厚膜混合集成电路的发展现状及趋势

厚膜混合集成电路是用丝网印刷和烧结等厚膜工艺在同一基片上制作无源网络，并在其上组装分立的半导体器件芯片或单片集成电路或微型元件，再外加封装而成的混合集成电路，厚膜混合集成电路是一种微型电子功能部件。

一、厚膜混合集成电路的特点及应用范围

厚膜混合集成电路的特点是元件参数范围广、精度和稳定度高、电路设计灵活性大、研制生产周期短，适合于多种小批量生产。在电性能上，它能耐受较高的电压、更大的功率和较大的电流。厚膜微波集成电路的工作频率更是可以达到4G赫兹以上。厚膜混合集成电路与半导体集成电路相互补充、相互渗透，广泛应用于军用、民用系统设备中，对电子设备的微型化起到了重要的推动作用。

随着技术的发展，厚膜混合集成电路使用范围日益扩大，主要应用于航天电子设备、卫星通信设备、电子计算机、通讯系统、汽车工业、音响设备、微波设备以及家用电器等。由此可见，厚膜混合集成电路业已渗透到许多工业部门。在欧洲，厚膜混合集成电路在计算机中的应用占主要地位，然后才是远程通信、通讯、军工与航空等部门。而在日本，消费类电子产品大量采用厚膜混合集成电路。美国则主要用于宇航、通讯和计算机，其中以通讯所占的比例最高。

在航空和宇航行业，厚膜混合集成电路由于其结构和设计的灵活性、小型化、轻量化、高可靠性、耐冲击和振动、抗辐射等特点，在机载通信、雷达、火力控制系统、导弹制导系统以及卫星和各类宇宙飞行器的通信、电视、雷达、遥感和遥测系统中获得大量应用。

在军工行业，厚膜电路一般用作高稳定度、高精度、小体积的模块电源，传感器电路，前置放大电路，功率放大电路等。在汽车行业，厚膜电路一般用作发电机电压调节器、电子点火器和燃油喷射系统。在计算机工业，厚膜电路一般用于集成存储器、数字处理单元、数据转换器、电源电路、打印装置中的热印字头等。

在民用通讯设备中，厚膜混合集成压控振荡器、模块电源、精密网络、有源滤波器、衰减器、线路均衡器、旁音抑制器、话音放大器、高频和中频放大器、接口阻抗变换器、用户接口电路、中继接口电路、二/四线转换器、自动增益控制器、光信号收发器、激光发生器、微波放大器、微波功率分配器、微波滤波器、宽带微波检波器等诸多产品均是采用厚膜混合集成电路。

在民用仪器仪表及机床数控行业，厚膜混合集成电路一般用于各种传感器接口电路、电荷放大器、小信号放大器、信号发生器、信号变换器、滤波器、IGBT等功率驱动器、功率放大器、电源变换器等。在其它领域，厚膜多层步线技术已成功用于数码显示管的译码、驱动电路，透明厚膜还用于冷阴极放电型、液晶型数码显示管的电极。

此外，厚膜技术在许多新兴的与电子技术交叉的边缘学科中也具有持续发展的潜力，有关门类有：磁学与超导膜式器件、声表面波器件、膜式敏感器件（热敏、光敏、压敏、气敏、力敏）、膜式太阳能电池、便携音箱锂电池、集成光路等。

二、厚膜混合集成电路的技术与产品发展现状

目前，由于厚膜混合集成电路在功率电路方面的优势，其主导产品主要集中在混合集成DC/DC变换器、调宽功放等功率类器件方面。

国外生产通用高可靠厚膜混合电路的主要厂家有：美国Crane Interpoint公司、美国VPT公司、美国International Rectifier公司、MDI公司、美国DDC公司、MSK公司、linear公司等。由于起步早，技术成熟，国际上厚膜混合集成电路已经广泛应用于空间领域、航天、航空、兵器、民用航天器、运输机及精密仪器设备领域，在军用、民用领域均发挥着重要的作用。

上世纪80年代混合集成电路的技术体现在表面安装技术方面，以表面贴装元器件大量应用，使得混合集成电路在高可靠性、体积小、重量轻等方面优势得到发挥。90年代则发展到MCM多芯片组件组装技术方面，从二维的MCM技术逐步过渡到三维的MCM立体组装技术，使得产品的组装效率得到大幅度的提高，产品的重量和体积也得到降低和缩小。2000年以后，混合集成技术则向着系统化方向发展，随着多层共烧、多层布线技术的成熟，SIP、SOP等一系列新兴混合集成技术层出不穷，把混合集成电路推广到了更多高端应用领域，在产品的功率密度、封装密度、功能的系统化等方面都有了长足的进步。

目前国内混合集成电路经过四十多年的发展，走过了（下转第67页）（上接第59页）仿制、改进的技术发展阶段，现在已经逐步进入了以自主研制、自主创新为主体的发展模式。随着混合集成电路应用范围越来越广，除了大量用于军事电子装备外，在消费类、通讯、汽车等领域也得到广泛应用，已为军工、民用电子装备提供了大量高端混合集成电路。 但是，与国外先进的混合集成技术相比较，国内混合集成技术目前尚未完全脱离技术跟仿的老路，在高端生产、调试、检测装备方面、高端原材料、浆料和半导体芯片方面都还要大量依赖进口，同时在产品的设计技术、工艺控制技术及相关支撑技术方面也都还有较大差距，还需要通过大量的努力和实践来缩小直至超越国际先进水平。

三、厚膜混合集成电路的发展趋势

厚膜混合集成技术产品将会随新技术的引入而不断地变化与扩展，这些新材料和新工艺技术会使产品的性能越来越强，可靠性越来越高，同时体积越来越小。总体而言，系统化、集成化、高功率密度化是厚膜混合集成技术未来发展的三大趋势，具体发展的方向如下：

开发应用多层布线。高密度组装和三维电路，向具有单元系统功能的大规模厚膜混合集成电路发展。

开发价廉质优的各种新型基板材料、浆料与包封材料，如 SIC基板、外壳、瓷釉基板、 G-10环氧树脂板等，贱金属系浆料、树脂浆料等，高温稳定性良好的包装材料与玻璃低温包封材料等。

采用各种新型片式元器件，如微型封装结构器件（SOT、QFN），功率微型模压管，大功率晶体管，各种半导体集成电路芯片，各种片式电阻器、电容器、电感器与各种片式可调器件、R网络、C网络、RC网络、二极管网络、三极管网络等。

充分发挥厚膜混合集成电路的特长，继续向多功能、大功率方向发展，并不断改进材料和工艺，进一步提高产品的稳定性和可靠性，降低生产成本，以增强厚膜混合集成电路的生命力和在电子产品市场的竞争能力。

在利用厚膜集成技术的基础上，综合运用表面组装技术、薄膜集成技术、半导体微细加工技术和各种特殊加工技术，制备多品种、多功能、高性能、低成本的微型电路，如厚膜微片电路、厚薄膜混合集成电路、高灵敏度厚膜传感器及其它各种新型电路等。

推广 CAD、CAM与CAT技术在厚膜混合集成电路设计和制造过程中的应用，生产工艺逐步向机械化、半自动化、全自动化方向过渡，不断提高生产效率，降低生产成本与改善厚膜混合集成电路的可靠性。

（作者单位：中国电子科技集团公司第四十三研究所）

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