CN202888170U - 一种工作温度可控的多芯片组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种温度可控多芯片组件，具有管壳基座、管脚、多层低温共烧陶瓷基片、片式元件、集成电路芯片Ⅰ、集成电路芯片Ⅱ、阻带和导带/键合区；多层共烧陶瓷基片由多层陶瓷烧结而成，在每一层含有金属化通孔、导带、裕量较大的阻带；在多层共烧陶瓷基片的第二层陶瓷版上埋置有厚膜热敏电阻，其位置正对温度较敏感的集成电路芯片Ⅰ；在该基片正面用多芯片三维平面方式集成有导带、阻带、集成电路芯片Ⅰ、集成电路芯片Ⅱ、小容量电感、电容和微型元器件；在该基片背面集成有半导体热电致冷器。使用本实用新型的器件长期工作在某一特定的工作温度范围内，能确保器件长期工作的温度稳定性，提高器件的长期可靠性。

Description

一种工作温度可控的多芯片组件

技术领域

本实用新型涉及多芯片组件（简称MCM），进一步来说，涉及厚膜多层低温共烧陶瓷多芯片组件（简称MCM-C），尤其涉及工作温度可控厚膜多层低温共烧陶瓷多芯片组件。 

背景技术

在同一封装体内安装多个半导体芯片的器件为多芯片组件。原有的多芯片组件是将厚膜低温多层共烧陶瓷（简称LTCC）基片直接装贴在管壳基座上，然后在LTCC基片上丝网印刷、烧结厚膜导体浆料或厚膜电阻浆料，对烧结后的厚膜电阻进行激光修调，装贴半导体芯片、片式元器件，再采用键合丝键合，连接整个电路，最后在特定气氛中将管基和管帽进行密封而成。 

由于MCM多芯片组件集成的集成密度高，集成容量大，因而产生的热量就相应增大，给使用过程中的散热设计、散热手段、散热环境带来很多困难，使用环境要求较高，使用配套成本大幅增加，限制多芯片组件产品的使用。 

经检索，涉及多芯片组件的专利申请件有20件，但涉及温度可控的多芯片组件的仅有1件，即CN1489200号《多芯片组件和多芯片关闭方法》，该专利提供一个在第一设置温度时关闭自己的用于稳压的半导体芯片，和一个与用于稳压的半导体芯片位于同一封装体内，在第二设置温度时关闭自己的用于放大器的半导体芯片。显然，该技术方案与温度可控多芯片组件的集成没有关系。其它专利申请件更与温度可控多芯片组件无关。 

发明内容

 本实用新型的目的是提供一种温度可控多芯片组件，使器件长期工作在某一特定的工作温度范围内，能确保器件长期工作的温度稳定性，提高器件的长期可靠性。 

 为实现上述目标，发明人提供的温度可控多芯片组件，具有原有温度可控多芯片组件的管壳基座、管脚、LTCC多层低温共烧陶瓷基片、片式元件、集成电路芯片1、集成电路芯片2、阻带和导带/键合区；所用LTCC多层共烧陶瓷基片由多层陶瓷烧结而成，在每一层含有金属化通孔、导带、裕量较大的阻带；与原有组件不同的是，在LTCC多层共烧陶瓷基片的第二层陶瓷版上埋置有厚膜热敏电阻，其位置正对温度较敏感的集成电路芯片；在该基片正面用多芯片三维平面方式集成有导带、阻带、集成电路芯片、小容量电感、电容和微型元器件；在该基片背面集成有半导体致冷器，并分别从N型半导体、P型半导体的两端通过通孔的形式连接到表面键合区。 

上述陶瓷基片材料为氮化铝（Al₃N₄）陶瓷。 

上述厚膜热敏电阻是采用丝网印刷的方式，将厚膜电子浆料按规定的图形印刷在陶瓷基片上埋置的。 

上述阻带无需调阻。 

上述半导体致冷器，是由P型半导体和N型半导体组成的PN结，固定在底层氮化铝陶瓷基片的底面的。 

 PN结的工作原理是：当PN结反偏工作时（即N型半导体引出端接正电源、P型半导体接负电源），混合集成面致冷，器件内部工作温度下降；当PN结正偏工作时（即N型半导体引出端接负电源、P型半导体接正电源），混合集成面致热，器件内部工作温度上升。 

厚膜热敏电阻是器件内部的热敏电阻，其作用是用于检测器件内部工作环境温度，跟踪电阻的变化及两端电压的变化；用于控制可控双向开关电路，以控制半导体致冷器的电流方向，控制升温或降温频率，以达到温度控制的目的。 

本实用新型有以下特点：①器件内部工作温度可控，可起到“恒温室”的作用，在一定外界温度范围内，不受外界环境温度变化的影响，器件性能参数指标基本上不发生温度漂移，工作稳定可靠；② 能提升器件的长期可靠性；③ 可在125℃～180℃的高温环境中工作；④ 可在-80℃～-55℃以下的低温环境中工作；⑤ 在工作状态下，对温度敏感器件可起到良好的温度稳定和调节作用；⑥ 对功率集成电路芯片，可起到快速降温作用，对器件具有良好的温度保护功能。本实用新型广泛应用于航天、航空、船舶、精密仪器、地质勘探、石油勘探、其他野外作业、通讯、工业控制等领域，具有广阔的市场前景。 

附图说明

图1为本实用新型的温度可控多芯片组件结构示意图。 

 图中，1为管壳基座，2为管脚，3为LTCC多层低温共烧陶瓷基片，4为片式元件，5为集成电路芯片Ⅰ，6为集成电路芯片Ⅱ，7为阻带，8为导带/键合区，9为厚膜热敏电阻，10为半导体热电致冷器。 

LTCC多层低温共烧陶瓷基片中的虚线表示基片为多层，至少一层。 

具体实施方式

实施例：一种温度可控多芯片组件，其结构如图1所示，具有原有温度可控多芯片组件的管壳基座1、管脚2、LTCC多层低温共烧陶瓷基片3、片式元件4、集成电路芯片Ⅰ5、集成电路芯片Ⅱ6、阻带7和导带/键合区8；所用LTCC多层共烧陶瓷基片3由多层陶瓷烧结而成，在每一层含有金属化通孔、导带、裕量较大的阻带；与原有组件不同的是，在LTCC多层共烧陶瓷基片3的第二层陶瓷版上埋置有厚膜热敏电阻9，其位置正对温度较敏感的集成电路芯片Ⅰ5；在该基片正面用多芯片三维平面方式集成有导带、阻带7、集成电路芯片Ⅰ5、集成电路芯片Ⅱ6、小容量电感、电容和微型元器件；在该基片背面集成有半导体热电致冷器10，并分别从N型半导体、P型半导体的两端通过通孔的形式连接到表面键合区。陶瓷基片3材料为氮化铝陶瓷。 

Claims (4)

1.一种温度可控多芯片组件，它具有管壳基座(1)、管脚(2)、多层低温共烧陶瓷基片(3)、片式元件(4)、集成电路芯片Ⅰ(5)、集成电路芯片Ⅱ(6)、阻带(7)和导带/键合区(8)；多层共烧陶瓷基片(3)由多层陶瓷烧结而成，在每一层含有金属化通孔、导带、裕量较大的阻带；其特征在于在多层共烧陶瓷基片(3)的第二层陶瓷版上埋置有厚膜热敏电阻(9)，其位置正对温度较敏感的集成电路芯片Ⅰ(5)；在该基片正面用多芯片三维平面方式集成有导带、阻带(7)、集成电路芯片Ⅰ(5)、集成电路芯片Ⅱ(6)、小容量电感、电容和微型元器件；在该基片背面集成有半导体热电致冷器(10)，并分别从N型半导体、P型半导体的两端通过通孔的形式连接到表面键合区。

2.  如权利要求1所述的组件，其特征在于所述陶瓷基片(3)为氮化铝陶瓷。

3. 如权利要求1所述的组件，其特征在于所述厚膜热敏电阻(9)是采用丝网印刷的方式，将厚膜电子浆料按规定的图形印刷在陶瓷基片上埋置的。

4. 如权利要求1所述的组件，其特征在于所述半导体致冷器(10)，是由P型半导体和N型半导体组成的PN结，固定在底层氮化铝陶瓷基片(3)的底面。