпусе осушающего силикагеля - ток питания увеличился в 1,6 раза. В присутствии же линасиля ИФХАН-100 наблюдается даже некоторое уменьшение тока питания, что объясняется снижением коррозионной агрессивности и влажности среды.

Пример 2, Отличается от примера 1 тем, что в корпусах N 5, 6 находился линасиль ИФХАН-110 в концентрации 10 г/м³.

Результаты испытаний, имитирующих 3 года эксплуатации в средних условиях, приведены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что в присутствии линасиля ИФХАН-110 также наблюдается некоторое уменьшение тока питания, что объясняется также снижением коррозионной агрессивности и влажности среды. Таким образом, примеры 1 и 2 показывают, что использование в качестве защитной среды летучих ингибиторов коррозии линасилей ИФХАН-100 и ИФХАН-110 позволит сохранить работоспособность интегральных микросхем в течение 3 лет без проведения дополнительной герметизации корпусов.

Источники информации
1. Курносов А.И. Защита и герметизация полупроводниковых приборов и интегральных схем. Высшая школа, 1978, с. 62.

2. Розенфельд И.Л., Персиянцева В.П. Ингибиторы атмосферной коррозии. М. : Наука, 1985, с. 278.

3. ГОСТ В.20.57.304-76. Аппаратура, приборы, устройства и оборудования военного назначения.

4. ОСТ 92-9555-82. Электрорадиоэлементы и блоки герметизированные.

Изобретение относится к электронной технике, преимущественно микроэлектронике, и может быть использовано для защиты корпусов микроблоков и элементной базы радиоэлектронной аппаратуры от внешних агрессивных воздействий окружающей среды. Предлагаемый способ защиты корпусов микроблоков и элементной базы отличается тем, что в качестве защитной среды используют летучие ингибиторы коррозии, что позволит сохранить работоспособность радиоэлектронной аппаратуры в течение 3 лет. 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ защиты корпусов микроблоков и элементной базы радиоэлектронной аппаратуры путем создания защитной среды внутри корпуса, отличающийся тем, что в качестве защитной среды используют гранулы, пропитанные ингибитором коррозии. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве защитной среды используют гранулы линасиля ИФХАН-100 при норме загрузки 25 - 50 г/м³. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве защитной среды используют гранулы линасиля ИФХАН-110 при норме загрузки 10 - 25 г/м³. 4. Способ по пп.2 и 3, отличающийся тем, что гранулы линасиля размещают внутри корпуса в хлопчатобумажных кисетах. 5. Способ по пп.2 и 3, отличающийся тем, что гранулы линасиля размещают внутри корпуса в пластмассовых или металлических перфорированных патронах. 6. Способ по пп.2 и 3, отличающийся тем, что гранулы линасиля наклеивают на поверхность прибора с помощью эпоксидного клея.