线路板结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种线路板结构，适用于承载发热元件。线路板结构包括核心层、主动式致冷元件、介电层以及多个导盲孔。核心层具有贯穿核心层的贯口。主动式致冷元件包括冷端表面与热端表面。主动式致冷元件设置于贯口内。介电层覆盖核心层并填充于贯口与主动式致冷元件之间的空隙内。发热元件设置于介电层的外表面上。导盲孔设置于介电层中并连接冷端表面与外表面，以供连接发热元件与主动式致冷元件。一种具有主动式致冷盲孔的线路板结构也被提出。
【专利说明】线路板结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种线路板结构，且特别是涉及一种散热效率较佳的线路板结构。
【背景技术】
[0002]随着科技的进步，可携式电子装置朝向轻薄以及多功能的方向发展。例如平板电脑或是智慧型手机等，其轻薄的外型相当适合使用者随身携带与操作。基此，现行功能愈多或越强的智慧型的电子装置需要具备更高速的芯片，但愈高速的芯片产生的热能也愈多，再加上可携式电子装置的小型化，使得散热组件成为可携式电子装置不可或缺的一个元件。
[0003]传统的电子产品，例如桌上型电脑或是笔记型电脑，多半在热源附近安装风扇、散热鳍片等元件达成散热的效果，这常见于桌上型电脑或是笔记型电脑的散热设计。然而，以平板电脑或是智慧型手机而言，此类可携式电子装置由于其内部空间较小，可携式电子装置的散热空间受到相当的限制与压缩，这种极度压缩空间的设计方向造成散热的困难。并且，此类可携式电子装置所遇到散热的问题也与装置的复杂度有关，现行的多功能、智慧型的电子装置使得内部电路设计相对复杂，也影响高效率散热的设计，导致可携式电子装置的热能集中在芯片设置处而无法往外散逸，不只造成使用者使用上的不适，甚至可能导致芯片的损坏。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种线路板结构，其具有主动式致冷功能，可提升线路板结构的散热效率。
[0005]为达上述目的，本发明的一种线路板结构，适于承载发热元件。所述的线路板结构包括核心层、主动式致冷元件、第一介电层以及多个第一导盲孔。核心层具有贯穿核心层的贯口。主动式致冷元件包括冷端表面与热端表面。主动式致冷元件设置于贯口内。第一介电层覆盖核心层的表面与冷端表面，并填充于贯口与主动式致冷元件之间的空隙内。其中第一介电层具有未与核心层及主动式致冷元件接触的第一外表面，以供设置发热元件。第一导盲孔设置于第一介电层中并连接冷端表面与第一外表面，以供连接发热元件与主动式致冷元件。
[0006]本发明的另一种线路板结构适于承载发热元件，所述的线路板结构包括第一介电层、多个第一导盲孔以及主动式致冷材。第一介电层包括第一表面以及相对第一表面的第二表面。第一导盲孔设置于第一介电层并分别连通第一表面以及第二表面。主动式致冷材填充于各第一导盲孔内，以使各第一导盲孔具有热端表面以及冷端表面，分别对应第一介电层的第二表面以及第一表面。第一表面及冷端表面分别供设置及连接发热元件。
[0007]基于上述，本发明通过将主动式致冷元件内埋于线路板结构内或将主动式致冷材填入线路板结构的导盲孔内。如此，利用电流通过主动式致冷材料时发生主动导热的作用，其一端会形成冷端表面，而另一端则形成热端表面的特性，将冷端表面通过第一导盲孔连接至发热元件上，以通过冷端表面对发热元件进行吸热，再通过热端表面将热能排散。因此，本发明的线路板结构可迅速地将发热元件运作时所产生的热能带走，以避免不必要的热能累积，进而提升线路板结构的散热效率。
[0008]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，并配合所附附图作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是依照本发明的一实施例的一种线路板结构的示意图；
[0010]图2A至图2H是依照本发明的一实施例的一种线路板结构的制作流程剖面示意图；
[0011]图3A至图3C是依照本发明的另一实施例的一种线路板结构的制作流程剖面示意图；
[0012]图4是依照本发明的又一实施例的一种线路板结构的示意图；
[0013]图5A至图是图4的线路板结构的制作流程剖面示意图。
[0014]符号说明
[0015]100、100a、100b、200:线路板结构
[0016]105:基材
[0017]110:核心层
[0018]112:贯口
[0019]120:主动式致冷元件
[0020]122、242:冷端表面
[0021]124、244:热端表面
[0022]130、230:第一介电层
[0023]132:第一外表面
[0024]140>240:第一导盲孔
[0025]1δ0、250:第二介电层
[0026]152、252:第二外表面
[0027]154,254:线路层
[0028]160、260:导通孔
[0029]170>270:第二导盲孔
[0030]220:主动式致冷材[0031 ]232:第一表面
[0032]234:第二表面280:第三导盲孔
[0033]300:发热元件
【具体实施方式】
[0034]图1是依照本发明的一实施例的一种线路板结构的示意图。请参考图1，本实施例的线路板结构100适于承载发热元件300。线路板结构100包括核心层110、主动式致冷元件120、第一介电层130以及多个第一导盲孔140。核心层110具有贯口 112，其贯穿核心层110。主动式致冷元件120设置于贯口 112内，且包括冷端表面122与热端表面124，以通过冷端表面122吸收发热元件300的热量，再通过热端表面124将吸收的热量排散。在本实施例中，主动式致冷元件120为热电致冷元件(thermal-electric cooler, TEC),其包括N型半导体材料及P型半导体材料，且其材料可包括碲(Te)及铋(Bi)。第一介电层130则覆盖核心层110并填充于贯口 112与主动式致冷元件120之间的空隙内。发热元件300设置于第一介电层130的第一外表面132上。第一导盲孔140设置于第一介电层130中并连接冷端表面122与第一外表面132，以连接发热元件300与主动式致冷元件120。
[0035]当通入电流于主动式致冷元件120时，主动式致冷元件120的一端形成冷端表面122，而另一端则形成热端表面124。本实施例即是将主动式致冷元件120的冷端表面122通过第一导盲孔连接至发热元件300上，以吸收发热元件300所产生的热能，并通过热端表面124将热能排散，其中，线路板结构100的热传导路径可如图1中的空心箭号所示。如此，即可迅速地将发热元件运作时所产生的热能带走，以避免不必要的热能累积，进而提升线路板结构的散热效率。
[0036]图2A至图2H是依照本发明的一实施例的一种线路板结构的制作流程剖面示意图。在本实施例中，线路板结构100的制作方法可包括下列步骤:首先，如图2A所示，提供核心层110，核心层110具有贯口 112，贯穿核心层110。接着，再如图2B所示，将核心层110设置于基材105上。
[0037]接着，请参照图2C，将主动式致冷元件120设置于基材105上并位于贯口 112内。在本实施例中，基材105可例如为离型膜或是由特定粘着剂局部涂布或是全面性涂布于离型膜上而形成，其具有暂时性粘着的特性并可轻易被剥离，以暂时性承载及固定主动式致冷元件120，并可在之后轻易与主动式致冷元件120分离而不会伤害主动式致冷元件120。之后，再如图2D所示，将第一介电层130覆盖于核心层110上并填充于贯口 112与该主动式致冷元件120之间的空隙内。再如图2E所示，移除基材105，以暴露出主动式致冷元件120的热端表面124。之后，即可于第一介电层130中形成如图1所不的第一导盲孔140,使其连接第一介电层130的第一外表面132以及主动式致冷元件120的冷端表面122，再将发热元件300设置于第一介电层130的第一外表面132上并使其与第一导盲孔140连接，即完成如图1所示的线路板结构100。
[0038]本实施例的线路板结构100可为电路板或是承载器(carrier)，其将主动式致冷元件120的冷端表面122通过第一导盲孔连接至发热元件300上，以对发热元件300进行吸热，并将其热端表面124暴露于第一介电层130外，使热端表面124的热能可直接排散。当然，依据线路板结构的元件及线路布局设计，主动式致冷元件120的热端表面124也可不暴露于外，而是完全内埋于线路板结构100中，并利用其它方式将热能排散。此种热端表面124不暴露于外的线路板结构10a的制作方法，则可在图2E的制作工艺之后，继续进行图2F及之后的制作工艺。
[0039]请接续参照图2F以及图2G，在移除基材105之后，将第二介电层150压合于核心层以及暴露的热端表面124上。第二介电层150与热端表面124接触的表面上具有线路层154。线路层154与热端表面124热连接并延伸至第二介电层150的外缘，以将热端表面124的热能经由线路层154往侧向排散。之后，再如图2H所示，形成第一导盲孔140于第一介电层130中，使其连接冷端表面122与第一外表面132，接着再将发热元件300设置于第一介电层130的第一外表面132上，以使第一导盲孔140连接发热兀件300与主动式致冷元件120，如此，即初步完成线路板结构10a的制作流程。
[0040]之后，可再如图2H所示，选择性地形成至少一导通孔160，贯穿该第一介电层130、第二介电层150以及核心层110，并与线路层154连接，以将线路层154所传导的部分热能经由导通孔160排散。此外，也可选择性地形成至少一第二导盲孔170于第二介电层150中，使其连接线路层154与第二介电层150的第二外表面152，以将线路层154所传导的部分热能经由第二导盲孔170排散。在本发明的其他实施例中，第二导盲孔170也可直接连接热端表面124与第二介电层150的第二外表面152，以直接将热端表面124的热能排散。线路板结构10a的热传导路径可参照图2H中的空心箭号所示。
[0041]图3A至图3D是依照本发明的另一实施例的一种线路板结构的制作流程剖面示意图。在本发明的另一实施例中，也可采用其他制作方法来制作线路板结构100b。首先，如图3A所示，提供核心层110，并将主动式致冷元件120设置于第二介电层150上。核心层110具有贯口 112，贯穿核心层110。第二介电层150与主动式致冷元件120接触的表面具有线路层154，其连接主动式致冷元件120的热端表面124，并侧向延伸至第二介电层150的外缘，以将热端表面124的热能经由线路层154侧向排散。在本实施例中，主动式致冷元件120的热端表面124可例如通过多个焊球与线路层154热连接。
[0042]接着，如图3B所不，将核心层110设置于第二介电层150上，并将第一介电层130覆盖核心层110且填充于贯口 112与该主动式致冷元件120之间的空隙内。之后，再如图3C所示，形成第一导盲孔140于第一介电层130中，使其连接主动式致冷元件120的冷端表面122与第一介电层130的第一外表面132。接着再将发热兀件300设置于第一介电层130的第一外表面132上，以使第一导盲孔140连接发热元件300与主动式致冷元件120，如此，即初步完成线路板结构10b的制作流程。
[0043]之后，可再如图3C所示，选择性地形成至少一导通孔160，贯穿该第一介电层130、第二介电层150以及核心层110，并与线路层154连接，以将线路层154所传导的部分热能经由导通孔160排散。此外，也可选择性形成至少一第二导盲孔170于第二介电层150中，使其连接线路层154与第二介电层150的第二外表面152，以将线路层154所传导的部分热能经由第二导盲孔170排散。当然，在本发明的其他实施例中，第二导盲孔170也可直接连接热端表面124与第二介电层150的第二外表面152，以直接将热端表面124的热能排散。线路板结构10a的热传导路径可参照图3C中的空心箭号所示。
[0044]如此，线路板结构100a、10b将主动式致冷元件120的冷端表面122通过第一导盲孔140连接至发热元件300上，并将其热端表面124连接至线路层154上，而线路层154侧向延伸至第二介电层150的外缘，以通过冷端表面122对发热元件300进行吸热，并通过热端表面124将热能经由线路层154排散，因而可迅速地将发热元件300运作时所产生的热能带走，以避免不必要的热能累积，进而提升线路板结构10aUOOb的散热效率。
[0045]图4是依照本发明的又一实施例的一种线路板结构的示意图。在本实施例中，线路板结构200包括主动式致冷材220、第一介电层230以及多个第一导盲孔240。第一介电层230包括第一表面232以及相对第表面232的第二表面234。第一导盲孔240设置于第一介电层230并分别连通第一表面232以及第二表面234。主动式致冷材220填充于各第一导盲孔240内，以使各第一导盲孔240具有冷端表面242以及热端表面244。发热兀件300设置于第一表面232上并连接冷端表面242，以通过第一导盲孔240的冷端表面242对发热元件300进行吸热。在本实施例中，线路板结构200还可包括第二介电层250，设置于第二表面234上，且包括线路层254，位于第二介电层250与第二表面234接触的表面，并延伸至第二介电层250的外缘。线路层254连接热端表面244，通过热端表面244将热能往侧向排散。
[0046]图5A至图是图4的线路板结构的制作流程剖面示意图。在本实施例中，线路板结构200的制作方法可包括下列步骤:首先，提供第二介电层250，其表面设有线路层254，线路层254延伸至第二介电层250的外缘。接着，如图5B所示，形成第一介电层230于第二介电层250上。第一介电层230包括相对的第一表面232以及第二表面234。线路层254即位于第一介电层230以及第二介电层250之间。
[0047]之后，再如图5C所不,形成第一导盲孔240于第一介电层230,第一导盲孔240连通第一表面232以及第二表面234。在本实施中，还可如图5C所不,选择性地形成至少一导通孔260，其贯穿第一介电层230及第二介电层250并与线路层254连接。形成第一导盲孔240及导通孔260的方法例如分别为激光钻孔及机械钻孔，当然，本发明并不以此为限。
[0048]接着，再如图所示，填充主动式致冷材220于第一导盲孔240内，使第一导盲孔240在通入电流后会发生主动导热的作用，产生冷端表面242以及热端表面244，其热端表面244连接线路层254，以将热端表面的热能侧向传导至介电层的外缘。在本实施例中，主动式致冷材220为热电致冷元件(thermal-electric cooler, TEC),其包括N型半导体材料及P型半导体材料，且其材料可包括碲(Te)及铋(Bi)。此外，导通孔260也可接触线路层254，使线路层254的部分热能可通过导通孔260排散。之后，再将如图4所示的发热元件300设置于第一介电层230的第一外表面232上,并使发热兀件300连接冷端表面242,即可初步完成线路板结构200的制作流程。
[0049]之后，可再如图4所示，选择性地形成至少一第二导盲孔270于第二介电层250中，使其连接线路层254与第二介电层250的第二外表面252，以将线路层254所传导的部分热能经由第二导盲孔270传导至外层的介电层，再以类似的方式，通过各层介电层的导盲孔将热能排散。当然，在本发明的其他实施例中，第二导盲孔270也可直接连接热端表面244与第二介电层250的第二外表面252,以直接将热端表面244的热能传导至外层的介电层，再通过各层介电层的导盲孔将热能排散。线路板结构200的热传导路径可如图4中的空心箭号所示。
[0050]此外,线路板结构200还可包括多个第三导盲孔280,设置于第一介电层230。第三导盲孔280内可填入一般的导电材，例如为铜，用以辅助第一导盲孔240作为发热元件300与线路板结构200间的电性导通之用。
[0051]综上所述，本发明通过将主动式致冷元件内埋于线路板结构内或将主动式致冷材填入线路板结构的导盲孔内。如此,利用电流通过主动式致冷材料时其一端会形成冷端表面，而另一端则形成热端表面的特性，将冷端表面通过第一导盲孔连接至发热元件上，以通过冷端表面对发热元件进行吸热，再通过热端表面将热能排散。因此，本发明的线路板结构可迅速地将发热元件运作时所产生的热能带走，以避免不必要的热能累积，进而提升线路板结构的散热效率。
[0052]虽然已结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属【技术领域】中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
【权利要求】
1.一种线路板结构，适于承载发热元件，该线路板结构其特征在于包括: 核心层，具有贯口，该贯口贯穿该核心层； 主动式致冷元件,包括冷端表面与热端表面，该主动式致冷元件设置于该贯口内； 第一介电层，覆盖该核心层的表面与该冷端表面，并填充于该贯口与该主动式致冷元件之间的空隙内，其中第一介电层具有未与该核心层及该主动式致冷元件接触的第一外表面，以供设置该发热元件；以及 多个第一导盲孔，设置于该第一介电层中并连接该冷端表面与该第一外表面，以供连接该发热元件与该主动式致冷元件。
2.如权利要求1所述的线路板结构，其中该第一介电层暴露该热端表面。
3.如权利要求1所述的线路板结构，还包括第二介电层，该主动式致冷元件以该热端表面设置于该第二介电层上并位于该贯口内。
4.如权利要求3所述的线路板结构，还包括线路层，设置于该第二介电层上并延伸至该第二介电层的外缘，该线路层热连接该热端表面。
5.如权利要求3所述的线路板结构，还包括线路层及至少一导通孔，该线路层设置于该第二介电层上并连接该热端表面，该导通孔贯穿该第一介电层、该第二介电层以及该核心层，并与该线路层连接。
6.一种线路板结构，适于承载发热元件，该线路板结构其特征在于包括: 第一介电层，包括第一表面以及相对该第一表面的第二表面； 多个第一导盲孔，设置于该第一介电层并分别连通该第一表面以及该第二表面；以及 主动式致冷材，填充于各该第一导盲孔内，以使各该第一导盲孔具有热端表面以及冷端表面，分别对应该第一介电层的该第二表面以及该第一表面，该第一表面及该冷端表面分别供设置及连接该发热元件。
7.如权利要求6所述的线路板结构，还包括第二介电层，设置于该第二表面上，线路层，位于该第二介电层与该第二表面接触的表面，并延伸至该第二介电层的外缘，该线路层连接该些热端表面。
8.如权利要求6所述的线路板结构，还包括第二介电层以及多个第二导盲孔，该第二介电层叠设于该第二表面上，该些第二导盲孔设置于该第二介电层并分别连接该些热端表面与该第二介电层的第二外表面。
9.如权利要求7所述的线路板结构，还包括多个第二导盲孔，设置于该第二介电层并分别连接该线路层与该第二介电层的第二外表面。
10.如权利要求7所述的线路板结构，还包括至少一导通孔，贯穿该第一介电层及该第二介电层并与该线路层连接。
【文档编号】H05K1/02GK104427746SQ201310388781
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】吴明豪, 郑伟鸣, 张宏麟 申请人:欣兴电子股份有限公司