用于半导体器件的空运的中子屏蔽包装体的制作方法

本申请要求于2018年1月18日提交的申请号为10-2018-0006454的韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

本公开的实施例涉及一种中子屏蔽包装体，并且更具体地，涉及一种被配置为包装半导体器件的中子屏蔽包装体，该中子屏蔽包装体可以使由与在半导体器件的空运期间产生的中子碰撞而引起的电离总剂量(tid)缺陷最小化。

背景技术：

宇宙射线可以通过与大气中的氮原子或氧原子碰撞而产生高能中子辐射。由于中子的尺寸很小，因此中子会穿过大多数材料(诸如人体)，但中子有时会与其他原子核发生碰撞。

每单位时间的中子辐射量取决于海拔高度。例如，中子辐射量与海拔高度成比例。在30千英尺(kft)至40kft之间的飞行高度处的自由中子(即，那些未与核结合的中子)的数量可能是地平面上的自由中子的数量的约300倍，使得30kft至40kft的飞行高度可能代表自由中子的最大浓度。中子尺寸很小并且没有净电荷，因此飞机机体的铝制机身几乎不提供屏蔽。结果，由于飞机机体的小屏蔽效应，因此自由中子可能进入飞机并可能与由飞机运输的半导体器件的原子核发生碰撞，从而导致tid缺陷。

由于与半导体制造技术的更高程度发展成比例的更高水平的制造小型化，因此影响半导体器件的中子引起的tid效应继续增加。

技术实现要素：

根据本公开的一个方面，一种用于半导体器件的空运的中子屏蔽包装体包括氢和硼。

附图说明

参考以下结合附图考虑时的详细描述，本公开的特征和优点将变得显而易见。

图1示出了根据本公开的一个实施例的中子屏蔽包装体的示例代表的立体图。

图2示出了根据本公开的另一实施例的中子屏蔽包装体的结构图。

图3示出了说明基于氢(h)的中子屏蔽效应和基于硼(b)的热中子屏蔽效应的曲线图。

图4示出了根据本公开的另一实施例的中子屏蔽包装体的结构图。

图5示出了根据本公开的另一实施例的中子屏蔽包装体的结构图。

具体实施方式

现在将详细参考某些实施例，这些实施例的示例在附图中示出。本公开和权利要求中使用的术语不应被解释为具有通用含义或字典含义。相反，基于所呈现的实施例和所附权利要求，术语应被解释为具有与本公开的技术范围和精神一致的含义和相关概念。说明书中描述的和附图中示出的实施例纯粹是说明性的，并非旨在是面面俱到的。在不脱离本公开的范围精神的情况下，各种等同和修改的实施例是可能的。

图1示出了根据本公开的一个实施例的中子屏蔽包装体10的透视图。

中子屏蔽包装体10可以被形成为包括具有内部空间的矩形平行六面体外盒，在该内部空间中可以放置诸如一个或更多个半导体模块的内容物。更详细地，如果中子屏蔽包装体10的顶盖沿着线12向内折叠，则矩形平行六面体外盒可以形成为具有在其中可以容纳内容物的内部空间。

中子屏蔽包装体10可以由包含大量氢含量的聚乙烯或聚丙烯形成。中子屏蔽包装体10也可以由包含大量氢和硼的其他材料形成。例如，中子屏蔽包装体10可以由添加硼的聚乙烯或添加硼的聚丙烯形成。

如本文所提到的，形成包含氢的组件(诸如外盒、外壁或隔板)意味着该组件由具有包括相对于分子中包含的原子总数而数量为50％或更多氢原子的分子的材料制成。形成为包含硼的组件意味着该组件包括具有包含任何量的硼的分子的材料，也称为添加硼的材料。

氢是在尺寸和质量方面与中子相似的元素，该中子被预期在中子-氢碰撞期间具有最佳的中子减速效应(例如，中子减速约50％或更多)。因此，中子屏蔽包装体10可以由具有大量氢的聚乙烯或聚丙烯形成，其用作有效的中子减速工具。

对于一些实施例，硼被添加入到聚乙烯或聚丙烯中。这是为了吸收热中子，热中子在与氢的碰撞中已经失去了能量。由于添加的硼的中子屏蔽效应较高，热中子被吸收至所得的硼中。即，中子屏蔽包装体10可以提供中子与氢之间的碰撞，从而导致中子减速。减速的中子(热中子)可以被吸收至硼中，从而提供更高的中子屏蔽效应。

对于一个实施例，中子屏蔽包装体10可以被形成为具有3毫米(mm)的最小厚度t1。例如，中子屏蔽包装体可以被形成为具有3mm至6mm之间的厚度。即，考虑到中子和氢的横截面积约为82靶恩，在聚乙烯或聚丙烯的密度为0.95g/cm³或更小的条件下，在统计学上仅引起中子与氢之间的一次碰撞的中子屏蔽包装体厚度可以被计算为约1.5mm。为了解决或减轻tid缺陷，实施例涉及约75％的最小减速效果。为此，中子与氢之间的碰撞需要发生至少两次。因此，中子屏蔽包装体的最小厚度为3mm。

如果中子与氢之间的碰撞已经发生了四次，则预计中子能量将减少约90％，使得中子屏蔽包装体的厚度可以被设定为6mm，以在统计学上确保四次中子-氢碰撞。

中子屏蔽效应与中子屏蔽包装体10的厚度成比例地增加，并且中子屏蔽包装体10的重量也与中子屏蔽包装体10的厚度成比例地增加，从而导致空运成本增加。根据本公开的实施例，影响屏蔽的厚度和影响运输成本的重量可以被优化，从而以关于运输成本的合理重量而导致关于中子的可接受数量的tid缺陷。

虽然上面公开的实施例包括形成为包括含有大量氢的聚乙烯或聚丙烯的中子屏蔽包装体10，但是本公开不限于此。例如，中子屏蔽包装体10可以由包含大量氢的氢化钛(tih2)或氢化锆(ii)(zrh2)形成。尽管上面指出的实施例包括将硼添加至聚乙烯或聚丙烯中以产生氢-硼材料，但是其他实施例允许不同的材料，诸如包含大量氢和硼的硼氢化镁mg(bh4)2。

图2示出了根据本公开的另一实施例的中子屏蔽包装体20a、20b的结构图。

参考图2，中子屏蔽包装体20a、20b可以包括外壁22和形成在外壁22内的多个隔板24和26，使得外壁22内的内部空间可以被划分成以抽屉柜形状形成的多个区域。这种中子屏蔽包装体可以被插入通用外盒中，然后被使用。

对于一个实施例，中子屏蔽包装体20a、20b的外壁22可以被形成为具有6mm的厚度t2，并且隔板24和26中的每个可以被形成为具有3mm的厚度t3。即，统计学上，中子可能在中子屏蔽包装体的外壁22中与氢碰撞四次，并且可能在每个隔板24或26中再与氢碰撞两次，使得可能发生平均约95％的中子减速。

图3示出了说明基于氢(h)的能量中子屏蔽效应和基于硼(b)的热中子屏蔽效应的曲线图。

位于图3的最高位置处的实线表示说明飞行高度处的中子通量的线。

虚线箭头表示当使用本公开的中子屏蔽包装体10、20a、20b使中子与氢碰撞四次时中子通量减少，而实线箭头表示在中子屏蔽包装体10、20a、20b中另外包括硼，使得由所得的添加硼的中子屏蔽包装体10、20a、20b获得的中子通量远低于由形成为仅具有氢的中子屏蔽包装体10、20a、20b获得的中子通量。

如图3中所示，可以看出，使用本公开的中子屏蔽包装体10、20a、20b，中子与氢碰撞四次使得中子通量减少90％或更多。还可以看出，在中子屏蔽包装体10、20a、20b中另外包括硼使得中子通量减少约95％。

尽管参考图1描述的实施例为了便于描述和更好地理解本发开而公开了一种矩形平行六面体外盒，但是本公开不限于这种形状。例如，根据另一个实施例的中子屏蔽包装体30可以形成为圆柱体外盒，该外盒的形状在图4中示出。

另外，图5中示出了形成有插入外盒中的圆柱体抽屉柜形状的中子屏蔽包装体的外壁。

从上述实施例中显而易见的是，本公开的教导可以减少在半导体器件的空运期间由中子引起的tid缺陷的数量。

本公开的实施例可以使包装体的厚度优化，以在可接受的运输成本下提供可接受的中子屏蔽。考虑到tid缺陷减少和运输预算方面的特定需求，可以优化屏蔽与重量之比。

本领域技术人员将理解，与所公开的那些实施例不同的另外的实施例是可能的，这些实施例忠实于本公开的精神和本质特征。因此，所提出的实施例在所有方面都被解释为说明性的而非限制性的。本公开的范围应由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由以上描述来确定。此外，在所附权利要求的含义和等同范围内的所有变化都旨在包含在其中。另外，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在提交本申请之后，可以稍后在详细描述和/或所提出的权利要求的支持下添加未明确呈现的权利要求。

尽管已经描述了许多说明性实施例，但是应该理解，本领域技术人员可以设计出许多其他修改和实施例，这些修改和实施例将落入本公开的原理的精神和范围内。特别地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内的组成部件和/或布置中可以进行多种变化和修改。除了组成部件和/或布置的变化和修改之外，替代使用对于本领域技术人员而言也是显而易见的。

附图中每个元件的标记

10、20a、20b、30：中子屏蔽包装体

22：外壁

24、26：隔板