電路板結構及其製造方法與流程

2023-12-11 17:15:22 2

本發明涉及一種電路板結構及其製造方法，尤其涉及一種具有內埋式元件的電路板結構及其製造方法。

背景技術：

由於電子產品的集成度(integration)越來越高，應用於高集成度的電子產品的電路板，其線路層也由單層、2層而變為6層、8層，甚至到10層以上，以使電子元件能夠更密集的裝設於印刷電路板上。然而，隨著電路板層數的增加與線路的密集化，在電路板中傳遞的電性信號，其電阻電容延遲效應(RC delay)或串擾效應(cross talk)所造成的影響也越來越明顯。為了改善電路板的電性性質，需要在電路板有限的配置面積上增設電子元件。然而，具有特定電性數值的規格化無源元件可能無法完全符合特別的電路設計，因此將電子元件直接製作於電路板內部便是一個可行的解決之道。

目前一般具有內埋式元件的電路板大多將電子元件在電路板的製造過程中埋入。然而，若內埋式元件是高功率的電子元件，當整機運轉時，可能產生高熱造成終端產品意外死機或運作失常等缺點。

技術實現要素：

本發明提供一種電路板結構及其製造方法。

本發明提供一種電路板結構，其具有內埋式元件，且能提供良好的散熱效果。

本發明提供一種電路板結構的製造方法，其可製造出上述的電路板結構。

本發明的一種電路板結構，包括第一介電層、內埋式元件、熱管、導熱材料、第二介電層及多個導熱柱。第一介電層包括開槽。內埋式元件位於第一介電層的開槽內，且包括相對的主動面與背面。熱管位於第一介電層的開槽內，內埋式元件與熱管共平面。導熱材料填充於第一介電層的開槽且包覆 內埋式元件與熱管。第二介電層位於第一介電層的一側並覆蓋開槽，其中內埋式元件的背面朝向第二介電層，第二介電層包括多個第一孔洞，內埋式元件與熱管對第二介電層所在平面的正投影重疊於這些第一孔洞。導熱柱配置於第二介電層的第一孔洞內，其中內埋式元件所產生的熱以及傳遞至熱管與導熱材料的熱可通過導熱柱傳出。

在本發明的一實施例中，開槽凹陷於第一介電層的表面。

在本發明的一實施例中，上述的電路板結構還包括第三介電層以及導通孔。第三介電層位於第一介電層的另一側，其中內埋式元件的主動面朝向第三介電層。導通孔穿設於第三介電層且連接於內埋式元件的接墊。

在本發明的一實施例中，上述的熱管封閉地或是非封閉地環繞內埋式元件。

在本發明的一實施例中，上述的熱管的管徑(D)與第一介電層的厚度(t)的比值(D/t)小於等於1。

本發明的一種電路板結構的製造方法，包括：提供第一介電層，其中第一介電層包括開槽；配置內埋式元件及熱管於第一介電層的開槽內，其中內埋式元件與熱管共平面，且內埋式元件包括相對的主動面與背面；填充導熱材料至第一介電層的開槽，以包覆內埋式元件與熱管；形成第二介電層於第一介電層的一側以覆蓋開槽，其中內埋式元件的背面朝向第二介電層；移除局部的第二介電層而形成多個第一孔洞，其中內埋式元件與熱管對第二介電層所在平面的正投影重疊於第一孔洞；以及形成多個導熱柱於第二介電層的第一孔洞，其中內埋式元件所產生的熱以及傳遞至熱管與導熱材料的熱可通過導熱柱傳出。

在本發明的一實施例中，上述的開槽貫穿第一介電層，在配置內埋式元件與熱管的步驟中，還包括：配置離型層於第一介電層的一側；以及配置內埋式元件及熱管於離型層上，且內埋式元件及熱管位於開槽內。

在本發明的一實施例中，上述在填充導熱材料至開槽的步驟之後，還包括：移除離型層；形成第三介電層於第一介電層的另一側，其中內埋式元件的主動面朝向第三介電層；以及於第三介電層上形成導通孔，其中導通孔連接於內埋式元件的接墊。

在本發明的一實施例中，上述的熱管封閉地或是非封閉地環繞內埋式元 件。

在本發明的一實施例中，上述的熱管的管徑(D)與第一介電層的厚度(t)的比值(D/t)小於等於1。

在本發明的一實施例中，上述的導熱材料不導電。

基於上述，本發明的電路板結構通過在內埋式元件旁配置熱管，導熱材料包覆內埋式元件與熱管的設計，內埋式元件所產生的熱量能夠通過導熱材料傳至熱管，熱管內裝有兩相流體而能夠通過兩相流體吸熱汽化來降溫。此外，導熱柱連接導熱材料、內埋式元件與熱管，內埋式元件所產生的熱以及傳遞至熱管與導熱材料的熱還能夠通過導熱柱傳出，而有效地散熱。另外，由於內埋式元件與熱管共平面，本發明的電路板結構具有較薄的厚度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1至圖6是依照本發明的一實施例的一種電路板結構的製造方法的示意圖；

圖7是依照本發明的一實施例的一種電路板結構的製造方法的流程示意圖。

附圖標記說明：

10：離型層；

100：電路板結構；

110：第一介電層；

112：開槽；

120：內埋式元件；

122：主動面；

124：背面；

126：接墊；

130：熱管；

140：導熱材料；

150：第二介電層；

152：第一孔洞；

160：導熱柱；

170：第三介電層；

180：導通孔；

200：電路板結構的製造方法；

210～290：步驟；

S：表面。

具體實施方式

圖1至圖6是依照本發明的一實施例的一種電路板結構的製造方法的示意圖。圖7是依照本發明的一實施例的一種電路板結構的製造方法的流程示意圖。請在參閱圖1至圖6的同時一起參考圖7，需說明的是，圖1至圖6僅是示意性地示出，電路板結構100(標示於圖6)中各元件的尺寸比例並不以此為限制。

本實施例的一種電路板結構的製造方法200，包括下列步驟：首先，如圖1所示，提供第一介電層110，其中第一介電層110包括開槽112(步驟210)。在本實施例中，開槽112貫穿第一介電層110。在其他實施例中，如圖1a所示，開槽112也可以不貫穿第一介電層110，而僅是凹陷於第一介電層110的表面S。

接著，如圖2所示，配置內埋式元件120及熱管130於第一介電層110的開槽112內，其中內埋式元件120與熱管130共平面，且內埋式元件120包括相對的主動面122與背面124(步驟220)。在本實施例中，由於開槽112貫穿第一介電層110，因此，在配置內埋式元件120與熱管130的步驟220中，還包括：配置離型層10於第一介電層110的一側(步驟222)。之後，配置內埋式元件120及熱管130於離型層10上，且內埋式元件120及熱管130位於開槽112內(步驟224)。在本實施例中，熱管130內裝有兩相流體而能夠通過兩相流體吸熱汽化來降溫，此部分將在後面再進一步說明。

在本實施例中，內埋式元件120的主動面122是在圖2的下方位置，背面124是在圖2的上方位置，內埋式元件120的主動面122上具有多個接墊126，內埋式元件120的主動面122放在離型層10上。當然，若在其中一個 實施例中，開槽112不貫穿第一介電層110，而僅是凹陷於第一介電層110的表面S，內埋式元件120與熱管130也可以直接配置在開槽112的底部，而省去配置離型層10的步驟。

如圖2所示，開槽112的高度大於內埋式元件120與熱管130的厚度。在本實施例中，熱管130的管徑(D)與第一介電層110的厚度(t)的比值(D/t)小於等於1。在本實施例中，熱管130採用微型化的熱管，通過熱管130的管徑尺寸限制在一定的範圍之中，而降低電路板結構100的尺寸。

詳細地說，在本實施例中，通過將熱管130設置在與內埋式元件120共平面的位置，由於熱管130的管徑小於內埋式元件120的厚度，電路板結構100配置熱管130並不會對其厚度產生影響，而可保有原本較薄的厚度。當然，在其他實施例中，熱管130的管徑也可以大於內埋式元件120的厚度，但因為內埋式元件120與熱管130共平面，第一介電層110的厚度只要大於熱管130的管徑即可同時容納內埋式元件120與熱管130，相較於內埋式元件120與熱管130不是共平面而是迭置的配置，本實施例的電路板結構100具有較小的厚度。此外，微型化的熱管130也可降低開槽112的長寬尺寸，而使電路板結構100的其他部分能夠具有更高的比例而提供給設計者運用。

圖3是內埋式元件120與環繞於內埋式元件120外的熱管130的上視圖。如圖3所示，在本實施例中，熱管130呈非封閉的形狀，因此，熱管130是非封閉地環繞著內埋式元件120，但在其他實施例中，熱管130也可以是封閉環形，而以封閉的形式環繞內埋式元件120。需說明的是，圖3僅示意性地示出其中一種形式的熱管130，熱管130的形狀、口徑變化與環繞於內埋式元件120外的比例並不以此為限制。

再來，如圖4所示，填充導熱材料140至第一介電層110的開槽112，以包覆內埋式元件120與熱管130(步驟230)。在本實施例中，導熱材料140齊平於第一介電層110的上下表面，內埋式元件120在運作時所產生的熱能夠通過導熱材料140沿著水平方向傳至熱管130。熱管130內裝有兩相流體，兩相流體在吸熱之後會產生相變化而降溫。

值得注意的是，在本實施例中，導熱材料140僅導熱而不導電，以避免內埋式元件120的接墊126之間導通。導熱材料140可以是散熱膏，但導熱材料140的種類並不以此為限制。

接著，如圖5所示，在填充導熱材料140至開槽112的步驟130之後，還包括：移除離型層10(步驟270)。形成第二介電層150於第一介電層110的一側以覆蓋開槽112，其中內埋式元件120的背面124朝向第二介電層150(步驟240)。形成第三介電層170於第一介電層110的另一側，其中內埋式元件120的主動面122朝向第三介電層170(步驟280)。在本實施例中，如圖5所示，第二介電層150與第三介電層170分別被壓合至第一介電層110的上下相對兩面，之後，於第二介電層150上與第三介電層170下分別再形成兩導體層。

在本實施例中，可先進行步驟270之後，同時進行步驟240與步驟280，當然，也可先進行步驟240之後再依序進行步驟270與步驟280，或是，也可先依序進行步驟270與步驟280之後再進行步驟240。也就是說，步驟的順序上並不受限制。

此外，在其中一個實施例中，若開槽112不貫穿第一介電層110，而僅是凹陷於第一介電層110的表面S，便不需進行步驟122的配置離型層10的步驟，則在此實施例中，也可以省去步驟270。此外，在此實施例中，由於開槽112不貫穿第一介電層110，開槽112的下方本來就還有部分的第一介電層110，因此也不需要進行步驟280。而可直接在第一介電層110的下側形成導體層。

再來，如圖6所示，移除局部的第二介電層150而形成多個第一孔洞152，其中內埋式元件120與熱管130對第二介電層150所在平面的正投影重疊於這些第一孔洞152(步驟250)。也就是說，在第二介電層150上的第一孔洞152的位置會對應於內埋式元件120與熱管130的位置。在進行步驟250時，可通過機械或是雷射鑽孔的方式在第二介電層150上形成第一孔洞152，此外，在本實施例中，除了在第二介電層150上對應於內埋式元件120與熱管130處鑽孔之外，還可在導熱材料140鑽孔於接近內埋式元件120與熱管130的位置。

接著，形成多個導熱柱160在第二介電層150的第一孔洞152，其中內埋式元件120所產生的熱以及傳遞至熱管130與導熱材料140的熱可通過導熱柱160傳出(步驟260)。在第三介電層170上形成導通孔180，其中導通孔180連接於內埋式元件的接墊126(步驟290)。再圖案化第二介電層150 上方的導體層以及第三介電層170下方的導體層以形成兩線路層。

在本實施例中，導熱柱160以垂直方向配置而連接導熱材料140、內埋式元件120與熱管130，內埋式元件120所產生的熱以及傳遞至熱管130與導熱材料140的熱還能夠通過導熱柱160沿垂直方向傳出，而有效地降低本實施例的電路板結構100的溫度。

此外，內埋式元件120的信號也可以由接墊126經導通孔180與位於第三介電層170下方的線路層傳出。在本實施例中，導通孔180是實心的金屬柱，也可以是在孔壁形成導電層的空心通孔，也可在其中塞入散熱的絕緣或非絕緣膏體，導通孔180的形式並不以此為限制，只要可以連接到內埋式元件的接墊126即可。

同樣地，在本實施例中，電路板結構的製造方法100在順序上可先進行步驟250與步驟260之後再進行步驟290。或者，也可先進行步驟290之後再進行步驟250與步驟260。步驟順序上並不受限制。此外，在其中一個實施例中，若開槽112不貫穿第一介電層110，而僅是凹陷於第一介電層110的表面S，則可不用額外配置第三介電層170，而是在第一介電層在凹槽下方的部位形成導通孔180，其中導通孔180連接於內埋式元件120的接墊126來取代步驟290。

圖6是依照本發明的一實施例的一種電路板結構的示意圖。請參閱圖6，本實施例的電路板結構100包括第一介電層110、內埋式元件120、熱管130、導熱材料140、第二介電層150及多個導熱柱160。第一介電層110包括開槽112。內埋式元件120位於第一介電層110的開槽112內，且包括相對的主動面122與背面124。熱管130位於第一介電層110的開槽112內，內埋式元件120與熱管130共平面。導熱材料140填充於第一介電層110的開槽112且包覆內埋式元件120與熱管130。第二介電層150位於第一介電層110的一側並覆蓋開槽112，其中內埋式元件120的背面124朝向第二介電層150，第二介電層150包括多個第一孔洞152，內埋式元件120與熱管130對第二介電層150所在平面的正投影重疊於第一孔洞152。導熱柱160配置於第二介電層150的第一孔洞152。

通過上述的元件配置，當本實施例中電路板結構100的內埋式元件120在運作時所產生的熱能夠通過導熱材料140沿著水平方向傳至熱管130。熱 管130內裝有兩相流體，兩相流體在吸熱之後會產生相變化而降溫。此外，導熱柱160以垂直方向配置而連接導熱材料140、內埋式元件120與熱管130，內埋式元件120所產生的熱以及傳遞至熱管130與導熱材料140的熱還能夠通過導熱柱160沿垂直方向傳出，而有效地降低本實施例的電路板結構100的溫度。

綜上所述，本發明的電路板結構通過在內埋式元件旁配置熱管，導熱材料包覆內埋式元件與熱管的設計，內埋式元件所產生的熱量能夠通過導熱材料傳至熱管，熱管內裝有兩相流體而能夠通過兩相流體吸熱汽化來降溫。此外，導熱柱連接導熱材料、內埋式元件與熱管，內埋式元件所產生的熱以及傳遞至熱管與導熱材料的熱還能夠通過導熱柱傳出，而有效地散熱。另外，由於內埋式元件與熱管共平面，本案的電路板結構具有較薄的厚度。

最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。