TWI342728B - - Google Patents

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^42728 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 - 本發明係關於一種製造電路基板之方法’其係以熱喷灑方 式將一層介電材料覆層噴灑於一金屬載板材料上，尤指由鋁或 銅所製者’被噴灑上之介電材料覆層具許多細孔。 孩類電路基板主要應用於電力電子領域，尤其高溫應用領 域’例如汽車引擎室或推進器迴路。 、每一電氣或電子電路之運作皆會生熱，該熱量須儘快排除 以免影響電路運作，甚至損壞整個電路。尤其電力電子更容易 於運作時產生大量熱量。高溫應用中，超過loot：之超高周圍 ^度（以汽車引擎室某些範圍為例，約為150。〇，更加重排 熱困難。為了使熱量能儘快被排除，電氣或電子電路須架設於 电路基板上，該基板之金屬載板材料必須能做為該電路之散 熱體。 由介電材料所構成之覆層，通常比金屬材料層薄，其主要 功旎係做為各導線及金屬載板材料間之絕緣，各導線則配置於 |电材料層中。此外，介電材料之選擇必須具極低之熱阻，藉 此使介電材料層上方設置之電氣或電子零件能儘快透過金屬 載板散熱。 . 【先前技術】 . 、介電材料覆層itf以熱噴法塗佈於金屬載板材料上。該類 方法，例如於英國專利案GB 99〇 〇23、GB i 461 〇3丨及歐洲專 利案EP 1丨5412 A2已詳述。雖然該種熱嘴法很適合將介電材 料塗伸於金屬載板材料上，但有於塗佈之介電材料層上產生許 多細孔之問題，該細孔會顯著降低該介電材料層之絕緣能力。 當細孔處於潮濕環境時，問題更大。 5 已知有數種方法能封住該細孔。利用該等 滲入細孔内，進而防止料與金屬載板材料附έ路。b ’’、’、、 例如歐洲專利案Ep 48 992 Μ曾提及— 入 =ΪΕ Γ電材料層上方漆上一層松脂以封住細二 mu el中亦使用塗#環氧樹脂之方法封 各触 另有—種採用熔點介於_°c至800t間之陶 瓮袖封住細孔之方法。

使職财科賴且步料分繁複，因為松 月心、有於特定型態（例如多分子化—參見歐 $下才會硬化。此外，德國專利案㈣㈣咖丨所述之 1釉塗佈去’目W亦充滿缺點，因為所述溶點下之陶资袖， 二·!，工業且含大量錯’因而多數國家均已禁止使用。此 陶竟釉也經常具許多細孔，使介電材料層上方所塗佈 ^膜本身π充滿許多細孔。該種狀況下根本無法排除短路之 問題。 完成 此外所有先前技術尚具-缺點’即封孔須於—獨立程序中 〇

【發明内容】 本發明之任務仙造-種能避免上述先前技術缺點之方 法。 該任務係以-具申請專利範圍第i項所述特徵之方法加以 解決。 藉封孔材料及介電材料之共同塗佈，至少可節省一完整製 程（即㈣封輯料之製程）。_於塗脉脂之製程，本發 月方法具另-優點’即省去松脂硬化過程。封孔材料之硬化， 於封孔材料冷卻時自動完成。 6 發明方法可應用於所有熱喷法中。以先前技術為 方4 麗及火焰噴灑。德國標準DIN 32530以更精確之 2噴灑方法之大項「熱嘴灑」之下。下文將以 电展噴灑為例進行間短說明。 —3=!，__麗物質係於電漿噴搶内部或外 衆喷射線加以溶化’再嗜向工件表面。電漿係由電 2產生’並於—氣體（電漿氣體）中燃燒，使氣體解離及離

離子之氣體顆粒，會達到很高之射出速度，並且於 離子結合時，將其熱能轉移給被噴灑之粒子。 本發明方法中，封孔材料可與介電材料分開，獨自以熱喷 ^線（電衆噴射線）加以塗佈。本發明—特別優良之應用形式 中’封孔材料及介電材料於嘴灑前係混合一起。如此—來，一 方面可保證封孔材料及介電材料能均句混合，另—方面可使被 噴灑之材料僅以單一塗佈裝置完成。 例如可採制竞材料做為介電材料，特別是氧化铭（Al2〇3) 或氮化鋁（A1N)。

玻璃特別適合用來做為封孔材料。所採用之玻璃，可採用 例如氧德、氧⑽、氧切、氧化侧、或由以上兩種或更多 種成份所構成之混合物。於—詳盡之應用實例中，可採用55% 氧化紐、21%氧化紹、14%氧化碎及1〇%氧化硼做為玻璃。適 合之玻璃可自例如美商福祿公司（Ferr〇 c〇rp〇rati〇n，1〇〇〇

Lakeside Avenue, Cleveland, 〇hi〇 44114-7000 USA, www.ferro.com)購得0 需將細孔封住時，可使封孔材料量，佔介電材料及封孔材 料整體數量之5%至3〇%以達成。 使用電槳喷射進行熱噴法時，須注意多數時間均呈粉末狀 7 I34Z//0 之=== 之選:，使封孔材料 人兩22 5μΐΏ/+5.6μΠ〇，並使用2〇5〇t之熔化溫度。 導線^子2層表面基本上不、含佩材料紐得期待，因為 氣零件須烊接—起。先前技術中，事先被漆上 灑溫二方法具另一優點， ^ _ 、 吏Α弘材料覆層表面於噴灑製程結 範:須其他製程而基本上已不含封孔材料。 處之電漿線’於賴程序中已達到很高之速度， 2 ΓΓ溫度酬過22，GG(rc。速度取決於顆粒大小及 氣體速度。喷灑於基板上之溫度，依然介於2,细。C至3 〇〇(rc 之間，顆粒速度隨顆粒大小不同，落於115m/s至220m/s之間。 二U發明亦涉及一電路基板’尤指具金屬載板層者’ 該if 3上至少一部分區域設有介電層。該電路基板上設 有導線，導線一般係設於介電層上方。 目前已知之電路基板均無法實現複雜之電路構造。本發明 則可=電路基財至少有—處，兩料線於電路基板之俯視 圖中主父又，敎叉導線間設有—層介電材料—特別是玻璃。 該類電路基板之製造程序如下，即至少有第一條導線已先 被配置於電路基板上-基本上位於介電層上方，至少於第一條 導線某處上方㈣介電㈣，然聽電路基板基本上位於 介電層上万-至少配置第二條導線，其於電路基板俯視圖上至 少/處與第一條導線叉又，且壓於介電材料上。 此外，本發明亦涉及-金屬載板層之電路基板，基板上方 8 1342728 至/部分區域設有介電層。於金屬載板層上塗佈介電層之方 法可根據例如前述方法之應用，式進行。也可考慮採用另— 種形式<介電層塗佈法。例如，介電層可被壓印於金屬載板層 再以400C至530。(：之溫度燒結硬化❶該種方法往往不需 ’額'外<介電層封孔程序，因為介電層並不會出現細孔。 I補電絲板之結構適雜可轉本㈣提高，亦適用於 乂某局部構造為彎曲之金屬載板層上。利用該種構造，可 特別考慮到前述幾何環境之各應用形式。 • i熱嗔法特別適用於該類電路基板之製造，因為無論金屬載板層 構造f曲或平面，對於介電材料之倾均沒有分別。 介電層上方之該類電路基板，甚至彎曲之區域，當然也可 於其上方再加上—層導線及/或電氣及電子零件。 介電層亦可如前述應用形式使用陶瓷材料，特別是氧化鋁 (Al2〇3)或氮化銘（A1N)。 此外本發明亦關於一種具電路基板之裝置，該電路基板具 一金屬載板層，尤指根據前述應用形式所製成之電路基板。 根據先前技術之裝置中，該裝置内之電路基板不具結構上 之任務。 :反之’本發明之變化中’電路基板之金屬載板層係做為該 裝置之結構元件。如此，可省去先前技術中所設置之構造元 件。此外，金屬載板層亦可作為該裝置構造元件之一部分，用 於Μ裝置之冷卻作用。該狀況下，電路基板上所設之電 子零件’能得到較佳之冷卻效果。 ’ 以一裝置為例，其具一由外殼壁面所包圍之空間，該空間 被隔板隔成二隔間，而電路基板本身則構成其隔板。此外’該 電路基板亦可如一般設計，成為該裝置外殼之一部分。 9 爾之2明4變化—特別優良之應用實例係關於—作為水背 水f浦王要應用於汽車引擎，該裝置具二隔間，水幫浦之 =電，設於兩隔間之第—間，水幫浦之抽水元件則設於兩 二U。先前技術中，兩隔間係由—原本即設計之隔板 e 乂刀隔’《djc幫浦之電子電路之電路基板 ，則被固定於該 隔板上。 為了改善排熱’可根據本發明使電路基板成為二隔間之隔 並以下列片万式置於隔間裡，即電路基板上具電氣或電子零 Γ置，第―間隔間裡’電路基板用以驅動水幫浦之另- $ 土能被第二間關内的水沖刷，種應用形式不僅節省結構 兀件’―且展現電氣或電子零件良妤之冷卻能力。 齡=路基板上”又有⑧氣或電子零件—側無特殊之防水隔 離，則H錢於二關本身進行防水隔離措施。 斤有應料式中，金屬餘材料層最好亦制時做為電 基板上所有零件之機械（堅硬的）載板。 【實施方式】 ^-所示’係以熱噴法，以介電材料嘴灑於介電層3於一 =基板！之金屬載板層2。圖式所示係—種具—陰極Μ及一 =極15 <電聚噴槍。箭頭16所示係電聚氣體之流動方向。祕 由南頻點火，可於陰極14及陽極15間形成電孤，用以使電聚 ^體進行離子化。以該方式形成之電漿，係以極高之速度（約 m/s至700m/s)離開燃燒噴嘴，其溫度大約在^觸。c至 2_0C之間。需被塗佈於載板層2之材料（箭頭a方向所 二由塗佈裝置17’以電^嘴射方式射出，該材料以該 種万式翁化，且被加速至極高之速度。該種嫁化材科，以極 1342728 高之速度撞擊金屬載板層2 (噴射唆^ 介電材料覆層3。在-優良之應 法進行塗佈。 裝置17，以電漿嘴射 圖二a所示係-範例電路基板丨之俯视圖， 有介電材料、導線4及電氣或電子零件5。該 二3 ¥又 金屬載板層2係由銘構成’且於進行熱噴:’其 以清潔，使表面變粗链。介電層3係完全覆術加 金屬載板層2之四個角料設有鑽孔8，屬，板層2。 能被螺絲鎖住。此外，圖二a中還可男 / &板1後續 6及-個九極之插座7。圖式中之了二， 理器:整流器:驅動迴路、電力電晶體處 4’互相又又，且於其導線4、4’之交叉點間設有介 導線4係於介電材料覆層3熱喷後被印上，再以 之溫度燒結硬化^印上之導線4，會相 劑，以使電氣或電子零件5能被置於此處。 于 上。零件5及_ 6、7魏置後，會_被焊於電路基板） 為了理想排除電氣及電子零件5所產生 及電子零件5皆直接安裝於在電路基板i上（介電孔 即無任何中介層。 圖二b所示係本發明電路基板丨之覆層結構。該圖示當然 $照以猶製，如金屬載板層之厚度可為2麵至1〇韻 型值係一至5mm)，而介電材料覆層3之厚度，通常 為 30μιη 至 70μΐΏ。 1342728 圖二c所示係圖二a及圖二b所示之電路基板卜 材料覆層之詳圖。圖中可看出介電材料覆層3中^ 現〈細孔，糾孔已被封孔材料9封住。此 2〇以狀介電材料覆層3表面，基本上不含封孔材料9 圖一所7F係本發明之電路基板丨於 用。該水幫浦H)具+隔間u及第二隔間 係做為結構元件，置於修;t 10之二關u、12之== ^中為^)。該種設計方式，使金屬載板層2朝向第 介電㈣覆層3及其上所設之電氣或電子Μ 隔間11之方向伸展。當水f浦Η)運作時，全屬^二 會被隔間12 _水沖刷，進拥顯改善魏金屬載板層2 冷卻效果。其設有財_ 21， 子零件5之 第-隔間Η。 兒弟-隔間12理的水灌入 【圖式簡單說明】 得知本形式之其他優點及細節，可由圖式及其說明 ❿ 圖一執行本發明方法之裝置之示意圖； 圖二a、圖二b、圖二C根據本發明方法製造之電路基板 圖 及 n , 《俯視圖 '倒視圖及詳細圄 發明《電路基板於水f浦之應用。 . 12 1342728 【主要元件符號說明】 1 電路基板 2 載板層 • 3 介電層 4、4’ 導線 5 電氣/電子零件 6 插座 7 • 8 插座 鑽孔 9 封孔材料 10 水幫浦 11 隔間 12 隔間 13 電漿喷槍 14 陰極 15 陽極 9 16 17 塗佈裝置 18 箭頭 19 喷射線 20 細孔 21 隔離 22 位置 23 介電材料

Claims (1)

1. η 出爹(史)止替椟η 十、申請專利範園： ^— 1. 一種製造電路基板之方法，其具一金屬載板層，金屬載板層 上方至少有一部分區域設有介電層，該介電層之介電材料係 以熱噴灑之方式塗佈，其特徵為，金屬載板層（2)至少有 某一局部區域為彎曲之構造，而且至少有第一條導線（4)， 已先行被塗佈於電路基板（1)上，基本上位於介電層（3) 上方，至少於第一條導線（4)之某處（22)上方，塗佈介 電材料（23)，再於電路基板（1)上，至少塗佈第二條導 線（4’）’基本上也是於介電層（3)上方，而且至少有某 處（22)，於電路基板（丨）之俯視圖上與第一條導線 交又，且壓於其介電材料（23)上。 2. 根據申請專利範圍第1項所述方法製成之電路基板，其具一 金屬載板層’金屬載板層上至少局部設有熱喷灑塗佈之介電 層’其特徵為，金屬載板層（2)至少有某一局部區域為弯 曲之構造，而且電路基板（】）上設有導線（4、4，），基本 上是位於介電層（3)上方，而電路基板（1)至少有一處（22) 具有於電路基板（1)之俯視圖（22)中呈交叉之兩條導線 (4、4，），而該交又導線（4、4，）之間置有一層介電材料 (23)，而該材料基本上為玻璃。 3. 根據申請專利範圍第2項所述之電路基板，其特徵為，導線 (4)係設於介電層（3)上方。 4. 根據申請專利範園第2項所述之電路基板，其特徵為，介電 層（3)係陶资材料，主要為氧化鋁（Al2〇3)或氮化鋁（a1n)。 5. 根據申請專利範圍第2項所述之電路基板，其特徵為，電路 基板（1)上方設有電氣及/或電子零件（5)。