CN101784158B - 具有散热构造的电路板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种具有散热构造的电路板及其制造方法，该电路板包含：基板；第一接地导体层；第一绝缘层；多个焊接用凸块以及多个散热构造，该制造方法包含下列步骤：提供基板，基板的第一表面上方具有第一接地导体层与第一绝缘层；在该第一绝缘层上定义出多个电路元件接脚用开口以及多个散热用开口，用以露出该第一绝缘层下方的该第一接地导体层；以及将焊接材料印刷至所述电路元件接脚用开口以及所述散热用开口中露出的该第一接地导体层的表面上，用以形成多个焊接用凸块与多个散热构造。本发明具有缩小电路板的体积、改善散热效果的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有散热构造的电路板及其制造方法，尤其涉及可应用于小型化电子装置内的具有散热构造的电路板及其制造方法。
背景技术
随着电子产品的体积越来越小，操作速度越来越快，散热的问题也就一直困扰着设计者与使用者。请参见图1(a)和图1(b)，其为电子产品中常见的电路板外观示意图。电路板1上通常具有产生高热的发热元件10，例如高速运行的集成电路芯片或是发光二极管等元件，而因发热所导致的温度上升，对于电路板1上的电路元件都有不良影响。因此，现有技术便发展出在发热元件10上装设散热元件11的技术方案，例如利用散热风扇与散热片等装置来加强散热效率。但是，额外增加的散热元件11将造成电路板体积增加，不但造成产品小型化的困扰，也会增加产品的成本与组装上的工时。
发明内容
本发明的主要目的是如何在不增加成本、工时与体积的前提下来实现散热的需求。
本发明为一种具有散热构造的电路板，其包含：一基板，其具有一第一表面；一第一接地导体层，位于该基板第一表面的上方；一第一绝缘层，位于该第一接地导体层之上，该第一绝缘层具有多个电路元件接脚用开口以及多个散热用开口，用以露出该第一绝缘层下方的该第一接地导体层；多个焊接用凸块，设置于所述电路元件接脚用开口内，接触至该第一接地导体层；以及多个散热构造，材料与所述焊接用凸块相同，设置于所述散热用开口内，接触至该第一接地导体层。
根据上述构想，本发明所述的具有散热构造的电路板，其中该基板具有一第二表面，而且还包含：一第二接地导体层，位于该基板第二表面的上方；一第二绝缘层，位于该第二接地导体层之上，该第二绝缘层具有多个电路元件接脚用开口以及多个散热用开口，用以露出该第二绝缘层下方的该第二接地导体层；多个焊接用凸块，设置于所述电路元件接脚用开口内，接触至该第二接地导体层；以及多个散热构造，材料与所述焊接用凸块相同，设置于所述散热用开口内，接触至该第二接地导体层。
根据上述构想，本发明所述的具有散热构造的电路板，其中该第一接地导体层与该第二接地导体层的材料为铜箔，而所述焊接用凸块与所述散热构造的材料为焊接用锡膏。
根据上述构想，本发明所述的具有散热构造的电路板，其中该散热构造的形状为一凸块。
本发明的另一方面为一种具有散热构造的电路板制造方法，该制造方法包含下列步骤：提供一基板，该基板的一第一表面上方具一第一接地导体层与一第一绝缘层；在该第一绝缘层上定义出多个电路元件接脚用开口以及多个散热用开口，用以露出该第一绝缘层下方的该第一接地导体层；以及将一焊接材料印刷至所述电路元件接脚用开口以及所述散热用开口中露出的该第一接地导体层的表面上，用以形成多个焊接用凸块与多个散热构造。
根据上述构想，本发明所述的具有散热构造的电路板制造方法，其中还包含下列步骤：于该基板的一第二表面上方的一第二绝缘层上定义出多个电路元件接脚用开口以及多个散热用开口，用以露出该第二绝缘层下方的一第二接地导体层；以及将该焊接材料印刷至所述电路元件接脚用开口以及所述散热用开口中露出的该第二接地导体层的表面上，用以形成多个焊接用凸块与多个散热构造。
根据上述构想，本发明所述的具有散热构造的电路板制造方法，其中该第一接地导体层与该第二接地导体层的材料为铜箔，而形成所述焊接用凸块与所述散热构造的焊接材料为焊接用锡膏。
根据上述构想，本发明所述的具有散热构造的电路板制造方法，其中形成所述焊接用凸块与所述散热构造的方法包含下列步骤：提供一印刷掩模，其上定义有与所述电路元件接脚用开口以及所述散热用开口相同位置的印刷开口；以及利用该印刷掩模上的所述印刷开口来将该焊接材料印刷至所述电路元件接脚用开口以及所述散热用开口中露出的该第一接地导体层的表面上。
本发明具有缩小电路板的体积、改善散热效果的优点。
附图说明
图1(a)、图1(b)，其为电子产品中常见的电路板外观示意图。
图2，其为本发明为改善现有方案缺陷所发展出来的具有散热构造的电路板构造的第一较佳实施例示意图。
图3，其为本发明为改善现有方案缺陷所发展出来的具有散热构造的电路板构造的第二较佳实施例示意图。
图4(a)、图4(b)、图4(c)和图4(d)，其为完成上述具有散热构造的电路板的第一较佳实施例工艺步骤示意图。
图5(a)、图5(b)、图5(c)和图5(d)，其为散热开口的形状与排列示意图。
图6(a)和图6(b)，其为散热构造凸块的外型示意图。
图6(c)，其为本发明利用电路板上未放置电路元件的空间来制作所述散热用开口与所述散热构造的布局示意图。
图7(a)、图7(b)和图7(c)，其为本发明再于基板的第二表面上方制作散热构造的工艺步骤示意图。
图8(a)、图8(b)、图8(c)和图8(d)，其为表示出本发明功效所进行的实验对照示意图。
上述附图中的附图标记说明如下：
散热元件11 基板2
第一表面21 第二表面22
第一接地导体层210 第一绝缘层211
电路元件接脚用开口212 散热用开口213
焊接用凸块214 散热构造215
电路元件29 接脚291
第二接地导体层220 第二绝缘层221
电路元件接脚用开口222 散热用开口223
焊接用凸块224 电路元件30
接脚301 散热构造225
基板4 第一表面41
第一接地导体层410 第一绝缘层411
电路元件接脚用开口412 散热用开口413
印刷掩模48 焊接材料49
印刷开口480 焊接用凸块414
散热构造415 第二表面42
第二接地导体层420 第二绝缘层421
焊接用凸块424 散热构造425
电路元件接脚用开口422 散热用开口423
印刷掩模46 焊接材料47
印刷开口460 散热构造80
具体实施方式
请参见图2，其为本发明为改善现有方案缺陷所发展出来的具有散热构造的电路板构造的第一较佳实施例示意图，其中基板2具有一第一表面21与一第二表面22，该基板为常见的印刷电路板主体，其可为具有导体层与绝缘层的多层构造，例如常见的单面板、双面板或多层板等。
而基板2的第一表面21上方具有一第一接地导体层210，其材料通常是以铜箔来完成，当然也可以使用其它导电材料来完成，而第一接地导体层210上则覆盖有一第一绝缘层211，该第一绝缘层211具有多个电路元件接脚用开口212以及多个散热用开口213，用以露出该第一绝缘层211下方的该第一接地导体层210，而且所述电路元件接脚用开口212内分别设置有多个焊接用凸块214来接触至该第一接地导体层210。而所述焊接用凸块214用以与电路元件29的接脚291来进行焊接。另外，材料与所述焊接用凸块214相同的多个散热构造215则设置于所述散热用开口213内，同样是接触至该第一接地导体层210，但散热构造215并不连结至任何接脚，而是接触至空气来进行散热，用以通过第一接地导体层210的传导来疏散电路元件产生的热能。
再请参见图3，其为本发明为改善现有方案缺陷所发展出来的具有散热构造的电路板构造的第二较佳实施例示意图，其与第一较佳实施例的最大不同处在于基板2的第二表面22上方另设有一第二接地导体层220，其材料通常是以铜箔来完成，当然也可以使用其它导电材料来完成，而第二接地导体层220上则覆盖有一第二绝缘层221，该第二绝缘层221具有多个电路元件接脚用开口222以及多个散热用开口223，用以露出该第二绝缘层221下方的该第二接地导体层220，而且所述电路元件接脚用开口222内分别设置有多个焊接用凸块224来接触至该第二接地导体层220。而所述焊接用凸块224用以与电路元件30的接脚301来进行焊接。另外，材料与所述焊接用凸块224相同的多个散热构造225则设置于所述散热用开口223内，同样是接触至该第二接地导体层220，但散热构造225并不连结至任何接脚，而是接触至空气来进行散热，用以通过第二接地导体层220的传导来疏散电路元件产生的热能。因此，第二较佳实施例中基板的两个表面都具有散热用的散热构造。
再请参见图4(a)、图4(b)、图4(c)和图4(d)，其为完成上述具有散热构造的电路板的第一较佳实施例工艺步骤示意图，首先，图4(a)表示出提供一基板4，而该基板4的第一表面41上方具有一第一接地导体层410与一第一绝缘层411，接着如图4(b)所示，在该第一绝缘层411上定义出多个电路元件接脚用开口412以及多个散热用开口413，用以露出该第一绝缘层411下方的该第一接地导体层410，然后再如图4(c)所示，利用一印刷掩模48来将一焊接材料49印刷至基板4上，由于印刷掩模48上定义有与所述电路元件接脚用开口412以及所述散热用开口413位置相符的印刷开口480，故焊接材料49仅会附着于所述电路元件接脚用开口412以及所述散热用开口413中露出的该第一接地导体层410的表面上，用以形成如图4(d)所示的多个焊接用凸块414与多个散热构造415。
如此一来，便可在形成多个焊接用凸块414的同时，将多个散热构造415一起完成，完全不需要增加任何工艺步骤，而且不会增加电路板的厚度。仅需利用电路板上未放置电路元件的空间来制作所述散热用开口413与所述散热构造415，便可有效增加电路板的散热效率。而散热用开口413的形状与排列示意图，则如图5(a)、图5(b)、图5(c)和图5(d)中的所示，其形状可为圆形或方形，排列则是以紧密为最佳。至于以焊接材料49完成的散热构造415外型则如图6(a)和图6(b)所示，凸块的外型将可增加散热所需的表面积。至于图6(c)则表示出利用电路板上未放置电路元件的空间来制作所述散热用开口413与所述散热构造415的布局示意图，也就是说，于电路板进行布局设计(Layout)时，尽可能于电路板内闲置部分做铺铜接地处理，方便将散热构造415置入，置入数量越多散热效果越佳。
再请参见图7(a)(b)(c)，其系再于该基板4的第二表面42上方的第二接地导体层420与第二绝缘层421制作焊接用凸块424与散热构造425的工艺示意图，其中图7(a)为在该第二绝缘层421上定义出多个电路元件接脚用开口422以及多个散热用开口423，用以露出该第二绝缘层421下方的该第二接地导体层420，然后再如图7(b)所示，利用印刷掩模46来将焊接材料47印刷至基板4上，由于印刷掩模46上定义有与所述电路元件接脚用开口422以及所述散热用开口423位置相符的印刷开口460，故焊接材料47仅会附着于所述电路元件接脚用开口422以及所述散热用开口423中露出的该第二接地导体层420的表面上，用以形成如图7(c)所示的多个焊接用凸块424与多个散热构造425。
再请参见图8(a)、图8(b)、图8(c)和图8(d)，其为本发明为表示出本发明功效所进行的实验对照示意图，其中图8(a)和图8(b)为尚未完成本发明散热构造的一电子装置电路板的正反面示意图，然后将该电子装置供电后，对其中标示出A、B、C、D、E、F、G、H及I处的电子元件进行温度测量，而在Ta(操作环境温度)＝50℃，气体流速为0且消耗功率为3W的条件下，分别量出各点温度如下表：
| 测量点 | 未设本发明散热构造 | 设有本发明散热构造 | 温差 |
| A | 88.9 | 87.1 | -1.8 |
| B | 77.9 | 76.1 | -1.8 |
| C | 78.9 | 77.7 | -1.2 |
| D | 83.8 | 81.8 | -2.0 |
| E | 82.1 | 80.0 | -2.1 |
| F | 81.6 | 79.5 | -2.1 |
| G | 72.3 | 70.4 | -1.9 |
| H | 84.2 | 82.7 | -1.5 |
| I | 75.8 | 74.1 | -1.7 |
而图8(c)和图8(d)则为已完成本发明散热构造的电子装置电路板的正反面示意图，其为增设有多个散热构造80然后将该电子装置供电后，对其中标示出A、B、C、D、E、F、G、H及I处的电子元件进行温度测量，同上在操作环境温度＝50℃，气体流速为0且消耗功率为3W的条件下，分别量出各点温度如上表。从测量结果可知，电路板各处温度平均下降约1.8℃，因此可降低热阻(thermal resistance)达1.8℃/3W＝0.6℃/W，而上述焊接材料可用常见的焊接用锡膏或是其它共熔合金(eutectic alloy)来完成。
故本发明已揭示如上述较佳实施例，然而其并非用以限定本发明，本发明得由本领域普通技术人员任施匠思而为诸般修饰，都不脱如附权利要求所欲保护的范围。
Claims (10)
1.一种具有散热构造的电路板，其包含：
一基板，其具有一第一表面；
一第一接地导体层，位于该基板的该第一表面的上方；
一第一绝缘层，位于该第一接地导体层之上，该第一绝缘层具有多个电路元件接脚用开口以及多个散热用开口，用以露出该第一绝缘层下方的该第一接地导体层；
多个焊接用凸块，设置于所述电路元件接脚用开口内，接触至该第一接地导体层；以及
多个散热构造，材料与所述焊接用凸块相同，设置于所述散热用开口内，接触至该第一接地导体层。
2.如权利要求1所述的具有散热构造的电路板，其中该基板具有一第二表面，而且还包含：
一第二接地导体层，位于该基板第二表面的上方；
一第二绝缘层，位于该第二接地导体层之上，该第二绝缘层具有多个电路元件接脚用开口以及多个散热用开口，用以露出该第二绝缘层下方的该第二接地导体层；
多个焊接用凸块，设置于所述电路元件接脚用开口内，接触至该第二接地导体层；以及
多个散热构造，材料与所述焊接用凸块相同，设置于所述散热用开口内，接触至该第二接地导体层。
3.如权利要求2所述的具有散热构造的电路板，其中该第二接地导体层的材料为铜箔，而所述焊接用凸块与所述散热构造的材料为焊接用锡膏。
4.如权利要求1所述的具有散热构造的电路板，其中该第一接地导体层的材料为铜箔，而所述焊接用凸块与所述散热构造的材料为焊接用锡膏。
5.如权利要求1所述的具有散热构造的电路板，其中该散热构造的形状为一凸块。
6.一种具有散热构造的电路板制造方法，该制造方法包含下列步骤：
提供一基板，该基板的一第一表面上方具有一第一接地导体层与一第一绝缘层；
在该第一绝缘层上定义出多个电路元件接脚用开口以及多个散热用开口，用以露出该第一绝缘层下方的该第一接地导体层；以及
将一焊接材料印刷至所述电路元件接脚用开口以及所述散热用开口中露出的该第一接地导体层的表面上，用以形成多个焊接用凸块与多个散热构造。
7.如权利要求6所述的具有散热构造的电路板制造方法，其中还包含下列步骤：
在该基板的一第二表面上方的一第二绝缘层上定义出多个电路元件接脚用开口以及多个散热用开口，用以露出该第二绝缘层下方的一第二接地导体层；以及
将该焊接材料印刷至所述电路元件接脚用开口以及所述散热用开口中露出的该第二接地导体层的表面上，用以形成多个焊接用凸块与多个散热构造。
8.如权利要求7所述的具有散热构造的电路板制造方法，其中该第二接地导体层的材料为铜箔，而形成所述焊接用凸块与所述散热构造的焊接材料为焊接用锡膏。
9.如权利要求6所述的具有散热构造的电路板制造方法，其中该第一接地导体层的材料为铜箔，而形成所述焊接用凸块与所述散热构造的焊接材料为焊接用锡膏。
10.如权利要求6所述的具有散热构造的电路板制造方法，其中形成所述焊接用凸块与所述散热构造的方法包含下列步骤：
提供一印刷掩模，其上定义有与所述电路元件接脚用开口以及所述散热用开口相同位置的印刷开口；以及
利用该印刷掩模上的所述印刷开口来将该焊接材料印刷至所述电路元件接脚用开口以及所述散热用开口中露出的该第一接地导体层的表面上。
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Granted publication date: 20110810 Termination date: 20170208 |
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