[发明专利]一种基于吸水树脂的物理自毁器件封装结构

说明书

本发明公开了一种基于吸水树脂的物理自毁器件封装结构，该器件封装结构包括：陶瓷封装管壳、涤纶网纱、吸水树脂、带尖角的硬金属薄层、氧化铝陶瓷基板和芯片。所述的带尖角的硬金属薄层的硬度比氧化铝陶瓷基板的硬度大，同时有韧性、不易变形，并且可随吸水树脂层体积的变化在垂直方向上移动。

技术领域

本发明属于信息安全领域，具体涉及一种物理自毁器件的方法和封装结构。

背景技术

随着半导体产业及微电子技术的迅速发展，电子器件和电子设备已经成为人类生活中必不可少的一部分，并且在信息安全、国防军工、电信通信、生活教育、医疗健康等方面发挥着越来越重要的作用。对芯片中信息的保护已不仅仅涉及国防军事安全，也涉及到对个人隐私、企业知识产权等方面的保护。

目前，国内外在实现芯片自毁方面主要采用化学腐蚀、含能芯片和引入应力使芯片破碎的方式。化学腐蚀的原理一般是用酸或碱腐蚀金属电极、二氧化硅和硅材料，方法是在器件中用聚合物包裹酸滴或碱滴，在长期的储存过程中，随着外界环境的变化酸滴或碱滴的化学性质容易发生变化，另外器件中加入酸或碱也会存在安全隐患、环境污染；含能芯片的方法是填充铝热剂或制备多孔硅，原理是CuO或Bi2O3纳米粉末和铝在一定条件下发生铝热反应放出大量的热或者爆炸使芯片自毁，其触发温度要求是比较高的，触发后也有一定的危险性；引入应力的方式一般是依据硅的断裂强度或断裂韧性在硅片背面刻蚀一定深宽比的凹槽填充可膨胀的材料，材料膨胀产生应力使芯片破碎。这种方式没有安全隐患，也不会污染环境。以上三种方式的自毁器件大部分是采用热触发的方式，普通芯片在长时间工作过程中会达到70～80℃，一些特殊应用的芯片局部工作温度能达到100℃以上，热触发温度低的自毁器件可能在正常的工作过程中被触发而自毁，而热触发温度高的自毁器件很难达到想要的触发温度点。因此，需要一种非热触发的引入应力的物理自毁电子器件。

吸水树脂是一种含有羟基、羧基等强亲水性基团并具有一定交联度的具有三维网络结构功能高分子材料，形状不规则，吸水树脂颗粒遇水后亲水基团与水反应成为水凝胶，体积可以膨胀为自身体积的几百甚至上千倍，并且加压也很难将水挤出来。其原料来源是淀粉或纤维素等，淀粉和纤维素可以在微生物下分解完全降解掉，因此无毒不会污染环境，也不会有安全隐患。

单晶硅在常温下为脆性材料，弹性模量为130Gpa，断裂韧性为0.7Mpa·m1/2左右，当温度TTm(硅的熔点)时，单晶硅由脆性转换为塑性，同时断裂韧性急剧增加。单晶硅的理论断裂强度为5Gpa左右，由于微裂纹等各种缺陷的存在，实际中单晶硅的断裂强度只有200～700Mpa。

氧化铝陶瓷基板为脆性材料，其弹性模量为400Gpa，是单晶硅弹性模量的两倍多，其断裂韧性为3Mpa·m1/2，是单晶硅断裂韧性的4～5倍。

发明内容

本发明针对以上现有技术中存在的问题，基于目前的器件制造封装工艺设计了一种基于吸水树脂的物理自毁器件封装结构，目前标准的陶瓷封装器件结构的剖面图如图1所示。在该种陶瓷封装器件的基础上，在已有的封装管壳3内部激光切割加工凹槽和吸水孔阵列4，在凹槽内填充吸水树脂层6，水触发后吸水树脂快速膨胀产生应力使陶瓷基板2和芯片1发生应变，当吸水树脂膨胀产生的应力大于陶瓷基板和芯片的断裂强度时陶瓷基板和芯片破碎从而使器件自毁。

本发明的技术方案为一种使芯片自毁的器件封装结构，本发明设计的基于吸水树脂的物理自毁器件封装结构的剖面图如图2所示：该结构包括陶瓷封装管壳3、涤纶网纱5、吸水树脂6、硬金属薄层7、氧化铝陶瓷基板2和芯片1。所述的硬金属薄层7的硬度比氧化铝陶瓷基板2的硬度大，同时有韧性、不易变形，在金属硬薄层上面的中心区域存在凸起的尖角。

进一步的，凹槽内先在吸水孔阵列4上面垫一层涤纶网纱5，然后填充吸水树脂层6。

进一步的，在吸水树脂层6上面放置一层与凹槽相同面积大小的硬金属薄层7，该硬金属薄层7不固定，可随吸水树脂层6体积的变化在垂直方向上移动。最后，将氧化铝陶瓷基板2和芯片1粘接在凹槽上方。