TWM575954U

TWM575954U - 一種具有散熱結構之電路板

Info

Publication number: TWM575954U
Application number: TW107214984U
Authority: TW
Inventors: 王金勝; 黃培彰
Original assignee: 欣興電子股份有限公司
Priority date: 2018-11-02
Filing date: 2018-11-02
Publication date: 2019-03-21
Also published as: CN209526941U

Abstract

一種具有散熱結構之電路板，包含基板以及金屬散熱結構。基板具有第一表面、第二表面及穿孔。穿孔貫穿基板，且包含通道區及凹槽區分別連接第一表面及第二表面。通道區具有第一寬度，凹槽區具有第二寬度，且第一寬度與第二寬度不同。金屬散熱結構位於穿孔中。金屬散熱結構包含第一金屬結構、第二金屬結構及第三金屬結構。第一金屬結構位於通道區，第二金屬結構位於凹槽區，且第三金屬結構位於第一金屬結構與第二金屬結構之間。

Description

一種具有散熱結構之電路板

本新型是有關於一種具有散熱結構之電路板。

在線路結構中的電子元件(例如晶片)在運作時會產生熱能，所以通常還會配置散熱塊(heat-dissipation block)以將電子元件所產生的熱能傳導至線路結構外。目前電路板中的散熱結構通常使用金屬塊(例如銅塊)直接壓合於基板上的開口中。然而，上述散熱結構中，銅塊加工不易且良率低，因此需要一種新穎的散熱結構以解決上述問題。

根據本新型之各種實施方式，提供一種具有散熱結構之電路板，包含基板以及金屬散熱結構。基板具有第一表面、第二表面及穿孔。穿孔貫穿基板，且包含通道區及凹槽區分別連接第一表面及第二表面。通道區具有第一寬度，凹槽區具有第二寬度，且第一寬度與第二寬度不同。金屬散熱結構位於穿孔中。金屬散熱結構包含第一金屬結構、第二金屬結構及第三金屬結構。第一金屬結構位於通道區，第二金屬結構位於凹槽區，且第三金屬結構位於第一金屬結構與第二金屬結構之間。

根據本新型之某些實施方式，基板包含絕緣板、金屬板或具有線路層之電路板。

根據本新型之某些實施方式，通孔區具有第一側壁，且第一側壁與第一金屬結構之間包含導電層。

根據本新型之某些實施方式，具有散熱結構之電路板更包含樹脂材料位於第一金屬結構與導電層之間。

根據本新型之某些實施方式，凹槽區具有第二側壁，且第三金屬結構位於第二側壁與第二金屬結構之間。

根據本新型之某些實施方式，第一金屬結構具有第三表面接觸第三金屬結構，且第三表面具有粗糙微結構。

根據本新型之某些實施方式，第二金屬結構包含金屬膏或電鍍金屬。

根據本新型之某些實施方式，第三金屬結構包含化學電鍍金屬或濺鍍金屬。

根據本新型之某些實施方式，第三金屬結構包含化學鍍銅。

根據本新型之某些實施方式，具有散熱結構之電路板更包含電子元件與金屬散熱結構接觸。

100‧‧‧基板

102‧‧‧核心板

110‧‧‧第一線路層

120‧‧‧第二線路層

130‧‧‧導電層

140‧‧‧樹脂材料

200‧‧‧穿孔

210‧‧‧通道區

220‧‧‧凹槽區

202‧‧‧間隙

212‧‧‧第一側壁

222‧‧‧第二側壁

300‧‧‧金屬散熱結構

310‧‧‧金屬塊

311‧‧‧頂部部分

312‧‧‧底部部分

314‧‧‧第一金屬結構

320‧‧‧第二金屬結構

330‧‧‧第三金屬結構

410‧‧‧第一光阻層

420‧‧‧第二光阻層

422‧‧‧側壁

500‧‧‧電子元件

1000‧‧‧具有散熱結構之電路板

D1‧‧‧間距

S1‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

S3‧‧‧第三表面

W1‧‧‧第一寬度

W2‧‧‧第二寬度

W3、W4‧‧‧寬度

當讀到隨附的圖式時，從以下詳細的敘述可充分瞭解本揭露的各方面。值得注意的是，根據工業上的標準實務，各種特徵不是按比例繪製。事實上，為了清楚的討論，各種特徵的尺寸可任意增加或減少。

第1圖為根據本新型之某些實施方式繪示的具有散熱結構的電路板的剖面圖。

第2圖為第1圖之具有散熱結構的電路板組裝電子元件的剖面示意圖。

第3-9圖繪示本新型某些實施方式之具有散熱結構的電路板在不同製程階段的剖面圖。

以下將以圖式揭露本新型之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本新型。也就是說，在本新型部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。並且為求清楚說明，元件之大小或厚度可能誇大顯示，並未依照原尺寸作圖。此外，為簡化圖示起見，一些習知慣用的結構與元件在圖示中將以簡單示意的方式繪示之。

在本文中使用空間相對用語，例如「下方」、「之下」、「上方」、「之上」等，這是為了便於敘述一元件或特徵與另一元件或特徵之間的相對關係，如圖中所繪示。這些空間上的相對用語的真實意義包含其他的方位。例如，當圖示上下翻轉180度時，一元件與另一元件之間的關係，可能從「下方」、「之下」變成「上方」、「之上」。此外，本文中所使用的空間上的相對敘述也應作同樣的解釋。

雖然下文中利用一系列的操作或步驟來說明在此揭露之方法，但是這些操作或步驟所示的順序不應被解釋為本新型的限制。例如，某些操作或步驟可以按不同順序進行及/或與其它步驟同時進行。此外，並非必須執行所有繪示的操作、步驟及/或特徵才能實現本新型的實施方式。此外，在此所述的每一個操作或步驟可以包含數個子步驟或動作。

第1圖為根據本新型之某些實施方式繪示的具有散熱結構的電路板1000的剖面圖。如第1圖所示，具有散熱結構的電路板1000包含基板100及金屬散熱結構300。具有散熱結構的電路板1000可以包含其他元件，將在以下敘述之。

請參照第1圖。基板100具有第一表面S1、第二表面S2及穿孔200。穿孔200貫穿基板100，並具有通道區210及凹槽區220分別連接第一表面S1及第二表面S2。在各種實施方式中，通道區210具有第一寬度W1，凹槽區220具有第二寬度W2，且第一寬度W1與第二寬度W2不同。在某些實施方式中，第二寬度W2可以大於第一寬度W1。在其他實施方式中，第一寬度W1可以大於第二寬度W2。在某些實施方式中，通道區210具有第一側壁212，凹槽區220具有第二側壁222，且第一側壁212與第二側壁222之間具有水平間距D1。在某些實施例中，間距D1為約150至約300微米，例如為約160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280或290微米，但不限於此。在其他實施例中，間距D1也可以視需求選擇其他合適的大小。在各種實施方式中，基板100可以包含絕緣板、金屬板或具有線路層之電路板。在某些實施方式中，基板100可以包含單面電路板、雙面電路板或多層電路板。在某些實施例中，基板100包含核心板102、第一線路層110及第二線路層120，如第1圖所示。

請繼續參照第1圖。金屬散熱結構300位於穿孔200中，且金屬散熱結構300包含第一金屬結構314、第二金屬結構320及第三金屬結構330。第一金屬結構314位於穿孔200的通道區210中。在某些實施方式中，具有散熱結構的電路板1000包含導電層130位於通道區210的第一側壁212與第一金屬結構314之間。在其他實施方式中，具有散熱結構的電路板1000更包含樹脂材料140位於第一金屬結構314與導電層130之間。在某些實施方式中，第一金屬結構314具有第三表面S3接觸第三金屬結構330，且第三表面S3具有粗糙微結構。在各種實施方式中，第一金屬結構314可以為任何具有良好熱傳導率的金屬，例如金、銅或鋁，但不限於此。在某些實施方式中，第一金屬結構314具有寬度W3，且寬度W3小於通道區210的第一寬度W1。

第二金屬結構320位於穿孔200的凹槽區220中。在各種實施方式中，第二金屬結構320可以為任何具有良好熱傳導率的金屬。在某些實施方式中，第二金屬結構320包含金屬膏或電鍍金屬，例如金、銅或鋁，但不限於此。在某些實施方式中，第二金屬結構320的材料可以與第一金屬結構314相同。在某些實施方式中，第二金屬結構320具有寬度W4，且寬度W4小於凹槽區220的第二寬度W2。

第三金屬結構330位於第一金屬結構314與第二金屬結構320之間。如第1圖所示，在某些實施方式中，第三金屬結構330位於凹槽區220的第二側壁222與第二金屬結構320之間。在各種實施方式中，第三金屬結構330可以為任何具有良好熱傳導率的金屬。在某些實施方式中，第三金屬結構330包含化學電鍍金屬或濺鍍金屬，例如金、銅或鋁，但不限於此。在某些實施方式中，第三金屬結構330的材料可以與第一金屬結構314及第二金屬結構320相同。在某些實施例中，第一金屬結構314可以為銅塊，第二金屬結構320可以為電鍍銅，第三金屬結構330可以為化學鍍銅。在其他實施例中，第一金屬結構314可以為電鍍銅，第二金屬結構320可以為銅塊，第三金屬結構330可以為化學鍍銅。

請參照第2圖。在某些實施方式中，具有散熱結構之電路板1000更包含電子元件500，例如晶片，但不限於此。在某些實施方式中，電子元件500可以與金屬散熱結構300接觸。例如，電子元件500設置成與第一金屬結構314或第二金屬結構320接觸。在某些實施方式中，電子元件500可以與第一線路層110、第二線路層120或其他內層線路(未繪示)電性連接。電子元件500運作時產生的熱能可以藉由金屬散熱結構300的導熱特性傳遞至電路板外散出，因此可以保持電子元件500之工作效能並維持其壽命。

以下將搭配第3-9圖說明根據本新型之一實施方式之具有散熱結構的電路板1000的製造方法。應了解到，已敘述過的元件材料及連接關係將不再重複贅述，合先敘明。

首先，請參照第3圖。在某些實施方式中，提供基板100。基板100可以包含核心板102、第一線路層110及第二線路層120。在某些實施方式中，第一線路層110及第二線路層120可以為銅箔(copper foil)。

請參照第4圖。在某些實施方式中，形成穿孔200貫穿基板100，且穿孔200連接基板100的第一表面S1及第二表面S2。在某些實施方式中，形成穿孔200的方法可以包含機械鑽孔(mechanical drill)製程、雷射鑽孔(laser drill)製程或其他合適的製程。如第4圖所示，穿孔200具有第一寬度W1及第一側壁212。

請參照第5圖。在某些實施方式中，形成導電層130於穿孔200的第一側壁212。在某些實施方式中，導電層130可以連接第一線路層110及第二線路層120。在某些實施方式中，導電層130可以藉由沉銅製程形成。之後，置入金屬塊310於穿孔200中。可以利用任何合適的方法將金屬塊310固定在穿孔200中。在某些實施方式中，金屬塊310與導電層130之間具有間隙202。更詳細地說，在某些實施方式中，金屬塊310的底部部分311具有寬度W3，且寬度W3小於穿孔200的第一寬度W1，金屬塊310的頂部部分312具有寬度W3’，且寬度W3’大於穿孔200的第一寬度W1，以將金屬塊310固定於穿孔200中。在其他實施方式中，金屬塊310的頂部部分312可以突出於第二線路層120，以將金屬塊310固定於穿孔200中。

請參照第6圖。在某些實施方式中，填充樹脂材料140於間隙202中，以完全固定金屬塊310。之後，可以對基板100進行表面處理，使得基板100及金屬塊310獲得平整的表面。在某些實施方式中，表面處理可以包含刷磨、研磨或化學機械研磨(Chemical-Mechanical Polishing，CMP)，但不限於此。

請參照第7圖。在某些實施方式中，由第二表面S2向第一表面S1移除一部分第二線路層120、一部分核心板102、一部分導電層130、一部分樹脂材料140及一部分金屬塊310，以形成凹槽區220及第一金屬結構314。如第7圖所示，凹槽區220具有第二寬度W2及第二側壁222。可以使用任何合適的方法形成凹槽區220。

請參照第8圖。在某些實施方式中，分別形成第一光阻層410及第二光阻層420於第一線路層110之下及第二線路層120之上。在某些實施方式中，第一光阻層410及第二光阻層420可以包含乾膜(dry film)光阻，但不限於此。在某些實施方式中，第二光阻層420的側壁422與穿孔200的第一側壁212之間的水平間距D1為約150-300微米。在其他實施方式中，間距D1也可以視需求選擇其他合適的大小。間距D1及凹槽區220第二寬度W2的大小將在後續製程中影響電鍍的品質。

請繼續參照第8圖。在某些實施方式中，形成第三金屬結構330於凹槽區220中。在某些實施方式中，可以藉由化學電鍍製程或濺鍍製程形成第三金屬結構330。在某些實施方式中，在形成第三金屬結構330之前，可對第一金屬結構314進行表面處理，以去除第一金屬結構314的第三表面S3上的汙染物，並使及第三表面S3變得粗糙，以利於使用化學電鍍製程或濺鍍製程形成第三金屬結構330。在某些實施方式中，表面處理可以包含微蝕(micro-etching)，但不限於此。在某些實施例中，第一金屬結構314的第三表面S3具有粗糙微結構。

請參照第9圖。在某些實施方式中，形成第二金屬結構320於第三金屬結構330之上，並填滿凹槽區220。在某些實施方式中，第二金屬結構320可以藉由電鍍製程形成。在其他實施方式中，第二金屬結構320可以藉由填入金屬膏，例如銅膏而形成。最後，去除第一光阻層410及第二光阻層420即可形成如第1圖所示之具有散熱結構之電路板1000。

如上所述，根據本新型的實施方式，提供一種具有散熱結構的電路板。本新型的散熱結構包含第一金屬結構、第二金屬結構及第三金屬結構。第一金屬結構與第二金屬結構具有不同的寬度，且第三金屬結構位於第一金屬結構與第二金屬結構之間。在現有技術中，通常僅使用單一金屬塊(例如銅塊)直接置入基板中作為散熱結構，之後再填充樹脂材料固定，因此可能產生雙面盲孔以及孔內具有氣泡的問題。本新型之具有散熱結構的電路板是將散熱結構分為三部分形成(即第一金屬結構、第二金屬結構及第三金屬結構)，因此可避免上述問題，並且具有良好的散熱效果及可靠性。

雖然本新型已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本新型，任何熟習此技藝者，在不脫離本新型之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種具有散熱結構之電路板，包含：一基板，具有一第一表面、一第二表面及一穿孔貫穿該基板，其中該穿孔包含一通孔區及一凹槽區分別連接該第一表面及該第二表面，其中該通孔區具有一第一寬度，該凹槽區具有一第二寬度，且該第一寬度與該第二寬度不同；以及一金屬散熱結構，位於該穿孔中，其中該金屬散熱結構包含：一第一金屬結構，位於該通孔區；一第二金屬結構，位於該凹槽區；以及一第三金屬結構，位於該第一金屬結構與該第二金屬結構之間。
如請求項1所述之具有散熱結構之電路板，其中該基板包含絕緣板、金屬板或具有線路層之電路板。
如請求項1所述之具有散熱結構之電路板，其中該通孔區具有一第一側壁，且該第一側壁與該第一金屬結構之間包含一導電層。
如請求項3所述之具有散熱結構之電路板，其中更包含一樹脂材料位於該第一金屬結構與該導電層之間。
如請求項1所述之具有散熱結構之電路板，其中該凹槽區具有一第二側壁，且該第三金屬結構位於該第二側壁與該第二金屬結構之間。
如請求項1所述之具有散熱結構之電路板，其中該第一金屬結構具有一第三表面接觸該第三金屬結構，且該第三表面具有一粗糙微結構。
如請求項1所述之具有散熱結構之電路板，其中該第二金屬結構包含一金屬膏或一電鍍金屬。
如請求項1所述之具有散熱結構之電路板，其中該第三金屬結構包含一化學電鍍金屬或一濺鍍金屬。
如請求項8所述之具有散熱結構之電路板，其中該第三金屬結構包含化學鍍銅。
如請求項1所述之具有散熱結構之電路板，其中更包含一電子元件與該金屬散熱結構接觸。