7.5.3 Изменение давления.
Корпуса с внутренними герметичными полостями могут испытывать существенные нагрузки со стороны окружающей среды.Эти воздействия могут быть вызваны либо температурными эффектами,либо изменением атмосферного давления.В типичном золото-оловянном припое процесс герметизации производится при температуре 327° C (600° K),а затем МКМ охлаждается до комнатной температуры(300° K).Поскольку абсолютная температура теперь уменьшилась вдвое по сравнению с начальной во время герметизации,то по закону термодинамики давление внутри корпуса также уменьшилось вдвое и фактически можно считать,что там создался вакуум,который стремиться прижать крышку корпуса.Изгиб крышки должен быть ограничен,чтобы недопустить замыкания им компонентов кристалла или проводки.Другой вариант – это использование избыточного давления для компенсации сжатия газа и получения в итоге нейтрального давления при комнатной температуре. Герметизированные МКМ должны производиться таким образом, чтобы они могли противостоять внутреннему давлению.
Другой вид изменения давления происходит в электронной аппаратуре подверженной повторяющимся внешним воздействиям. Например электроника для нефтяных бурильных или глубоководных установок должна проектироваться с учётом внешних высоких давлений. С другой стороны на летательных аппаратах электроника подвергается пониженному давлению.И только бережное проектирование ограничителей изгиба крышек корпусов и контроль давления на них может обеспечить надёжную герметичность в различных внешних условиях.
7.5.4 Упаковка эквивалентная герметичной, Влагоустойчивость и сопротивление коррозии, Надёжность без герметизации.
Упаковка эквивалентная герметичной, использующая пластичные материалы представляла собой труднодостижимую цель многие годы.Как быо показано на рис.7.16,пары воды проникают сквозь большинство пластичных материалов очень быстро.Соответственно уровень влажности в любой полости или трещине в корпусе ИС очень быстро достигнет уровня влажности окружающей среды.Любые последующие падения температуры ниже точки росы приведут к конденсации(как показано на рис. 7.17-7.18 ) и возможной коррозии.
Всесторонние исследования различных герметичных упаковок втечение 1980-х годов выявили важное открытие относительно герметизации кремниийорганическими смолами: присутствие молекул воды внутри капсулы не приводит к коррозии пока она не будет полностью разгерметизирована. Таким образом,предовращение образования водяных капель на поверхностях,которые подвержены коррозии, является одной из возможостью достижения упаковки эквивалентной герметичной.Интерес к созданию негерметичных упаковок по надёжности неуступающим герметичным возрос очень быстро.
Механизмы коррозии обычно требуют присутствия обоих составляющих: воды и ионных примесей. Уменьшение кол-ва ионных примесей ниже уровня 10 ppm для уменьшения коррозии было установлено довольно рано. Содержание ионов может быть снижено либо путём очистки,либо путём добавления связывающих ионы веществ. Современные эпоксидные и жидкие материалы герметизации, которые очищены таким образом, были представлены недавно. Рис.7.22 показывает впечатляющее увеличение коррозионной стойкости с этими материалами.
Физические свойства герметизирующих веществ также очень важны.Эти материалы с очень высокими значеними КТЛР могут разрывать проводники в результате термообработки,пока их значение эластичности очень мало.Рис.7.23 показывает выдающиеся достижения в области характеристик герметизирующих материалов при термообработке за последнее десятилетие.
Рис.7.22 Современные достижения в коррозионной стойкости пластичных герметизирующих материалов и жидких компаундов.
Рис.7.23 Современные достижения в области характеристик герметизирующих материалов
Другой подход состоит в том, что можно использовать тонкие неорганические покрытия в качестве барьера от влаги бескорпусных схем, либо кристаллов, которые ещё находятья в стадии производства.Это позволяет получать результаты по надёжности эквивалентные герметизации,что показано на рис.7.24.
Рис.7.24 Характеристики негерметичной упаковки в сравнении с герметичной.