[发明专利]具有热通孔和烧结结合的热耗散结构的基板

说明书

本公开涉及具有热通孔和烧结结合的热耗散结构的基板。描述具有烧结到热通孔的热耗散结构的基板。在一个例子中，一种微电子模块包括在第一基板表面与第二基板表面之间的凹槽。一个或多个热通孔在所述第一基板表面与内部凹槽表面之间延伸，其中所述热通孔中的每一个具有在所述内部凹槽表面处暴露的内部末端。烧结金属层在所述凹槽中且与所述热通孔的所述内部末端物理接触，并且热耗散结构在所述凹槽中的所述烧结金属层上方。所述热耗散结构在所述凹槽内通过所述烧结金属层附接到所述基板，并且所述热耗散结构通过所述烧结金属层热耦合到所述热通孔。

技术领域

本发明涉及用于电路的基板，其更具体地涉及具有用于耗散电路系统生成的热量的集成式结构的电路基板。

背景技术

包含射频(RF)半导体管芯和中央处理器管芯等大功率微电子装置的微电子模块通常会在操作期间生成大量热量。因此，一些微电子模块被制造成包含铜或其它金属结构，以将热量从热点传导出去且从外部耗散热量。升高的局部温度可以通过加速焊接点疲劳等常见故障模式减损装置性能并降低微电子系统的可靠性。用于将热量从热点传导出去的一种此类金属结构是嵌入在模块的基板内的金属“块”或“硬币”。基板可以是无核基板、印刷电路板(PCB)或支撑产热管芯的任何其它基板。块或硬币还可以用作产热管芯的安装表面且用作到基板内的接地平面的连接。

发明内容

根据各种实施例，描述一种基板，所述基板包括烧结到一体地形成于所述基板内的一个或多个热通孔的固体热耗散结构(例如，块或硬币)。在一个例子中，微电子模块包括具有在一个或多个热通孔上方的凹槽的基板，所述热通孔在所述基板内且被配置成将热量从所述基板的安装表面上的管芯衬垫传导出去。将可烧结、含金属材料(或烧结前驱体材料)的层沉积在所述凹槽中与所述热通孔的内部末端物理接触，并且将金属热耗散结构插入所述凹槽中与所述可烧结层接触。在低温烧结工艺之后，所述金属热耗散结构在所述凹槽中附接到所述基板的内部表面，并且通过现烧结金属层附接到所述热通孔的所述内部末端。

在另一实施例中，一种微电子模块具有基板，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与所述第二基板表面之间的内部凹槽表面限定。一个或多个热通孔在所述第一基板表面与所述内部凹槽表面之间延伸，所述热通孔中的每一个具有在所述内部凹槽表面处暴露的内部末端。烧结金属层在所述凹槽中且与所述热通孔的所述内部末端物理接触，并且热耗散结构在所述凹槽中的所述烧结金属层上方。所述热耗散结构在所述凹槽内通过所述烧结金属层附接到所述基板，并且所述热耗散结构通过所述烧结金属层热耦合到所述热通孔。

在另外的实施例中，所述基板包括一个或多个电介质层和一个或多个导电层。在另外的实施例中，至少一些所述热通孔填充有烧结金属。在另外的实施例中，所述热通孔包括与多个水平导电层互连的多个垂直结构。在另外的实施例中，所述热通孔被配置为圆形、矩形和条形形状中的至少一种。在另外的实施例中，所述热耗散结构包括铜(Cu)、铝(Al)和合金中的至少一种。

在另外的实施例中，所述热耗散结构包括导热率大于所述基板的所述导热率的预制固体主体。在另外的实施例中，所述烧结金属层由具有含金(Au)、银(Ag)和Cu中的至少一种的金属颗粒的浆料的烧结前驱体材料形成。

另外的实施例包括在所述第一基板表面中的从所述第一基板表面延伸到所述热耗散结构的第二凹槽、所述凹槽中的在所述热耗散结构上的导热管芯衬垫，以及附接到所述导热管芯衬垫的管芯。另外的实施例包括在所述基板上与所述热耗散结构相对且热耦合到所述热通孔的管芯衬垫以及附接到所述管芯衬垫的管芯。

一些实施例涉及一种方法，所述方法包括：在基板中在多个热通孔上方形成凹槽，所述热通孔在所述基板内且被配置成传导热量；在所述凹槽中施加烧结前驱体材料，使得所述烧结前驱体材料物理地接触所述热通孔的至少一部分；将热耗散结构放置到所述凹槽中的所述烧结前驱体材料上方；以及将所述热耗散结构烧结到所述热通孔的至少一部分。