CN219876259U - 具有散热功能的多层板电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有散热功能的多层板电路板。该多层板电路板包含第一线路基板、设置于第一线路基板上的第二线路基板、以及两个金属块。金属块分别嵌设于第一线路基板以及第二线路基板中，并且各自具有两个暴露于线路基板的相对两侧上的端面。暴露于第一线路基板的其中一个端面直接接触暴露于第二线路基板的其中一个端面，因而形成界面，且这两个互相面对的端面不完全重叠。

Description

具有散热功能的多层板电路板

技术领域

本实用新型是有关于一种多层板电路板，特别是指一种具有散热功能的多层板电路板。

背景技术

在电子设备朝向(例如手机与平板电脑)轻薄化发展的趋势下，必须在有限的空间中装设相当多数量的电子元件。随着电子设备内的电子元件的数量不断增加，电子设备的散热需求也随之提升。

一般而言，在电路板中设置一整块作为热传导媒介的铜块，并且通过铜块本身具备的高热传导速率，将电路板中元件所产生的热能快速传导至电路板外部。然而，由于此铜块的形状通常是圆柱状，而且铜块必须笔直地贯穿整个电路板而设置，当电路板为多层板时，铜块必须通过各层中相同的区域，即上述铜块必须贯穿各层完全重叠的区域。如此一来，不仅压缩了布线的空间，亦大幅降低布线的自由度，进而影响电路板的电性表现。

实用新型内容

因此，本实用新型一实施例提供一种同时兼具布线自由度以及散热功能的多层板电路板。

本实用新型一实施例所提供的多层板电路板包含第一线路基板；第一金属块，嵌设于第一线路基板中，并且具有两个第一端面，第一端面分别暴露于第一线路基板相对两侧的两个第一表面；第二线路基板，设置于第一线路基板上；以及第二金属块，嵌设于第二线路基板中，并且具有两个第二端面，第二端面分别暴露于第二线路基板相对两侧的两个第二表面，其中第一端面其中一者直接接触第二端面其中一者而形成界面；其中互相面对的第一端面以及第二端面不完全重叠。

在本实用新型一实施例中，多层板电路板还包含第一接合层，位于第一线路基板以及第二线路基板之间。第一接合层覆盖第一金属块的其中一个第一端面的一部分，并且覆盖第二金属块的其中一个第二端面的一部分。

在本实用新型一实施例中，其中第一金属块与第一线路基板之间存有第一接合材料，且第二金属块与第二线路基板之间存有第二接合材料，其中第一接合层分别连接第一接合材料以及第二接合材料。

在本实用新型一实施例中，多层板电路板还包含多个导电材料，位于第一接合层中，其中第一线路基板通过导电材料电性连接第二线路基板。

在本实用新型一实施例中，多层板电路板还包含第三线路基板，其中第二线路基板位于第一线路基板以及第三线路基板之间；第三金属块，嵌设于第三线路基板中，并且具有两个第三端面，第三端面分别暴露于第三线路基板相对两侧的两个第三表面。第三端面其中一者直接接触第二端面其中一者。

在本实用新型一实施例中，其中互相面对的第三端面以及第二端面完全重叠。

在本实用新型一实施例中，多层板电路板还包含第二接合层，位于第二线路基板以及第三线路基板之间。第二接合层覆盖第二金属块的其中一个第二端面的一部分，并且覆盖第三金属块的其中一个第三端面的一部分。

在本实用新型一实施例中，其中第三金属块与第三线路基板之间存有第三接合材料，而第三接合材料连接第二接合层。

在本实用新型一实施例中，其中第一金属块还包含多个凸点结构。这些凸点结构位于第一金属块的侧表面，并且直接接触于第一线路基板。

在本实用新型一实施例中，其中第一接合材料围绕于第一金属块的凸点结构。

在本实用新型一实施例中，多层板电路板还包含多个导电材料，位于第二接合层中，其中第二线路基板以导电材料电性连接第三线路基板。

基于上述，本实用新型将金属块分别设置在多层板电路板各层中的不同区域，且令相邻两层中的金属块能互相接触。通过低温共融的方式将互相接触的金属块共融为一体，以作为电路板中的散热媒介。如此一来，得以在不影响散热效率的情况下提高布线自由度。

附图说明

从以下详细叙述并搭配附图检阅，可理解本实用新型的态样。应注意，多种特征并未以产业上实务标准的比例绘制。事实上，为了讨论上的清楚易懂，各种特征的尺寸可以任意地增加或减少。

图1绘示本实用新型一实施例的多层板电路板的剖视图。

图2A至图2G绘示本实用新型一实施例的多层板电路板制造方法的剖视图。

图3绘示本实用新型一实施例的多层板电路板制造方法的剖视图。

图4绘示本实用新型一实施例的金属块的俯视图。

【主要元件符号说明】

10:多层板电路板

100,200,300:线路基板

100’:初始线路基板

100s,102a,102b,103s,100’s,120s,200s,220s,300s,320s:表面

102:绝缘层

103:导电层

104a,104b:金属层

105a,105b:线路层

106v,106h:通孔

107:导电通孔

107p:塞孔材料

107e,160e,180b,180t,280b,280t,380b,380t:端面

109,209:接垫

110a,110b:接合层

120,220,320:接合材料

130:开口

140:离型膜

160:导电材料

170a,170b:界面

180,280,380:金属块

120e,180s:侧表面

182,282,382:凸点结构

W1,W2:宽度

N1:法线方向

具体实施方式

在以下的内文中，为了清楚呈现本案的技术特征，附图中的元件(例如层、膜、基板以及区域等)的尺寸(例如长度、宽度、厚度与深度)会以不等比例的方式放大，且有的元件数量会减少。因此，下文实施例的说明与解释不受限于附图中的元件数量以及元件所呈现的尺寸与形状，而应涵盖如实际工艺及/或公差所导致的尺寸、形状以及两者的偏差。所以，本案附图所呈示的元件主要是用于示意，并非旨在精准地描绘出元件的实际形状，也非用于限制本案的权利要求。

其次，本案内容中所出现的「约」、「近似」或「实质上」等这类用字不仅涵盖明确记载的数值与数值范围，而且也涵盖新型所属技术领域中具有通常知识者所能理解的可允许偏差范围，其中此偏差范围可由测量时所产生的误差来决定，而此误差例如是起因于测量***或工艺条件两者的限制。此外，「约」可表示在上述数值的一个或多个标准偏差内，例如±5％、±3％或±1％内。本案文中所出现的「约」、「近似」或「实质上」等这类用字可依光学性质、蚀刻性质、机械性质或其他性质来选择可以接受的偏差范围或标准偏差，并非单以一个标准偏差来套用以上光学性质、蚀刻性质、机械性质以及其他性质等所有性质。

请参阅图1所示，多层板电路板10包含线路基板100、线路基板200、金属块180以及金属块280。金属块180嵌设于线路基板100中，但不电性连接线路基板100。此外，金属块180具有端面180t以及端面180b，且端面180t以及端面180b分别暴露于线路基板100相对两侧的表面100s。在本实用新型的各种实施例中，金属块180的材料可以包含导热性较高的金属，例如铜、银等或者类似的合金材料。

线路基板100包含绝缘层102以及位于绝缘层102相对两侧的金属层104a以及金属层104b。线路基板100还包含位于金属层104a上的线路层105a以及位于金属层104b上的线路层105b，其中绝缘层102、金属层104a与金属层104b位于线路层105a以及线路层105b之间。此外，线路基板100包含多个导电通孔107，这些导电通孔107电性连接线路层105a以及线路层105b，且每一个导电通孔107还包含塞孔材料107p。

线路基板200设置于线路基板100的表面100s上(请参考图1，即线路基板200位于线路基板100下方)，而金属块280嵌设于线路基板200中，但不电性连接线路基板200。由于线路基板200的结构大致相同于线路基板100，故不在此重复赘述。如图1所示，金属块280具有端面280t以及端面280b，其中端面280t以及端面280b分别暴露于线路基板200相对两侧的表面200s。此外，金属块280与金属块180可利用低温共融的方式而彼此连接。

值得一提的是，端面180b直接接触端面280t而形成界面170a。但实质上，此界面170a并非肉眼可见的一个面，而是由于金属块中包含不同微结构所呈现出的界面(boundary)，这些微结构的差异造成的界面可在电子显微镜下观察而得。举例而言，在本实施例中，在经过低温共融之后，界面170a是由金属块(例如金属铜)的再结晶结构所构成。这些再结晶是由于端面180b与端面280t发生金属原子(例如铜原子)扩散而造成。

多层板电路板10还包含线路基板300以及金属块380，其中线路基板200位于线路基板100以及线路基板300之间。由于线路基板300的结构大致相同于线路基板100，故不在此重复赘述。金属块380嵌设于线路基板300中，但不电性连接线路基板300。如图1所示，金属块380具有端面380t以及端面380b，其中端面380t以及端面380b分别暴露于线路基板300相对两侧的表面300s。端面380t直接接触端面280b而形成界面170b。

此外，须说明的是，金属块180、金属块280与金属块380可以分别连接线路基板100、线路基板200与线路基板300的接地层，以接地金属块180、金属块280与金属块380。

在本实施例中，金属块180的端面180b与金属块280的端面280t不完全重叠，且金属块280的端面280b与金属块380的端面380t亦不完全重叠。换言之，互相面对的端面之间不完全重叠。然而，本实用新型不限于此，在其他实施例中，金属块180的端面180b与金属块280的端面280t不完全重叠，但金属块280的端面280b与金属块380的端面380t则可以完全重叠。

多层板电路板10还包含接合层110a以及接合层110b。接合层110a位于线路基板100以及线路基板200之间，并且覆盖金属块180的端面180b的一部分。此外，接合层110a还覆盖金属块280的端面280t的一部分。另一方面，接合层110b位于线路基板200以及线路基板300之间，并且覆盖金属块280的端面280b的一部分。此外，接合层110b还覆盖金属块380的端面380t的一部分。

在金属块180与线路基板100之间存有接合材料120，且在金属块280与线路基板200之间存有接合材料220。接合层110a分别连接接合材料120以及接合材料220。除此之外，在金属块380与线路基板300之间存有接合材料320，而接合材料320连接接合层110b。在本实施例中，接合层110b可以连接接合材料220。换句话而言，接合层110a以及接合层110b之间通过接合材料220而彼此相连接，其中接合层110a(及接合层110b)与接合材料120(及接合材料220、接合材料320)可以是例如树脂。

多层板电路板10还包含多个导电材料160，位于接合层110a以及接合层110b中。这些导电材料160设置于各个线路基板的线路层上(例如线路基板100的线路层105b)。如此一来，线路基板100可以通过这些导电材料160电性连接线路基板200，而线路基板200可以通过这些导电材料160电性连接线路基板300。

请一并参阅图1及图4，金属块180还包含多个凸点结构182，这些凸点结构182位于金属块180的侧表面180s，并且直接接触于线路基板100。接合材料120可以围绕于凸点结构182。值得一提的是，在其他实施例中，凸点结构182也可以被接合材料120完全围绕。

须特别注意的是，金属块180的凸点结构182的位置可以任意分布。举例而言，虽然图1所绘示的凸点结构182是接触于线路层105a以及线路层105b。然而，实际上凸点结构182也可以接触于金属层104a以及金属层104b。

本实用新型中多层板电路板的制造方法可以包含如图2A至图2G所示的数个步骤，其中图2A至图2G所揭示的制造方法是以图1中的多层板电路板10作为举例说明。在本实施例中，先提供初始线路基板100’。请参阅图2A，初始线路基板100’可以是一般的铜箔基板(Copper Clad Laminate，CCL)。

初始线路基板100’包含绝缘层102以及位于绝缘层102相对两侧的金属层104a以及金属层104b。绝缘层102可以是由树脂所制成，而金属层104a以及金属层104b可沉积于绝缘层102上。此外，金属层104a以及金属层104b的材料可以包含铜。

接着，请参阅图2B，对初始线路基板100’进行钻孔(drilling)或外型切割(routing)，以形成多个连通初始线路基板100’两侧的通孔106v以及通孔106h。在形成通孔106v以及通孔106h之后，在通孔106v以及通孔106h的内壁分别形成多个导电层103。各个导电层103位于初始线路基板100’两侧的金属层104a与金属层104b之间，并且电性连接金属层104a以及金属层104b。在本实施例中，形成导电层103的方法可以是电镀(electroplating)，且导电层103的材料可以包含例如铜等导电材料。

请参阅图2C，将塞孔(plugging)材料107p填入通孔106v内侧，并且通过机械研磨的方式，使塞孔材料107p的两端面107e分别与初始线路基板100’的两表面100’s切齐。塞孔材料107p可以包含油墨树脂，并且可通过如网印印刷(screen printing)或者滚轮印刷(roller printing)的方式填入通孔106v的内侧。接着，通过加热或者照射UV的方式，对油墨树脂进行烘烤，以形成固化状态的塞孔材料107p。

请参阅图2D，在初始线路基板100’两侧的金属层104a与金属层104b上，分别形成线路层105a以及线路层105b。形成线路层105a以及线路层105b的方式包含：在金属层104a与金属层104b上各形成一层金属层(未标示)，并且对这两层金属层以及金属层104a与金属层104b进行图案化，以形成线路层105a以及线路层105b。此外，线路层105a以及线路层105b分别暴露出绝缘层102的表面102a的一部分与表面102b的一部分。至此，已基本上完成线路基板100的制作。

值得一提的是，线路层105a(及线路层105b)还可以包含多个覆盖于塞孔材料107p的两端面107e的接垫109。具体而言，位于线路层105a的其中一个接垫109可以通过导电层103，电性连接位于线路层105b的另一接垫109，而这两个接垫109分别位于同一个塞孔材料107p的两端面107e。

请参阅图2E，在形成线路层105a以及线路层105b之后，在其中一层线路层(例如线路层105b)上，设置接合材料120。如图2E所示，接合材料120完全覆盖线路层105b以及绝缘层102的表面102b，但并未覆盖通孔106h。进一步而言，接合材料120的其中一侧表面120e与位于通孔106h内侧的导电层103的表面103s齐平。接合材料120可以包含例如聚丙烯(Polypropylene；PP)等高分子材料，并且可以通过假贴(pre-lamination)的方式设置于线路层105b上。

接着，在接合材料120上贴合一层离型膜140，使接合材料120位于绝缘层102以及离型膜140之间。此离型膜140完全覆盖接合材料120，并且亦完全覆盖通孔106h的其中一端。离型膜140可以包含涂布离型剂的高分子材料，例如涂布硅离型剂的PET膜。

除此之外，在其他实施例中，还可以在另一层线路层(例如线路层105a)上设置另一层接合材料(未绘示)，并且在此接合材料上贴合另一离型膜(未绘示)。换句话而言，在线路基板100的两侧皆设有接合材料以及离型膜。

请参阅图2F，在贴合离型膜140之后，对接合材料120以及离型膜140进行钻孔或外型切割。在此过程中，会移除接合材料120的一部分及离型膜140的一部分，以形成多个开口130。这些开口130暴露线路层105b的一部分。在本实施例中，各个开口130是暴露线路层105b中的接垫109的一部分。然而，本实用新型不限于此，在其他实施例中，开口130也可以暴露线路层105b中不是接垫109的部分。

请参阅图2G，形成开口130(未标示于图2G，请参阅图2F)之后，可以通过例如网印印刷或者滚轮印刷的方式在这些开口130内设置导电材料160，且导电材料160可以包含例如铜膏(Cu-paste)等导电膏材料。导电材料160电性连接线路层105b中的接垫109，且导电材料160的端面160e凸出于接合材料120的表面120s。须特别一提的是，在其他实施例中，开口130内也可以不设置导电材料160。在设置导电材料160之后，移除离型膜140，并且暴露出接合材料120的表面120s。

在经过图2A至图2G的步骤之后，形成线路基板100，且在线路基板100上还设有接合材料120以及导电材料160。图3中包含经由图2A至图2G的步骤而形成的线路基板100、线路基板200以及线路基板300。

如图3所示，在线路基板100、线路基板200以及线路基板300中分别装设金属块180、金属块280以及金属块380。值得一提的是，金属块180、金属块280以及金属块380分别具有多个凸点结构182、凸点结构282以及凸点结构382。如图4所示，凸点结构182是位于金属块180的侧表面180s上。虽然本实施例中的金属块180包含四个凸点结构182，但本实用新型不限于此，在其他实施例中，金属块180可以包含三个以上(例如三个)的凸点结构182。

请回到图3，金属块180的宽度W1略小于通孔106h(未标示于图3，请参阅图2E)的宽度W2。因此，可以通过这些凸点结构182接触通孔106h内侧的导电层103的表面103s，进而将金属块180固定于线路基板100的通孔106h内侧，且其中金属块180的侧表面180s不直接接触通孔106h内侧的导电层103的表面103s。除此之外，金属块280以及金属块380也分别通过凸点结构282以及凸点结构382，固定于线路基板200以及线路基板300。

值得一提的是，在本实施例中，金属块180的端面180b是凸出于接合材料120的表面120s，而金属块380的端面380t则凸出于接合材料320的表面320s。另一方面，两层接合材料220分别位于线路基板200的相对两侧，金属块280的端面280t以及端面280b则分别凸出于这两层接合材料220的表面220s。

在线路基板100、线路基板200以及线路基板300中分别装设金属块180、金属块280以及金属块380之后，将上述三层线路基板压合在一起，使三者在法线方向N1上互相重叠。压合的过程还包含对线路基板100、线路基板200以及线路基板300进行加热，其中加热的温度落在180℃至220℃的范围内，以使金属块180、金属块280以及金属块380得以进行低温共融。

由于线路基板100上的接合材料120面对线路基板200上的其中一层接合材料220。因此，当温度达到接合材料120的加工温度(例如玻璃转换温度)时，接合材料120会呈流体状态，并且与上述的其中一层接合材料220互相融合，形成一个连接线路基板100以及线路基板200的接合层110a(未标示于图3，请参阅图1)。线路基板300上的接合材料320也是通过相同的方式，形成一个连接线路基板200以及线路基板300的接合层110b(未标示于图3，请参阅图1)。

须特别一提的是，当接合材料120呈流体状态时，会流入并且填补通孔106h与金属块180之间的空隙，使金属块180固定于线路基板100的通孔106h中。另一方面，通过压合线路基板100以及线路基板200，导电材料160会接触于线路基板200上的接垫209，进而电性连接线路基板100以及线路基板200。

除此之外，在加热的情况下，相互接触的金属块之间会发生共融的情形。具体而言，金属块180的端面180b与金属块280的端面280t重叠处具有界面170a(未标示于图3，请参阅图1)。由于金属块180的端面180b直接接触于金属块280的端面280t，当受热时，界面170a会发生金属原子扩散。如此一来，会在界面170a的周围形成再结晶的微结构。在图3绘示的压合步骤完成之后，已基本上完成图1中的多层板电路板10的制作。

除此之外，虽然在图2B至图2G所绘示的通孔106h数量为一个，但本实用新型不限于此。在其他实施例中，通孔106h的数量可以是一个以上。换言之，在多层板电路板的其中一层线路基板(例如线路基板100)中，金属块(例如金属块180)的数量可以是一个以上。

综上所述，本实用新型将金属块分别设置在各层线路基板的不同区域，并且令相邻两层线路基板中的金属块能互相接触。通过低温共融的方式将互相接触的金属块共融为一体，以作为电路板中的散热媒介。如此一来，不限于在不同线路基板的相同区域上设置金属块，故不须为了绕过金属块而改变布线设计，进而提高布线自由度。

虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本实用新型保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (11)

1.一种具有散热功能的多层板电路板，其特征在于，包含:

第一线路基板；

第一金属块，嵌设于该第一线路基板中，并且具有两个第一端面，所述两个第一端面分别暴露于该第一线路基板相对两侧的两个第一表面；

第二线路基板，设置于该第一线路基板上；以及

第二金属块，嵌设于该第二线路基板中，并且具有两个第二端面，所述两个第二端面分别暴露于该第二线路基板相对两侧的两个第二表面，其中所述两个第一端面其中一者直接接触所述两个第二端面其中一者而形成界面；

其中互相面对的该第一端面以及该第二端面不完全重叠。

2.根据权利要求1所述的多层板电路板，其特征在于，还包含：

第一接合层，位于该第一线路基板以及该第二线路基板之间，该第一接合层覆盖该第一金属块的所述两个第一端面其中一者的一部分，并且覆盖该第二金属块的所述两个第二端面其中一者的一部分。

3.根据权利要求2所述的多层板电路板，其特征在于，其中该第一金属块与该第一线路基板之间存有第一接合材料，且该第二金属块与该第二线路基板之间存有第二接合材料，其中该第一接合层分别连接该第一接合材料以及该第二接合材料。

4.根据权利要求3所述的多层板电路板，其特征在于，还包含：

多个导电材料，位于该第一接合层中，其中该第一线路基板通过所述多个导电材料电性连接该第二线路基板。

5.根据权利要求3所述的多层板电路板，其特征在于，还包含:

第三线路基板，其中该第二线路基板位于该第一线路基板以及该第三线路基板之间；以及

第三金属块，嵌设于该第三线路基板中，并且具有两个第三端面，所述两个第三端面分别暴露于该第三线路基板相对两侧的两个第三表面；

其中所述两个第三端面其中一者直接接触所述两个第二端面其中一者。

6.根据权利要求5所述的多层板电路板，其特征在于，其中互相面对的该第三端面以及该第二端面完全重叠。

7.根据权利要求5所述的多层板电路板，其特征在于，还包含：

第二接合层，位于该第二线路基板以及该第三线路基板之间，该第二接合层覆盖该第二金属块的所述两个第二端面其中一者的一部分，并且覆盖该第三金属块的所述两个第三端面其中一者的一部分。

8.根据权利要求7所述的多层板电路板，其特征在于，其中该第三金属块与该第三线路基板之间存有第三接合材料，而该第三接合材料连接该第二接合层。

9.根据权利要求1所述的多层板电路板，其特征在于，其中该第一金属块还包含多个凸点结构，所述多个凸点结构位于该第一金属块的一侧表面，并且直接接触于该第一线路基板。

10.根据权利要求9所述的多层板电路板，其特征在于，其中第一接合材料围绕于该第一金属块的所述多个凸点结构。

11.根据权利要求7所述的多层板电路板，其特征在于，还包含：

多个导电材料，位于该第二接合层中，其中该第二线路基板以所述多个导电材料电性连接该第三线路基板。