CN103456719A - 电子器件抗辐射加固封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电子器件抗辐射加固封装结构，该结构包括含铅双马来酰亚胺基体、轻金属薄膜和重金属薄膜，所述轻金属薄膜位于含铅双马来酰亚胺基体上，所述重金属薄膜位于轻金属薄膜上。由于包括轻金属薄膜和重金属薄膜，所以，本发明的电子器件抗辐射加固封装结构的抗辐射性能好，工艺简单。

Description

电子器件抗辐射加固封装结构

技术领域

 本发明涉及电子器件抗辐射技术，尤其涉及电子器件抗辐射加固封装结构。

背景技术

在近地空间辐射环境中（离地面80～6500km）存在着相当强的辐射，它们主要来自地球辐射带粒子、太阳射线和宇宙射线。对于围绕地球运行的航天器威胁最大的是位于赤道上空的内外范艾伦辐射带，它们主要由高能质子(10～100Mev)和高能量电子(0.4～7Mev)所组成，受辐射的剂量率可分别达到1Gy/h～数十Gy/h。对于LEO，辐射剂量包括俘获带的电子和质子；而对于地球同步轨道，剂量主要是电子的贡献。这些穿过卫星壳体的射线造成卫星内电子元器件的总剂量电离辐射损伤，致使卫星发生故障或失效。因此，为了确保卫星高可靠、长寿命地工作，亟需提高卫星的电子元器件抗辐射能力。

高轨卫星的使用寿命通常为8～15年，其电子元器件抗总剂量要求为80～100Krad（Si），低轨卫星的使用寿命通常为3～5年，其电子元器件抗总剂量要求为20～30Krad（Si）。为了降低空间辐射（总剂量效应）环境对卫星用电子元器件的损伤，近年来，国内外一些研究所和高科技公司提出了一种针对空间电子辐射，提高微电子器件抗辐射水平的方法。这种方法是对己封装微电子器件外加一层抗辐射屏蔽材料封装的方法，试图通过屏蔽材料对空间高能电子的阻挡，降低高能电子对微电子器件的影响，提高电子器件抗辐射水平，具体地，上述方法是在电子器件表面贴铅皮、钽皮等重金属薄板屏蔽的方法，或者以含铅10%(质量分数)的增韧双马来酞亚胺为基体，选择几种典型的超细金属粉末(W、Al、Ta、Ti等)添加到树脂中，经模压固化成型为所需的复合结构材料，并采用该复合结构材料对电子器件进行局部屏蔽。前者容易产生无用的重量，且可能引入多余物；而后者超细金属粉末分散均匀性工艺控制复杂，且对韧致辐射的防护性能较差。

发明内容

本发明解决的问题是现有的电子器件抗辐射加固封装结构工艺复杂和防护性能差的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种电子器件抗辐射加固封装结构，该结构包括含铅双马来酰亚胺基体、轻金属薄膜和重金属薄膜，所述轻金属薄膜位于含铅双马来酰亚胺基体上，所述重金属薄膜位于轻金属薄膜上。

作为一种改进，所述含铅双马来酰亚胺基体中铅的质量分数为8%～75%。

作为一种改进，所述含铅双马来酰亚胺基体的厚度是1mm～50mm。

作为一种改进，所述的轻金属薄膜的厚度为5um～50um。

作为一种改进，所述轻金属薄膜的材质为铝或者钛。

作为一种改进，所述重金属薄膜的厚度为1um～50um。

作为一种改进，所述重金属薄膜的材质为铅、钨或者钽。

作为一种改进，所述封装结构还包括高分子粘结剂层，该高分子粘结剂层位于所述双马来酰亚胺基体上且与所述轻金属薄膜相背，所述高分子粘结剂层是聚醚醚酮层或者环氧树脂层。

作为一种改进，所述轻金属薄膜通过磁控溅射沉积于所述双马来酰亚胺基体上，所述重金属薄膜通过磁控溅射沉积于所述轻金属薄膜上。

作为一种改进，所述轻金属薄膜的材质是铝且厚度为10或者50um，重金属薄膜的材质是钨且厚度为20um。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、由于本发明包括重金属薄膜和轻金属薄膜，通过重金属薄膜/轻金属薄膜的组合，既达到屏蔽效果，又可以避免加固封装的重金属薄膜产生的二次电子对电子器件造成增强的辐射损伤，从而可以获得良好的抗总剂量辐射效果，防护性能好，而且，工艺简单。

2、由于本发明包括高分子粘结剂层，通过该高分子粘结剂层将该封装结构与电子器件结合，避免了传统的绑扎式屏蔽方法，提高了该封装结构的可靠性。

3、通过磁控溅射分别沉积所述轻金属薄膜和重金属薄膜，方便控制，工艺简单。

4、所述轻金属薄膜的材质是铝且厚度为10或者50um，重金属薄膜的材质是钨且厚度为20um时，电子器件抗辐射加固封装结构的平均抗辐射总剂量大于100 Krad（Si），抗辐射效果好。

附图说明

图1是本发明电子器件抗辐射加固封装结构的结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

请参阅图1，本实施例的电子器件抗辐射加固封装结构包括重金属薄膜1、轻金属薄膜2、含铅双马来酰亚胺基体3和高分子粘结剂层4，所述抗辐射加固封装结构用于防止电子器件5被质子和/或电子辐射。所述含铅双马来酰亚胺基体3中铅的质量分数为8%～75%，厚度是1mm～50mm，本发明的发明人发现，所述铅的质量分数低于8%时，无法满足卫星电子单机的屏蔽要求，而质量分数高于75%时，本发明的封装结构太重，该质量分数也可以是10%-20%，或者15%；厚度小于1mm时，含铅双马来酰亚胺基体3在外力冲击下容易破裂，产生多余物，而厚度大于50mm时，封装结构的体积过大，该厚度也可以为1mm-5mm，或者2.5mm。所述轻金属薄膜2位于所述含铅双马来酰亚胺基体3上，在具体的实施例中，所述轻金属薄膜2可以通过磁控溅射的方式沉积在所述含铅双马来酰亚胺基体3上，所述轻金属薄膜2的厚度为5um～50um，材质为铝或者钛，厚度小于5um时，不能有效地对韧致辐射进行屏蔽，而厚度大于50um时，由于薄膜应力过大，导致轻金属薄膜2与重金属薄膜1之间的结合力下降，该厚度也可以为5um-15um，或者10um。所述重金属薄膜1位于所述轻金属薄膜2上，在具体的实施例中，所述重金属薄膜1也可以通过磁控溅射的方式沉积在所述轻金属薄膜2上，所述重金属薄膜1的厚度为1um～50um，材质为铅、钨或者钽，厚度小于1um时，不能有效地对电离辐射进行屏蔽，而厚度大于50um时，由于薄膜应力过大，导致重金属薄膜1与含铅双马来酰亚胺基体3之间的膜基结合力下降，该厚度也可以为15um-30um，或者为20um。所述高分子粘结剂层4的目的是粘结所述封装结构于电子器件5，这样，本发明的加固封装结构可以不用传统的绑扎式与所述电子器件5结合在一起，提高了封装结构的可靠性，所述高分子粘结剂层4位于所述双马来酰亚胺基体3上且与所述轻金属薄膜2相背，所述高分子粘结剂层4是聚醚醚酮层或者环氧树脂层。

请继续参阅图1，以轻金属薄膜2的材质为铝，重金属薄膜1的材质是钨为例说明上述封装结构的形成过程：

将含铅双马来酰亚胺基体3放入超声波清洗机中用去离子水清洗，再用无水乙醇超声清洗；然后干燥；将干燥后的含铅双马来酰亚胺基体3放入磁控溅射镀膜机的真空室中，采用常规磁控溅射法在含铅双马来酰亚胺基体3表面依次沉积铝薄膜作为轻金属薄膜2和钨薄膜作为重金属薄膜1；最后采用聚醚醚酮作为高分子粘结剂层4将含铅双马来酰亚胺基体3粘贴在电子器件5外壳上。按照本领域的通常方法测定，当铝轻金属薄膜2厚度为10或者50um，钨重金属薄膜厚度为20um时，星用电子器件抗辐射加固封装的平均抗辐射总剂量大于100 Krad（Si）。

由于传统的铅、钨、钽等重金属虽然是最好的屏蔽初级电子的材料，但其对韧致辐射的防护较差，相反，虽然铝、钛等轻金属具有很好的韧致辐射屏蔽性能，所以，本发明的技术人员创造性的将重金属薄膜1/轻金属薄膜2进行组合并适当的控制其比例，既达到屏蔽效果，又可以避免加固封装的重金属薄膜1产生的二次电子对电子器件造成增强的辐射损伤，从而可以获得良好的抗总剂量辐射效果，具有良好的抗总剂量辐射性能，对电子器件没有影响，且制备工艺简单，绿色环保，另外，铅是良好的屏蔽材料，但其面积重量较大，且成膜工艺复杂，作为金属粉末添加在双马来酰亚胺中比单纯用铅板封装在质量上更轻，更能体现出结构优化的特点。

Claims (10)

1.电子器件抗辐射加固封装结构，其特征是：包括含铅双马来酰亚胺基体、轻金属薄膜和重金属薄膜，所述轻金属薄膜位于含铅双马来酰亚胺基体上，所述重金属薄膜位于轻金属薄膜上。

2.如权利要求1所述的电子器件抗辐射加固封装结构，其特征是：所述含铅双马来酰亚胺基体中铅的质量分数为8%～75%。

3.如权利要求1或2所述的电子器件抗辐射加固封装结构，其特征是：所述含铅双马来酰亚胺基体的厚度是1mm～50mm。

4.如权利要求1所述的电子器件抗辐射加固封装结构，其特征是：所述的轻金属薄膜的厚度为5um～50um。

5.如权利要求1或4所述的电子器件抗辐射加固封装结构，其特征是：所述轻金属薄膜的材质为铝或者钛。

6.如权利要求1所述的电子器件抗辐射加固封装结构，其特征是：所述重金属薄膜的厚度为1um～50um。

7.如权利要求1或3所述的电子器件抗辐射加固封装结构，其特征是：所述重金属薄膜的材质为铅、钨或者钽。

8.如权利要求1所述的电子器件抗辐射加固封装结构，其特征是：所述封装结构还包括高分子粘结剂层，该高分子粘结剂层位于所述双马来酰亚胺基体上且与所述轻金属薄膜相背，所述高分子粘结剂层是聚醚醚酮层或者环氧树脂层。

9.如权利要求1所述的电子器件抗辐射加固封装结构，其特征是：所述轻金属薄膜通过磁控溅射沉积于所述双马来酰亚胺基体上，所述重金属薄膜通过磁控溅射沉积于所述轻金属薄膜上。

10.如权利要求1所述的电子器件抗辐射加固封装结构，其特征是：所述轻金属薄膜的材质是铝且厚度为10或50um，重金属薄膜的材质是钨且厚度为20um。

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