CN216565724U

CN216565724U - 一种嵌埋高散热金属块的pcb板散热结构及pcb板

Info

Publication number: CN216565724U
Application number: CN202123297428.1U
Authority: CN
Inventors: 张军杰; 吴华军; 陈波
Original assignee: Jiangxi Zhihao Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Jiangxi Zhihao Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-24
Filing date: 2021-12-24
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2031-12-24

Abstract

本实用新型公开了一种嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构及PCB板，包括芯板、铜块和PP片，芯板设置在PP片上面，铜块嵌埋在芯板和PP片内；铜块与两侧芯板之间开窗，铜块与两侧PP片之间开窗，铜块与两侧芯板之间的开窗和铜块与两侧PP片之间的开窗内均填有流胶。采用P片不等大开窗，多张P片堆叠也不会产生落差，保持了良好的板厚均匀性，有助于铜块边缘的结合；采用铜块侧壁阶梯化设计，压合时流胶能进入阶梯槽能更充分地与铜块结合，使得铜块不会出现缺胶分层等品质问题；将铜块棕化处理，使得铜块表面更粗糙，铜块与树脂结合力更好，铜块边缘不易分层；从而使得铜块平整度更好，使得FR4结合力更可靠。

Description

一种嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构及PCB板

技术领域

本实用新型涉及PCB板技术领域，特别是涉及一种嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构及PCB板。

背景技术

随着现代社会电子产品多样化、多功能化、高集成度的发展，促进了PCB高密度、多样化结构设计。尤其随着5G时代的到来，高频高速PCB的应用越来越广泛。高频高速PCB不但需要提供高速度、低损耗、低延迟、高质量的信号传输，还需要适应高频大功率器件的高功耗环境。PCB内部功耗越大、散热通道越拥挤，整体热量就会急剧上升，长期工作时易产生PCB电气性能下降甚至损毁。因此，解决PCB的散热问题尤为重要。

目前解决PCB的散热问题有多种设计方案，如高导热材料设计、厚铜基板、金属基板、密集散热孔设计、埋嵌铜块设计等。相对而言，直接在PCB内埋嵌金属铜块，是解决散热问题的有效途径之一。埋嵌铜块是将小块高导热金属铜以无源器件埋置的方式集成在多层PCB局部区域，有针对性的解决PCB局部散热的问题。

现有技术中，PP片开窗与内层芯板窗口等大，导致多张PP片堆叠时产生落差，影响板厚均匀性及铜块边缘的结合，铜块边缘无凹槽设计，大多为长方体或正方体或多边形设计，铜块周围全部为光滑设计，压合时流胶不能充分地与铜块结合，导致缺胶分层等品质问题的出现。另外，现有技术铜块因尺寸小的问题，无法过棕化，导致裸铜与树脂结合力差，铜块边缘易分层，从而导致铜块平整度不好与及FR4结合力差。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构，有针对性的解决PCB局部散热的问题，采用P片不等大开窗，多张P片堆叠也不会产生落差，保持了良好的板厚均匀性，有助于铜块边缘的结合；采用铜块侧壁阶梯化设计，压合时流胶能进入阶梯槽能更充分地与铜块结合，使得铜块不会出现缺胶分层等品质问题；将铜块棕化处理，使得铜块表面更粗糙，铜块与树脂结合力更好，铜块边缘不易分层；从而使得铜块平整度更好，使得FR4结合力更可靠。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构，包括芯板、铜块和PP片，所述芯板设置在所述PP片上面，所述铜块嵌埋在所述芯板和所述PP片内；所述铜块与两侧所述芯板之间开窗，所述铜块与两侧所述PP片之间开窗，所述铜块与两侧所述芯板之间的开窗和所述铜块与两侧所述PP片之间的开窗内均填有流胶。

进一步地，所述铜块与所述芯板之间单侧开窗的尺寸为0.15mm。

进一步地，所述PP片的数量有7片，从上到下依次为第一PP片、第二PP片、第三PP片、第四PP片、第五PP片、第六PP片和第七PP片。

进一步地，所述铜块与所述第一PP片、所述第二PP片、所述第三PP片、所述第四PP片、所述第五PP片、所述第六PP片和所述第七PP片之间单侧开窗的尺寸依次为0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm。

进一步地，所述铜块的侧壁上设有若干个阶梯槽。

进一步地，所述阶梯槽的宽度和深度尺寸均为0.025mm。

进一步地，所述铜块为经过棕化处理的铜块。

一种PCB板，包括板体，所述板体内设置有嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型的优点在于提供了一种嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构，将小块高导热金属铜以无源器件埋置的方式集成在多层PCB局部区域，有针对性的解决PCB局部散热的问题；采用P片不等大开窗，多张P片堆叠也不会产生落差，保持了良好的板厚均匀性，有助于铜块边缘的结合；采用铜块侧壁阶梯化设计，压合时流胶能进入阶梯槽能更充分地与铜块结合，使得铜块不会出现缺胶分层等品质问题；将铜块棕化处理，使得铜块表面更粗糙，铜块与树脂结合力更好，铜块边缘不易分层；从而使得铜块平整度更好，使得FR4结合力更可靠。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的铜块结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的棕化后的铜块结构示意图。

图中：1、铜块；2、芯板；3、芯板单侧开窗；4、第一PP片；5、第二PP片；6、第三PP片；7、第四PP片；8、第五PP片；9、第六PP片；10、第七PP片；11、第一PP片单侧开窗；12、第二PP片单侧开窗；13、第三PP片单侧开窗；14、第四PP片单侧开窗；15、第五PP片单侧开窗；16、第六PP片单侧开窗；17、第七PP片单侧开窗；18、阶梯槽。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

请参阅图1-3，本实用新型提供了一种嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构，包括芯板2、铜块1和PP片，芯板2设置在PP片上面，铜块1嵌埋在芯板2和PP片内；为了有针对性的解决PCB局部散热的问题，将小块高导热金属铜以无源器件埋置的方式集成在多层PCB局部区域，铜块1与两侧芯板2之间开窗，铜块1与芯板2之间单侧开窗的尺寸为0.15mm。铜块1与两侧PP片之间开窗，PP片的数量有7片，从上到下依次为第一PP片4、第二PP片5、第三PP片6、第四PP片7、第五PP片8、第六PP片9和第七PP片10；铜块1与第一PP片4、第二PP片5、第三PP片6、第四PP片7、第五PP片8、第六PP片9和第七PP片10之间单侧开窗的尺寸依次为第一PP片单侧开窗11为0.2mm、第二PP片单侧开窗12为0.25mm、第三PP片单侧开窗13为0.3mm、第四PP片单侧开窗14为0.35mm、第五PP片单侧开窗15为0.4mm、第六PP片单侧开窗16为0.45mm和第七PP片单侧开窗17为0.5mm。铜块1与两侧芯板2之间的开窗和铜块1与两侧PP片之间的开窗内均填有流胶。芯板2与P片采用不等大开窗设计，可保证窗口位置的流胶均匀性及平整度。

铜块1的侧壁上设有若干个阶梯槽18；阶梯槽18的宽度和深度尺寸均为0.025mm。采用铜块1侧壁阶梯化设计，压合时流胶能进入阶梯槽18能更充分地与铜块1结合，使得铜块1不会出现缺胶分层等品质问题。

铜块1为经过棕化处理的铜块1。棕化的作用：棕化工序的作用就是粗化铜表面，增大结合面积，增加表面结合力。棕化：在铜表面通过反应产生一种均匀，有良好粘合特性及粗化的有机金属层结构(通常形成铜的络合物)；将铜块1棕化处理，使得铜块1表面更粗糙，铜块1与树脂结合力更好，铜块1边缘不易分层。

嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构及PCB板的具体制作工艺流程：

1、内层芯板2开窗

所有层芯板2采用同倍率系数(各芯板层预涨系数平均值)开窗锣板。0.15mm规格的芯板10块/叠生产，0.30mm规格的芯板7块/叠生产；采用粗锣+精锣的方式，走刀速度降低70％或设计0.3m/min；铣最外层芯板2时，必须将芯板2铜皮面统一朝上并每手板更换盖板。锣板时需打5个定位销钉，左长边3个，右长边2个，左长边中间一个起防反作用，不可漏打销钉。锣板时定位孔按1:1出，锣槽位按系数资料出锣带。芯板2与P片采用不等大开窗设计，保证窗口位置的流胶均匀性及平整度，芯板2开窗尺寸单侧0.15mm，PP单侧开窗0.2mm，若有多张P片时，第2张比第1张单侧开窗增加0.05mm，依次类推。

2、PP片开窗

层压工序准备粘结片，采用冷冲板两面包夹住PP片，并用钻孔美纹胶对角固定。PP片7张/叠，成型调用当层次的PP铣板程序制作，采用与芯板2相同的系数进行开窗锣板，锣板时需用0.5～1.0mm光芯板盖着锣槽。采用粗锣+精锣的方式保证控制开槽尺寸精度+/-4mil。熔铆合定位孔、PIN孔、由内钻钻出，PP开窗位均由锣机锣出；PP开窗位内不可以有胶体；每趟一次，更换一次铣刀。

3、铜块1侧壁开阶梯槽&棕化处理

铜块1平整度与侧壁开阶梯槽：PNL铜块整体平整度按+/-3mil进行控制，PCS铜块采用千分尺进行测量按0.025mm为单位区间进行铜块1分堆，保证压合时放在同PNL中的铜块厚度差异控制在0.025mm以内。对铜块1的侧壁进行阶梯处理，阶梯深度为0.05mm。将使用铜块1贴在胶带上进行棕化，棕化速度2.0m/min。棕化完成后进行烤板：120℃*30min，充分将水汽烘干，保证铜块1的结合力。

4、铜块自动化放置到FR4芯板中：

采用自动化铜块1放置机：按设置的固定程序将铜块1放置到对应的FR4窗口内。

5、铆合&压合：

靶标设计：设计熔合+铆合作业方式，长边设计3个铆钉靶标、短边设计1个铆钉靶标。

层间偏位Coupon设计：PNL工艺边四角位置、SET工艺边增加设计层间偏位监测Coupon；Coupon按单元内最小钻刀对应设计3-8mil隔离环，内层线路正常补偿。

叠构设计&图形设计：

1)PP片玻布优选原则：106＞1080＞2116＞2313＞3313，铜厚≥3oz产品优选106和1080PP，尽量使用含胶量高的PP；

2)外夹层PP≥2张，内夹层≥3张，层间介质厚度≥4mil，且要满足耐高压要求；

3)内层中间必须保留4层内层孔盘，保留的非功能盘在结构上整体对称分布；4)锣空区铺铜设计，上下层错开，工艺边设计铜皮。

冲孔&铆合：冲孔E值按±2mil进行卡关，首件空套确认同心圆OK后再生产；采用熔合+铆合方式作业，长边铆3个钉，短边铆1个钉；熔合/铆合后100％检查层偏，无相切异常；

排板：钢板--高温离型膜--放PCB板--放铜块--检查铜块平整度--高温离型膜--钢板，按照旋转法进行叠板(如右图所示)，保证产品介质厚度、板厚均匀性，层与层加加5张新牛皮纸，每层2pnl，每盘4叠。

压合：使用厚铜板专用程式，升温速率管控1.5-1.8℃/min。

通过工艺流程1-5制作的嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构及PCB板，有针对性的解决PCB局部散热的问题；采用P片不等大开窗，多张P片堆叠也不会产生落差，保持了良好的板厚均匀性，有助于铜块边缘的结合；采用铜块侧壁阶梯化设计，压合时流胶能进入阶梯槽能更充分地与铜块结合，使得铜块不会出现缺胶分层等品质问题；将铜块棕化处理，使得铜块表面更粗糙，铜块与树脂结合力更好，铜块边缘不易分层；从而使得铜块平整度更好，使得FR4结合力更可靠。

如上即为本实用新型的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述实用新型验证过程，并非用以限制本实用新型的专利保护范围，本实用新型的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构，其特征在于：包括芯板、铜块和PP片，所述芯板设置在所述PP片上面，所述铜块嵌埋在所述芯板和所述PP片内；所述铜块与两侧所述芯板之间开窗，所述铜块与两侧所述PP片之间开窗，所述铜块与两侧所述芯板之间的开窗和所述铜块与两侧所述PP片之间的开窗内均填有流胶。

2.如权利要求1所述的一种嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构，其特征在于：

所述铜块与所述芯板之间单侧开窗的尺寸为0.15mm。

3.如权利要求1所述的一种嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构，其特征在于：

所述PP片的数量有7片，从上到下依次为第一PP片、第二PP片、第三PP片、第四PP片、第五PP片、第六PP片和第七PP片。

4.如权利要求3所述的一种嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构，其特征在于：

所述铜块与所述第一PP片、所述第二PP片、所述第三PP片、所述第四PP片、所述第五PP片、所述第六PP片和所述第七PP片之间单侧开窗的尺寸依次为0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm。

5.如权利要求1所述的一种嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构，其特征在于：

所述铜块的侧壁上设有若干个阶梯槽。

6.如权利要求5所述的一种嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构，其特征在于：

所述阶梯槽的宽度和深度尺寸均为0.025mm。

7.如权利要求1所述的一种嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构，其特征在于：

所述铜块为经过棕化处理的铜块。

8.一种PCB板，其特征在于：包括板体，所述板体内设置有如权利要求1-7任一项所述的嵌埋高散热金属块的PCB板散热结构。