CN114007324A - 一种高导热pcb板及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高导热PCB板，属于线路板散热技术领域。包括含有陶瓷粉的PTFE材料的PCB板本体，PCB板本体由内层芯板、半固化片及外层芯板经压合形成，PCB板本体开设有锥形孔，锥形孔内设置有锥形高导热金属块，锥形高导热金属块的顶端设置有沉头槽，沉头槽内设置有高功率元器件，高功率元器件与锥形高导热金属块之间设置有锡膏，锥形高导热金属块的底部沿着锥面设置有翅片，锥形高导热金属块的底面与PCB板本体的下表面平齐，锥形高导热金属块的底面和PCB板本体的下表面覆有高导热纳米碳铜箔；高导热纳米碳铜箔的底面设置有散热片。本发明平整度好、电磁兼容性好，散热效果极佳，适合用于含有高功率元器件的装置散热。
Description
技术领域
本发明涉及线路板散热技术领域，具体为一种高导热PCB板及其加工方法。
背景技术
随着高频电子讯号的广泛使用，在印刷电路板(PCB)上芯片的元器件所产生的热量，尤其是大功率元器件工作时产生的热量会对元器件造成很大的损害，需要利用散热或冷却方法帮助将热能排出，因此一个在PCB板上设计一种切实有效的散热方法将芯片运行过程中产生的高热量随时有效的散发出去就很有必要了。传统的方法是在整个电路板的背面附着一块体积很大的金属散热基板，其针对性不强，电信号传输损失较大；且该方法生产过程中的焊接工艺复杂，制作出的PCB板体积较大，增大了设备整机所占的空间。
因此，如何提供一种结构简单，高导热的PCB板，成为本领域人员需要考虑的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高导热PCB板及其加工方法，本发明结构简单，导热性好，导热材料可与PCB板的内层电路进行电性连接，实现内层电路接地的需求，以及将热通过内层电路进行发散，增强散热能力。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高导热PCB板，包括含有陶瓷粉的PTFE材料的PCB板本体，所述PCB板本体由内层芯板、半固化片及外层芯板经压合形成，所述PCB板本体开设有锥形孔，所述锥形孔内设置有锥形高导热金属块，所述锥形高导热金属块的顶端设置有沉头槽，所述沉头槽内设置有高功率元器件，所述高功率元器件与锥形高导热金属块之间设置有锡膏，所述锥形高导热金属块的底部沿着锥面设置有翅片，所述锥形高导热金属块的底面与所述PCB板本体的下表面平齐，所述锥形高导热金属块的底面和所述PCB板本体的下表面覆有高导热纳米碳铜箔；所述高导热纳米碳铜箔的底面设置有散热片。
进一步的，还包括导通孔，所述导通孔为电镀通孔；所述散热片覆盖所述导通孔，所述PCB板本体的四周相对的开设有安装孔。
进一步的，所述PCB板本体表面设置有散热槽，所述PCB板本体的上表面覆盖有纳米碳散热膜。
一种高导热PCB板的加工方法，包含以下步骤：
S1.选择PTFE材质的基板，所述基板中陶瓷粉占浆料总重量的40％-60％，并对其进行开料和烤板处理；
S2.在内层芯板、半固化片及外层芯板上欲埋入锥形高导热金属块的位置处开设通孔，所述通孔依据锥形高导热金属块的锥面尺寸呈阶梯式依次变化，以形成埋设锥形高导热金属块的收容槽钻带，且内层芯板、半固化片及外层芯板具有相匹配的定位孔；
S3.提供导热材料，通过精车和精雕的方式将该导热材料制作成锥形高导热金属块；
S4.裁切与所述基板同等尺寸的冷冲盖板和垫板，并将所述冷冲盖板、基板和垫板依次叠置固定在一起，形成待钻孔板；
S5.对待钻孔板进行钻孔加工，并在PCB板本体上对应锥形高导热金属块的埋入部钻通孔，所述通孔贯穿外层芯板、内层芯板及锥形高导热金属块的埋入部，所述形成的通孔为锥形孔；
S6.对PCB板本体上表面进行铣槽处理，并进行清洁；
S7.将锥形高导热金属块置于锥形孔内，以便于压合成PCB板，锥形高导热金属块的埋入部未贯穿一侧的外层芯板及部分内层芯板；
S8.利用半固化片流胶粘接锥形高导热金属块于锥形孔内，该PCB板具有元件面及焊接面；
S9.在通孔的孔壁进行沉铜以镀上一铜镀层，通过所述铜镀层将内层芯板及外层芯板的导电层与锥形高导热金属块3进行导热及导电连接；
S10.对PCB板进行加工，制作成PCB板成品。
进一步的，步骤10中对PCB板进行加工还包括将高功率元器件焊接于PCB板元件面侧的锥形高导热金属块表面上，高功率元器件的埋入部放置于锥形高导热金属块顶端的沉头槽中。
进一步的，所述锥形高导热金属块与锥形孔为过盈配合。
进一步的，所述锥形高导热金属块的材料选自铜或者铝合金。
本发明的有益效果为：
1.本发明的PCB板为含有陶瓷粉的PTFE材质制作，硬度大、平整度好、电磁兼容性好，陶瓷粉的加入提高了PTFE材质的散热效果。
2.锥形高导热金属块的设置，能够及时将高功率元器件自身产生的热量通过高导热金属块传递出去，提高了PCB板的散热性能，沉头槽的设置，增加了高功率元器件与锥形高导热金属块的接触面积，锥形面的设计，增加了锥形高导热金属块与PCB板及高导热纳米碳铜箔的接触面积，提高了散热效果，翅片的设置，能够使锥形高导热金属块与PCB板有效结合，翅片间的缝隙保证了压装过程中锥形高导热金属块翅片发生形变时存在预留空间，散热片的设置，能够使热量有效传递出去。
3.导通孔的设置，使高功率元器件产生的部分热量可以通过金属层传递至导通孔中，进而传递至散热片实现散热。
4.散热槽和纳米碳散热膜能够使PCB板上表面的热量有效传递出去，进而实现散热。
附图说明
图1为本发明放置锥形高导热金属块后剖视图。
图2为本发明未放置锥形高导热金属块剖视图。
图3为本发明锥形高导热金属块结构示意图。
其中，1-PCB板本体；2-锥形孔；3-锥形高导热金属块；4-沉头槽；5-高功率元器件；6-锡膏；7-翅片；8-高导热纳米碳铜箔；9-散热片；10-电镀通孔；11-纳米碳散热膜。
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。
实施例1
如图1-3所示，本发明公开了一种高导热PCB板，包括含有陶瓷粉的PTFE材料的PCB板本体1，陶瓷粉占浆料总重量的40％-60％，陶瓷粉的加入，提高了PTFE材质PCB板本体1的散热效果，PCB板本体1由内层芯板、半固化片及外层芯板经压合形成，PCB板本体1开设有锥形孔2，锥形孔2内设置有锥形高导热金属块3，锥形高导热金属块3的顶端设置有沉头槽4，沉头槽4内设置有高功率元器件5，高功率元器件5与锥形高导热金属块3之间设置有锡膏6，将高功率元器件5置于沉头槽中4，增加了高功率元器件5与锥形高导热金属块3的接触面积，锥形面的设计，增加了锥形高导热金属块3与PCB板本体1的接触面积，提高了散热效果，锥形高导热金属块3的底部沿着锥面设置有翅片7，锥形高导热金属块3的底面与PCB板本体1的下表面平齐，锥形高导热金属块3的底面和PCB板本体1的下表面覆有高导热纳米碳铜箔8，翅片7的设置，能够使锥形高导热金属块3与PCB板本体1有效结合，将锥形高导热金属块3固定封装在PCB板本体1内，保证了PCB板的结构强度，高导热纳米碳铜箔8具有优异的电磁屏蔽功能，能够抑制干扰，增强PCB板的可靠性及提高产品质量，同时耐高温不吸湿，具有极佳的散热效果，高导热纳米碳铜箔8的底面设置有散热片9，能够有效将高功率元器件5和PCB板本体1的热量传递出去。
本发明还设置有电镀通孔10，散热片9覆盖电镀通孔10，使高功率元器件5产生的部分热量传递至导通孔中，进而传递至散热片9实现散热，为高功率元器件5提供除锥形高导热金属块3以外的第二种散热途径，提高散热效率，PCB板本体1的四周相对的开设有安装孔，PCB板本体1表面设置有散热槽，PCB板本体的1上表面覆盖有纳米碳散热膜11，散热槽和纳米碳散热膜11能够使PCB板本体1上表面的热量有效传递出去，进而实现散热。
实施例2
本发明提供一种高导热PCB板的加工方法，包含以下步骤：
S1.选择PTFE材质的基板，基板中陶瓷粉占浆料总重量的40％-60％，并对其进行开料和烤板处理；
S2.在内层芯板、半固化片及外层芯板上欲埋入锥形高导热金属块3的位置处开设通孔，通孔依据锥形高导热金属块3的锥面尺寸呈阶梯式依次变化，以形成埋设锥形高导热金属块3的收容槽钻带，且内层芯板、半固化片及外层芯板具有相匹配的定位孔，收容槽钻带的设置，方便后续的钻孔，避免了由于PTFE材质机械性能差而导致后续孔口时披峰和崩孔的情况发生；
S3.提供导热材料，通过精车和精雕的方式将该导热材料制作成锥形高导热金属块3，锥形高导热金属块3的材料选自铜或者铝合金；
S4.裁切与所述基板同等尺寸的冷冲盖板和垫板，并将所述冷冲盖板、基板和垫板依次叠置固定在一起，形成待钻孔板，冷冲盖板和垫板的设置，不仅有效解决了钻孔孔口披峰和崩孔的问题，提高PCB板1制造端制作此类产品的良率，有效提高客户使用产品的可靠性及寿命，降低使用的风险；
S5.对待钻孔板进行钻孔加工，并在PCB板本体1上对应锥形高导热金属块3的埋入部钻通孔，通孔贯穿外层芯板、内层芯板及锥形高导热金属块的埋入部，形成的通孔为锥形孔2；
S6.对PCB板本体1上表面进行铣槽处理，并进行清洁；
S7.将锥形高导热金属块3通过外力置于锥形孔2内，以便于压合成PCB板，翅片7的设置，能够使锥形高导热金属块3与PCB板有效结合，翅片7间的缝隙保证了压装过程中锥形高导热金属块翅片发生形变时存在预留空间，锥形高导热金属块3的埋入部未贯穿一侧的外层芯板及部分内层芯板；
S8.利用半固化片流胶粘接锥形高导热金属块3于锥形孔2内，该PCB板具有元件面及焊接面；
S9.在通孔的孔壁进行沉铜以镀上一铜镀层，通过铜镀层将内层芯板及外层芯板的导电层与锥形高导热金属块3进行导热及导电连接；
S10.对PCB板进行加工，包括将高功率元器件5焊接于PCB板本体1元件面侧的锥形高导热金属块3表面上，高功率元器件5的埋入部放置于锥形高导热金属块3顶端的沉头槽4中，其中锥形高导热金属块3通过翅片7压入锥形孔2中，锥形高导热金属块3与锥形孔2为过盈配合，将其制作成PCB板成品。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种高导热PCB板，其特征在于：包括含有陶瓷粉的PTFE材料的PCB板本体，所述PCB板本体由内层芯板、半固化片及外层芯板经压合形成，所述PCB板本体开设有锥形孔，所述锥形孔内设置有锥形高导热金属块，所述锥形高导热金属块的顶端设置有沉头槽，所述沉头槽内设置有高功率元器件，所述高功率元器件与锥形高导热金属块之间设置有锡膏，所述锥形高导热金属块的底部沿着锥面设置有翅片，所述锥形高导热金属块的底面与所述PCB板本体的下表面平齐，所述锥形高导热金属块的底面和所述PCB板本体的下表面覆有高导热纳米碳铜箔；所述高导热纳米碳铜箔的底面设置有散热片。
2.如权利要求1所述的一种高导热PCB板，其特征在于，还包括导通孔，所述导通孔为电镀通孔；所述散热片覆盖所述导通孔，所述PCB板本体的四周相对的开设有安装孔。
3.如权利要求1所述的一种高导热PCB板，其特征在于，所述PCB板本体表面设置有散热槽，所述PCB板本体的上表面覆盖有纳米碳散热膜。
4.一种高导热PCB板的加工方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1.选择PTFE材质的基板，所述基板中陶瓷粉占浆料总重量的40％-60％，并对其进行开料和烤板处理；
S2.在内层芯板、半固化片及外层芯板上欲埋入锥形高导热金属块的位置处开设通孔，所述通孔依据锥形高导热金属块的锥面尺寸呈阶梯式依次变化，以形成埋设锥形高导热金属块的收容槽钻带，且内层芯板、半固化片及外层芯板具有相匹配的定位孔；
S3.提供导热材料，通过精车和精雕的方式将该导热材料制作成锥形高导热金属块；
S4.裁切与所述基板同等尺寸的冷冲盖板和垫板，并将所述冷冲盖板、基板和垫板依次叠置固定在一起，形成待钻孔板；
S5.对待钻孔板进行钻孔加工，并在PCB板本体上对应锥形高导热金属块的埋入部钻通孔，所述通孔贯穿外层芯板、内层芯板及锥形高导热金属块的埋入部，所述形成的通孔为锥形孔；
S6.对PCB板本体上表面进行铣槽处理，并进行清洁；
S7.将锥形高导热金属块置于所述锥形孔内，以便于压合成PCB板，锥形高导热金属块的埋入部未贯穿一侧的外层芯板及部分内层芯板；
S8.利用半固化片流胶粘接锥形高导热金属块于锥形孔内，该PCB板具有元件面及焊接面；
S9.在所述通孔的孔壁进行沉铜以镀上一铜镀层，通过所述铜镀层将内层芯板及外层芯板的导电层与锥形高导热金属块进行导热及导电连接；
S10.对PCB板进行加工，制作成PCB板成品。
5.如权利要求4所述的一种高导热PCB板的制作方法，其特征在于，步骤10中对PCB板进行加工还包括将高功率元器件焊接于PCB板元件面侧的锥形高导热金属块表面上，高功率元器件的埋入部放置于锥形高导热金属块顶端的沉头槽中。
6.如权利要求4所述的一种高导热PCB板的制作方法，其特征在于，所述锥形高导热金属块通过翅片压入锥形孔中，所述锥形高导热金属块与锥形孔为过盈配合。
7.如权利要求4所述的埋入式高导热PCB板的制作方法，其特征在于，所述锥形高导热金属块的材料选自铜或者铝合金。
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