TWI472275B - 一種使用金屬線路片之電子線路板及其電子封裝模組 - Google Patents

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Description

一種使用金屬線路片之電子線路板及其電子封裝模組
本發明係一種電子線路板，特別是一種使用金屬線路片之電子線路板及其電子封裝模組。
印刷電路板(Printed Circuit Board簡稱PCB)是依電路設計，將連接電路零件的電氣佈線繪製成佈線圖形，然後再以設計所指定的機械加工、表面處理等方式，在絕緣體上使電氣導體重現所構成的電路板；換言之，印刷電路板是搭配電子零件之前的基板，其作用是將各項電子零件以電路板所形成的電子電路，發揮各項電子零組件的功能，以達到信號處理的目的。
PCB的主要功能是提供各項零件的相互電流連接，板子本身的底座是由絕緣隔熱、並無法彎曲的材質所製作成。在表面可以看到的細小線路材料是銅箔，原本銅箔是覆蓋在整個板子上的，而在製造過程中部份被蝕刻處理掉，留下來的部份就變成網狀的細小線路了。這些線路被稱作導線或稱佈線，並用來提供PCB上零件的電路連接。
PCB基板材料尚有鋁基板、鐵基板等，將電路在基板上形成，大部分用於回汽車上。但是，汽車在行駛的情況下，引擎室溫度會持久的保持在一高溫狀態，如此一來，由印刷方式製造的電路板會因為焊接在上面的被動元件運作所產生的高溫而損壞，尤其在長時間負荷大電流時容易高溫熔毀，並損毀周圍其它的裝備。
針對上述存在的問題，本發明的目的是提供一種電子線路板，其利用金屬線路片形成一電流路徑，再以封裝體包覆金屬線路片形成一平板狀之金屬線路板，最後銲接上電子元件形成一使用於運輸載具之耐高溫機電裝置。
本發明之主要目的在於提供一種使用金屬線路片之電子線路板，包括數個金屬線路片，金屬線路片為具有幾何形狀之金屬片，每一金屬片提供電荷流通；一封裝體，其為一電氣絕緣體，包覆金屬線路片形成一電子線路板，並隔離金屬線路片避免互相接觸導通電流，封裝體具有數個開口使金屬線路片露出於第一平面；以及數個電子元件，其佈設於第一平面之開口上與金屬線路片形成電性連接，電子元件通過金屬線路片互相連接形成一電路。
在一較佳實施例中，上述電子線路板之電路是一可以形成閉合迴路的網路。
在一較佳實施例中，上述電子線路板之金屬線路片係為導電金屬或導電合金。
在一較佳實施例中，上述電子線路板之金屬線路片具有一電源連接端延伸出封裝體外並露出金屬部分，可電性連接一外部電源或一印刷電路板。
在一較佳實施例中，上述電子線路板之電子元件為被動元件或驅動元件。
在一較佳實施例中，上述電子線路板之封裝體具有數個雙開口使金屬線路片露出於第一平面及第二平面，電子元件接觸露出在第一平面之雙開口之金屬線路片，使電子元件所產生之熱由第二平面之雙開口散出。
本發明之另一目的在於提供一種電子線路板之電子構裝，包括：一由印刷電路板形成之數位電路元件，並具有一類比數位轉換器及一數位類比轉換器；以及一電路板，使用金屬片做為導電路徑，為一類比電路元件並具有一第一平面與一第二平面，包括：數個 金屬線路片，金屬線路片為具有幾何形狀之金屬片，每一金屬片提供電荷流通；一封裝體，其為一電氣絕緣體，包覆金屬線路片形成一平板狀之金屬線路板，並隔離金屬線路片避免互相接觸導通電流，封裝體具有數個開口使金屬線路片露出於第一平面；以及數個電子元件，其佈設於開口上與金屬線路片形成電性連接，電子元件通過金屬線路片互相連接形成一電路。
在一較佳實施例中，上述電子構裝之金屬線路片係為導電金屬或導電合金。
在一較佳實施例中，上述電子構裝之金屬線路片具有一電源連接端延伸出封裝體外並露出金屬部分，可電性連接一外部電源。
在一較佳實施例中，上述電子構裝之電子元件為被動元件或驅動元件。
在一較佳實施例中，上述電子構裝之封裝體具有數個雙開口使金屬線路片露出於第一平面及第二平面，電子元件接觸露出在第一平面之雙開口之金屬線路片，使驅動元件所產生之熱由雙開口之另一面散出。
本發明之再一目的在於提供一種金屬線路片之電子封裝模組，包括：數個金屬線路片，每一金屬線路片具有幾何形狀並提供電荷流通，數個電子元件佈設於金屬線路片上形成電性連接，電子元件通過金屬線路片互相連接形成一類比電路元件；一印刷電路板，係為一數位電路元件，並具有一類比數位轉換器及一數位類比轉換器；以及一封裝體，為一電氣絕緣體，包覆並隔離金屬線路片及印刷電路板避免互相接觸導通電流，封裝體具有數個開口使金屬線路片露出於封裝體外。
在一較佳實施例中，上述電子封裝模組之金屬線路片係為導電金屬或導電合金。
在一較佳實施例中，上述電子封裝模組之金屬片具有一電源連接端延伸出封裝體外並露出金屬部分，可電性連接一外部電源。
在一較佳實施例中，上述電子封裝模組之電子元件為被動元件或驅動元件。
在一較佳實施例中，上述電子封裝模組之電子元件在封裝體內接觸金屬線路片，使電子元件所產生之熱由開口散出。
在一較佳實施例中，上述電子封裝模組之金屬線路片在封裝體形成一層級的堆疊式排列，與印刷電路板在不同層。
在一較佳實施例中，上述電子封裝模組之金屬線路片係在同一層中使電子元件佈設在該層上形成類比電路元件。
相比於現有的印刷電路板所組成之電子裝置，本發明之金屬線路片可降低通道電阻、減少銅損，並提升耐電流量，非常適合應用在大電流之機電裝置。另外，本發明將功率板(銅基板)及控制板分開，即將大電流與小電流電路分開，避免功率板(大電流)之雜訊影響控制板(小電流)訊號輸出，防止電流干擾。
本發明將被動元件佈設在金屬線路片上增加散熱面積，減少被動元件積熱，提升散熱速度，延長被動元件使用壽命，提升整體模組可靠度。另外，本發明以銅基板電路取代PCB電路板，素材上可回收再利用，以達到環保需求。
10、21‧‧‧金屬線路片
12、22‧‧‧單開口
13、23‧‧‧雙開口
15、25、53‧‧‧封裝體
20、51‧‧‧金屬線路板
24‧‧‧電源連接端
26、27、28‧‧‧電子元件
30‧‧‧電子線路板
40、52‧‧‧印刷電路板
S01~S07‧‧‧製作步驟
第一圖係本發明一最佳實施例之金屬線路片結構示意圖。
第二圖係本發明一最佳實施例之封裝體結構示意圖。
第三圖係本發明一最佳實施例之電子線路板背面結構透視圖。
第四圖係本發明一最佳實施例之電子線路板內面與電子元件結構示意圖。
第五圖係本發明一最佳實施例之電子線路板之電子構裝結構示意圖。
第六圖係本發明一最佳實施例之電子線路板之電子構裝製作步驟示意圖。
第七圖係本發明一最佳實施例之金屬線路片之電子封裝模組結構示意圖。
下面結合圖示和具體操作之實施例對本發明作進一步說明。
請參閱第一圖所示為本發明電子線路板中所使用之金屬線路片10，有各種不同幾何形狀的金屬片，共同構成電荷的導通路徑。第二圖所示為本發明電子線路板中所使用之封裝體15，有單開口12與雙開口13兩種不同大小之開口。
請參閱第三、四圖所示為本發明電子線路板之一實施例，第三圖為電子線路板之背面結構透視圖，第四圖為電子線路板之內面與電子元件結構示意圖。本實施例使用金屬片形成一電流路徑，包括數片金屬線路片21、封裝體25與數個電子元件26、27、28。在本具體實施例中，金屬線路片21為具有平面幾何形狀之金屬片，每一金屬片可使電荷流通。金屬線路片21非一般傳統之印刷線路，而是具有寬度之導電金屬片或導電合金片，故以「片」區別一般之「線」路。本發明之金屬線路片21無法以現有製造印刷電路板之方式生產，必須以單體生產方式一個一個的製作成形，再組合成電子線路，可降低通道電阻、減少銅損，並提升耐電流量，非常適合應用在大電流之機電裝置。
另外，一絕緣電氣的封裝體25整個包覆金屬線路片21形成一平板狀之金屬線路板20，封裝體25隔離金屬線路片21避免互相接觸導通電流，並使所有金屬線路片21所形成之電路固定在金屬線路板20內，如此可以將一些電子元件26、27、28有規則性的佈設在金屬線路板20表面上。所以，封裝體25表面設有一些單開口22使金屬線路片21在平面上露出，電子元件26、27、28就可以在單開口22處與金屬線路片21銲接在一起，形成一閉合迴路的網路。金屬線路片21 是依照各種不同需求所設計，會有各種不同幾何形狀，如此組合成一電子線路板20時，電子線路板20外觀會呈現出圓形或多邊形之形狀。
再者，封裝體25亦具有一些雙開口23使金屬線路片21之一部分露出於該封裝體25之內面及背面，雙開口23的開口面積比單開口22面積大，可使電子元件26、27、28在內面接觸露出在雙開口23之金屬線路片21，使其所產生之熱由雙開口23之另外一面(背面)散出，所以本發明可增加散熱面積，減少電子元件26、27、28積熱，提升散熱速度。電子元件26、27、28應包括各種被動元件與驅動元件。
在一實施例中，形成一閉合迴路的網路必須接收外部電源才可運作，所以有些金屬線路片具有一電源連接端24，其是由金屬線路片21延伸出封裝體25外並裸露出金屬而形成，可電性連接一外部電源或一印刷電路板(圖中未示)。在一實施例中，金屬線路片21直接彎折即可形成電源連接端24，組裝相當便利，可簡化製程。
根據上述，金屬線路片21作為電源電路(裸銅電路)，其外圍由封裝體25(塑膠)包膠成型，可固定電源電路，避免金屬線路片21相互接觸而造成短路。在一實施例中，裸銅電路可針對不同機構，製作統一外型，品管檢驗流程統一，降低檢驗誤判，減少不良率。
請參閱第五圖所示為本發明電子線路板之電子構裝一實施例，特別是使用於運輸載具之機電裝置。一印刷電路板40作為一數位電路元件，具有至少一類比數位轉換器及至少一數位類比轉換器(圖中未示)。印刷電路板40亦具有數個控制部件和數個運算部件，在一時脈的驅動下，控制部件控制運算部件的執行與運算。
另外，一電子線路板30使用數個金屬線路片作為電荷導通路徑，這些金屬線路片為具有平面幾何形狀之導電金屬片或導電合金片。另有一絕緣體電氣的封裝體，包覆這些金屬線路片形成一平板狀之金屬線路板，並隔離金屬線路片避免互相接觸導通電流，封裝體具有數個開口使部分金屬線路片露出於平面。接著一些電子元件佈設於開口上與金屬線路片形成電性連接。電子元件應為被動元件或驅動 元件，這些元件通過金屬線路片互相連接形成一電路，使電子線路板30成為一類比電路元件。
根據上述，印刷電路板40固定在金屬線路板30一表面上，並經由數個導電柱(圖中未示)與金屬線路板30電性連結，這些導電柱透過印刷電路板40上的類比數位轉換器、數位類比轉換器，使數位電路元件與類比電路元件互相連接形成一混合訊號電路。金屬線路板30經由導電柱焊接印刷電路板40並將其固定在金屬線路板30之內面。印刷電路板40與金屬線路板30固定結合的方式亦可由習知之卡槽或夾片方式實行，此種固定方式就無導電功能。
再者，金屬線路片有一電源連接端延伸出該封裝體外並露出金屬部分，可電性連接一外部電源。封裝體具有數個雙開口使金屬線路片露出於平面上，電子元件接觸露出在平面之雙開口之金屬線路片，使這些電子元件所產生之熱由雙開口之另一面散出。
請參閱第六圖為本發明的電子構裝製作流程，金屬線路片採用銅基板，最後形成一電路暨控制器模組，製作流程包括：步驟S01、銅板表面去油去鏽處理；步驟S02、銅板表面電鍍，使用鍍錫處理；步驟S03、沖壓成形，形成裸銅電路元件；步驟S04、電路排列組合，裸銅電路基板；步驟S05、封裝體射出包覆，塑膠作為封裝體射出包覆裸銅電路基板形成銅基板電路模組；步驟S06、電子元件焊接處理，成為一類比電路元件；以及步驟S07、銅基板電路(類比電路元件)結合控制板電路(數位電路元件)成為控制器模組。
根據上述，本發明電子線路板之電子構裝與傳統PCB製程中的照相曝光、蝕刻、藥水沖刷相比，無排放重汙染物質之問題，本發明使用沖壓金屬線路板之製程，符合環保趨勢。在一實施例中，以銅基板電路取代PCB電路板，素材上(銅片及塑料)可回收再利用，以 達到環保需求。
請參閱第七圖所示為本發明金屬線路片之電子封裝模組一實施例，數個金屬線路片形成金屬線路板51，每一金屬線路片為導電金屬或導電合金可使電荷流通，金屬線路板51包括數個被動元件或驅動元件佈設於金屬線路片上形成電性連接，通過這些金屬線路片互相連接形成一類比電路元件。一數位電路元件之印刷電路板52，具有至少一類比數位轉換器及至少一數位類比轉換器。一封裝體53作為電氣絕緣體包覆並隔離金屬線路板51及印刷電路板52避免互相接觸導通電流，封裝體53具有數個開口使金屬線路片部分裸露出封裝體53。
根據上述，印刷電路板52固定在金屬線路板51一表面上，並經由數個導電柱穿過封裝體53內部與金屬線路片或電子元件電性連結，導電柱透過類比數位轉換器、數位類比轉換器，使數位電路元件與類比電路元件互相連接形成一混合訊號電路。
封裝體另有數個開口使金屬線路片露出於封裝體53外(圖中未示)，電子元件在封裝體53內接觸有開口之金屬線路片，使電子元件所產生之熱藉由金屬線路片之露出面散出。
在一實施例中，金屬線路片具有一電源連接端延伸出封裝體外並露出金屬部分，可電性連接一外部電源，如此形成一完備之電子裝置。本實施例將數位電路元件與類比電路元件封裝成一模組，印刷電路板52與金屬線路板51隔離在不同層，各層之間以導電柱傳送訊號，金屬線路片在封裝體53形成一層級的堆疊式排列，與印刷電路板52在不同層，將類比GND訊號與數位GND訊號分開，降低兩種電路之雜訊干擾，提升作動的精確性。
根據上述，本發明將金屬線路板51(功率板一銅基板)及印刷電路板52(控制板)分開，即將大電流與小電流電路分開，避免高電流之雜訊影響印刷電路板52(低電流)訊號輸出，防止電流干擾。
再者，金屬線路板51替代PCB電路板以銅基板作為電路板，PCB電路板上金屬銅箔(厚度為0.03mm)更改為本實施例之銅片電 路(厚度為1mm)，可增加電流流通面積，不易積熱，並增加散熱面積，故可承受高溫運作，且功率板(銅基板)及控制板分開，提高電子封裝模組所能承受的電壓值。
在另一個具體實施例中，金屬線路片是依照各種不同需求所設計，會有各種不同幾何形狀，如此組合成一電子線路板時，電子線路板外觀會呈現圓形或多邊形之形狀。因此，印刷電路板亦會與電子線路板之形狀相配合，使得封裝模組織結構完整，規格一致，提升庫存管理便利性。
綜上所述，本發明使用金屬線路片作為電子線路板的導通電荷之用，金屬片加大，降低通道電阻，減少銅損，提升耐電流量。且，被動元件佈設在金屬線路片上增加散熱面積，減少被動元件積熱，提升散熱速度，延長被動零件使用壽命，提升整體模組可靠度。
以上對本發明的具體實施例進行了詳細描述，但本發明並不限制於以上描述的具體實施例，其只是作為範例。對於本領域技術人員而言，任何等同修改和替代也都在本發明的範疇之中。因此，在不脫離本發明的精神和範圍下所做出的均等變換和修改，都應涵蓋在本發明的範圍內。
20‧‧‧金屬線路板
21‧‧‧金屬線路片
22‧‧‧單開口
23‧‧‧雙開口
25‧‧‧封裝體

Claims (16)

  1. 一種使用金屬線路片之電子線路板，具有一第一平面與一第二平面，包括：複數個金屬線路片，該些金屬線路片為具有幾何形狀之金屬片，每一該金屬片提供電荷流通；一封裝體，其為一電氣絕緣體，包覆該些金屬線路片形成一電子線路板，並隔離該些金屬線路片避免互相接觸導通電流，該封裝體具有複數個開口使該些金屬線路片露出於該第一平面；以及複數個電子元件，其佈設於該第一平面之該些開口上與該些金屬線路片形成電性連接，該些電子元件通過該些金屬線路片互相連接形成一電路；其中，該些金屬線路片具有一電源連接端延伸出該封裝體外並露出金屬部分，可電性連接一外部電源或一印刷電路板。
  2. 如申請專利範圍第1項之使用金屬線路片之電子線路板，其中，該電路是一可形成閉合迴路的網路。
  3. 如申請專利範圍第1項之使用金屬線路片之電子線路板，其中，該些金屬線路片係為導電金屬或導電合金。
  4. 如申請專利範圍第1項之使用金屬線路片之電子線路板，其中，該些電子元件為被動元件或驅動元件。
  5. 如申請專利範圍第1或4項之使用金屬線路片之電子線路板，其中，該封裝體具有複數個雙開口使該些金屬線路片露出於該第一平面及該第二平面，該些電子元件接觸露出在該第一平面上之該些雙開口之金屬線路片，使該些電子元件所產生之熱由該第二平面上之該些雙開口散出。
  6. 一電子線路板之電子構裝，使用於運輸載具之機電裝置，包括：至少一由印刷電路板形成之數位電路元件，並具有至少一類比數位轉換器及至少一數位類比轉換器；以及 一電路板，係使用金屬片做為導電路徑，為一類比電路元件並具有一第一平面與一第二平面，包括：複數個金屬線路片，該些金屬線路片為具有幾何形狀之金屬片，每一該金屬片提供電荷流通；一封裝體，其為一電氣絕緣體，包覆該些金屬線路片形成一平板狀之金屬線路板，並隔離該些金屬線路片避免互相接觸導通電流，該封裝體具有複數個開口使該些金屬線路片露出於該第一平面；以及複數個電子元件，其佈設於該些開口上與該些金屬線路片形成電性連接，該些電子元件通過該些金屬線路片互相連接形成一電路；其中，該印刷電路板固定在該金屬線路板一表面上，並經由複數個導電柱與該些金屬線路片電性連結，該些導電柱透過該類比數位轉換器、該數位類比轉換器，使該數位電路元件與該類比電路元件互相連接形成一混合訊號電路。
  7. 如申請專利範圍第6項之電子線路板之電子構裝，其中，該些金屬線路片係為導電金屬或導電合金。
  8. 如申請專利範圍第6項之電子線路板之電子構裝，其中，該些金屬線路片具有一電源連接端延伸出該封裝體外並露出金屬部分，可電性連接一外部電源。
  9. 如申請專利範圍第6項之電子線路板之電子構裝，其中，該些電子元件為被動元件或驅動元件。
  10. 如申請專利範圍第6或9項之電子線路板之電子構裝，其中，該封裝體具有複數個雙開口使該些金屬線路片露出於該第一平面及該第二平面，該些電子元件接觸露出在該第一平面之該些雙開口之金屬線路片，使該些驅動元件所產生之熱由該些雙開口之另一面散出。
  11. 一金屬線路片之電子封裝模組，使用於運輸載具之機電裝置，包括： 複數個金屬線路片，每一該金屬線路片具有幾何形狀並提供電荷流通，複數個電子元件佈設於該些金屬線路片上形成電性連接，該些電子元件通過該些金屬線路片互相連接形成一類比電路元件；至少一印刷電路板，係為一數位電路元件，並具有至少一類比數位轉換器及至少一數位類比轉換器；以及一封裝體，其為一電氣絕緣體，包覆並隔離該些金屬線路片及該印刷電路板避免互相接觸導通電流，該封裝體具有複數個開口使該些金屬線路片露出於該封裝體外；其中，該印刷電路板經由複數個導電柱穿過該封裝體內部與該些金屬線路片或電子元件電性連結，該些導電柱透過該類比數位轉換器、該數位類比轉換器，使該數位電路元件與該類比電路元件互相連接形成一混合訊號電路，該些金屬線路片在該封裝體形成一層級的堆疊式排列，與該印刷電路板在不同層。
  12. 如申請專利範圍第11項之金屬線路片之電子封裝模組，其中，該些金屬線路片係為導電金屬或導電合金。
  13. 如申請專利範圍第11項之金屬線路片之電子封裝模組，其中，該些金屬片具有一電源連接端延伸出該封裝體外並露出金屬部分，可電性連接一外部電源。
  14. 如申請專利範圍第11項之金屬線路片之電子封裝模組，其中，該些電子元件為被動元件或驅動元件。
  15. 如申請專利範圍第11項之金屬線路片之電子封裝模組，其中，該些電子元件在該封裝體內接觸該些金屬線路片，使該些電子元件所產生之熱由該些開口散出。
  16. 如申請專利範圍第11項之金屬線路片之電子封裝模組，其中，該些金屬線路片係在同一層中使該些電子元件佈設在該層上形成該類比電路元件。
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