TWM536989U - 大面積陶瓷基板結構 - Google Patents

Description

大面積陶瓷基板結構

本新型涉及用於電子印刷電路板之一種大面積陶瓷基板結構，其包括：一銅薄層，靠近發熱元件；一陶瓷層及一導熱層，其所相對構成；其特徵是利用陶瓷層高導熱與高絕緣特性將銅薄層與導熱層區隔，以保護銅薄層導電電路；復以導熱層高導熱特性將發熱元件之熱能均勻帶走，以達散熱功能。復用於電子印刷電路板、建築、能源產業及散熱片之一種大面積陶瓷基板結構，包括：一陶瓷層，靠近發熱元件及一導熱層，其所相對構成；其特徵是利用陶瓷層高導熱與高絕緣特性，以保護電氣元件；復以導熱層高導熱特性將發熱元件之熱能均勻帶走，以達散熱功能。

精密陶瓷(Fine Ceramics)，是一種以精製的高純度無機材料為原料，經化學或物理方法精確控制組成及均勻度，再以乾式壓製、鑄漿、或射出成形等方法成形後，經過燒結步驟，再經過加工製成成品。具有堅硬、耐磨、耐壓、耐高熱、耐酸、耐鹼等的特性。再依據運用的領域可將精密陶瓷分成三大類：(1)電子陶瓷，(2)結構陶瓷，(3)生醫陶瓷。而陶瓷基板就是電子陶瓷中的一種應用。一般來說陶瓷基板具有足夠高的機械強度，除搭載元器件外，也能作為支持構件使用；加工性好，尺寸精度高，容易實現多層化；表面光滑，無翹曲、彎曲、微裂紋等；絕緣電阻及絕緣破壞電壓高；介電常數低、介電損耗小；在溫度高、濕度大的條件下性能穩定，確保可靠性；熱導率高；耐熱性優良；化學穩定性好、容易金屬化、電路圖形與之附著力強等特點，更重要的是原材料資源豐富、技術成熟。

陶瓷基板最常見的三種製程方式為：(1)疊片，熱壓，脫脂，基片燒成，形成電路圖形，電路燒成；(2)疊片，表面印刷電路圖形，熱壓，脫脂，共燒；(3)印刷電路圖形，疊層，熱壓，脫脂，共燒。其結構如圖式中第1圖所示，第1圖係顯示習知陶瓷基板結構剖面圖，顯示習知陶瓷基板結構1，其包含一鋁薄層101、陶瓷層102、導熱膠層103以及銅薄層104所組成。陶瓷基板依其材料可以分成：氧化鋁基板：燒成溫度1550～1600℃，主要採用厚膜法及共燒法，混合積體電路用基板、LSI封裝用基板、多層電路基板。氮化鋁基板：製造成本是氧化鋁基板的15倍，用於VHF（超高頻）頻帶功率放大器模組、大功率器件及鐳射二極體基板等。碳化矽基板：燒成溫度2000℃以上，通常採用真空熱壓法燒成，多用於低電壓電路及VLSI高散熱封裝的基板，例如高速、高集成度邏輯LSI帶散熱機構封裝、在超大型電腦、光通信用鐳射二極體的基板應用等。氧化鈹基板（BeO）：其導熱率是Al ₂O ₃的十幾倍，適用於大功率電路，而且其介電常數又低，可用於高頻電路，BeO基板基本上採用乾壓法制作。一般陶瓷基板需用蒸鍍沉積方式成型，其尺寸大小受設備侷限，且製備價格相對昂貴。

電子元件常須需搭配散熱材料使用，而先前技術針對散熱結構之研究，如中華民國專利證書號I476572所揭露，一種各種電子產品散熱用的散熱帶及其製造方法，乃提供一種散熱帶及其製造方法，其特徵在於，所述散熱帶包含金屬基材、石墨墨水層、粘貼層及離型層，並且所述石墨墨水層形成於金屬基材的一面，所述粘貼層形成於金屬基材的另一面，所述離型層的形成是為了從粘貼層的另一面接觸粘貼層。該散熱帶其熱傳導及分散同時向水準和垂直方向進行，不僅具有出色的熱傳導率，同時還能夠有效地進行散熱。又如中華民國專利證書號M461298所揭露，一種撓性金屬散熱片，其包括有：一具有撓性之導熱金屬層；以及一散熱塗層，將以氟碳樹脂為基料與具有孔隙結構之填料混合之散熱塗料塗覆且固化於該導熱金屬層之表面，因而複合成具有薄形化且散熱性佳之撓性金屬散熱片者。藉此，具有薄形化且散熱性及抗污染性佳之功效。另一，中華民國專利證書號I495716所揭露，一種石墨烯散熱結構，包括基材及石墨烯散熱層，該基材可將接收來自熱源之熱量，經石墨烯散熱層以傳導或輻射方式逸散至外部，達到散熱效果。中華民國專利證書號M526101及M529869所揭露，一種電子裝置之均溫散熱複合膜結構，其特徵在於：將一均溫散熱複合膜，裝設在一電子裝置內部靠近熱源的位置或直接裝設在熱源上，該均溫散熱複合膜的結構由下而上依序堆疊包含有：一金屬層，至少由一層導熱性金屬所構成，且厚度為3um-150um之薄板結構，該金屬層具有一上表面及一下表面；一均溫層，係以具有層狀結構填料所製備的塗料，塗佈在該金屬層之上表面，且厚度為3um-100um之均溫導熱塗層；以及一散熱層，係以散熱塗料塗佈在該均溫層之上表面，且厚度為3um-100um之熱輻射與導熱塗層；據此，形成三層複合結構之均溫散熱複合膜。習知傳統具導電及散熱之陶瓷基板，該尺寸受限制無法製做大面積陶瓷基板，而只能選一個表面鄰接鋁片，而另一表面就一定要貼銅片，其結構及製程繁雜。

本創作之創作人從事電子相關產業工作多年，深知其耐電擊穿性、散熱性及產能方面仍有不足之處須加以改進提昇，乃致力於發展無需預塗程序之簡化陶瓷基板製程之結構開發。陶瓷層直接接著銅薄層省掉預塗程序，即無需設置導熱膠層，其節省導熱膠層其熱傳效果提昇；然，導熱層直接噴塗或塗佈/貼合於陶瓷表面，再過烘箱表面乾燥之後固著，該結構設計以利達成捲對捲製程結構，提昇更大的量產能力。本新型乃是一種大面積陶瓷基板結構，其包括：一銅薄層，靠近發熱元件；一陶瓷層及一導熱層，其所相對構成；其特徵是利用陶瓷層高導熱與高絕緣特性將銅薄層與導熱層區隔，以保護銅薄層導電電路；復以導熱層高導熱特性將發熱元件之熱能均勻帶走，以達散熱功能。復一種大面積陶瓷基板結構，包括：一陶瓷層，靠近發熱元件及一導熱層，其所相對構成；其特徵是利用陶瓷層高導熱與高絕緣特性，以保護電氣元件；復以導熱層高導熱特性將發熱元件之熱能均勻帶走，據以達成散熱功能。本新型具有別於過去習知技藝具差異化，其新穎、進步及實用效益無誤。有關本創作所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明於後，相信本創作上述之目的、構造及特徵，當可由之得一深入而具體的瞭解。

以下係藉由特定的具體實施例說明本創作之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本創作之其他優點與功效。本創作亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作之精神下進行各種修飾與變更。

首先敬請閱第2圖係顯示本創作具導電之雙層陶瓷基板結構剖面圖，顯示本創作具導電之雙層大面積陶瓷基板結構2，結構中包括：銅薄層201之兩表面其中一面，覆蓋陶瓷層202。應用上靠近發熱電子元件之銅薄層201選用銅薄材料，經蝕刻導電線路供電子元件組配，以提供電子元件導電作用。陶瓷層202選用陶瓷塗料，內含與銅薄層201可供鍵結之官能基團，由於其銅薄層201具有底膜(Carrier Film)功能，得以捲對捲噴塗或塗佈/貼合製程將陶瓷層202覆於銅薄層201表面。本創作具導電之雙層大面積陶瓷基板結構2，有別於第1圖係顯示習知陶瓷基板結構剖面圖，其顯示習知陶瓷基板結構1，其包含一鋁薄層101、陶瓷層102、導熱膠層103以及銅薄層104所組成。本創作具導電之雙層大面積陶瓷基板結構2，陶瓷層202直接接著銅薄層201省掉預塗程序，即無需設置導熱膠層103，其節省導熱膠層103其熱傳效果提昇；經烘箱乾燥之後即可將陶瓷塗料及銅反應接著，以達成捲對捲製程結構，提昇產能；本創作大面積陶瓷基板可提供下游使用者依需求尺寸裁切使用。

敬請續閱第3圖係顯示本創作陶瓷基板三層複合結構剖面圖，顯示本創作三層複合大面積陶瓷基板結構3，結構中包括：銅薄層201之兩表面其中一面，覆蓋陶瓷層202，最後相鄰於陶瓷層202之銅薄層201相對另一側設置一導熱層301。其中，應用上靠近發熱電子元件之銅薄層201選用銅薄材料，經蝕刻導電線路供電子元件組配，以提供電子元件導電作用。陶瓷層202選用陶瓷塗料，內含與銅薄層201可供鍵結之官能基團，由於其銅薄層201具有底膜(Carrier Film)功能，得以捲對捲噴塗或塗佈/貼合製程將陶瓷層202覆於銅薄層201表面。該導熱層301選用石墨材料，或選用導熱塗料其內含熱傳導性高之導熱材料，經捲對捲噴塗或塗佈/貼合製程披覆於陶瓷層202表面。本創作三層複合大面積陶瓷基板結構3，陶瓷層202直接接著銅薄層201省掉預塗程序，其節省一層其使熱傳效果提昇；復，導熱層301直接噴塗或塗佈/貼合於陶瓷表面，再過烘箱表面乾燥之後固著，該結構設計以利達成捲對捲製程結構，提昇更大的量產能力；本創作大面積陶瓷基板可提供下游使用者依需求尺寸裁切使用。

為使審查委員更進一步了解本創作結構，舉例另一陶瓷結構設計應用，第4圖係顯示本創作具導熱之雙層大面積陶瓷基板結構剖面圖，顯示本創作具導熱之雙層大面積陶瓷基板結構4，結構中包括：導熱基材層401之兩表面其中一面，覆蓋陶瓷層202。導熱基材層401選用石墨紙材料，該層具有底膜(Carrier Film)功能，得以捲對捲噴塗或塗佈/貼合製程，將陶瓷層202所選用陶瓷塗料覆於導熱基材層401表面。導熱基材層401選用導熱材料，其熱傳導性高之金屬或非金屬導熱材料，以提供散熱功能。進一步，導熱層另可選用薄紙片、板或塊等金屬或非金屬導熱材使用之，同樣可提供散熱功能層。本創作具導熱之雙層大面積陶瓷基板結構4，陶瓷層202鄰接覆蓋於導熱基材層401表面，再過烘箱表面乾燥之後即可將陶瓷塗料及導熱材接著，以利達成大面積捲對捲製程結構，提昇更大的量產能力；本創作大面積陶瓷基板可提供下游使用者依需求尺寸裁切使用。

本新型乃是應用於電子印刷電路板之一種大面積陶瓷基板結構，其包括：一銅薄層201，靠近發熱元件；一陶瓷層202及一導熱層301，其所相對構成；其特徵是利用陶瓷層202高導熱與高絕緣特性將銅薄層201與導熱層301區隔，以保護銅薄層201導電電路；復以導熱層301高導熱特性將發熱元件之熱能均勻帶走，以達散熱功能。復應用於電子印刷電路板、建築、能源產業及散熱片之一種大面積陶瓷基板結構，包括：一陶瓷層202，靠近發熱元件及一導熱基材層401，其所相對構成；其特徵是利用陶瓷層202高導熱與高絕緣特性，以保護電氣元件；復以導熱基材層401高導熱特性將發熱元件之熱能均勻帶走，以達散熱功能。本新型具有大面積、簡化結構、大量產性及得依使用者需求尺寸裁切使用之特徵，有別於過去習知技藝具差異化，其新穎、進步及實用效益無誤。故可有效改進習知缺失，使用上有相當大之實用性。

綜觀上述，本創作實施例所揭露之具體構造，確實能提供電子印刷電路板、建築、能源產業及散熱片之大面積陶瓷基板結構之應用，以其整體結構而言，既未曾見諸於同類產品中，申請前亦未見公開，誠已符合專利法之法定要件，爰依法提出新型專利申請。

惟以上所述者，僅為本創作之一較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即大凡依本創作申請專利範圍及創作說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧習知陶瓷基板結構
101‧‧‧鋁薄層
102‧‧‧陶瓷層
103‧‧‧導熱膠層
104‧‧‧銅薄層
2‧‧‧本創作具導電之雙層大面積陶瓷基板結構
201‧‧‧銅薄層
202‧‧‧陶瓷層
3‧‧‧本創作三層複合大面積陶瓷基板結構
301‧‧‧導熱層
4‧‧‧本創作具導熱之雙層大面積陶瓷基板結構
401‧‧‧導熱基材層

第1圖係顯示習知陶瓷基板結構剖面圖。 第2圖係顯示本創作具導電之雙層大面積陶瓷基板結構剖面圖。 第3圖係顯示本創作三層複合大面積陶瓷基板結構剖面圖。 第4圖係顯示本創作具導熱之雙層大面積陶瓷基板結構剖面圖。

3‧‧‧本創作三層複合大面積陶瓷基板結構

201‧‧‧銅薄層

202‧‧‧陶瓷層

301‧‧‧導熱層

Claims (11)

1. 一種大面積陶瓷基板結構，其包括： 一銅薄層，相鄰於陶瓷層一側，靠近發熱電子元件；及 一陶瓷層，設置於銅薄層一側；其所相對構成； 其特徵是利用陶瓷層高導熱與高絕緣特性將銅薄層，以達保護銅薄層導電電路之薄型化大面積陶瓷基板結構。
2. 如請求項1所述之一種大面積陶瓷基板結構，其中，銅薄層選用銅薄材料，經蝕刻導電線路供電子元件組配，以提供電子元件導電作用。
3. 如請求項1所述之一種大面積陶瓷基板結構，其中，陶瓷層選用陶瓷塗料，內含與銅薄層可供鍵結之官能基團，經捲對捲噴塗或塗佈/貼合製程披覆於銅薄層表面。
4. 如請求項1所述之一種大面積陶瓷基板結構，更進一步，相鄰於陶瓷層之銅薄層相對另一側，得設置一導熱層。
5. 如請求項4所述之一種大面積陶瓷基板結構，其中，導熱層選用石墨材料，經捲對捲噴塗或塗佈/貼合製程披覆於陶瓷層表面。
6. 如請求項4所述之一種大面積陶瓷基板結構，更進一步，導熱層選用導熱塗料，內含熱傳導性高之導熱材料，經捲對捲噴塗或塗佈/貼合製程披覆於陶瓷層表面。
7. 一種大面積陶瓷基板結構，其包括： 一陶瓷層，相鄰於導熱層一側；及 一導熱層，相鄰於陶瓷層一側，其所相對構成； 其特徵是利用陶瓷層高導熱與高絕緣特性，具保護電路功能；復以導熱層高導熱特性將發熱元件之熱能均勻帶走，以達散熱功能。
8. 如請求項7所述之一種大面積陶瓷基板結構，其中，導熱層選用石墨紙材料，經捲對捲噴塗或塗佈/貼合製程披覆於陶瓷層表面。
9. 如請求項7所述之一種大面積陶瓷基板結構，更進一步，導熱層選用導熱材料，其熱傳導性高之金屬或非金屬導熱材料，以提供散熱功能。
10. 如請求項7所述之一種大面積陶瓷基板結構，更進一步，導熱層另可選用薄紙片、板或塊等金屬或非金屬導熱材使用之，提供散熱功能層。
11. 如請求項7所述之一種大面積陶瓷基板結構，其中，陶瓷層選用陶瓷塗料，經捲對捲噴塗或塗佈/貼合製程披覆於導熱層表面。