CN109922596A - 一种igbt导热印刷电路板及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IGBT导热印刷电路板，包括依次层叠设置的散热基层、绝缘层以及线路层，所述线路层上设置有若干镂空图案，所述镂空图案内填充有导热物，所述导热物下表面与绝缘层连接。本IGBT导热印刷电路板利用金属板来代替传统的电镀铜层，既保证了整个线路层的大电流导电性，又能利用整个线路层进行导热；其中线路层中设计有镂空结构并填充导热物，使得在通过大电流的时候，导热物能快速将线路层上的热量传播到绝缘层，最后热量传导至散热基层。整个线路板结构简单，散热性好，适合在变频器等高电流电子领域使用。
Description
技术领域
本发明涉及线路板技术领域，尤其涉及一种IGBT导热印刷电路板及加工方法。
背景技术
印刷电路板是电子工业的重要部件之一。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机、通讯电子设备、军用武器系统，只要有集成电路等电子元件，为了它们之间的电气互连，都要使用印刷电路板。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由一种由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。这类半导体器件通常是集成在印刷电路板上，随着变频器等高电流电子设备的发展，其芯片所需承受的电流的亦再增强，其工作时产生的热量也不断增加，如果不及时将IGBT芯片产生的热量散发，将严重影响IGBT芯片的工作。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种结构简单，易于加工，导热性能好的IGBT导热印刷电路板及加工方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
一种IGBT导热印刷电路板，包括依次层叠设置的散热基层、绝缘层以及线路层，所述线路层上设置有若干镂空图案，所述镂空图案内填充有导热物，所述导热物下表面与绝缘层连接。
作为上述技术方案的改进，所述散热基层上设置有凸台，所述绝缘层和线路层设置有匹配凸台的通孔，所述凸台穿设在通孔内，且凸台的顶面与线路层上表面共平面。
作为上述技术方案的改进，所述线路层由铜板蚀刻加工得到。
作为上述技术方案的改进，所述线路层的厚度为280～350μm。
作为上述技术方案的改进，所述散热基层由铜板或铝板制成。
作为上述技术方案的改进，所述导热物为油墨树脂。
一种IGBT导热印刷电路板的加工方法，包括以下步骤：
步骤1、准备散热基层和绝缘层，并在散热基层上加工出凸台；
步骤2、取预设规格的金属板，采用图形转移和化学蚀刻的加工方式在金属板上加工出凹坑，凹坑的深度为金属板厚度的1/3～1/2；
步骤3、在步骤2中得到的金属板上的凹坑内进行填充导热物，导热物填平凹坑；
步骤4、取预设规格的绝缘层，并在绝缘层以及步骤3得到的金属板上加工出与凸台匹配的通孔；
步骤5、将加工出通孔的绝缘层和金属板依次层叠在散热基层上，并按凸台与通孔的配合进行叠放，且金属板具有导热物的一侧与绝缘层贴合；将叠放好的散热基层、绝缘层和金属板放入到压合机中压合成一体结构，得到初级电路板；
步骤6、在初级电路板上位于金属板的一侧，利用图像转移在金属板位于凹坑的对应位置进行露出二次加工的位置，利用化学蚀刻在金属板二次加工的位置进行二次蚀刻，使得金属板内的导热物完全露出；步骤7、在步骤6得到的初级电路板上的金属板内进行二次填充导热物，导热物填平二次蚀刻得到的凹坑；
步骤8、后处理，得到成品线路板。
作为上述技术方案的改进，步骤3和步骤6中的填充导热物均采用真空丝印的方式进行填充。
作为上述技术方案的改进，步骤2中凹坑的深度为金属板厚度的1/2。
作为上述技术方案的改进，后处理包括阻焊层制作、文字层制作、表面处理制作、外形成型加工、功能检测以及外观检查。
本发明的有益效果有：
本IGBT导热印刷电路板利用金属板来代替传统的电镀铜层，既保证了整个线路层的大电流导电性，又能利用整个线路层进行导热；其中线路层中设计有镂空结构并填充导热物，使得在通过大电流的时候，导热物能快速将线路层上的热量传播到绝缘层，最后热量传导至散热基层。整个线路板结构简单，散热性好，适合在变频器等高电流电子领域使用。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，其中：
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的一种IGBT导热印刷电路板，包括依次层叠设置的散热基层1、绝缘层2以及线路层3，所述线路层3上设置有若干镂空图案，所述镂空图案内填充有导热物4，所述导热物4下表面与绝缘层2连接。其中，为了提高安装的效果，本申请中，所述散热基层1上设置有凸台5，所述绝缘层2和线路层3设置有匹配凸台5的通孔，所述凸台5穿设在通孔内，且凸台5的顶面与线路层3上表面共平面。凸台5可以为IGBT芯片的安装提供安装位，同时能将自身产生的热量直接传递到散热基层1上，这样能很好地进行散热。
其中，所述线路层3由铜板蚀刻加工得到，所述线路层3的厚度为280～350μm，显然线路层3并不能由传统的沉铜电镀工艺得到如此厚度，因此采用该厚度下的铜板进行直接压制而得。在本申请中，选择如此厚的线路层3起目的是为了解决高导电和散热的问题。由于IGBT所需的电流大，传统的普通线路板无法很好地进行传送大电流同时也很难在大电流下进行散热，导致线路板容易被烧坏。
更进一步，为了更好地散热，所述散热基层1由铜板或铝板制成，所述导热物4为油墨树脂，导热物4采用真空丝印在镂空图案上。在一定程度上，由于线路层3较厚，导热物4可以将线路层3牢牢紧固在绝缘层2上；同时也通过导热物4将线路层3的热量更快和更大面积地传递到绝缘层2。
此外，本发明还提供乐意一种IGBT导热印刷电路板的加工方法，包括以下步骤：
步骤1、准备散热基层1和绝缘层2，并在散热基层1上加工出凸台5；
步骤2、取预设规格的金属板，采用图形转移和化学蚀刻的加工方式在金属板上加工出凹坑，凹坑的深度为金属板厚度的1/3～1/2；
步骤3、在步骤2中得到的金属板上的凹坑内进行填充导热物4，导热物4填平凹坑；
步骤4、取预设规格的绝缘层2，并在绝缘层2以及步骤3得到的金属板上加工出与凸台5匹配的通孔；
步骤5、将加工出通孔的绝缘层2和金属板依次层叠在散热基层1上，并按凸台5与通孔的配合进行叠放，且金属板具有导热物4的一侧与绝缘层2贴合；将叠放好的散热基层1、绝缘层2和金属板放入到压合机中压合成一体结构，得到初级电路板；
步骤6、在初级电路板上位于金属板的一侧，利用图像转移在金属板位于凹坑的对应位置进行露出二次加工的位置，利用化学蚀刻在金属板二次加工的位置进行二次蚀刻，使得金属板内的导热物4完全露出；
步骤7、在步骤6得到的初级电路板上的金属板内进行二次填充导热物4，导热物4填平二次蚀刻得到的凹坑；
步骤8、后处理，得到成品线路板。
在本发明中，步骤3和步骤6中的导热物4均采用真空丝印的方式进行填充，导热物4需要完全填平镂空图案。步骤5中，散热基层1、绝缘层2和金属板的压合参数可以完全参考常规的线路板压合参数进行压合，并没有特殊的要求，因此这里不再累述。由于本申请中金属板的厚度大于常规的线路板的电路层，因此需要采用多次化学蚀刻进行去除多余的铜料。
步骤2中凹坑的深度为金属板厚度的1/2，这样的选择目的是为了更好地把控凹坑的深度。在本申请中，后处理包括阻焊层制作、文字层制作、表面处理制作、外形成型加工、功能检测以及外观检查。
本IGBT导热印刷电路板利用金属板来代替传统的电镀铜层，既保证了整个线路层3的大电流导电性，又能利用整个线路层3进行导热；其中线路层3中设计有镂空结构并填充导热物4，使得在通过大电流的时候，导热物4能快速将线路层3上的热量传播到绝缘层2，最后热量传导至散热基层1。整个线路板结构简单，散热性好，适合在变频器等高电流电子领域使用。
以上所述，只是本发明的较佳实施方式而已，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种IGBT导热印刷电路板，其特征在于：包括依次层叠设置的散热基层(1)、绝缘层(2)以及线路层(3)，所述线路层(3)上设置有若干镂空图案，所述镂空图案内填充有导热物(4)，所述导热物(4)下表面与绝缘层(2)连接。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT导热印刷电路板，其特征在于：所述散热基层(1)上设置有凸台(5)，所述绝缘层(2)和线路层(3)设置有匹配凸台(5)的通孔，所述凸台(5)穿设在通孔内，且凸台(5)的顶面与线路层(3)上表面共平面。
3.根据权利要求1所述的一种IGBT导热印刷电路板，其特征在于：所述线路层(3)由铜板蚀刻加工得到。
4.根据权利要求3所述的一种IGBT导热印刷电路板，其特征在于：所述线路层(3)的厚度为280～350μm。
5.根据权利要求1所述的一种IGBT导热印刷电路板，其特征在于：所述散热基层(1)由铜板或铝板制成。
6.根据权利要求1所述的一种IGBT导热印刷电路板，其特征在于：所述导热物(4)为油墨树脂。
7.一种IGBT导热印刷电路板的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、准备散热基层(1)和绝缘层(2)，并在散热基层(1)上加工出凸台(5)；
步骤2、取预设规格的金属板，采用图形转移和化学蚀刻的加工方式在金属板上加工出凹坑，凹坑的深度为金属板厚度的1/3～1/2；
步骤3、在步骤2中得到的金属板上的凹坑内进行填充导热物(4)，导热物(4)填平凹坑；
步骤4、取预设规格的绝缘层(2)，并在绝缘层(2)以及步骤3得到的金属板上加工出与凸台(5)匹配的通孔；
步骤5、将加工出通孔的绝缘层(2)和金属板依次层叠在散热基层(1)上，并按凸台(5)与通孔的配合进行叠放，且金属板具有导热物(4)的一侧与绝缘层(2)贴合；将叠放好的散热基层(1)、绝缘层(2)和金属板放入到压合机中压合成一体结构，得到初级电路板；
步骤6、在初级电路板上位于金属板的一侧，利用图像转移在金属板位于凹坑的对应位置进行露出二次加工的位置，利用化学蚀刻在金属板二次加工的位置进行二次蚀刻，使得金属板内的导热物(4)完全露出；步骤7、在步骤6得到的初级电路板上的金属板内进行二次填充导热物(4)，导热物(4)填平二次蚀刻得到的凹坑；
步骤8、后处理，得到成品IGBT导热印刷电路板。
8.根据权利要求7所述的一种IGBT导热印刷电路板的加工方法，其特征在于，步骤3和步骤6中的填充导热物(4)均采用真空丝印的方式进行填充。
9.根据权利要求7所述的一种IGBT导热印刷电路板的加工方法，其特征在于，步骤2中凹坑的深度为金属板厚度的1/2。
10.根据权利要求7所述的一种IGBT导热印刷电路板的加工方法，其特征在于，后处理包括阻焊层制作、文字层制作、表面处理制作、外形成型加工、功能检测以及外观检查。
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