设备的化学暴露
设备的化学暴露
布拉德利史密斯
质量保证可靠性
亚博棋牌游戏快板微系统公司有限责任公司
介绍
Allegro MicroSystems, LLC (Allegro)生产具有标准内部铝互连和外部镀锡铜终端的半导体器件。硅基器件在标准的非密封环氧封装中成型。客户可能希望将Allegro设备用于各种配置、应用，以及暴露在环境元素和湿度、化学溶液、电机油、传动液、道路盐等环境中的情况亚博尊贵会员
等等，都可能发生。在某些情况下，Allegro设备的这些不同类型的化学暴露可能会导致设备腐蚀和故障。本应用说明讨论了可能导致设备腐蚀失效的情况和应用类型。亚博尊贵会员请参阅设计中心部分，以获取有关焊接和封装的其他信息，包括应用说明Allegro产品(SMD和通孔)的焊接方法，AN26009；使用霍尔效应器件设计组件指南，AN27703.1;和使用后偏见霍尔效应装置的带状指南，AN296080．
Non-Hermetic环氧包
半导体工业中的一种密封包装是陶瓷封装，其完全从任何和所有化学物品中完全密封活性硅装置。半导体工业中的非密封包装是覆盖的塑料封装（填充环氧树脂），但不密封的活性硅装置免受化学进入。例如，染料渗透试验曝光结果表明，穿透染料可以在所有非气密包装内部发现，但不能在密封封装内。这是因为环氧树脂对外部终端（铜引线）的键并不完全亲密，并且可以在足以允许化学渗透的界面处留下微细毛细血管空隙。
硅有源器件有可能被化学物质渗透，这意味着对于器件的腐蚀失效，Allegro不可能提供任何保证。因此，客户有责任在使用设备时尽量减少或防止设备接触腐蚀性化学品。已被发现对内部硅活性装置有腐蚀性的化学物质有(但不限于):氯化物、磷酸盐、强酸、强碱、汽车尾气、机油、传动油、融冰盐、人类污染和其他汽车流体。由于化学品种类繁多，商业配方不断变化，以及设备可能运行的未知环境，Allegro没有也无法测试或鉴定化学品的腐蚀潜力。因此，客户或最终用户有责任在实际应用环境或模拟中确认设备的最终配置。
在图1中，硅器件上的铝线被腐蚀掉了，因此，在现场暴露在车辆传动油中后，电路就被电断开了。通过傅立叶变换红外光谱分析证实该装置表面有透射油，证明了透射油的渗透完成。包含该器件的包装没有过度成型或保形涂层。
降低腐蚀的可能性
在使用或组装我们的设备时，Allegro设备可以避免暴露在腐蚀性化学品中，避免使用此类化学品，并替换非腐蚀性化学品。例如，如果要将设备焊接到电路板上或进行其他焊接操作，所使用的焊料助焊剂应该是不含卤化物的助焊剂。任何用于去除助焊剂残留物的化学品也应该是无卤化物和磷酸盐的(这包括许多有机溶剂和有机化合物)。
在包含该设备的包装上使用保护性涂层也可以保护该设备免受化学暴露。保形涂料对于防止化学品进入包装非常有用。通常，在器件包焊接到电路板上、布线或焊接到端子上或安装在组件中之后，应用保形涂层。保形涂料可以喷涂，浸涂，用辊涂，盆栽，或注射到设备上和周围。注意，喷涂涂层不能完全密封所有表面，因为它是单向的，设备的底面可能不会被密封。浸涂或盆栽保形涂层能更好地保证完全密封。有数百种类型和品种的保形涂料可供选择，最常见的是硅树脂、聚氨酯和环氧树脂。这些涂料可以热固化、空气固化或紫外线固化。
进一步的保护可以用来保护在恶劣环境下的设备包装，通过灌罐或用塑料过度成型。这通常用于用于ABS、变速器、凸轮定时或其他汽车应用的霍尔传感器集成电路。亚博尊贵会员器件封装应该完全封装在过模塑料中，以提供更好的密封，防止化学物质进入。过度模具的原料应该是这样的纯度等级，以具有低ppm的氯化物和磷酸盐含量。尼龙(PA)型的过模会出现问题，因为它很容易吸收水分，从而加速腐蚀。具体来说，尼龙6或尼龙66类型已知有严重的吸湿问题，而尼龙612则没有那么严重。聚苯硫醚(PPS)完全不吸收水分，可以是某些类型的应用的最佳选择。亚博尊贵会员从组件中发出的任何引线或终端或电线也应该用二次密封件、灌封化合物或保形涂层覆盖或密封。一般来说，应该注意到塑料与其他塑料不能完全密封。还要注意，不推荐使用强力胶(氰基丙烯酸)。
加速因素和其他条件涉及产生腐蚀失效是时间，温度，湿度，腐蚀性化学品的浓度，腐蚀性化学品渗透到电子封装的数量，化学品类型，和水分。客户在组装过程中直接操作设备所造成的人为污染也可能导致腐蚀，为了避免在组装或板安装过程中出现这种腐蚀源，有必要使用手套和口罩。Allegro采取了大量措施，以确保其生产和组装的每个阶段都能防止手套、口罩和从头到脚洁净的室内防护服的使用造成污染。
一般来说，使用越多的密封材料(为任何试图进入的化学物质提供一个更曲折的路径)，设备就越受到保护，长期可靠性也就越高。因此，在设备上使用保形涂层，然后使用塑料过模，比单独使用保形涂层或过模提供更大的可靠性，以防止化学腐蚀。客户必须根据预期的应用、暴露于腐蚀性化学品和所需的可靠性水平选择适当的配置。
腐蚀性污染物
随着时间的推移，即使在过度成型的应用中，水也会浸出各种污染物。亚博尊贵会员在装配过程中，较高的加工温度可以加速浸出，但更重要的是长期影响。这可能导致最终产品被送到现场后形成腐蚀性化合物。造成腐蚀的主要因素是卤化物和磷酸盐化合物。在装配过程中应严格避免使用含有卤化物(氯化物)和磷酸盐的材料。这不仅适用于助焊剂，也适用于焊料和锡膏，以及成型过的化合物。特别要注意的是尼龙(PA)过模塑化合物，它非常容易被吸湿。防止这种腐蚀的最好办法是从制造过程中使用的所有材料中去除卤化物。例如，高级尼龙通常有最低的卤化物含量。这些努力应辅以对所有工艺阶段的定期审查，以确保没有引入污染源。 Sources can include not only materials consumed in manufacturing, but also substances that can be conveyed on the persons of production workers. Face masks, gloves, and suitable gowning should be in use at all times. The customer’s assembly operations should also take precautions to prevent the contact of the devices with bare fingers and similar contamination. Note that finger prints contain salt (sodium chloride) which can be particularly corrosive.
保护终端不受腐蚀
该设备的终端(引线)是铜基镀锡，也容易腐蚀。铜会受到酸、盐、磷酸盐和其他腐蚀性化学物质的腐蚀。类似的化学物质也能腐蚀锡。如果有足够的化学暴露,镀铜,可以攻击和溶解,创建一个开路,或者温和的腐蚀的残留物可以之间提供一个漏电路径导致导电或产生一个短于树突增长,这可能会导致电子设备的故障。如果焊剂中含有氯化物或在焊接后未彻底清洗活性焊剂，则会出现腐蚀性问题。焊料助焊剂类型的商业名称是“含水清洁助焊剂”或“无清洁助焊剂”。这两种类型的助焊剂都应该从板上清除，以防止任何残留物直接引起腐蚀，或防止保形涂层或过模材料的良好密封。应用环境可能会使铅暴露在盐、汽车液(如自动变速箱液(ATF))、发动机油、尾气或其他化学物质中，所有这些都会随着时间的推移攻击和破坏终端的完整性。因此，应注意对终端以及整个包装体进行保形涂层、灌封或封装。
汽车应用程序亚博尊贵会员
霍尔电池器件的使用汽车应用亚博尊贵会员如果暴露于道路盐，ATF，手动变速器流体，发动机油，其他汽车液和润滑油，以及废气是最潜在的腐蚀性环境之一。该领域的经验（数亿种设备）导致多年来几年腐蚀失效，PPB的整体腐蚀水平（亿分）。应优质地进行设计，工程师和制造汽车组件，以最大限度地减少腐蚀元素进入设备并摧毁它的机会。Allegro建议采用保密涂层，包覆成型，灌封等保护覆盖物用于帮助在这些腐蚀性环境中提供保护层。诸如硅氧烷，氨基甲酸酯丙烯酸酯和环氧树脂的诸如硅氧烷，氨基甲酸酯丙烯酸酯的共形涂层中，顾客必须选择涂层和涂抹它，以施加最佳可靠性。注意，与尼龙的包覆成型不提供最佳保护，因为尼龙浸泡了水分和污染物。这就是为什么灌封化合物可以是更好的选择，或者如果必须使用尼龙（尼龙612是最佳尼龙），它们应在Allegro封装上与包装包装之前的良好保形涂层一起使用。或者可以使用PPS，这不具有尼龙具有的水分问题。
文献中有文件和文章清楚地说明ATF和其他汽车液可以腐蚀电子设备。这样的物品是：“改善传感器可靠性”，J.TITU，测试和测量世界，3/1/2005。另一个是：“对汽车油的铜和铝合金互联的腐蚀研究，”Toshiaki Ishii，Nobutake Tsuyuno，Toshiya Sato和Mitsuhiro Masuda，IEEE交易组件和包装技术，Vol。2006年3月29日。
结论
引用的论文表明，活性硅电路非常易受腐蚀。Allegro用于封装器件的环氧模塑化合物提供比裸硅电路更大程度的保护，但它不是绝对的。通过使用额外的超模（例如尼龙或优选PPS），灌封（环氧树脂）或适当施加的保形涂层（密封100％的表面积），可以提供进一步的保护。这种保护可以使该行业正在寻求的0 PPM级别目标的可靠性，但不能保证0 PPM。此外，额外的保护可以帮助实现10-15岁的汽车行业目标。然而，实现客户组装的给定可靠性目标是客户的责任，因此Allegro对其在客户组件中腐蚀其设备对应用程序的腐蚀，对应用程序的腐蚀作用不承担任何责任。
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