CN102026473A - 一种散热电路板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种散热电路板，其中，该散热电路板包括金属芯，该金属芯包括形成在所述金属芯表面上的绝缘层；形成在所述绝缘层上的电路层，所述电路层包括种子层和第一电路图案；以及利用焊料而结合到所述电路层上的散热框层，该散热框层具有第二电路图案，并且，其中，通过使用焊料而不是镀金属工艺将所述散热框层结合到电路层上，从而减少了镀金属工艺的成本和时间，并减轻了由镀金属工艺施加到所述散热电路板上的应力。还提供了一种制备所述散热电路板的方法。

Description

一种散热电路板及其制备方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2009年9月23日递交的题为“A radiant heat circuit board and a method of manufacturing the same(放热型电路板及其制备方法)”的韩国专利申请No.10-2009-0090162的优先权。该申请的全部内容通过引用而被结合于此。
技术领域
本申请涉及一种散热电路板(heat dissipating circuit board)及其制备方法。
背景技术
目前伴随着电子工业的发展而来的是显著增长的对具有越来越多功能的电子零件的需求。用于安装轻质、薄、短且小的电子零件的电路板应该能够将多个电子产品整合在该电路板上的小区域内。
同时，这建立在所述电路板为发热器件(heating device)(例如半导体器件或发光二极管)的前提上。然而，所述器件能够产生非常大量的热。如果发热器件所产生的热量没有得到迅速的散失，则电路的温度升高，进而使发热器件的操作变得难以进行且导致该发热器件的运行错误，这是人们所不希望发生的。因此，对具有改善的散热特性的电路板进行了研究。
图1是反映了传统的散热电路板的截面图。下面结合图1对散热电路板及其制备方法进行描述。
首先，对金属芯11进行例如阳极氧化的处理，从而在金属芯11的两侧表面上形成绝缘层12。
接着，在绝缘层12上进行镀金属(plating)工艺和蚀刻工艺以形成电路层13。
然后，将发热器件(未示出)置于电路层13上，并使用导线或焊料将电路层13和加热装置(未示出)彼此结合。
由此，通过以上过程制造了传统的散热电路板。
在使用传统的散热电路板的情况中，由于金属传热的效率很高，发热器件(未示出)所产生的热量通过绝缘层12和金属芯11向外散失。因此，形成在散热电路板上的电子器件不会遭受较高的热量，在一定程度上解决了电子装置性能降低的问题。
但在使用了传统的散热电路板的情况中，电路层13的厚度应该形成为能使散热效果最大化。因为电路层13是通过镀金属工艺形成在绝缘层12上的，所以厚的电路层13的形成会不期望地增加镀金属过程的时间和成本。
此外，随着加工的时间延长，由于镀金属工艺而施加到散热电路板上的应力也不期望地增加。
发明内容
因此，为了解决相关领域中所遇到的问题而做出了本发明，且本发明的目的在于提供一种散热电路板，在该电路板中，通过使用焊料而不是镀金属工艺将厚的散热框层(dissipating frame layer)结合到电路层上，因此减少了镀金属工艺的时间及成本，本发明还提供了一种制备所述散热电路板的方法。
本发明的另一个目的是提供一种缩短了镀金属工艺时间的散热电路板，由此减轻了施加在散热电路板上的应力，本发明还提供了一种制备所述散热电路板的方法。
本发明的一个方面提供了一种散热电路板，其中，该电路板包括金属芯，该金属芯包括形成在所述金属芯表面上的绝缘层；形成在所述绝缘层上的电路层，该电路层包括种子层(seed layer)和第一电路图案(circuit pattern)；以及利用焊料而结合到所述电路板上的散热框层，该散热框层具有第二电路图案。
该方面中，所述金属芯可以含有铝(Al)，并且形成在所述金属芯表面上的绝缘层可以含有Al2O3。
该方面中，所述金属芯还可以包括形成在所述金属芯内的通孔，且所述通孔的内表面被镀金属以连接到所述电路层，所述绝缘层形成在所述通孔内和金属芯的表面上。
该方面中，所述散热构造层的厚度可以等于或大于数十微米。
该方面中，可以形成与第一电路图案相同的第二电路图案。
可选择地，可以形成与第一电路图案不同的第二电路图案。
本发明的另一方面提供了一种制备散热电路板的方法，其中，该方法包括(A)在金属芯表面上形成绝缘层；(B)在所述绝缘层上形成电路层，该电路层包括种子层和第一电路图案；(C)制备具有第二电路图案的散热框层；以及(D)用焊料将所述散热框层结合到所述电路层上。
该方面的(C)中，所述散热框层的厚度可以等于或大于数十微米。
该方面中，所述(A)可以包括(Al)制备含有铝的金属芯和(A2)对所述金属芯进行阳极氧化从而形成含有Al2O3的绝缘层。
该方面的(C)中，所述第二电路图案可以形成为与所述第一电路图案相同。
可选择地，所述(C)中，所述第二电路图案可以形成为与所述第一电路图案不同。
附图说明
从以下结合附图所进行的详细描述中可以更清楚地理解本发明的特征和优点。
图1为反映了传统的散热电路板的截面图；
图2为反映了根据本发明第一种实施方式的散热电路板的截面图；
图3为反映了图2所示的散热电路板的分解透视图(explodedperspective view)；
图4为反映了根据本发明第二种实施方式的散热电路板的分解透视图；
图5至图8为依次反映了制备图2所示散热电路板的方法的透视图；以及
图9至图12为依次反映了制备图4所示的散热电路板的方法的透视图。
具体实施方式
接下来，将结合附图对本发明的实施方式进行具体描述。在全部的附图中，相同的附图标记用来表示相同或相似的元件。在本说明书中，术语“第一”、“第二”等仅用来将元件彼此区分开来，且这些元件不受到上述术语的限制。此外，即使一些现有技术是与本发明有关的，也应该认为对于这些现有技术的描述是不必要的，且只要它们可能使本发明的特征不清楚且在说明书中造成混乱的，可以将其忽略。
此外，不应将本说明书和权利要求书中使用的术语和词理解为局限于通常意义或字典上的定义，而应该基于这样的规则将其理解为具有本发明技术范围相关的意义和概念：发明人根据该规则可以对术语所表示的概念进行适当的定义，以最佳地描述他/她所知道的用以实施本发明的方法。
散热电路板
图2为反映了根据本发明第一种实施方式的散热电路板100a的截面图，图3为反映了图2所示散热电热板的分解透视图。下面结合这些附图对根据本实施方式的散热电路板100a进行描述。
如图2和图3所示，将根据本实施方式的散热电路板100a构造为通过焊料104a而不是通过直接镀金属法来在绝缘层102上形成散热框层105a，从而使所述电路板具有高的散热特性。
更具体地说，在金属芯101上形成绝缘层102，且通过镀金属法在所述绝缘层102上形成具有种子层的电路层103。进一步来说，用焊料104a将散热框层105结合到电路层103上。虽然图2和图3所示的绝缘层102、电路层103和散热框层105a仅形成在金属芯101的一个表面上，但本发明不限于此。金属芯101的两侧表面上均可以形成有绝缘层102、电路层103和散热框层105a。
可以用铝制成能够起到改善散热特性作用的金属芯101。由此，绝缘层102可以通过对铝进行阳极氧化而形成的Al2O3所制得。此外，金属芯101内可以形成有通孔(未示出)，且对该通孔(未示出)的内表面进行镀金属以使形成在金属芯101的两个表面上的电路层103可以彼此连接。
电路层103形成在绝缘层102上。电路层103可以包括种子层和形成在该种子层上的镀层。根据本发明，由于散热框层105a是通过后续过程而单独提供的，所以，与传统技术相比，镀金属工艺可以形成较薄的电路层103。电路层103的厚度范围可以为数微米至数十微米。当电路层103形成的厚度超过数十微米时，可能会有不期望的高应力施加到散热电路板100a上。
通过以下方式形成散热框层105a：用焊料104a将散热框层105a结合到电路图103上，在此状态下，第二电路图案107a已经形成在散热框层105a上，这与通过直接镀金属法在绝缘层上形成厚的散热框层的传统技术不同。由与电路层103所用金属相同的金属形成散热框层105a，且散热框层105a的厚度等于或大于数十微米以使散热特性得到改善。在形成的散热框105a比电路层103厚得多的情况下，安装在散热框层105a上的发热器件(未示出)所产生的热量可以通过散热框层105a迅速地传递到金属芯101或散热电路板100a的外部。
焊料104a的作用是将散热框层105a与电路层103彼此结合，以使发热器件(未示出)产生的热量传递到金属芯101上；焊料104a还将散热框层105a和电路层103彼此进行电连接，以使散热框层105a起到电路图的作用。焊料104a所用材料可以包括本领域公知的任何粘结材料，例如，作为软焊料的具有低熔点的金属。
本实施方式中，电路层103的第一电路图案106和散热框层105a的第二电路图案107a形成为相同的形状。因此，可以将发热器件(未示出)置于形成第一电路图案106处的任意电路图案(any pattern)上，且由所述发热器件(未示出)产生的热量可以依次通过散热框层105a、焊料104a和电路层103而传递到金属芯101上。
焊料104a位于散热框层105a下方并未露出于成品的表面上。因此，焊料104a的图案与散热框层105a的第二电路图案107a相同，且由此焊料104a的图案可以与第一电路图案106相同。
图4为反映了根据本发明第二实施方式的散热电路板100b的分解透视图。下面结合该附图对根据本实施方式的散热电路板100b进行描述。在本实施方式的描述中，与前述实施方式相同或相似的元件由相同的附图标记表示，且不再赘述于此。
如图4所示，将根据本实施方式的散热电路板100b构造为：在金属芯101上形成绝缘层102，通过镀金属法在所述绝缘层102上形成包括种子层的电路层103，以及通过焊料104b结合到电路层103上的散热框层105b，其中，电路层103的第一电路图案106与散热框层105b的第二电路图案107b不同。
更具体地说，将第一电路图案106形成为与第二电路图案107b不同，但可以将所述第二电路图案107b形成为与第一电路图案106的一部分相同。据此，将散热框层105b仅结合到电路层103上发热器件(未示出)所处的位置，从而减少了工艺时间和成本。
焊料104b上形成的图案与第二电路图案107b相同，因此，可以如在第二电路图案107b中形成的那样与第一电路图案106的一部分相同。
制备散热电路板的方法
下面结合图5至图8对制备根据本发明第一实施方式的散热电路板100a的方法进行描述。
首先，如图5所示，在金属芯101表面上形成绝缘层102。虽然图5所示出的绝缘层102仅形成于金属芯101的上表面，但是在金属芯101的全部表面上都可以形成有绝缘层102。
如此一来，金属芯101可以由铝制成，且绝缘层102可以由对金属芯101进行阳极氧化所得到的Al2O3制得。在金属芯由铝制成的情况下，可以使散热电路板100a的散热特性得到有效地改善。
接着，如图6所示，在绝缘层102上形成包括种子层和第一电路图案106的电路层103。
更具体地说，例如，在绝缘层102上进行化学镀工艺或溅射工艺以形成种子层。这样一来，所述种子层促进了镀层和绝缘层102的结合，能够简便地将电路层103结合到绝缘层102上。
形成种子层后，在该种子层上形成电路层103。通过镀金属工艺和蚀刻工艺形成电路层103的第一电路图案106。本领域公知的方法是特别有用的，例如，减成法(subtractive process)、加成法(additive process)、半加成法(semi-additive process)、或改进的半加成法。电路层103的厚度范围可以为数微米至数十微米。当电路层103形成的厚度超过数十微米时，可能由于长时间的镀金属过程而使施加到散热电路板100a上的应力增大。
然后，如图7所示，制备具有第二电路图案107a的散热框层105a。
可以利用本领域公知技术将散热框层105a单独地制造为具有预定的图形，对此没有特别的限定。而且，为了改善散热框层105a的散热特性，需要使散热框层105a所形成的厚度等于或大于数十微米。由于没有通过直接镀金属法就在绝缘层102上形成了厚的散热框层105a，能够避免由于镀金属工艺而使应力直接施加到散热电路板上。
可以使散热框层105a的第二电路图案107a形成为与电路层103的第一电路图案106相同。
接着，如图8所示，用焊料104a使散热框层105a结合到电路层103上。
焊料104a的材料可以包括各种金属，特别是软焊料。当使用软焊料时，因为软焊料的熔点低，所以可以在低的温度下用焊料104a进行粘结工艺，还可以减小施加到散热电路板100a上的应力。
形成于焊料104a上的图案可以与第二电路图案107a具有相同的形状。在此情况下，焊料104a的全部图案、第一电路图案106和第二电路图案107可以具有相同的形状。
如图8所示，可以通过上述制造工艺来制造根据第一实施方式的散热电路板100a。
下面将结合附图9至附图12对制备根据本发明第二实施方式的散热电路板100b的方法进行描述。在本实施方式的描述中，与前述实施方式相同或相似的元件由相同的附图标记表示，且不再赘述于此。
首先，如图9所示，在金属芯101上形成绝缘层102。
接着，如图10所示，在所述绝缘层102上形成包括种子层和第一电路图案106的电路层103。
然后，如图11所示，制备具有第二电路图案107b的散热框层105b。据此形成彼此不同的第二电路图案107b和第一电路图案106，且可以使形成的第二电路图案107b与第一电路图案106的一部分相同。
接下来，如图12所示，用焊料104b将散热框层105b结合到电路层103上。焊料104b的图案可以与第二电路图案107b相同。在此情况下，焊料104b的图案也可以与第一电路图案106不同，并且可以如在第二电路图案107b中形成的那样与第一电路图案106的一部分相同。
如图12所示，可以根据上述制造方法制得根据第二实施方式的散热电路板100b。
如上文所描述地，本发明提供了一种散热电路板及其制备方法。根据本发明，将所述散热电路板构造为使形成在绝缘层上的电路层的厚度范围为数微米或数十微米，且使用焊料将厚度等于或大于数十微米的厚的散热框层结合到电路层上，从而减少了镀金属工艺时间和成本，因此降低了制备散热电路板所需的净时间和成本。
此外，根据本发明，由于镀金属工艺的时间减少了，所以可以减缓镀金属过程中施加到散热电路板上的应力。
此外，根据本发明，将电路层的第一电路图案形成为与散热电路框的第二电路图案相同，因此改善了散热效果，还使发热器件可以被置于形成第一电路图案上的任何电路图案上。
而且，根据本发明，可以将第一电路图案与第二电路图案形成为彼此不同。由此，第二电路图案形成为与第一电路图案的一部分相同。据此，散热框层仅结合到发热器件所放置的位置处，从而减少了制备散热电路图板所需成本。
同样地，根据本发明，因为焊料由金属制成，所以它可以将散热框层发出的热传递至电路层，而且焊料还可以将散热框层和电路层彼此进行电连接以使散热框层起到电路图的作用。
虽然，已经为了阐述目的而对本发明的关于散热电路板及其制备方法的实施方式进行了描述，但本领域技术人员可以理解的是，在不背离随附权利要求书中公开的本发明的范围和实质的情况下可以做出各种不同的修改、增加或减少。因此，应该将这些修改、增加或减少理解为落入了本发明的范围之内。

Claims (11)

1.一种散热电路板，其中，该散热电路板包括：
金属芯，该金属芯包括形成在所述金属芯表面上的绝缘层；
电路层，该电路层形成在所述绝缘层上，并且所述电路层包括种子层和第一电路图案；以及
散热框层，该散热框层通过使用焊料而结合到所述电路层上，并且所述散热框层具有第二电路图案。
2.根据权利要求1所述的散热电路板，其中，所述金属芯含有铝，并且形成于所述金属芯表面上的所述绝缘层含有Al2O3。
3.根据权利要求1所述的散热电路板，其中，所述金属芯还包括形成在所述金属芯内的通孔，并且所述通孔的内表面被镀金属以连接至所述电路层，所述绝缘层形成在所述通孔内和所述金属芯的表面上。
4.根据权利要求1所述的散热电路板，其中，所述散热框层的厚度等于或大于数十微米。
5.根据权利要求1所述的散热电路板，其中，形成的所述第二电路图案与所述第一电路图案相同。
6.根据权利要求1所述的散热电路板，其中，形成的所述第二电路图案与所述第一电路图案不同。
7.一种制备散热电路板的方法，其中，该方法包括：
(A)在金属芯表面上形成绝缘层；
(B)在所述绝缘层上形成电路层，该电路层包括种子层和第一电路图案；
(C)制备具有第二电路图案的散热框层；以及
(D)使用焊料将所述散热框层结合到所述电路层上。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在(C)中，所述散热框层的厚度等于或大于数十微米。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述(A)包括：
(Al)制备含有铝的金属芯；和
(A2)对所述金属芯进行阳极氧化，从而形成含有Al2O3的绝缘层。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，在(C)中，使形成的所述第二电路图案与所述第一电路图案相同。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，在(C)中，使形成的所述第二电路图案与所述第一电路图案不同。
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