CN203734915U - 铝镁合金嵌埋式线路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种铝镁合金嵌埋式线路板，其结构是在经过表面阳极处理的铝镁合金板的板面上压合有两层绝缘导热的绝缘粘接层，在两层所述绝缘粘接层之间密封设置有FR-4线路板；所述铝镁合金板的一端长出所述FR-4线路板的对应边的边沿，在所述铝镁合金板的长出端的板边焊接有插头，所述插头与所述FR-4线路板电连接，内置于所述绝缘粘接层之间的所述FR-4线路板通过所述插头与外部工作设备电连接。本实用新型采用铝镁合金作为导热基材，不仅增强了机械强度，而且具有了高导热性和高可靠性的特点；线路密封于内层之中，无法直接破坏，具有良好的可靠性及保密性，适用于航空、航天和国防等有保密性需要的应用领域。

Description

铝镁合金嵌埋式线路板

技术领域

本实用新型涉及一种印制线路板，具体地说是一种铝镁合金嵌埋式线路板。

背景技术

电子产业作为国民支柱行业，近年来的发展日新月异，特别是以轻、薄、短、小为发展趋势的终端产品，对其基础产业——印制线路板行业，提出了高密度、小体积、高导电性等更高要求。线路板技术在这种背景下迅速发展壮大，而各个弱电领域的行业，如电脑及周边辅助系统、医疗器械、手机、数码（摄）像机、通讯器材、精密仪器、航空航天等，都对印制线路板的工艺及品质提出了许多具体而明确的技术规范。

以环氧玻璃布为基材的传统印制线路板在许多情况下，已不能满足越来越快、越来越尖端的苛刻的工艺及技术条件要求。

发明内容

本实用新型的目的就是提供一种铝镁合金嵌埋式线路板，以解决现有印制电路板导热性差和不适合尖端领域的苛刻工艺条件要求的问题，满足尖端应用领域越来越苛刻的工艺及技术条件的要求。

本实用新型是这样实现的：一种铝镁合金嵌埋式线路板，在经过表面阳极处理的铝镁合金板的板面上压合有两层绝缘导热的绝缘粘接层，在两层所述绝缘粘接层之间密封设置有FR-4线路板；所述铝镁合金板的一端长出所述FR-4线路板的对应边的边沿，在所述铝镁合金板的长出端的板边焊接有插头，所述插头与所述FR-4线路板电连接，内置于所述绝缘粘接层之间的所述FR-4线路板通过所述插头与外部工作设备电连接。

所述铝镁合金板是由95～97%的铝与3～5%的镁混合制成的合金板材，其厚度为1.5～3.0mm。

所述绝缘粘接层是用PP胶片与电子玻纤布叠合，再浸以环氧树脂与苯乙烯-马来酸酐共聚物后所形成的复合层状结构。

本实用新型的抗蚀性好，因其本身就是金属，具有突出的导热性能和强度，质坚量轻，密度低，散热性较好，抗压性较强。与传统的FR-4线路板相比，采用相同的厚度、相同的线宽，本实用新型所用的铝镁合金基板能够承载更高的电流，一般线路铜箔厚度在1OZ至6OZ之间。

本实用新型通过在主要元素铝中掺入少量的镁来加强铝镁合金板的硬度，并具有良好的耐蚀性、焊接性和冷加工性，具有中等强度。嵌埋式的FR-4线路板的线路层通过板边的插头与外界工作设备连接，线路板工作时产生的热量通过导热的绝缘粘接层以及铝镁合金板散热至外界。绝缘粘接层的作用是粘接、绝缘和导热。通常情况下，铝镁合金基板的绝缘层是功率模块结构中最大的导热屏障。绝缘层热传导性能越好，越有利于器件运行时所产生的热量的发散，也就越有利于降低器件的运行温度，从而达到提高模块的功率负荷、减少体积、延长寿命和提高功率输出等的目的。

本实用新型具有如下优点：

1、由于采用铝镁合金作为导热基材，相比普通的FR-4板材以及单纯的铝基板等，不仅增强了机械强度，而且具有了高导热性和高可靠性的特点。

2、由于选取铝镁合金作为导热基材，而铝镁合金相比普通的铝基板材，在压合时所采用的粘合材料要求更为严格，通过对粘合材料的特定配置，当该环氧树脂组合物固化时，苯乙烯－马来酸酐共聚物不但是环氧树脂的固化剂，而且还参与形成固化产物的网络结构，从而解决了目前环氧树脂在铝镁合金压合过程中易出现的粘合力不强、绝缘性和导热性较差的问题，使得铝镁合金内嵌式线路板的层间结合强，不易分层，且导热系数提高。

3、本实用新型由于线路密封于内层之中，无法直接破坏，具有良好的可靠性及保密性，适用于航空、航天和国防等有保密性需要的应用领域。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明铝镁合金嵌埋式线路板包括铝镁合金板1、FR-4线路板3和两层绝缘粘接层2和插头4等部分。铝镁合金板1是由95～97%的铝与3～5%的镁混合制成的合金板材，其厚度为1.5～3.0mm。先将铝镁合金板1进行表面阳极处理，之后在铝镁合金板1的板面上先叠放一层绝缘粘接层2，然后放上FR-4线路板3，在最上面再铺上一层绝缘粘接层，通过热压机热压后，相互粘接在一起，并使FR-4线路板3密封在上下两层的绝缘粘接层2之间，形成FR-4线路板3的嵌埋结构。铝镁合金板1的也右端长出FR-4线路板3的右边的边沿，在铝镁合金板1的长出端的板边焊接有若干插头4，各插头4均与FR-4线路板3电连接，使内置嵌埋的FR-4线路板3得以通过插头4与外部工作设备保持电连接。

所述绝缘粘接层2是用1～2片PP胶片与电子玻纤布叠合，再浸以环氧树脂与苯乙烯-马来酸酐共聚物后所形成的复合层状结构，这种绝缘粘接层2具有良好的绝缘和导热性能。PP胶片可选用7628型和/或1080型PP胶片。

本实用新型的制作方法如下：

1、铝镁合金材料的选择：

选用由95～97%的铝与3～5%的镁混合制成的合金板材作为铝镁合金板。铝镁合金板的主要元素是铝，再掺入少量的镁可以加强其硬度。由于铝镁合金板的抗蚀性好，且其本身就是金属，因此其导热性能和强度尤为突出。铝镁合金板质坚量轻，密度低，散热性较好，抗压性较强，能充分满足3C产品高度集成化、轻薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽和散热的要求。这种铝镁合金板具有良好的耐蚀性，焊接性优良，冷加工性较好，并具有中等强度，厚度一般在1.5～3.0mm之间。

2、铝镁合金板的表面阳极处理： 

通过对铝镁合金板的表面进行化学及电化学处理（即表面阳极处理），可使之具有一定的粗糙度，并在其表面形成一定厚度的高绝缘性的化学转化膜。具体步骤如下： 

①  去油清洗处理：用脱脂棉沾湿溶剂对铝镁合金板进行擦拭，除去铝镁合金板表面上的油污，再用棉布擦干。所述湿溶剂为三氯乙烯、醋酸乙酯、丙酮或丁酮中的一种。

② 表面粗化处理：用浓度为25～30%的盐酸与浓度为3～5%的双氧水混合，再水平喷淋到所述铝镁合金板的表面，进行洗蚀处理，然后再经水洗、碱洗、水洗和烘干等常规处理步骤，即可完成对所述铝镁合金板的表面粗化处理。处理后的铝镁合金板的表面呈现微观粗化，在百倍显微镜下观察到铝镁合金板的表面呈微型蜂窝状叠合。在热压合时，绝缘粘接材料中的环氧树脂能流入表面的微型蜂窝中，经高温固化后，即可使铝镁合金板与绝缘粘接层紧密结合为一体，从而增强了铝镁合金板与绝缘粘接层的结合力，避免了业内普遍存在的起泡分层的问题。

③  钝化处理：在浓度为22g/l的浓硫酸溶液中、在1～1.5A/dm²的直流电流的强度下，浸渍铝镁合金板10～15min，取出后再在饱和重铬酸钾溶液中、在95～100℃的温度下浸渍5～20min，取出后水洗、烘干，即可在铝镁合金板的表面生成一层均匀、透明的化学转化膜，完成对铝镁合金板的钝化处理。这种处理过程也可称为防氧化处理。

3、绝缘粘合材料的配制：

按重量百分比称取30～75％的环氧树脂、20～50％的苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）和0.85～5％的2-甲基咪唑促进剂，再加入占组合物质量10％的二甲基甲酰胺作为溶剂，混配均匀后即可制成绝缘粘合材料。

当环氧树脂组合物固化时，苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）不但是环氧树脂的固化剂，而且参与形成固化产物的网络结构，从而解决了目前环氧树脂在铝镁合金压合过程中易出现粘合力不强、绝缘性和导热性差的问题。本实用新型由于选取铝镁合金作为导热基材，而铝镁合金相比普通的铝基板材，在压合时所采用的绝缘粘合材料要求更为严格，本产品通过对多种粘合材料的选择，解决了在压合过程中出现结合力不强、分层以及导热系数偏低等问题。

4、绝缘粘接层的制作：

将7628型和1080型PP胶片各一张与电子玻纤布或其它增强材料相叠合，再浸以环氧树脂和20～30%的苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA），即可形成一种双PP胶片的绝缘粘接层，达到增强PP胶片的结合力、绝缘性和高导热性的效果，可起到搞好的粘接、绝缘和导热的功能。绝缘粘接层在压合后，7628型PP胶片的厚度一般为0.185mm，1080型PP胶片的厚度一般为0.066mm。

相对双PP胶片的绝缘粘接层，本发明还可制作单PP胶片的绝缘粘接层，即仅将一张7628型PP胶片与电子玻纤布或其它增强材料相叠合，再浸以环氧树脂和20～30%的苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA），即可形成一种单PP胶片的绝缘粘接层。

5、制作FR-4线路板：

选择0.1～0.2mm厚的普通FR-4板料，在该普通FR-4板料上覆铜膜，铜膜厚度为1～6OZ；按照线路板的正常生产工艺，在覆铜的普通FR-4板料上进行常规的钻孔、沉铜、电镀、蚀刻线路等操作，再经性能检测合格后，即形成FR-4线路板。对所制FR-4线路板板面上的裸露铜面需要进行常规的棕化或黑化处理，以达到压合时板面与绝缘粘接层之间更好的结合力。

6、FR-4线路板的嵌埋操作，按以下步骤进行：

①  在经表面阳极处理过的铝镁合金板上先覆盖一层单PP胶片的绝缘粘接层，再覆盖FR-4线路板，最上面再覆盖一层双PP胶片的绝缘粘接层，铝镁合金板的一端要长出所述FR-4线路板的对应边的边沿。

②  将上述叠层板在180～190℃温度、280～300PSI压力的条件下，用压机热压复合150～160分钟，自然冷却后即制成铝镁合金嵌埋式线路板。

③  在铝镁合金板的长出端的边沿上通过板边的两个焊接孔可分别焊接插头，插头与FR-4线路板电连接，以使嵌埋的FR-4线路板得以通过所述插头与外部工作设备保持电连接。

7、外形加工：

用锣刀、锣机对所制的铝镁合金嵌埋式线路板进行外形加工，加工过程中锣机的行程速度比正常加工速度要慢一些，并且需要喷洒酒精进行散热处理。

8、成品检验：

最后，按线路板的常规检查程序，对铝镁合金嵌埋式线路板的成品进行检验，合格品包装、入库。

Claims (3)

1.一种铝镁合金嵌埋式线路板，其特征是，在经过表面阳极处理的铝镁合金板的板面上压合有两层绝缘导热的绝缘粘接层，在两层所述绝缘粘接层之间密封设置有FR-4线路板；所述铝镁合金板的一端长出所述FR-4线路板的对应边的边沿，在所述铝镁合金板的长出端的板边焊接有插头，所述插头与所述FR-4线路板电连接，内置于所述绝缘粘接层之间的所述FR-4线路板通过所述插头与外部工作设备电连接。

2.根据权利要求1所述的铝镁合金嵌埋式线路板，其特征是，所述铝镁合金板是由95～97%的铝与3～5%的镁混合制成的合金板材，其厚度为1.5～3.0mm。

3.根据权利要求1所述的铝镁合金嵌埋式线路板，其特征是，所述绝缘粘接层是用PP胶片与电子玻纤布叠合，再浸以环氧树脂与苯乙烯-马来酸酐共聚物后所形成的复合层状结构。