CN102307429B - 埋入式高导热pcb及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种埋入式高导热PCB，包括PCB多层板及埋设于PCB多层板内的导热元件，PCB多层板由内层芯板、半固化片及外层芯板经压合形成，导热元件具有埋入部，埋入部未贯穿一侧的外层芯板及部分内层芯板，PCB多层板上对应导热元件的埋入部开设有贯穿外层芯板、内层芯板及导热元件的埋入部的通孔，通孔的孔壁经沉铜镀有一铜镀层，通过铜镀层将内层芯板及外层芯板的导电层与导热元件进行导热及导电连接。本发明的埋入式高导热PCB，通过在PCB多层板中埋入导热元件，实现高散热与高速信号传输等功能，并通过在通孔的孔壁镀铜镀层，实现内外层导电层与导热元件的导热及导电连接。本发明还涉及一种该埋入式高导热PCB的制作方法。

Description

埋入式高导热PCB及其制作方法
技术领域
本发明涉及印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)制作领域，尤其涉及一种埋入式高导热PCB及其制作方法。
背景技术
随着高频电子讯号的广泛使用，在印刷电路板(PCB)上芯片的元器件所产生的热量，尤其是大功率元器件工作时产生的热量会对元器件造成很大的损害，需要利用散热或冷却方法帮助将热量排出，因此一个在PCB上设计一种切实有效的散热方法将功放元件运行过程中产生的高热量随时有效的散发出去就很有必要了。传统的方法是在整个PCB的背面焊接一块体积很大的散热片来对功放元件进行散热。但是，由于散热片所用材料的介电常数(Dk)较大且散热片不接地，电信号传输损失会很大；焊接散热片工艺复杂，且功放元件尺寸、PCB板厚及散热开槽尺寸等诸多因素会影响散热效果；焊接散热片制作的PCB板体积较大，增大了设备整机空间；焊接散热片无法对内层芯板进行有效散热。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种埋入式高导热PCB，通过在PCB多层板中埋入导热元件，可实现高散热与高速信号传输等功能，并通过在通孔的孔壁镀上一铜镀层，可实现内外层导电层与导热元件的导热及导电连接。
本发明的另一目的在于提供一种埋入式高导热PCB的制作方法，该方法通过在PCB多层板中埋入导热元件，可实现高散热与高速信号传输等功能，并通过在通孔的孔壁镀上一铜镀层，可实现内外层导电层与导热元件的导热及导电连接。
为实现上述目的，本发明提供一种埋入式高导热PCB，包括PCB多层板及埋设于PCB多层板内的导热元件，PCB多层板由内层芯板、半固化片及外层芯板经压合形成，所述导热元件具有埋入部，所述埋入部未贯穿一侧的外层芯板及部分内层芯板，PCB多层板上对应导热元件的埋入部开设有贯穿外层芯板、内层芯板及导热元件的埋入部的通孔，所述通孔的孔壁经沉铜镀有一铜镀层，通过所述铜镀层将内层芯板及外层芯板的导电层与导热元件进行导热连接。
所述埋入式高导热PCB还包括功放元件，所述PCB多层板具有两相对的元件面与焊接面，所述功放元件设于PCB多层板的元件面一侧并焊接于导热元件上。
所述PCB多层板于元件面一侧对应导热元件开设有盲槽，功放元件收容于所述盲槽内。
所述导热元件为整体贯穿PCB多层板的阶梯状，或者为局部埋入PCB多层板的阶梯状或柱状。
所述导热元件的材料为铜、铜合金、铝或者铝合金。
为实现上述目的，本发明还提供一种埋入式高导热PCB的制作方法，包括以下步骤：
步骤1：提供内层芯板、半固化片及外层芯板；
步骤2：在内层芯板、半固化片及外层芯板上欲埋入导热元件的位置处开通槽或盲槽，以形成埋设导热元件的收容槽，且内层芯板、半固化片及外层芯板具有相匹配的定位孔；
步骤3：提供导热材料，将该导热材料制作成导热元件，所述导热元件具有埋入部；
步骤4：将内层芯板、半固化片及外层芯板叠合在一起，将导热元件置于所述收容槽内，导热元件的埋入部未贯穿一侧的外层芯板及部分内层芯板；
步骤5：对内层芯板、半固化片及外层芯板进行压合制成PCB多层板，利用半固化片流胶粘接导热元件于收容槽内，该PCB多层板具有元件面及焊接面；
步骤6：对PCB多层板及导热元件进行表面除胶；
步骤7：钻孔，在PCB多层板上对应导热元件的埋入部钻通孔，所述通孔贯穿外层芯板、内层芯板及导热元件的埋入部；
步骤8：沉铜，在所述通孔的孔壁进行沉铜以镀上一铜镀层，通过所述铜镀层将内层芯板及外层芯板的导电层与导热元件进行导热及导电连接；
步骤9：对PCB多层板进行加工，制作成PCB成品。
所述步骤9中包括焊接功放元件于PCB多层板元件面侧的导热元件表面上。
在进行所述步骤8沉铜之前，还包括铣槽的步骤，在PCB多层板元件面一侧通过对PCB多层板或/和导热元件进行铣槽以形成盲槽，用以收容功放元件。
所述导热元件为整体贯穿PCB多层板的阶梯状，或者为局部埋入PCB多层板的阶梯状或柱状。
所述导热元件的材料选自铜、铜合金、铝或者铝合金。
本发明的有益效果：本发明的埋入式高导热PCB及其制作方法，通过在PCB多层板中埋入导热元件，可实现高散热与高速信号传输等功能，并通过在通孔的孔壁镀上一铜镀层，可实现内层芯板及外层芯板的导电层与导热元件的导热及导电连接，因此，通过导热连接使该埋入式高导热PCB具有较佳的导热性能，通过导电连接可实现电性能屏蔽，即相当于接地作用，从而可减少电信号传输损失。
为更进一步阐述本发明为实现预定目的所采取的技术手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，应当可由此得到深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中，
图1为本发明埋入式高导热PCB的制作方法的流程示意图；
图2为本发明制得的一埋入式高导热PCB的剖面示意图。
图3为本发明制得的另一埋入式高导热PCB的剖面示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明埋入式高导热PCB的制作方法，包括下述步骤；
步骤1：提供内层芯板、半固化片及外层芯板；
步骤2：在内层芯板、半固化片及外层芯板上欲埋入导热元件的位置处开通槽或盲槽，以形成埋设导热元件的收容槽，且内层芯板、半固化片及外层芯板具有相匹配的定位孔，其中，所述收容槽为一端开口如盲孔形式或两端均开口如阶梯状形式；
步骤3：提供导热材料，将该导热材料制作成导热元件，所述导热元件具有埋入部，所述导热元件的材料选自金属或聚合物，优选地，导热元件的材料为铜、铜合金、铝或者铝合金，根据收容槽的具体形状，所述导热元件可以为整体贯穿PCB多层板的阶梯状，或者为局部埋入PCB多层板的阶梯状或柱状；
步骤4：将内层芯板、半固化片及外层芯板叠合在一起，将导热元件置于所述收容槽内，导热元件的埋入部未贯穿一侧的外层芯板及部分内层芯板；
步骤5：对内层芯板、半固化片及外层芯板进行压合制成PCB多层板，利用半固化片流胶粘接导热元件于收容槽内，该PCB多层板具有元件面及焊接面，在进行层压时，可在PCB多层板的焊接面放缓冲材料，以防止散热元件过厚或过薄导致的PCB多层板失压和流胶过度；
步骤6：对PCB多层板及导热元件进行表面除胶；
步骤7：钻孔，在PCB多层板上对应导热元件的埋入部钻通孔，所述通孔贯穿外层芯板、内层芯板及导热元件的埋入部；
步骤8：沉铜，在所述通孔的孔壁进行沉铜以镀上一铜镀层，通过所述铜镀层将内层芯板及外层芯板的导电层与导热元件进行导热及导电连接；
步骤9：对PCB多层板进行加工，制作成PCB成品，该步骤9包括焊接功放元件于PCB多层板元件面侧的导热元件表面上，以及外层图形制作、阻焊图形制作、表面处理等常规PCB制作流程。
根据功放元件放置方式(内置或外置)的不同，在进行所述步骤8沉铜之前，可包括或不包括铣槽的步骤。当功放元件采用内置方式时，在进行所述步骤8沉铜之前还包括铣槽的步骤，在PCB多层板元件面一侧通过对PCB多层板或/和导热元件进行铣槽以形成盲槽，用以收容功放元件，铣槽的步骤中，铣槽深度铣至导热元件的内部，以使功放元件与导热元件之间能够充分紧密地导热接触，此种情况下，埋入导热元件时，导热元件可以不贯穿PCB多层板的元件面一侧。功放元件可通过导热元件进行快速传导，并通过外部的散热元件进行散发，因此制成的PCB成品的电信号传输损失较小。当功放元件采用外置方式时，在进行所述步骤8沉铜之前则不必进行铣槽的步骤。
另外，PCB多层板各层的开口可以为一种或多种，各开口的尺寸可以相同或不同，从而实现埋入不同形状的导热元件，如阶梯型、圆柱、立方体等形状。
如图2所示，为采用本发明方法制得的一埋入式高导热PCB的剖面示意图，该埋入式高导热PCB包括PCB多层板10及埋设于PCB多层板10内的导热元件20。所述导热元件20的材料为金属或聚合物，优选地，导热元件20的材料为铜、铜合金、铝或者铝合金。PCB多层板10由内层芯板、半固化片及外层芯板经压合形成，导热元件20具有埋入部21，所述埋入部21未贯穿一侧的外层芯板及部分内层芯板，PCB多层板10上对应导热元件20的埋入部21开设有贯穿外层芯板、内层芯板及导热元件20的埋入部21的通孔11，所述通孔11的孔壁经沉铜镀有一铜镀层111，通过所述铜镀层111将内层芯板及外层芯板的导电层12、14与导热元件20进行导热及导电连接。所述埋入式高导热PCB还包括功放元件30，所述PCB多层板10具有两相对的元件面102与焊接面104，所述功放元件30设于PCB多层板10的元件面102一侧并焊接于导热元件20的一端面上，导热元件20的另一端面则可与一外部的散热元件40导热连接。在本实施例中，所述导热元件20为阶梯状并贯穿PCB多层板10，功放元件30外置于PCB多层板10的元件面102一侧。功放元件30及内层芯板及外层芯板的导电层12、14所产生的热量，可通过导热元件20快速传至外部的散热元件40及时散发。在其他实施例中，功放元件30也可采用内置方式。
如图3所示，为采用本发明方法制得的另一埋入式高导热PCB的剖面示意图，本实施例的埋入式高导热PCB的结构与图2所示埋入式高导热PCB的结构基本相同，两者之间的差别仅在于：本实施例中，PCB多层板10a于元件面102a一侧对应导热元件20a开设有盲槽106，所述盲槽106延伸至导热元件20a内，功放元件30收容于所述盲槽106内。此种情况下，导热元件20a可以为整体贯穿PCB多层板10a的阶梯状，或者为局部埋入PCB多层板10a的阶梯状或柱状，通过铣槽方式对PCB多层板10a或/和导热元件20a进行铣槽以形成盲槽106。当采用阶梯状导热元件20a时，导热元件20a外围的台阶部即为埋入部21a，而当采用局部埋入PCB多层板10a的柱状导热元件20a，导热元件20a的外围部分或整个导热元件20a即为埋入部21a。
上述埋入式高导热PCB及其制作方法中，通过在PCB多层板中埋入导热元件，可实现高散热与高速信号传输等功能，导热元件最小可达3mm x5mm。并通过在通孔的孔壁镀一铜镀层，可实现内层芯板及外层芯板的导电层与导热元件的导热及导电连接，因此，通过导热连接使该埋入式高导热PCB具有较佳的导热性能，通过导电连接可实现电性能屏蔽，即相当于接地作用，从而可减少电信号传输损失。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种埋入式高导热PCB，其特征在于，包括PCB多层板及埋设于PCB多层板内的导热元件，PCB多层板由内层芯板、半固化片及外层芯板经压合形成，所述导热元件具有埋入部，所述埋入部未贯穿一侧的外层芯板及部分内层芯板，PCB多层板上对应导热元件的埋入部开设有贯穿外层芯板、内层芯板及导热元件的埋入部的通孔，所述通孔的孔壁经沉铜镀有一铜镀层，通过所述铜镀层将内层芯板及外层芯板的导电层与导热元件进行导热及导电连接；
还包括功放元件，所述PCB多层板具有两相对的元件面与焊接面，所述功放元件设于PCB多层板的元件面一侧并焊接于导热元件上；
所述PCB多层板于元件面一侧对应导热元件开设有盲槽，功放元件收容于所述盲槽内。
2.如权利要求1项中任意一项所述的埋入式高导热PCB，其特征在于，所述导热元件为整体贯穿PCB多层板的阶梯状，或者为局部埋入PCB多层板的阶梯状或柱状。
3.如权利要求1所述的埋入式高导热PCB，其特征在于，所述导热元件的材料为铜、铜合金、铝或者铝合金。
4.一种埋入式高导热PCB的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：提供内层芯板、半固化片及外层芯板；
步骤2：在内层芯板、半固化片及外层芯板上欲埋入导热元件的位置处开通槽或盲槽，以形成埋设导热元件的收容槽，且内层芯板、半固化片及外层芯板具有相匹配的定位孔；
步骤3：提供导热材料，将该导热材料制作成导热元件，所述导热元件具有埋入部；
步骤4：将内层芯板、半固化片及外层芯板叠合在一起，将导热元件置于所述收容槽内，导热元件的埋入部未贯穿一侧的外层芯板及部分内层芯板；
步骤5：对内层芯板、半固化片及外层芯板进行压合制成PCB多层板，利用半固化片流胶粘接导热元件于收容槽内，该PCB多层板具有元件面及焊接面；
步骤6：对PCB多层板及导热元件进行表面除胶；
步骤7：钻孔，在PCB多层板上对应导热元件的埋入部钻通孔，所述通孔贯穿外层芯板、内层芯板及导热元件的埋入部；
步骤8：沉铜，在所述通孔的孔壁进行沉铜以镀上一铜镀层，通过所述铜镀层将内层芯板及外层芯板的导电层与导热元件进行导热及导电连接；
步骤9：对PCB多层板进行加工，制作成PCB成品；
所述步骤9中包括焊接功放元件于PCB多层板元件面侧的导热元件表面上；
在进行所述步骤8沉铜之前，还包括铣槽的步骤，在PCB多层板元件面一侧通过对PCB多层板或/和导热元件进行铣槽以形成盲槽，用以收容功放元件。
5.如权利要求4所述的埋入式高导热PCB的制作方法，其特征在于，所述导热元件为整体贯穿PCB多层板的阶梯状，或者为局部埋入PCB多层板的阶梯状或柱状。
6.如权利要求4所述的埋入式高导热PCB的制作方法，其特征在于，所述导热元件的材料选自铜、铜合金、铝或者铝合金。
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