專利名稱：電路板結構及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種電路板結構及其制造方法，且特別是有關于提供具 散熱效果的電路板結構及其制造方法。
背景技術：
近年來，隨著科技的突飛猛進，電子元件的金屬電路板在散熱上需求也
更加提高，例如發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED )。發(fā)光二極管經由 不斷的研發(fā)改善，逐漸地加強其發(fā)光的效率，使其發(fā)光亮度能夠進一步的提 升，藉以擴大并適應于各種產品上的需求。換言之，為了增加發(fā)光二極管的 亮度，除了藉由解決其外在的封裝問題外，亦需要設計使發(fā)光二極管具有較 高的電功率及更強的工作電流，以期能生產出具有高亮度的發(fā)光二極管。但 由于在提高其電功率及工作電流之下，發(fā)光二極管將會相對產生較多的熱 量，使得其易于因過熱而影響其性能的表現(xiàn)，甚至造成發(fā)光二極管的故障。
而目前金屬電路板結構的材料多以鋁材為主，銅材次之，然而銅基板較 鋁基板為重，鋁基板的熱傳導系數(shù)(thermal conductivity)又只有銅材的一 半。為了保有鋁材輕的優(yōu)勢以及比銅材高的熱傳導系數(shù)，在鋁基板摻雜鉆石 粉末所得的復合基板便可符合以上所述的兩種優(yōu)點。
一般來說，為了在此類復合基板的表面鋪設電路的基層，會在復合基板 跟電路之間鋪上一層介電層以作為絕緣，例如是在復合基板表面覆蓋一層厚 度僅有1至2pm (微米)的介電層，而此介電層例如是類鉆石薄膜 (diamond-like carbon film, DLC film )。
然而，此類復合基板的硬度極高，所以表面粗糙度難以加工拋光，故相 較一般金屬電路基板的表面粗糙度較高，而復合基板較高的粗糙表面會使得 介電層在鍍上之后的絕緣效果變差。例如是中國臺灣專利M282455所述的 電路板結構，其介電層的電性絕緣效果會受金屬原子擴散影響或是金屬復合 基板粗糙的影響而降低。而在中國臺灣1258333所提到的散熱器，其介電層 主要為用來增加散熱效果，但并未指出提升絕緣效果的方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種電路板結構及其制造方法，其可用以增加電路板結構中 的介電層的絕緣效果。
本發(fā)明提供一種電路板結構，包括復合基板、介電層、以及電路層。復 合基板包括摻雜非金屬粉末的金屬基材與金屬緩沖層，其中此金屬緩沖層與 金屬基材接觸面的另外相反面為經由拋光處理的表面。介電層位于金屬緩沖 層具有拋光處理的表面上，而電路層則位于介電層上。
在本發(fā)明的一實施例中，上述的電路板結構還包括阻障層，其位于金屬 緩沖層及介電層之間。
本發(fā)明另提供一種電路板結構的制造方法，包括下列步驟首先，提供 復合基板，復合基板包括金屬基材及至少一非金屬粉末，且非金屬粉末摻雜 于金屬基材，使得復合基板具有粗糙表面。接著，形成金屬緩沖層于復合基 板上，且金屬緩沖層覆蓋粗糙表面。然后，對金屬緩沖層的表面進行拋光處 理。之后，形成介電層于金屬緩沖層上。最后，形成電路層于介電層上。
本發(fā)明在復合基板的粗糙表面先覆蓋一金屬緩沖層，并對金屬緩沖層的 表面做拋光的處理，以有效提升介電層的絕緣效果。此外，在介電層與金屬 緩沖層之間形成阻障層可避免金屬緩沖層的金屬擴散到介電層，更可進一步 提升介電層的絕緣效果。
為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合 所附圖式，作詳細it明如下。


圖1為依據本發(fā)明一實施例所繪示的電路板結構；
圖2為依據本發(fā)明另一實施例所繪示的電路板結構；
圖3為依據本發(fā)明實施例的電路板結構的制造方法流程圖4A 4E為依據本發(fā)明實施例的電路板結構的制造方法的剖面示意圖。
主要元件符號說明
100、 200:電路板結構
110、 210:復合基板
120、 220:金屬緩沖層225:阻障層130、 230:介電層40、 240:電路層Sl:拋光表面P:非金屬粉末
S310~S350:本發(fā)明 一 實施例的電路板結構的制造方法流程圖各步驟
具體實施例方式
圖1為依據本發(fā)明第一實施例所繪示的電路板結構。請參照圖1，電路板結構100包括復合基板105、介電層130以及電路層140。復合基板105包括具有摻雜非金屬粉末的金屬基材110及金屬緩沖層120。介電層130位于金屬緩沖層120的上表面，而此金屬緩沖層120面對介電層130的表面為經由拋光處理的表面。而電路層140則是位于介電層130的上表面，也就是金屬基材IIO、金屬緩沖層120、介電層130與電路層140形成堆疊的結構。
上述金屬基材110的材料例如是鋁，但不在此限。而非金屬粉末為高熱傳導材料，其熱傳導系數(shù)高于金屬基材110的熱傳導系數(shù)，以利于提供較佳的散熱特性。在本實施例中，非金屬粉末例如是鉆石粉末。
摻雜非金屬粉末的金屬基材IIO具有粗糙的表面，所以需要在金屬基材110與介電層130之間配置金屬緩沖層120。而金屬緩沖層120與該金屬基材110接觸的表面的另外相反表面為一經由拋光處理的表面。為使介電層130具有較佳的絕緣效果，可使金屬緩沖層經過該拋光處理后的厚度大于摻雜非金屬粉末的金屬基材IIO粗造表面的厚度。
承上述，具有摻雜非金屬粉末的金屬基材110的熱傳導系數(shù)為500W/m-K以上。相較于純鋁基板的熱傳導系數(shù)為200 W/m-K高出至少一倍半，甚至比以銅基板的熱傳導系數(shù)為400 W/m-K還高25%以上。此外，非金屬粉末更可以是納米碳管(carbon nano tube )或是納米纖維(carbon nano wire )，或上述非金屬粉末的混合物，但不限于此，所屬領域的通常技藝者更可依其需求將非金屬粉末替換成其它高熱傳導材料。
介電層130亦為高熱傳導材料，以利于提供較佳的散熱特性，介電層130例如為厚度為1至2微米(um)的類鉆石薄膜，但不限于此，所屬領域的通常技藝者更可依其需求將介電層替換成其它高熱傳導材料。電路層140為耦接到一般電路，例如是發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED )。
圖2為依據本發(fā)明另一實施例所繪示的電路板結構，請參照圖2，電路板結構200包括復合基板205、阻障層225、介電層230以及電路層240。復合基板205包括金屬基材210及金屬緩沖層220。阻障層225位于金屬緩沖層220的上表面，而此金屬緩沖層220面對金屬阻障層225的表面為經由拋光處理的表面。介電層230則是位于阻障層225之上，而電路層240則是位于介電層230的上表面。也就是，金屬基材210、金屬緩沖層220、阻障層225、介電層230與電路層240形成堆疊的結構。
承上述，金屬基材210、金屬緩沖層220、介電層230以及電路層240的材料相同于前述實施例中的金屬基材110、金屬緩沖層120、介電層130以及電路層140,故在此不再贅言。
因為金屬緩沖層220容易產生擴散效應，例如是金屬緩沖層220中的銅金屬會擴散到介電層230，如此一來，便降低了介電層230的絕緣效果。此外，在進行下一道工藝之前，金屬緩沖層220的拋光表面容易產生氧化現(xiàn)象，使得介電層230不易貼附于金屬緩沖層220上。
為解決上述問題，會在金屬緩沖層220的表面再鍍上一層阻障層(Diffusion Barrier Layer) 225。阻障層225的材料可以是鉭(Ta )、鎢(W )、鈦(Ti)或或上述金屬的合金，然后才在阻障層255表面鋪上介電層230，并接著在介電層230表面鋪上電路層240。由前述可知，介電層230例如為類鉆石薄膜，而類鉆石薄膜的熱傳導系數(shù)為450 W/m-K以上，且當阻障層225是鎢(W)的時候，其熱傳導系數(shù)也有160W/m-K。因此，從介電層230、金屬緩沖層220以及金屬基材210都是高導熱材料，此電路板結構200對散熱才及為有歲丈。
再者，本發(fā)明另提出一種電路板結構的制造方法，所述工藝技術并非本發(fā)明所琢磨的重點，且此等技術又屬本發(fā)明領域具有通常知識者所熟識，故在此并不再加以贅述，而以下內容將針對本發(fā)明所欲闡述的技術重點來做一詳加描述。且為了要讓本發(fā)明領域具有通常知識者能夠了解本實施例的電路板結構的制造方法，以下將列出幾張剖面示意圖給本發(fā)明領域具有通常知識者參考。請參照圖3,為依據本發(fā)明實施例的電路板結構的制作方法流程圖，而圖4A 4E為依據本發(fā)明實施例的電路板結構的制作方法的剖面示意圖。請先參照圖3，首先，在步驟S310中，提供一復合基板，其中此復合基板包括具有摻雜非金屬粉末的金屬基材與金屬緩沖層。而后，如步驟320,對金屬緩沖層的表面進行拋光處理，使得金屬緩沖層具有光滑的拋光表面。接著進行步驟S330，形成介電層于金屬緩沖層表面上，此介電層例如是厚度為l至2微米(um)的類鉆石薄膜。最后，如步驟340，形成電路層于介電層上。
在另外一選擇實施例中，在步驟S320與S330之間，可以選擇性地形成阻障層于金屬緩沖層之上，使得介電層覆蓋在阻障層之上，換言之，阻障層配置在介電層與金屬緩沖層之間。
而如圖3所述的制作方法流程圖，請參照圖4A 4E，為依據本發(fā)明實施例的電路板結構制作方法的剖面示意圖。首先，提供復合基板405，其中復合基板405包括具有摻雜非金屬粉末的金屬基材410與金屬緩沖層420。復合基板405的形成方法如圖4A所示，在金屬基材410的表面先形成金屬緩沖層420。
由先前技術所揭示的內容可知，金屬基材410在摻雜一些非金屬粉末P后的缺點為粗糙度高，且因為所摻雜的非金屬粉末P無法用 一般拋光技術將的磨平，故會在金屬基材410留下粗糙表面。若此時直接鋪上介電層430，經由實驗結果可證實介電層430絕緣效果不佳。
接著請參照圖4B，對金屬緩沖層420的表面進行拋光處理，使得金屬緩沖層420具有拋光表面Sl。且如前所述，較薄的金屬緩沖層420可以提供較佳的散熱特性，故此拋光表面Sl可設定為與復合基板410的粗糙表面的頂端切齊。
其中在進行步驟S330之前，可先選擇性地形成阻障層425于金屬緩沖層420之上，如圖4C所繪示，使得介電層430覆蓋在阻障層425之上，換言之，阻障層425會設置于介電層430與金屬緩沖層420之間。
之后請參照圖4D，形成介電層430于金屬緩沖層420上，此介電層430例如是厚度為1至2微米(um)的類鉆石薄膜。最后，請參照圖4E，形成電路層440于介電層430上。至于本實施例所述的電鴻4反結構的制作方法所述的材料細節(jié)請參照上述各實施例的說明，在此不加贅述。
整體來看，本發(fā)明實施例提出了一種具有加強散熱特性的電路板結構。此電路板結構是采用復合材料作為復合基板，此復合基板的主要組成元素是在金屬基材中摻雜具有高熱傳導系數(shù)的高熱傳導材料的非金屬粉末，其形狀例如是顆粒、線材或是纖維，而且非金屬材料的熱傳導系數(shù)高于金屬基材的熱傳導系數(shù)。然后在此復合基板上面覆蓋一層金屬緩沖層，且覆蓋的厚度必須大于復合基板的表面粗糙度。覆蓋一層金屬緩沖層完后，將此一層金屬緩沖層拋光以改善復合基板的表面粗糙度。然后在這一層金屬緩沖層表面覆蓋一層介電層，待介電層覆蓋完成后才在介電層表面鋪上一層電路層。
綜上所述，本發(fā)明解決復合基板表面粗糙度問題，以有效提升介電層的絕緣效果，也提升電路板結構的散熱效能。此外，在介電層與金屬緩沖層之間形成阻障層可避免金屬緩沖層的金屬擴散到介電層，更可進一步提升介電層的絕緣效果。
雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種電路板結構，包括復合基板，包括具有摻雜非金屬粉末的金屬基材與金屬緩沖層，其中該金屬緩沖層與該金屬基材接觸的表面的另外相反表面為經由拋光處理的表面；介電層，位于該金屬緩沖層經由該拋光處理的表面上；以及電路層，位于該介電層上。
2. 如權利要求1所述的電路板結構，其中該金屬基材的材質是鋁。
3. 如權利要求1所述的電路板結構，其中該非金屬粉末包括第一高熱傳 導材料，其中該第一高熱傳導材料的熱傳導系數(shù)高于該金屬基材的熱傳導系 數(shù)。
4. 如權利要求3所述的電路板結構，其中該第一高熱傳導材料是鉆石粉 末、納米碳管、納米纖維或上述非金屬粉末的混合物。
5. 如權利要求1所述的電路板結構，其中該金屬緩沖層是銅。
6. 如權利要求1所述的電路板結構，其中該金屬緩沖層經過該拋光處理 后的厚度大于摻雜該非金屬粉末的金屬基材粗造表面的厚度。
7. 如權利要求1所述的電路板結構，其中該介電層包括第二高熱傳導材料。
8. 如權利要求7所述的電路板結構，其中該第二高熱傳導材料是類鉆石薄膜。
9. 如權利要求8所述的電路板結構，其中該類鉆石薄膜的厚度介于約1 微米到2微米之間。
10. 如權利要求1所述的電路板結構，還包括一阻障層，位于該金屬緩沖 層及該介電層之間。
11. 如權利要求10所述的電路板結構，其中該阻障層是鉭、鎢、鈦或上 述金屬的合金。
12. —種電路板結構的制造方法，包括提供復合基板，該復合基板包括具有摻雜非金屬粉末的金屬基材與金屬 緩沖層；對該金屬緩沖層的表面進行拋光處理，以形成拋光表面；形成介電層于該金屬緩沖層上；以及 形成電路層于該介電層上。
13. 如權利要求12所述的電路板結構的制造方法，其中該金屬基材的材
14. 如權利要求12所述的電路板結構的制造方法，其中該非金屬粉末包 括第一高熱傳導材料。
15. 如權利要求14所述的電路板結構的制造方法，其中該第一高熱傳導 材料是鉆石粉末、納米碳管、納米纖維或上述非金屬粉末的混合物。
16. 如權利要求12所述的電路板結構的制造方法，其中該金屬緩沖層是銅。
17. 如權利要求12所述的電路板結構的制造方法，其中該介電層包括第 二高熱傳導材料。
18. 如權利要求17所述的電路板結構的制造方法，其中該第二高熱傳導 材料是類鉆石薄膜。
19. 如權利要求18所述的電路板結構的制造方法，其中該類鉆石薄膜的 厚度介于約1微米到2微米之間。
20. 如權利要求12所述的電路板結構的制造方法，還包括形成阻障層 于該金屬緩沖層之上，其中該阻障層介于該介電層與該金屬緩沖層之間。
21. 如權利要求20所述的電路板結構的制造方法，其中該阻障層是鉭、 鴒、鈦或上述金屬的合金。
22. 如權利要求12所述的電路板結構的制造方法，其中該金屬緩沖層經 過該拋光處理后的厚度大于摻雜該非金屬粉末的金屬基材粗造表面的厚度。
全文摘要
在此提出一種電路板結構及其制造方法。此電路板結構包括復合基板、介電層、以及電路層。復合基板包括摻雜非金屬粉末的金屬基材與金屬緩沖層，其中此金屬緩沖層與金屬基材接觸面的另外相反面為經由拋光處理的表面。介電層位于金屬緩沖層具有拋光處理的表面上，而電路層則位于介電層上。在另外一個例子中，在介電層與金屬緩沖之間可設置一阻障層，以避免金屬緩沖層的擴散效應。
文檔編號H05K1/05GK101677489SQ200810149489
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權日2008年9月18日
發(fā)明者戴明吉, 譚瑞敏 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院