CN106304634B - 电路板结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电路板结构及其制造方法。包括第一介电层、内埋式元件、热管、导热材料、第二介电层及多个导热柱。第一介电层包括开槽。内埋式元件与热管位于开槽内且共平面。导热材料填充于开槽且包覆内埋式元件与热管。第二介电层位于第一介电层的一侧并覆盖开槽。内埋式元件的背面朝向第二介电层。第二介电层包括多个第一孔洞，内埋式元件与热管对第二介电层所在平面的正投影重叠于第一孔洞。导热柱配置于第二介电层的第一孔洞。内埋式元件所产生的热以及传递至热管与导热材料的热通过导热柱传出，而有效地散热。另外，由于内埋式元件与热管共平面，本发明的电路板结构具有较薄的厚度。

Description

电路板结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电路板结构及其制造方法，尤其涉及一种具有内埋式元件的电路板结构及其制造方法。

背景技术

由于电子产品的集成度(integration)越来越高，应用于高集成度的电子产品的电路板，其线路层也由单层、2层而变为6层、8层，甚至到10层以上，以使电子元件能够更密集的装设于印刷电路板上。然而，随着电路板层数的增加与线路的密集化，在电路板中传递的电性信号，其电阻电容延迟效应(RC delay)或串扰效应(cross talk)所造成的影响也越来越明显。为了改善电路板的电性性质，需要在电路板有限的配置面积上增设电子元件。然而，具有特定电性数值的规格化无源元件可能无法完全符合特别的电路设计，因此将电子元件直接制作于电路板内部便是一个可行的解决之道。

目前一般具有内埋式元件的电路板大多将电子元件在电路板的制造过程中埋入。然而，若内埋式元件是高功率的电子元件，当整机运转时，可能产生高热造成终端产品意外死机或运作失常等缺点。

发明内容

本发明提供一种电路板结构及其制造方法。

本发明提供一种电路板结构，其具有内埋式元件，且能提供良好的散热效果。

本发明提供一种电路板结构的制造方法，其可制造出上述的电路板结构。

本发明的一种电路板结构，包括第一介电层、内埋式元件、热管、导热材料、第二介电层及多个导热柱。第一介电层包括开槽。内埋式元件位于第一介电层的开槽内，且包括相对的主动面与背面。热管位于第一介电层的开槽内，内埋式元件与热管共平面。导热材料填充于第一介电层的开槽且包覆内埋式元件与热管。第二介电层位于第一介电层的一侧并覆盖开槽，其中内埋式元件的背面朝向第二介电层，第二介电层包括多个第一孔洞，内埋式元件与热管对第二介电层所在平面的正投影重叠于这些第一孔洞。导热柱配置于第二介电层的第一孔洞内，其中内埋式元件所产生的热以及传递至热管与导热材料的热可通过导热柱传出。

在本发明的一实施例中，开槽凹陷于第一介电层的表面。

在本发明的一实施例中，上述的电路板结构还包括第三介电层以及导通孔。第三介电层位于第一介电层的另一侧，其中内埋式元件的主动面朝向第三介电层。导通孔穿设于第三介电层且连接于内埋式元件的接垫。

在本发明的一实施例中，上述的热管封闭地或是非封闭地环绕内埋式元件。

在本发明的一实施例中，上述的热管的管径(D)与第一介电层的厚度(t)的比值(D/t)小于等于1。

本发明的一种电路板结构的制造方法，包括：提供第一介电层，其中第一介电层包括开槽；配置内埋式元件及热管于第一介电层的开槽内，其中内埋式元件与热管共平面，且内埋式元件包括相对的主动面与背面；填充导热材料至第一介电层的开槽，以包覆内埋式元件与热管；形成第二介电层于第一介电层的一侧以覆盖开槽，其中内埋式元件的背面朝向第二介电层；移除局部的第二介电层而形成多个第一孔洞，其中内埋式元件与热管对第二介电层所在平面的正投影重叠于第一孔洞；以及形成多个导热柱于第二介电层的第一孔洞，其中内埋式元件所产生的热以及传递至热管与导热材料的热可通过导热柱传出。

在本发明的一实施例中，上述的开槽贯穿第一介电层，在配置内埋式元件与热管的步骤中，还包括：配置离型层于第一介电层的一侧；以及配置内埋式元件及热管于离型层上，且内埋式元件及热管位于开槽内。

在本发明的一实施例中，上述在填充导热材料至开槽的步骤之后，还包括：移除离型层；形成第三介电层于第一介电层的另一侧，其中内埋式元件的主动面朝向第三介电层；以及于第三介电层上形成导通孔，其中导通孔连接于内埋式元件的接垫。

在本发明的一实施例中，上述的热管封闭地或是非封闭地环绕内埋式元件。

在本发明的一实施例中，上述的热管的管径(D)与第一介电层的厚度(t)的比值(D/t)小于等于1。

在本发明的一实施例中，上述的导热材料不导电。

基于上述，本发明的电路板结构通过在内埋式元件旁配置热管，导热材料包覆内埋式元件与热管的设计，内埋式元件所产生的热量能够通过导热材料传至热管，热管内装有两相流体而能够通过两相流体吸热汽化来降温。此外，导热柱连接导热材料、内埋式元件与热管，内埋式元件所产生的热以及传递至热管与导热材料的热还能够通过导热柱传出，而有效地散热。另外，由于内埋式元件与热管共平面，本发明的电路板结构具有较薄的厚度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1至图6是依照本发明的一实施例的一种电路板结构的制造方法的示意图；

图7是依照本发明的一实施例的一种电路板结构的制造方法的流程示意图。

附图标记说明：

10：离型层；

100：电路板结构；

110：第一介电层；

112：开槽；

120：内埋式元件；

122：主动面；

124：背面；

126：接垫；

130：热管；

140：导热材料；

150：第二介电层；

152：第一孔洞；

160：导热柱；

170：第三介电层；

180：导通孔；

200：电路板结构的制造方法；

210～290：步骤；

S：表面。

具体实施方式

图1至图6是依照本发明的一实施例的一种电路板结构的制造方法的示意图。图7是依照本发明的一实施例的一种电路板结构的制造方法的流程示意图。请在参阅图1至图6的同时一起参考图7，需说明的是，图1至图6仅是示意性地示出，电路板结构100(标示于图6)中各元件的尺寸比例并不以此为限制。

本实施例的一种电路板结构的制造方法200，包括下列步骤：首先，如图1所示，提供第一介电层110，其中第一介电层110包括开槽112(步骤210)。在本实施例中，开槽112贯穿第一介电层110。在其他实施例中，如图1a所示，开槽112也可以不贯穿第一介电层110，而仅是凹陷于第一介电层110的表面S。

接着，如图2所示，配置内埋式元件120及热管130于第一介电层110的开槽112内，其中内埋式元件120与热管130共平面，且内埋式元件120包括相对的主动面122与背面124(步骤220)。在本实施例中，由于开槽112贯穿第一介电层110，因此，在配置内埋式元件120与热管130的步骤220中，还包括：配置离型层10于第一介电层110的一侧(步骤222)。之后，配置内埋式元件120及热管130于离型层10上，且内埋式元件120及热管130位于开槽112内(步骤224)。在本实施例中，热管130内装有两相流体而能够通过两相流体吸热汽化来降温，此部分将在后面再进一步说明。

在本实施例中，内埋式元件120的主动面122是在图2的下方位置，背面124是在图2的上方位置，内埋式元件120的主动面122上具有多个接垫126，内埋式元件120的主动面122放在离型层10上。当然，若在其中一个实施例中，开槽112不贯穿第一介电层110，而仅是凹陷于第一介电层110的表面S，内埋式元件120与热管130也可以直接配置在开槽112的底部，而省去配置离型层10的步骤。

如图2所示，开槽112的高度大于内埋式元件120与热管130的厚度。在本实施例中，热管130的管径(D)与第一介电层110的厚度(t)的比值(D/t)小于等于1。在本实施例中，热管130采用微型化的热管，通过热管130的管径尺寸限制在一定的范围之中，而降低电路板结构100的尺寸。

详细地说，在本实施例中，通过将热管130设置在与内埋式元件120共平面的位置，由于热管130的管径小于内埋式元件120的厚度，电路板结构100配置热管130并不会对其厚度产生影响，而可保有原本较薄的厚度。当然，在其他实施例中，热管130的管径也可以大于内埋式元件120的厚度，但因为内埋式元件120与热管130共平面，第一介电层110的厚度只要大于热管130的管径即可同时容纳内埋式元件120与热管130，相较于内埋式元件120与热管130不是共平面而是迭置的配置，本实施例的电路板结构100具有较小的厚度。此外，微型化的热管130也可降低开槽112的长宽尺寸，而使电路板结构100的其他部分能够具有更高的比例而提供给设计者运用。

图3是内埋式元件120与环绕于内埋式元件120外的热管130的上视图。如图3所示，在本实施例中，热管130呈非封闭的形状，因此，热管130是非封闭地环绕着内埋式元件120，但在其他实施例中，热管130也可以是封闭环形，而以封闭的形式环绕内埋式元件120。需说明的是，图3仅示意性地示出其中一种形式的热管130，热管130的形状、口径变化与环绕于内埋式元件120外的比例并不以此为限制。

再来，如图4所示，填充导热材料140至第一介电层110的开槽112，以包覆内埋式元件120与热管130(步骤230)。在本实施例中，导热材料140齐平于第一介电层110的上下表面，内埋式元件120在运作时所产生的热能够通过导热材料140沿着水平方向传至热管130。热管130内装有两相流体，两相流体在吸热之后会产生相变化而降温。

值得注意的是，在本实施例中，导热材料140仅导热而不导电，以避免内埋式元件120的接垫126之间导通。导热材料140可以是散热膏，但导热材料140的种类并不以此为限制。

接着，如图5所示，在填充导热材料140至开槽112的步骤230之后，还包括：移除离型层10(步骤270)。形成第二介电层150于第一介电层110的一侧以覆盖开槽112，其中内埋式元件120的背面124朝向第二介电层150(步骤240)。形成第三介电层170于第一介电层110的另一侧，其中内埋式元件120的主动面122朝向第三介电层170(步骤280)。在本实施例中，如图5所示，第二介电层150与第三介电层170分别被压合至第一介电层110的上下相对两面，之后，于第二介电层150上与第三介电层170下分别再形成两导体层。

在本实施例中，可先进行步骤270之后，同时进行步骤240与步骤280，当然，也可先进行步骤240之后再依序进行步骤270与步骤280，或是，也可先依序进行步骤270与步骤280之后再进行步骤240。也就是说，步骤的顺序上并不受限制。

此外，在其中一个实施例中，若开槽112不贯穿第一介电层110，而仅是凹陷于第一介电层110的表面S，便不需进行步骤222的配置离型层10的步骤，则在此实施例中，也可以省去步骤270。此外，在此实施例中，由于开槽112不贯穿第一介电层110，开槽112的下方本来就还有部分的第一介电层110，因此也不需要进行步骤280。而可直接在第一介电层110的下侧形成导体层。

再来，如图6所示，移除局部的第二介电层150而形成多个第一孔洞152，其中内埋式元件120与热管130对第二介电层150所在平面的正投影重叠于这些第一孔洞152(步骤250)。也就是说，在第二介电层150上的第一孔洞152的位置会对应于内埋式元件120与热管130的位置。在进行步骤250时，可通过机械或是激光钻孔的方式在第二介电层150上形成第一孔洞152，此外，在本实施例中，除了在第二介电层150上对应于内埋式元件120与热管130处钻孔之外，还可在导热材料140钻孔于接近内埋式元件120与热管130的位置。

接着，形成多个导热柱160在第二介电层150的第一孔洞152，其中内埋式元件120所产生的热以及传递至热管130与导热材料140的热可通过导热柱160传出(步骤260)。在第三介电层170上形成导通孔180，其中导通孔180连接于内埋式元件的接垫126(步骤290)。再图案化第二介电层150上方的导体层以及第三介电层170下方的导体层以形成两线路层。

在本实施例中，导热柱160以垂直方向配置而连接导热材料140、内埋式元件120与热管130，内埋式元件120所产生的热以及传递至热管130与导热材料140的热还能够通过导热柱160沿垂直方向传出，而有效地降低本实施例的电路板结构100的温度。

此外，内埋式元件120的信号也可以由接垫126经导通孔180与位于第三介电层170下方的线路层传出。在本实施例中，导通孔180是实心的金属柱，也可以是在孔壁形成导电层的空心通孔，也可在其中塞入散热的绝缘或非绝缘膏体，导通孔180的形式并不以此为限制，只要可以连接到内埋式元件的接垫126即可。

同样地，在本实施例中，电路板结构的制造方法200在顺序上可先进行步骤250与步骤260之后再进行步骤290。或者，也可先进行步骤290之后再进行步骤250与步骤260。步骤顺序上并不受限制。此外，在其中一个实施例中，若开槽112不贯穿第一介电层110，而仅是凹陷于第一介电层110的表面S，则可不用额外配置第三介电层170，而是在第一介电层在凹槽下方的部位形成导通孔180，其中导通孔180连接于内埋式元件120的接垫126来取代步骤290。

图6是依照本发明的一实施例的一种电路板结构的示意图。请参阅图6，本实施例的电路板结构100包括第一介电层110、内埋式元件120、热管130、导热材料140、第二介电层150及多个导热柱160。第一介电层110包括开槽112。内埋式元件120位于第一介电层110的开槽112内，且包括相对的主动面122与背面124。热管130位于第一介电层110的开槽112内，内埋式元件120与热管130共平面。导热材料140填充于第一介电层110的开槽112且包覆内埋式元件120与热管130。第二介电层150位于第一介电层110的一侧并覆盖开槽112，其中内埋式元件120的背面124朝向第二介电层150，第二介电层150包括多个第一孔洞152，内埋式元件120与热管130对第二介电层150所在平面的正投影重叠于第一孔洞152。导热柱160配置于第二介电层150的第一孔洞152。

通过上述的元件配置，当本实施例中电路板结构100的内埋式元件120在运作时所产生的热能够通过导热材料140沿着水平方向传至热管130。热管130内装有两相流体，两相流体在吸热之后会产生相变化而降温。此外，导热柱160以垂直方向配置而连接导热材料140、内埋式元件120与热管130，内埋式元件120所产生的热以及传递至热管130与导热材料140的热还能够通过导热柱160沿垂直方向传出，而有效地降低本实施例的电路板结构100的温度。

综上所述，本发明的电路板结构通过在内埋式元件旁配置热管，导热材料包覆内埋式元件与热管的设计，内埋式元件所产生的热量能够通过导热材料传至热管，热管内装有两相流体而能够通过两相流体吸热汽化来降温。此外，导热柱连接导热材料、内埋式元件与热管，内埋式元件所产生的热以及传递至热管与导热材料的热还能够通过导热柱传出，而有效地散热。另外，由于内埋式元件与热管共平面，本案的电路板结构具有较薄的厚度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电路板结构的制造方法，其特征在于，包括：

提供第一介电层，其中所述第一介电层包括开槽；

配置内埋式元件及热管于所述第一介电层的所述开槽内，其中所述内埋式元件与所述热管共平面，且所述内埋式元件包括相对的主动面与背面；

填充导热材料至所述第一介电层的所述开槽，以包覆所述内埋式元件与所述热管；

形成第二介电层于所述第一介电层的一侧以覆盖所述开槽，其中所述内埋式元件的所述背面朝向所述第二介电层；

移除局部的所述第二介电层而形成多个第一孔洞，其中所述内埋式元件与所述热管对所述第二介电层所在平面的正投影重叠于所述第一孔洞；以及

形成多个导热柱于所述第二介电层的所述第一孔洞，其中所述内埋式元件所产生的热以及传递至所述热管与所述导热材料的热通过所述导热柱传出。

2.根据权利要求1所述的电路板结构的制造方法，其特征在于，所述开槽贯穿所述第一介电层，在配置所述内埋式元件与所述热管的步骤中，还包括：

配置离型层于所述第一介电层的一侧；以及

配置所述内埋式元件及所述热管于所述离型层上，且所述内埋式元件及所述热管位于所述开槽内。

3.根据权利要求2所述的电路板结构的制造方法，其特征在于，在填充所述导热材料至所述开槽的步骤之后，还包括：

移除所述离型层；

形成第三介电层于所述第一介电层的另一侧，其中所述内埋式元件的所述主动面朝向所述第三介电层；以及

在所述第三介电层上形成导通孔，其中所述导通孔连接于所述内埋式元件的接垫。

4.根据权利要求1所述的电路板结构的制造方法，其特征在于，所述热管封闭地或是非封闭地环绕所述内埋式元件。

5.根据权利要求1所述的电路板结构的制造方法，其特征在于，所述热管的管径与所述第一介电层的厚度的比值小于等于1。

6.一种电路板结构，其特征在于，包括：

第一介电层，包括开槽；

内埋式元件，位于所述第一介电层的所述开槽内，且包括相对的主动面与背面；

热管，位于所述第一介电层的所述开槽内，所述内埋式元件与所述热管共平面；

导热材料，填充于所述第一介电层的所述开槽且包覆所述内埋式元件与所述热管；

第二介电层，位于所述第一介电层的一侧并覆盖所述开槽，其中所述内埋式元件的所述背面朝向所述第二介电层，所述第二介电层包括多个第一孔洞，所述内埋式元件与所述热管对所述第二介电层所在平面的正投影重叠于所述第一孔洞；以及

多个导热柱，配置于所述第二介电层的所述第一孔洞，其中所述内埋式元件所产生的热以及传递至所述热管与所述导热材料的热通过所述导热柱传出。

7.根据权利要求6所述的电路板结构，其特征在于，所述开槽凹陷于所述第一介电层的表面。

8.根据权利要求6所述的电路板结构，其特征在于，还包括：

第三介电层，位于所述第一介电层的另一侧，其中所述内埋式元件的所述主动面朝向所述第三介电层；以及

导通孔，穿设于所述第三介电层且连接于所述内埋式元件的接垫。

9.根据权利要求6所述的电路板结构，其特征在于，所述热管封闭地或是非封闭地环绕所述内埋式元件。

10.根据权利要求6所述的电路板结构，其特征在于，所述热管的管径与所述第一介电层的厚度的比值小于等于1。