CN111975220A - 导热金属块拼板及导热金属块的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种导热金属块拼板及导热金属块的加工方法，该加工方法包括如下步骤：提供用于形成多个导热金属块的金属板；按照导热金属块的外形对金属板进行激光切割，形成导热金属块拼板；该导热金属块拼板包括金属支撑网格，金属支撑网格具有多个阵列分布的网格孔，导热金属块设置在所述网格孔中，导热金属块与金属支撑网格之间具有将二者连接在一起的一个或多个微连段。本发明能够实现对导热金属块的批量化加工，提高生产效率及产品合格率，降低加工成本。

Description

导热金属块拼板及导热金属块的加工方法
技术领域
本发明涉及一种导热金属块拼板及导热金属块的加工方法；其中，该导热金属块可以用于埋嵌到电路板中作为电路板的导热通道。
背景技术
功率器件通常安装到电路板上，器件工作时产生的热量会使其内部温度迅速上升，若不及时将该热量散发，器件就会因过热而出现性能下降甚至失效的问题。因此，通常要求用于安装这些功率器件的电路板具有良好的散热性能。金属材料具有远高于树脂的导热系数，为提高树脂基电路板(例如FR-4电路板)的导热性能，现有技术中经常采用在树脂基电路板内埋嵌导热金属块的解决方案。
这种导热金属块的现有成型方法一般是机械加工或模具冲切。例如，中国专利文献CN103273266A公开了一种金属导热块的加工方法，包括以下步骤：按照金属块的形状制作冲模模具，冲模设计尺寸比金属块尺寸大；将铜板置于模具上冲切，获得比所需尺寸大的金属块毛坯；将至少两块金属块毛坯叠合置于夹持平台上，采用数控机械铣切工艺对金属块边缘四周进行铣切，获得金属块精坯；对金属块精坯打磨抛光；对金属块精坯的表面进行清洗和去氧化得到金属导热块。
现有技术采用机械加工(例如CNC加工)或模具冲切的方法成型导热金属块，成型后每个导热金属块都是完全独立的，非常不便于进行后续的其他加工(例如打磨)，不仅生产效率低、成本高，而且产品转运起来也非常不便。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的第一方面提供了一种导热金属块的加工方法，包括如下步骤：
提供用于形成多个导热金属块的金属板；
按照所述导热金属块的外形对所述金属板进行激光切割，使所述金属板形成金属支撑网格和位于所述金属支撑网格中的多个导热金属块；其中，所述金属支撑网格具有多个阵列分布的网格孔，每个所述网格孔中各具有至少一个所述导热金属块，所述导热金属块与所述金属支撑网格之间具有将二者连接在一起的一个或多个微连段。
本发明的加工方法采用激光切割的方式成型导热金属块，加工工艺简单，尺寸精度及产品合格率高；激光切割的路径宽度可以忽略不计，材料利用率高；激光切割得到的导热金属块侧壁形成粗糙表面，可以增大导热金属块侧壁与电路板树脂的结合面积，提高二者的结合力。特别的，加工过程中所有导热金属块始终与金属支撑网格是一个整体，便于进行导热金属块的批量化加工，能够显著提高加工效率；使用时，稍加外力即可使微连段断裂，将导热金属块从金属支撑网格中分离。
优选的，导热金属块的加工方法还包括如下步骤：在激光切割后对所述金属板的上表面和下表面进行研磨，以去除激光切割时产生的批锋，并可提高导热金属块上表面和下表面的平整度。
可选择的，导热金属块的加工方法还包括如下步骤：在激光切割前对所述金属板的预定区域进行化学蚀刻，以在所述导热金属块的上表面和/或下表面上形成凹陷部。其中，该凹陷部可以形成在导热金属块上边缘和/或下边缘的局部或全部。
本发明导热金属块的加工方法中，所述微连段的长度可为0.02mm～0.3mm，优选为0.05mm～0.2mm；相邻网格孔之间的最小间距可为0.5mm～2mm，优选为0.8mm～1.5mm。
本发明导热金属块的加工方法中，所述导热金属块与所述金属支撑网格之间优选具有两个微连段，该两个微连段可以分别设置在所述导热金属块的相对两侧。
本发明的第二方面提供了一种导热金属块拼板，包括金属支撑网格以及设置在所述金属支撑网格中的多个导热金属块，所述金属支撑网格具有多个阵列分布的网格孔，每个所述网格孔中各具有至少一个所述导热金属块，所述导热金属块与所述金属支撑网格之间具有将二者连接在一起的一个或多个微连段。
本发明的导热金属块拼板中，所述导热金属块与所述金属支撑网格之间优选具有两个微连段，该两个微连段可以分别设置在所述导热金属块的相对两侧。
本发明的导热金属块拼板中，所述微连段的长度优选为0.02mm～0.3mm，更优选为0.05mm～0.2mm；相邻网格孔之间的最小间距优选为0.5mm～2mm，更优选为0.8mm～1.5mm。
本发明的导热金属块拼板中，所述导热金属块的侧表面的粗糙度优选为5μm～30μm，更优选为10μm～20μm。
本发明的导热金属块拼板中，所述导热金属块的上表面和/或下表面上可以具有凹陷部，所述凹陷部环绕所述导热金属块的边缘设置。其中，该凹陷部可以形成在导热金属块上边缘和/或下边缘的局部或全部。
本发明的导热金属块拼板包括金属支撑网格以及设置在金属支撑网格中的多个导热金属块，所有导热金属块始终与金属支撑网格是一个整体，便于进行导热金属块的批量化加工，能够显著提高加工效率，也便于进行导热金属块的转运。使用时，稍加外力即可使微连段断裂，将导热金属块从金属支撑网格中分离。
为了更清楚地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明导热金属块拼板实施例1的主视图；
图2是本发明导热金属块拼板实施例1的激光切割示意图；
图3是本发明导热金属块拼板实施例2的主视图；
图4是本发明导热金属块拼板实施例3的主视图；
图5是图4的A-A剖视图；
图6是在金属板上蚀刻形成第一种凹陷部的结构示意图；
图7是在金属板上蚀刻形成第二种凹陷部的结构示意图；
图8是本发明导热金属块拼板实施例4的主视图。
具体实施方式
导热金属块拼板实施例1
图1是本发明导热金属块拼板实施例1的主视图。如图1所示，该导热金属块拼板包括金属支撑网格11以及设置在金属支撑网格11中的多个导热金属块12，金属支撑网格11具有多个阵列分布的网格孔111，每个网格孔111中各具有一个导热金属块12，导热金属块12与金属支撑网格11之间均具有将二者连接在一起的一个微连段13。
如图2所示，本发明导热金属块的加工方法包括：提供用于形成多个导热金属块12的金属板1(例如铜板或铝板)，金属板1的厚度可以为0.2mm～3.5mm，但本发明并不以此为限；按照导热金属块12的外形对金属板1进行激光切割，本发明中激光切割并不是将导热金属块12从金属板1中完全割下，而是留有微连段13，最终形成如图1所示的导热金属块拼板。其中，可以采用多个激光发射头同时完成多个导热金属块12的外形切割。
本发明的实施例中，激光切割时，通过对激光能量及切割速度等参数进行控制，使导热金属块12的侧表面(即激光切割而形成的表面)的粗糙度为5μm～30μm，更优选为10μm～20μm。在埋嵌到树脂基电路板的状态下，导热金属块12的侧表面与电路板树脂接触，侧面形成粗糙面，可以增大导热金属块12与电路板树脂的结合力。
本发明的实施例中，微连段13的长度L1优选为0.02mm～0.3mm，更优选为0.05mm～0.2mm，这可以使得导热金属块12与金属支撑网格11之间具有适当的连接强度，既便于加工及转运过程中导热金属块12与金属支撑网格11保持为一个整体，又有利于使用导热金属块12时将其从金属支撑网格11中分离。
本发明的实施例中，相邻网格孔111之间的最小间距L2优选为0.5mm～2mm，更优选为0.8mm～1.5mm，从而使得金属支撑网格11能够对导热金属块12进行有效支撑，便于激光切割后对金属支撑网格11中的全部导热金属块12进行批量化后加工(例如研磨)。
优选的，在激光切割后对金属板1的上表面和下表面进行研磨，以去除激光切割时产生的批锋，并提高导热金属块12上表面和下表面的平整度。加工过程中所有导热金属块12始终与金属支撑网格11是一个整体，便于进行导热金属块12的批量化加工，能够显著提高加工效率；加工完成后，稍加外力(例如手工或机械挤压)即可使微连段13断裂，将导热金属块12从金属支撑网格11中分离。
导热金属块拼板实施例2
图3是本发明导热金属块拼板实施例2的主视图。请参阅图3，导热金属拼板实施例2中，每个导热金属块12与金属支撑网格11之间具有两个微连段13，该两个微连段13分别设置在导热金属块12的两个相对侧面。在本发明的其他实施例中，矩形导热金属块12的每个侧面都可以与金属支撑网格11具有微连段13。
需说明的是，虽然图示的导热金属块12具有矩形轮廓，但在本发明的其他实施例中，导热金属块可以具有其他的形状，例如可以是圆形，本发明对导热金属块的外形并不作任何限制。
导热金属块拼板实施例3
图4是本发明导热金属块拼板实施例3的主视图，图5是图4的A-A剖视图。如图4和5所示，导热金属拼板实施例3中，导热金属块12的上表面具有凹陷部121，凹陷部121环绕导热金属块12的全部边缘设置。在本发明的其他一些实施例中，凹陷部121可以仅形成在导热金属块12的局部边缘；在本发明的其他一些实施例中，导热金属块12的上表面和下表面可以均设置凹陷部121。
为了得到具有凹陷部121的导热金属块12，如图6所示，一种实施方式是在激光切割前，采用化学蚀刻的方法在金属板1的预定区域形成凹陷部121，然后根据导热金属块12的外形对金属板1进行激光切割，激光切割路径如图6中虚线所示。
如图7所示，为了得到具有凹陷部121的导热金属块12，另一种实施方式是在激光切割前，采用化学蚀刻的方法在金属板1的预定区域形成凹陷部121’，凹陷部121’延伸到超出导热金属块12的外轮廓，然后根据导热金属块12的外形对金属板1进行激光切割，激光切割路径如图7中虚线所示。
在本发明的其他实施例中，导热金属块12的上表面和/或下表面上的凹陷部可以具有其他的形状和/或结构设计，例如在导热金属块12的上表面蚀刻出凹陷部，使得导热金属块12的上表面侧形成多个导热凸起。
导热金属块拼板实施例4
本发明的其他实施例中，金属支撑网格的每个网格孔内可以具有多个(例如两个或四个)导热金属块，每个网格孔内的多个导热金属块之间可以相互分离或相邻边通过微连段连接，且各个导热金属块均可以与金属支撑网格之间具有微连段。
在例如图8所示的实施例4中，每个网格孔111内具有相互分离的第一导热金属块121和第二导热金属块122，第一导热金属块121和第二导热金属块122与金属支撑网格11之间均具有微连段13。第一导热金属块121和第二导热金属块122的外形可以相同或不同。
本发明的导热金属块除了可以用于埋嵌到电路板中作为导热通道外，还可以用于作为导电通道使用。
虽然本发明以具体实施例揭露如上，但这些具体实施例并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的变化/替换，即凡是依照本发明所做的同等改变，应为本发明的保护范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种导热金属块的加工方法，包括如下步骤：
提供用于形成多个导热金属块的金属板；
按照所述导热金属块的外形对所述金属板进行激光切割，使所述金属板形成金属支撑网格和位于所述金属支撑网格中的多个导热金属块；其中，所述金属支撑网格具有多个阵列分布的网格孔，每个所述网格孔中各具有至少一个所述导热金属块，所述导热金属块与所述金属支撑网格之间具有将二者连接在一起的一个或多个微连段。
2.根据权利要求1所述的加工方法，还包括如下步骤：在激光切割后对所述金属板的上表面和下表面进行研磨。
3.根据权利要求1所述的加工方法，还包括如下步骤：在激光切割前对所述金属板的预定区域进行化学蚀刻，以在所述导热金属块的上表面和/或下表面上形成凹陷部。
4.根据权利要求1所述的加工方法，其中，所述微连段的长度为0.02mm～0.3mm，相邻网格孔之间的最小间距为0.5mm～2mm。
5.根据权利要求1所述的加工方法，其中，所述导热金属块与所述金属支撑网格之间具有两个微连段，该两个微连段分别设置在所述导热金属块的相对两侧。
6.一种导热金属块拼板，包括金属支撑网格以及设置在所述金属支撑网格中的多个导热金属块，所述金属支撑网格具有多个阵列分布的网格孔，每个所述网格孔中各具有至少一个所述导热金属块，所述导热金属块与所述金属支撑网格之间具有将二者连接在一起的一个或多个微连段。
7.根据权利要求6所述的导热金属块拼板，其中，所述导热金属块与所述金属支撑网格之间具有两个微连段，该两个微连段分别设置在所述导热金属块的相对两侧。
8.根据权利要求6所述的导热金属块拼板，其中，所述微连段的长度为0.02mm～0.3mm，相邻网格孔之间的最小间距为0.5mm～2mm。
9.根据权利要求6所述的导热金属块拼板，其中，所述导热金属块的侧表面的粗糙度为5μm～30μm。
10.根据权利要求6所述的导热金属块拼板，其中，所述导热金属块的上表面和/或下表面上具有凹陷部，所述凹陷部环绕所述导热金属块的局部或全部边缘设置。
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