CN106851970A - 一种热电分离金属基板的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热电分离金属基板的制作方法,其包含如下步骤:(1)选材;选取合适尺寸的紫铜基板作为使用材料;选取与紫铜基板尺寸相同的不流动PP板材;(2)紫铜基板的加工;在紫铜基板四角用CNC钻机加工菲林对位工具孔,并在紫铜基板四边每边各钻两个铆钉孔;(3)不流动PP板材的加工;采用激光对不流动PP预加工,在不流动PP四边相同位置每边加工两个铆钉孔,并在导热铜柱位置对不流动PP镭射预开窗,不流动PP开窗相对于紫铜基板上的导热铜柱内缩0.30~0.45mm;(4)对预处理好的紫铜基板与预开窗的不流动PP板材采用八个铆钉在四个方向进行固定,然后进行压合粘接处理。本发明制备的热电分离基板的导热系数高,性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及一种PCB的制作方法,尤其涉及PCB的金属基板部分的制作方法。
背景技术
PCB(PrintedCircuitBoard),中文名称为印制电路板,又称印刷电路板、印刷线路板,是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气连接的提供者,由于它是采用电子印刷术制作的,故被称为“印刷”电路板。
现有的PCB金属基板一般由三个部分组成,铜箔、绝缘层和金属基板。而热导率是金属基板的一个重要参数,其中金属基板应用较广的为铝基板,铝基板的导热系数一般为1-3W/(m·K),由于绝缘层的存在,导致金属基板难以将热导率提高到一些电子元件需要的高度。例如,对于大功率器件PCB来说,其热导率还远远不能满足设备的需求。
为改善大功率器件PCB散热问题,常规PCB可采用以下方法来应对:
1、制作厚铜PCB,此类型产品铜厚在6盎司以上,总体来说工艺流程长,且阻焊丝印难度大,生产效率低下;
2、采用铝基板或铜基板结构,并辅助高导热PP作为绝缘媒介,总体来说,此类产品的导热系数可做到5W/(m·k),但产品导热效果受限于材料特性的限制,无法再提高;
3、常规的热电分离金属基板采用纯胶作为绝缘层,因纯胶材料本身Tg只有60摄氏度左右,产品整体耐热性能较差;
常规PCBA在工作时热量是通过焊盘传导走的,导热的焊盘则被绝缘层隔离,导电则通过电极实现。
201410810657.4公开了一种氧化铝陶瓷基板贯穿孔内填充金属铜的方法,包括如下步骤步骤一:在氧化铝陶瓷基板上进行激光打孔;步骤二:在氧化铝陶瓷基板上的贯穿孔内壁表面涂敷铜系电子浆料并于空气中1000℃~1100℃下烧结45分钟,实现铜氧化物层和氧化铝陶瓷基板的连接;步骤三:将制备的小于贯穿孔内径的铜柱填充于贯穿孔中,初步实现贯穿孔内金属铜的填充;步骤四:将步骤三中得到的氧化铝陶瓷基板置于高温炉中,并于300℃对铜柱进行预氧化处理30分钟,使铜柱表面形成均匀的氧化膜,利用铜柱加热氧化过程中体积的膨胀实现铜柱和贯穿孔的初次结合;步骤五:将步骤四中得到的氧化铝陶瓷基板置于800℃~900℃,在N2+5%H2的还原气氛中烧结30分钟,将铜氧化物层及其铜柱表面的氧化膜还原成金属铜层,并通过高温扩散使铜柱和氧化铝陶瓷基板结合起来,实现孔内电导通;步骤六:在铜柱的四周涂敷锡银铜钎料,并在250℃下钎焊30分钟,形成气密钎料层,进而实现铜柱和贯穿孔的气密连接;步骤七:对步骤六中得到的氧化铝陶瓷基板表面进行抛光处理,增加氧化铝陶瓷基板的平整度。
201620429892.1公开了一种金属基板热电分离结构,其特征在于,包括用于散热的金属板和用于导电的两个金属箔层,所述金属板上表面中间位置向上凸出后形成一用于对金属基板上的电子元件进行散热的金属凸台,所述两个金属箔层均通过对应的半固化片压合粘接在金属板上,且两个金属箔层分别位于金属凸台的两侧。
201520892414.X公开了一种高光效铜柱型LED基板,其特征是所述LED基板包括有机树脂基板,LED基板单元尺寸为2.5mm*2.5mm,设有贯穿有机树脂基板厚度方向的铜柱,所述有机树脂基板的上、下表面分别设有上层铜箔、下层铜箔,所述上层铜箔和下层铜箔上制作线路,铜柱连接上层铜箔和下层铜箔,所述上层铜箔和下层铜箔的表面镀有镍层,所述镍层外镀有银层,上表面的银层外镀有反射杯罩,所述反射杯罩的反射面30-60度倾斜。
上述文献公开的基板的导电性较差,难以满足一些对导热性要求较高的产品上的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种热电分离金属基板的制作方法,导热效果好,工艺流程简洁。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种热电分离金属基板的制作方法,包含如下步骤:
(1)选材;选取合适尺寸的紫铜基板作为使用材料;选取与紫铜基板尺寸相同的不流动PP板材;
(2)紫铜基板的加工;紫铜基板上设有导热铜柱,在紫铜基板四角用CNC钻机加工菲林对位工具孔,并在紫铜基板四边每边各钻两个铆钉孔;
(3)不流动PP板材的加工;采用激光对不流动PP预加工,在不流动PP四边相同位置每边加工两个铆钉孔,并在所述导热铜柱位置对不流动PP镭射预开窗,不流动PP开窗相对于紫铜基板上的导热铜柱内缩0.30~0.45mm;
(4)对预处理好的紫铜基板与预开窗的不流动PP板材采用八个铆钉在四个方向进行固定,然后进行压合粘接处理。
其中,本发明中所述内缩是指开窗的尺寸略大于导热铜柱的尺寸。
作为本发明的一种优选实施方式:
所述压合为采用压合设备执行如下步骤:
S1:热板温度75-85℃,对应热板温度的热板时间2-4min;压合压力8-10kg/cm2,对应压合压力的压力时间为2-4min;
S2:热板温度140-150℃,对应热板温度的热板时间5-8min;压合压力12-15kg/cm2,对应压合压力的压力时间为3-5min;
S3:热板温度200-210℃,对应热板温度的热板时间15-20min;压合压力35-38kg/cm2,对应压合压力的压力时间为4-6min;
S4:热板温度200-210℃,对应热板温度的热板时间65-75min;压合压力35-38kg/cm2,对应压合压力的压力时间为60-65min;
S5:热板温度200-210℃,对应热板温度的热板时间10-20min;压合压力35-38kg/cm2,对应压合压力的压力时间为50-55min;
S6:热板温度40-45℃,对应热板温度的热板时间20-25min;压合压力35-38kg/cm2,对应压合压力的压力时间为20-25min;
S7:热板温度40-45℃,对应热板温度的热板时间20-25min。
进一步优选地,所述压合为采用压合设备执行如下步骤:
S1:热板温度80℃,对应热板温度的热板时间3min;压合压力9kg/cm2,对应压合压力的压力时间为3min;
S2:热板温度140℃,对应热板温度的热板时间6min;压合压力14kg/cm2,对应压合压力的压力时间为4min;
S3:热板温度205℃,对应热板温度的热板时间20min;压合压力35kg/cm2,对应压合压力的压力时间为5min;
S4:热板温度205℃,对应热板温度的热板时间70min;压合压力35kg/cm2,对应压合压力的压力时间为65min;
S5:热板温度205℃,对应热板温度的热板时间15min;压合压力35kg/cm2,对应压合压力的压力时间为55min;
S6:热板温度40℃,对应热板温度的热板时间20min;压合压力35kg/cm2,对应压合压力的压力时间为25min;
S7:热板温度40℃,对应热板温度的热板时间25min。
经压合得到的金属基板的结构紧凑,厚度低,结构非常牢靠;同时不流动PP板材也具备了非常好的绝缘性能,后续加工过程中可以采用现有其余技术,与现有技术相比,其绝缘能力和导热性能更好,强度高,同时成本较低。
作为本发明的一种优选实施方式:所述步骤(1)中,紫铜基板和不流动PP板材的尺寸为:短边尺寸固定250mm,长边尺寸300~350mm。本发明公开的具体的尺寸规格,使用量较大,有助于压缩成本大面积推广。
作为本发明的一种优选实施方式:所述导热铜柱与紫铜基板一体成型,且导热铜柱表面采用化学药水腐蚀加工出一致的平整度。
作为本发明的一种进一步地优选实施方式:所述化学药水为双氧水、氯酸、草酸铵、三乙醇胺和水的混合溶液,所述化学药水中双氧水、氯酸、草酸铵、三乙醇胺和水的质量比为5-10:3-5:5-8:15-25:100。采用该化学药水,可以使导热铜柱表面变得光滑,更有利于导热性能的稳定性。
作为本发明的一种优选实施方式:在步骤(4)之后还包含如下步骤:在不流动PP表面压合铜箔层,且所述铜箔层对应导热铜柱的位置镂空,且所述导热铜柱的顶面低于铜箔层上表面。本发明公开的铜箔层的制作方式,铜箔层略高于导热铜柱,能够保证散热,同时不影响铜箔层上的元器件安装使用和工作。
作为本发明的一种优选实施方式:所述导热铜柱顶面与铜箔层上表面之间的距离为11微米~13微米。导热铜柱顶面与铜箔层上表面之间的距离对金属基板的性能影响较大,距离较小,影响基板的散热能力,而距离太大,影响元器件的正常工作,本发明的这一尺寸,一方面保证了最佳的散热效果,另一方面保证了最好的元器件安装工作状态。
作为本发明的一种优选实施方式:所述步骤(3)还包含对不流动PP板材的开窗内壁表面涂敷铜系电子浆料并于空气中220-275℃烧结40-50分钟,实现导热过渡层的制作。本实施方式,使得不流动PP板材的开窗位置能够起到更优异的导热功能。
作为本发明的一种进一步地优选实施方式:所述
作为本发明的一种优选实施方式:所述导热铜柱的数量为多个,多个间隔布置或者连接为一体。在不影响元器件布局和安装的情况下,更多的导热铜柱能够增加散热效果;如果连接为一体则散热效果更优。
本发明针对常规PCBA在工作时热量是通过焊盘传导走的,导热的焊盘则被绝缘层隔离,导电则通过电极实现的工作原理缺陷进行了改进;本发明制作得到的热电分离金属基板的产品结构导热与导电无需绝缘层隔离,导热层直接与金属基体材质相连,使得PCB的导热系数大幅提升。
本发明的有益效果:(1)本发明采用不流动PP(NO flow PP)替代传统的纯胶作为热电分离金属基板的绝缘层,提升了产品的耐热性能;
(2)本发明的紫铜基板的加工菲林对位工具孔,并在紫铜基板四边每边各钻两个铆钉孔;菲林对位孔用于后续加工时的菲林对位;
(3)本发明的热电分离金属基板的绝缘层在粘接时采用的不流动PP板材作为绝缘层,不存在溢胶问题,导热接触性能更优;
(4)内缩的开窗能够在压合时进行预留伸缩间隙,实现补偿,能够保证可靠稳定的结构;
(5)本发明在压合时通过八个铆钉固定防止不流动PP板材在压合过程中异常滑动;
(6)本发明的导热铜柱采用化学药水腐蚀方法制作,使得凹陷平面平整度一致性更优,保证金属基板的导热性能的稳定性;
(7)经压合得到的金属基板的结构紧凑,厚度低,结构牢靠,绝缘能力和导热性能更优。
综上,本发明由于将导热铜柱由紫铜基板延伸出来,可以直接上不流动PP板材上的铜箔层上的电器热量直接有导热铜柱传导至紫铜基板后散发掉,无需经过绝缘层。经过实际测试,导热系数可达到420W/(m·k)以上,性能远远优于其他类型产品的0.5~5W/(m·k)。
具体实施方式
下面结合具体实施例描述本发明具体实施方式:
实施例1
一种热电分离金属基板的制作方法,包含如下步骤:
(1)选材;选取合适尺寸的紫铜基板作为使用材料;具体为:短边尺寸固定250mm,长边尺寸325mm;同时,选取与紫铜基板尺寸相同的不流动PP板材。
(2)紫铜基板的加工;紫铜基板上设有导热铜柱,在紫铜基板四角用CNC钻机加工菲林对位工具孔,并在紫铜基板四边每边各钻两个铆钉孔;其中,导热铜柱与紫铜基板一体成型,且导热铜柱表面采用化学药水腐蚀加工出一致的平整度;导热铜柱的数量为多个,并连接为一体;其中,化学药水为双氧水、氯酸、草酸铵、三乙醇胺和水的混合溶液,其中中双氧水、氯酸、草酸铵、三乙醇胺和水的质量比为5:5:8:15:100;
(3)不流动PP板材的加工;采用激光对不流动PP预加工,在不流动PP四边相同位置每边加工两个铆钉孔,并在导热铜柱位置对不流动PP镭射预开窗,不流动PP开窗相对于紫铜基板上的导热铜柱内缩0.4mm;并对不流动PP板材的开窗内壁表面涂敷铜系电子浆料并于空气中245℃烧结45分钟,实现导热过渡层的制作;
(4)对预处理好的紫铜基板与预开窗的不流动PP板材采用八个铆钉在四个方向进行固定,然后进行压合粘接处理;
压合流程见表1:
表1
步骤 | 热板温度℃ | 热板时间min | 压力时间min | |
S1 | 80 | 3 | 9 | 3 |
S2 | 140 | 6 | 14 | 4 |
S3 | 205 | 20 | 35 | 5 |
S4 | 205 | 70 | 35 | 65 |
S5 | 205 | 15 | 35 | 55 |
S6 | 40 | 20 | 35 | 25 |
S7 | 40 | 25 | - | - |
合计 | 159 | 157 |
然后在不流动PP表面压合铜箔层,铜箔层对应导热铜柱的位置镂空,导热铜柱的顶面低于铜箔层上表面;导热铜柱顶面与铜箔层上表面之间的距离为12微米。
本发明得到的热点分离金属基板按照单面金属基板流程生产即可进行现有金属基板的替代。
实施例2
一种热电分离金属基板的制作方法,包含如下步骤:
(1)选材;选取合适尺寸的紫铜基板作为使用材料;具体为:短边尺寸固定250mm,长边尺寸300mm;同时,选取与紫铜基板尺寸相同的不流动PP板材。
(2)紫铜基板的加工;紫铜基板上设有导热铜柱,在紫铜基板四角用CNC钻机加工菲林对位工具孔,并在紫铜基板四边每边各钻两个铆钉孔;其中,导热铜柱与紫铜基板一体成型,且导热铜柱表面采用化学药水腐蚀加工出一致的平整度;导热铜柱的数量为多个,多个间隔布置;其中,化学药水为双氧水、氯酸、草酸铵、三乙醇胺和水的混合溶液,其中双氧水、氯酸、草酸铵、三乙醇胺和水的质量比为10:3:5:25:100。
(3)不流动PP板材的加工;采用激光对不流动PP预加工,在不流动PP四边相同位置每边加工两个铆钉孔,并在导热铜柱位置对不流动PP镭射预开窗,不流动PP开窗相对于紫铜基板上的导热铜柱内缩0.30mm;并对不流动PP板材的开窗内壁表面涂敷铜系电子浆料并于空气中220℃烧结40分钟,实现导热过渡层的制作;
(4)对预处理好的紫铜基板与预开窗的不流动PP板材采用八个铆钉在四个方向进行固定,然后进行压合粘接处理;
压合流程见下表2:
表2
步骤 | 热板温度℃ | 热板时间min | 压力时间min | |
S1 | 75 | 2 | 8 | 2 |
S2 | 145 | 5 | 12 | 3 |
S3 | 200 | 15 | 36 | 4 |
S4 | 200 | 65 | 36 | 60 |
S5 | 200 | 20 | 36 | 50 |
S6 | 42 | 22 | 36 | 22 |
S7 | 42 | 22 | - | - |
合计 | 151 | 141 |
然后在不流动PP表面压合铜箔层,铜箔层对应导热铜柱的位置镂空,导热铜柱的顶面低于铜箔层上表面;导热铜柱顶面与铜箔层上表面之间的距离为11微米。
本发明得到的热点分离金属基板按照单面金属基板流程生产即可进行现有金属基板的替代。
实施例3
一种热电分离金属基板的制作方法,包含如下步骤:
(1)选材;选取合适尺寸的紫铜基板作为使用材料;具体为:短边尺寸固定250mm,长边尺寸350mm;同时,选取与紫铜基板尺寸相同的不流动PP板材。
(2)紫铜基板的加工;紫铜基板上设有导热铜柱,在紫铜基板四角用CNC钻机加工菲林对位工具孔,并在紫铜基板四边每边各钻两个铆钉孔;其中,导热铜柱与紫铜基板一体成型,且导热铜柱表面采用化学药水腐蚀加工出一致的平整度;导热铜柱的数量为多个,并连接为一体;
(3)不流动PP板材的加工;采用激光对不流动PP预加工,在不流动PP四边相同位置每边加工两个铆钉孔,并在导热铜柱位置对不流动PP镭射预开窗,不流动PP开窗相对于紫铜基板上的导热铜柱内缩0.45mm;并对不流动PP板材的开窗内壁表面涂敷铜系电子浆料并于空气中275℃烧结50分钟,实现导热过渡层的制作;
(4)对预处理好的紫铜基板与预开窗的不流动PP板材采用八个铆钉在四个方向进行固定,然后进行压合粘接处理;
压合流程见下表3:
表3
步骤 | 热板温度℃ | 热板时间min | 压力时间min | |
S1 | 85 | 4 | 10 | 4 |
S2 | 150 | 8 | 15 | 5 |
S3 | 210 | 18 | 38 | 6 |
S4 | 210 | 75 | 38 | 62 |
S5 | 210 | 10 | 38 | 52 |
S6 | 45 | 25 | 38 | 20 |
S7 | 45 | 20 | - | - |
合计 | 160 | 149 |
然后在不流动PP表面压合铜箔层,铜箔层对应导热铜柱的位置镂空,导热铜柱的顶面低于铜箔层上表面;导热铜柱顶面与铜箔层上表面之间的距离为13微米。
本发明得到的热点分离金属基板按照单面金属基板流程生产即可进行现有金属基板的替代。
对比例1
一种热电分离金属基板的制作方法,包含如下步骤:
(1)选材;选取合适尺寸的紫铜基板作为使用材料;具体为:短边尺寸固定250mm,长边尺寸325mm;同时,选取与紫铜基板尺寸相同的不流动PP板材。
(2)紫铜基板的加工;紫铜基板上设有导热铜柱,在紫铜基板四角用CNC钻机加工菲林对位工具孔,并在紫铜基板四边每边各钻两个铆钉孔;其中,导热铜柱与紫铜基板一体成型导热铜柱表面未采用化学药水腐蚀加工;导热铜柱的数量为多个,并连接为一体;其中,化学药水为双氧水、氯酸、草酸铵、三乙醇胺和水的混合溶液,其中中双氧水、氯酸、草酸铵、三乙醇胺和水的质量比为5:5:8:15:100;
(3)不流动PP板材的加工;采用激光对不流动PP预加工,在不流动PP四边相同位置每边加工两个铆钉孔,并在导热铜柱位置对不流动PP镭射预开窗,不流动PP开窗相对于紫铜基板上的导热铜柱内缩0.4mm;并对不流动PP板材的开窗内壁表面涂敷铜系电子浆料并于空气中245℃烧结45分钟,实现导热过渡层的制作;
(4)对预处理好的紫铜基板与预开窗的不流动PP板材采用八个铆钉在四个方向进行固定,然后进行压合粘接处理;
压合流程见下表4:
表4
步骤 | 热板温度℃ | 热板时间min | 压力时间min | |
S1 | 80 | 5 | 6 | 5 |
S2 | 130 | 5 | 10 | 12 |
S3 | 190 | 20 | 34 | 3 |
S4 | 190 | 70 | 34 | 70 |
S5 | 190 | 30 | 34 | 60 |
S6 | 40 | 20 | 34 | 30 |
S7 | 40 | 30 | - | - |
合计 | 180 | 180 |
然后在不流动PP表面压合铜箔层,铜箔层对应导热铜柱的位置镂空,导热铜柱的顶面低于铜箔层上表面;导热铜柱顶面与铜箔层上表面之间的距离为12微米。
对比例2
一种热电分离金属基板的制作方法,包含如下步骤:
(1)选材;选取合适尺寸的紫铜基板作为使用材料;具体为:短边尺寸固定250mm,长边尺寸325mm;同时,选取与紫铜基板尺寸相同的不流动PP板材。
(2)紫铜基板的加工;紫铜基板上设有导热铜柱,在紫铜基板四角用CNC钻机加工菲林对位工具孔,并在紫铜基板四边每边各钻两个铆钉孔;其中,导热铜柱与紫铜基板一体成型,且导热铜柱表面采用化学药水腐蚀加工出一致的平整度;导热铜柱的数量为多个,并连接为一体;其中,化学药水为双氧水、氯酸、草酸铵、三乙醇胺和水的混合溶液,其中双氧水、氯酸、草酸铵、三乙醇胺和水的质量比为5:5:8:15:100;
(3)不流动PP板材的加工;采用激光对不流动PP预加工,在不流动PP四边相同位置每边加工两个铆钉孔,并在导热铜柱位置对不流动PP镭射预开窗,不流动PP开窗相对于紫铜基板上的导热铜柱内缩0.4mm;并对不流动PP板材的开窗内壁表面涂敷铜系电子浆料并于空气中245℃烧结45分钟,实现导热过渡层的制作;
(4)对预处理好的紫铜基板与预开窗的不流动PP板材采用八个铆钉在四个方向进行固定,然后进行压合粘接处理;
压合流程见下表5:
表5
步骤 | 热板温度℃ | 热板时间min | 压力时间min | |
S1 | 80 | 3 | 9 | 3 |
S2 | 140 | 6 | 14 | 4 |
S3 | 205 | 20 | 35 | 5 |
S4 | 205 | 70 | 35 | 65 |
S5 | 205 | 15 | 35 | 55 |
S6 | 40 | 20 | 35 | 25 |
S7 | 40 | 25 | - | - |
合计 | 159 | 157 |
然后在不流动PP表面压合铜箔层,铜箔层对应导热铜柱的位置镂空,导热铜柱的顶面低于铜箔层上表面;导热铜柱顶面与铜箔层上表面之间的距离为12微米。
对比例3
一种热电分离金属基板的制作方法,包含如下步骤:
(1)选材;选取合适尺寸的紫铜基板作为使用材料;具体为:短边尺寸固定250mm,长边尺寸325mm;同时,选取与紫铜基板尺寸相同的不流动PP板材。
(2)紫铜基板的加工;紫铜基板上设有导热铜柱,在紫铜基板四角用CNC钻机加工菲林对位工具孔,并在紫铜基板四边每边各钻两个铆钉孔;其中,导热铜柱与紫铜基板一体成型,且导热铜柱表面采用化学药水腐蚀加工出一致的平整度;导热铜柱的数量为多个,并连接为一体;其中,化学药水为双氧水、氯酸、草酸铵、三乙醇胺和水的混合溶液,其中双氧水、氯酸、草酸铵、三乙醇胺和水的质量比为5:5:8:15:100;
(3)不流动PP板材的加工;采用激光对不流动PP预加工,在不流动PP四边相同位置每边加工两个铆钉孔,并在导热铜柱位置对不流动PP镭射预开窗,不流动PP开窗相对于紫铜基板上的导热铜柱内缩0.2mm;并对不流动PP板材的开窗内壁表面涂敷铜系电子浆料并于空气中245℃烧结30分钟,实现导热过渡层的制作;
(4)对预处理好的紫铜基板与预开窗的不流动PP板材采用八个铆钉在四个方向进行固定,然后进行压合粘接处理;
压合流程见下表6:
表6
步骤 | 热板温度℃ | 热板时间min | 压力时间min | |
S1 | 80 | 3 | 9 | 3 |
S2 | 140 | 6 | 14 | 4 |
S3 | 205 | 20 | 35 | 5 |
S4 | 205 | 70 | 35 | 65 |
S5 | 205 | 15 | 35 | 55 |
S6 | 40 | 20 | 35 | 25 |
S7 | 40 | 25 | - | - |
合计 | 159 | 157 |
然后在不流动PP表面压合铜箔层,铜箔层对应导热铜柱的位置镂空,导热铜柱的顶面低于铜箔层上表面;导热铜柱顶面与铜箔层上表面之间的距离为8微米。
对上述实施例1-3和对比例1-3进行性能测试,结果列于表7中。
表7
从表7可以看出,本申请的热电分离金属基板的制作方法所制备得到的热电分离金属基板的导热系数高达420W/(m·k)以上,当制备过程中的导热铜柱表面不采用化学药水腐蚀,或压合流程、导热铜柱内缩尺寸、以及导热铜柱顶面与铜箔层上表面之间的距离等参数发生改变时,所制备的热电分离金属基板的导热系数均有明显的下降。
以上对本发明实施例所提供的热电分离金属基板的制作方法,进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种热电分离金属基板的制作方法,包含如下步骤:
(1)选材;选取合适尺寸的紫铜基板作为使用材料;选取与紫铜基板尺寸相同的不流动PP板材;
(2)紫铜基板的加工;紫铜基板上设有导热铜柱,在紫铜基板四角用CNC钻机加工菲林对位工具孔,并在紫铜基板四边每边各钻两个铆钉孔;
(3)不流动PP板材的加工;采用激光对不流动PP预加工,在不流动PP四边相同位置每边加工两个铆钉孔,并在所述导热铜柱位置对不流动PP镭射预开窗,不流动PP开窗相对于紫铜基板上的导热铜柱内缩0.30~0.45mm;
(4)对预处理好的紫铜基板与预开窗的不流动PP板材采用八个铆钉在四个方向进行固定,然后进行压合粘接处理;
其中,所述内缩是指开窗的尺寸略大于导热铜柱的尺寸。
2.如权利要求1所述的一种热电分离金属基板的制作方法,其特征在于:所述压合为采用压合设备执行如下步骤:
S1:热板温度75-85℃,对应热板温度的热板时间2-4min;压合压力8-10kg/cm2,对应压合压力的压力时间为2-4min;
S2:热板温度140-150℃,对应热板温度的热板时间5-8min;压合压力12-15kg/cm2,对应压合压力的压力时间为3-5min;
S3:热板温度200-210℃,对应热板温度的热板时间15-20min;压合压力35-38kg/cm2,对应压合压力的压力时间为4-6min;
S4:热板温度200-210℃,对应热板温度的热板时间65-75min;压合压力35-38kg/cm2,对应压合压力的压力时间为60-65min;
S5:热板温度200-210℃,对应热板温度的热板时间10-20min;压合压力35-38kg/cm2,对应压合压力的压力时间为50-55min;
S6:热板温度40-45℃,对应热板温度的热板时间20-25min;压合压力35-38kg/cm2,对应压合压力的压力时间为20-25min;
S7:热板温度40-45℃,对应热板温度的热板时间20-25min。
3.如权利要求1所述的一种热电分离金属基板的制作方法,其特征在于:
所述压合为采用压合设备执行如下步骤:
S1:热板温度80℃,对应热板温度的热板时间3min;压合压力9kg/cm2,对应压合压力的压力时间为3min;
S2:热板温度140℃,对应热板温度的热板时间6min;压合压力14kg/cm2,对应压合压力的压力时间为4min;
S3:热板温度205℃,对应热板温度的热板时间20min;压合压力35kg/cm2,对应压合压力的压力时间为5min;
S4:热板温度205℃,对应热板温度的热板时间70min;压合压力35kg/cm2,对应压合压力的压力时间为65min;
S5:热板温度205℃,对应热板温度的热板时间15min;压合压力35kg/cm2,对应压合压力的压力时间为55min;
S6:热板温度40℃,对应热板温度的热板时间20min;压合压力35kg/cm2,对应压合压力的压力时间为25min;
S7:热板温度40℃,对应热板温度的热板时间25min。
4.如权利要求1所述的一种热电分离金属基板的制作方法,其特征在于:所述步骤(1)中,紫铜基板和不流动PP板材的尺寸为:短边尺寸固定250mm,长边尺寸300~350mm。
5.如权利要求1所述的一种热电分离金属基板的制作方法,其特征在于:所述导热铜柱与紫铜基板一体成型,且导热铜柱表面采用化学药水腐蚀加工出一致的平整度。
6.如权利要求1所述的一种热电分离金属基板的制作方法,其特征在于:在步骤(4)之后还包含如下步骤:在不流动PP表面压合铜箔层,且所述铜箔层对应导热铜柱的位置镂空,且所述导热铜柱的顶面低于铜箔层上表面。
7.如权利要求6所述的一种热电分离金属基板的制作方法,其特征在于:所述导热铜柱顶面与铜箔层上表面之间的距离为11微米~13微米。
8.如权利要求1-7任一项所述的一种热电分离金属基板的制作方法,其特征在于:所述步骤(3)还包含对不流动PP板材的开窗内壁表面涂敷铜系电子浆料并于空气中220-275℃烧结40-50分钟,实现导热过渡层的制作。
9.如权利要求1-7任一项所述的一种热电分离金属基板的制作方法,其特征在于:所述导热铜柱的数量为多个,多个间隔布置或者连接为一体。
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