[發(fā)明專利]一種電路基板與散熱器間低孔洞的納米銀線燒結(jié)工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410598620.X
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104362134A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林圖強(qiáng);崔國峰
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州豐江微電子有限公司;中山大學(xué)
• 主分類號: H01L23/373
• 分類號: H01L23/373;H01B1/22;H01B13/00
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 鄭瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電路基板與散熱器間低孔洞的納米銀線燒結(jié)工藝。

背景技術(shù)

近年來，電子產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，各種高功率的電子元件層出不窮，線路板上元件的密度也越來越大。這使得在能耗增加的同時，產(chǎn)生的熱量也大大增加。若不能及時將熱量轉(zhuǎn)移，會對元件的性能產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的工藝使用環(huán)氧樹脂制造的絕緣基板，其熱阻大，遠(yuǎn)不能滿足大功率器件散熱的需求；使用陶瓷材料制成的基板，雖然其導(dǎo)熱性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于環(huán)氧樹脂，但基板與散熱器之間的連接需要用到導(dǎo)熱膠，而導(dǎo)熱膠的熱阻仍然很大，同樣限制了其散熱能力，形成了散熱瓶頸，而金屬基板由于可以與散熱器一體化，使散熱效果大大提高，所以近年來高導(dǎo)熱的金屬基板得到了空前的發(fā)展。

作為連接散熱器和基板的熱界面層，其對散熱結(jié)構(gòu)的整體散熱性能起著關(guān)鍵作用，如前所述，導(dǎo)熱膠往往成為整體散熱結(jié)構(gòu)的散熱瓶頸，人們尋求其他熱界面材料，如采用銀漿或銀焊膏。例如CN?1870310?A公開了：以納米銀焊膏低溫?zé)Y(jié)封裝連接大功率LED的方法，其先制備納米銀焊膏，再利用絲網(wǎng)印刷或點(diǎn)膠機(jī)將納米銀焊膏注射于基板上連接發(fā)光二極管，然后放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，改善了LED封裝材料在導(dǎo)電率、導(dǎo)熱率、粘接強(qiáng)度、耐高溫方面的不足。CN?102290117?A公開了：一種低溫?zé)Y(jié)納米銀漿及其制備方法，該納米銀漿尤其適合應(yīng)用于電子封裝領(lǐng)域中作為功率型芯片互連的新型熱界面材料。

然而，銀漿或銀焊膏中存在溶劑或其他易揮發(fā)性組分，在燒結(jié)的過程中，其中的溶劑或其他揮發(fā)組分從銀漿或銀焊膏中揮發(fā)出來，在燒結(jié)銀層中形成大量孔洞，因此，造成散熱結(jié)構(gòu)的實(shí)際導(dǎo)熱率仍然非常低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種電路基板與散熱器間低孔洞的納米銀線燒結(jié)工藝。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

電路基板與散熱器高導(dǎo)熱互連的熱界面層，所述的熱界面層為納米銀線通過燒結(jié)制成。

納米銀線的長度為40-70μm，直徑為1-20nm。

所述的熱界面層的厚度為5-200μm。

所述的熱界面層的氣孔率為0-5%。

一種電路基板與散熱器間低孔洞的納米銀線燒結(jié)工藝，步驟如下：

1）在散熱器表面形成Ni/Au層或Ni/Ag層；

2）在電路基板背面電鍍銅，再形成Ni/Au層或Ni/Ag層；

3）在形成了Ni/Au層或Ni/Ag層后的散熱器和電路基板間填充納米銀線；

4）燒結(jié)即可；

經(jīng)過燒結(jié)后，納米銀線層形成了熱界面層。

燒結(jié)的溫度為250-260℃。

所述的散熱器為金屬材質(zhì)的散熱器。

納米銀線燒結(jié)層作為熱界面層在電路基板與散熱器高導(dǎo)熱互連中的應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的熱界面層為低孔洞的納米銀線燒結(jié)層，可以實(shí)現(xiàn)散熱器和電路基板的高導(dǎo)熱互連。

具體來說：

本發(fā)明采用納米燒結(jié)銀線層作為電路基板和散熱器之間的熱界面層，和銀漿或銀焊膏相比，并不存在溶劑、分散劑或其他易揮發(fā)組分，可以實(shí)現(xiàn)較低溫度的燒結(jié)，且在燒結(jié)后，燒結(jié)層中基本無氣孔，即經(jīng)過本發(fā)明的納米銀線燒結(jié)工藝，在電路基板與散熱器間形成了低孔洞的熱界面層，從而可以實(shí)現(xiàn)散熱器和基板的高導(dǎo)熱連接。

附圖說明

圖1是包含本發(fā)明熱界面層的散熱結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

電路基板與散熱器高導(dǎo)熱互連的熱界面層，其中，所述的熱界面層為納米銀線通過燒結(jié)制成。

納米銀線的長度為40-70μm，直徑為1-20nm。

所述的熱界面層的厚度為5-200μm；所述的熱界面層的氣孔率為0-5%。

一種電路基板與散熱器間低孔洞的納米銀線燒結(jié)工藝，步驟如下：

1）在散熱器表面形成Ni/Au層或Ni/Ag層；

2）在電路基板背面電鍍銅，再形成Ni/Au層或Ni/Ag層；

3）在形成了Ni/Au層或Ni/Ag層后的散熱器和電路基板間填充納米銀線；

4）燒結(jié)即可；

經(jīng)過燒結(jié)后，納米銀線層形成了熱界面層。

步驟1）和2）中，形成Ni/Au層或Ni/Ag層的方法為公知常識，如化學(xué)鍍鎳浸金或化學(xué)鍍鎳后再電鍍銀；優(yōu)選的，所述的Ni/Au層或Ni/Ag層的厚度為5-20μm。

步驟2）中，電路基板背面（相對于正面而言，基板正面上布設(shè)電子元件）電鍍銅之后形成的銅層的厚度為20-200μm；所述的電路基板為金屬化處理后的氧化鋁或氮化鋁陶瓷基板；氧化鋁或氮化鋁陶瓷基板的金屬化方法為現(xiàn)有技術(shù)。