[實用新型]高可靠氮化鋁成膜基片厚膜混合集成電路

有效

• 申請號: 201420355776.0
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN204118071U
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 楊成剛;劉學林;蘇貴東;張玉剛;沈金晶
• 申請（專利權）人: 貴州振華風光半導體有限公司
• 主分類號: H01L27/13
• 分類號: H01L27/13
• 代理公司: 貴陽中工知識產權代理事務所 52106
• 代理人: 劉安寧

技術領域

本實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

原有的功率厚膜混合集成電路，由于氮化鋁陶瓷基片（AlN）具有極高的熱導率，無毒、耐腐蝕、耐高溫,熱化學穩定性好等特點，用于集成大功率元器件。但考慮成本問題，人們改用熱導率次之的氧化鋁（Al₂O₃）陶瓷基片（AlN的導熱率是Al₂O₃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行厚膜導帶、厚膜阻帶的印刷和燒結，將小功率電阻、半導體芯片、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生熱和氮并迅速分解，在室溫下也能和水緩慢地進行反應，而被水解，滲透進入氮化鋁中的水汽很難烘烤揮發，導致氮化鋁陶瓷基片上印刷和燒結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行鍵合時，由于鍵合拉力較大，容易導致鍵合力不足，甚至造成鍵合區厚膜脫落，降低鍵合系統可靠性，另一方面，由于氮化鋁陶瓷基片上印刷和燒結的厚膜附著力不良，導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，嚴重時導致基片脫落，對功率厚膜混合集成電路的可靠性產生不良影響。

中國專利數據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。

發明內容

本實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，使氮化鋁陶瓷基片與管基底座之間有較高的附著力，從而提高功率厚膜混合集成電路的可靠性。

設計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，本實用新型的混合集成電路特點在于：氮化鋁陶瓷基片的背面有一層真空鍍膜形成的復合金屬薄膜，用于與底座之間進行粘貼，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合金屬薄膜，再在正面多層復合金屬薄膜上面采用絲網印刷和燒結的方式形成厚膜導帶、厚膜鍵合區、大功率芯片厚膜焊接區，一起集成在氮化鋁陶瓷基片正面的多層復合金屬薄膜之上。

高可靠氮化鋁成膜基片厚膜混合集成電路的集成方法是：先在高真空環境中，對氮化鋁陶瓷基片進行加熱烘烤，利用加熱和抽真空同步進行的辦法，將水汽完全揮發和抽掉；然后在高真空環境下，采用磁控濺射工藝或電子束蒸發工藝，在磁控濺射真空鍍膜設備或電子束蒸發真空鍍膜設備中，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、高熔點復合金屬薄膜，在氮化鋁陶瓷基片的背面整體形成一層耐高溫、高熔點復合金屬薄膜；再在已濺射或蒸發復合金屬薄膜的氮化鋁陶瓷基片正面進行厚膜導帶、厚膜阻帶的絲網印刷、燒結和調阻，進行常規混合集成，即得。

本實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點：①氮化鋁陶瓷基片與表面金屬膜致密接觸，附著力強；②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。

本實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，使用本實用新型的器件廣泛應用于航天、航空、船舶、電子、通訊、醫療設備、工業控制等領域，特別適用于高可靠裝備系統領域，具有廣闊的市場前景和應用空間。

附圖說明

圖1為本實用新型的氮化鋁陶瓷基片結構示意圖；圖2為原的有氮化鋁陶瓷基片結構示意圖。

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。

具體實施方式

實施例???一個結構如圖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，本實用新型的混合集成電路特點在于：氮化鋁陶瓷基片12的背面有一層真空鍍膜形成的復合金屬薄膜14，用于與底座3之間進行粘貼，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合金屬薄膜14，再在正面多層復合金屬薄膜14上面采用絲網印刷和燒結的方式形成厚膜導帶10、厚膜鍵合區10、大功率芯片厚膜焊接區10，一起集成在氮化鋁陶瓷基片12正面的多層復合金屬薄膜14之上。