Металло-керамические корпуса, Зачем? Опции

[BarsMonster]

Вопрос этот мучал меня давно.

Зачем военные микросхемы упорно ставят в металлокерамические корпуса? Чем им пластик не нравится?
Понятно что высокую температуру пластик не держит, но выше чем +125C один хрен ничего кремниевого не работает...

Это какие-то требования, или в пластике микросхемы не проходят приёмочные испытания?

[Пушкарев Михаил]

Вопрос этот мучал меня давно.

Зачем военные микросхемы упорно ставят в металлокерамические корпуса? Чем им пластик не нравится?
Понятно что высокую температуру пластик не держит, но выше чем +125C один хрен ничего кремниевого не работает...

Это какие-то требования, или в пластике микросхемы не проходят приёмочные испытания?

Герметичность, радиационная стойкость, устойчивость к термоударам.

[BarsMonster]

Герметичность, радиационная стойкость, устойчивость к термоударам.

Это как-нибуть тестируется или общеиндустриальная догма?

По герметичности - видел упоминания, как у отечественного чипа в металлокерамическом корпусе отваливалась крышка и был виден кристалл, и все продолжало работать (на столе естественно). У пластика это в принципе не возможно, т.к корпус монолитный.

По рад.стойкости - не вижу чем тут тоненькая крышечка поможет. А для нейтронного излучения пластик вероятно еще и лучше будет.

По термоударам - при 300С же паяют волной пластиковые микросхемы - чем не термоудар, ничего же не разваливается...

[V_G]

Скорее всего, инерция.
Кроме того, новых ИС у нас особо не разрабатывают, а старые переделывать никто не будет.
Кроме того, корпусирование пластмассой тоже требует неплохого технологического оборудования, которого вполне может не быть. В свое время на заводе "Цвет" мы исследовали качество телевизионных ИС в пластиковых корпусах. Здорово портил отечественный пластик им параметры. Спецы объясняли, что при корпусировании пластмассой на нашем оборудовании контролируется значительно меньшее число параметров, чем на импортном. Плюс качество исходного сырья было далеко не на высоте.

[BarsMonster]

Скорее всего, инерция.
Кроме того, новых ИС у нас особо не разрабатывают, а старые переделывать никто не будет.
Кроме того, корпусирование пластмассой тоже требует неплохого технологического оборудования, которого вполне может не быть.

Миландр вон разрабатывает новые ИС, и упорно делает их в МК корпусе. Ну и "дешевую" версию в пластике для гражданских иногда.
Корпусировка в пластик в России есть в нескольких местах.

[Пушкарев Михаил]

Это как-нибуть тестируется или общеиндустриальная догма?

По герметичности - видел упоминания, как у отечественного чипа в металлокерамическом корпусе отваливалась крышка и был виден кристалл, и все продолжало работать (на столе естественно). У пластика это в принципе не возможно, т.к корпус монолитный.

По рад.стойкости - не вижу чем тут тоненькая крышечка поможет. А для нейтронного излучения пластик вероятно еще и лучше будет.

По термоударам - при 300С же паяют волной пластиковые микросхемы - чем не термоудар, ничего же не разваливается...

Конечно тестируется. Возьмите стандарты на испытания, если есть к ним доступ, и почитайте.
Про монолитный корпус у пластика. Зачем тогда специально оговаривается, что нельзя долго хранить изделия на открытом воздухе. Из-за набранной при этом влаги они в печи монтажной трещат как семечки.
Про радиационную стойкость деталей не знаю.
Испытания на термоудар подразумевают много циклов, не помню деталей, но возможно, что и среда испытательная не воздух. В свое время собственноручно проводил опыт. Ретивые рационализаторы предложили заменить стеклянный изолятор в металлостеклянном корпусе на пластмассу. Показал им в натуре, как после нескольких переносов из жидкости ПМС при 120 градусах в снег все их изоляторы повыпадали, а стеклянные устояли.

[BarsMonster]

Конечно тестируется. Возьмите стандарты на испытания, если есть к ним доступ, и почитайте.

К сожалению доступа нет.

[tiburon]

Раньше это было обусловлено низким качеством советской пластмассы, и 2-я основными причинами:

1. Высокий коэффициент температурного расширения. Те даже в результате-процессе сборки микросхем был большой процент брака, при остывании, и охлаждющаяся пластмасса корпуса микросхемы банально рвала тоненькие проводники идущие от траверз (окончания контактов-выводов) внутри микросхемы, до контактных площадок на собственно кристаллах.
2. Плохая спекаемость выводной рамки (выводов) с пластмассой, в результате чего микросхемы в пластмассовых корпусах не выдерживали тест на герметичность. Одним из тестов на герметичность был тест, когда типа микросхему опускали на сутки в воду, а потом она должна была нормально работать.

С тех пор прошло уже много лет, и качество пластмассы уже давно изменилось, но увы... Просто все российские институты и специалисты, которые помнили и знали что, почему и как...

В советские времена была ещё проблема с адгезией, те сварного соединения собственно кристаллов и выводной рамки, в виду чего длительное время и внутри микросхем кристаллы с рамками соединялись-паялись золотой проволокой, потом перешли всё-таки на алюминий и ультразвук. А так просто собственно переход выводная рамка- проволка, не выдерживали тока и прочего, и просто не проводили эл-во, и часто просто отваливались...

[Пушкарев Михаил]

С тех пор прошло уже много лет, и качество пластмассы уже давно изменилось, но увы... Просто все российские институты и специалисты, которые помнили и знали что, почему и как...

Посмотрите на рекламу радиационностойких импортных микросхем, хотя б в журнале "Компоненты и технологии". И чего они в металлокерамике?

[BarsMonster]

Посмотрите на рекламу радиационностойких импортных микросхем, хотя б в журнале "Компоненты и технологии". И чего они в металлокерамике?

Вот, в этом и вопрос :-)

[SDFF]

Скорее всего, инерция.
Кроме того, новых ИС у нас особо не разрабатывают, а старые переделывать никто не будет.
Кроме того, корпусирование пластмассой тоже требует неплохого технологического оборудования, которого вполне может не быть. В свое время на заводе "Цвет" мы исследовали качество телевизионных ИС в пластиковых корпусах. Здорово портил отечественный пластик им параметры. Спецы объясняли, что при корпусировании пластмассой на нашем оборудовании контролируется значительно меньшее число параметров, чем на импортном. Плюс качество исходного сырья было далеко не на высоте.

Зайдите на сайт TI, простенькая микросхема из SN74… стоит 20 центов, а такая же в соответствующем исполнении из SN54… - 5 долларов. Пропорции по крутым ДСП процессорам задраны настолько, что они об этом даже на сайте не пишут. Вот такая вот инерция.

[BarsMonster]

Зайдите на сайт TI, простенькая микросхема из SN74… стоит 20 центов, а такая же в соответствующем исполнении из SN54… - 5 долларов. Пропорции по крутым ДСП процессорам задраны на столько, что они об этом даже на сайте не пишут. Вот такая вот инерция.

Так никто не говорит что военка должна стоить 20 центов.
Пусть те же 5 долларов, но в пластике.

Зачем металлокерамика, вот в чем вопрос. Какие тесты пластик не проходит?

[tiburon]

Посмотрите на рекламу радиационностойких импортных микросхем, хотя б в журнале "Компоненты и технологии". И чего они в металлокерамике?

Уважаемый, я ещё в 1993-м году сам закупал импортные кристаллы у SGS-Thomson (сейчас ST) и собирал на них ПЗУ EEPROM...

Жаль что Вы не в руководстве, или хотя бы не консультантах военных ведомств России и других стран, а то бы ракеты стали бы раз в несколько лучше летать, корабли плавать и т.д.

[SDFF]

Так никто не говорит что военка должна стоить 20 центов.
Пусть те же 5 долларов, но в пластике.

Зачем металлокерамика, вот в чем вопрос. Какие тесты пластик не проходит?

Термоциклирование, вибростойкость.
Были попытки делать некие корпуса в ДИП-овских габаритах из ”стекла”, но какие-то они были с ограниченными возможностями.
Есть РТМ на планарные металло-керамические корпуса, у которых лапы в нижней плоскости корпуса. Так и у них по внутрифирменному стандарту требуется формование выводов, бо отрывают на вибростендах.
Как говориться, фирмы разные бывают. Некоторые не используют, например, межплатные разъемы вообще. Платы все индивидуальные тесты проходят в специальной сопроводительной оснастке, а перед установкой спаиваются между собой жгутом проводов. Вот такие вот консерваторы. Зато видел платы вернувшиеся на ”работу над ошибками” после неудачного старта: вместо жгута проводов, какая-то оборванная от плат лохматка. Вибрация-с.

[tiburon]

И лучше бы что бы не наоборот: корабли не стали бы лучше летать, а ракеты плавать, а то в последнее время такая тенденция особо заметна, но думаю что пока что большинство населения и России, и Земли, больше устраивает что ракеты с самолётами летают, а не плавают, например как "Курск" или "Булгария".

[Пушкарев Михаил]

Уважаемый, я ещё в 1993-м году сам закупал импортные кристаллы у SGS-Thomson (сейчас ST) и собирал на них ПЗУ EEPROM...

И где ж они потом применялись? Фобос...

[tiburon]

Термоциклирование, вибростойкость.
Были попытки делать некие корпуса в ДИП-овских габаритах из “стекла”, но какие-то они были с ограниченными возможностями.
Тут видел РТМ на планарные металло-керамические корпуса, у которых лапы в нижней плоскости корпуса. Так и у них по внутрифирменному стандарту требуется формование выводов, бо отрывают на вибростендах.

И в том же 1993-м, умно-смышлёные технологи-рационализаторы решили что не стоит так уж легировать выводную рамку, и как результат выводная рамка начала синеть при спекании корпусов микросхем, и несколько тысяч микросхем стоимостью $2-3, в 1993-м году!!!, ушли в брак!!! А далее.... "Извини, фигня вышла..." О таких деньгах они тогда не слышали, но чего бы не поэксперементировать и не упростить... Кулибины!!!!

И где ж они потом применялись? Фобос...

В Звездобос.
Почитайте про EPROM серии 27***, или ПЗУ серии 573***

И в том же 1993-м, умно-смышлёные технологи-рационализаторы решили что не стоит так уж легировать выводную рамку, и как результат выводная рамка начала синеть при спекании корпусов микросхем, и несколько тысяч микросхем стоимостью $2-3, в 1993-м году!!!, ушли в брак!!! А далее.... "Извини, фигня вышла..." О таких деньгах они тогда не слышали, но чего бы не поэксперементировать и не упростить... Кулибины!!!!


В Звездобос.
Почитайте про EPROM серии 27***, или ПЗУ серии 573***

$2-3 стоила 1 микросхема.

[falling_stone]

Насколько я слышал, пластик не выдерживает термоциклирование при повышенной влажности. Он негерметичен, так как порист. Для пайки его выдерживают несколько 10-30 часов при повышенной температуре, чтобы медленно выпарить из пор всю влагу, иначе, как здесь было замечено, лопнет как семечка. Кроме того, не держит именно низкий диапазон температур, для работы при температурах ниже -40 в пластик обычно не пакуют. Что касается механической стойкости, я своими глазами видел плату снарядного взрывателя (были статьи по теме excalibur) с пластиковыми корпусами, просто их там, кроме пайки, еще и клеили по всей площади. Кроме того, как вы думаете, в Амеровских вертолетах, все компы на керамике? Есть такое понятие COTS (commertial off-the shelf product), на этих компонентах сейчас делают множество военного оборудования.

[tiburon]

Насколько я слышал, пластик не выдерживает термоциклирование при повышенной влажности. Он негерметичен, так как порист. Для пайки его выдерживают несколько 10-30 часов при повышенной температуре, чтобы медленно выпарить из пор всю влагу, иначе, как здесь было замечено, лопнет как семечка. Кроме того, не держит именно низкий диапазон температур, для работы при температурах ниже -40 в пластик обычно не пакуют. Что касается механической стойкости, я своими глазами видел плату снарядного взрывателя (были статьи по теме excalibur) с пластиковыми корпусами, просто их там, кроме пайки, еще и клеили по всей площади. Кроме того, как вы думаете, в Амеровских вертолетах, все компы на керамике? Есть такое понятие COTS (commertial off-the shelf product), на этих компонентах сейчас делают множество военного оборудования.

Ещё раз:

Пластик, по крайней мере советский, имеет высокий коэффициент температурного расширения, в результате чего при охлаждении, после литья-формовки корпуса микросхемы, герметичность на стыке выводов и пластика... Если же пробовать заливать пластмассой все внутренности корпуса, то при охлаждении рвутся ещё и проводники соединяющие выводную рамку (вывода) с контактными площадками на кристалле. Толщина проводников от 10 микрон и меньше. На примере вышеназванных мной EPROM-ПЗУ хорошо видно как всё внутри устроено: в этом типе микросхем есть прозрачное стекло для стирания кристалла ультрафиолетом.

И пластмасса, как и прочие компоненты микросхем, должны использоваться только разрешённые ПЗ, а не всё что в голову придёт разработчикам-кулибиным.

[Пушкарев Михаил]

Кроме того, как вы думаете, в Амеровских вертолетах, все компы на керамике? Есть такое понятие COTS (commertial off-the shelf product), на этих компонентах сейчас делают множество военного оборудования.

Так всему находится свое место. А если это не вертолет, а истребитель, который по нескольку раз за день в течение минут перемещается из тропической жары в арктический холод, а аппаратура в негерметизированном отсеке.

[tiburon]

Насколько я слышал, пластик не выдерживает термоциклирование при повышенной влажности. Он негерметичен, так как порист. Для пайки его выдерживают несколько 10-30 часов при повышенной температуре, чтобы медленно выпарить из пор всю влагу, иначе, как здесь было замечено, лопнет как семечка. Кроме того, не держит именно низкий диапазон температур, для работы при температурах ниже -40 в пластик обычно не пакуют. Что касается механической стойкости, я своими глазами видел плату снарядного взрывателя (были статьи по теме excalibur) с пластиковыми корпусами, просто их там, кроме пайки, еще и клеили по всей площади. Кроме того, как вы думаете, в Амеровских вертолетах, все компы на керамике? Есть такое понятие COTS (commertial off-the shelf product), на этих компонентах сейчас делают множество военного оборудования.

У любого электронного компонента очень много разных параметров, а не только названный Вами "не лопнуть как семечка"... Вы что-то и чем-то спутали.

[falling_stone]

Упоминая вертолеты, я ориентировался как раз на требования по вибростойкости, там они наиболее жесткие по совокупности амплитуда - длительность воздействия.
По термоциклированию же на первом месте, все же, космос, там без керамики никак.
Что же касается пайки, это просто пример как можно быстро добиться того же, что случается в течение длительной эксплуатации при меньших температурных перепадах.
В современных пластиковых корпусах заливка в большинстве случаев сплошная, незаполненные участки считаются дефектом, в особенности в flip-chip. Что интересно, при том, что диаметр проводников при монтаже разваркой уменьшился, по сравнению с приведенным здесь, в 10 раз, научились заливать без разрывов.

[tiburon]

Упоминая вертолеты, я ориентировался как раз на требования по вибростойкости, там они наиболее жесткие по совокупности амплитуда - длительность воздействия.
По термоциклированию же на первом месте, все же, космос, там без керамики никак.
Что же касается пайки, это просто пример как можно быстро добиться того же, что случается в течение длительной эксплуатации при меньших температурных перепадах.
В современных пластиковых корпусах заливка в большинстве случаев сплошная, незаполненные участки считаются дефектом, в особенности в flip-chip. Что интересно, при том, что диаметр проводников при монтаже разваркой уменьшился, по сравнению с приведенным здесь, в 10 раз, научились заливать без разрывов.

1. Заливать без разрывов умели и раньше, и даже в России, плюс даже тогда в России умели и делать керамические, BGA и еже с ними, корпуса, уровня тогдашнего i30386 процессора, даже с приёмкой ПЗ.
2. 10 микрон и НИЖЕ. Допуск на слой в кристалле уже как лет 15 меньше 1 микрона... Сейчас, а точнее ещё лет 5 назад, таже VIA делает процессоры размером 1х2 см, а компьютерные мат. платы 10х17 см и меньше, это из анонсированных широкой публике. Если найдёте, то почитайте даже официальный road-map Интела и прочих.

На этом я вынужден проститься, по крайней мере в этой теме.

1. Заливать без разрывов умели и раньше, и даже в России, плюс даже тогда в России умели и делать керамические, BGA и еже с ними, корпуса, уровня тогдашнего i30386 процессора, даже с приёмкой ПЗ.
2. 10 микрон и НИЖЕ. Допуск на слой в кристалле уже как лет 15 меньше 1 микрона... Сейчас, а точнее ещё лет 5 назад, таже VIA делает процессоры размером 1х2 см, а компьютерные мат. платы 10х17 см и меньше, это из анонсированных широкой публике. Если найдёте, то почитайте даже официальный road-map Интела и прочих.

На этом я вынужден проститься, по крайней мере в этой теме.

Исправление: 80386, 80486 появились позже. Количество выводов я сейчас уже не помню, давно это было.

[khach]

Пластик, даже буржуйский, и сейчас применять нельзя в условиях вакуума, вернее ограниченного наземного вакуума ( вакуумные установки). Газит он сильно. А керамика- работает. Зачем такое извращение надо, совать микросхему в вакуум? Редко, но бывает необходимо. В основном кондиционеры сигнала.
С другой стороны, у металлокерамики низкая стойкость бондов к ускорениям. Еще в советские времена приходилось вскрывать металлокерамику и пускать внутрь каплю эпоксидки- делали систему измерения на роторе турбины. Ускорения до нескольких кило-Ж (хотя и безударные). У металлокерамики отрывало бонды, а с доп заливкой те же микросхемы удовлетворительно переносили такое издевательство. Так что пластику в "эскалибурах" не удивляюсь.

[proxi]

в металлокерамические корпуса?

Потому что вакуум плотный контакт и ТКР. Затем влага.
В принципе военные используют и пластмассу. Пластмасса пластмассе рознь.

металлокерамики низкая стойкость

Был такой фокус. Керамика падала с метра на кафель и ее выбивало статикой, так что ЕМИ.

[alexvu]

Про советский пластик вообще молчу, например были корпуча, которые плавились при пайке вывода.

Насчет набора пластиком воды - платы же покрывают лаком, и корпуса тоже.
Западные МС в милитари исполнении могут быть и в пластике, а стоят дороже, видимо, в основном из-за большого цикла испытаний.
Ну и контроль на всех стадиях, наверное, жестче.
Вакуум - вообще особый случай, тут ничего не могу сказать. А плата в нем не газит?
Слышал, что BGA корпуса, даже керамические, стараются не применять из-за ненадежности пайки.
Про радиацию - мне тоже кажется, что металлокерамика ее задержит не лучше, чем "правильный" пластик.
Думаю, наши приемщики тоже имеют свои традиции, и не знают, как относиться, например, к МС в милитари исполнении какой-либо тайваньской фирмы.

[Verifi]

Слышал, что BGA корпуса, даже керамические, стараются не применять из-за ненадежности пайки.

И не только металлокерамические BGA корпуса,но и пластикоые военные разработчики особенно "вибрирующей" аппаратуры не ставят, шары отваливаются и катаются по плате,видел сам при вскрытии отказавшей аппаратуры

[khach]

видел сам при вскрытии отказавшей аппаратуры

А вот это интересно. Аппаратура была чьей разработки? Постсоветская, китайская или истинно западная? По первым двум неудивительно, а по последней позиции охота было бы посмотреть результаты патологоанатомического вскрытия. Т.е шлиф поперек платы с микросхемой- чем было залито пространство под BGA, где треснуло и отвалилось (шарик-плата, шарик- микросхема, сам шарик порвало) ну и какие шарики были- свинцовые, безсвинцовые, с твердым сердечником.

[halfdoom]

Постсоветская, китайская или истинно западная? По первым двум неудивительно, а по последней позиции охота было бы посмотреть результаты патологоанатомического вскрытия.

Особых деталей не знаю, но знакомый недавно раскопал золотую жилу на ремонте одного из узлов автомобиля не китайского производства, где процессор в БГА корпусе. Судя по всему, недавние морозы и термоциклирование сделали свое дело - контакт пропадает всерьез и надолго.

[Misile_Inc]

Есть в России микросхемы с приемкой "5" в пластиковом корпусе. 1879ВА1, например.
Используются как на борту вертолетов, так и на борту истребителей.

[monitor7]

Есть в России микросхемы с приемкой "5" в пластиковом корпусе. 1879ВА1, например.
Используются как на борту вертолетов, так и на борту истребителей.

военная приёмка тоже может работать на коммерческой основе

[oxion]

А можно ли микросхемы в металло-керамических корпусах паять пастой в конвекционной печи?

[BarsMonster]

А можно ли микросхемы в металло-керамических корпусах паять пастой в конвекционной печи?

А вам для себя или на спутник ставить?

[oxion]

А вам для себя или на спутник ставить?

Да дело не в этом. Вопрос в том, можно ли в принципе применять технологию пов. монтажа с использованием конвекционной печи? Производители микросхем однозначного ответа не дают.
Пока нашел такое высказывание:

Максимально допустимая температура воздействия на корпус микросхемы при групповой пайке на припойную пасту в печи конвекционного типа +265оС, время воздействия 3-5 с.

А типичный термопрофиль для свинцовосодержащей пасты примерно такой:

[ys05]

Добавлю по теме. Если требование полный военный диапазон температур -60+125 у нас или -55+125 у них, то считается, что пластик ставить нельзя - он разрушается из-за разных причин. Раньше и у нас, и у них только такие и ставили. Однако, в последнее время все чаще (и у нас, и у них) военные дают требования не к диапазону компонентов, а к рабочему диапазону изделия, исходя из реальных условий эксплуатации. В таких случаях легко ставится пластик. Разговаривал с представителями амерской фирмы, которая всю жизнь работала на их военных, говорят, сейчас их военные очень много берут в пластике (BGA), к сожалению забыл, больше ли 50% или нет.
Ну и керамика считается обычно необходимой для космоса при работе в негерметизированной аппаратуре, как было сказано, из-за "газирования" пластика. Для радиации, конечно, практически нет разницы, пластик или керамика.

[Сергей Борщ]

Особых деталей не знаю, но знакомый недавно раскопал золотую жилу на ремонте одного из узлов автомобиля не китайского производства, где процессор в БГА корпусе.

Аналогично, и даже без процессора и БГА - в приборных панелях Рено Лагун европейской сборки (у нас используются в качестве такси) ближе к концу гарантийного срока отваливаются SMD резисторы 1206. Неудачное крепление (на незакрепленном конце платы достаточно тяжелые компоненты) и бессвинцовый процесс, однако.

[Nix_86]

Герметичность, теплоотвод и защита от механических воздействий - ключевые особенности металлокерамических корпусов, особенно при высоких требованиях, предъявляемым к микросхемам военного назначения. Стойкость к радиации если и обеспечивается корпусом, то очень незначительно. Показатели по этому критерию достигаются за счёт других вещей.