CN115720414B - 一种厚薄膜防打火电路板形成方法 - Google Patents

Abstract

一种厚薄膜防打火电路板形成方法，属于电路板技术领域，包括：第一陶瓷板，其顶面形成导电层；第二陶瓷板，其顶面形成电源层，其底面形成有接地金属层。在第一陶瓷板底面对应导电层的发热区域设置多层散热圈，散热圈与电源层的电路之间具有间隔。由上至下叠合并烧结第一陶瓷板及第二陶瓷板；在导电层的发热区域周侧设置有金属散热孔，金属散热孔与接地金属层相连。导电层上电路具有尖端拐角的部位设置为圆弧结构，圆弧外侧布置多个接地金属孔，接地金属孔与接地金属层连接；电源层上相邻两条电路之间的间距小于或等于0.5μm处，其中一条电路的外侧设有多个金属过孔，金属过孔均与接地金属层连接。本申请方法形成的电路板可有效防止电路打火。

Description

一种厚薄膜防打火电路板形成方法

技术领域

本发明属于电路板技术领域，尤其涉及一种厚薄膜防打火电路板形成方法。

背景技术

随着电子产品向轻、薄、短、小、高密度化和多功能化方向发展，电子电路基板上元件的组装密度和集成度越来越高，工作时单位面积上产生的电压差也越来越大，导致热量瞬时积聚，如果不能及时将这些热量散发出去，电子产品的可靠性和使用寿命就会下降，更严重的将发生电路板打火，漏电流和漏电压超出安全阈值，从而产生安全事故。

由于集成电路的发展趋势是小型化、高功率，这样模块的功率密度就会变大。例如，如果模块电源的功率密度越高，意味着单位体积需要耗散的热量就会越多。如果该区域内积聚的漏电流和漏电压得不到很好的控制，产生的电流和电压不能很好的被释放，那么就会造成模块失配甚至烧毁。

介质板打火产生的原因大概有以下几种：（1）微带传输线中传输的电磁波频率提高后，导体表面流过的高频电流会产生集肤效应，使导体的有限导电面积减小，高频电阻增大，而且沿线各处都存在损耗，形成分布电阻效应；同时高频电流还会在导线周围产生沿线分布的高频磁场，形成分布电感效应，形成漏电流现象；又由于导线间有电压，故导线间存在沿线分布的高频电场，形成分布电容效应，形成漏电压现象，这些效应在微波频段下不能忽略。（2）微波电路基板的接地面与腔体内表面的地接触在一起，不可能实现理想的面接触，肉眼观察时微波电路基板的接地面光滑平整，但实际上表面是凹凸不平的，只有几个点接触。虽然理想情况下导体与导体之间在接触界面的电流是连续的，其电阻就等于导体的体积电阻。然而实际的接触面仅仅是若干个点接触，电流收缩于一点，有效接触面积非常小，导致漏电流过高。

解决漏电流和漏电压过高的方法要从两个方面着手：一是减少功率器件的漏电压，即提高器件的工作效率；二是减少整体结构的漏电流和漏电压瞬时积累，即提高各种结构散热的功效。

发明内容

为解决现有技术不足，本发明提供一种厚薄膜防打火电路板形成方法，且电路基板具有良好的散热效果，能有效减少漏电流和漏电压瞬时积累，同时优化电路结构，可有效降低电路的压降，以减小功率器件的漏电压，从而防止打火。

为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：

一种厚薄膜防打火电路板形成方法，包括：

提供第一陶瓷板，通过厚膜工艺在其顶面形成导电层，用于设置功率器件及集总参数元件；提供第二陶瓷板，通过薄膜工艺在其顶面形成电源层，用于设置分布参数元件，并在其底面通过薄膜工艺形成接地金属层。

在第一陶瓷板底面对应导电层的发热区域设置多层散热圈，散热圈具有良好的导热性能，散热圈与电源层的电路之间具有间隔。

由上至下叠合第一陶瓷板及第二陶瓷板，并经烧结工艺使二者形成整体；在导电层的发热区域周侧设置有金属散热孔，金属散热孔向下依次贯穿第一陶瓷板、电源层及第二陶瓷板，并与接地金属层相连。

导电层上电路具有尖端拐角的部位均设置为圆弧结构，且在圆弧外侧布置多个接地金属孔，接地金属孔均与接地金属层连接；电源层上对应相邻两条电路之间的间距小于或等于0.5μm处，其中一条电路的外侧沿该电路的轨迹等间距设有多个金属过孔，金属过孔均与接地金属层连接。

一种厚薄膜防打火电路板形成方法，包括，提供多块顶面形成有导电层的第一陶瓷板；提供多块顶面形成电源层，且底面形成接地金属层的第二陶瓷板。

在第一陶瓷板底面对应导电层的发热区域设置多层散热圈，散热圈具有良好的导热性能，散热圈与电源层的电路之间具有间隔；

由上至下叠合第一陶瓷板及第二陶瓷板各一块，并经烧结工艺使二者形成多块整体结构的电路基板；将多块电路基板重叠，并在相邻电路基板之间设置陶瓷片，通过烧结，使多块电路基板连为一体。

在导电层的发热区域周侧设置有金属散热孔，金属散热孔向下依次贯穿，并与最底层的接地金属层相连。

导电层上电路具有尖端拐角的部位均设置为圆弧结构，且在圆弧外侧布置多个接地金属孔，接地金属孔均与最底层的接地金属层连接；电源层上对应相邻两条电路之间的间距小于或等于0.5μm处，其中一条电路的外侧沿该电路的轨迹等间距设有多个金属过孔，金属过孔均与最底层的接地金属层连接。

进一步的，导电层的发热区域通过高频电磁仿真计算获得。

进一步的，金属散热孔根据导电层的发热区域的外轮廓轨迹设置。

进一步的，当导电层上电路尖端拐角的角度为90°时，电路外侧相邻接地金属孔之间的间隔角度为45°。

进一步的，散热圈为石墨烯制成，厚度为0.015至0.020mm。

进一步的，在第一陶瓷板顶面形成导电层之后，通过粘接的方式将散热圈连接于第一陶瓷板的底面。

进一步的，第一陶瓷板、第二陶瓷板及陶瓷片均为氮化铝陶瓷。

本发明的有益效果在于：

（1）利用金属散热孔进行热传导，将导电层的发热区域以及散热圈周边的热量传递至接地金属层，并通过接地金属层将热量散发出去，以实现快速散热的目的，继而实现减少整体结构的漏电流和漏电压瞬时积累的目的。

 （2）将导电层电路尖端部位设置为圆弧结构，并同时在圆弧外侧设置接地金属孔；以及，电源层上对应相邻两条电路之间的间距小于或等于0.5μm的部位，其中一条电路的外侧设有多个金属过孔，通过上述结构设计优化电路结构，可有效降低电路的压降，以减小功率器件的漏电压，从而防止打火。

 （3）采用厚膜及薄膜工艺形成多层电路板，可进一步提高电路的集成度和小型化。

附图说明

本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本发明的范围。

图1示出了本申请电路板的一中优选实施例的构造示意图。

图2示出了本申请导电层电路尖端拐角处与接地金属孔的位置关系示意图。

图3示出了本申请电源层相邻精细电路与金属过孔的位置关系示意图。

图4示出了本申请导电层发热区域的一种轮廓以及金属散热孔的布局示意图。

图5示出了本申请散热圈的一种优选结构示意图。

图6示出了本申请导电层发热区域的另一种轮廓及相应的金属散热孔的布局示意图。

图7示出了本申请散热圈的另一种优选结构示意图。

图中标记：第一陶瓷板-1、导电层-11、散热圈-12、金属散热孔-13、接地金属孔-14、第二陶瓷板-2、电源层-21、接地金属层-22、金属过孔-23、陶瓷片-3。

实施方式

 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

如图1至图7所示，一种厚薄膜防打火电路板形成方法，包括：

提供第一陶瓷板1，通过厚膜工艺在其顶面形成导电层11，用于设置功率器件及集总参数元件，如电感、电容、电阻等元器件。

提供第二陶瓷板2，通过薄膜工艺在其顶面形成电源层21，薄膜真空沉积或者溅射技术形成的更加精细的电路，可进一步提高电路的集成度和小型化，用于设置分布参数元件，例如射频传输线等，并在其底面通过薄膜工艺形成接地金属层22。厚膜及薄膜工艺形成的多层电路结构，可设置更多层数的电路，设计走线可以更加灵活，更加有利于电路板的小型化、集成化；

如图4至图7所示，在第一陶瓷板1底面对应导电层11的发热区域设置多层散热圈12，散热圈12具有良好的导热性能，散热圈12与电源层21的电路之间具有间隔，以防止断路，导电层11的发热区域如图4或图6中阴影部位所示，该部位主要用于设置功率器件。

由上至下叠合第一陶瓷板1及第二陶瓷板2，并经烧结工艺使二者形成整体。

具体的，如图4至图7所示，在导电层11的发热区域周侧设置有金属散热孔13，金属散热孔13向下依次贯穿第一陶瓷板1、电源层21及第二陶瓷板2，并与接地金属层22相连，以利用金属散热孔13进行热传导，将导电层11的发热区域以及散热圈12周边的热量传递至接地金属层22，并通过接地金属层22将热量散发出去，以实现快速散热的目的，继而实现减少整体结构的漏电流和漏电压瞬时积累的目的；

如图2所示，导电层11上电路具有尖端拐角的部位均设置为圆弧结构，且在圆弧外侧布置多个接地金属孔14，接地金属孔14均与接地金属层22连接，由于尖端部分在高电压下容易放电打火，而将其设置为圆弧结构，并同时在圆弧外侧设置接地金属孔14，可有效降低尖端位置的压降，以减小功率器件的漏电压，从而防止打火。

如图3所示，电源层21上对应相邻两条电路之间的间距小于或等于0.5μm处，其中一条电路的外侧沿该电路的轨迹等间距设有多个金属过孔23，金属过孔23均与接地金属层22连接，通过此种结构设置可降低精细电路该部位的压降，以减小功率器件的漏电压，从而防止打火。

优选的，导电层11的发热区域通过高频电磁仿真计算获得，具体可使用HFSS、ADS等系统软件，把电路板结构和芯片的等效电路导入，便可以获得热场分布，从而获知导电层11的发热区域，如图4、图6所示，发热区域可以为矩形或是类圆形结构。

优选的，金属散热孔13根据导电层11的发热区域的外轮廓轨迹设置，具体的图4所示，当发热区域为矩形结构时，金属散热孔13也呈矩形结构分布于散热区域周边；如图6所示，当散热区域为椭圆形时，金属散热孔13也呈椭圆形结构分布于散热区域周边，依次来缩短热传导的距离，从而加快散热。

优选的，如图2所示，当导电层11上电路尖端拐角的角度为90°时，电路外侧相邻接地金属孔14之间的间隔角度为45°，并且以圆弧结构的圆心为基准点，即相邻两个接地金属孔14与圆弧结构的圆心之间的连线夹角为45°，以此使线路尖端拐角处电路压降更加平衡。

优选的，散热圈12为石墨烯制成，厚度为0.015至0.020mm。在第一陶瓷板1顶面形成导电层11之后，通过粘接的方式将散热圈12连接于第一陶瓷板1的底面。

 优选的，第一陶瓷板1、第二陶瓷板2及陶瓷片3均为氮化铝陶瓷，其导热率为170W/m.k具有良好的导热性。

实施例2

如图1所示，一种多层厚薄膜防打火电路板。包括多块顶面通过厚膜工艺形成有导电层11的第一陶瓷板1；多块顶面通过薄膜工艺形成有电源层21，且底面形成接地金属层22的第二陶瓷板2。

在第一陶瓷板1底面对应导电层11的发热区域设置多层散热圈12，散热圈12具有良好的导热性能，散热圈12与电源层21的电路之间具有间隔。

由上至下叠合第一陶瓷板1及第二陶瓷板2各一块，并经烧结工艺使二者形成多块整体结构的电路基板。

如图1所示。多块电路基板重叠，并在相邻电路基板之间设置陶瓷片3，通过烧结，使多块电路基板连为一体，形成多层结构的防打火电路板。

具体的，如图4至图7所示，在导电层11的发热区域周侧设置有金属散热孔13，金属散热孔13向下依次贯穿，并与最底层的接地金属层22相连。

如图2所示，导电层11上电路具有尖端拐角的部位均设置为圆弧结构，且在圆弧外侧布置多个接地金属孔14，接地金属孔14均与最底层的接地金属层22连接。

如图3所示，电源层21上对应相邻两条电路之间的间距小于或等于0.5μm处，其中一条电路的外侧沿该电路的轨迹等间距设有多个金属过孔23，金属过孔23均与最底层的接地金属层22连接。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种厚薄膜防打火电路板形成方法，其特征在于，包括：

提供第一陶瓷板（1），通过厚膜工艺在其顶面形成导电层（11），用于设置功率器件及集总参数元件；

提供第二陶瓷板（2），通过薄膜工艺在其顶面形成电源层（21），用于设置分布参数元件，并在其底面通过薄膜工艺形成接地金属层（22）；

在第一陶瓷板（1）底面对应导电层（11）的发热区域设置多层散热圈（12），散热圈（12）具有良好的导热性能，散热圈（12）与电源层（21）的电路之间具有间隔；

由上至下叠合第一陶瓷板（1）及第二陶瓷板（2），并经烧结工艺使二者形成整体；

在导电层（11）的发热区域周侧设置金属散热孔（13），金属散热孔（13）向下依次贯穿第一陶瓷板（1）、电源层（21）及第二陶瓷板（2），并与接地金属层（22）相连；

导电层（11）上电路具有尖端拐角的部位均设置为圆弧结构，且在圆弧外侧布置多个接地金属孔（14），接地金属孔（14）均与接地金属层（22）连接；

电源层（21）上对应相邻两条电路之间的间距小于或等于0.5μm处，其中一条电路的外侧沿该电路的轨迹等间距设有多个金属过孔（23），金属过孔（23）均与接地金属层（22）连接。

2.根据权利要求1所述的一种厚薄膜防打火电路板形成方法，其特征在于，导电层（11）的发热区域通过高频电磁仿真计算获得。

3.根据权利要求1所述的一种厚薄膜防打火电路板形成方法，其特征在于，金属散热孔（13）根据导电层（11）的发热区域的外轮廓轨迹设置。

4.根据权利要求1所述的一种厚薄膜防打火电路板形成方法，其特征在于，当导电层（11）上电路尖端拐角的角度为90°时，电路外侧相邻接地金属孔（14）之间的间隔角度为45°，并且以圆弧结构的圆心为基准点。

5.根据权利要求1所述的一种厚薄膜防打火电路板形成方法，其特征在于，散热圈（12）为石墨烯制成，厚度为0.015至0.020mm。

6.根据权利要求1或5所述的一种厚薄膜防打火电路板形成方法，其特征在于，在第一陶瓷板（1）顶面形成导电层（11）之后，通过粘接的方式将散热圈（12）连接于第一陶瓷板（1）的底面。

7.根据权利要求1所述的一种厚薄膜防打火电路板形成方法，其特征在于，第一陶瓷板（1）、第二陶瓷板（2）及陶瓷片（3）均为氮化铝陶瓷。

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