CN110473836B - 散热基板、功率器件模组及制备散热基板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种散热基板、功率器件模组及制备散热基板的方法，该散热基板包括金属散热板、设置在金属散热板一侧或相对两侧的电路板，电路板与金属散热板之间通过导热绝缘粘着层连接，电路板包括绝缘基板和负载在绝缘基板上的电路结构，电路结构包括在绝缘基板的厚度方向上贯穿绝缘基板的第一导电图形和设置在绝缘基板远离金属散热板一侧表面的第二导电图形，第一导电图形和第二导电图形远离金属散热板的表面相互平齐。该方法中，将裸导电图形嵌入到表面具有铜箔层的绝缘基板，然后在该导电线路和铜箔层上形成覆铜层；蚀刻该铜箔层和覆铜层，得到表面相互平齐的第一导电图形和第二电路图形。本发明的散热基板不仅散热性能佳，而且便于小型化。
Description
技术领域
本发明涉及一种散热基板、功率器件模组及制备散热基板的方法，该散热基板具有混合集成了多种不同厚度电路图形的电路板。
背景技术
用于安装大功率器件的电路板通常需要配置较厚的导电线路，以承载大的电流，该导电线路的厚度可达100微米以上，例如IGBT等部分功率器件所需导电线路的厚度甚至可达几个毫米。用于安装小功率器件(例如电容、电阻和电感等的电路元件)的电路板通常则配置较薄的导电线路，这种导电线路的厚度通常为几十个微米，典型地例如为大约35微米。
随着电力/电子产品向轻型化、小型化方向发展，越来越多地将大功率器件和小功率器件/信号类器件同时设置在混合集成了厚铜线路和薄铜线路的电路板上。例如，中国专利文献CN104320909A公开了一种具有阶梯铜厚线路的电路板及其制作方法；其中，首先在电路板上的厚铜位置处锣出厚铜线路槽，随后通过沉铜、全板电镀、厚铜图形和内嵌铜工序，将锣出的厚铜线路槽及全板镀上铜层，随后再经磨板、图形转移、蚀刻工序，得到具有厚铜线路和薄铜线路的电路板。
然而，由于工作时厚铜线路流过的电流较大，散发的热量较多，而电路板绝缘基板的导热性能较差，故该专利文献所公开的电路板存在难以快速散热的不足。另外，该专利文献所公开的制作方法中，通过电镀工艺制备厚铜线路，不仅流程耗时长、成本高，而且受限于电镀能力，厚铜线路的厚度并不能做得很大，例如难以做到超过0.5毫米。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种混合集成有不同厚度电路图形且具有良好散热性能的散热基板。
本发明的另一目的是提供一种采用上述散热基板而实现快速散热及促进小型化的功率器件模组。
本发明的再一目的是提供一种制备散热基板的方法，该散热基板混合集成有不同厚度的导电线路，该方法则可灵活地控制其中大电流导电线路的厚度，并具有低成本的优点。
为了实现上述的第一目的，本发明的第一方面提供了一种散热基板，其包括金属散热板、设置在金属散热板一侧或相对两侧的电路板，电路板与金属散热板之间通过导热绝缘粘着层连接；其中，电路板包括绝缘基板和负载在绝缘基板上的电路结构，电路结构包括第一导电图形和第二导电图形，第一导电图形在绝缘基板的厚度方向上贯穿绝缘基板，第二导电图形设置在绝缘基板远离金属散热板的表面，且第一导电图形和第二导电图形的远离金属散热板的表面相互平齐。
由上述技术方案可见，负载大电流的第一导电图形贯穿绝缘基板，工作时第一导电图形内的热量可通过导热绝缘粘着层快速传导至金属散热板，实现快速散热，以达到良好的散热性能。第一导电图形用于传输大电流，第二导电图形用于传输小电流(例如控制信号)，两种不同厚度的导电线路集成设置，从可将功率器件和电路元件(例如电容、电阻和电感等无源元件)设置在同一散热基板上，便于实现小型化。
本发明中，金属散热板可以为铜板或铝板等金属板，其厚度可以根据散热需求设置；该金属板可以为平板，也可以具有例如筋条、沟槽等增大散热面积的凹凸结构。优选地，金属散热板中可以设置有水冷管路。
本发明中，导热绝缘粘着层可以是例如具有粘性的导热硅胶片、热固化型导热粘结片等具有导热且电绝缘性能的粘着材料层；该导热绝缘粘着层的导热系数例如为大约1W/(m·K)，优选为大于2W/(m·K)，更优选为大于3W/(m·K)，进一步优选为大于5W/(m·K)。导热绝缘粘着层的厚度可以根据对粘着强度、热阻、耐电压性能的要求而定，在满足耐电压性能要求和粘着强度的基础上，导热绝缘粘着层的厚度可以设置得尽可能地薄，以降低其热阻。
本发明中，第一导电图形和第二导电图形的厚度可以根据设计需求而定。根据本发明的一种具体实施方式，第一导电图形的厚度为0.1毫米至5毫米，第二导电图形的厚度为15微米至80微米。
优选地，第一导电图形的厚度为0.5毫米至5毫米，以达更佳的散热性能及更大的电流承载能力。
优选地，电路板还可以包括第三导电图形，该第三导电图形设置在绝缘基板内部和/或设置在绝缘基板相邻于金属散热板的表面。第三导电图形的设置可便于小电流线路的布线设计，并提高小电流线路的精密度及缩小电路板表面布线面积，进一步促进散热基板的小型化。
作为本发明的一种优选实施方式，绝缘基板包括负载第二导电图形的绝缘子基板以及与绝缘子基板层叠设置的注塑成型树脂板；优选地，绝缘子基板例如为FR-4基板，绝缘子基板的内部和/或绝缘子基板相邻于注塑成型树脂板的表面可以设置有第三导电图形。
上述技术方案中，采用注塑成型树脂板来调节绝缘基板的厚度(使绝缘基板厚度与第一导电图形匹配)，具有成本低且生产效率高的优点。另外，这样的好处还在于，既可以灵活地设计第一导电图形的厚度，又可以在确保第一导电图形厚度的同时灵活地配置第三导电图形的层数。
为了实现上述的另一目的，本发明的第二方面提供了一种功率器件模组，其包括如上所述的任意一种散热基板以及设置在其中电路板上的功率器件和电路元件。其中，功率器件可以是IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)、晶闸管、GTO(门极可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管)、BJT(双极结型晶体管)或UJT(单结晶体管)等电力电子器件，电路元件可以是例如电阻、电容、电感等的无源元件。
优选地，金属散热板内设置有水冷管路，功率器件工作时产生的热量可经第一导电图形快速传导至金属散热板，流经水冷管路的冷却水则可快速导走金属散热板内的热量。
为了实现上述的再一目的，本发明的第三方面提供了一种制备散热基板的方法，包括制作电路板以及利用导热绝缘粘着层在金属散热板的一侧或两侧粘着该电路板，电路板具有相邻于金属散热板的粘着面以及用于安装元器件的器件安装面。其中，电路板的制作包括如下步骤：
S11：制作裸导电图形；
S13：将裸导电图形固定至绝缘基板；其中，该绝缘基板至少在其位于器件安装面的一侧具有铜箔层，裸导电图形贯穿绝缘基板及绝缘基板表面的铜箔层，裸导电图形的厚度等于绝缘基板及绝缘基板表面的铜箔层的厚度之和，且裸导电图形和铜箔层的同侧表面相互平齐；
S15：在电路板的器件安装面一侧沉积覆铜层，该覆铜层连接裸导电图形和位于器件安装面一侧的铜箔层；
S17：对器件安装面一侧的铜箔层和覆铜层进行图形化蚀刻处理。
经过蚀刻步骤S17，铜箔层和覆铜层的部分区域被蚀刻掉，使得裸导电图形和形成在其上未被蚀刻掉的覆铜区域构成第一导电图形，同时在绝缘基板位于器件安装面一侧的表面上则形成第二导电图形。其中，第一导电图形在绝缘基板的厚度方向上贯穿绝缘基板，第二导电图形设置在电路板的器件安装面，且第一导电图形和第二导电图形的外表面相互平齐。
根据本发明的一种具体实施方式，上述步骤S13可包括如下分步骤：
S1311：将步骤S11所制备的裸导电图形和一铜箔层固定到一临时载体上的预定位置；
S1312：将固定在临时载体上的裸导电图形和铜箔层放置到注塑模具型腔内，然后向该模具型腔内注射树脂而成型绝缘基板，并将裸导电图形固定至绝缘基板；
S1313：从模具型腔中移除绝缘基板，并将临时载体从裸导电图形和铜箔层上分离。
可选择地，上述步骤S13还包括S1314：对步骤S1313所得电路板的两侧表面进行研磨。
优选地，步骤S1311中铜箔层以负载于绝缘子基板的样态固定到临时载体上，绝缘子基板比绝缘基板薄；步骤S1312中在绝缘子基板上注塑成型树脂板而得到绝缘基板。其中，绝缘子基板内部和/或绝缘子基板相邻于树脂板的表面可以具有导电线路(该导电线路构成第三导电图形)。
上述技术方案中，绝缘子基板优选为FR-4板，其厚度可以根据第三导电图形的层数需求而配置，注塑成型树脂板的厚度则根据第一导电图形的厚度需求确定，由此可以同时满足对第一导电图形厚度和第三导电图形层数的要求，且具有制作成本低、效率高的优点。
在上述利用树脂注塑工艺而成型绝缘基板的实施例中，步骤S11所制备裸导电图形的厚度优选为0.5毫米至5毫米。其中，采用树脂注塑工艺来成型绝缘基板及调整其厚度，使得绝缘基板和裸导电图形具有较好的结合力，这种优点在裸导电图形的厚度超过0.5毫米时将更为显著；另外，采用树脂注塑工艺来成型绝缘基板(包括成型一部分或全部绝缘基板)，具有成本低且生产效率高的优点。
根据本发明的另一具体实施方式，上述步骤S13可包括如下分步骤：
S1321：提供绝缘基板，绝缘基板至少在其位于器件安装面的一侧具有铜箔层，且绝缘基板具有用于容纳步骤S11所制备的裸导电图形的贯穿孔；
S1322：将绝缘基板固定到一临时载体上，并将裸导电图形放置于贯穿孔；其中，裸导电图形的厚度等于绝缘基板及绝缘基板表面的铜箔层的厚度之和，且裸导电图形和铜箔层的同侧表面相互平齐；
S1323：采用树脂塞孔工艺向贯穿孔内填充树脂，将裸导电图形固定于绝缘基板；
S1324：将临时载体从裸导电图形和绝缘基板上分离；
S1325：对步骤S1324所得电路板的两侧表面进行研磨。
其中，步骤S1321所提供的绝缘基板内可以具有导电线路；相应地，电路板的制作可以包括在绝缘基板内部制作导电线路的步骤。另外，电路板的制作还可以包括在绝缘基板位于粘着面的一侧制作导电线路的步骤。
优选地，在上述利用树脂塞孔工艺而将裸导电图形固定至绝缘基板的实施例中，步骤S11所制备导电线路的厚度控制为0.1毫米至0.5毫米。
本发明电路板制备方法实施例中，临时载体可以为表面涂覆有胶粘剂且可剥离的柔性膜(例如离型膜)；步骤S11中优选通过分割(例如电火花、机械或激光切割，模具冲切)铜板而制作裸导电图形。
本发明的散热基板制备方法中，首先将已制作好的裸导电图形嵌入到器件安装面一侧具有铜箔层的绝缘基板，然后在该裸导电图形和铜箔层上形成覆铜层，有效地保证了第一导电图形和第二导电图形表面的平整性，从而便于后续功率器件和电路元件的焊接及降低焊接缺陷。
特别地，裸导电图形的厚度可以根据需求而设置，从而低成本地得到具有预定厚度尤其是较大厚度的第一导电图形，其厚度例如为0.1毫米至5毫米，优选为0.5毫米至5毫米，这是电镀工艺难以实现的。
为了更清楚地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
需说明的是，为了清楚地示意所要表达的结构，附图中的不同部分可能并非以相同比例描绘，因此，除非明确指出，否则附图所表达的内容并不构成对各部分尺寸、比例关系的限制。
附图说明
图1是本发明散热基板实施例1的结构示意图；
图2是散热基板实施例1中电路板的制备方法实施例的流程图；
图3是图2所示电路板制备方法实施例中将裸导电图形和铜箔层粘着固定至临时载体样态下的结构示意图；
图4是图2所示电路板制备方法实施例中以树脂注塑工艺成型绝缘基板的结构示意图；
图5是图2所示电路板制备方法实施例中去除临时载体后电路板的结构示意图；
图6是图2所示电路板制备方法实施例中沉积覆铜层后电路板的结构示意图；
图7是图2所示电路板制备方法实施例中图形蚀刻后电路板的结构示意图；
图8是图1所示散热基板的制备方法实施例中粘着固定金属散热板的结构示意图；
图9是本发明散热基板实施例2的结构示意图；
图10是图9所示散热基板的制备方法实施例中将裸导电图形和负载于FR4绝缘子基板的铜箔层粘着固定至临时载体样态下的结构示意图；
图11是图9所示散热基板的制备方法实施例中以树脂注塑工艺成型绝缘基板的结构示意图；
图12是图9所示散热基板的制备方法实施例中去除临时载体后电路板的结构示意图；
图13是图9所示散热基板的制备方法实施例中沉积覆铜层后电路板的结构示意图；
图14是图9所示散热基板的制备方法实施例中图形蚀刻后电路板的结构示意图；
图15是本发明散热基板实施例3的结构示意图；
图16是图15所示散热基板中的电路板制备方法实施例的流程图；
图17是图16所示电路板制备方法实施例中将裸导电图形和具有表面铜箔层的FR4绝缘基板粘着固定至临时载体样态下的结构示意图；
图18是图16所示电路板制备方法实施例中以树脂塞孔工艺将裸导电图形固定至FR4绝缘基板样态下的结构示意图；
图19是图16所示电路板制备方法实施例中去除临时载体后电路板的结构示意图；
图20是图16所示电路板制备方法实施例中沉积覆铜层后电路板的结构示意图；
图21是图16所示电路板制备方法实施例中图形蚀刻后电路板的结构示意图；
图22是本发明散热基板实施例4的结构示意图。
具体实施方式
散热基板及其制备方法实施例1
请参阅图1，实施例1的散热基板包括电路板、金属散热板4以及连接电路板和金属散热板4的导热绝缘粘着层3；电路板具有树脂绝缘基板2，绝缘基板2负载有电路结构，该电路结构包括第一导电图形11和第二导电图形12，第一导电图形11在绝缘基板2的厚度方向上贯穿绝缘基板2，第二导电图形12形成在绝缘基板2远离金属散热板4的表面，且第一导电图形11和第二导电图形12远离金属散热板4的表面形成为基本上相互平齐。电路板远离金属散热板4的表面形成为用于安装功率器件和电路元件的器件安装面。
其中，金属散热板4可以是厚度为大约2.5毫米的铜板，其与绝缘基板2可以部分或完全重叠；导热绝缘粘着层3可以选用厚度为大约0.1毫米、导热系数为大约5W/(m·K)的粘性导热硅胶片。树脂绝缘基板2可以为例如酚醛树脂、环氧树脂、聚苯醚、双顺丁烯二酸酰亚胺/三嗪树脂、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、氰酸酯、聚烯烃、聚酯等树脂材质；树脂中可以混合有改性材料或添加剂，例如陶瓷、石墨等导热颗粒。
第一导电图形11的厚度(绝缘基板2厚度方向上的尺寸)优选为0.5毫米至5毫米，例如0.5毫米、2.5毫米、5毫米，用于负载大电流；第二导电图形12的厚度可以为15微米至80微米，典型地例如为大约35微米，用于负载小电流。其中，第一导电图形11可以形成为一整体或包括多个相互分离的组成部分，第二导电图形12同样可以形成为一整体或包括多个相互分离的组成部分；取决于设计需求，第一导电图形11和第二导电图形12之间在电路板中可以相互分离或者形成电连接，例如第一导电图形11的部分线路和第二导电图形12的部分线路之间形成电连接。图1中示例性地描述了第一导电图形11包括相互分离的导电线路111和112，第二导电图形12包括相互分离的导电线路121和122，其中导电线路111和导电线路121电连接，导电线路112则不与第二导电图形12电连接。
散热基板实施例1的制备方法包括制作电路板以及利用导热绝缘粘着层3将电路板粘着至金属散热板4(请参见图8)，即电路板具有相邻于金属散热板4的粘着面以及用于安装元器件(例如电路元件和功率器件)的器件安装面。其中，利用导热绝缘粘着层3在电路板的粘着面上粘着金属散热板4。在本发明的其他实施例中，还可以利用导热半固化片将电路板热压粘着至金属散热板4。
图2示出了该散热基板中电路板制备方法实施例的具体步骤，图3至7则示出了其中部分步骤下的产品结构。以下结合图2至7对散热基板实施例1中电路板的制备方法实施例进行说明。
参见图2，电路板的制备包括制作裸导电图形的步骤S11。具体地，步骤S11可通过对预定厚度的铜板(图未示)进行例如模具冲切、机械切割、电火花线切割或激光切割加工，从而得到具有与第一导电图形11相匹配形状的裸导电图形110(见图3)，裸导电图形110的厚度可近似为第一导电图形11的厚度。
如图2所示，电路板的制备还包括将裸导电图形110固定至具有铜箔层的绝缘基板的步骤S13，步骤S13具体包括如下分步骤：
S1311：如图3所示，将步骤S11所制备的裸导电图形110和负载于树脂板21(绝缘子基板)上的铜箔层120固定到临时载体100上的预定位置，树脂板21和铜箔层120具有容纳裸导电图形110的贯穿孔211；其中，该临时载体100例如为表面涂覆有胶粘剂101的离型膜，裸导电图形110和铜箔层120被胶粘剂101粘着固定在该离型膜上；树脂板21和铜箔层120的厚度之和例如为大约0.1毫米，其中铜箔层120的厚度例如为35微米。
S1312：将临时载体100及其承载的裸导电图形110和铜箔层120放置到注塑模具型腔(图未示)内，然后向该模具型腔内注射树脂，从而成型树脂绝缘基板2(树脂板21构成为绝缘基板2的一部分)，并将裸导电图形110固定至绝缘基板2；同时，向该模具型腔内注射的树脂填充贯穿孔211内未被裸导电图形110所占据的空间，所得产品结构如图4所示。
S1313：从模具型腔中移除绝缘基板2，并将临时载体100从导电图形110和铜箔层120上剥离，所得产品结构如图5所示。
可选择地，步骤S13视需求还可包括如下分步骤S1314：对步骤S1313所得电路板的两侧表面进行研磨。其中，对电路板的器件安装面一侧进行研磨，可提高电路板器件安装面一侧的表面平整度，并去除铜箔层120和导电图形110上可能存在的残余胶粘剂；对电路板的粘着面一侧进行研磨，可去除导电图形110上可能存在的残余树脂，并提高电路板粘着面一侧的平整度。
经过上述步骤，裸导电图形110被固定至树脂绝缘基板2，并在厚度方向上贯穿绝缘基板2；铜箔层120与导电图形110位于器件安装面一侧的表面相平齐，导电图形110与绝缘基板2位于粘着面一侧的表面相平齐。即，导电图形110的厚度等于绝缘基板2和绝缘基板2表面铜箔层120的厚度之和。
继续参阅图2并结合图6，电路板的制备还包括在其器件安装面一侧沉积覆铜层130的步骤S15。覆铜层130的沉积包括例如先以化学镀方式形成底铜层，然后以电镀方式在该底铜层上形成加厚铜。覆铜层130连接铜箔层120和导电图形110，且优选覆盖铜箔层120和导电图形110。
如图2所示，电路板的制作还包括蚀刻步骤S17。其中，步骤S17可以在将电路板粘着至金属散热板4之前或之后进行。请参阅图7，蚀刻步骤S17对位于电路板器件安装面一侧的铜箔层120和覆铜层130进行蚀刻处理。经过蚀刻步骤S17，在电路板的器件安装面一侧形成第二导电图形12，即第二导电图形12包括未被蚀刻掉的铜箔层120以及覆铜层130，导电图形110和形成在其上表面的覆铜层130则构成第一导电图形11。其中，第二导电图形12的厚度可以近似为铜箔层120的厚度。
容易理解，在电路板实施例1制备方法的其他部分实施例中，铜箔层120也可以在未负载于树脂板的样态下粘着固定至临时载体100，尤其是在铜箔层120具有相对较大的厚度时。
作为实施例1散热基板及其中电路板制作方法的一种变化，步骤S1311中铜箔层120以负载于FR-4板上的样态提供，绝缘基板包括FR-4板和以树脂注塑工艺成型在FR-4板上的树脂板。
散热基板及其制备方法实施例2
请参阅图9，实施例2的散热基板包括电路板、金属散热板4以及连接电路板和金属散热板4的导热绝缘粘着层3；电路板具有绝缘基板2，绝缘基板2负载有电路结构，该电路结构包括第一导电图形11和第二导电图形12，第一导电图形11在绝缘基板2的厚度方向上贯穿绝缘基板2，第二导电图形12形成在绝缘基板2远离金属散热板4的表面，且第一导电图形11和第二导电图形12远离金属散热板4的表面形成为基本上相互平齐。电路板还具有形成在绝缘基板2内部的多层第三导电图形13。
其中，金属散热板4可以是厚度为大约2.5毫米的铜板；导热绝缘粘着层3可以选用厚度为大约0.1毫米、导热系数为大约5W/(m·K)的粘性导热硅胶片；绝缘基板2包括构成绝缘子基板的FR-4绝缘基板210和以模具注塑工艺成型的注塑成型树脂板22，FR-4绝缘基板210包括多层FR-4板212和位于FR-4板212之间的例如固化树脂粘着层213，第三导电图形13负载在FR-4板212上。
第一导电图形11的厚度优选为0.5毫米至5毫米，例如0.5毫米、1.1毫米、2.5毫米、5毫米，用于负载大电流；第二导电图形12和第三导电图形13的厚度可以为15微米至80微米，例如大约35微米，用于负载小电流。图9中示例性地描述了第一导电图形11包括相互分离的导电线路111和112，第二导电图形12包括相互分离的导电线路121和122，其中导电线路111和导电线路121电连接，导电线路112则不与第二导电图形12电连接。另外，第三导电图形13之间及其与第二导电图形12之间可以通过未图示的导电过孔电连接。
散热基板实施例2中电路板的制备步骤同样可参见图2，图10至14则示出了其中部分步骤所得的产品结构。以下结合图2、图10至14对散热基板实施例2中电路板的制备方法实施例进行说明。
参见图2，散热基板实施例2中电路板的制备包括制作裸导电图形110的步骤S11。例如，对预定厚度的铜板进行分割，得到具有与第一导电图形11相匹配图案的裸导电图形110(见图10)。
散热基板实施例2中电路板的制备还包括将裸导电图形110固定至绝缘基板2的步骤S13，步骤S13具体包括如下分步骤：
S1311：如图10所示，将步骤S11所制备的裸导电图形110和负载于FR-4绝缘基板210表面的铜箔层120固定到临时载体100上的预定位置，FR-4绝缘基板210和铜箔层120具有容纳导电图形110的贯穿孔211；其中，FR-4绝缘基板210包括多层负载有已制作好的第三导电图形13的FR-4板212、位于FR-4板212之间的固化树脂粘着层213(在FR-4绝缘基板210中制作第三导电图形13的方法属于本领域的习知技术，在此省略对其的说明)，该临时载体100为表面涂覆有胶粘剂101的离型膜，裸导电图形110和铜箔层120被胶粘剂101粘着固定在该离型膜上；
S1312：将临时载体100及固定在其上的裸导电图形110等放置到注塑模具型腔(图未示)内，然后向该模具型腔内注射树脂而在FR-4绝缘基板210上制备注塑成型树脂板22，从而得到成型绝缘基板2，并将导电图形110固定至绝缘基板2；同时，向模具型腔内注射的树脂填充贯穿孔211内未被导电图形110所占据的空间，所得产品结构如图11所示；
S1313：从模具型腔中移除绝缘基板2，并将临时载体100从导电图形110和铜箔层120上分离，所得产品结构如图12所示；
可选地，步骤S13视需求还可包括如下分步骤S1314：对步骤S1313所得电路板的两侧表面进行研磨。
经过上述步骤，裸导电图形110被固定至树脂绝缘基板2，并在厚度方向上贯穿绝缘基板2；铜箔层120与导电图形110位于器件安装面一侧的表面相平齐，导电图形110与绝缘基板2位于粘着面一侧的表面相平齐。即，导电图形110的厚度等于绝缘基板2和绝缘基板2表面铜箔层120的厚度之和。
如图13所示，散热基板实施例2中电路板的制备还包括在电路板的器件安装面一侧沉积覆铜层130的步骤S15；覆铜层130的沉积包括在以化学镀方式形成底铜层后以电镀方式在底铜层上形成加厚铜。覆铜层130连接铜箔层120和导电图形110，且优选覆盖铜箔层120和导电图形110。
散热基板实施例2中电路板的制备还包括蚀刻步骤S17。其中，步骤S17可以在将电路板粘着至金属散热板4之前或之后进行。请参阅图14，蚀刻步骤S17对位于电路板器件安装面一侧的铜箔层120和覆铜层130进行蚀刻处理。经过蚀刻步骤S17，在绝缘基板2的器件安装面一侧表面上形成第二导电图形12，即第二导电图形12包括未被蚀刻掉的铜箔层120以及覆铜层130，导电图形110和形成在其上表面未被蚀刻掉的覆铜层130则构成第一导电图形11。
实施例2中，FR-4绝缘基板210的厚度可以根据第三导电图形13的层数需求而配置，注塑成型树脂板22的厚度则根据第一导电图形11的厚度需求确定，由此可以在确保第一导电图形11厚度的同时灵活地配置第三导电图形13的层数。
虽然图9至14中示意了绝缘基板2内具有三层第三导电图形13，但容易理解该些附图仅为示意性说明实施例2中电路板的结构，实施例2中电路板的第三导电图形13的层数可以根据需求而设置，第三导电图形13可以为1层至20层，例如5层或10层。
散热基板及其制备方法实施例3
请参阅图15，实施例3的散热基板包括电路板、金属散热板4以及连接电路板和金属散热板4的导热绝缘粘着层3；其中，电路板具有FR-4绝缘基板2，FR-4绝缘基板2负载有电路结构，该电路结构包括第一导电图形11和第二导电图形12，第一导电图形11在绝缘基板2的厚度方向上贯穿绝缘基板2，第二导电图形12形成在绝缘基板2远离金属散热板4的表面，且第一导电图形11和第二导电图形12远离金属散热板4的表面形成为基本上相互平齐。电路板还具有形成在绝缘基板2内部的多层第三导电图形13。
其中，金属散热板4可以是厚度为大约1.5毫米的铜板；导热绝缘粘着层3可以选用厚度为大约0.1毫米、导热系数为大约3W/(m·K)的粘性导热硅胶片；FR-4绝缘基板2包括多层FR-4板212以及位于FR-4板212之间的例如固化树脂粘着层213，第三导电图形13负载在FR-4板212上。
第一导电图形11的厚度(绝缘基板2厚度方向上的尺寸)为0.3毫米至0.5毫米；第二导电图形12和第三导电图形13的厚度可以为15微米至80微米，例如为大约35微米。第一导电图形11和第二导电图形12之间在电路板中可以相互分离或者形成电连接。
散热基板实施例3的制备方法包括制作电路板以及利用导热绝缘粘着层3将电路板的粘着面粘着至金属散热板4粘着至金属散热板4。其中，散热基板实施例3中电路板的制备方法实施例的具体步骤可参见图16，图17至21则示出了其中部分步骤所得的产品结构。以下结合图16至21对该电路板的制备方法实施例进行说明。
参见图16，散热基板实施例3中电路板的制备包括制作裸导电图形110的步骤S11。例如，对预定厚度的铜板进行分割，得到具有与第一导电图形11相匹配图形的裸导电图形110(见图17)。
散热基板实施例3中电路板的制备还包括将导电图形110固定至绝缘基板2的步骤S13，步骤S13具体包括如下分步骤：
S1321：提供器件安装面一侧具有铜箔层120的FR-4绝缘基板2，FR-4绝缘基板2和铜箔层120具有容纳裸导电图形110的贯穿孔211，且裸导电图形110的厚度等于绝缘基板2和绝缘基板2表面铜箔层120的厚度之和；其中，FR-4绝缘基板2包括多层负载有已制作好的第三导电图形13的FR-4板212、位于FR-4板212之间的固化树脂粘着层213(见图17)；显而易见，对步骤S1321和步骤S11的先后顺序没有要求。
S1322：如图17所示，将步骤S11所制备的裸导电图形110和表面具有铜箔层120的FR-4绝缘基板2固定到临时载体100上的预定位置，且导电图形110和铜箔层120的表面设置为相互平齐；该临时载体100为表面涂覆有胶粘剂101的离型膜，导电图形110和FR-4绝缘基板2被胶粘剂101粘着固定在该离型膜上。
S1323：采用树脂塞孔工艺向贯穿孔211内填充树脂，将导电图形110固定于FR-4绝缘基板2，所得产品结构如图18所示。步骤S1323可以采用如下树脂塞孔工艺：利用例如丝网印刷的方法将树脂填充到贯穿孔211内未被导电图形110占据的空间，然后进行烘烤而使得填充树脂固化，以将导电图形110固定于FR-4绝缘基板2。
S1324：将临时载体100从导电图形110和FR-4绝缘基板2上分离，所得产品结构如图19所示。
可选地，步骤S13视情况还可包括如下分步骤S1325：对步骤S1324所得电路板的两侧表面进行研磨。其中，对该电路板的器件安装面一侧进行研磨，可提高该电路板器件安装面一侧的平整度，并去除铜箔层120和导电图形110上可能存在的残余树脂；对该电路板的粘着面一侧进行研磨，可提高该电路板粘着面的平整度，并去除导电图形110上可能存在的残余胶粘剂。
经过上述步骤，裸导电图形110被固定至FR-4绝缘基板2，并在厚度方向上贯穿绝缘基板2；铜箔层120与导电图形110位于器件安装面一侧的表面相平齐，导电图形110与绝缘基板2位于粘着面一侧的表面相平齐。即，导电图形110的厚度等于绝缘基板2和绝缘基板2表面铜箔层120的厚度之和。
结合图16和20所示，散热基板实施例3中电路板的制备还包括在电路板的器件安装面一侧沉积覆铜层130的步骤S15；覆铜层130的沉积包括在以化学镀方式形成底铜层后以电镀方式在底铜层上形成加厚铜。覆铜层130连接铜箔层120和导电图形110，且优选覆盖铜箔层120和导电图形110。
结合图16和21所示，散热基板实施例3中电路板的制备还包括蚀刻步骤S17。蚀刻步骤S17对位于电路板器件安装面一侧的铜箔层120和覆铜层130进行蚀刻处理。经过蚀刻步骤S17，在绝缘基板2的器件安装面一侧形成第二导电图形12，即第二导电图形12包括未被蚀刻掉的铜箔层120以及覆铜层130，导电图形110和形成在其上表面未被蚀刻掉的覆铜层130则构成第一导电图形11。
作为散热基板实施例3及其中电路板制备方法的一种变化实施例，FR-4绝缘基板的粘着面一侧可以同样具有铜箔层，蚀刻步骤S17中，对FR-4绝缘基板粘着面一侧的铜箔层进行蚀刻处理而形成导电线路。另外，可以同时在电路板的粘着面一侧沉积覆铜层，并对电路板粘着面的铜箔层和覆铜层进行图形化蚀刻处理。
作为实施例3的另一种变化实施例，可以仅在电路板的器件安装面一侧形成薄铜线路，或者在电路板的两个相对表面形成薄铜线路(此时FR-4绝缘基板内可不具有树脂粘着层)；贯穿FR-4绝缘基板的第一导电图形的厚度可以设置为0.1毫米至0.5毫米，例如0.1毫米、0.2毫米；金属散热板可以是厚度为0.1毫米至1毫米的铜板。
另外，本发明电路板的制备还可以包括未图示的例如阻焊层制作、在第一导电图形11和第二导电图形12的焊盘位置处制作金属防护层(例如在焊盘表面依次沉积镍、钯和金)、导电过孔制作等步骤，这些步骤属本领域的习知技术，故在此省略对其的详细说明。
散热基板实施例4
虽然散热基板实施例1至3中均以仅在金属散热板4的一侧设置电路板为例描述了本发明，但本领域技术人员容易理解，在本发明散热基板的其他实施例中，例如图22所描述的散热基板实施例4，可以在金属散热板4的两侧同时设置电路板。进一步地，金属散热板4内还可以具有水冷管路(图中未示出)。
功率器件模组
容易理解，将电路元件和功率器件安装到上述的散热基板后，可以得到具有优异散热性能及小型化的功率器件模组。其中，功率器件可以是焊接至第一导电图形所包括的焊盘上的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)、晶闸管、GTO(门极可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管)、BJT(双极结型晶体管)或UJT(单结晶体管)等电力电子器件，电路元件可以是焊接至第二导电图形所包括的焊盘上的例如电阻、电容、电感等的无源元件。
虽然本发明以具体实施例揭露如上，但该等实施例并非用以限定本发明的实施及保护范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改变或替换，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明权利要求的保护范围所涵盖。
Claims (9)
1.一种制备散热基板的方法，包括制作电路板以及利用导热绝缘粘着层在金属散热板的一侧或两侧粘着所述电路板，所述电路板具有相邻于所述金属散热板的粘着面以及用于安装元器件的器件安装面，其特征在于所述电路板的制作包括如下步骤：
S11：制作裸导电图形；
S13：将所述裸导电图形固定至绝缘基板；其中，所述绝缘基板至少在其位于所述器件安装面的一侧具有铜箔层，所述裸导电图形贯穿所述绝缘基板及所述绝缘基板表面的铜箔层，所述裸导电图形的厚度等于所述绝缘基板及所述绝缘基板表面的铜箔层的厚度之和，且所述裸导电图形和所述铜箔层的同侧表面相互平齐；
S15：在电路板的所述器件安装面一侧沉积覆铜层，所述覆铜层连接所述裸导电图形和位于所述器件安装面一侧的铜箔层；
S17：对所述器件安装面一侧的铜箔层和覆铜层进行图形化蚀刻处理；
其中，步骤S13包括如下分步骤：
S1311：将所述裸导电图形和一铜箔层固定到一临时载体上的预定位置；
S1312：将固定在所述临时载体上的所述裸导电图形和所述铜箔层放置到注塑模具型腔内，然后向所述模具型腔内注射树脂而成型所述绝缘基板，并将所述裸导电图形固定至所述绝缘基板；
S1313：从所述模具型腔中移除所述绝缘基板，并将所述临时载体从所述裸导电图形和所述铜箔层上分离。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述裸导电图形的厚度为0.5毫米至5毫米。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1311中所述铜箔层以负载于绝缘子基板的样态固定到所述临时载体上，所述绝缘子基板比所述绝缘基板薄；步骤S1312中在所述绝缘子基板上注塑成型树脂板而得到所述绝缘基板。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述绝缘子基板内部和/或所述绝缘子基板相邻于所述树脂板的表面具有导电线路。
5.一种制备散热基板的方法，包括制作电路板以及利用导热绝缘粘着层在金属散热板的一侧或两侧粘着所述电路板，所述电路板具有相邻于所述金属散热板的粘着面以及用于安装元器件的器件安装面，其中所述电路板的制作包括如下步骤：
S11：制作裸导电图形；
S13：将所述裸导电图形固定至绝缘基板；其中，所述绝缘基板至少在其位于所述器件安装面的一侧具有铜箔层，所述裸导电图形贯穿所述绝缘基板及所述绝缘基板表面的铜箔层，所述裸导电图形的厚度等于所述绝缘基板及所述绝缘基板表面的铜箔层的厚度之和，且所述裸导电图形和所述铜箔层的同侧表面相互平齐；
S15：在电路板的所述器件安装面一侧沉积覆铜层，所述覆铜层连接所述裸导电图形和位于所述器件安装面一侧的铜箔层；
S17：对所述器件安装面一侧的铜箔层和覆铜层进行图形化蚀刻处理；
其中，步骤S13包括如下分步骤：
S1321：提供绝缘基板，所述绝缘基板至少在其位于所述器件安装面的一侧具有铜箔层，且所述绝缘基板具有用于容纳所述裸导电图形的贯穿孔；
S1322：将所述绝缘基板固定到一临时载体上，并将所述裸导电图形放置于所述贯穿孔；其中，所述裸导电图形的厚度等于所述绝缘基板及所述绝缘基板表面的铜箔层的厚度之和，且所述裸导电图形和所述铜箔层的同侧表面相互平齐；
S1323：采用树脂塞孔工艺向所述贯穿孔内填充树脂，将所述裸导电图形固定于所述绝缘基板；
S1324：将所述临时载体从所述裸导电图形和所述绝缘基板上分离。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S13还包括如下分步骤：
S1325：对步骤S1324所得电路板的两侧表面进行研磨。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电路板的制作还包括在所述绝缘基板内部和/或所述绝缘基板位于所述粘着面的一侧制作导电线路的步骤。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述裸导电图形的厚度为0.1毫米至0.5毫米。
9.如权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，所述临时载体为表面涂覆有胶粘剂且可剥离的柔性膜；步骤S11中通过分割铜板而制作所述裸导电图形。
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