CN1206326A

CN1206326A - 包括具有热隔离部分的印刷电路板的电路底板

Info

Publication number: CN1206326A
Application number: CN 98116162
Authority: CN
Inventors: 松村浩至
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1998-07-23
Publication date: 1999-01-27

Abstract

一种电路底板,包括:多个电子器件,它包括一热产生电子器件,和一印刷电路板,所述多个电子器件安装在它上面,它还包括一热隔离部分,用以热隔离安装所述热产生电子器件的部分和安装其它电子器件的部分。印刷电路板中热隔离部分热隔离用于安装热产生电子器件的部分和其它电子器件,所以,可以防止通过印刷电路板的热扩散,从而,可以减小热量对其它电子器件的影响。

Description

包括具有热隔离部分的印刷电路板的电路底板

本发明大致涉及包含印刷电路板的电路底板，在它上面安装有产生大量热量且需要冷却的电子器件(下面称作热产生电子器件)，更具体地说，本发明涉及一种电路底板，它通过局限热量传导到电子器件的安装区域或特定方向，限制热产生器件产生的热量对整个印刷电路板和周边电子器件的影响，从而限制沿印刷电路板表面的热传导。

安装在象工作站和个人计算机之类的电子装置中的器件(如CPU)产生许多热量。所以，这种热产生电子器件上的热辐射过程是必不可少的，以提供满意的操作规范。

在传统的器件中，为了辐射安装在印刷电路板上表面层上的热产生电子器件产生的热量，需要在印刷电路板上提供多个通孔，并且这些通孔是电镀的。然后，将热产生电子器件和通孔连接在一起。并且将印刷电路板后表面层上的通孔与一热辐射板连接，热产生电子器件产生的热量允许通过印刷电路板上的这些通孔扩散到热辐射板上。

然而，在传统的结构中，仍然有相当一部分热量从热产生电子器件传递到印刷电路板上，热量按垂直方向，换句话说，沿底板的厚度方向，从上表面层传递到电路底板的下表面层，但有一部分热量沿印刷电路板的截面方向扩散，换句话说，也就是沿表面方向扩散，印刷电路板的安装部分产生的热量反过来会影响其它周边电子器件。另外，由于热传导的作用，在印刷电路板的焊接部分，一般用作连接电子器件的焊剂温度升高，它反过来会影响整个印刷电路板，并可能导致操作错误或缩短电路底板的使用寿命。

图1A和1B分别是日本专利公开No．5-52079介绍的一第一传统实例的电路底板的平面和截面图。图1A和1B所示的电路底板插在个人计算机或类似的器件中，在印刷电路板21上提供有产生大量热量的电子器件22(热产生电子器件)。

印刷电路板21包括：一上表面层21a；一下表面层21b；两薄层21c，它们位于上、下表面层21a和21b之间，起着信号层的作用，它上面有用于具体电路的信号线；和一接地平面层21a，它位于两个薄层21c之间。在印刷电路板的上表面层21a或下表面层21b上提供有一模连接垫(die attachingpad)23，它起着与电路板21电或物理隔离的安装部分的作用。

注意a表示模区域。

热产生电子器件22是带载封装(TCP，Tape Carry Package)式，热产生中间部分(模)24是通过导热胶粘剂(一种模连接胶粘剂25)固定到印刷电路板的上表面层21a的模连接垫23的模区域上。包括热产生电子器件22的印刷电路板21安装在该区域上，其后表面侧通过焊料或热复合物(thermalcompound)26与热辐射板连接。

所以，在第一传统实例中，在印刷电路板21上提供有一种或多个电镀通孔，热产生电子器件所产生的热量通过这些通孔传递到印刷电路板21的后表面层上，热量进一步传递到热辐射板27上。

图2A和2B分别是日本专利No．5-52079中介绍的一第二传统实例的电路底板的平面和截面图。在第二传统实施中，在印刷电路板21上提供有一个或多个相对大的非电镀通孔29。

通孔29大于模区域a，从热辐射板27是伸出的嵌合部分27a配装在此处。热产生电子器件22直接连接到用模连接胶粘剂25从通孔29暴露的辐射板嵌合部分27a上。结果，热产生电子器件22产生的热量直接传递到辐射板27上，而不通过印刷电路板21。

图3示出了一第三传统实施例，其中，在专用印刷电路板21上单独提供了热产生电子器件22，所以，热产生电子器件22产生的热量不会传递到其它周边电子器件30，31和32上。这些其它周边电子器件30，31和32安装在一单独准备的印刷电路板上，叠置连接器33或类似器件用来连接这些印刷电路板21和21a。

第一至第三传统实例遇到下列问题。在第三传统实例中，除掉专用于热产生电子器件的印刷电路板21以外，还要单独提供用于其它周边电子器件的印刷电路板21a，它在材料成本以及安装效率和电特性方面，与将热产生电子器件22和其它器件都安装在一个印刷电路板21上相比，都不占优势。

相对而言，第一实例的效率稍高一些，因为电子器件22产生的热量从印刷电路板21的上表面层21a传递到下表面层21b，然后传递到热辐射板27上。然而，由于热传导是通过印刷电路板21上提供的带有电镀层的通孔来实现的，所以，印刷电路板21上带有通孔25的部分受到热产生电子器件22产生的高热作用。

结果，热量扩散到整个印刷电路板21上，印刷电路板21的温度升高，不能避免影响其它周边电子器件或焊接部分的热应力。

在第二传统实例中，热辐射板嵌合部分27配装到印刷电路板21上一个或多个相对大的非电镀通孔29中，所以，嵌合部分27a与热产生电子器件22是直接连接的。所以，允许热传导而不会有热产生电子器件22传递热量到印刷电路板21上。然而，模连接胶粘剂25(一种通用热传导胶粘剂)是用来作为连接热产生电子器件22的表面和热辐射板27的方式，所以在修理过程中进行拆开和替代工作时，需要将胶粘剂25除去或重新粘接。

因为，使用模连接胶粘剂的胶粘过程需要一热固化过程，所以在用模连接胶粘剂25将热产生电子器件22再次固定上以后，需要再次执行热固化过程。

当热量通过印刷电路板辐射时，在包括上述传统实例的一般热辐射结构中，热产生电子器件22产生的热量扩散到印刷电路板21的周边，或者印刷电路板21与热隔离。所以，印刷电路板21上的热传导和扩散的方向不能确定。

如上所述，第一和第二实例都有这些问题，为了优化印刷电路板21的热辐射，不可避免地要通过多个电镀通孔将热量从热产生电子器件22传递到下表面层21b的一侧，使印刷电路板21不受热传导和辐射的影响，从而避免将热量传递到安装到印刷电路板21和焊接部分上的其它电子器件30，31和32上。

本发明的一个目的是提供一种电路底板，它可以减少产生大量热量的电子器件对其它电子器件的影响。

根据本发明的一个方面，提供一种电路底板，包括多个电子器件，该多个电子器件包括一热产生电子器件；一印刷电路板，该多个电子器件安装在其上；和一隔离部分，它热隔离用于安装热产生电子器件的部分和用于安装其它电子器件的部分。

印刷电路板中热隔离部分热隔离用于安装热产生电子器件的部分和其它电子器件，所以，可以防止通过印刷电路板的热扩散，从而，可以减小热量对其它电子器件的影响。

通过以下联系附图对本发明的详细说明，本发明的上述和其它目的、特征、方案和优点就会更加明显。附图中：

图1A和1B分别是一第一传统实例中电路底板的平面和截面图；

图2A和2B分别是一第二传统实例中电路底板的平面和截面图；

图3是一第三传统实例中电路底板的截面图；

图4A和4B分别是本发明一第一实施例中电路底板的平面和截面图；

图5A和5B分别是本发明一第二实施例中电路底板的平面和截面图；

图6A和6B分别是本发明一第三实施例中电路底板的平面和截面图；

图7A和7B分别是本发明是一第四实施例中电路底板的平面和截面图；

图8A至8C是平面图，示出了隔离热产生电子器件固定部分和印刷电路板周边部分的切孔的各种变化；

图8D是图8A至8C的一共同截面图；

图9A和9B是一平面图和截面图，分别用于示出本发明第三和第四实施例的热产生电子器件中切孔的优化尺寸；

图9C和9D示出了与图8B和8C相应的切孔的尺寸；

图10A和10B分别是本发明一第五实施例中电路底板的平面图和截面图；

图11A和11B分别是本发明一第六实施例中电路底板的平面和截面图；

图12是一分解透视图，示出了图11A和11B所示印刷电路板和辐射板；

图13A和13B分别是本发明一第七实施例中电路底板的平面和截面图；

图14A和14B分别是本发明一第八实施例中电路底板的平面和截面图；

图15A至15I是截面图，示出了用于将辐射板固定到印刷电路板中切孔中的各种形式延伸片的主要部分。

下面将参考附图介绍本发明的各实施例。图4A和4B所示的电路底板插在一个人计算机或类似的器件之中，一热产生电子器件2产生大量热，电子器件3和4产生正常热量，不会影响其它器件，它们都是安装在印刷电路板1的一上表面层1a上。产生正常热量的电子器件5安装在后表面层1b上。在下面的描述中，这些产生正常热量的电子器件3，4，5称为周边电子器件。在这些实施例中，电子器件2至5与印刷电路板1之间的连接是通过常用的焊接来完成的。

在该实施例中，从热产生电子器件2的外围，换句话说，也就是从电子器件2的四边，非电镀细长切孔6透穿印刷电路板1的厚度方向，并间隔一定的距离。

这些切孔6的存在使印刷电路板1呈部分被隔离的状态，所以传递到周边电子器件3，4和5和连接用焊料上的热量被隔离，所以，从热产生电子器件2产生的热量得到严格控制，以尽可能防止热量通过印刷电路板2扩散到外围。结果，提高了电路底板的可靠性。必须注意的是切孔6的形状可以是圆形或角形而不是细长形。

第二实施例

在该实施例中，和图4A和4B所示的第一实施例中结构和功能相同的那些部分用相同的标号来表示。参考图5A和5B，和第一实施例相同，电路底板上有一由切孔6形成的热隔离部分。然而，这些切孔6只是在特定方向上的一部分上有，而不是形成于热产生电子器件安装部分的周边的四个方向上。

更具体地说，在该实施例中，多个热产生电子元件2和周边电子器件3，4和5有选择地提供于印刷电路板1上的一独立区域，切孔6形成于三个位置上，以隔离这些区域。用于热产生电子器件2的沿包含有安装部分的印刷电路板1的区域的一下表面层16通过5A中阴影部分所示的热板连接到一热辐射板8上。

所以，可以防止多个热产生电子器件2所产生的热量通过切孔6传递或扩散到印刷电路板l上的低温部分。接着，热量通过热板7从由于热产生电子器件2产生的热量而引起温度升高的部分传导或辐射到热辐射板8上。所以，热传导和热隔离变成了上述有方向性的。热量可以传递到的部分和热量不应当传递到的部分是分开的，这样可以得到更有效的热辐射。

如果热产生的中间部分(die)和需要冷却的热产生电子器件的外引线接合部分OLB(Outer Lead Bonding)象带载封装(TCP)和球栅阵列封装(BGA-P，Ball Grid Array Package)一样，是彼此分开的，本发明非常有效。下面将具体介绍这种实施例。第三实施例

在该实施例中，和上述第一和第二实施例中的结构和功能相同的那些部分用相同的标号来表示。参考图6A和6B，和第一实施例相同，电路底板上有一由切孔6形成的热隔离部分。印刷电路板1包括：一上表面层1a；一下表面层1b；两个薄层1c，它们位于上、下表面层1a和1b之间，起着信号层的作用，上面有用于具体电路的信号线；和一接地平面层1d，它位于两个薄层1c之间。

在该实施例中，热产生电子器件是带载封装(TCP)2A的形式，TCP 2A上热产生的中间部分，换句话说，也就是模10，使用模连接胶粘剂11(一种热传导胶粘剂)连接到一模连接垫9上，作为印刷电路板1的上表面层1a上的电和物理隔离固定部分。其它模连接垫提供在印刷电路板1的下表面层1a上，上模连接垫9上的热通过多个电镀通孔12传递到下模连接垫9上。一热辐射板8通过焊料，热复合层13和类似物连接到后表面层1b上。

在上述TCP 2A的热辐射结构中，TCP 2A的模10产生的热通过上表面层侧的模连接垫9上的模连接胶粘剂传递到印刷电路板1上，它还通过这些通孔12传递到后表面层侧的模固定垫板9上，然后，从后表面层1b辐射到辐射板8上。

在辐射通道中，TCP 2A的热还通过模连接垫9和这些电镀通孔12沿印刷电路板1的表面方向传导和扩散。然而，由于非电镀细长切孔6是形成于TCP 2A的模的周边，TCP 2A在印刷电路板上的连接区域和其它区域隔离开，TCP 2A与印刷电路板周边热隔离，沿表面方向的热传导和扩散得到明显控制。

第四实施例

在该实施例中，和上述第一至第三实施例中结构和功能相同的部分用相同的标号来表示。参考图7A和7B，和第一实施例相同，电路底板上有一由细长切孔6形成的热隔离部分。印刷电路板1包括：一上表面层1a；一下表面层1b和两个薄层1c。

在该实施例中，热产生电子器件是球栅阵列封装(BGA-P)2B的形式，其模10通过其上提供的焊接球10a连接到印刷电路板1的上表面层1a的模连接垫9上。其它的这种模连接垫9提供于印刷电路板1的下表面1b上，热量通过多个位于上和后模连接垫9上的电镀通孔12来传导。一热辐射板8通过电镀或热复合层13连接到后表面层1b上。

在BGA-P 2B的热产生结构中，BGA-P 2B的模10产生的热量通过上表面层侧的模连接垫9上的焊接球10a传递到印刷电路板1上，它还通过这些通孔12传递到后表面层侧的模连接垫9上，并从后表面层1b辐射到辐射板8上。

在辐射通道中，BGA-P 2B产生的热通过模连接垫9和这些电镀通孔12沿印刷电路板1的表面传导和辐射。然而，由于非电镀细长切孔6是形成于BGA-P 2B的模10的周边，印刷电路板1上BGA-P 2B的安装区域和其它区域隔离开，BGA-P 2B与印刷电路板1的周边热隔离，所以，沿表面的热传导和扩散受到明显控制。

在第三和第四实施例中，非电镀切孔6形成于安装在印刷电路板1上的热产生电子器件12的热产生中间部分和包含有热产生电子器件2的外连接部分的周边部分之间，热产生电子器件2的热产生中间部分的热受到控制，不能传导和扩散到周边，所以，热传导量得到尽可能地控制。

一般地，为了隔离热产生电子器件2和印刷电路板1的周边区域，切孔6形成细长形，并尽可能大。然而，印刷电路板1必须有最小强度要求，以至少支持模10，也就是说，热产生电子器件12的热产生中间部分。

结果，通过布置图8B所示一系列小直径孔6a而形成的切孔可用作切孔6的形状，而不是图8A所示的细长切孔。如图8c所示，印刷电路板的强度和热隔离特性可以同时通过布置多个细长形方孔来保证。根据印刷电路板1的强度和所需隔离的热量，在隔离热量的方向的表面上切孔6可以是一个或多个。必须指出的是图8D是一截面图，示出了第一实施例中印刷电路板1上提供的图8A至8C所示任意的细长切孔6。

通过在印刷电路板1的周边或热产生电子器件2的一侧上形成至少一个非电镀切孔，可以减小热传导通道，所以热传导量也得到控制。

图9A至9D示出了当热产生电子器件的模10和OLB互连区14象第三实施例中所介绍的TCP或第四实例中介绍的BGA-P一样，是彼此隔离的时候，细长切孔的优化尺寸，如图9A和9B所示，TCP或BGA-P的模10的周边或一特定方向形成的切孔6的长度X₀小于热产生电子器件2的OLB互连区14的长度X₁。长度X₀大于用于热产生电子器件2的模10的模连接垫9的长度X₂。

必须指出的是如果仅只有一个这种切孔提供在热产生电子器件2上，切孔6的长度X₀表示长度方向的最大尺寸。如果在热产生电子器件2的一侧提供多个孔，长度X₀表示孔6两端之间的最大距离。图9D示出了由图8C所示的一组方孔形成的切孔的长度X₀。

不管提供哪种切孔，切孔6的宽度方向尺寸Y₀小于热产生电子器件2的OLB互连区14和用于热产生电子器件2的模10的模连接垫9之间的距离Y₁。

所以，通过适当设定切孔6的尺寸和数量可以有效地完成热隔离，同时可以保证印刷电路板的互连空间。

第五实施例

图10A是本发明第五实施例的电路底板的平面图，图10B是其截面图。在该实施例中，和上述第一至第四实施例中结构和功能相同的部分用相同的标号来表示，有关介绍不再重复。在该实施例涉及热产生电子器件的封装部分，它在两个方向上(而不是在四个方向上)有连接终端部分，如小外形J引线SOJ(Small Outline J lead)，小外形封装(SOP，Small Outline Package)或LOC，CSP或TCP。在任一种情况中，如图10A所示，切孔6长度方向上的尺寸X₀大于OLB互连区14的尺寸X₁。

第六实施例

图11A是本发明第六实施例的电路底板的平面图，图11B是其截面图。图12示出了印刷电路板1和辐射板8的相对位置。必须指出的是，在该实施例中，和第一至第五实施例中结构和功能相同的部分用相同的标号来表示，有关描述不再重复。在该实施例中，在围绕热产生电子器件2的四个方向上形成有非电镀切孔6，可以插到每个切孔6中的延伸片8a与辐射板8整体形成。在将辐射板8连接到印刷电路板1上之前，每个延伸片8a插在切孔6中，所以，在X方向和Y方向上的固定位置可以自动确定。必须指出的是，辐射板8上提供有热吸收部分8b，它可以接受来自印刷电路板的热量。

第七实施例

图13A是本发明第七实施例的电路底板的平面图，图13B是其截面图。必须指出的是，在该实施例中，和第一至第六实施例中结构和功能相同的部分用相同的标号来表示，有关介绍不再重复。在该实施例中，在热产生电子器件2的两个方向上形成有非电镀切孔6，并呈L形(相互垂直)。可以插到每个切孔6中的延伸片8a与辐射板8整体形成。在将辐射板8连接到印刷电路板1上时，每个延伸片8a插在切孔6中，所以，在X方向和Y方向上的连接位置可以自动确定。结果，不需要固定辐射板的夹具和机构，提高了装配效率。

第八实施例

图14A是本发明的第八实施例的电路底板的平面图，图14B是其截面图。必须指出的是，在该实施例中，和第一至第七实施例中结构和功能相同的部分用相同的标号来表示，有关介绍不再重复。在该实施例中，在热产生电子器件2的两个相互平行的相对侧上形成有非电镀切孔6。

在该实施例中，辐射板8上提供有一延伸片，它具有与切孔6形状相对应的形状，可以插到切孔6中，所以，可以确定X方向上的连接位置，但辐射板8在Y方向上可以移动。结果，通过使辐射板8的延伸片8a的长度与切孔6的长度相同，可以防止在Y方向上的移动。所以，可以确定固定辐射板8的位置。

在第六至第六实施例的电路底板中，辐射板8的延伸片8a的延伸端得以延伸，以在定位时，可以折成勾形，或者延伸片8a形成可以压入切孔6中的形状，所以，辐射板8可以紧固在印刷电路板1上。

图15A至15I示出了将辐射板8紧固到印刷电路板1的切孔6中的延伸片8a的各种形式。请注意，辐射板8是用阴影表示的。在图15A至15E中，是通过将辐射板8的延伸片8a的顶端部分15形成一勾子形来紧固辐射板8的，所以，它可以从切孔6中拆下来。

图15A所示的顶端部分15A是一无尖角勾形；图15B所示出的顶端部分是一勾形，可以压印刷电路板1的上表面；图15C所示出的顶端部分是一正常的勾形；图15D所示出的顶端部分是一带有倾斜滑动表面15a的勾形，当配装到切孔中时，它可以帮助延伸片8a变形；图15E所示出的顶端部分是一位于切孔6的开口部分上面的对角接合部分。

在图15F和15G中，辐射板8的延伸片8a要防止由于弹簧的压力而脱离。在图15F中，延伸片8a形成倾斜形，在图15G中，延伸片呈倾斜形，且其顶端部分形成一勾形。另外，辐射板8的延伸片8a或顶端部分15可以压入以防止脱离，从而紧固辐射板8。在图15H中，顶端部分15形成圆柱形，其直径稍微大于切孔6的宽度，在图15I中，整个延伸片8a以收缩配装方式压在切孔6中。

通过图15A到15I所示的结构，很容易将辐射板紧固到印刷电路板1上，换句话说，不需要用于紧固的机械结构或机械部分，从而降低了成本。

尽管已详细示出并介绍了本发明，但必须清楚的是它们仅作为说明和示例，而不是对本发明的限制，本发明的精神和范畴由所附权利要求书来确定。

Claims

1．一种电路底板，包括：

多个电子器件，它包括一热产生电子器件，和

一印刷电路板，所述多个电子器件安装在它上面，它还包括一热隔离部分，用以热隔离安装所述热产生电子器件的部分和安装其它电子器件的部分。

2．如权利要求1所述的电路底板，其中，所述热隔离部分是通过一穿透所述印刷电路板的切孔形成的。

3．如权利要求1所述的电路底板，其中，所述热隔离部分是通过布置多个穿透所述印刷电路板的切孔形成的。

4．如权利要求1所述的电路底板，其中，所述印刷电路板在安装所述热产生电子器件的部分上有多个通孔，所述电路底板还包括：

一热辐射板；

一第一模连接垫，它位于所述印刷电路板的上表面层上，和所述多个通孔接触，并与所述热产生电子器件连接；和

一第二模连接垫，它位于所述印刷电路板的下表面层上，和所述多个通孔接触，并与所述热辐射板连接。

5．如权利要求1所述的电路底板，还包括：

一热辐射板；和

一延伸片，它位于所述热隔离部分，与所述热产生电子器件和所述热辐射板接触。

6．如权利要求5所述的电路底板，其中，

所述延伸片与所述热辐射板整体形成。

7．如权利要求2所述的电路底板，还包括一模连接垫，它与所述热产生电子器件和所述印刷电路板接触，

所述热产生电子器件形成为使其热产生中间部分与外引线焊接区至少隔开一预定距离，

所述切孔的长度小于所述印刷电路板的所述外引线焊接区域的长度，大于所述模连接垫的长度；

所述切孔的宽度最大是所述外引线焊接区域和所述模连接垫之间的距离。

8．如权利要求1所述的电路底板，其中，

所述热隔离部分是通过多个穿透所述印刷电路板上的切孔形成的，所述多个切孔仅形成于一预定方向。

9．如权利要求1的电路底板，其中，

所述热隔离部分形成在所述热产生电子器件的周围，由多个穿透所述印刷电路板的切孔形成。