CN212648226U - 一种内嵌含能薄膜的自毁芯片 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种内嵌含能薄膜的自毁芯片。该芯片以待毁伤信息芯片为基底层，依次将微加热器层、含能薄膜层集成制造在基底层上，该芯片可显著降低自毁芯片中含能材料装药量，提高使用安全性，同时通过进一步使用耐高温含能材料以及低温封装技术，可确保含能薄膜以及自毁芯片的应用性能在各种恶劣环境下不退化，并增加芯片的散热能力、机械性质与物理性质。
Description
技术领域
本公开属于信息安全与自毁技术领域，同时也属于微火工品领域，具体涉及一种内嵌含能薄膜的自毁芯片。
背景技术
随着信息化和智能化的发展，信息安全已经成为国家层面的重大技术问题之一。迄今为止，对存有重要信息的芯片实现物理自毁，是保障信息安全的可行性最高和最彻底的方法。
当前的芯片物理自毁方式一类是利用过流电源、强酸、形状记忆合金等手段对芯片物理毁伤，但这种方式存在不能完全销毁芯片的风险。如果不计代价，采用先进的理化分析手段对芯片进行深入的解剖分析，芯片中的信息仍然可能被读出。
而采用含能材料对芯片进行物理自毁，需要同时毁坏封装壳体及其内部的硅基存储芯片，需要较大的冲击能量，同时受工艺的限制，使得装药量较大，输出能量不易控制，在摧毁目标硅基芯片的同时会带来额外的安全问题。
发明内容
本公开的目的是提供一种内嵌含能材料的平面式自毁芯片，其能够实现在保证高效的目标硅基芯片毁伤能力的同时，只需较少的装药量，具有良好的安全性。
本公开提供的内嵌含能薄膜的自毁芯片，由基底层、微加热器层、含能薄膜层依次集成封装而成，其中，
所述基底层为待毁伤信息芯片；
所述微加热器层为在所述基底层上形成的金属膜，与外部控制系统或供电系统连接，能够在电流作用下产生热量，对所述含能薄膜加热；
所述含能薄膜附着于所述基底层和微加热器层上，受热后产生燃烧或爆炸，对所述待毁伤信息芯片形成彻底物理毁伤。
可选的，所述微加热器层包括两层金属膜：
底下一层是桥区，用于将外界给予的电能转化为热能；
第二层是焊盘，制作于所述桥区上方，用于保护桥区材料，以及微加热器层与外部电路的连接。
可选的，所述桥区和焊盘的薄膜厚度均为500-1500nm。
可选的，所述桥区材料为镍镉合金、铂或钨，所述焊盘材料为铜、铝或金。
可选的，所述微加热器的电阻为1-10Ω。
可选的，所述含能薄膜层采用耐高温含能材料，热分解峰温度≥350℃。
可选的，所述含能薄膜为叠氮化镉起爆药含能薄膜或铝热剂多层膜。
本公开以待毁伤信息芯片为基底层，将通过磁控溅射镀膜、微控直写等装药技术获得的纳米结构含能材料薄膜，与通过光刻、掩膜、真空镀膜等MEMS技术获得的微加热器集成制造在基底层上，获得内嵌式自毁芯片。该芯片利用内嵌含能薄膜瞬态作用形成的高温高压热粒子，直接对待毁伤信息芯片实现高精确定点冲击，完成物理摧毁。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在以下几个方面：
(1)可显著降低自毁芯片中含能材料装药量，提高使用安全性。选用内嵌式的含能薄膜作为含能材料，其瞬态作用可形成高温高压热粒子，可对待毁伤信息芯片实现高精确定点冲击，彻底摧毁目标芯片的物理结构，具有微型、快速、能量输出精确可控、一次性、彻底的物理摧毁等优点，同时由于用量低至亚毫克级别，相较于传统装药降低幅度高达90％以上，不会对系统带来额外的安全问题。
(2)通过采用耐高温含能薄膜，可进一步实现内嵌式自毁芯片的低温封装，确保含能薄膜以及自毁芯片的性能在各种恶劣环境(空气离子、尘埃、湿气等)下应用性能不发生退化，并增加芯片的散热能力、机械性质与物理性质，提高可靠性及使用寿命。
(3)结构设计与MEMS工艺完全相兼容，可实现批量生产，有利于提高一致性、可靠性且降低生产成本。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1为本公开所述自毁芯片示例性实施例结构示意图；
图2是示例性的微加热器层示意图；
图3是本公开所述自毁芯片的示例性制备流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
如附图1所示，根据示例性实施例的内嵌含能薄膜的自毁芯片由基底层1、微加热器层2、含能薄膜层3集成封装而成。其中：
1：基底层，为待毁伤信息芯片；
2：微加热器层，为在所述基底层上以镀膜方式形成的金属膜，与外部控制系统或供电系统连接，在电流作用下能够产生热量，对所述含能薄膜层加热；
3：含能薄膜层，由含能材料通过Mems工艺制成的薄膜，受热后产生燃烧或爆炸，对待毁伤信息芯片形成彻底物理毁伤。
该自毁芯片通过微加热器层与外部电路连接，在收到外部的自毁指令后，接通对微加热器层的供电，对含能薄膜层进行加热，使其作用爆炸。其微加热器层是通过MEMS工艺在基底层的待毁伤信息芯片上形成的金属膜，含能薄膜层也是利用微结构加工工艺，在基底层芯片和微加热器层上制成的含能材料薄膜。将基底层、微加热器层和含能薄膜层集成封装后，得到内嵌含能薄膜的自毁芯片。这种芯片实现了平面化，显著降低了装药量。
可选的，所述微加热器层包括两层金属膜，如附图2所示：
底下一层是桥区5，用于将外界给予的电能转化为热能；
第二层是焊盘6，制作于桥区上方，用于保护桥区材料，以及微加热器层与外部器件之间的电路连接。
其中，所述桥区的材料为抗氧化、耐腐蚀的电阻材料，优选Ni-Cr合金、铂、钨等，其薄膜厚度范围500-1500nm；焊盘的材料优选铜、铝、金等，其薄膜厚度为500-1500nm。
微加热器桥区可根据需要制作成长方形、V型、正方形、蛇形等任意结构。
在示例性实施例中，选用Ni-Cr合金(其中Ni:Cr＝80:20)作为微加热器桥区材料，厚度为900nm。微加热器桥区尺寸：长0.4mm、宽0.2mm；选用铜作为微加热器焊盘材料，尺寸为长4mm，宽2mm。
可选的，微加热器层的电阻为1-10Ω。在≤5A直流作用下，微加热器接受电能转换成热能，作用于含能薄膜层，使其燃烧或爆轰。
作为优选方案，含能薄膜层采用可耐高温且制备工艺与MEMS技术相兼容的含能材料。可选的，热分解峰温度≥350℃。
作为优选方案，采用叠氮化镉起爆药含能薄膜或铝热剂多层膜。这类含能材料可满足波峰焊、低温注塑等集成封装工艺中的耐热性要求。
优选实例1，叠氮化镉药浆中叠氮化镉含能为92％，获得的叠氮化镉含能薄膜厚度为0.5mm。
优选实例2，选用的铝热剂多层膜为Al/CuO，Al/CuO的单层厚度分别为150nm/150nm，总厚度为10μm。
附图3提供了示例性实施例所述自毁芯片的示例性制备过程，包括以下步骤：
(1)通过MEMS工艺：清洗→薄膜沉积→匀胶→坚膜→光刻→显影→后烘→刻蚀→去胶→清洗，在待毁伤信息芯片1上制作微加热器层2。
微加热器的桥区跟焊盘都可采用磁控溅射结合图形化工艺制作。
(2)采用微控直写技术或磁控溅射镀膜技术，结合物理掩膜技术，在芯片表面指定位置制作含能薄膜。
采用叠氮化镉起爆药薄膜作为含能薄膜时，可采用微控直写工艺结合物理掩膜技术，在微加热器上方指定位置直写成型。
采用铝热剂多层膜作为含能薄膜时，可采用磁控溅射镀膜工艺结合物理掩膜技术，将铝热剂多层膜中的金属氧化物及活性金属依次沉积到微加热器上方指定位置，最外层为金属氧化物。获得的含能薄膜厚度1-10μm范围可控。单层金属氧化物/活性金属的厚度不超过300nm，厚度比1:2-2:1范围可控。
(3)采用回流焊或波峰焊等途径，实现焊盘与外部器件的连接，从而将芯片集成到指定电路中，然后采用低温注塑等低温封装技术对芯片实施封装保护，确保含能薄膜以及自毁芯片的应用性能在各种恶劣环境(空气离子、尘埃、湿气等)下不发生退化，并增加芯片的散热能力、机械性质与物理性质。
通过以上步骤得到的内嵌含能薄膜的自毁芯片，一方面可显著降低自毁芯片中含能材料装药量，提高使用安全性，另一方面通过采用耐高温含能薄膜，可实现内嵌式自毁芯片的低温封装，提高可靠性及使用寿命。同时，采用的叠氮化镉起爆药的成型工艺为微控直写，多层膜铝热剂的制造工艺为磁控溅射镀膜，均与MEMS技术相兼容，可实现批量生产，提高一致性、可靠性且降低生产成本。
上述技术方案只是本公开的示例性实施例，对于本领域内的技术人员而言，在本公开的原理基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施例所描述的产品，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
Claims (7)
1.一种内嵌含能薄膜的自毁芯片，其特征在于：所述芯片由基底层(1)、微加热器层(2)、含能薄膜层(3)依次集成封装而成，其中，
所述基底层为待毁伤信息芯片；
所述微加热器层为在所述基底层上形成的金属膜，与外部控制系统或供电系统连接，能够在电流作用下产生热量，对所述含能薄膜加热；
所述含能薄膜附着于所述基底层和微加热器层上，受热后产生燃烧或爆炸，对所述待毁伤信息芯片形成彻底物理毁伤。
2.如权利要求1所述的自毁芯片，其特征在于：所述微加热器层包括两层金属膜：
底下一层是桥区，用于将外界给予的电能转化为热能；
第二层是焊盘，制作于所述桥区上方，用于保护桥区材料，以及微加热器层与外部电路的连接。
3.如权利要求2所述的自毁芯片，其特征在于：所述桥区和焊盘的薄膜厚度均为500-1500nm。
4.如权利要求2所述的自毁芯片，其特征在于：所述桥区材料为镍镉合金、铂或钨，所述焊盘材料为铜、铝或金。
5.如权利要求1所述的自毁芯片，其特征在于：所述微加热器的电阻为1-10Ω。
6.如权利要求1所述的自毁芯片，其特征在于：所述含能薄膜层采用耐高温含能材料，热分解峰温度≥350℃。
7.如权利要求6所述的自毁芯片，其特征在于：所述含能薄膜为叠氮化镉起爆药含能薄膜或铝热剂多层膜。
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| CN113314470B (zh) * | 2021-05-12 | 2024-04-05 | 湘潭大学 | 一种集成含能半导体桥的可自毁芯片器件封装结构和方法 |
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