專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高集成度功率薄膜混合集成電路的集成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合集成電路，進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，涉及薄膜混合集成電路，尤其涉及高集成度功率薄膜混合集成電路。
背景技術(shù)：
原有混合電路的集成技術(shù)中，在陶瓷基片的混合集成面是采用二維平面集成技術(shù)或三維垂直堆疊芯片技術(shù)，將半導(dǎo)體芯片、其他片式元器件直接裝貼在薄膜基片上，再采用鍵合絲(金絲或硅鋁絲)進(jìn)行引線鍵合，完成整個(gè)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。原有技術(shù)存在的主要問(wèn)題是:由于是采用二維平面集成技術(shù)，半導(dǎo)體芯片、其他片式元器件以最大面方向貼裝到陶瓷基片上，芯片與基片的引線鍵合從一個(gè)焊點(diǎn)到另一個(gè)焊點(diǎn)之間需要一定的跨度，再加上基片上還需要根據(jù)具體電路的要求制作必要的薄膜電阻、薄膜電容、薄膜電感等，因此，基片表面的芯片貼裝數(shù)量有限，芯片集成效率受基片面積的影響，芯片集成度難以提高。若采用三維垂直堆疊芯片技術(shù)，則芯片工作時(shí)，產(chǎn)生熱量疊加，增加散熱的難度，限制混合集成電路功率的進(jìn)一步提升。中國(guó)專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)中，涉及高密度集成電路的申請(qǐng)件不少，如99813068.0號(hào)《高密度集成電路》、02121825.0號(hào)《高密度集成電路構(gòu)裝結(jié)構(gòu)及其方法》、200410063042.6號(hào)《高密度集成電路》、201010141336.1號(hào)《高密度集成電路模塊結(jié)構(gòu)》、201110334691.5號(hào)《一種高密度集成電路封裝結(jié)構(gòu)、封裝方法以及集成電路》等。但尚無(wú)高集成度功率薄膜混合集成電路的申請(qǐng)件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高集成度功率薄膜混合集成電路的集成方法，將所有芯片或其他片式元器件的最大面與基片或底座進(jìn)行裝貼，確保所有芯片或其他片式元器件與基片或底座進(jìn)行最大面積的接觸，增大散熱面積、加快散熱速度，達(dá)到提升功率混合集成電路的最大使用功率。為達(dá)到上述發(fā)明目的，發(fā)明人采用底座有垂直凸起金屬薄片的凸形管基代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平面形管基，在凸形管基的水平面及凸起部分的兩側(cè)面同時(shí)集成芯片和片式元器件，兩側(cè)面之間通過(guò)具有金屬導(dǎo)體與底座絕緣的通孔進(jìn)行電氣連接；先采用濺射或蒸發(fā)的方式，在陶瓷基片上形成一層鎳-鉻合金電阻薄膜，薄膜厚度由產(chǎn)品要求的方塊電阻進(jìn)行控制；接著再用同樣的方式形成一層金屬薄膜，金屬薄膜的厚度由通過(guò)的電流密度進(jìn)行確定；然后，按產(chǎn)品設(shè)計(jì)的圖形對(duì)電阻薄膜、金屬薄膜進(jìn)行光刻和選擇性腐蝕，即得到所需的薄膜圖形；再經(jīng)激光調(diào)阻和劃片分離后，即得到所需的水平貼裝基片及垂直貼裝基片；再采用共晶焊接或漿料粘接的方式將基片裝貼在凸形管基底座的水平面及垂直面上，最后采用薄膜混合集成的方式，在基片上集成一個(gè)以上半導(dǎo)體芯片或片式元器件，并完成半導(dǎo)體芯片的引線鍵合。
上述鎳-鉻合金電阻薄膜中Ni與Cr的質(zhì)量配比是80%: 20%。上述通孔由絕緣陶瓷和兩端面鍍鎳或鍍金的金屬導(dǎo)體組成，金屬導(dǎo)體在中心，絕緣陶瓷包住該金屬導(dǎo)體；通孔位于凸形管基的凸起部分。上述片式元器件不包括半導(dǎo)體芯片。本發(fā)明方法有以下特點(diǎn):①在凸形管基的水平面及凸起部分的兩側(cè)面同時(shí)進(jìn)行芯片或其他片式元器件，實(shí)現(xiàn)所有芯片或片式元器件與基片或底座進(jìn)行最大面積的接觸，增大散熱面積、加快散熱速度，達(dá)到提升功率混合集成電路最大使用功率的目的；②在凸形管基的水平面及凸起部分的兩側(cè)面同時(shí)進(jìn)行芯片或片式元器件，實(shí)現(xiàn)高密度三維集成，大大提高混合集成電路的集成度；③可集成更多的半導(dǎo)體芯片和片式元器件，從而可集成更多的功能；④可減少整機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)使用電子元器件的數(shù)量，從而減小整機(jī)的體積，提高應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性由于采用高密度集成，大大縮短引線長(zhǎng)度，可進(jìn)一步提高混合集成電路的工作頻率和可靠性。用本方法生產(chǎn)的此類(lèi)器件廣泛應(yīng)用于航天、航空、船舶、精密儀器、通訊、工業(yè)控制等功率信號(hào)處理或功率驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，特別適用于裝備系統(tǒng)小型化、高可靠的領(lǐng)域，具有廣闊的市場(chǎng)前景和應(yīng)用空間。


附圖用以比較本發(fā)明與原有技術(shù)的區(qū)別，并進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明方法。圖1為原有集成技術(shù)示意圖，圖2為本發(fā)明的凸形管基凸起部分側(cè)面示意圖，圖3為凸形管基的凸起部分正面示意圖，圖4為通孔結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為水平貼裝基片示意圖，圖6為垂直貼裝基片示意圖，圖7為本發(fā)明的集成技術(shù)示意圖。圖中，I為平面形管基，2為管腳，3為平面形底座，4為內(nèi)引線，5為阻帶，6為芯片，7為導(dǎo)帶/鍵合區(qū)，8為垂直堆疊芯片，9為片式元器件，10為陶瓷基片，11為凸形管基，12為通孔，13為凸形底座，14為兩端面鍍鎳或鍍金的金屬導(dǎo)體，15為絕緣陶瓷，16為水平陶瓷基片，17為垂直陶瓷基片，18為金屬焊料。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用以說(shuō)明本發(fā)明的方法。實(shí)施例:
(O按具體產(chǎn)品要求，定制凸形管基、管帽；
(2)采用三氧化二鋁陶瓷基片(Al2O3)或氮化鋁陶瓷基片(Al3N4)作襯底，包括水平貼裝基片、垂直貼裝基片；
(3)按產(chǎn)品設(shè)計(jì)的圖形制作光刻掩模板；
(4)在2X10_3Pa以下的高真空磁控濺射臺(tái)或電子束蒸發(fā)臺(tái)中，在陶瓷基片上形成鎳-鉻合金(80%Ni: 20%Cr)電阻薄膜，薄膜厚度由產(chǎn)品要求的方塊電阻進(jìn)行控制，通過(guò)外接方塊電阻測(cè)試儀進(jìn)行過(guò)程監(jiān)控；
(5)繼續(xù)抽真空到2X10_3Pa以下，采用第(4)的方法，形成一層金薄膜，金薄膜的厚度由通過(guò)的電流密度進(jìn)行確定，其厚度通過(guò)膜厚測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試；
(6)通過(guò)涂膠機(jī)涂布光刻膠，在80°C左右的烘箱中進(jìn)行預(yù)烘烤； (7)用光刻掩模進(jìn)行暴光、顯影；
(8)在180°C左右的高溫烘箱中進(jìn)行高溫堅(jiān)膜；
(9)先后選擇性刻蝕金、鎳-鉻合金；
(10)去除光刻膠；
(11)激光調(diào)阻、退火，完成薄膜基片制作；
(12)將調(diào)阻后的陶瓷基片進(jìn)行劃片分離；
(13)將陶瓷基片采用合晶焊、回流焊或漿料粘貼的方式分別裝貼在凸形底座的水平面及垂直凸起部分的兩側(cè)面；
(14)在水平陶瓷基片、垂直陶瓷基片的導(dǎo)帶連接處點(diǎn)涂金漿或銀漿；
(15)在200°C左右的高溫烘箱中進(jìn)行金屬漿料固化，即完成平陶瓷基片、垂直陶瓷基片的電氣連接；
(16)按常規(guī)集成電路組裝工藝，在陶瓷基片上進(jìn)行半導(dǎo)體芯片、其他貼片元器件的組
裝；
(17)在專(zhuān)用夾具上對(duì)已組裝半導(dǎo)體芯片進(jìn)行內(nèi)引線鍵合(金絲或硅鋁絲)；
(18)在特定的環(huán)境中進(jìn)行封帽，完成整個(gè)器件的集成與生產(chǎn)工作；
(19)按產(chǎn)品工藝文件與檢驗(yàn)文件，完成器件的測(cè)試、篩選、打印與包裝工作；
(20)產(chǎn)品入庫(kù)。
權(quán)利要求
1.一種高集成度功率薄膜混合集成電路的集成方法，其特征在于該方法是采用底座有垂直凸起金屬薄片的凸形管基代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平面形管基，在凸形管基的水平面及凸起部分的兩側(cè)面同時(shí)集成芯片和片式元器件，兩側(cè)面之間通過(guò)具有金屬導(dǎo)體與底座絕緣的通孔進(jìn)行電氣連接；先采用濺射或蒸發(fā)的方式，在陶瓷基片上形成一層鎳-鉻合金電阻薄膜，薄膜厚度由產(chǎn)品要求的方塊電阻進(jìn)行控制；接著再用同樣的方式形成一層金屬薄膜，金屬薄膜的厚度由通過(guò)的電流密度進(jìn)行確定；然后，按產(chǎn)品設(shè)計(jì)的圖形對(duì)電阻薄膜、金屬薄膜進(jìn)行光刻和選擇性腐蝕，即得到所需的薄膜圖形；再經(jīng)激光調(diào)阻和劃片分離后，即得到所需的水平貼裝基片及垂直貼裝基片；再采用共晶焊接或漿料粘接的方式將基片裝貼在凸形管基底座的水平面及垂直面上，最后采用薄膜混合集成的方式，在基片上集成一個(gè)以上半導(dǎo)體芯片或片式元器件，并完成半導(dǎo)體芯片的引線鍵合。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述鎳-鉻合金電阻薄膜中Ni與Cr的質(zhì)量配比是80%: 20%。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述通孔由絕緣陶瓷和兩端面鍍鎳或鍍金的金屬導(dǎo)體組成，金屬導(dǎo)體在中心，絕緣陶瓷包住該金屬導(dǎo)體；通孔位于凸形管基的凸起部分。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高集成度功率薄膜混合集成電路的集成方法，該方法采用在凸形管基的凸形底座的水平面及凸起部分的兩側(cè)面同時(shí)集成芯片和片式元器件，并通過(guò)通孔進(jìn)行電氣連接；先在陶瓷基片上采用濺射或蒸發(fā)的方式形成一層鎳-鉻合金電阻薄膜；接著用同樣的方式形成一層金屬薄膜；然后，對(duì)電阻薄膜、金屬薄膜進(jìn)行光刻和選擇性腐蝕，得到所需的薄膜圖形；經(jīng)激光調(diào)阻和劃片分離后，即得到水平貼裝基片及垂直貼裝基片；再將基片裝貼在凸形管基底座的水平面及垂直面上，最后用薄膜混合集成方式在基片上集成一個(gè)以上半導(dǎo)體芯片或片式元器件，并完成半導(dǎo)體芯片的引線鍵合。本方法生產(chǎn)的器件應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，特別適用于裝備系統(tǒng)小型化、高可靠的領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01L21/50GK103151276SQ20121053502
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者楊成剛, 蘇貴東 申請(qǐng)人:貴州振華風(fēng)光半導(dǎo)體有限公司