與印製電路板組裝的金屬基板以及印製電路板組件的製作方法
2023-06-26 13:00:31
專利名稱：與印製電路板組裝的金屬基板以及印製電路板組件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子產品的層間連接技木，尤其涉及一種與印製電路板(PrintedCircuit Board,簡稱PCB板)組裝的金屬基板以及ー種印製電路板組件。
背景技術：
在電子、通信等相關領域，為了解決散熱和接地問題，通常將PCB板與金屬基板連接在一起，連接方式有螺釘緊固、錫膏焊接或導熱材料粘接等。不管採用何種連接方式，金屬基板在高低溫過程中產生較大變形而導致PCB板被破壞的問題一直存在。主要原因有兩個，ー是金屬基板由於尺寸較大，厚度較薄，在機械加工過程中容易產生應力而變形；ニ是金屬基板與PCB板的熱膨脹係數相差較大，長寬比較大的金屬基板更容易在高低溫過程中產生明顯的變形。這種現象在金屬基板與PCB板採用高溫焊錫焊接方式的整板焊接エ藝中 普遍存在，並且是這種散熱和接地性能均十分優越的整板焊接エ藝的最大缺點和局限。為解決該問題，ー種常用方法是採用彈壓夾具來控制金屬基板在高達200多度溫差過程中的變形。但採用彈壓夾具的方法其缺點是彈壓夾具容易變形，不易控制，並且エ藝異常複雜，從而加大了成本。—種現有技術「ー種與印製電路板組裝的金屬基板」提出了ー種金屬基板，在金屬基板與PCB板不接觸的一面布置ー些凹槽，以消除加工過程中的應力，同時減輕重量、增強散熱。該技術方案除開槽位置與本實用新型中開槽位置不同之外，更無法解決整板焊接エ藝中金屬基板在高溫差下的變形對PCB板造成破壞的問題。一種現有技木「ー種鋁基板結構」提供了ー種表面有凹痕的鋁基板，儘管其凹痕位置與本實用新型中金屬基板的開槽位置相同，但該技術方案與本實用新型有以下主要區別第一，該技術中凹痕為砂帶平面拉動形成的紋路，且形成的凹痕深度僅僅為5-6um，而本實用新型中是對金屬基板進行開槽，開槽方式一般為銑加工，也即上述技術中凹痕紋路的尺寸和深度與本實用新型中的凹槽不可同日而語；第二，該技術中布置凹痕的目的是為了增加鋁基板與半固化片的結合力，並不是為了解決整板焊接エ藝中金屬基板在高溫差下變形對PCB板造成破壞的問題。
實用新型內容為解決上述問題，本實用新型提供了一種與印製電路板組裝的金屬基板以及ー種印製電路板組件，解決了金屬基板與PCB板在高溫下焊接容易變形的問題，並且不需使用彈壓夾具，從而簡化了製備エ藝，節約了製造成本。一種與印製電路板組裝的金屬基板，在金屬基板與印製電路板接觸的一面布置有凹槽。與現有技術相比，本實用新型中與印製電路板組裝的金屬基板，在與印製電路板接觸的一面布置有凹槽，充分消除了金屬基板在機械加工過程中產生的應力。並且凹槽將大面積的金屬基板表面分割成多個孤立的平面，這些孤立平面的尺寸與原金屬基板表面相比大大減小，熱膨脹的效果不再明顯。同時這些凹槽的存在使得金屬基板表面的熱膨脹有了容納的空間，從而不會產生膨脹累積，降低或消除了由熱膨脹引起的變形。優選的，所述凹槽中布置有銅網或者銅絲網，所述銅網或銅絲網有消除應カ集中的作用。銅的熱膨脹係數(17ppm/K)介於金屬基板板材的熱膨脹係數(通常為鋁，其熱膨脹係數為24ppm/K)與PCB板的熱膨脹係數(通常在ll_17ppm/K左右)之間，所以銅網或銅絲網可以在金屬基板和PCB板之間起ー個熱膨脹的過渡作用，從而有效降低了金屬基板的熱膨脹變形對PCB板造成的影響。同時，銅網 或銅絲網還是ー個良好的導體，有利於PCB板的均熱和散熱，改善其接地性能，以及提高大功率電路的射頻和功放性能。一種印製電路板組件，包括印製電路板主體和與印製電路板主體組裝的金屬基板，並且所述金屬基板在與所述印製電路板主體接觸的一面布置有凹槽。與現有技術相比，本實用新型所述的印製電路板組件，在金屬基板與PCB板一體化焊接過程中不僅可有效抵抗金屬基板機械加工過程中產生的應力，並且由於凹槽將大面積的金屬基板表面分割成多個孤立的小平面，因此熱膨脹效果不再明顯。同時凹槽的存在使得金屬基板表面的熱膨脹有了容納的空間，可大幅降低在整板焊接過程中由熱膨脹變形所導致的損壞率。
圖I為本實用新型金屬基板與印製電路板組裝的截面圖；圖2為本實用新型金屬基板的俯視圖；圖3為本實用新型金屬基板凹槽中布置有銅絲或銅絲網時與印製電路板組裝的截面圖；圖4為本實用新型金屬基板凹槽中布置有銅絲或銅絲網時的俯視圖；圖5為本實用新型印製電路板組件的截面圖。
具體實施方式
為更進一步闡述本實用新型採取的技術手段及取得的效果，
以下結合附圖及較佳實施例，對本實用新型所提出的與PCB板組裝的金屬基板以及印製電路板組件，做更具體的描述。請參閱圖1，本實用新型金屬基板與印製電路板組裝的截面圖。在所述金屬基板2與所述PCB板I接觸的一面布置有所述凹槽3。所述凹槽3的數量和分布密度根據所述PCB板I的面積和其上電子元器件的分布情況而定。所述凹槽3的作用是分散高低溫過程中熱脹冷縮引起的應力，防止長寬比較大的所述金屬基板2和所述PCB板I在高低溫過程中變形，以保護所述PCB板I和其上電子元器件不受損壞。優選的，本實用新型中所述金屬基板2的所述凹槽3採用銑加工、線切割或者電火花的方式進行布置，這樣形成的凹槽尺寸和深度較大，效果更明顯。優選的，在所述金屬基板2與所述PCB板I接觸的一面的水平和/或垂直的方向至少布置有一條凹槽。圖2，即本實用新型金屬基板的俯視圖提供了一個較佳的實施例，從圖2中可看出，在所述金屬基板2與所述PCB板I接觸的一面的水平和垂直的方向布置有縱橫交錯的若干條凹槽，這樣在抵抗應カ和熱膨脹效應方面更具優勢。[0019]優選的，所述凹槽3的形狀可以是直線，也可以是曲線，其截面形狀可以為矩形、U型、梯形或半圓形。並且，所述凹槽3的截面形狀、尺寸、位置以及布置密度可根據所述PCB板I的實際尺寸、器件布局和所述金屬基板2的實際變形進行調整。優選的，在所述金屬基板2的所述凹槽3內可布置銅網或銅絲網。請參閱圖3，本實用新型金屬基板凹槽中布置有銅絲或銅絲網時與印製電路板組裝的截面圖。所述銅網由銅片衝孔加工而成，所述銅絲網由水平和垂直的銅絲焊接而成。由圖4，即本實用新型金屬基板凹槽中布置有銅絲或銅絲網時的俯視圖可知，所述銅網或銅絲網4的截面尺寸小於所述凹槽3的截面尺寸，能夠完全容納在所述凹槽3內。所述銅網或銅絲網4的厚度與所述凹槽3的槽深一致，以便其頂面能夠與所述PCB板I接觸，增強所述PCB板I的散熱。所述銅網或銅絲網4不僅有消除應カ集中的作用，還可以在所述金屬基板2和所述PCB板I之間起ー個熱膨脹的過渡作用，從而降低所述金屬基板2的熱膨脹變形對所述PCB板I的影響。同時，所述銅網或銅絲網4還是ー個良好的導體，有利於所述PCB板I的均熱和散熱，改善接地性能，從而提高大功率電路的射頻、功放性能。所述銅網或銅絲網4的布置密度可根據所述PCB板I的實際尺寸、器件布局和所述金屬基板2的實際變形 進行調整，且所述銅網或銅絲網4的網孔密度根據所述凹槽3的布置密度進行設置。在電路板的製造過程中，尤其是大功率射頻電路板，為了獲得良好的射頻和功放性能，通常需要加強電路板的接地和散熱。現在普遍採用的辦法是通過焊錫或焊錫預製片將PCB板和金屬基板在高溫下焊接成ー個整體。PCB板和金屬基板之間是焊接用的焊錫或焊錫預製片。從高溫冷卻到凝固點，熔融的焊錫或焊錫預製片開始凝固，粘接住PCB板與金屬基板。由於PCB板與金屬基板的熱膨脹係數相差較大，金屬基板與PCB板粘接的一面受PCB板的牽制收縮較小，而不粘接的一面收縮較大，使金屬基板和PCB板均發生拱曲。後果可能是PCB板與金屬基板之間未完全焊接，影響電路板的接地和散熱性能，也可能導致PCB板拉伸損壞、貼片器件脫落等情況。本實用新型印製電路板組件，能夠有效避免上述問題，在焊接過程中降低由熱膨脹變形所導致的損壞率。請參閱圖5，為本實用新型印製電路板組件的截面圖。印製電路板組件，包括印製電路板主體I和與印製電路板主體組裝的金屬基板2，並且所述金屬基板2在與所述印製電路板主體I接觸的一面布置有凹槽。並且，在所述金屬基板2與所述印製電路板主體I接觸的一面的水平和/或垂直的方向至少布置有一條凹槽，這樣在抵抗應カ和熱膨脹效應方面更具優勢。在所述印製電路板主體I和所述金屬基板2之間是焊接用的焊錫或焊錫預製片5，從高溫冷卻後，熔融的焊錫或焊錫預製片5開始凝固，粘接住所述印製電路板主體I與所述金屬基板2。優選的，在本實用新型印製電路板中，所述凹槽中布置有由銅片衝孔加工而成的銅網或者由銅絲焊接而成的銅絲網4。所述銅網或銅絲網4不僅有消除應カ集中的作用，還可在所述金屬基板2和所述印製電路板主體I間起ー個熱膨脹的過渡作用，降低所述金屬基板2的熱膨脹變形對所述印製電路板主體I的影響。以上所述的本實用新型實施方式，並不構成對本實用新型保護範圍的限定。任何在本實用新型的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的權利要求保護範圍之內。 ·
權利要求1.一種與印製電路板組裝的金屬基板，其特徵在於，在金屬基板與印製電路板接觸的一面布置有凹槽。
2.如權利要求I所述的與印製電路板組裝的金屬基板，其特徵在於，在所述金屬基板與印製電路板接觸的一面的水平和/或垂直方向至少布置有一條凹槽。
3.如權利要求2所述的與印製電路板組裝的金屬基板，其特徵在於，所述凹槽的形狀是直線或者是曲線。
4.如權利要求2所述的與印製電路板組裝的金屬基板，其特徵在於，所述凹槽的截面形狀為矩形、U型、梯形或者半圓形中的ー種。
5.如權利要求2所述的與印製電路板組裝的金屬基板，其特徵在於，所述凹槽為採用銑加工、線切割或者電火花的方式製作的凹槽。
6.如權利要求2所述的與印製電路板組裝的金屬基板，其特徵在於，所述凹槽中布置有由銅片衝孔加工而成的銅網。
7.如權利要求2所述的與印製電路板組裝的金屬基板，其特徵在於，所述凹槽中布置有由銅絲焊接而成的銅絲網。
8.如權利要求6和7所述的與印製電路板組裝的金屬基板，其特徵在於，所述銅網或銅絲網的厚度與凹槽的槽深一致。
9.ー種印製電路板組件，其特徵在於，包括印製電路板主體和與印製電路板主體組裝的金屬基板，並且所述金屬基板在與所述印製電路板主體接觸的一面布置有凹槽。
10.如權利要求9所述的印製電路板組件，其特徵在於，所述凹槽中布置有由銅片衝孔加工而成的銅網或者由銅絲焊接而成的銅絲網。
專利摘要本實用新型提供了一種與印製電路板組裝的金屬基板，在與印製電路板接觸的一面布置有凹槽。在所述金屬基板與印製電路板接觸的一面的水平和/或垂直方向至少布置有一條凹槽，所述凹槽中還可布置銅網或者銅絲網，以降低或消除金屬基板和印製電路板在熱膨脹過程中所產生的變形。本實用新型解決了金屬基板與印製電路板在高溫下焊接容易變形的問題，不需使用彈壓夾具，簡化了製備工藝，節約了製造成本。此外，本實用新型還提供了一種印製電路板組件，在焊接過程中不僅可有效抵抗機械加工過程中產生的應力，同時可大幅降低由熱膨脹變形所導致的損壞率。
文檔編號H05K1/05GK202455656SQ201120521678
公開日2012年9月26日 申請日期2011年12月13日 優先權日2011年12月13日
發明者楊小平, 梁建長, 王曉忠 申請人:京信通信系統(中國)有限公司