CN104470209B - 金属芯印刷电路板及电子封装结构 - Google Patents

Abstract

一种金属芯印刷电路板及电子封装结构，该电子封装结构包含一金属芯印刷电路板、一储能装置及至少一电子元件，前述至少一电子元件位于金属芯印刷电路板及储能装置之间。金属芯印刷电路板界定有至少一贯穿孔。一导热通路设于贯穿孔内，一绝缘层设于贯穿孔内且介于导热通路及金属芯印刷电路板的金属层间，以避免导热通路及金属层电连接。储能装置包含至少一引脚，且引脚热接触导热通路，且该储能装置与该金属芯印刷电路板间形成一容置空间，电子元件耦接该电路布局且位于该容置空间内。

Description

金属芯印刷电路板及电子封装结构

本申请是申请号为201210118114.7、申请日为2012年4月20日、发明名称为金属芯印刷电路板及电子封装结构的分案申请

技术领域

本发明是关于一种金属芯印刷电路板及一种电子封装结构，尤其关于一种具有较佳散热效果的金属芯印刷电路板及电子封装结构。

背景技术

图1显示一现有技术的直流到直流转换器封装结构。如图1所示，该结构是美国专利6,212,086号所揭露的一个直流到直流转换器封装结构(DC-to-DC converterpackage)。直流到直流转换器封装结构100包含一电路板120、一铜制基材110及多数的电子元件。电路板120安置在铜制基材110上面，因此铜制基材110能够在该装置的底部提供均匀的散热功能。这些电子元件包含有主变压器130、输出电感140、同步整流器150、输出电容器160、以及输入电容器170，这些电子元件安置在电路板120上面，并藉由电路板120内部的电路布局互相耦接。一个独立的输出连接器设在电路板120右边，经由软性电路板耦接到电路板120。这种现有技术的缺点之一便是电路板120并非是一个良好的散热体，无法将安装在上面的电子元件130、140、150、160及170所产生的热量有效地传导至下方的铜制基材110散热之。电路板120有利于电路配置但是不利于热量的传导，相对地，铜制基材110不利于电路配置却有利于热量的传导。同一行业人士都积极研发，期望能有一种基材兼具两者优点。

发明内容

本发明一实施例的目的在于提供一种相较于现有技术具有较佳散热效果的电子封装结构。一种适用于体积小且具有高密度电路及电子元件的电子封装结构，其具有较佳的散热效果。于一实施例中，提供一种能够使用于电子封装结构的金属芯印刷电路板。

依据本发明一实施例，提供一种电子封装结构包含一金属芯印刷电路板、一储能装置及至少一电子元件。金属芯印刷电路板包含一第一表面及一第二表面，且界定有至少一贯穿孔。第一表面相对于第二表面，贯穿孔从第一表面延伸至第二表面。金属芯印刷电路板包含一金属层、一电路层、至少一导热通路及至少一绝缘层。电路层设于金属层上且包含有一电路布局。导热通路设于贯穿孔内，绝缘层设于贯穿孔内，且导热通路及金属层间隔着绝缘层，以避免导热通路及金属层电连接。储能装置包含至少一引脚，引脚朝远离储能装置的方向延伸并连接导热通路，以使储能装置与金属芯印刷电路板间形成一容置空间。前述至少一电子元件耦接电路布局且位于容置空间内。

依据本发明一实施例，提供一种金属芯印刷电路板其包含一第一表面及一第二表面，且界定有至少一贯穿孔。第一表面相对于第二表面，贯穿孔从第一表面延伸至第二表面。金属芯印刷电路板包含一金属层、一电路层、至少一导热通路及至少一绝缘层。电路层设于金属层上且包含有一电路布局。导热通路设于贯穿孔内，绝缘层设于贯穿孔内，且导热通路及金属层间隔着绝缘层，藉以使一电子装置电连接于该导热通路时，该电子装置与该金属层呈绝缘状态。

于一实施例中，至少一贯穿孔、至少一绝缘层及至少一导热通路皆为多数个。这些电子元件包含一第一电子元件及一第二电子元件，且第一电子元件的发热量大于第二电子元件的发热量，第一电子元件连接这些导热通路其一。

于一实施例中，绝缘层可以包含一塑胶套或绝缘膜，导热通路可以包含一铆钉或导热材料。较佳的情况是导热通路为一金属材质。于一实施例中，电子封装结构可以为一直流到直流转换器封装结构。

如上述，使储能装置与金属芯印刷电路板间形成一容置空间，并使多个电子元件设于金属芯印刷电路板上且位于容置空间内，形成堆迭结构有效利用空间，能够形成高密度的整合的电源装置。此外，由于金属芯印刷电路板形成有绝缘层及导热通路，储能装置的引脚能够耦接于导热通路，而能够将储能装置所产生的热，能够透过引脚及导热通路传导至金属芯印刷电路板的第二侧，且当导热通路为一金属材质时，还可以透过导热通路导电，并介由导热通路与一外部基板(未图示)电连接。

一实施例中，于金属芯印刷电路板中，贯穿孔内包含有一导热通路与一绝缘层，且导热通路与金属芯印刷电路板的金属层呈绝缘状态，因此能够使一电子元件电连接于导热通路时，使电子元件与金属层呈绝缘状态，不会发生短路，而能够与一外部电路基板电连接。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1显示一现有技术的直流到直流转换器封装结构。

图2显示依本发明一实施例的电子封装结构。

图3显示依本发明一实施例的电子封装结构。

图4显示依本发明一实施例的电子封装结构。

附图标号：

100 直流到直流转换器封装结构

110 铜制基材

120 电路板

130 主变压器

13a 塑胶膨胀螺丝

13b 绝缘膜

140 输出电感

14a 铆钉

14b 导热材料

150 同步整流器

160 输出电容器

170 输入电容器

200 电子封装结构

200a 电子封装结构

210 金属芯印刷电路板

211 金属层

212 电路层

213 绝缘层

214 导热通路

216 贯穿孔

21a 顶面

21b 底面

220 电子元件

221 第一电子元件

222 第二电子元件

230 导线

240 储能装置

241 引脚

242 抗流圈

900 外部电路板

具体实施方式

图2显示依本发明一实施例的电子封装结构。于本发明一实施例中，电子封装结构200可以为一个直流到直流转换器封装结构，亦即为电源供应模组封装结构。如图2所示，电子封装结构200包含一金属芯印刷电路板(Metal Core PCB；MCPCB)210、多个电子元件220、多条导线230及一储能装置240。这些电子元件220设于金属芯印刷电路板210的一第一侧上，且耦接于金属芯印刷电路板210中的一电路布局(未图示)。于本实施例中，这些电子元件220包含一第一电子元件221及一第二电子元件222。第一电子元件221的发热量大于第二电子元件222的发热量。更具体而言，第一电子元件可以为功率元件，亦即发热量较大的电子元件，例如可以为芯片、整合性元件、金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)、绝缘闸双极性晶体管(Insulated-gate bipolar transistor，IGBT)及二极管(Diode)，或者为主变压器及同步整流器。第二电子元件222可以为被动元件或微电子元件，亦即发明量较低的电子元件。

金属芯印刷电路板210包含一金属层211及一电路层212。电路层212包含至少一导电线路层及一绝缘层(未图示)用以形成前述电路布局。金属层211位于金属芯印刷电路板210的第二侧，且第二侧相对于第一侧。于一实施例中，为增加散热效果使金属层211设于电路层212的整个下表面上。

于本实施例中，金属芯印刷电路板210界定出至少一贯穿孔216，贯穿孔216自金属芯印刷电路板210的顶面21a贯穿至底面21b。一绝缘层213及一导热通路214设于一贯穿孔216内，且绝缘层213设于界定贯穿孔216的壁面上，并界定出一开口。导热通路214设置于前述开口内，使得导热通路214及金属层211间隔着绝缘层213。于一实施例中，导热通路214的材料为金属，由于绝缘层213介于导热通路214与金属芯印刷电路板210的金属层211之间，因此导热通路214与金属层211间不会形成电流回路。

储能装置240可以为一电感装置，更具体而言可以为一抗流圈(choke)装置，其包含一抗流圈(choke)242及多个引脚241。这些引脚241设于抗流圈242两侧，耦接于抗流圈242，并朝向远离抗流圈242的下表面的方向延伸。储能装置240设于金属芯印刷电路板210的第一侧，且一引脚241连接一导热通路214，于抗流圈242与金属芯印刷电路板210间界定出一空间，用以容置这些电子元件220。如此设计，能够使储能装置240与电子元件220不设于平面上而形成堆迭结构，有效地利用空间，且抗流圈242所产生的热，能够透过引脚241及导热通路214传导至金属芯印刷电路板210的第二侧，同时由于导热通路214为一金属材质，因此抗流圈242还能够透过多个引脚241及导热通路214电连接至一外部电路板900。外部电路板900位于金属芯印刷电路板210的第二侧，而抗流圈242位于金属芯印刷电路板210的第一侧。

此外，由于第一电子元件221的发热量较大，因此亦可以使第一电子元件221的接脚21a热接触于导热通路214上，第一电子元件221所产生的热，能够透过接脚21a及导热通路214传导至金属芯印刷电路板210的第二侧，同时由于导热通路214为一金属材质，因此第一电子元件221亦可以透过导热通路214电连接至一外部电路板900。

于图2实施例中，绝缘层213可以为一塑胶套。塑胶套可以为H型，例如一H型塑胶膨胀螺丝(塑胶壁虎)(expansion bolts)13a，或者为套管式膨胀螺丝。而导热通路214可以为一铆钉14a。绝缘层213与导热通路214的制造工艺可以包含以下步骤。步骤S02，预先在金属芯印刷电路板210上形成至少一贯穿孔216。步骤S04，随后将H型塑胶膨胀螺丝13a塞入于贯穿孔216中。步骤S06，最后再将金属材质的铆钉14a钉入于H型塑胶膨胀螺丝13a中。于一实施例中，亦可以先将铆钉14a钉入于H型塑胶膨胀螺丝13a后，再将铆钉14a及H型塑胶膨胀螺丝13a一起塞入于贯穿孔216中。

图3显示依本发明一实施例的电子封装结构。图3实施例的电子封装结构200a相似于图2实施例的电子封装结构200，因此相同的元件使用相同的符号，并省略其详细说明。如图3所示，绝缘层213与导热通路214的制造工艺可以包含以下步骤。步骤S22，预先在金属芯印刷电路板210上形成至少一贯穿孔216。步骤S24，随后将高分子材料填充于贯穿孔216中内。步骤S26，于高分子材料中形成一开口，使该开口的面积小于前述贯穿孔216的面积，而形成一绝缘膜13b。步骤S28，最后再将导热材料14b填充于前述开口内。于一实施例中，可以利用电镀方式来形成金属材质的导热材料14b。于一实施例中，亦可以将一金属的导电浆填充于前述开口内后再进行退火程序，而形成导热材料14b。

如上述，形成具有绝缘层213与导热通路214的金属芯印刷电路板210后，再将各电子元件220形成于金属芯印刷电路板210的第一侧的表面上(步骤S32)，最后将储能装置240设置于金属芯印刷电路板210的第一侧，使一引脚241连接一铆钉14a或导热材料14b(导热通路214)，而能够于抗流圈242与金属芯印刷电路板210间界定出一空间，用以容置这些电子元件220。藉此，即可形成电子封装结构200或电子封装结构200a。

于图2实施例的电子封装结构200中，绝缘层213及导热通路214分别由塑胶膨胀螺丝13a及铆钉14a所构成，无需进行多道挖孔及填充材料的程序，制造简便且成本便宜。相对于此，于图3实施例的电子封装结构200a中，可以形成各式大小及形状的绝缘膜13b及导热材料14b，适合使用于具有较复杂电路的产品中。此外于一实施例中，绝缘层213及导热通路214可以分别由绝缘膜13b及铆钉14a所构成，于另一实施例中亦可以分别由塑胶套(13a)及导热材料14b。

如上述，使储能装置240与金属芯印刷电路板210间形成一容置空间，并使多个电子元件220设于金属芯印刷电路板210上且位于容置空间内，形成堆迭结构有效利用空间，能够形成高密度的整合的电源装置。此外，由于金属芯印刷电路板210形成有绝缘层213及导热通路214，储能装置240的引脚241能够耦接于导热通路214，而能够将储能装置240所产生的热，能够透过引脚241及导热通路214传导至金属芯印刷电路板210的第二侧，且当导热通路214为一金属材质时，还可以透过导热通路214导电，并介由导热通路214与一外部电路板电连接。

此外，于本发明中，亦可以不限定要使储能装置240与金属芯印刷电路板210间形成一容置空间，藉以形成堆迭结构的电子封装结构200。图4显示依本发明一实施例的电子封装结构。图4实施例的电子封装结构200b相似于图2实施例的电子封装结构200，因此相同的元件使用相同的符号，并省略其详细说明。如图4所示，抗流圈242与电子元件220皆设于金属芯印刷电路板210的表面上，且不呈堆迭结构。抗流圈242所产生的热，亦透过引脚241及导热通路214传导至金属芯印刷电路板210的第二侧。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以所界定的为准。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (10)

1.一种电子封装结构，包含：

一金属芯印刷电路板，包含一金属基底及设置于该金属基底上方的至少一电路层，其中一贯穿孔贯穿该金属基底及该至少一电路层，其中一导热体的一部分设置于该贯穿孔内以形成一导热通路，以及一绝缘层设置于该导热体与该金属基底及该至少一电路层之间；以及

一电子元件，设置于该至少一电路层的上方，其中该电子元件的至少一引脚热接触该导热体，用以将该电子元件所产生的热透过该引脚及该导热体传导至该金属基底。

2.一种电子封装结构，包含：

一第一金属芯印刷电路板，包含一金属基底及设置于该金属基底上方的至少一电路层，其中一贯穿孔贯穿该金属基底及该至少一电路层，其中一导热体的一部分设置于该贯穿孔内以形成一导热通路，以及一绝缘层设置于该导热体与该金属基底及该至少一电路层之间；

一抗流圈，设置于该至少一电路层的上方，其中该抗流圈的至少一引脚热接触该导热体，用以将该抗流圈所产生的热透过该引脚及该导热体传导至该金属基底；以及

一第二印刷电路板，其中该导热体为金属材质，且该抗流圈的至少一引脚电连接该金属材质，藉以使该抗流圈电连接至该第二印刷电路板。

3.一种电子封装结构，包含：

一金属芯印刷电路板，包含一金属基底及设置于该金属基底上方的至少一电路层，其中一贯穿孔贯穿该金属基底及该至少一电路层，其中一导热体的一部分设置于该贯穿孔内以形成一导热通路，以及一绝缘层设置于该导热体与该金属基底及该至少一电路层之间；以及

一电子元件，设置于该金属芯印刷电路板上，其中该电子元件的至少一引脚热接触该导热体，用以将该电子元件所产生的热透过该引脚及该导热体传导至该金属基底，其中该导热体为金属材质，且该引脚电连接该导热体，以使该电子元件电连接至一外部电路板。

4.如权利要求3所述的电子封装结构，其中该电子元件为一抗流圈。

5.一种电子封装结构，包含：

一金属芯印刷电路板，包含一金属基底及设置于该金属基底上方的至少一电路层，其中一贯穿孔贯穿该金属基底及该至少一电路层，其中一导热体的一部分设置于该贯穿孔内以形成一导热通路，以及一绝缘层设置于该导热体与该金属基底及该至少一电路层之间；以及

一抗流圈，设置于该至少一电路层的上方，其中该抗流圈的至少一引脚热接触该导热体，用以将该抗流圈所产生的热透过该引脚及该导热体传导至该金属基底。

6.一种电子封装结构，包含：

一金属芯印刷电路板，包含一金属基底及设置于该金属基底上方的至少一电路层，其中多个贯穿孔贯穿该金属基底及该电路层，其中多个导热体分别设置于该多个贯穿孔内以形成多个导热通路，以及多个绝缘层分别设置于该多个导热体与该金属基底及该至少一电路层之间；

一抗流圈，设置于该至少一电路层的上方，其中该抗流圈元件的多个引脚分别热接触该多个导热体，用以将该抗流圈所产生的热透过该多个引脚及该多个导热体传导至该金属基底且形成位于该抗流圈与该金属芯印刷电路板之间的一容置空间；以及

至少一电子元件，设置于该容置空间内且耦接至该至少一电路层。

7.一种直流到直流转换器，包含：

一金属芯印刷电路板，包含一金属基底及设置于该金属基底上方的至少一电路层，其中多个贯穿孔贯穿该金属基底及该电路层，其中多个导热体分别设置于该多个贯穿孔内以形成多个导热通路，以及多个绝缘层分别设置于该多个导热体与该金属基底及该至少一电路层之间；

一抗流圈，设置于该至少一电路层的上方，其中该抗流圈元件的多个引脚分别热接触该多个导热体，用以将该抗流圈所产生的热透过该多个引脚及该多个导热体传导至该金属基底且形成位于该抗流圈与该金属芯印刷电路板之间的一容置空间；以及

至少一电子元件，设置于该容置空间内且耦接至该至少一电路层。

8.一种电子封装结构，包含：

一金属芯印刷电路板，包含一金属层与一设置于该金属层上方的电路层，其中多个贯穿孔贯穿该金属芯印刷电路板，多个导热体分别设置于该多个贯穿孔内以形成多个导热通路，以及多个绝缘层分别设置于该多个导热体与该金属芯印刷电路板之间；以及

一抗流圈，包含：一本体，具有一上表面、一下表面及相对的两侧面；以及多个引脚，其中该多个引脚的每一引脚分别具有一第一部分与一第二部分，其中该多个第一部分别接触该本体的该相对的两侧面以及该多个第二部分不与该本体接触且分别热接触该多个导热体以形成位于该多个第二部分与该本体下表面之间的一容置空间以容纳至少一电子元件。

9.一种电子封装结构，包含：

一金属芯印刷电路板，包含一金属基底及设置于该金属基底上方的至少一电路层，其中多个贯穿孔贯穿该金属基底及该至少一电路层，其中多个导热体分别设置于该多个贯穿孔内以形成多个导热通路，以及多个绝缘层分别设置于该多个导热体与该金属基底及该电路层之间；

一第一电子元件，设置于该至少一电路层的上方，其中该第一电子元件的多个引脚分别热接触该多个导热体，用以将该第一电子元件所产生的热透过该多个引脚及该多个导热体传导至该金属基底且形成位于该第一电子元件与该金属芯印刷电路板之间的一容置空间；以及

一第二电子元件，设置于该容置空间内且耦接至该至少一电路层。

10.如权利要求9所述的电子封装结构，其中该导热体为金属材质，且该多个引脚电连接该金属材质，藉以使该第一电子元件电连接至一外部电路板。