專利名稱：半導體器件的陶瓷復合布線結(jié)構(gòu)及其制造方法
本申請要求1996年12月30日提出的題為“半導體器件的陶瓷復合布線結(jié)構(gòu)及其制造方法”的本發(fā)明人早期提出的臨時申請S.N.60/033983的優(yōu)先權(quán)。
本發(fā)明一般涉及到電路布線板，更確切地說是涉及到陶瓷復合布線板和/或多芯片模塊及其制造方法。
半導體集成電路(“SIC”)或半導體芯片正發(fā)展成運行于越來越高的速度和處理越來越大的數(shù)據(jù)量。這一傾向已經(jīng)導致半導體芯片與更大的電子系統(tǒng)之間所要求的電互連密度急劇地提高。相反地，這種超大規(guī)模集成限制了SIC的物理尺寸。為了實現(xiàn)更先進的SIC，需要在更小的物理尺寸內(nèi)塞入多得多的電互連，這就構(gòu)成了一個技術(shù)瓶頸，其中SIC的性能越來越受到將芯片連接于更大的電子系統(tǒng)的電路板/封裝件的限制。
工業(yè)慣例是采用引線框來將SIC電互連到印刷電路板(“PCB”)并將芯片和引線框包封在陶瓷層疊封裝件中。封裝的SIC被插入PCB，將SIC電連接于更大的電子系統(tǒng)?，F(xiàn)代更尖端的SIC比其先輩產(chǎn)生多得多的熱量。這一熱量若不從SIC耗散，則會降低電路性能。堅固的引線框能夠起到電連接和熱沉的雙重作用，但隨著單位面積內(nèi)引線框密度的提高，必須縮小單個引線的物理尺寸。較小的引線尺寸明顯地限制了其熱沉功能。這就迫使系統(tǒng)制造廠家要通過大得無法安排的固定在SIC上的熱沉來耗熱負載，從而妨礙向更小的可移動平臺的發(fā)展。
而且，更尖端的SIC的運行速度越來越受到印刷電路板的限制。常規(guī)的PCB使電信號通過圖形化在其上安裝有半導體芯片的PCB表面上的電極網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)與SIC之間傳送。為了使SIC能夠以更高的速度運行，半導體芯片與電子系統(tǒng)之間的互連必須是低阻的。借助于縮短電極長度和降低電極電阻率，可得到電阻更低的電接觸。借助于將電互連網(wǎng)絡(luò)埋置在電路板中而不是圖形化在表面上，可制作較短的電極長度?，F(xiàn)有技術(shù)公開了制作具有埋置在電路板中的電互連網(wǎng)絡(luò)的多層陶瓷復合印刷電路板的方法。但由于埋置的電極網(wǎng)絡(luò)是由電阻比相同的導電金屬形成的布線高得多的金屬薄膜、導電膠或二者組成的，故這些方法的性能是受到限制的。借助于用低介電常數(shù)材料制作布線板，也可以改進較高信號頻率下的低電阻。因此，在諸如二氧化硅或氧化鋁之類的低介電常數(shù)陶瓷中埋置由導電金屬布線構(gòu)成的電極網(wǎng)絡(luò)并同時含有埋置在陶瓷中的用來耗散SIC產(chǎn)生的熱的熱沉的電路布線板和多芯片模塊的設(shè)計，可能是非?？扇〉?。
有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)包括下列專利。Fujita等人的美國專利No.5396034公開了制作薄膜陶瓷多層布線混合板的方法。Bonham等人的美國專利No.5396032公開了具有二組引線框的多芯片模塊(“MCM”)的構(gòu)造，一組供應輸入/輸出鍵合焊點，另一獨立組用來提供到測試管腳的電連接，可用來隔離和檢查安裝在所述MCM腔中的襯底上的一個或多個器件的性能，其中的器件被布線鍵合到所述焊點。包含MCM封裝件的材料可以是陶瓷、塑料、層疊或金屬，但其上安裝器件的襯底不含有內(nèi)部電互連和/或熱沉。Wiesa的美國專利No.5375039公開了具有使熱從安裝在板上的功率單元溝流到熱沉的內(nèi)部熱耗散裝置的印刷電路板的制作，其中印刷電路板的核心包含玻璃布。Chobot等人的美國專利No.5363280公開了多層陶瓷電路板的制作方法，其中某些金屬膜層用作電極網(wǎng)絡(luò)并與用作熱沉的其它金屬膜層分隔開。Ohtaki等人的美國專利No.5300163公開了制造多層陶瓷電路板的工藝，此電路板包含陶瓷襯底、多層其中具有導電膠圖形的生膠帶(green tape)和用來對裝配的各個層進行電互連的具有導電膠的通孔。Cherukuri等人的美國專利No.5256469公開了一種用陶瓷生膠帶制備的多層共燒的金屬上陶瓷電路板和一種低溫高膨脹玻璃陶瓷系統(tǒng)。Capp等人的美國專利No.5113315公開了陶瓷電路板結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，其中借助于在陶瓷元件中激光鉆孔并利用熟知的金屬淀積技術(shù)用導電金屬填充這些孔的方法，將熱耗散附件埋置在陶瓷元件中。Plonski的美國專利No.4679321公開了一種在與其上安裝集成電路的主表面相反的板襯底的外主表面上具有同軸布線的互連的互連板的制造方法。Ushifusa等人的美國專利No.4598167公開了多層陶瓷電路板的構(gòu)造，此電路板包含多個整體鍵合的陶瓷層，各層具有圖形化的導電膠層和用導電體填充的用來連接各陶瓷層上的圖形化導電層以形成預定的布線電路的通孔。Takeuchi的美國專利No.4551357公開了一種陶瓷電路板的制造工藝，此電路板包含在具有有機粘合劑的生陶瓷的表面上，燒制由充滿有機物的導電膠形成的電路圖形。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種增強SIC性能的復合布線結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種提高SIC的容許運行速度的復合電路布線結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的又一目的是降低復合結(jié)構(gòu)中的壓應力和剪應力。
本發(fā)明的再一目的是提供一種復合電路布線板結(jié)構(gòu)，其中結(jié)構(gòu)的介電元件是陶瓷或是有機-陶瓷復合物。
本發(fā)明的還一目的是提供一種SIC的高效陶瓷復合布線結(jié)構(gòu)及其制造方法。
用此處描述的本發(fā)明的最佳實施例，達到了本發(fā)明的上述目的以及進一步的目的和優(yōu)點。
最佳實施例包括，在介電元件的一個主表面上具有一個或更多個電極，且其中的半導體集成電路(“SIC”)與通過介電陶瓷元件中的電互連網(wǎng)絡(luò)電接觸的電極直接電接觸到外部輸入/輸出信號驅(qū)動器的復合電路布線結(jié)構(gòu)。
最佳實施例還提供了一種復合電路布線結(jié)構(gòu)，其中的介電元件也含有埋置的熱分布網(wǎng)絡(luò)。
最佳實施例還提供了一種在介電元件的一個主表面上具有一個或更多個電極，且其中至少一個SIC位于安裝區(qū)上并通過導電布線裝置電接觸于至少一個電極的復合電路布線結(jié)構(gòu)。
最佳實施例還通過采用具有曲線連接的網(wǎng)絡(luò)，降低了電路布線板的介電元件與埋置的電互連網(wǎng)絡(luò)或埋置的熱分布網(wǎng)絡(luò)之間的熱產(chǎn)生的壓應力或剪應力。
本發(fā)明還通過在將網(wǎng)絡(luò)埋置到陶瓷元件中之前，將具有高的熱分解溫度的有機樹脂涂敷于網(wǎng)絡(luò)，降低了電路布線板的介電元件與埋置的電互連網(wǎng)絡(luò)或埋置的熱分布網(wǎng)絡(luò)之間的熱產(chǎn)生的壓應力或剪應力。
本發(fā)明還允許包含具有復合布線結(jié)構(gòu)的介電元件的隔直流電容器。
本發(fā)明還提供了用陶瓷或有機-陶瓷材料作為復合布線結(jié)構(gòu)的介電元件而構(gòu)成的上述實施例。
更具體地說，本發(fā)明的最佳實施例涉及到一種在陶瓷元件的一個主表面上具有一個或更多個電極，且其中的半導體集成電路(“SIC”)與電極直接電接觸的介電(陶瓷或有機-陶瓷)復合電路布線板。SIC通過由導電布線，最好是銅布線制成的電互連網(wǎng)絡(luò)，電接觸到電接觸于電路布線板主表面上其它電極的其它SIC，和/或電接觸到電接觸于陶瓷電路布線板的外部輸入/輸出信號驅(qū)動器。通過電路布線板主表面上的另一個電極，或通過連接于通過電路布線板的介電元件的次表面伸出的電互連網(wǎng)絡(luò)的導電布線區(qū)段，來實現(xiàn)這一點。介電元件還含有埋置的由細長的金屬之類的導熱材料或其中有吸熱流體循環(huán)的空管制成的熱沉的熱分布網(wǎng)絡(luò)。埋置的熱分布網(wǎng)絡(luò)位于電極附近，但不直接與電極接觸，使之與SIC直接電接觸，而埋置的熱沉的端點通過陶瓷元件的次表面伸出，以便與電路布線板外部的其它熱沉或熱容器形成熱接觸。
作為例子，介電元件包含鋁酸鹽或硅酸鹽陶瓷相。二氧化硅陶瓷相特別有利于在較高信號頻率下通過介電損耗機制降低信號衰減電平。在與其上的SIC接觸于電極的主表面相反的電路布線板的陶瓷元件的主表面上，鍵合另一個金屬元件。本發(fā)明還包括通過低溫加工方法來制作電路布線板結(jié)構(gòu)的各種方法。
溶液先質(zhì)的使用，借助于填充被注塑材料包圍的區(qū)域、安裝支持件和具有液態(tài)先質(zhì)的基底金屬元件、并促使化學反應將液態(tài)先質(zhì)轉(zhuǎn)變成相應的固態(tài)陶瓷，使陶瓷能夠形成在網(wǎng)絡(luò)裝配件周圍。本發(fā)明中最好結(jié)合使用金屬有機先質(zhì)，從而陶瓷氧化物的金屬先質(zhì)首先與諸如2-乙基己酸之類的羧酸反應，以形成有機酸溶液中的羧酸鹽溶液。但諸如溶膠-凝膠技術(shù)之類的其它溶液加工技術(shù)也可以有效地工作并被認為是在本發(fā)明的構(gòu)思與范圍之內(nèi)。
在轉(zhuǎn)換化學反應完成之后，被液態(tài)先質(zhì)填充的區(qū)域現(xiàn)在被陶瓷填充了。如下所述，轉(zhuǎn)換化學反應將陶瓷鍵合到網(wǎng)絡(luò)裝配件、金屬元件以及包圍的注塑材料和/或安裝支持件的壁上。溶液的液態(tài)性質(zhì)使先質(zhì)材料能夠均勻地包裹網(wǎng)絡(luò)裝配件。當采用金屬有機先質(zhì)時，熱解作用使羧酸鹽分解成它們相應的金屬氧化物。由于熱解而形成不穩(wěn)定的金屬氧化物原子團，它們迅速地鍵合到作為網(wǎng)絡(luò)裝配件、基底金屬元件以及注塑材料和/或安裝支持件部分的穩(wěn)定的有機和無機表面。不穩(wěn)定的金屬氧化物原子團還與其它分解的金屬氧化物原子團鍵合，以形成一個連接的陶瓷網(wǎng)絡(luò)。
隨著分解(或不需要的反應)產(chǎn)物被清除，固態(tài)陶瓷的體積比值小于體溶液先質(zhì)。于是，采用通常很粘稠的高固體含量的先質(zhì)溶液，或如先質(zhì)被噴涂熱解在已經(jīng)加熱過的裝配件上的情況那樣，在其涂敷原位使先質(zhì)熱解，是有優(yōu)點的。
噴涂熱解的作用，使諸如先質(zhì)溶劑和分解產(chǎn)物之類的不希望有的反應副產(chǎn)品，能夠以比涂敷陶瓷先質(zhì)并同時形成陶瓷高得多的速率被物理地清除。于是，噴涂熱解就使更大體積比值的固態(tài)陶瓷能夠占據(jù)其所涂敷的區(qū)域。
本發(fā)明還允許通過溶解的金屬有機陶瓷先質(zhì)的不完全分解來形成有機陶瓷介電質(zhì)(如果需要這種介電元件的話)。本發(fā)明借助于使金屬先質(zhì)直接或間接地與羧酸溶劑發(fā)生反應以產(chǎn)生溶解在羧酸中的羧酸鹽溶液，來形成金屬有機先質(zhì)。2-乙基己酸是一種最佳的溶劑，其著火點為210℃。根據(jù)鹽的金屬的化學性，2-乙基己酸先質(zhì)鹽通常在225-375℃的溫度范圍以上開始分解。通常在400-475℃以上的溫度下完成熱分解。借助于將溶液噴涂熱解在加熱到溶解的羧酸鹽的開始分解的溫度以上(225-375℃)，但仍然低于鹽的有機配合基完全分解時的溫度(400-475℃)的電路布線板裝配件上，能夠制作復合有機-陶瓷介電質(zhì)。在噴涂熱解過程中，羧酸蒸發(fā)，原位淀積分解的蠟狀羧酸鹽。當電路布線板裝配件被加熱到恰當?shù)臏囟葧r，得到的介電材料是由具有不完全分解的有機材料的完全爆燃的氧化物陶瓷組成的基體，從而得到有機-陶瓷介電元件。
本發(fā)明的另一實施例涉及到介電質(zhì)(例如，介電質(zhì)是“純”陶瓷或有機-陶瓷)復合電路布線板，它包含在陶瓷元件的一個主表面上含有一個或更多個電極和一個或更多個安裝區(qū)域的金屬元件。至少一個SIC被置于安裝區(qū)上，并通過導電布線裝置電接觸到至少一個電極。通過電互連網(wǎng)絡(luò)，SIC被進一步電接觸到與介電電路布線板主表面上其它電極電接觸的其它SIC，或電接觸到通過電路布線板主表面上的另一個電極或通過連接于從電路布線板介電元件次表面伸出的電互連網(wǎng)絡(luò)的導電布線，最好是銅布線的區(qū)段，電接觸于介電電路布線板的外部輸入/輸出信號驅(qū)動器。此介電元件還含有包括諸如金屬的細長導熱材料或其中有吸熱流體循環(huán)的空管組成的熱沉的埋置熱分布網(wǎng)絡(luò)。此熱分布網(wǎng)絡(luò)可以通過安裝區(qū)與SIC熱接觸，或不與SIC熱接觸，且埋置的熱沉的端點通過介電元件的次表面伸出，以便與電路布線板外面的熱容器實現(xiàn)熱接觸。介電元件可以由鋁酸鹽或硅酸鹽陶瓷相組成。另一個金屬元件被鍵合到與其上SIC接觸到安裝區(qū)和電極的主表面相反的電路布線板介電元件的主表面。
在本發(fā)明中，使用二種方法來降低應力對介電元件和埋置的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的有害影響。第一是在埋置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計中向尖銳的邊沿結(jié)構(gòu)引起的高應力點配置曲線。當網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被設(shè)計成具有彎曲的而不是尖銳的L連接和T連接時，應力更均勻地分布在圓弧上，相反則會在網(wǎng)絡(luò)中的尖銳點處出現(xiàn)強的壓應力。其次，借助于用有機樹脂涂敷形成電互連網(wǎng)絡(luò)的(銅)金屬布線和形成熱耗散網(wǎng)絡(luò)的熱管，也降低了壓應力。
為了更好地理解本發(fā)明及其它的和進一步的目的，參照結(jié)合附圖的下列描述，并在所附權(quán)利要求中提出了其范圍。


圖1A示出了本發(fā)明的介電復合布線結(jié)構(gòu)的最佳實施例的俯視圖；圖1B示出了圖1A所示的本發(fā)明的最佳實施例的正面圖和局部剖面圖；圖2A示出了本發(fā)明的介電復合布線結(jié)構(gòu)的另一最佳實施例的俯視圖；圖2B示出了圖2A所示的本發(fā)明的最佳實施例的正面圖和局部剖面圖；圖3A(立體解析圖)、3B和3C示出了用來構(gòu)成本發(fā)明的介電復合布線結(jié)構(gòu)的裝配方法的細節(jié)；圖3D(立體解析圖)、3e和3F示出了用來構(gòu)成本發(fā)明的介電復合布線結(jié)構(gòu)的裝配方法的進一步細節(jié)；圖4A示出了本發(fā)明的介電復合布線結(jié)構(gòu)的又一實施例的俯視圖；圖4B示出了沿圖4A中IV-IV線的本發(fā)明實施例的側(cè)面剖面圖；以及圖5A和5B以圖示方式示出了采用本發(fā)明的介電復合布線結(jié)構(gòu)的埋置在介電質(zhì)中的彎曲網(wǎng)絡(luò)元件部分。
現(xiàn)參照圖1A、1B、2A和2B，這些圖示出了本發(fā)明的復合結(jié)構(gòu)也稱為復合布線結(jié)構(gòu)10和10’的最佳實施例，而圖3A-3F示出了用來制造具有電網(wǎng)絡(luò)、互連和復合介電元件內(nèi)部的熱沉的復合結(jié)構(gòu)的相繼步驟。為了易于理解本發(fā)明，在下面的整個描述中，用相同的參考號來表示所有實施例中所述的相同的元件。
雖然不局限于此，但復合電路布線結(jié)構(gòu)10主要用作電路布線板，或作為變通，用作多芯片模塊。在圖1A和1B所示的本發(fā)明的最佳實施例中，復合結(jié)構(gòu)10有一個頂部導電的最好是具有其上最終至少要安裝一個SIC16的外主表面14的金屬元件12。任何適當系列的導電元件18，組成頂部金屬元件12與SIC16的集成電路之間的電接觸。對于圖1A和1B所示的本發(fā)明的最佳實施例，頂部金屬元件12用作電極接觸。本發(fā)明的復合結(jié)構(gòu)10還包括最好由共價鍵合方法鍵合到頂部金屬元件電極12的內(nèi)主表面22的陶瓷或有機-陶瓷介電元件20和電互連網(wǎng)絡(luò)24。電互連網(wǎng)絡(luò)24由至少一個埋置在陶瓷或有機-陶瓷元件20(也稱為介電元件20)中的最好是諸如銅的金屬的導電布線構(gòu)成。銅布線的一端至少在一個位置，亦即頂部金屬元件與SIC16形成電接觸處，被鍵合到頂部金屬元件電極12的內(nèi)主表面22。形成電互連網(wǎng)絡(luò)24的至少一個布線也可以可選地具有通過介電元件20的外部次表面伸出的布線端子24A，以形成頂部金屬元件電極12與電路布線板外的至少一個輸入/輸出信號驅(qū)動器25之間通過電互連網(wǎng)絡(luò)24的電接觸。參照圖4A和4B來詳細地描述說明互連網(wǎng)絡(luò)24采用的安裝支持件用途的本發(fā)明的另一實施例。SIC16與外部信號輸入/輸出驅(qū)動器之間的電接觸也可以形成在通過電互連網(wǎng)絡(luò)24的金屬(最好是銅)布線連接的二個頂部金屬元件電極之間。
本發(fā)明的復合布線結(jié)構(gòu)10，還包括埋置在介電元件20中且電絕緣即隔離于電互連網(wǎng)絡(luò)24的熱分布網(wǎng)絡(luò)26。熱分布網(wǎng)絡(luò)26包括至少一個在頂部金屬元件12與SIC形成電接觸處位于頂部金屬元件12的內(nèi)主表面22附近但不與之接觸的熱沉。形成熱分布網(wǎng)絡(luò)26的熱沉28可以由例如諸如銅的高熱導金屬的細長導熱材料組成，或作為變通，熱沉也可以由其中有吸熱流體循環(huán)的空管組成。形成熱分布網(wǎng)絡(luò)26的熱沉28通過陶瓷或有機-陶瓷介電元件20的至少一個外次表面伸出，并與熱容器30形成熱接觸。
熱容器30可以同時用作或連接于將電路布線板固定到地電位的機械固定裝置或二者。本發(fā)明的復合布線結(jié)構(gòu)10和10’二者的實施例還包含鍵合于介電元件20的相反主表面的底部金屬元件32。介電元件20可以由鋁酸鹽(Al2O3)或硅酸鹽(SiO2)基陶瓷或有機-陶瓷復合物組成。本發(fā)明的復合布線結(jié)構(gòu)10可以構(gòu)造成將單個SIC電連接到一個或多個外部信號輸入/輸出驅(qū)動器，或構(gòu)造成將安裝在頂部金屬元件上的多個SIC彼此互連以及互連到一個或多個外部輸入/輸出信號驅(qū)動器。
圖2A和2B示出了本發(fā)明的另一個最佳實施例，其中的復合布線結(jié)構(gòu)10’具有分成電極區(qū)34和至少一個安裝區(qū)36的頂部金屬元件12。在本發(fā)明的這一實施例中，電互連網(wǎng)絡(luò)24埋置在介電元件20中，并通過至少一個最好是銅之類的金屬的導電布線將頂部金屬元件12的電極區(qū)34連接于外部信號輸入/輸出驅(qū)動器。鍵合于頂部金屬元件12的安裝區(qū)36的SIC16，利用布線導體38，被電連接于至少一個電極區(qū)34。電互連網(wǎng)絡(luò)24可以通過至少一個通過介電元件20的次表面伸出的金屬布線，或通過作為頂部金屬元件12的一部分的另一個自由電極區(qū)34，將SIC16電連接到外部信號輸入/輸出驅(qū)動器。此外，在本發(fā)明的這一實施例中，熱分布網(wǎng)絡(luò)26的至少一個熱沉28，可以可選地通過從介電元件20的次表面伸出的熱沉直接將頂部金屬元件12的安裝區(qū)36連接到電路布線板外面的熱容器30(如40處所示)。底部金屬元件32被鍵合到與鍵合于頂部金屬元件12的主表面相反的介電元件20的外主表面。
現(xiàn)參照圖3A-F來詳細解釋使上述陶瓷復合布線結(jié)構(gòu)10和10’實用化的方法。如圖3A所示，最好是厚度為0.5-3mm的銅片的頂部金屬元件12，一開始被用作在其上制作電互連網(wǎng)絡(luò)24、熱分布網(wǎng)絡(luò)26和介電元件20的襯底。在外主表面14和內(nèi)主表面22二者上指定相對的區(qū)域作為電極區(qū)34，且若要產(chǎn)生圖2A和2A的實施例所示的設(shè)計，則作為安裝區(qū)36。頂部金屬元件12上不是指定區(qū)域44的其余區(qū)域42，可以在使用銅片或金屬元件12作為襯底之前選擇性地劃痕、腐蝕或加壓，使其厚度小于將成為外主表面14的頂部金屬元件12的主表面上的指定區(qū)域。在構(gòu)造過程中，最好將外主表面14面向下(亦即，圖3A-F實際上倒轉(zhuǎn)來看)，并將可以在內(nèi)主表面上移動的安裝支持件46放置在不用作電路布線板部分的其余區(qū)域42的那些區(qū)域中。
安裝支持件46(最好是可清除的)可以用固體材料制成，此固體材料具有直徑適當?shù)目滓怨潭ㄓ脕硇纬蔁岱植季W(wǎng)絡(luò)26的熱沉28的那些區(qū)段的端點，或甚至在某些情況下固定電網(wǎng)絡(luò)布線24。圖4A和4B所示的可以清除的安裝支持件54，可以與用來形成從介電元件20次表面伸出的電互連網(wǎng)絡(luò)24的金屬布線一起被利用。參照圖4A和4B詳細地描述了安裝支持件54的實際細節(jié)。
作為變通，可清除的安裝支持件46可以是在熱沉28的區(qū)段和/或金屬布線(最好由銅或其它導熱材料制成)被埋置于其中之后固化或凝膠化成固體或半固體注塑的塑料材料形式，或者可以是固體材料與塑料材料的組合的形式。倘若所選擇的材料與銅襯底不形成永久的鍵合，在225-475℃的工藝溫度范圍內(nèi)保持其固態(tài)或半固態(tài)注塑形式，并能夠最好用不腐蝕介電元件20、金屬元件12和32以及網(wǎng)絡(luò)元件24和26的可溶方法容易地清除，則各種各樣的塑料、玻璃、陶瓷或金屬材料都可以用作可清除的安裝支持件46。推薦的可清除注塑材料包括含有聚乙烯醇縮甲醛或聚乙烯醇縮丁醛的載有空二氧化硅和高溫有機粘合劑的塑料復合物。適當?shù)母邷卣澈蟿┌ǖ痪窒抻谥T如苯并咪唑聚合物之類的芳香族雜環(huán)聚合物、或添加有少量對苯二酚以延緩乙炔基的熱反應的乙炔基端接聚酰亞胺、或品名為Polymer360或Astrel360的市售亞芳香基乙醚。通常在350-470℃的溫度范圍內(nèi)，于50-2000psi的壓力下制作可清除的注塑材料，且應該制作成能夠承受陶瓷加工溫度(225-475℃)、能抗用來清除金屬元件12和32的剩余區(qū)域42的腐蝕劑、還要對于在對介電元件20、金屬元件12和32以及包含電互連網(wǎng)絡(luò)24和熱耗散網(wǎng)絡(luò)26的材料不活潑的溶劑中的分散敏感。
在成品中使電互連網(wǎng)絡(luò)24和熱分布網(wǎng)絡(luò)26彼此電絕緣即電隔離，對于電路布線板來說是至關(guān)重要的。因此，在使用介電膜20之前和之后，電互連網(wǎng)絡(luò)24的所有部分物理上都必須不接觸到熱耗散網(wǎng)絡(luò)26的任何部分，反之亦然。將電互連網(wǎng)絡(luò)24和熱耗散網(wǎng)絡(luò)26編織成二者隔開的距離足以在其間插入介電元件20之后對加入的電壓確保隔離，也是必不可少的。理想情況下，熱耗散網(wǎng)絡(luò)26應該電接地。
若某些安裝支持件46還包含部分不構(gòu)成最終電路板部件的可清除材料48以及熱分布網(wǎng)絡(luò)26通過埋置于介電元件20中的從介電元件20的次表面伸出的熱沉28連接于其上的熱容器，則可以提高制造效率。熱沉/安裝支持件只能夠位于與介電元件20的次表面鄰近的其余區(qū)域42中，只有連接于熱分布網(wǎng)絡(luò)的熱沉28通過該次表面伸出。
一旦完成了電路布線板，用來制作電互連網(wǎng)絡(luò)24的那些銅布線區(qū)段50和用來制作熱分布網(wǎng)絡(luò)26的那些從介電元件20伸出的熱沉28的區(qū)段，就被埋置在安裝支持件46中。當熱容器30作為安裝支持件46的一個部件被組合時，要從介電元件20次表面伸出的那些熱沉區(qū)段，通過安裝支持件的材料48，被固定到熱容器30。然后，如圖3B所示，具有銅布線埋置區(qū)段的安裝支持件46和熱沉被置于頂部金屬元件12的內(nèi)表面22上其余區(qū)域42的那些不用作復合布線板部分的區(qū)域上。
然后，如圖3B所示，形成電互連網(wǎng)絡(luò)24的金屬布線的端點，被鍵合到如圖2A所述的規(guī)定為電極區(qū)34的那些襯底區(qū)域處的金屬片的內(nèi)表面22?？梢杂酶鞣N本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員眾所周知的釬焊材料、電焊、電弧焊或超聲鍵合，將金屬布線鍵合到金屬片。選擇適合于完成的電路布線板所期望的電學性能的鍵合技術(shù)，是值得推薦的。雖然也可以用其它的常規(guī)技術(shù)，但本發(fā)明的最佳方法是采用諸如電弧焊之類的鍵合技術(shù)來形成電互連網(wǎng)絡(luò)24與銅金屬片的規(guī)定電極區(qū)34之間的金屬鍵合。
借助于彎曲鍵合的金屬布線并將其電接觸到另一個金屬布線或多個這樣的金屬布線，來制作電互連網(wǎng)絡(luò)24，從而以與SIC和外部輸入/輸出信號驅(qū)動器特有的電路布線圖形一致的方式構(gòu)成。雖然電弧焊是制作這樣構(gòu)成的金屬(最好是銅)布線之間的電互連的推薦方法，但也可以采用其它的常規(guī)方法。借助于選擇不將這樣構(gòu)成的銅布線與任何其它銅布線鍵合，并在另一個電極區(qū)終止封閉通孔金屬布線，或借助于在可清除的安裝支持件中終止封閉的通孔金屬布線，本發(fā)明可用來制作封閉的通孔。用例如真空鑄造方法，也可以制作在其端點處壓配到鉆入銅片襯底的電極區(qū)34中的插入物52中的用來制作電互連網(wǎng)絡(luò)24的預制布線網(wǎng)絡(luò)。為方便起見，圖3B示出了這一制備電互連網(wǎng)絡(luò)的方法。根據(jù)圖2A和b所述的最佳實施例，當要生產(chǎn)包含電極區(qū)和安裝區(qū)的電路布線板時，可以用上述用來使電互連網(wǎng)絡(luò)24的端點接觸到電極區(qū)34的方法，將包含熱分布網(wǎng)絡(luò)26的熱沉28的接觸區(qū)鍵合到安裝區(qū)36。
如上所述，在電路布線板“CWB”被完全裝配之后，可以可選地清除安裝支持件46。也可以將安裝支持件保留在作為一個元件的成品CWB中，作為一個永久附件。如圖4A和4B所示，安裝支持件54將形成電互連網(wǎng)絡(luò)24的導電布線50電連接到CWB外面的輸入/輸出信號驅(qū)動器(未示出)。圖4A和4B示出了包括電連接永久安裝支持件的本實施例的完整形式。
一旦如圖3B所示電互連網(wǎng)絡(luò)24和熱分布網(wǎng)絡(luò)26被固定到金屬襯底，就用形成金屬元件與陶瓷或有機-陶瓷復合介電質(zhì)之間的直接共價鍵合的方法，借助于溶液工藝，如圖3C所示將形成介電元件20的介電材料20A涂敷到金屬襯底和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?？梢杂弥T如溶膠-凝膠和/或金屬有機分解(“MOD”)之類的技術(shù)，將陶瓷先質(zhì)溶解在溶液中。上述溶膠-凝膠技術(shù)利用金屬醇鹽先質(zhì)，通過醇濃縮反應來聚合無機陶瓷網(wǎng)絡(luò)。借助于將先質(zhì)配料澆注、噴涂、噴涂-熱解或絲網(wǎng)印刷到由可清除的安裝支持件46所確定的阱中，可以將相當粘稠的先質(zhì)溶液涂敷到金屬襯底和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。然后借助于將金屬有機先質(zhì)加熱到其分解點以上的溫度(亦即，最好是225-475℃)，或者，在MOD制備的陶瓷的情況下，借助于加熱以加速聚合和醇從溶膠-凝膠生成的陶瓷中的蒸發(fā)，使先質(zhì)在氧化氣氛中反應即分解，從而形成所需要的陶瓷相。
相對介電常數(shù)為10的氧化鋁和相對介電常數(shù)為3.8的二氧化硅，由于在純二氧化硅陶瓷元件的情況下能夠限制介電損耗，從而使電信號能夠以高達1.2-1.5GHz的頻率通過電互連網(wǎng)絡(luò)24傳播，而成為最佳的陶瓷相。
可以用不斷降低粘度的溶液配料重新涂敷陶瓷先質(zhì)并重復反應/分解，以填充在一開始制作陶瓷元件之后可能存在的介電質(zhì)(陶瓷)20A中的空洞。借助于用諸如聚乙烯醇縮甲醛之類的低介電或消除應力的有機配料滲透或浸透陶瓷元件，以形成有機-陶瓷復合介電質(zhì)，也可以填充這種空洞。聚乙烯醇縮甲醛的介電常數(shù)為3，損耗因數(shù)為0.02，介電強度(1/8厚度)等于300V/mm。介電常數(shù)為2.6而損耗因數(shù)為0.027的聚乙烯醇縮丁醛是另一個適合的滲透劑。羧酸鹽先質(zhì)和MOD工藝的采用，是本發(fā)明的一個最佳實施例。對于氧化鋁陶瓷元件，2-乙基己酸鋁(alumina 2-ethylhexanoate)是最佳的金屬有機先質(zhì)，而對于二氧化硅陶瓷元件，2-乙基己酸硅是最佳的金屬有機先質(zhì)。
也可以用將溶液噴涂熱解在加熱到高于溶解的羧酸鹽的起始分解溫度(225-375℃)而低于鹽的有機配合基完全分解溫度(400-475℃)的電路布線板裝配件上的方法，來制作有機-陶瓷復合介電材料。在噴涂-熱解過程中，羧酸蒸發(fā)，淀積下原位分解的蠟狀羧酸鹽。當電路布線板裝配件被加熱到恰當?shù)臏囟葧r，得到的介電材料是具有不完全分解的有機材料的完全暴燃的氧化物陶瓷基質(zhì)，從而產(chǎn)生有機-陶瓷介電元件。若淀積的介電質(zhì)和電路布線裝配件不暴露于可能使有機組分急劇地分解的400℃以上的溫度，則可保持這一有機-陶瓷復合材料。借助于將諸如聚乙烯醇縮丁醛之類的低揮發(fā)性樹脂，和/或與聚乙烯醇縮丁醛一致的高溫粘合劑，添加到羧酸鹽(“MOD”)溶液中，可以提高這些噴涂-熱解的有機-陶瓷復合介電質(zhì)中的有機含量。聚乙烯醇縮丁醛通常在450℃以上的溫度下分解，并且附著到通過225-375℃溫度下淀積的部分分解的羧酸鹽基質(zhì)上。
介電材料20A一旦形成完全包裹電互連網(wǎng)絡(luò)24和埋置于其中的熱分布網(wǎng)絡(luò)26，就對其表面進行粗磨以制備微觀粗糙表面，亦即平均表面粗糙度大于35微米。如圖3D所示，包含底部金屬元件32和介電元件20B的其內(nèi)部可能不需要任何電互連和熱分布網(wǎng)絡(luò)的相似地制備的金屬-陶瓷復合物的陶瓷面的主表面，被鍵合到介電元件20A。通過低熔點氧化物玻璃66(諸如二氧化硅-硼酸鹽、二氧化硅-磷酸鹽、或氧化鋁-二氧化硅-磷酸鹽或氧化鋁-二氧化硅-硼酸鹽相)或聚合物粘合劑，來實現(xiàn)這一點。在玻璃相軟化點以上的溫度下，將低熔點鍵合劑涂敷到介電元件20A和/或20B，將二個復合物壓到一起，介電質(zhì)面對著介電質(zhì)面，并將受壓體冷卻到玻璃的軟化點以下。也可以用適當?shù)木酆衔锎娴腿埸c玻璃，將二個介電元件20A和20B彼此粘合。倘若用有機粘合劑來鍵合復合物，則必須能夠抗用來粉碎安裝支持件46的可清除部分的可清除材料48的溶劑。因此，推薦使用在提高的溫度下表現(xiàn)出色粘附性并能夠抗溶劑的交聯(lián)乙炔基端接的聚亞芳基乙醚。
一旦如圖3E所示制作了整個復合物，就借助于對頂部金屬元件12和底部金屬元件32的那些減薄了的部分進行腐蝕，來清除不構(gòu)成成品布線板部分的其余區(qū)域42。部分完成的復合物必須設(shè)計并構(gòu)造成一旦頂部金屬元件12和底部金屬元件32的其余區(qū)域分別被粉碎，就暴露安裝支持件46的可清除材料48。然后粉碎安裝支持件46的可清除材料部分48，以得到圖3E所示的具有內(nèi)部銅布線電互連和熱分布網(wǎng)絡(luò)的成品復合電路布線板。
在本發(fā)明的又一個實施例中，至少一個內(nèi)部隔直流電容器，最好是固態(tài)即陶瓷電容器(單獨指定為電容器60A和60B)，將電互連網(wǎng)絡(luò)24中的至少一個導電布線50連接于地電位。選擇內(nèi)部隔直流電容器60A和B的電容，以便降低任何不需要的寄生電信號(噪聲)并改善通過SIC與CWB外面的任何輸入/輸出信號驅(qū)動器(未示出)之間的電互連網(wǎng)絡(luò)24行進的電信號的信噪比。圖4B示出了內(nèi)部隔直流電容器的接入，其中與金屬元件12相對的其上置有SIC的金屬元件32，被構(gòu)造成起地電位作用。
借助于在涂敷要包裹內(nèi)部隔直流電容器60A的那部分介電元件20之前，將內(nèi)部隔直流電容器60A固定在金屬元件32上，可以將內(nèi)部隔直流電容器60A埋置在介電元件20中。借助于在位于內(nèi)部隔直流電容器60A上方的介電質(zhì)元件20中制作通孔62，并用諸如焊料或金屬膠之類的也與至少一個導電布線50電接觸的導電物質(zhì)64填充通孔62，可以將電容器60A電連接到電互連網(wǎng)絡(luò)24中的至少一個導電布線50。
利用本發(fā)明，有可能將內(nèi)部隔直流電容器60B安置在安裝支持件54中保留成CWB的一個永久附件。正如電容器60A一樣，具有導電物質(zhì)64的通孔62也與至少一個導電布線50電接觸。電容器60B被用來將SIC通過電互連網(wǎng)絡(luò)24電連接到CWB外面的輸入/輸出信號驅(qū)動器。在圖4B中也示出了本發(fā)明的這一最佳實施例。能夠用于本發(fā)明的隔直流電容器的例子可以是但不局限于陶瓷電容器，最好是多層陶瓷電容器。
在介電元件中組合金屬布線或管道網(wǎng)絡(luò)的根本問題涉及到金屬與陶瓷介電質(zhì)組分之間熱膨脹系數(shù)的巨大失配以及復合物熱循環(huán)時發(fā)生的內(nèi)應力、破裂或形變。當熱膨脹系數(shù)為16.5×10-6/℃的銅被埋置在熱膨脹系數(shù)為0.5×10-6/℃的純二氧化硅中時，這一問題特別嚴重。在熱膨脹系數(shù)為8.8×10-6/℃的氧化鋁陶瓷與銅之間的失配沒這樣嚴重，問題較小。SIC16產(chǎn)生的熱被耗散到電路布線板中。當熱分布網(wǎng)絡(luò)26將此熱傳送到電路布線板外面的熱沉時，會使介電元件發(fā)熱、膨脹和壓縮。
在本發(fā)明中使用了二種方法來減輕應力對陶瓷元件和埋置的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的有害影響。第一是將埋置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計中的曲線置于尖銳邊沿結(jié)構(gòu)引發(fā)的高應力點。當網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被設(shè)計成曲線而不是圖5A和5B所示的尖角形L連接和T連接時，應力更均勻地分布在圓弧上，而不會在網(wǎng)絡(luò)的尖銳點處建立強的壓力。網(wǎng)絡(luò)連接的最佳曲率半徑，甚至用來形成這些網(wǎng)絡(luò)的銅布線或熱沉的具體截面形狀，依賴于SIC所施加的熱負載，并可以由諸如有限元方法的計算機模擬方法技術(shù)領(lǐng)域的任何熟練人員推導出來。第二，借助于如圖3A所示，用諸如分解溫度高于430℃的聚乙烯醇縮甲醛之類的部分包含高溫粘合劑的有機樹脂56涂敷形成電互連網(wǎng)絡(luò)24的(銅)金屬布線和形成熱耗散網(wǎng)絡(luò)26的熱管道28，也降低了壓應力?？梢杂迷陬A制的網(wǎng)絡(luò)被固定到頂部金屬元件12和/或安裝支持件46之前，將其浸入樹脂浴槽中的方法，來涂敷樹脂。在本發(fā)明中，最好是用“pultrusion”方法來涂敷有機樹脂，從而在裝配到金屬片襯底表面上的電互連網(wǎng)絡(luò)24中時，金屬布線元件被拉過涂敷樹脂的涂敷模具。樹脂的高分解溫度使樹脂能夠占據(jù)網(wǎng)絡(luò)元件的緊鄰空間。在低于樹脂分解的溫度下，陶瓷元件被制作并硬化到有機樹脂的表面。“軟”的有機樹脂可以留下作為適應金屬網(wǎng)絡(luò)元件與陶瓷元件之間的不均勻橫向位移的緩沖層。
涂敷的樹脂化合物若要保留為復合物的組成部分，則必須能抗用來粉碎安裝支持件46中的可清除材料48的溶劑。作為變通，借助于在氧化氣氛中將復合物加熱到超過其熱分解溫度，或借助于將其溶解在適當?shù)姆稚┲?，也可以清除樹脂。一旦樹脂被清除，在硬化的陶瓷元件與金屬布線和/或熱沉之間就產(chǎn)生空洞空間。此空洞空間使網(wǎng)絡(luò)元件在金屬網(wǎng)絡(luò)元件膨脹或收縮得比周圍的介電元件更大時，能夠相對于周圍介電元件滑移?？斩纯臻g的深度，因而也是有機樹脂涂層的厚度，取決于給定SIC的最高工作循環(huán)過程中金屬網(wǎng)絡(luò)元件與周圍介電質(zhì)之間可能需要的相對作用程度。
雖然對于各種實施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但應當理解的是，在所附權(quán)利要求的構(gòu)思與范圍內(nèi)，本發(fā)明也能夠有各種各樣的進一步的和其它的實施例。
權(quán)利要求
1.一種處理來自至少一個半導體器件的電和熱的傳導的復合結(jié)構(gòu)，它包含具有至少一個形成電網(wǎng)絡(luò)一部分的導電體和至少一個形成熱網(wǎng)絡(luò)一部分的導熱體的復合物，所述導電體鍵合于電絕緣的介電元件，而所述介電元件包圍電網(wǎng)絡(luò)和熱網(wǎng)絡(luò)；從而所形成的所述導電體和導熱體以及電網(wǎng)絡(luò)和熱網(wǎng)絡(luò)被安排在所述介電元件中，彼此電隔離；以及整個結(jié)構(gòu)被構(gòu)造和安排成能夠?qū)釓碾娋W(wǎng)絡(luò)和半導體器件傳送到和傳送通過熱網(wǎng)絡(luò)。
2.權(quán)利要求1所述的復合結(jié)構(gòu)，借助于在不足以對所述電網(wǎng)絡(luò)和所述熱網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)完整性造成不利影響的溫度下原位制作圍繞所述電網(wǎng)絡(luò)和所述熱網(wǎng)絡(luò)的介電質(zhì)而制成。
3.權(quán)利要求2所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述介電元件通過在低于475℃下形成的共價鍵合而鍵合到所述至少一個導電體。
4.權(quán)利要求2所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述陶瓷元件通過在低于475℃下形成的共價鍵合而鍵合到所述至少一個導電體和導熱體以及這樣形成的網(wǎng)絡(luò)。
5.權(quán)利要求3所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述電網(wǎng)絡(luò)和熱網(wǎng)絡(luò)由涂敷有在高于475℃下分解的有機樹脂的元件構(gòu)成。
6.權(quán)利要求1所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述電網(wǎng)絡(luò)由多個互連的導電布線區(qū)段構(gòu)成，部分所述布線區(qū)段通過所述介電元件的主表面伸出，以便電連接到至少一個半導體器件。
7.權(quán)利要求1所述的復合結(jié)構(gòu)，還包含所述介電元件外面的可連接到所述熱網(wǎng)絡(luò)用來為所述熱分布網(wǎng)絡(luò)提供熱容器的裝置。
8.權(quán)利要求1所述的復合結(jié)構(gòu)，還包含用來將所述電網(wǎng)絡(luò)電連接到至少一個半導體器件的額外導電元件。
9.權(quán)利要求1所述的復合結(jié)構(gòu)，還包含至少一個埋置在所述介電元件中且電連接在所述電網(wǎng)絡(luò)與另一個導電體之間的電容器。
10.權(quán)利要求1所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述電網(wǎng)絡(luò)和熱網(wǎng)絡(luò)由曲線元件構(gòu)成。
11.權(quán)利要求1所述的復合結(jié)構(gòu)，還包含支持結(jié)構(gòu)，且所述電網(wǎng)絡(luò)和熱網(wǎng)絡(luò)被固定到所述支持結(jié)構(gòu)。
12.權(quán)利要求11所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述支持結(jié)構(gòu)包括用于所述熱網(wǎng)絡(luò)的熱容器。
13.權(quán)利要求1所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述熱網(wǎng)絡(luò)由至少一個熱沉構(gòu)成，部分所述熱沉可被連接到所述至少一個導電體。
14.權(quán)利要求1所述的復合結(jié)構(gòu)，其中至少一個半導體器件與所述至少一個導電體組合。
15.權(quán)利要求1所述的復合結(jié)構(gòu)，其中至少一個半導體器件與所述至少一個導電體和導熱體組合。
16.權(quán)利要求1所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述介電元件是陶瓷。
17.權(quán)利要求1所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述介電元件是有機-陶瓷。
18.一種用于至少一個半導體器件的復合結(jié)構(gòu)，它包含用來提供電傳導的裝置，所述電傳導裝置具有外主表面和內(nèi)主表面；所述電傳導裝置的所述外主表面能夠具有至少一個與其電連接的安裝于其上的半導體器件，用來提供電絕緣的裝置，所述電絕緣裝置具有鍵合于所述傳導裝置的所述內(nèi)主表面的主表面；由至少一個埋置在所述電絕緣裝置中的導電布線區(qū)段構(gòu)成的導電網(wǎng)絡(luò)，所述至少一個布線區(qū)段被電連接到所述電傳導裝置；以及用來提供熱分布的裝置，所述熱分布裝置埋置在所述電絕緣裝置中，且電隔離于所述傳導裝置和所述導電網(wǎng)絡(luò)，所述熱分布裝置能夠有效地耗散在至少一個半導體器件的工作過程中產(chǎn)生的熱。
19.權(quán)利要求18所述的復合布線結(jié)構(gòu)，其中所述導電網(wǎng)絡(luò)由多個互連導電布線區(qū)段構(gòu)成，部分所述布線區(qū)段通過所述電隔離裝置的所述主表面伸出，以便與至少一個半導體器件電連接。
20.權(quán)利要求19所述的復合結(jié)構(gòu)，還包含至少一個埋置于所述電絕緣裝置中并電連接在所述導電網(wǎng)絡(luò)和導電元件之間的電容器。
21.權(quán)利要求19所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述電絕緣裝置是陶瓷，且被鍵合到所述導電裝置。
22.權(quán)利要求19所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述電絕緣裝置是有機-陶瓷，且被鍵合到所述導電裝置。
23.權(quán)利要求19所述的復合結(jié)構(gòu)，還包含所述電絕緣裝置外面的可連接到所述熱分布裝置用來為所述熱分布裝置提供熱容器的裝置。
24.權(quán)利要求19所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述導電網(wǎng)絡(luò)和熱分布裝置由曲線元件構(gòu)成。
25.權(quán)利要求24所述的復合結(jié)構(gòu)，其中導電網(wǎng)絡(luò)和熱分布裝置由涂敷有在高于475℃下分解的有機樹脂的元件構(gòu)成。
26.權(quán)利要求25所述的復合結(jié)構(gòu)，還包含支持結(jié)構(gòu)，且所述熱分布裝置被固定到所述支持結(jié)構(gòu)。
27.權(quán)利要求26所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述支持結(jié)構(gòu)包括所述熱分布裝置的熱容器。
28.權(quán)利要求18所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述電絕緣裝置是陶瓷，并通過在低于475℃下形成的共價鍵合而鍵合到所述導電裝置。
29.權(quán)利要求20所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述電絕緣裝置是有機-陶瓷，并通過在低于475℃下形成的共價鍵合而鍵合到所述導電裝置。
30.權(quán)利要求29所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述熱分布裝置由至少一個熱沉構(gòu)成，部分所述熱沉可被連接到至少一個半導體器件。
31.權(quán)利要求18所述的復合結(jié)構(gòu)，其中至少一個半導體器件與所述導電裝置組合。
32.權(quán)利要求16所述的復合結(jié)構(gòu)，其中至少一個半導體器件與所述導電裝置和所述熱分布裝置組合。
33.一種用在至少一個半導體器件上的復合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方法，它包含下列步驟提供至少一個導電體以形成部分電網(wǎng)絡(luò)；提供至少一個導熱體以形成部分熱網(wǎng)絡(luò)；以及借助于在所述導電體與所述介電材料之間形成直接共價鍵合，將介電材料涂敷到所述導電體，所述熱網(wǎng)絡(luò)和所述電網(wǎng)絡(luò)被所述介電材料包圍。
34.權(quán)利要求33所述的復合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方法，還包含在涂敷所述介電材料的步驟之前提供至少一個所述介電材料中的電容器的步驟，所述至少一個電容器被電連接在所述電網(wǎng)絡(luò)與導電元件之間。
35.權(quán)利要求33所述的復合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方法，還包含提供具有至少一個導電布線區(qū)段并使所述電網(wǎng)絡(luò)與所述熱網(wǎng)絡(luò)電絕緣的步驟。
36.權(quán)利要求33所述的復合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方法，還包含在涂敷所述介電材料之前將所述熱網(wǎng)絡(luò)固定到安裝支持件上的步驟。
37.權(quán)利要求33所述的復合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方法，還包含選擇性地清除所述導電體的部分主表面以確定至少一個用來在其上安裝半導體器件的電極區(qū)的步驟。
38.權(quán)利要求33所述的復合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方法，其中所述介電材料包含鋁基陶瓷。
39.權(quán)利要求33所述的復合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方法，其中所述介電材料包含有機-陶瓷。
40.權(quán)利要求33所述的復合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方法，還包含借助于噴涂熱解含有聚乙烯醇縮丁醛的羧酸先質(zhì)的溶液而制作復合結(jié)構(gòu)的步驟。
41.權(quán)利要求33所述的復合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方法，其中所述介電材料包含二氧化硅基陶瓷。
42.權(quán)利要求33所述的復合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方法，還包含將至少一個半導體器件電連接到所述導電體的步驟。
43.權(quán)利要求33所述的復合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方法，還包含將至少一個半導體器件連接到所述導電體和所述導熱體。
44.權(quán)利要求1所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述介電元件包含鋁基陶瓷材料。
45.權(quán)利要求1所述的復合布線結(jié)構(gòu)，其中所述介電元件包含二氧化硅基陶瓷材料。
46.一種用在至少一個半導體器件上的復合結(jié)構(gòu)，它包含表面上安裝有至少一個半導體器件的用于與其電連接的第一導電元件，介電元件，所述介電元件具有鍵合于所述第一導電元件的主表面；由至少一個埋置在所述陶瓷元件中的導電布線區(qū)段構(gòu)成的導電網(wǎng)絡(luò)，所述至少一個布線區(qū)段被電連接到所述第一導電元件；埋置在所述陶瓷元件中且電隔離于所述導電網(wǎng)絡(luò)的熱分布網(wǎng)絡(luò)，所述熱分布網(wǎng)絡(luò)能夠有效地耗散半導體器件工作過程中產(chǎn)生的熱；以及第二導電元件，所述第二導電元件在其與所述第一導電元件相反的一側(cè)上鍵合于所述介電元件。
47.權(quán)利要求46所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述介電元件是陶瓷。
48.權(quán)利要求46所述的復合結(jié)構(gòu)，其中所述介電元件是有機-陶瓷。
全文摘要
一種用在至少一個半導體器件(16)上的復合布線結(jié)構(gòu)(10)。此復合布線結(jié)構(gòu)具有其上為電連接于其上可以安裝半導體器件的第一導電元件(12)。由陶瓷或有機—陶瓷復合材料構(gòu)成的介電元件(20),被鍵合于第一導電元件(12),并含有埋置在其中的導電網(wǎng)絡(luò)(24)和熱分布網(wǎng)絡(luò)(26)?？梢詫⒌诙щ娫?32)與復合布線結(jié)構(gòu)組合,以電容器(64)電連接于導電網(wǎng)絡(luò)(24)和第二導電元件(32)之間。在不足以對導電網(wǎng)絡(luò)和熱分布網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)完整性產(chǎn)生不利影響的溫度下,可以以直接共價鍵合的形式,形成介電元件與導電元件之間的鍵合。
文檔編號H01L23/64GK1245629SQ97181620
公開日2000年2月23日 申請日期1997年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月30日
發(fā)明者皮埃爾·L·德羅什蒙特, 彼特·H·法默 申請人:皮埃爾·L·德羅什蒙特