[实用新型]高可靠功率混合集成电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及集成电路，具体来说，涉及高可靠功率混合集成电路。 

背景技术

功率混合集成电路由于电路工作电流大，业界普遍采用厚膜混合集成的方法进行集成，即在陶瓷基片正面采用厚膜浆料丝网印刷、厚膜烧结、激光调阻等方法形成所需的电阻、电容、电感及导带网络，为增加基片与金属管基底座的粘附能力，再在厚膜基片的背面采用厚膜浆料丝网印刷、高温烧结的方式形成一层厚膜金属层，通常为银浆，以作为基片与金属底座之间的过渡层，以满足基片与金属底座之间的粘附力。在功率混合集成电路中，半导体芯片、厚膜电阻及其它元器件，通常会工作在大电流下，产生大量的热量，如果不能及时传递到外界，将会使内部芯片工作在较高工作温度下，使器件的可靠性下降，甚至失效。原技术存在如下问题： 

(1)银容易氧化，当基片与金属底座进行合金烧结时，会严重影响合金焊料的浸润率，导致整个背面达不到充分的合金，会影响基片的附着力及热量的传递，降低粘附力及散热效果； 

(2)由于是采用丝网印刷的方式形成，银浆料存在较大的颗粒度，印刷层与基片之间的接触在致密性方面相对较差，极易形成空洞，对热量的传递会产生一定的阻碍作用，降低散热效果，这对功率型混合集成电路的长期可靠性是很不利的； 

(3) 银浆料含多种物质，如银、有机凝固剂、稀释剂等，最终烧结后的银金属厚膜内存在一定量的杂质，使银金属厚膜层的热阻增加，影响热 量的快速传递； 

(4)由于混合集成电路基片面积远远大于半导体集成电路芯片面积，在基片烧结过程中，由于银浆料中含有大量的稀释剂，并且吸附了大量的空气，在烧结和固化的过程中，内部的空气和溶剂无泄放通道，从而在焊料层的两面及内部产生气泡或针孔，严重影响焊料层的热传递速度及焊料层与基片、底座的附着力。 

(5)对于半导体集成电路，温度每升高10℃，半导体器件的可靠性就要下降一倍，器件的可靠性会下降。因此，原有技术所制造的混合集成电路，特别是功率混合集成电路，由于热传导方面的影响，器件内的热源(特别是半导体芯片)所产生的热量不能快速传递到外面的环境中，使热源温度保持在较高的工作温度下，从而使整个器件的可靠性下降。 

经检索，目前涉及集成电路消泡的专利有200510095099.9号《集成电路后道封装塑封成型方法》，200610065147.4号《无胶带黏晶方式的集成电路封装方法》，200710000459.1号《提升胶填充性的集成电路封装构造》，200710019239.3号《集成电路或分立器件引线框架上涂胶装片的方法》等，但这些专利能否解决提高整个器件可靠性的问题，尚无定论。 

发明内容

本实用新型的目的就是提供一种高可靠功率混合集成电路，以彻底解决基片背面散热速度的问题、厚膜银金属层所存在的问题和解决烧结时出现气泡和针孔的问题。 

为达到上述目的，设计人经过试验研究，提供的高可靠功率混合集成电路包括器件管基金属底座、陶瓷基片、半导体芯片、无源元件、阻带、导带/键合区和管脚，陶瓷基片与管基金属底座之间用金属焊料焊接，陶瓷基片 的正面是常规混合集成电路，包括半导体芯片、无源元件、阻带、导带/键合区；管脚装在管基金属底座的两端；本设计的特点是陶瓷基片背面与管基金属底座之间用多层复合薄膜和沟形网状金属层取代原有的厚膜金属层。 

上述多层复合薄膜是高真空溅射的Cu-Ni-Cr-Au复合薄膜。 

上述沟形网状金属层是在第一次多层复合薄膜的基础上，采用机械掩模的方法，在高真空环境中，有选择性地再溅射一层Cu-Ni-Cr-Au复合薄膜，形成的沟状网。 

本实用新型的原理是：用Cu-Ni-Cr-Au复合薄膜的结构取代厚膜Ag浆料，从而增加膜的致密性及与基片接触的充分性，解决快速散热和充分的合金焊问题；用沟状网给烧结过程中的气体或溶剂提供泄放通道，并最终达到一致性烧结的目的。