TWI246881B - Substrate with high heat-conductivity and its manufacturing process - Google Patents

Description

1246881 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種具高導熱基板及其製程，特別是指 一種利用係將導熱係數高之金屬材（如··鋁材），粘置於上 下兩銅箔層間，使銅箔層之熱能可快速傳導到金屬材，而 增加其散熱面積及散熱效果，並可依需求將金屬材及銅箔 層堆疊或組合，產生更佳之散熱空間，而進一步提昇其散 熱之效能。 【先前技術】 目前電路板所應用的層面及領域相當廣闊，一般電子 產品内的電子元件皆將插設於電路板中，而現今電路板為 符合高功率及高熱量之元件，皆在電路板散熱方面有所加 強，以提高其散熱效率高功率。 事實上，在傳統電路板的構造上，由於電子元件數量 及消耗功率低，電子元件所產生的熱量大都可藉由銅箔層 傳導出來，直接散逸至環境空氣中，然而現今電路板上所 佈設之電子元件功率高且數量又多，伴隨而來的問題便是 隨電流增大，所消耗的電功率增加，而產生局部熱量過度 升高的問題，利用電子元件導觸腳排熱的方式已無法將大 部分熱能散出，使電子元件及電路板維持在正常工作溫度 之需求，來確保過熱的工作溫度會導致電子元件物理特性 改變，使電子元件而法達到預定的工作效能，更有燒毀及 縮短使用壽命之虞。 1246881 請參閱第1圖所示，因此目前的散熱電路板做法係以 一銅箔層A1及一鋁板A2作為主要結構，並於銅箔層A1 及鋁板A2間舖設一膠片A3，在基板壓合時藉由膠片A3粘 固銅箔層A1及鋁板A2，始而形成一散熱電路板，係將電 子元件之設在銅箔層A1上，如上述構造，使電子元件所產 生的熱量可藉由銅箔層A1傳導至銘板A2，以擴大散熱面 積，加強排熱效果。 然而，如上述習用散熱電路板，觀其構造卻隱含有許 多製造和使用上的缺失： 1. 習用散熱電路板在散熱時，僅銅箔層A1與鋁板A2接觸 部份能進行熱傳導，銅箔層A1之熱能無法完全滲透傳 導至鋁板A2，若習用散熱電路板作成多層板時散熱效果 會更差，反而徒增電路板之體積及重量，在散熱效率上 有明顯的侷限。 2. 鋁板A2附著於銅箔層A1上故接近銅箔層A1那端發揮的 效用較大，而另一端鋁板A2因熱無法有效傳導，效果 較差亦增加其成本。 3. 空間受到基板體積的限制，在實際使用時除了基板外還 要加上鋁片的體積，且基板越大所使用的鋁板A2亦會 隨之增加。 4. 目前僅能做單面板。（因為無法電鍍） 5. 習用散熱電路板在製作完成後，無法再予以鑽孔加工， 因電鍍時會使電鍍銅與鋁板A2兩導體接觸產生短路。 Ϊ246881 士本案發明人有鑑於上述習用的散熱電路板於實際施 用4的缺失’且積累個人從事相關產業開發實務上多年之 、讀，精心研究，終於研發出—種高導熱基板及其製程。 因此，如何取得散熱性更為良好的散熱 電路板，乃為 業界普遍的問題。 $案發明人有鑑於傳統電路板所衍生問題， 乃亟思加 以研九’終能構思—良善的解決方案，期能提供業界更為 方便實用的高導熱基板及其製程。 【發明内容】 。本么明之主要目的係提供一種具高導熱基板及其製 程，係將將導熱係數高之金屬材（如：I呂材），置於上下兩 銅箔層間，以增加其散熱面積。 ^本發明之次要目的即在於提供一種具高導熱基板及 八製耘，利用咼導熱膠填入金屬材及銅箔層之間，作為絕 緣及粘口的；|質，並藉由高導熱膠將銅箔層之熱能快速傳 導到金屬材。 ^本發明之另一目的即在於提供一種具高導熱基板及 其製程，將金屬材預先鑽好適當之孔徑，利用壓合過程所 產生的高溫，而高導熱膠在融化過程時會填滿金屬材預先 鑽好之孔徑中，使基板在鑽孔後電鍍時，不致發生金屬材 及電鑛銅接觸產生短路。 為達上述之目的，主要係將導熱係數高之金屬材 (如··鋁材）預先鑽好適當之孔徑，再將上述金屬材置於 1246881 上下兩銅箔層間，並以高導熱膠填入該金屬材及銅箔層之 間作為絕緣及粘固的介質，利用板材壓合過程所產生的高 溫，使高導熱膠融化將金屬材及銅箔層加以粘固，而高導 熱膠在融化過程時會填滿金屬材預先鑽好之孔徑中，形成 一絕緣層，使基板在鑽孔後電鍍時，不致發生金屬材及電 鍍銅接觸產生短路，並將電子元件所產生之高熱快速傳導 到金屬材，因而增加其散熱面積，俾使高導熱基板達更佳 之散熱效果。 【實施方式】 茲為便於 貴審查委員能更進一步對本發明之構 造、使用及其特徵有更深一層，明確、詳實的認識與瞭解， 發明人舉出較佳之實施例，配合圖式詳細說明如下： 請參閱第2圖所示，本發明係為一種具高導熱基板及 其製程，其中該製程包含以下步驟： (a) 將金屬材予以粗化， (b) 藉由一鑽孔機穿過金屬材預先鑽好適當之孔徑； (c) 將南導熱膠填入該金屬材及銅羯層之間， (d) 壓合上述金屬材及銅箔層。 如步驟（a)所述，係將金屬材1施做粗化動作，以 利壓合時高導熱膠2跟金屬材1結合更密合，而粗化程度 依金屬材的厚度來決定；再者粗化之方式可以「機械粗化」 或「喷沙粗化」來進行。 請參閱第3圖及第4圖所示，而步驟（b)係藉由一 !246881 鍍一電鍍層6，供電子元件插設或作為兩銅箔層3訊號導 通之路徑，此時，藉由形成高導熱膠2形成一絕緣層，使 電链層6不與金屬材1相互接觸而產生短路。 如上所述，當该電子元件7崁設在銅箔層3而產生熱 能時，熱能會藉由高導熱膠2作為熱傳導的介質，將熱能 傳導到金屬材1，熱能被吸收且能平均分散熱源，或間接 傳導至高導熱基板4下層表面之銅箔層3，經由銅箔層3 持續地將熱能交換導出，而達到快速散熱之目的。 另，為達更佳之散熱效果，可以導熱係數較佳之金屬 材質（如：鐵、鋁合金等）取代上述金屬材丨，以增加熱 能的傳導效率。 本發明之另一實施例，如第7圖所示，如上述高導熱 基板中所述，為進-步達収佳之散熱效果，該高導熱基 板4可以多層的金屬材1及銅箱層3組合，並以高導熱谬 2填入該金屬材1及銅落層3之間作為絕緣及枯固的介 質，從而可增加高導熱基板4之散熱面積，藉以再提昇散 熱之效率，以達到增加面積*快速傳導熱能之目的者。 ^上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體 說明’惟該實施例並非用以此限定本發明實施之範圍，凡 未脫離依本發明技#精神所為之較實施與變更，例如·· 等變化之等效性實施例’均應包含財案之專利範圍中。 :上所述，本案不但在空間型態上確屬創新，並能較 :用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性與進步 之法定發明要件’纽法提"請，料貴局核准本件 1246881 發明專利申請案，以勵創作，至感德便。 【圖式簡單說明】 印參閱以下有關本發明_較佳實施例之詳細說明及 二附圖，將可進一步瞭解本發明之技術内容及其目的功 政；有關該實施例之附圖為·· 第1圖為習用散熱電路板之構造示意圖； 第2圖為本發明之製程示意圖； 第3圖為本發明之製程之實施例圖； 第4圖為本發明之製程之另一實施例圖； 第5圖為本發明之高導熱基板構造示意圖； 第6圖為本發明之熱能傳導示意圖； 第7圖為本發明之多層電路板實施例圖。 1246881 【主要元件符號說明】 A1-----銅箔層 A2-----鋁板 A3-----膠片 (a) --將金屬材予以粗化 (b) --藉由一鑽孔機穿過金屬材預先鑽好適當之孔徑 (c) --將高導熱膠填入該金屬材及銅羯層之間 (d )--壓合上述金屬材及銅箔層 1 ------金屬材 2 ------高導熱膠 3 ------銅箔層 4 ------高導熱基板 5 ------貫穿孔 6 ------電鍍層 7 ------電子元件 11-----孔徑 21 -----液態高導熱膠 22 固態南導熱膠

Claims (1)

1. r 十、申請專利範圍： 1 ·種具南導熱基板之製程方法，該方法包含以下本驟 U)將金屬材予以粗化； ^ · (b) 藉由一鑽孔機穿過金屬材預先鑽好適當之孔徑· (c) 將高導熱膠填入該金屬材及銅箔層之間； (d) 壓合上述金屬材及銅箔層。 2·如申請專利範圍第1項之具高導熱基板之製程方法，其 中該步驟（a)之粗化動作可採用機械粗化。 3·如申請專利範圍第1項之具高導熱基板之製程方法，其馨 中該步驟（a)之粗化動作可採用喷沙粗化。 4·如申請專利範圍第1項之具高導熱基板之製程方法，其 中該步驟（b)之鑽孔孔徑略大於銅箔層孔徑之大小。 5.如申請專利範圍第1項之具高導熱基板之製程方法，其 中該步驟（c)之高導熱膠可為固態。 6·如申請專利範圍第1項之具高導熱基板之製程方法，其 中該步驟（c)之高導熱膠可為液態。 7·如申請專利範圍第1項之具高導熱基板之製程方法，其春 中該步驟（c)之高導熱膠可以印刷方式填入於金屬材。 8· 一種高導熱基板，包含： 一預先鑽好適當孔徑之金屬材； 一高導熱膠舖設於該金屬材上，其中該高導熱膠可作為 絕緣及粘固的介質；及 至少一銅箔層形成於該高導熱膠上。 12 I24688l 9.如申請專利範圍第8項之高導熱基板，其t該金眉材為 鋁。 10·如申請專利範圍第8項之高導熱基板，其中該金屬材為 舞J 〇 u•如申請專利範圍第8項之高導熱基板，其申該金屬材為 鐵。 12·如申請專利範圍第8項之高導熱基板，其中該金屬材為 鋁合金。 13·如申請專利範圍第8項之高導熱基板，其中該高導熱膠 可為固態。 14·如申請專利範圍第8項之高導熱基板，其中該高導熱膠 可為液態。 13