TWI701991B - 電路板結構 - Google Patents
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Abstract
一種電路板結構，包括一承載板及一圖案化線路層。圖案化線路層配置於承載板上，且圖案化線路層內具有至少一流體通道。流體通道具有一吸熱段與相對於吸熱段的一散熱段。一發熱源電性連接至圖案化線路層，且吸熱段鄰近發熱源。發熱源所產生的熱能從圖案化線路層傳遞至流體通道的吸熱段，且從吸熱段傳遞至散熱段進行散熱。
Description
本發明是有關於一種電路板結構，且特別是有關於一種具有較佳散熱效果的電路板結構。
一般來說，為了解決電路板結構的散熱問題，通常是將微流道製作在或將熱管嵌入於以環氧玻璃布層壓板（FR-4）為材料的介電基板內。然而，微流道或熱管仍需要透過其他介質或機構與發熱源結構性連接後，才能將發熱源所產生的熱傳地至外界。若使用的介質或傳熱的機構設計不佳，則會使電路板結構的散熱效果大打折扣，無法充分發揮微流道或是熱管的功能。
本發明提供一種電路板結構，適於承載至少一發熱源，可具有較佳地散熱效果。
本發明的電路板結構，其包括一承載板及一圖案化線路層。圖案化線路層配置於承載板上，且圖案化線路層內具有至少一流體通道。流體通道具有一吸熱段與相對於吸熱段的一散熱段。發熱源電性連接至圖案化線路層，且吸熱段鄰近發熱源。發熱源所產生的熱能從圖案化線路層傳遞至流體通道的吸熱段，且從吸熱段傳遞至散熱段進行散熱。
在本發明的一實施例中，上述的承載板為一絕緣基板，而圖案化線路層直接配置於承載板上。
在本發明的一實施例中，上述的絕緣基板的材質包括環氧玻璃布層壓板（FR-4）、環氧樹脂（Epoxy resin）、預浸材料（Prepreg, PP）或陶瓷。
在本發明的一實施例中，上述的電路板結構更包括一散熱塊，內埋於承載板內，且具有彼此相對的一第一表面與一第二表面。第一表面直接接觸圖案化線路層，而第二表面切齊承載板的一下表面。
在本發明的一實施例中，上述的電路板結構更包括一介電層以及一散熱鰭片。介電層配置於承載板的下表面上。散熱鰭片配置於介電層上，其中介電層位於承載板與散熱鰭片之間。
在本發明的一實施例中，上述的電路板結構更包括一介電層以及一散熱鰭片。介電層配置於圖案化線路層上。散熱鰭片配置於介電層上，其中介電層位於圖案化線路層與散熱鰭片之間。
在本發明的一實施例中，上述的承載板為一金屬基板，而金屬基板的材質包括銅、鋁或合金。
在本發明的一實施例中，上述的電路板結構更包括一介電層，配置於圖案化線路層與承載板之間。
在本發明的一實施例中，上述的介電層的導熱係數大於1 W/（m·K）。
在本發明的一實施例中，上述的電路板結構更包括一散熱鰭片，配置於承載板上。承載板位於圖案化線路層與散熱鰭片之間。
在本發明的一實施例中，上述的電路板結構更包括一黏著材料，配置於發熱源與圖案化線路層之間。
在本發明的一實施例中，上述的黏著材料包括焊料、導電膏或介電膏。
在本發明的一實施例中，上述的流體通道填充一散熱流體，而散熱流體循環於吸熱段與散熱段。
在本發明的一實施例中，上述的散熱流體為一介電流體，而介電流體包括液體或氣體。
在本發明的一實施例中，上述的至少一流體通道包括多個流體通道，且流體通道彼此分離地位於圖案化線路層內。
在本發明的一實施例中，上述的圖案化線路層的厚度介於10微米至75微米之間。
在本發明的一實施例中，上述的流體通道的孔徑介於5微米至 50微米之間。
在本發明的一實施例中，上述的發熱源包括至少一晶片或至少一封裝體。
在本發明的一實施例中，上述的發熱源於承載板上的正投影重疊於流體通道的吸熱段於承載板上的正投影。
在本發明的一實施例中，上述的發熱源以至少一打線電性連接至圖案化線路層。
基於上述，在本發明的電路板結構的設計中，圖案化線路層內具有流體通道，且流體通道的吸熱段鄰近發熱源。因此，發熱源所產生的熱能可從圖案化線路層傳遞至流體通道的吸熱段，且從吸熱段傳遞至散熱段進行散熱。如此一來，本發明的電路板結構可快速地將發熱源所產生的熱傳遞至外界，可具有較佳地散熱效果。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A是依照本發明的一實施例的一種電路板結構的剖面示意圖。圖1B是圖1A的電路板結構的側視示意圖。請同時參考圖1A與圖1B，在本實施例中，電路板結構100a包括一承載板110a及一圖案化線路層120。圖案化線路層120配置於承載板110a上，且圖案化線路層120內具有至少一流體通道（圖1B中示意地繪示四個流體通道122）。流體通道122具有一吸熱段123與相對於吸熱段123的一散熱段125。發熱源10電性連接至圖案化線路層120，且吸熱段123鄰近發熱源10。發熱源10所產生的熱能從圖案化線路層120傳遞至流體通道122的吸熱段123，且從吸熱段123傳遞至散熱段125進行散熱。
詳細來說，本實施例的承載板100a具體化為一絕緣基板，其中此絕緣基板的材質例如是環氧玻璃布層壓板（FR-4）、環氧樹脂（Epoxy resin）、預浸材料（Prepreg, PP）或陶瓷，但不以此為限。圖案化線路層120直接配置於承載板110a上，而流體通道122彼此分離地位於圖案化線路層120內。特別是，本實施例的圖案化線路層120是由3D列印所形成，其中未列印的地方即為流體通道122的位置。此處，圖案化線路層120的厚度T介於10微米至75微米之間，而流體通道122的孔徑D介於 5微米至50微米之間。較佳地，圖案化線路層120的厚度T為70微米，而流體通道122的孔徑D為18微米。
發熱源10可以是至少一晶片或至少一封裝體，其中發熱源10以至少一打線（圖1A中示意地繪示一條打線20）電性連接至圖案化線路層120，但並不以此為限。於其他未繪示的實施例中，發熱源亦可以覆晶的方式電性連接至圖案化線路層，此仍屬於本發明所欲保護的範圍。再者，本實施例的電路板結構100a還包括一黏著材料130，其中黏著材料130配置於發熱源10與圖案化線路層120之間。此處，黏著材料130例如是焊料、導電膏或介電膏，其中導電膏例如是銅膏、銀膏、碳膏、奈米銀或導電高分子材料，但並不以此為限。較佳地，如圖1A與圖1B所示，發熱源10於承載板110a上的正投影重疊於流體通道122的吸熱段123於承載板110a上的正投影。意即，發熱源10相對鄰近圖案化線路層120內的流體通道122。
此外，本實施例的流體通道122填充一散熱流體30，其中散熱流體30例如是一介電流體，而介電流體包括液體，如純水，或氣體。須說明的是，散熱流體30沒有完全填滿流體通道122，因此散熱流體30可自由地流動於流體通道122內。再者，本實施例的流體通道122的剖面形狀可例如是圓形、矩形、鋸齒狀、方波狀或弧形，但不以此為限。較佳地，流體通道122的管壁具有毛細結構，以使散熱流體30能夠循環於吸熱段123與散熱段125之間。
一般來說，將蒸發端置於較高溫度流體處，而將冷凝端置於較低溫流體處，此時熱傳現象便開始發生。熱流首先由高溫流體穿過金屬管壁傳給毛細結構，使毛細結構中的工作流體開始蒸發，同時蒸氣往熱管的冷凝端流動。由於熱管的冷凝端置於低溫流體處，所以當氣態的工作流體到達冷凝端時，便開始冷凝成液態的工作流體，同時熱量由氣態工作流體傳給毛細結構與金屬管壁，進而傳遞給冷凝端外部的低溫流體。冷凝後的液態工作流體因毛細現象從冷凝端流回蒸發端，如此工作流體循環不停，熱量就持續由高溫流體傳遞至低溫流體處。具體而言，當發熱源10所產生的熱能從圖案化線路層120傳遞至流體通道122的吸熱段123時，此部分的散熱流體30在吸熱能後溫度隨之升高。在熱對流的作用下，使得高溫散熱流體30流動到散熱段125，而散熱段125的低溫散熱流體30流動至吸熱段123以接收熱能。流動至散熱段125的高溫散熱流體30可與外界環境所提供的散熱氣流進行熱交換，使高溫的散熱流體30的溫度降低。溫度降低後的散熱流體30回流至吸熱段123，如此反覆循環，即可提升電路板結構100a的散熱效率。
由於本實施例的圖案化線路層120內具有流體通道122，且流體通道122的吸熱段123鄰近發熱源10。因此，發熱源10所產生的熱能可從圖案化線路層120傳遞至流體通道122的吸熱段123，且從吸熱段123傳遞至散熱段125進行散熱。相較於習知將微流道或熱管設置於介電基板內而言，本實施例的流體通道122更接近發熱源10且金屬的圖案化線路層120的導熱性能遠高於習知的介電基材，故無須額外設置特殊的傳導機構。簡言之，本實施例的電路板結構100a可快速地將發熱源10所產生的熱傳遞至外界，可具有較佳地散熱效果。
在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖2A是依照本發明的另一實施例的一種電路板結構的剖面示意圖。圖2B是圖2A的電路板結構的側視示意圖。請先同時參考圖1A、圖1B、圖2A以及圖2B，本實施例的電路板結構100b與圖1A的電路板結構100a相似，兩者的差異在於：本實施例的承載板110b具體化為一金屬基板，其中此金屬基板的材質包括銅、鋁或合金。再者，本實施例的電路板結構100b還更包括一介電層140，其中介電層140配置於圖案化線路層120與承載板110b之間。此處，介電層140的導熱係數大於1 W/（m·K）。發熱源10所產生的熱能除了能從圖案化線路層120傳遞至流體通道122進行散熱之外，亦可依序透過圖案化線路層120、介電層140及承載板110b而傳遞至外界環境進行散熱。如此一來，本實施例的電路板結構100b可快速地將發熱源10所產生的熱傳遞至外界，可具有較佳地散熱效果。
圖3是依照本發明的另一實施例的一種電路板結構的剖面示意圖。請同時參考圖1A以及圖3，本實施例的電路板結構100c與圖1A的電路板結構100a相似，兩者的差異在於：本實施例的電路板結構100c更包括一散熱塊150，其中散熱塊150內埋於承載板110a內，且具有彼此相對的一第一表面152與一第二表面154。此處，第一表面152直接接觸圖案化線路層120，而第二表面154切齊承載板110a的一下表面112。再者，電路板結構100c還包括一介電層160c以及一散熱鰭片170c。介電層160c配置於承載板110a的下表面112上，其中介電層160c的導熱係數大於1 W/（m·K）。散熱鰭片170c配置於介電層160c上，其中介電層160c位於承載板110a與散熱鰭片170c之間。
如圖3所示，發熱源10所產生的熱能除了能從圖案化線路層120傳遞至流體通道122進行散熱之外，亦可依序透過圖案化線路層120、散熱塊150、介電層160c及散熱鰭片170c而傳遞至外界環境進行散熱。如此一來，本實施例的電路板結構100c可快速地將發熱源10所產生的熱傳遞至外界，可具有較佳地散熱效果。
圖4是依照本發明的另一實施例的一種電路板結構的剖面示意圖。請同時參考圖1A以及圖4，本實施例的電路板結構100d與圖1A的電路板結構100a相似，兩者的差異在於：本實施例的電路板結構100d更包括一介電層160d以及一散熱鰭片170d。介電層160d配置於圖案化線路層120上，其中介電層160d的導熱係數大於1 W/（m·K）。散熱鰭片170d配置於介電層160d上，其中介電層160d位於圖案化線路層120與散熱鰭片170d之間。
如圖4所示，發熱源10所產生的熱能除了能從圖案化線路層120傳遞至流體通道122進行散熱之外，亦可依序透過圖案化線路層120、介電層160d及散熱鰭片170d而傳遞至外界環境進行散熱。如此一來，本實施例的電路板結構100d可快速地將發熱源10所產生的熱傳遞至外界，可具有較佳地散熱效果。
圖5是依照本發明的另一實施例的一種電路板結構的剖面示意圖。請同時參考圖2A以及圖5，本實施例的電路板結構100e與圖2A的電路板結構100b相似，兩者的差異在於：本實施例的電路板結構100e還包括一散熱鰭片170e，其中散熱鰭片170e配置於承載板110b上，且承載板110b位於圖案化線路層120與散熱鰭片170e之間。
如圖5所示，發熱源10所產生的熱能除了能從圖案化線路層120傳遞至流體通道122進行散熱之外，亦可依序透過圖案化線路層120、介電層140、承載板110b及散熱鰭片170e而傳遞至外界環境進行散熱。如此一來，本實施例的電路板結構100e可快速地將發熱源10所產生的熱傳遞至外界，可具有較佳地散熱效果。
值得一提的是，圖3、圖4及圖5中的散熱鰭片170c、170d、170e於承載板110a、110b上的正投影重疊於流體通道122的散熱段125於承載板110a、110b上的正投影。藉此，流動至散熱段125的高溫散熱流體30可透過散熱鰭片170c、170d、170e與外界環境所提供的散熱氣流進行熱交換，來達到快速散熱的目的。當然，於其他未繪示的實施例中，散熱鰭片於承載板上的正投影亦可重疊於流體通道的吸熱段於承載板上的正投影，此仍屬於本發明所欲保護的範圍。
綜上所述，在本發明的電路板結構的設計中，圖案化線路層內具有流體通道，且流體通道的吸熱段鄰近發熱源。因此，發熱源所產生的熱能可從圖案化線路層傳遞至流體通道的吸熱段，且從吸熱段傳遞至散熱段進行散熱。如此一來，本發明的電路板結構可快速地將發熱源所產生的熱傳遞至外界，可具有較佳地散熱效果。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10:發熱源
20:打線
30:散熱流體
100a、100b、100c、100d、100e:電路板結構
110a、:承載板
112:下表面
120:圖案化線路層
122:流體通道
123:吸熱段
125:散熱段
130:黏著材料
140:介電層
150:散熱塊
152:第一表面
154:第二表面
160c、160d:介電層
170c、170d、170e:散熱鰭片
D:孔徑
T:厚度
圖1A是依照本發明的一實施例的一種電路板結構的剖面示意圖。
圖1B是圖1A的電路板結構的側視示意圖。
圖2A是依照本發明的另一實施例的一種電路板結構的剖面示意圖。
圖2B是圖2A的電路板結構的側視示意圖。
圖3是依照本發明的另一實施例的一種電路板結構的剖面示意圖。
圖4是依照本發明的另一實施例的一種電路板結構的剖面示意圖。
圖5是依照本發明的另一實施例的一種電路板結構的剖面示意圖。
10:發熱源
20:打線
30:散熱流體
100a:電路板結構
110a:承載板
120:圖案化線路層
122:流體通道
123:吸熱段
125:散熱段
130:黏著材料
T:厚度
Claims (20)
- 一種電路板結構，適於承載至少一發熱源，該電路板結構包括：一承載板；以及一圖案化線路層，配置於該承載板上，該圖案化線路層內具有至少一流體通道，而該流體通道具有一吸熱段與相對於該吸熱段的一散熱段，其中該發熱源電性連接至該圖案化線路層，該吸熱段鄰近該發熱源，該發熱源所產生的熱能從該圖案化線路層傳遞至該流體通道的該吸熱段，且從該吸熱段傳遞至該散熱段進行散熱。
- 如申請專利範圍第1項所述的電路板結構，其中該承載板為一絕緣基板，而該圖案化線路層直接配置於該承載板上。
- 如申請專利範圍第2項所述的電路板結構，其中該絕緣基板的材質包括環氧玻璃布層壓板、環氧樹脂、預浸材料或陶瓷。
- 如申請專利範圍第2項所述的電路板結構，更包括：一散熱塊，內埋於該承載板內，且具有彼此相對的一第一表面與一第二表面，其中該第一表面直接接觸該圖案化線路層，而該第二表面切齊該承載板的一下表面。
- 如申請專利範圍第4項所述的電路板結構，更包括：一介電層，配置於該承載板的該下表面上；以及 一散熱鰭片，配置於該介電層上，其中該介電層位於該承載板與該散熱鰭片之間。
- 如申請專利範圍第2項所述的電路板結構，更包括：一介電層，配置於該圖案化線路層上；以及一散熱鰭片，配置於該介電層上，其中該介電層位於該圖案化線路層與該散熱鰭片之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的電路板結構，其中該承載板為一金屬基板，該金屬基板的材質包括銅、鋁或合金。
- 如申請專利範圍第7項所述的電路板結構，更包括：一介電層，配置於該圖案化線路層與該承載板之間。
- 如申請專利範圍第8項所述的電路板結構，其中該介電層的導熱係數大於1W/(m．K)。
- 如申請專利範圍第7項所述的電路板結構，更包括：一散熱鰭片，配置於該承載板上，其中該承載板位於該圖案化線路層與該散熱鰭片之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的電路板結構，更包括：一黏著材料，配置於該發熱源與該圖案化線路層之間。
- 如申請專利範圍第11項所述的電路板結構，其中該黏著材料包括焊料、導電膏或介電膏。
- 如申請專利範圍第1項所述的電路板結構，其中該流體通道填充一散熱流體，而該散熱流體循環於該吸熱段與該散熱段。
- 如申請專利範圍第13項所述的電路板結構，其中該散熱流體為一介電流體，而該介電流體包括液體或氣體。
- 如申請專利範圍第1項所述的電路板結構，其中該至少一流體通道包括多個流體通道，該些流體通道彼此分離地位於該圖案化線路層內。
- 如申請專利範圍第1項所述的電路板結構，其中該圖案化線路層的厚度介於10微米至75微米之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的電路板結構，其該流體通道的孔徑介於5微米至50微米之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的電路板結構，其中該至少一發熱源包括至少一晶片或至少一封裝體。
- 如申請專利範圍第1項所述的電路板結構，其中該發熱源於該承載板上的正投影重疊於該流體通道的該吸熱段於該承載板上的正投影。
- 如申請專利範圍第1項所述的電路板結構，其中該發熱源以至少一打線電性連接至該圖案化線路層。
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