CN100397960C - 印刷电路板结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是揭露一种印刷电路板结构及其制造方法，该印刷电路板是用于电子零组件在电路中的支撑及传导电子零组件及其相关装置所产生的热，其中包含一层状结构。该层状结构是具有至少一导电层及一绝缘层，且该导电层为一导热材料且包含一金属及一架状结构的碳元素；此外，该绝缘层是为结合该架状结构的碳元素的另一导热材料。此架状结构的碳元素具高导热系数的特性以提高导热材料的导热效果。该导热材料制造方法则可以化学气相沉积、物理气相沉积、电镀、或其他材料制备方法来完成且该架状结构的碳元素可以是包覆于金属表面或直接掺杂于金属材料中。

Description

印刷电路板结构及其制造方法

技术领域

本发明是有关于一种印刷电路板构造及其制造方法，特别是关于一种导热材料包含一金属及一架状结构的碳元素以及另一导热材料结合该架状结构的碳元素用于印刷电路板的制造方法。

背景技术

近来随着高科技产业的快速发展，电子零组件朝体积小与高密集度的发展，其所需的效能越来越高，因此耗电量也大幅增加进而产生高温的废热。尽管零组件可通过其附设的散热装置排除废热，然而用以支撑电子零组件的印刷电路板却因零组件产生的高温影响电路板中绝缘层材质形成劣化产生翘曲，甚至造成毁损。鉴于此，各式各样的导热材料便应运而生，以期能达到提升耐热效率的目的。

从现有技艺中来看，应用于印刷电路板的质材目前多以使用如玻璃纤维布、亚麻布及纸基材等材料为主再佐以树脂结合以形成电子零组件的绝缘支撑板，然后于板表面电镀或以叠压铜箔方式来作为零组件的导电材料而形成铜箔积层板，其所覆铜箔再经由表面蚀刻构成所谓印刷电路板。因应电子元件密集化及使用环境的考量，印刷电路板从早期于一绝缘板材上镀上单层铜箔的导电层所构成的单层板发展至以复数层铜箔结合多个绝缘板构成的多层板。因此先就一般印刷电路板制造概述如下。

请参阅图1的印刷电路板制造过程大样流程图。其是依据现有技艺中的一实施例。图中，S11基材从现有技艺可得知可以是玻璃纤维布、亚麻布及陶磁布等材料。S12将前述基材浸入树脂，该树脂从现有技艺中一般是为环氧、酚醛、聚脂等具热固性的树脂用以将前述基材塑形结合成绝缘板的半成品，S13将半成品经由切割程序裁切以构成所需规格尺寸，S14再将切割完成的该绝缘板半成品其送至烤箱加热，该烤箱从现有技艺中一般是为水平式或直立式，加热成为半熟状态的绝缘板，S15于绝缘板上表面叠压铜箔膜形成一导电层。S16再经过加热至完熟状态以构成如现有技艺的铜箔积层板。S17再于该积层板上将铜箔表面蚀刻，除去不必要部份形成线路以提供电子零组件所需的电路连接，透过上述S11～S17程序构成印刷电路板。

再者关于印刷电路板的结构及其导热方式，接续请参阅图2的印刷电路板结构剖面及其导热示意图，其是依据现有技艺中的一实施例包含一铜箔膜21所构成的导电层、一绝缘板22所构成的绝缘层、多个孔状结构23、一散热鳍片24及多个电子零组件25。该铜箔膜21从现有技艺得知一般是从硫酸铜原料中析出，此铜箔膜21上表面211承载多个电子零组件25，其下表面212用以结合一绝缘板22所构成的绝缘层，此绝缘板从现有技艺得知一般是由如玻璃纤维、亚麻布等基材浸入如图1中现有技艺所述的各类树脂12等材料经由热烤结合而成。该绝缘板22的表面221可连结一散热鳍片24，该散热鳍片24从现有技艺得知是为铝制材质。另外多个孔状结构23从现有技艺得知一般是由机械钻孔成形穿透该铜箔膜21及该绝缘板22并与该铜箔膜21及该绝缘板22成垂直，此多个孔状结构23呈圆柱中空状，可维持中空或旋入螺丝用来连接底座保持稳固.同时该多个孔状结构23所置螺丝也兼具协助散热功效其示意详如图2所示。因此，其导热反应程序为：当多个电子零组件25运作升温发热，部份废热通过该多个电子零组件25上端的散热装置吸收排除，其余废热也会经过该铜箔21传导至该绝缘板22再经由连结至该绝缘板22的散热鳍片24以及经过该多个孔状结构23所置螺丝消散废热达成导热运行模式。

尽管图2中印刷电路板可透过架设一散热鳍片方式协助导热，只有当电子装置朝向小型化，此方式会因空间不足而有赖印刷电路板本体材质导热的最佳化而无须安装其他散热装置，因此进而要求提供一导热材料应用于印刷电路板。

此外，为大众所周知的钻石，因为具有世界上材料中硬度最大、散热最快、透光范围广和耐腐蚀等特性，长久以来一直是工程上重要的材料之一。其导热系数在常温下是铜的五倍，且高温时钻石的红外线辐射也加强，其散热佳且热膨胀系数小。因此，它的散热效能在高温时更能显现。而钻石因为散热佳的特性，所以广为一般民众利用于判断钻石的真伪。但是，天然单晶钻石的成本仍然相当昂贵，为了能提供产业上的应用遂发展出各种人造钻石的技术以降低制造成本。因而，人造钻石的技术在现有技艺中，已发展出许多不同的技术与制程，其中利用碳氢化合物直接分解的方法最为常见，如微波等离子体辅助化学气相沉积法(Microwave Plasma enhance Chemical Vapor Deposition，MPCVD)、热灯丝辅助化学气相沉积法(Hot Filament CVD，HFCVD)，可以镀制出多晶钻石膜，此多晶钻石膜的物理特性仍然保有和天然单晶钻石相同的物理特性。因此，提高了将钻石广泛应用到各种产业的价值。

发明内容

有鉴于现有所述电子元件的废热排除上效率增进的问题，为因应电子元件趋向小体积、高集密度、高效能的发展亟欲有所提升，本发明的目的提供一种导热材料应用于印刷电路板构造及其制造方法，以大幅降低电子零组件运作所产生的废热造成的高温并提升印刷电路板本体的耐热效能。而毋须于印刷电路板表面贴附各种散热装置或散热介质进而耗用因电子装置体积微小化后的有限空间，排除因高温的影响导致印刷电路板的绝缘层材质劣化及降低承载电子零组件的能力。此外，本发明所提供的导热材料并不限定使用于印刷电路板，亦可包含应用于其他有关导热器件装置。

为达上述目的，本发明的印刷电路板结构，其特点是包含：一层状结构，该层状结构具有至少一导电层及一绝缘层，其中该导电层是贴合于该绝缘层且该导电层是以一结合方式结合一金属及一架状结构的碳元素的一导热材料。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

附图说明

图1是为现有技艺中的一般印刷电路板制造大样流程图；

图2是为现有技艺中的印刷电路板结构剖面及其导热示意图；

图3是本发明一实施例的印刷电路板结构示意图；

图4是本发明一实施例的印刷电路板结构中的一导电层注模方式形成制程的示意图；

图5是本发明一实施例的层状结构结合方式示意图；

图6是本发明一实施例的微波等离子体辅助化学气相沉积示意图；以及

图7是本发明一实施例的绝缘层制作方式形成第二制程概要流程图。

具体实施方式

请参阅图3，图中为一印刷电路板结构示意图。其是依据本发明一实施例的一种印刷电路板，该印刷电路板包含一层状结构31，该层状结构具有至少一导电层32及一绝缘层33。该导电层32具有一上表面321用以承载如第二图中所述的多个电子零组件25，而相对应该导电层32的上表面321具有一下表面322是贴合于该绝缘层33。其中，本发明用以实施于该导电层32的一导热材料是以一结合方式结合一金属及一架状结构的碳元素所构成，而用以实施于该绝缘层33的另一导热材料是结合该架状结构的碳元素所构成，通过上述的导热材料形成一印刷电路板结构。

请参阅图4，该图为如图3所述的印刷电路板结构中的一导电层32的注模方式形成第一制程的示意图。此种方式是包含有一模料供给器件41、一模料注射器件42及一模具组43。遂将模料经由模料注射器件42注射进入由模具组43形成的导电层32形状的模腔44成型。使模料形成图3所述的导电层32，且该导电层32具有一上表面321及对应的一下表面322。该模料是包含一金属及一架状结构的碳元素的熔融材料。该金属是为铜或铝或其他热传导系数高的金属或其结合材质。且该架状结构的碳元素的熔点是高于前述的任一金属的熔点，故可结合于其中形成一种模料。

请参阅图5，该图是为依据本发明的一实施例中的一层状结构31结合方式示意图，此种方式包含一可施行压合的工具机51、一制造如图3所述的该绝缘层33的活动模具底52、一框边模具组53。图中，是将图4中所述的该模具组43拆除一边，露出已由该模腔44成型如图3所述的导电层32形状的下表面322，再将该框边模具组53贴合如图4所述的模具组43，透过压合工具机51的施予高压将位于活动模具底52中已成形如图3所述的该绝缘层33推动如图中箭头所标示方向叠压结合至该导电层32，以完整形成如图3所述的一层状结构31。

关于构成如图3所述的印刷电路板结构的导电层32的一导热材料是包含的一架状结构的碳元素是可利用化学气相沉积或物理气相沉积形成于一金属表面构成第一制程。故请参阅图6，微波等离子体辅助化学气相沉积示意图，其是依据本发明的一实施例的散热结构制造方法。在此实施例中，其反应程序为将欲反应的混合气体由气体输入口61使的进入至气体反应室66。同时，微波产生系统62产生微波使混合气体产生活性的反应性离子进行反应，并逐渐吸附于支撑架64上的金属材料65的表面形成钻石膜。该金属材料65可以是经由图4所述方法成型的导电层32，该导电层可为铜或铝或其他热传导系数高的金属或其结合材质，而剩余气体则经由废气排出口63排放，以此反应程序进而获得表面覆盖钻石的导热材料。

此外，本发明所提的一实施例以构成如图3所述的印刷电路板结构的绝缘层33的制造方法是结合该架状结构的碳元素的另一导热材料，相关制程方式概要说明如下：故请参阅图7，绝缘层制作方式形成第二制程的概要流程图，首先将形成该绝缘层33的S71原料按所需构成基材混合，该原料自现有技艺得知可包含以硅砂、石灰石、硼酸等原料用来构成玻璃基材或以黏土、燧石、长石等用以构成陶瓷基材的原料或其他可用以构成如图3所述的绝缘层33基材的原料等。S72再将混合后的原料送至高温熔炉熔融，于此同时，将以一钻石作为架状结构的碳元素材料也送至该高温熔炉与前述已熔融基材进行混合。S73将熔化后的熔浆注入以特殊合金制成如图5所述的活动模具底52及周围佐以同样为特殊合金制成如图4所述的框边模具组53塑形降温沉积。通过上述制备流程S71～S73获得如图3所述的包覆钻石的另一导热材料所构成的该绝缘层33。

最后，再透过图5所述的结合方式，将图4所述的第一制程所得的一导热材料形成该导电层32与图7所述的第二制程所得的另一导热材料形成的该绝缘层33，相互结合以获得完整如3图所述的该层状结构31所构成的印刷电路板。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种印刷电路板结构，其特征在于包含：

一层状结构，该层状结构具有至少一导电层及一绝缘层，其中该导电层是贴合于该绝缘层且该导电层是以一结合方式结合一金属及一架状结构的碳元素的一导热材料。

2.如权利要求1所述的印刷电路板结构，其特征在于该绝缘层是结合该架状结构的碳元素的另一导热材料。

3.如权利要求1所述的印刷电路板结构，其特征在于该结合方式为该架状结构的碳元素于该金属表面形成一薄膜。

4.如权利要求1所述的印刷电路板结构，其特征在于该结合方式为该架状结构的碳元素熔融于该金属内。

5.如权利要求1所述的印刷电路板结构，其特征在于该金属为一铜材质。

6.如权利要求1所述的印刷电路板结构，其特征在于该金属为一铝材质。

7.如权利要求1所述的印刷电路板结构，其特征在于该金属为一高导热系数的金属材质。

8.如权利要求1所述的印刷电路板结构，其特征在于该架状结构的碳元素为钻石。

9.一种印刷电路板结构制造方法，包含：

利用一第一制程方式形成一含金属及一架状结构的碳元素的一导电层；其中，该第一制程方式包含有一模料供给器件、一模料注射器件及一模具组；将模料经由模料注射器件注射进入由模具组形成的该导电层形状的模腔成型；以及

利用一结合方式形成一层状结构；其中，该结合方式包含一可施行压合的工具机、一制造绝缘层的活动模具底及一框边模具组；将所述模具组拆除一边，露出已由该模腔成型的导电层形状的下表面，再将该框边模具组贴合所述的模具组，透过压合工具机施予高压将位于活动模具底中已成形的该绝缘层推动叠压结合至该导电层，以完整形成一层状结构。

10.如权利要求9所述的印刷电路板结构制造方法，其特征在于还包含利用一第二制程方法形成该绝缘层是结合该架状结构的碳元素的另一导热材料；其中，该第二制程方法包括首先将形成该绝缘层的原料按所需构成基材混合，再将混合后的原料送至高温熔炉熔融，将熔化后的熔浆注入以特殊合金制成的活动模具底及周围佐以同样为特殊合金制成的框边模具组塑形降温沉积，获得包覆钻石的另一导热材料所构成的该绝缘层。

11.如权利要求9所述的印刷电路板结构制造方法，其特征在于于该结合方式步骤中还包含将该架状结构的碳元素于该金属表面形成一薄膜。

12.如权利要求9所述的印刷电路板结构制造方法，其特征在于于该结合方式步骤中还包含将该架状结构的碳元素熔融于该金属内。

13.如权利要求9所述的印刷电路板结构制造方法，其特征在于还包含提供一铜材质作为该金属。

14.如权利要求9所述的印刷电路板结构，其特征在于还包含提供一铝材质作为该金属。

15.如权利要求9所述的印刷电路板结构，其特征在于还包含提供一钻石作为该架状结构的碳元素。

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