CN102427676B

CN102427676B - 一种散热型刚挠结合板及其制作方法

Info

Publication number: CN102427676B
Application number: CN 201110367919
Authority: CN
Inventors: 黄贤权
Original assignee: Shenzhen Kinwong Electronic Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Kinwong Electronic Co Ltd
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2031-11-18
Also published as: CN102427676A

Abstract

本发明公开了一种散热型刚挠结合板及其制作方法，包括刚性板和挠性板，设于刚性板和挠性板之间的半固化片；所述半固化片由具有电绝缘体和热导体两种特性的热界面材料制作而成，所述刚性板为铝片，所述挠性板为FPC软板；所述铝片、半固化片按1：1的比例冲切而成；所述FPC软板、半固化片、铝片按从下到上的顺序依次层叠；通过钢板、硅胶垫从上、下两边对层叠好的FPC软板、半固化片和铝片进行压合形成所述散热型刚挠结合板。本发明提供了一种散热效率高、产品性能稳定的刚挠结合板，并且其制作简单，实现容易，提高了产品的良率。

Description

一种散热型刚挠结合板及其制作方法

技术领域

本发明涉及刚挠结合板技术领域，尤其涉及的是一种散热型刚挠结合板及其制作方法。

背景技术

刚挠结合板，顾名思义，是软板和硬板的相结合，是将薄层状的挠性底层和刚性底层结合，再层压入一个单一组件中，形成的电路板。

刚挠结合板兼具刚性层与挠性层，是一种多层印刷电路板。典型的（四层）刚挠结合印刷电路板有一个聚酰亚胺核，它的上下两面都有覆着铜箔。外部刚性层由单面的 FR4 组成，它们被层压入挠性核的两面，组装成多层的PCB

随着电子产品组装密度的增加，刚扰结合板这种不但具有挠性板的动态弯折组装特性，还具有刚性板的优点支撑元器件；有效的实现三维组装，缩小体积及重量；热传导系数优于传统PCB基板，被越来越多运用到功率较大的电子模组产品以及汽车引擎上，其中刚性部分采用热固胶与铝片结合做支撑，贴元器件时平整、满足BGA密集区散热；采用常规的FPC压补强的方式即可满足生产要求。

现有技术的散热型刚挠结合板存在以下缺点：

1、刚性部分采用热固胶与铝片结合做支撑，其中采用的热固胶是一种环氧胶膜或环氧改性丙烯酸胶膜，导热系数为0.1 W/m℃左右，而铝片导热系数为190 W/m℃，导热系数不匹配，起不到较好的的散热功能。

2、热固胶经288℃高温10秒测试，热膨胀系数加大，容易与铝片分裂，产生不良可靠性缺陷。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种散热型刚挠结合板及其制作方法，提供了一种散热效率高、产品性能稳定的刚挠结合板，其制作简单，实现容易，提高了产品的良率。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种散热型刚挠结合板的制作方法，其中，包括步骤：

A、选择具有电绝缘体和热导体两种特性的热界面材料制作半固化片，选择铝片作为刚性板，及选择FPC软板作为挠性板；

B、对已选择好的铝片、半固化片开模按照铝片补强区的1：1的比例进行冲切取样；

C、选用0.5-0.8MM厚的FR4基材，用作压合铝板与FPC软板的定位制具；

D、在压合之前，对铝片表面进行粗化处理；并使用离子处理粗化FPC软板的PI膜表面；

E、进行压合：将FPC软板放在下层，依次在FPC软板上放上所述半固化片、铝片；通过定位制具把从下到上依次放置的FPC软板、半固化片和铝片定位好；再通过钢板、硅胶垫从上、下两边对定位好的FPC软板、半固化片和铝片进行压合，压合完成形成所述散热型刚挠结合板。

所述散热型刚挠结合板的制作方法，其中，所述步骤E还包括：压合时的温度设定为140-195℃，热压时间为90-120分种，压力为100-350PSI。

所述散热型刚挠结合板的制作方法，其中，所述半固化片为NO-FLOW 半固化片。

所述散热型刚挠结合板的制作方法，其中，所述铝片的厚度为0.5-1.0MM（毫米）。

所述散热型刚挠结合板的制作方法，其中，所述半固化片由流动性为内切余量5-10MIL、膨胀系数50~260度为3.1%、导热系数大于等于0.8 W/m℃的热界面材料制成。

所述散热型刚挠结合板的制作方法，其中，所述步骤D中的对铝片表面进行粗化处理具体包括：采用磨刷工艺进行粗化处理，选择磨刷轮具有一定的先后顺序,先采用380#的尼龙磨刷,后采用500#的再进行复合磨;粗糙度控制在15-25UM之间。

所述散热型刚挠结合板的制作方法，其中，所述步骤D中的使用离子处理粗化FPC软板的PI膜表面采用如下方法实现:

在真空度为45Pa条件下：

控制实现程序设定两段，第一阶段输入40%的CF₄气和60%的 O₂气到等离子机腔内，实施3500W的工作功率，运行25分钟，第二阶段输入100% 的O₂气，运行5分钟。

所述散热型刚挠结合板的制作方法，其中，所述半固化片为导热胶片

一种散热型刚挠结合板，包括刚性板和挠性板，其中，其还包括设于刚性板和挠性板之间的半固化片；

所述半固化片由具有电绝缘体和热导体两种特性的热界面材料制作而成，所述刚性板为铝片，所述挠性板为FPC软板；所述铝片、半固化片按1：1的比例冲切而成；

所述FPC软板、半固化片、铝片按从下到上的顺序依次层叠；通过钢板、硅胶垫从上、下两边对层叠好的FPC软板、半固化片和铝片进行压合形成所述散热型刚挠结合板。

所述的散热型刚挠结合板，其中，所述半固化片为NO-FLOW 半固化片；所述铝片的厚度为0.5-1.0MM。

本发明所提供的散热型刚挠结合板及其制作方法，由于采用了在单面软板上压制铝片，由于软板PI面非常光滑，与铝片的结合力很差，过回流焊后容易分层，因此本发明中选用有胶基材制作。为增强软板与铝片的结合力，本发明使用高黏度、低流量、高导热的NO-FLOW半固片。通过使用FR4基材锣出定位制具，有效的防止了高温高压下的滑板缺陷。压合叠板时软板下，解决了高压下软板与铝片边缘褶皱的问题。软板与铝片压合前将软板做等离子处理，增强其结合力。

附图说明

图1是本发明实施例的散热型刚挠结合板压合时的结构示意图。

图2是本发明实施例的散热型刚挠结合板制作方法流程图。

具体实施方式

本发明所提供的一种散热型刚挠结合板及其制作方法，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例所提供的一种散热型刚挠结合板，如图1所示，包括作为刚性板的铝片210和作为挠性板的FPC软板220，和设于铝片210和FPC软板220之间的半固化片230。

所述半固化片230由具有电绝缘体和热导体两种特性的热界面材料制作而成，所述铝片210、半固化片230按1：1的比例冲切而成；

所述FPC软板220、半固化片230、铝片210按从下到上的顺序依次层叠；通过钢板120、硅胶垫110从上、下两边对层叠好的FPC软板220、半固化片230和铝片210进行压合形成所述散热型刚挠结合板200。

较佳地实施例中，在压合时，可以对从下至上依次层叠好的FPC软板220、半固化片230和铝片210的上、下两面垫上离心膜101，　离型膜是将silicone 离型剂涂布于环保材质PET、PE、OPP薄膜的表层上，让它对于各种不同的有机压感胶可以表现出极轻且稳定的离型力。

其中，所述半固化片230为NO-FLOW 半固化片；所述铝片210的厚度为0.5-1.0MM。

基于上述实施例，本发明实施例还提供了一种刚挠结合板的制作方法，主要包括以下步骤：

步骤S101、选择具有电绝缘体和热导体两种特性的热界面材料制作半固化片，选择铝片作为刚性板，及选择FPC软板作为挠性板。

譬如、选择低流动（内切余量5-10MIL）、低Z-CTE（膨胀系数50~260度为3.1%）、高导热（≥0.8 W/m℃）的具有电绝缘体和热导体两种特性良好的热界面材料制作NO-FLOW半固化片，选择铝片作为刚性板，及选择FPC软板作为挠性板。

其中，热界面材料（Thermal Interface Materials）又称为导热界面材料或者界面导热材料，是一种普遍用于IC封装和电子散热的材料，主要用于填补两种材料接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，减少热传递的阻抗，提高散热性。

步骤S102、对已选择好的铝片、半固化片开模按照铝片补强区的1：1的比例进行冲切取样。所述半固化片由流动性为内切余量5-10MIL、膨胀系数50~260度为3.1%、导热系数大于等于0.8 W/m℃的热界面材料制成。

譬如，对上述选择的铝片210、 NO-FLOW 半固化片（不流动半固化片）开模按照铝片210补强区的1：1的比例进行冲切取样；所述铝片的厚度为0.5至1.0 MM。

步骤S103、选用0.5-0.8MM厚的FR4基材，用作压合铝板与FPC软板的定位制具。

譬如、选用0.5-0.8MM厚的FR4基材，按照FPC软板、铝片补强的外型边框整体扩大0.1MM进行锣板，用作压合是铝板与软板的定位制具300，防止高温高压下滑动。

步骤S104、在压合之前，对铝片表面进行粗化处理。

具体地，在压合之前,需要对铝片210表面进行处理,即铝表面的粗化, 目的在于粗糙表面之后利于增强半固化片与铝面的结合力,防止爆板的产生。本实施例中采用磨刷工艺进行粗化处理，选择磨刷轮具有一定的先后顺序,先采用380#的尼龙磨刷,后采用500#的再进行复合磨,电流设置上,380#要求要深,所以电流加载要大,后500#刷痕要求较浅,故电流加载要小;粗糙度控制在15-25UM之间。

步骤S105．使用离子处理粗化FPC软板的PI膜表面。

例如、使用Plasma（离子处理）粗化FPC软板的PI膜表面，采用如下方法实现: 真空度45Pa：

第一阶段40% CF₄和60% O₂, 3500w 25分钟；

第二阶段100% O₂3500w 5分钟。

即控制实现程序设定两段，第一阶段输入40%的CF₄气和60%的 O₂气到等离子机腔内，实施3500W的工作功率，运行25分钟，第二阶段输入100% 的O₂气，运行5分钟。

其中，Plasma为等离子体被称为固态、液态、气态以外的第四态. 它是部分电离的气体, 由电子, 离子, 自由基, 中性粒子, 及光子组成. 等离子体本身是含有物理和化学活泼粒子的电中性混合物. 这些活泼自由基粒子能够做化学功, 而带电原子和分子通过溅射能够做物理功, 结果, 通过物理轰击和化学反应, 等离子工艺能够完成各种材料表面改性, 包括表面活化、污染物去除、刻蚀等功效。

步骤S106、进行压合：将FPC软板放在下层，依次在FPC软板上放上所述半固化片、铝片；通过定位制具把从下到上依次放置的FPC软板、半固化片和铝片定位好；再通过钢板、硅胶垫从上、下两边对定位好的FPC软板、半固化片和铝片进行压合，压合完成形成所述散热型刚挠结合板，压合完成形成所述散热型刚挠结合板，压合时的温度设定为140-195℃，热压时间为90-120分种，压力为100-350PSI。

譬如、接上所述，完成上续准备工作后，进入压合的步骤：将FPC软板放在下层，依次在FPC软板上放上所述半固化片、铝片；通过定位制具把从下到上依次放置的FPC软板、半固化片和铝片定位好；再通过钢板、硅胶垫从上、下两边对定位好的FPC软板、半固化片和铝片进行压合，压合完成形成所述散热型刚挠结合板，其中使用硅胶垫为起均压和复形的效果。

压合程序的设计温度设定为140-195℃，热压时间90-120分种（MIN），压力100-350PSI，根据其有机物的含量及挥发成份的多少,科学的选择上高压时间即时排除，此将直接决定层压后的品质效果。

优选实施例中，所述半固化片可以为导热胶片。

由上可见，本发明所提供的刚挠结合板制作方法，针对在单面软板上压制铝片时，由于软板PI面非常光滑，与铝片的结合力很差，过回流焊后容易分层，因此本发明中选用有胶基材如导热胶片制作。为增强软板与铝片的结合力，本发明使用高黏度、低流量、高导热的NO-FLOW半固片。通过使用FR4基材锣出定位制具，有效的防止了高温高压下的滑板缺陷。在压合叠板时软板在最下层，解决了高压下软板与铝片边缘褶皱的问题。软板与铝片压合前将软板做等离子处理，增强其结合力。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种散热型刚挠结合板的制作方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述散热型刚挠结合板的制作方法，其特征在于，所述步骤E还包括：压合时的温度设定为140-195℃，热压时间为90-120分种，压力为100-350PSI。

3.根据权利要求1所述散热型刚挠结合板的制作方法，其特征在于，所述半固化片为NO-FLOW 半固化片。

4.根据权利要求1所述散热型刚挠结合板的制作方法，其特征在于，所述铝片的厚度为0.5-1.0MM。

5.根据权利要求1所述散热型刚挠结合板的制作方法，其特征在于，所述半固化片由流动性为内切余量5-10MIL、膨胀系数50~260度为3.1%、导热系数大于等于0.8 W/m℃的热界面材料制成。

6.根据权利要求1所述散热型刚挠结合板的制作方法，其特征在于，所述步骤D中的对铝片表面进行粗化处理具体包括：采用磨刷工艺进行粗化处理，选择磨刷轮具有一定的先后顺序,先采用380#的尼龙磨刷,后采用500#的再进行复合磨;粗糙度控制在15-25UM之间。

7.根据权利要求1所述散热型刚挠结合板的制作方法，其特征在于，所述步骤D中的使用离子处理粗化FPC软板的PI膜表面采用如下方法实现:

在真空度为45Pa条件下：

控制实现程序设定两段，第一阶段输入40%的CF₄气和60%的 O₂气到等离子机腔内，实施3500W的工作功率，运行25分钟；

第二阶段输入100% 的O₂气，运行5分钟。

8.根据权利要求1所述散热型刚挠结合板的制作方法，其特征在于，所述半固化片为导热胶片。