Расчёт влагозащиты монолитных полимерных корпусов ИС

При использовании цельных (монолитных) корпусов из полимерных материалов, постепенные отказы схем вызываются поглощением герметиризирующим материалом вла­ги и увлажнением поверхности кристалла ИС (коррозия, рост токов утечек p-n – перехо­дов и т.д.). Время, в течение которого на поверхности кристалла достигается критическая концентрация влаги, соответствующая Р_кр и наступает отказ, определяется выражением:

, (2.20)

где 1) D – коэффициент диффузии молекул воды через материал полимерного корпуса, в нашем случае – полиэтилен, D=6.4·10^-13 м²/с;

2) d – толщина монолитного пластмассового корпуса;

3) P_кр задано как 0.9·P₀.

Требуется рассчитать минимальную толщину монолитного пластмассо-вого корпуса при заданном τ*. При этом вводится ряд допущений, такие как: 1) адгезия полимера к поверхности кристалла ИС слабая; 2) Отсутствуют факторы, ускоряющие диффузию влаги через слой полимера, такие как микротрещины в пластмассовом корпусе и другие.

Из (2.20) получаем формулу для определения минимальной толщины защитного слоя полимерного материала:

(2.21)

По заданию τ*=45 суток = 3888000 секунд.

м

м

По формуле (2.21) рассчитываем минимально допустимую толщину слоя защитного диэлектрика:

 

Заключение

В ходе данной курсовой работы были произведены два вида расчётов:

1) Расчёты показателей надёжности изделий электронной техники при различных заданных условиях;

2) Расчёты защиты микросхем от внешних дестабилизирующих факторов: температуры и влажности.

Сначала были произведены ориентировочные расчеты норм надежности, после чего — с учетом условий эксплуатации (учтены такие факторы, как высота над уровнем моря, температура окружающей среды, влажность, механические воздействия). Далее были рассмотрены случаи с резервированием одного из блоков ИЭТ и без резервирования: расчеты показали, что средняя наработка до отказа при резервировании хотя бы одного блока значительно выше, чем без резервирования.

Следующий этап расчетов — обеспечение теплового режима работы интегральных микросхем (гибридных и полупроводниковых). При расчетах для гибридной микросхемы не были выдержаны нормы температур для навесного дискретного компонента, поэтому было предложено его заменить.

Далее произвели расчеты влагозащиты микросхем для полых и монолитных корпусов. Для полого корпуса был произведен расчет времени влагозащиты микросхемы в заданном корпусе в 4 случаях конструкции корпуса и при различных начальных условиях, для монолитного корпуса была определена минимальная толщина пластмассового корпуса, которая может обеспечить безотказную работу микросхемы в течение установленного заданием времени.

Библиографический список

1. Физические основы надежности интегральных схем. Под. Ред. Ю. Миллера. – М., Сов. радио, 1976.

2. Чернышев А. Основы надежности ПН и ИМС. – М., Радио и связь, 1988.

3. Конструирование и технология микросхем. Курсовое проектирование. Под ред Л.А. Коледова. – М., Высшая школа, 1984.

4. Пономарев М.Ф. Конструкции и расчет микросхем и микроэлементов ЭВА. – М., Радио и связь, 1982.

5. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология полупроводниковых приборов и инте­гральных схем. – М., Высшая школа, 1986.

Приложение

Рис. 2.1. Тепловой поток от тепловыделителя при разных размерах элемента и толщин подложки: справа – малые размеры источника тепла.

1 – теплоотвод, 2 – слой компаунда, 3 - подложка, 4- элемент.

 

 

 

Рис. 2.3. Фрагмент ГИС: 1 – теплоотводящая шина (металл), 2 – основание корпуса (ковар), 3 – ситалловая подложка, 4 – эпоксидный клей.

 

 

Рис.2.2. Графики функций g(q, r) для различных значений параметра q.

 

 

Рис. 2.4. Конструкция металлостеклянного корпуса 151.15-1.