TW202010373A - 用於射頻組件之多堆疊冷卻結構 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種裝置，其包含：一電路板，其之一第一位置處具有一射頻(RF)結構，該RF結構由該電路板之一導電跡線形成；一熱載體；及一多堆疊冷卻結構，其使該電路板及該熱載體彼此耦合，該多堆疊冷卻結構包含相鄰於該第一位置處之該RF結構之一第一堆疊及一第二位置處之一第二堆疊，該第一堆疊包含相鄰於該熱載體之一介電層及使該介電層及該電路板彼此耦合之一熱介面材料(TIM)，該介電層具有比該TIM高之導熱性及比該TIM高之剛性，該第二堆疊包含相鄰於該熱載體之一金屬層及使該金屬層及該電路板彼此耦合之該TIM。

Description

用於射頻組件之多堆疊冷卻結構
本發明大體上係關於一種用於一射頻組件之多堆疊冷卻結構。
一些射頻(RF)功率組件或模組包含平面功率RF結構，諸如電感器、變壓器或傳輸線。在操作期間，此等RF功率組件可產生大量熱。因此，需要或期望冷卻RF功率組件。
一些RF組件以微波範圍(例如300 MHz至300 GHz)或更高內之頻率工作。對於此等RF組件，一散熱器可直接接合至其上實施RF組件之一印刷電路板(PCB)。在此等情形中，可接受一金屬散熱器與RF組件之一相對緊密接近，因為RF組件需要電感元件之相對較低電感及/或傳輸線之低阻抗。對於較低頻率，情況可能不是如此。
在一第一態樣中，一種裝置包含：一電路板，其之一第一位置處具有一射頻(RF)結構，該RF結構由該電路板之一導電跡線形成；一熱載體；及一多堆疊冷卻結構，其使該電路板及該熱載體彼此耦合，該多堆疊冷卻結構包含相鄰於該第一位置處之該RF結構之一第一堆疊及一第二位置處之一第二堆疊，該第一堆疊包含相鄰於該熱載體之一介電層及使該介電層及該電路板彼此耦合之一熱介面材料(TIM)，該介電層具有比該TIM高之導熱性及比該TIM高之剛性，該第二堆疊包含相鄰於該熱載體之一金屬層及使該金屬層及該電路板彼此耦合之該TIM。
實施方案可包含以下特徵之任何者或全部。該TIM包含熱墊、黏著劑、接合膜、基質-纖維聚合體、焊料或膠水之至少一者。該RF結構具有一中心開口，該裝置進一步包括該電路板上與該中心開口對準之至少一個組件。該RF結構包含一電感器、一變壓器或一傳輸線之至少一者。該電路板具有面向該多堆疊冷卻結構之一第一層及與該第一層對置之一第二層。該RF結構位於該第一層處。該介電層包含一陶瓷材料或一鐵磁陶瓷材料之至少一者。該介電層及該金屬層具有一共同形狀。該介電層及該金屬層具有一共同大小。該裝置進一步包括該金屬層之一表面上之一鍍層。該鍍層包含錫或金之至少一者。該多堆疊冷卻結構包含該電路板與該熱載體之間的兩個以上堆疊。該裝置進一步包括安裝至該金屬層之一功率組件。該裝置進一步包括容納該功率組件之該電路板中之一凹口。
在一第二態樣中，一種裝置包含：一印刷電路板，其之一第一表面之一第一位置處具有一射頻(RF)結構，該印刷電路板具有與該第一表面對置之一第二表面，該RF結構由該印刷電路板之一導電跡線形成且包含一電感器、一變壓器或一傳輸線之至少一者；一熱載體，其包含一散熱器或一水冷卻板之至少一者；及一多堆疊冷卻結構，其使該印刷電路板及該熱載體彼此耦合，該多堆疊冷卻結構包含相鄰於該第一位置處之該RF結構之一第一堆疊及一第二位置處之一第二堆疊，該第一堆疊包含耦合至該熱載體之一介電墊及使該介電墊及該印刷電路板彼此耦合之一熱介面材料，該熱介面材料包含熱墊、黏著劑、接合膜、基質-纖維聚合體、焊料或膠水之至少一者，該介電墊具有比該熱介面材料高之導熱性及比該熱介面材料高之剛性，該第二堆疊包含耦合至該熱載體之一金屬層，該金屬層耦合至該印刷電路板之該第一表面，該第一堆疊相鄰於該第二堆疊。
本發明描述可建立於一散熱器與一電路板(例如一PCB)之間的冷卻堆疊之實例。在一些實施方案中，可提供平面RF結構之冷卻。可提供用於平面功率RF結構之強制冷卻。可提供一混合層堆疊來冷卻平面RF功率結構。
具有低於微波範圍之頻率(例如，在1 MHz之約一分率至約100 MHz級之範圍內)之RF電路可通常具有比較高頻電路高之電感組件電感及/或比較高頻電路高之傳輸線阻抗。與此等較低頻率相關聯之裝置之實例包含(但不限於)用於RF功率輸送之產生器。例如(但不限於)，RF功率產生器可用於諸如以下領域中：半導體製造、LED顯示器或LCD製造、薄膜沈積(包含用於諸如太陽能板之光伏打系統)、電漿研究(諸如在迴旋加速器中)、工業或醫療應用及/或雷射電源供應器。
歸因於子微波RF產生器中之較高電感及/或較高阻抗，不能或無法將一導電散熱器或其他機械熱載體直接接合至一PCB (熱載體通常連接至接地電位)。緊密存在此一金屬組件將因RF組件之磁場與熱載體中渦流之磁場之破壞性疊加而顯著減小電感或阻抗。此外，使PCB更厚可能不是一可接受解決方案，因為熱阻通常會因太高而無法充分冷卻。
與導熱PCB材料相比，可提供包含不同及較佳導熱材料之一多堆疊冷卻結構。在一些實施方案中，電路板可接合至一多堆疊冷卻結構，多堆疊冷卻結構包含特徴化一或多個切口或腔之一框架。作為一實例，多堆疊冷卻結構可安裝至熱載體。當需要具有良好導熱性但電絕緣之額外空間時，可在多堆疊冷卻結構中提供一腔。例如，可提供相鄰於一RF結構(諸如一電感元件或一傳輸線)之一腔。腔可至少部分填充有一或多個良好導熱嵌體(例如一板)及電路板與嵌體之間的一或多個熱介面材料。熱介面材料至少在產生程序期間係柔軟的。例如，若使用膠水或疊層，則將在補償高度容限之後硬化熱介面層。一熱介面材料亦可或替代地提供於嵌體與一散熱器或其他熱載體之間。此堆疊可提供RF結構之冷卻，且對電感及/或阻抗無顯著不利影響。可直接透過由框架形成之另一堆疊來冷卻電路板之另一區域，諸如無電感性質之組件所在之位置。此可提供散熱及熱阻減小。因此，可選擇框架之厚度及/或此一堆疊之其他部分。
圖1展示一裝置100之一實例。裝置100可為根據本文中所描述之任何實例之一RF裝置之部分。裝置100包含一電路板102。在一些實施方案中，電路板102係一PCB。例如，電路板102可具有形成及/或連接裝置100之組件之導電跡線。
電路板102可包含一頂層104。頂層104可包含電路板102之一或多個組件及/或導電跡線，此處為了圖解說明而在圖中示意性展示。在一些實施方案中，一組件106可被視作一「集總」組件。例如，示意性展示之組件106可表示至少一個電容器及/或至少一個電阻器。裝置100之一些組件可包含RF結構且可與具有一或多個頻率(諸如一亞微波頻率)之信號一起工作。例如，一已放大、高功率信號可穿過一被動組件以使一負載阻抗與功率電晶體匹配及/或提供濾波。在一些實施方案中，一RF結構108可包含或為一電感器、一變壓器或一傳輸線之部分。例如，RF結構108可由電路板102之一導電跡線(例如一銅跡線)形成。頂層104可形成於電路板102之一核心110處。在一些實施方案中，核心110可包含一PBC基板。
電路板102可包含形成於核心110處之一底層112。底層112可包含電路板102之一或多個組件及/或導電跡線。在一些實施方案中，一RF結構114可包含或為一電感器、一變壓器或一傳輸線之部分。例如，RF結構114可由電路板102之一導電跡線(例如一銅跡線)形成。術語「頂」及「底」僅用於關於本圖之圖解說明。
RF結構108及/或114可指稱一平面RF結構。當由電路板之一導電跡線形成(例如，藉由蝕刻定位於核心110處之一金屬層)時，一RF組件可被視作一平面RF結構。例如，一平面RF結構可包含一電感器、一變壓器及/或一傳輸線。
此處，裝置100包含用於電路板102之一多堆疊冷卻結構(MSCS) 116。MSCS 116可用於自電路板102移除消散熱，同時促進電路板102之組件/結構具有期望及可複製電感及/或阻抗。MSCS 116定位於電路板102與一熱載體118之間。在一些實施方案中，MSCS 116可定位成相鄰於(例如，鄰接)底層112。例如，MSCS 116可抵靠RF結構114定位。熱載體118可包含能夠自MSCS 116移除熱之一結構。例如(但不限於)，熱載體118可包含一散熱器(例如一金屬結構)、一水冷卻板及/或另一傳熱機械載體。
MSCS 116可包含兩個或兩個以上堆疊，其等將依彼此相同或不同方式用於促進自電路板102移除熱能。此處，MSCS 116包含至少一堆疊120及一堆疊122。MSCS 116之各堆疊可包含兩個或兩個以上層。在一些實施方案中，堆疊120包含一熱介面材料(TIM) 124、一嵌體126及為一層128之部分的一部分128A。此處，部分128A形成堆疊120之一端且定位成相鄰於(例如，鄰接)熱載體118。在堆疊120之另一端處，TIM 124定位成相鄰於(例如，鄰接)電路板102之底層112。例如，TIM 124可定位成相鄰於RF結構114。
TIM 124可用作一軟熱介面，其提供電路板102與嵌體126之間的熱連接。TIM 124係電絕緣的。在一些實施方案中，TIM 124可包含一熱墊、黏著劑、一接合膜、一基質-纖維聚合體、焊料及/或膠水。在一些實施方案中，一基質-纖維聚合體可由分散於一聚合物基質中之纖維形成。例如，基質-纖維聚合體可包含預浸漬複合纖維或預浸料。TIM 124可用於補償裝置100中之一或多個差異。例如，TIM 124可補償被視為在裝置100之設計參數內之一機械容限(例如諸如堆疊122之一或多個大小之一變動)。作為另一實例，TIM 124可填充底層112與嵌體126之間的空隙。
嵌體126可為具有良好導熱性之一相對剛性材料件，其提供電絕緣。嵌體126可提供電路板102與熱載體118之間的一導熱電絕緣橋。在一些實施方案中，嵌體126具有比TIM 124高之導熱性。嵌體126具有比TIM 124高之剛性。例如，嵌體126可經選擇以具有最大大小，其適合於形成於堆疊122與另一堆疊132之間的腔130，此處，堆疊132係在與堆疊122對置之堆疊120之側上。例如，可定製一原料件或一板之大小以儘可能填充腔130，且接著可藉由填充一些或全部剩餘空間來補償TIM 124。嵌體126之材料可經選擇以提供導熱性與材料成本之間的一良好權衡。嵌體126之厚度可經選擇以提供總熱導率與機械容限之高效率補償之間的一良好權衡。
嵌體126可由提供適合導熱性及電絕緣之一或多個材料製成。在一些實施方案中，嵌體126可包含一鐵磁陶瓷材料(諸如肥粒鐵)、一陶瓷材料(諸如Al2 O3 或AlN)及/或另一導熱剛性材料。嵌體126之導熱性可小於一金屬之導熱性，但嵌體126可用於提供電路板102之冷卻且不顯著劣化電感及/或阻抗。
部分128A (例如熱油脂)可為整個層(此處為層128)之部分，其可跨越MSCS 116之多個或全部堆疊(此處為堆疊120、122及132)。部分128A將提供一方面之堆疊120之其他部分(此處最直接為嵌體126)與另一方面之熱載體118之間的良好接觸(例如，為補償粗糙度)及良好導熱性。在一些實施方案中，可替代地或另外使用另一材料。例如，部分128A (或整個層128)可包含一熱墊、黏著劑、接合膜、一基質-纖維聚合體、焊料及/或膠水。
MSCS 116之堆疊122可包含一框架134。框架134可為耦合至電路板102之一導熱結構，其促進熱自電路板102之一些部分移除至熱載體118。框架134可為導電的。框架134可具有一或多個腔或開口。例如，可由框架134提供容納堆疊122與132之間的堆疊120之腔130。框架134可由PCB基板(包含(但不限於)包層金屬、聚合箔、布及/或紙)或金屬(包含(但不限於)銅)製成。框架134可提供於堆疊122或堆疊132或兩者中。框架134可提供除RF結構114之外之電路板102之一或多個區域之直接冷卻。例如，組件106 (在堆疊122或132或兩者中)可由框架134冷卻。在提供該冷卻時，框架134可促進散熱且減小熱阻。例如，框架之厚度可經選擇以提供充分散熱。
電路板102與熱載體118之間的方向上之框架134之厚度可影響或界定裝置100中之一或多個其他尺寸。框架134可經設計以使電路板102 (例如其RF結構114)與熱載體118保持一適當距離。在一些實施方案中，至少部分基於框架134之厚度及腔130之深度來選擇嵌體126。例如，嵌體126可經設計以具有至少為框架134之厚度之一半的一厚度。在一些實施方案中，嵌體126可具有可由腔130適應之最大大小且接著可(基本上)與框架134一樣厚。在一些實施方案中，嵌體126可比腔130厚(即，比框架134厚)。接著，嵌體126可部分由散熱器或其他熱載體中之一腔容納。如早先所例示，TIM 124可補償裝置100之一容限變動，其包含(但不限於)補償框架134之一容限變動。
MSCS 116可包含定位於底層112與框架134之間(在堆疊122及/或132中)或底層112與TIM 124之間(在堆疊120中)或兩者的一層136。在一些實施方案中，層136可使底層112及框架134彼此耦合且提供導熱性。例如，層136可包含一黏著劑、膠水及/或熱油脂。
裝置100係包含一電路板(例如電路板102)之一裝置之一實例，電路板之一第一位置(例如面向堆疊120之底層112上之位置)處具有一RF結構(例如RF結構114)，RF結構由電路板之一導電跡線形成。裝置具有一熱載體(例如熱載體118)及使電路板及熱載體彼此耦合之一多堆疊冷卻結構(例如MSCS 116)。MSCS包含相鄰於第一位置處之RF結構之一第一堆疊(例如堆疊120)及一第二位置(例如面向堆疊122之底層112上之位置)處之一第二堆疊(例如堆疊122)。第一堆疊包含相鄰於熱載體之一嵌體(例如嵌體126)及使嵌體及電路板彼此耦合之一熱介面材料(例如TIM 124)。嵌體具有比熱介面材料高之導熱性及比熱介面材料高之剛性(例如，藉由由陶瓷或肥粒鐵製成嵌體與由軟熱墊、黏著劑、接合膜、預浸料或膠水製成TIM)。
圖2展示一電路板200之一實例。電路板200可與本文中所描述之一或多個實例一起使用。例如，電路板200可用作電路板102 (圖1)。電路板200可由一包層金屬基板或一複合材料製成，僅舉兩個實例。電路板200可為一PCB，其之任一表面或兩個表面上具有一或多個導電跡線。電路板200可具有包含(但不限於)矩形之任何適合形狀。
電路板200可包含促進組件之功能之一或多個表面特徵。在一些實施方案中，電路板200具有一或多個通孔連接202。例如，通孔連接202可提供自電路板200之一側(例如，自圖1中之頂層104)至電路板200之一對置側處(例如，在圖1中之底層112處)之電路(例如一RF結構)的一連接。
電路板200可包含一或多個開口。此處，電路板200具有兩個凹口204。在一些實施方案中，(若干)凹口204可朝向電路板200之兩個對置表面敞開。(若干)凹口204可用於容納未安裝至電路板200之一或多個組件，例如下文將描述。
圖3展示一框架300之一實例。框架300可與本文中所描述之一或多個實例一起使用。例如，框架300可用作框架134 (圖1)。框架300可由金屬(例如銅)或PCB基板製成，僅舉兩個實例。框架300可具有包含(但不限於)矩形之任何適合形狀。
框架300可包含一或多個開口。此處，框架300具有兩個凹口302及兩個凹口304。在一些實施方案中，(若干)凹口302可朝向框架300之兩個對置表面敞開。(若干)凹口302可用於容納具有一中心開口之一RF結構，例如下文將描述。在一些實施方案中，(若干)凹口304可朝向框架300之兩個對置表面敞開。(若干)凹口304可用於容納不具有一中心開口之一RF結構，例如下文將描述。
圖4展示一框架島400之一實例。框架島400可與本文中所描述之一或多個實例一起使用。例如，框架島400可用作一島以支撐一電路板之一部分(一電路板之一部分上之組件)，諸如當由一RF結構包圍時，例如下文將描述。框架島400可由金屬(例如銅)或PCB基板製成，僅舉兩個實例。框架島400可具有包含(但不限於)矩形之任何適合形狀。
圖5至圖9展示總成之實例。總成可繪示一裝置(諸如本文中所描述之裝置之任何者)之總成之各個階段。圖5中展示彼此耦合之電路板200及框架300。例如，此可對應於圖1中電路板102及框架134之彼此耦合。覆蓋框架300之凹口302及304 (圖3)之電路板200之一部分可具有一或多個RF結構，其包含(但不限於)一電感器、變壓器及/或一傳輸線。例如，(若干)RF結構可位於面向凹口302及304之電路板200之表面或電路板200之對置側上之表面或兩者處。
一或多個組件可安裝至未安裝至電路板200之框架300。此處，一組件500安裝至框架300。電路板200之凹口204可容納組件500。例如，組件500可幾乎填充整個凹口204。在一些實施方案中，組件500可為將由框架300直接冷卻(例如，藉由一金屬材料)之一功率電晶體、功率電阻器等等。例如，當組件500直接定位至框架300上時，組件500與熱載體之間沒有電路板之熱阻。另外，來自組件500之熱不僅直接朝向熱載體(未展示)傳遞，且亦可在框架300內擴散。基於實施方案之其他特性，具有框架300之一適合厚度可減小組件500與熱載體之間的熱阻。例如，若框架300之厚度太大，則熱量將擴散，但可存在來自框架300之材料(例如銅)之額外熱阻。但若框架之厚度太小，則將不提供顯著散熱。
以上實例繪示一裝置可包含安裝至一框架(例如框架300)之一功率電晶體(例如組件500)且一電路板(例如電路板200)可包含容納功率組件(例如一電晶體)之一凹口(例如凹口204)。
圖6自相較於圖5之另一視角展示框架300及電路板200，其中凹口302及304當前係可見的。框架島400已安裝至凹口302中之電路板200。
圖7展示一RF結構700已定位至框架300之凹口302之至少一者內之電路板200上。類似地，一RF結構702已定位至框架300之凹口304之至少一者內之電路板200上。在一些實施方案中，RF結構700可具有一中心開口704，其容納框架島400及安裝至電路板200以由框架島400支撐之(若干)組件。由島400支撐電路板有利於避免電路板彎曲及因壓縮TIM之壓力而損壞組件。
圖8展示藉由螺栓800來耦合至電路板200 (透過框架300中之凹口部分可見)之框架300。另外或替代地，可使用另一形式之附接，諸如一黏著劑。框架300亦可耦合至一熱載體。
圖9A至圖9B展示具有一電感器902之一裝置900之一實例。裝置900及/或電感器902可與本文中所描述之任何實例一起使用。例如，RF結構114 (圖1)可形成電感器902之部分。圖9A中所展示之一跳線接針903可用於電感器902之電感調諧。裝置900包含界定一腔906之一框架904。例如，框架134 (圖1)可形成框架904之部分。腔906可提供類似或相同於腔130 (圖1)之一功能。電感器902可具有一或多個跳線橋以調整電感。電感器902之一外周邊與框架904之一內表面之間的一間隙908可經選擇使得框架904之一材料(例如金屬)不過度影響電感器902之電感。此處，電感器902具有一中心開口910。在一些實施方案中，中心開口910可用於容納裝置900之一或多個組件(未展示)，例如接下來將描述。電感器902可位於面向一熱載體(未展示)之一電路板(未展示)之一層處。例如，電感器902可定位於底層112 (圖1)處。可在電路板之不同層之間提供一通孔連接912。例如，通孔連接912可定位於頂層104 (圖1)與底層112 (圖1)之間。一熱載體(未展示)可提供於與電感器902對置之框架904之一側處。
圖10A至圖10B展示具有一變壓器1002之一裝置1000之一實例。裝置1000及/或變壓器1002可與本文中所描述之任何實例一起使用。例如，RF結構114 (圖1)可形成變壓器1002之部分(例如其初級或次級繞組)。裝置1000包含界定一腔1006之一框架1004。例如，框架134 (圖1)可形成框架1004之部分。腔1006可提供類似或相同於腔130 (圖1)之一功能。變壓器1002之一外周邊與框架1004之一內表面之間的一間隙1008可經選擇使得框架1004之一材料(例如金屬)不過度影響變壓器1002之電感。此處，變壓器1002具有一中心開口1010。在一些實施方案中，中心開口1010可用於容納裝置1000之一或多個組件1012。在一些實施方案中，(若干)組件1012可為除電感器、變壓器或傳輸線之外之組件。例如，(若干)組件1012可為一電阻器及/或一電容器。(若干)組件1012可由框架島400 (圖4)支撐以避免其因PCB彎曲而損壞。(若干)組件1012可安裝至進一步遠離熱載體之電路板之一表面(例如圖1中之頂層104)。一熱載體(未展示)可提供於與變壓器1002對置之框架1004之一側處。
變壓器1002之一初級繞組可位於一電路板(未展示)之一層處，且變壓器1002之一次級繞組可位於電路板之相同或對置層處。例如，初級及次級繞組之一者可定位於頂層104 (圖1)處且初級及次級繞組之另一者可定位於底層112 (圖1)處。
裝置1000係裝置之一實例，其中一RF結構(例如變壓器1002)具有一中心開口(例如中心開口1010)且其中裝置包含與中心開口對準之一電路板上之一組件(例如(若干)組件1012)。裝置1000例示一框架島(例如框架島400)可耦合至電路板，框架島支撐組件(例如(若干)組件1012)。
圖11A至圖11B展示具有一傳輸線1102之一裝置1100之一實例。裝置1100及/或傳輸線1102可與本文中所描述之任何實例一起使用。例如，RF結構114 (圖1)可形成傳輸線1102之部分。傳輸線1102可被視作一微帶。裝置1100包含界定一腔1106之一框架1104。例如，框架134 (圖1)可形成框架1104之部分。腔1106可提供類似或相同於腔130 (圖1)之一功能。傳輸線1102之一外周邊與框架1104之一內表面之間的一間隙1108可經選擇使得框架1104之一材料(例如金屬)不過度影響傳輸線1102之阻抗。此處，傳輸線1102蜿蜒穿過由腔1106提供之空間。一組件1110可定位於框架1104上且藉此由框架1104冷卻。一熱載體(未展示)可提供於與傳輸線1102對置之框架1104之一側處。
圖12展示圖1中之裝置100之另一實例。裝置100可與本文中所描述之任何實例一起使用。裝置之一些元件對應於圖1中之相同元件符號之元件，且下文將不提及。RF結構108'及114'可為電路板102之平面電感組件。此處，MSCS 116包含堆疊120及122，其中堆疊122包含層128之部分128A (例如一熱材料)、一金屬層134' (例如銅)及一TIM 124'。此處，金屬層134'不成形為一框架且此處堆疊120不形成於任何腔或凹口中。確切而言，金屬層134'可具有一多邊形形狀(例如一墊或其他矩形形狀)。堆疊120相鄰於堆疊122形成。堆疊120包含部分128A、一介電層126' (例如一陶瓷墊)及TIM 124'。即，部分128A及/或TIM 124'可由堆疊120及122共用。介電層126'可具有一多邊形形狀(例如一墊或其他矩形形狀)。金屬層134'及介電層126'可具有彼此相同之形狀或不同形狀。裝置100可包含一或多個金屬層134' (例如一或多個金屬墊)。裝置100可包含一或多個介電層126' (例如一或多個陶瓷墊)。堆疊120定位成相鄰於RF結構108'及114' (例如，在RF結構108'及114'下方)以提供電路板102之冷卻且不顯著劣化電感及/或阻抗。裝置100亦可包含一基於框架之堆疊方法之一或多個例項(例如參考圖1所描述)。作為另一實例，使用一基於框架之堆疊方法之一裝置(例如參考圖1所描述)亦可包含對應於本實例之一或多個例項。
金屬層134'可具有覆蓋其外表面之全部或部分的至少一個層127。層127可由表面處理金屬層134'以防止氧化所致。在一些實施方案中，層127可包含錫。在一些實施方案中，層127可包含金。例如，可在金屬層134'之鎳鍍層上塗敷金。電路板102可經類似或相同於塗敷至金屬層134'之層127中之物質的一物質處理。
圖13A至圖13C展示具有電路板之配置之實例。在圖13A中，一電路板1300 (例如一PCB)展示於一俯視圖中且具有一介電層1302 (例如一陶瓷材料)及一金屬層1304 (例如銅)。電路板1300、介電層1302及金屬層1304可與本文中所描述之任何實例一起使用。例如，介電層1302可用於提供電路板1300之平面電感組件之冷卻。例如，金屬層1304可用於提供電路板1300之非平面(例如焊接)組件之冷卻。此處，介電層1302及金屬層1304並排放置於電路板1300上(例如，藉由一黏著材料來附接至電路板1300)。介電層1302及金屬層1304形成其等之間的一邊界1306。使用介電層1302及金屬層1304可避免需要加工一金屬層中之凹口或腔(比較圖1中具有腔130之層134)。因此，本實例可表示提供冷卻之一較廉價及/或較簡單方式。
一或多個組件可定位成與金屬層1304直接接觸。在一些實施方案中，電路板1300可包含面向金屬層1304之至少一個凹口1308。凹口1308可提供類似或相同於凹口204 (圖2)之一用途。例如，凹口1308可容納待安裝至金屬層1304之一或多個功率組件1310 (例如一電晶體)。凹口1308及功率組件1310以虛線展示，因為其等在此實例中由金屬板1304遮蔽。
與圖13A中之實例相比，在圖13B中，介電層1302及金屬層1304間隔開。一層1312放置於介電層1302與金屬層1304之間。在一些實施方案中，層1312包含具有黏著性質之一材料，其包含(但不限於)預浸料。例如，在介電層1302及金屬層1304黏著至電路板1300時之一組裝程序(例如，藉由施加預浸料)中，黏著劑可進入至介電層1302與金屬層1304之間的間隔中(例如，在一按壓操作期間)。
電路板1300可具有一或多個介電層1302。電路板1300可具有一或多個金屬層1304。介電層1302及金屬層1304之各者可具有適合於電路板1300及其各自組件之任何形狀及/或大小。圖13C展示電路板1300具有如同先前實例之介電層1302。相鄰於介電層1302放置小於金屬層1304 (圖13A至圖13B)之一金屬層1304'。另一介電層1302'放置成相鄰於介電層1302及金屬層1304'。例如，此可對應於在其多堆疊冷卻結構中具有兩個以上(例如三個或三個以上)堆疊之裝置。可在電路板1300具有比焊接組件大之平面電感組件比例時使用圖13C中之組態。在一些實施方案中，介電層1302及1302'可為一個整合層。
以下實例中概述進一步實施方案：
實例1：一種裝置，其包括：一電路板，其之一第一位置處具有一射頻(RF)結構，該RF結構由該電路板之一導電跡線形成；一熱載體；及一多堆疊冷卻結構，其使該電路板及該熱載體彼此耦合，該多堆疊冷卻結構包含相鄰於該第一位置處之該RF結構之一第一堆疊及一第二位置處之一第二堆疊，該第一堆疊包含相鄰於該熱載體之一嵌體及使該嵌體及該電路板彼此耦合之一第一熱介面材料，該嵌體具有比該第一熱介面材料高之導熱性及比該第一熱介面材料高之剛性。
實例2：如實例1之裝置，其中該第二堆疊由耦合至該電路板之一框架形成。
實例3：如實例2之裝置，其進一步包括該框架中之一腔，該腔容納該第一堆疊。
實例4：如實例2或3中任一項之裝置，其中該第一熱介面材料補償該框架之一容限變動。
實例5：如實例2至4中任一項之裝置，其中該框架包含金屬或電路板基板之至少一者。
實例6：如實例2至5中任一項之裝置，其中該第一熱介面材料進一步將該框架耦合至該電路板。
實例7：如實例2至6中任一項之裝置，其進一步包括將該框架耦合至該電路板之一第二熱介面材料。
實例8：如實例2至7中任一項之裝置，其中該電路板與該熱載體之間的一方向上之該嵌體之一尺寸大於在該方向上之該框架之一尺寸之一半。
實例9：如實例2至8中任一項之裝置，其進一步包括在該第二位置處安裝至該框架之一功率組件，該電路板包含容納該功率組件之一腔。
實例10：如前述實例中任一項之裝置，其中該第一熱介面材料包含熱墊、黏著劑、接合膜、基質-纖維聚合體、焊料或膠水之至少一者。
實例11：如前述實例中任一項之裝置，其中該RF結構具有一中心開口，該裝置進一步包括與該中心開口對準之該電路板上之至少一個組件。
實例12：如實例11之裝置，其進一步包括耦合至該電路板之一框架島，該框架島支撐該組件。
實例13：如實例12之裝置，其中該電路板具有面向該框架島之一第一層及與該第一層對置之一第二層，該至少一個組件安裝至該第二層。
實例14：如前述實例中任一項之裝置，其中該RF結構包含一電感器、一變壓器或一傳輸線之至少一者。
實例15：如前述實例中任一項之裝置，其中該電路板具有面向該多堆疊冷卻結構之一第一層及與該第一層對置之一第二層。
實例16：如實例15之裝置，其中該RF結構位於該第一層處。
實例17：如前述實例中任一項之裝置，其中該嵌體包含一陶瓷材料或一鐵磁陶瓷材料之至少一者。
實例18：一種裝置，其包括：一印刷電路板，其之一第一表面之一第一位置處具有一射頻(RF)結構，該印刷電路板具有與該第一表面對置之一第二表面，該RF結構由該印刷電路板之一導電跡線形成且包含一電感器、一變壓器或一傳輸線之至少一者；一熱載體，其包含一散熱器或一水冷卻板之至少一者；及一多堆疊冷卻結構，其使該印刷電路板及該熱載體彼此耦合，該多堆疊冷卻結構包含相鄰於該第一位置處之該RF結構之一第一堆疊及一第二位置處之一第二堆疊，該第一堆疊包含藉由熱油脂來耦合至該熱載體之一陶瓷墊及使該陶瓷墊及該印刷電路板彼此耦合之一熱介面材料，該熱介面材料包含熱墊、黏著劑、接合膜、基質-纖維聚合體、焊料或膠水之至少一者，該陶瓷墊具有比該熱介面材料高之導熱性及比該熱介面材料高之剛性，該第二堆疊包含藉由該熱油脂來耦合至該熱載體之一框架，該框架包含銅及一電路板基板之至少一者，該框架藉由黏著劑來耦合至該印刷電路板之該第一表面，該框架內具有容納該第一堆疊之一腔。
已描述若干實施例。然而，應瞭解，可在不背離本說明書之精神及範疇之情況下作出各種修改。
另外，圖中所描繪之邏輯流程無需所展示之特定順序或循序順序來達成所要結果。另外，可提供其他步驟，或可自所描述之流程消除步驟，且可添加其他組件至所描述之系統或自所描述之系統移除其他組件。因此，其他實施例係在以下申請專利範圍之範疇內。
儘管已如本文中所描述般繪示所描述實施方案之特定特徵，但熟悉技術者現將想到諸多修改、替代、改變及等效物。因此，應瞭解，隨附申請專利範圍意欲覆蓋落於實施方案之範疇內之所有此等修改及變化。應瞭解，其等僅供例示而非限制，且可對形式及細節作出各種改變。本文中所描述之裝置及/或方法之任何部分可組合於除互斥組合之外之任何組合中。本文中所描述之實施方案可包含所描述之不同實施方案之功能、組件及/或特徵之各種組合及/或子組合。
100‧‧‧裝置 102‧‧‧電路板 104‧‧‧頂層 106‧‧‧組件 108‧‧‧射頻(RF)結構 108'‧‧‧RF結構 110‧‧‧核心 112‧‧‧底層 114‧‧‧RF結構 114'‧‧‧RF結構 116‧‧‧多堆疊冷卻結構(MSCS) 118‧‧‧熱載體 120‧‧‧堆疊 122‧‧‧堆疊 124‧‧‧熱介面材料(TIM) 124'‧‧‧TIM 126‧‧‧嵌體 126'‧‧‧介電層 127‧‧‧層 128‧‧‧層 128A‧‧‧部分 130‧‧‧腔 132‧‧‧堆疊 134‧‧‧框架 134'‧‧‧金屬層 136‧‧‧層 200‧‧‧電路板 202‧‧‧通孔連接 204‧‧‧凹口 300‧‧‧框架 302‧‧‧凹口 304‧‧‧凹口 400‧‧‧框架島 500‧‧‧組件 700‧‧‧RF結構 702‧‧‧RF結構 704‧‧‧中心開口 800‧‧‧螺栓 900‧‧‧裝置 902‧‧‧電感器 903‧‧‧跳線接針 904‧‧‧框架 906‧‧‧腔 908‧‧‧間隙 910‧‧‧中心開口 912‧‧‧通孔連接 1000‧‧‧裝置 1002‧‧‧變壓器 1004‧‧‧框架 1006‧‧‧腔 1008‧‧‧間隙 1010‧‧‧中心開口 1012‧‧‧組件 1100‧‧‧裝置 1102‧‧‧傳輸線 1104‧‧‧框架 1106‧‧‧腔 1108‧‧‧間隙 1110‧‧‧組件 1300‧‧‧電路板 1302‧‧‧介電層 1302'‧‧‧介電層 1304‧‧‧金屬層 1304'‧‧‧金屬層 1306‧‧‧邊界 1308‧‧‧凹口 1310‧‧‧功率組件 1312‧‧‧層
圖1展示一裝置之一實例。
圖2展示一電路板之一實例。
圖3展示一框架之一實例。
圖4展示一框架島之一實例。
圖5至圖8展示總成之實例。
圖9A至圖9B展示具有一電感器之一裝置之一實例。
圖10A至圖10B展示具有一變壓器之一裝置之一實例。
圖11A至圖11B展示具有一傳輸線之一裝置之一實例。
圖12展示圖1中之裝置之另一實例。
圖13A至圖13C展示具有電路板之配置之實例。
100‧‧‧裝置
102‧‧‧電路板
104‧‧‧頂層
106‧‧‧組件
108‧‧‧射頻(RF)結構
110‧‧‧核心
112‧‧‧底層
114‧‧‧RF結構
116‧‧‧多堆疊冷卻結構(MSCS)
118‧‧‧熱載體
120‧‧‧堆疊
122‧‧‧堆疊
124‧‧‧熱介面材料(TIM)
126‧‧‧嵌體
128‧‧‧層
128A‧‧‧部分
130‧‧‧腔
132‧‧‧堆疊
134‧‧‧框架
136‧‧‧層

Claims (15)

  1. 一種裝置，其包括： 一電路板，其之一第一位置處具有一射頻(RF)結構，該RF結構由該電路板之一導電跡線形成； 一熱載體；及 一多堆疊冷卻結構，其使該電路板及該熱載體彼此耦合，該多堆疊冷卻結構包含相鄰於該第一位置處之該RF結構之一第一堆疊及一第二位置處之一第二堆疊，該第一堆疊包含相鄰於該熱載體之一介電層及使該介電層及該電路板彼此耦合之一熱介面材料(TIM)，該介電層具有比該TIM高之導熱性及比該TIM高之剛性，該第二堆疊包含相鄰於該熱載體之一金屬層及使該金屬層及該電路板彼此耦合之該TIM。
  2. 如請求項1之裝置，其中該TIM包含熱墊、黏著劑、接合膜、基質-纖維聚合體、焊料或膠水之至少一者。
  3. 如請求項1之裝置，其中該RF結構具有一中心開口，該裝置進一步包括與該中心開口對準之該電路板上之至少一個組件。
  4. 如請求項1之裝置，其中該RF結構包含一電感器、一變壓器或一傳輸線之至少一者。
  5. 如請求項1之裝置，其中該電路板具有面向該多堆疊冷卻結構之一第一層及與該第一層對置之一第二層。
  6. 如請求項5之裝置，其中該RF結構位於該第一層處。
  7. 如請求項1之裝置，其中該介電層包含一陶瓷材料或一鐵磁陶瓷材料之至少一者。
  8. 如請求項1之裝置，其中該介電層及該金屬層具有一共同形狀。
  9. 如請求項1之裝置，其中該介電層及該金屬層具有一共同大小。
  10. 如請求項1之裝置，其進一步包括該金屬層之一表面上之一鍍層。
  11. 如請求項10之裝置，其中該鍍層包含錫或金之至少一者。
  12. 如請求項1之裝置，其中該多堆疊冷卻結構包含該電路板與該熱載體之間的兩個以上堆疊。
  13. 如請求項1之裝置，其進一步包括安裝至該金屬層之一功率組件。
  14. 如請求項13之裝置，其進一步包括容納該功率組件之該電路板中之一凹口。
  15. 一種裝置，其包括： 一印刷電路板，其之一第一表面之一第一位置處具有一射頻(RF)結構，該印刷電路板具有與該第一表面對置之一第二表面，該RF結構由該印刷電路板之一導電跡線形成且包含一電感器、一變壓器或一傳輸線之至少一者； 一熱載體，其包含一散熱器或一水冷卻板之至少一者；及 一多堆疊冷卻結構，其使該印刷電路板及該熱載體彼此耦合，該多堆疊冷卻結構包含相鄰於該第一位置處之該RF結構之一第一堆疊及一第二位置處之一第二堆疊，該第一堆疊包含耦合至該熱載體之一介電墊及使該介電墊及該印刷電路板彼此耦合之一熱介面材料，該熱介面材料包含熱墊、黏著劑、接合膜、基質-纖維聚合體、焊料或膠水之至少一者，該介電墊具有比該熱介面材料高之導熱性及比該熱介面材料高之剛性，該第二堆疊包含耦合至該熱載體之一金屬層，該金屬層耦合至該印刷電路板之該第一表面，該第一堆疊相鄰於該第二堆疊。
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