CN104411086A - 功率pcb板及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种主要用于制作功率模块用的功率PCB板及其加工方法，其结构是：由散热体、绝缘导热层和导电薄层构成，绝缘导热层烧结在散热体表面上，导电薄层设置在绝缘导热层上。此款功率PCB板的绝缘导热层实质为基板，其通过烧结的形式与散热体固定在一起，从而实现两者直接接触、并互不分离，大大提高导热率，当使用使用该功率PCB板制造功率模块时，能大大提高功率模块的寿命和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及PCB板技术领域，特别是一种主要用于制作功率模块用的功率PCB板及其加工方法。
背景技术
功率PCB板是用于制作功率模块的，功率模块工作时发热量较大，所以功率PCB板至少底部设有散热体，目前散热体与功率PCB板的连接方式有两种，第一种是即功率PCB板底面通过第一粘合层与散热体的顶面连接，其不足在于：受到第一粘合层的影响，将会影响其导热性，使功率模块寿命缩短，同时，生产过程中形成第一粘合层的粘合剂属于化工用品，对环境造成污染，而且散热体与功率PCB板连接需要压紧和烘干，以致生产周期延长；第二种是功率PCB板通过螺钉等连接件与散热体连接，其不足在于：功率PCB板与散热体不能完全贴合（具有一定的间隙），影响其散热效果，同时，由于两者之间存在连接件，故此对其整体体积有所增大。
参见图7所示，为上述第一种散热体与功率PCB板的结构示意图，其连接后整体从下至上依次由散热体1、第一粘合层6、玻纤板层2’、第二粘合层7和导电薄层3’构成。其中，功率PCB板从上至下是由第一粘合层6、玻纤板层2’、第二粘合层7和导电薄层3’构成，在制作线路时，需要对导电薄层3’的表面采用蚀刻的方式使其形成电路。蚀刻属于化学反应过程，污染较大，而且，导电薄层3’的厚度很小，一般是1-5盎司厚度（1盎司厚度就是表示1盎司重的铜平铺在1平方英尺上的厚度，1盎司厚度=35um(0.035mm）的铜箔厚度）。鉴于现有功率PCB板的导电薄层厚度很薄，故此，其耐电压和允许电流通过的能力较弱，同时，对焊接在其上的元件要求很高，以致生产功率模块的成本大大提高，寿命却较低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种结构简单、散热效果好、对元件要求较低的功率PCB板，以及提供一种易于实现，加工时间短、污染较少的功率PCB板的加工方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种功率PCB板，其特征在于：由散热体、绝缘导热层和导电薄层构成，绝缘导热层烧结在散热体表面上，导电薄层设置在绝缘导热层上。
本发明的目的还可以采用以下技术措施解决：
作为更具体的第一种方案，所述导电薄层与绝缘导热层烧结固定。
所述导电薄层的厚度为0.2mm至0.5mm；或者，所述导电薄层的厚度为0.2mm至0.35mm；或者，所述导电薄层的厚度为0.35mm至0.5mm。当然，导电薄层也可以做成更薄的。
所述散热体呈槽钢型，散热体外表面设有散热翅面/散热齿面，绝缘导热层烧结在散热体内底面上。
所述绝缘导热层为烧结前呈粉状或浆状的绝缘导热材料。绝缘导热材料为环氧粉末料或陶瓷可烧结材料等。
作为更具体的第二种方案，所述散热体呈板状，散热体底面设有散热翅面/散热齿面，绝缘导热层烧结在散热体顶面上。
作为更具体的第三种方案，所述散热体表面或内部设有水流通道。水流通道可以位于散热体内部、并与散热体一体铸造成型；或者，水流通道与散热体一体成型，水流通道位于散热体外表面；或者，水流通道为附件，附设在散热体外表面。水流通道内主要流通冷却液、水等具有散热功能的流动介质，以提高功率PCB板的散热效果。
一种功率PCB板的加工方法，其特征在于：
第一步，将散热体放置在模框内；
第二步，往散热体表面放置绝缘导热材料、并将其铺平；
第三步，在铺平的绝缘导热材料顶部放置导电薄层，并将导电薄层按规定排布成所需线路；
第四步，将放置有绝缘导热材料、导电薄层的散热体以及模框一同送入烤炉，使绝缘导热材料烧结形成绝缘导热层，绝缘导热层上下两侧同时与导电薄层和散热体烧结在一起。
所述烤炉中充注防止导电薄层和散热体氧化的保护气体。
本发明的有益效果如下：
（1）此款功率PCB板的绝缘导热层实质为基板，其通过烧结的形式与散热体固定在一起，从而实现两者直接接触、并互不分离，大大提高导热率，当使用使用该功率PCB板制造功率模块时，能大大提高功率模块的寿命和可靠性；
（2）此款功率PCB板的绝缘导热层厚度是可以根据耐电压的要求而适当调节，同种材料下，绝缘导热层增厚将会提高其耐电压的能力；
（3）此款功率PCB板的导电薄层与基板同样采用烧结的方式连接在一起，导电薄层可以根据实际需要裁剪成所需形状，而后根据模板将其排布在绝缘导热上烧结，由于导电薄层裁剪成型，所以其厚度可以大于5盎司厚度（本发明的导电薄层可以做到0.5mm厚度），从而大大提高其导电性能；
（4）此款功率PCB板的加工方法易于实现，污染小，加工时间短。
附图说明
图1为本发明第一实施例主视结构示意图。
图2为图1的A-A剖视结构示意图。
图3为采用本发明功率PCB板制成的功率模块结构示意图。
图4为本发明第二实施例结构示意图。
图5为本发明第三实施例结构示意图。
图6为图5的B-B剖视结构示意图。
图7为现有技术PCB板结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
实施例一，参见图1和图2所示，一种功率PCB板，由散热体1、绝缘导热层2和导电薄层3构成，绝缘导热层2烧结在散热体1表面上，导电薄层3设置在绝缘导热层2上。
所述导电薄层3与绝缘导热层2烧结固定。
所述导电薄层3的厚度为0.2mm至0.5mm，具体可以是做成0.2mm至0.35mm厚的导电薄层3，或0.35mm至0.5mm厚的导电薄层3。
所述散热体1呈槽钢型，散热体1外表面设有散热翅面/散热齿面11，绝缘导热层2烧结在散热体1内底面上。
所述绝缘导热层2为烧结前呈粉状或浆状的绝缘导热材料。
所述散热体1为铝板。
结合图3所示，制作好功率PCB板后，即可将功率元件4焊接在导电薄层3上，最后，加上封装层，即完成功率模块的制造。
实施例二，与实施例一的不同之处在于：参见图4所示，所述散热体1呈板状，散热体1底面设有散热翅面/散热齿面11，绝缘导热层2烧结在散热体1顶面上。
实施例三，与实施例一的不同之处在于：参见图5和图6所示，所述散热体1呈板状，散热体1内部设有水流通道8，水流通道8与散热体1一体成型。水流通道内主要流通冷却液、水等具有散热功能的流动介质，以提高功率PCB板的散热效果。
上述水流通道8两端设有进口C和出口D。
一种针对上述实施例中功率PCB板的加工方法：
第一步，将散热体1放置在模框内；
第二步，往散热体1表面放置绝缘导热材料、并将其铺平；
第三步，在铺平的绝缘导热材料顶部放置导电薄层3，并将导电薄层3按规定排布成所需线路；
第四步，将放置有绝缘导热材料、导电薄层3的散热体1以及模框一同送入烤炉，使绝缘导热材料烧结形成绝缘导热层2，绝缘导热层2上下两侧同时与导电薄层3和散热体1烧结在一起。
所述烤炉中充注防止导电薄层3和散热体1氧化的保护气体。
上述模框的作用是包围绝缘导热材料，同时防止其烧结过程中流走。
上述绝缘导热材料为环氧粉末料或陶瓷浆料等。
Claims (10)
1.一种功率PCB板，其特征在于：由散热体、绝缘导热层和导电薄层构成，绝缘导热层烧结在散热体表面上，导电薄层设置在绝缘导热层上。
2.根据权利要求1所述功率PCB板，其特征在于：所述导电薄层与绝缘导热层烧结固定。
3.根据权利要求1所述功率PCB板，其特征在于：所述导电薄层的厚度为0.2mm至0.5mm。
4.根据权利要求3所述功率PCB板，其特征在于：所述导电薄层的厚度为0.35mm至0.5mm。
5.根据权利要求1所述功率PCB板，其特征在于：所述散热体呈槽钢型，散热体外表面设有散热翅面/散热齿面，绝缘导热层烧结在散热体内底面上。
6.根据权利要求1所述功率PCB板，其特征在于：所述散热体呈板状，散热体底面设有散热翅面/散热齿面，绝缘导热层烧结在散热体顶面上。
7.根据权利要求1所述功率PCB板，其特征在于：所述散热体表面或内部设有水流通道。
8.根据权利要求1所述功率PCB板，其特征在于：所述绝缘导热层为烧结前呈粉状或浆状的绝缘导热材料。
9.一种根据权利要求1所述功率PCB板的加工方法，其特征在于：
第一步，将散热体放置在模框内；
第二步，往散热体表面放置绝缘导热材料、并将其铺平；
第三步，在铺平的绝缘导热材料顶部放置导电薄层，并将导电薄层按规定排布成所需线路；
第四步，将放置有绝缘导热材料、导电薄层的散热体以及模框一同送入烤炉，使绝缘导热材料烧结形成绝缘导热层，绝缘导热层上下两侧同时与导电薄层和散热体烧结在一起。
10.根据权利要求9所述PCB板的加工方法，其特征在于：所述烤炉中充注防止导电薄层和散热体氧化的保护气体。
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