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
雷竞技竞猜下载Allegro微系统有限责任公司
介绍
快板™ MicroSystems，LLC（Allegro）生产的半导体器件具有标准的内部铝互连和镀锡的外部铜终端。硅基器件采用标准的非密封环氧树脂封装。客户可能希望在多种配置、应用和情况下使用Allegro装置，其中Allegro装置暴露于环境因素和湿度、化学溶液、机油、变速器油、道路盐和环境中雷竞技最新网址
因此，可能发生。在某些情况下，Allegro装置的这些不同类型的化学暴露可能会导致装置腐蚀和失效。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。请参阅雷竞技最新网址rayapp0
，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的指南，AN27703.1；和使用背偏压霍尔效应器件的引线成形指南，AN296080.
非密封环氧封装
半导体工业中的密封封装是一种陶瓷封装，它将有源硅器件完全密封起来，防止任何化学物质进入。半导体工业中的非密封封装是一种塑料封装（填充环氧树脂），覆盖但不密封有源硅器件，防止化学物质进入。例如，染料渗透试验暴露结果表明，渗透染料可以在所有非密封包装内发现，但不能在密封包装内发现。这是因为环氧树脂与外部终端（铜导线）的结合并不完全紧密，在界面上会留下一个微毛细管空隙，足以允许化学渗透。
化学渗透到硅有源器件的可能性意味着Allegro不可能为器件的腐蚀故障提供担保或保证。因此，客户有责任以尽量减少或防止设备暴露于腐蚀性化学品的方式使用设备。已发现对内部硅活性装置具有腐蚀性的化学品包括（但不限于）：氯化物、磷酸盐、强酸、强碱、汽车废气、机油、变速器油、融冰盐、人类污染和其他汽车液体。由于化学品种类繁多，不断变化的商业配方，以及设备可能运行的未知环境，Allegro没有也不能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定设备的最终配置。
在图1中，硅器件上的铝互连被腐蚀掉，因此在现场暴露于车辆变速器油后，电路被电断开。通过FTIR分析证实了该装置的硅片表面有传输油，证明了油的渗透是完全的。包含设备的包装没有二次成型或保形涂层。
降低腐蚀的可能性
Allegro装置可避免接触腐蚀性化学品，方法是在装置的应用或组装过程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或其他焊接操作上，则使用的焊剂应为不含卤化物的焊剂。用于清除焊剂残留物的任何化学品也应不含卤化物和磷酸盐（这包括许多有机溶剂和有机化合物）。
在包含设备的包装上使用保护涂层也可以保护设备免受化学暴露。保形涂层有助于防止化学品进入包装。通常，保形涂层是在器件封装焊接到电路板上，或接线或焊接到端子上，或安装在组件中之后应用的。保形涂层可以喷涂、浸涂、用滚筒涂敷、灌封或注射到设备上或设备周围。请注意，喷涂涂层不能完全密封所有表面，因为它是单向的，并且设备的底面可能无法密封。浸渍或灌封保形涂层提供了更好的保证完全密封。有数百种类型和品种的保形涂料可供选择，最常见的是有机硅，聚氨酯和环氧树脂。这些涂层可以热固化、空气固化或紫外线固化。
进一步的保护可用于在恶劣环境中通过塑料灌封或二次成型来保护设备封装。这通常用于ABS、变速器、凸轮正时或其他汽车应用中的霍尔传感器IC。设备包装应完全封装在二次成型塑料中，以提供更好的密封，防止化学品进入。二次成型的原材料的纯度等级应确保氯化物和磷酸盐的ppm含量较低。尼龙（PA）型二次成型会出现问题，因为它容易吸收水分，从而加速腐蚀。具体来说，尼龙6或66型已知在吸湿方面有严重问题，而尼龙612则不那么严重。聚苯硫醚（PPS）完全不吸收水分，是某雷竞技最新网址些应用的最佳选择。从组件中引出的任何引线或终端或导线也应二次成型或用二次密封剂、灌封化合物或保形涂层进行密封。一般来说，应该注意的是，塑料不能与其他塑料完全密封。另外请注意，不建议使用超级胶（氰基丙烯酸酯）。
导致腐蚀失效的加速因素和其他条件包括时间、温度、湿度、腐蚀性化学品的浓度、腐蚀性化学品渗入电子封装的数量、化学品的类型和湿度。在客户组装过程中直接搬运设备造成的人为污染也可能导致腐蚀，为避免在组件或板安装过程中出现这种腐蚀源，必须使用手套和面罩。Allegro采取了巨大的步骤，以确保其制造和组装的每一个阶段都能防止使用手套、面罩和从头到脚的洁净室礼服造成污染。
一般来说，使用的密封材料层数越多（为任何试图进入的化学品提供更曲折的路径），装置就越受到保护，长期可靠性也就越高。因此，在设备上使用保形涂层，然后再进行塑料二次成型，将提供比保形涂层或单独二次成型更大的可靠性，避免化学腐蚀。客户必须为预期应用、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，甚至在二次成型应用中，各种污染物也会被水淋洗。在组装过程中，高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往现场后形成腐蚀性化雷竞技最新网址合物。腐蚀的主要原因是卤化物和磷酸盐化合物。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，以及二次成型化合物。特别值得关注的是尼龙（PA）二次成型化合物，它对吸湿性非常敏感。防止这种腐蚀的最好方法是从制造过程中使用的所有材料中除去卤化物。例如，高级尼龙通常具有最小的卤化物含量。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。来源不仅可以包括制造过程中消耗的材料，还可以包括可输送到生产工人身上的物质。任何时候都应使用面罩、手套和合适的长袍。客户的装配操作还应采取预防措施，防止设备与裸露的手指接触和类似的污染。请注意，指纹中含有盐（氯化钠），这可能具有特别的腐蚀性。
保护终端免受腐蚀
该设备的终端（引线）是镀锡的铜基，也容易受到腐蚀。铜可以被酸、盐、磷酸盐和其他腐蚀性化学物质腐蚀。类似的化学物质也能腐蚀锡。如果有足够的化学暴露，铜导线和镀层会受到侵蚀和溶解，形成开路，或者轻微腐蚀的残留物会在导线之间提供一条导电的泄漏路径，或者因树枝状生长而产生短路，这可能会导致设备的电气故障。腐蚀性焊剂可能是一个问题，如果它含有氯化物或活性焊剂没有彻底清洗焊接后。助焊剂类型的商业名称为“水清洁助焊剂”或“无清洁助焊剂”。这两种类型的助焊剂都应从板上清除，以防止任何残留物直接导致腐蚀或防止保形涂层或二次成型材料的良好密封。应用环境可能使导线暴露在盐、自动变速器油（ATF）、发动机机油、废气或其他化学品等汽车油液中，所有这些都会随着时间的推移侵蚀和破坏终端的完整性。因此，应注意对终端以及整个封装体进行保形涂层、灌封或二次成型化合物封装。
汽车应用雷竞技最新网址
霍尔元件在半导体中的应用汽车应用雷竞技最新网址暴露于道路盐、ATF、手动变速器油、发动机机油、其他汽车油液和润滑剂以及废气中是最具潜在腐蚀性的环境之一。多年来，该领域的经验（数亿台设备）导致了很少的腐蚀失效，总体腐蚀水平为ppb（十亿分之一）。在设计、设计和制造汽车总成时应特别小心，以尽量减少腐蚀性元素进入装置并破坏装置的机会。Allegro建议使用保形涂层、二次成型、灌封等保护涂层，以帮助在这些腐蚀性环境中提供保护层。在有机硅、聚氨酯丙烯酸树脂和环氧树脂等保形涂料中，客户必须选择一种能提供最佳可靠性的涂料和涂敷方法。注意，尼龙二次成型本身并不能提供最好的保护，因为尼龙很容易吸收水分和污染物。这就是为什么封装化合物可能是一个更好的选择，或者如果必须使用尼龙（尼龙612是最好的尼龙），他们应该使用一个良好的保形涂层在快板包和铅二次成型之前。或者可以使用聚苯硫醚，它没有尼龙的水分问题。
文献中有论文和文章明确指出，自动变速箱油和其他汽车油液会腐蚀电子设备。其中一篇文章是：“提高传感器可靠性”，J.Titus，《测试与测量世界》，2005年3月1日。另一个是：“暴露于汽车机油中的铜和铝互连的腐蚀研究”，Toshiaki Ishii、Nobutake Tsuyuno、Toshiya Sato和Mitsuhiro Masuda，IEEE组件和封装技术学报，第29卷，第1期，2006年3月。
结论
引用的文献表明，有源硅电路非常容易受到腐蚀。Allegro用来封装设备的环氧模塑化合物提供了比裸硅电路更大程度的保护，但这并不是绝对的。可通过使用额外的二次成型（例如尼龙或优选PPS）、灌封（环氧树脂）或适当应用的保形涂层（100%密封表面积）来提供进一步的保护。这样的保护可以将可靠性带向业界所追求的0ppm水平目标，但不能保证0ppm。此外，额外的保护有助于实现汽车行业10-15年可靠性的目标。然而，实现客户组件的给定可靠性目标是客户的责任，因此Allegro对其设备在客户组件中因应用过程中的腐蚀性化学品暴露而受到的腐蚀不承担任何责任。
版权所有©2007-2017，Allegro雷竞技竞猜下载 MicroSystems，LLC雷竞技竞猜下载Allegro MicroSystems，LLC保留随时偏离详细规范的权利，以便改进其产品的性能、可靠性或可制造性。在下订单之前，提醒用户确认所依赖的信息是最新的。
如果可以合理预期Allegro产品的故障会导致该生命支持设备或系统的故障，或影响该设备或系统的安全性或有效性，则Allegro的产品不得用于生命支持设备或系统。
本文所包含的信息被认为是可靠的。但是，Allegro MicroSystems，LLC对其使用不承担任何责任；也不对因其使用而侵犯第三方的专利或其他权利承担任何责任。雷竞技竞猜下载