线路板的制作方法

1.本实用新型是关于一种线路板，特别是指一种具有主动式散热装置的线路板。


背景技术：

2.在传统的线路板中，为了增加布局更多电子组件的空间，常使用内埋式的方式来安置这些电子组件(例如：芯片)。然而，内埋式组件会有散热较不易的问题，为了达成散热的效果，可以在内埋式组件周围内埋散热块进行散热。然而，该内埋式组件的热量只能被动传递到内埋的散热块上，散热效率较差。这样一来，便容易导致整个线路板的温度快速上升，反而无法达到有效的散热效果。
3.因此，如何更有效率地将内埋式组件的废热从线路板中排出，以防止整个线路板的温度快速上升，便是本领域具有通常知识者值得去思量地。


技术实现要素：

4.本实用新型之目的在于提供一线路板，藉由主动式散热装置，该线路板能有效率地将内埋式组件产生的发热源所产生的热量。
5.本实用新型之线路板包括一基板、至少一增层结构、一发热源、与一主动式散热装置，其中增层结构是设置在基板上，且增层结构包括至少一线路层与至少一介电层，而发热源是内埋于基板与增层结构中。此外，主动式散热装置设置于基板与增层结构中，而主动式散热装置包括多个散热柱、多个热电单元、多个第一连接垫、与二导电线路。其中，散热柱是设置于发热源周围，这些散热柱与发热源的侧面相接触，且散热柱主要是由导电金属所构成，每一散热柱包括一第一端与一第二端。热电单元设置于散热柱的第一端与第二端，且设置于第一端的热电单元的极性不同于设置于第二端的热电单元的极性。第一连接垫主要是由导电金属所构成，第一连接垫位于这些散热柱的上方与下方，且每一第一连接垫连接于不同极性的热电单元间。另外，导电线路则是电性连接至增层结构的线路层。其中，当主动式散热装置被启动后，热电单元中的载子会往第一连接垫的方向移动。
6.在上所述的线路板中，主动式散热装置更包括多个第二连接垫。这些第二连接垫设置于发热源的下方且与发热源的底面相接触，且这些第二连接垫主要是由导电金属所构成。其中，部分第一连接垫是设置于第二连接垫的下方，且部分热电单元还设置于第二连接垫与第一连接垫之间，且这些第二连接垫是连接于不同极性的热电单元之间。
7.在上所述的线路板中，第一连接垫的其中一表面是外露于增层结构。
8.在上所述的线路板中，导电线路是连接至热电单元。
9.在上所述的线路板中，发热源为一芯片。而且，线路层包括多条线路，而主动式散热装置更具有一开口，这些线路是穿过该开口而连接到发热源。
10.在主动式散热装置被启动后，散热柱从发热源所吸收的热会随着热电单元中的电子与电洞而往第一连接垫的方向移动，从而使散热柱所产生的热被加速移除到外部，以使散热柱能保持在一安全的温度范围。
11.为让本实用新型的上述目的、特征和优点更能明显易懂，下文将以实施例并配合所附图式，作详细说明如下。需注意的是，所附图式中的各组件仅是示意，并未按照各组件的实际比例进行绘示。
附图说明
12.图1所绘示为本发明之其中一实施例的线路板的剖面示意图。
13.图2a所绘示为本发明之主动式散热装置的第一实施例的示意图，图2b所绘示为本发明之主动式散热装置的第一实施例的爆炸图。
14.图3所绘示为散热柱与热电单元的运作示意图。
15.图4a所绘示为本发明之主动式散热装置的第二实施例的示意图，图4b所绘示为本发明之主动式散热装置的第二实施例的爆炸图。
16.图5a所绘示为本发明之主动式散热装置的第三实施例的示意图，图5b所绘示为本发明之主动式散热装置的第三实施例的俯视方向的示意图。
17.图6a至图6h所绘示为线路板的制造流程的实施例。
18.图7a至图7c分别为图6a至图6c所对应的部份上视图。
具体实施方式
19.请参阅图1，图1所绘示为本发明之其中一实施例的线路板的剖面示意图。线路板100包括一基板105、二个增层结构110、一发热源120、与一主动式散热装置130。在本实施例中，增层结构110是设置在基板105的上下二侧的表面上且包括多个线路层112与多个介电层114，线路层112与介电层114彼此交叉设置。基板105例如是聚酰亚胺基板、玻璃基板、陶瓷基板、或绝缘硅基板，而介电层112的材料可包含无机材料(例如：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅)、有机材料、或其他适宜的介电材料。
20.另外，发热源120则内埋在基板105与增层结构110中，也就是说发热源120是被基板105与增层结构110所包围。此外，在本实施例中，发热源120为芯片，是藉由线路层112而与其他电子组件电性连接或传递讯号。在本实施例中，虽是以芯片作为发热源120的实施例，然而本领域具有通常知识者也可选择其他的发热源，如：电池。此外，主动式散热装置130是设置于基板105与增层结构110中。
21.请同时参照图2a与图2b，图2a所绘示为本发明之主动式散热装置的第一实施例的示意图，图2b所绘示为本发明之主动式散热装置的第一实施例的爆炸图。主动式散热装置130包括多个散热柱132、多个热电单元134、多个第一连接垫136、与二导电线路138。其中，多个散热柱132是设置于发热源120周围并与发热源120的侧面相接触。而且，散热柱132包括一第一端132a与一第二端132b。上述散热柱132的材质主要是由具高导电性与高导热性的金属所构成，例如：铜。须注意的是，在本实施例中，大部分散热柱132是呈半圆柱状，而在角落处的散热柱132则呈四分之三圆柱状，如此设计的原因在于增加散热柱132与发热源120的接触面积。
22.请同时参照图3，图3所绘示为散热柱与热电单元的运作示意图。在散热柱132的第一端132a与第二端132b皆有设置热电单元134。值得注意的是，设置于第一端132a的热电单元134的极性是不同于设置于第二端132b的热电单元134的极性。以图3为例来说，设置于其
中一散热柱1321的第一端1321a的热电单元134为属于p型半导体的p型热电单元134a，而设置于第二端1321b的热电单元134为属于n型半导体的n型热电单元134b；设置于另外一散热柱1322的第一端1322a的热电单元134为n型热电单元134b，而设置于第二端1322b的热电单元134为p型热电单元134a。此外，上述多个第一连接垫136是分别设置于散热柱132的上方与下方。而且，第一连接垫136是连接于不同极性的热电单元134之间。举例来说，位于图3上方的第一连接垫136是连接于p型热电单元134a与n型热电单元134b之间。请回去参阅图1，在本实施例中，第一连接垫136的材质主要是由具高导电性与高导热性的金属所构成，例如：铜。
23.请继续参阅图2a与图2b，导电线路138例如是电性连接于热电单元134与增层结构110的线路层112之间，以从外部接收电能供主动式散热装置130之用。请继续参照图3，当主动式散热装置130被启动后，电流i的流动方向如图3的虚线箭号所示，此时p型热电单元134a中的电洞的移动方向会与电流i的流动方向相同，而n型热电单元134b中的电子的移动方向会与电流i的流动方向相反。这样一来，发热源120(如图1所示)所产生热在传到散热柱132后，散热柱132的热会随着电子与电洞而往第一连接垫136的方向移动，从而使发热源120所产生的热被加速移除到外部，以使发热源120能保持在一安全的温度范围。更详细来说，较高能量的电子会由散热柱1321b流经n型热电单元134b，再流入第一连接垫136中，使得散热柱132只剩下较低能量的电子；另外，高能量之电洞会由散热柱1321a流经p型热电单元134a，再流入第一连接垫136中，使得散热柱132只剩下低能量电洞，因此造成散热柱132温度降低之吸热现象，以及第一连接垫136温度上升之放热现象。
24.从上段可知，热电单元134的配置应该要使其中的载子(亦即：电洞或电子)往第一连接垫136的方向移动。换句话说，若电流i的流动方向与图3所示相反，热电单元134的配置方式也要与图3所示相反，亦即：原本p型热电单元134a要改成n型热电单元134b，而原本n型热电单元134b则要改成p型热电单元134a。也就是说，热电单元134的配置方式必须考虑到电流i的流动方向，而其目的在于将热电单元134中的载子往第一连接垫136的方向移动，以达到散热的目的。在本实施例中，热电单元134的材质为铋锑碲合金、碲化铋、碲化铅、硅锗、或skutterudite，其中p型热电单元134a的材质例如为bisbte，而n型热电单元134b的材质例如为bi2sb
2.7
te
0.3
。
25.须注意的是，在本实施例中，第一连接垫136是外露于增层结构110，故第一连接垫136的热可以藉由自然对流而排除到增层结构110外。然而，本领域具有通常知识者也可在第一连接垫136上设置散热片或散热风扇等其他散热装置，以加速热量的排除。
26.请同时参阅图1、图4a与图4b，图4a所绘示为本发明之主动式散热装置的第二实施例的示意图，图4b所绘示为本发明之主动式散热装置的第二实施例的爆炸图。请比较图2a与图4a，本实施例中的主动式散热装置230在增层结构110的相对位置与主动式散热装置130相似，且主动式散热装置230也是围绕着发热源120而设置。相较于图2a的主动式散热装置130，本实施例之主动式散热装置230还包括多个第二连接垫137，这些第二连接垫137设置于发热源120的下方且与发热源120的底面相接触，这些第二连接垫137主要是由具高导电性与高导热性的金属所构成，例如：铜。此外，在本实施例中，有部分的第一连接垫136是设置于第二连接垫137的下方，而也有部分的热电单元134是设置在第一连接垫136与第二连接垫137之间。也就是说，在本实施例中，第一连接垫136是藉由热电单元134与散热柱132
或第二连接垫137互相电性连接。基于与图3所示相同的原因，第二连接垫137也是连接于不同极性的热电单元134之间。而且，当主动式散热装置230被启动后，设置于第二连接垫137与第一连接垫136之间的热电单元134中的载子也须往第一连接垫136的方向移动，以达到散热的目的。相较于图2a的主动式散热装置130，本实施例之主动式散热装置230由于还在发热源120的下方设置第二连接垫137，故可增加散热面积，从而增加散热速度。
27.再来，请参照图5a与图5b，图5a所绘示为本发明之主动式散热装置的第三实施例的示意图，图5b所绘示为本发明之主动式散热装置的第三实施例的俯视方向的示意图。请比较图4a与图5a，本实施例中的主动式散热装置330与主动式散热装置230的主要差异在于：主动式散热装置330具有一开口139。此开口139是供线路层112的部分线路1122连接到发热源120，这些线路1122是用于传递讯号。须注意的是，在图5a中为了表示清楚，故未将介电层114绘出，但其实介电层114是覆盖住发热源120。
28.以下，将对上述之线路板100如何制造进行简介。请参照图6a至图6h，图6a至图6h所绘示为线路板的制造流程的实施例。首先，请参照图6a与图7a，图7a为图6a所框选区域对应的上视图。提供一基板105，且于基板105上形成有线路层112与多个金属柱132’，金属柱132’是用于之后散热柱132的制作。如何在基板105上形成线路层112与金属柱132是本领域的通常知识，故在此就不多加介绍。再来，请参照图6b与图7b，图7b为图6b所对应的上视图。于基板105上形成一容置空间112’，此容置空间112’例如可用机械钻孔的方式形成。而且，须注意的是，在形成容置空间112’的同时，金属柱132’的部份体积也会被移除，从而形成如图2a所示的散热柱132。接着，请同时参照图6b、图6c、与图7c，将发热源120放入容置空间112’中，并确保散热柱132与发热源120的侧面相接触。之后，请参照图6d，于基板105的二侧表面上进行增层，例如再增加更多层互相交错设置的介电层114与线路层112，以使发热源120能内埋于介电层114与线路层112所构成的增层结构110中。
29.再来，请参阅图6e，对介电层114进行钻孔(例如：使用雷射)以形成多个盲孔114’，盲孔114’的位置是对应到散热柱132。此外，在进行钻孔前，在介电层114上还沉积有种子层131，此种子层131是为了之后用以形成第一连接垫136与线路层112。然后，请参阅图6f，于介电层114上形成光阻102，并于部分盲孔114’中形成其中一种极性的热电单元134，例如p型热电单元134a。
30.接着，请参阅图6g，利用类似于图6f的方式，在于其他盲孔114’中形成另外一种极性的热电单元134，例如n型热电单元134b。从图6g与图6f可知，p型热电单元134a与n型热电单元134b彼此之间是呈现交错排列。之后，请参阅图6h，在形成热电单元134并将光阻102及部分的种子层131去除后，于上下二侧的介电层114上利用残余的种子层131进一步形成第一连接垫136与位于介电层114表面上的线路层112后，便完成本案之主动式散热装置130的制作。之后，在制作绝缘保护层116后，便完成与线路板100的制作。
31.上述实施例仅是为了方便说明而举例，虽遭所属技术领域的技术人员任意进行修改，均不会脱离如权利要求书中所欲保护的范围。