一種砷化鎵單片微波集成電路功率放大器熱沉的制作方法技術

本發明專利技術公開了一種ＧａＡｓ　　ＭＭＩＣ功率放大器熱沉的制作方法，該方法包括：Ａ、制作與芯片尺寸相合的陶瓷基片及鉬材料基片；Ｂ、在制作的陶瓷基片的上下表面之間打孔；Ｃ、在打孔的陶瓷基片的上下表面及孔的內壁鍍金；Ｄ、將鍍金后的陶瓷基片上表面與鉬材料基片的下表面粘合；Ｅ、將芯片與鉬材料基片的上表面粘合；Ｆ、將陶瓷基片的下表面與腔體粘合，完成熱沉的制作。利用本發明專利技術，由于使用了陶瓷基片與鉬材料基片，通過兩種材料的不同熱膨脹特性，避免了在陶瓷基片上直接粘合芯片易發生斷裂的現象，解決了ＧａＡｓ芯片熱傳導性能差，熱耗散不能及時而導致芯片單管燒毀的問題，進而解決了ＧａＡｓ芯片粘結斷裂現象，提高了芯片的可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及微電子學功率放大器測試
，尤其涉及一種砷化鎵單片微波集成電路(GaAs MMIC)功率放大器熱沉(heatsink)的制作方 法。
技術介紹
GaAs MMIC功率放大器熱沉，主要是用于GaAs MMIC功率放大器 散熱和接地。從熱傳遞角度，通過在MMIC上裝上熱交換部件來制作熱沉， 該熱交換部件和MMIC有著熱交換接觸，并穿過該熱交換部件使熱能傳達 到腔體；從電學角度，它可以起到良好接地，使MMIC芯片對地接觸部分 不會產生串擾從而影響芯片的工作。在GaAs MMIC功率放大器工作時，由于對GaAs芯片和熱沉材料的 反復加溫，GaAs MMIC功率放大器工作時的發熱量很大，且GaAs襯底的 熱傳導性能較差，所以芯片若要正常工作對于芯片和熱沉散熱就要求很 高。在散熱良好的情況下芯片的性能可以達到設計指標，而如果散熱極差 甚至接地不良，都有可能導致芯片的燒毀。而且，在芯片和熱沉散熱不好 的情況下，如果不考慮GaAs芯片和熱沉的熱膨脹系數，還可能發生GaAs 芯片粘結斷裂現象，進而影響芯片乃至整個系統的正常工作。因此，熱傳導性能優良，不易變形的GaAs MMIC功率放大器熱沉對 于GaAs MMIC功率放大器的正常工作至關重要。現有的GaAs MMIC功率放大器熱沉主要是通過銀漿將芯片和一般常 用金屬(如銅或者鋁)腔體直接粘合制作而成的。這種方法沒有考慮到 GaAs襯底材料和金屬的膨脹系數不同而造成的問題，銀槳粘合后，當GaAs 襯底材料和金屬同時受熱時，由于其膨脹系數不同，受力不均，極易導致 GaAs MMIC的斷裂，或者導致銀漿粘合的部分出現位移脫落，使GaAs MMIC由于接地不善而導致熱燒毀，從而影響系統性能。另外，隨著功率放大器的集成度越來越高，單位面積輸出功率越來越 大，對于芯片的熱耗散也提出更加嚴格的要求，陶瓷基片熱沉技術逐漸開始得以應用。陶瓷基片熱沉技術雖然可以有效將芯片的熱能傳導至腔體，再通過腔 體底部的風扇等散熱手段迅速的將熱量傳遞出去，并且由于陶瓷基片的介電常數較一般的PCB材料高，損耗角小，更適合微波功率器件的使用。 但是由于在多次重復試驗中，由于粘結材料和陶瓷基片本身的熱膨脹系數 與GaAs芯片相差較大的問題，陶瓷基片和GaAs芯片之間易于發生斷裂， 使芯片工作的可靠性得不到保障。
技術實現思路
(一) 要解決的技術問題有鑒于此，本專利技術的主要目的在于提供一種GaAs MMIC功率放大器 熱沉的制作方法，以解決GaAs芯片粘結斷裂現象，提高芯片的可靠性。(二) 技術方案為達到上述目的，本專利技術的技術方案是這樣實現的 一種砷化鎵單片微波集成電路GaAs MMIC功率放大器熱沉的制作方 法，該方法包括A、 制作與芯片尺寸相合的陶瓷基片及鉬材料基片；B、 在制作的陶瓷基片的上下表面之間打孔；C、 在打孔的陶瓷基片的上下表面及孔的內壁鍍金；D、 將鍍金后的陶瓷基片上表面與鉬材料基片的下表面粘合；E、 將芯片與鉬材料基片的上表面粘合；F、 將陶瓷基片的下表面與腔體粘合，完成熱沉的制作。 所述步驟A包括制作與芯片的長和寬相同、厚度根據芯片工作頻段計算的陶瓷基片，并制作與芯片的長、寬和厚度均相同的鉬材料基片。所述陶瓷基片為^4/203含量大于等于99%的陶瓷基片，或者為氮化鋁陶瓷基片，所述鉬材料基片為純鉬材料基片。所述步驟B包括在制作的陶瓷基片的上下表面之間打一個直徑大于 等于200pm的通孔。步驟C中所述鍍金的厚度大于等于34pm。步驟D中所述粘合采用導電膠，所述步驟D包括在鍍金后的陶瓷 基片上表面涂敷一層導電膠，將鉬材料基片的下表面陶瓷基片上表面粘 合，并在15(TC下烘烤2小時。步驟E中所述粘合采用導電膠，所述步驟E包括在鉬材料基片的上 表面涂敷一層導電膠，將芯片與鉬材料基片的上表面粘合，并在15(TC下 烘烤2小時。步驟F中所述將陶瓷基片的下表面與腔體粘合采用低溫焊錫，所述低 溫焊錫工作溫度為139°C，焊接條件為在16(TC下焊接30秒。(三)有益效果 從上述技術方案可以看出，本專利技術具有以下有益效果1、 利用本專利技術，由于使用了陶瓷基片與鉬材料基片，通過兩種材料 的不同熱膨脹特性，避免了在陶瓷基片上直接粘合芯片易發生斷裂的現 象，解決了 GaAs芯片熱傳導性能差，熱耗散不能及時而導致芯片單管燒 毀的問題，進而解決了GaAs芯片粘結斷裂現象，提高了芯片的可靠性。2、 本專利技術使用介電常數較一般的PCB材料高，損耗角小，不易形變 且適合微波高頻使用的陶瓷材料作為熱沉基片，并且利用粘結材料的溫度 差異，使粘結材料使用溫度的順序梯度化，避免了再次熔融現象的發生， 提高了可靠性。3、 本專利技術利用鉬材料與GaAs芯片相近的熱膨脹系數，介于GaAs芯 片和陶瓷基片特性中間的熱傳導性能，解決了 GaAs芯片粘結斷裂現象， 提高了芯片的可靠性。附圖說明圖l為本專利技術制作GaAsMMIC功率放大器熱沉總體技術方案的實現 流程圖；圖1-1為依照本專利技術總體技術方案制作的陶瓷基片的示意圖； 圖1-2為依照本專利技術總體技術方案在陶瓷基片上打孔的示意圖l-3為依照本專利技術總體技術方案在陶瓷基片上下表面及孔的內壁鍍金的示意圖；圖1-4為依照本專利技術總體技術方案將陶瓷基片與鉬材料基片粘合的示 意圖；圖1-5為依照本專利技術總體技術方案將芯片與鉬材料基片粘合的示意圖；圖1-6為依照本專利技術總體技術方案將陶瓷基片與腔體粘合的示意圖；圖2為依照本專利技術實施例制作GaAs MMIC功率放大器熱沉的方法流 程圖；圖2-l為依照本專利技術實施例制作的陶瓷基片的示意圖； 圖2-2為依照本專利技術實施例在陶瓷基片上打孔的示意圖； 圖2-3為依照本專利技術實施例在陶瓷基片上下表面及孔的內壁鍍金的示 意圖；圖2-4為依照本專利技術實施例在陶瓷基片上表面涂敷導電膠的示意圖； 圖2-5為依照本專利技術實施例將陶瓷基片與鉬材料基片粘合的示意圖； 圖2-6為依照本專利技術實施例在鉬材料基片上表面涂敷導電膠的示意圖；圖2-7為依照本專利技術實施例將芯片與鉬材料基片粘合的示意圖； 圖2-8為依照本專利技術實施例將陶瓷基片與腔體粘合的示意圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實 施例，并參照附圖，對本專利技術進一步詳細說明。如圖1所示，圖1為本專利技術制作GaAs MMIC功率放大器熱沉總體技 術方案的實現流程圖，該方法包括以下步驟步驟ll:制作與芯片尺寸相合的陶瓷基片及鉬材料基片；在本步驟中，制作的陶瓷基片101如圖1-1所示，圖1-1為依照本發 明總體技術方案制作陶瓷基片101的示意圖。步驟12:在制作的陶瓷基片101的上下表面之間打孔102;如圖1-2所示，圖1-2為依照本專利技術總體技術方案在陶瓷基片上打孔102的示意圖。步驟13:在打孔的陶瓷基片101的上下表面及孔的內壁鍍金103;如圖1-3所示，圖1-3為依照本專利技術總體技術方案在陶瓷基片上下表 面及孔的內壁鍍金103的示意圖。步驟14:將鍍金后的陶瓷基片101上表面與鉬材料基片104的下表面 粘合；如圖1-4所示，圖1-4為依照本專利技術總體技術方案將陶瓷基片101與鉬材料基片104粘合的示意圖。步驟15:將芯片105與鉬材料基片104的上表面粘合；如圖1-5所示，圖1-5為依照本專利技術總體技術方本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種砷化鎵單片微波集成電路ＧａＡｓＭＭＩＣ功率放大器熱沉的制作方法，其特征在于，該方法包括：Ａ、制作與芯片尺寸相合的陶瓷基片及鉬材料基片；Ｂ、在制作的陶瓷基片的上下表面之間打孔；Ｃ、在打孔的陶瓷基片的上下表面及孔 的內壁鍍金；Ｄ、將鍍金后的陶瓷基片上表面與鉬材料基片的下表面粘合；Ｅ、將芯片與鉬材料基片的上表面粘合；Ｆ、將陶瓷基片的下表面與腔體粘合，完成熱沉的制作。

【技術特征摘要】
1、一種砷化鎵單片微波集成電路GaAs MMIC功率放大器熱沉的制作方法，其特征在于，該方法包括A、制作與芯片尺寸相合的陶瓷基片及鉬材料基片；B、在制作的陶瓷基片的上下表面之間打孔；C、在打孔的陶瓷基片的上下表面及孔的內壁鍍金；D、將鍍金后的陶瓷基片上表面與鉬材料基片的下表面粘合；E、將芯片與鉬材料基片的上表面粘合；F、將陶瓷基片的下表面與腔體粘合，完成熱沉的制作。2、 根據權利要求1所述的GaAsMMIC功率放大器熱沉的制作方法， 其特征在于，所述步驟A包括-制作與芯片的長和寬相同、厚度根據芯片工作頻段計算的陶瓷基片， 并制作與芯片的長、寬和厚度均相同的鉬材料基片。3、 根據權利要求2所述的GaAs MMIC功率放大器熱沉的制作方法， 其特征在于，所述陶瓷基片為^4/203含量大于等于99%的陶瓷基片，或者 為氮化鋁陶瓷基片，所述鉬材料基片為純鉬材料基片。4、 根據權利要求1所述的GaAs MMIC功率放大器熱沉的制作方法， 其特征在于，所述步驟B...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱旻，張海英，劉訓春，
申請(專利權)人：中國科學院微電子研究所，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]