CN211959676U - 印刷电路板pcb及封装结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种印刷电路板PCB及封装结构，该PCB包括基板、导电层，基板包括正面和背面，导电层铺设于基板的一部分正面上，PCB还包括：第一散热层，铺设于基板的另一部分正面上；第二散热层，铺设于基板的背面上；至少一个导热通孔，导热通孔贯穿基板并连通第一散热层与第二散热层。该封装结构包括该印刷电路板PCB、功率元器件、绝缘导热单元、散热单元。通过本申请的PCB及功率元器件散热结构实现了对焊接在该PCB上的功率元器件进行高效散热，且设计简易、成本低，具有较大的市场竞争力。

Description

印刷电路板PCB及封装结构

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种印刷电路板PCB及封装结构。

背景技术

功率元器件例如MOS管、IGBT、二极管等功率半导体散热方式多种多样，在电力电子技术变频器领域，功率半导体的散热方式一般是通过螺钉将功率器件安装到散热器面来进行导热，但此方法安装复杂，维护不便利；另外，市场上还推出了一种将贴片功率半导体焊接到PCB铝基板上，PCB铝基板再安装到散热器进行散热的方案；这种方式虽然散热效果好，安装便利，但是仅适用于灯具等部分行业，不满足复杂的集成电路设计，并且PCB铝基板价格昂贵，实际应用范围有限。

实用新型内容

为了解决上述功率半导体等功率元器件散热的技术问题，本申请提供了一种印刷电路板PCB及封装结构。

第一方面，本申请提供了一种PCB，包括基板、导电层，基板包括正面和背面，导电层铺设于基板的一部分正面上，该PCB还包括：

第一散热层，铺设于基板的另一部分正面上；

第二散热层，铺设于基板的背面上；

至少一个导热通孔，导热通孔贯穿基板并连通第一散热层与第二散热层。

可选地，导热通孔还贯穿第一散热层和第二散热层中的至少一个。

可选地，导热通孔的内壁镀有金属导热涂层。

可选地，第二散热层位于第一散热层的正下方，且第二散热层与第一散热层关于基板对称。

可选地，第一散热层和第二散热层均为铜箔层，金属导热涂层为铜涂层。

可选地，在第一散热层和第二散热层中的至少一个上还铺设有保护层。

第二方面，本申请提供了一种封装结构，包括功率元器件、绝缘导热单元、散热单元及如前面所述任一项的PCB；

功率元器件接触设于PCB的第一散热层，并通过焊接与PCB的导电层电连接；

绝缘导热单元接触设于散热单元上；

PCB接触设于绝缘导热单元上。

可选地，功率元器件为贴片元器件。

可选地，绝缘导热单元为绝缘硅胶片。

可选地，散热单元为金属散热器。

可选地，功率元器件包括功率半导体元器件。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

通过本申请的印刷电路板PCB和封装结构实现了对焊接在该PCB上的功率元器件进行高效散热，且设计简易、成本低，简化了生产流程，提高了生产效率，且适用范围广泛，具有较大的市场竞争力。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一个实施例提供的印刷电路板PCB示意图；

图2为本申请另一个实施例提供的印刷电路板PCB示意图；

图3为本申请一个实施例提供的封装结构示意图。

其中，附图标记如下：

PCB100、功率元器件200、绝缘导热单元300、散热单元400、基板110、导电层120、第一散热层130、第二散热层140、第一导线121、第二导线122、第三导线123、第四导线124、第一子散热层131、第二子散热层132。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请一个实施例提供的印刷电路板PCB示意图。参考图1，该PCB100包括基板110、导电层120，基板110包括正面和背面，导电层120铺设于基板110的一部分正面上，PCB100还包括第一散热层130、第二散热层140，第一散热层130铺设于基板110的另一部分正面上，且第一散热层130与导电层120不接触，第二散热层140铺设于基板110的背面上，基板110上有至少一个导热通孔(图中未画出)，导热通孔贯穿基板110，并连通第一散热层130和第二散热层140。

具体地，基板110即板面，为导电层120等其他层的承载体，为绝缘材质，导电层120通过PCB生产工艺铺设于基板110的正面上，第一散热层130也铺设于基板110的正面上，第一散热层130与导电层120不交叉也无接触，第一散热层130不干扰导电层120的正常工作，也不影响整个PCB100的电路布线，第二散热层140铺设于基板110的背面上。第一散热层130、第二散热层140均为导热材质，导热通孔也能够起到导热作用。

第一散热层130用于将功率元器件的热量通过导热通孔传导至第二散热层140，然后通过第二散热层140将热量传导出去。

为了便于理解，图2为本申请另一个实施例提供的印刷电路板PCB示意图。参考图2，该PCB上的导电层120包括第一导线121、第二导线122、第三导线123、第四导线124，该PCB的第一散热层包括第一子散热层131、第二子散热层132。第一导线121的焊接端与第二导线122的焊接端分别用于焊接功率元器件的引脚或焊接端；在第一导线121与第二导线122之间的基板110上铺设有第二子散热层132，第二子散热层132与其上方的功率元器件的非导电部分接触，用于传导其上方的功率元器件的热量。第三导线123的焊接端与第四导线124的焊接端分别用于焊接另一个功率元器件的引脚或焊接端；在第三导线123与第四导线124之间的基板110上铺设有第一子散热层131，第一子散热层131与其上方的功率元器件的非导电部分接触，用于传导其上方的功率元器件的热量。第一子散热层131、第二子散热层132均与导电层120的各个导线不接触。

在PCB100的基板110的背面铺设有与图2中的第一子散热层131、第二子散热层132分别对应的第三子散热层(图中未画出)、第四子散热层(图中未画出)，第三子散热层、第四子散热层为第二散热层140的一部分。第一子散热层131通过其下方的导热通孔(图中未画出)将其上方的功率元器件的热量传导至对应的第三子散热层，第二子散热层132通过其下方的导热通孔将其上方的功率元器件的热量传导至对应的第四子散热层。

当然，PCB100中的导电层120包含的导线、第一散热层130、第二散热层140包含的子散热层不仅仅局限于图2所示，PCB100根据实际情况有各种不同的布线均属于本申请保护范围内。

在一个实施例中，导热通孔还贯穿第一散热层130和第二散热层140中的至少一个。

具体地，第一散热层130通过导流过孔与第二散热层140连接，导热通孔用于将第一散热层130的热量传导至第二散热层140。导热通孔可以依次贯穿第一散热层130、基板110的正面、背面；导流通孔也可以依次贯穿基板110的正面、背面、第二散热层140；导流通孔也可以依次贯穿第一散热层130、基板110的正面、背面、第二散热层140。

在一个实施例中，导热通孔的内壁镀有金属导热涂层。

具体地，导热通孔为在基板110上通过钻孔钻出的导通孔，通过沉铜工艺、电镀工艺等工艺使金属导热涂层均匀附着在导热通孔的内壁表面。从而使导热通孔具有良好的导热性。

在一个实施例中，第二散热层140位于第一散热层130的正下方，且第一散热层130与第二散热层140关于基板110对称。

具体地，第二散热层140在大小尺寸、形状上与第一散热层130相同，且第二散热层140在第一散热层130的正下方。

当然，第二散热层140在基板110的背面铺设的面积也可以大于第一散热层130，使第一散热层130的热量有效地传导到第二散热层140。

导热通孔也可以设置得多一些，使第一散热层130的热量有效地传导到第二散热层140。还可以通过特殊工艺加强导热通孔与第一散热层130、第二散热层140的接触。

当然，也可以通过在导热通孔内设置可以导热的连接体，连接体用于连接第一散热层130、第二散热层140，使连接体将第一散热层130的热量传导至第二散热层140。

在一个实施例中，第一散热层和第二散热层均为铜箔层，金属导热涂层为铜涂层。

具体地，在PCB100制作工艺中，导电层120是通过对基板110上铺设的整块铜箔通过显影技术、蚀刻技术、退膜技术、冲孔技术等技术得到的，通过化学蚀刻，整块铜箔保留下来的部分即形成导电层120的各种线路。因此，本申请中，在PCB100布线设计中还需要在布线图中设计出第一散热层130、第二散热层140的位置、尺寸、大小，用于在PCB100制作过程中根据布线图保留第一散热层130、第二散热层140处的铜箔，从而蚀刻处第一散热层130、第二散热层140。

在一个实施例中，第一散热层130和第二散热层140中的至少一个上还铺设有保护层。

保护层可以为阻焊漆，用于对第一散热层130、第二散热层140的铜箔进行防护保护、阻焊保护，防止元器件焊接时与第一散热层130或第二散热层140的金属接触而导致电路短路等不良影响，还可以保护第一散热层130、第二散热层140。

图3为本申请一个实施例提供的封装结构示意图。参考图3，该封装结构包括：功率元器件200、绝缘导热单元300、散热单元400、功率元器件200、前面所述PCB100。功率元器件200的焊接端通过焊接与PCB100正面的导电层120连接(图中未画出)，功率元器件200接触设于第一散热层130上。即，功率元器件200的正下方铺设有第一散热层130(图中未画出)，使得功率元器件200下表面非导电部分与其正下方的第一散热层130接触，从而使得功率元器件200的产生的热量传导至第一散热层130。第一散热层130的热量通过导热通孔传导至第二散热层140。

PCB100接触设于绝缘导热单元300上。即，PCB100底层的第二散热层140(图中未画出)与绝缘导热单元300接触，因此第二散热层140的热量会被传导至绝缘导热单元300。

绝缘导热单元300接触设于散热单元400上。

绝缘导热单元300与散热单元400接触，从而绝缘导热单元300的热量传导至散热单元400。而散热装置40的热量可以通过空气流通散热、自然冷却、水冷散热等方式将热量散发掉。

在一个实施例中，功率元器件200为贴片元器件。由于贴片元器件体积小且高度低，且大多数贴片元器件比较平整，因此贴片元器件与第一导热层的接触面积大，传导的热量更多。

在一个实施例中，绝缘导热单元300为绝缘硅胶片。绝缘硅胶片不仅起到很好的绝缘效果，防止PCB100上的高电压传导至散热单元400上导致触电风险，而且能够有效起到将第二散热层140的热量传导至散热单元400上的作用，保证了散热效果，同时绝缘硅胶片价格低廉，使产品更有市场优势。

在一个实施例中，散热单元400为金属散热器。散热单元400为金属材质热传导效果更好，能够有效吸收绝缘硅胶片的热量。

在一个实施例中，功率元器件200包括功率半导体元器件。例如：MOS管、IGBT绝缘栅型场效应管、二极管等功率半导体。

当然功率元器件200也可以包括电阻、电容等发热元器件。

通过本申请，将成本昂贵的铝基板更换成绝缘硅胶片；在PCB100的正面的导电层120焊接功率元器件200，在功率元器件200的底层阴影部分，大面积铺铜处理，通过导流过孔将顶层、底层的散热层(散热层为铜箔)连接；功率元器件200发热热量通过顶层的第一散热层130连接过孔导入到底层第二散热层140，再通过粘接的绝缘硅胶片，导到散热器上，完成了整体的散热设计。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种印刷电路板PCB，其特征在于，包括基板、导电层，所述基板包括正面和背面，所述导电层铺设于所述基板的一部分所述正面上，所述PCB还包括：

第一散热层，铺设于所述基板的另一部分所述正面上；

第二散热层，铺设于所述基板的所述背面上；

至少一个导热通孔，所述导热通孔贯穿所述基板并连通所述第一散热层与所述第二散热层。

2.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，所述导热通孔还贯穿所述第一散热层和第二散热层中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，所述导热通孔的内壁镀有金属导热涂层。

4.根据权利要求3所述的PCB，其特征在于，所述第二散热层位于所述第一散热层的正下方，且所述第二散热层与所述第一散热层关于所述基板对称。

5.根据权利要求4所述的PCB，其特征在于，所述第一散热层和第二散热层均为铜箔层，所述金属导热涂层为铜涂层。

6.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，在所述第一散热层和第二散热层中的至少一个上还铺设有保护层。

7.一种封装结构，其特征在于，包括功率元器件、绝缘导热单元、散热单元及权利要求1-6任一项所述的PCB；

所述功率元器件接触设于所述PCB的第一散热层上，并通过焊接与所述PCB的导电层电连接；

所述绝缘导热单元接触设于所述散热单元上；

所述PCB接触设于所述绝缘导热单元上。

8.根据权利要求7所述的结构，其特征在于，所述功率元器件为贴片元器件。

9.根据权利要求7所述的结构，其特征在于，所述绝缘导热单元为绝缘硅胶片。

10.根据权利要求7所述的结构，其特征在于，所述散热单元为金属散热器。

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