CN219919252U - 印制电路板及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种印制电路板及电子设备，涉及电路板技术领域，用于解决DC‑DC电源芯片过热失效而出现工作可靠性差的技术问题，该印制电路板包括电路板本体，电路板本体为双层板结构，且电路板本体的顶层设置有第一散热铜皮和第一散热器，第一散热器设置在第一散热铜皮背离电路板本体的一侧并与第一散热铜皮连接；DC‑DC电源芯片，设置在电路板本体上，且第一散热铜皮覆盖DC‑DC电源芯片的地引脚并与地引脚接触连接，DC‑DC电源芯片的电源引脚的横截面的尺寸大于预设阈值。本申请能够克服DC‑DC电源芯片过热失效而出现工作可靠性差的问题，提高了供印制电路板的散热效率，从而保证DC‑DC电源芯片的工作可靠性。

Description

印制电路板及电子设备

技术领域

本申请涉及电路板技术领域，尤其涉及一种印制电路板及电子设备。

背景技术

印制电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)，又称印刷电路板，是电子元器件的支撑体，也是电子元器件电气连接的载体，由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。

相关技术中，DC-DC电源芯片为可以直接贴装在印制电路板上的电源供应器，可以为主芯片供电，为了保证供电走线的宽度和压降，DC-DC芯片需要尽量靠近主芯片设置，而主芯片由于功能强大等因素容易自身发热，如果热量集中散不出去，会影响主芯片的性能，因此，在印制电路板的两侧通常会设置主芯片散热器，主芯片产生的热量通过主芯片散热器由下至上向上流动，以对主芯片进行散热。

然而，主芯片散热器对主芯片进行散热时，其主芯片散热器所散发的热量会对DC-DC电源芯片进行烘烤，从而导致DC-DC电源芯片过热失效而出现工作可靠性差的技术问题。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供一种印制电路板及电子设备，能够克服DC-DC电源芯片过热失效而出现工作可靠性差的问题，提高了供印制电路板的散热效率，从而保证DC-DC电源芯片的工作可靠性。

为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：

本申请实施例第一方面提供一种印制电路板，包括电路板本体，所述电路板本体为双层板结构，且所述电路板本体的顶层设置有第一散热铜皮和第一散热器，所述第一散热器设置在所述第一散热铜皮背离所述电路板本体的一侧并与所述第一散热铜皮连接；

DC-DC电源芯片，设置在所述电路板本体上，且所述第一散热铜皮覆盖所述DC-DC电源芯片的地引脚并与所述地引脚接触连接，所述DC-DC电源芯片的电源引脚的横截面的尺寸大于预设阈值。

在本申请一些可选的实施中，所述电路板本体包括依次层叠设置的顶层走线层、介质层和底层走线层；所述介质层上设置有多组散热过孔，所述多组散热过孔在所述介质层上沿第一方向间隔排布，各组散热过孔包括多个间隔设置的散热过孔，各所述散热过孔贯穿所述介质层。

在本申请一些可选的实施中，任意相邻两组所述散热过孔在所述介质层上沿所述第一方向错位设置。

在本申请一些可选的实施中，相邻所述散热过孔之间设置有散热焊盘。

在本申请一些可选的实施中，所述散热焊盘设置有散热层。

在本申请一些可选的实施中，所述电路板本体的底层设置有第二散热铜皮和第二散热器，所述第二散热器设置在所述第二散热铜皮背离所述第一散热铜皮的一侧，且与所述第二散热铜皮连接。

在本申请一些可选的实施中，所述第一散热铜皮和/或所述第二散热铜皮在所述电路板本体上的正投影面积大于所述DC-DC电源芯片在所述电路板本体上的正投影面积的3倍。

在本申请一些可选的实施中，所述第一散热铜皮背离所述介质层的一侧设置有第一阻焊层，所述第二散热铜皮背离所述介质层的一侧设置有第二阻焊层；

所述第一阻焊层上设置有第一开窗，所述第一开窗暴露所述第一散热铜皮；

和/或，所述第二阻焊层上设置有第二开窗，所述第二开窗暴露所述第二散热铜皮。

在本申请一些可选的实施中，所述第二散热器为陶瓷散热器。

本申请实施例第二方面提供一种电子设备，包括上述实施例提供的印制电路板。

本申请实施例提供的印制电路板及电子设备中，通过在双层板结构的印制电路板的顶层设置第一散热铜皮和第一散热器，第一散热器设置在第一散热铜皮背离电路板本体的一侧并与第一散热铜皮连接，并使得第一散热铜皮覆盖设置在电路板本体上的DC-DC电源芯片的地引脚，第一散热铜皮的地引脚与第一散热铜皮连接，这样，DC-DC电源芯片的热量通过地引脚传递至第一散热铜皮，第一散热铜皮对DC-DC电源芯片的热量进行散热的同时，并将部分热量通过第一散热器进行散热，以提高散热效率；另外，并通过加粗DC-DC电源芯片的电源引脚，以进一步提高对DC-DC电源芯片的散热效率，从而克服了DC-DC电源芯片因过热失效而出现工作可靠性差的问题，提高了印制电路板的散热效率，进而保证DC-DC电源芯片的工作可靠性。

除了上面所描述的本申请实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本申请实施例提供的印制电路板及电子设备所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的印制电路板的一种结构的剖面结构示意图；

图2为本申请实施例提供的印制电路板的另一种结构的部分俯视示意图；

图3为本申请实施例提供的印制电路板的又一种结构的部分俯视结构示意图；

图4为本申请实施例提供的印制电路板的部分仰视示意图。

附图标记：

100-印制电路板；

110-顶层走线层；

120-介质层；

121-散热过孔；

130-底层走线层；

140-第一阻焊层；

150-第二阻焊层；

160-第一散热铜皮；

170-第一散热器；

180-第二散热铜皮；

190-第二散热器；

200-DC-DC电源芯片；

210-电源引脚；

220-地引脚；

230-散热焊盘。

具体实施方式

相关技术中，DC-DC电源芯片为可以直接贴装在印制电路板上的电源供应器，可以为主芯片供电，为了保证供电走线的宽度和压降，DC-DC芯片需要尽量靠近主芯片设置，如果DC-DC电源芯片距离主芯片过远，可能会造成大电流时压降过大而导致供电电压过低的问题，导致带载能力差工作不稳定的问题，因此，DC-DC电源芯片距离主芯片较近，而主芯片由于功能强大等因素容易自身发热，如果热量集中散不出去，会影响主芯片的性能，因此，在印制电路板的两侧通常会设置主芯片散热器，主芯片产生的热量通过主芯片散热器由下至上向上流动，以对主芯片进行散热，而DC-DC电源芯片设置在主芯片散热器的左上方。然而，主芯片散热器对主芯片进行散热时，其主芯片散热器所散发的热量会对DC-DC电源芯片进行烘烤，从而导致DC-DC电源芯片过热失效而出现工作可靠性差的技术问题。

为了解决上述问题，本申请提供了一种印制电路板及电子设备，通过在双层板结构的印制电路板的顶层设置第一散热铜皮和第一散热器，第一散热器设置在第一散热铜皮背离电路板本体的一侧并与第一散热铜皮连接，并使得第一散热铜皮覆盖设置在电路板本体上的DC-DC电源芯片的地引脚，第一散热铜皮的地引脚与第一散热铜皮连接，这样，DC-DC电源芯片的热量通过地引脚传递至第一散热铜皮，第一散热铜皮对DC-DC电源芯片的热量进行散热的同时，并将部分热量通过第一散热器进行散热，以提高散热效率；另外，并通过加粗DC-DC电源芯片的电源引脚，以进一步提高对DC-DC电源芯片的散热效率，从而克服了DC-DC电源芯片因过热失效而出现工作可靠性差的问题，提高了印制电路板的散热效率，进而保证DC-DC电源芯片的工作可靠性。

为了使本申请实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的印制电路板的一种结构的剖面结构示意图；图2为本申请实施例提供的印制电路板的另一种结构的部分俯视示意图；

图3为本申请实施例提供的印制电路板的又一种结构的部分俯视结构示意图；图4为本申请实施例提供的印制电路板的部分仰视示意图。

请参照图1至图3所示，本申请实施例提供一种印制电路板100，包括电路板本体和设置在电路板本体上的DC-DC电源芯片200；其中，电路板本体可以为双层板结构，即电路板本体可以包括依次层叠设置的顶层走线层110、介质层120和底层走线层130，顶层走线层110或者底层走线层130上可以布设有信号走线，且信号走线可通过贯穿介质层120的过孔进行换层，以实现信号的传输。

为了克服DC-DC电源芯片200过热失效而导致DC-DC电源芯片200工作可靠性的问题，在本申请实施例中，如图2和图3所示，电路板本体的顶层设置有第一散热铜皮160和第一散热器170，第一散热器170设置在第一散热铜皮160背离电路板本体的一侧并与第一散热铜皮160连接，且第一散热铜皮160覆盖DC-DC电源芯片200的地引脚220，并使得第一散热铜皮160与DC-DC电源芯片200的地引脚220接触连接，这样，DC-DC电源芯片200的热量可通过地引脚220直接传导至第一散热铜皮160，以通过第一散热铜皮160进行散热，另外，由于第一散热铜皮160与第一散热器170连接，从而使得热量可进一步经第一散热器170进行散热，从而能够提高DC-DC电源芯片200的散热效率，从而避免DC-DC电源芯片200过热失效而导致DC-DC电源芯片200工作可靠性的问题，能够提高DC-DC电源芯片200的工作可靠性。

示例性的，电路板本体可以是厚度为1.6mm的双层板结构，其中，第一散热铜皮160可以设置在顶层走线层110上，其中，第一散热铜皮160的厚度例如可以为1.8mil，介质层120可以为FR-4等绝缘材质制成，其厚度例如为57.7mil等，另外，顶层走线层110背离介质层120的一侧设置有第一阻焊层140，底层走线层130背离介质层120的一侧设置有第二阻焊层150，其中，第一阻焊层140和第二阻焊层150的材质可以为具有绝缘性能的油墨，且第一阻焊层140和第二阻焊层150的厚度可分别例如为2mil。

可以理解的是，第一散热铜皮160的材质主要包括热阻小且导热效率高的铜、锡等材质。

由于铜的导热系数为393W/m·K，FR-4导热系数为0.2～0.31W/m·K，空气的导热系数为0.027W/m·K，由此可见，铜的导热系数是介质层120的约1600倍，因此，通过电路板本体的顶层设置第一散热铜皮160可以提高散热效率。

另外，通过第一散热铜皮160与DC-DC电源芯片200的地引脚220接触连接，可以增大DC-DC电源芯片200的热量导热面积和散热面积，从而提高热量的散热速率。

需要说明的是，热阻指的是沿热流通道上的温度差与通道上耗散的功率之比，即：θjc(Rjc)＝(Tj-Tc)/P(1)

其中，θjc(Rjc)为结点到芯片壳的热阻，单位为℃/W；P为芯片功耗，单位W(瓦)，功耗是热量产生的直接原因，功耗大的芯片，发热量也大；Tj为结点温度，单位为℃，随着结点温度的提高，半导体器件性能将会下降或烧毁；Tc为芯片壳体温度，单位为℃。

由上述内容可知，热阻越小，导热越好，反之，导热越差。

在本申请一些可选的实施例中，DC-DC电源芯片200的电源引脚210的横截面的尺寸大于预设阈值，该预设阈值可以为DC-DC电源芯片200的电源引脚210的常规尺寸，而在本申请中，通过增大DC-DC电源芯片200的电源引脚210的横截面的尺寸，即加粗DC-DC电源芯片200的电源引脚210，以增大热量的传导和散热面积，从而提高DC-DC电源芯片200的散热效率。

另外，DC-DC电源芯片200的底部还可以封装有散热底座，以利于散热；当然，在DC-DC电源芯片200的体积较小，无法加装散热底座时，也可以不设置散热底座。

在本申请一些可选的实施例中，介质层120上设置有多组散热过孔，多组散热过孔在介质层120上沿第一方向间隔排布，如图3中所示，各组散热过孔包括多个间隔设置的散热过孔121，且各散热过孔121贯穿介质层120，以通过散热过孔121增大电路板本体的导热效率，从而提高散热效率。

另外，各散热过孔121的孔壁上可以铺设有覆盖散热过孔121的孔壁的例如铜层，由于铜的导热能力是介质层120的导热能力的约100倍，因此，在沿介质层120的厚度方向，铜的导热能力原大于介质层120的导热能力，从而能够通过铜层的设置提高印制电路板100的散热效率。

示例性的，散热过孔121的横截面形状可以为圆形、正方形、椭圆形等形状，以散热过孔121的横截面的形状为圆形为例，散热过孔121的孔径尺寸例如可以为0.2mm、0.25mm、0.3mm、1mm等。

其中，通过热仿真实验可知，散热过孔121向电路板本体底层导热的同时，又阻碍同层导热，因此，为了提高散热效率，在本申请实施例中，任意相邻两组的散热过孔121错位设置，即任意相邻两组的散热过孔121在第一方向上的投影均不重合，从而提高散热均匀性，提高散热效率，避免局部过热的问题。

示例性的，散热过孔121的孔径尺寸为1mm，同一组中相邻两个散热过孔121之间的间距例如为2mm；或者，散热过孔121的孔径尺寸为0.5mm，同一组中相邻两个散热过孔121之间的间距例如为1.5mm，而相邻两个散热过孔121的孔壁之前的距离例如为1mm，并呈辐射排布，即相邻两组散热孔在第一方向上的投影不重合，从而使得印制电路板100达到最低温升，提高散热效率。

另外，当散热过孔121的孔径尺寸大于0.3mm时，无法塞孔，因此，孔径尺寸大于0.3mm的散热过孔121为露铜结构，这样，有利于散热。

可以理解的是，相同的散热过孔121的孔径尺寸，铜层的面积越小，则温升越高，散热越差，因此，在本申请实施例中，为了提高散热效率，可以增大铜层的面积，以提高散热效率，降低温升。

在本申请一些可选的实施例中，请参照图3所示，任意相邻两个散热孔之间设置有散热焊盘230，以通过散热焊盘230进一步提高对DC-DC电源芯片200的散热效率。

示例性的，散热焊盘230例如为圆形，散热焊盘230的尺寸例如为1mm。

另外，还可以在焊盘上设置有散热层，以通过散热层增大散热焊盘230的散热效率，示例性的，散热层可以包括但不仅限于为锡膏形成的锡膏散热层，以增强散热焊盘230的散热效果。

在本申请一些可选的实施例中，请参照图4所示，电路板本体的底层设置有第二散热铜皮180和第二散热器190，第二散热器190设置在第二散热铜皮180背离第一散热铜皮160的一侧，且与第二散热铜皮180连接；示例性的，第二散热铜皮180设置在底层走线层130背离介质层120的一侧，第二散热器190设置在第二散热铜皮180背离介质层120的一侧，这样，电路板本体的热量可经第二散热铜皮180以及第二散热器190，从而能够提高散热效率。

可以理解的是，第一散热铜皮160可通过散热过孔121将热量传导至第二散热铜皮180，第二散热铜皮180通过第二散热器190将热量散发出去。

在本申请一些可选的实施例中，第一散热铜皮160在电路板本体上的正投影面积为DC-DC电源芯片200在电路板本体上的正投影面积的3倍及以上，这样，可以增大散热面积，从而提升散热效果。

在本申请另一些可选的实施例中，第二散热铜皮180在电路板本体上的正投影面积也可以为DC-DC电源芯片200在电路板本体上的正投影面积的3倍及以上，以提升散热效果。

在本申请一些可选的实施例中，第一阻焊层140上还可以设置有第一开窗，第一开窗暴露第一散热铜皮160，以通过露铜设计增大散热面积，提高散热效果。

另外，第二阻焊层150上也可以设置有第二开窗，第二开窗暴露第二散热铜皮180，同理，以通过露铜设计增大散热面积，提高散热效果。

另外，第二散热器190可以为陶瓷散热器，陶瓷散热器可以通过粘接等接触安装的方式安装至第二散热铜皮180上，这样，能够提高导热效率，从而提高散热效率。

由此可见，DC-DC电源芯片200的散热路径可以为：一方面，DC-DC电源芯片200的热量通过DC-DC电源芯片200的地引脚220将热量传递至第一散热铜皮160，并通过第一散热铜皮160将热量传递至第一散热器170，以通过散热器将热量传递出去进行散热；另一方面，DC-DC电源芯片200的热量通过DC-DC电源芯片200的地引脚220将热量传递至第一散热铜皮160，第一散热铜皮160通过贯穿介质层120的散热过孔121将热量传递至第二散热铜皮180，第二散热铜皮180同第二散热器190进行散热，从而达到对DC-DC电源芯片200散热的目的。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括电子设备本体和上述实施例提供的印制电路板100。

其中，电子设备本体可以为液晶电视、平板电路、触控显示屏等。

另外，印制电路板100的结构及工作原理在上述实施例中已详细阐述，在此不再一一赘述。

本申请实施例提供的印制电路板及电子设备中，通过在双层板结构的印制电路板的顶层设置第一散热铜皮和第一散热器，第一散热器设置在第一散热铜皮背离电路板本体的一侧并与第一散热铜皮连接，并使得第一散热铜皮覆盖设置在电路板本体上的DC-DC电源芯片的地引脚，第一散热铜皮的地引脚与第一散热铜皮连接，这样，DC-DC电源芯片的热量通过地引脚传递至第一散热铜皮，第一散热铜皮对DC-DC电源芯片的热量进行散热的同时，并将部分热量通过第一散热器进行散热，以提高散热效率；另外，并通过加粗DC-DC电源芯片的电源引脚，以进一步提高对DC-DC电源芯片的散热效率，从而克服了DC-DC电源芯片因过热失效而出现工作可靠性差的问题，提高了印制电路板的散热效率，进而保证DC-DC电源芯片的工作可靠性。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。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方式或示例。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方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种印制电路板，其特征在于，包括：

电路板本体，所述电路板本体为双层板结构，且所述电路板本体的顶层设置有第一散热铜皮和第一散热器，所述第一散热器设置在所述第一散热铜皮背离所述电路板本体的一侧并与所述第一散热铜皮连接；

DC-DC电源芯片，设置在所述电路板本体上，且所述第一散热铜皮覆盖所述DC-DC电源芯片的地引脚并与所述地引脚接触连接，所述DC-DC电源芯片的电源引脚的横截面的尺寸大于预设阈值。

2.根据权利要求1所述的印制电路板，其特征在于，所述电路板本体包括依次层叠设置的顶层走线层、介质层和底层走线层；所述介质层上设置有多组散热过孔，所述多组散热过孔在所述介质层上沿第一方向间隔排布，各组散热过孔包括多个间隔设置的散热过孔，各所述散热过孔贯穿所述介质层。

3.根据权利要求2所述的印制电路板，其特征在于，任意相邻两组所述散热过孔在所述介质层上沿所述第一方向错位设置。

4.根据权利要求3所述的印制电路板，其特征在于，相邻所述散热过孔之间设置有散热焊盘。

5.根据权利要求4所述的印制电路板，其特征在于，所述散热焊盘设置有散热层。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的印制电路板，其特征在于，所述电路板本体的底层设置有第二散热铜皮和第二散热器，所述第二散热器设置在所述第二散热铜皮背离所述第一散热铜皮的一侧，且与所述第二散热铜皮连接。

7.根据权利要求6所述的印制电路板，其特征在于，所述第一散热铜皮和/或所述第二散热铜皮在所述电路板本体上的正投影面积大于所述DC-DC电源芯片在所述电路板本体上的正投影面积的3倍。

8.根据权利要求6所述的印制电路板，其特征在于，所述第一散热铜皮背离所述介质层的一侧设置有第一阻焊层，所述第二散热铜皮背离所述介质层的一侧设置有第二阻焊层；

所述第一阻焊层上设置有第一开窗，所述第一开窗暴露所述第一散热铜皮；

和/或，所述第二阻焊层上设置有第二开窗，所述第二开窗暴露所述第二散热铜皮。

9.根据权利要求6所述的印制电路板，其特征在于，所述第二散热器为陶瓷散热器。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的印制电路板。