高可靠氮化铝成膜基片厚膜混合集成电路的制作方法
【专利摘要】高可靠氮化铝成膜基片厚膜混合集成电路，它由管基、管脚、底座、片式元器件、氧化铝陶瓷基片、氮化铝陶瓷基片、小功率芯片、大功率芯片、厚膜阻带、厚膜导带组成，片式元器件、小功率芯片、厚膜阻带集成在氧化铝陶瓷基片之上，厚膜导带、大功率芯片集成在氮化铝陶瓷基片之上；氧化铝陶瓷基片与底座间有金属厚膜；本实用新型的氮化铝陶瓷基片的背面有一层多层复合金属薄膜，正面有一层具有图形的多层复合金属薄膜，在正面多层复合金属薄膜上形成厚膜导带、厚膜键合区、厚膜焊接区。本电路解决了原有功率厚膜混合集成电路附着力不良的难题，广泛应用于航天、航空、船舶、电子、通讯、医疗设备、工业控制等领域，特别适用于高可靠装备系统领域。
【专利说明】高可靠氮化铝成膜基片厚膜混合集成电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及混合集成电路，具体来说，涉及厚膜混合集成电路，更进一步来说，涉及氮化铝陶瓷基片厚膜混合集成电路。
【背景技术】
[0002]原有的功率厚膜混合集成电路，由于氮化铝陶瓷基片(A1N)具有极高的热导率，无毒、耐腐蚀、耐高温，热化学稳定性好等特点，用于集成大功率元器件。但考虑成本问题，人们改用热导率次之的氧化铝(A1203)陶瓷基片(A1N的导热率是A1203的2?3倍)集成中小功率元器件。具体方法是:在氧化铝陶瓷基片、氮化铝陶瓷基片上进行厚膜导带、厚膜阻带的印刷和烧结，将小功率电阻、半导体芯片、片元器件集成在氧化铝陶瓷基片上，将大功率电阻、半导体芯片、片式元器件集成在氮化铝陶瓷基片上，再采用键合丝进行芯片与基片的引线键合，基片和管脚的引线键合，基片和基片的引线键合，完成整个电器连接，最后在特定的气氛中将管基和管帽进行密封而成。这种集成电路存在以下问题:由于氮化铝在大气中易吸潮、水解，和湿空气、水或含水液体接触产生热和氮并迅速分解，在室温下也能和水缓慢地进行反应，而被水解，渗透进入氮化铝中的水汽很难烘烤挥发，导致氮化铝陶瓷基片上印刷和烧结的厚膜附着力不易提高，一致性和均匀性差。用于大功率的粗键合丝进行键合时，由于键合拉力较大，容易导致键合力不足，甚至造成键合区厚膜脱落，降低键合系统可靠性，另一方面，由于氮化铝陶瓷基片上印刷和烧结的厚膜附着力不良，导致氮化铝陶瓷基片与管基底座之间的附着力不良，影响热传递效率，严重时导致基片脱落，对功率厚膜混合集成电路的可靠性产生不良影响。
[0003]中国专利数据库中涉及氮化铝陶瓷基片的专利申请件有10件。然而迄今为止，尚无高可靠氮化铝成膜基片厚膜混合集成电路的申请件。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种高可靠氮化铝成膜基片厚膜混合集成电路，使氮化招陶瓷基片与管基底座之间有较闻的附着力，从而提闻功率厚I旲混合集成电路的可罪性。
[0005]设计人针对原有的功率厚膜混合集成电路存在的不足，提供的高可靠氮化铝成膜基片厚膜混合集成电路仍然由管基、管脚、底座、片式元器件、氧化铝陶瓷基片、氮化铝陶瓷基片、小功率芯片、大功率芯片、厚膜阻带、厚膜导带组成，其中片式元器件、小功率芯片、厚膜阻带集成在氧化铝陶瓷基片之上，厚膜导带、大功率芯片集成在氮化铝陶瓷基片之上；氧化铝陶瓷基片与底座之间有金属厚膜，本实用新型的混合集成电路特点在于:氮化铝陶瓷基片的背面有一层真空镀膜形成的复合金属薄膜，用于与底座之间进行粘贴，氮化铝陶瓷基片的正面有一层选择性真空镀膜形成的多层复合金属薄膜，再在正面多层复合金属薄膜上面采用丝网印刷和烧结的方式形成厚膜导带、厚膜键合区、大功率芯片厚膜焊接区，一起集成在氮化铝陶瓷基片正面的多层复合金属薄膜之上。
[0006]高可靠氮化铝成膜基片厚膜混合集成电路的集成方法是:先在高真空环境中，对氮化铝陶瓷基片进行加热烘烤，利用加热和抽真空同步进行的办法，将水汽完全挥发和抽掉；然后在高真空环境下，采用磁控溅射工艺或电子束蒸发工艺，在磁控溅射真空镀膜设备或电子束蒸发真空镀膜设备中，直接在氮化铝陶瓷基片的正面利用金属掩模选择性地形成一层耐高温、高熔点复合金属薄膜，在氮化铝陶瓷基片的背面整体形成一层耐高温、高熔点复合金属薄膜；再在已溅射或蒸发复合金属薄膜的氮化铝陶瓷基片正面进行厚膜导带、厚膜阻带的丝网印刷、烧结和调阻，进行常规混合集成，即得。
[0007]本实用新型的高可靠氮化铝成膜基片厚膜混合集成电路具有以下优点:①氮化铝陶瓷基片与表面金属膜致密接触，附着力强氮化铝陶瓷基片表面金属膜与键合丝之间形成高可靠性键合；③氮化铝陶瓷基片与管基底座之间形成高可靠性粘贴；④提高大功率芯片、陶瓷基片、管基底座之间的热传递效率；⑤提高功率厚膜混合集成电路的可靠性。
[0008]本实用新型解决了原有的功率厚膜混合集成电路附着力不良的难题，使用本实用新型的器件广泛应用于航天、航空、船舶、电子、通讯、医疗设备、工业控制等领域，特别适用于高可靠装备系统领域，具有广阔的市场前景和应用空间。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的氮化铝陶瓷基片结构示意图；图2为原的有氮化铝陶瓷基片结构示意图。
[0010]图中，1为管基,2为管脚，3为底座,4为金属厚膜,5为键合丝,6为片式元器件,7为氧化铝陶瓷基片，8为小功率芯片，9为厚膜阻带，10厚膜导带，11为大功率芯片，12为氮化铝陶瓷基片，13为管脚键合端面，14为金属薄膜。
【具体实施方式】
[0011]实施例一个结构如图1所示的高可靠氮化铝成膜基片厚膜混合集成电路，仍然由管基1 (包括管脚和底座)、管脚2、底座3、片式元器件6、氧化铝陶瓷基片7、氮化铝陶瓷基片12、小功率芯片8、大功率芯片11、厚膜阻带9、厚膜导带10组成，其中片式元器件6、小功率芯片8、厚膜阻带9集成在氧化铝陶瓷基片7之上，厚膜导带10、大功率芯片11集成在氮化铝陶瓷基片12之上；氧化铝陶瓷基片12与底座3之间有金属厚膜4，本实用新型的混合集成电路特点在于:氮化铝陶瓷基片12的背面有一层真空镀膜形成的复合金属薄膜14，用于与底座3之间进行粘贴，氮化铝陶瓷基片12的正面有一层选择性真空镀膜形成的多层复合金属薄膜14，再在正面多层复合金属薄膜14上面采用丝网印刷和烧结的方式形成厚膜导带10、厚膜键合区10、大功率芯片厚膜焊接区10，一起集成在氮化铝陶瓷基片12正面的多层复合金属薄膜14之上。
【权利要求】
1.高可靠氮化铝成膜基片厚膜混合集成电路，该电路仍然由管基(1)、管脚(2)、底座(3)、片式元器件(6)、氧化铝陶瓷基片(7)、氮化铝陶瓷基片(12)、小功率芯片(8)、大功率芯片(11)、厚膜阻带(9)、厚膜导带10组成，其中片式元器件(6)、小功率芯片(8)、厚膜阻带(9)集成在氧化铝陶瓷基片(7)之上，厚膜导带(10)、大功率芯片(11)集成在氮化铝陶瓷基片(12)之上；氧化铝陶瓷基片(12)与底座(3)之间有金属厚膜(4)，本实用新型的特征在于:氮化铝陶瓷基片(12)的背面有一层真空镀膜形成的复合金属薄膜(14)，用于与底座(3)之间进行粘贴，氮化铝陶瓷基片(12)的正面有一层选择性真空镀膜形成的多层复合金属薄膜(14)，再在正面多层复合金属薄膜(14)上面采用丝网印刷和烧结的方式形成厚膜导带(10)、厚膜键合区(10)、大功率芯片厚膜焊接区(10)，一起集成在氮化铝陶瓷基片(12)正面的多层复合金属薄膜(14)之上。
【文档编号】H01L27/13GK204118071SQ201420355776
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】杨成刚, 刘学林, 苏贵东, 张玉刚, 沈金晶 申请人:贵州振华风光半导体有限公司