[发明专利]用于填充热导通孔的纳米铜焊料

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于35U.S.C.§119(e)要求2013年10月28日提交的申请号为61/896592、名称为“用于填充热导通孔的纳米铜焊料”的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入于此。

技术领域

本发明涉及一种用于电子电路的热管理方法及结构。更具体地，本发明涉及印刷电路板(PCB)中的导通孔填充。

背景技术

典型地，钻出并镀出金属化导通孔阵列从而在z轴方向上以热方式将热从PCB的一面传递到PCB的另一面。然而，这费时并且镀一层厚度大于小部分导通孔厚度的铜通常是不可靠的。为此，典型地，将导热树脂填充物放置在导通孔中。然而，由于导热树脂填充物的导热性大大小于铜材料，其对整体导热性的影响通常可以忽略不计。使用传统的焊料填充导通孔不仅会带来比铜材料更低的导热性，还会在后续的热处理中流出。

发明内容

在一些实施例中，纳米铜焊料包括分散在溶剂中的铜纳米颗粒。纳米铜焊料在大约200℃时熔化，这要远低于铜块体1085℃的熔点。使用纳米铜焊料填充导通孔的方法也已被公开。在本发明的一些实施例中，纳米铜焊料用于填充热镀导通孔，使得这些导通孔的导热性提高，这有利于散热或传热。

在一些实施例中，在此公开的纳米铜焊料具有高的导热性，使得其能够大大提高导通孔整体的导热性。另外，纳米铜焊料的熔点(在焊料回流工艺后)防止在后续无铅焊料回流循环期间的溢出。在一些实施例中，纳米铜焊料包括不同尺寸/混合尺寸的颗粒(例如，尺寸以钟形曲线分布；例如1～10nm)，使得纳米铜焊料具有高的颗粒包裹密度，该密度要大于仅具有单一均匀尺寸的颗粒的包裹密度。在一些实施例中，纳米铜焊料的溶剂是挥发性有机溶剂，例如己烷、甲醇、异丙醇和丙酮。在一些实施例中，纳米铜焊料的溶剂是无机溶剂，例如离子液体。

在一些实施例中，通过使用模版蜡纸印刷机(stencil printer)和/或可选的真空台将纳米铜焊料推入导通孔中。在另一些实施例中，徒手或以机械方式将纳米铜焊料推入/放入导通孔中。在一些其它实施例中，通过使用挤压装置(sequeegee)和/或利用真空台将纳米铜焊料推入导通孔中。其他任何从PCB上导通孔的一面将材料(例如纳米铜焊料)推入和/或从导通孔的相对面将材料吸入(pull in)的方法或装置都包含在本发明的范围内。在一些实施例中，在焊料回流工艺之前或之后应用覆盖层(例如电镀铜)。

一方面，在电子板上形成填充孔的方法包括在电子板上形成一个或多个孔，在一个或多个孔中放置纳米材料，以及在电子板上形成一个或多个填充孔。在一些实施例中，电子板包括印刷电路板。在另一些实施例中，纳米材料包括纳米铜。在一些其他实施例中，该一个或多个孔包括导通孔。在一些实施例中，所述方法进一步包括在一个或多个孔上镀金属。在一些实施例中，所述方法进一步包括回流工艺。在另一些实施例中，所述方法进一步包括蒸发溶剂。在一些其他实施例中，所述溶剂包括酒精。在一些实施例中，所述放置包括推入纳米材料。在另一些实施例中，所述推入包括使用挤压装置。在一些其他实施例中，所述放置包括使用模版蜡纸印刷机。在另一些实施例中，所述放置包括吸入纳米材料。在一些其他实施例中，所述吸入包括使用真空台。

另一方面，电子板包括纳米颗粒填充导通孔。在一些实施例中，所述导通孔包括主体，所述主体具有贯穿所述主体的纳米颗粒。在另一些实施例中，纳米颗粒包括混合尺寸的纳米颗粒。在一些其他实施例中，导通孔被覆盖层封闭。

另一方面，一种填充金属化导通孔的方法包括在PCB板上形成导通孔，使用化学溶液或等离子体清洁导通孔，在导通孔的外表面上形成金属覆层，在导通孔内放置纳米材料焊料，以及执行回流工艺。在一些实施例中，使用机械或激光钻孔机形成所述导通孔。在另一些实施例中，使用无电镀铜镀溶液形成所述金属覆层。在一些其他实施例中，所述方法进一步包括将铜电镀到导通孔中。在一些实施例中，纳米材料焊料包括纳米铜焊料。在另一些实施例中，所述放置包括推入。在一些其他实施例中，所述放置包括吸入。在一些实施例中，所述回流包括通过无铅焊料回流炉传送所述PCB板以熔化或熔合纳米材料焊料。

附图说明

现在将参考附图以示例性方式描述本发明的实施例，所述附图是示意性的而非限制性的。对于这里提及的所有附图，全文中相同的附图标记代表相同的部件。

图1显示了根据本发明一些实施例的纳米材料填充PCB板；

图2显示了根据本发明一些实施例的纳米材料填充PCB的制造方法；