Зачем нужна герметичная упаковка? — Фонд защиты окружающей среды и надежности электронных компонентов

1. Зачем нужна герметичная упаковка?

В таких приложениях, как аэрокосмическая промышленность, глубоководные исследования, медицинское оборудование и оптическая связь, электронные компоненты работают в суровых условиях, таких как высокая влажность, соляные брызги, агрессивные газы и экстремальные перепады температур. Влага, кислород, сероводород, соляные брызги и другие внешние вещества постоянно пытаются проникнуть внутрь упаковки, каждое из которых может стать спусковым крючком для выхода из строя электронного компонента.

Поэтому стратегия защиты электронных компонентов должна отсекать пути проникновения всех внешних сред от источника, а не просто обеспечивать локальную защиту. Наша цель защиты ясна: эффективно изолировать внутренний чип от внешней среды для достижения высоконадежного герметичного уплотнения.

2. Как его достаточно «запечатать»?

В повседневном использовании «герметизация» означает просто предотвращение попадания видимой пыли или капель воды. Герметизация электронной упаковки имеет более строгие стандарты.

В соответствии с методом 1014 «Уплотнение» MIL-STD-883 высоконадежные электронные пакеты должны соответствовать указанным требованиям к испытаниям на скорость тонкой и грубой утечки. Типичный уровень обнаружения мелких утечек достигает порядка 1×10⁻⁹ Па·м3/с. Это означает, что даже если канал утечки существует, только очень небольшому количеству молекул газа разрешено проходить через него в среднем за секунду для достижения истинного уплотнения на молекулярном уровне.

Учитывая столь строгие требования, естественно возникает следующий вопрос: с помощью каких материалов можно этого достичь?

3. Почему традиционные органические материалы не могут соответствовать требованиям герметичности?

Между молекулярными цепями органических полимерных материалов имеется свободный объем. Маленькие молекулы, такие как влага, кислород и сероводород, постепенно диффундируют по свободному объему, подобно «хождению по лабиринту». Кроме того, старение органических материалов — УФ-излучение, термическое окисление и гидролиз — может привести к разрыву полимерных цепей, что приведет к дальнейшему ухудшению характеристик уплотнения.

Материалы, используемые в высоконадежной герметичной упаковке, должны иметь плотную структуру, низкую проницаемость и долговременную стабильность. В области высоконадежной герметизации двумя основными неорганическими материалами, зарекомендовавшими себя в длительном использовании, являются стекло и керамика: металлостеклянные уплотнения и металлокерамические уплотнения. Эти материалы имеют плотную структуру на атомном уровне, которая физически блокирует каналы диффузии различных газов и ионов.

Выводы по этому разделу: Чтобы добиться герметичного уплотнения с высокой надежностью и низкой скоростью утечки, обычно необходимо использовать стекло или керамику и металл для создания надежной уплотняющей конструкции. Основываясь на этой базовой логике, в отрасли развились два основных процесса.

[Предварительный просмотр следующей статьи] В следующей статье мы рассмотрим, как первый процесс — сварка стекла с металлом (GTMS) — обеспечивает герметизацию на молекулярном уровне.