包括冷却装置的电路板系统的制作方法
【专利摘要】一种包括冷却布置装置的电路板系统。根据本发明的电路板系统包括电路板（101）、至少一个电组件（102）以及与电组件有导热关系的导体部件（103）。电路板的表面包括不平整的部分（104），以便增加该部分的表面积。该部分涂敷有由导体材料制成的涂层（105），使得该涂层的表面不平整。电路板包括由导体材料制成并且从导体部件延伸到涂层的导热通路（106）。因此，涂层起用于使电组件冷却的冷却元件的作用。
【专利说明】包括冷却装置的电路板系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括电路板、至少一个电组件以及用于使电组件冷却的冷却装置的电路板系统。
【背景技术】
[0002]典型的电路板系统包括装配有电组件的电路板。电路板包括用一个或多个电绝缘材料层制成的主体以及在电路板的表面中的一个或两个上和/或在电绝缘材料层之间的电导体。电组件中的每一个可以是例如集成电路，诸如处理器或存储器、或分立组件，诸如电阻器、电容器、电感器、晶体管或二极管。此外，电路板系统还可以包括除电组件外的其他元件。其他元件的示例是机械支撑元件和与冷却装置有关的元件。
[0003]当电组件的热产生关于该电组件的机械尺寸如此之高，使得该电组件的外表面将热传递给周围空气的能力不足时，需要冷却装置。为说明起见，我们考虑电路板系统包括在电路板的一侧上的电组件的情况。冷却装置可以包括例如被安装在电组件顶部的冷却元件。然而，在一些情况下，在机械上不可能的是，将冷却元件放置在电组件顶部。在另一个示例中，冷却装置包括用于将电组件所产生的热通过电路板传导到该电路板的另一侧的导热通路，以及冷却装置进一步包括在电路板的另一侧上的冷却元件，使得该冷却元件与导热通路有导热关系。然而，在一些情况下，在机械上不可能的是，对冷却元件进行放置，使得该冷却元件位于电路板的关于待被冷却的电组件的相对侧。
【发明内容】
[0004]下面介绍简要的
【发明内容】
，以便提供对各种发明实施例的一些方面的基本理解。本
【发明内容】
不是本发明的详尽概述。其既不意在识别出本发明的关键性或决定性元素，也不意在勾勒出本发明的范围。下述
【发明内容】
仅以简化形式介绍了本发明的某些概念，作为本发明的示例性实施例的更详细描述的前奏。
[0005]根据本发明，提供了新的电路板系统，其例如可以是，但不必须是，电信设备的一部分。根据本发明的电路板系统包括:
[0006]电路板，其具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，
[0007]至少一个电组件，以及
[0008]导体部件，其与电组件有导热关系，
[0009]其中:
[0010]电路板的第一表面包括不平整的部分，以便增加该部分的表面积，该部分包括用于增加该部分的表面积的槽和/或腔，
[0011]第一表面的部分涂敷有用导体材料制成的涂层，使得该涂层的表面不平整，以及
[0012]电路板包括用导体材料制成并且从导体部件延伸到涂层的导热通路。
[0013]上述涂层起用于使电组件冷却的冷却元件的作用，因此，结合根据本发明的一些示例性实施例的电路板系统，不需要单独的冷却元件。这减少了电路板系统的组件数量，从而，减少了对损坏的敏感性和电路板系统的成本。然而，还可能的是，根据本发明的一些其他示例性实施例的电路板系统进一步包括在电组件顶部的冷却元件，以便使冷却更有效。
[0014]上述导体部件、涂层和导热通路有利地用每一个具有比电路板的电绝缘材料的导热性更好的导热性的一个或多个金属和/或一个或多个其他材料制成。
[0015]在所附从属权利要求中描述了本发明的多个非限制示例性实施例。
[0016]当结合附图阅读时，根据特定示例性实施例的下面描述，将最好地理解本发明的既关于构建又关于操作方法的各种非限制示例性实施例，连同其另外的目的和优点。
[0017]动词“包括”和“包含”在本文档中被用作为既不排除也不需要未记载的特征的存在的开放式限制。除非另外明确说明，在从属权利要求中记载的特征可相互自由组合。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]在下面从示例意义上并且参考附图更详细地说明本发明的示例性实施例及其优点，在附图中:
[0019]图1a和Ib图示根据本发明的示例性实施例的电路板系统的细节，
[0020]图2示出根据本发明的另一个示例性实施例的电路板系统的细节的剖视图，以及
[0021]图3a和3b图示根据本发明的示例性实施例的电路板系统的细节。
【具体实施方式】
[0022]图1a示出根据本发明的示例性实施例的电路板系统的一部分的透视图。图1b示出沿着图1a中所示的线A-A取得的截面的视图。电路板系统包括装配有电组件的电路板101，所述电组件中的一个用参考标记102加以标记。电路板101与坐标系190的xy平面平行。电路板系统可以例如是，但不必须，电信设备的一部分，并且其可以包括例如用于支持下述数据传输协议中的至少一个的处理系统:网际协议“IP”、以太网协议、多协议标签交换“MPLS”协议、异步传输模式“ATM”。
[0023]电路板101的第一表面包括不平整的部分104，以便增加该部分的表面积。部分104可以包括例如通过切割制成的槽和/或通过钻孔制成的腔，以便增加表面积。该部分涂敷有用导体材料制成的涂层105，使得该涂层的表面不平整，如图1b中所图示。电路板系统包括在电路板101的第二表面上、与电组件102有导热关系的导体部件103。在该示例性情况下，导体部件103在电组件102和电路板101的第二表面之间。还可能的是，导体部件103被嵌入在电路板中，以使导体部件103的表面构成电路板的第二表面的一部分。在一些情况下，可能的是，导体部件在电组件旁边，使得电组件在与电路板平行的方向中挤压抵靠导体部件。电路板包括由导体材料制成并且从导体部件103延伸到涂层105的导热通路106。因此，涂层105起用于使电组件102冷却的冷却元件的作用。
[0024]在图1a和Ib中所图示的示例性电路板系统中，导热通路106包括连接到导体部件103和与电路板平行并且位于电路板内部的第一导体109的第一通孔导体(via-conductor)。在图1b中，第一通孔导体中的两个用参考标记107和108加以标记。应当注意的是，在一些其他示例性情况下，可以只有一个第一通孔导体。导热通路106包括连接到第一导体109并且从第一导体朝着电路板的第一表面延伸的第二通孔导体。在图1b中，第二通孔导体中的两个用参考标记110和111加以标记。应当注意的是，在一些其他示例性情况下，可以只有一个第二通孔导体。第二通孔导体110和111中的每一个比第一通孔导体107和108中的任何一个距电路板的第二表面更远。换句话说，从第二通孔导体中的任何一个到电路板的第二表面的最短距离大于从第一通孔导体中的任何一个到电路板的第二表面的最短距离。此外，第二通孔导体中的每一个在与电路板平行的方向中与第一通孔导体中的每一个分离一定距离。导体部件103、涂层105、第一导体109以及第一和第二通孔导体107、108、110和111有利地用其导热性比电路板101的电绝缘材料的导热性更好的金属或其他材料制成。金属可以例如包括，但不必须，铜、锡、铝和/或银。第一导体109可以是例如由电路板的导体层形成的平面导体。
[0025]由第一和第二通孔导体107、108、110和111构成的导热通路106以及第一导体109被布置成包围连接到电组件102的电导体所需的空间。在图1a和Ib中所图示的示例性情况下，电导体部分地位于在电组件102的电端子115和116与导热通路106的一部分之间的空间区域121和122中。在该示例性情况下，上述电导体包括连接到电组件102的电端子的通孔导体117和118以及与电路板平行并且位于电路板内部的导体119和120。在图1a和Ib中所图示的示例性情况下，电组件102的电端子115和116是连接球。
[0026]在附图1b中所示的非贯通，即盲的，通孔导体110、111、117和118可以被制造，例如以使电路板101的非贯通，即盲的，通孔填充有传导材料。还可能的是，使用管状通孔导体，其被制造，以使电路板的通孔的壁涂敷有传导材料。当存在管状通孔导体，而不是图1b中所示的完全的通孔导体时，管状非贯通通孔导体可以被制造，以使电路板的贯通通孔被首先涂敷有传导材料，以便形成管状贯通通孔导体，然后，使用通过管状贯通通孔导体的孔被引导至管状贯通通孔导体的壁的激光束，对该管状贯通通孔导体进行切割。例如，可以使用以上述方式制造的管状非贯通通孔导体，而不是完全的非贯通通孔导体Iio和117、和/或而不是完全的非贯通通孔导体111和118。
[0027]在图1a和Ib中所图示的示例性电路板系统中，第一通孔导体107和108通过第一导体109延伸到涂层105，以及第二通孔导体110和111延伸到涂层105。还可能的是，如果在第一导体109和涂层105之间的空间区域123需要用于其他用途，则第一通孔导体107和108在第一导体109处结束。
[0028]在根据本发明的示例性实施例的电路板系统中，涂层105的表面不平整，以使在与电路板垂直的方向中的最大高度差H是在涂层和电路板的第二表面之间的最小距离D的至少15%。在图1b中图不了最大闻度差H和最小距尚D0
[0029]在根据本发明的示例性实施例的电路板系统中，最大高度差H是在涂层和电路板的第二表面之间的最小距离D的至少25%。
[0030]图2示出根据本发明的示例性实施例的电路板系统的细节的剖视图。该电路板系统包括装配有电组件的电路板201，所述电组件中的一个用参考标记202加以标记。电路板201与坐标系290的xy平面平行。电路板的第一表面包括不平整的部分204，以便增加该部分的表面积。该部分涂敷有由导体材料制成的涂层205，使得该涂层的表面不平整，如图2中所图示。该电路板系统包括在电路板201的第二表面上、与电组件202有导热关系的导体部件203。在该示例性情况下，导体部件203在电组件202和电路板201的第二表面之间。电路板包括用导体材料制成并且从导体部件203延伸到涂层205的导热通路206。因此，涂层205起用于使电组件202冷却的冷却元件的作用。[0031]在图2中所图示的示例性电路板系统中，导热通路206包括连接到导体部件203和与电路板平行并且位于电路板内部的第一导体209的第一通孔导体。在图2中，第一通孔导体中的两个用参考标记207和208加以标记。导热通路206包括连接到第一导体209并且从第一导体209朝着电路板的第一表面延伸的第二通孔导体。在图2中，第二通孔导体中的两个用参考标记210和211加以标记。第二通孔导体210和211中的每一个比第一通孔导体207和208中的任何一个距电路板的第二表面更远。此外，第二通孔导体中的每一个在与电路板平行的方向中与第一通孔导体中的每一个分离一定距离。导热通路206包括连接到第二通孔导体210和211的第二导体212。第二导体212与电路板平行并且位于电路板内部，使得其比第一导体209更接近电路板的第一表面。换句话说，从第二导体212到电路板的第一表面的最短距离小于从第一导体209到电路板的第一表面的最短距离。电路板201包括从第二导体212朝着电路板的第一表面延伸的第三通孔导体。在图2中，第三通孔导体中的两个用参考标记213和214加以标记。第三通孔导体213和214中的每一个比第一和第二通孔导体207、208、210和211中的任何一个距电路板的第二表面更远。换句话说，从第三通孔导体中的任何一个到电路板的第二表面的最短距离大于从第一和第二通孔导体中的任何一个到电路板的第二表面的最短距离。此外，第三通孔导体中的每一个在与电路板平行的方向中与第一和第二通孔导体中的每一个分离一定距离。导体部件203、涂层205、第一和第二导体209和212、以及第一、第二和第三通孔导体207、208、210、211、213和214有利地用其导热性比电路板201的电绝缘材料的导热性更好的金属或其他材料制成。金属可以例如包括，但不必须，铜、锡、铝和/或银。第一和第二导体209和212可以是例如由电路板的导体层形成的平面导体。
[0032]第一、第二和第三通孔导体207、208、210、211、213和214以及第一和第二导体209和212构成的导热通路206被布置成包围连接到电组件202的电导体所需的空间。在图2所图示的示例性情况下，所述电导体包括连接到电组件202的电端子215和216的通孔导体217和218以及与电路板平行并且位于电路板内部的导体219和220。在图2中所图示的示例性情况下，电组件202的电端子215和216是连接球。
[0033]在图2中所图示的示例性电路板系统中，第一通孔导体207和208还被连接到第二导体212，并且通过第一和第二导体延伸到涂层205，第二通孔导体210和211通过第二导体212延伸到涂层205，以及第三通孔导体213和214延伸到涂层205。
[0034]图2中所图示的示例性电路板系统进一步包括在电组件202顶部上的冷却元件224，以便使冷却更有效。
[0035]图3a示出根据本发明的示例性实施例的电路板系统的一部分的透视图。图3b示出沿着图3a中所示的线A-A取得的截面的视图。电路板系统包括装配有电组件的电路板301，所述电组件中的一个用参考标记302加以标记。电路板301与坐标系390的xy平面平行。电路板的第一表面包括不平整的部分304，以便增加该部分的表面积。该部分涂敷有由导体材料制成的涂层305，使得该涂层的表面不平整，如图3a和3b中所图示。该电路板系统包括在电路板301的第一表面上、与电组件302有导热关系的导体部件303。在该不例性情况下，导体部件303在电组件302和电路板301的第一表面之间。还可能的是，导体部件303被嵌入在电路板中，以使导体部件303的表面构成电路板的第一表面的一部分。在一些情况下，可能的是，导体部件在电组件旁边，使得电组件在与电路板平行的方向中挤压抵靠导体部件。电路板包括用导体材料制成并且沿着电路板的第一表面、从导体部件303延伸到涂层305的导热通路306，如图3a和3b中所图示。因此，涂层305起用于使电组件302冷却的冷却元件的作用。
[0036]在上面给出的描述中所提供的特定示例不应当被解释为限制所附权利要求的适用性和/或解释。例如，上面说明的原理在电组件在电路板内部并且存在从电组件到电路板的表面的导热通路的情况下，也是适用的。
【权利要求】
1.一种电路板系统,包括: -电路板(101、201、301),所述电路板具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面， -至少一个电组件(102、202、302)，以及 -导体部件(103、203、303)，所述导体部件与所述电组件有导热关系， 其中: -所述电路板的所述第一表面包括不平整的部分(104、204、304)，以便增加所述部分的表面积， -所述第一表面的所述部分涂敷有用导体材料制成的涂层(105、205、305)，使得所述涂层的表面不平整，以及 -所述电路板包括用导体材料制成并且从所述导体部件延伸到所述涂层的导热通路(106、206、306)， 其特征在于所述电路板的所述第一表面的所述部分(104、204、304)包括用于增加所述部分的表面积的下述 中的至少一个:槽、腔。
2.根据权利要求1所述的电路板系统，其中所述电组件(101、201)位于所述电路板的所述第二表面上，以及所述导热通路(106、206)通过所述电路板从所述导体部件延伸到所述涂层。
3.根据权利要求1所述的电路板系统，其中所述电组件(301)位于所述电路板的所述第一表面上，以及所述导热通路(306)沿着所述电路板的所述第一表面从所述导体部件延伸到所述涂层(305)。
4.根据权利要求1或2所述的电路板系统，其中所述导热通路(106、206)包括: -一个或多个第一通孔导体(107、108、207、208)，所述一个或多个第一通孔导体被连接到所述导体部件(103、203)并且从所述导体部件朝着所述电路板的所述第一表面延伸，-第一导体(109、209)，所述第一导体被连接到所述一个或多个第一通孔导体以及与所述电路板平行并且位于所述电路板内部，以及 -一个或多个第二通孔导体(110、111、210、211)，所述一个或多个第二通孔导体被连接到所述第一导体并且从所述第一导体朝着所述电路板的所述第一表面延伸，每一个第二通孔导体比所述一个或多个第一通孔导体中的任何一个距所述电路板的所述第二表面更远，以及每一个第二通孔导体在与所述电路板平行的方向中与所述一个或多个第一通孔导体中的每一个分离一定距离。
5.根据权利要求4所述的电路板系统，其中所述一个或多个第一通孔导体(107、108、207,208)通过所述第一导体(109、209)延伸到所述涂层(105、205)，以及所述一个或多个第二通孔导体(110、111、210、211)延伸到所述涂层。
6.根据权利要求4或5所述的电路板系统，其中所述导热通路进一步包括: -第二导体(212)，所述第二导体被连接到所述一个或多个第二通孔导体(210、211)以及与所述电路板平行并且位于所述电路板内部，使得所述第二导体比所述第一导体更接近所述电路板的所述第一表面，以及 -一个或多个第三通孔导体(213、214)，所述一个或多个第三通孔导体从所述第二导体朝着所述电路板的所述第一表面延伸，每一个第三通孔导体比所述第一和第二通孔导体中的任何一个距所述电路板的所述第二表面更远，以及每一个第三通孔导体在与所述电路板平行的方向中与所述第一和第二通孔导体中的每一个分离一定距离。
7.根据权利要求6所述的电路板系统，其中所述一个或多个第一通孔导体(207、208)被连接到所述第二导体(212)并且通过所述第一和第二导体延伸到所述涂层(205)，所述一个或多个第二通孔导体(210、211)通过所述第二导体延伸到所述涂层，以及所述一个或多个第三通孔导体(213、214)延伸到所述涂层。
8.根据权利要求4-7中的任何一项所述的电路板系统，其中所述电路板包括连接到所述电组件的电端子(115、116)的一个或多个电导体,所述电导体部分地位于在所述电组件的所述电端子和所述导热通路的一部分之间的一个或多个空间区域(121、122)中。
9.根据权利要求1-8中的任何一项所述的电路板系统，其中所述导体部件、所述涂层以及所述导热通路用一个或多个传导材料制成，所述传导材料每一个具有比所述电路板的电绝缘材料的导热性更好的导热性。
10.根据权利要求9所述的电路板系统，其中所述一个或多个传导材料中的每一个是金属。
11.根据权利要求10所述的电路板系统，其中所述金属包括下述中的至少一个:铜、锡、铝、银。
12.根据权利要求1-11中的任何一项所述的电路板系统，其中所述涂层的表面不平整，使得在与所述电路板垂直的方向中的最大高度差(H)是在所述涂层和所述电路板的所述第二表面之间的最小 距离(D)的至少15%。
13.根据权利要求12所述的电路板系统，其中所述最大高度差是在所述涂层和所述电路板的所述第二表面之间的所述最小距离的至少25%。
14.根据权利要求1-13中的任何一项所述的电路板系统，其中所述电路板系统包括用于支持下述数据传输协议中的至少一个的处理系统:网际协议“IP”、以太网协议、多协议标签交换“MPLS”协议、异步传输模式“ATM”。
【文档编号】H05K1/02GK103974524SQ201410045081
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年2月7日 优先权日:2013年2月5日
【发明者】安蒂·霍尔马, 彼得里·科霍宁 申请人:特拉博斯股份有限公司