CN203446102U

CN203446102U - 电路板及具有其的控制器

Info

Publication number: CN203446102U
Application number: CN201320549509.2U
Authority: CN
Inventors: 潘宇; 吴昊; 王春凤
Original assignee: Beiqi Foton Motor Co Ltd
Current assignee: Beijing Treasure Car Co Ltd
Priority date: 2013-09-05
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2023-09-05

Abstract

本实用新型提出一种电路板及具有其的控制器，包括：基板，该基板的上表面形成有适于与电子元器件的热引脚相连的连接件；至少形成在基板的上表面和下表面的上层铜箔和底层铜箔，上层铜箔和底层铜箔通过分别分布在该两层铜箔上且相对的多个散热过孔相连，且上层铜箔与连接件相连。本实用新型的电路板，能够有效地提高基板的散热性能，从而有效地对电路板上的元器件散热，提高了元器件的可靠性，进一步地，提高了整机的可靠性和安全性，且该电路板的设计结构简单，成本较低。本实用新型还提出了一种控制器。

Description

电路板及具有其的控制器

技术领域

本实用新型涉及微电子技术领域，特别涉及一种电路板及具有其的控制器。

背景技术

随着微电子技术的迅速发展，电子元器件的微型化、芯片主频的不断提高，功能日益增强，单个芯片的功耗逐渐增大，这些都导致热流密度的急剧提高。而元器件产生的热量，可以通过封装的上表面或通过与其焊接在一起的PCB传递出去。通过改善元器件与PCB之间的散热途径，通过PCB互连使热量从元器件顺畅的传递到PCB上，从而有效的控制元器件的工作温度，使设备在其所处环境条件下，保持在可靠性要求所规定的温度范围之内，确保器件安全、可靠的工作。

影响PCB散热的因素较多，而良好的局部散热设计不仅有利于器件的散热，而且可以简化PCB设计。而PCB的结构、材料，局部的散热铜箔设计（面积、层数、厚度）、散热过孔设计（孔径、间距、数量），散热过孔处理方式（塞孔材料等）等等也是提高散热能力的有力手段。

实用新型专利公开号为202841681U（201220415050.2），一种具有散热功能的PCB，在PCB本体上形成有用于散热的露铜区、以及均匀密布在该露铜区内的金属化通孔，通过对露铜区和金属化通孔涂覆和填充焊锡，以使该露铜区区域具有良好的散热功能，但是该专利中30与芯片引脚并不相连，是孤立的铜，从而影响了散热效果，并且专利中的40采用完全涂覆的方式，并不适合与所有的散热结构，比如在通风的环境下，过孔中的空气流动更有利于散热。

实用新型专利公开号为201298958（200820137357.4），一种带散热过孔的MOSFET（（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金氧半场效晶体管）焊盘设计的电路板，通过方形大焊盘外围增设的一圈散热过孔将热量散发到电路板背面，大大加快了散热的速度和面积，从而带来更好的散热效果。但是如果将过孔放在器件的下方，尤其是Die对应的正下方，而不仅仅周围，将更有利于散热。

总而言之，目前的各企业及单位对电子设备的热设计都越来越重视，板级的热设计对于研发人员来说也越来越重要，通过PCB设计来改善散热性能是常用和必用的手段之一，然而现在关于具体的实施方法还不是很详细。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电路板，该电路板能够有效地提高基板的散热性能，从而有效地对电路板上的元器件散热，提高了元器件的可靠性，进一步地，提高了整机的可靠性和安全性，且该电路板的设计结构简单，成本较低。

本实用新型的另一目的在于提出一种控制器。

为了实现上述目的，本实用新型的第一方面提供了一种电路板，包括：基板，所述基板的上表面形成有适于与电子元器件的热引脚相连的连接件；至少形成在所述基板的上表面和下表面的上层铜箔和底层铜箔，所述上层铜箔和底层铜箔通过分别分布在该两层铜箔上且相对的多个散热过孔相连，所述上层铜箔与所述连接件相连。

根据本实用新型的电路板，通过对基板上的铜箔和散热过孔进行合理的布局，能够有效地提高基板的散热性能，从而有效地对电路板上的元器件散热，提高了元器件的可靠性，进一步地，提高了整机的可靠性和安全性，且该电路板的设计结构简单，成本较低。

另外，根据本实用新型上述的电路板还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述基板包括多个绝缘层。

进一步地，所述电路板还包括：位于所述多个绝缘层的任意相邻的两个绝缘层之间的内层铜箔，其中，所述上层铜箔和底层铜箔的散热过孔贯穿所述至少一个内层铜箔。

进一步地，所述多个散热过孔的直径相等，所述内层铜箔的厚度被限定为大于所述多个散热过孔的任意两个散热过孔之间的距离的百分之二，且所述内层铜箔的厚度小于所述上层铜箔。

进一步地，所述上层铜箔的厚度和所述底层铜箔的厚度相等。

进一步地，所述多个散热过孔的任意两个散热过孔之间的距离被限定为小于所述散热过孔的直径的四倍。

进一步地，所述多个散热过孔均匀分布在所述上层铜箔和底层铜箔上。

进一步地，所述上层铜箔和所述底层铜箔涂覆有焊锡。

进一步地，所述上层铜箔和底层铜箔的厚度均为2OZ。

本实用新型的第二发面提供了一种控制器，包括：如本实用新型上述第一方面的电路板。

根据本实用新型的控制器，通过对其电路板的基板上的铜箔和散热过孔进行合理的布局，能够有效地提高基板的散热性能，从而有效地对电路板上的元器件散热，提高了元器件的可靠性，进一步地，提高了该控制器的可靠性和安全性，且该控制器的电路板的设计结构简单，成本较低。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型一个实施例的电路板的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图描述根据本实用新型实施例的电路板及具有其的控制器。

图1为根据本实用新型一个实施例的电路板的示意图。如图1所示，根据本实用新型一个实施例的电路板100，包括：基板110、上层铜箔120和底层铜箔130。

具体而言，基板110的上表面形成有适于与电子元器件的热引脚相连的连接件111。结合图1所示，在本实用新型的一个实施例中，基板110包括多个绝缘层112。

上层铜箔120和底层铜箔130至少形成在基板110的上表面和下表面，且上层铜箔120和底层铜箔130通过分别分布在两层铜箔上且相对的多个散热过孔200相连，并且上层铜箔120与连接件111相连。在本实用新型的一个实施例中，上层铜箔120的厚度和底层铜箔130的厚度相等，且优选地，厚度均为2OZ。进一步地，上层铜箔120和底层铜箔130涂覆有焊锡，以进一步增强上层铜箔120和底层铜箔130的散热性。

结合图1所示，该电路板100还包括：位于多个绝缘层112的任意相邻的两个绝缘层之间的内层铜箔140，其中，上层铜箔120和底层铜箔130的散热过孔200贯穿至少一个内层铜箔140。在本实用新型的一个实施例中，多个散热过孔200的直径均相等，且内层铜箔140的厚度被限定为大于相邻散热过孔之间的距离的百分之二，且内层铜箔140的厚度小于上层铜箔120的厚度，即内层铜箔140的厚度小于2OZ。具体而言，当内层铜箔140的厚度小于1OZ时，对元器件结温影响较为明显，但当内层铜箔140的厚度大于1OZ后，对元器件结温的影响逐渐减小，因此，基于加工工艺和加工成本，限定内层铜箔140的厚度不超过2OZ。这样，通过合理的设计铺铜厚度，节约了成本，同时也可保证元器件的可靠性。

另外，在本实用新型的一个实施例中，多个散热过孔200的任意两个散热过孔之间的距离被限定为小于散热过孔200的直径的四倍，且多个散热过孔200均匀分布在上层铜箔120和底层铜箔130上。

具体而言，以下以PCB作为一个具体的示例，对上述电路板100进行更为具体的描述。

PCB是一种将铜箔粘压在绝缘基板上，并用印刷、蚀刻和钻孔等工序制造出导体图形和和电子元器件的安装孔，实现电器互连，从而保证电子产品的电气性能、热性能和机械性能的可靠性。在PCB中具有较好散热性能的材料就是铜，然而从成本和加工工艺的角度出发铜是不能无限多的，因此，需要对铜进行合理的布局。

在JEDEC标准板情况下，上层铜箔和底层铜箔的厚度均为2OZ，当内层铜箔的厚度小于1OZ时，对电子元器件的结温影响明显，但当内层铜箔的厚度大于1OZ后，对结温的影响逐渐减小。因此，综合考虑加工工艺和加工成本，限定内层铜皮厚度不超过2OZ。

在PCB中，电子元器件的热引脚一定要走粗线，而且如果覆铜的话，最好与覆铜相连，如果电子元器件没有明确的热引脚，且该元器件的功耗又很大，则可选择在下面铺地，目前有好多元器件自带散热焊盘，通常散热焊盘是元器件的一个地引脚，可以适当使覆铜面积大于焊盘面积，这样更有利于散热，但是通常情况下，由于布局和空间的限制，覆铜是不能很大面积的，为了更好的散热，就需要增加散热过孔。

具体而言，在PCB的结构中，铜的导热率远远大于绝缘介质，因而PCB的水平方向散热性能优于垂直方向。如图1所示，加入散热过孔后，不同散热铜箔之间有了连接，增强了层与层之间的热交换能力，同时也增强了PCB垂直方向上的导热能力，使得热量可以从PCB的一面更好地传递到另外一面上。对于散热过孔设计的相关参数具体为：假设散热过孔的孔间距为p、散热过孔的直径为d以及内层铜箔的厚度为t，因此，散热过孔的合理设计区域为d/p>25%以及t/p>2%，即d>p*25%，p<t*2%。换言之，即散热过孔的直径d大于散热过孔之间的间距p的四分之一，内层铜箔的厚度t大于散热过孔之间的间距p的百分之二，而内层铜箔的厚度t<2OZ。例如：假设相临散热过孔之间的间距为p=4，则最合理的设计参数为：散热过孔的直径d>4×0.25，即d>1；内层铜箔的厚度t>4×0.02，即t>0.08。

根据本实用新型实施例的电路板，通过对基板上的铜箔和散热过孔进行合理的布局及参数设计，能够有效地提高基板的散热性能，从而有效地对电路板上的元器件散热，提高了元器件的可靠性，进一步地，提高了整机的可靠性和安全性，且该电路板的设计结构简单，成本较低。

本实用新型还提出了一种控制器，包括：本实用新型第一方面实施例提出的电路板100。其中，控制器例如为用于汽车的整车控制器或者汽车的电机控制器等。

根据本实用新型实施例的控制器，通过对其电路板的基板上的铜箔和散热过孔进行合理的布局及参数设计，能够有效地提高基板的散热性能，从而有效地对电路板上的元器件散热，提高了元器件的可靠性，进一步地，提高了该控制器的可靠性和安全性，且该控制器的电路板的设计结构简单，成本较低。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种电路板，其特征在于，包括：

基板，所述基板的上表面形成有适于与电子元器件的热引脚相连的连接件；

至少形成在所述基板的上表面和下表面的上层铜箔和底层铜箔，所述上层铜箔和底层铜箔通过分别分布在该两层铜箔上且相对的多个散热过孔相连，所述上层铜箔与所述连接件相连。

2.根据权利要求1所述的电路板，所述基板包括多个绝缘层。

3.根据权利要求2所述的电路板，其特征在于，还包括：位于所述多个绝缘层的任意相邻的两个绝缘层之间的内层铜箔，其中，所述上层铜箔和底层铜箔的散热过孔贯穿所述至少一个内层铜箔。

4.根据权利要求3所述的电路板，其特征在于，所述多个散热过孔的直径相等，所述内层铜箔的厚度被限定为大于所述多个散热过孔的任意两个散热过孔之间的距离的百分之二，且所述内层铜箔的厚度小于所述上层铜箔。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电路板，其特征在于，所述上层铜箔的厚度和所述底层铜箔的厚度相等。

6.根据权利要求1-4任一项所述的电路板，其特征在于，所述多个散热过孔的任意两个散热过孔之间的距离被限定为小于所述散热过孔的直径的四倍。

7.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述多个散热过孔均匀分布在所述上层铜箔和底层铜箔上。

8.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述上层铜箔和所述底层铜箔涂覆有焊锡。

9.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述上层铜箔和底层铜箔的厚度均为2OZ。

10.一种控制器，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项所述的电路板。