一种基于铝热自蔓延薄膜的芯片销毁封装结构

摘要

本发明公开一种基于铝热自蔓延薄膜的芯片销毁封装结构，属于集成电路封装领域。所述基于铝热自蔓延薄膜的芯片销毁封装结构中包括管壳基板、芯片、铝热自蔓延薄膜；芯片贴装在所述管壳基板中；铝热自蔓延薄膜贴装在所述芯片上，并通过键合引线引出到封装结构外。由于铝热自蔓延薄膜的贴装特性，在封装工艺中避免了传统火工装置的药剂填装腔体，因而体积更小，毁伤区域更集中；封装过程中工艺温度控制在触发温度以下，则基本没有安全隐患；贴装薄膜的工艺与常规芯片封装工艺兼容，基板/管壳设计仅需增加少许触发用引出端，因此适合批量生产。

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路封装技术领域，特别涉及一种基于铝热自蔓延薄膜的芯片销毁封装结构。

背景技术

随着微电子技术和半导体产业的迅猛发展，电子设备在通讯、医疗、教育和日常生活中的角色越加重要。然而，电子设备的核心元器件可通过非正常手段进行反向研究，从而造成制造工艺的商业秘密或存储信息的泄露。对核心元器件、芯片电路进行物理损毁，是保障信息安全中最可靠彻底的方法。当前芯片销毁技术还有很大发展空间，并没有实现低成本、易集成的可靠方法。传统火工装置常用于武器系统部件自毁或存储介质自毁，但存在体积较大、不能精确毁伤目标位置及安全隐患等问题：

1.体积较大：基于燃烧爆炸类药剂或化学腐蚀类药剂的火工装置通常需要一定剂量的药剂，为与电路/系统实现物理隔离需填装到相应的腔体中，这样的需求导致封装体积远大于电路/系统尺寸；

2.火工装置的物理隔离，或因尺寸限制导致毁伤区域无法覆盖电路/系统整体，会导致销毁不完全，电路/芯片仍存在信息泄露隐患；

3.传统火工装置或化学腐蚀剂存在较大安全隐患，一旦在使用过程中储存腔体发生形变泄漏，可能对周边人或物造成意外伤害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于铝热自蔓延薄膜的芯片销毁封装结构，以解决传统火工装置体积较大、不能精确毁伤目标位置及存在安全隐患的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于铝热自蔓延薄膜的芯片销毁封装结构，包括：

管壳基板；

芯片，贴装在所述管壳基板中；

铝热自蔓延薄膜，贴装在所述芯片上，并通过键合引线引出到封装结构外。

可选的，所述芯片包括倒装芯片和非倒装芯片；

所述芯片为倒装芯片时，倒装芯片对位倒扣在所述管壳基板中，铝热自蔓延薄膜贴装在倒装芯片的背面；

所述芯片为非倒装芯片时，非倒装芯片的背面与所述管壳基板贴装，铝热自蔓延薄膜贴装在非倒装芯片的正面。

可选的，倒装芯片对位倒扣在所述管壳基板中，倒装芯片上的焊球与管壳基板上的凸点下金属化层互连；倒装芯片和所述管壳基板之间填充有填充物。

可选的，所述芯片为非倒装芯片时，厚度为300~700μm；所述芯片为倒装芯片时，厚度为300μm以下。

可选的，所述芯片为非倒装芯片时，所述铝热自蔓延薄膜的尺寸小于非倒装芯片的尺寸，所述铝热自蔓延薄膜的边缘与非倒装芯片的引脚相距100μm以上。

可选的，非倒装芯片的背面通过装片胶与所述管壳基板贴装。

可选的，所述铝热自蔓延薄膜的体系为Al/Ni、Al/Ti或Al/CuO，是纳米级多层膜结构材料，采用溅射逐层生长或薄膜冷压方式合成，触发温度在300℃以上，反应温度在1200℃以上。

可选的，所述铝热自蔓延薄膜通过装片胶贴装在所述芯片上。

可选的，所述基于铝热自蔓延薄膜的芯片销毁封装结构还包括封装盖板，与所述管壳基板通过平行缝焊进行封帽。

可选的，所述键合引线的材料包括金丝和硅铝丝。

在本发明提供的基于铝热自蔓延薄膜的芯片销毁封装结构中，包括管壳基板、芯片、铝热自蔓延薄膜；芯片贴装在所述管壳基板中；铝热自蔓延薄膜贴装在所述芯片上，并通过键合引线引出到封装结构外。由于铝热自蔓延薄膜的贴装特性，在封装工艺中避免了传统火工装置的药剂填装腔体，因而体积更小，毁伤区域更集中；封装过程中工艺温度控制在触发温度以下，则基本没有安全隐患；贴装薄膜的工艺与常规芯片封装工艺兼容，基板/管壳设计仅需增加少许触发用引出端，因此适合批量生产。

附图说明

图1是采用非倒装芯片时正面贴铝热自蔓延薄膜的剖面示意图；

图2是采用非倒装芯片时正面贴铝热自蔓延薄膜的俯视图；

图3是采用倒装芯片时背面贴铝热自蔓延薄膜的剖面示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种基于铝热自蔓延薄膜的芯片销毁封装结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

本实施例一提供了一种基于铝热自蔓延薄膜的芯片销毁封装结构，其剖面结构如图1所示，包括非倒装芯片1、铝热自蔓延薄膜2、管壳基板4和封装盖板6。所述非倒装芯片1的背面通过装片胶3贴装在所述管壳基板4中；所述铝热自蔓延薄膜2通过装片胶3贴装在所述非倒装芯片1的功能区域，并通过键合引线5引出到封装结构外；所述封装盖板6与所述管壳基板4通过平行缝焊进行封帽。其中，装片胶3采用低温绝缘胶以防止对铝热自蔓延薄膜2的误触发；所述非倒装芯片1厚度为300~700μm。

键合引线5的材料可选金丝、硅铝丝，优选工艺温度较低的硅铝丝进行键合。铝热自蔓延薄膜2通过键合引线5的瞬时电流触发，触发键合引线5通过封装引出端外接到电源或超级电容，提供瞬时电压视键合引线5的长度、键合引脚间距而定。所述铝热自蔓延薄膜2属于周期性多层纳米膜结构材料，采用磁控溅射逐层生长或薄膜冷压方式合成，反应放热由材料体系决定，常见体系为Al/Ni、Al/Ti或Al/CuO等，ABAB周期性结构单层厚度20~100nm，总厚度10~1000μm，体系的反应速度与扩散距离成反比例关系，即单层膜厚度越小，燃烧速度越快；触发温度在300℃以上，反应温度在1200℃以上。

图2为正面俯视图，所述铝热自蔓延薄膜2的尺寸小于非倒装芯片1的尺寸，在本实施例一中，非倒装芯片1的尺寸为5mm*5mm*300μm，铝热自蔓延薄膜2的尺寸略小于非倒装芯片1，为4.5mm*4.5mm*40μm。非倒装芯片1贴装后，铝热自蔓延薄膜2贴装在其有源区，所述铝热自蔓延薄膜2的边缘与非倒装芯片1的引脚9相距100μm以上，采用合适直径的键合引线5分别从非倒装芯片1的引脚9、铝热自蔓延薄膜2键合到基板键合指10。

键合完成后，避免使用合金封帽、玻璃熔封等高温工艺，在惰性气体氛围下，采用平行缝焊将盖封装板6封帽。当盖封装板6遇到反向拆解时，一旦温度达到铝热自蔓延薄膜2的触发温度（约300℃）时，铝热自蔓延薄膜2发生反应引起芯片毁伤；同时，可通过外接具备无线功能的控制电路，通过铝热自蔓延薄膜2上键合引线5输入瞬间大电流触发反应，实现芯片毁伤。

在触发销毁的机制上，本发明可兼备被动触发与主动触发的模式，可适用于不同使用场景：

①被动触发：由于自蔓延反应在一定温度时可以触发，该温度低于封装工艺中最高温度与芯片工作时最高温度。而当封装体遇到反向暴力拆解时，当温度达到触发条件，薄膜发生反应毁伤器件；

②主动触发：除了应对拆解温度的被动触发方式，薄膜可通过引线接入具备无线功能的控制系统，由控制系统对电路进行监测与主动触发。一旦发现隐患，或者电路非正常工作时，由控制系统发出销毁信号，触发薄膜反应。

实施例二

本实施例二提供了一种基于铝热自蔓延薄膜的芯片销毁封装结构，其剖面结构如图3所示，与实施例一相比，区别在于：

包括倒装芯片1、铝热自蔓延薄膜2、管壳基板4和封装盖板6；所述倒装芯片1对位倒扣在所述管壳基板4中，所述倒装芯片1上的焊球/铜柱7与管壳基板4上的凸点下金属化层互连；所述倒装芯片1和所述管壳基板4之间填充有填充物8；所述铝热自蔓延薄膜2通过装片胶3贴装在所述倒装芯片1的背面，并通过键合引线5引出到封装结构外；所述封装盖板6与所述管壳基板4通过平行缝焊进行封帽。其中，为保证对芯片的毁伤效果，所述倒装芯片1厚度为300μm以下。

在本实施例二中，铝热自蔓延薄膜2没有尺寸限制，可采用与倒装芯片1等同尺寸。将倒装芯片1对位、倒装、回流（以锡铅焊球为例，回流温度约220℃）、底填、固化（固化温度约150℃）后，将铝热自蔓延薄膜2贴装于芯片背面。

键合完成后，在惰性气体氛围下，采用平行缝焊将盖封装板6封帽。当盖封装板6遇到反向拆解时，一旦温度达到铝热自蔓延薄膜2的触发温度（约300℃）时，铝热自蔓延薄膜2发生反应引起芯片毁伤；同时，可通过外接具备无线功能的控制电路，通过铝热自蔓延薄膜2上键合引线5输入瞬间大电流触发反应，实现芯片毁伤。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。