厚膜混合集成電路的發展現狀及趨勢

周璇

厚膜混合集成電路是用絲網印刷和燒結等厚膜工藝在同一基片上制作無源網絡，并在其上組裝分立的半導體器件芯片或單片集成電路或微型元件，再外加封裝而成的混合集成電路，厚膜混合集成電路是一種微型電子功能部件。

一、厚膜混合集成電路的特點及應用范圍

厚膜混合集成電路的特點是元件參數范圍廣、精度和穩定度高、電路設計靈活性大、研制生產周期短，適合于多種小批量生產。在電性能上，它能耐受較高的電壓、更大的功率和較大的電流。厚膜微波集成電路的工作頻率更是可以達到4G赫茲以上。厚膜混合集成電路與半導體集成電路相互補充、相互滲透，廣泛應用于軍用、民用系統設備中，對電子設備的微型化起到了重要的推動作用。

隨著技術的發展，厚膜混合集成電路使用范圍日益擴大，主要應用于航天電子設備、衛星通信設備、電子計算機、通訊系統、汽車工業、音響設備、微波設備以及家用電器等。由此可見，厚膜混合集成電路業已滲透到許多工業部門。在歐洲，厚膜混合集成電路在計算機中的應用占主要地位，然后才是遠程通信、通訊、軍工與航空等部門。而在日本，消費類電子產品大量采用厚膜混合集成電路。美國則主要用于宇航、通訊和計算機，其中以通訊所占的比例最高。

在航空和宇航行業，厚膜混合集成電路由于其結構和設計的靈活性、小型化、輕量化、高可靠性、耐沖擊和振動、抗輻射等特點，在機載通信、雷達、火力控制系統、導彈制導系統以及衛星和各類宇宙飛行器的通信、電視、雷達、遙感和遙測系統中獲得大量應用。

在軍工行業，厚膜電路一般用作高穩定度、高精度、小體積的模塊電源，傳感器電路，前置放大電路，功率放大電路等。在汽車行業，厚膜電路一般用作發電機電壓調節器、電子點火器和燃油噴射系統。在計算機工業，厚膜電路一般用于集成存儲器、數字處理單元、數據轉換器、電源電路、打印裝置中的熱印字頭等。

在民用通訊設備中，厚膜混合集成壓控振蕩器、模塊電源、精密網絡、有源濾波器、衰減器、線路均衡器、旁音抑制器、話音放大器、高頻和中頻放大器、接口阻抗變換器、用戶接口電路、中繼接口電路、二/四線轉換器、自動增益控制器、光信號收發器、激光發生器、微波放大器、微波功率分配器、微波濾波器、寬帶微波檢波器等諸多產品均是采用厚膜混合集成電路。

在民用儀器儀表及機床數控行業，厚膜混合集成電路一般用于各種傳感器接口電路、電荷放大器、小信號放大器、信號發生器、信號變換器、濾波器、IGBT等功率驅動器、功率放大器、電源變換器等。在其它領域，厚膜多層步線技術已成功用于數碼顯示管的譯碼、驅動電路，透明厚膜還用于冷陰極放電型、液晶型數碼顯示管的電極。

此外，厚膜技術在許多新興的與電子技術交叉的邊緣學科中也具有持續發展的潛力，有關門類有：磁學與超導膜式器件、聲表面波器件、膜式敏感器件（熱敏、光敏、壓敏、氣敏、力敏）、膜式太陽能電池、便攜音箱鋰電池、集成光路等。

二、厚膜混合集成電路的技術與產品發展現狀

目前，由于厚膜混合集成電路在功率電路方面的優勢，其主導產品主要集中在混合集成DC/DC變換器、調寬功放等功率類器件方面。

國外生產通用高可靠厚膜混合電路的主要廠家有：美國Crane Interpoint公司、美國VPT公司、美國International Rectifier公司、MDI公司、美國DDC公司、MSK公司、linear公司等。由于起步早，技術成熟，國際上厚膜混合集成電路已經廣泛應用于空間領域、航天、航空、兵器、民用航天器、運輸機及精密儀器設備領域，在軍用、民用領域均發揮著重要的作用。

上世紀80年代混合集成電路的技術體現在表面安裝技術方面，以表面貼裝元器件大量應用，使得混合集成電路在高可靠性、體積小、重量輕等方面優勢得到發揮。90年代則發展到MCM多芯片組件組裝技術方面，從二維的MCM技術逐步過渡到三維的MCM立體組裝技術，使得產品的組裝效率得到大幅度的提高，產品的重量和體積也得到降低和縮小。2000年以后，混合集成技術則向著系統化方向發展，隨著多層共燒、多層布線技術的成熟，SIP、SOP等一系列新興混合集成技術層出不窮，把混合集成電路推廣到了更多高端應用領域，在產品的功率密度、封裝密度、功能的系統化等方面都有了長足的進步。

目前國內混合集成電路經過四十多年的發展，走過了（下轉第67頁）（上接第59頁）仿制、改進的技術發展階段，現在已經逐步進入了以自主研制、自主創新為主體的發展模式。隨著混合集成電路應用范圍越來越廣，除了大量用于軍事電子裝備外，在消費類、通訊、汽車等領域也得到廣泛應用，已為軍工、民用電子裝備提供了大量高端混合集成電路。 但是，與國外先進的混合集成技術相比較，國內混合集成技術目前尚未完全脫離技術跟仿的老路，在高端生產、調試、檢測裝備方面、高端原材料、漿料和半導體芯片方面都還要大量依賴進口，同時在產品的設計技術、工藝控制技術及相關支撐技術方面也都還有較大差距，還需要通過大量的努力和實踐來縮小直至超越國際先進水平。

三、厚膜混合集成電路的發展趨勢

厚膜混合集成技術產品將會隨新技術的引入而不斷地變化與擴展，這些新材料和新工藝技術會使產品的性能越來越強，可靠性越來越高，同時體積越來越小。總體而言，系統化、集成化、高功率密度化是厚膜混合集成技術未來發展的三大趨勢，具體發展的方向如下：

開發應用多層布線。高密度組裝和三維電路，向具有單元系統功能的大規模厚膜混合集成電路發展。

開發價廉質優的各種新型基板材料、漿料與包封材料，如 SIC基板、外殼、瓷釉基板、 G-10環氧樹脂板等，賤金屬系漿料、樹脂漿料等，高溫穩定性良好的包裝材料與玻璃低溫包封材料等。

采用各種新型片式元器件，如微型封裝結構器件（SOT、QFN），功率微型模壓管，大功率晶體管，各種半導體集成電路芯片，各種片式電阻器、電容器、電感器與各種片式可調器件、R網絡、C網絡、RC網絡、二極管網絡、三極管網絡等。

充分發揮厚膜混合集成電路的特長，繼續向多功能、大功率方向發展，并不斷改進材料和工藝，進一步提高產品的穩定性和可靠性，降低生產成本，以增強厚膜混合集成電路的生命力和在電子產品市場的競爭能力。

在利用厚膜集成技術的基礎上，綜合運用表面組裝技術、薄膜集成技術、半導體微細加工技術和各種特殊加工技術，制備多品種、多功能、高性能、低成本的微型電路，如厚膜微片電路、厚薄膜混合集成電路、高靈敏度厚膜傳感器及其它各種新型電路等。

推廣 CAD、CAM與CAT技術在厚膜混合集成電路設計和制造過程中的應用，生產工藝逐步向機械化、半自動化、全自動化方向過渡，不斷提高生產效率，降低生產成本與改善厚膜混合集成電路的可靠性。

（作者單位：中國電子科技集團公司第四十三研究所）