CN102045986A - 散热基板 - Google Patents

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李荣基
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Abstract

本发明公开了一种散热基板，该散热基板包括金属板、在所述金属板的表面上形成的绝缘膜、在所述绝缘膜上形成的电路图案、以及第一过孔，该第一过孔形成至通过所述金属板的至少一部分，使得所述金属板与所述电路图案彼此电连接，该散热基板还表现出优良的散热效果，且由于不需要额外提供接地层和电源层，从而能够使电路板的结构变简单。

Description

散热基板
相关申请的交叉参考
本申请要求于2009年10月19日提交的题为“热辐射基板”的韩国专利申请No.10-2009-0099304号的优先权，并将该申请的全部内容引入本申请中以作参考。
技术领域
本发明涉及一种散热基板。
背景技术
随着近来需要复杂功能的电子装置的应用增加的趋势，将各种电子元件安装在单个基板上。各个电子元件通常通过所述基板表面上的布线图案供电。在这种情况下，由于大量电子元件安装在基板上，使得提供电源的布线图案的数量增加，因此提高了布线图案的复杂性和功率损耗。
而且，为了防止安装在电路板上的各种电子元件由于静电或泄露电流而损坏，并且，在所述电路板中安装有RF装置的情况下，为了消除来自所述RF装置的干扰，电路板通常提供有接地结构。
因此，在基板的有限的面积上增加了电路结构的复杂性，从而不合意地引起发热问题，并使得难以消除来自RF装置的干扰。
在使用包括铜金属层的接地/电源层的常规印刷电路板(PCB)中，为了实现PDN(电力传输网络)、消除干扰以及散热性能，PM(功率模块)或PA(功率放大器)必须具有接地性能。
为了实现这一点，常规的PCB配置成还提供有额外的部件，或者使所述电路板的尺寸和厚度增大。通常，PCB具有多层结构，在所述多层结构中额外形成有实现基板接地的接地层和向基板施加预定的电源的电源层。
由于所述PCB不仅包括用于安装电子元件的层，而且还包括用于接地和电源功能的额外的层，因此这种PCB是不利的。另外，为了尽可能减小提供电源时的电阻，由铜形成金属层，但是由于通常的布线图案，不可避免地出现其大小限制和设计局限的问题。因此，也限制了需要电连接的电子元件的位置。在使用金属材料的散热基板的情况下，难以形成接地层和电源层，不利地影响了散热性。
此外，另一种常规的PCB是以包装装置的形式提供的，其中在基板下面额外形成有屏蔽结构和绝缘层，以消除电磁波干扰。这种PCB配置成基板和屏蔽结构通过通孔的形式进行连接。此外，在屏蔽结构和绝缘层下面提供用于散热的其它装置。由于除了用于支撑装置的基板以外，还应额外提供用于屏蔽电磁波的结构和散热结构，因此这种PCB是有问题的。而且，所述包装装置形式的PCB具有涉及工艺复杂性和材料成本高的问题。
发明内容
因此，考虑到相关领域中遇到的所示问题完成了本发明，本发明的目的是提供一种供散热基板，其中金属板用作基板，由此解决了散热问题，同时，金属板用作接地层和电源层，由此减少了功率损耗并降低了基板的表面积，从而提高了所述基板的设计灵活性。
本发明一方面提供了一种散热基板，该散热基板包括金属板、在所述金属板的表面上形成的绝缘膜、在所述绝缘膜上形成的电路图案、以及第一过孔(via)，该第一过孔形成至通过所述金属板的至少一部分，使得所述金属板与所述电路图案彼此电连接。
在这方面，所述绝缘膜可通过阳极氧化所述金属板而形成。
在这方面，所述金属板可由包括铝或铝合金的材料形成，且所述绝缘膜可以为通过阳极氧化所述金属板而形成的Al2O3层。
在这方面，所述第一通道可在所述金属板中形成，使得在所述金属板的一个表面上形成的电路图案连接到在所述金属板的另一个表面上形成的电路图案。
在这方面，所述金属板可包括在内壁上形成有绝缘膜的通孔(through hole)，且还可包括在所述通孔中形成的第二通道，使得在所述金属板的一个表面上形成的电路图案连接到在所述金属板的另一个表面上形成的电路图案。
在这方面，所述金属板可以通过绝缘部件而电分隔成多个区。
在这方面，所述绝缘部件可通过对所述金属板进行容量阳极氧化处理(volume anodizing treatment)而形成。
在这方面，所述金属板可由包括铝或铝合金的材料形成，且所述绝缘部件可以为通过对所述金属板进行容量阳极氧化处理而形成的Al2O3层。
在这方面，通过所述绝缘部件分隔的所述金属板可以包括电源区和接地区，且所述电源区可以具有两个以上的提供不同量值的电源的分隔区。
在这方面，通过所述绝缘部件分隔的所述金属板可以包括电源区和接地区，且所述接地区可以具有两个以上的分隔区。
本发明另一方面提供了一种散热基板，该散热基板包括第一基础基板和第二基础基板，所述第一基础基板和第二基础基板各自包括在表面上形成有绝缘膜的金属板，以及第一过孔，该第一过孔形成至通过所述金属板的至少一部分，使得在所述金属板和所述绝缘膜上形成的电路图案彼此电连接；在所述第一基础基板与所述第二基础基板之间形成的绝缘层；以及在所述绝缘层中形成的连接过孔，使得在所述第一基础基板和所述第二基础基板上形成的电路图案彼此相连，其中，所述第一基础基板与接地端相连，而所述第二基础基板与电源端相连。
在这方面，所述绝缘膜可通过阳极氧化所述金属板而形成。
在这方面，所述金属板可以由包括铝或铝合金的材料形成，且所述绝缘膜可以为通过阳极氧化所述金属板而形成的Al2O3层。
在这方面，所述第一过孔可以在所述金属板中形成，使得在所述金属板的两个表面上形成的电路图案彼此相连。
在这方面，所述金属板可以包括在内壁上形成有绝缘膜的通孔，且还可以包括在所述通孔中形成的第二过孔，使得在所述金属板的两个表面上形成的电路图案彼此相连。
在这方面，所述金属板可以通过绝缘部件而电分隔成多个区。
在这方面，所述绝缘部件可以通过对所述金属板进行容量阳极氧化处理而形成。
在这方面，所述金属板可以由包括铝或铝合金的材料形成，且所述绝缘部件可以为通过对所述金属板进行容量阳极氧化处理而形成的Al2O3层。
附图说明
结合附图，由以下详细说明可更清楚地理解本发明的特征和优点，其中：
图1表示根据本发明的第一实施方式的散热基板的横截面图；
图2表示根据本发明的第二实施方式的散热基板的俯视图；
图3表示沿着根据所述第二实施方式的散热基板的图2的线A-A’的截面图；
图4表示根据本发明的第三实施方式的散热基板的俯视图；
图5表示沿着根据所述第三实施方式的散热基板的图4的线B-B’的截面图；
图6表示沿着根据第三实施方式的散热基板的图4的线C-C’的截面图；
图7表示根据本发明的第四实施方式的散热基板的横截面图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细说明本发明的实施方式。在整个附图中，相同的参考数字用于表示相同或类似的元件。此外，至于会使本发明的特征不清楚和使描述不清楚的已知技术的描述，即使与本发明相关，也认为是不必要的且可以省略的。
此外，在本说明书和权利要求中使用的术语和词语不应该被解释为局限于典型的含义或字典上的定义，而基于发明人能适当地定义由术语所暗示的概念，以最好地描述他或她已知的实施本发明的方法的原则，这些术语和用词应该解释为具有与本发明的技术范围相关的含义和概念。
图1表示根据本发明的第一实施方式的散热基板的横截面图。参考该图，以下描述依据本实施方式的散热基板。
如图1所示，散热基板100包括金属板10、在金属板10的表面上形成的绝缘膜20、电路图案25、以及与所述金属板10相连的第一过孔30。
所述金属板10用作所述散热基板的基础，且决定所述基板的厚度。所述金属板10可以由选自各种金属如镁(Mg)、钛(Ti)、铪(Hf)和锌(Zn)中的任何金属制成。特别有用的是由铝或铝合金制成的金属板。这是因为铝重量轻，可减少散热基板的总重量，且还能够形成由Al2O3制成的绝缘膜，这点将在下文中描述。
因为这种金属板10高的传热效率，所以所述金属板10在包括放热装置(heating device)的散热基板上有利地显现出优良的散热性。
另外，所述绝缘膜20在所述金属板10的表面上形成。因为所述金属板10是导电的，因此在所述金属板10上不直接形成电路图案，而是在金属板10上形成绝缘膜20，随后在绝缘膜20上形成电路图案25。该绝缘膜可以由典型的塑性树脂制成。
同样地，绝缘膜20可以通过阳极氧化所述金属板而形成。当将电压施加于所述金属板用作阳极的电解溶液中时，金属的表面被在阳极处产生的氧而氧化，由此形成金属氧化物膜。
这种绝缘膜20可以由通过阳极氧化例如铝板或铝合金板而形成的Al2O3制成。此外，形成的Al2O3很薄，由此可以降低散热基板的总厚度。用于阳极氧化铝板的阳极氧化处理方法已为本领域所公知，由此省略对其详细说明。
在绝缘膜20上形成的电路图案25对安装在散热基板上的电子元件供电，且还在电子元件之间传送电信号。
所述第一过孔30形成至通过所述金属板10的至少一部分，使得所述金属板10与所述电路图案25彼此电连接。所述第一过孔30可以由在通道孔(via hole)中形成镀层或用焊剂填充通道孔而形成。
因此，所述第一过孔30可以具有盲孔(blind via)30-1的形状。所述盲孔30-1的一端可与所述金属板10相连，另一端暴露于绝缘膜20，并由此与在所述绝缘膜20上形成的电路图案25相连。
此外，所述第一过孔30可以具有通孔(through via)30-2的形状。所述通孔30-2在金属板10中形成，且所述第一过孔30的上侧和下侧与在所述绝缘膜20上形成的所述电路图案25相连。由此，所述通孔30-2在其通过所述金属板10的主体部分与所述金属板10相连。
所述第一过孔30的作用如下。当用于提供外部电源的电源端与所述金属板10相连时，所述金属板10起电源层的作用。此外，当接地端与所述金属板10相连时，所述金属板10起接地层的作用。因此，当金属板10用作电源层时，所述第一过孔30充当电源过孔，从而将外部电源传送至电路图案25，并随后传送至安装在所述散热基板100上的电子元件。
另一方面，当所述金属板10起接地层的作用时，所述第一过孔30充当接地过孔。安装在所述散热基板上的电子元件通过所述接地过孔的形式与所述接地层相连，由此降低了由于静电而引起的缺陷率。
因为通常的PCB形成有充当电源层或接地层的额外的电路图案，使得所述PCB的厚度增加且电路图案变复杂，因此通常的PCB是有问题的。然而，因为依据本实施方式的散热基板100的厚度降低，且电路图案的设计变简单，因此该基板是有利的。
依据本实施方式的散热基板100配置成所述金属板10包括具有在内壁上形成有绝缘膜的通孔，且还包括在该通孔中形成的第二过孔40，使得在所述金属板的两个表面上形成的电路图案25彼此电连接。
所述第二过孔40可以通过在所述金属板10中形成通孔、在该通孔的内表面上形成绝缘膜、以及用导电材料填充该通孔(或者在该通孔中形成由导电材料制成的镀层)而形成。与所述第一过孔30-2不同，所述第二过孔40不与金属板10相连，由此用于将电信号传输至在所述散热基板100的两个表面上形成的电路图案25，以及在安装在所述基板的两个表面上的电子元件之间传输信号。
同样地，在所述通孔的内壁上形成的绝缘膜可以通过阳极氧化处理而形成。例如，在铝板中形成通孔，并阳极氧化该铝板，由此制得由Al2O3形成的绝缘膜。
图2表示根据本发明的第二实施方式的散热基板200的俯视图，图3为沿着表示所述散热基板200的图2的线A-A’的截面图。参考这些图，以下描述依据本实施方式的散热基板，所述描述中省略了该散热基板中与图1的散热基板相同的各元件的详细说明。
为了清楚地描述所述散热基板200，在图2中省略了在所述金属板10的上表面上形成的绝缘膜20，且在图2和3中还省略了在所述绝缘膜20上形成的电路图案。
如图2和3所示，依据本实施方式的散热基板200包括金属板10、在所述金属板10的表面上形成的绝缘膜20、在所述绝缘膜20上形成的电路图案，以及第一过孔30，该第一过孔30形成至通过所述金属板10的至少一部分，使得所述金属板10与在所述绝缘膜20的表面上形成的电路图案相连，且所述金属板10通过绝缘部件60而电分隔成多个区。
同样地，为了使所述金属板10电分隔，所述绝缘部件60可以由绝缘材料如塑性树脂制成。
或者，所述绝缘部件60可以通过对所述金属板10进行容量阳极氧化(或体积阳极氧化(bulk anodizing))处理而形成。例如，当在铝板或铝合金板的厚度方向进行阳极氧化处理时，可形成由与所述板的厚度一致的Al2O3制成的绝缘部件60。
如图2所示，金属板10可以通过单个绝缘部件60分隔成两个区。这两个区中的一个可以为接地区12，另一个可以为电源区14。当单个金属板10以这种方式进行空间分隔时，可以在相同的平面上形成接地区12和电源区14，使得在散热基板200上形成的电路图案变简单，且散热基板200的制造过程被简化。
另外，如图3所示，接地区12和电源区14各自包括第一过孔30。所述第一过孔30可以为如上所述的盲过孔30-1或贯穿过孔30-2。尽管在图3中示出了在接地区12和电源区14的每一个中形成单个第一过孔30，但是所述第一过孔的数量是可以变化的。
图4表示根据本发明的第三实施方式的散热基板300的俯视图，图5和6为分别沿着图4的线B-B’和线C-C’的截面图。参考这些图，以下描述依据本实施方式的散热基板300，所述描述中省略了该散热基板中与图2和3的散热基板200相同的各元件的详细说明。
图4的散热基板300配置成所述金属板10通过绝缘部件60分隔成单个接地区12和两个电源区14。为了清楚地描述所述散热基板300，在图4中省略在所述金属板10的上表面上形成的绝缘膜20。
在本发明中，施加于第一电源区14-1和第二电源区14-2的电源的量值可以变化。例如，可以分别将1.8V和1.2V施加于所述第一电源区14-1和所述第二电源区14-2。
因此，将外部电源施加于所述第一电源区14-1，而所述第二电源区14-2提供有从所述第一电源区14-1传输的电源。通过安装在所述散热基板上的调节器73将由所述第一电源区14-1提供的电压的量值降低，然后将所得到的电压施加于所述第二电源区14-2。
如图4所示，可以将多个电子元件71、72、73安装在所述散热基板上，并且这些电子元件可以提供不同量值的电源。将单个电源区分隔成施加不同量值的电源的多个电源区，将适合各量值的电源的电子元件连接到相应的电源区，从而降低功率损耗的量。
此外，所述接地区12也可以通过绝缘部件60分隔成两个以上的区。在安装在所述散热基板上的多个电子元件中，这些区中的一个用作数字电子元件的接地区，其它的区可以用作其中类似的电子元件的接地区。由此，改进了所述散热基板300的接地性能。
另外，如图5所示，所述电源区14可以包括第二过孔40，以便将在所述金属板10的两个表面上形成的电路图案10彼此相连。如图6所示，第一过孔30-2位于接地区12，使得电路图案与金属板10彼此相连。
图4表示分隔成单个接地区和两个电源区的金属板。所述接地区和电源区的数量可以根据绝缘部件60的形状而增加。
图7为根据本发明的第四实施方式的散热基板400的横截面图。参考该图，以下描述依据本实施方式的散热基板400，所述描述中省略了该散热基板中与图1至图6的散热基板相同的各元件的详细说明。
如图7所示，依据本实施方式的散热基板400可以具有多层结构。所述散热基板400包括第一基础基板S 1和第二基础基板S2，且所述第一基础基板S1和第二基础基板S2各自包括在其上形成有绝缘膜20的金属板10，而且在所述金属板10中形成有第一过孔30。所述第一基础基板S1和第二基础基板S2分别与接地端和电源端相连，由此用作接地层和电源层。
用于接地层的第一金属板10-1和用于电源层的第二金属板10-2也可以以多层形式提供，该多层形式具有设置在其间的额外的绝缘层50。
同样地，所述散热基板400还包括用于将在所述第一金属板10-1上形成的电路图案25与在所述第二金属板10-2上形成的电路图案26电连接的连接过孔45。所述连接过孔45与如图1所示的第二过孔40的结构类似，且不与所述第一金属板10-1和所述第二金属板10-2电连接。
所述连接过孔45用于将在所述第一金属板10-1的两个表面上形成的一个或多个电路图案25与在所述第二金属板10-2的两个表面上形成的一个或多个电路图案26电相连。
所述第一基础基板S1和所述第二基础基板S2可以包括如上所述的第二过孔40。
所述第一基础基板S1和所述第二基础基板S2的第一金属板10-1和第二金属板10-2可以通过绝缘部件分隔成多个区(未示出)。
同样地，形成接地层的所述第一基础基板S1的第一金属板10-1被分成多个接地区。如前面结合图4所述的内容，所述接地区可以根据安装的电子元件的类型而单独使用。
形成电源层的所述第二基础基板S2的第二金属板10-2被分成多个电源区，且如前面结合图4所述的内容，施加于所述电源区的电源的量值可以变化。
图7的散热基板400包括四层电路层。但是，在第一金属板10-1与第二金属板10-2之间的绝缘层50可以以单层或包括绝缘层和金属层的多层形式提供，这点对于本领域技术人员来说是显然的，因此省略对其的详细说明。
如上文所述，本发明提供了一种散热基板。依据本发明，所述散热基板包括安装了电子元件的金属板，由此表现出突出的散热效果。
同样，依据本发明，因为不需要额外提供接地层和电源层，因此电路板具有简单的结构，且能够自由设计，由此简化了制造工艺。
同样，依据本发明，可通过容量阳极氧化处理将金属板分隔成多个区，由此使得能够提供不同量值的电源，从而降低了功率损耗。
尽管就示例性目的公开了关于散热基板的本发明的具体实施方式，但本领域技术人员应理解，在不偏离在所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的情况下，可进行各种不同的修改、添加和替代。因此，这些修改、添加和替代也应理解为落入本发明的范围内。

Claims (18)

1.一种散热基板，该散热基板包括：
金属板；
在所述金属板的表面上形成的绝缘膜；
在所述绝缘膜上形成的电路图案；和
第一过孔，该第一过孔形成至通过所述金属板的至少一部分，使得所述金属板与所述电路图案彼此电连接。
2.根据权利要求1所述的散热基板，其中，所述绝缘膜通过阳极氧化所述金属板而形成。
3.根据权利要求1所述的散热基板，其中，所述金属板由包括铝或铝合金的材料形成，且所述绝缘膜为通过阳极氧化所述金属板而形成的Al2O3层。
4.根据权利要求1所述的散热基板，其中，所述第一过孔在所述金属板中形成，使得在所述金属板的一个表面上形成的电路图案与在所述金属板的另一个表面上形成的电路图案相连。
5.根据权利要求1所述的散热基板，其中，所述金属板包括在内壁上形成有绝缘膜的通孔，且还包括在所述通孔中形成的第二过孔，使得在所述金属板的一个表面上形成的电路图案与在所述金属板的另一个表面上形成的电路图案相连。
6.根据权利要求1所述的散热基板，其中，所述金属板通过绝缘部件而电分隔成多个区。
7.根据权利要求6所述的散热基板，其中，所述绝缘部件通过对所述金属板进行容量阳极氧化处理而形成。
8.根据权利要求7所述的散热基板，其中，所述金属板由包括铝或铝合金的材料形成，且所述绝缘部件为通过对所述金属板进行容量阳极氧化处理而形成的Al2O3层。
9.根据权利要求6所述的散热基板，其中，通过所述绝缘部件分隔的所述金属板包括电源区和接地区，且所述电源区包括两个以上的施加不同量值的电源的分隔区。
10.根据权利要求6所述的散热基板，其中，通过所述绝缘部件分隔的所述金属板包括电源区和接地区，且所述接地区包括两个以上的分隔区。
11.一种散热基板，该散热基板包括：
第一基础基板和第二基础基板，该第一基础基板和第二基础基板各自包括在表面上形成有绝缘膜的金属板，以及第一过孔，该第一过孔形成至通过所述金属板的至少一部分，使得在所述金属板和所述绝缘膜上形成的电路图案彼此电连接；
在所述第一基础基板与所述第二基础基板之间形成的绝缘层；和
在所述绝缘层中形成的连接过孔，使得在所述第一基础基板和所述第二基础基板上形成的电路图案彼此相连，
其中所述第一基础基板与接地端相连，而所述第二基础基板与电源端相连。
12.根据权利要求11所述的散热基板，其中，所述绝缘膜通过阳极氧化所述金属板而形成。
13.根据权利要求11所述的散热基板，其中，所述金属板由包括铝或铝合金的材料形成，且所述绝缘膜为通过阳极氧化所述金属板而形成的Al2O3层。
14.根据权利要求11所述的散热基板，其中，所述第一过孔在所述金属板中形成，使得在所述金属板的两个表面上形成的电路图案彼此相连。
15.根据权利要求11所述的散热基板，其中，所述金属板包括在内壁上形成有绝缘膜的通孔，且还包括在所述通孔中形成的第二过孔，使得在所述金属板的两个表面上形成的电路图案彼此相连。
16.根据权利要求11所述的散热基板，其中，所述金属板通过绝缘部件而电分隔成多个区。
17.根据权利要求16所述的散热基板，其中，所述绝缘部件通过对所述金属板进行容量阳极氧化处理而形成。
18.根据权利要求16所述的散热基板，其中，所述金属板由包括铝或铝合金的材料形成，且所述绝缘部件为通过对所述金属板进行容量阳极氧化处理而形成的Al2O3层。
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