一種金屬基電路板結構及其加工方法與流程
2023-10-10 21:19:34 2
本發明涉及電路板技術領域，具體涉及局部導電的金屬基電路板結構及其加工方法。
背景技術：
目前，錫膏粘結金屬塊是電路板領域內最常用的散熱結構，通過錫膏焊接的方式，將金屬塊與印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)粘結到一起的結構。
一種現有的PCB散熱結構如圖1所示，在PCB多層板101表面形成錫膏層102，將金屬塊103焊接在錫膏層102上。
其中，錫膏層102和金屬塊102焊接是通過回流焊的方式，處於非真空狀態下粘結，錫膏內氣泡空洞率很多，影響可靠性能；錫膏的電阻率較高，導電性不理想；溫度再次升高，錫膏會熔化失去粘合力，粘結性能較差，也就是說，該中結構的PCB將不能再次採用回流焊工藝焊接元器件；需要在金屬層粘結面製作印刷鋼網，操作不方便，成本相對較高，並且可能會有冒錫造成PCB短路的風險。
技術實現要素：
本發明實施例提供了一種金屬基電路板結構的加工方法，用於解決現有技術中的錫膏粘結金屬塊散熱結構存在的上述多種技術問題，以提高電路板的散熱性能、導電性能和可靠性。
本發明第一方面提供一種金屬基電路板結構的加工方法，包括以下步驟：
S1、提供電路板和金屬基板；
S2、在所述電路板的表面設置粘結層，並將所述金屬基板設置在所述粘結層上，所述電路板的表面包括第一區域和第二區域，所述粘結層包括設置在所述第一區域的導電粘結片和設置在所述第二區域的導熱或非導熱粘結片；
S3、對所述電路板和所述金屬基板進行壓合，得到金屬基電路板。
本發明第二方面提供一種金屬基電路板結構，包括：
電路板和金屬基板及壓合於所述電路板和所述金屬基板之間的粘結層，所述粘結層包括設置在所述電路板的表面的第一區域的導電粘結片和設置在所述電路板的表面的第二區域的導熱或非導熱粘接片。
由上可見，本發明實施例通過粘結層將電路板和金屬基板粘結，粘結層包括導電粘結片和導熱或非導熱粘接片，壓合得到金屬基電路板結構的方案，取得了以下技術效果：
本發明中，粘結層中包含導電粘結片和導熱或非導熱粘接片，相對於現有的錫膏粘結的方式，導電粘結片的電阻率低於錫膏，提高了導電性能；並且導電粘結片只佔粘結層的部分區域，其它區域採用導熱或非導熱粘接片，使用導熱或非導熱粘接片可以在高溫下保持良好的粘結性，提高了粘結穩定性，使得本發明方法加工的金屬基電路板可以採用回流焊工藝焊接元器件；另外，同時採用導電粘結片和導熱或非導熱粘接片進行壓合，相對於錫膏粘結的方式，可以減少粘結層的氣泡，從而提高結構可靠性，錫膏粘結的方式需要在錫膏和金屬層的接觸面製作印刷鋼網，而粘結層包含導電粘結片和導熱或非導熱粘接片具有良好的粘結性，不需要製作印刷鋼網，降低了工藝的複雜度和成本。
附圖說明
圖1為一種現有的PCB散熱結構的示意圖；
圖2為本發明實施例的金屬基電路板結構的加工方法的流程圖；
圖3為本發明實施例提供的電路板的示意圖；
圖4為本發明實施例形成通槽的示意圖；
圖5為本發明實施例提供的金屬基板的示意圖；
圖6為本發明實施例形成粘結層的示意圖；
圖7為本發明實施例形成的金屬基電路板結構的示意圖。
具體實施方式
本發明實施例提供了一種金屬基電路板結構的加工方法，用於解決現有技術中的錫膏粘結金屬塊散熱結構存在的上述多種技術問題，以提高電路板的散熱性能、導電性能和可靠性。
為了更清楚地說明本發明實施例技術方案，下面將對實施例和現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
下面通過具體實施例，分別進行詳細的說明。
實施例一、
請參閱圖2，本發明實施例提供一種金屬基電路板結構的加工方法，該方法可包括以下步驟：
步驟S1、提供電路板和金屬基板；
如圖3所示，是本發明實施例提供的電路板30的示意圖，如圖5所示，是本發明實施例提供的金屬基板50的示意圖。
本發明實施例中，電路板30可以是雙面覆銅板，也可以是基於雙面覆銅板壓合得到的多層板。
可選的，如圖3所示，對兩塊芯板301的表面進行內層圖形加工，將半固化片302放置在兩塊芯板301具有內層圖形的表面之間，再進行壓合，形成電路板30，如圖4所示，利用銑刀對電路板30進行預置大小的開槽工序，形成通槽401，對電路板30進行鑽孔，形成通孔402，對通孔402進行沉銅和電鍍工藝，形成電鍍層403。芯板301可以是雙面覆銅板，芯板301的壓合面可以預先加工好線路圖形。
例如圖5所示，可以在金屬基板50上對應於電路板30上通槽401的位置進行加工，形成與通槽401相匹配的凹槽501；或者，可以在在金屬基板50上對應於電路板30上通槽401的位置形成與通槽401相匹配的凸臺502。
需要說明的是，電路板30可以為銅箔壓合結構或者芯板壓合結構，具體的層數不做限定。
需要說明的是，金屬基板50可以為銅、鋁、石墨烯或其他導熱係數大於 10W/mk的材料，並且可以根據實際需求，將金屬基板製作成凸臺型、平面型和凹槽型等結構，還可以在金屬塊的相應位置上進行鑽孔，具體的材料和形狀不做限定。
步驟S2、在電路板的表面設置粘結層，並將金屬基板設置在粘結層上，電路板的表面包括第一區域和第二區域，粘結層包括設置在第一區域的導電粘結片和設置在第二區域的導熱或非導熱粘結片；
本步驟中，如圖7所示，在電路板30的表面設置粘結層，將金屬基板50設置在粘結層60上，粘結層60包括設置在電路板30的表面的第一區域701的導電粘結片601和設置在電路板30的表面的第二區域702的導熱或非導熱粘接片602。
可選的，如圖6所示，提供導電粘結片601和導熱或非導熱粘接片602，導電粘結片601的體積電阻小於0.4Ω/cm，導熱或非導熱粘接片602可以是高流膠量的，也可以是低流膠量的，對導電粘結片601進行開口處理，形成第一開口603，第一開口603對應於電路板30上的通槽401，對導熱或非導熱粘接片602進行開口處理，形成第二開口604，第二開，604對應於導電粘結片601，將開口後的導電粘結片601和導熱或非導熱粘接片602組合成粘結層60。
需要說明的是，導電粘結片601和導熱或非導熱粘接片602的厚度差異要小於100um，第一區域701位置和第二區域702位置不是固定的，即導電粘結片601和導熱或非導熱粘接片602在粘結層中的位置不做限定，例如導電粘結片放置在通槽周圍，導熱或非導熱粘接片放置在導電粘結片之外的區域，或者導熱或非導熱粘接片放置在通槽周圍，導電粘結片放置在導電粘結片之外的區域。
步驟S3、對電路板和金屬基板進行壓合，得到金屬基電路板結構。
本步驟中，優選在真空環境中，對S2步驟中形成的結構進行壓合，得到金屬基電路板結構。
可選的，採用回流焊工藝，在金屬基電路板結構上焊接元器件。
綜上所述，本發明實施例通過粘結層將電路板和金屬基板粘結，粘結層包括設置在第一區域的導電粘結片和設置在第二區域的導熱或非導熱粘接 片，壓合得到金屬基電路板結構的方案，取得了以下技術效果：
本發明中，粘結層中包含導電粘結片和導熱或非導熱粘接片，相對於現有的錫膏粘結的方式，導電粘結片的電阻率低於錫膏，提高了導電性能；並且導電粘結片只佔粘結層的部分區域，其它區域採用導熱或非導熱粘接片，使用導熱或非導熱粘接片可以在高溫下保持良好的粘結性，提高了粘結穩定性，使得本發明方法加工的金屬基電路板可以採用回流焊工藝焊接元器件；另外，同時採用導電粘結片和導熱或非導熱粘接片進行壓合，相對於錫膏粘結的方式，可以減少粘結層的氣泡，從而提高結構可靠性，錫膏粘結的方式需要在錫膏和金屬層的接觸面製作印刷鋼網，而粘結層包含導電粘結片和導熱或非導熱粘接片具有良好的粘結性，不需要製作印刷鋼網，降低了工藝的複雜度和成本。
下面以一個具體場景實施例對一種金屬基電路板結構的加工方法進行詳細說明，具體如下：
提供兩塊芯板，在芯板的一面進行內層圖形的加工，在兩塊芯板具有內層圖形的表面之間放置半固化片，進行壓合後得到如圖3所示的電路板30，電路板可以為銅箔壓合結構或者芯板壓合結構，電路板的層數不做限定，本實施例採用的是兩塊芯板的壓合結構，如圖4所示，在電路板30上進行鑽孔和銑槽工藝，得到通孔402和通槽401，對通孔402進行沉銅和電鍍工藝，形成電鍍層403；用銅、鋁、石墨烯或其他導熱係數大於10W/mk的材料形成金屬基板，在本實施例中選擇如圖5所示的具有凹槽501的金屬基板50，凹槽501是與通槽401匹配的。
提供的導電粘結片的體積電阻小於0.4Ω/cm，導熱或非導熱粘接片可以是高流膠量的，也可以是低流膠量的，如圖6所示，對導電粘結片601進行開口處理，形成第一開口603，第一開口603對應於電路板30上的通槽401，對導熱或非導熱粘接片602進行開口處理，形成第二開口604，第二開口604對應於導電粘結片601，將開口後的導電粘結片601和導熱或非導熱粘接片602組合成粘結層60，如圖7所示，將粘結層60放置在電路板30的表面，將導電粘結片601放置在電路板30的表面的第一區域701，將導熱或非導熱 粘接片602設置在電路板30的表面的第二區域702，再將金屬基板50放置在粘結層60上，由於導電粘結片的電阻率比錫膏低，而且導電粘結片601隻佔了粘結層60的一部分，比現有的錫膏粘結的方法的導電性能要好。
在真空環境中，對圖7所示的結構進行壓合，得到金屬基電路板，在金屬基電路板的表面加工外層圖形，採用回流焊工藝，在金屬基電路板上焊接元器件，由於是在真空環境中進行壓合，與現有的在非真空環境下進行錫膏粘結相比，可以有效的消除壓合過程中的氣泡和空洞，提高了可靠性，在焊接元器件時，採用的是回流焊工藝，現有的錫膏粘結的方式，回流焊產生的高溫會使錫膏熔化，從而失去粘合力和造成電路板短路，半固化片在高溫下依然有很好的粘結性，因此提高了粘結穩定性，現有的技術需要在錫膏與金屬基板的接觸面上印刷鋼網，而粘結層包含導電粘結片和半固化片具有良好的粘結性，不需要製作印刷鋼網，降低了工藝複雜性和成本。
實施例二、
請參閱圖7所示，本發明實施例提供一種金屬基電路板結構，可包括：
電路板30和金屬基板50及壓合於電路板30和金屬基板50之間的粘結層60，粘結層包括設置在電路板30的表面的第一區域701的導電粘結片601和設置在電路板30的表面的第二區域702的導熱或非導熱粘接層602。
可選的，如圖7所示，在電路板30上具有通槽401，粘結層60的對應於通槽401的位置設有開口。
可選的，如圖5所示，金屬基板50對應於電路板30的通槽401的位置有凹槽501或凸體502，凹槽501或凸體502與通槽401相匹配。
可選的，金屬基電路板,上具有採用回流焊工藝焊接的元器件。
需要說明的是，導電粘結片601和導熱或非導熱粘接片602的厚度差異要小於100um，粘結層60中第一區域位置和第二區域位置不是固定的，即導電粘結片601和導熱或非導熱粘接片602在粘結層中的位置不做限定，例如導電粘結片放置在通槽周圍，導熱或非導熱粘接片放置在導電粘結片之外的區域，或者導熱或非導熱粘接片放置在通槽周圍，導電粘結片放置在導電粘結片之外的區域。
需要說明的是，電路板30可以是雙面覆銅板，也可以是基於雙面覆銅板壓合得到的多層板。
需要說明的是，金屬基板50可以為銅、鋁、石墨烯或者其他導熱係數大於10W/mk的材料，並且可以根據實際需求，將金屬基板製作成凸臺型、平面型和凹槽型等結構，還可以在金屬塊的相應位置上進行鑽孔，具體的材料和形狀不做限定。
綜上所述，本發明實施例通過粘結層將電路板和金屬基板粘結，粘結層包括設置在第一區域的導電粘結片和設置在第二區域的導熱或非導熱粘接片，壓合得到金屬基電路板結構的方案，取得了以下技術效果：
本發明中，粘結層中包含導電粘結片和導熱或非導熱粘接片，相對於現有的錫膏粘結的方式，導電粘結片的電阻率低於錫膏，提高了導電性能；並且導電粘結片只佔粘結層的部分區域，其它區域採用導熱或非導熱粘接片，使用導熱或非導熱粘接片可以在高溫下保持良好的粘結性，提高了粘結穩定性，使得本發明方法加工的金屬基電路板可以採用回流焊工藝焊接元器件；另外，同時採用導電粘結片和導熱或非導熱粘接片進行壓合，相對於錫膏粘結的方式，可以減少粘結層的氣泡，從而提高結構可靠性，錫膏粘結的方式需要在錫膏和金屬層的接觸面製作印刷鋼網，而粘結層包含導電粘結片和導熱或非導熱粘接片具有良好的粘結性，不需要製作印刷鋼網，降低了工藝的複雜度和成本。
在上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳細描述的部分，可以參見其它實施例的相關描述。
需要說明的是，對於前述的各方法實施例，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領域技術人員應該知悉，本發明並不受所描述動作順序的限制，因為依據本發明，某些步驟可以採用其它順序或者同時進行。其次，本領域技術人員也應該知悉，說明書中所描述的實施例均屬於優選實施例，所涉及的動作和模塊並不一定是本發明所必須的。
以上對本發明實施例所提供的一種金屬基電路板結構及其加工方法進行了詳細介紹，但以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心 思想，不應理解為對本發明的限制。本技術領域的技術人員，依據本發明的思想，在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。