热管理电路材料、其制造方法以及由其形成的制品的制作方法_5

文档序号:9925439阅读:来源:国知局
电层9与第二金属氧化物介电层11以物理方式接合(连续地连接),而不包括可能造成短路的间隙。
[0082]如上所述,可以在施加导电金属层之前在金属氧化物介电层之上施加任选的粘合改进层(例如,金属籽晶层),所述粘合改进层的厚度明显小于金属氧化物介电层的厚度,具体地小于介电层的厚度的四分之一。因此,在图1的热管理电路材料中,粘合改进层(未示出)可以存在于第一导电金属层9与第一金属氧化物介电层5之间、第二导电金属层11与第二金属氧化物介电层7之间、以及通孔通路15的金属氧化物层17与通孔通路13中导电含金属的芯元件15之间。在一个实施方案中,粘合改进层是包括溅射金属(例如,铜和/或钛)的金属籽晶金属。
[0083]图2是如图1所示并根据制造电路材料的工艺的一个实施方案所制造的热管理电路材料的放大截面的显微图像。图1与图2中的对应特征被对应地进行标记。图2的显微照片示出铝芯基底3的表面部分被转变成金属氧化物介电层5中的氧化铝,其中通孔通路中金属芯基底3在铝芯基底3中。
[0084]图3A至图3C示出可以被用作LED器件封装的副底座的热管理电路材料,该热管理电路材料包括钻孔有多个通孔通路20的金属芯基底18,所述通孔通路20能够在形成金属氧化物介电层和铜镀层之前被钻出。图3A示出热管理电路材料的俯视平面图,在图3B中以仰视图示出且在图3C中以截面图(沿图3B中的线C-C)示出。特别地,图3A示出镀覆有第一导电金属层24和第二导电金属层25的热管理电路材料22的一个实施方案的俯视平面图,第一导电金属层24被图案化成部分24a和24b,并且第二导电金属层25被图案化成部分25a和25b。在图3A中,虚线表示在第一导电金属层24下方的多个通孔通路26的位置,第一导电金属层24的各部分通过第一金属氧化物介电层28的各区域而被划分。在图3B中,第二金属氧化物介电层29可以在仰视图中被看到。在图3C中,明显看到填充有含金属的芯元件26的通孔通路20。
[0085]对于某些应用而言,电路材料可以具有多层结构。例如,然后可以在图1的电路材料中的第一导电金属层9和/或第二导电金属层11之上形成一个或更多个附加介电材料层以及相关联的金属导电层(未示出)。所述一个或更多个附加介电层可以包括例如FR-4玻璃纤维层叠体或者可以包括有机树脂,所述有机树脂例如可以选自含氟聚合物、聚酰亚胺、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚(亚芳基醚)及其组合物。形成在基础电路材料上的多层结构可以使得能够制造大量外部连接。
[0086]如上所述,可以将电子器件有利地附接至如图3B中所示的热管理电路材料以提供高热导率。因此,本发明的另一方面涉及包括电子器件(例如,光电子器件、RF器件、微波器件、功率开关、功率放大器、或电路的其他发热部件)的制品,所述电子部件或器件可以被支承在电路材料的第一导电金属层上。具体地,电子器件可以是半导体类型,例如,LED、HBLED,MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅极双极晶体管)、或用于功率应用的其他发热部件,如将被本领域技术人员所理解的。在某些应用中,制品可以包括RF部件,其中形成在电路材料的表面上的电路包括高Q值输入/输出传输线、RF解耦及匹配电路。
[0087]在LED器件(特别地包括HBLED)的情况下,可以例如通过金属导线或倒装芯片布置将LED器件电连接至第一导电金属层的至少一部分。可以将LED的两端中的每一端依次连接至电压源以向LED提供电力。在一个实施方案中,第一导电金属层和第二导电金属层可以被图案化并且来自LED器件的导线可以连接至第一导电金属层的第一接触部和第二接触部。另外,至少一个导电通孔通路可以将第一接触部和第二接触部中的每一个电连接至电路材料上的第二导电金属层的对应接触部。
[0088]LED器件(“芯片”)可以直接附接至导热金属芯基底上的金属氧化物介电层,该金属氧化物介电层提供芯片与金属芯基底之间的电绝缘,或者LED器件可以由金属氧化物介电层上的电隔离的热焊盘或支承焊盘来支承,该热焊盘或支承焊盘与LED的阳极或阴极隔开。金属氧化物层的厚度可以由芯片的击穿电压要求决定,并且可以生长至满足击穿电压要求的最小厚度。这可以在芯片中的发热的半导体部件与金属芯基底之间提供最短的热路径ο图4A和图413不出制品30的两个不同的不例性实施方案,制品30具有安装在基体热管理电路材料上的LED封装件或单元。图4A和图4B中的对应特征被对应地进行标记。在图3A的实施方案中,LED器件32设置(安装)在电路材料上,该电路材料包括电连接至接触焊盘38和接触焊盘40的引线34和引线36、第一导电金属层42的一部分。金属芯兀件44和金属芯兀件46填充通孔通路48和通孔通路50中的每一个,并且将第一导电金属层42中的电接触焊盘38和电接触焊盘40分别电连接至第二导电金属层56中的电接触焊盘52和电接触焊盘54,所述电接触焊盘可以是包括镀覆铜的图案化电路的一部分。在金属芯基底60的相反侧上的一体连接的且基本上均匀的金属氧化物介电层57和金属氧化物介电层58、以及圆柱形中间金属氧化物介电层62使导电金属绝缘于导热金属芯基底60。如上所述,介电层包括可以至少部分地通过使金属芯基底的表面部分氧化而形成的金属氧化物。
[0089]图4B的实施方案示出倒装芯片布置,其中LED器件32被支承在第一导电金属层42的电接触焊盘38上。该LED的一端具有电连接至第一导电金属层42的电接触焊盘40的导线36。金属芯元件44和金属芯元件46填充通孔通路48和通孔通路50中的每一个,并且将第一导电金属层中的电接触焊盘38和电接触焊盘40分别电连接至第二导电金属层中的电接触焊盘52和电接触焊盘54,所述接触焊盘可以是包括镀覆铜的图案化电路的一部分。介电层56、介电层58和介电层62使导电金属绝缘于导热金属芯基底60,如针对图4A的实施方案所讨论的。
[0090]通过以下非限制性实施例来进一步说明本文中所公开的电路材料。
[0091 ]实施例
[0092]实施例1
[0093]该实施例示出了一种在铝芯基底上形成氧化铝绝缘的方法。铝芯基底呈尺寸为10mmX 10mmXJ).5mm的Al 6082合金板的形式,其中以机械方式钻孔有1092个通孔通路,每个通孔通路具有直径为0.195mm的圆形截面。
[0094]将铝芯基底布置在包括容纳电解液的槽的电解设备中,并且铝芯基底和电极耦接至脉冲电源。应用脉冲发生器,在基底与电极之间产生一系列具有交替极性的电压脉冲。所施加的正电压脉冲具有在500V至700V的范围内的固定正电压幅值(Va),并且负电压脉冲具有在OV至500V的范围内的连续增长的负电压幅值(Vc)。脉冲重复频率在IKHz至3KHz的范围内。
[0095]施加脉冲达12分钟,从而使在铝芯基底的表面上并且在通孔通路中形成具有期望厚度的氧化铝层。
[0096]图2示出根据这样的工艺制造的热管理电路材料的放大截面的显微图像,其中铝芯基底3的表面部分已被转变成金属氧化物介电层5中的氧化铝,通孔通路中的金属芯基底3在铝芯基底3中。
[0097]除非上下文清楚地另外指明,否则单数形式包括复数个指代物。涉及同一特征或部件的所有范围的端点可独立组合并且包括所记载的端点。所有参考文献均通过引用并入本文中。如在本文中且贯穿全文所使用的,“设置”、“接触”及其变型是指各材料、基底、层、膜等之间的完全或部分物理接触。另外,本文中的术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、数量或重要性,而是用于将一个元件与另一元件区分开来。
[0098]尽管为了说明目的而阐述了典型的实施方案,然而前述描述不应被视为对本文范围的限制。因此,在不脱离本发明的精神和范围的条件下,本领域技术人员可以做出各种修改方案、适应方案和替代方案。
【主权项】
1.一种能够用于安装电子器件的热管理电路材料,包括: 导热金属芯基底; 在所述金属芯基底的第一侧上的第一金属氧化物介电层; 在所述导热金属芯基底的第二侧上的第二金属氧化物介电基底层,所述金属芯基底的所述第二侧与所述第一侧相反; 在所述第一氧化物金属氧化物介电层上的第一导电金属层; 在所述第二金属氧化物介电层上的第二导电金属层; 填充有导电金属的至少一个通孔通路,所述导电金属形成含金属的芯元件,所述含金属的芯元件电连接所述第一导电金属层和所述第二导电金属层的每一个的至少一部分,其中限定所述通孔通路的壁具有中间金属氧化物介电层,所述中间金属氧化物介电层横向地接合所述第一金属氧化物介电层与所述第二金属氧化物介电层,所述中间金属氧化物介电层使所述通孔通路中的所述含金属的芯元件绝缘于所述导热金属芯基底; 其中所述第一金属氧化物介电层、所述第二金属氧化物介电层和所述中间金属氧化物介电层通过包括使所述金属芯基底的表面部分氧化的工艺制成,并且其中所述第一金属氧化物介电层、所述第二金属氧化物介电层和所述中间金属氧化物介电层共同地形成所述导热金属芯基底的金属氧化物绝缘体。2.根据权利要求1所述的电路材料,其中所述第一金属氧化物介电层和所述第二金属氧化物介电层具有大于或等于约5瓦/米.开氏度的热导率以及大于或等于约50KV/mm的介电强度。3.根据权利要求1至2中任一项所述的电路材料,其中所述介电材料在大于或等于约400°C的温度下热稳定,以及其中所述介电层具有百万分之零/°C至约百万分之25/°C的热膨胀系数。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电路材料,其中所述第一金属氧化物介电层和所述第二金属氧化物介电层的厚度各自为5微米至30微米。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电路材料,其中所述第一导电金属层和所述第二导电金属层的厚度为I微米至250微米。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电路材料,其中所述导热金属芯基底的厚度为0.25mm 至 3.0mm07.根据权利要求1至6中任一项所述的电路材料,其中具有图案化或未图案化的导电金属层的所述电路材料形成面积为4.5英寸X4.5英寸的常规面板的面积的15倍至20倍的面板。8.根据权利要求1至7中任一项所述的电路材料,其中所述第一导电金属层、所述第二导电金属层和所述含金属的芯元件包括铜、金、银、或它们的组合。9.根据权利要求1至8中任一项所述的电路材料,其中所述金属芯基底包括:铝;或者铝与选自镁、钛、锆、钽和铍中的一种或更多种金属的合金。10.根据权利要求1至9中任一项所述的电路材料,还包括粘合改进层,所述粘合改进层将所述第一导电金
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