半导体用散热基板及其制造方法技术

提供一种能够在较厚的电极金属板上形成精密图案并提高介电强度和剥离强度(Peel Strength)的半导体用散热基板及其制造方法。根据本发明专利技术的一实施方式的半导体用散热基板包括：电极金属板，具有多个电极图案，在上述多个电极图案之间形成有图案空间，使得上述多个电极图案彼此电绝缘；金属底座，布置在上述电极金属板的下方，以扩散从上述电极金属板传导的热量；绝缘层，形成在上述电极金属板和上述金属底座之间；及绝缘材料填充部，填充上述图案空间和由上述多个电极图案构成的电极图案组的外侧的外围部，与上述多个电极图案的侧面直接接触，以支撑上述多个电极图案的侧面。以支撑上述多个电极图案的侧面。以支撑上述多个电极图案的侧面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体用散热基板及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种半导体元件安装用散热基板、包括该散热基板的半导体模块及其制造方法。更具体地，本专利技术涉及一种兼具散热板功能和半导体元件安装用电路板功能的散热基板的制造方法及据此的结构特性，上述散热基板包括较厚的电极金属板，以适合安装大功率半导体元件或高输出LED等。

技术介绍

[0002]近来，在电力行业领域积极进行关于太阳能发电或风力发电等可再生能源的产生、存储及利用的研究开发。对于包括电动汽车的电池和电力系统在内的各种电气/电子设备的效率提高、安全性及节能问题也正在进行积极研究开发。在此使用的关键部件是使用功率器件的功率模块，即功率半导体模块。在照明领域也呈对于如汽车前灯、路灯、智能农场用植物生长灯等需要高输出的光源应用具有优异效率和使用寿命的LED光源的趋势。
[0003]这些功率设备所用的电流是几十到几百安培(Ampere)，电压也是几百到几千伏(Volt)，属于大功率(High
‑
power)，因此功率模块产生的热量较大，可能出现由该热量导致的设备的误动作和可靠性问题。为了防止这些缺陷，如何快速散发功率半导体元件中产生的热量成为一个大问题。在高输出LED光源模块的情况下，散热也是决定设备的使用寿命和效率的决定性因素。
[0004]在现有的功率半导体用金属印刷电路板的制造方法中，在导热性高的金属基板和铜箔之间插入绝缘层，在高温高压下层压(热压，Hot press)，然后经过一般的印刷电路板制造工艺进行制造。通过现有技术制造的金属印刷电路板(Metal PCB)的导热性一般为3W/m.K至5W/m.K，为了充分散热必须附着大的散热器。在此，在一般的印刷电路板制造工艺中，为了在由铜箔制成的层上形成电路电极图案，利用蚀刻或电镀工艺。
[0005]然而，现有的金属印刷电路板制造方法难以应用于大功率半导体用散热基板。这是因为，当为了安装高功率半导体而增加电极金属板的厚度时，通过蚀刻或电镀工艺就难以应对。实际上，在相关
，如果电极金属板的厚度为0.3mm以上，就判断通过蚀刻或电镀方式很难保持盈利。除此之外，还存在电极图案的截面轮廓变差，容易发生绝缘破坏的问题。
[0006]此外，蚀刻或电镀工艺存在因使用有毒化学物质或重金属物质而造成环境污染的大问题。需要开发一种能够使污染物质排放最小化的环保制造方法以及适合于此的散热基板结构。

技术实现思路

[0007]技术问题
[0008]本专利技术是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种包括厚度为0.2mm以上的较厚的电极金属板的半导体用散热基板及其制造方法。
[0009]本专利技术的目的在于提供一种具有如下结构的半导体用散热基板，即，通过包括较
厚的电极金属板以实现优异的散热性能，提高介电强度，具有高剥离强度(Peel Strength)的结构。
[0010]此外，本专利技术的目的在于提供一种半导体用散热基板的制造方法，根据本专利技术的半导体用散热基板的制造方法是一种有效地对较厚的电极金属板进行图案化，环保、有效地制造能够提供优异的绝缘性能和高剥离强度的半导体用散热基板的方法。
[0011]解决问题的方案
[0012]为了解决上述问题，根据本专利技术的一实施方式的半导体用散热基板包括：电极金属层，通过图案空间(pattern space)形成有供半导体元件安装的电极图案；金属底座，构成散热体，上述散热体通过热传导扩散并散发从上述半导体元件发出的热量；绝缘层，具有电绝缘性，且布置在上述电极金属层和上述金属底座之间；及凹槽和增强突起，上述凹槽形成在上述金属底座中与上述绝缘层相接的表面和上述电极金属层中与上述绝缘层相接的表面中的至少一个表面，上述增强突起通过用与上述绝缘层的材料相同的材料填充上述凹槽内部而成，上述图案空间包括从上述电极金属层的表面进行垂直切削加工的部分。
[0013]可以将上述图案空间切削加工至比上述电极金属层的底面更深且比上述绝缘层的底面更浅的深度处，以暴露上述绝缘层。
[0014]上述图案空间还可包括通过各向同性蚀刻形成的部分。
[0015]上述凹槽和上述增强突起的截面可以呈燕尾状。
[0016]在根据本专利技术的一实施方式的半导体用散热基板的制造方法中形成图案空间，使得电极金属层形成电极图案，上述电极金属层与形成在金属底座上的绝缘层或具有绝缘性的陶瓷底座接合，上述半导体用散热基板的制造方法包括：切削步骤，从上述电极金属层的一面切削到比上述电极金属层的厚度更浅的预定深度处，留下剩余部，以形成凹槽图案；及刻蚀步骤，在上述电极金属层与上述绝缘层或上述陶瓷底座接合的状态下，对沿着上述凹槽图案留下的上述剩余部进行刻蚀，以形成上述电极图案；在上述蚀刻步骤中，在以上述剩余部布置在与上述电极金属层中接合到上述绝缘层或上述陶瓷底座的表面相反的一侧的方式接合的状态下，对上述剩余部进行蚀刻。
[0017]根据本专利技术的一实施方式的半导体用散热基板的制造方法包括：接合步骤，形成以依次层叠金属底座、绝缘层及电极金属层的形式接合的多层散热基板；切削步骤，沿着预先设计的电极图案的形状，从上述电极金属层的表面进行切削加工，以形成具有比上述电极金属层的底面更浅的深度的凹槽，从而形成在相邻的电极图案之间留下具有预定厚度的剩余部的凹槽图案；及蚀刻步骤，通过完全蚀刻上述剩余部以暴露上述绝缘层来使上述相邻的电极图案电绝缘；在上述接合步骤中，经由上述绝缘层将上述电极金属层和上述金属底座接合，但在上述接合步骤之前，在上述电极金属层或上述金属底座中与上述绝缘层相接的表面上形成凹槽，然后进行真空热压工艺，以在接合的同时形成与上述绝缘层连接的增强突起。
[0018]上述凹槽和上述增强突起的截面可以呈燕尾状。
[0019]根据本专利技术的一实施方式的半导体用散热基板的制造方法包括：切削步骤，沿着预先设计的电极图案的形状，从电极金属层的表面进行切削加工，以形成具有比上述电极金属层的底面更浅的深度的凹槽，从而形成在相邻的电极图案之间留下具有预定厚度的剩余部的凹槽图案；接合步骤，以依次层叠金属底座、绝缘层及上述电极金属层的形式接合，
使得上述电极金属层中平坦的上述底面与上述绝缘层相接；及蚀刻步骤，通过完全蚀刻上述剩余部以暴露上述绝缘层来使上述相邻的电极图案电绝缘；在上述接合步骤中，经由上述绝缘层将上述电极金属层和上述金属底座接合，但在上述接合步骤之前，在上述电极金属层或上述金属底座中与上述绝缘层相接的表面上形成凹槽，然后进行真空热压工艺，以在接合的同时形成与上述绝缘层连接的增强突起。
[0020]上述凹槽和上述增强突起的截面可以呈燕尾状。
[0021]根据本专利技术的一实施方式的半导体用散热基板包括：电极金属板，具有多个电极图案，在上述多个电极图案之间形成有图案空间，使得上述多个电极图案彼此电绝缘；金属底座，布置在上述电极金属板的下方，以扩散从上述电极金属板传导的热量；绝缘层，形成在上述电极金属板和上述金属底座之间；及绝缘材料填充部，填充上述图案空间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体用散热基板，其特征在于，包括：电极金属层，通过图案空间形成有供半导体元件安装的电极图案；金属底座，构成散热体，上述散热体通过热传导扩散并散发从上述半导体元件发出的热量；绝缘层，具有电绝缘性，且布置在上述电极金属层和上述金属底座之间；及凹槽和增强突起，上述凹槽形成在上述金属底座中与上述绝缘层相接的表面和上述电极金属层中与上述绝缘层相接的表面中的至少一个表面，上述增强突起通过用与上述绝缘层的材料相同的材料填充上述凹槽内部而成，上述图案空间包括从上述电极金属层的表面进行垂直切削加工的部分。2.根据权利要求1所述的半导体用散热基板，其特征在于，将上述图案空间切削加工至比上述电极金属层的底面更深且比上述绝缘层的底面更浅的深度处，以暴露上述绝缘层。3.根据权利要求1所述的半导体用散热基板，其特征在于，上述图案空间还包括通过各向同性蚀刻形成的部分。4.根据权利要求1所述的半导体用散热基板，其特征在于，上述凹槽和上述增强突起的截面呈燕尾状。5.一种半导体用散热基板的制造方法，形成图案空间，使得电极金属层形成电极图案，上述电极金属层与形成在金属底座上的绝缘层或具有绝缘性的陶瓷底座接合，上述半导体用散热基板的制造方法的特征在于，包括：切削步骤，从上述电极金属层的一面切削到比上述电极金属层的厚度更浅的预定深度处，留下剩余部，以形成凹槽图案；及刻蚀步骤，在上述电极金属层与上述绝缘层或上述陶瓷底座接合的状态下，对沿着上述凹槽图案留下的上述剩余部进行刻蚀，以形成上述电极图案；在上述蚀刻步骤中，在以上述剩余部布置在与上述电极金属层中接合到上述绝缘层或上述陶瓷底座的表面相反的一侧的方式接合的状态下，对上述剩余部进行蚀刻。6.一种半导体用散热基板的制造方法，其特征在于，包括：接合步骤，形成以依次层叠金属底座、绝缘层及电极金属层的形式接合的多层散热基板；切削步骤，沿着预先设计的电极图案的形状，从上述电极金属层的表面进行切削加工，以形成具有比上述电极金属层的底面更浅的深度的凹槽，从而形成在相邻的电极图案之间留下具有预定厚度的剩余部的凹槽图案；及蚀刻步骤，通过完全蚀刻上述剩余部以暴露上述绝缘层来使上述相邻的电极图案电绝缘；在上述接合步骤中，经由上述绝缘层将上述电极金属层和上述金属底座接合，但在上述接合步骤之前，在上述电极金属层或上述金属底座中与上述绝缘层相接的表面上形成凹槽，然后进行真空热压工艺，以在接合的同时形成与上述绝缘层连接的增强突起。7.根据权利要求6所述的半导体用散热基板的制造方法，其特征在于，上述凹槽和上述增强突起的截面呈燕尾状。8.一种半导体用散热基板的制造方法，其特征在于，包括：
切削步骤，沿着预先设计的电极图案的形状，从电极金属层的表面进行切削加工，以形成具有比上述电极金属层的底面更浅的深度的凹槽，从而形成在相邻的电极图案之间留下具有预定厚度的剩余部的凹槽图案；接合步骤，以依次层叠金属底座、绝缘层及上述电极金属层的形式接合，使得上述电极金属层中平坦的上述底面与上述绝缘层相接；及蚀刻步骤，通过完全蚀刻上述剩余部以暴露上述绝缘层来使上述相邻的电极图案电绝缘；在上述接合步骤中，经由上述绝缘层将上述电极金属层和上述金属底座接合，但在上述接合步骤之前，在上述电极金属层或上述金属底座中与上述绝缘层相接的表面上形成凹槽，然后进行真空热压工艺，以在接合的同时形成与上述绝缘层连接的增强突起。9.根据权利要求8所述的半导体用散热基板的制造方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钟垠，
申请(专利权)人：李钟垠，
类型：发明
国别省市：