201225237 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明係有關電路載板的結構，尤指一種具高散熱特性 的電路載板結構及相關的電路模組。 【先前技術】 [0002] 對於許多電路模組而言，散熱的問題長久以來一直是影 響電路設计和效能的主要因素之一。一般而言，電路元 件的效at*愈強，所產生的總熱量就愈高。沒有良好的散 熱設計’會造成電路元件的.温度過高，降低整體電路運 〇 作的穩定性和縮短電路元件的壽命β [0003] 在傳統的電路模組設計中，通常是採用鋁、銅等金屬做 為電路載板，以充當電路元件散熱的媒介。然而，在某 些應用中，以銘、銅等金屬所製作的電路載板，無法提 - 供足夠的散熱功能。此外，以金屬作為電路載板的成本 ’隨著原物料價格不斷上漲而曰益提高。此外，金屬的
:，. …Τ ：;i J 加工處理過程相當耗量’且處理過程產生的排放物也容 〇 易造成環保上的疑摩」 【發明内容】 [0004] 有鑑於此，如何以其它材質來製造具良好散熱特性的電 路載板，並減輕對環境的污染，實係業界有待解決的問 題0 [0005] 本說明書提供了一種電路載板的實施例，其包含有：一 石墨基板；—絕緣層，只覆蓋該石墨基板的一第一表面 的局部區域；—導熱層，位於該第—表面上，與該石墨 基板直接接觸，且未被該絕緣層所包覆；以及一電路層 099141781 表單編號Α0101 第3頁/共25頁 0992072588-0 201225237 ，位於該絕緣層上方；其中該導熱層上可供設置一或多 個電子構件，且該電路層可透過導線與該一或多個電子 構件電性連接。 [0006] 本說明書另提供了一種電路模組的實施例，其包含有： 一石墨基板；一絕緣層，只覆蓋該石墨基板的一第一表 面的局部區域，並與該石墨基板直接接觸；一電路層， 位於該絕緣層上方；一導熱層，位於該第一表面上，與 該石墨基板直接接觸，且未被該絕緣層所包覆；一或多 個電子構件，設置於該導熱層上；以及複數條導線，用 以電性連接該電路層與該一或多個電子構件；其中該石 墨基板的該第一表面上包含有未被該絕緣層或該導熱層 遮蔽的一或多個散熱區域。 【實施方式】 [0007] 以下將搭配本發明部分實施例的相關圖式，來說明本發 明的技術内容。在這些圖式中，可能會用相同的標號來 表示功能與結構相同或類似的元件。在通篇說明書及後 續的請求項當中所提及的「元件」（element)—詞，包 含了構件（component)、層構造（layer)、或區域 (region)的才既念。 [0008] 在繪示圖式時，某些元件的尺寸及相對大小會被加以放 大，以使圖式的内容能清楚地表達。另外，某些元件的 形狀會被簡化以方便繪示。因此，圖式中所繪示的各元 件的形狀、尺寸及相對大小，除非申請人有特別指明， 否則不應被用來限縮本發明的範圍。此外，本發明可用 許多不同的形式來體現，在解釋本發明時，不應限縮在 099141781 表單編號A0101 第4頁/共25頁 0992072588-0 201225237 [0009] Ο [0010] ❹ 本說明書所提出的示例性實施例的態樣。 在說明書及後續的申請專利範圍中使用了某些詞彙來指 稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解， 同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。本說明書及後 續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的 方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的基準。 在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係 為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於…」 。在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列舉的其 中之一或多個項目的任意組合。另外，除非申請人有特 別指明，否則任何單數格的用語，在此都同時包含複數 格的涵義。 在通篇說明書及後續的請求項當中，若描述第一元件在 第二元件上（on)、在第二元件上方（above)、連接、接 合、或耦接於第二元件，則可表示第一元件直接位在第 二元件上、直接連接、直接接合、直接耦接於第二元件 ，亦可表示第一元件與第二元件間有其他中介元件存在 。相對之下，若描述第一元件直接位在第二元件上 (directly on)、直接連接、直接接合、或直接耦接於 第二元件，則代表第一元件與第二元件間沒有其他中介 元件存在。 [0011] 為了說明上的方便，在此可能會使用一些與空間中的相 對位置有關的敘述，例如「於…上」、「在…上方」、 「於…下」、「在…下方」、「高;—」、「低於…」 、「向上」、「向下」等等，來描述圖式中的某一元件 099141781 表單編號A0101 第5頁/共25頁 0992072588-0 201225237 的功旎或是該兀件與其他元件間的相對空間關係。所屬 領域中具有通常知識者應可理解，這些與空間中的相對 位置有關的敘述，不僅包含所描述的元件在圖式中的指 向關係（orientation) ’也包含了所描述的元件在使用 運作或組裝時的各種不同指向關係。例如，若將圖 式上下顛倒過來，則原先用「於…上」來描述的元件， 就會變成「於…下」。因此，在此所使用的「於…上」 的描述方式，包含了「於...下」以及「於…上」兩種不 同的指向關係。同理，在此所使用的「向上」一詞，包 含了「向上」以及「向fp丄兩種不同的指向關係。 [〇〇12]凊參考圖1，其所緣示為本發明一實拖例之電路模組丨〇〇 簡化後的示意圖。電路模組100包含有以石墨基板1〇2作 為主體的一電路載板以及設置於該電路載板上的複數個 電子構件122。如圖所示，石墨基板102包含一上表面 104以及一下表面106 ^在本實施例中，石墨基板1〇2的 上表面 1 04 包含有一絕緣區:..（ insuia(i〇r{ Regi〇n)ii〇 、一承載區（Supporting Region)120、以及一散熱區 (Heat Dissipation Region)140，其中絕緣區 11〇上 設有複數個走線區（Wiring Regior〇130。 [0013] 實作上，石墨基板102可以用天然石墨（Natural
Graphite)、發泡石墨（Graphite Foam)、人造石墨、 熱解石墨（Pyrolytic Graphi te)、擠壓石墨（Squeeze Graphite)、冷等靜壓石墨（IS0Static Graphite)、 以及電火花加工用石墨（EDM Graphite)的其中之一來實 現*也可以用上述材料的混合來製作石墨基板1 〇2。由於 099141781 表單編號A0101 第6頁/共25頁 0992072588-0 201225237 [0014] [0015] ❹ [0016] [0017] Ο [0018] 發泡石墨的比表面積（Specific Surface Region)為 上述石墨材料中最高，且其加工最容易，所以用發泡石 墨來製作石墨基板102可降低製造的複雜度。 為了要有足夠的機械結構強度，石墨基板102的厚度宜大 於1毫米（mi 11 imeter)。在較佳實施例中，石墨基板 102的厚度是介於卜20毫米之間。 在電路模組100中，絕緣區110只設置於石墨基板102的 上表面104的局部區域，而不會佔據石墨基板102的整個 上表面1 0 4。 以下將搭配圖2到圖7來進一步說明電路模組1 00的實施方 式。 圖2為電路模組1 00的一實施例延A-A’方向簡化後的剖面 圖。如圖2所示，於石墨基板102的上表面104的絕緣區 110上，設有與石墨基板102直接接觸的絕緣層212。由 於絕緣區110只設置於石墨基板102的上表面104的局部 區域，所以絕緣層212也只會覆蓋上表面104的局部區域 。實作上，絕緣層212可用高分子接合材料來實現。 於石墨基板102的上表面104的承載區120上，設有與石 墨基板102直接接觸、且未被絕緣層212所包覆的導熱層 222。實作上，導熱層222可用真空濺鍍、真空蒸鍍、電 鍍、化學鍍膜等方式，形成於石墨基板102的上表面104 上。一般而言，當導熱層222的厚度大於10微米 (micrometer)時，可完整覆蓋石墨基板102的上表面 104自然存在的不平整細節。在組裝時，可利用電子構件 099141781 表單編號A0101 第7頁/共25頁 0992072588-0 201225237 直接固晶接合（Chip on Board, COB)的方式，將電子 構件122直接接合設置於導熱層222上，以提升電路模組 100的製造效率。 [0019] 在電子構件122是發光元件（例如LED晶粒）的實施例中， 導熱層222可用高反射性的鋁（A1)、銀（Ag)、鉻（Cr)、 金（Au)、ie(Pd)、錄（Ni)、硫酸鋇（BaS〇4)、破化石夕 (Silicon Carbide)、氮化銘（A1N)、以及氧化銘 (A190Q)的其中之一來實現，也可以用上述材料的混合來 L 〇 製作，以提升電路模組100的整體輝度。在電子構件122 不是發光元件的實施例中，則除了上述材料之外，還可 用奈米碳管（Carbon Nanotube)、奈米破球（Carbon Nano Capsule)、或這兩者與上述材料的組合來實現導 熱層222。 [0020] 如前所述，走線區130是設置於絕緣區110上。在實施例 中，走線區130包含有形成於絕緣層212上方的電路層 232。走線區130中的電路層232可用銅箔等導電性材料 來製作，且電路層232可透過導線124與導熱層222上的 電子構件122電性連接。在電路層232外，則包覆有防焊 油墨層234，以保護電路層232的電子線路。 [0021] 在圖2的實施例中，位於石墨基板102的上表面104的散熱 區140，是沒有被絕緣層212或導熱層222遮蔽的裸露面 。由於導熱層222與石墨基板102的上表面104是直接接 觸，並未以絕緣層212作為中介媒介，所以電子構件122 產生的熱能有效地透過導熱層222傳導至石墨基板102。 石墨基板102本身具有良好的導熱性（thermal con- 099141781 表單編號A0101 第8頁/共25頁 0992072588-0 201225237 [0022] Q [0023] [0024] Ο [0025] activity)，故電子構件122產生的熱，會透過石墨基 板102上表面104上的散熱區和石墨基板102的下表面 106，迅速地發散到外界環境，達到良好的散熱效果。 圖3為電路模組1 0〇的另一實施例延A_A，方向簡化後的剖 面圖。如圖3所不’可於石墨基板1〇2的上表面1〇4的散熱 區140上’塗佈一層碳化物層342，如奈米碳管、奈米碳 球、及/或碳化石夕等，以提高對石墨基板1〇2之上表面104 的保護或抗磨損能力，並增強散熱效果。 實作上，亦可用機械加工成型方式、放電加工成型方式 、或其他成型方式’將前述各實施例中的散熱區140設計 成上凸形狀或下凹形狀的立體結構，以增加散熱區14〇的 散熱面積，進一步提升石墨基板1〇2的散熱效能。 在前面的實施例中，石墨基板102的上表面1〇4的承載區 120，是實質上呈平板狀。實作上，為亇達到特定的效果 ’亦可用機械加工成型方式、放電加工成型方式、射出 成型方式、或其他成型方式，將承載區120設計成立體狀 結構。 例如，圖4繪示電路模組1〇〇的另一實施例延A_A，方向簡 化後的剖面圖。在圖4所示的實施例中，位於石墨基板 1〇2的上表面104的承載區120，是呈下凹形狀的立體結 構。由於承載區120是呈下凹的立體形狀，設於承載區 120上的導熱層222也會跟著呈下凹的立體形狀。在電子 籌件122疋發光元件（例如led晶粒）、且導熱層222是用 上述的高反射性材料製作的實施例中，呈下凹立體狀的 099141781 表單編號A0101
第9頁/共25 I 0992072588-0 201225237 導熱層222會將該發光元件發出的光線向上反射（如圖4中 的虛線所示）’可進一步提升電路模組1 〇 〇的照明效果。 [M26]在前面的實施例中，石墨基板102的下表面1〇6是實質上 呈平板狀。實作上，為了達到特定的效果，亦可用機械 加工成型方式、放電加工成型方式、或其他成型方式， 將石墨基板1 〇 2的下表面1 0 6設計成立體狀結構。 [0027] 例如，圖5繪示電路模組100的另一實施例延A_A，方向簡 化後的剖面圖。在圖5所示的實施例中，石墨基板1〇2的 下表面106是呈凹凸狀的立體绪構。這樣的設計可增加石 墨基板1 0 2的下表面10 6的散熱^(讀，進而提升石墨基板 102的散熱效能。 [0028] 除了將石墨基板1〇2的下表面1〇6設計成立體狀結構外， 亦可於石墨基板102的下表面1〇6上塗佈一層碳化物層， 如奈米碳管、奈米碳球、及/或碳化矽等，以進一步增加 石墨基板102的下表面106的翁熱政果，並同時提高對石 墨基板102之下表面106的耦護或抗磨損能力。 [0029] 圖6繪示電路模組100的另一實施例延A-A，方向簡化後的 剖面圖。在圖6所示的實施例中’利用接合劑6 2 〇將一承 載裝置（例如，一承載座）610接合於石墨基板1〇2的下表 面106，以增強電路載板的整體結構剛性，並方便該電路 載板的後續安裝使用。實作上，承載裝置61〇可用金屬材 料或工程塑膠來製作。 [0〇3〇]圖7繪示電路模組1〇〇的另一實施例延A — 方向簡化後的 剖面圖。在圖7所示的實施例中，會利用接合劑72〇將一 099141781 表單編號A0101 第10頁/共25頁 0992072588-0 201225237 散熱裝置Ή 0接合於石墨基板1 〇2 Ο [0031] 電路載板的整體散熱效能，、，2的下表面106，以增強 體結構剛性。在本實施例中並可同時増強電路載板的整 散熱縛片712，可有效增加“散熱裝置71 G包含有複數個 。實作上，散熱裝置71〇及=路模組100的整體散熱面積 材料或上述的石墨材料來製：其散熱鰭片712，可用金屬 71〇及/或其散熱歸片712的表面^卜蚀還可於散熱裝置 奈米碳管、奈米纽、及/或碳塗佈—層碳化物層，如 路模組100的整體散熱效果。 等，以進一步增加電 ==具走有Γ:知識者應可理解，前述絕緣區 =二=以及散熱_的個數、形狀、
際電路設計的需要而調整，並不侷限 於刖述實施例所㈣的態樣。例如，石墨基板1Q2的上表 面104可以有多個分開的、不同形狀及大小的絕緣區110 ，也可以有多個分開的、不同形狀及大小的走線區130。 同樣地，石墨基板102的上表面1()4可以有多個分開的、 不同形狀及大小的承載區120 ’也可以有多個分開的、不 同形狀及大小的散熱區140。例如，圖8為本發明另一實 施例之電路模組800簡化後的示意圖。在電路模組8〇〇中 ，石墨基板102的上表面104包含有兩個分開的承载區 120。 圖9為電路模組800的一實施例延A-A，方向簡化後的剖面 圖。在本實施例中，石墨基板102的上表面i〇4上的兩個 承載區120，都是實質上呈平板狀，與圖2的實施例類似 099141781 表箪編號A01O1 第I〗頁/共25頁 0992072588-0 [0032] 201225237 [0033] 圖10為電路模組800的另一實施例延A-A’方向簡化後的 剖面圖。如圖1 0所示，本實施例中的兩個承載區1 2 0，都 是實質上呈下凹形狀的立體結構，與圖4的實施例類似。 因此，設於兩個承載區120上的導熱層222也會跟著呈下 凹的立體形狀。與前述實施例類似，在電子構件122是發 光元件（例如LED晶粒）、且導熱層222是用高反射性材料 製作的實施例中，呈下凹立體狀的導熱層222會將該發光 元件發出的光線向上反射（如圖10中的虛線所示），可進 一步提升電路模組800的照明效果。 [0034] 前述不同實施例中的多項技術特徵，可以互相組合，藉 以提升以石墨基板10 2'為主體的電路载板及電路模組的整 體散熱效果或結構剛性。另外，亦可將前述不同實施例 中的多項技術特徵互相組合，以提升電路模組的整體發 光效果。 [0035] 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專 利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範 圍。 【圖式簡單說明】 [0036] 圖1為本發明之電路模組的一實施例簡化後的示意圖。 [0037] 圖2〜圖7為圖1中之電路模組的不同實施例簡化後的剖面 圖。 [0038] 圖8為本發明之電路模組的另一實施例簡化後的示意圖。 [0039] 圖9〜圖10為圖8中之電路模組的不同實施例簡化後的剖面 圖。 099141781 表單編號A0101 第12頁/共25頁 0992072588-0 201225237 Ο 【主要元件符號說明】 [0040] 100 、800電路模 [0041] 102 石墨基板 [0042] 104 上表面 [0043] 106 下表面 [0044] 110 絕緣區 [0045] 120 承載區 [0046] 122 電子構件 [0047] 124 導線 [0048] 130 走線區 [0049] 140 散熱區 [0050] 212 絕緣層 [0051] 222 導熱層 [0052] 232 電路層 [0053] 234 防焊油墨層 [0054] 342 石炭化物層 [0055] 610 承載裝置 [0056] 620 、720接合劑 [0057] 710 散熱裝置 [0058] 712 散熱鰭片 表單編號A0101 yi| '丨：; 099141781 第13頁/共25頁 0992072588-0