具有内嵌陶瓷导热块及镂空覆铜层的高导热电路板制造技术

本发明专利技术公开了一种具有内嵌陶瓷导热块及镂空覆铜层的高导热电路板，主要包括：电路基板本体、对应嵌入电路基板本体贯穿孔中的散热陶瓷块、将散热陶瓷块嵌入固定于电路基板本体的贯穿孔中的固定部、金属电路层及镂空高导热金属层。电路基板本体包括介电材料层，分别镀设有金属电路层以及镂空高导热金属层，镂空高导热金属层的镂空部对应于固定部及部分散热陶瓷块，另，散热陶瓷块导热系数高于介电材料层，镂空高导热金属层的导热系数高于散热陶瓷块，透过固定部及部分散热陶瓷块暴露于外，因而有效改善进行高温烘烤时发生爆板的问题。而有效改善进行高温烘烤时发生爆板的问题。而有效改善进行高温烘烤时发生爆板的问题。

【技术实现步骤摘要】
具有内嵌陶瓷导热块及镂空覆铜层的高导热电路板


[0001]本专利技术涉及一种高导热电路板，尤其是一种具有内嵌陶瓷导热块及镂空覆铜层的高导热电路板。

技术介绍

[0002]印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)是以铜箔基板为主要关键基础材料，用以供装设电子元件，该铜箔基板一般多以介电材料做为绝缘层，以铜箔形成的导线为导电材料层，并将导电材料层布局于该介电绝缘层而成。其中介电材料又多以纸质、电木板、玻璃纤维板、橡胶以及其他种类高分子等绝缘材料经树脂含浸形成为主。
[0003]由于一般印刷电路板的铜箔基板绝缘层材料多为介电材料，并不是热的良好导体，使得高发热元件所产生的热能都积聚在靠近高功率元件的附近，让运作环境非常不理想。同时，过多的热堆积通常也导致印刷电路板的膨胀，但印刷电路板和电路元件间的热膨胀系数不一，也势必会造成因热应力而让接点产生受损的风险。
[0004]为解决上述问题，中国台湾专利技术专利I670998以及I690246号中揭露一种镶嵌结构，以增加散的高导热热陶瓷块嵌入介电材料例如俗称的FR4板中的方式，将高发热元件布局在高导热陶瓷块上方，可有效将高发热元件所产生的热能透过底部的高导热层(也就是铜) 导出，以有效提升整体散热效果。据此，目前在制作具有散热陶瓷块的印刷电路板时，主要是将环氧树脂胶填入散热陶瓷块的外周缘与FR
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4介电材料层之间的间隙，胶材固化后，即可将散热陶瓷块稳固结合于FR
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4介电材料层。然而，在实作过程中发现，当印刷电路板完成散热陶瓷块设置并进入回焊机后，回焊机的高温会导致可能埋藏于高导热陶瓷块或环氧树脂胶中的水分被汽化/或部分化合物材料释出，进而因为气体或水气局部释出，造成镶嵌有陶瓷块的FR
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4介电材料层与下方的覆铜层间膨胀撑开形成爆板状态。
[0005]为解决上述因气体与水气的产生造成FR
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4介电材料层和覆铜层间膨胀撑开形成爆板状态的问题，申请人逐步进行修改，参考图1所示，申请人尝试将覆铜板网目化，也就是在覆铜板上大量穿孔，使得底部的铜板1(高导热层)网目化，网目化后的铜板1具有多孔洞10及缝隙，其中部分与散热陶瓷块2对应的孔洞10及缝隙可让上述中的气体与水气快速排出，因此不会发生有爆板的情况；然而相对地，也因为铜板网目化，使得可导热的铜减少，使得导热效果大幅降低而无法改善先前因高发热元件所产生的热能都积聚在靠近高功率元件的附近而产生高温操作环境的问题。
[0006]考虑上述避免爆板但导热效果降低的结构问题，请参考图2，申请人进一步将覆铜板改为纵横开槽结构，主要是在铜板1上以开槽12方式让气体与水气快速排出，而开槽12 的位置以横向与纵向方式通过每一个散热陶瓷块2，因此铜板1对应于散热陶瓷块2的位置上则呈现十字的开槽12样式。虽然透过铜板1对应于散热陶瓷块2位置的纵横交织开槽12，确实可以解决上述因气体与水气导致爆板的问题，也减少前一方案中，覆铜被大量减少的热传导劣化问题，但仍导致下列两个缺失：首先，散热陶瓷块2的中心位置，通常也正是上方高发热元件布局的核心位置，却因开槽12经过而无法透过铜板1进行散热，因此仍会造成局
部区域的热蓄积及热流不均匀分布，导热效果则相对降低，无法有效达到改善先前因高发热元件产生的热积聚而受损的风险；更值得一提的是，由于开槽12样式呈现十字并串联每一个散热陶瓷块2，因此每四个散热陶瓷块2之间受到开槽12十字分割的影响而产生散热独立区域3，一旦此散热独立区域3没有恰好被螺丝固定或导热胶妥善黏结到后方的散热鳍片(图未示)，就会导致每一个独立区块的散热效率不同，且因铜板1 被分割成多个热孤岛，无法确保大范围的平均散热。
[0007]因此，如何能让印刷电路板在完成散热陶瓷块设置并进入回焊机后，不会因为气体或水气释出而爆板，又可以持续确保嵌有散热陶瓷块的电路板的导热散热效果，则为本专利技术所要达到的目的。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的上述不足，根据本专利技术的实施例，希望提供一种具有内嵌陶瓷导热块及镂空覆铜板的高导热电路板，旨在实现如下专利技术目的：(1)利用高导热金属层的镂空部对应于固定部及部分散热陶瓷块，解决回焊机高温烘烤时气体释出爆板的问题，提升产品良率；(2)确保每一个散热陶瓷块底部均具备导热金属层，确保散热陶瓷块中央位置被良好导热连接覆铜板，使发热元件所发热能快速确实排出以达到较佳的散热效果；(3)覆铜板除镂空部外均完整相连，使得整片电路板的热能都可以轻易藉由后方散热鳍片排出，解决热孤岛的散热不均问题。
[0009]根据实施例，本专利技术提供的一种具有内嵌陶瓷导热块及镂空覆铜层的高导热电路板，包括：一电路基板本体，包含一第一上板面和相反于前述第一上板面的一第一下板面，以及，该电路基板本体上形成有至少一个贯穿前述第一上板面和第一下板面的贯穿孔，其中该电路基板本体包括至少一层介电材料层；至少一个对应嵌入上述贯穿孔中的散热陶瓷块，包含一第二上板面与一第二下板面，前述散热陶瓷块导热系数高于上述介电材料层；至少一个将上述散热陶瓷块嵌入固定于上述电路基板本体的贯穿孔中的固定部，并使得前述第二下板面分别对应于上述第一下板面，其中前述电路基板本体具有连结上述第一上板面和上述第一下板面且环绕出上述贯穿孔的穿孔内缘，且上述散热陶瓷块具有连结上述第二上板面和上述第二下板面的外周缘，以及上述固定部为介于上述穿孔内缘和上述外周缘之间，供将两者固定介接的固定材料；一镀设于上述第一上板面和上述第二上板面上的金属电路层，供设置复数电路元件，其中前述电路元件中至少包括一个高功率元件，以及上述高功率元件系供设置于上述第二上板面上的金属电路层处；以及一设置于上述第一下板面和上述第二下板面下方的镂空高导热金属层，其中该镂空高导热金属层的导热系数高于上述散热陶瓷块，以及上述镂空高导热金属层至少形成有复数对应于前述固定部的镂空部，使得上述固定部和上述散热陶瓷块的至少部分透过上述镂空部被暴露。
[0010]相对于现有技术，本专利技术由于镂空部的特殊设计，一方面将固定部的部分暴露，使得其间可能释出的气体和水汽可以找到通道释放，彻底解决爆板问题而明显提升制造良率，同时也使得制造成本有效降低；尤其是镂空孔避开内嵌陶瓷导热块的中心，让发热元件所发的热能被有效导出，确保最终电路板产品的工作效能；且没有将覆铜部分切割为热孤岛，使得后方加装的散热鳍片只要多处良好导热接触覆铜板，就可以将电路板所传来的热能完整携出，没有散热不均匀的问题，使得高温发热元件可以在理想温度环境运作。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，前述具有内嵌陶瓷导热块及镂空覆铜层的高导热电路板中，上述固定部是以树脂胶填入固化形成的、挠性大于上述散热陶瓷块的机械缓冲混合材料。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，前述具有内嵌陶瓷导热块及镂空覆铜层的高导热电路板中，上述电路基板本体是包括多层介电材料层和多层金属导电层的多层电路板。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，前述具有内嵌陶瓷导热块及镂空覆铜层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有内嵌陶瓷导热块及镂空覆铜层的高导热电路板，其特征是，包括：一电路基板本体，包含一第一上板面和相反于前述第一上板面的一第一下板面，以及，该电路基板本体上形成有至少一个贯穿前述第一上板面和第一下板面的贯穿孔，其中该电路基板本体包括至少一层介电材料层；至少一个对应嵌入上述贯穿孔中的散热陶瓷块，包含一第二上板面与一第二下板面，前述散热陶瓷块导热系数高于上述介电材料层；至少一个将上述散热陶瓷块嵌入固定于上述电路基板本体的贯穿孔中的固定部，并使得前述第二下板面分别对应于上述第一下板面，其中前述电路基板本体具有连结上述第一上板面和上述第一下板面且环绕出上述贯穿孔的穿孔内缘，且上述散热陶瓷块具有连结上述第二上板面和上述第二下板面的外周缘，以及上述固定部为介于上述穿孔内缘和上述外周缘之间，供将两者固定介接的固定材料；一镀设于上述第一上板面和上述第二上板面上的金属电路层，供设置复数电路元件，其中前述电路元件中至少包括一个高功率元件，以及上述高功率元件系供设置于上述第二上板面上的金属电...

【专利技术属性】
技术研发人员：余河洁，廖陈正龙，林俊佑，黄安正，陈昆赐，徐文杰，钟昭仪，胡乃玺，
申请(专利权)人：上海钊辉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：