專利名稱：微型循環(huán)流道系統(tǒng)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微型循環(huán)流道系統(tǒng)及其制造方法，特別是涉及一種制作于印刷電路基板上的微型循環(huán)流道系統(tǒng)及其制造方法。
(2)背景技術(shù)由于現(xiàn)今電子與半導體技術(shù)發(fā)達，使得各個領(lǐng)域的科技水平快速提升。在電子與半導體產(chǎn)業(yè)中，特別是在接近終端產(chǎn)品的裝配制造過程中，印刷電路板(Printed Circuit Boards)不但用以搭載其他電子及半導體元件并形成通路，還必須提供一穩(wěn)定的電路工作環(huán)境，以充分發(fā)揮個別元件與整體系統(tǒng)的功能，因此占有相當關(guān)鍵的地位。
為達到搭載其他元件以及提供良好電路工作環(huán)境的目的，以往應(yīng)用于制作印刷電路板，包含絕緣層及設(shè)置于該絕緣層上的金屬層的印刷電路基板，始終著眼于絕緣層結(jié)構(gòu)的強度與穩(wěn)定性，以及小型化與多層化后，以金屬層制成的金屬電路的電性連接效果；至于各個電子及半導體元件因工作廢熱所造成的高溫問題，則交由額外附加的冷卻裝置來處理。而由于一般的冷卻裝置只能鄰近電子及半導體元件已封裝完整的外殼，無法直接地冷卻實際產(chǎn)生廢熱的通電部分，因此相當難以冷卻電子及半導體元件鄰近該印刷電路板側(cè)溫度，而只能降低元件導熱性最差的絕緣外殼的溫度。加上隨著小型化的趨勢所造成的元件密度提高，以及因高速電路所造成的高頻電流，使得各個元件與系統(tǒng)受限于工作溫度而無法展現(xiàn)實際效能的事時有所聞。
因此，便有運用微系統(tǒng)技術(shù)如微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)、微機光系統(tǒng)(Micro-Optic-Mechanical System，MOMS)，以及微光機電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mecha-Optical System，MEMOS)等技術(shù)發(fā)展微型冷卻裝置的建議，但是由于該微型冷卻裝置不但制造精度要求高，生產(chǎn)成本昂貴外，更因其所能移轉(zhuǎn)熱量的工作容量與其實際上的體積與質(zhì)量成比例的物理限制，使得該微型冷卻裝置即使具有再高的冷卻效率，受限于體積質(zhì)量也只能針對個別元件進行降溫，而無法排除多數(shù)電子與半導體元件所產(chǎn)生的廢熱?？v算所有元件均裝設(shè)有該微型冷卻系統(tǒng)，由于該微型冷卻裝置先天上尺寸的限制，其移轉(zhuǎn)廢熱的距離有限，因此無法完全移除整個系統(tǒng)所產(chǎn)生的廢熱。
另外，如德國專利DE19739717號及DE19739722號，揭示了一種以制作印刷電路板用的印刷電路基板制作微流道結(jié)構(gòu)的方法，如圖1所示，其建議利用層疊方式形成以絕緣層91為頂蓋與底座、金屬電路92為側(cè)壁的微流道結(jié)構(gòu)90，不過，由于其是以金屬電路92為側(cè)壁，且內(nèi)面還附著有一膠質(zhì)層93，因此該微流道結(jié)構(gòu)90的截面積將受限于印刷電路板制程中金屬電路92與該膠質(zhì)層93的厚度，導致其截面積相對于絕緣層的厚度較小，相當不適用于進行冷卻，特別是當形成截面積較大的儲槽結(jié)構(gòu)時，不但截面積的設(shè)計受到限制，其品質(zhì)及良率也相當不易掌控。
同時，由于上述的微流道結(jié)構(gòu)90是以絕緣層91為頂與底，以金屬電路92為側(cè)壁，因此若是應(yīng)用于降低電子與半導體元件(圖未示)的溫度，則勢必只能運用于多層電路板上，而無法應(yīng)用于只具有單一絕緣層及單一金屬層的單面基板(圖未示)或具有單一絕緣層及兩金屬層的雙面基板(圖未示)上。
此外，應(yīng)用于移轉(zhuǎn)熱量的冷卻系統(tǒng)必須具備有散熱組件(圖未示)，若將上述微流道結(jié)構(gòu)90設(shè)計成冷卻系統(tǒng)，由于該微流道結(jié)構(gòu)90受限于該膠質(zhì)層93、以及較厚的絕緣層91，所以其導熱效果極差，無法直接以該微流道結(jié)構(gòu)90形成上述的散熱組件，因此只以該微流道結(jié)構(gòu)90所組成的冷卻系統(tǒng)將很難發(fā)揮熱量有效轉(zhuǎn)移的效能。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是在提供一種制作于印刷電路基板上的微型循環(huán)流道系統(tǒng)及其制造方法。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種用于熱量轉(zhuǎn)移的微型循環(huán)流道系統(tǒng)及其制造方法。
本發(fā)明微型循環(huán)流道系統(tǒng)是用于將一高溫區(qū)的熱量轉(zhuǎn)移至一低溫區(qū)，該微型循環(huán)流道系統(tǒng)包括一印刷電路基板，該印刷電路基板具有至少一絕緣層，以及至少一設(shè)置于該絕緣層上的金屬層。其特點是該印刷電路基板還具有一由該絕緣層及該金屬層所共同界定出的循環(huán)流道路徑；該循環(huán)流道路徑包含至少一鄰近該高溫區(qū)的集熱流道、至少一鄰近低溫區(qū)的散熱流道、一由該散熱流道連通至該集熱流道的低溫輸送流道，以及一由該集熱流道連通至該散熱流道的高溫輸送流道；而該微型循環(huán)流道系統(tǒng)還包括一容裝于該循環(huán)流道路徑內(nèi)的流體，借以將該高溫區(qū)的熱量轉(zhuǎn)移至該低溫區(qū)。
而制作上述微型循環(huán)流道系統(tǒng)的制作方法，其特點是包括下列步驟a)形成一預定圖形于該絕緣層上；及b)移除該絕緣層對應(yīng)于該預定圖形的一部份，以產(chǎn)生一循環(huán)流道路徑。
本發(fā)明的功效，是運用印刷電路板制程，于一印刷電路基板上制作一微型流道系統(tǒng)，以供進行熱量的轉(zhuǎn)移，達到降低設(shè)置于其上的元件溫度的效果。
(4)


下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明圖1是現(xiàn)有以一印刷電路基板制作的一微流道結(jié)構(gòu)的一剖面圖；圖2是本發(fā)明該微型循環(huán)流道系統(tǒng)及其制作方法的第一較佳實施例的一剖面圖；圖3是沿圖2中的3-3剖面線的一剖面示意圖；圖4是該第一較佳實施例的一剖面圖，說明一集熱流道的另一態(tài)樣；圖5是該第一較佳實施例的一剖面圖，說明該集熱流道的又一態(tài)樣；圖6是該第一較佳實施例的一剖面圖，說明一循環(huán)流道路徑的另一態(tài)樣；圖7是該第一較佳實施例的一剖面圖，說明該循環(huán)流道路徑的又一態(tài)樣；圖8是該第一較佳實施例的一剖面圖，說明該循環(huán)流道路徑的再一態(tài)樣；圖9是該第一較佳實施例的一剖面圖，說明該循環(huán)流道路徑具有多個貫穿一金屬層的通孔；圖10是該第一較佳實施例的一剖面圖，說明該循環(huán)流道路徑具有多個貫穿一絕緣層的通孔；
圖11是該第一較佳實施例的一流程圖；圖12是該第一較佳實施例的一剖面圖，說明制備一具有該絕緣層、該金屬層及一光阻層的印刷電路基板；圖13是該第一較佳實施例的一剖面圖，說明形成一預定圖形于該絕緣層上；圖14是該第一較佳實施例的一剖面圖，說明移除該絕緣層的部份以形成該循環(huán)流道路徑；圖15是該第一較佳實施例的一剖面圖，說明設(shè)置一蓋體以封閉該循環(huán)流道路徑；圖16是本發(fā)明該微型循環(huán)流道系統(tǒng)及其制作方法的第二較佳實施例的一系統(tǒng)示意圖；圖17是該第二較佳實施例的一部份剖面圖；圖18是該第二較佳實施例的一流程圖；圖19是該第二較佳實施例的一剖面圖，說明制備一具有一主絕緣層、一金屬層及一光阻層的印刷電路基板；圖20是該第二較佳實施例的一剖面圖，說明形成一預定圖形于該主絕緣層上；圖21是該第二較佳實施例的一剖面圖，說明移除該主絕緣層的部份以形成一主循環(huán)流道路徑；圖22是該第二較佳實施例的一剖面圖，說明設(shè)置一蓋體以封閉該主循環(huán)流道路徑；圖23是該第二較佳實施例的一剖面圖，說明形成多個貫穿該蓋體的通孔；圖24是該第二較佳實施例的一剖面圖，說明設(shè)置一副絕緣層于該蓋體上；圖25是該第二較佳實施例的一剖面圖，說明形成一預設(shè)圖形于該副絕緣層上；圖26是該第二較佳實施例的一剖面圖，說明移除該副絕緣層的部份以形成一次循環(huán)流道路徑；及圖27是該第二較佳實施例的一剖面圖，說明設(shè)置依金屬格網(wǎng)于一集熱流道內(nèi)。
(5)具體實施方式
如圖2及圖3所示，本發(fā)明微型循環(huán)流道系統(tǒng)及其制作方法的第一較佳實施例，是供應(yīng)用于一制作成印刷電路板的印刷電路基板1上，并將多個設(shè)置于其上的電子元件81所產(chǎn)生的熱量，由一高溫區(qū)82轉(zhuǎn)移至一低溫區(qū)83，該微型循環(huán)流道系統(tǒng)包括該印刷電路基板1、一設(shè)置于該印刷電路基板1上的蓋體2、一用于轉(zhuǎn)移熱量的流體，以及一設(shè)置于該印刷電路基板1上用于驅(qū)動流體的驅(qū)動裝置4。
該印刷電路基板1具有一以環(huán)氧樹脂(epoxy resin)材質(zhì)制成的絕緣層11、一設(shè)置于該絕緣層11上的金屬層12，以及一由該絕緣層11及該金屬層12所共同界定出供該流體流動的循環(huán)流道路徑10。在本實施例中，該金屬層12還形成一與該電子元件81相導通的電路(圖未示)，同時該印刷電路基板1是以該金屬層12為底壁、以該絕緣層11為側(cè)壁，而使該循環(huán)流道路徑10形成于該絕緣層11。該循環(huán)流道路徑10包含多個鄰近該高溫區(qū)82且平行排列的集熱流道101、多個鄰近該低溫區(qū)83且同樣平行排列的散熱流道102、一由該散熱流道102連通至該集熱流道101的低溫輸送流道103、一由該集熱流道101連通至該散熱流道102的高溫輸送流道104，以及一連通該低溫輸送流道103與該高溫輸送流道104的低溫次流道105。
該低溫輸送流道103具有一鄰近該散熱流道102的儲存室段1031，以及一連通該儲存室段1031與該集熱流道101的輸送段1032，該儲存室段1031的截面積大于該輸送段1032的截面積，借以儲存較多的流體。
該高溫輸送流道104具有多個平行排列并分別與該集熱流道101其中部分集熱流道101相連通的擴張段1041、多個分別與各該擴張段1041相連通的喉部段1042、1042’，以及一與所有喉部段1042、1042’相連通的混合室段1043。該擴張段1041的截面積大于各該集熱流道101與各該輸送段1032的截面積，并往各該喉部段1042、1042’方向漸縮。各該喉部段1042、1042’的截面積則均小于各該擴張段1041的截面積，而該低溫次流道105連通于其中之一喉部段1042’上，并借以使部分流體直接地由該低溫輸送流道103在不經(jīng)過該高溫區(qū)82的情況下，直接由該喉部段1042’輸送至該混合室段1043。
該高溫輸送流道104還具有多個與該混合室段1043相連通且呈平行排列的大截面段1044，以及多個分別與各該大截面段1044相連通的小截面段1045，各該小截面段1045的截面積小于各該大截面段1044的截面積，且鄰近該散熱流道102；相較于該小截面段1045，該大截面段1044則遠離該散熱流道102。
上述流體則是容裝于該循環(huán)流道路徑10內(nèi)，借以將該高溫區(qū)82的熱量轉(zhuǎn)移至該低溫區(qū)83。在本實施例中，該流體為蒸餾水或去離子水，但是并不以此為限，如甲醇及丙酮等的有機溶劑，或其他冷卻劑(或冷媒)，甚至空氣也都可以作為本發(fā)明微型循環(huán)流道系統(tǒng)中用于轉(zhuǎn)移熱量的流體。
該蓋體2設(shè)置于該絕緣層11遠離該金屬層12側(cè)并封閉該循環(huán)流道路徑10，在本實施例中，該蓋體2的材質(zhì)與該金屬層12完全相同時，因此該印刷電路基板1便是形成所謂的雙面基板形式，當然，該蓋體2的材質(zhì)并非以此為限，其也可以與該絕緣層11一樣，或者是由其他如玻璃等材質(zhì)制成。
該驅(qū)動裝置4具有一設(shè)置于該印刷電路基板1上的控制芯片(圖未示)，以及一與該低溫輸送流道103相連通的微型泵41，該控制芯片借由該金屬層12所形成的電路與微型泵41相導通，并借以控制該微型泵41，進而達到驅(qū)動該流體于該循環(huán)流道路徑10內(nèi)流動的效果。
因此，當該流體充滿于該循環(huán)流道路徑10內(nèi)時，其中大部分將是儲存于該儲存室段1031，在此處的流體溫度較低且呈液態(tài)，其溫度與室溫接近，并可經(jīng)由該輸送段1032流動至該集熱流道101。由于該集熱流道101呈區(qū)域分布，且位于其內(nèi)的流體與該金屬層12的總接觸面積較大，因此使得該流體容易吸收該位于該高溫區(qū)82的電子元件81所產(chǎn)生的熱量。所以當該電子元件81產(chǎn)生的廢熱累積導致溫度升高超過工作流體的沸點時(以水為例約100℃)，經(jīng)熱交換由該流體吸收后，也將使該流體溫度升高，并使其呈蒸氣狀態(tài)。由于經(jīng)過設(shè)計，該擴張段1041的截面積相對于該集熱流道101及該輸送段1032的截面積為大，所以相對壓力較低，因此位于該集熱流道101內(nèi)的呈蒸氣狀態(tài)的流體便自然地往該擴張段1041流動，并同時對該輸送段1032內(nèi)的低溫流體產(chǎn)生汲取的力量，使得位于該低溫輸送流道103內(nèi)的流體往該集熱流道101方向流動。
而該吸收熱量并呈蒸氣狀態(tài)的流體由該擴張段1041流向該喉部段1042、1042’時，由于截面積漸縮的原因，將使該流體逐漸加速，并在流經(jīng)各該喉部段1042、1042’時接近音速，此時因高速流體將產(chǎn)生相對低壓，因此將使得產(chǎn)生于該喉部段1042’的低壓對該低溫次流道105內(nèi)的流體產(chǎn)生一吸取力量，而將位于該低溫次流道105內(nèi)的液態(tài)流體吸入該喉部段1042’，并與由各該喉部段1042、1042’沖出的蒸氣狀態(tài)流體一同噴入該混合室段1043。
因此，位于該混合室段1043的流體溫度雖已下降，但是其只為低溫流體與高溫流體熱平衡所造成的效果，并未真正將熱量由流體內(nèi)移出，因此仍須將該混合室段1043內(nèi)的流體借由該高溫輸送流道104導引至該散熱流道102內(nèi)進行散熱。由于各該小截面段1045的截面積小于各該大截面段1044的截面積，因此各該小截面段1045由外聚力所造成的毛細力大于各該大截面段1044的毛細力，因此為于該混合室段1043內(nèi)的流體能自然地借由毛細力的吸引經(jīng)由各該大截面段1044流向各該小截面段1045，最后流入該散熱流道102，將流體所吸收的熱量借由熱交換排入該低溫區(qū)83，而完成熱量的轉(zhuǎn)移。
在此要說明的是，上述集熱流道101數(shù)量多且截面積較小，其目的在于達到增加與該金屬層12接觸的面積，以及汲取該輸送段1032內(nèi)的低溫流體的功效，因此其態(tài)樣并不以此為限，如圖4所示，本實施例的另一態(tài)樣，該印刷電路基板1還具有一容設(shè)于上述集熱流道101內(nèi)用以吸附該流體的金屬格網(wǎng)13，或如圖5所示，本實施例的又一態(tài)樣，該印刷電路基板1于該金屬層12、該絕緣層11及該蓋體2上形成往上述集熱流道101內(nèi)突伸的結(jié)晶凸粒14，均能借由該流體與其他材料間的表面張力所造成的吸附現(xiàn)象，達到與上述相同的效果。
此外，如圖3所示，該低溫次流道105、各該喉部段1042、1042’，以及該混合室段1043是配套設(shè)置的，其目的在導引位于該儲存室段1031內(nèi)的低溫流體與由該集熱流道101流出的高溫流體混合，而達到快速降溫的目的，使得該高溫流體能在流出該高溫區(qū)82迅速降溫，避免造成該印刷電路基板1鄰近該高溫區(qū)82的其他部位溫度升高，因此，該低溫次流道105、各該喉部段1042、1042’，以及該混合室段1043并非必要元件，若未設(shè)置上述元件仍能實施本發(fā)明。
同時，雖然本實施例的微型循環(huán)流道系統(tǒng)中設(shè)置有該驅(qū)動裝置4，但是其也非必要元件，由上述可知該微型循環(huán)流道系統(tǒng)完全不需要外加的驅(qū)動力，便能將熱量由該高溫區(qū)82轉(zhuǎn)移至該低溫區(qū)83，不過，由于欲使該微型循環(huán)流道系統(tǒng)自然地達到上述熱量轉(zhuǎn)移的功效，該高溫區(qū)82必須達到一定的高溫以上方能達成，在此所謂的高溫通常是指接近該流體的沸點，因此，若希望在該高溫區(qū)82溫度在未達上述高溫仍能借由該微型循環(huán)流道系統(tǒng)進行冷卻，或者欲對該微型循環(huán)流道系統(tǒng)進行其他的控制，則便可借由設(shè)置該驅(qū)動裝置4加以達成。
盡管上述的循環(huán)流道路徑10在本實施例中是形成于該絕緣層11內(nèi)，但是并非以此為限，如圖6所示，其也可以是以該絕緣層11為底壁、以該金屬層12為側(cè)壁，而使該循環(huán)流道路徑10形成于該金屬層12。如圖7及圖8所示，甚至還可以采用具有多個絕緣層11與多個金屬層12的多層形式的印刷電路基板1，而將該循環(huán)流道路徑10同時形成于其中部分的該絕緣層11與該金屬層12，以增加該循環(huán)流道路徑10的平均截面積。
另外，該循環(huán)流道路徑10并非必須限定于同一平面上，如圖9所示，當使用具有多個絕緣層11與多個金屬層12的多層形式的印刷電路基板1時，便能借由多個貫穿該金屬層12其中之一的通孔120，形成該包含該通孔段1201并連通不同絕緣層11的循環(huán)流道路徑10；或如圖10所示，借由多個貫穿該絕緣層11其中之一的通孔110，形成該包含該通孔段1101并連通不同金屬層12的循環(huán)流道路徑10。
在介紹關(guān)于上述微型循環(huán)流道系統(tǒng)的制作方法前，必須先說明的是，在本實施例中，上述產(chǎn)生熱量的電子元件81是于該微型循環(huán)流道系統(tǒng)完成后，才設(shè)置于該印刷電路基板1上該高溫區(qū)82所在的預定位置。如圖11所示，該制作方法包含下列步驟步驟300，如圖12所示，制備該印刷電路基板1，該印刷電路基板1具有一絕緣層11及一設(shè)置于該絕緣層11上并形成電路(圖未示)的金屬層12。
步驟302，制備一具有一預定圖形60的光罩6，在本實施例中，該預定圖形60與上述的循環(huán)流道路徑10相同。
步驟304，涂布一光阻層5于該絕緣層11的遠離該金屬層12的一側(cè)。
步驟306，如圖13所示，轉(zhuǎn)移該光罩6上的該預定圖形60至該光阻層5上，使該預定圖形60形成于該絕緣層11上，此步驟是將該預定圖形60曝光顯影于該光阻層5上，使該絕緣層11的遠離該金屬層12的一側(cè)顯露出該預定圖形60。
步驟308，如圖14所示，移除該絕緣層11對應(yīng)于該預定圖形60的部份11’(見圖13)，以產(chǎn)生該由該金屬層12與該絕緣層11的其余部分所共同界定出的循環(huán)流道路徑10，在本實施例中，該循環(huán)流道路徑10是以該光阻層5為遮罩，再以干蝕刻(dry etching)的方式移除該絕緣層11對應(yīng)于該預定圖形60的部份，以顯露部分該金屬層12鄰近該絕緣層11的表面，最后再移除該光阻層5。當然，該絕緣層11對應(yīng)于該預定圖形60的部份11’也可以采用濕式蝕刻(wet etching)或激光挖除(laser ablation)等方式進行移除。
步驟310，如圖15所示，固設(shè)一涵蓋上述循環(huán)流道路徑10的蓋體2于該絕緣層11的遠離該金屬層12的一側(cè)，以形成該由該金屬層12、該絕緣層11與該蓋體2所界定出的循環(huán)流道路徑10。在本實施例中，該蓋體2的材質(zhì)與該金屬層12相同，且是以膠黏接合方式固設(shè)于該絕緣層11上，當然，該蓋體2的材質(zhì)并非以此為限，其也可以是絕緣材料或玻璃等其他材質(zhì)制成。
步驟312，如圖2及圖3所示，設(shè)置該驅(qū)動裝置4的微型泵41于該循環(huán)流道路徑10上，在本實施例中，該驅(qū)動裝置4的控制芯片則是待該循環(huán)流道路徑10完成后，與該電子元件81一同設(shè)于該金屬層12所形成的電路上。
步驟314，注入該流體進入該循環(huán)流道路徑10內(nèi)，在本實施例中是將蒸餾水借由該驅(qū)動裝置4的微型泵41注入該循環(huán)流道路徑10內(nèi)，由于在此采用的流體為蒸餾水，因此必須于該循環(huán)流道路徑10完成后注入該流體，并同時排出空氣；但是若采用的流體為空氣時，由于在上述步驟308中空氣會自然地占據(jù)于該循環(huán)流道路徑10，則便可省略此一步驟。
步驟316，完成該微型循環(huán)流道系統(tǒng)。
此外，如圖7所示，若改用具有多個金屬層12的印刷電路基板1進行該微型循環(huán)流道系統(tǒng)的制作時，則能利用該金屬層12為遮罩進行部分該絕緣層11的移除，在此條件下，在步驟304中則必須將該光阻層5(見圖12)改涂布于該金屬層12的遠離該絕緣層11的一側(cè)，先以該光阻層5為遮罩將該預定圖形60(見圖12)轉(zhuǎn)移至該金屬層12上，方能以該金屬層12為遮罩對該絕緣層11進行部分移除。
在上述制作該微型循環(huán)流道系統(tǒng)的步驟中，除移除該絕緣層11的步驟308外，其他步驟均為一般制作印刷電路板制程，因此相當易于整合進入現(xiàn)有印刷電路板制程中，不但能批量翻造大量生產(chǎn)以降低制造成本，且具有相當?shù)木_準度與冷卻效果，能大幅提高該印刷電路基板1及以其所制成的印刷電路板的附加價值。
如圖16及圖17所示，本發(fā)明微型循環(huán)流道系統(tǒng)的制作方法的第二較佳實施例，其主要元件大致與上述第一較佳實施例相同，其差異在于本實施例是運用于具有多個絕緣層11與多個金屬層12的印刷電路基板1上，將一主循環(huán)流道路徑1001及一與該主循環(huán)流道路徑1001連通的次循環(huán)流道路徑1002，分別形成于該印刷電路基板1的一主絕緣層111及一副絕緣層112上，且同樣是用于將熱量由一高溫區(qū)82轉(zhuǎn)移至一低溫區(qū)83，其中要說明的是，在本實施例中，該高溫區(qū)82與該低溫區(qū)83分別位于該印刷電路基板1的相反兩側(cè)。
該主循環(huán)流道路徑1001包含多個鄰近低溫區(qū)83的散熱流道102、一與該散熱流道102連通的低溫輸送流道103，以及一與該低溫輸送流道103相連通的低溫次流道105。而該次循環(huán)流道路徑1002則包含一鄰近該高溫區(qū)82并與該低溫輸送流道103相連通的集熱流道101、一由該集熱流道101連通至該散熱流道102并與該低溫輸送流道103相連通的高溫輸送流道104。該微型循環(huán)流道系統(tǒng)還具有一容設(shè)于該集熱流道101內(nèi)用以吸附該流體的金屬格網(wǎng)13。如圖18所示，該制作方法包含下列步驟步驟400，如圖19所示，首先制備該只具有一主絕緣層111及一金屬層12的印刷電路基板1，該金屬層12設(shè)置于該主絕緣層111上并形成電路(圖未示)。
步驟402，制備一具有一預定圖形60的光罩6，在本實施例中，該預定圖形60與上述的主循環(huán)流道路徑1001(見圖16)相同。
步驟404，涂布一光阻層5于該主絕緣層111上。
步驟406，如圖20所示，轉(zhuǎn)移該光罩6上的該預定圖形60至該主絕緣層111上，此步驟是以該光罩6為遮罩將該預定圖形60曝光顯影于該光阻層5上，使該主絕緣層111顯露出該預定圖形60。
步驟408，如圖21所示，移除該主絕緣層111對應(yīng)于該預定圖形60的部份，以產(chǎn)生該由該金屬層12與該主絕緣層111的其余部分所共同界定出的主循環(huán)流道路徑1001。在本實施例中，該主循環(huán)流道路徑1001是以該光阻層5為遮罩，再以干蝕刻的方式移除該主絕緣層111對應(yīng)于該預定圖形60的部份，以顯露部分該金屬層12鄰近該主絕緣層111的表面。當然，該主絕緣層111對應(yīng)于該預定圖形60的部份也可以采用濕式蝕刻或激光挖除等其他方式進行移除。
步驟410，如圖22所示，固設(shè)一涵蓋上述主循環(huán)流道路徑1001的蓋體2于該主絕緣層111的遠離該金屬層12的一側(cè)，以形成該由該金屬層12、該主絕緣層111與該蓋體2所共同界定出的主循環(huán)流道路徑1001。在本實施例中，該蓋體2的材質(zhì)與該金屬層12相同，當然，并非以此為限，其也可以與該主絕緣層111相同，或是其他如玻璃等其他材質(zhì)制成。
步驟412，如圖23，形成多個貫穿該蓋體2的通孔120，以形成多個與該主循環(huán)流道路徑1001相連通的通孔段1201。
步驟414，如圖24，設(shè)置一副絕緣層112于該蓋體2的遠離該主絕緣層111的一側(cè)。
步驟416，如圖25所示，形成該預設(shè)圖形70于該副絕緣層112上，在本實施例中，此步驟同樣是先形成另一光阻層5，再以一具有一預設(shè)圖形70的光罩7曝光顯影，使該副絕緣層112部分顯露形成該預設(shè)圖形70，其中，該預設(shè)圖形70與上述的次循環(huán)流道路徑1002(見圖16)相同。
步驟418，如圖26所示，移除該副絕緣層112對應(yīng)于該預設(shè)圖形70及遮蔽該通孔120的一部份，以產(chǎn)生一借由該通孔段1201與該主循環(huán)流道路徑1001相連通的次循環(huán)流道路徑1002，并形成包含該主循環(huán)流道路徑1001、該通孔段1201，以及該次循環(huán)流道路徑1002的該循環(huán)流道路徑10。
步驟420，如圖27所示，設(shè)置該金屬格網(wǎng)13于該循環(huán)流道路徑10的該集熱流道101內(nèi)，當然，若是要形成多個往該循環(huán)流道路徑10內(nèi)突伸的結(jié)晶凸粒14(見圖5)，則可于此步驟運用燒結(jié)的方式形成于該副絕緣層112及該蓋體2上。
步驟422，如圖17所示，固設(shè)一蓋板21于該副絕緣層112的遠離該蓋體2的一側(cè)，以封閉該循環(huán)流道路徑10。
步驟424，設(shè)置該驅(qū)動裝置4的微型泵41于該循環(huán)流道路徑10的低溫輸送流道103上。
步驟426，注入該流體進入該循環(huán)流道路徑10內(nèi)。
步驟428，完成該微型循環(huán)流道系統(tǒng)。
由上述步驟可知，若欲將該微型循環(huán)流道系統(tǒng)制作于較本實施例更多層的印刷電路基板1時，則只需多次重復上述步驟410至步驟418，即能將該循環(huán)流道路徑10形成于更多的絕緣層11與金屬層12上，并且能以更復雜的立體交錯型式呈現(xiàn)，充分地配合各類型的電路以及印刷電路板，而使得該微型循環(huán)流道系統(tǒng)能充分發(fā)揮其功能，并得以廣泛地運用于各種電子設(shè)備。
綜上所述，本發(fā)明微型循環(huán)流道系統(tǒng)能運用于具有單一絕緣層及單一金屬層的單面基板、具有單一絕緣層及兩金屬層的雙面基板，以及多層電路板上；且不但能搭載其他電子元件81，及提供相對應(yīng)的工作電路外，還能在無其他額外的冷卻裝置的情況下，降低該電子元件81因工作廢熱所產(chǎn)生的高溫。由于本發(fā)明微型循環(huán)流道系統(tǒng)中的流體是流動于形成在該印刷電路基板1內(nèi)的循環(huán)流道路徑10中，加上是以該金屬層12作為接觸面積較大且導熱厚度較薄的頂與底，因此能直接借由金屬材質(zhì)的良好導熱特性，快速地使該流體于該高溫區(qū)82與該低溫區(qū)83進行熱交換，并迅速地由各該電子元件81鄰近該印刷電路基板1的一側(cè)降低各該電子元件81的溫度，而達到快速冷卻的效果。
此外，經(jīng)由設(shè)計還能使該形成有電路的金屬層12與各該電子元件81的插腳導通，并同時與該流體直接接觸，而直接地冷卻各該電子元件81實際產(chǎn)生廢熱的通電部分，展現(xiàn)本發(fā)明微型循環(huán)流道系統(tǒng)的超高冷卻效能。
另外，由于現(xiàn)有的印刷電路基板制程的精度已能滿足本發(fā)明微型循環(huán)流道系統(tǒng)的需求，所以相對現(xiàn)有的微型冷卻裝置，本發(fā)明微型循環(huán)流道系統(tǒng)不但能大量快速生產(chǎn)，還具有成本低、熱容量與冷卻效率高，以及高低溫熱交換距離遠等優(yōu)點。除此之外，相對于現(xiàn)有的風扇，導熱管等外加的冷卻裝置，本發(fā)明微型循環(huán)流道系統(tǒng)還具有節(jié)省空間及不須外加電源等優(yōu)點。
由于該循環(huán)流道路徑10是先形成于該印刷電路基板1上后，才進行該電子元件81的安裝，這樣不但減少外加冷卻裝置的技術(shù)與成本外，還降低了在安裝該外加冷卻裝置或當該外加冷卻裝置運作時，該電子元件81遭受損害的風險。
權(quán)利要求
1.一種微型循環(huán)流道系統(tǒng)，用于將一高溫區(qū)的熱量移轉(zhuǎn)至一低溫區(qū)，該微型循環(huán)流道系統(tǒng)包括一印刷電路基板，該印刷電路基板具有至少一絕緣層，以及至少一設(shè)置于該絕緣層上的金屬層，其特征在于該印刷電路基板更具有一由該絕緣層及該金屬層所共同界定出的循環(huán)流道路徑；該循環(huán)流道路徑包含至少一鄰近該高溫區(qū)的集熱流道、至少一鄰近低溫區(qū)的散熱流道、一由該散熱流道連通至該集熱流道的低溫輸送流道，以及一由該集熱流道連通至該散熱流道的高溫輸送流道；而該微型循環(huán)流道系統(tǒng)更包括一容裝于該循環(huán)流道路徑內(nèi)的流體，借以將該高溫區(qū)的熱量移轉(zhuǎn)至該低溫區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該微型循環(huán)流道系統(tǒng)還包括一設(shè)置于該印刷電路基板上并封閉該循環(huán)流道路徑的蓋體。
3.如權(quán)利要求1所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該循環(huán)流道路徑形成于該絕緣層。
4.如權(quán)利要求1所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該循環(huán)流道路徑形成于該金屬層。
5.如權(quán)利要求1所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該印刷電路基板具有多個絕緣層及多個金屬層；該循環(huán)流道路徑則是由該絕緣層及該金屬層所共同界定，且該循環(huán)流道路徑還包含多個貫穿該絕緣層及該金屬層其中之一的通孔段。
6.如權(quán)利要求1所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該微型循環(huán)流道系統(tǒng)還包括一與該低溫輸送流道相連通的驅(qū)動裝置，借以驅(qū)動該流體于該循環(huán)流道路徑內(nèi)流動。
7.如權(quán)利要求1所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該循環(huán)流道路徑包含多個集熱流道。
8.如權(quán)利要求7所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該高溫輸送流道具有多個分別與該集熱流道其中部分集熱流道相連通的擴張段。
9.如權(quán)利要求1所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該循環(huán)流道路徑包含多個散熱流道。
10.如權(quán)利要求1所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該印刷電路基板還具有一容設(shè)于該集熱流道內(nèi)用以吸附該流體的金屬格網(wǎng)。
11.如權(quán)利要求1所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該印刷電路基板還具有多個形成于該金屬層、該絕緣層及該蓋體其中之一上并往該集熱流道內(nèi)突伸的凸粒。
12.如權(quán)利要求1所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該低溫輸送流道具有一鄰近該散熱流道的儲存室段，以及一連通該儲存室段與該集熱流道的輸送段，該儲存室段的截面積大于該輸送段的截面積。
13.如權(quán)利要求1所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該高溫輸送流道具有至少一與該集熱流道相連通且截面積大于該集熱流道的截面積的擴張段。
14.如權(quán)利要求1所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該高溫輸送流道還具有一混合室段；該循環(huán)流道路徑還包含一連通該低溫輸送流道與該混合室段的低溫次流道，借由該低溫次流道能使部分該流體直接地由該低溫輸送流道不經(jīng)該高溫區(qū)而輸送至該混合室段。
15.如權(quán)利要求13所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該高溫輸送流道還具有一混合室段及一連通該擴張段與該混合室段且截面積小于該擴張段的截面積的喉部段；該循環(huán)流道路徑還包含一連通該低溫輸送流道與該喉部段的低溫次流道，借由該低溫次流道能使部分該流體直接地由該低溫輸送流道不經(jīng)該高溫區(qū)而輸送至該混合室段。
16.如權(quán)利要求1所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該高溫輸送流道具有一遠離該散熱流道的大截面段，以及至少一鄰近該散熱流道的且截面積小于該大截面段的截面積的小截面段。
17.如權(quán)利要求16所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該高溫輸送流道具有多個小截面段。
18.如權(quán)利要求1所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該高溫輸送流道具有多個遠離該散熱流道的大截面段，以及多個鄰近該散熱流道的小截面段，該小截面段的截面積小于該大截面段的截面積。
19.如權(quán)利要求1所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)，其特征在于該流體是空氣、甲醇、丙酮及水其中之一。
20.一種微型循環(huán)流道系統(tǒng)的制作方法，應(yīng)用一具有一主絕緣層及一形成于該主絕緣層上的金屬層的印刷電路基板上，其特征在于該方法包括下列步驟a)形成一預定圖形于該主絕緣層上；及b)移除該主絕緣層對應(yīng)于該預定圖形的一部份，以產(chǎn)生一主循環(huán)流道路徑。
21.如權(quán)利要求20所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)的制作方法，其特征在于該步驟a)包含下列步驟a-1)制備一具有該預定圖形的光罩；a-2)形成一光阻層于該主絕緣層上；及a-3)轉(zhuǎn)移該光罩的該預定圖形于該光阻層上。
22.如權(quán)利要求20所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)的制作方法，其特征在于該步驟a)包含下列步驟a-1)制備一具有該預定圖形的光罩；a-2)形成一光阻層于該金屬層上；a-3)轉(zhuǎn)移該光罩的該預定圖形于該金屬層上；及a-4)轉(zhuǎn)移該金屬層的該預定圖形于該主絕緣層上。
23.如權(quán)利要求20所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)的制作方法，其特征在于該步驟b)是以激光及蝕刻其中之一方式移除該主絕緣層對應(yīng)于該預定圖形的一部份。
24.如權(quán)利要求20所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)的制作方法，其特征在于該方法還包含在步驟b)后的下列步驟c)固設(shè)一蓋體于該主絕緣層的遠離該金屬層的一側(cè)。
25.如權(quán)利要求24所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)的制作方法，其特征在于該方法還包含在步驟c)后的下列步驟d)形成多個貫穿該蓋體并與該主循環(huán)流道路徑相連通的通孔；e)設(shè)置一副絕緣層于該蓋體的遠離該主絕緣層的一側(cè)；f)形成一預設(shè)圖形于該副絕緣層上；及g)移除該副絕緣層對應(yīng)于該預設(shè)圖形及遮蔽該通孔的一部份，以產(chǎn)生一與該主循環(huán)流道路徑相連通的次循環(huán)流道路徑。
26.如權(quán)利要求25所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)的制作方法，其特征在于該方法還包含在步驟g)后的下列步驟h)固設(shè)一蓋板于該副絕緣層的遠離該蓋體的一側(cè)。
27.如權(quán)利要求20所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)的制作方法，其特征在于該方法還包含在步驟b)后的下列步驟i)設(shè)置一驅(qū)動裝置于該主循環(huán)流道路徑上。
28.如權(quán)利要求20所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)的制作方法，其特征在于該方法還包含在步驟b)后的下列步驟j)設(shè)置一金屬格網(wǎng)于該主循環(huán)流道路徑內(nèi)。
29.如權(quán)利要求20所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)的制作方法，其特征在于該方法還包含在步驟b)后的下列步驟k)燒結(jié)出多個位于該金屬層及該蓋體其中之一上，并往該主循環(huán)流道路徑內(nèi)突伸的凸粒。
30.如權(quán)利要求20所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)的制作方法，其特征在于該方法還包含在步驟b)后的下列步驟l)注入一流體進入該主循環(huán)流道路徑內(nèi)。
31.如權(quán)利要求30所述的微型循環(huán)流道系統(tǒng)的制作方法，其特征在于該流體是空氣、甲醇、丙酮及水其中之一。
全文摘要
一種微型循環(huán)流道系統(tǒng)包括一印刷電路基板及一流體。該印刷電路基板具有一絕緣層、一金屬層，以及一循環(huán)流道路徑。該循環(huán)流道路徑包含一鄰近一高溫區(qū)的集熱流道、一鄰近一低溫區(qū)的散熱流道、一由該散熱流道連通至該集熱流道的低溫輸送流道，以及一由該集熱流道連通至該散熱流道的高溫輸送流道。該流體容裝于該循環(huán)流道路徑內(nèi)，借以將該高溫區(qū)的熱量移轉(zhuǎn)至該低溫區(qū)。而其制作方法則是先形成一預定圖形于該絕緣層上；而后移除該絕緣層對應(yīng)于該預定圖形的一部分，以產(chǎn)生該循環(huán)流道路徑。
文檔編號H05K3/36GK1571624SQ0313326
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月22日
發(fā)明者陳佩佩, 李長奇, 林招慶 申請人:陞達科技股份有限公司