印刷电路板和用于制造印刷电路板的方法技术

本发明专利技术涉及一种嵌入有功率芯片的印刷电路板，其中，功率芯片与印刷电路板之间的互连由微米/纳米线构成，印刷电路板包括设置功率芯片的腔，并且其中，该腔进一步填充有电介质流体。

Printed Circuit Board and Method for Manufacturing Printed Circuit Board

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】印刷电路板和用于制造印刷电路板的方法
本专利技术总体涉及嵌入有功率芯片的印刷电路板和用于制造嵌入有功率芯片的印刷电路板的方法。
技术介绍
功率芯片嵌入印刷电路板(PCB)正在进入市场，因为与陶瓷基板上的较常规的功率芯片组件相比，它是低成本、低阻抗、低电磁干扰且高效冷却的技术。然而，仍然存在的问题是功率芯片与印刷电路板的铜焊盘之间的互连的可靠性。传统上，互连是使用焊接、烧结、直接铜淀积或使用导电粘合剂来执行的。当组件经受热机械应力时，例如由于热膨胀系数的不匹配和热梯度，会损坏互连而最终导致功率模块的故障。为了克服上述问题，提出了由微米/纳米铜线构成的软互连。纳米线与其直径相比具有大的长度，并且是足够柔性的以在低应变和低应力下形变。它们具有较高的密度，形成纳米线森林，以有效传递电流和热。由此，由于芯片与印刷电路板之间的热效应而引起的机械位移在不对其造成损坏的情况下被纳米线吸收。
技术实现思路
技术问题然而，纳米线可能在热、电流和压力的混合作用下，受到粘结/集聚/氧化。这种集聚导致纳米线森林变硬/熔化，然后互连失去其柔性。本专利技术的目的是允许功率芯片与印刷电路板之间的热阻减小，热电容增大，防止纳米线氧化并防止纳米线由于热和电流的共同作用而集聚在一起。问题的解决方案为此，本专利技术关于一种印刷电路板，该印刷电路板嵌入有功率芯片，其中，功率芯片与印刷电路板之间的互连由微米/纳米线构成，印刷电路板包括设置所述功率芯片的腔，其特征在于所述腔还填充有电介质流体。为此，本专利技术还关于一种用于制造印刷电路板的方法，该印刷电路板嵌入有功率芯片，其中，功率芯片与印刷电路板之间的互连由微米/纳米线构成，所述印刷电路板包括设置所述功率芯片的腔，其特征在于所述方法包括用电介质流体填充所述腔的步骤。由此，保护微米/纳米线不受粘结、集聚、氧化的影响，并且加强了在MOSFET的情况下，诸如栅漏、源漏或栅源的不同电位之间的隔离。根据特定特征，所述电介质流体是隔离性硅凝胶或油脂或电介质油。由此，系统可以使用低成本且可靠的电介质流体。根据特定特征，所述电介质流体在腔填充期间具有低粘性，以允许所述流体适当地填充在所述腔的容积并且填充在所述纳米线之间。由此，腔的整个剩余容积用电介质流体填充，并且更好地保护微米/纳米线不受粘结、集聚、氧化的影响，并且加强了在MOSFET的情况下，诸如栅漏、源漏或栅源的不同电位之间的隔离。根据特定特征，所述电介质流体是两相材料。由此，跃迁能用于在冲击电流期间使温度稳定，由此提高了器件的鲁棒性。根据特定特征，所述印刷电路板还包括至少一个其他腔，用于使所述电介质流体能够收缩进入和离开所述至少一个其他腔。由此，可以减小第一腔内的压力变化。根据特定特征，所述印刷电路板还包括孔，该孔使得所述电介质流体填充在所述腔内，并且在所述腔内填充所述电介质流体之后，该孔用树脂填满。由此，在组装嵌入有功率芯片的印刷电路板之后，实现腔的填充，并且可以使用较标准的工艺。根据特定特征，所述印刷电路板还包括柔性膜，在流体伴随着该流体的温度和/或相变而膨胀或收缩时，柔性膜形变。由此，可以减小第一腔的压力变化。根据特定特征，所述印刷电路板还包括孔，该孔使得所述电介质流体填充在所述腔内，并且在所述腔内填充所述电介质流体之后，所述孔由柔性膜封闭。由此，膜还充当孔，并且简化了制造工艺。本专利技术的特性将通过阅读以下示例性实施方式的描述而更加清楚地呈现，所述描述参照附图来进行。附图说明[图1a]图1a表示根据本专利技术的制造旨在嵌入功率芯片的印刷电路板的第一部分的第一步骤。[图1b]图1b表示根据本专利技术的制造旨在嵌入功率芯片的印刷电路板的第二部分的第一步骤。[图2]图2表示根据本专利技术的制造旨在嵌入功率芯片的印刷电路板的第二部分的第二步骤。[图3]图3表示根据本专利技术的制造旨在嵌入功率芯片的印刷电路板的第二部分的第三步骤。[图4]图4表示根据本专利技术的嵌入有功率芯片的印刷电路板。[图5]图5表示根据本专利技术的嵌入有功率芯片的印刷电路板的第一形变例的示例。[图6]图6表示根据本专利技术的嵌入有功率芯片的印刷电路板的第二形变例的示例。[图7]图7表示根据本专利技术的嵌入有功率芯片的印刷电路板的第三形变例的示例。[图8]图8表示根据本专利技术的嵌入有功率芯片的印刷电路板的制造方法的示例。[图9]图9表示根据本专利技术的嵌入有功率芯片的印刷电路板的第四形变例的示例。具体实施方式图1表示根据本专利技术的制造旨在嵌入功率芯片的印刷电路板的第一部分的第一步骤。根据本专利技术的旨在嵌入功率芯片的印刷电路板的第一部分由印刷电路板Pcba构成，印刷电路板Pcba由FR4材料和铜层Cua构成。纳米线Nwa设置在铜层Cua的部分上。在图1a的示例中，纳米线建立在印刷电路板的第一部分的铜焊盘上。另选地，纳米线建立在功率芯片本身上。例如，通过将多孔氧化铝层附接/生长到铜表面，铜电镀以及选择性蚀刻该层而形成纳米线。所形成的纳米线通常是具有10μm的数量级的长度和100nm的数量级的直径的线。长度与直径之间的比例通常高于10。纳米线的数量足够多，例如，每平方厘米至少一百万个，并且纳米线可以覆盖已处理表面的超过50％，以提供高密度截面。处理纳米线，以获得一致高度，由此促进与功率芯片的表面的同质接触。这可以例如，通过多孔层蚀刻前的研磨步骤来进行。为了防止因热和电流的共同作用而引起的线的粘结，可以添加表面涂布的步骤。例如，经由诸如化学气相沉积、电解沉积无电镀、或上述技术的组合的淀积技术，在纳米线的外表面上可以淀积非粘合材料的涂布层。图1b表示根据本专利技术的制造旨在嵌入功率芯片的印刷电路板的第二部分的第一步骤。根据本专利技术的旨在嵌入功率芯片的印刷电路板的第二部分由印刷电路板Pcbb1至Pcbb3构成，印刷电路板Pcbb1至Pcbb3由FR4材料构成，并且印刷电路板Pcbb3进一步由铜层Cub构成。纳米线Nwb设置在铜层Cub的部分上。在图1b的示例中，纳米线建立在印刷电路板的第二部分的铜焊盘上。另选地，纳米线建立在功率芯片本身上。例如，通过将多孔氧化铝层附接/生长到铜表面，铜电镀以及选择性蚀刻层而形成纳米线。所形成的纳米线通常是具有10μm的数量级的长度和100nm的数量级的直径的线。长度与直径之间的比例通常高于10。纳米线的数量足够多，例如，每平方厘米至少一百万个，并且纳米线可以覆盖已处理表面的超过50％，以提供高密度截面。处理纳米线，以获得一致高度，由此促进与功率芯片的表面的同质接触。这可以例如，通过多孔层蚀刻之前的研磨步骤进行。为了防止因热和电流的共同作用而引起的线的粘结，可以添加表面涂布的步骤。例如，经由诸如化学气相沉积、电解沉积无电镀、或上述技术的组合的淀积技术，在纳米线的外表面上可以淀积非粘合材料的涂布层。印刷电路板Pcbb1包括填充件Sp1，其旨在将功率芯片设置在正确位置。印刷电路板Pcbb2包括填充件Sp2，其旨在将功率芯片设置在正确位置。图2表示根据本专利技术的制造旨在嵌入功率芯片的印刷电路板的第二部分的第二步骤。在制造了印刷电路板的第二部分时，将功率芯片Di设置在由印刷电路板Pcbb1至Pcbb3形成的腔中。功率芯片Di的位置由填充件Sp1和Sp2确定。设置在铜层Cub上的纳米线与功率芯片Di的漏极Dr接触。为了得到高电导性和高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种印刷电路板，该印刷电路板嵌入有功率芯片，其中，该功率芯片与该印刷电路板之间的互连由微米/纳米线构成，所述印刷电路板包括设置所述功率芯片的腔，其特征在于所述腔还填充有电介质流体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.11 EP 17151014.21.一种印刷电路板，该印刷电路板嵌入有功率芯片，其中，该功率芯片与该印刷电路板之间的互连由微米/纳米线构成，所述印刷电路板包括设置所述功率芯片的腔，其特征在于所述腔还填充有电介质流体。2.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述电介质流体是隔离性硅凝胶或油脂或电介质油。3.根据权利要求2所述的印刷电路板，其特征在于，所述电介质流体在腔填充期间具有低粘性，以允许所述流体适当地填充在所述腔的容积中并填充在所述纳米线之间。4.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述电介质流体是两相材料。5.根据权利要求1至4中任一项所述的印刷电路板，其特征在于，所述印刷电路板还包括至少一个其他腔，使得所述电介质流体能够收缩进入和离开所述至少一个其他腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·德格雷纳，S·莫洛夫，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP