一种微波功放芯片载体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微波功放芯片载体及其制备方法，该微波功放芯片载体包括：高硅铝合金基板、芯片垫块和薄膜电容，其中芯片垫块包括芯片焊接金属层和载体焊接金属层，薄膜电容包括粘结层、介质层和电极金属层。该制造方法包括以下步骤：提供一表面抛光的高硅铝合金基板，在基板第一表面上的薄膜电容区域依次形成粘结层和介质层；在基板第一表面的芯片焊接区和薄膜电容介质层表面形成金属层；在基板第二表面上形成载体焊接金属层后进行划片。本发明专利技术提供的微波功放芯片载体及制造方法，将微波功放芯片垫块和芯片电容集成为一体，能够有效减少微波组件制造工艺步骤并降低工艺难度，此外该芯片载体还具备优异的散热性能、接地性能和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种微波功放芯片载体及其制备方法
本专利技术属于微波组件零部件制造和微组装领域，尤其涉及一种微波功放芯片载体及其制备方法。
技术介绍
T/R组件为核心的有源相控阵雷达具有快速扫描、数字波束形成和空间功率合成等优点，可同时完成预警、跟踪制导和火力控制等多种功能，具有非常强的多目标处理能力，是现代作战体系依赖的先进设备。目前，T/R组件大都采用多芯片组件技术进行制备，其中微波功放芯片作为T/R组件内部的关键芯片之一，对散热、接地性能和可靠性都有很高的要求。为了满足上述要求，成熟的工艺方案是采用共晶技术将微波功放芯片直接焊接到低热膨胀系数的壳体上，或先焊接到低热膨胀系数的芯片载体上后，再将芯片载体再焊接到壳体上。而后者通过采用垫块方式可以放宽壳体材料的要求，且不需在壳体内部加工出芯片焊接凸台等复杂结构，因而在成本、质量控制和生产过程管控等方面更具优势。此外，由于微波功率芯片的栅压电极和漏压电极需要连接电容进行滤波以确保芯片工作稳定性，还需要在靠近微波功率芯片的栅压电极和漏压电极位置放置芯片电容。而目前微波功率芯片载体的结构通常为低热膨胀系数、高导热系数的基体表面覆盖着用于焊接的金属层。因此，在T/R组件制造过程中，如果采用常规的芯片载体，需要在微波功率芯片边上贴装上芯片电容。这不仅增加的T/R组件的制造工艺步骤，还存在芯片电容下的焊料或胶水溢出污染微波功率芯片的风险。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中存在的问题，提出一种微波功放芯片载体及其制造方法，能够满足微波功放芯片在微组装过程中的高效散热、低热应力和良好接地性能的要求，同时通过将薄膜电容集成到芯片载体上，省略了芯片电容贴装工序，避免了焊料或胶水溢出污染微波功率芯片的风险，且提高了T/R组件的生产效率。为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：一种微波功放芯片载体，包括：高硅铝合金基板；芯片垫块，包括芯片焊接金属层和载体焊接金属层，所述芯片焊接金属层形成在所述高硅铝合金基板第一表面的功率芯片焊接区域，所述载体焊接金属层形成在所述高硅铝合金基板的第二表面；薄膜电容，形成在所述高硅铝合金基板第一表面的电容区域，所述薄膜电容具体包括：粘结层、覆盖在所述粘结层上表面的介质层以及覆盖在所述介质层上表面的电极金属层；其中，第一表面和第二表面为所述高硅铝合金基板相互平行的两个表面。较佳地，所述高硅铝合金基板中的硅的质量百分比在25％以上，硅含量与基板的热膨胀系数相关，硅含量越高，热膨胀系数越低，优选硅的质量分数在50％-75％，高硅铝合金基板的第一表面的粗糙度小于100nm,第二表面的粗糙度小于1μm，高硅铝合金基板的第一表面和第二表面的表面粗糙度影响金属薄膜的结合力，因此第一表面的粗糙度小于100nm(不包括0nm)，第二表面的粗糙度小于1μm(不包括0μm)。较佳地，所述介质层为氧化铝/氧化钽复合氧化物层，介质层选用氧化铝/氧化钽，是由于氧化铝/氧化钽薄膜致密型好，具有较高的介电常数，能够满足薄膜电容高容值、耐高压以及低漏电流的要求。较佳地，所述粘结层为钽/氧化钽膜层。较佳地，所述电极金属层包括第一金属种子层、第一阻挡层以及引线键合层。较佳地，所述芯片焊接金属层包括第二金属种子层、第二阻挡层和第一焊接层；载体焊接金属层包括第三金属种子层、第三阻挡层和第三焊接层。较佳地，所述第一金属种子层、所述第二金属种子层以及第三金属种子层均为钛、铬、钽、钛钨合金或与基板浸润性好的其他金属。较佳地，所述第一焊接层和第二焊接层均为金或银，所述引线键合层选自金、铝、钯。较佳地，所述第一阻挡层、第二阻挡层以及第三阻挡层均选自镍、钯、钽或与焊接件层金属互溶度低的其他金属。本专利技术还提供了一种微波功放芯片载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用化学机械抛光对高硅铝合金基板的第一表面和第二表面进行处理，使第一表面粗糙度低于100nm，第二表面粗糙低于1μm，然后在第一表面上制备薄膜电容、制备芯片焊接金属层，然后在第二表面上制备载体焊接金属层并进行划片，得到微波功放芯片载体；其中，第一表面和第二表面为所述高硅铝合金基板相互平行的两个表面。较佳地，首先在第一表面上依次形成粘结层、介质层和电极金属层，然后采用光刻技术在薄膜电容区域形成光刻胶并通过干法刻蚀或湿法腐蚀去除非薄膜电容区域的薄膜电容，裸露出高硅铝合金基板，然后在裸露的高硅铝合金基板上形成芯片焊接金属层；或，在第一表面首先制备芯片焊接金属层，然后采用光刻技术在芯片焊接层区域形成光刻胶并通过干法刻蚀或湿法腐蚀去除非芯片焊接金属层区域的芯片焊接金属层区域，裸露出高硅铝合金基板，然后在裸露的高硅铝合金基板上依次形成粘结层、介质层和电极金属层。较佳地，所述介质层为氧化铝/氧化钽复合氧化物层，所述介质层采用溅射氧化铝、氧化钽制备；或采用溅射铝膜层并阳极氧化后再溅射氧化钽制备；或采用溅射铝/钽复合薄膜并进行阳极氧化制备。较佳地，所述粘结层为钽/氧化钽层，所述粘接层采用溅射钽膜层、氧化钽膜层制备，或采用溅射钽膜层并进行阳极氧化制备。较佳地，所述电机金属层、芯片焊接金属层和载体焊接金属层采用金属溅射沉积或金属蒸镀制备。较佳地，在第一表面采用lift-off工艺制备薄膜电容，具体为首先在第一表面涂胶并光刻预埋薄膜电容窗口，对预埋了薄膜电容窗口图形的第一表面上沉积薄膜电容，然后通过去胶将非薄膜电容区域薄膜剥离。本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：本专利技术提供的微波功放芯片载体，首先选择具有高导热、低热膨胀系数的高硅铝合金作为基板，将芯片垫块和薄膜电容集成为芯片载体，实现了芯片载体的高度集中、小型化，不仅满足微波功放芯片集成过程中的高效散热和芯片载体低热应力要求，还可在微波组件制造过程中省去芯片电容表贴到芯片垫块这一步骤，减少了微波组件制造工序，提高了微波组件的可靠性。本专利技术提供的微波功放芯片载体制备方法，首先对低热膨胀系数的高硅铝合金基板的第一表面和第二表面进行化学机械抛光，接着在基板的第一表面上制备粘结层以提高介质层与基板第一表面的结合力，然后沉积具有良好致密性的介质层，介质层优选用氧化铝/氧化钽复合薄膜，具有高介电常数，能够满足薄膜电容高容值、耐高压以及低漏电流的要求。采用本专利技术提供的方法能够将薄膜电容和芯片垫块集中到一个芯片载体上，实现了芯片载体的高度集中、小型化，不仅满足微波功放芯片集成过程中的高效散热和低热应力要求，还可在微波组件制造过程中省去芯片电容表贴到芯片垫块这一步骤，减少了微波组件制造工序，提高了微波组件的可靠性。附图说明图1为本专利技术的一种微波功放芯片载体的剖面图；图2为本专利技术实施例1的微波功放芯片载体的制造方法的工艺流程图；图3为本专利技术实施例1的微波功放芯片载体的制造方法的S1步骤对应的高硅铝合金基板示意图；图4为本专利技术实施例1的微波功放芯片载体的制造方法的S2步骤对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波功放芯片载体，其特征在于，包括：/n高硅铝合金基板；/n芯片垫块，包括芯片焊接金属层和载体焊接金属层，所述芯片焊接金属层形成在所述高硅铝合金基板第一表面的功率芯片焊接区域，所述载体焊接金属层形成在所述高硅铝合金基板的第二表面；/n薄膜电容，形成在所述高硅铝合金基板第一表面的电容区域，所述薄膜电容具体包括：粘结层、覆盖在所述粘结层上表面的介质层以及覆盖在所述介质层上表面的电极金属层；/n其中，第一表面和第二表面为所述高硅铝合金基板相互平行的两个表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种微波功放芯片载体，其特征在于，包括：
高硅铝合金基板；
芯片垫块，包括芯片焊接金属层和载体焊接金属层，所述芯片焊接金属层形成在所述高硅铝合金基板第一表面的功率芯片焊接区域，所述载体焊接金属层形成在所述高硅铝合金基板的第二表面；
薄膜电容，形成在所述高硅铝合金基板第一表面的电容区域，所述薄膜电容具体包括：粘结层、覆盖在所述粘结层上表面的介质层以及覆盖在所述介质层上表面的电极金属层；
其中，第一表面和第二表面为所述高硅铝合金基板相互平行的两个表面。


2.根据权利要求1所述的微波功放芯片载体，其特征在于，所述高硅铝合金基板中的硅的质量百分比在25％以上，其第一表面的粗糙度小于100nm,第二表面的粗糙度小于1μm。


3.根据权利要求1所述的微波功放芯片载体，其特征在于，所述介质层为氧化铝/氧化钽复合氧化物层。


4.根据权利要求1所述的微波功放芯片载体，其特征在于，所述粘结层为钽/氧化钽膜层。


5.根据权利要求1所述的微波功放芯片载体，其特征在于，所述电极金属层包括第一金属种子层、第一阻挡层以及引线键合层。


6.根据权利要求5所述的微波功放芯片载体，其特征在于，所述芯片焊接金属层包括第二金属种子层、第二阻挡层和第一焊接层；载体焊接金属层包括第三金属种子层、第三阻挡层和第三焊接层。


7.根据权利要求6所述的微波功放芯片载体，其特征在于，所述第一金属种子层、所述第二金属种子层以及第三金属种子层均为钛、铬、钽、钛钨合金。


8.根据权利要求6所述的微波功放芯片载体，其特征在于，所述第一焊接层和第二焊接层均为金或银，所述引线键合层选自金、铝、钯。


9.根据权利要求6所述的微波功放芯片载体，其特征在于，所述第一阻挡层、第二阻挡层以及第三阻挡层均为镍或钯或钽。


10.一种微波功放芯片载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘米丰，丁蕾，王立春，任卫朋，周义，
申请(专利权)人：上海航天电子通讯设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31