CN109195315B - 一种散热结构、埋嵌/贴装印制电路板及制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种散热结构、埋嵌/贴装印制电路板及制作方法，属于印制电路板生产技术领域。本发明所述方法的基本过程包括：印制电路板散热结构设计、选材、散热结构制作、器件埋嵌/贴装、后处理等。本发明提供的埋嵌/贴装印制电路板，无需增加金属基板或金属散热翅等外加材料与结构，且埋嵌/贴装器件直接与PCB基材中的玻璃纤维接触进行散热，可保证PCB小型化和轻薄化，并降低印制电路板散热板的制作成本。

Description

一种散热结构、埋嵌/贴装印制电路板及制作方法
技术领域
本发明属于印制电路板生产技术领域，具体涉及一种散热结构、埋嵌/贴装印制电路板及制作方法。
背景技术
印制电路板(PCB)在电子组装件中起重要作用。面对目前电子产品日益趋于小型化与轻薄化以及互连密度的压力，印制电路板造商不得不开发应用新的技术，将电子元件如电阻、电容和电感集成到PCB中。将电子元器件集成到PCB中不仅使整板需表面组装技术的面积减少40％以上，而且能大量减少导通孔的数量，这使得在高频下导通孔所产生的电磁干扰大大减小。同时，埋嵌无源器件减小和缩短了连接导线的长度，减少了大量的连接焊盘，改善了电气性能。当大量埋嵌器件存在时，体系中就会产生大量的热量，如果热量在PCB的扩散受到较大的阻力而出现局部积累，当热量积累到一定程度后就会是PCB产生局部过热而产生爆板等影响PCB产品可靠性等品质问题，因此PCB散热问题一直PCB业界研究的核心技术问题之一，受到广泛关注。
目前，PCB制造领域，解决其散热方法只有以下几种方法：
(1)采用金属基板作为基本材料。金属基板的散热效果较好，但金属基板具有较强的机械刚性、制作工艺较复杂、成本较高等特点，在多层板、挠性板等领域中应用受到限制，一般大量用于LED封装；
(2)埋置散热金属块。通过在PCB产品中埋置散热铜块/金属散热通道等是行业通用技术，已经被PCB制造商广泛应用。但散热金属块的埋嵌不仅增加了PCB的制造成本，工艺的复杂性也随之增加，埋嵌铜块的体积与位置对散热效果具有重要影响；
(3)在PCB上增加散热通孔/散热翅片等。例如：中国专利201710623263.1公开了用金属化通孔制作PCB散热通道，生产出金属基散热PCB板的技术方案，满足散热效果好的需求，可解决金属基散热板结构单一问题，实现PCB板上安装多颗元器件的功能；中国专利201620528373.0公开的技术方案在PCB表面均布设置有若干个导热装置极大地提高了电路板本体的散热效果，避免因印制电路板的温度过高而无法正常使用的现象。散热通孔占据了PCB表面宝贵的元器件安装面积，同时散热效率受到散热孔径比的限制，散热性能则不尽人意。
(4)开发高散热复合基板。通过在基板材料中添加高导热材料或改进PCB结构提高散热效率。例如中国专利CN203407063U公开了由基材层、环氧玻璃纤维层和铜箔层组成的板体、隔离块、散热层和芯片的散热方式，解决了芯片与空气接触的问题，又保留了PCB板的紧凑性；中国专利201720164705.6通过增加导热板的方法，公开了一种具有散热功能的PCB印制电路板结构，延长电路板使用寿命，有效地防止出现短路的情况。但材料应用与结构设计会提升PCB制造的成本与难度。
目前，PCB产品一般采用减成法制造，即采用覆铜板为基本原料通过图像转移、蚀刻、层压、外形等工序获得PCB产品。在PCB制造基板材料——覆铜板，以玻璃纤维增强、环氧树脂等高分子材料填充的有机基板基材用量最大。在该类复合基板材料中玻璃的导热系数在0.6～1.1W·M-1·K-1，而环氧树脂等有机材料的导热系数在0.2W·M-1·K-1以下，由此可见，PCB制造关键材料—覆铜板的导热性能较差是由其中的有机材料产生。
发明内容
本发明的目的是克服现有埋嵌/贴装电子元器件PCB产品中技术中存在的问题，提供一种散热结构、埋嵌/贴装印制电路板及制作方法。
本发明所提出的技术问题是这样解决的：
一种埋嵌/贴装器件印制电路板散热结构，利用含玻璃纤维增强复合印制电路基板中固有的玻璃纤维网络构筑印制电路散热通道，埋嵌/贴装器件直接与玻璃纤维接触进行散热。
一种埋嵌/贴装印制电路板，包括含玻璃纤维的增强复合印制电路基板和埋嵌/贴装器件，埋嵌/贴装器件直接埋嵌/贴装于电路基板的表面，电路基板中固有的玻璃纤维网络作为散热通道；电路基板中埋嵌/贴装器件的部位的树脂被去除，埋置/贴装器件的底部及四周位置涂有导热胶。
一种埋嵌/贴装印制电路板的制作方法，包括以下步骤：
步骤1.根据工程资料在基板上铣出埋嵌贴装/器件所需的空间，然后采用物理或化学(如熔剂溶解、激光烧蚀、等离子法去除)等的方法，去除埋嵌/贴装器件部位基板表面的树脂，露出基板中玻璃纤维表面；
步骤2.在埋嵌/贴装器件底部及四周位置涂装薄层导热胶；
步骤3.将埋嵌/贴装器件安装在去除表面树脂并露出玻璃纤维表面的设计位置；
步骤4.在埋嵌/贴装器件的印制电路板上层放置其他电路层，层压封装；
步骤5.重复步骤2-步骤4，直至PCB压合完成，最后进入后续处理工序。
步骤1中铣出埋嵌贴装/器件所需的空间采用的方法为控深铣、熔剂溶解、激光烧蚀或等离子法去除。
步骤1中去除树脂的方法为熔剂溶解、激光烧蚀或等离子法去除。
导热胶为有机硅导热胶、环氧树脂AB胶或聚氨酯导热胶。
步骤3后，对埋嵌/贴装器件进行固化；固化温度为100-150°，固化1-20分钟。
步骤1之前有如下前置步骤：
埋嵌/贴装印制电路板设计：利用三维仿真软件设计出埋嵌/贴装器件PCB结构，获得相应制作工程资料；按照设计板大小要求裁取基板。
本发明的有益效果是：
(1)本发明利用现有印制电路板玻璃纤维增强复合基板材料中固有的高散热材料构建埋嵌/贴装器件印制电路板散热结构，该类印制电路板的结构并降低制造成本；
(2)埋嵌/贴装器件直接与散热通道接触，加快了埋嵌/贴装器件的散热效率；
(3)采用PCB制造中成熟的物料、设备等，无需增加金属基板或散热孔等，可保证PCB小型化和轻薄化、以及新技术与现有工艺相容性，降低了新技术应用的投入与风险。
附图说明
图1为铣出埋嵌/贴装器件并除胶后的基板俯视图。
图2为埋嵌/贴装器件底部位置涂装薄层导热胶示意图。
图3为埋嵌/贴装器件的基板的结构示意图，其中，(a)俯视图，(b)剖面图；
图4为其他电路层的埋嵌/贴装器件的基板的结构示意图，其中，(a)俯视图，(b)剖面图；
图5为埋嵌/贴装器件高散热印制电路板剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。
本实施例提供一种埋嵌/贴装器件印制电路板散热结构，利用含玻璃纤维增强复合印制电路基板中固有的玻璃纤维网络构筑印制电路散热通道，埋嵌/贴装器件直接与玻璃纤维接触进行散热。
本实施例还提供了一种埋嵌/贴装印制电路板，包括含玻璃纤维的增强复合印制电路基板和埋嵌/贴装器件，埋嵌/贴装器件直接埋嵌/贴装于电路基板的表面，电路基板中固有的玻璃纤维网络作为散热通道；电路基板中埋嵌/贴装器件的部位的树脂被去除，埋置/贴装器件的底部及四周位置涂有导热胶。
本实施例还提供了一种埋嵌/贴装印制电路板的制作方法，包括以下步骤：
埋嵌/贴装印制电路板设计：利用Genesis软件设计出埋嵌/贴装器件PCB结构，获得相应制作工程资料；选用常见的1080基板，按照设计板大小要求将基板1裁取成18in×24in(英寸)的尺寸；
步骤1.将裁取的1080基板放入树脂去除架上，根据设计埋嵌/贴装器件设计的位置、大小、深度等，本实施例埋嵌电阻2的尺寸为5mm×4mm×0.2mm，先采用控深铣技术制作出埋嵌/贴装器件的空间，再用等离子离体除胶，去除埋嵌/贴装器件部位基板表面的树脂，露出基板中玻璃纤维表面，如图1所示；
步骤2.在埋嵌电阻2的底部及四周位置涂装薄层有机硅导热胶3，如图2所示；
步骤3.将埋嵌电阻2安装在去除表面树脂并露出玻璃纤维表面的设计位置，固化导热胶，如图3所示；
步骤4.在埋嵌/贴装器件的印制电路板上层放置其他电路层4，层压封装，如图4所示；
步骤5.重复步骤2-步骤4，将铜箔按照叠层资料进行叠放，在热压机中进行压合，直至PCB压合完成，如图5所示，最后进入后续防焊、成型、电测及包装等处理工序。
上述实施过程仅说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种埋嵌/贴装印制电路板，其特征在于，包括含玻璃纤维的增强复合印制电路基板和埋嵌/贴装器件，埋嵌/贴装器件直接埋嵌/贴装于电路基板的表面，电路基板中固有的玻璃纤维网络作为散热通道；电路基板中埋嵌/贴装器件的部位的树脂被去除，埋置/贴装器件的底部及四周位置涂有导热胶。
2.一种埋嵌/贴装印制电路板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.根据工程资料在基板上铣出埋嵌贴装/器件所需的空间，然后采用物理或化学等的方法，去除埋嵌/贴装器件部位基板表面的树脂，露出基板中玻璃纤维表面；
步骤2.在埋嵌/贴装器件底部及四周位置涂装薄层导热胶；
步骤3.将埋嵌/贴装器件安装在去除表面树脂并露出玻璃纤维表面的设计位置；
步骤4.在埋嵌/贴装器件的印制电路板上层放置其他电路层，层压封装；
步骤5.重复步骤2-步骤4，直至PCB压合完成，最后进入后续处理工序。
3.根据权利要求2所述的埋嵌/贴装印制电路板的制作方法，其特征在于，步骤1中铣出埋嵌贴装/器件所需的空间采用的方法为控深铣、溶剂溶解、激光烧蚀或等离子法去除。
4.根据权利要求2所述的埋嵌/贴装印制电路板的制作方法，其特征在于，步骤1中去除树脂的方法为溶剂溶解、激光烧蚀或等离子法去除。
5.根据权利要求2所述的埋嵌/贴装印制电路板的制作方法，其特征在于，步骤2中的导热胶为有机硅导热胶、环氧树脂AB胶或聚氨酯导热胶。
6.根据权利要求2所述的埋嵌/贴装印制电路板的制作方法，其特征在于，步骤3后，对埋嵌/贴装器件进行固化；固化温度为100-150°，固化1-20分钟。
7.根据权利要求2所述的埋嵌/贴装印制电路板的制作方法，其特征在于，后续处理工序包括质检、外形、电测和包装。
8.根据权利要求2所述的埋嵌/贴装印制电路板的制作方法，其特征在于，步骤1前还包括以下前置步骤：
埋嵌/贴装印制电路板设计：利用三维仿真软件设计出埋嵌/贴装器件PCB结构，获得相应制作工程资料；按照设计板大小要求裁取基板。
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