本公開涉及具有熱通孔和燒結結合的熱耗散結構的基板。描述具有燒結到熱通孔的熱耗散結構的基板。在一個例子中，一種微電子模塊包括在第一基板表面與第二基板表面之間的凹槽。一個或多個熱通孔在所述第一基板表面與內部凹槽表面之間延伸，其中所述熱通孔中的每一個具有在所述內部凹槽表面處暴露的內部末端。燒結金屬層在所述凹槽中且與所述熱通孔的所述內部末端物理接觸，并且熱耗散結構在所述凹槽中的所述燒結金屬層上方。所述熱耗散結構在所述凹槽內通過所述燒結金屬層附接到所述基板，并且所述熱耗散結構通過所述燒結金屬層熱耦合到所述熱通孔。合到所述熱通孔。合到所述熱通孔。
【技術實現步驟摘要】
具有熱通孔和燒結結合的熱耗散結構的基板
[0001]本專利技術涉及用于電路的基板，其更具體地涉及具有用于耗散電路系統生成的熱量的集成式結構的電路基板。
技術介紹
[0002]包含射頻(RF)半導體管芯和中央處理器管芯等大功率微電子裝置的微電子模塊通常會在操作期間生成大量熱量。因此，一些微電子模塊被制造成包含銅或其它金屬結構，以將熱量從熱點傳導出去且從外部耗散熱量。升高的局部溫度可以通過加速焊接點疲勞等常見故障模式減損裝置性能并降低微電子系統的可靠性。用于將熱量從熱點傳導出去的一種此類金屬結構是嵌入在模塊的基板內的金屬“塊”或“硬幣”。基板可以是無核基板、印刷電路板(PCB)或支撐產熱管芯的任何其它基板。塊或硬幣還可以用作產熱管芯的安裝表面且用作到基板內的接地平面的連接。
技術實現思路
[0003]根據各種實施例，描述一種基板，所述基板包括燒結到一體地形成于所述基板內的一個或多個熱通孔的固體熱耗散結構(例如，塊或硬幣)。在一個例子中，微電子模塊包括具有在一個或多個熱通孔上方的凹槽的基板，所述熱通孔在所述基板內且被配置成將熱量從所述基板的安裝表面上的管芯襯墊傳導出去。將可燒結、含金屬材料(或燒結前驅體材料)的層沉積在所述凹槽中與所述熱通孔的內部末端物理接觸，并且將金屬熱耗散結構插入所述凹槽中與所述可燒結層接觸。在低溫燒結工藝之后，所述金屬熱耗散結構在所述凹槽中附接到所述基板的內部表面，并且通過現燒結金屬層附接到所述熱通孔的所述內部末端。
[0004]在另一實施例中，一種微電子模塊具有基板，所述基板具有第一基板表面、第二基板表面和在所述第二基板表面中的凹槽，其中所述凹槽部分地由在所述第一基板表面與所述第二基板表面之間的內部凹槽表面限定。一個或多個熱通孔在所述第一基板表面與所述內部凹槽表面之間延伸，所述熱通孔中的每一個具有在所述內部凹槽表面處暴露的內部末端。燒結金屬層在所述凹槽中且與所述熱通孔的所述內部末端物理接觸，并且熱耗散結構在所述凹槽中的所述燒結金屬層上方。所述熱耗散結構在所述凹槽內通過所述燒結金屬層附接到所述基板，并且所述熱耗散結構通過所述燒結金屬層熱耦合到所述熱通孔。
[0005]在另外的實施例中，所述基板包括一個或多個電介質層和一個或多個導電層。在另外的實施例中，至少一些所述熱通孔填充有燒結金屬。在另外的實施例中，所述熱通孔包括與多個水平導電層互連的多個垂直結構。在另外的實施例中，所述熱通孔被配置為圓形、矩形和條形形狀中的至少一種。在另外的實施例中，所述熱耗散結構包括銅(Cu)、鋁(Al)和合金中的至少一種。
[0006]在另外的實施例中，所述熱耗散結構包括導熱率大于所述基板的所述導熱率的預制固體主體。在另外的實施例中，所述燒結金屬層由具有含金(Au)、銀(Ag)和Cu中的至少一
種的金屬顆粒的漿料的燒結前驅體材料形成。
[0007]另外的實施例包括在所述第一基板表面中的從所述第一基板表面延伸到所述熱耗散結構的第二凹槽、所述凹槽中的在所述熱耗散結構上的導熱管芯襯墊，以及附接到所述導熱管芯襯墊的管芯。另外的實施例包括在所述基板上與所述熱耗散結構相對且熱耦合到所述熱通孔的管芯襯墊以及附接到所述管芯襯墊的管芯。
[0008]一些實施例涉及一種方法，所述方法包括：在基板中在多個熱通孔上方形成凹槽，所述熱通孔在所述基板內且被配置成傳導熱量；在所述凹槽中施加燒結前驅體材料，使得所述燒結前驅體材料物理地接觸所述熱通孔的至少一部分；將熱耗散結構放置到所述凹槽中的所述燒結前驅體材料上方；以及將所述熱耗散結構燒結到所述熱通孔的至少一部分。
[0009]在另外的實施例中，形成所述凹槽包括蝕刻所述基板。在另外的實施例中，形成所述凹槽包括鋸切所述基板。在另外的實施例中，放置所述熱耗散結構包括將金屬層依序施加到所述凹槽中的所述燒結前驅體材料以在所述凹槽中的適當位置形成所述熱耗散結構。
[0010]在另外的實施例中，施加所述燒結前驅體材料包括對所述燒結前驅體材料進行絲網印刷。在另外的實施例中，燒結所述熱耗散結構包括在回流焊爐中烘烤所述基板和熱耗散結構。
[0011]另外的實施例包括將管芯附接材料施加到所述熱耗散結構，將管芯施加到所述管芯附接材料，并且燒結所述熱耗散結構包括同時燒結所述熱耗散結構且燒結所述管芯附接材料。
[0012]一些實施例涉及一種微電子模塊，所述微電子模塊包括：具有熱通孔和在所述熱通孔上方的凹槽的基板，所述熱通孔在所述基板內且被配置成傳導熱量；在所述基板上且熱耦合到所述熱通孔的管芯襯墊；在所述凹槽中與所述熱通孔的至少一部分物理接觸的燒結金屬層；在所述凹槽中的所述燒結金屬層上方且通過所述燒結金屬層附接到所述凹槽的熱耗散結構；以及附接到所述管芯襯墊且通過所述熱通孔熱耦合到所述熱耗散結構的管芯。
[0013]在另外的實施例中，所述管芯在所述基板的與所述熱耗散結構相對的表面上，并且所述熱通孔通過所述基板在所述管芯與所述熱耗散結構之間填充有金屬以將所述管芯與所述熱耗散結構熱耦合。另外的實施例包括熱耦合到所述熱耗散結構以通過所述熱通孔從所述管芯吸收熱量的散熱片。
附圖說明
[0014]圖1是根據本專利技術的實施例的具有多個熱通孔的基板的橫截面側視圖。
[0015]圖2是根據本專利技術的實施例的具有形成于基板中的凹槽的基板的片段的橫截面側視圖。
[0016]圖3是根據本專利技術的實施例的基板的凹槽中的多個熱通孔的末端的仰視平面圖。
[0017]圖4是根據本專利技術的實施例的基板的凹槽中的多個替代性熱通孔的末端的仰視平面圖。
[0018]圖5是根據本專利技術的實施例的具有凹槽和在凹槽中的燒結前驅體材料的基板的片段的橫截面側視圖。
[0019]圖6是根據本專利技術的實施例的具有放置在凹槽中的熱耗散結構的基板的橫截面側
視圖。
[0020]圖7是根據本專利技術的實施例的具有放置在凹槽中的熱耗散結構以及安裝在熱通孔上方且熱耦合到熱耗散結構的管芯的基板的橫截面側視圖。
[0021]圖8是根據本專利技術的實施例的具有形成于熱耗散結構上方的凹槽的基板的片段的橫截面側視圖。
[0022]圖9是根據本專利技術的實施例的具有施加于凹槽中的熱耗散結構上方的管芯附接材料的基板的片段的橫截面側視圖。
[0023]圖10是根據本專利技術的實施例的具有附接到凹槽中的熱耗散結構的管芯和在凹槽上方的覆蓋的完整結構的橫截面側視圖。
[0024]圖11是根據本專利技術的實施例的具有熱通孔的替代性基板的片段的橫截面側視圖。
[0025]圖12是根據本專利技術的實施例的具有凹槽以及鍍敷凹槽且填充熱通孔的燒結前驅體材料的替代性基板的橫截面側視圖。
[0026]圖13是根據本專利技術的實施例的具有放置在凹槽中的熱耗散結構的替代性基板的橫截面側視圖。
[0027]圖14是根據本專利技術的實施例的具有附接到熱通孔的管芯的完整結構的橫截面側視圖。
[0028]圖15是根據本專利技術的實施例的另外的替代性基板的橫截面側視圖，所述另外的替代性基板包括附本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種微電子模塊，其特征在于，包括：基板，所述基板具有第一基板表面、第二基板表面和在所述第二基板表面中的凹槽，其中所述凹槽部分地由在所述第一基板表面與所述第二基板表面之間的內部凹槽表面限定；一個或多個熱通孔，所述一個或多個熱通孔在所述第一基板表面與所述內部凹槽表面之間延伸，其中所述熱通孔具有在所述內部凹槽表面處暴露的內部末端；燒結金屬層，所述燒結金屬層在所述凹槽中并且與所述熱通孔的所述內部末端物理接觸；以及熱耗散結構，所述熱耗散結構在所述凹槽中的所述燒結金屬層上方，其中所述熱耗散結構在所述凹槽內通過所述燒結金屬層附接到所述基板，并且所述熱耗散結構通過所述燒結金屬層熱耦合到所述熱通孔。2.根據權利要求1所述的微電子模塊，其特征在于，所述基板包括一個或多個電介質層和一個或多個導電層。3.根據權利要求1所述的微電子模塊，其特征在于，至少一些所述熱通孔填充有燒結金屬。4.根據權利要求1所述的微電子模塊，其特征在于，所述熱通孔包括與多個水平導電層互連的多個垂直結構。5.根據權利要求1所述的微電子模塊，其特征在于，所述熱通孔被配置為圓形、矩形和條形形狀中的至少一種。6.根據權利要求1所述的微電子模塊，其特征在于...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李璐，L，
申請(專利權)人：恩智浦美國有限公司，
類型：發明
國別省市：
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