TWI572818B - 散熱結構及製造方法 - Google Patents

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Description

散熱結構及製造方法
本發明涉及一種電子元件，尤其涉及一種電子元件的散熱結構及其製造方法。
目前，發光二級管(Light-emitting diode,LED)作為綠色光源在照明領域得到廣泛應用。LED與普通白熾燈相比具有耗電低、壽命長等諸多優點。然而，LED在使用時80%左右的電能轉化為熱能，如果不能及時將這些熱量散發出去，將會使LED因工作溫度過高而造成發光效率下降並嚴重降低LED的使用壽命。
現有的散熱結構通常包括散熱基板、印刷電路板及連接印刷電路板和散熱基板的黏結層。LED通過焊墊與印刷電路板電性連接，並通過焊墊及黏結層將熱量傳導至散熱基板。但是，焊墊及黏結層導熱性低，不利於系統的散熱。
有鑑於此，需提供一種具有良好的散熱效果的散熱結構及其製造方法。
本發明提供的散熱結構包括散熱基板、印刷電路板及電子元件，電子元件在工作時產生熱量，印刷電路板與散熱基板的第一表面接觸，印刷電路板具有通孔，電子元件位於印刷電路板遠離第一 表面的一側並覆蓋於通孔上，通孔內填滿填充材料，填充材料為導電導熱材質，電子元件產生的熱量通過填充材料傳導至散熱基板進行散熱。
優選地，印刷電路板通過絲網印刷及燒結工藝形成於散熱基板的第一表面。
優選地，散熱基板由鋁材料製成。
優選地，散熱基板還包括與第一表面相反的第二表面，第一表面為平面，第二表面為平面與鋸齒形的散熱鰭片二者之一。
優選地，印刷電路板包括介質層、設於介質層上的線路層、及設於線路層上的保護層，介質層形成於散熱基板之第一表面，通孔貫穿介質層、線路層及保護層，在保護層上預留焊墊，焊墊分別與電子元件及保護層接觸。
優選地，線路層通過絲網印刷及燒結工藝形成於介質層，保護層通過絲網印刷及燒結工藝形成於線路層。
本發明一具體實施方式提供的散熱結構製造方法包括：在散熱基板上的第一表面上形成印刷電路板並使印刷電路板與第一表面接觸；在印刷電路板上製作通孔；在通孔內設置填充材料，填充材料為導電導熱材質；將電子元件設置於印刷電路板遠離第一表面的一側並覆蓋於通孔上以使電子元件產生的熱量通過填充材料傳遞至散熱基板。
優選地，散熱基板由鋁材料製成。
優選地，散熱基板還包括與第一表面相反的第二表面，第一表面為平面，印刷電路板通過絲網印刷及燒結工藝形成於散熱基板的第一表面，第二表面為平面與鋸齒形的散熱鰭片二者之一。
優選地，印刷電路板包括介質層、設於介質層上的線路層、及設於線路層上的保護層，介質層形成於散熱基板之第一表面，通孔貫穿介質層、線路層及保護層，在保護層上預留焊墊，焊墊分別與電子元件及保護層接觸。
上述散熱結構中，印刷電路板的通孔內填充具有導電導熱性的填充材料，電子元件產生的熱量通過填充材料傳遞至散熱基板，以進行散熱，提高了系統的散熱性能。
100‧‧‧散熱結構
10‧‧‧散熱基板
11‧‧‧第一表面
12‧‧‧第二表面
20‧‧‧印刷電路板
21‧‧‧介質層
22‧‧‧通孔
23‧‧‧線路層
24‧‧‧保護層
25‧‧‧焊墊
26‧‧‧填充材料
30‧‧‧電子元件
31‧‧‧本體
32‧‧‧導線
40‧‧‧膠層
圖1所示為本發明第一具體實施方式之散熱結構示意圖。
圖2所示為具體實施方式之散熱結構製造方法的流程圖。
圖3所示為在散熱基板形成介質層及線路層，並設置通孔之示意圖。
圖4所示為在通孔內設置填充材料之示意圖。
圖5所示為在印刷電路板上設置保護層，並預留焊墊之示意圖。
圖6所示為將LED光源通過焊墊與印刷電路板電性連接之示意圖。
請參照圖1，本發明之散熱結構100包括散熱基板10、印刷電路板20、填充材料26及電子元件30。在本實施方式中，電子元件30為 LED光源。電子元件30在工作時產生熱量。印刷電路板20採用絲網印刷及燒結工藝在散熱基板10上，印刷電路板20具有通孔22，填充材料26將通孔22填滿，填充材料26為導電並導熱材質，電子元件30位於印刷電路板20上並覆蓋於通孔22上，電子元件30產生的熱量通過填充材料26傳導至散熱基板10進行散熱。
具體的，散熱基板10為鋁制的散熱片，呈長方形狀，其包括第一表面11及與第一表面相反的第二表面12，印刷電路板20通過絲網印刷及燒結工藝形成於第一表面11以與第一表面11接觸，第一表面11為平整的平面，第二表面12可以是平面，也可以是包括鋸齒形的散熱鰭片，便於更好的為電子元件30散熱。在本發明的其他實施方式中，散熱基板10也可以是其他具有散熱性的金屬材質，例如銅。
印刷電路板20包括介質層21、線路層23、保護層24及多個焊墊25，介質層21採用絲網印刷及燒結工藝形成於散熱基板10的第一表面11並預留有通孔22，線路層23採用絲網印刷及燒結工藝形成於介質層21，保護層24採用絲網印刷及燒結工藝形成於線路層23，通孔22貫穿介質層21、線路層23及保護層24，在保護層24上預留焊墊25，焊墊25分別與電子元件30及保護層24接觸。
在本實施方式中，電子元件30位於印刷電路板20遠離第一表面11的一側並覆蓋於通孔22上，其包括本體31及自本體31延伸的導線32，本體31通過膠層40電性連接於焊墊25，導線32與焊墊25電性連接，以實現電子元件30與印刷電路板20之間的電性連接。在本實施方式中，膠層40具有導電性，可以是銀膠。在本發明的其他實施方式中，電源及其他沒有散熱需求的元器件都可以固定於印 刷電路板20上，例如控制電路。
本發明提供的散熱結構100在印刷電路板20內設有通孔22，在通孔22內填充具有導電導熱性的填充材料26，以將電子元件30產生的熱量傳導至散熱基板10上，以進行散熱，提高了系統的散熱性能。
圖2所示為本發明之散熱結構100製造方法的一具體實施方式的流程圖。該散熱結構100製造方法，包括如下步驟：
步驟S100，在散熱基板10上印刷電路(如圖3a-圖3c)。在印刷電路板20上採用絲網印刷及燒結工藝形成厚膜介質層21，並在介質層21上預留通孔22，在介質層21上通過絲網印刷及燒結工藝形成厚膜線路層23。
步驟S200，在通孔22內設置填充材料26(如圖4)。本實施方式中，採用絲網印刷或填孔設備，再經燒結工藝在通孔22內設置填充材料26，填充材料26為導電並導熱材質。
步驟S300，設置保護層24並預留焊墊25(如圖5)。採用絲網印刷及燒結工藝或烘烤工藝在線路層23上形成保護層24，在保護層24上預留多個焊墊25。
步驟S400，在印刷電路板20上設置電子元件30(如圖6)。此步驟中，電子元件30設置於印刷電路板20遠離第一表面11的一側並覆蓋於通孔22上，電子元件30的本體31通過膠層40電性連接於焊墊25，並覆蓋於通孔22上，電子元件30的導線32通過焊墊25固定並電性連接於印刷電路板20。
本發明的散熱結構100製造方法將印刷電路板20內設置通孔22， 在通孔22內填充具有導電導熱性的填充材料26，以將電子元件30產生的熱量傳導至散熱基板10上，以進行散熱，提高了系統的散熱性能。
100‧‧‧散熱結構
10‧‧‧散熱基板
20‧‧‧印刷電路板
21‧‧‧介質層
22‧‧‧通孔
23‧‧‧線路層
24‧‧‧保護層
25‧‧‧焊墊
26‧‧‧填充材料
30‧‧‧電子元件
31‧‧‧本體
32‧‧‧導線
40‧‧‧膠層

Claims (10)

  1. 一種散熱結構，包括散熱基板、印刷電路板及電子元件，該電子元件在工作時產生熱量，該印刷電路板與該散熱基板的第一表面接觸，該印刷電路板具有通孔，該電子元件直接連接於該印刷電路板遠離該第一表面的一側的表面並覆蓋於該通孔上，該通孔內填滿填充材料，該填充材料為導電導熱材質，該電子元件產生的熱量通過該填充材料傳導至該散熱基板進行散熱。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，其中該印刷電路板通過絲網印刷及燒結工藝形成於該散熱基板的該第一表面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之散熱結構，其中該散熱基板由鋁材料製成。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之散熱結構，其中該散熱基板還包括與該第一表面相反的第二表面，該第一表面為平面，該第二表面為平面與鋸齒形的散熱鰭片二者之一。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，其中該印刷電路板包括介質層、設於該介質層上的線路層、及設於該線路層上的保護層，該介質層形成於該散熱基板之第一表面，該通孔貫穿該介質層、線路層及保護層，在該保護層上預留焊墊，該焊墊分別與該電子元件及保護層接觸。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之散熱結構，其中該線路層通過絲網印刷及燒結工藝形成於該介質層，該保護層通過絲網印刷及燒結工藝形成於該線路層。
  7. 一種散熱結構製造方法，該散熱結構製造方法包括：在散熱基板上的第一表面上形成印刷電路板並使該印刷電路板與該第一表面接觸； 在該印刷電路板上製作通孔；在該通孔內設置填充材料，該填充材料為導電導熱材質；將電子元件直接連接於印刷電路板遠離第一表面的一側的表面並覆蓋於該通孔上以使該電子元件產生的熱量通過該填充材料傳遞至該散熱基板。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之散熱結構製造方法，其中該散熱基板由鋁材料製成。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之散熱結構製造方法，其中該散熱基板還包括與該第一表面相反的第二表面，該第一表面為平面，該印刷電路板通過絲網印刷及燒結工藝形成於該散熱基板的該第一表面，該第二表面為平面與鋸齒形的散熱鰭片二者之一。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之散熱結構製造方法，其中該印刷電路板包括介質層、設於該介質層上的線路層、及設於該線路層上的保護層，該介質層形成於該散熱基板之第一表面，該通孔貫穿該介質層、線路層及保護層，在該保護層上預留焊墊，該焊墊分別與該電子元件及保護層接觸。
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