CN113038696B - 一种汽车用高耐弯性电路板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种汽车用高耐弯性电路板及其制备方法，电路板包括有设置在中部的刚性耐弯板，刚性耐弯板的上下外表面贴附有挠性半固化片，挠性半固化片的上下外表面上贴附有蜂窝散热薄板；蜂窝散热薄板的上下外表面设置有挠性铜线板，挠性铜线板的外表面设置有保护膜层，刚性耐弯板分为若干个方形耐弯板块，方形耐弯板块之间设置有缓冲凹槽，缓冲凹槽内部设置有弹性连接筋。本发明设计的汽车用高耐弯性电路板采用弹性好的刚性耐弯树脂制成基板，并设置有缓冲凹槽和弹性连接筋，进而显著提升电路板的挠性，改变电路板的弹性、柔性和耐弯折性，提高电路板的使用寿命，耐弯180°，累计次数10万次不断裂，进而提高电路板的实用性和创造性。

Description

一种汽车用高耐弯性电路板及其制备方法
技术领域
本发明涉及电路板制作技术领域，具体涉及一种汽车用高耐弯性电路板及其制备方法。
背景技术
电路板的名称有陶瓷电路板，氧化铝陶瓷电路板，氮化铝陶瓷电路板，铝基板，高频板，厚铜板，阻抗板，软硬结合板，超薄线路板，印刷电路板等，电路板使电路迷你化、直观化，对于固定电路的批量生产和优化用电器用电器布局起重要作用。
随着电子产品逐步要求轻、薄、短、小化，使得印制板朝着高精度、细线化、高密度的SMT组装机满足环保要求的方向发展，印制板可分为反面、双面和多层等，其中双面与多层有一个共同点，就是两者需要导体连接其层面，为层面之间进行导体互连的普通工艺，就是在印制板上的各指定点先冲孔或钻孔，然后在孔壁的周围形成导体层，该导体层就会在各层之间制造电气触点形成回路。
挠性线路板又称为柔性印制电路板，或称软性印制电路板，是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路。柔性电路提供优良的电性能，能满足更小型和更高密度安装的设计需要，也有助于减少组装工序和增强可靠性。柔性电路板是满足电子产品小型化和移动要求的唯一解决方法。柔性电路板可大大缩小电子产品的体积和重量，适用电子产品向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要。
传统的挠性耐弯折印制电路板虽然具有一定的柔韧性，但频繁弯折仍存在断裂风险，使用寿命短，第三方面，线路层工作产生的热量，聚集在电路板内无无法发散出来，导致线路层由于温度过高而老化，进一步造成柔性电路板使用寿命短。
针对上述问题，为提高电路板的耐弯折性和柔韧性，防止电路板在使用的过程中发生断裂，延长电路板的使用寿命，增加电路板的散热效果，防止温度过高发生老化现象，降低使用成本，增加电路板的强度，提高电路板的稳定性。
发明内容
本发明为了解决上述的技术问题，提供一种汽车用高耐弯性电路板，通通过刚性耐弯材料制成基板，基板内部设置缓冲凹槽和弹性连接筋，提高电路板的耐弯性，所有板层均具有挠性和耐弯性，耐弯180°，累计次数10万次不断裂，通过碳浆导通上下铜线板，通过散热板和散热孔的配合提高电路板的散热效果。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种汽车用高耐弯性电路板，电路板包括有设置在中部的刚性耐弯板，刚性耐弯板的上下外表面贴附有挠性半固化片，挠性半固化片的上下外表面上贴附有蜂窝散热薄板；蜂窝散热薄板的上下外表面设置有挠性铜线板，挠性铜线板的外表面设置有保护膜层，刚性耐弯板分为若干个方形耐弯板块，方形耐弯板块之间设置有缓冲凹槽，缓冲凹槽内部设置有弹性连接筋。
作为优选的，刚性耐弯板内部设置有大小不一的气泡腔，气泡腔填充整个刚性耐弯板。
作为优选的，刚性耐弯板设置为“H”型结构，在刚性耐弯板的两侧设置有挠性固定架；挠性固定架紧固在刚性耐弯板的两端，并与保护膜层的两端平齐连接。
作为优选的，电路板的内部设置有若干个贯穿孔，贯穿孔的壁面上涂附有导电碳浆层，导电碳浆层连接上下层的挠性铜线板。
作为优选的，贯穿孔的四周设置有散热孔，散热孔贯穿蜂窝散热薄板、挠性铜线板和保护膜层。
作为优选的，刚性耐弯板由树脂胶和有机纤维构成，树脂胶包括有聚酰亚胺15～25％、聚四氟乙烯15～20％、MDI改性无溴树脂10～30％、碳纤维改性高弹性聚乙烯20～35％、改性氧化石墨烯5～10％、丙酮20～40％和4-甲基咪唑2～5％。
作为优选的，有机纤维包括有聚酯纤维10～25％、尼龙纤维10～20％、聚乙烯醇缩甲醛纤维5～15％、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维10～20％、聚氨酯弹性纤维15～30％、聚酰胺纤维10～15％和碳纤维改性高弹性聚乙烯纤维20～35％。
作为优选的，弹性连接筋由树脂胶和混合纤维构成，弹性连接筋的树脂胶与刚性耐弯板的树脂胶相同，混合纤维包括有3J9(2Cr19Ni9Mo)合金纤维10～15％、编织碳纤维20～30％和碳纤维改性高弹性聚乙烯纤维50～60％。
一种如上所述的汽车用高耐弯性电路板的制备方法，具体步骤如下：
1).制备树脂胶：开启调胶槽的冰水循环系统，冰水温度设定0～10℃。加入聚酰亚胺、聚四氟乙烯、MDI改性无溴树脂和碳纤维改性高弹性聚乙烯，搅拌100～150min至树脂完全溶解于丙酮中；
往溶解后的混料中加入改性氧化石墨烯，开启均质机及剪力机循环搅拌60～90min，并过分子筛压滤桶，吸附并过滤混料中的大颗粒；
往过滤后混料中加入4-甲基咪唑，然后循环搅拌45～90min，调制完成得到树脂胶液；
2).制作弹性连接筋：将混合纤维摆放整齐，保持直径不超过3mm，并将杂乱的混合纤维进行切除，保持混合纤维长短一致，将混合纤维浸没于树脂液中，树脂液填满混合纤维之间的空隙，置于烤箱中烘烤，烘烤温度为60～120℃，烘烤时间为5～20min，得到弹性连接筋；
3).制作刚性耐弯板：将有机纤维和弹性连接筋摆放整齐，有机纤维摆放在在最外层，弹性连接筋在最中间位置，并将杂乱的有机纤维进行切除，保持有机纤维长短一致；
先将树脂液进行发泡处理，保证树脂液中气泡均匀，将发泡后的树脂胶浇灌在有机纤维上并完全浸没有机纤维之间的空隙，并将有机纤维和树脂胶进行压片成型为薄板，薄板中存在大量的气泡腔，并在刚性耐弯板上开设出缓冲凹槽，而不破坏弹性连接筋，置于烤箱中烘烤，烘烤温度为60～120℃，烘烤时间为5～20min，得到刚性耐弯板；
4).制作碳浆层：将准备好的带有弹性连接筋的刚性耐弯板、挠性半固化片、蜂窝散热薄板和准备好的铜线板叠放好，通过热压机在200～250℃热压成型，得到多层板，并在铜线板上开设贯穿孔，并打磨抛光，并将导电碳浆涂附在贯穿孔的内壁面上，形成导电碳浆层；
5).制作电路板：在步骤4得到的多层板的两端安装挠性固定架，并将所需要的元器件焊接在铜线板的表面，并在多层板的上表面涂附透明的保护膜层，置于烤箱中烘烤，烘烤温度为60～80℃，烘烤时间为5～20min，得到电路板，再在电路板的上下表面设置围绕在贯穿孔附近的散热孔，散热孔贯穿蜂窝散热薄板、铜线板和保护膜层，打磨抛光后得到汽车用高耐弯性电路板。
本发明的有益效果：本发明设计的汽车用高耐弯性电路板采用弹性好的刚性耐弯树脂制成基板，并设置有缓冲凹槽和弹性连接筋，进而显著提升电路板的挠性，改变电路板的弹性、柔性和耐弯折性，提高电路板的使用寿命，耐弯180°，累计次数10万次不断裂，通过在电路板上开设贯穿孔，将碳浆附着于贯穿孔内壁面上，使得上下铜线板穿过基板、散热板和半固化板进行导通，实现电路板的上下导通，在节约电路板设计面积的同时，增设散热板和散热孔显著提高电路板的散热效果，避免电路板由于集热而破坏电路板的结构，进而提高电路板的实用性和创造性，具有良好的市场前景和应用价值。
附图说明
图1为本发明汽车用高耐弯性电路板的横截面结构示意图。
图2为本发明汽车用高耐弯性电路板的俯视结构示意图。
图中：1、刚性耐弯板；2、挠性半固化片；3、蜂窝散热薄板；4、挠性铜线板；5、缓冲凹槽；6、弹性连接筋；7、气泡腔；8、挠性固定架；9、保护膜层；10、贯穿孔；11、导电碳浆层；12、散热孔。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-2所示，一种汽车用高耐弯性电路板，电路板包括有设置在中部的刚性耐弯板1，刚性耐弯板1的上下外表面贴附有挠性半固化片2，挠性半固化片2的上下外表面上贴附有蜂窝散热薄板3；蜂窝散热薄板3的上下外表面设置有挠性铜线板4，挠性铜线板4的外表面设置有保护膜层9，刚性耐弯板1分为若干个方形耐弯板块，方形耐弯板块之间设置有缓冲凹槽5，缓冲凹槽5内部设置有弹性连接筋6。
进一步地，刚性耐弯板1内部设置有大小不一的气泡腔7，气泡腔7填充整个刚性耐弯板1。
进一步地，刚性耐弯板1设置为“H”型结构，在刚性耐弯板1的两侧设置有挠性固定架8。
更进一步地，挠性固定架8紧固在刚性耐弯板1的两端，并与保护膜层9的两端平齐连接。
进一步地，电路板的内部设置有若干个贯穿孔10，贯穿孔10的壁面上涂附有导电碳浆层11，导电碳浆层11连接上下层的挠性铜线板4。
进一步地，贯穿孔10的四周设置有散热孔12，散热孔12贯穿蜂窝散热薄板3、挠性铜线板4和保护膜层9。
进一步地，刚性耐弯板1由树脂胶和有机纤维构成，树脂胶包括有聚酰亚胺15％、聚四氟乙烯15％、MDI改性无溴树脂10％、碳纤维改性高弹性聚乙烯30％、改性氧化石墨烯5％、丙酮20％和4-甲基咪唑5％。
更进一步地，有机纤维包括有聚酯纤维15％、尼龙纤维10％、聚乙烯醇缩甲醛纤维5％、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维10％、聚氨酯弹性纤维15％、聚酰胺纤维10％和碳纤维改性高弹性聚乙烯纤维35％。
进一步地，弹性连接筋6由树脂胶和混合纤维构成，弹性连接筋6的树脂胶与刚性耐弯板1的树脂胶相同，混合纤维包括有3J9(2Cr19Ni9Mo)合金纤维15％、编织碳纤维25％和碳纤维改性高弹性聚乙烯纤维60％。
一种汽车用高耐弯性电路板的制备方法，具体步骤如下：
1).制备树脂胶：开启调胶槽的冰水循环系统，冰水温度设定0℃。加入聚酰亚胺、聚四氟乙烯、MDI改性无溴树脂和碳纤维改性高弹性聚乙烯，搅拌150min至树脂完全溶解于丙酮中；
往溶解后的混料中加入改性氧化石墨烯，开启均质机及剪力机循环搅拌90min，并过分子筛压滤桶，吸附并过滤混料中的大颗粒；
往过滤后混料中加入4-甲基咪唑，然后循环搅拌90min，调制完成得到树脂胶液；
2).制作弹性连接筋：将混合纤维摆放整齐，保持直径不超过3mm，并将杂乱的混合纤维进行切除，保持混合纤维长短一致，将混合纤维浸没于树脂液中，树脂液填满混合纤维之间的空隙，置于烤箱中烘烤，烘烤温度为120℃，烘烤时间为10min，得到弹性连接筋6；
3).制作刚性耐弯板：将有机纤维和弹性连接筋6摆放整齐，有机纤维摆放在在最外层，弹性连接筋6在最中间位置，并将杂乱的有机纤维进行切除，保持有机纤维长短一致；
先将树脂液进行发泡处理，保证树脂液中气泡均匀，将发泡后的树脂胶浇灌在有机纤维上并完全浸没有机纤维之间的空隙，并将有机纤维和树脂胶进行压片成型为薄板，薄板中存在大量的气泡腔7，并在刚性耐弯板1上开设出缓冲凹槽5，而不破坏弹性连接筋6，置于烤箱中烘烤，烘烤温度为120℃，烘烤时间为15min，得到刚性耐弯板1；
4).制作碳浆层：将准备好的带有弹性连接筋6的刚性耐弯板1、挠性半固化片2、蜂窝散热薄板3和准备好的铜线板4叠放好，通过热压机在250℃热压成型，得到多层板，并在铜线板4上开设贯穿孔10，并打磨抛光，并将导电碳浆涂附在贯穿孔10的内壁面上，形成导电碳浆层11；
5).制作电路板：在步骤4得到的多层板的两端安装挠性固定架8，并将所需要的元器件焊接在铜线板4的表面，并在多层板的上表面涂附透明的保护膜层9，置于烤箱中烘烤，烘烤温度为80℃，烘烤时间为20min，得到电路板，再在电路板的上下表面设置围绕在贯穿孔10附近的散热孔12，散热孔12贯穿蜂窝散热薄板3、铜线板4和保护膜层9，打磨抛光后得到汽车用高耐弯性电路板。
实施例2
刚性耐弯板1由树脂胶和有机纤维构成，树脂胶包括有聚酰亚胺25％、聚四氟乙烯15％、MDI改性无溴树脂10％、碳纤维改性高弹性聚乙烯20％、改性氧化石墨烯5％、丙酮20％和4-甲基咪唑5％。
有机纤维包括有聚酯纤维10％、尼龙纤维10％、聚乙烯醇缩甲醛纤维5％、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维10％、聚氨酯弹性纤维30％、聚酰胺纤维10％和碳纤维改性高弹性聚乙烯纤维25％。
弹性连接筋6由树脂胶和混合纤维构成，弹性连接筋6的树脂胶与刚性耐弯板1的树脂胶相同，混合纤维包括有3J9(2Cr19Ni9Mo)合金纤维15％、编织碳纤维30％和碳纤维改性高弹性聚乙烯纤维55％。
一种汽车用高耐弯性电路板的制备方法，具体步骤如下：
1).制备树脂胶：开启调胶槽的冰水循环系统，冰水温度设定10℃。加入聚酰亚胺、聚四氟乙烯、MDI改性无溴树脂和碳纤维改性高弹性聚乙烯，搅拌100min至树脂完全溶解于丙酮中；
往溶解后的混料中加入改性氧化石墨烯，开启均质机及剪力机循环搅拌90min，并过分子筛压滤桶，吸附并过滤混料中的大颗粒；
往过滤后混料中加入4-甲基咪唑，然后循环搅拌90min，调制完成得到树脂胶液；
2).制作弹性连接筋：将混合纤维摆放整齐，保持直径不超过3mm，并将杂乱的混合纤维进行切除，保持混合纤维长短一致，将混合纤维浸没于树脂液中，树脂液填满混合纤维之间的空隙，置于烤箱中烘烤，烘烤温度为100℃，烘烤时间为20min，得到弹性连接筋6；
3).制作刚性耐弯板：将有机纤维和弹性连接筋6摆放整齐，有机纤维摆放在在最外层，弹性连接筋6在最中间位置，并将杂乱的有机纤维进行切除，保持有机纤维长短一致；
先将树脂液进行发泡处理，保证树脂液中气泡均匀，将发泡后的树脂胶浇灌在有机纤维上并完全浸没有机纤维之间的空隙，并将有机纤维和树脂胶进行压片成型为薄板，薄板中存在大量的气泡腔7，并在刚性耐弯板1上开设出缓冲凹槽5，而不破坏弹性连接筋6，置于烤箱中烘烤，烘烤温度为100℃，烘烤时间为20min，得到刚性耐弯板1；
4).制作碳浆层：将准备好的带有弹性连接筋6的刚性耐弯板1、挠性半固化片2、蜂窝散热薄板3和准备好的铜线板4叠放好，通过热压机在200℃热压成型，得到多层板，并在铜线板4上开设贯穿孔10，并打磨抛光，并将导电碳浆涂附在贯穿孔10的内壁面上，形成导电碳浆层11；
5).制作电路板：在步骤4得到的多层板的两端安装挠性固定架8，并将所需要的元器件焊接在铜线板4的表面，并在多层板的上表面涂附透明的保护膜层9，置于烤箱中烘烤，烘烤温度为60℃，烘烤时间为20min，得到电路板，再在电路板的上下表面设置围绕在贯穿孔10附近的散热孔12，散热孔12贯穿蜂窝散热薄板3、铜线板4和保护膜层9，打磨抛光后得到汽车用高耐弯性电路板。
在本发明中，本发明设计的汽车用高耐弯性电路板采用弹性好的刚性耐弯树脂制成基板，并设置有缓冲凹槽和弹性连接筋，进而显著提升电路板的挠性，改变电路板的弹性、柔性和耐弯折性，提高电路板的使用寿命，耐弯180°，累计次数10万次不断裂，通过在电路板上开设贯穿孔，将碳浆附着于贯穿孔内壁面上，使得上下铜线板穿过基板、散热板和半固化板进行导通，实现电路板的上下导通，在节约电路板设计面积的同时，增设散热板和散热孔显著提高电路板的散热效果，避免电路板由于集热而破坏电路板的结构，进而提高电路板的实用性和创造性，具有良好的市场前景和应用价值。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种汽车用高耐弯性电路板，其特征在于，所述电路板包括有设置在中部的刚性耐弯板(1)，刚性耐弯板(1)的上下外表面贴附有挠性半固化片(2)，所述挠性半固化片(2)的上下外表面上贴附有蜂窝散热薄板(3)；
所述蜂窝散热薄板(3)的上下外表面设置有挠性铜线板(4)，挠性铜线板(4)的外表面设置有保护膜层(9)，所述刚性耐弯板(1)分为若干个方形耐弯板块，方形耐弯板块之间设置有缓冲凹槽(5)，所述缓冲凹槽(5)内部设置有弹性连接筋(6)。
2.根据权利要求1所述的汽车用高耐弯性电路板，其特征在于，所述刚性耐弯板(1)内部设置有大小不一的气泡腔(7)，气泡腔(7)填充整个刚性耐弯板(1)。
3.根据权利要求1所述的汽车用高耐弯性电路板，其特征在于，所述刚性耐弯板(1)设置为“H”型结构，在刚性耐弯板(1)的两侧设置有挠性固定架(8)。
4.根据权利要求3所述的汽车用高耐弯性电路板，其特征在于，所述挠性固定架(8)紧固在刚性耐弯板(1)的两端，并与保护膜层(9)的两端平齐连接。
5.根据权利要求1所述的汽车用高耐弯性电路板，其特征在于，所述电路板的内部设置有若干个贯穿孔(10)，贯穿孔(10)的壁面上涂附有导电碳浆层(11)，导电碳浆层(11)连接上下层的挠性铜线板(4)。
6.根据权利要求5所述的汽车用高耐弯性电路板，其特征在于，所述贯穿孔(10)的四周设置有散热孔(12)，散热孔(12)贯穿蜂窝散热薄板(3)、挠性铜线板(4)和保护膜层(9)。
7.根据权利要求1所述的汽车用高耐弯性电路板，其特征在于，所述刚性耐弯板(1)由树脂胶和有机纤维构成，树脂胶包括有聚酰亚胺15～25％、聚四氟乙烯15～20％、MDI改性无溴树脂10～30％、碳纤维改性高弹性聚乙烯20～35％、改性氧化石墨烯5～10％、丙酮20～40％和4-甲基咪唑2～5％，所述树脂胶中所有组分的含量之和为100％。
8.根据权利要求7所述的汽车用高耐弯性电路板，其特征在于，所述有机纤维包括有聚酯纤维10～25％、尼龙纤维10～20％、聚乙烯醇缩甲醛纤维5～15％、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维10～20％、聚氨酯弹性纤维15～30％、聚酰胺纤维10～15％和碳纤维改性高弹性聚乙烯纤维20～35％。
9.根据权利要求1所述的汽车用高耐弯性电路板，其特征在于，所述弹性连接筋(6)由树脂胶和混合纤维构成，弹性连接筋(6)的树脂胶与刚性耐弯板(1)的树脂胶相同，混合纤维包括有3J9(2Cr19Ni9Mo)合金纤维10～15％、编织碳纤维20～30％和碳纤维改性高弹性聚乙烯纤维50～60％。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的汽车用高耐弯性电路板的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体步骤如下：
1).制备树脂胶：开启调胶槽的冰水循环系统，冰水温度设定0～10℃，加入聚酰亚胺、聚四氟乙烯、MDI改性无溴树脂和碳纤维改性高弹性聚乙烯，搅拌100～150min至树脂完全溶解于丙酮中；
往溶解后的混料中加入改性氧化石墨烯，开启均质机及剪力机循环搅拌60～90min，并过分子筛压滤桶，吸附并过滤混料中的大颗粒；
往过滤后混料中加入4-甲基咪唑，然后循环搅拌45～90min，调制完成得到树脂胶液；
2).制作弹性连接筋：将混合纤维摆放整齐，保持直径不超过3mm，并将杂乱的混合纤维进行切除，保持混合纤维长短一致，将混合纤维浸没于树脂液中，树脂液填满混合纤维之间的空隙，置于烤箱中烘烤，烘烤温度为60～120℃，烘烤时间为5～20min，得到弹性连接筋(6)；
3).制作刚性耐弯板：将有机纤维和弹性连接筋(6)摆放整齐，有机纤维摆放在最外层，弹性连接筋(6)在最中间位置，并将杂乱的有机纤维进行切除，保持有机纤维长短一致；
先将树脂液进行发泡处理，保证树脂液中气泡均匀，将发泡后的树脂胶浇灌在有机纤维上并完全浸没有机纤维之间的空隙，并将有机纤维和树脂胶进行压片成型为薄板，薄板中存在大量的气泡腔(7)，并在刚性耐弯板(1)上开设出缓冲凹槽(5)，而不破坏弹性连接筋(6)，置于烤箱中烘烤，烘烤温度为60～120℃，烘烤时间为5～20 min，得到刚性耐弯板(1)；
4).制作碳浆层：将准备好的带有弹性连接筋(6)的刚性耐弯板(1)、挠性半固化片(2)、蜂窝散热薄板(3)和蚀刻后准备好的铜线板(4)叠放好，通过热压机在200～250℃热压成型，得到多层板，并在铜线板(4)上开设贯穿孔(10)，并打磨抛光，并将导电碳浆涂附在贯穿孔(10)的内壁面上，形成导电碳浆层(11)；
5).制作电路板：在步骤4得到的多层板的两端安装挠性固定架(8)，并将所需要的元器件焊接在铜线板(4)的表面，并在多层板的上表面涂附透明的保护膜层(9)，置于烤箱中烘烤，烘烤温度为60～80℃，烘烤时间为5～20min，得到电路板，再在电路板的上下表面设置围绕在贯穿孔(10)附近的散热孔(12)，散热孔(12)贯穿蜂窝散热薄板(3)、铜线板(4)和保护膜层(9)，打磨抛光后得到汽车用高耐弯性电路板。
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