專利名稱：散熱基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱基板。
背景技術(shù)：
通常，隨著高度技術(shù)工業(yè)(例如，車輛)的發(fā)展，對(duì)高度技術(shù)工業(yè)中使用的高集成 /高性能電子元件的需求也相應(yīng)增長。在制造高集成/高性能電子元件時(shí)，散熱已被作為重要因素考慮。就是說，基板上的每個(gè)高集成/高性能電子元件會(huì)產(chǎn)生高的熱量，該高的熱量會(huì)導(dǎo)致每個(gè)電子元件的功能
T^ O因此，開發(fā)具有能夠?qū)⒚總€(gè)高集成/高性能電子元件中生成的熱量快速且平滑地耗散到外部的高散熱特性的基板的需求相應(yīng)地增長。由于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的有機(jī)印刷電路板(PCB)或金屬基板具有低的散熱特性，所以在將其用作高輸出基板時(shí)是有局限性的。與有機(jī)PCB以及金屬基板相比較，陽極氧化鋁基板具有改進(jìn)的散熱特性；然而，由于鋁的熱傳導(dǎo)性限制，陽極氧化鋁基板在用作高輸出基板時(shí)是具有局限性的。例如，如圖1所示，通過如下過程形成陽極氧化鋁基板10 通過陽極氧化工藝在鋁盤11的表面上形成陽極氧化絕緣層12，通過干法濺射工藝或濕法化學(xué)鍍(electroless plating) /電鍍工藝在陽極氧化絕緣層12上形成金屬層13，并且通過干法/濕法刻蝕工藝或剝離(lift-off)工藝在金屬層13上形成圖案。由于鋁的熱傳導(dǎo)性(例如，5052鋁合金； 140W/m · K)的限制，所以很難將陽極氧化鋁基板用作高輸出基板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于通過使用由銅(Cu)層和鋁(Al)層制造的多層結(jié)構(gòu)，來提供一種能夠改進(jìn)散熱功能的散熱基板。進(jìn)一步地，本發(fā)明致力于通過調(diào)整銅(Cu)層和鋁(Al)層的厚度比率，來提供一種能夠改進(jìn)散熱特性并最小化重量增加的散熱基板。根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施方式，提供了一種散熱基板，該基板包括具有預(yù)定厚度的銅層；以及在所述銅層的上表面和下表面上形成的陽極氧化絕緣層。所述散熱基板可進(jìn)一步包括在所述銅層和所述陽極氧化絕緣層之間形成的鋁 (Al)層。進(jìn)一步地，所述散熱基板可進(jìn)一步包括形成在部分陽極氧化絕緣層上的種子層 (seed layer)；以及形成在所述種子層上的金屬層。
所述陽極氧化絕緣層通過陽極氧化工藝形成在所述鋁層的表面上。以0. 02mm-0. 2mm的厚度形成所述鋁層。以2 2到3 1的厚度比率形成所述銅層和鋁層。所述種子層通過化學(xué)鍍或?yàn)R射淀積完成。所述金屬層通過濕法濺鍍(plating)或干法濺射淀積完成。所述種子層形成在陽極氧化絕緣層的整個(gè)表面上，所述金屬層形成在所述種子層上，以及通過濕法化學(xué)刻蝕、電解刻蝕或剝離將所述金屬層和所述種子層的一部分去除。根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施方式，提供一種散熱基板，該基板包括銅層，其具有上表面或下表面的第一區(qū)域和第二區(qū)域，并具有預(yù)定厚度；形成在所述上表面或所述下表面的第一區(qū)域上的鋁層；以及在所述銅層的上表面或下表面的第二區(qū)域上形成的陽極氧化絕緣層。進(jìn)一步地，所述散熱基板可進(jìn)一步包括形成在部分陽極氧化絕緣層上的種子層； 以及形成在所述種子層上的金屬層。所述陽極氧化絕緣層通過陽極氧化工藝形成在所述鋁層的表面上。以0. 02mm-0. 2mm的厚度形成所述鋁層。以2 2到3 1的厚度比率形成所述銅層和鋁層。所述種子層通過化學(xué)鍍或?yàn)R射淀積完成。所述金屬層通過濕法濺鍍或干法濺射淀積完成。所述種子層形成在陽極氧化絕緣層的整個(gè)表面上，所述金屬層形成在所述種子層上，以及通過濕法化學(xué)刻蝕、電解刻蝕或剝離將所述金屬層和所述種子層的一部分去除。


圖1是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的陽極氧化鋁基板的剖面圖；圖2是示出應(yīng)用本發(fā)明的陽極氧化多層金屬基板的第一實(shí)施方式的剖面圖；圖3A到圖3E是示出應(yīng)用本發(fā)明的陽極氧化多層金屬基板的制造方法的第一實(shí)施方式的流程圖；圖4A到圖4E是示出應(yīng)用本發(fā)明的陽極氧化多層金屬基板的制造方法的第二實(shí)施方式的流程圖；圖5A到圖5E是示出應(yīng)用本發(fā)明的陽極氧化多層金屬基板的制造方法的第三實(shí)施方式的流程圖；圖6是示出應(yīng)用本發(fā)明的陽極氧化多層金屬基板的第三實(shí)施方式的剖面圖；圖7是示出應(yīng)用本發(fā)明的陽極氧化多層金屬基板中的銅層的厚度改變與熱傳導(dǎo)性關(guān)系的圖示；以及圖8是示出應(yīng)用本發(fā)明的陽極氧化多層金屬基板中的銅層的厚度改變與重量關(guān)系的圖示。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的各種特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)從下面參考附圖的說明中變得更加明顯。在本說明書和權(quán)利要求書中使用的術(shù)語和詞語不應(yīng)被解釋為局限于典型含義或詞典定義，而是應(yīng)當(dāng)基于發(fā)明人可適當(dāng)?shù)貙?duì)術(shù)語概念進(jìn)行定義以更為適當(dāng)?shù)貙?duì)他或她所知的用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方法進(jìn)行描述這一原則被解釋為具有與本發(fā)明的技術(shù)范圍相關(guān)的含義及概念。通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，可更為清晰地理解本發(fā)明的上述及其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)。在說明書中，應(yīng)該注意的是，在對(duì)附圖中的組件添加附圖標(biāo)記時(shí)，類似的參考標(biāo)記指代類似的組件，即使該組件出現(xiàn)于不同附圖中。進(jìn)一步地，當(dāng)判斷出對(duì)與本發(fā)明相關(guān)的公知技術(shù)的詳細(xì)描述可能模糊本發(fā)明的主旨時(shí)，可省略對(duì)其的詳細(xì)描述。將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。如圖2到圖8所示，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的散熱基板的制造方法包括(A) 在銅(Cu)層110的上表面和下表面上形成鋁(Al)層120 ；以及(B)在上鋁層和下鋁層的表面上形成陽極氧化絕緣層130。因此，作為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的散熱基板的陽極氧化多層金屬基板100， 在熱傳導(dǎo)率為士 140W/m ·Κ的上鋁層120和下鋁層120之間形成了熱傳導(dǎo)率為士350W/m*K 的銅層110，使其總的熱傳導(dǎo)率為140到350W/m · K。此時(shí)，可根據(jù)銅層110和鋁層120的
厚度來調(diào)整陽極氧化多層金屬基板100的熱傳導(dǎo)率以及重量。例如，在步驟(A)，在鋁層120以板的形式緊密貼敷在銅層110的下面和下面的情況中，可通過滾動(dòng)(roll)將鋁層鍵合(bond)到銅層上。在銅層110的上表面和下表面上形成鋁層120，以通過陽極氧化工藝形成陽極氧化絕緣層130。為了形成陽極氧化絕緣層130，鋁層的厚度應(yīng)該至少為0. 02mm或更厚?？梢哉{(diào)整銅層110和鋁層120的厚度比率，以使熱傳導(dǎo)率在140到350W/m · K的范圍內(nèi)。例如，如圖7所示，在除了陽極氧化絕緣層130之外的銅層110和鋁層120的總厚度為4mm的情況下，當(dāng)銅層110的厚度是2mm時(shí)，該陽極氧化多層金屬基板100的熱傳導(dǎo)率是200W/m · K，而當(dāng)銅層110的厚度是3mm時(shí)，該陽極氧化多層金屬基板100的熱傳導(dǎo)率是 255ff/m · K?？梢哉{(diào)整銅層110和鋁層120的厚度比率，以使該陽極氧化多層金屬基板100的重量在11到35kg/m2的范圍內(nèi)。例如，如圖8所示，在除了陽極氧化絕緣層130之外的銅層 110和鋁層120的總厚度為4mm的情況下，當(dāng)銅層110的厚度是2mm時(shí)，該陽極氧化多層金屬基板100的重量是23. 5kg/m2,以及當(dāng)銅層110的厚度是3mm時(shí)，該陽極氧化多層金屬基板100的的重量是29. 5kg/m2。因此，如圖7和圖8所示，以厚度比率2 2到3 1形成銅層110和鋁層120，以
保持最佳的熱傳導(dǎo)率和重量。例如，在步驟(B)，通過陽極氧化工藝將陽極氧化絕緣層130形成在上鋁層120和下鋁層120的表面上。此時(shí)，作為舉例，通過陽極氧化工藝，可以允許鋁層120的全部或部分厚度成為陽極氧化絕緣層130，并允許鋁層120的全部或部分表面成為陽極氧化絕緣層 130。就是說，通過陽極氧化工藝對(duì)鋁層120進(jìn)行氧化來形成陽極氧化絕緣層130。在第一實(shí)施方式中，如圖2和圖3A到圖3E所示，針對(duì)鋁層120的整個(gè)表面的預(yù)定厚度成為陽極氧化絕緣層130。在第二實(shí)施方式中，如圖4A到圖4E所示，針對(duì)鋁層120的整個(gè)表面的全部厚度成為陽極氧化絕緣層130。在第三實(shí)施方式中，如圖5A到圖5E所示，針對(duì)鋁層120的部分表面的全部厚度成為陽極氧化絕緣層130。同時(shí)，雖然沒有包含在實(shí)施方式中，針對(duì)鋁層120的部分表面的部分厚度可以成為陽極氧化絕緣層130。由本發(fā)明的權(quán)利要求3和權(quán)利要求4可以預(yù)測，可在銅層110的上面和下面都形成鋁層120。雖然在第一和第二實(shí)施方式中，可在沿著銅層110的水平方向上進(jìn)行散熱，而在第三實(shí)施方式中，可在在水平方向上進(jìn)行散熱的同時(shí)在沿著鋁層的水平方向上進(jìn)行散熱。同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的散熱基板的制造方法還包括(C)在陽極氧化絕緣層130上形成種子層140 ； (D)在種子層140上形成金屬層150 ；以及(E)部分去除所述種子層140以及金屬層150來形成圖案。例如，在步驟(C)，可通過化學(xué)鍍或?yàn)R射淀積來形成種子層140。就是說，為了在不導(dǎo)電的陽極氧化絕緣層130上形成種子層140，可使用化學(xué)鍍或?yàn)R射淀積。在步驟(D)，通過濕法濺鍍或干法濺射淀積形成金屬層150。在步驟(E)，通過濕法化學(xué)刻蝕、電解刻蝕或剝離來部分去除種子層140和金屬層 150，以形成圖案。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的每個(gè)散熱基板的制造方法以及使用該制造方法制造的散熱基板的實(shí)施方式將在下面詳細(xì)描述。在第一實(shí)施方式中，如圖3A所示，厚度為0. 02mm或更厚的鋁層120通過滾動(dòng)鍵合到銅層Iio的上表面和下表面上。然后，在將鋁層120連接到電極的狀態(tài)中，向鋁層120中中注入電解液以在鋁層120的表面上形成陽極氧化絕緣層130.在這種情況下，如圖;3B所示，陽極氧化絕緣層130均勻地形成在鋁層120的全部表面上。通過調(diào)整陽極氧化工藝的總時(shí)間，以便具有預(yù)定厚度的鋁層120保持在銅層110 的上表面和下表面上。之后，如圖3C所示，在陽極氧化絕緣層130上形成種子層140 ；如圖3D所示，在種子層上形成金屬層150 ；以及如圖3E所示，部分移除種子層140和金屬層150來形成圖案。如圖2所示，根據(jù)上述的本發(fā)明的制造方法，提供了陽極氧化多層金屬基板100， 其是一種散熱基板，該基板包括具有預(yù)定厚度的銅(Cu)層110，在銅層的上面和下面形成的鋁(Al)層120，以及在上鋁層120和下鋁層120的表面上形成的陽極氧化絕緣層130。此時(shí)，形成了由在陽極氧化絕緣層130上形成的種子層140和在種子層140上形成的金屬層 150組成的圖案。在第二實(shí)施方式中，如圖4A所示，厚度至少為0. 02mm或更厚的鋁層120通過滾動(dòng)鍵合到銅層Iio的上表面和下表面上。然后，在將鋁層120連接到電極的狀態(tài)中，向鋁層 120中注入電解液以在鋁層120表面上形成陽極氧化絕緣層130。在這種情況下，如圖4B所示，陽極氧化絕緣層130均勻地形成在鋁層120的全部表面上。通過調(diào)整陽極氧化工藝的總時(shí)間，以便在銅層Iio的表面上形成的全部鋁層120 被氧化。之后，如圖4C所示，在陽極氧化絕緣層130上形成種子層140 ；如圖4D所示，在種子層上形成金屬層150 ；以及如圖4E所示，部分移除種子層140和金屬層150來形成圖案。如圖4E所示，根據(jù)上述的本發(fā)明的制造方法，提供了陽極氧化多層金屬基板100， 該基板包括具有預(yù)定厚度的銅(Cu)層110，在銅層110的上表面和下表面上形成的陽極氧化絕緣層130。此時(shí)，形成了由在陽極氧化絕緣層130上形成的種子層140和在種子層 140上形成的金屬層150組成的圖案。在第三實(shí)施方式中，如圖5A所示，厚度至少為0. 02mm或更厚的鋁層120通過滾動(dòng)鍵合到銅層Iio的上表面和下表面上。然后，在將鋁層120連接到電極的狀態(tài)中，向鋁層 120中注入電解液以在鋁層120的表面上形成陽極氧化絕緣層130。此時(shí)，在鋁層120的全部表面上局部地進(jìn)行陽極氧化，這樣銅層具有上表面或下表面的第一區(qū)域和第二區(qū)域，以及在該上表面或下表面的第一區(qū)域上形成的鋁層，以及在該上表面或下表面的第二區(qū)域上形成的陽極氧化絕緣層。例如，為了有選擇地進(jìn)行陽極氧化，可以粘附膠帶或涂一層化學(xué)藥品以防止在鋁層120表面上的氧化。鋁層120上的受到陽極氧化以成為陽極氧化絕緣層130的部分對(duì)應(yīng)于隨后在其中形成圖案的區(qū)域。陽極氧化絕緣層130應(yīng)比在其中形成圖案的區(qū)域?qū)挘赃M(jìn)行電絕緣。之后，如圖5C所示，在鋁層120以及陽極氧化絕緣層130上形成種子層140 ；如圖 5D所示，在種子層140上形成金屬層150 ；以及如圖5E所示，部分移除種子層140和金屬層 150來形成圖案。如圖6所示，根據(jù)上述的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的制造方法，提供了陽極氧化多層金屬基板100，該基板包括具有預(yù)定厚度的銅(Cu)層110，形成在銅層110的上表面或下表面上并選擇性地形成在預(yù)定區(qū)域中的鋁層120，以及形成在銅層110的上表面或下表面上并形成在除了鋁層120以外的區(qū)域中的陽極氧化絕緣層130。此時(shí)，形成了由在陽極氧化絕緣層130上形成的種子層140和在種子層140上形成的金屬層150組成的圖案。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的散熱基板以及該散熱基板的制造方法，通過由銅(Cu) 層和鋁(Al)層組成的多層結(jié)構(gòu)，改進(jìn)了散熱功能，從而能夠提供適用于高集成/高性能電子元件的高輸出金屬基板。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的散熱基板以及該散熱基板的制造方法，調(diào)整銅(Cu) 層和鋁(Al)層的厚度比率，以改進(jìn)散熱特性以及最小化因銅導(dǎo)致的重量增加，從而允許該散熱基板用作需要具有輕重量的電力高輸出基板。雖然出于說明目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是這些實(shí)施方式僅用來具體解釋本發(fā)明。因此，根據(jù)本發(fā)明的散熱基板以及該散熱基板的制造方法并不局限于此，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，在不背離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可進(jìn)行多種修改以及替換。因此，這種修改和替換也應(yīng)理解為落入本發(fā)明的范圍中。本發(fā)明的具體保護(hù)范圍通過所附權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種散熱基板，該散熱基板包括具有預(yù)定厚度的銅層；以及在所述銅層的上表面和下表面上形成的陽極氧化絕緣層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱基板，該散熱基板進(jìn)一步包括在所述銅層和所述陽極氧化絕緣層之間形成的鋁層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱基板，該散熱基板進(jìn)一步包括在部分陽極氧化絕緣層上形成的種子層；以及在所述種子層上形成的金屬層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱基板，其中，通過陽極氧化工藝在所述鋁層的表面上形成所述陽極氧化絕緣層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱基板，其中，所述鋁層以0.02mm-0. 2mm的厚度形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱基板，其中，所述銅層和所述鋁層以2 2到3 1的厚度比率形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的散熱基板，其中，所述種子層通過化學(xué)鍍或?yàn)R射淀積完成。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的散熱基板，其中，所述金屬層通過濕法濺鍍或干法濺射淀積完成。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的散熱基板，其中，所述種子層形成在陽極氧化絕緣層的整個(gè)表面上，所述金屬層形成在所述種子層上，以及通過濕法化學(xué)刻蝕、電解刻蝕或剝離將所述金屬層和所述種子層的一部分去除。
10.一種散熱基板，該散熱基板包括銅層，該銅層具有上表面或下表面的第一區(qū)域以及第二區(qū)域，以及具有預(yù)定厚度；鋁層，該鋁層形成在所述上表面或所述下表面的第一區(qū)域上；以及陽極氧化絕緣層，該陽極氧化絕緣層形成在所述銅層的所述上表面或所述下表面的第二區(qū)域上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的散熱基板，該散熱基板進(jìn)一步包括形成在部分陽極氧化絕緣層上的種子層；以及形成在所述種子層上的金屬層。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的散熱基板，其中，所述陽極氧化絕緣層通過陽極氧化工藝形成在所述鋁層的表面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的散熱基板，其中，所述鋁層以0.02mm-0. 2mm的厚度形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的散熱基板，其中，所述銅層和所述鋁層以2 2到3 1的厚度比率形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的散熱基板，其中，所述種子層通過化學(xué)鍍或?yàn)R射淀積完成。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的散熱基板，其中，所述金屬層通過濕法濺鍍或干法濺射淀積完成。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的散熱基板，其中，所述種子層形成在陽極氧化絕緣層的整個(gè)表面上，所述金屬層形成在所述種子層上，以及通過濕法化學(xué)刻蝕、電解刻蝕或剝離將所述金屬層和所述種子層的一部分去除。
全文摘要
為了改進(jìn)散熱特性，此處公開了一種散熱基板。該散熱基板包括具有預(yù)定厚度的銅層；在銅層的上表面和下表面上形成的陽極氧化絕緣層；以及在銅層和陽極氧化絕緣層之間形成的鋁(Al)層。因此，改進(jìn)了由鋁(Al)層和銅(Cu)層組成的基體的散熱功能，從而能夠提供一種適用于高集成/高性能電子元件的高輸出金屬基板。
文檔編號(hào)H05K7/20GK102469753SQ20111010584
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者崔碩文, 樸成根, 林昶賢, 金洸洙, 金睦淳 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社