高可靠氮化鋁成膜基片厚膜混合集成電路的制作方法
【專利摘要】高可靠氮化鋁成膜基片厚膜混合集成電路，它由管基、管腳、底座、片式元器件、氧化鋁陶瓷基片、氮化鋁陶瓷基片、小功率芯片、大功率芯片、厚膜阻帶、厚膜導(dǎo)帶組成，片式元器件、小功率芯片、厚膜阻帶集成在氧化鋁陶瓷基片之上，厚膜導(dǎo)帶、大功率芯片集成在氮化鋁陶瓷基片之上；氧化鋁陶瓷基片與底座間有金屬厚膜；本實(shí)用新型的氮化鋁陶瓷基片的背面有一層多層復(fù)合金屬薄膜，正面有一層具有圖形的多層復(fù)合金屬薄膜，在正面多層復(fù)合金屬薄膜上形成厚膜導(dǎo)帶、厚膜鍵合區(qū)、厚膜焊接區(qū)。本電路解決了原有功率厚膜混合集成電路附著力不良的難題，廣泛應(yīng)用于航天、航空、船舶、電子、通訊、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)控制等領(lǐng)域，特別適用于高可靠裝備系統(tǒng)領(lǐng)域。
【專利說明】高可靠氮化鋁成膜基片厚膜混合集成電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及混合集成電路，具體來說，涉及厚膜混合集成電路，更進(jìn)一步來說，涉及氮化鋁陶瓷基片厚膜混合集成電路。

【背景技術(shù)】
[0002]原有的功率厚膜混合集成電路，由于氮化鋁陶瓷基片(A1N)具有極高的熱導(dǎo)率，無毒、耐腐蝕、耐高溫，熱化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，用于集成大功率元器件。但考慮成本問題，人們改用熱導(dǎo)率次之的氧化鋁(A1203)陶瓷基片(A1N的導(dǎo)熱率是A1203的2?3倍)集成中小功率元器件。具體方法是:在氧化鋁陶瓷基片、氮化鋁陶瓷基片上進(jìn)行厚膜導(dǎo)帶、厚膜阻帶的印刷和燒結(jié)，將小功率電阻、半導(dǎo)體芯片、片元器件集成在氧化鋁陶瓷基片上，將大功率電阻、半導(dǎo)體芯片、片式元器件集成在氮化鋁陶瓷基片上，再采用鍵合絲進(jìn)行芯片與基片的引線鍵合，基片和管腳的引線鍵合，基片和基片的引線鍵合，完成整個電器連接，最后在特定的氣氛中將管基和管帽進(jìn)行密封而成。這種集成電路存在以下問題:由于氮化鋁在大氣中易吸潮、水解，和濕空氣、水或含水液體接觸產(chǎn)生熱和氮并迅速分解，在室溫下也能和水緩慢地進(jìn)行反應(yīng)，而被水解，滲透進(jìn)入氮化鋁中的水汽很難烘烤揮發(fā)，導(dǎo)致氮化鋁陶瓷基片上印刷和燒結(jié)的厚膜附著力不易提高，一致性和均勻性差。用于大功率的粗鍵合絲進(jìn)行鍵合時，由于鍵合拉力較大，容易導(dǎo)致鍵合力不足，甚至造成鍵合區(qū)厚膜脫落，降低鍵合系統(tǒng)可靠性，另一方面，由于氮化鋁陶瓷基片上印刷和燒結(jié)的厚膜附著力不良，導(dǎo)致氮化鋁陶瓷基片與管基底座之間的附著力不良，影響熱傳遞效率，嚴(yán)重時導(dǎo)致基片脫落，對功率厚膜混合集成電路的可靠性產(chǎn)生不良影響。
[0003]中國專利數(shù)據(jù)庫中涉及氮化鋁陶瓷基片的專利申請件有10件。然而迄今為止，尚無高可靠氮化鋁成膜基片厚膜混合集成電路的申請件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種高可靠氮化鋁成膜基片厚膜混合集成電路，使氮化招陶瓷基片與管基底座之間有較聞的附著力，從而提聞功率厚I旲混合集成電路的可罪性。
[0005]設(shè)計(jì)人針對原有的功率厚膜混合集成電路存在的不足，提供的高可靠氮化鋁成膜基片厚膜混合集成電路仍然由管基、管腳、底座、片式元器件、氧化鋁陶瓷基片、氮化鋁陶瓷基片、小功率芯片、大功率芯片、厚膜阻帶、厚膜導(dǎo)帶組成，其中片式元器件、小功率芯片、厚膜阻帶集成在氧化鋁陶瓷基片之上，厚膜導(dǎo)帶、大功率芯片集成在氮化鋁陶瓷基片之上；氧化鋁陶瓷基片與底座之間有金屬厚膜，本實(shí)用新型的混合集成電路特點(diǎn)在于:氮化鋁陶瓷基片的背面有一層真空鍍膜形成的復(fù)合金屬薄膜，用于與底座之間進(jìn)行粘貼，氮化鋁陶瓷基片的正面有一層選擇性真空鍍膜形成的多層復(fù)合金屬薄膜，再在正面多層復(fù)合金屬薄膜上面采用絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)的方式形成厚膜導(dǎo)帶、厚膜鍵合區(qū)、大功率芯片厚膜焊接區(qū)，一起集成在氮化鋁陶瓷基片正面的多層復(fù)合金屬薄膜之上。
[0006]高可靠氮化鋁成膜基片厚膜混合集成電路的集成方法是:先在高真空環(huán)境中，對氮化鋁陶瓷基片進(jìn)行加熱烘烤，利用加熱和抽真空同步進(jìn)行的辦法，將水汽完全揮發(fā)和抽掉；然后在高真空環(huán)境下，采用磁控濺射工藝或電子束蒸發(fā)工藝，在磁控濺射真空鍍膜設(shè)備或電子束蒸發(fā)真空鍍膜設(shè)備中，直接在氮化鋁陶瓷基片的正面利用金屬掩模選擇性地形成一層耐高溫、高熔點(diǎn)復(fù)合金屬薄膜，在氮化鋁陶瓷基片的背面整體形成一層耐高溫、高熔點(diǎn)復(fù)合金屬薄膜；再在已濺射或蒸發(fā)復(fù)合金屬薄膜的氮化鋁陶瓷基片正面進(jìn)行厚膜導(dǎo)帶、厚膜阻帶的絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)和調(diào)阻，進(jìn)行常規(guī)混合集成，即得。
[0007]本實(shí)用新型的高可靠氮化鋁成膜基片厚膜混合集成電路具有以下優(yōu)點(diǎn):①氮化鋁陶瓷基片與表面金屬膜致密接觸，附著力強(qiáng)氮化鋁陶瓷基片表面金屬膜與鍵合絲之間形成高可靠性鍵合；③氮化鋁陶瓷基片與管基底座之間形成高可靠性粘貼；④提高大功率芯片、陶瓷基片、管基底座之間的熱傳遞效率；⑤提高功率厚膜混合集成電路的可靠性。
[0008]本實(shí)用新型解決了原有的功率厚膜混合集成電路附著力不良的難題，使用本實(shí)用新型的器件廣泛應(yīng)用于航天、航空、船舶、電子、通訊、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)控制等領(lǐng)域，特別適用于高可靠裝備系統(tǒng)領(lǐng)域，具有廣闊的市場前景和應(yīng)用空間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型的氮化鋁陶瓷基片結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為原的有氮化鋁陶瓷基片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖中，1為管基,2為管腳，3為底座,4為金屬厚膜,5為鍵合絲,6為片式元器件,7為氧化鋁陶瓷基片，8為小功率芯片，9為厚膜阻帶，10厚膜導(dǎo)帶，11為大功率芯片，12為氮化鋁陶瓷基片，13為管腳鍵合端面，14為金屬薄膜。

【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例一個結(jié)構(gòu)如圖1所示的高可靠氮化鋁成膜基片厚膜混合集成電路，仍然由管基1 (包括管腳和底座)、管腳2、底座3、片式元器件6、氧化鋁陶瓷基片7、氮化鋁陶瓷基片12、小功率芯片8、大功率芯片11、厚膜阻帶9、厚膜導(dǎo)帶10組成，其中片式元器件6、小功率芯片8、厚膜阻帶9集成在氧化鋁陶瓷基片7之上，厚膜導(dǎo)帶10、大功率芯片11集成在氮化鋁陶瓷基片12之上；氧化鋁陶瓷基片12與底座3之間有金屬厚膜4，本實(shí)用新型的混合集成電路特點(diǎn)在于:氮化鋁陶瓷基片12的背面有一層真空鍍膜形成的復(fù)合金屬薄膜14，用于與底座3之間進(jìn)行粘貼，氮化鋁陶瓷基片12的正面有一層選擇性真空鍍膜形成的多層復(fù)合金屬薄膜14，再在正面多層復(fù)合金屬薄膜14上面采用絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)的方式形成厚膜導(dǎo)帶10、厚膜鍵合區(qū)10、大功率芯片厚膜焊接區(qū)10，一起集成在氮化鋁陶瓷基片12正面的多層復(fù)合金屬薄膜14之上。
【權(quán)利要求】
1.高可靠氮化鋁成膜基片厚膜混合集成電路，該電路仍然由管基(1)、管腳(2)、底座(3)、片式元器件(6)、氧化鋁陶瓷基片(7)、氮化鋁陶瓷基片(12)、小功率芯片(8)、大功率芯片(11)、厚膜阻帶(9)、厚膜導(dǎo)帶10組成，其中片式元器件(6)、小功率芯片(8)、厚膜阻帶(9)集成在氧化鋁陶瓷基片(7)之上，厚膜導(dǎo)帶(10)、大功率芯片(11)集成在氮化鋁陶瓷基片(12)之上；氧化鋁陶瓷基片(12)與底座(3)之間有金屬厚膜(4)，本實(shí)用新型的特征在于:氮化鋁陶瓷基片(12)的背面有一層真空鍍膜形成的復(fù)合金屬薄膜(14)，用于與底座(3)之間進(jìn)行粘貼，氮化鋁陶瓷基片(12)的正面有一層選擇性真空鍍膜形成的多層復(fù)合金屬薄膜(14)，再在正面多層復(fù)合金屬薄膜(14)上面采用絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)的方式形成厚膜導(dǎo)帶(10)、厚膜鍵合區(qū)(10)、大功率芯片厚膜焊接區(qū)(10)，一起集成在氮化鋁陶瓷基片(12)正面的多層復(fù)合金屬薄膜(14)之上。
【文檔編號】H01L27/13GK204118071SQ201420355776
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】楊成剛, 劉學(xué)林, 蘇貴東, 張玉剛, 沈金晶 申請人:貴州振華風(fēng)光半導(dǎo)體有限公司