專利名稱：高導(dǎo)熱效率電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電路板，尤其涉及一種具高導(dǎo)熱效率電路板，其具有一導(dǎo)熱絕緣層可提供安裝于電路板上的半導(dǎo)體芯片良好的導(dǎo)熱效果，以避免半導(dǎo)體芯片因高熱聚積不散而失效或損毀。
背景技術(shù)：
大多數(shù)電子組件，尤其是集成電路組件，于封裝時(shí)，以芯片設(shè)置于一裸電路板之上，并將芯片接點(diǎn)連接于該裸電路板的接點(diǎn)，為避免裸電路板的金屬基板氧化，在金屬基板上覆蓋一絕緣層以隔絕外界與基板的接觸。
請(qǐng)參照?qǐng)D3，現(xiàn)有的裸電路板主要在一鋁制基板90上形成一絕緣層91，該絕緣層91上形成有一線路92，部分線路92上分別形成覆蓋線路92的防焊層93，另外一部分的線路92上覆設(shè)有焊錫94，供連接一半導(dǎo)體芯片，使得半導(dǎo)體芯片與線路92電連接。
請(qǐng)參照?qǐng)D4，一發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)98透過(guò)焊錫94焊接在上述裸電路板的特定線路92之上，如圖4中的箭頭所示，當(dāng)LED98運(yùn)作而產(chǎn)生高熱時(shí)，熱能透過(guò)絕緣層91傳遞至基板90，最后排散至外界。
由于LED98大多位于微小腔體內(nèi)，LED98所在處通常無(wú)足夠空間可額外加裝風(fēng)扇來(lái)強(qiáng)制熱對(duì)流，即使加裝風(fēng)扇，風(fēng)扇亦會(huì)大量增加組件整體耗電量及體積，而失去LED98高效率、省電節(jié)能、尺寸輕小及環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，故在前述因素下，LED98的熱管理趨向利用熱傳導(dǎo)與自然對(duì)流來(lái)散熱。
然而，現(xiàn)有的絕緣層91以玻璃環(huán)氧樹脂材料(Glass-Epoxy)或較高的熱傳導(dǎo)系數(shù)的氧化鋁、碳化硅等陶瓷環(huán)氧樹脂材料(Epoxy-Al2O3，Epoxy-SiC)等構(gòu)成，此兩種材料的熱傳導(dǎo)率相對(duì)于現(xiàn)有的LED等高功率半導(dǎo)體芯片已顯得不足，導(dǎo)致LED98產(chǎn)生的高熱傳遞至銅線路92后無(wú)法有效的透過(guò)該絕緣層91繼續(xù)傳遞向金屬基板90，因而高熱聚積在銅線路92上并形成一熱點(diǎn)A，致使LED98持續(xù)增溫而無(wú)法穩(wěn)地運(yùn)作，更甚者，則因高溫而損毀。

發(fā)明內(nèi)容
故本發(fā)明人有鑒于現(xiàn)有裸電路板的熱傳導(dǎo)效率不彰而影響了位于其上的半導(dǎo)體芯片等電子組件的工作穩(wěn)定性的缺點(diǎn)，改良其不足與缺失，進(jìn)而發(fā)明出一種高導(dǎo)熱效率電路板。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種高導(dǎo)熱效率電路板，該電路板上設(shè)置一導(dǎo)熱絕緣層，以迅速傳導(dǎo)高功率半導(dǎo)體芯片如發(fā)光二極管等所產(chǎn)生的高熱，使高功率半導(dǎo)體芯片在該裸電路板上運(yùn)作時(shí)仍可維持一正常溫度。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明令前述高導(dǎo)熱效率電路板主要在于一基板上覆蓋有一含有鉆石粉末或鉆石及類鉆碳膜的導(dǎo)熱絕緣層，于導(dǎo)熱絕緣層上設(shè)置一線路，線路一處用以設(shè)置一半導(dǎo)體芯片，于線路外露表面上覆蓋一防焊層，該導(dǎo)熱絕緣層用以透過(guò)線路迅速傳導(dǎo)該半導(dǎo)體芯片的高熱，以維持該半導(dǎo)體芯片在一正常工作溫度。
通過(guò)上述技術(shù)手段，導(dǎo)熱絕緣層可取代現(xiàn)有裸電路板的基板上的環(huán)氧樹脂絕緣層，使得高功率半導(dǎo)體芯片所產(chǎn)生的高熱能經(jīng)過(guò)焊錫及線路后，能快速的被導(dǎo)熱絕緣層傳遞到基板而散熱，或通過(guò)導(dǎo)熱絕緣層與空氣的熱交換而散熱。
前述導(dǎo)熱絕緣層以鉆石粉末及環(huán)氧樹脂混合制造。
前述導(dǎo)熱絕緣層之中鉆石粉末的體積比在5vol％～95vol％之間。
前述防焊層以聚亞醯胺制造。


圖1為本發(fā)明的正面剖視圖。
圖2為本發(fā)明的操作視意圖。
圖3為現(xiàn)有電路板的正面剖視圖。
圖4為現(xiàn)有電路板的操作視意圖。
主要組件符號(hào)說(shuō)明10基板11絕緣層12線路13防焊層14焊錫17導(dǎo)熱絕緣層20發(fā)光二極管 90金屬基板91絕緣層 92線路93防焊層 94焊錫98發(fā)光二極管 A熱點(diǎn)具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1，本發(fā)明高導(dǎo)熱效率電路板包含有一基板10、一導(dǎo)熱絕緣層17、一線路12及一保護(hù)層13。
該基板10以鋁、銅或陶瓷等材料制造。
該導(dǎo)熱絕緣層17覆蓋在基板10表面，該導(dǎo)熱絕緣層17可以具良好導(dǎo)熱性的鉆石粉末混合環(huán)氧樹脂(Epoxy Resin)制造，而該鉆石粉末的體積比可以在5vol％～95vol％之間，此外，導(dǎo)熱絕緣層17亦可純粹以鉆石或是類鉆碳膜來(lái)制造。
該線路12以銅材制作在導(dǎo)熱絕緣層17之上，在線路12一處上覆設(shè)有焊錫14。
該保護(hù)層13以聚亞醯胺(Polyimide)制造，且覆蓋于所有線路12的外露表面上。
請(qǐng)參照?qǐng)D2，由于鉆石粉末的熱傳導(dǎo)率約800W～2000/mK，而鉆石或類鉆碳膜的熱傳導(dǎo)率為400到1800W/mK之間，遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂的熱傳導(dǎo)率(小于1W/mK)，且鉆石及其粉末以及類鉆碳皆具有良好的絕緣性，故當(dāng)一高功率發(fā)光二極管(LED，Light Emitting Diode)20透過(guò)于焊錫14焊接在線路12上時(shí)，如圖2中代表熱傳導(dǎo)方向的箭頭所示，發(fā)光二極管20所發(fā)出的高熱透過(guò)焊錫14及線路12傳遞到導(dǎo)熱絕緣層17，導(dǎo)熱絕緣層17快速地與外部空氣進(jìn)行熱交換以進(jìn)行對(duì)發(fā)光二極管20的散熱。
鉆石或類鉆碳所構(gòu)成導(dǎo)熱絕緣層17的形成方法將詳述于下；當(dāng)基板10以硅或陶瓷來(lái)制造時(shí)，鉆石導(dǎo)熱絕緣層以熱燈絲法化學(xué)氣相沉積(HotFilament CVD)方法或微波電漿輔助化學(xué)氣相沉積(Microwave PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition)方法而形成，且其制程溫度大于500℃，鉆石所形成的導(dǎo)熱絕緣層厚度為1-100微米；當(dāng)基板10以硅、陶瓷或鋁、銅等金屬來(lái)制造時(shí)，類鉆碳導(dǎo)熱絕緣層以陰極環(huán)電弧物理氣相沉積(Cathodic Arc PVD)方法、濺射物理氣相沉積(Sputtering PVD)方法或電漿輔助化學(xué)氣相沉積(PlasmaAssisted CVD)方法來(lái)形成。
通過(guò)上述技術(shù)手段，導(dǎo)熱絕緣層17可取代傳統(tǒng)基板上的環(huán)氧化物絕緣層，使得發(fā)光二極管20等高功率半導(dǎo)體芯片所產(chǎn)生的高熱能經(jīng)過(guò)焊錫14及線路12后，能快速的被導(dǎo)熱絕緣層17傳遞到基板10而散熱，或通過(guò)導(dǎo)熱絕緣層17與空氣的熱交換而散熱，故設(shè)置于電路板上的半導(dǎo)體芯片可維持一穩(wěn)定的工作溫度，由此電路板的應(yīng)用性大為提高。
權(quán)利要求
1.一種高導(dǎo)熱效率電路板，其特征在于，于一基板上覆蓋有一含有鉆石粉末的導(dǎo)熱絕緣層，于導(dǎo)熱絕緣層上設(shè)置一線路，線路一處用以設(shè)置一半導(dǎo)體芯片，于線路外露表面上覆蓋一防焊層，該導(dǎo)熱絕緣層用以透過(guò)線路迅速傳導(dǎo)該半導(dǎo)體芯片的高熱，以維持該半導(dǎo)體芯片在一正常工作溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱效率電路板，其特征在于，導(dǎo)熱絕緣層以鉆石粉末及環(huán)氧樹脂混合制造。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高導(dǎo)熱效率電路板，其特征在于，導(dǎo)熱絕緣層之中鉆石粉末的體積比在5vol％～95vol％之間。
4.如權(quán)利要求3所述的高導(dǎo)熱效率電路板，其特征在于，該防焊層以聚亞醯胺制造。
5.一種高導(dǎo)熱效率電路板，其特征在于，于一基板上覆蓋有一以鉆石膜制造的導(dǎo)熱絕緣層，于導(dǎo)熱絕緣層上設(shè)置一線路，線路一處用以設(shè)置一半導(dǎo)體芯片，于線路外露表面上覆蓋一防焊層，該導(dǎo)熱絕緣層用以透過(guò)線路迅速傳導(dǎo)該半導(dǎo)體芯片的高熱，以維持該半導(dǎo)體芯片在一正常工作溫度。
6.如權(quán)利要求5所述的高導(dǎo)熱性印刷電路板，其特征在于，鉆石膜導(dǎo)熱絕緣層以熱燈絲法化學(xué)氣相沉積方法而形成。
7.如權(quán)利要求5所述的高導(dǎo)熱性印刷電路板，其特征在于，鉆石膜導(dǎo)熱絕緣層以微波電漿輔助化學(xué)氣相沉積方法而形成。
8.一種高導(dǎo)熱效率電路板，其特征在于，于一基板上覆蓋有一以類鉆碳膜制造的導(dǎo)熱絕緣層，于導(dǎo)熱絕緣層上設(shè)置一線路，線路一處用以設(shè)置一半導(dǎo)體芯片，于線路外露表面上覆蓋一防焊層，該導(dǎo)熱絕緣層用以透過(guò)線路迅速傳導(dǎo)該半導(dǎo)體芯片的高熱，以維持該半導(dǎo)體芯片在一正常工作溫度。
9.如權(quán)利要求8所述的高導(dǎo)熱性印刷電路板，其特征在于，類鉆碳膜導(dǎo)熱絕緣層以陰極環(huán)電弧物理氣相沉積方法而形成。
10.如權(quán)利要求8所述的高導(dǎo)熱性印刷電路板，其特征在于，類鉆碳膜導(dǎo)熱絕緣層以濺射物理氣相沉積方法而形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高導(dǎo)熱效率電路板，其主要在于一基板上覆蓋有一含有鉆石粉末或鉆石及類鉆碳膜的導(dǎo)熱絕緣層，于導(dǎo)熱絕緣層上設(shè)置一線路，于部分線路上覆蓋一防焊層，外露部分的線路用以設(shè)置一半導(dǎo)體芯片，該導(dǎo)熱絕緣層用以透過(guò)線路迅速傳導(dǎo)該半導(dǎo)體芯片的高熱，以維持該半導(dǎo)體芯片在一正常工作溫度；導(dǎo)熱絕緣層可取代現(xiàn)有電路板基板上的環(huán)氧化物絕緣層，使得高功率半導(dǎo)體芯片所產(chǎn)生的高熱能經(jīng)過(guò)焊錫及線路后，能快速的被導(dǎo)熱絕緣層傳遞到基板而散熱，或通過(guò)導(dǎo)熱絕緣層與空氣的熱交換而散熱。
文檔編號(hào)H05K1/02GK1941347SQ200510108048
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者甘明吉, 胡紹中, 宋健民 申請(qǐng)人:中國(guó)砂輪企業(yè)股份有限公司