CN1941347A - 高导热效率电路板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高导热效率电路板，其主要在于一基板上覆盖有一含有钻石粉末或钻石及类钻碳膜的导热绝缘层，于导热绝缘层上设置一线路，于部分线路上覆盖一防焊层，外露部分的线路用以设置一半导体芯片，该导热绝缘层用以透过线路迅速传导该半导体芯片的高热，以维持该半导体芯片在一正常工作温度；导热绝缘层可取代现有电路板基板上的环氧化物绝缘层，使得高功率半导体芯片所产生的高热能经过焊锡及线路后，能快速的被导热绝缘层传递到基板而散热，或通过导热绝缘层与空气的热交换而散热。
Description
技术领域
本发明涉及一种电路板，尤其涉及一种具高导热效率电路板，其具有一导热绝缘层可提供安装于电路板上的半导体芯片良好的导热效果，以避免半导体芯片因高热聚积不散而失效或损毁。
背景技术
大多数电子组件，尤其是集成电路组件，于封装时，以芯片设置于一裸电路板之上，并将芯片接点连接于该裸电路板的接点，为避免裸电路板的金属基板氧化，在金属基板上覆盖一绝缘层以隔绝外界与基板的接触。
请参照图3，现有的裸电路板主要在一铝制基板90上形成一绝缘层91，该绝缘层91上形成有一线路92，部分线路92上分别形成覆盖线路92的防焊层93，另外一部分的线路92上覆设有焊锡94，供连接一半导体芯片，使得半导体芯片与线路92电连接。
请参照图4，一发光二极管(Light Emitting Diode，LED)98透过焊锡94焊接在上述裸电路板的特定线路92之上，如图4中的箭头所示，当LED98运作而产生高热时，热能透过绝缘层91传递至基板90，最后排散至外界。
由于LED98大多位于微小腔体内，LED98所在处通常无足够空间可额外加装风扇来强制热对流，即使加装风扇，风扇亦会大量增加组件整体耗电量及体积，而失去LED98高效率、省电节能、尺寸轻小及环保等优点，故在前述因素下，LED98的热管理趋向利用热传导与自然对流来散热。
然而，现有的绝缘层91以玻璃环氧树脂材料(Glass-Epoxy)或较高的热传导系数的氧化铝、碳化硅等陶瓷环氧树脂材料(Epoxy-Al2O3，Epoxy-SiC)等构成，此两种材料的热传导率相对于现有的LED等高功率半导体芯片已显得不足，导致LED98产生的高热传递至铜线路92后无法有效的透过该绝缘层91继续传递向金属基板90，因而高热聚积在铜线路92上并形成一热点A，致使LED98持续增温而无法稳地运作，更甚者，则因高温而损毁。
发明内容
故本发明人有鉴于现有裸电路板的热传导效率不彰而影响了位于其上的半导体芯片等电子组件的工作稳定性的缺点，改良其不足与缺失，进而发明出一种高导热效率电路板。
本发明的主要目的在于提供一种高导热效率电路板，该电路板上设置一导热绝缘层，以迅速传导高功率半导体芯片如发光二极管等所产生的高热，使高功率半导体芯片在该裸电路板上运作时仍可维持一正常温度。
为达上述目的，本发明令前述高导热效率电路板主要在于一基板上覆盖有一含有钻石粉末或钻石及类钻碳膜的导热绝缘层，于导热绝缘层上设置一线路，线路一处用以设置一半导体芯片，于线路外露表面上覆盖一防焊层，该导热绝缘层用以透过线路迅速传导该半导体芯片的高热，以维持该半导体芯片在一正常工作温度。
通过上述技术手段，导热绝缘层可取代现有裸电路板的基板上的环氧树脂绝缘层，使得高功率半导体芯片所产生的高热能经过焊锡及线路后，能快速的被导热绝缘层传递到基板而散热，或通过导热绝缘层与空气的热交换而散热。
前述导热绝缘层以钻石粉末及环氧树脂混合制造。
前述导热绝缘层之中钻石粉末的体积比在5vol％～95vol％之间。
前述防焊层以聚亚醯胺制造。
附图说明
图1为本发明的正面剖视图。
图2为本发明的操作视意图。
图3为现有电路板的正面剖视图。
图4为现有电路板的操作视意图。
主要组件符号说明
10基板 11绝缘层
12线路 13防焊层
14焊锡 17导热绝缘层
20发光二极管 90金属基板
91绝缘层 92线路
93防焊层 94焊锡
98发光二极管 A热点
具体实施方式
请参照图1，本发明高导热效率电路板包含有：一基板10、一导热绝缘层17、一线路12及一保护层13。
该基板10以铝、铜或陶瓷等材料制造。
该导热绝缘层17覆盖在基板10表面，该导热绝缘层17可以具良好导热性的钻石粉末混合环氧树脂(Epoxy Resin)制造，而该钻石粉末的体积比可以在5vol％～95vol％之间，此外，导热绝缘层17亦可纯粹以钻石或是类钻碳膜来制造。
该线路12以铜材制作在导热绝缘层17之上，在线路12一处上覆设有焊锡14。
该保护层13以聚亚醯胺(Polyimide)制造，且覆盖于所有线路12的外露表面上。
请参照图2，由于钻石粉末的热传导率约800W～2000/mK，而钻石或类钻碳膜的热传导率为400到1800W/mK之间，远大于传统环氧树脂的热传导率(小于1W/mK)，且钻石及其粉末以及类钻碳皆具有良好的绝缘性，故当一高功率发光二极管(LED，Light Emitting Diode)20透过于焊锡14焊接在线路12上时，如图2中代表热传导方向的箭头所示，发光二极管20所发出的高热透过焊锡14及线路12传递到导热绝缘层17，导热绝缘层17快速地与外部空气进行热交换以进行对发光二极管20的散热。
钻石或类钻碳所构成导热绝缘层17的形成方法将详述于下；当基板10以硅或陶瓷来制造时，钻石导热绝缘层以热灯丝法化学气相沉积(HotFilament CVD)方法或微波电浆辅助化学气相沉积(Microwave PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition)方法而形成，且其制程温度大于500℃，钻石所形成的导热绝缘层厚度为1-100微米；当基板10以硅、陶瓷或铝、铜等金属来制造时，类钻碳导热绝缘层以阴极环电弧物理气相沉积(Cathodic Arc PVD)方法、溅射物理气相沉积(Sputtering PVD)方法或电浆辅助化学气相沉积(PlasmaAssisted CVD)方法来形成。
通过上述技术手段，导热绝缘层17可取代传统基板上的环氧化物绝缘层，使得发光二极管20等高功率半导体芯片所产生的高热能经过焊锡14及线路12后，能快速的被导热绝缘层17传递到基板10而散热，或通过导热绝缘层17与空气的热交换而散热，故设置于电路板上的半导体芯片可维持一稳定的工作温度，由此电路板的应用性大为提高。
Claims (10)
1.一种高导热效率电路板，其特征在于，于一基板上覆盖有一含有钻石粉末的导热绝缘层，于导热绝缘层上设置一线路，线路一处用以设置一半导体芯片，于线路外露表面上覆盖一防焊层，该导热绝缘层用以透过线路迅速传导该半导体芯片的高热，以维持该半导体芯片在一正常工作温度。
2.如权利要求1所述的高导热效率电路板，其特征在于，导热绝缘层以钻石粉末及环氧树脂混合制造。
3.如权利要求1或2所述的高导热效率电路板，其特征在于，导热绝缘层之中钻石粉末的体积比在5vol％～95vol％之间。
4.如权利要求3所述的高导热效率电路板，其特征在于，该防焊层以聚亚醯胺制造。
5.一种高导热效率电路板，其特征在于，于一基板上覆盖有一以钻石膜制造的导热绝缘层，于导热绝缘层上设置一线路，线路一处用以设置一半导体芯片，于线路外露表面上覆盖一防焊层，该导热绝缘层用以透过线路迅速传导该半导体芯片的高热，以维持该半导体芯片在一正常工作温度。
6.如权利要求5所述的高导热性印刷电路板，其特征在于，钻石膜导热绝缘层以热灯丝法化学气相沉积方法而形成。
7.如权利要求5所述的高导热性印刷电路板，其特征在于，钻石膜导热绝缘层以微波电浆辅助化学气相沉积方法而形成。
8.一种高导热效率电路板，其特征在于，于一基板上覆盖有一以类钻碳膜制造的导热绝缘层，于导热绝缘层上设置一线路，线路一处用以设置一半导体芯片，于线路外露表面上覆盖一防焊层，该导热绝缘层用以透过线路迅速传导该半导体芯片的高热，以维持该半导体芯片在一正常工作温度。
9.如权利要求8所述的高导热性印刷电路板，其特征在于，类钻碳膜导热绝缘层以阴极环电弧物理气相沉积方法而形成。
10.如权利要求8所述的高导热性印刷电路板，其特征在于，类钻碳膜导热绝缘层以溅射物理气相沉积方法而形成。
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