DE69636716T2 - Strahlabschirmung der integrierte schaltkreisen und multichipmodule in metallischen und keramischen packungen - Google Patents

Strahlabschirmung der integrierte schaltkreisen und multichipmodule in metallischen und keramischen packungen Download PDF

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Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldungen
  • Die vorliegende Anmeldung ist eine Teilfortführungsanmeldung der U.S. Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 08/221.506, eingereicht am 1. April 1994 unter dem Titel „RADIATION SHIELDING OF INTEGRATED CIRCUITS AND MULTI-CHIP MODULES IN CERAMIC AND METAL PACKAGES", die hierin durch Verweis so enthalten ist, als wäre sie hierin vollständig ausgeführt.
  • Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen verbesserten mikroelektronischen Baustein und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die Erfindung betrifft im Besonderen einen abgeschirmten mikroelektronischen Baustein, der den Gefahren durch thermische Bedingungen und Strahlung standhält, die in der Umgebung eines Raumfahrzeugs auftreten, und wobei der Baustein gemäß einem neuartigen Verfahren so gestaltet ist, dass er ein leichtes Gewicht aufweist, strukturell und thermisch stabil ist sowie strahlungsfest.
  • Stand der Technik
  • Der Einsatz von Halbleitermaterial in Einheiten bzw. Gehäusen in einem integrierten Schaltungsbaustein oder einem Mehrchipmodulbaustein für zahlreiche elektronische Anwendungen ist allgemein bekannt. Derartige Vorrichtungen bzw. Bausteine ermöglichen es für große elektronische Systeme, dass diese wesentlich in Bezug auf der Größe verkleinert werden können, so dass die Größe insgesamt und das Gewicht einer Vorrichtung, die ein derartiges großes elektronisches System aufweist, ebenfalls reduziert wird.
  • Diese Verringerung der Größe und des Gewichts ist besonders bedeutend für Anwendungen, bei denen die Größe und das Gewicht des Bausteins bzw. der Vorrichtung entscheidende Design- bzw. Konstruktionsparameter darstellen, wie etwa bei Anwendungen für die Luftfahrt. Viele dieser Bausteine, welche integrierte Schaltungsbausteine und Mehrchipmodule die heutigen hoch entwickelten Technologien einsetzen, werden für gewerbliche bzw. industrielle Computer und andere Massenmarktanwendungen entwickelt und stehen nur in Einheiten bzw. Gehäusen aus Kunststoff oder Metall zur Verfügung, die eine geringe Strahlungsbeständigkeit aufweisen. Leider sind diese Bausteine anfällig in Bezug auf elektromagnetische Beeinflussung (EMB), die einen unzuverlässigen Betrieb der Vorrichtung bewirken können.
  • Um es zu verhindern, dass elektromagnetische Beeinflussung (EMB) die Leistung von Halbleiterbausteinen in Gehäuseeinheiten negativ beeinträchtigt, wird eine EMB-Abschirmung eingesetzt. Zum Beispiel kann diesbezüglich auf die folgenden japanischen Patentschriften verwiesen werden, die hierin durch Verweis so enthalten sind, als wären sie hierin vollständig ausgeführt: die japanische Patentschrift 60-180150, veröffentlicht am 13. September 1985; die japanische Patentschrift 2-237053, veröffentlicht am 19. September 1990; und die japanische Patentschrift 4-94560, veröffentlicht am 26. März 1992.
  • Zwei der vorstehend genannten japanischen Patentschriften, 60-180150 und 4-94560, offenbaren Halbleiterbausteine, die in einer Kunststoffeinheit eingeschlossen sind und von einer dünnen geerdeten metallischen Plattierung umgeben sind, um unerwünschte EMB zu absorbieren oder zu reflektieren. Die in diesen japanischen Patentschriften beschriebene Abschirmung der Halbleiter kann Fehlfunktionen aufgrund von EMB verhindern, wobei sie den Halbleiterbaustein jedoch nicht ordnungsgemäß vor den Gefahren abschirmen können, die in der Umgebung von Raumfahrzeugen auftreten. Die Gefahren in einer Raumfahrzeugumgebung, darunter hoch energetische Elektronen, Protonen und Beschädigungen durch kosmische Strahlen, penetrieren die verhältnismäßig dünne Schutzschicht, welche die EMB-Abschirmung bereitstellt, was eine Fehlfunktion des Halbleiterbausteins in verhältnismäßig kurzer Zeit bewirkt.
  • In ähnlicher Weise offenbart die japanische Patentschrift 2-237053 das Umgeben des Halbleiterbausteins mit einem EMB-Wellenabsorptionsmaterial in einer metallischen Einheit. Der Halbleiterbaustein und das Wellenabsorptionsmaterial befinden sich in einer Aussparung in einem dielektrischen Material und sind ferner in einem metallischen Gehäuse bzw. einer metallischen Einheit eingeschlossen. Auf diese Weise wird die Strahlung von EMB-Wellen außerhalb der Einheit deutlich reduziert. Wie dies vorstehend im Text beschrieben worden ist, reicht die EMB-Abschirmung nicht aus, um den Halbleiterbaustein vor den Gefahren zu schützen, die in einer Raumfahrzeugumgebung auftreten.
  • Typische integrierte Siliziumschaltungsbausteine in einer Kunststoffeinheit sind funktionsunfähig, wenn sie Gesamtdosen von zwei bis fünfzehn Kilorad ausgesetzt werden. Der Einsatz von Bausteinen aus Keramik oder Metall, ob in Bezug auf eine Strahlungstoleranz abgeschirmt oder für einen internen Chip entwickelt, um hohe Strahlungswerte zu erfüllen, wurde vorgeschlagen, um den Halbleiterbaustein vor letztlich schädlichen Strahlungsdosen zu schützen, wie sie in der Raumfahrzeugumgebung auftreten. Der Entwurf und die Herstellung eines derartigen strahlungstoleranten Halbleiterplättchens oder Chips sind sowohl teuer wie auch schwierig, so dass für strahlungstolerante Anwendungen zahlreiche im Handel erhältliche integrierte Schaltungs- und Mehrchipmodule nicht zur Verfügung stehen. Folglich sind keine im Handel erhältlichen bzw. verfügbaren integrierten Siliziumschaltungsbausteine in einer Einheit zur Verwendung in einer Raumfahrzeugumgebung möglich, wie etwa eine Sonde in der unteren Erdumlaufbahn, der geostationären Umlaufbahn oder im fernern Weltraum. Dies gilt speziell für Anwendungen wie Kommunikationssatelliten, für die ein dauerhafter Betrieb der Anwendung über acht bis fünfzehn Jahre wünschenswert ist.
  • Somit wären in hohem Maße wünschenswert neuartige und verbesserte gegen Strahlung abgeschirmte und in einer Einheit untergebrachte integrierter Schaltungsbausteine aus Silizium zur Verwendung in einer Raumfahrzeugumgebung. Ein derartiger abgeschirmter integrierter Schaltungsbaustein aus Silizium sollte verhältnismäßig kostengünstig hergestellt werden können.
  • Das hierin durch Verweis vollständig enthaltene U.S. Patent US-A-4.833.334 beschreibt den Einsatz eines Schutzkastens als Gehäuseeinheit für empfindliche elektronische Komponenten. Dieser Schutzkasten besteht zum Teil aus einem Material mit hohem Atomgewicht, um effektiv vor Röntgenstrahlen abzuschirmen.
  • Der Schutzkasten schirmt zwar effektiv seinen Inhalt vor schädlichen Röntgenstrahlen ab, allerdings weist dieser Ansatz den schwer wiegenden Nachteil auf, dass er bezüglich der elektronischen Schaltungseinheiten, die auf diese Weise geschützt werden, erheblich an Masse und Gewicht hinzufügt. Ferner wäre die Bereitstellung eines derartigen Schutzes für einzelne integrierte Schaltungen teuer, da die Herstellung von individuellen Kästen für jede Schaltungskonfiguration zweifelsfrei sehr teuer ist.
  • Die am 18. August 1981 veröffentlichte japanische Patentschrift 56-103452, die hierin durch Verweis vollständig enthalten ist, beschreibt einen Halbleiterbaustein in einer Einheit bzw. einem Gehäuse, wobei der Baustein externe Zuleitungen aufweist, die mit einem internen Halbleiter verbunden sind, wobei der Halbleiter durch Vorsprünge in einem Basisabschnitt des Behälterkörpers vor Strahlung geschützt wird. Die Vorsprünge umgeben den Halbleiter und stehen von der Basis bis auf eine Höhe vor, die ausreicht, um Strahlung zu blockieren, die Glasdurchführungen penetrieren kann. Die Glasdurchführungen verschließen den Zwischenraum zwischen dem Bausein und den Zuleitungen der Einheit, wenn diese durch den Körper der Einheit bzw. des Gehäuses verlaufen. Die Vorsprünge unterstützen den Schutz des Halbleiters vor schädlicher Strahlung, allerdings erhöhen sie auch das Gewicht. Das zusätzliche Gewicht ist kritisch und in Raumfahrtanwendungen besonders unerwünscht.
  • Die Höhe der erforderlichen Abschirmung, um einen Halbleiterbaustein in einer Einheit zu schützen reduziert sich durch den Einsatz eines Verfahrens, das als Punktabschirmung bekannt ist. Ein Beispiel für die Punktabschirmung wird in der am 6. Juni 1987 veröffentlichten japanischen Patentschrift 62-125651 offenbart, die hierin durch Verweis vollständig enthalten ist. Darin wird die Verschlechterung der integrierten Halbleiterschaltung durch Strahlung reduziert, indem eine doppelseitige Abschirmungsfolie an einer abdichtenden Abdeckung auf einer oberen Oberfläche der Halbleitereinheit angebracht wird, und indem eine weitere doppelseitige Abschirmungsfolie an einer unteren Oberfläche der Einheit angebracht wird. Die doppelseitige Abschirmungsfolie weist eine äußere leichte Elementlage und eine innere Schwerelementlage auf, um es zu verhindern, dass einfallende radioaktive Strahlen in die Einheit eindringen.
  • Eine derartige doppelseitige Abschirmungsfolienanordnung kann zwar in der Lage sein, einen gewissen Strahlungsschutz für einen Halbleiterbaustein bereitzustellen, wobei die Abschirmung für bestimmte Anwendungen jedoch unzureichend ist. Zum Beispiel muss der Halbleiterbaustein in der Lage sein, den enormen Kräften Stand zu halten, die während Beschleunigungsperioden ausgeübt werden. Diese Kräfte erreichen teilweise größere Werte als das Dreißigtausendfache der Erdanziehungskraft. Unter derart gewaltigen Kräften unterliegt die obere Abschirmungsfolie einer Ablösung von der abdichtenden Abdeckung.
  • Darüber hinaus weist die obere Abschirmungsfolie eine Auslegerposition an der abdichtenden Abdeckung auf. Somit kann ein Rand der Abschirmungsfolie von der abdichtenden Abdeckung bzw. dem Überzug abgelöst werden, was es möglich machen kann, dass die Abschirmungsfolie vollständig von der abdichtenden Abdeckung abgezogen wird.
  • Ferner reduziert der Einsatz einer doppelseitigen Abschirmungsfolie nur geringfügig das Gewicht der Einheit. Zudem erhöht sich dabei die Größe der Einheit unnötigerweise.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel findet sich in der japanischen Patentschrift 62-12561, welches einen Halbleiterbaustein aufweist, der vollständig von einem Schutzmaterial umgeben ist, so dass eine äußerste Schutzschicht gebildet wird. Eine abdeckende Abschirmung und eine Senkenabschirmung, die aus einem anderen Schutzmaterial hergestellt wird, umgeben den Halbleiter fast vollständig, um diesen vor Strahlung zu schützen, welche die äußerste Schutzschicht penetriert.
  • Das erforderliche Ausmaß der Abschirmung zum Schützen des Halbleiters erhöht das Gewicht und die Kosten eines derartigen Halbleiterbausteins unnötigerweise.
  • Die am 10. Januar 1986 veröffentlichte japanische Patentschrift 61-4249, die hierin durch Verweis vollständig enthalten ist, beschreibt einen Halbleiterbaustein mit Punktabschirmung, der eine Abschirmungsfolie mit einer Lage bzw. einer Schicht verwendet. Dies ermöglicht eine Reduzierung des Gewichts der Einheit. Darüber hinaus lässt sich die obere Abschirmungsfolie sicherer an der Einheit bzw. an dem Gehäuse anbringen.
  • Zu den signifikanten Nachteilen des Punktabschirmungsverfahrens zählen ein Anstieg der Dicke des Bausteins, das höhere Gewicht des Bausteins und die höhere Exposition des Halbleiters in Bezug auf Seitenwinkelstrahlung aufgrund der Tatsache, dass die Abschirmung von dem Halbleiter räumlich getrennt ist. Darüber hinaus kann häufig eine untere Punktabschirmung nicht verwendet werden, aufgrund des Versatzes der Höhe, der nicht durch eine feste Zuleitungslänge des Bausteins aufgenommen werden kann. Dies verursacht Probleme, wenn die untere Abschirmung an einem Halbleiterbaustein in Verbindung mit einer gedruckten Leitungsplatte in einer Einheit mit Durchkontaktierungsöffnung verwendet wird. Ferner sieht der integrierte Schaltungsbaustein mit Punktabschirmung, der in einer Einheit untergebracht ist, keine mechanische Stützfunktion für die Punktabschirmungen vor, mit Ausnahme in Bezug auf den verwendeten Klebstoff für die Anbringung an der Oberfläche der Einheit.
  • Somit wäre es in hohem Maße wünschenswert, einen neuen und verbesserten integrierten Siliziumschaltungsbaustein mit Strahlungsabschirmung und in einer Einheit untergebracht zu haben, der den integrierten Schaltungsbaustein vor Seitenwinkelstrahlung schützt. Ein derartiger integrierter Schaltungsbaustein aus Silizium mit Strahlungsabschirmung sollte ein geringes Gewicht aufweisen und den Kräften standhalten, die während der Beschleunigung eines Raumfahrzeugs auftreten.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Hauptaufgabe zugrunde, einen neuartigen und verbesserten integrierten Schaltungsbaustein aus Silizium mit Strahlungsabschirmung und in einer Einheit bzw. einem Gehäuse untergebracht bereitzustellen, ebenso wie ein Verfahren zur Herstellung desselben, wobei sich der Baustein zum Einsatz in Raumfahrzeugumgebungen eignet und in der Herstellung verhältnismäßig kostengünstig ist. Die neue und verbesserte Vorrichtung sollte vor Seitenwinkelstrahlung schützen, ein leichtes Gewicht aufweisen und den bei einem Raumfahrzeug auftretenden Beschleunigungskräften standhalten.
  • Zusammengefasst können die vorstehend genannten sowie weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung realisiert werden, indem ein neuer und verbesserter abgeschirmter und in einer Einheit vorgesehener Halbleiterbaustein gemäß der Definition in dem gegenständlichen Anspruch 1 bereitgestellt wird, der gemäß einem neuartigen Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend der Definition in dem gegenständlichen Anspruch 9 hergestellt wird.
  • Die abgeschirmte und in einer Einheit untergebrachte Halbleiterbaustein weist einen Deckel auf, der an einer Basis angebracht ist, um den integrierten Schaltungschip darin einzuschließen, wobei der Deckel und die Basis jeweils aus einem high-Z Material hergestellt werden, um es zu verhindern, dass Strahlung dort hindurch tritt. Ein weiteres Ausfühungsbeispiel weist eine Schmelzperle zur Aufbringung eines Chips (Die Attach) aus einem high-Z Material auf, angeordnet zwischen dem integrierten Schaltungschip und einer Basis, um in Kombination mit einem Deckel aus einem high-Z Material einfallende Strahlung im Wesentlichen zu blockieren.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorstehend genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese realisiert werden, wird ebenso wie die vorliegende Erfindung selbst am besten verständlich in Bezug auf die folgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1A einen Aufriss eines dem Stand der Technik entsprechenden integrierten Schaltungsbausteins in einem Gehäuse unter Verwendung der Punktabschirmung;
  • 1B einen Aufriss in der Draufsicht des dem Stand der Technik entsprechenden integrierten Schaltungsbausteins in einem Gehäuse gemäß der Abbildung aus 1A;
  • 2A einen Aufriss in der Draufsicht eines dem Stand der Technik entsprechenden integrierten Schaltungsbausteins in einem Gehäuse aus Metall;
  • 2B einen Aufriss des dem Stand der Technik entsprechenden integrierten Schaltungsbausteins in einem Gehäuse aus Metall aus 2A;
  • 3A einen Aufriss in der Draufsicht eines dem Stand der Technik entsprechenden integrierten Schaltungsbausteins in einem Gehäuse aus Keramik;
  • 3B einen Aufriss des dem Stand der Technik entsprechenden integrierten Schaltungsbausteins in einem Gehäuse aus Keramik;
  • 4A einen Aufriss in der Draufsicht eines gegen Strahlung abgeschirmten und in einer Einheit angeordneten integrierten Schaltungsbausteins mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 4B einen Aufriss des Bausteins aus 4A;
  • 4C einen Aufriss in der Draufsicht eines weiteren gegen Strahlung abgeschirmten und in einer Einheit angeordneten integrierten Schaltungsbausteins mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 4D einen Aufriss des Bausteins aus 4C;
  • 4E einen Aufriss in der Draufsicht eines gegen Strahlung abgeschirmten und in einer Einheit angeordneten integrierten Schaltungsbausteins mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 4F einen Aufriss des Bausteins aus 4E;
  • 5A einen Aufriss in der Draufsicht eines gegen Strahlung abgeschirmten und in einer Einheit angeordneten integrierten Schaltungsbausteins mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 5B einen Aufriss des Bausteins aus 5A;
  • 5C einen Aufriss in der Draufsicht eines gegen Strahlung abgeschirmten und in einer Einheit angeordneten integrierten Schaltungsbausteins mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 5D einen Aufriss des Bausteins aus 5C;
  • 5E einen Aufriss in der Draufsicht eines gegen Strahlung abgeschirmten und in einer Einheit angeordneten integrierten Schaltungsbausteins mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 5F einen Aufriss des Bausteins aus 5E;
  • 6A einen Aufriss in der Draufsicht eines gegen Strahlung abgeschirmten und in einer Einheit angeordneten integrierten Schaltungsbausteins mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 6B einen Aufriss des Bausteins aus 6A;
  • 6C einen Aufriss in der Draufsicht eines gegen Strahlung abgeschirmten und in einer Einheit angeordneten integrierten Schaltungsbausteins mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 6D einen Aufriss des Bausteins aus 6C;
  • 7A einen Aufriss in der Draufsicht eines gegen Strahlung abgeschirmten und in einer Einheit angeordneten integrierten Schaltungsbausteins mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 7B einen Aufriss des Bausteins aus 7A;
  • 7C einen Aufriss in der Draufsicht eines gegen Strahlung abgeschirmten und in einer Einheit angeordneten integrierten Schaltungsbausteins mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 7D einen Aufriss des Bausteins aus 7C;
  • 7E einen Aufriss in der Draufsicht eines gegen Strahlung abgeschirmten und in einer Einheit angeordneten integrierten Schaltungsbausteins mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 7F einen Aufriss des Bausteins aus 7E;
  • 8A einen Aufriss in der Draufsicht eines gegen Strahlung abgeschirmten und in einer Einheit angeordneten integrierten Schaltungsbausteins mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 8B einen Aufriss des Bausteins aus 8A;
  • 9A einen Aufriss in der Draufsicht eines gegen Strahlung abgeschirmten und in einer Einheit angeordneten integrierten Schaltungsbausteins mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 9B einen Aufriss des Bausteins aus 9A;
  • 10A einen Aufriss in der Draufsicht eines gegen Strahlung abgeschirmten und in einer Einheit angeordneten integrierten Schaltungsbausteins mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 10B einen Aufriss des Bausteins aus 10A;
  • 11A einen Aufriss in der Draufsicht eines gegen Strahlung abgeschirmten und in einer Einheit angeordneten integrierten Schaltungsbausteins mit einer Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 11B einen Aufriss des Bausteins aus 11A.
  • Beste Ausführungsart der vorliegenden Erfindung
  • In folgendem Bezug auf die Zeichnungen und in besonderem Bezug auf die Abbildungen der 2A, 2B, 3A und 3B zeigen diese verschiedene in einer Einheit vorgesehene integrierte Schaltungseinheiten 200 und 300, die im Fach bekannt sind. Die Einheit 200 (2A, 2B) stellt eine typische integrierte Schaltungseinheit in einer Metalleinheit dar und besteht aus einem integrierten Schaltungs-Siliziumchip 280, der an einer Metallbasis 212 angebracht ist, wobei Drahtverbindungen 248, 250, 252, 254, 256, 258 und 260 den Chip bzw. das Halbleiterplättchen mit entsprechenden Komponentenzuleitungen 222, 224, 226, 228, 230, 232, 234 und 234 verbinden. Die Basis 212 ist mit einem Metalldeckel 270 unter Verwendung von Widerstandsschweißen oder Lötversiegelungstechniken dicht verschlossen. Die Abbildungen der 2A und 2B zeigen zwar eine runde „pfannenartige" Einheit bzw. ein entsprechendes Gehäuse, z.B. T0-5, T0-99, etc., wobei aber auch rechteckige Einheiten mit ähnlicher Konstruktion existieren.
  • Die Einheit 200 wird unter Verwendung verschiedener Metallarten hergestellt, um den Chip 280 vor gefährlicher, natürlich auftretender Strahlung in der Atmosphäre zu schützen. Der fertige, in einer Einheit vorgesehene Baustein 200 wird in Bezug auf die Einhaltung der Spezifikationen des Herstellers geprüft, und die Einheiten, die den Test bestehen, werden ausgeliefert. Bausteine wie die Einheit 200 liefern keine zufrieden stellenden Ergebnisse bei typischen Raumfahrtanwendungen, da das verwendete Metallgehäuse sehr dünn ist, ungefähr 3 bis 8 Milliinch, und da es ausschließlich in Bezug auf die mechanische Struktur gestaltet ist.
  • Die typische integrierte Schaltungseinheit 300 in einer Keramikeinheit bzw. einem Keramikgehäuse aus den Abbildungen der 3A und 3B weist einen integrierten Schaltungs-Siliziumchip 380 auf, der auf einer Keramikbasis 310 angebracht ist, die metallisiert oder nicht metallisiert sein kann. Zwei Gruppen von Drahtverbindungen 354 und 356 verbinden den Chip bzw. das Halbleiterplättchen 380 mit den Drahtanschlussflächen oder dem Zuleitungsrahmen 346 und 348. Ein Deckel 370 aus einem Keramikwerkstoff oder einem Metall, für gewöhnlich Kovlar, ist an der Basis 310 angebracht, um die Gehäuseeinheit 300 dicht zu verschließen. Typische Keramikgehäuseeinheiten, wie etwa die Gehäuseeinheit 300, verwenden kein Metall an der Basis, außer für Kühlzwecke und für die Zwecke der Metallisierung des Keramikwerkstoffs für die Drahtverbindung und die Aufbringung des Chips.
  • Die Punktabschirmung sollte die Strahlungsbeständigkeit einer typischen Gehäuseeinheit aus Metall oder Keramik erhöhen. Ein Beispiel für eine dem Stand der Technik entsprechende Punktabschirmungskonfiguration für eine flache Einheit 10 ist in den Abbildungen der 1A und 1B dargestellt. Die punktabgeschirmte Einheit 10 weist einen Körper 12 mit einer oberen Oberfläche 13 und einer unteren Oberfläche 14 auf sowie ferner einen integrierten Schaltungs-Siliziumchip 20, der an einer internen Anschlussfläche 18 für die Anbringung eines Chips angebracht ist. Der Siliziumchip 20 wurde elektrisch mit externen Zuleitungen verbunden, wie etwa den Zuleitungen 15 und 16 über Drahtverbindungen, wie etwa die Drahtverbindungen 22 und 24. Punktabschirmungen 30 und 31 wurden entsprechend unter Verwendung von Klebstoff an den Oberflächen 13 und 14 angebracht. Jede der Punktabschirmungen 30 und 31 wies eine entsprechende Größe und Abmessung auf, welche die Größe des Siliziumchips 20 überschreiten. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass einfallende Strahlung auf den Punktabschirmungen 30 und 31 auf dem Siliziumchip 20 auftrifft. Der Siliziumchip 20 wurde dabei jedoch nicht davor geschützt, dass Seitenwinkelstrahlung die Ränder bzw. Kanten des Körpers 12 penetriert.
  • In folgendem Bezug auf die Abbildungen der 4A und 4B zeigen diese eine Metalldoseneinheit 400 mit Strahlungsabschirmung, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Die Einheit 400 kann einfach gemäß dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
  • Die Einheit 400 umfasst allgemein eine Basis 410 mit einer oberen Oberfläche 418, einem integrierten Schaltungs-Siliziumchip 480, der durch eine normale Die-Attach-Technik an der Oberfläche 418 angebracht ist, und einen Deckel 470, der an der Basis 410 angebracht ist, um den Chip 480 darin einzuschließen. Der Deckel 470 wird unter Verwendung von Lötversiegelungstechniken an der Basis 410 angebracht, wie zum Beispiel Au-Sn oder einem Äquivalent, Epoxid oder Widerstandsschweißen. Sowohl die Basis 410 als auch der Deckel 470 bestehen aus einem high-Z Material wie etwa einer Kupfer-Wolfram-Legierung oder Tantal oder einem ähnlichen abschirmenden Material, um die Gesamtdosistoleranz zu reduzieren, die an dem integrierten Schaltungs-Siliziumchip 480 empfangen wird, und zwar auf einen Wert, der niedriger ist als die Gesamtdosistoleranz der integrierten Schaltung. Ein Verfahren zur Bestimmung der Proportionen bzw. der Verhältnisse für eine bevorzugte Abschirmungszusammensetzung wird nachstehend im Text in näheren Einzelheiten beschrieben.
  • Nachstehend wird die Konstruktion der Einheit 400 näher beschrieben, wobei die Basis 410 einen runden oberen Basisabschnitt 414 und einen runden unteren Basisabschnitt 412 aufweist, wobei der untere Basisabschnitt 412 einen größeren Durchmesser aufweist als der obere Basisabschnitt 414. Als Folge des größeren Durchmessers erstreckt sich der untere Basisabschnitt 412 von der Basis 410, so dass ein rundes Dichtungsverbindungselement 416 gebildet wird. Der Chip 480 ist durch Drahtverbindungen 448, 450, 452, 454, 456, 458 und 460 mit Komponentenzuleitungen 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 und 436 verbunden, um eine Verbindung des Chips bzw. Halbleiterplättchens 480 mit einer externen Schaltkreisanordnung (nicht abgebildet) zu ermöglichen. Die Komponentenzuleitungen 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 und 436 verlaufen durch die Basis 410 und sind mit dieser durch entsprechende Durchführungen 423, 425, 427, 429, 431, 433, 435 und 437 verbunden.
  • Der Deckel 470 weist ein oberes Element 472 auf, mit einem zylindrischen Wandelement 474, das von der runden äußeren Begrenzung des oberen Elements 472 abhängt. Der Innendurchmesser des Wandelements 474 ist geringfügig größer als der Durchmesser des oberen Basisabschnitts 414, um eine Aufnahme des Basisabschnitts 414 in dem Deckel 470 zu ermöglichen. Der Innendurchmesser des Wandelements 474 ist jedoch kleiner als der Durchmesser des unteren Basisabschnitts 412, wobei das Verbindungselement 416 an das Wandelement 474 anstößt, wenn die obere Basis 414 in dem Deckel 470 aufgenommen wird.
  • Die Einheit 400 wird gemäß einem neuartigen Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gestaltet, wobei zuerst eine Dosisexposition insgesamt berechnet wird, welcher der integrierte Schaltungs-Siliziumchip 480 über eine erwartete Lebensdauer standhalten muss. Im Handel erhältliche Software wird verwendet, um die Anwendungsumgebung zu modellieren auf der Basis von Umlaufbahninformationen gemäß Standard-Weltraumstrahlungsmodellen, wie etwa AP-8 oder AE-8 der NASA. Die gemäß diesem Modell erzeugten Daten erleichtern die Bestimmung der Strahlungsmenge in einem spezifischen Orbit für eingefangene bzw. Haftelektronen, eingefangene Protonen, solare Protonenereignisse und kosmische Strahlen. Als Folge der durch die Modellierung erzeugten Daten wird eine Strahlungstransportberechnung auf der Basis der erzeugten Daten verwendet, um die erforderliche Reduzierung der Gesamtdosisstrahlung zu bestimmen, die an dem integrierten Schaltungschip für den speziellen Orbit oder die Mission aufgenommen wird. Das Ausmaß der Reduzierung muss kleiner sein als die Gesamtdosistoleranz des integrierten Schaltungschips. Die Transportberechnung basiert auf der Dichte des Abschirmungsmaterials, der Dicke des Abschirmungsmaterials, der verwendeten Materialart, um die Strahlung aufzuhalten, der Strahlungsenergiehöhe im Vergleich zu der Dosierung für den Orbit oder die Mission und der Konstruktion der Einheit.
  • Die Basis 410 wird aus dem high-Z Material mit ausreichender Dicke zur Abschirmung des integrierten Schaltungs-Siliziumchips gemäß den Strahlungstransportberechnungen gebildet. In ähnlicher Weise wird der Deckel 470 aus dem high-Z Material gebildet, wobei die Dicke des Deckelelements ebenso durch die Strahlungstransportberechnungen bestimmt wird. Der integrierte Schaltungschip 480 wird danach unter Verwendung normaler Techniken zum Aufbringen des Chips (Die Attach) an dem Basiselement 410 angebracht. Danach wird der Deckel 470 an der Basis 410 angebracht, um den integrierten Schaltungschip 480 einzuschließen und um es zu ermöglichen, dass die Gesamtstrahlungsdosis, die an dem integrierten Schaltungschip 480 empfangen wird, auf einen Wert reduziert wird, der kleiner ist als die Gesamtdosistoleranz des integrierten Schaltungschips 480. Der Deckel 470 wird unter Verwendung von Lötversiegelungstechniken an der Basis 410 angebracht, wie zum Beispiel Au-Sn oder einem Äquivalent, Epoxid oder Widerstandsschweißen.
  • Die Komponentenzuleitungen 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 und 436 erstrecken sich über die Oberfläche 418, um eine Gruppe von Drahtverbindungsstiften 439 zu bilden. Der integrierte Schaltungs-Siliziumchip 480 ist über die Gruppe von Drahtverbindungsstiften 439 mit den Komponentenzuleitungen 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 und 436 verbunden.
  • In folgendem Bezug auf die Abbildungen der 4C und 4D ist eine weitere strahlungsabgeschirmte Einheit 500 dargestellt, die gemäß der vorliegenden Erfindung gestaltet ist. Die Einheit 500 ist eine flache Einheit aus Metall und weist einen integrierten Schaltungs-Siliziumchip 580 auf, der an einer rechteckigen Basis 510 angebracht ist. Ein rechteckiger Deckel 570 mit im Wesentlichen der gleichen Länge und Breite wie die Basis 510 wird an der Basis 510 angebracht, um den Chip 580 darin einzuschließen und zu schützen.
  • Die Basis 510 weist ein rechteckiges unteres Element 512 und vier sich von dort nach oben erstreckende Seitenwandelemente 514, 516, 518 und 520 auf. Der Deckel 570 weist ein oberes Element 572 auf, das so bemessen und dimensioniert ist, dass es gleichzeitig mit den Seitenwandelementen 514, 516, 518 und 520 eingreift, vorzugsweise ohne sich darüber zu erstrecken. Sowohl die Basis 510 als auch der Deckel 570 bestehen aus einem high-Z Material, wie etwa einer Kupfer-Wolfram-Legierung oder Tantal oder einem ähnlichen Material, um die Strahlungsmenge zu reduzieren, die dort hindurch penetrieren kann, wodurch die an dem Chip 580 empfangene Strahlungsgesamtdosis auf einen Wert reduziert wird, der kleiner ist als die Gesamtdosistoleranz des Chips 580.
  • Eine Gruppe von Gehäusezuleitungen 530 penetriert die Wand 514 durch abgedichtete bzw. versiegelte Durchführungen 538 und endet in der Einheit 500 an zugeordneten Drahtverbindungsstiften 546. In ähnlicher Weise penetriert eine Gruppe von Gehäusezuleitungen 532 das Seitenwandelement 518 durch versiegelte Durchführungen 540 und endet in der Einheit 500 an zugeordneten Drahtverbindungsstiften 548. Die Drahtverbindungsstifte 546 und 548 sind durch Drahtverbindungsgruppen 554 und 556 mit dem Chip 580 verbunden, um die elektrische Verbindung des Chips 580 mit einer externen Schaltkreisanordnung (nicht abgebildet) zu erleichtern.
  • Die Einheit 500 wist eine im Wesentlichen ähnliche Konstruktion auf wie die Konstruktion der Einheit 400 und wird somit nachstehend nicht näher beschrieben.
  • In folgendem Bezug auf die Abbildungen der 4E und 4F ist eine weitere Einheit 600 dargestellt, die ebenfalls eine Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Diesbezüglich veranschaulicht die Einheit 600 ein Dual-in-line-Gehäuse aus Metall.
  • Die Einheit 600 weist einen Deckel 670 und eine Basis 610 auf, die beide aus einem high-Z Material gestaltet werden, wie etwa eine Kupfer-Wolfram-Legierung oder Tantal oder einem ähnlichen Material, wobei die Komponenten aneinander angebracht sind, um einen integrierten Schaltungs-Siliziumchip 680 darin abzuschirmen. Der Chip 680 wird durch normale Techniken zum Aufbringen eines Chips an einem unteren Element 612 der Basis 610 angebracht. Die Einheit 600 entspricht im Wesentlichen der Einheit 500, mit der Ausnahme, dass der Zugang zu einer externen Schaltkreisanordnung (nicht abgebildet) durch Gruppen von Gehäusezuleitungen 630 und 632 realisiert wird, die das untere Element 612 auf gegenüberliegenden Seiten des Chips 680 penetrieren anstatt durch gegenüberliegende Seitenwandelemente, wie etwa die Seitenwandelemente 514 und 518 aus den Abbildungen der 4C und 4D. Diesbezüglich penetrieren die Gruppen von Zuleitungen 630 und 632 das untere Element 612 durch zugeordnete Gruppen versiegelter Durchführungen bzw. Durchkontaktierungen 638 und 640, um einen Zugang zu der externen Schaltkreisanordnung unmittelbar unterhalb der Basis 610 zu ermöglichen. Zwei Gruppen von Drahtverbindungen 639 und 641 verbinden den Chip 680 mit den Gruppen von Zuleitungen 630 und 632, um die elektrischen Verbindungen dazwischen fertig zu stellen.
  • Das abgeschirmte Dual-in-line-Gehäuse 600 wird gemäß dem neuartigen Verfahren der vorliegenden Erfindung so konstruiert, wie dies vorstehend in Bezug auf die Einheiten 400 und 500 beschrieben worden ist.
  • Die Einheiten 400, 500 und 600 stellen zwar im Wesentlichen 4 π Abdeckung bzw. einen entsprechenden Überzug zum Schützen des entsprechenden Chips 480, 580 und 680 bereit, wobei es wünschenswert sein kann, eine geringere Abschirmung einzusetzen, um das Gewiht und die Kosten der Einheit bzw. des Gehäuses zu senken.
  • In folgendem Bezug auf die Abbildungen der 5A und 5B zeigen diese eine weitere strahlungsabgeschirmte Einheit 700, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, mit einem Überzug von 4 π, und welche weniger high-Z Material verwendet, um die Kosten und das Gewicht der Einheit 700 zu senken.
  • Die Einheit 700 weist eine Basis 710 auf, die an einem Deckel 770 angebracht ist, um einen integrierten Schaltungs-Siliziumchip 780 darin einzuschließen. Der Deckel 770 entspricht im Wesentlichen dem Deckel 470 (4B) und wird nachstehend im Text nicht näher beschrieben. Im Gegensatz zu der Basis 410 (4B) wird die Basis 710 aus einem Standard-Basismaterial gestaltet, wie zum Beispiel Metall, einem metallisierten Material oder einem Keramikwerkstoff. Eine Schmelzperle zur Aufbringung eines Chips (Die Attach) 790 aus einem high-Z Material, wie etwa Kupfer-Wolfram oder Tantal oder einem ähnlichen Material, wird an der oberen Oberfläche 718 der Basis 710 angebracht, um den Chip 780 vor einfallender Strahlung zu schützen. Diesbezüglich wird der Chip 780 an einer Oberfläche 792 der Schmelzperle zur Aufbringung eines Chips (Die Attach) angebracht, wodurch der Chip 780 zwischen dem Deckel 770 und der Schmelzperle zur Aufbringung eines Chips 790 positioniert wird, um eine Abdeckung von nahezu 4 π bereitzustellen. Die Schmelzperle zur Aufbringung eines Chips (Die Attach) 790 wird an der Basis 710 unter Verwendung von Silberglas für Basen aus Metall, metallisierte Basen oder Keramikbasen, unter Verwendung von Epoxid für Basen aus Metall, metallisierte Basen oder Keramikbasen, Widerstandsschweißen für Basen aus Metall oder metallisierte Basen oder eine eutektische Technik, wie z.B. Au-Sn, Au-Si oder ein Äquivalent, für Basen aus Metall oder metallisierte Basen gesichert. Der Chip 780 wird unter Verwendung normaler Techniken zum Aufbringen von Chips an der Oberfläche 792 angebracht.
  • In folgendem Bezug auf die Abbildungen der 5C und 5D zeigen diese eine weitere Einheit 800 mit Strahlungsabschirmung, die ebenfalls eine Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Die Einheit 800 weist einen Deckel 870 auf, der an einer Basis 810 angebracht ist, um einen integrierten Schaltungs-Siliziumchip 880 darin einzuschließen.
  • Der Deckel 870 entspricht im Wesentlichen dem Deckel 570 (4C und 4D) und wird nachstehend nicht näher beschrieben. Im Gegensatz zu der Basis 410 aus den Abbildungen der 4C und 4D wird die Basis 810 jedoch aus einem standardmäßigen Basismaterial hergestellt, wie etwa eine Basis aus Metall, eine metallisierte Basis oder eine Keramikbasis. Eine Schmelzperle zur Aufbringung eines Chips 890 wird an der inneren Oberfläche 813 angebracht, unter Verwendung von Silberglas für Basen aus Metall, metallisierte Basen oder Keramikbasen, unter Verwendung von Epoxid für Basen aus Metall, metallisierte Basen oder Keramikbasen, Widerstandsschweißen für Basen aus Metall oder metallisierte Basen oder eine eutektische Technik für Basen aus Metall oder metallisierte Basen.
  • Die Schmelzperle zur Aufbringung eines Chips 890 besteht aus einem high-Z Material und ist so bemessen und dimensioniert, dass sie größer ist als die Größe des Chips 880. Wenn der Deckel 870 an der Basis 810 angebracht wird, weist der Chip 880 einen Schutz von nahezu 4 π auf, was bedeutet, dass ein Schutz aus allen Richtungen vorgesehen wird.
  • In folgendem Bezug auf die Abbildungen der 5E und 5F ist eine weitere Einheit 900 mit Strahlungsabschirmung dargestellt, welche ebenfalls eine Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Die Einheit 900 entspricht im Wesentlichen der Einheit 600 aus den Abbildungen de 4E und 4F. Die Einheit 900 verwendet eine Schmelzperle zur Aufbringung eines Chips 990 aus high-Z Material, die an einer Oberfläche 913 der Basis 910 angebracht ist, wobei die Basis 910 aus einem Standard-Basismaterial gebildet wird. Auf diese Weise wird die Menge des high-Z Materials reduziert, wodurch das Gewicht und die Kosten der Einheit 900 reduziert werden, wobei trotzdem nahezu ein Schutz von 4 π bereitgestellt wird.
  • Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Abbildungen der 6A, 6B, 6C und 6D veranschaulicht, in denen gegen Strahlung abgeschirmte Einheiten 1000 und 1100 abgebildet sind. Die Einheiten 1000 und 1100 entsprechen im Wesentlichen den Einheiten 700 und 800 aus den Abbildungen der 5A, 5B, 5C und 5D. Diesbezüglich verwenden die Einheiten 1100 eine Basis 1010 und 1100 aus einem Standardmaterial in Verbindung mit Deckeln 1070 und 1170 aus einem high-Z Mterial. Im Gegensatz zu den Einheiten 700 und 800 verwenden die Einheiten 1000 und 1100 jedoch untere Abschirmungen 1095 und 1195, die an einer äußeren Oberfläche der Basen 1010 und 1110 angebracht sind.
  • In folgendem Bezug auf die Abbildungen der 7A und 7B zeigen diese eine weitere gegen Strahlung abgeschirmte Einheit 1200, die ebenfalls eine Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Die Einheit 1200 entspricht im Wesentlichen der Einheit 900 aus den Abbildungen der 5E und 5F, mit der Ausnahme, dass die Schmelzperle zur Aufbringung eines Chips 1290 modifiziert ist, um einen zusätzlichen Schutz vor Seitenwinkelstrahlung vorzusehen. Diesbezüglich weist die Schmelzperle zur Aufbringung eines Chips 1290 ein unteres Element 1292 und Seitenwandelemente 1293, 1294, 1296 und 1297 auf, die an der äußeren Begrenzung des unteren Elements 1292 angebracht sind. Die zusätzlichen Seitenwandelemente 1293, 1294, 1296 und 1297 sorgen für zusätzlichen Schutz vor Seitenwinkelstrahlung. Die Höhe der Seitenwandelemente 1293, 1294, 1296 und 1297 kann so angepasst werden, dass sie den Einfall von Seitenwinkelstrahlung auf den Chip 1280 deutlich reduziert.
  • Drahtverbindungen, wie etwa die Drahtverbindungen 1254 und 1256, verbinden den Chip 1280 elektrisch mit Zuleitungen, wie etwa den Zuleitungen 1234 und 1236. Die Drahtverbindungen 1254 und 1256 können isoliert werden, wenn dies aufgrund der Drahtdicke und den Betriebsbedingungen erforderlich ist.
  • In folgendem Bezug auf die Abbildungen der 7C und 7D zeigen diese eine gegen Strahlung abgeschirmte Einheit 1300, die ebenfalls eine Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Die Einheit 1300 entspricht im Wesentlichen der Einheit 1100 (6C und 6D). Die Einheit 1300 sieht jedoch im Vergleich zu der Einheit 1100 einen zusätzlichen Schutz vor Seitenwinkelstrahlung vor, und zwar durch die enthaltenen inneren Seitenwandelemente 1393, 1394, 1396 und 1397. Die Seitenwandelemente 1393, 1394, 1396 und 1397 hängen miteinander zusammen und sind an einer inneren Oberfläche 1313 der Basis 1310 angebracht. Die Seitenwandelemente 1393, 1394, 1396 und 1397 bestehen aus einem high-Z Material, um zusätzlichen Schutz vor Seitenwinkelstrahlung bereitzustellen.
  • In folgendem Bezug auf die Abbildungen der 7E und 7F zeigen diese eine gegen Strahlungen abgeschirmte Einheit 1400, die ebenfalls der Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht. Die Einheit 1400 entspricht im Wesentlichen der Einheit 500 (4C und 4D) und weist zusätzliche Seitenwandelemente 1493, 1494, 1496 und 1497 auf, die an einer inneren Oberfläche 1413 angebracht sind, um einen zusätzlichen Schutz vor Seitenwinkelstrahlung vorzusehen. In der Abbildung sind die Seitenwandelemente 1493, 1494, 1496 und 1497 zwar Ende an Ende zusammenhängend miteinander verbunden, wobei aber auch der Einsatz von nur zwei gegenüberliegenden Seitenwandelementen, wie etwa der Seitenwandelemente 1494 und 1497, einen zufrieden stellenden Schutz vor Seitenwinkelstrahlung bereitstellen kann. Diesbezüglich kann Strahlung teilweise die abgedichteten Durchführungen penetrieren, so dass sie auf dem Chip 1480 auftrifft. Indem der Chip 1480 mit den Seitenwandelementen 1493, 1494, 1496 und 1497 umgeben ist, wird eine Strahlungsbarrierenwand gebildet und die Fähigkeit, dass Strahlung die Durchführungen penetriert und auf dem Chip 1480 auftrifft, deutlich beseitigt.
  • Im folgenden Bezug auf die Abbildungen der 8A, 8B, 9A, 10A, 10B, 11A und 11B zeigen diese vor Strahlung abgeschirmte Mehrchipmoduleinheiten 1500, 1600, 1700 und 1800, die eine Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen. Die Mehrchipmodul-Einheiten (MCM-Einheiten) 1500, 1600, 1700 und 1800 verwenden eine neuartige Anordnung von high-Z Materialien, wie dies vorstehend in Bezug auf Einheiten beschrieben worden ist, die nur einen einzigen integrierten Schaltungs-Siliziumchip einschließen. Die Anordnungen der vorstehend beschriebenen Einheiten wurden einfach so erweitert, dass sie eine MCM-Einheit umfassen, wie etwa die Einheiten 1500, 1600, 1700 und 1800.
  • Nachstehend wird die MCM-Einheit 1500 in Bezug auf die Abbildungen der 8A und 8B näher betrachtet, wobei die Einheit 1500 im Wesentlichen der Einheit 400 aus den Abbildungen der 4C und 4D entspricht. Ähnlich der Einheit 500 sind die Basis 1510 und der Deckel 1570 der Einheit aus einem high-Z Material konstruiert. Die Einheit 1500 schließt jedoch mehrere integrierte Schaltungs-Siliziumchips ein, wie etwa die Chips 1580, 1581, 1582, 1583, 1584 und 1585. Ein Mehrchipmodulsubstrat 1588 ist an einer inneren Oberfläche 1513 der Basis 1510 angebracht, um den Einsatz der Mehrchipmodule in der Einheit 1500 zu erleichtern. Die Chips 1580, 1581, 1582, 1583, 1584 und 1585 werden danach an dem MCM-Substrat 1588 angebracht, wobei sie vor Strahlung mit ungefähr 4 π geschützt werden.
  • Nachstehend wird die Einheit 1600 in näheren Einzelheiten in Bezug auf die Abbildungen der 9A und 9B betrachtet, wobei die Einheit 1600 die Schmelzperlen zur Aufbringung eines Chips 1690, 1691, 1692, 1693, 1694 und 1695 in Verbindung mit einer Standardbasis 1610 verwendet, um die integrierten Schaltungsbaustein-Siliziumchips 1680, 1681, 1682, 1683, 1684 und 1685 entsprechend ähnlich zu schützen, wie dies in Bezug auf die Einheit 800 (5C und 5D) beschrieben worden ist. Diesbezüglich ist jeder der Chips 1680, 1681, 1682, 1683, 1684 und 1685 zwischen einem high-Z Deckel 1670 und einer zugeordneten high-Z Schmelzperle zur Aufbringung eines Chips 1690, 1691, 1692, 1693, 1694 und 1695 angeordnet.
  • Nachstehend wird die Einheit 1700 näher betrachtet in Bezug auf die Abbildungen der 10A und 10B, wobei die Einheit 1700 im Wesentlichen der Einheit 1100 aus den Abbildungen der 6C und 6D entspricht. Im Gegensatz zu der Einheit 1100 kann die Einheit 1700 mehrere Chips aufnehmen, wie etwa die Chips 1780, 1781, 1782, 1783, 1784 und 1785.
  • Nachstehend wird die Einheit 1800 in Bezug auf die Abbildungen der 11A und 11B näher betrachtet, wobei die Einheit 1800 ebenfalls mehrere Chips aufnehmen kann, wie etwa die Chips 1880, 1881, 1882, 1883, 1884 und 1885. In diesem Zusammenhang verwendet die Einheit 1800 high-Z Schmelzperle zur Aufbringung eines Chips 1820, 1830, 1832, 1834, 1836, 1838 und 1840 zum Schützen der Chips 1880, 1881, 1882, 1883, 1884 und 1885 vor Strahlung. Da die jeweiligen high-Z Schmelzperlen zur Aufbringung eines Chips 1820, 1830, 1832, 1834, 1836, 1838 und 1840 im Wesentlichen identisch sind, wird nachstehend im Text nur die Schmelzperle zur Aufbringung eines Chips 1820 näher beschrieben.
  • Die Schmelzperle zur Aufbringung eines Chips 1820 entspricht im Wesentlichen der Schmelzperle zur Aufbringung eines Chips 1290 aus den Abbildungen der 7A und 7B, und sie weist ein unteres Element 1822 auf, mit zusammenhängenden Seitenwandelementen 1823, 1824, 1825 und 1826, die sich von dem unteren Element 1822 nach oben erstrecken. Auf diese Weise wird der Chip 1880 vor Strahlung mit einem Bereich von ungefähr 4 π geschützt.
  • Hiermit wird für den Fachmann auf dem Gebiet festgestellt, dass die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Drahtverbindungen, im Besonderen die Ausführungsbeispiele, die innere Seitenwandelemente verwenden, isoliert werden können, um eine entsprechende Eignung für die Drahtverbindungsdicke und die Betriebsbedingungen vorzusehen.
  • Individuelle Zusammensetzungen von Abschirmmaterial
  • Das folgende Verfahren umfasst die Bestimmung der optimalen oder einer am wenigsten bevorzugten Zusammensetzung des Abschirmungsmaterials, um die Effektivität der Abschirmung für ein konstantes Einheitsgewicht zu maximieren oder zumindest erheblich zu verbessern. Die effektivste Zusammensetzung ist abhängig von der Weltraumanwendung, speziell von der Umlaufbahn (z.B. untere Erdumlaufbahn, geostationäre Umlaufbahn oder exzentrische Umlaufbahn). Diese Abhängigkeit ist begründet durch die relative Mischung eingefangener Elektronen, eingefangener Protonen, Solarteilchen und kosmischer Strahlen in verschiedenen eingefangenen Gürteln (z.B. Van-Allen-Gürtel) oder auf verschiedenen Höhen und bei verschiedenen Neigungen, die unterschiedliche Werte der geomagnetischen Abschirmung bereitstellen. Die ionisierende Strahlendosis, die insgesamt auf ein Raumfahrzeug auftrifft und ultimativ auf eine empfindliche integrierte Schaltung umfasst Beiträge von allen derartigen natürlich vorkommenden Teilchen.
  • Die optimale oder bevorzugte Zusammensetzung für eine bestimmte Strahlungsabschirmung kann wie folgt ausgedrückt werden: FOPT = XLZ + YHZ (1)mit:
    XLZ = Gewichtsprozent von Material niedriger Ordnungszahl (Z) (niedriges Z ist als ein Material mit Z < 50 definiert, wie etwa Kupfer oder Aluminium);
    YHZ = Gewichtsprozent von high-Z Material (high-Z ist definiert als ein Material mit Z > 50; wie etwa Tantal, Wolfram oder Blei).
  • Im Allgemeinen werden die Zusammensetzungen vorzugsweise mithilfe eines herkömmlichen Computers (nicht abgebildet) bestimmt. Gemäß dieser Vorgehensweise werden verschiedene Annahmen getroffen. Zur Veranschaulichung des Verfahrens wird nachstehend ein vereinfachtes Beispiel beschrieben. Eine Reihe von Annahmen oder Annäherungen betrifft die Strahlungsumgebung. Erstens gibt es verschiedene natürlich vorkommende Arten von Strahlungsteilchen, einschließlich Elektronen, Protonen, Solarpartikeln, kosmischen Strahlen und dergleichen.
  • Zweitens weist die Strahlungsumgebung verschiedene unterschiedliche Energiewerte auf, die für gewöhnlich in Millionen von Elektronenvolt (MeV) gemessen werden. Zu Zwecken der erfindungsgemäßen Bestimmung können die verschiedenen Energiewerte in einzelne Gruppen oder Bereiche nach der Höhe des Energiewertes kategorisiert werden. Diesbezüglich ist der erste Bereich definiert als die ganze Strahlung, die von den Teilchen ausströmt, mit 0 bis 1 MeV. Der zweite Bereich ist definiert als die ganze von den Teilchen ausströmende Strahlung zwischen 1 und 2 MeV. Die verbleibenden Bereiche sind ähnlich in ansteigenden Schritten von jeweils 1 MeV definiert.
  • Es wird angenommen, dass nur ein Bereich der Strahlungsumgebung in dem vorliegenden vereinfachten Beispiel vorhanden ist, das heißt, dass nur Strahlung existiert, die einen Wert zwischen 0 und 1 MeV aufweist. Andere Annahmen, die ausschließlich der vorliegenden Veranschaulichung dienen, sind es, dass nur Elektronen und Protonen die Strahlungsumgebung bilden, und dass vollständig lineare Verhältnisse existieren.
  • Zuerst wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Absorptionsleistung verschiedener high- und low-Z Substanzen in Bezug auf den erwarteten Energiewert der Strahlung für eine bestimmte Raumumgebung berücksichtigt. Für die Zwecke der vorliegenden Veranschaulichung werden nur Wolfram (high-Z) und Aluminium (low-Z) berücksichtigt. Die durch die Energiewerte erzeugte Strahlung wird in Rad (si) im Verhältnis zu Silizium ausgedrückt, das heißt die Strahlungsmenge in Rad, die von Silizium aufgenommen wird. Die Absorptionsleistung der Materialien ist als gleich der Menge der Strahlung definiert, die auf das Material auftrifft, abzüglich der absorbierten oder abgeschirmten Strahlungsmenge. Diese Absorptionsleistung wird für jede Art von Strahlung für Elektronen und Protonen berechnet und in Bezug auf jede für den Test ausgewählte high-Z und low-Z Substanz.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der Elektronen zuerst berücksichtigt werden, wird angenommen, dass sie auf diesem Bereichsenergiewert eine Strahlung von 100 Rad (Si) erzeugen, die, wenn sie auf Wolfram auftrifft, eine Absorption von 90 Rad (Si) bewirkt sowie das Hindurchtreten von 10 Rad (Si) dort hindurch. Diesbezüglich gilt 100 – 90 = 10. Die Absorptionsleistung ist somit gleich 10 Rad (Si), was der Strahlung entspricht, die durch das Wolfram-Abschirmungsmaterial tritt.
  • Wenn in ähnlicher Weise 100 Rad (Si) auf Aluminium einfallen, so treten 20 Rad (Si) dort hindurch, um eine Absorptionsleistung von 20 Rad (Si) bereitzustellen. Bei diesem Bereichsenergiewert wird somit Wolfram bevorzugt, da die Absorptionsleistung bevorzugt wird (Abstrahlung), da Wolfram für das Blockieren von Elektronen bevorzugt wird.
  • Als nächstes wird die Protonenstrahlung betrachtet. Angenommen wird, dass 100 Rad (Si) auf Wolfram einfallen, wobei 30 Rad (Si) davon hindurchtreten, um die Absorptionsleistung zu bestimmen. Ferner wird angenommen, dass 100 Rad (Si) auf Aluminium auftreffen, wobei eine Absorptionsleistung von 50 Rad (Si) resultiert. Folglich weist Aluminium eine bevorzugte Absorptionsleistung für Protonen auf diesem Energiewert auf.
  • Bei dem nächsten Schritt handelt es sich um das Hinzufügen von Absorptionsleistungen für Wolfram durch das Addieren von 10 und 50, was insgesamt 60 Rad (Si) ergibt. Die Absorptionsleistung insgesamt für Aluminium wird danach bestimmt durch Addition von 20 und 30 für insgesamt 50 Rad (Si).
  • Somit ist es ersichtlich, dass 100% Aluminium bevorzugt wird, da es insgesamt effektiver ist sowohl für Elektronen wie für Protonen. Ferner wäre insgesamt auch eine Kombination aus Wolfram und Aluminium weniger effektiv. Zum Beispiel würde eine Kombination aus 50% Wolfram und 50% Aluminium eine effektive oder kombinierte Absorptionsleistung von 55 Rad (Si) bereitstellen, was der Hälfte der Absorptionsleistungen von Wolfram und Aluminium entspricht. Da folglich 100% Aluminium eine Absorptionsleistung von 50 Rad (Si) aufweist, wird 100% Aluminium im Vergleich zu Aluminium und Wolfram bevorzugt.
  • Dieses Verfahren kann auf andere Abschirmungsmaterialien und über die Teilchenstrahlung erweitert werden. Das Verfahren wird dann für andere Bereiche von Energiewerten ausgeführt. Dabei wird eine Summierung aller Absorptionsleistungen für alle Bereiche bestimmt, um die bevorzugten prozentualen Werte von high-Z und low-Z Materialien in der letztendlichen Abschirmungszusammensetzung zu erhalten.
  • Es ist bekannt, dass high-Z Materialien in Bezug auf die Absorption von Elektronen effektiver sind, und wobei es bekannt ist, dass low-Z Materialien effektiver in Bezug auf die Absorption von Protonen sind. Die fertige Zusammensetzung weist die bevorzugte Absorptionsleistung im Verhältnis zu allen Formen und Quellen von Strahlung mit dem geringsten Einheitsgewicht und der geringsten Dichte auf. Die letztendlichen Anteile von high-Z und low-Z basieren auf dem Gewicht.
  • Das generalisierte Verfahren zur Bestimmung der prozentualen Anteile von low-Z und high-Z Material für eine bestimmte Anwendung wird nachstehend beschrieben.
    • 1. Bestimmung eines Durchbruchs (Bereich) der Strahlungsumgebung nach Strahlungstyp und Energiewert, und Ausdruck der Gesamtstrahlungsumgebung als: ΣENV = a1e1 + a2e2 + ... + aiei + b1p1 + b2p2 + ... + bipi + c1t1 + c2t2 + ... + citi + d1r1 + d2r2 + ... + diri (2)mit: a1 = Strahlungsmenge zwischen Energiewerten 0 bis 1 MeV (a2: zwischen 1 und 2 MeV, ai: zwischen i-1 und i MeV); e1 = Strahlungstyp, Elektronen; b1 = Strahlungsmenge zwischen Energiewerten 0 bis 1 MeV (b2: zwischen 1 und 2 MeV, bi: zwischen i-1 und i MeV); p1 = Strahlungstyp, Protonen; c1 = Strahlungsmenge zwischen Energiewerten 0 bis 1 MeV (c2: zwischen 1 und 2 MeV, ci: zwischen i-1 und i MeV); t1 = Strahlungstyp, Solarpartikel; d1 = Strahlungsmenge zwischen Energiewerten 0 bis 1 MeV (d2: zwischen 1 und 2 MeV, di: zwischen i-1 und i MeV); r1 = Strahlungstyp, kosmische Strahlen. a1, b1, c1 und d1 sind Konstanten für eine bestimmte Weltraumumgebung und finden sich in Weltraumstrahlungsmodellen, wie etwa den Weltraumstrahlungsmodellen der NASA AP8 oder AE8, die zur Bestimmung der Strahlungsmenge in einer bestimmten Umlaufbahn verwendet werden. Dieses Weltraumstrahlungsmodell liefert vollständige Daten für eingefangene Elektronen, eingefangene Protonen, solare Protonenereignisse und kosmische Strahlen für eine bestimme Umgebung einer Weltraumanwendung.
    • 2. Bestimmung für jeden speziellen Bereich von Strahlungstyp und Energiewert (zum Beispiel aiei) der Absorptionsleistung für jedes high-Z und low-Z Abschirmungsmaterial. Der Wert der Absorptionsleistung wird bestimmt durch die folgende Gleichung durch Strahlungstransportberechnungen durch die gewünschten Materialien, wobei das Gewicht des Materials konstant gehalten wird. Die individuelle Absorptionsleistung kann wie folgt ausgedrückt werden: SPqm = (eingehende Strahlung) – (abgeschirmte Strahlung) (3)mit: q = Strahlungstyp und Energiebereich (Beispiel: a1e1); und m = Materialtyp, high- und/oder low-Z.
    • 3. Berechnung der gewichteten Strahlungsmenge insgesamt, die durch jedes Material nach Materialtyp und Strahlungstyp zugelassen wird, unter Verwendung der folgenden Gleichungen: ΣSP(ei,X) = a1i·SPe1X + a2·SPe2X + ... + ai·SPeiX (4) ΣSP(ei,Y) = a1·SPe1Y + a2·SPe2Y + ... + ai·SPeiY (5) mit: X = low-Z Material, transportiert wie m oben. Y = high-Z Material, transportiert wie m oben.
    • 4. Anpassen der prozentualen Anteile der Materialien X und Y, was die gewichtete Summe der Absorptionsleistung jedes Energiebereichs minimiert oder zumindest deutlich reduziert, und zwar unter Verwendung des folgenden Ausdrucks: ΣTOT = ΣSP(ei,X) + ΣSP(ei,Y) + ΣSP(pi,X) + ΣSP(pi,Y) + ΣSP(ti,X) + ΣSP(ti,Y) + Σ SP(ri,X) + ΣSP(ri,Y) (5)
  • Bevorzugte Abschirmungsmaterialzusammensetzungen weisen Substanzen mit hoher Ordnungszahl auf, zu denen Wolfram, Tantal und Blei zählen, sowie Substanzen mit niedriger Ordnungszahl, zu denen Kupfer, Aluminium und Silizium zählen. Beispiele für Zusammensetzungen für den Strahlungsschutz von integrierten Schaltungen in Weltraumplattformen weisen allgemein zwischen etwa 80 Gewichtsprozent und etwa 90 Gewichtsprozent Material mit hoher Ordnungszahl und zwischen etwa 10 und etwa 20 Gewichtsprozent Material mit niedriger Ordnungszahl auf. Nachstehend sind Beispiele für bevorzugte Abschirmungszusammensetzungen aufgeführt:
  • Beispiel 1
    • 90 Gewichtsprozent Wolfram
    • 10 Gewichtsprozent Kupfer
  • Beispiel 2
    • 80 Gewichtsprozent Wolfram
    • 20 Gewichtsprozent Kupfer
  • Beispiel 3
    • 85 Gewichtsprozent Wolfram
    • 15 Gewichtsprozent Kupfer
  • Für die Herstellung der Abschirmungselemente können Lagen der high- und low-Z Materialien in entsprechend geeigneten Verhältnissen zusammengefügt werden. Alternativ können die Abschirmungselemente hergestellt werden durch Vermischen der bevorzugten Verhältnisse pulverförmiger high-Z und low-Z Substanzen. Danach werden die high-Z und low-Z Komponenten zusammengedrückt und gestanzt. Die durch dieses Verfahren erzeugte Wärme führt zu einer Wärmebindung der Komponenten des Strahlungsabschirmungselements.
  • Jedes high-Z Material kann mit jedem low-Z Material verwendet werden, und es können ein oder mehrere Materialien, einschließlich drei oder mehr derartiger Materialien kombiniert werden. Drei oder sogar vier verschiedene Substanzen oder mehr können kombiniert werden, um die bevorzugte Zusammensetzung für das Abschirmungselement zu erfüllen.
  • Es wurden bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung offenbart, wobei hiermit festgestellt wird, dass verschiedene unterschiedliche Modifikationen möglich sind und dem Umfang der anhängigen Ansprüche angehören. Somit ist keine Einschränkung auf die genaue Zusammenfassung oder Offenbarung hierin beabsichtigt.

Claims (9)

  1. Abgeschirmter integrierter Schaltungsbaustein zum Schützen eines integrierten Schaltungschips (11; 80; 1380) mit einer zugeordneten Gesamtdosistoleranz vor Beschädigungen, die durch natürlich auftretende ionisierende Strahlung im Weltraum verursacht werden, wobei der Baustein folgendes umfasst: ein flaches, nicht abschirmendes Basiselement (1110; 1310), wobei der integrierte Schaltungschip (1180; 1380) direkt an einer inneren oberen Oberfläche (1118; 1313) des genannten flachen Basiselements (1110; 1310) gesichert ist; ein unteres Abschirmungselement (1195; 1395), das an einer äußeren Oberfläche (1111; 1311) des genannten Basiselements (1110; 1310) gesichert ist, um den integrierten Schaltungschip (1180; 1380) zu schützen, wobei das genannte untere Abschirmungselement (1195; 1395) größer ist als der integrierte Schaltungschip (1180; 1380) und aus einem high-Z Material besteht, um die Menge der ionisierenden Strahlung deutlich zu reduzieren, einschließlich Elektronenstrahlung dort hindurch, welche den integrierten Schaltungschip (1180; 1380) erreicht; aufrecht stehende, nicht abschirmende Seitenwände (1120; 1320), die sich von den peripheren Rändern des genannten flachen, nicht abschirmenden Basiselements (1110; 1310) erstrecken; eine Einrichtung zum Definieren von Durchkontaktierungsöffnungen (1130; 1330) in den genannten nicht abschirmenden Seitenwänden (1120; 1320); eine Mehrzahl von Zuleitungen (1132; 1332), die sich durch die genannten Öffnungen (1130; 1330) in den genannten nicht abschirmenden Seitenwänden (1120; 1320) erstrecken, um eine elektrische Verbindung mit dem integrierten Schaltungschip (1180; 1380) zu erleichtern; wobei der Chip (1180; 1380) an der genannten oberen Oberfläche (1118; 1313 an einer daran zentral angeordneten Position und deutlich räumlich getrennt von den genannten Seitenwänden (1120; 1320) gesichert ist; eine Mehrzahl von Drahtanschlüssen (1134; 1334), die direkt zwischen die genannten Zuleitungen (1132; 1332) und den Chip (1180; 1380) geschaltet sind, um die elektrische Verbindung dazwischen zu erleichtern; und ein abschirmendes Deckelelement (1170; 1370), das aus dem genannten high-Z Material besteht, um die Menge der ionisierenden Strahlung deutlich zu reduzieren, einschließlich Elektronenstrahlung, die dort hindurch tritt, wobei das genannte abschirmende Deckelelement (1170; 1370) an den genannten nicht abschirmenden Seitenwänden (1120; 1320) gesichert ist, um den integrierten Schaltungschip (1180; 1380) zwischen dem genannten abschirmenden Deckelelement (1170; 1370) und dem genannten unteren Abschirmungselement (1195; 1395) teilweise einzuschließen, um die an dem integrierten Schaltungschip (1180; 1380) empfangene ionisierende Strahlung auf einen Wert unterhalb der Gesamtdosistoleranz zu reduzieren.
  2. Abgeschirmter integrierter Schaltungsbaustein nach Anspruch 1, wobei das genannte nicht abschirmende Basiselement (1195; 1395) aus einem Keramikwerkstoff besteht.
  3. Abgeschirmter integrierter Schaltungsbaustein nach Anspruch 1, wobei dieses ferner ein Paar aufrecht stehender innerer, abschirmender Seitenwandelemente (1394; 1397) aufweist, die an der genannten inneren oberen Oberfläche (1313) des genannten Basiselements (1310) gesichert sind, wobei jedes der genannten inneren Seitenwandelemente (1394; 1397) zwischen einer entsprechenden der genannten Seitenwände (1320) und dem Chip (1380) angeordnet ist und sich aufwärts in Richtung des genannten Deckelelements (1370) erstreckt, so dass eine Barriere gebildet wird, um das Umschließen des genannten integrierten Schaltungschips (1380) zu unterstützen, wobei die genannten inneren Seitenwandelemente (1394; 1397) aus dem genannten high-Z Material bestehen.
  4. Abgeschirmter integrierter Schaltungsbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei es sich bei dem genannten high-Z Material um eine Kupfer-Wolfram-Legierung handelt.
  5. Abgeschirmter integrierter Schaltungsbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei es sich bei dem genannten high-Z Material um Tantal handelt.
  6. Abgeschirmter integrierter Schaltungsbaustein nach Anspruch 1, wobei das genannte untere Abschirmungselement (1195; 1395) und das genannte Deckelelement (1170; 1370) aus einem low-Z Material in Verbindung mit dem genannten high-Z Material gebildet werden, so dass ein Abschirmungsmaterial gebildet wird, wobei das genannte Abschirmungsmaterial im Wesentlichen aus folgendem besteht: einer high-Z Substanz für die Abschirmung ionisierender Strahlung, wobei die Substanz aus der Gruppe ausgewählt wird, die Wolfram, Tantal und Blei umfasst; einer low-Z Substanz für die Abschirmung ionisierender Strahlung, so dass die Substanz als ein Extender fungiert, um die Gesamtdichte des Abschirmungsmaterials zu verringern, und wobei die Substanz aus der Gruppe ausgewählt wird, die Kupfer, Aluminium und Silizium umfasst; und wobei das Abschirmungsmaterial insgesamt eine Mischung aus etwa 90% der high-Z Substanz und etwa 10% der low-Z Substanz aufweist.
  7. Abgeschirmter integrierter Schaltungsbaustein nach Anspruch 6, wobei das Abschirmungsmaterial ungefähr 85% der high-Z Substanz und ungefähr 15% der low-Z Substanz umfasst.
  8. Abgeschirmter integrierter Schaltungsbaustein nach Anspruch 6, wobei das Abschirmungsmaterial ungefähr 80% der high-Z Substanz und ungefähr 20% der low-Z Substanz umfasst.
  9. Verfahren zur Herstellung eines abschirmenden integrierten Schaltungsbausteins zum Schützen eines integrierten Schaltungschips (1180; 1380) mit einer zugeordneten Gesamtdosistoleranz vor Beschädigungen, die durch natürlich auftretende ionisierende Strahlung im Weltraum verursacht werden, wobei das Verfahren folgendes umfasst: das Bilden eines flachen, nicht abschirmenden Basiselements (1110; 1310); das Sichern eines unteren Abschirmungselements (1195; 1395) an einer äußeren Oberfläche (1111; 1311) des genannten Basiselements (1110; 1310); das Sichern des integrierten Schaltungschips (1180; 1380) an einer inneren Oberfläche (1118; 1318) des genannten Basiselements (1110; 1310), wobei das genannte untere Abschirmungselement (1195; 1395) größer ist als der genannte integrierte Schaltungschips (1180; 1380) und aus einem high-Z Material besteht, um die Menge der ionisierenden Strahlung deutlich zu reduzieren, einschließlich Elektronenstrahlung, die dort hindurch treten kann, welche den genannten integrierten Schaltungschip (1180; 1380) erreicht; das Bilden aufrecht stehender, nicht abschirmender Seitenwände (1120; 1320), die sich von den peripheren Rändern des genannten flachen, nicht abschirmenden Basiselements (1110; 1310) erstrecken; das Definieren von Durchkontaktierungsöffnungen (1130; 1330) in den genannten nicht abschirmenden Seitenwänden (1120; 1320); das Erstrecken einer Mehrzahl von Zuleitungen (1132; 1332) durch die genannten Öffnungen (1130; 1330) in den genannten nicht abschirmenden Seitenwänden (1120; 1320), um eine elektrische Verbindung mit dem Chip (1180; 1380) zu erleichtern; wobei der Chip (1180; 1380) an der genannten oberen Oberfläche (1118; 1313) an einer zentral angeordneten Position daran angeordnet ist und deutlich räumlich getrennt von den genannten Seitenwänden (1120; 1320); das Verbinden einer Mehrzahl von Drahtanschlüssen (1134; 1334) direkt zwischen den genannten Zuleitungen (1132; 1332) und dem Chip, um die elektrische Verbindung dazwischen zu erleichtern; das Bilden eines abschirmenden Deckelements (1170; 1370) aus dem genannten high-Z Material, um die Mengen der ionisierenden Strahlung, einschließlich Elektronenstrahlung, die dort hindurch tritt, deutlich zu reduzieren; und das Sichern des genannten abschirmenden Deckelelements (1170; 1370) an den genannten nicht abschirmenden Seitenwänden (1120; 1320), um den genannten integrierten Schaltungschip (1180; 1380) zwischen dem genannten abschirmenden Deckelelement (1170; 1370) und dem genannten unteren Abschirmungselement (1195; 1395) teilweise einzuschließen, um die an dem integrierten Schaltungschip (1180; 1380) empfangene ionisierende Strahlung auf einen Wert unterhalb der genannten Gesamtdosistoleranz zu reduzieren.
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