CN112243311B - 电路板结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电路板结构，包括承载板及图案化线路层。图案化线路层配置于承载板上，且图案化线路层内具有至少一流体通道。流体通道具有吸热段与相对于吸热段的散热段。发热源电性连接至图案化线路层，且吸热段邻近发热源。发热源所产生的热能从图案化线路层传递至流体通道的吸热段，且从吸热段传递至散热段进行散热。

Description

电路板结构
技术领域
本发明涉及一种电路板结构，尤其涉及一种具有较佳散热效果的电路板结构。
背景技术
一般来说，为了解决电路板结构的散热问题，通常是将微流道制作在或将热管嵌入于以环氧玻璃布层压板(FR-4)为材料的介电基板内。然而，微流道或热管仍需要通过其他介质或机构与发热源结构性连接后，才能将发热源所产生的热传地至外界。若使用的介质或传热的机构设计不佳，则会使电路板结构的散热效果大打折扣，无法充分发挥微流道或是热管的功能。
发明内容
本发明提供一种电路板结构，适于承载至少一发热源，可具有较佳地散热效果。
本发明的电路板结构，其包括承载板及图案化线路层。图案化线路层配置于承载板上，且图案化线路层内具有至少一流体通道。流体通道具有吸热段与相对于吸热段的散热段。发热源电性连接至图案化线路层，且吸热段邻近发热源。发热源所产生的热能从图案化线路层传递至流体通道的吸热段，且从吸热段传递至散热段进行散热。
在本发明的一实施例中，上述的承载板为绝缘基板，而图案化线路层直接配置于承载板上。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘基板的材质包括环氧玻璃布层压板(FR-4)、环氧树脂(Epoxy resin)、预浸材料(Prepreg,PP)或陶瓷。
在本发明的一实施例中，上述的电路板结构还包括散热块，内埋于承载板内，且具有彼此相对的第一表面与第二表面。第一表面直接接触图案化线路层，而第二表面切齐承载板的下表面。
在本发明的一实施例中，上述的电路板结构还包括介电层以及散热鳍片。介电层配置于承载板的下表面上。散热鳍片配置于介电层上，其中介电层位于承载板与散热鳍片之间。
在本发明的一实施例中，上述的电路板结构还包括介电层以及散热鳍片。介电层配置于图案化线路层上。散热鳍片配置于介电层上，其中介电层位于图案化线路层与散热鳍片之间。
在本发明的一实施例中，上述的承载板为金属基板，而金属基板的材质包括铜、铝或合金。
在本发明的一实施例中，上述的电路板结构还包括介电层，配置于图案化线路层与承载板之间。
在本发明的一实施例中，上述的介电层的导热系数大于1W/(m·K)。
在本发明的一实施例中，上述的电路板结构还包括散热鳍片，配置于承载板上。承载板位于图案化线路层与散热鳍片之间。
在本发明的一实施例中，上述的电路板结构还包括粘着材料，配置于发热源与图案化线路层之间。
在本发明的一实施例中，上述的粘着材料包括焊料、导电膏或介电膏。
在本发明的一实施例中，上述的流体通道填充散热流体，而散热流体循环于吸热段与散热段。
在本发明的一实施例中，上述的散热流体为介电流体，而介电流体包括液体或气体。
在本发明的一实施例中，上述的至少一流体通道包括多个流体通道，且流体通道彼此分离地位于图案化线路层内。
在本发明的一实施例中，上述的图案化线路层的厚度介于10微米至75微米之间。
在本发明的一实施例中，上述的流体通道的孔径介于5微米至50微米之间。
在本发明的一实施例中，上述的发热源包括至少一芯片或至少一封装体。
在本发明的一实施例中，上述的发热源于承载板上的正投影重叠于流体通道的吸热段于承载板上的正投影。
在本发明的一实施例中，上述的发热源以至少一打线电性连接至图案化线路层。
基于上述，在本发明的电路板结构的设计中，图案化线路层内具有流体通道，且流体通道的吸热段邻近发热源。因此，发热源所产生的热能可从图案化线路层传递至流体通道的吸热段，且从吸热段传递至散热段进行散热。如此一来，本发明的电路板结构可快速地将发热源所产生的热传递至外界，可具有较佳地散热效果。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A是依照本发明的一实施例的一种电路板结构的剖面示意图；
图1B是图1A的电路板结构的侧视示意图；
图2A是依照本发明的另一实施例的一种电路板结构的剖面示意图；
图2B是图2A的电路板结构的侧视示意图；
图3是依照本发明的另一实施例的一种电路板结构的剖面示意图；
图4是依照本发明的另一实施例的一种电路板结构的剖面示意图；
图5是依照本发明的另一实施例的一种电路板结构的剖面示意图。
附图标记说明
10：发热源
20：打线
30：散热流体
100a、100b、100c、100d、100e：电路板结构
110a、：承载板
112：下表面
120：图案化线路层
122：流体通道
123：吸热段
125：散热段
130：粘着材料
140：介电层
150：散热块
152：第一表面
154：第二表面
160c、160d：介电层
170c、170d、170e：散热鳍片
D：孔径
T：厚度
具体实施方式
图1A是依照本发明的一实施例的一种电路板结构的剖面示意图。图1B是图1A的电路板结构的侧视示意图。请同时参考图1A与图1B，在本实施例中，电路板结构100a包括承载板110a及图案化线路层120。图案化线路层120配置于承载板110a上，且图案化线路层120内具有至少一流体通道(图1B中示意地示出四个流体通道122)。流体通道122具有吸热段123与相对于吸热段123的散热段125。发热源10电性连接至图案化线路层120，且吸热段123邻近发热源10。发热源10所产生的热能从图案化线路层120传递至流体通道122的吸热段123，且从吸热段123传递至散热段125进行散热。
详细来说，本实施例的承载板110a具体化为绝缘基板，其中此绝缘基板的材质例如是环氧玻璃布层压板(FR-4)、环氧树脂(Epoxy resin)、预浸材料(Prepreg,PP)或陶瓷，但不以此为限。图案化线路层120直接配置于承载板110a上，而流体通道122彼此分离地位于图案化线路层120内。特别是，本实施例的图案化线路层120是由3D打印所形成，其中未打印的地方即为流体通道122的位置。此处，图案化线路层120的厚度T介于10微米至75微米之间，而流体通道122的孔径D介于5微米至50微米之间。较佳地，图案化线路层120的厚度T为70微米，而流体通道122的孔径D为18微米。
发热源10可以是至少一芯片或至少一封装体，其中发热源10以至少一打线(图1A中示意地示出一条打线20)电性连接至图案化线路层120，但并不以此为限。在其他未示出的实施例中，发热源亦可以覆晶的方式电性连接至图案化线路层，此仍属于本发明所欲保护的范围。再者，本实施例的电路板结构100a还包括粘着材料130，其中粘着材料130配置于发热源10与图案化线路层120之间。此处，粘着材料130例如是焊料、导电膏或介电膏，其中导电膏例如是铜膏、银膏、碳膏、纳米银或导电高分子材料，但并不以此为限。较佳地，如图1A与图1B所示，发热源10于承载板110a上的正投影重叠于流体通道122的吸热段123于承载板110a上的正投影。意即，发热源10相对邻近图案化线路层120内的流体通道122。
此外，本实施例的流体通道122填充散热流体30，其中散热流体30例如是介电流体，而介电流体包括液体，如纯水，或气体。须说明的是，散热流体30没有完全填满流体通道122，因此散热流体30可自由地流动于流体通道122内。再者，本实施例的流体通道122的剖面形状可例如是圆形、矩形、锯齿状、方波状或弧形，但不以此为限。较佳地，流体通道122的管壁具有毛细结构，以使散热流体30能够循环于吸热段123与散热段125之间。
一般来说，将蒸发端置于较高温度流体处，而将冷凝端置于较低温流体处，此时热传现象便开始发生。热流首先由高温流体穿过金属管壁传给毛细结构，使毛细结构中的工作流体开始蒸发，同时蒸气往热管的冷凝端流动。由于热管的冷凝端置于低温流体处，所以当气态的工作流体到达冷凝端时，便开始冷凝成液态的工作流体，同时热量由气态工作流体传给毛细结构与金属管壁，进而传递给冷凝端外部的低温流体。冷凝后的液态工作流体因毛细现象从冷凝端流回蒸发端，如此工作流体循环不停，热量就持续由高温流体传递至低温流体处。具体而言，当发热源10所产生的热能从图案化线路层120传递至流体通道122的吸热段123时，此部分的散热流体30在吸热能后温度随之升高。在热对流的作用下，使得高温散热流体30流动到散热段125，而散热段125的低温散热流体30流动至吸热段123以接收热能。流动至散热段125的高温散热流体30可与外界环境所提供的散热气流进行热交换，使高温的散热流体30的温度降低。温度降低后的散热流体30回流至吸热段123，如此反复循环，即可提升电路板结构100a的散热效率。
由于本实施例的图案化线路层120内具有流体通道122，且流体通道122的吸热段123邻近发热源10。因此，发热源10所产生的热能可从图案化线路层120传递至流体通道122的吸热段123，且从吸热段123传递至散热段125进行散热。相较于现有将微流道或热管设置于介电基板内而言，本实施例的流体通道122更接近发热源10且金属的图案化线路层120的导热性能远高于现有的介电基材，故无须额外设置特殊的传导机构。简言之，本实施例的电路板结构100a可快速地将发热源10所产生的热传递至外界，可具有较佳地散热效果。
在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。
图2A是依照本发明的另一实施例的一种电路板结构的剖面示意图。图2B是图2A的电路板结构的侧视示意图。请先同时参考图1A、图1B、图2A以及图2B，本实施例的电路板结构100b与图1A的电路板结构100a相似，两者的差异在于：本实施例的承载板110b具体化为金属基板，其中此金属基板的材质包括铜、铝或合金。再者，本实施例的电路板结构100b还还包括介电层140，其中介电层140配置于图案化线路层120与承载板110b之间。此处，介电层140的导热系数大于1W/(m·K)。发热源10所产生的热能除了能从图案化线路层120传递至流体通道122进行散热之外，亦可依序通过图案化线路层120、介电层140及承载板110b而传递至外界环境进行散热。如此一来，本实施例的电路板结构100b可快速地将发热源10所产生的热传递至外界，可具有较佳地散热效果。
图3是依照本发明的另一实施例的一种电路板结构的剖面示意图。请同时参考图1A以及图3，本实施例的电路板结构100c与图1A的电路板结构100a相似，两者的差异在于：本实施例的电路板结构100c还包括散热块150，其中散热块150内埋于承载板110a内，且具有彼此相对的第一表面152与第二表面154。此处，第一表面152直接接触图案化线路层120，而第二表面154切齐承载板110a的下表面112。再者，电路板结构100c还包括介电层160c以及散热鳍片170c。介电层160c配置于承载板110a的下表面112上，其中介电层160c的导热系数大于1W/(m·K)。散热鳍片170c配置于介电层160c上，其中介电层160c位于承载板110a与散热鳍片170c之间。
如图3所示，发热源10所产生的热能除了能从图案化线路层120传递至流体通道122进行散热之外，亦可依序通过图案化线路层120、散热块150、介电层160c及散热鳍片170c而传递至外界环境进行散热。如此一来，本实施例的电路板结构100c可快速地将发热源10所产生的热传递至外界，可具有较佳地散热效果。
图4是依照本发明的另一实施例的一种电路板结构的剖面示意图。请同时参考图1A以及图4，本实施例的电路板结构100d与图1A的电路板结构100a相似，两者的差异在于：本实施例的电路板结构100d还包括介电层160d以及散热鳍片170d。介电层160d配置于图案化线路层120上，其中介电层160d的导热系数大于1W/(m·K)。散热鳍片170d配置于介电层160d上，其中介电层160d位于图案化线路层120与散热鳍片170d之间。
如图4所示，发热源10所产生的热能除了能从图案化线路层120传递至流体通道122进行散热之外，亦可依序通过图案化线路层120、介电层160d及散热鳍片170d而传递至外界环境进行散热。如此一来，本实施例的电路板结构100d可快速地将发热源10所产生的热传递至外界，可具有较佳地散热效果。
图5是依照本发明的另一实施例的一种电路板结构的剖面示意图。请同时参考图2A以及图5，本实施例的电路板结构100e与图2A的电路板结构100b相似，两者的差异在于：本实施例的电路板结构100e还包括散热鳍片170e，其中散热鳍片170e配置于承载板110b上，且承载板110b位于图案化线路层120与散热鳍片170e之间。
如图5所示，发热源10所产生的热能除了能从图案化线路层120传递至流体通道122进行散热之外，亦可依序通过图案化线路层120、介电层140、承载板110b及散热鳍片170e而传递至外界环境进行散热。如此一来，本实施例的电路板结构100e可快速地将发热源10所产生的热传递至外界，可具有较佳地散热效果。
值得一提的是，图3、图4及图5中的散热鳍片170c、170d、170e于承载板110a、110b上的正投影重叠于流体通道122的散热段125于承载板110a、110b上的正投影。藉此，流动至散热段125的高温散热流体30可通过散热鳍片170c、170d、170e与外界环境所提供的散热气流进行热交换，来达到快速散热的目的。当然，于其他未示出的实施例中，散热鳍片于承载板上的正投影亦可重叠于流体通道的吸热段于承载板上的正投影，此仍属于本发明所欲保护的范围。
综上所述，在本发明的电路板结构的设计中，图案化线路层内具有流体通道，且流体通道的吸热段邻近发热源。因此，发热源所产生的热能可从图案化线路层传递至流体通道的吸热段，且从吸热段传递至散热段进行散热。如此一来，本发明的电路板结构可快速地将发热源所产生的热传递至外界，可具有较佳地散热效果。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (16)

1.一种电路板结构，适于承载至少一发热源，其特征在于，所述电路板结构包括：
承载板；
图案化线路层，配置于所述承载板上，所述图案化线路层内具有至少一流体通道，而所述至少一流体通道具有吸热段与相对于所述吸热段的散热段，其中所述至少一发热源电性连接至所述图案化线路层，所述吸热段邻近所述至少一发热源，所述至少一发热源所产生的热能从所述图案化线路层传递至所述至少一流体通道的所述吸热段，且从所述吸热段传递至所述散热段进行散热，所述至少一流体通道包括多个流体通道，所述多个流体通道彼此分离地位于所述图案化线路层内；以及
散热块，内埋于所述承载板内，且具有彼此相对的第一表面与第二表面，其中所述承载板为绝缘基板，而所述图案化线路层直接配置于所述承载板上，所述第一表面直接接触所述图案化线路层，而所述第二表面切齐所述承载板的下表面，且所述至少一发热源于所述承载板上的正投影不重叠于所述散热块，所述至少一发热源于所述承载板上的正投影重叠于所述至少一流体通道的所述吸热段于所述承载板上的正投影。
2.根据权利要求1所述的电路板结构，其特征在于，所述绝缘基板的材质包括环氧玻璃布层压板、环氧树脂、预浸材料或陶瓷。
3.根据权利要求1所述的电路板结构，其特征在于，还包括：
介电层，配置于所述承载板的所述下表面上；以及
散热鳍片，配置于所述介电层上，其中所述介电层位于所述承载板与所述散热鳍片之间。
4.根据权利要求1所述的电路板结构，其特征在于，还包括：
介电层，配置于所述图案化线路层上；以及
散热鳍片，配置于所述介电层上，其中所述介电层位于所述图案化线路层与所述散热鳍片之间。
5.根据权利要求1所述的电路板结构，其特征在于，所述承载板为金属基板，所述金属基板的材质包括铜、铝或合金。
6.根据权利要求5所述的电路板结构，其特征在于，还包括：
介电层，配置于所述图案化线路层与所述承载板之间。
7.根据权利要求6所述的电路板结构，其特征在于，所述介电层的导热系数大于1W/(m·K)。
8.根据权利要求5所述的电路板结构，其特征在于，还包括：
散热鳍片，配置于所述承载板上，其中所述承载板位于所述图案化线路层与所述散热鳍片之间。
9.根据权利要求1所述的电路板结构，其特征在于，还包括：
粘着材料，配置于所述至少一发热源与所述图案化线路层之间。
10.根据权利要求9所述的电路板结构，其特征在于，所述粘着材料包括焊料、导电膏或介电膏。
11.根据权利要求1所述的电路板结构，其特征在于，所述至少一流体通道填充散热流体，而所述散热流体循环于所述吸热段与所述散热段。
12.根据权利要求11所述的电路板结构，其特征在于，所述散热流体为介电流体，而所述介电流体包括液体或气体。
13.根据权利要求1所述的电路板结构，其特征在于，所述图案化线路层的厚度介于10微米至75微米之间。
14.根据权利要求13所述的电路板结构，其特征在于，所述至少一流体通道的孔径介于5微米至50微米之间。
15.根据权利要求1所述的电路板结构，其特征在于，所述至少一发热源包括至少一芯片或至少一封装体。
16.根据权利要求1所述的电路板结构，其特征在于，所述至少一发热源以至少一打线电性连接至所述图案化线路层。
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