CN103228101A

CN103228101A - 一种高导热纳米dlc涂层增强的fr4线路板

Info

Publication number: CN103228101A
Application number: CN2013100815722A
Authority: CN
Inventors: 钱涛; 林昕; 阮国宇
Original assignee: SUZHOU RECI OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SUZHOU RECI OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2013-07-31

Abstract

本发明揭示了一种高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板，包括基板，所述基板包括一树脂基材层，以及在所述树脂基材层一表面或上、下两表面按序依次附着的采用PVD技术、CVD技术或离子束技术中任意一种方法制得的DLC涂层，和采用PVD技术、CVD技术、离子喷涂技术或化学电镀技术中任意一种方法制得的外层线路层。通过将高导热纳米DLC涂层应用于FR4线路板中，不仅使本发明FR4线路板具有传统FR4线路板强度高、耐热性好、介电性能好、基板通孔可以镀金属等优点，而且具有纳米DLC涂层高导热散热性能的特点，从而降低电子元器件的温度、有利于热辐射和热能的传导，并且减小FR4线路板上不同区域的温差，对线路板表面起到均热传导作用。

Description

一种高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板

技术领域

本发明涉及一种高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板，属于电子技术领域。

背景技术

在科技和人类需求的促进下，电子器件朝着更小的外型，更快的性能等方向发展。线路板作为电子器件的重要电子部件，不仅是电子器件的支撑体，而且是电子元器件线路连接的提供者，进一步也作为所封装的通常会产生高热流密度器件的直接导热散热途径。因此，在诸如芯片封装，电源、电路转换及LED显示或其他未知集成电路领域，电子器件的高热流密度带来的热量累积问题成为亟待解决的问题之一。

FR4线路板、即FR4覆铜板线路板，一般是指玻璃纤维环氧树脂覆铜板，其具有强度高、耐热性好、介电性能好、基板通孔可以镀金属等特点，且能实现双面或多层印制板层与层之间的电路导通。因而，FR4覆铜板是覆铜板所有品种中用途最广，用量最大的一类，广泛应用于通讯、移动通讯、电脑、仪器仪表、数字电视、数控音响、卫星、雷达等产品。

虽然上述FR4线路板具有技术成熟、成本低、成型容易、绝缘性能优良等优点，但其导热系数在0.03W/mk左右，该先天的低导热能力限制了其在较高要求散热领域的应用。目前高热流密度元器件的散热方式主要是通过增加散热片、热管和散热风扇来完成的。虽然目前已有非树脂基的线路板产生，如金属基线路板或陶瓷基线路板，但当线路板上设置的线路较为复杂时、或需要设置双层或多层线路时，FR4线路板由于其传统的优势往往不可替代。

发明内容

本发明的目的是提供一种高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板，具体是涉及一种将高导热纳米DLC涂层应用于FR4线路板中，使其不仅具有FR4线路板的优点，而且有DLC高导热散热性能的特点。本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板，包括基板，所述基板包括一树脂基材层，以及在所述树脂基材层一表面或上、下两表面按序依次附着的采用PVD技术、CVD技术或离子束技术中任意一种方法制得的DLC涂层，和采用PVD技术、CVD技术、离子喷涂技术或化学电镀技术中任意一种方法制得的外层线路层。

本发明进一步地，所述树脂基材层是由一覆铜板开料、蚀刻制得的树脂片。

本发明进一步地，所述树脂基材层是由多个覆铜板经开料、内层线路图制作、层压制得的含有内层线路的组合树脂片。

本发明进一步地，还包括在所述基板上设置的阻焊层。

本发明进一步地，还包括在所述基板上设置的电子元器件。

本发明应用实施之后，其显著的技术效果主要体现在：

通过将高导热纳米DLC涂层应用于FR4线路板中，不仅使本发明FR4线路板具有传统FR4线路板强度高、耐热性好、介电性能好、基板通孔可以镀金属等优点，而且具有纳米DLC涂层高导热散热性能的特点，从而降低电子元器件的温度、有利于热辐射和热能的传导，并且减小FR4线路板上不同区域的温差，对线路板表面起到均热传导作用。

以下便结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

附图说明

图1是本发明优选实施例的结构示意图；

图2是本发明另一优选实施例的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的均热传导示意图；

图4是本发明优选实施例的热辐射和热量传导示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明进行说明，所举的实施例仅是对本发明产品或方法作概括性例示，有助于更好地理解本发明，但并不会限制本发明范围。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

本发明将高导热DLC涂层应用于FR4线路板，发明一种既具有FR4线路板本身优势，又具有DLC高导热散热性能的复合线路板。本发明一种高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板，包括基板，请参阅图2，所述基板包括一树脂基材层13，以及在所述树脂基材层13一表面按序依次附着的采用PVD技术、CVD技术或离子束技术中任意一种方法制得的DLC涂层12，和采用PVD技术、CVD技术、离子喷涂技术或化学电镀技术中任意一种方法制得的外层线路层11。当然，如图1所示，也可以根据需要在所述树脂基材层13上、下两表面按序依次附着的采用PVD技术、CVD技术或离子束技术中任意一种方法制得的DLC涂层12，和采用PVD技术、CVD技术、离子喷涂技术或化学电镀技术中任意一种方法制得的外层线路层11。

通过下述实验可知，通过将高导热纳米DLC涂层应用于FR4线路板中，不仅使本发明高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板具有传统FR4线路板强度高、耐热性好、介电性能好、基板通孔可以镀金属等优点，而且具有纳米DLC涂层高导热散热性能的特点，从而降低电子元器件的温度、有利于热辐射和热能的传导，并且减小线路板上不同区域的温差，对线路板表面起到均热传导作用：

（1）传统FR4线路板的导热系数一般在0.03W/mk左右，DLC涂层的导热系数一般为800 W/mk，传统FR4线路板的树脂基材层13、通常为玻璃纤维环氧树脂板材，其实测热扩散系数为0.375mm²/s，通过常规PVD技术、CVD技术或离子束技术中任意一种方法在其上增加1μm～5μm的纳米DLC涂层12后，含有纳米DLC涂层12的树脂基材层13的热扩散系数实测值提高为6.9mm²/s；

（2）在下述两组线路板上封装发热量相同的电子元器件，即每组线路板上封装的热源相同：一组为传统FR4线路板，另一组为本发明高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板，且两组线路板中所用的FR4材料型号相同，在40℃～50℃时，两组FR4线路板均达到热平衡，测试表明，本发明高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板上的热源温度较低，较传统FR4线路板上热源温度低5℃～7℃。

如本领域技术人员公知的，本发明一种高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板还包括在所述基板上设置的阻焊层及电子元器件31。因此，如图3所示，采用传统FR4线路板，电子元器件产生的热量集中，而本发明高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板上电子元器件产生的热量向DLC涂层面域扩散。一方面降低电子元器件31的温度，另一方面，当封装多个元器件时，本发明高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板上面域的温差较小，即起到均热作用。如图4所示，本发明FR4线路板上电子元器件31的热量或热辐射由DLC涂层12传导至树脂基材层13及设置在本发明基板上的阻焊层，最终传送于外界环境中。由于DLC涂层12的横向导热，DLC涂层12传导至树脂基材层13及阻焊层的传热面积增大，使得本发明高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板的热阻很小。且由于DLC发射率大于0.8，在本发明高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板上设置的通常为透明或半透明的阻焊层基本上不吸收红外线辐射，因此，本发明高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板上封装的电子元器件在工作时产生的热量或热辐射先传导至DLC层，再经由DLC层透过阻焊层向外界辐射热量。

本发明具体地，若本发明高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板为多层板线路板，按照传统制造方法，将两块以上覆铜板进行开料、图形转移制作内层线路图形、层压、蚀刻法去除外层铜箔，即得含有内层线路的树脂基材层13，此时的树枝基材层13是组合树脂片，即树脂片层压得到的组合。若本发明高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板为单层的单面板线路板或双面线路板，按照传统制造方法，将一覆铜板开料、蚀刻法去除外层铜箔，即得到树脂基材层13，此时的树枝基材层13是单片树脂片。

当然，将本发明所述一种高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板的基板通过现有技术制备好后，可采用传统PCB工艺制作完整的FR4线路板的多层线路板，如经过钻导通孔→沉铜→图形转移制作外层线路图形→网印阻焊层或光致阻焊层→印制字符图形→焊盘表面处理等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以作出若干改进和变型，这些改进和变型也应该视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板，其特征在于：包括基板，

所述基板包括一树脂基材层（13），以及在所述树脂基材层（13）一表面或上、下两表面按序依次附着的采用PVD技术、CVD技术或离子束技术中任意一种方法制得的DLC涂层（12），和采用PVD技术、CVD技术、离子喷涂技术或化学电镀技术中任意一种方法制得的外层线路层（11）。

2.根据权利要求1所述的一种高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板，其特征在于：所述树脂基材层（13）是由一覆铜板开料、蚀刻制得的树脂片。

3.根据权利要求1所述的一种高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板，其特征在于：所述树脂基材层（13）是由多个覆铜板经开料、内层线路图制作、层压制得的含有内层线路的组合树脂片。

4.根据权利要求1所述的一种高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板，其特征在于：还包括在所述基板上设置的阻焊层。

5.根据权利要求1所述的一种高导热纳米DLC涂层增强的FR4线路板，其特征在于：还包括在所述基板上设置的电子元器件（31）。