[实用新型]一种抗辐照加固的芯片封装体

说明书

1技术领域

本实用新型公开一种抗辐照加固的芯片封装体，是一种应用于航空、航天领域中的技术，能够有效改善电子元器件的抗辐照性能，提高其在空间项目应用的成功性。

2背景技术

由于卫星、飞船，空间站等航天器在空间运行时，脱离了大气层的保护，直接暴露在空间环境下，电子设备会受到来自外太空的辐射和高能粒子的冲击而发生各种辐射效应，造成工作的异常，从国内外对航天事故的统计数据发现，大约40％的故障源于空间辐射。因此，在使用航天器件时必须对其进行专门的抗辐照处理，以确保其工作的可靠性。

航天器件抗辐照处理的方法也比较多，有基于芯片设计和特殊材料应用的，如使用蓝宝石基底或绝缘体基底工艺的器件，或者使用遮蔽层以增加航天器件的抗辐照性能。

3发明内容

本专利介绍了一种基于芯片封装的简单、可靠的电子元器件抗辐照加固技术方案。

本专利介绍的一种抗辐照加固的芯片封装体，其特征在于，在芯片封装体中设计并安装上抗辐照加固材料和下抗辐照加固材料，其中，所述上抗辐照加固材料是厚度为0.3-2MM的钽片，用于抵挡来自芯片上方的外太空高能辐射；所述下抗辐照加固材料是厚度为0.3-2MM 的钽片，用于抵挡来自芯片下方的外太空高能辐射。

一般使用遮蔽层的抗辐照加固通常是在PCB板级进行，多数为在封装外壳上增加钽片、铅片或者性能类似的金属片来阻挡高能粒子的影响，为提高抗辐照加固的可靠性，需要在PCB 设计阶段提供适当的保证措施，例如增加焊盘大小，使用额外的安装固定孔，是用扎带将钽片和器件捆绑等，这样就使得PCB设计和工艺变得复杂化。

抗辐照加固的材料有多种，最常用的有钽片和铅片等，因为考虑到环保、化学稳定性及热稳定性，本实用新型以钽片作为首选的抗辐照加固材料。

钽是一种金属元素，硬度适中，富有延展性。最常见的应用是钽电容。钽有非常出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性，无论是在冷和热的条件下，对盐酸、浓硝酸及″王水″都不反应；钽极其耐高温，熔点为2996℃；钽非常环保，可作骨科和外科手术材料，例如用钽条替代人体中的骨头，肌肉还会在钽条上生长，所以它有一个″亲生物金属″。

相比较而言，铅的熔点只有328℃，热稳定性差，而且铅有毒，所以在很多场合都限制铅的使用。

在航天器件，因为高可靠性和气密性的要求，一般选择陶瓷封装作为航天器件的封装。

本实用新型是以陶瓷封装为例的抗辐照加固技术方案。为了明确方案内容，采用侧视剖面图解释比较合适，附图1为陶瓷封装顶视图及侧面剖视图A-A位置，图2，图3，图4均为此A-A位置的侧视剖面图。

首先，参看附图2，IC裸芯片1安放在陶瓷封装内部，采用键合线6和封装基板2连接，上部采用金属盖板3密封，内部空腔10抽真空或者充氮保护。下部为封装扇出引脚9，用于焊接到PCB上。

外太空的高能辐射会从四面八方辐射到封装体上(4，5，7，8)，并透过封装体照射到裸芯片上。从图2可以看出，辐射主要集中在上下表面(4，5)。芯片的侧面因为面积非常小，受到的辐射面小，同时侧面封装体厚度比较大，在一定程度上也会对辐射(7，8)产生阻挡效应。而芯片上下表面由于面积相对较大，同时封装体的阻挡也比较薄，所以外太空的高能辐射主要会作用在这两个面上。本实用新型抗辐照设计主要是在这两个面做处理，即在封装中位于芯片的上下方设计并安装抗辐照加固材料。

4附图说明

图1陶瓷封装顶视图及侧面剖视图A-A位置，其中2为陶瓷封装外壳，3为金属盖板。

图2普通陶瓷封装结构及外太空高能辐射来源，其中1为裸芯片，2为陶瓷封装外壳，3 为金属盖板，4为上方外太空高能辐射，5为下方外太空高能辐射，6为键合线，7，8为侧面外太空高能辐射，9为封装引脚，10为封装内部空腔，一般充氮或者真空状态。

图3改进封装设计，为加固材料设计上腔体11和下腔体12。

图4安装了加固材料的陶瓷封装及外太空高能辐射来源，其中13为上加固材料，14为下加固材料。

5具体实施方式

首先，在设计陶瓷封装时，需要为抗辐照加固材料设计安装位置，如图3所示的增加安装上加固材料(钽片)的腔体11和安装下加固材料(钽片)的腔体12。

上部腔体11高度和要安装加固材料的厚度相等或者略小于上加固材料13即可，保证上加固材料安装后不和金属盖板3发生干涉，从而不影响金属盖板的焊接。