CN117241492B - 一种耐高温的液冷电路板制备方法及液冷电路板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐高温的液冷电路板制备方法及液冷电路板，该方法包括：提供一半成品电路板；在所述半成品电路板上安装所需的电子元器件，并对未安装所述电子元器件的所述半成品电路板的其他区域进行树脂填充；分别提供用于制备液冷板的紫铜板，对所述紫铜板进行半蚀刻后合并形成分别设有液冷区域的顶层液冷板和底层液冷板，其中，所述顶层液冷板和底层液冷板均由两块所述紫铜板合并形成，两块所述紫铜板之间形成所述液冷区域；将所述顶层液冷板和底层液冷板与填充后的所述半成品电路板进行压合，并对所述半成品电路板进行对应区域的贴附包裹以得到成品电路板。本发明解决了现有技术中在进行电路板冷却时存在效果差和安全性低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种耐高温的液冷电路板制备方法及液冷电路板。
背景技术
目前，许多行业都需要能够在极端高温等恶劣环境下可靠工作的电子设备，在设计需要在常温范围之外工作的电子设备时，工程师必须采用主动或被动冷却技术。就工作温度来讲，电子元件一般民用级是：0~70℃，工业级是：-40~85℃，军用级是：-55~128℃。如超过这个温度，将会导致器件失真，从而影响到产品的性能及使用。
在应对高温环境下的电路板器件的使用条件，均是安装冷却系统，但该方法有两点不足，第一是增加了设备的整体重量和成本；第二是冷却控制系统在高温环境下产生的电子故障，这也将是直接影响设备功能性的主要缺陷之一。因此，现有技术中在进行电路板冷却时存在效果差和安全性低的问题。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种耐高温的液冷电路板制备方法和液冷电路板，旨在解决现有技术中在进行电路板冷却时存在效果差和安全性低的问题。
本发明实施例是这样实现的：
一方面，本发明提出一种耐高温的液冷电路板制备方法，所述方法包括；
提供一半成品电路板；
在所述半成品电路板上安装所需的电子元器件，并对未安装所述电子元器件的所述半成品电路板的其他区域进行树脂填充；
分别提供用于制备液冷板的紫铜板，对所述紫铜板进行半蚀刻后合并形成分别设有液冷区域的顶层液冷板和底层液冷板，其中，所述顶层液冷板和底层液冷板均由两块所述紫铜板合并形成，两块所述紫铜板之间形成所述液冷区域；
将所述顶层液冷板和底层液冷板与填充后的所述半成品电路板进行压合，并对所述半成品电路板进行对应区域的贴附包裹以得到成品电路板；
其中，贴附的材料为纳米气凝胶，所述纳米气凝胶贴附于所述紫铜板上方及所述半成品电路板的侧面。
进一步的，上述耐高温的液冷电路板制备方法，其中，填充的所述树脂高于所述电子元器件0.2mm ~0.4 mm，所述树脂为环氧树脂。
进一步的，上述耐高温的液冷电路板制备方法，其中，对所述紫铜板依次经过前处理、贴膜、曝光、显影、蚀刻、退膜、叠层以及压合以得到所述顶层液冷板和底层液冷板。
进一步的，上述耐高温的液冷电路板制备方法，其中，所述前处理包括：
将所述紫铜板通过设定比例的双氧水槽体和硫酸槽体进行清洗，以去除所述紫铜板上的铜面氧化物。
进一步的，上述耐高温的液冷电路板制备方法，其中，所述方法包括：
在所述紫铜板的两面贴附干膜，通过LDI曝光的方式，将图形转移至紫铜板干膜之上；
将非曝光聚合的干膜区域，使用显影药水进行冲洗，露出紫铜面；
通过蚀刻的方式，蚀刻掉非干膜保护区域的紫铜，蚀刻后将紫铜面干膜去除。
进一步的，上述耐高温的液冷电路板制备方法，其中，所述压合包括：
将所述紫铜板通过博可压机利用环氧树脂纯胶进行压合，其中，升温速率控制为2.4-2.6℃/ min，压力为20 kgf /cm2，全压温度为200℃，高温高压时间为45分钟，冷压时间为30分钟。
进一步的，上述耐高温的液冷电路板制备方法，其中，所述将所述顶层液冷板和底层液冷板与填充后的所述半成品电路板进行压合的步骤包括：
使用半固化片与顶层液冷板和底层液冷板通过压机进行压合；
其中，升温速率为3.0-3.2℃/ min，压力为30kgf / cm2，全压温度为220℃，高温高压时间为120分钟，冷压时间为45分钟。
进一步的，上述耐高温的液冷电路板制备方法，其中，所述半固化片包括环氧树脂和玻璃纤维。
另一方面，本发明提出一种液冷电路板，采用上述的耐高温的液冷电路板制备方法制备得到，该液冷电路板包括分别设于两侧的液冷板，所述液冷板内形成有液冷区域。
本发明通过设置顶层和底层的液冷板内的液冷区域进行散热，并在液冷板表面进行贴附包裹增加耐高温隔热材料，并且可以通过连接非高温区域的制冷系统；避免制冷系统设置在高温区域工作时也会发生故障，从而大大的提升了冷却效果和冷却安全性。解决了现有技术当中的电路板冷却效果和冷却安全性差的问题。
附图说明
图1为本发明一实施例当中的耐高温的液冷电路板制备方法的流程图；
图2为本发明一实施例当中的液冷电路板的结构示意图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，所示为本发明一实施例当中提出的耐高温的液冷电路板制备方法的流程图，该制备方法包括步骤S10~S13。
步骤S10，提供一半成品电路板。
其中，半成品电路板用作本发明实施例制备的电路板的基底，具体的，制作一款软硬结合电路板作为半成品电路板，作为本发明实施例当中的其中一种实施方式，软硬结合板电路板可以设置层数≥4层，材料可以为FR-4 TG190和聚酰亚胺（PI），材料厚度FR-4可以选择≤0.15mm，PI可以选择0.025mm或0.05mm，刚性区域整体板厚可以选择0.6mm±0.1mm。
另外，在本发明一些可选的实施例当中，软硬结合电路板当中的软板需要在内层且结构需处于对称，防止板翘增加制作难度，软板连接排线不限制于一条或多条，软板连接头上有一组或多组拔插头及转接安装头，各组软板的连接线的长度不一致，软硬结合电路板四周各增加工艺边8mm，且工艺边上设置有激光切割定位点和SMD贴片mark点，所述mark和定位点距离板内6mm。
步骤S11，在所述半成品电路板上安装所需的电子元器件，并对未安装所述电子元器件的所述半成品电路板的其他区域进行树脂填充。
其中，在半成品电路板上进行电子元器件的安装，具体的，根据实际情况对安装所需的电子元器件，具体的，电子元器件的安装方式与现有的流程一致，在此不做详细描述，另外，在进行电子元器件安装时，发热器件与其它功能性器件区域隔离，功能性器件不限于贴片类及插脚类；
进一步的，对未安装电子元器件的半成品电路板的其他区域进行树脂填充，具体的，作为本发明实施例当中的其中一种实施方式，在贴好器件的电路板正反两面使用树脂填充，其树脂填充需覆盖工艺边2mm，其后使用工艺边激光切割定位点定位，将工艺边去除，从而完成器件的封装，其中，树脂填充高度需大于器件高度0.3mm±0.1mm，填充树脂可以为环氧树脂，具有透明性与流动性，填充树脂需使用80℃烘烤4h。
步骤S12，分别提供用于制备液冷板的紫铜板，对所述紫铜板进行半蚀刻后合并形成分别设有液冷区域的顶层液冷板和底层液冷板，其中，所述顶层液冷板和底层液冷板均由两块所述紫铜板合并形成，两块所述紫铜板之间形成所述液冷区域。
其中，液冷板的制作流程为前处理–贴膜–曝光–显影–蚀刻–退膜–叠层–压合，具体的，备制四块可加工尺寸的紫铜，其紫铜厚度为2.0mm，为便于区分描述，现将四块紫铜分别称为“第一紫铜”、“第二紫铜”、“第三紫铜”、“第四紫铜”。
进一步的，将紫铜进入水平清洗线进行清洗，其中，水平清洗线主要有50%双氧水槽体和50%硫酸槽体，其主要目的是清洗掉铜面氧化物，同时粗化铜面提高干膜与铜面的结合力；
在紫铜板的两面贴附干膜，所述干膜是一种高分子的化合物，它通过紫外线的照射后能够产生一种聚合反应形成一种稳定的物质附着于板面，从而达到蚀刻的功能。作为本发明实施例当中的其中一种实施方式，干膜厚度为40μm，干膜型号为DuPont（杜邦）；
更进一步的，通过LDI曝光的方式，将图形转移至紫铜板干膜之上，图形为电子元器件对应的半蚀刻区域，本发明实施例当中，第一紫铜和第二紫铜为顶层液冷板，第三紫铜和第四紫铜为底层液冷板。因此，需根据电路板器件安装区域，设置液冷区域及连接区域，在曝光过程中，第一紫铜和第二紫铜曝光位置一致，第三紫铜和第四紫铜曝光位置一致，但第一紫铜和第三紫铜其曝光图形需要做镜像，以第二紫铜和第四紫铜倒扣后能重合，并形成液冷管的目的。具体的，LDI曝光机为全自动影像曝光，曝光能量5格。
将非曝光聚合的干膜区域，使用显影药水进行冲洗，露出紫铜面；
通过蚀刻的方式，蚀刻掉非干膜保护区域的紫铜，其蚀刻深度1.5mm±0.15mm；其中，蚀刻采用分步两次蚀刻的方式；
另外，液冷板四周设置连接旋转螺纹接口；
进一步的，蚀刻后将紫铜面干膜去除；
进一步的，将第一紫铜和第二紫铜、第三紫铜和第四紫铜使用环氧树脂纯胶压合一起，具体的，环氧树脂纯胶厚度为50μm，并需提前将半蚀刻区域通过激光进行镂空，仅保留结合部分。压合使用压机，其压合参数如下：升温速率控制在：2.4-2.6℃/ min，压力：20kgf / cm2，全压温度：200℃，高温高压时间：45分钟，冷压时间：30分钟。
步骤S13，将所述顶层液冷板和底层液冷板与填充后的所述半成品电路板进行压合，并对所述半成品电路板进行对应区域的贴附包裹以得到成品电路板。
其中，将压合后的紫铜液冷板，分别与封装器件的电路板进行压合，具体的，使用半固化片与顶层液冷板和底层液冷板再次进行压合，更具体的，半固化片为环氧树脂和玻璃纤维组成，其厚度为60μm，本发明实施例当中，选择一张半固化片作为粘接材料，所述压合使用压机，其压合参数如下：升温速率控制在：3.0-3.2℃/ min，压力：30kgf / cm2，全压温度：220℃，高温高压时间：120分钟，冷压时间：45分钟。
进一步的，对半成品电路板进行对应区域的贴附包裹以得到成品电路板，具体的，在电路板上贴附耐高温“纳米气凝胶”，作为本发明实施例当中的其中一种实施方式，纳米气凝胶厚度为3.0mm，其所贴区域于紫铜上方及电路板侧面，并包含挠性基板。
另外，挠性基板转接头与连接拔插头离纳米气凝胶2.0mm，纳米气凝胶贴附区域还包含与电路板液冷连接的外置连接管，最终形成可耐可温的液冷成品电路板。
请参阅图2，另一方面，本发明实施例提出的液冷电路板，采用上述的耐高温的液冷电路板制备方法制备得到，该液冷电路板包括分别设于两侧的液冷板，每个液冷板包括相对设置的第一紫铜板20和第二紫铜板21，电路板的外侧通过纳米气凝胶层10进行包覆，两个紫铜板之间设有环氧纯胶层30，第二紫铜板下方设有半固化片40，用于对紫铜板进行压合，半固化片40下依次设有COB 树脂封装胶50、L1层线路60、FR-4环氧树脂基板61、覆盖膜70、L2层线路80以及PI聚酰亚胺90，还包括连接插头加强板100、发热功率器件101以及连接头转接口102。
综上，本发明上述实施例当中的耐高温的液冷电路板制备方法和液冷电路板，通过设置顶层和底层的液冷板内的液冷区域进行散热，并在液冷板表面进行贴附包裹增加耐高温隔热材料，并且可以通过连接非高温区域的制冷系统；避免制冷系统设置在高温区域工作时也会发生故障，从而大大的提升了冷却效果和冷却安全性。解决了现有技术当中的电路板冷却效果和冷却安全性差的问题。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种耐高温的液冷电路板制备方法，其特征在于，所述方法包括：
提供一半成品电路板；
在所述半成品电路板上安装所需的电子元器件，并对未安装所述电子元器件的所述半成品电路板的其他区域进行树脂填充；
分别提供用于制备液冷板的紫铜板，对所述紫铜板进行半蚀刻后合并形成分别设有液冷区域的顶层液冷板和底层液冷板，其中，所述顶层液冷板和底层液冷板均由两块所述紫铜板合并形成，两块所述紫铜板之间形成所述液冷区域；
将所述顶层液冷板和底层液冷板与填充后的所述半成品电路板进行压合，并对所述半成品电路板进行对应区域的贴附包裹以得到成品电路板；
其中，所述顶层液冷板和底层液冷板用于与非高温区域的制冷系统连接，贴附的材料为纳米气凝胶，所述纳米气凝胶贴附于所述紫铜板上方及所述半成品电路板的侧面。
2.根据权利要求1所述的耐高温的液冷电路板制备方法，其特征在于，填充的所述树脂高于所述电子元器件0.2nm~0.4nm，所述树脂为环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的耐高温的液冷电路板制备方法，其特征在于，对所述紫铜板依次经过前处理、贴膜、曝光、显影、蚀刻、退膜、叠层以及压合以得到所述顶层液冷板和底层液冷板。
4.根据权利要求3所述的耐高温的液冷电路板制备方法，其特征在于，所述前处理包括：
将所述紫铜板通过设定比例的双氧水槽体和硫酸槽体进行清洗，以去除所述紫铜板上的铜面氧化物。
5.根据权利要求3所述的耐高温的液冷电路板制备方法，其特征在于，所述方法包括：
在所述紫铜板的两面贴附干膜，通过LDI曝光的方式，将图形转移至紫铜板干膜之上；
将非曝光聚合的干膜区域，使用显影药水进行冲洗，露出紫铜面；
通过蚀刻的方式，蚀刻掉非干膜保护区域的紫铜，蚀刻后将紫铜面干膜去除。
6.根据权利要求3所述的耐高温的液冷电路板制备方法，其特征在于，所述压合包括：
将所述紫铜板通过压机利用环氧树脂纯胶进行压合，其中，升温速率控制为2.4-2.6℃/ min，压力为20 kgf / cm2，全压温度为200℃，高温高压时间为45分钟，冷压时间为30分钟。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的耐高温的液冷电路板制备方法，其特征在于，所述将所述顶层液冷板和底层液冷板与填充后的所述半成品电路板进行压合的步骤包括：
使用半固化片与顶层液冷板和底层液冷板通过压机进行压合；
其中，升温速率为3.0-3.2℃/ min，压力为30kgf / cm2，全压温度为220℃，高温高压时间为120分钟，冷压时间为45分钟。
8.根据权利要求7中所述的耐高温的液冷电路板制备方法，其特征在于，所述半固化片包括环氧树脂和玻璃纤维。
9.一种液冷电路板，其特征在于，采用权利要求1至8中任一项所述的耐高温的液冷电路板制备方法制备得到，该液冷电路板包括分别设于两侧的液冷板，所述液冷板内形成有液冷区域。
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