CN102291938B - 带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法，其包括制备常规印刷电路板步骤、制备连为一体的金属底层及金属微散热器步骤、将常规印刷电路板和金属底层及金属微散热器结合为一体的步骤。本发明将具有高热导率的金属微散热器与常规印刷电路板相结合，可将发光二极管等发热元件安装于金属微散热器表面上，在发热元件工作时散发的热量可经金属微散热器传导至金属底层，再经金属底层传导至印刷电路板外，金属微散热器有效地解决了发热元件与金属板之间的导热问题。本发明是发热元件及其阵列理想的载板。

Description

带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法

技术领域

本发明涉及印刷电路板技术领域，尤其是一种带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法。

背景技术

印刷电路板（Printed Circuit Board, PCB）是电子工业的重要部件之一。PCB能为电子元件提供固定、装配的机械支撑，可实现电子元件之间的电气连接。另外，PCB上都印有元件的编号和一些图形，这为元件插装、检查、维修提供了方便。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机、通讯电子设备、军用武器系统，只要有集成电路等电子元件，为了它们之间的电气互连，都要使用印刷电路板。

传统的印刷电路板采用孔金属化的结构，层与层之间的绝缘材料为FR4材料，其热导率为0.4W/mk,传热能力较低；近年来发展的金属基电路板，层与层之间绝缘材料的热导率为1.3-2.2W/mk，传热能力仍然有限。对于设置有大量集成电路的印刷电路板，尤其是设置有大功率发光二极管（LED）的印刷电路板，由于集成电路或发光二极管阵列稳定运行时，发热量大，结工作温度低（约60摄氏度），要求该印刷电路板的热导率达到数十或数百W/mk，显然，这远远超出了现有技术的绝缘材料的热导率。

发明内容

针对以上现有的印刷电路板的不足，本发明的目的是提供一种带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法。

本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的：一种带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法，其包括以下步骤：

S1、制备一一体成型的金属层，该金属层包括一金属底层及位于该金属底板一表面的一个或多个高度相同的柱状结构的金属微散热器；

S2、制备一与金属底层的形状和尺寸匹配的常规印刷电路板，其设有金属化孔，且其单面或双面覆有铜层线路；

S3、在常规印刷电路板的相应位置，按照步骤S1中的金属微散热器的尺寸和位置，采用钻、铣或冲等方式，制作出一个或多个金属微散热器的安装孔，安装孔的形状和尺寸与金属微散热器一一对应，安装孔的边缘与所述铜层线路之间留有间隙；

S4、提供一与常规印刷电路板和金属底层的形状尺寸匹配的粘合层；

S5、将常规印刷电路板的非发热元件安装面、粘合层和金属层顺序相向叠合，叠合时，将一个或多个金属微散热器对应嵌入常规印刷电路板的一个或多个安装孔中；

S6、将叠合好的常规印刷电路板、粘合层和金属层放入层压机中压合。

作为优化，S4中所述粘合层为半固化片，按照步骤S1中的金属微散热器的尺寸和位置，采用钻、铣或冲等方式，制作出一个或多个金属微散热器的安装孔，安装孔的形状和尺寸与金属微散热器一一对应。

作为优化，所述常规印刷电路板为单层刚性印刷电路板或双层刚性印刷电路板或多层刚性印刷电路板，双面刚性印刷电路板或多层刚性印刷电路板的至少一底面设有铜层线路。

作为优化，所述常规印刷电路板为单层挠性印刷电路板、双层挠性印刷电路板、多层挠性印刷电路板，所述金属底层为可弯折的金属薄层。

另一种带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法，其包括以下步骤：

S1、选取预定厚度的金属板，并按照预定尺寸将其切割成一个或多个柱状金属微散热器；

S2、取n（n≥2）层常规双面敷铜板及若干半固化片，按照预定尺寸切割成印刷电路板的工作拼板；

S3、在常规敷铜板和半固化片的相应位置，按照步骤S1所得金属微散热器的尺寸，采用钻、铣或冲等方式，制作出金属微散热器的安装孔，安装孔的形状和尺寸与金属微散热器一一对应；

S4、将常规敷铜板及半固化片相间叠层，使二常规敷铜板的原始敷铜表面分别作为所得叠层的上底面和下底面，将金属微散热器放入对应的安装孔中；

S5、将叠层好的且已安装金属微散热器的常规敷铜板、半固化片，按传统压合方法进行压合成为印刷电路板层压板；

S6、采用电镀或焊接的方法，将S5所得的印刷电路板层压板的一原始敷铜底面与金属微散热器的边缘连接为一整体金属面作为带有金属微散热器的印刷电路板的金属底层；采用图形转移的方法，在S5所得的印刷电路板层压板的另一原始敷铜底面上制备可以安装发热元件的铜层线路，铜层线路与金属微散热器的端面边缘留有间隙。

作为优化，所述印刷电路板层压板为单层、双层或多层刚性印刷电路板层压板，或者为单层、双层或多层挠性印刷电路板。

作为优化，所述金属微散热器的材质为铜或铝。

作为优化，印刷电路板层压板为双层或多层刚性或挠性印刷电路板，S2中，采用传统印刷电路板图形转移的方法在敷铜板的对应敷铜表面制作印刷电路板的内层线路。

作为本发明优选的技术方案，所述金属微散热器为圆柱形、椭圆柱形、立方体形、或上下底面均为菱形、三角形或梯形的柱形。

相对于现有技术，本发明将具有高热导率的金属微散热器与常规印刷电路板相结合，可将发光二极管等发热元件安装于金属微散热器端面上，在发热元件工作时散发的热量可经金属微散热器传导至金属底层，再经金属底层传导至印刷电路板外，金属微散热器有效地解决了发热元件与金属板之间的导热问题，所以，本发明是发热元件及其阵列理想的载板。

附图说明

下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明带有金属微散热器的印刷电路板的较佳实施方式的剖面示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种带有金属微散热器的印刷电路板，其包括层叠设置的一金属底层10及一外表面设有铜层线路30的绝缘层20，金属底层10与绝缘层20接触的一面设有与金属底层10连为一体的金属微散热器40，该金属微散热器40突出于金属底层10表面并嵌入绝缘层20的柱形通孔内，金属微散热器40的表面与铜层线路30之间留有足够的距离以保证金属微散热器40和铜层线路30之间绝缘。所述铜层线路30包括用于连接发热元件接脚的二发热元件连接部31，其设置于每一所述金属微散热器40表面两侧并与金属微散热器40绝缘。

所述绝缘层20与金属底层10之间由一粘合层（图中未示出）粘合。

所述金属底层10和金属微散热器40均由铜制成或均由铝制成。

发光二极管、发光二极管芯片等发热元件的接脚可焊接于发热元件连接部31，发热元件本身与金属微散热器40的表面接触，发热元件工作散发热量，热量通过金属微散热器40传导至金属底层10，再经金属底层10将热量传导至印刷电路板外。

本实施例之带有金属微散热器的印刷电路板可包括位于金属底层10的一表面的一个或多个柱状结构的高度相同的金属微散热器40，多个金属微散热器40的形状可以一致，也可以不一致；相应的，铜层线路30包括多个发热元件连接部31，且发热元件连接部31均与金属微散热器40端面边缘之间留有距离。

金属微散热器40的形状可为圆柱形、椭圆柱形、立方体形、上下底面均为菱形、三角形、梯形的柱形等。

带有金属微散热器的印刷电路板的形状可为矩形、圆形、椭圆形、菱形、梯形、多边形等形状。

图1所示的带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法的一种较佳实施方式包括以下步骤：

S1、制备一一体成型的金属层，该金属层包括一金属底层10及位于该金属底层一表面的一个或多个柱状结构的突起部分，该金属底层即为印刷电路板的金属底层10，该一个或多个突起部分即为金属微散热器40；

S2、提供一单面或双面敷铜的绝缘板，按照预定尺寸切割成印刷电路板的工作拼板，采用传统印刷电路板的孔金属化、图形转移的方法在敷铜绝缘板的一敷铜表面制作常规印刷电路板的金属化孔（图中未示出）及铜层线路30，即制成覆有铜层线路30的绝缘层20，所述铜层线路30包括用于连接发热元件接脚的发热元件连接部31；

S3、在绝缘层20的相应位置，按照步骤S1中的金属微散热器40的尺寸和位置，采用钻、铣或冲等方式，制作出一个或多个金属微散热器40的安装孔，安装孔的形状和尺寸与金属微散热器40一一对应，所述铜层线路30与金属微散热器40的安装孔的边缘之间留有距离，以确保铜层线路30与金属微散热器40绝缘；

S4、提供一半固化片，按照步骤S1中的金属微散热器40的尺寸和位置，采用钻、铣或冲等方式，制作出金属微散热器40的安装孔，安装孔的形状和尺寸与金属微散热器40一一对应，该半固化片即为所述粘合层；

S5、将覆有铜层线路30的绝缘层20的非安装面、半固化片和金属层相向顺序叠合，叠合时，将金属微散热器40对应嵌入绝缘板20和半固化片的安装孔中；

S6、将叠合好的绝缘层20、半固化片和金属层放入层压机中，按照多层印刷电路板的压合参数进行压合。

如带有金属微散热器的印刷电路板所包括的常规印刷电路板由双层或多层绝缘层压合而成，则其制备方法包括以下步骤：

S1、选取预定厚度的金属板，并按照预定尺寸将其切割成一个或多个柱状金属微散热器；

S2、取n（n≥2）层常规双面敷铜板及若干半固化片，按照预定尺寸切割成印刷电路板的工作拼板，采用传统印刷电路板图形转移的方法在敷铜板的对应敷铜表面制作印刷电路板的内层线路；

S3、在常规敷铜板和半固化片的相应位置，按照步骤S1所得金属微散热器的尺寸，采用钻、铣或冲等方式，制作出金属微散热器的安装孔，安装孔的形状和尺寸与金属微散热器一一对应；

S4、采用传统多层印刷电路板叠层的方法将常规敷铜板及半固化片相间叠层，使二常规敷铜板的原始敷铜表面分别作为所得叠层的上底面和下底面，将金属微散热器放入对应的安装孔中；

S5、将叠层好的且已安装金属微散热器的常规敷铜板、半固化片，按传统多层印刷电路板压合的方法进行压合；

S6、按照传统的印刷电路板制备方法对压合好的层压板进行钻孔、孔金属化、电镀、外层线路制作、阻焊制作、表面处理制作、外形制作，制作过程中，采用电镀或焊接的方法，将层压板的一敷铜表面与金属微散热器的边缘连接为一整体金属面，该整体金属面即为带有金属微散热器的印刷电路板的金属底层；采用图形转移的方法，在层压板的另一敷铜表面制备可以安装发热元件的铜层线路，铜层线路与金属微散热器的端面边缘留有间隙。

S1中，金属微散热器的材质为铝或铜。

本发明中，带有金属微散热器的印刷电路板包括连为一体的金属底层和金属微散热器，以及传统印刷电路板，传统印刷电路板包括任意现有的印刷电路板，例如：其可为双层刚性印刷电路板或多层刚性印刷电路板；还可为带有金属微散热器的刚性印刷电路板与传统挠性印刷电路板连接，成为刚/挠性相结合的印刷电路板；还可为挠性印刷电路板，如为挠性印刷电路板，所述金属底层为附着于挠性印刷电路板一面的可弯折的金属薄层。

Claims (10)

1.一种带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备一一体成型的金属层，该金属层包括一金属底层及位于该金属底层一表面的一个或多个高度相同的柱状结构的金属微散热器；

S2、制备一与金属底层的形状和尺寸匹配的常规印刷电路板，其设有金属化孔，且其单层或双层覆有铜层线路；

S3、在常规印刷电路板的相应位置，按照步骤S1中的金属微散热器的尺寸和位置，采用钻、铣或冲方式，制作出一个或多个金属微散热器的安装孔，安装孔的形状和尺寸与金属微散热器一一对应，安装孔的边缘与所述铜层线路之间留有间隙；

S4、提供一与常规印刷电路板和金属底层的形状尺寸匹配的粘合层；

S5、将常规印刷电路板的非发热元件安装面、粘合层和金属层顺序相向叠合，叠合时，将一个或多个金属微散热器对应嵌入常规印刷电路板的一个或多个安装孔中；

S6、将叠合好的常规印刷电路板、粘合层和金属层放入层压机中压合。

2.根据权利要求1所述的带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法，其特征在于，S4中所述粘合层为半固化片，按照步骤S1中的金属微散热器的尺寸和位置，采用钻、铣或冲方式，在该半固化片上制作出一个或多个金属微散热器的安装孔，安装孔的形状和尺寸与金属微散热器一一对应。

3.根据权利要求1所述的带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法，其特征在于，所述常规印刷电路板为单层刚性印刷电路板或双层刚性印刷电路板或多层刚性印刷电路板，双层刚性印刷电路板或多层刚性印刷电路板的至少一底面设有铜层线路。

4.根据权利要求1所述的带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法，其特征在于，所述常规印刷电路板为单层挠性印刷电路板、双层挠性印刷电路板、多层挠性印刷电路板，所述金属底层为可弯折的金属薄层。

5.根据权利要求1所述的带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法，其特征在于，所述金属底层与金属微散热器的材质为铝或铜。

6.一种带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选取预定厚度的金属板，并按照预定尺寸将其切割成一个或多个柱状金属微散热器；

S2、取n（n≥2）层常规双面敷铜板及若干半固化片，按照预定尺寸切割成印刷电路板的工作拼板；

S3、在常规敷铜板和半固化片的相应位置，按照步骤S1所得金属微散热器的尺寸，采用钻、铣或冲方式，制作出金属微散热器的安装孔，安装孔的形状和尺寸与金属微散热器一一对应；

S4、将常规敷铜板及半固化片相间叠层，使二常规敷铜板的原始敷铜表面分别作为所得叠层的上底面和下底面，将金属微散热器放入对应的安装孔中；

S5、将叠层好的且已安装金属微散热器的常规敷铜板、半固化片，按传统压合方法进行压合成为印刷电路板层压板；

S6、采用电镀或焊接的方法，将S5所得的印刷电路板层压板的一原始敷铜底面与金属微散热器的边缘连接为一整体金属面作为带有金属微散热器的印刷电路板的金属底层；采用图形转移的方法，在S5所得的印刷电路板层压板的另一原始敷铜底面上制备可以安装发热元件的铜层线路，铜层线路与金属微散热器的端面边缘留有间隙。

7.根据权利要求6所述的带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法，其特征在于，所述印刷电路板层压板为双层或多层刚性印刷电路板层压板，或者为双层或多层挠性印刷电路板。

8.根据权利要求1或6所述的带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法，其特征在于，所述金属微散热器的材质为铜或铝。

9.根据权利要求6所述的带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法，其特征在于，印刷电路板层压板为双层或多层刚性或挠性印刷电路板，S2中，采用传统印刷电路板图形转移的方法在敷铜板的对应敷铜表面制作印刷电路板的内层线路。

10.根据权利要求1或6所述的带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法，其特征在于，所述金属微散热器为圆柱形、椭圆柱形、立方体形、或上下底面均为菱形、三角形或梯形的柱形。