[其他]混合與多層電路

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86102036
• 申請日: 1986-03-03
• 公開（公告）號: CN86102036A
• 公開（公告）日: 1986-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邁克爾·J·普約爾;查理斯·J·科迪克;諾曼·G·馬斯
• 申請（專利權(quán)）人: 奧林公司
• 主分類號: H05K3/00
• 分類號: H05K3/00;H05K1/00;B32B31/00;B32B15/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利代理部
• 代理人: 李強

本發(fā)明涉及廣泛的應(yīng)用范圍，特別適用于混臺型電路和多層應(yīng)用，并將特別描述它們在此方面的應(yīng)用。更特別地，本發(fā)明針對在相當(dāng)?shù)偷臏囟认掠谜辰硬Ａo氧或脫氧銅臺金粘到陶瓷襯底上。在一個實施方案中，將銅臺金箔蝕刻形成凸緣，然后將金屬電阻條結(jié)合到凸緣上，以形成精確的電阻通路，在另一個實施方案中，其上結(jié)合有箔的多個襯底互相粘在一起形成多層電路。

隨著集成電路（IC）器件（也稱為芯片）的密度的不斷增大。芯片經(jīng)常建立在混合型電路上，盡管IC的設(shè)計和容量不斷改進，混合型電路的技術(shù)面保持大體上的穩(wěn)定。

混合型電路設(shè)計的例子已在許多專利中有所描述，包括美國專利第3，200，298號，第3，723，176號，第4，299，873號和第4，313，026號。這種混合型襯底一般是薄而且相當(dāng)小的陶瓷材料片，如同有機粘臺劑相混合并制成未加工基片或襯底的Al₂O₃。其大小一般限制為約4平方吋的矩形。導(dǎo)電電路可首先用絲網(wǎng)印制電路法將金，玻璃和粘合劑組成的糊劑以所希望的圖形制在未加工的陶瓷襯底表面上。把得到的組件在大約850攝氏度下進行烘烤，以首先從膠中除去粘合劑，然后對玻璃和金進行燒結(jié)。烘燒后的玻璃-金導(dǎo)體的導(dǎo)電率大約只有金塊導(dǎo)電率的60%。電阻由類似的技術(shù)加上，即印制電阻糊劑網(wǎng)，并用鎳鉻合金和碳作為電阻材料。因為電阻幾何形狀上的多樣性，和因為它們成份中的局部變化，電阻必須單獨測定，并用激光調(diào)整到可接受的電阻范圍內(nèi)，而這是很昂貴和費時的工藝。使用厚膜膠的電阻和電導(dǎo)技術(shù)都受到糊劑本身大量變化的損害。同厚膜技術(shù)相關(guān)的費用阻礙了它在存在有可行的選擇方案時的使用。然而，增加IC器件密度的要求則迫使人們更多地使用這種技術(shù)。盡管有上面所列舉的缺點。

一種可供選擇的工藝涉及薄膜技術(shù)，其中電阻和導(dǎo)體是真空蒸發(fā)或濺射到99%的氧化鋁襯底上的。這些技術(shù)甚至更貴。這因為電阻和電導(dǎo)的沉積速率很低，而且99%氧化鋁襯底材料的價格很高。

為克服對高價的金導(dǎo)體的要求，已進行用銅箔替換金膠的嘗試。這種替換的一個優(yōu)點是能使用干膜光刻膠和通常的印刷電路蝕刻技術(shù)來制作更精確的電路。干膜光刻膠和通常的印刷電路蝕刻在與陶瓷襯底相結(jié)合的銅層上生產(chǎn)精確的，可重復(fù)的和相當(dāng)細(xì)的線的電路的優(yōu)良技術(shù)。例如，用上面提及的技術(shù)在3密耳（mil）間隔上制作3密耳的線寬是很容易的。比較起來，由絲網(wǎng)印制金糊劑的結(jié)果一般為10密耳線寬和稍寬于10密耳的間隔。而且，價格的對比也大大有利于在銅層上制成的電路。

到現(xiàn)在為止，在還原條件下用玻璃將銅箔焊到氧化鋁上的努力總是導(dǎo)致箔上范圍產(chǎn)生氣泡。這部分是因為通常使用的CDA11000箔，它包含氧化亞銅作為分離相。當(dāng)在還原氣氛下烘烤時，在合金CDA11000中的氧化亞銅得到還原，并產(chǎn)生汽泡，也有人認(rèn)為產(chǎn)生氣泡部分是因為玻璃中夾帶有在烘烤循環(huán)中未得到充分的逃逸通道的空氣。產(chǎn)生氣泡對于多層和混合型電路是特別有害的，因為它使陶瓷襯底和銅箔之間的接合很弱，這會導(dǎo)致剝離。而且在蝕刻過程中，蝕刻溶液可以滲進玻璃和箔的交界處的氣泡中，而在不希望的位置上對箔進行了蝕刻。

在一種試圖消除氣泡的嘗試中，已試圖在氧化條件下進行焊接，如在Burgess等人的題目為“用氣體-金屬易溶法的金屬與陶瓷的直接焊接”的文章中的那樣，該文章發(fā)表在電化學(xué)協(xié)會通信：固態(tài)科學(xué)和技術(shù)（J.Electroehemieal????Soeiety：SOLID-STATE????SCIENCE????AND????TECHNOLOGY），1975年5月號上。這項技術(shù)試圖利用制在箔上的高溫氧化亞銅，雖然這個處理法產(chǎn)生了無氣泡產(chǎn)生的良好接合，但它在箔的外表面上形成了高溫氧化亞銅膜;這個膜極難去掉。

本發(fā)明也涉及多層電路，引線網(wǎng)體陣或側(cè)釬焊組件是其典型例子。引線網(wǎng)體陣是小的多層96%氧化鋁板，在各層之間帶有導(dǎo)電線路。引線網(wǎng)陣把大規(guī)模集成電路所需要的尺寸降到最小，并且允許使用比傳統(tǒng)方形組件用更多的引線。側(cè)釬焊組件在結(jié)構(gòu)上類似于引線網(wǎng)陣，只是它與電路的電接觸是用釬接在組件側(cè)面的引線。這兩種組件的設(shè)計都是供3結(jié)實、可靠、密封，并且優(yōu)于陶瓷浸漬的（CERDIP）的組件，因為它們不依賴于引線的玻璃封裝。