[发明专利]内建纵向散热陶瓷块印刷电路板及具该电路板的电路组件

说明书

一种内建纵向散热陶瓷块印刷电路板及具该电路板的电路组件，其中该电路组件包含：一片内建纵向散热陶瓷块的印刷电路板及复数电路元件，前述印刷电路板更包括：一介电材料层，并形成至少一个贯穿孔；至少一个对应嵌入上述贯穿孔中的散热陶瓷块；至少一个将上述散热陶瓷块嵌固于上述贯穿孔中的固定部；一设置于上述介电材料层与上述散热陶瓷块的上板面的金属电路层及设置于下板面的高导热层。本发明藉由可依需要调整设置位置及大小的散热陶瓷块，达到因应复杂电路设计、发挥良好导热效果及控制热能传导路径，并降低制造成本的目的。

技术领域

一种印刷电路板，尤其是一种内建纵向散热陶瓷块印刷电路板及具该电路板的电路组件。

背景技术

印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)是以铜箔基板为主要关键基础材料，用以供装设电子元件，该铜箔基板一般多以介电材料作为绝缘层，以铜箔形成的导线为导电材料层，并将导电材料层布局于该介电绝缘层而成。其中介电材料又多以纸质、电木板、玻璃纤维板、橡胶以及其他种类高分子等绝缘材料经树脂含浸形成为主。为便于后续说明，本发明将此种铜箔基板的绝缘层称为介电材料层。

随着电路设计的日益复杂、多元的需求，印刷电路板的结构也由单面板(SingleLayer PCB)逐渐发展为双面板(Double Layer PCB)到多层板(Multi Layer PCB)。目前多层的印刷电路板是利用多层的介电材料层和导电材料层相叠合，形成更复杂并且更多元的电路，并且藉由在介电材料层形成贯穿孔，以导电材料构成插塞(Plug)，进而连结多层板间各层的导线，以达到在更小的占用体积里允许容纳更多电子元件的目的。市面上常见的FR-4、FR-5、FR-6、FR-7等皆属于多层PCB常用材质。

在电子装置不断微型化的同时，特定需求的电子元件则朝向更高功率方向发展，如此一来，在更小的空间内就会伴随更高的发热。尤其导线的线距和导线本身的线径都要缩小，例如在电木板与玻璃纤维等为基础的基板材料上，电路间距都已可缩减到大约50微米(μm)，这使得电路领域中关于热能累积难以处理的高温问题愈发严重。

高功率元件消耗的能量大，一方面代表工作效率较高，但有一定比例的能量被转换为热能也是不可避免的。再者，电子技术又朝向电子电路设计及布局的复杂与多元化的方向发展，当高功率电子元件开始被设置于印刷电路板上时，意味着会有更多耗能元件被设计在相同甚至更小的空间中工作，这样的趋势下，产生的热能问题将比以往更难处理。由于一般印刷电路板的铜箔基板绝缘层材料多为介电材料，并不是热的良好导体，使得高发热元件所产生的热能都积聚在靠近高功率元件的附近，让运作环境非常不理想。同时，过多的热堆积通常也导致印刷电路板的膨胀，但印刷电路板和电路元件间的热膨胀系数不一，也势必会造成因热应力而让接点产生受损的风险。

为了增进散热效率，目前常用的方法有以下几种：一是一般电子元件产生的热能，经由热对流或是热辐射扩散至印刷电路板周围的空气及环境，但此种散热效率并不高；二是通过导热性质比较好的金属导线或散热片(Heat-Sink)传导，虽然这类结构散热效果较单纯介电材质更好，但由于金属导线的线径不大，故此种路径的散热效率并不高；而散热片通常需经由导热胶等材料固定于印刷电路板，但是导热胶本身的导热系数远低于金属，因此即使在散热片远离产热电子元件的远端加装风扇，导热片的导热效果也会大打折扣。

另一解决方案是加装导热管，但导热管不仅占用空间，结构也相对复杂，制造成本因而大增，其他的解决方案，还包括变换印刷电路板的材质或结构，例如以铝(导热系数237Wm-1K-1)为金属核心的金属核心印刷电路板(Metal Core PCB，MCPCB)，但受限于技术因素，目前尚无多层板结构，无法因应复杂电路设计；且在加工过程中容易产生布局变形，无法被广泛采用。