CN111615293A - 线路板模块及其散热板结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种线路板模块及其散热板结构，其中散热板结构包括一第一板体、一第二板体、一热传递层以及一缓冲液体。第一板体具有一第一内表面，且第一内表面上具有多个第一金属凸块。第二板体与第一板体对应接合，以于其间形成一容置腔，其中第二板体具有一第二内表面，且第二内表面上具有多个第二金属凸块。热传递层设置于容置腔内，且位于多个第一金属凸块与多个第二金属凸块之间。缓冲液体填充于容置腔内的剩余空间。借此，散热板结构能够符合轻薄电子产品的设计要求，且能有效地从热源带走热量。

Description

线路板模块及其散热板结构

技术领域

本发明涉及一种散热结构，特别是涉及一种散热板结构，以及使用其的线路板模块。

背景技术

因应5G时代的来临，对高频高速产品(如天线)的效能要求不断提升，不仅需要加快信号的传递速度，还要避免信号在传递过程中发生损耗而导致信号完整性下降。此外，随着电子产品不断朝向轻薄小型化和高效能化的趋势发展，如何在有限的内部空间内对电子组件进行有效散热，即利用散热结构将电子组件运行过程中所产生的热量带走，成为本领域必须解决的问题之一；举例来说，在规划散热途径时不单单是聚焦在X-Y方向上，也要考虑Z方向的热传导对整体散热效能的贡献。

在散热过程中，散热结构可直接与电子组件接触或与电子组件保持一间隙。举例来说，可将石墨、金属或石墨/金属散热片直接贴在高功率电子组件(如处理器)上，或贴在相邻的其他零件(如背盖)上，以将热量从电子组件上带走；此外，也可将高功率电子组件(如发光二极管)设置在热管上，以通过热管将热量先从电子组件转移至散热结构(如散热鳍片)，再从散热结构逸散至外部。

前述散热片虽然能够对运行中的电子组件起到及时降温的作用，但其散热能力仍有改善的空间，且不利于轻薄化的设计；另外，热管的成本较高，且需要配合另外的散热结构来进行散热。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种散热板结构，其在XYZ三个方向上都有优异的热传递效果；并且，提供一种使用此散热板结构的线路板模块。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种线路板模块，其包括一散热板结构、一高频高速线路板以及一导热件。所述散热板结构包括一第一板体、一第二板体、一热传递层以及一缓冲液体；所述第一板体具有一第一内表面，且所述第一内表面上具有多个第一金属凸块；所述第二板体与所述第一板体对应接合，以于其间形成一容置腔，其中所述第二板体具有一第二内表面，且所述第二内表面上具有多个第二金属凸块；所述热传递层设置于所述容置腔内，且位于多个所述第一金属凸块与多个所述第二金属凸块之间；所述缓冲液体填充于所述容置腔内的剩余空间。所述高频高速线路板设置于所述散热板结构的所述第一板体上，其中所述高频高速线路板包括一介电基板以及至少一形成于所述介电基板上的功能线路层。所述导热件具有一第一端部以及一第二端部，所述第一端部与所述散热板结构的所述第一板体导热性连接，且所述第二端部设置于所述功能线路层的附近。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是，提供一种散热板结构，其包括一第一板体、一第二板体、一热传递层以及一缓冲液体；所述第一板体具有一第一内表面，且所述第一内表面上具有多个第一金属凸块；所述第二板体与所述第一板体对应接合，以于其间形成一容置腔，其中所述第二板体具有一第二内表面，且所述第二内表面上具有多个第二金属凸块；所述热传递层设置于所述容置腔内，且位于多个所述第一金属凸块与多个所述第二金属凸块之间；所述缓冲液体填充于所述容置腔内的剩余空间。

进一步地，多个所述第一金属凸块与多个所述第二金属凸块的位置呈交错设置。

进一步地，所述热传递层以一多孔层或连续层的形式存在。

进一步地，所述第一板体包括一第一基板层以及至少一形成于所述第一基板层上的第一金属层，且多个所述第一金属凸块形成于所述第一金属层上。

进一步地，所述第一板体具有至少一第一盲孔，所述第一盲孔贯穿所述第一基板层，且所述第一盲孔内填充有一导热材料。

进一步地，所述第一板体具有至少一第一通孔，所述第一通孔贯穿所述第一基板层与所述第一金属层，且所述第一通孔内填充有一导热材料。

进一步地，所述第二板体包括一第二基板层以及至少一形成于所述第二基板层上的第二金属层，且多个所述第二金属凸块形成于所述第二金属层上。

进一步地，所述第二板体具有至少一第二盲孔，所述第二盲孔贯穿所述第二基板层，且所述第二盲孔内填充有一导热材料。

进一步地，所述第二板体具有至少一第二通孔，所述第二通孔贯穿所述第二基板层与所述第二金属层，且所述第二通孔内填充有一导热材料。

进一步地，所述第一板体具有一第一内侧部以及至少一位于所述第一内侧部的一侧的第一外侧部，所述第二板体具有一第二内侧部以及至少一位于所述第二内侧部的一侧的第二外侧部，且所述容置腔形成于所述第一内侧部与所述第二内侧部之间。

进一步地，所述散热板结构还进一步包括至少一导热柱，至少一所述导热柱连接于所述第一外侧部与所述第二外侧部之间。

进一步地，所述散热板结构的厚度为0.2毫米至0.5毫米，多个所述第一金属凸块与多个所述第二金属凸块的平均高度为30微米至220微米。

本发明的其中一有益效果在于，本发明的散热板结构，其能通过“第一板体与第二板体对应接合，以于其间形成一容置腔，热传递层设置于容置腔内，且位于第一板体内表面的多个第一金属凸块与第二板体内表面的多个第二金属凸块之间，缓冲液体填充于容置腔内的剩余空间”的技术方案，以兼顾轻薄化、结构强度与散热能力，符合轻薄电子产品的设计要求。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明第一实施例的散热板结构的其中一结构示意图。

图2为本发明第一实施例的散热板结构的立体示意图。

图3为本发明第一实施例的散热板结构的另外一结构示意图。

图4为图1的IV部分的其中一放大示意图。

图5为图1的V部分的其中一放大示意图。

图6为图1的IV部分的另外一放大示意图。

图7为图1的V部分的另外一放大示意图。

图8为图1的IV部分的另外再一放大示意图。

图9为图1的V部分的另外再一放大示意图。

图10为本发明第二实施例的散热板结构的结构示意图。

图11为本发明的线路板模块的其中一结构示意图。

图12为本发明的线路板模块的另外一结构示意图。

图13为本发明的线路板模块的另外再一结构示意图。

图14为本发明的线路板模块的另外再一结构示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“线路板模块及其散热板结构”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的绘制，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。

第一实施例

参阅图1至图3所示，本发明第一实施例提供一种散热板结构1，其包括一第一板体11、一第二板体12、一热传递层13及一缓冲液体14。第一板体11与第二板体12的表面上都具有立体导热图案，第一板体11与第二板体12对应接合并共同围构出一密封的容置腔C，热传递层13设置于容置腔C内，缓冲液体14填充于容置腔C内的剩余空间。缓冲液体14可采用纯水，但不限制于此。

使用时，第一板体11能快速地将一热源所产生的热量向外导出并传递到容置腔C，而所导出的热量能在第一板体11与第二板体12上的立体导热图案、缓冲液体14与热传递层13的协同作用下，沿XY方向传递后再以大面积形式沿Z方向传递到第二板体12，随后从第二板体12逸散到外界。

进一步而言，第一板体11可作为吸热侧，第一板体11具有一第一外表面111及一相对于第一外表面111的第一内表面112，其中第一内表面112上具有多个第一金属凸块1121。第二板体12可作为散热侧，第二板体12具有一第二外表面121及一相对于第二外表面121的第二内表面122，其中第二内表面122上具有多个第二金属凸块1221。进一步而言，多个第一金属凸块1121可在第一板体11的第一内表面112上排成数组，多个第一金属凸块1121的分布面积可占第一内表面112面积的5％至30％。多个第二金属凸块1221可在第二板体12的第二内表面122上排成数组，多个第二金属凸块1221的分布面积可占第二内表面122面积的5％至30％。然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施例而并非用以限定本发明。根据实际需求，多个第一金属凸块1121与多个第二金属凸块1221也可采用其他规则的排列方式。

在本实施例中，第一板体11与第二板体12各可为一可挠性板体，例如可挠性PCB板。第一金属凸块1121与第二金属凸块1221可通过电镀或网印的方式形成，第一金属凸块1121与第二金属凸块1221的平均高度可为30微米至220微米。第一金属凸块1121与第二金属凸块1221的材质可为铜或其他高导热金属，第一金属凸块1121与第二金属凸块1221的材质可以相同或不同。第一金属凸块1121与第二金属凸块1221的外形可为方柱状或圆柱状，第一金属凸块1121与第二金属凸块1221的外形可以相同或不同。然而，本发明不以上述所举的例子为限。

参阅图1，并配合图4及图5所示，图4及图5显示第一板体11与第二板体12的一种实现方式。第一板体11可为单一金属形成，例如铜或其他高导热金属；根据实际需求，第一板体11也可为金属与高分子或高分子复合材料组成。进一步而言，第一板体11可包括一第一基板层11a及至少一形成于第一基板层11a上的第一金属层11b，且多个第一金属凸块1121形成于第一金属层11b上。第二板体12可包括一第二基板层12a及至少一形成于第二基板层12a上的第二金属层12b，且多个第二金属凸块1221形成于第二金属层12b上。值得注意的是，第一基板层11a与第二基板层12a能起到支撑作用，而第一金属层11b与第二金属层12b能起到吸放热作用。

参阅图6及图7，其显示第一板体11与第二板体12的另一种实现方式。如图6所示，在第一板体11包括一第一基板层11a上及两个分别形成于第一基板层11a的两相对表面上的第一金属层11b的架构下，可以在第一板体11上形成一或多个第一盲孔11c，其中第一盲孔11c贯穿第一基板层11a，并在第一盲孔11c内填充导热材料，以形成两个第一金属层11b之间的导热性连接。在第二板体12包括一第二基板层12a上及两个分别形成于第二基板层12a的两相对表面上的第二金属层12b的架构下，可以在第二板体11上形成一或多个第二盲孔12c，其中第二盲孔12c贯穿第二基板层11a，并在第二盲孔12c内填充导热材料，以形成两个第二金属层12b之间的导热性连接。借此，能提升整体的散热效率。

参阅图8及图9，其显示第一板体11与第二板体12的再一种实现方式。如图8所示，为了形成两个第一金属层11b之间的导热性连接，也可以在第一板体11上形成一或多个第一通孔11d，其中第一通孔11d贯穿第一基板层11a与第一金属层11b，并在第一通孔11d内填充导热材料。如图9所示，为了形成两个第二金属层12b之间的导热性连接，也可以在第二板体12上形成一或多个第二通孔12d，其中第二通孔12d贯穿第二基板层12a与第二金属层12b，并在第二通孔12d内填充导热材料。

在本实施例中，第一基板层11a与第二基板层12a的材料可为未改质或经改质的聚酰亚胺、未改质或经改质的液晶高分子或玻纤增强环氧树脂，其中经改质的聚酰亚胺与经改质的液晶高分子的分子链结构中可含有功能性单体(芳香族单体)；第一基板层11a与第二基板层12a的材料可以相同或不同。第一金属层11b与第二金属层12b的材料可为铜或其他高导热金属，第一金属层11b与第二金属层12b的材料可以相同或不同。第一和第二盲孔11c、12c或第一和第二通孔11d、12d内填充的导热材料可包含金属或金属基材料、碳系或碳基材料、或其组合。然而，本发明不以上述所举的例子为限。

在本实施例中，第一板体11与第二板体12可具有规则的形状，例如正方形及矩形。第一板体11与第二板体12可通过扩散接合的方式结合在一起，但不限制于此。为了构成容置腔C，第一板体11的第一内表面112与第二板体12的第二内表面122之间具有一环形挡墙15，且环形挡墙15环绕多个第一金属凸块1121与多个第二金属凸块1221。进一步而言，环形挡墙15的上半部可与第一板体11一体成型，环形挡墙15的下半部可与第二板体12一体成型，但不限制于此。在其他实施例中，环形挡墙15可以整个与第一板体11或第二板体12为一体。环形挡墙15的厚度可为3微米至6微米，以便于第一板体11与第二板体12的接合。

在本实施例中，如图1至图3所示，热传递层13可以多孔层或连续层的形式存在，热传递层13的材料可为高导热金属(如铜)、石墨或碳纤维；例如，热传递层13可为金属网、金属片、石墨片、石墨纸或碳纤维网。在热传递层13为多孔层的架构下，热传递层13的多个孔洞(未标号)可以呈矩阵排列，其中每一个孔洞的形状可为圆形、方形或其他多边形，且孔径可为25微米至200微米。然而，本发明不以上述所举的例子为限。值得注意的是，在热传递层13为多孔层的架构下，配合多个第一金属凸块1121与多个第二金属凸块1221的位置呈交错设置，可在容置腔C内提供多个热传递通道，而缓冲液体14可增加XY方向的热传递效果。较佳地，热传递层13、第一金属凸块1121与第二金属凸块1221互不接触。

第二实施例

参阅图10所示，本发明第二实施例提供一种散热板结构1，其包括一第一板体11、一第二板体12、一热传递层13及一缓冲液体14。第一板体11与第二板体12的表面上都具有立体导热图案，第一板体11与第二板体12对应接合并共同围构出一密封的容置腔C，热传递层13设置于容置腔C内，缓冲液体14填充于容置腔C内的剩余空间。本实施例与第一实施例的主要差异在于：散热板结构1还进一步包括至少一导热柱16。

在本实施例中，第一板体11具有一第一内侧部11P1及至少一位于第一内侧部11P1的一侧的第一外侧部11P2，第二板体12具有一第二内侧部12P1及至少一位于第二内侧部12P1的一侧的第二外侧部12P2。容置腔C连同其内部的热传递层13与缓冲液体14都设置于第一内侧部11P1与第二内侧部12P1之间，导热柱16则设置于第一外侧部11P2与第二外侧部12P2之间，且导热柱16的两端分别连接第一外侧部11P2与第二外侧部12P2。借此，可提高散热板结构1的结构稳定性和使用灵活性。

参阅图11至图14所示，本发明还进一步提供一种线路板模块M，其包括一具有前述构造的散热板结构1、一高频高速线路板2及一导热件3。高频高速线路板2设置于散热板结构1的第一板体11上，导热件3用于将高频高速线路板2上热源所产生的热量先导引到第一板体11，再进行有效散热。

在本实施例中，高频高速线路板2包括一介电基板21及至少一形成于介电基板21上的功能线路层22；功能线路层22可为一天线结构，但不限制于此。导热件3具有一第一端部31、一第二端部32及一连接于第一端部31与第二端部32的主体部33，其中第一端部31与第一板体11导热性连接，第二端部32设置于功能线路层22的附近。

进一步而言，如图11所示，高频高速线路板2的介电基板21可直接贴附于散热板结构1的第一板体11上；较佳地，介电基板21可通过印刷电路板工艺或软板工艺以形成于第一板体11上，但不限制于此。根据实际需求，也可使用一适当的导热连接接口(如导热胶)将介电基板21与第一板体11连接在一起。然而，本发明不以上述所举的例子为限。在此架构下，导热件3可以柱体形式存在，其中导热件3的第一端部31与主体部33都内埋于介电基板21中，且第一端部31直接接触到第一板体11；值得注意的是，导热件3的第二端部32从接近功能线路层22的位置突伸出介电基板21，以通过热对流的方式与功能线路层22进行热交换。

此外，如图12所示，高频高速线路板2的介电基板21可通过多个支撑柱4设置于散热板结构1的第一板体11的上方，即介电基板21与第一板体11之间可设有多个支撑柱4。在此架构下，导热件3可以柱体形式存在，其中导热件3的第一端部31与主体部33都内埋于介电基板21中，第一端部31直接接触到支撑柱4，并通过支撑柱4与第一板体11导热性连接，导热件3的第二端部32从接近功能线路层22的位置突伸出介电基板21；如此导热件3的第二端部32可与功能线路层22相邻设置，以通过热对流的方式与功能线路层22进行热交换。

此外，如图13及图14所示，在前述的两种架构下，导热件3可以带体形式存在，其中导热件3的第一端部31可从第一板体11延伸而形成，导热件3的主体部33以不接触到介电基板21的方式朝接近功能线路层22的方向延伸，以使第二端部32位于功能线路层22的附近，而不致影响到介电基板21中内部线路(图中未显示)的正常运作。

实施例的有益效果

本发明的其中一有益效果在于，本发明的散热板结构，其能通过“第一板体与第二板体对应接合，以于其间形成一容置腔，热传递层设置于容置腔内，且位于第一板体内表面的多个第一金属凸块与第二板体内表面的多个第二金属凸块之间，缓冲液体填充于容置腔内的剩余空间”的技术方案，以兼顾轻薄化、结构强度与散热能力，符合轻薄电子产品的设计要求。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的申请专利范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的申请专利范围内。

Claims (24)

1.一种散热板结构，其特征在于，所述散热板结构包括：

一第一板体，所述第一板体具有一第一内表面，且所述第一内表面上具有多个第一金属凸块；

一第二板体，所述第二板体与所述第一板体对应接合，以于其间形成一容置腔，其中所述第二板体具有一第二内表面，且所述第二内表面上具有多个第二金属凸块；

一热传递层，所述热传递层设置于所述容置腔内，且位于多个所述第一金属凸块与多个所述第二金属凸块之间；以及

一缓冲液体，所述缓冲液体填充于所述容置腔内的剩余空间。

2.如权利要求1所述的散热板结构，其特征在于，多个所述第一金属凸块与多个所述第二金属凸块的位置呈交错设置。

3.如权利要求1所述的散热板结构，其特征在于，所述热传递层以一多孔层或连续层的形式存在。

4.如权利要求1所述的散热板结构，其特征在于，所述第一板体包括一第一基板层以及至少一形成于所述第一基板层上的第一金属层，且多个所述第一金属凸块形成于所述第一金属层上。

5.如权利要求4所述的散热板结构，其特征在于，所述第一板体具有至少一第一盲孔，所述第一盲孔贯穿所述第一基板层，且所述第一盲孔内填充有一导热材料。

6.如权利要求4所述的散热板结构，其特征在于，所述第一板体具有至少一第一通孔，所述第一通孔贯穿所述第一基板层与所述第一金属层，且所述第一通孔内填充有一导热材料。

7.如权利要求1所述的散热板结构，其特征在于，所述第二板体包括一第二基板层以及至少一形成于所述第二基板层上的第二金属层，且多个所述第二金属凸块形成于所述第二金属层上。

8.如权利要求7所述的散热板结构，其特征在于，所述第二板体具有至少一第二盲孔，所述第二盲孔贯穿所述第二基板层，且所述第二盲孔内填充有一导热材料。

9.如权利要求7所述的散热板结构，其特征在于，所述第二板体具有至少一第二通孔，所述第二通孔贯穿所述第二基板层与所述第二金属层，且所述第二通孔内填充有一导热材料。

10.如权利要求1所述的散热板结构，其特征在于，所述第一板体具有一第一内侧部以及至少一位于所述第一内侧部的一侧的第一外侧部，所述第二板体具有一第二内侧部以及至少一位于所述第二内侧部的一侧的第二外侧部，且所述容置腔形成于所述第一内侧部与所述第二内侧部之间。

11.如权利要求10所述的散热板结构，其特征在于，所述散热板结构还进一步包括至少一导热柱，至少一所述导热柱连接于所述第一外侧部与所述第二外侧部之间。

12.如权利要求1所述的散热板结构，其特征在于，所述散热板结构的厚度为0.2毫米至0.5毫米，多个所述第一金属凸块与多个所述第二金属凸块的平均高度为30微米至220微米。

13.一种线路板模块，其特征在于，所述线路板模块包括：

一散热板结构，包括：

一第一板体，所述第一板体具有一第一内表面，且所述第一内表面上具有多个第一金属凸块；

一第二板体，所述第二板体与所述第一板体对应接合，以于其间形成一容置腔，其中所述第二板体具有一第二内表面，且所述第二内表面上具有多个第二金属凸块；

一热传递层，所述热传递层设置于所述容置腔内，且位于多个所述第一金属凸块与多个所述第二金属凸块之间；以及

一缓冲液体，所述缓冲液体填充于所述容置腔内的剩余空间；

一高频高速线路板，所述高频高速线路板设置于所述散热板结构的所述第一板体上，其中所述高频高速线路板包括一介电基板以及至少一形成于所述介电基板上的功能线路层；以及

一导热件，所述导热件具有一第一端部以及一第二端部，所述第一端部与所述散热板结构的所述第一板体导热性连接，且所述第二端部设置于所述功能线路层的附近。

14.如权利要求13所述的线路板模块，其特征在于，多个所述第一金属凸块与多个所述第二金属凸块的位置呈交错设置。

15.如权利要求13所述的线路板模块，其特征在于，所述热传递层以一多孔层或连续层的形式存在。

16.如权利要求13所述的线路板模块，其特征在于，所述第一板体包括一第一基板层以及至少一形成于所述第一基板层上的第一金属层，且多个所述第一金属凸块形成于所述第一金属层上。

17.如权利要求16所述的线路板模块，其特征在于，所述第一板体具有至少一第一盲孔，所述第一盲孔贯穿所述第一基板层，且所述第一盲孔内填充有一导热材料。

18.如权利要求16所述的线路板模块，其特征在于，所述第一板体具有至少一第一通孔，所述第一通孔贯穿所述第一基板层与所述第一金属层，且所述第一通孔内填充有一导热材料。

19.如权利要求13所述的线路板模块，其特征在于，所述第二板体包括一第二基板层以及至少一形成于所述第二基板层上的第二金属层，且多个所述第二金属凸块形成于所述第二金属层上。

20.如权利要求19所述的线路板模块，其特征在于，所述第二板体具有至少一第二盲孔，所述第二盲孔贯穿所述第二基板层，且所述第二盲孔内填充有一导热材料。

21.如权利要求19所述的线路板模块，其特征在于，所述第二板体具有至少一第二通孔，所述第二通孔贯穿所述第二基板层与所述第二金属层，且所述第二通孔内填充有一导热材料。

22.如权利要求13所述的线路板模块，其特征在于，所述第一板体具有一第一内侧部以及至少一位于所述第一内侧部的一侧的第一外侧部，所述第二板体具有一第二内侧部以及至少一位于所述第二内侧部的一侧的第二外侧部，且所述容置腔形成于所述第一内侧部与所述第二内侧部之间。

23.如权利要求22所述的线路板模块，其特征在于，所述散热板结构还进一步包括至少一导热柱，至少一所述导热柱连接于所述第一外侧部与所述第二外侧部之间。

24.如权利要求13所述的线路板模块，其特征在于，所述散热板结构的厚度为0.2毫米至0.5毫米，多个所述第一金属凸块与多个所述第二金属凸块的平均高度为30微米至220微米。

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