CN108541134A - 一种高导热软硬结合封装基板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高导热软硬结合封装基板及其制备方法，步骤：制作软板；在软板的下表面贴装胶层，并对应于散热铜柱的位置开窗；将金属补强板贴装在软板的下表面；在软板上制作导通铜柱和散热铜柱，其中散热铜柱穿过软板的开窗与金属补强板的上表面相连接；在软板上压合绝缘层，并研磨使露出导通铜柱和散热铜柱；在绝缘层上采用加成法工艺制作顶层线路；对软板区域金属补强板进行蚀刻开窗。本发明制作工艺简单，采用软板与铜载板结合的软硬结合板作为基板，高导热且成本较低，制得的高导热高软硬结合封装基板尺寸稳定、导热路径简单、散热性能好。

Description

一种高导热软硬结合封装基板及其制备方法

技术领域

本发明涉及印刷电路板制造技术领域，尤其涉及一种高导热软硬结合封装基板及其制备方法。

背景技术

半导体封装技术领域中常用到封装基板，封装基板是Substrate(简称SUB)，即印刷线路板中的术语。基板可为芯片提供电连接、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、超高密度或多芯片模块化的目的。目前，封装基板正朝着高密度化的方向发展。

封装技术对于发挥功率半导体器件的功能至关重要。良好电隔离和热管理，最小的寄生电容，极少的分布电感，都要通过精心设计封装结构来实现。功率半导体器件工作时产生的功耗转换成热能，使器件温度升高。半导体器件功耗超过一个临界值，就会造成热不稳定和热击穿。同时，器件的许多参数也会因温度升高而受到不良影响，因此限制功率半导体器件的管芯温度不超过一定值就显得非常重要。而这一措施是通过封装实现的。

目前高导热高绝缘的封装基板一般分为三种：一、通孔导通FPC板+陶瓷板，这种结构的导热途径是：陶瓷板→锡箔→IMC层→锡+软板孔铜→导电胶→钢片，其优点是线路板制程较简单，缺点在于：必须搭配陶瓷基板，导热路径复杂，导热面积小，散热一般，导通孔内的锡无法全部填满。二、盲孔导通FPC板+陶瓷板，这种结构的导热途径是：陶瓷板→锡箔→IMC层→锡+软板孔铜→导电胶→钢片，其优点是：线路板制程较简单，无焊锡空洞的风险，缺点在于：必须搭配陶瓷基板，导热路径复杂，导热面积小，散热不佳，有激光钻孔工艺。三、高导热软硬结合封装基板，这种结构的导热途径是：陶瓷板焊盘→铜柱→纯铜补强板，其优点是：散热性好，散热介质为纯铜，无需使用陶瓷基板，总板厚度可调，缺点在于：成本增加。

经查，现有专利号为CN201710119406.5的中国专利《高导热封装基板》，由双面敷有导电层的陶瓷和微热管构成，其特征是：导电层有图案，一面图案用于封装功率电力电子器件，功率微波器件，逻辑控制电路，检测电路，引线等；另一面图案与微热管相连。这种封装基板采用微热管和高导热陶瓷电路板通过真空焊，真空摩擦焊，活性金属钎焊，纳米银焊接等手段达到冶金结合，减少热阻，实现高效散热，但是制备工艺也比较复杂，成本也较高。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种结构简单、散热性能好且成本低的高导热软硬结合封装基板。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种工艺简单、散热性能好且成本低的高导热软硬结合封装基板的制备方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种高导热软硬结合封装基板，其特征在于：所述高导热高绝缘软硬结合封装基板包括从下至上依次设置的金属补强板、软板、绝缘层以及加成在绝缘层上表面的顶层线路，金属补强板贴装在软板的下表面，绝缘层压合在软板的上表面，软板上加成电镀有与顶层线路相导通的导通铜柱和散热铜柱，其中散热铜柱的下端穿过软板与金属补强板的上表面相连接。

优选，所述金属补强板为铜载板，软板的下表面贴装有与金属补强板相贴合的胶层。

最后，所述软板上开设有供散热铜柱穿置的窗口，散热铜柱的直径为50μm～3.0mm，导通铜柱的直径最小为0.05mm。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种高导热软硬结合封装基板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)制作软板；

2)在软板的下表面贴装胶层，并在软板上对应于散热铜柱的位置开窗；

3)将金属补强板通过胶层贴装在软板的下表面；

4)在软板上制作导通铜柱和散热铜柱，并对导通铜柱和散热铜柱进行电镀，其中散热铜柱穿过软板的开窗与金属补强板的上表面相连接；

5)在软板上压合绝缘层，并对绝缘层的上表面进行研磨使露出导通铜柱和散热铜柱；

6)在绝缘层上沉积一层导电种子铜，采用加成法工艺制作顶层线路；

7)对顶层线路进行阻焊丝印曝光；

8)最后对金属补强板进行蚀刻开窗。

进一步，所述步骤1)制作软板的具体过程为：先对软板开料，进行钻孔及电镀导通，采用机械钻孔或者激光钻孔，然后对软板线路蚀刻，并制作软板线路种子铜、压膜。

进一步，所述步骤2)的开窗通过激光切割/模具冲型开窗。

优选，所述步骤3)的金属补强板为整块铜载板。

优选，所述步骤4)的导通铜柱的的直径最小为0.05mm，散热铜柱的直径为50μm～3.0mm。

进一步，所述步骤4)的导通铜柱和散热铜柱的制作工艺流程为：种子铜→压膜→曝光→显影→电镀导通铜柱和散热铜柱→退种子铜。

最后，所述步骤6)中加成法工艺制作顶层线路的工艺流程为：种子铜→压膜→曝光→显影→电镀线路→退种子铜。

与现有技术相比，本发明的优点在于：采用软板与陶瓷板结合的软硬结合板作为基板，产品尺寸稳定，高导热；加成电镀的导通铜柱代替了原有硬板的机械钻孔、激光钻孔的导通方式，不仅能制作出更精细的线路，还省出了很多的布线空间，大大提升布线的密度，针对相同像素的产品，即使产品尺寸不增加也能满足布线要求，布线将不再受到制作工艺的局限；另外，加成电镀散热铜柱，不但导热路径简单，还提高了散热效果；绝缘层厚，实现高绝缘。本发明制作工艺简单，且成本较低，制得的高导热软硬结合封装基板尺寸稳定、导热路径简单、散热性能好。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的高导热软硬结合封装基板的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的软板的结构示意图；

图3为在软板上贴装胶层的结构示意图；

图4为在软板上开窗的结构示意图；

图5为软板贴装上铜载板后的结构示意图；

图6为在软板上加成散热铜柱和导通铜柱的结构示意图；

图7为绝缘层压合后的结构示意图；

图8为绝缘层研磨后的结构示意图；

图9为在绝缘层上顶层线路的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～9所示，一种高导热软硬结合封装基板，包括从下至上依次设置的金属补强板1、软板2、绝缘层3以及加成在绝缘层3上表面的顶层线路4，金属补强板1贴装在软板2的下表面，绝缘层3压合在软板2的上表面，软板2上加成电镀有与顶层线路4相导通的导通铜柱5和散热铜柱6，其中散热铜柱6的下端穿过软板2与金属补强板1的上表面相连接；金属补强板1为铜载板，软板2的下表面贴装有与金属补强板1相贴合的胶层7；软板2上开设有供散热铜柱6穿置的开窗21，散热铜柱6的直径为50μm～3.0mm，导通铜柱5的直径最小为0.05mm，能制作出更精细的线路，这样软板线路就通过导通铜柱5与顶层线路4相连接；；散热铜柱6的直径较粗，通常散热铜柱的直径为50μm～3.0mm，导热面积大，便于散热。

本实施例的高导热软硬结合封装基板的制备方法，具体步骤为：

1)制作软板2(如图2)，具体过程为：先对软板开料，进行钻孔及电镀导通，采用机械钻孔或者激光钻孔，然后对软板线路蚀刻，并制作软板线路种子铜、压膜；

2)在软板2的下表面贴装胶层7(如图3)，胶层7绝缘非绝缘皆可；

3)在软板2上对应于散热铜柱6的位置通过激光切割或者模具冲型开窗(如图4)；

4)将整块金属补强板1通过胶层7贴装在软板2的下表面(如图5)，金属补强板1为铜载板；

5)接着在软板2制作导通铜柱5和散热铜柱6(如图6)，并对导通铜柱5和散热铜柱6进行电镀，其中散热铜柱6穿过软板2的开窗与金属补强板1的上表面相连接；导通铜柱5和散热铜柱6的制作工艺流程为：种子铜→压膜→曝光→显影→电镀导通铜柱5和散热铜柱6→退种子铜；

6)在软板2上压合绝缘层3(如图7)，并对绝缘层3的上表面进行研磨使露出导通铜柱5和散热铜柱6(如图8)；

7)在绝缘层3上沉积一层导电种子铜，采用加成法工艺制作顶层线路4(如图9)，加成法工艺制作顶层线路4的工艺流程为：种子铜→压膜→曝光→显影→电镀线路→退种子铜；使导通铜柱5和散热铜柱6和顶层线路4连接；

8)对顶层线路4进行阻焊丝印曝光；

9)最后对金属补强板1进行蚀刻开窗(如图1)。

其中导通铜柱5的的直径最小可以为0.05mm，这样能制作出更精细的线路，还省出了很多的布线空间，而散热铜柱6的直径较粗，通常散热铜柱的直径为50μm～3.0mm，使得导热路径简单，导热面积大，便于更加的散热。

本发明的高导热软硬结合封装基板与现有的封装基板相比，不但结构简单、制作方便、成本低，而且导热路径简单、导热面积大，散热性能更好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高导热软硬结合封装基板，其特征在于：所述高导热高绝缘软硬结合封装基板包括从下至上依次设置的金属补强板、软板、绝缘层以及加成在绝缘层上表面的顶层线路，金属补强板贴装在软板的下表面，绝缘层压合在软板的上表面，软板上加成电镀有与顶层线路相导通的导通铜柱和散热铜柱，其中散热铜柱的下端穿过软板与金属补强板的上表面相连接。

2.根据权利要求1所述的高导热软硬结合封装基板，其特征在于：所述金属补强板为铜载板，软板的下表面贴装有与金属补强板相贴合的胶层。

3.根据权利要求1所述的高导热软硬结合封装基板，其特征在于：所述软板上开设有供散热铜柱穿置的窗口，散热铜柱的直径为50μm～3.0mm，导通铜柱的直径最小为0.05mm。

4.一种高导热软硬结合封装基板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)制作软板；

2)在软板的下表面贴装胶层，并在软板上对应于散热铜柱的位置开窗；

3)将金属补强板通过胶层贴装在软板的下表面；

4)在软板上制作导通铜柱和散热铜柱，并对导通铜柱和散热铜柱进行电镀，其中散热铜柱穿过软板的开窗与金属补强板的上表面相连接；

5)在软板上压合绝缘层，并对绝缘层的上表面进行研磨使露出导通铜柱和散热铜柱；

6)在绝缘层上沉积一层导电种子铜，采用加成法工艺制作顶层线路；

7)对顶层线路进行阻焊丝印曝光；

8)最后对金属补强板进行蚀刻开窗。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)的制作软板的具体过程为：先对软板开料，进行钻孔及电镀导通，采用机械钻孔或者激光钻孔，然后对软板线路蚀刻，并制作软板线路种子铜、压膜。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)的开窗通过激光切割/模具冲型开窗。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3)的金属补强板为整块铜载板。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤4)的导通铜柱的的直径最小为0.05mm，散热铜柱的直径为50μm～3.0mm。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤4)的导通铜柱和散热铜柱的制作工艺流程为：种子铜→压膜→曝光→显影→电镀导通铜柱和散热铜柱→退种子铜。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤6)中加成法工艺制作顶层线路的工艺流程为：种子铜→压膜→曝光→显影→电镀线路→退种子铜。