一种电子器件及其表面加工方法技术

本申请提供了一种电子器件及其表面加工方法，该电子器件包括散热基底以及与散热基底连接的发热芯片，该方法包括：在散热基底的远离发热芯片的一侧设置第一掩膜体，第一掩膜体具有第一通孔；采用冷喷涂工艺，向第一掩膜体的表面喷涂金属粉末，使金属粉末沉积在第一掩膜体的表面以及第一掩膜体的第一通孔区域；去除第一掩膜体，使得电子器件的表面形成孔隙结构。本申请通过冷喷涂低温制程的优势，对电子器件的表面进行加工处理，增加其表面的孔隙率大小，能够提高电子器件的沸腾换热性能，从而加快电子器件的散热。此外，本申请采用低温制程，能够避免高温制程对电子器件的内部芯片产生的影响，制作稳定性较好，能够进行大规模制作使用。作使用。作使用。

【技术实现步骤摘要】
一种电子器件及其表面加工方法


[0001]本申请涉及材料加工
，更为具体地，涉及一种电子器件及其表面加工方法。

技术介绍

[0002]随着移动互联网、云计算、大数据、人工智能等新兴领域快速发展，电子器件集成度提高，芯片的功耗密度也越来越大，传统的风冷、液冷等散热方式已经不能满足大功率高功率密度器件(如，绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT))日益增长的散热需求。
[0003]沸腾相变换热常用于高热流密度场景，相比于风冷、液冷等技术具有较高的换热系数，因此，对有效解决大功率高功率密度器件散热问题具有重要意义。在沸腾相变换热中，换热能力大小与表面处理工艺具有强相关性，电子器件的表面孔隙率越大，沸腾换热能力越强，因此提高电子器件的表面孔隙率是目前主要研究方向之一。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种电子器件及其表面加工方法，目的在于提高电子器件的表面孔隙率，从而加快电子器件的散热。
[0005]第一方面，提供了一种电子器件的表面加工方法，所述电子器件包括散热基底以及与所述散热基底连接的发热芯片，所述方法包括：在散热基底的远离发热芯片的一侧设置第一掩膜体，所述第一掩膜体具有第一通孔；采用冷喷涂工艺，向所述第一掩膜体的表面喷涂金属粉末，使金属粉末沉积在所述第一掩膜体的表面以及所述第一掩膜体的第一通孔区域；去除所述第一掩膜体，使得所述电子器件的表面形成孔隙结构。其中，该电子器件可以为大功率高功率密度器件(如，IGBT器件)。<br/>[0006]应理解，去除第一掩膜体后，原来的第一掩膜体所在的位置处可形成孔隙。
[0007]还应理解，本申请中使用冷喷涂低温制程，对第一掩膜体的材质没有限制，第一掩膜体可以采用金属材质，也可以采用非金属材质，如玻璃材质、高分子非金属材质等。
[0008]在本申请实施例中，通过冷喷涂低温制程的优势和掩膜刻蚀成熟性，对电子器件的表面进行加工处理，增加其表面的孔隙率大小，能够提高电子器件的沸腾换热性能，从而加快电子器件的散热。此外，本申请采用低温制程，能够避免高温制程对电子器件的内部芯片产生的影响，制作稳定性较好，能够进行大规模制作使用。
[0009]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，在去除所述第一掩膜体之前，所述方法还包括：在喷涂金属粉末的第一掩膜体的表面设置第二掩膜体，所述第二掩膜体具有第二通孔；采用冷喷涂工艺，向所述第二掩膜体的表面喷涂金属粉末，使金属粉末沉积在所述第二掩膜体的表面以及所述第二掩膜体的第二通孔区域；其中，所述方法还包括：去除所述第二掩膜体。
[0010]示例性的，该电子器件可以为IGBT器件，该第一掩膜体可以采用4
×
4矩阵的圆孔
结构，圆孔直径为1mm；该第二掩膜体可以采用2/1/2的5个圆孔结构，圆孔直径为2mm。通过设置第一通孔与第二通孔不同，使得每层的沉积层的孔隙结构不同。
[0011]在本申请实施例中，通过对大功率高功率密度器件(如IGBT)的表面进行二次加工，即将预先将设计出的掩膜体(包括第一掩膜体和第二掩膜体)设置在散热基底表面，并将喷粉颗粒沉积在掩膜体以外的基材上，之后可以用刻蚀工艺反应掉掩膜体，使IGBT器件的表面形成3D镂空结构，增大IGBT器件的表面孔隙率，从而可以大幅增加沸腾换热性能。此外，可以设置不同的掩膜体，形成不同的孔隙结构，满足不同的电子器件的换热需求。
[0012]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一掩膜体为金属材质，所述第一掩膜体的金属活动性比所述喷涂的金属粉末的金属活动性高，其中，所述去除所述第一掩膜体包括：采用蚀刻工艺，蚀刻所述第一掩膜体，使得所述电子器件的表面形成孔隙结构。
[0013]需要说明的是，第二掩膜体也可以采用上述蚀刻工艺去除。
[0014]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一掩膜体的热膨胀系数比所述喷涂的金属粉末的热膨胀系数大，其中，所述去除所述第一掩膜体包括：通过热胀冷缩，去除所述第一掩膜体，使得所述电子器件的表面形成孔隙结构。
[0015]需要说明的是，第二掩膜体也可以采用上述热胀冷缩的方式去除。
[0016]在一个示例中，掩膜体(包括第一掩膜体和第二掩膜体)可以采用金属活动性较高的金属材料(如，铝、锌、镁等)，掩膜体的金属活动性比喷涂的金属粉末的金属活动性高。在这种情况下，可以采用化学方法，通过蚀刻工艺去除掩膜体。
[0017]示例性的，掩膜体可以采用铝材质，采用蚀刻工艺蚀刻掩膜体时，可以利用碱性的氢氧化钠与铝碱性反应，化学反应式：2Al+2H2O+2NaOH＝2NaAlO2+3H2
↑
，蚀刻掉铝材质的掩膜体，从而形成多孔结构，使得所述电子器件的表面形成孔隙结构。
[0018]在另一个示例中，掩膜体(包括第一掩膜体和第二掩膜体)可以选择热膨胀系数比喷涂的金属粉末的热膨胀系数大的材质。也就是说，掩膜体的热胀冷缩效果比喷涂的金属粉末的热胀冷缩效果明显，在这种情况下，可以采用物理方法去除掩膜体。
[0019]在又一个示例中，掩膜体(包括第一掩膜体和第二掩膜体)可以采用金属活动性比喷涂的粉末的金属活动性高的金属材料(如，铝、锌、镁等)，且其材质的热膨胀系数比喷粉材质的热膨胀系数大。在这种情况下，既可以采用化学方法又可以采用物理方法，去除掩膜体。
[0020]在本申请实施例中，可以根据掩膜体与喷涂的金属粉末之间的材料区别，选择合适的方法(物理方法或化学方法)去除掩膜体，使电子器件的表面形成孔隙结构。
[0021]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一掩膜体和所述第二掩膜体的截面为凹面、凸面或平面，所述截面垂直于所述散热基底与所述发热芯片的连接面。
[0022]应理解，在本申请实施例中可以不对掩膜体的形状进行限定，也就是说，掩膜体的截面可以为凹面、凸面或平面，其中，当第一掩膜体和第二掩膜体的截面为凸面时，通过设置第一掩膜体和第二掩膜体进行加工得到的电子器件，其表面换热能力相对较好。
[0023]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一掩膜体和所述第二掩膜体的设置位置与所述发热芯片的热点位置相对应。
[0024]在一个示例中，掩膜体(包括第一掩膜体和第二掩膜体)在第一平面上的投影可以
覆盖发热芯片的热点位置(即热源位置)，第一平面为散热基底与发热芯片的连接面。
[0025]在一个示例中，掩膜体(包括第一掩膜体和第二掩膜体)的设置位置与发热芯片的热点位置相对应可以理解为：掩膜体的中心点与发热芯片的热点沿第一方向的投影重合，该第一方向为垂直于散热基底与发热芯片的连接面的方向。
[0026]在本申请实施例中，通过将掩膜体设置于发热芯片的热点位置处，即可以在IGBT器件的热点处有针对性的设置多孔，提高热点处表面换热能力，芯片超温风险小。
[0027]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述电子器件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子器件的表面加工方法，其特征在于，所述电子器件包括散热基底以及与所述散热基底连接的发热芯片，所述方法包括：在所述散热基底的远离所述发热芯片的一侧设置第一掩膜体，所述第一掩膜体具有第一通孔；采用冷喷涂工艺，向所述第一掩膜体的表面喷涂金属粉末，使金属粉末沉积在所述第一掩膜体的表面以及所述第一掩膜体的第一通孔区域；去除所述第一掩膜体，使得所述电子器件的表面形成孔隙结构。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一掩膜体为金属材质，所述第一掩膜体的金属活动性比所述喷涂的金属粉末的金属活动性高，其中，所述去除所述第一掩膜体包括：采用蚀刻工艺，蚀刻所述第一掩膜体，使得所述电子器件的表面形成孔隙结构。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一掩膜体的热膨胀系数比所述喷涂的金属粉末的热膨胀系数大，其中，所述去除所述第一掩膜体包括：通过热胀冷缩，去除所述第一掩膜体，使得所述电子器件的表面形成孔隙结构。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一掩膜体的设置位置与所述发热芯片的热点位置相对应。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在去除所述第一掩膜体之前，所述方法还包括：在喷涂金属粉末的第一掩膜体的表面设置第二掩膜体，所述第二掩膜体具有第二通孔；采用冷喷涂工艺，向所述第二掩膜体的表面喷涂金属粉末，使金属粉末沉积在所述第二掩膜体的表面以及所述第二掩膜体的第二通孔区域；其中，所述方法还包括：去除所述第二掩膜体。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过机械加工、3D打印或冲压工艺，制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王广平，洪芳军，陈杰，赵舒然，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：