CN111867281B - 一种高效散热的pcb的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及PCB技术领域，公开了一种高效散热的PCB的制作方法，所述制作方法包括：往散热芯板的散热区域覆盖阻胶材料，在散热芯板的散热区域形成预定形状的固化阻胶膜，在欲置于固化阻胶膜所在层的半固化片上开设避让槽，压合制得多层板，在多层板的外层表面进行钻孔，形成若干贯通至所述固化阻胶膜的通气孔，去除所述固化阻胶膜，形成散热空腔。本发明通过在高热量堆积区域的邻近位置设置散热空腔，并通过通气孔使散热空腔与外界连通，形成可与外界进行热交换的散热通道，能及时的将堆积于PCB内的热量通过散热通道迅速导出，散热效率高，且其不会破坏PCB上的线路。

Description

一种高效散热的PCB的制作方法
技术领域
本发明涉及PCB(Printed Circuit Board，印制线路板)技术领域，尤其涉及一种高效散热的PCB的制作方法。
背景技术
随着电子产品技术的发展，元器件的表贴化、小型化趋势越来越明显，PCB的元器件密度也在不断增加，另外，随着芯片主频的不断提高，功能日益增强，单个芯片的功耗逐渐增大，导致热流密度急剧提高。研究表明，超过55％的电子产品的失效是由温度过高引起的，因此PCB关键功能区域的散热性能是否优异决定电子产品的使用寿命，这也为现代传热技术在电子产品冷却领域的应用提出了新的课题。
目前业内常用的散热设计是在PCB中内置散热介质，其需要在PCB上挖设多个导热孔，再往各导热孔中埋铜块等方式填充散热介质，其中，导热孔需要避开线路区域，不能破坏PCB上的线路，对真正产生热量的线路区域的散热效果不佳，真正产生热量的发热源是高功率电子元器件、芯片等，其焊接或贴装在多层板表面的高密集焊接区域，发热源发出的热量直接传至下方的内部芯板，无法有效散发到外部环境，而且，采用此散热设计的PCB对PCB可靠性影响较大，铜块等散热介质与树脂界面结合力在PCB长期使用过程中会受到严峻考验，且热量散失只能通过内置的散热介质将热量传递至表层散失，PCB内部的散热效率仍然较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效散热的PCB的制作方法，克服现有技术存在的散热效率低的缺陷。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种高效散热的PCB的制作方法，包括：
提供若干芯板和若干半固化片；所述芯板包括在铜箔层表面预置有散热区域的散热芯板；
往所述散热芯板的散热区域覆盖阻胶材料；
在散热芯板的散热区域形成预定形状的固化阻胶膜；
在欲置于所述固化阻胶膜所在层的半固化片上，开设用于避让所述固化阻胶膜的避让槽；
按预定顺序层叠并压合所述若干芯板和所述若干半固化片，制得多层板；
在所述多层板的外层表面进行钻孔，形成若干贯通至所述固化阻胶膜的通气孔；
去除所述固化阻胶膜，在所述多层板内形成连通所述多层板的外层表面的散热空腔。
可选的，所述阻胶材料采用感光材料或热固化材料；
所述在散热芯板的散热区域形成预定形状的固化阻胶膜，具体包括：
根据所述预定形状，对所述阻胶材料进行曝光或热固化；
去除所述阻胶材料未固化的部分，形成预定形状的固化阻胶膜。
可选的，所述固化阻胶膜上形成有若干支撑柱安装孔；
所述去除所述阻胶材料未固化的部分，形成预定形状的固化阻胶膜之后，还包括：
在各所述支撑柱安装孔中分别埋入支撑柱。
可选的，所述支撑柱为树脂柱；
所述在各所述支撑柱安装孔中分别埋入支撑柱，具体包括：
往各所述支撑柱安装孔中填充树脂，形成所述树脂柱。
可选的，所述按预定顺序层叠并压合所述若干芯板和所述若干半固化片，制得多层板之后，还包括：
在所述多层板上开设若干贯穿所述支撑柱的过孔；所述过孔沿层叠方向贯穿所述多层板；
对所述过孔的孔壁进行沉铜和电镀，形成金属过孔。
可选的，所述去除所述固化阻胶膜，在所述多层板内形成连通所述多层板的外层表面的散热空腔之后，还包括：
对所述通气孔和所述散热空腔的内侧壁进行沉铜和电镀，形成金属通气孔和金属散热空腔。
可选的，所述通气孔的数量大于等于两个；
所述多层板包括沿层叠方向分布的第一外层表面和第二外层表面；
多个所述通气孔分别开设于所述第一外层表面上和/或所述第二外层表面上。
可选的，所述阻胶材料为干膜或湿膜；
所述去除所述固化阻胶膜，在所述多层板内形成连通所述多层板的外层表面的散热空腔，具体包括：
通过所述通气孔，使碱性溶液接触并溶解所述固化阻胶膜，形成所述散热空腔。
可选的，所述固化阻胶膜的厚度大于等于与所述固化阻胶膜同层的半固化片的厚度。
可选的，所述阻胶材料为单层干膜或湿膜；或，所述阻胶材料由若干层干膜或湿膜层叠制作而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
通过在PCB内层邻近高热量的堆积区域设置散热空腔，并通过通气孔使散热空腔与外界连通，形成可与外界进行热交换的散热通道，能及时的将PCB内部堆积的热量通过散热通道迅速排出，且其不会破坏PCB上的线路；此外，还能通过向其内流通冷却介质，能进一步增强高热量发生处的散热效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种高效散热的PCB的制作方法流程图；
图2为本发明实施例提供的高效散热的PCB的结构俯视图；
图3为图2的A-A向截面图；
图4为本发明实施例提供的覆盖阻胶材料的散热芯板的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种形成固化阻胶膜后的散热芯板的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种压合有散热芯板的多层板的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种钻通气孔后的多层板的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种在内层形成有散热空腔的多层板的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种高效散热的PCB的制作方法流程图；
图10为本发明实施例提供的另一种形成固化阻胶膜后的散热芯板的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的另一种压合有散热芯板的多层板的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的另一种钻通气孔后的多层板的结构示意图；
图13为本发明实施例提供的另一种在内层形成有散热空腔的多层板的结构示意图；
图14为在图13提供的多层板上形成过孔后的结构示意图。
图中：
10、芯板；101、散热芯板；11、铜箔层；20、固化阻胶膜；21、支撑柱；201、阻胶材料；30、半固化片；301、与固化阻胶膜同层的半固化片；40、通气孔；50、散热空腔；51、散热空腔所在区域；60、过孔；70、高密集焊接区。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1至图8，本实施例提供了一种高效散热的PCB的制作方法流程图，包括步骤：
预置步骤100、提供若干芯板10和若干半固化片30；芯板10包括在芯板10的铜箔层11表面预置有散热区域的散热芯板101。
本步骤中，需根据实际应用需求，提供若干层(至少两层)芯板10，各芯板10的铜箔层上预先制作好线路图形。
步骤110、往散热芯板101的散热区域覆盖阻胶材料201。
请参考图4，本实施例中，阻胶材料201采用感光材料或热固化材料，例如干膜或湿膜；可根据具体的应用场景，对应往散热芯板101的散热区域覆盖不同厚度的阻胶材料201，满足不同高度的散热空腔50的制作要求。其中，散热芯板101的散热区域为散热芯板101的一铜箔层上的一预定区域，用于形成散热空腔50的腔壁。
作为可选的实施方式，阻胶材料201可覆盖于散热芯板101的整个铜箔层表面，也可只覆盖于散热芯板101的指定区域的铜箔层表面，但均必须保证阻胶材料201能全覆盖散热芯板101的散热区域。更具体的，阻胶材料201采用不同的材料，所采用的覆盖方式略有差异，例如，阻胶材料201为液态湿膜或者阻胶油墨时，其可以用涂覆或丝印的方式进行覆盖，阻胶材料201为干膜时，则可通过贴设的方式进行覆盖等。
步骤120、在散热芯板101的散热区域形成预定形状的固化阻胶膜20。
请参考图5，以阻胶材料201采用感光材料为例，通过对阻胶材料201上需保留的部分进行曝光以固化，再通过显影去除未曝光的部分，在散热芯板101的铜箔层上留下预定形状的固化阻胶膜20；其中，固化阻胶膜20是通过曝光后固化的阻胶材料201。
可以理解的是，阻胶材料201若采用热固化材料，其可在对需要形成固化阻胶膜20的区域覆盖阻胶材料201，热固化后形成预定形状的固化阻胶膜20。
步骤130、在欲置于固化阻胶膜20所在层的半固化片301上，开设用于避让固化阻胶膜20的避让槽；
请参考图6，避让槽的尺寸需略大于固化阻胶膜20的尺寸，避免压合时，半固化片301上的树脂留到固化阻胶膜20上。
步骤140、按预定顺序层叠并压合若干芯板10和若干半固化片30，制得多层板。
步骤150、在多层板的外层表面进行钻孔，形成若干贯通至固化阻胶膜20的通气孔40。
请参考图7，本实施例中，通气孔40的数量大于等于两个；
多层板包括沿层叠方向分布的第一外层表面(图7中多层板的上表面)和第二外层表面(图7中多层板的下表面)；
可以理解的是，根据实际应用场景，通气孔40可均开设于第一外层表面上或均开设于第二外层表面上；或一部分通气孔40开设在第一外层表面上，另一部分通气孔40开设在第二外层表面上。
两个以上的通气孔40可和散热空腔50形成一具有进、出口的散热通道，可更有效的进行散热。可通过在散热通道中流通冷却介质，冷却介质为能在散热通道中流动的气体或液体，能进一步提高散热效率。
步骤160、去除固化阻胶膜20，在多层板内形成连通多层板的外层表面的散热空腔50。
请参考图8，将钻孔后的多层板经过碱性溶液的线体或溶液缸体浸泡，碱性溶液通过通气孔40接触固化阻胶膜20，逐步进行溶解，固化阻胶膜20完全溶解后，形成散热空腔50。
至此，散热空腔50制作完毕，通过后续再进行外层图形的制作以及其他后流程制作工艺，最终制成所需的高效散热的PCB。
请参考图2和图3，高密集焊接区70内安装有高功率的电子元器件、芯片等发热元器件，这些发热元器件在工作时会产生高热量，通过在PCB的内层对应开设散热空腔50，即图2中51所标示的区域，散热空腔50与发热元器件的位置邻近，通过通气孔40使散热空腔50与外界连通，形成可与外界进行热交换的散热通道，通过本实例的制作方法在多层板上制作散热空腔50，其不会破坏PCB上的线路，能极大增强高热量发生处的散热效果；该散热通道还可通过对接外界的冷却介质，进一步增强高热量发生处的散热效果。
实施例二
请参考图9至图14，本实施例提供了另一种高效散热的PCB的制作方法，其在实施例一的基础上，于散热空腔50中增加了支撑柱21的结构；一方面可提高PCB在高密集焊接区70的抗压强度，避免在受到外力压迫时可能发生形变，以提升PCB的稳定性；另一方面，支撑柱21为设计经过散热空腔50的过孔60提供载体，使散热空腔50两侧的内层图形互联，提升布线密度。
本实施例的高效散热的PCB的包括步骤：
预置步骤200、提供若干芯板10和若干半固化片30；芯板10包括在芯板10的铜箔层11表面预置有散热区域的散热芯板101。
本步骤中，需根据实际应用需求，提供若干层(至少两层)芯板10，各芯板10的铜箔层上预先制作好线路图形。
步骤210、往散热芯板101的散热区域覆盖阻胶材料201。
本实施例中，阻胶材料201采用感光材料或热固化材料，例如干膜或湿膜；可根据具体的应用场景，对应往散热芯板101的散热区域覆盖不同厚度的阻胶材料201，满足不同高度的散热空腔50的制作要求。
作为可选的实施方式，阻胶材料201可覆盖于散热芯板101的整个铜箔层表面，也可只覆盖于散热芯板101的指定区域的铜箔层表面，但均必须保证阻胶材料201能全覆盖散热芯板101的散热区域。更具体的，阻胶材料201采用不同的材料，所采用的的覆盖方式略有差异，例如，阻胶材料201为液态湿膜或者阻胶油墨时，其可以用涂覆或丝印的方式进行覆盖，阻胶材料201为干膜时，则可通过贴设的方式进行覆盖等。
步骤220、在散热芯板101的散热区域形成预定形状的固化阻胶膜20。
请参考图10，以阻胶材料201采用感光材料为例，通过对阻胶材料201上需保留的部分进行曝光以固化，再通过显影去除未曝光的部分，在散热芯板101的铜箔层上留下预定形状的固化阻胶膜20；其中，固化阻胶膜20是通过曝光后固化的阻胶材料201。
具体的，在阻胶材料201上还设置有若干开孔位，曝光时，需遮挡各开孔位；显影时，还需去除各开孔位上的阻胶材料材料，形成若干支撑柱安装孔。
步骤221、在各支撑柱安装孔中分别埋入支撑柱21。
本实施例中，支撑柱21为树脂柱；通过刮树脂的方式，采用塞孔机，将树脂填充至对应的支撑柱安装孔中，形成树脂柱。
步骤230、在欲置于固化阻胶膜20所在层的半固化片301上，开设用于避让固化阻胶膜20的避让槽；
请参考图11，避让槽的尺寸需略大于固化阻胶膜20的尺寸，避免压合时，半固化片301上的树脂留到固化阻胶膜20上。
步骤240、按预定顺序层叠并压合若干芯板10和若干半固化片30，制得多层板。
步骤250、在多层板的外层表面进行钻孔，形成若干贯通至固化阻胶膜20的通气孔40以及贯穿支撑柱21的过孔60。
请参考图12-14，本实施例中，通气孔40的数量大于等于两个；
多层板包括沿层叠方向分布的第一外层表面(图12中多层板的上表面)和第二外层表面(图12中多层板的下表面)；
可以理解的是，根据实际应用场景，通气孔40可均开设于第一外层表面上或均开设于第二外层表面上；或一部分通气孔40开设在第一外层表面上，另一部分通气孔40开设在第二外层表面上。
两个以上的通气孔40可和散热空腔50形成一具备进、出口的散热通道，可更有效的进行散热。
过孔60沿层叠方向贯穿多层板，使散热空腔50两侧的内层图形互联，提升布线密度，其中，支撑柱21一方面用于提升高密集焊接区70或散热空腔50的抗压强度，一方面还用于辅助形成过孔60。
步骤260、去除固化阻胶膜20，在多层板内形成连通多层板的外层表面的散热空腔50。
将钻孔后的多层板经过碱性溶液的线体或溶液缸体浸泡，碱性溶液通过通气孔40接触固化阻胶膜20，逐步进行溶解，固化阻胶膜20完全溶解后，形成散热空腔50。其中，树脂柱部分并不会被该碱性溶液溶解。
步骤270、对通气孔40、过孔60和散热空腔50的内侧壁进行沉铜和电镀，形成金属通气孔、金属过孔和金属散热空腔。
至此，散热空腔50制作完毕；通过后续再进行外层图形的制作以及其他后流程制作工艺，最终制成所需的高效散热的PCB。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种高效散热的PCB的制作方法，其特征在于，包括：
提供若干芯板和若干半固化片；所述芯板包括在铜箔层表面预置有散热区域的散热芯板；
往所述散热芯板的散热区域覆盖阻胶材料；
在散热芯板的散热区域形成预定形状的固化阻胶膜；所述固化阻胶膜上形成有若干支撑柱安装孔；
在各所述支撑柱安装孔中分别埋入支撑柱；
在欲置于所述固化阻胶膜所在层的半固化片上，开设用于避让所述固化阻胶膜的避让槽；
按预定顺序层叠并压合所述若干芯板和所述若干半固化片，制得多层板；
在所述多层板的外层表面进行钻孔，形成若干贯通至所述固化阻胶膜的通气孔；
去除所述固化阻胶膜，在所述多层板内形成连通所述多层板的外层表面的散热空腔。
2.根据权利要求1所述的高效散热的PCB的制作方法，其特征在于，所述阻胶材料采用感光材料或热固化材料；
所述在散热芯板的散热区域形成预定形状的固化阻胶膜，具体包括：
根据所述预定形状，对所述阻胶材料进行曝光或热固化；
去除所述阻胶材料未固化的部分，形成预定形状的固化阻胶膜。
3.根据权利要求1所述的高效散热的PCB的制作方法，其特征在于，所述支撑柱为树脂柱；
所述在各所述支撑柱安装孔中分别埋入支撑柱，具体包括：
往各所述支撑柱安装孔中填充树脂，形成所述树脂柱。
4.根据权利要求1所述的高效散热的PCB的制作方法，其特征在于，所述按预定顺序层叠并压合所述若干芯板和所述若干半固化片，制得多层板之后，还包括：
在所述多层板上开设若干贯穿所述支撑柱的过孔；所述过孔沿层叠方向贯穿所述多层板；
对所述过孔的孔壁进行沉铜和电镀，形成金属过孔。
5.根据权利要求1所述的高效散热的PCB的制作方法，其特征在于，所述去除所述固化阻胶膜，在所述多层板内形成连通所述多层板的外层表面的散热空腔之后，还包括：
对所述通气孔和所述散热空腔的内侧壁进行沉铜和电镀，形成金属通气孔和金属散热空腔。
6.根据权利要求1所述的高效散热的PCB的制作方法，其特征在于，所述通气孔的数量大于等于两个；
所述多层板包括沿层叠方向分布的第一外层表面和第二外层表面；
多个所述通气孔分别开设于所述第一外层表面上和/或所述第二外层表面上。
7.根据权利要求1所述的高效散热的PCB的制作方法，其特征在于，所述阻胶材料为干膜或湿膜；
所述去除所述固化阻胶膜，在所述多层板内形成连通所述多层板的外层表面的散热空腔，具体包括：
通过所述通气孔，使碱性溶液接触并溶解所述固化阻胶膜，形成所述散热空腔。
8.根据权利要求1所述的高效散热的PCB的制作方法，其特征在于，所述固化阻胶膜的厚度大于等于与所述固化阻胶膜同层的半固化片的厚度。
9.根据权利要求1所述的高效散热的PCB的制作方法，其特征在于，所述阻胶材料为单层干膜或湿膜；或，所述阻胶材料由若干层干膜或湿膜层叠制作而成。
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