具有微结构腔室的封装基板及其制备方法技术

本申请涉及封装基板制造技术领域，具体而言，涉及一种具有微结构腔室的封装基板及其制备方法。具有微结构腔室的封装基板的制备方法包括：提供具有第一金属层的基材板；在第一金属层上电镀形成第二金属层，其中，第二金属层包括多个间隔分布的柱体结构以及围设于多个柱体结构外周的边框结构；边框结构上开设有相变介质注入口；在第二金属层上形成金属盖板，以使金属盖板、边框结构以及第一金属层共同构成腔室；经相变介质注入口向腔室内灌注相变介质，并封闭腔室。本申请的具有微结构腔室的封装基板的制备方法，可有效降低将功率器件的热量传导至散热器件的热阻，使得单位体积可以封装更高的功率密度的功率器件。装更高的功率密度的功率器件。装更高的功率密度的功率器件。

【技术实现步骤摘要】
具有微结构腔室的封装基板及其制备方法


[0001]本申请涉及封装基板制造
，具体而言，涉及一种具有微结构腔室的封装基板及其制备方法。

技术介绍

[0002]封装基板可为芯片等功率器件提供电连接、保护、支撑、散热、组装等功效，以实现多引脚化，缩小封装产品体积、改善电性能及散热性、超高密度或多器件模块化的目的。为了对功率器件进行有效散热，封装基板上常安装散热器件，散热器件一般是通过热界面材料(TIM，thermal interface material)连接与封装基板连接。随着第三代半导体的进步，功率器件的封装功率密度越来越高，对封装基板的复合导热系数要求越来越高及热阻期望越来越小。
[0003]为了实现有效减小热阻，目前，常采用的方式是在高导热基材上单面或双面覆铜得到封装基板，通过覆铜面积的增加和铜厚的增加来改善导热减小热阻。但是，铜的导热系数有限，导致热阻减小的效果不佳，且成本和目前的技术水平限制了将铜替换为石墨烯、钻石以及碳纳米管等其他高导热材料。此外，散热器件与封装基板通过TIM连接的方式，TIM的导热系数较低或在导热方向上的导热系数较低，导致封装基板与散热器件之间的导热依旧存在较大的热阻，不利于散热器件对功率器件进行有效散热。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种具有微结构腔室的封装基板及其制备方法，其旨在改善现有的封装基板将功率器件的热量传导至散热器件的热阻较大的技术问题。
[0005]第一方面，本申请提供一种具有微结构腔室的封装基板的制备方法，包括：/>[0006]提供具有第一金属层的基材板。
[0007]在第一金属层上电镀形成第二金属层；其中，第二金属层包括多个间隔分布的柱体结构以及围设于多个柱体结构外周的边框结构；边框结构上开设有相变介质注入口。
[0008]在第二金属层上形成金属盖板，以使金属盖板、边框结构以及第一金属层共同构成腔室。
[0009]经相变介质注入口向腔室内灌注相变介质，并封闭腔室。
[0010]本申请采用电镀增材的方式在基材板上形成内部具有多个间隔分布的柱体结构的腔室，实现了一体成型制备具有微结构腔室(即散热器件)的封装基板，无需通过TIM连接基材板和真空腔均热板(VC)器件，有效避免了由于设置TIM而导致的基材板与真空腔均热板(VC)之间的热阻较大的情况。
[0011]腔室内部的多个柱体结构形成毛细结构且腔室内部含有相变介质，使得一体成型制备的具有微结构腔室的封装基板形成同时具有热管(HP)和真空腔均热板(VC)的结构，使得热量可以同时在空间xyz三个方向上都能够快速扩散以实现快速导热，进而实现有效降低封装基板将功率器件的热量传导至散热器件的热阻，使得单位体积可以封装更高的功率
密度的功率器件。
[0012]此外，采用电镀增材的方式，可以有效形成高比表面积的柱体结构，可以有效控制腔室的厚度至任意厚度，也可以有效控制腔室的外形以及腔室内柱体的形状，使得制备得到的封装基板的适用范围更广。
[0013]在本申请第一方面的一些实施例中，基材板包括作为基底的陶瓷材料，第一金属层覆盖于基底上。
[0014]陶瓷材料的导热系数高、绝缘性能好以及物理化学性质稳定；陶瓷材料的热膨胀系数小，与芯片等功率器件的热膨胀系数接近；且陶瓷材料具有一定的刚性，有利于避免电镀时冷热温度变化而导致基材板的变形进而影响腔室内微结构的形状的现象，进而有利于使得热源快速扩散至整个基板，从而大大减少热阻。
[0015]在本申请第一方面的一些实施例中，第一金属层覆盖于基底上的方法包括：采用溅射或气相沉积的方式在基底的表面形成第一金属层。
[0016]由于基底的材质为绝缘的陶瓷材料，采用溅射或气相沉积的方式可实现在绝缘的基底上形成第一金属层，且使得基底与第一金属层之间的连接力较强，进而有利于提高一体成型制备的具有微结构腔室的封装基板的结构稳定性。
[0017]在本申请第一方面的一些实施例中，形成第二金属层的步骤包括：采用绝缘材料对第一金属层进行局部遮挡并形成露出第一金属层的第一图形区域，然后对基材板进行电镀以将第一图形区域的第一金属层加厚；其中，第一图形区域包括与柱体结构以及边框结构所对应的图形区域。
[0018]在形成金属盖板的步骤与向腔室内灌注相变介质的步骤之间还包括：去除绝缘材料。
[0019]采用上述方式，可以有效实现电镀形成具有多个间隔分布的柱体结构以及围设于多个柱体结构外周的边框结构的第二金属层。
[0020]在本申请第一方面的一些实施例中，形成第二金属层的步骤包括：在第一金属层上覆盖第一曝光显影膜，曝光显影得到露出第一金属层的第一图形区域；然后对基材板进行电镀以将第一图形区域的第一金属层加厚。
[0021]在形成金属盖板的步骤与向腔室内灌注相变介质的步骤之间还包括：去除腔室内和腔室外的第一曝光显影膜。
[0022]利用曝光显影原理，可以有效形成待镀图形，进而可以实现电镀形成具有多个间隔分布的柱体结构以及围设于多个柱体结构外周的边框结构的第二金属层。
[0023]在本申请第一方面的一些实施例中，形成金属盖板的步骤包括：采用物理气相沉积的方式在第二金属层上形成第三金属层，在第三金属层上覆盖第二曝光显影膜，曝光显影得到覆盖第三金属层的第二图形区域；刻蚀第三金属层的未被覆盖的区域，然后去除第二曝光显影膜。
[0024]在第三金属层上覆盖第三曝光显影膜，曝光显影得到露出第三金属层的第三图形区域，然后对第三金属层进行电镀以将第三图形区域的第三金属层加厚，去除第三曝光显影膜，得到金属盖板；其中，第二图形区域和第三图形区域均为与边框结构的边缘所对应的图形区域。
[0025]在本申请第一方面的一些实施例中，在去除第一曝光显影膜的步骤与向腔室内灌
注相变介质的步骤之间还包括：刻蚀位于边框结构区域外的第一金属层。
[0026]在本申请第一方面的一些实施例中，形成金属盖板的步骤包括：在第二金属层上焊接金属盖板。
[0027]在本申请第一方面的一些实施例中，在形成第二金属层的步骤与形成金属盖板的步骤之间还包括：刻蚀位于边框结构区域外的第一金属层。
[0028]在本申请第一方面的一些实施例中，封闭腔室的方法包括：压焊金属盖板的远离第二金属层的表面，以使相变介质注入口不与腔室连通。
[0029]通过压焊金属盖板的远离第二金属层的表面的方式，以使相变介质注入口不与腔室连通，使得不会形成突出的灌注结构，使得制备得到的封装基板的适用范围更广。
[0030]在本申请第一方面的一些实施例中，边框结构上开设的相变介质注入口的数量为两个，封闭腔室的方法包括：使用外接泵连通两个相变介质注入口，以使腔室内的相变介质能够循环流动。
[0031]上述设置方式，可以使得相变介质在腔室内能够循环流动，有利于进一步提高散热效果。
[0032]在本申请第一方面的一些实施例中，定义基底的厚度方向的两表面分别为第一表面和第二表面，当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有微结构腔室的封装基板的制备方法，其特征在于，包括：提供具有第一金属层的基材板；在所述第一金属层上电镀形成第二金属层；其中，所述第二金属层包括多个间隔分布的柱体结构以及围设于多个所述柱体结构外周的边框结构；所述边框结构上开设有相变介质注入口；在所述第二金属层上形成金属盖板，以使所述金属盖板、所述边框结构以及所述第一金属层共同构成腔室；经所述相变介质注入口向所述腔室内灌注相变介质，并封闭所述腔室。2.根据权利要求1所述的封装基板的制备方法，其特征在于，所述基材板包括作为基底的陶瓷材料，所述第一金属层覆盖于所述基底上。3.根据权利要求2所述的封装基板的制备方法，其特征在于，所述第一金属层覆盖于所述基底上的方法包括：采用溅射或气相沉积的方式在所述基底的表面形成所述第一金属层。4.根据权利要求1所述的封装基板的制备方法，其特征在于，形成所述第二金属层的步骤包括：采用绝缘材料对所述第一金属层进行局部遮挡并形成露出所述第一金属层的第一图形区域，然后对所述基材板进行电镀以将所述第一图形区域的所述第一金属层加厚；其中，所述第一图形区域包括与所述柱体结构以及所述边框结构所对应的图形区域；在形成所述金属盖板的步骤与向所述腔室内灌注相变介质的步骤之间还包括：去除所述绝缘材料。5.根据权利要求4所述的封装基板的制备方法，其特征在于，形成所述第二金属层的步骤包括：在所述第一金属层上覆盖第一曝光显影膜，曝光显影得到露出所述第一金属层的所述第一图形区域；然后对所述基材板进行电镀以将所述第一图形区域的所述第一金属层加厚；在形成所述金属盖板的步骤与向所述腔室内灌注相变介质的步骤之间还包括：去除所述腔室内和所述腔室外的所述第一曝光显影膜。6.根据权利要求5所述的封装基板的制备方法，其特征在于，形成所述金属盖板的步骤包括：采用物理气相沉积的方式在所述第二金属层上形成第三金属层，在所述第三金属层上覆盖第二曝光显影膜，曝光显影得到覆盖所述第三金属层的第二图形区域；刻蚀所述第三金属层的未被覆盖的区域，然后去除所述第二曝光显影膜；在所述第三金属层上覆盖第三曝光显影膜，曝光显影得到露出所述第三金属层的第三图形区域，然后对所述第三金属层进行电镀以将所述第三图形区域的所述第三金...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锐勋，王玉河，
申请(专利权)人：深圳市电通材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：