CN116669284A - 一种柔性电路板和电子器件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种柔性电路板和电子器件，柔性电路板包括基板和导电线路层，基板包括散热芯层和包覆散热芯层的基层材料，导电线路层至少设置在基板的一侧。通过上述方式，本申请能够提高柔性电路板的散热效率。

Description

一种柔性电路板和电子器件

技术领域

本申请涉及线路板技术领域，特别是涉及一种柔性电路板和电子器件。

背景技术

电路板因数据处理量不断增加与实时性处理要求提高，电路板产生的温度也日益增高，故其散热需求也日趋重要。具体地，系统进行高频高速运算使得电路板处理器单位时间产生大量热量，如不及时排除热量将引起处理器自身温度的升高，尤其产生的热量无法及时散发而影响其使用性能，甚至造成宕机。现有电路板设计中经常通过加大铜面跟过孔数量来加大散热面积。但是，这种方式与电子产品体积越来越小，集成度越来越高是相悖的，且过孔数量过多容易降低线路板的强度，易产生断裂等。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种柔性电路板和电子器件，能够提高柔性电路板的散热效率。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种柔性电路板，柔性电路板包括基板和导电线路层，基板包括散热芯层和包覆散热芯层的基层材料，导电线路层至少设置在基板的一侧。通过设置散热芯层，能够改善电路板的散热效果，提高散热效率。

在本申请的一实施方式中，基板包括层叠设置的第一基底层、散热芯层和第二基底层，第一基底层和第二基底层完全包裹散热芯层。该实施方式中，基底层可以作为电绝缘保护之用，将散热芯层整体包覆，能够进一步强化散热芯层的电绝缘性，防止散热芯层与电路板上其他电子元件之间产生短路，造成该电路板损坏。

在本申请的一实施方式中，基层材料包括柔性材料。

在本申请的一实施方式中，第一基底层和第二基底层包括聚酰亚胺。

在本申请的一实施方式中，第一基底层和第二基底层的厚度可以为12-25μm，散热芯层的厚度可以为12-25μm。

在本申请的一实施方式中，散热芯层包括金属材料。

在本申请的一实施方式中，散热芯层包括铜层。

在本申请的一实施方式中，导电线路层包括第一导电线路层和第二导电线路层，第一导电线路层和第二导电线路层分别设置在基板的两侧。

在本申请的一实施方式中，柔性电路板还包括覆盖膜，覆盖膜包括第一覆盖膜和第二覆盖膜，第一覆盖膜和第二覆盖膜分别覆盖第一导电线路层和第二导电线路层。

在本申请的一实施方式中，柔性电路板还包括粘结层，粘结层包括第一粘结层和第二粘结层，第一粘结层用于粘接基板和第一导电线路层，第二粘结层用于粘接基板和第二导电线路层。

在本申请的一实施方式中，柔性电路板还包括导热材料，导热材料包括碳化硅、氮化硼、氧化铝、氮化铝中的一种或多种混合。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种电子器件，电子器件包括上述任一实施例的柔性电路板。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请在电路板的基板内设置散热芯层，能够提高基板的散热效率，使得电路板能够适用于更多更精密电子器件中。

附图说明

图1是本申请一实施方式中柔性电路板的结构示意图；

图2是本申请另一实施方式中柔性电路板的结构示意图；

图3是本申请又一实施方式中柔性电路板的结构示意图；

图4是本申请再一实施方式中柔性电路板的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。

电子装置一般含有电路板，电路板上设置有电子元件使该电子装置具有完整功能，其中某些电子元件如处理器、晶体管、电阻器、电容器、发光二极管(LED)皆会于电子装置运作时产生可观的废热，当废热累积时，会造成该电路板及其上电子元件产生高温问题，会使电子元件运作异常甚至导致整个电子装置失去作用，也可能会导致该电路板及其上电子元件的烧毁或短路。由上述叙述可得知，如何排除废热的累积的确是现今电子装置的设计重点之一。

为了提升电路板的性能及可靠度，现今电路板的材质大多仍然以绝缘性作为主要考量，因此现今仍常以绝缘性优良且成本低的玻璃布基材，环氧树脂堆积板(GE)及或纸基材苯酚树脂基层板(PP)来制造电路板，但是上述两种材质的导热系数不甚理想，即使电路板直接与导热系数优良的散热结构接触，该电路板上的电子元件仍然需要通过该电路板将运作时产生的废热传导至散热结构，该电路板的低导热系数会降低整体的散热效能，使散热速度不及废热产生速度，导致废热累积产生上述高温问题。

请参阅图1，图1是本申请一实施方式中柔性电路板的结构示意图。该实施方式中，柔性电路板100包括基板10和导电线路层20。

其中，基板10包括散热芯层101和包覆散热芯层101的基层材料。导电线路层20至少设置在基板10的一侧。

该实施方式中，对电路板的基板结构进行改进，增加了散热芯层，改善了基板的散热系数，提高散热效率，能够使电路板更适用精密电子装置，满足快速散热需求。

在一实施方式中，散热芯层101可以选择一些导热系数高的材料制成。以具有良好导热系数的导热材代替部分导热系数不良的基层材料。使电子元件运作时产生的废热通过散热芯层传导至基板表面进行散热。

其中，可以选用导热系数高的金属材料制作散热芯层，即散热芯层101包括金属层。可以选择单一的金属材料，也可以是多种金属的合金材料。优选地，散热芯层包括铜层。通过利用金属材料来制作散热芯层，能够改善基板的导热系数，快速将废热传导至基板表面，提高柔性电路板的散热效率。同时，选用金属材质来制作散热芯层，还能够提高基板的强度，降低基板断裂的风险，提高电路板的可靠性。

在一实施方式中，电路板的基层材料包括柔性材料，以实现电路板的柔性弯折，即电路板为柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)。柔性材料应选用电绝缘性材料，可以是选用高分子聚合材料。所选材料具有重量轻、弯折性好的特点。同时，也应选用导热系数高的材料，以提高基板的散热效率。优选地，基层材料包括聚酰亚胺。聚酰亚胺热稳定性高，具有优异的散热性、机械强度和接着性。选择聚酰亚胺作为基板的基层材料，能够提高基板的可靠性和散热性。

在一实施方式中，还可以向基层材料中掺入一些导热系数高的导热材料，以增强基板的散热效果。例如，可以是基层材料中混入导热硅胶、环氧树脂、橡胶等导热系数高的有机材料。也可以是掺入碳化硅、氮化硼、氧化铝、氮化铝等无机散热粒子，以改善散热效果。所掺杂材料可以是掺杂一种，也可以是多种混合。通过这种方式，能够改善基板的导热系数，使得电子元件运作时产生的废热通过该导热材传导至基板表面进行散热。

其中，可以是将热塑性聚酰亚胺树脂与脂肪族改性热塑性聚酰亚胺树脂共混，并混合环氧树脂溶液和纳米氧化铝导热粉制得聚酰亚胺层。且可以在脂肪族改性热塑性聚酰亚胺树脂中，通过脂肪族基团柔性分子嵌段进刚性聚酰亚胺分子链中，形成软段与硬段的混合结构，降低热塑性聚酰亚胺反应温度，使得聚酰亚胺层可以在100～180℃低温下进行压合。

请参阅图2，图2是本申请另一实施方式中柔性电路板的结构示意图。该实施方式中，基板10包括层叠设置的第一基底层102、散热芯层101和第二基底层103，第一基底层102和第二基底层103完全包裹散热芯层101。其中，所谓完全包裹是散热芯层101不与电路板上除基层材料以外的其他元件接触。可以作为电绝缘保护之用，将散热芯层整体包覆，能够进一步强化散热芯层的电绝缘性，防止散热芯层与电路板上其他电子元件之间产生短路，造成该电路板损坏。特别是散热芯层选择金属材料时，第一基底层102和第二基底层103的包裹，能够保护散热芯层101不对柔性电路板的其他部件带来影响。且能够提高层之间的结合力，提高抗分层能力。

其中，可以利用压合方式制作基板，可以是将两个涂覆聚酰亚胺层的铜箔相对压合而成。其中，铜层相对贴合压合。铜层的涂布面积小于聚酰亚胺的表面积。也可以是将第一聚酰亚胺层、铜箔层、第二聚酰亚胺层层叠后热压，得到基板。

在一实施方式中，聚酰亚胺层(第一基底层或第二基底层)厚度为12-25μm，铜箔(散热芯层)厚度为12-25μm。即基板10的厚度为36-75μm。

其中，导电线路层20至少设置在基板10的一侧。用来提供线路功能，可以根据需要设置不同的线路结构，也可以根据需要设置多层导电线路层。

请参阅图3，图3是本申请又一实施方式中柔性电路板的结构示意图。在一实施方式中，导电线路层20包括第一导电线路层201和第二导电线路层202，第一导电线路层201和第二导电线路层202分别设置在基板10的两侧。其中，可以是第一导电线路层201设置在第一基底层102背离散热芯层101的一侧，第二导电线路层202设置在第二基底层103背离散热芯层101的一侧。第一导电线路层201与第二导电线路层202的电路结构可以是相同的，也可以是不同的。

在一实施方式中，柔性电路板还包括覆盖膜和粘结层，覆盖膜用于覆盖保护导电线路层；粘结层用于粘结基板和导电线路层。即柔性电路板包括基板、导电线路层、粘结层和覆盖膜，导电线路层设置在基板一侧或两侧，覆盖膜设置于导电线路层远离基板的一侧，粘结层设置在导电线路层与覆盖膜之间。其中，覆盖膜可以是聚酰亚胺，聚酰亚胺具有高透光度，且膜层较薄，能够满足基板对透光性的需求，如应用于光电显示领域时，不会影响面板的出光。粘结层包含有黏着性树脂和用于增加明度的添加剂，其中，黏着性树脂可以为环氧树脂、丙烯酸系树脂、胺基甲酸酯系树脂、硅橡胶系树脂、聚对环二甲苯系树脂及双马来酰亚胺(Bismaleimide resin)系树脂中的至少一种，添加剂为白色颜料、二氧化钛和氮化硼中的至少一种。

请参阅图4，图4是本申请再一实施方式中柔性电路板的结构示意图。该实施方式中，柔性电路板包括基板10，基板10包括层叠设置的第一基底层102、散热芯层101和第二基底层103，散热芯层101位于第一基底层102和第二基底层103之间；分别设置于基板10两侧的第一导电线路层201和第二导电线路层202，第一导电线路层201设置在第一基底层102背离散热芯层101的一侧，第二导电线路层202设置在第二基底层103背离散热芯层101的一侧；第一导电线路层201和第一基底层102之间还设置有第一粘结层301，第二导电线路层202和第二基底层103之间还设置有第二粘结层302；以及分别覆盖第一导电线路层201和第二导电线路层202的第一覆盖膜401和第二覆盖膜402。

该实施方式中，电路板以含有铜层的基板为散热主体，聚酰亚胺层为绝缘散热层并压合有双面线路层，系统集成能力大大提高，能满足产品的高积成化、高运算速度、高频率、高散热、高耐热的要求。进一步地，还可以在铜箔(包括散热芯层的铜箔和/或导电线路层的铜箔)与聚酰亚胺层贴合面做齿形带，使得聚酰亚胺半固化片在进行高温高压压合时可以使铜箔与聚酰亚胺层结合度更高，避免出现由于粘合度不高所引起的一系列问题。进一步地，通过设置两个导电线路层，使得电路板的两面可同时贴装或插装电子元器件，使设计和元器件的选用更多样化，并可节约成本。

在一实施方式中，柔性电路板为聚酰亚胺双面覆铜电路板，包括双面覆铜基板；双面覆铜基板由正面覆铜板和反面覆铜板构成，正面覆铜板包括正面铜箔和正面绝缘基层，正面绝缘基层覆于正面铜箔的上表面；反面覆铜板包括反面铜箔、反面绝缘基层，反面绝缘基层覆于反面铜箔的下表面。

该实施方式中，以含有散热芯层的基板为散热主体，可以产生更好的散热效果和电磁屏蔽性以及耐腐蚀性；而以聚酰亚胺层为绝缘层，具有更好的耐高温、耐辐射和高频效果，同时聚酰亚胺层具有良好的导热性能，从而可进一步提高了电路板的散热性能。该电路板可使用在高频和高耐温的电子设备上。

在一实施方式中，还可以在基板、线路层、覆盖膜的任意一个或多个上设置散热孔；散热孔可以沿厚度方向上延伸，也可以向电路板侧边缘延伸。进一步地，散热孔内填充有散热硅胶，绝缘性散热粒子等。一方面能够改善散热效果；进一步地，还能够对散热孔进行支撑，增强电路板强度，且能够维持绝缘性，防止因散热孔的存在，引起线路间的短路、静电等。

在一实施方式中，电路板上还可以设置保护膜，保护膜设置在覆盖膜远离线路层的一侧，以保护线路层上的图案不被泄露。具体地，覆盖膜可以是聚酰亚胺，聚酰亚胺具有高透光度，且膜层较薄，因聚酰亚胺的透光性，易使得导电线路层的线路设计容易被解读，抄袭；造成损失。因此，可以在覆盖膜上设置一层保护膜，能够遮蔽线路图案。该保护膜可以是反射膜，起到反光作用，同时起到遮蔽的作用。该保护膜也可以是有色涂层，以降低透光度，起到遮挡保护作用。

以上实施例，所提供的金属化铜芯散热聚酰亚胺电路板，以含有散热芯层的基板为散热主体，聚酰亚胺层为绝缘层，能满足高散热、高耐热、高频、电路板两面同时可以贴装或插装电子元器件等特点，同时以能满足线路高积成化、高运算速度、高频率、高散热，高耐热的要求，即具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点。能够广泛应用于大功率混合集成电路、开关电源，汽车，军用通讯电子设备，LED照明等领域。

本申请还提供一种电子器件，该电子器件包括柔性线路板，柔性线路板可以是上述任意实施例的线路板；具有散热效率高的特性。电子器件可以是芯片、显示面板、控制器、处理器等。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种柔性电路板，其特征在于，包括：

基板；

导电线路层，至少设置在所述基板的一侧；

所述基板包括散热芯层和包覆所述散热芯层的基层材料。

2.根据权利要求1所述的柔性电路板，其特征在于，

所述基板包括层叠设置的第一基底层、散热芯层和第二基底层，所述第一基底层和所述第二基底层完全包裹所述散热芯层。

3.根据权利要求2所述的柔性电路板，其特征在于，

所述基层材料包括柔性材料；

优选地，所述第一基底层和所述第二基底层包括聚酰亚胺。

4.根据权利要求2所述的柔性电路板，其特征在于，

所述第一基底层、所述第二基底层的厚度可以为12-25μm；

所述散热芯层的厚度可以为12-25μm。

5.根据权利要求1所述的柔性电路板，其特征在于，

所述散热芯层包括金属材料；

优选地，所述散热芯层包括铜层。

6.根据权利要求1所述的柔性电路板，其特征在于，

所述导电线路层包括第一导电线路层和第二导电线路层，所述第一导电线路层和所述第二导电线路层分别设置在所述基板的两侧。

7.根据权利要求6所述的柔性电路板，其特征在于，柔性电路板还包括：

覆盖膜，包括第一覆盖膜和第二覆盖膜，所述第一覆盖膜和第二覆盖膜分别覆盖所述第一导电线路层和第二导电线路层。

8.根据权利要求6所述的柔性电路板，其特征在于，柔性电路板还包括：

粘结层，包括第一粘结层和第二粘结层，所述第一粘结层用于粘接所述基板和所述第一导电线路层，所述第二粘结层用于粘接所述基板和所述第二导电线路层。

9.根据权利要求1所述的柔性电路板，其特征在于，基层材料还包括：

导热材料，所述导热材料包括碳化硅、氮化硼、氧化铝、氮化铝中的一种或多种混合。

10.一种电子器件，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的柔性电路板。