薄厚膜集成电路

3. 混合集成电路（Hybrid IC）
混合集成电路是一种将各种功能 的片式器件在预先做好导体图案 或导体与阻容组合图案的绝缘基 片上进行电气互连的电路。之所 以叫“混合”电路是因为它在一 种结构内组合两种不同的工艺技 术：有源芯片器件（半导体器件） 和成批制造的无源器件（电阻器， 导体等）
➢ 分立的片式元器件有晶体管、二极管、集成 电路、片电阻和电容器；成批制造的元器件 有导体、电阻器，有时还有电容器和电感器。
SOI的作用——解决闩锁效应
功能
数字集成电路（门电路、存储器、微处理器等）
模拟集成电路（运算放大器、直流稳压电源、模数）
➢由于集成电路体积小，使电子运动距离大幅 度缩小，因此速度极快且可靠性高，电子信 息产品的很多核心功能都是通过集成电路来 实现的。
➢IC电路的优势仅当与其他集成电路、电阻器、 电容器等以混合电路的形式实现集成时才能 最佳化。
HIC与MCM一般性能的比较
特性 芯片数量 每片I/O数量 每模块I/O数量 线宽和间距（mil） 层间介质的介电常数 层间介质材料
4.多芯片模块MCM (Multi Chip Module )
MCM这一术语普遍被人们接受是在20世纪 90年代初。随着半导体集成电路技术的进展， 出现超高速元件。若采用传统单个芯片封装 的形式分别搭载在印制电路板上，则芯片之 间布线引起的电气信号传输延迟，跟芯片内 部的延迟相比已不能忽略。因此，要实现电 子设备系统整体性能的提高变得越来越困难。 而若将多块芯片同时搭载在陶瓷等高密度多 层基板上实现整体封装，则可以大大缩短芯 片间的布线长度，减小电气信号传输延迟， 这便是产生MCM的背景。
将高集成度、高性能、高可靠性的集成电wenku.baidu.com 裸芯片在高密度多层互连基板上用表面安装 技术组装成为多种多样的电子组件、子系统 或系统，称为多芯片组件。
MCM将多块未封装的集成电路芯片高密度 安装在基板上构成一个完整的部件
MCM还没有严格的定义，但由于MCM的魅 力，几乎每种电子模块都被吹嘘成MCM
MCM是混合微电路的延伸，差别只是在复 杂程度、密度和性能上有所不同。它实际上 是材料和工艺已被精炼和扩展从而使电性能 （如速度或密度）至少增加一个数量级的新 一代混合微电路
混合电路的优点
混合电路相对于 分立元器件电路
的优点
混合电路相对于 单片IC的优点
➢体积小，重量轻 ➢电路路径短，寄生参数易控制
➢由于组装简单和有功能微调能力，系统 设计更简单，致使系统成本降低
➢由于连接少，金属间的界面少及更好的 抗冲击和振动能力，故有更高的可靠性
➢由于混合电路是预先测试过的功能块， 系统容易测试，故障追踪更容易
薄/厚膜混合 集成电路：在 基片上用成膜 方法制作厚膜 或薄膜元件及 其互连线，并 在同一基片上 将分立的半导 体芯片、单片 集成电路或微 型元件混合组 装，再外加封 装而成。按照 制作互连基片 工艺的不同， 分为薄膜电路 与厚膜电路。
➢ HIC可视为将厚薄膜技术、半导体技术和其 他分立元器件技术相结合的不同的微电子元 器件的互连封装技术
LOGO
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➢IC可以从不同角度分类
材料
Si 集成电路（〉95%） 绝缘体上硅（SOI） 锗硅（SiGe)、砷化镓（GaAs）、碳化硅（SiC）……
特征尺寸
0.25 m （深亚微米） 0.18 m （超深亚微米） 90 n m
65 n m 45 n m
Moore定律：IC中晶体 管的数目每隔两年就翻 一番，芯片性能每18个 月翻一番。
➢由于用于设计和工、模具的成本更低， 适合于中小批量产品生产 ➢设计更改容易 ➢出样周期短，能尽快投产 ➢可选用高性能元器件（基片和外贴元件）
➢能将不同工艺的元器件混合组装，使设 计灵活性更好
➢允许返工，便于以合理的成品率生产复 杂的电路，并允许适当的返修
3. HIC与MCM的比较
➢ 多芯片模块（MCM）实际上也是 混合电路，只是由于要从VLSI和 其他高速器件引出最佳电性能的 需要，将这种封装技术又向前推 进了而已。
2. HIC与IC比较 ➢ 掩膜的开发，对贵重设备和专门净化
间的需求及运行控制，使得对定制的 IC仅在大量生产的前提下才是可行的； HIC成本低，工艺灵活，适合小到中 批量生产 ➢ 在设计中要求反复修改的电路，HIC 比IC更容易，更快速，更适合做定制 电路 ➢ 最高的集成密度仅能由IC获得，每个 IC芯片的电路功能密度比混合电路大 几个数量级 ➢ HIC比IC可选的元件参数范围宽，精 度高，稳定性好，可以承受较高的电 压和较大的功率
HIC, IC和分立元器件电路的优劣比较 1.HIC与分立元器件电路比较 ➢ HIC比等效的分立元器件电路重量轻10倍，
体积小4~6倍 ➢ 由于电阻器在基片上成批烧出，混合电路需
要的互连较少，可靠性比分立元器件电路有 很大改善 ➢ HIC电阻器可以静态或动态调整到精密的值， 故能制造出分立元器件电路不可能达到的高 精度电路
➢ 在分类中，按互连基片的工艺可以分为薄膜 和厚膜，但混合电路也可按它们的功能来分 类，如数字、模拟、射频微波功率电路
➢ HIC是将分立元器件组装在电路板上的传统 设计和单一单元或封装的单片集成电路的中 间物。它最大的优势在于能够选择和混合不 同技术从而最大限度的满足实际需要
➢ HIC代表了可以将IC与各种分立元器件在适 宜的基板上精密集成的先进分装理念
➢ 为了散热，分立元器件电路的印刷电路板上 必须用粘结剂粘上很重的散热板或使用金属 芯的电路板；HIC的大功率器件可以直接装 在导热好的陶瓷基片上，大大提高了导热能 力
➢ HIC与分立元器件电路相比有更小的器件间 距，更精细的导线线宽和间隔，更小公差的 电阻器，使得寄生电容和电感减小，从而更 适合高频、高速应用场合。
➢ 片式元器件是很小的没有包封的元器件。半 导体片式器件也叫裸芯片，尺寸范围从非常 小（12mil见方）的单个晶体管，到大至约 500mil见方高密度的集成电路（IC）
➢ 广义来说，已封装好的元器件用锡焊焊到印 有互连导线的陶瓷基片上的电路也可认为是 混合电路。
1mil=25.4 m =0.0254mm