印刷電路板及其製作方法與流程
2024-03-31 06:57:05 1

本發明涉及到印刷電路板散熱領域,特別是涉及到一種印刷電路板及其製作方法。
背景技術:
摩爾定律是由英特爾(Intel)創始人之一戈登·摩爾(Gordon Moore)提出來的,當價格不變時,集成電路上可容納的元器件的數目,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。隨著摩爾定律的發展,晶片內部集成的電路不斷增多;電子製造技術的進步,也使得單位面積印刷電路板上集成的電路不斷增多,而印刷電路板的散熱成為電子設備集成度提高的一大障礙。隨著電子產品向輕薄化發展,整機的厚度不斷減小,現有的強制風冷、液冷和散熱片等散熱方式變得越來越難以實現。利用電子器件的載體印刷電路板進行散熱成為另一種散熱方式。
電路印刷版現有的導熱方式是在印刷電路板上銑槽,利用特殊設備將導熱材料製成與銑槽形狀對應的導熱體,用外力將導熱體嵌入銑槽中,然後用綠油將導熱體與印刷電路板粘連固定,電路工作溫度升高時,通過填充材料的相變,實現將熱量從溫度高的地方導向溫度低的地方。
現有的散熱方法存在以下不足:1、導熱槽孔中相變材料無法與印刷電路板材料融合,導致印刷電路板在導熱槽孔的軸線處強度變低,容易翹曲或斷裂。2、導熱材料需要用特殊設備加工成與導熱槽孔對應的形狀,增加了工藝步驟,且需要特殊的導熱材料成型設備。3、對導熱材料的材料選型和銑槽形狀有嚴格的限制,導致應用場景受限。4、相變材料本身在受熱相變時,會產生形變以及體積變化,導致導熱材料溢出印刷電路板面,降低了產品的可靠性。5、導熱槽孔中導熱體無法與印刷電路板僅通過綠油粘連固定,印刷電路板成型後,綠油變幹,粘結性消失,印刷電路板在震動、跌落等應用場景下,導熱體極容易與印刷電路板脫離。
技術實現要素:
本發明的主要目的為提供一種散熱效率高的印刷電路板及其製作方法。
為了實現上述發明目的,本發明提出一種印刷電路板,包括板本體、第一蓋板、第二蓋板和導熱液體;
所述板本體上根據電子器件工作時的高、低溫分布,從高溫區向低溫區開設至少一條沿板本體厚度方向貫穿板本體,且沿板本體所在平面延伸的導熱槽孔,導熱槽孔的內側壁上設置有隔離層;
所述第一蓋板和第二蓋板分別密閉地蓋合於所述導熱槽孔沿板本體厚度方向的兩側開口,且分別固定於所述板本體上,與所述導熱槽孔形成容納空間;
所述容納空間沿導熱槽孔延伸方向設置回流裝置;所述容納空間內填充導熱液體。
進一步地,所述容納空間內的氣體壓強低於外界的大氣壓強。
進一步地,所述回流裝置包括毛細纖維束,該毛細纖維束的形狀與所述導熱槽孔的形狀相適配。
進一步地,所述導熱液體包括蒸餾水。
進一步地,所述第一蓋板朝嚮導熱槽孔的一側面設置有對應導熱槽孔的第一凹陷部;和/或,
所述第二蓋板朝嚮導熱槽孔的一側面設置有對應導熱槽孔的第二凹陷部。
進一步地,所述第一凹陷部的開口外側沿第一蓋板所在平面延伸有突出於第一蓋板的第一凸邊;和/或,
所述第二凹陷部的開口外側沿第二蓋板所在平面延伸有突出於第二蓋板的第二凸邊。
進一步地,所述板本體水平放置時,所述導熱液體的上表面低於或等於導熱槽孔位於上方的開口的所在平面。
進一步地,所述容納空間內填充有佔容納空間體積的三分之一至三分之二的導熱液體。
進一步地,所述導熱槽孔的兩側開口的邊沿均設置有圍繞導熱槽孔的焊盤;
所述第一蓋板和第二蓋板分別通過焊盤焊接於板本體。
進一步地,所述板本體的焊盤與導熱槽孔之間設置有圍繞導熱槽孔的阻焊環。
進一步地,所述蓋板為金屬蓋板。
進一步地,所述隔離層為電鍍銅層。
進一步地,所述第一蓋板和/或第二蓋板上設置抽氣孔,利用該抽氣孔排氣或填充導熱液體後,所述抽氣孔通過塞子密閉堵塞,或者對其進行密封焊接。
本發明還提供一種印刷電路板的製作方法,包括:
根據板本體上電子器件工作時的高、低溫分布,從高溫區向低溫區開設至少一條沿板本體厚度方向貫穿板本體,且沿板本體所在平面延伸的導熱槽孔;
通過過孔電鍍工藝,在所述導熱槽孔的內側壁上電鍍隔離層;
沿導熱槽孔延伸方向將回流裝置放置於導熱槽孔內,並將第一蓋板和第二蓋板分別密閉地蓋合於所述導熱槽孔沿板本體厚度方向的兩側開口,其中,第一蓋板和第二蓋板固定設置於所述板本體上;
將導熱液體注入第一蓋板、第二蓋板和導熱槽孔圍成的容納空間,然後對容納空間抽真空處理。
進一步地,將導熱液體注入第一蓋板、第二蓋板和導熱槽孔圍成的容納空間的步驟之後,包括:
對容納空間內進行排氣處理,使容納空間內的氣體壓強低於外界的大氣壓強。
進一步地,所述將導熱液體注入第一蓋板、第二蓋板和導熱槽孔圍成的容納空間的步驟,包括:
通過預設於第一蓋板和/或第二蓋板上的抽氣孔向所述容納空間內注入指定量的導熱液體;
所述對容納空間內進行排氣處理,使容納空間內的氣體壓強低於外界的大氣壓強的步驟,包括:
通過預設於第一蓋板和/或第二蓋板上抽氣孔抽出所述容納空間內的空氣;
通過預設的塞子將抽氣孔密閉堵塞,或者將抽氣孔密封焊接
進一步地,所述回流裝置包括毛細纖維束,該毛細纖維束的製作方法,包括:
採用易成型的金屬纖維絲,通過編織工藝加工成毛細纖維束;
將毛細纖維束加工成與導熱槽孔相適配的形狀。
進一步地,所述導熱液體包括蒸餾水。
進一步地,所述導熱槽孔的製作方法,包括:
根據板本體上將要開設的導熱槽孔的形狀,預設銑刀的移動路徑;
根據板本體的厚度,控制銑刀的下刀深度,並按照預設的移動路徑進行銑槽。
進一步地,所述根據板本體上電子器件工作時的高、低溫分布,從高溫區向低溫區開設至少一條沿板本體厚度方向貫穿板本體,且沿板本體所在平面延伸的導熱槽孔的步驟之後,包括:
採用標準印刷電路板阻焊成型工藝,在導熱槽孔的兩側開口的邊沿分別設置有圍繞導熱槽孔的焊盤;其中,焊盤與導熱槽孔之間設置阻焊環;
所述將第一蓋板和第二蓋板分別密閉地蓋合於所述導熱槽孔沿板本體厚度方向的兩側開口的步驟,包括:
將第一蓋板和第二蓋板分別對應地蓋合於所述導熱槽孔沿板本體厚度方向的兩側開口;
通過SMT回流焊工藝,分別將第一蓋板和第二蓋板密閉地焊接到對應的所述焊盤上。
進一步地,所述第一蓋板朝向所述導熱槽孔的一側衝壓有對應導熱槽孔的第一凹陷部;和/或,
所述第二蓋板朝向所述導熱槽孔的一側衝壓有對應導熱槽孔的第二凹陷部。
進一步地,所述第一凹陷部的開口外側沿第一蓋板所在平面衝壓有突出於第一蓋板的第一凸邊;和/或,
所述第二凹陷部的開口外側沿第二蓋板所在平面衝壓有突出於第二蓋板的第二凸邊。
進一步地,所述將導熱液體注入第一蓋板、第二蓋板和導熱槽孔圍成的容納空間的步驟,包括:
將板本體水平放置;
將導熱液體注入所述容納空間,當導熱液體的上表面低於或等於導熱槽孔位於上方的開口的所在平面時,停止注入導熱液體。
進一步地,所述將導熱液體注入第一蓋板、第二蓋板和導熱槽孔圍成的容納空間的步驟,包括:
當導熱液體填充至容納空間體積的三分之一至三分之二中的指定值時,停止向容納空間注入導熱液體。
本發明的印刷電路板,導熱液體會在回流裝置的作用下循環流動,可以快速地進行高溫導熱液體和低溫導熱液體之間的位置交換,提高導熱槽孔內導熱液體的導熱效率,提高印刷電路的散熱效率;在導熱槽孔的兩側分別密閉蓋合第一蓋板和第二蓋板,第一蓋板和第二蓋板提高導熱槽孔處的強度,防止印刷電路板沿導熱槽孔處翹曲或斷裂;導熱液體無需特殊設備加工成與導熱槽孔對應的形狀,減少工藝步驟和生產成本;第一蓋板和第二蓋板還可以防止導熱液體在印刷電路板在震動或跌落等應用場景下脫離導熱槽孔等。
附圖說明
圖1為本發明一實施例的印刷電路板的剖面結構示意圖;
圖2為本發明一實施例的印刷電路板未安裝第一蓋板和第二蓋板以及導熱液體時的結構示意圖;
圖3為本發明一具體實施例的印刷電路板的結構示意圖;
圖4為本發明一實施例的印刷電路板的製作方法的流程示意圖;
圖5為本發明另一實施例的印刷電路板的製作方法的流程示意圖;
圖6為本發明一實施例的導熱槽孔的製作方法的流程示意圖。
本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例,參照附圖做進一步說明。
具體實施方式
應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明,並不用於限定本發明。
本技術領域技術人員可以理解,除非特意聲明,這裡使用的單數形式「一」、「一個」、「所述」和「該」也可包括複數形式。應該進一步理解的是,本發明的說明書中使用的措辭「包括」是指存在所述特徵、整數、步驟、操作、元件和/或組件,但是並不排除存在或添加一個或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。這裡使用的措辭「和/或」包括一個或更多個相關聯的列出項的全部或任一單元和全部組合。
本技術領域技術人員可以理解,除非另外定義,這裡使用的所有術語(包括技術術語和科學術語),具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是,諸如通用字典中定義的那些術語,應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義,並且除非像這裡一樣被特定定義,否則不會用理想化或過於正式的含義來解釋。
參照圖1和圖2,本發明實施例提供一種印刷電路板,包括板本體100、第一蓋板120、第二蓋板130和導熱液體116;所述板本體100上根據電子器件115工作時的高、低溫分布,從高溫區向低溫區開設至少一條沿板本體100厚度方向貫穿板本體100,且沿板本體100所在平面延伸的導熱槽孔111,導熱槽孔111的內側壁上設置有隔離層112;所述第一蓋板120和第二蓋板130分別密閉地蓋合於所述導熱槽孔111沿板本體100厚度方向的兩側開口,且分別固定於所述板本體100上,與所述導熱槽孔111形成容納空間;所述容納空間沿導熱槽孔111延伸方向設置回流裝置;所述容納空間內填充所述導熱液體116。
本實施例中,上述板本體100即為印刷電路板的主要承載體,其上面設置各種需要的電子器件115等。板本體100沿厚度方向的中間位置為半固化片101,半固化片101的兩側設置銅層102,銅層102的兩側設置阻焊層103。
上述高溫區和低溫區是相對而言,上述板本體100上按照電路要求焊接有多個電子器件115,如各種晶片等,由於電子器件115的功率、分布和產生的熱量等,在板本體100上會產生溫度不同的區域,如電子器件115多,產生熱量高的位置為高溫區,電子器件115少,產生熱量少的位置為低溫區等。
上述導熱槽孔111即為在板本體100上貫穿其厚度方向開設的沿板本體100所在平面延伸的槽孔,一般為條狀槽孔,該條狀槽孔可以為直線型,也可以是曲線型或其它如「T」字形、「工」字形等。導熱槽孔111既可以設置一條,也可以設計多條,根據使用情況具體設計即可。上述導熱槽孔111一般為上、下兩側開口,四周有邊界的槽孔,當然也可以是上、下兩側開口,四周邊界有缺口的槽孔。如果導熱槽孔111的四周邊界有缺口,那麼必須封堵缺口。
上述導熱液體116是一種可以吸收熱量並將傳遞熱量的液體。本實施例中,上述導熱液體116一般選用蒸餾水,即純水,蒸餾水的比熱高,吸熱效果好,而且成本低的。本實施例中,導熱液體116可以對應任何形狀的導熱槽孔111使用,無需通過特殊設備加工成與導熱槽孔111對應的形狀,減少了導熱液體116的成型工藝步驟及導熱液體116的成型設備,提高生產效率並節約生產成本;印刷電路板在震動、跌落等應用場景下,導熱液體116不會與印刷電路板脫離。本實施例中,導熱液體116填充的方式可以通過高壓槍嚮導熱槽孔111內填充。
上述第一蓋板120和第二蓋板130的主要作用是將導熱液體116限定於導熱槽孔111內,防止導熱液體116溢出印刷電路板面,提高印刷電路板的可靠性,並提高導熱槽孔111處的結構強度。上述第一蓋板120和第二蓋板130一般由金屬製成,如鐵、銅,或者鐵鍍鎳、鐵鍍錫、洋白銅等合金製成。
上述隔離層112可以防止導熱液體116或其產生的氣體進入到半固化片101和銅層102之間,影響印刷電路板的使用。一般為電鍍銅層,既可以與板本體100的銅層102緊密連接,還可以良好的傳遞熱量。上述隔離層112一般通過過孔電鍍工藝製成,過孔電鍍工藝即為在過孔的內側壁上電鍍一層金屬膜,一般通過專用的過孔電鍍機進行電鍍。隔離層112的厚度可以使用電鍍時間控制。
上述回流裝置包括毛細纖維束117,該毛細纖維束117採用易成型的金屬纖維絲,通過編織工藝加工成毛細纖維束117;將毛細纖維束117加工成與導熱槽孔111相適配的形狀。毛細纖維束117與導熱槽孔111相適配的形狀,即毛細纖維束117可以沿導熱槽孔111設置,且沿導熱槽孔111從高溫區延伸到低溫區。低溫區凝結後的導熱液體116沿毛細纖維束117所形成的毛細結構,回流到高溫區。如此循環,完成熱量從高溫區向低溫區的轉移,大大地提高印刷電路板的散熱效率。
本實施例中,上述容納空間內的氣體壓強低於外界的大氣壓強。如上述步驟S50所述,導熱液體116在低氣壓環境中,其沸點降低,從而降低了液態向氣態相變的相變條件,而液態汽化的過程吸收熱量,那麼高溫區的導熱液體116汽化效率高,從而可以快速吸熱。使容納空間內的氣體壓強低於外界的大氣壓強的方法,一般是在第一蓋板120或第二蓋板130上預設抽氣孔122,然後使用真空泵向外吸氣處理,然後抽氣孔122通過塞子123密閉堵塞,或者對其進行密封焊接。
本實施例中,上述第一蓋板120和/或第二蓋板130上設置抽氣孔122,利用該抽氣孔122排氣或填充導熱液體116後,所述抽氣孔122通過塞子123密閉堵塞,或者對其進行密封焊接。即給容納空間內注入導熱液體116和向外排氣提供通孔。一般設置有兩個抽氣孔122,在注入導熱液體116時,一個抽氣孔122向內注入導熱液體116,另一各抽氣孔122向外排出因導熱液體116注入而被擠壓的氣體。當利用抽氣孔122抽氣時,則需要同時通過各抽氣孔122抽氣,或者只留一個抽氣孔122抽氣,其它的全部密閉堵塞。
本實施例中,上述第一蓋板120朝嚮導熱槽孔111的一側面設置有對應導熱槽孔111的第一凹陷部;第一凹陷部可以容納更多的導熱液體116,還方便採用標準電子電路表面組裝技術(Surface Mount Technology,SMT)回流焊工藝將第一蓋板120焊接到板本體100上。在另一實施例中,上述第二蓋板130朝嚮導熱槽孔111的一側面設置有對應導熱槽孔111的第二凹陷部,第二凹陷部同樣可以容納更多的導熱液體116,還方便採用標準SMT回流焊工藝將第二蓋板130焊接到板本體100上。本實施例中,上述第一蓋板120和第二蓋板130一般採用金屬衝壓工藝,將金屬片加工成與導熱槽孔111孔形狀對應的形狀的蓋板。並在第一蓋板120和第二蓋板130上分別衝壓第一凹陷部和第二凹陷部。
本實施例中,上述第一凹陷部的開口外側沿第一蓋板120所在平面延伸有突出於第一蓋板120的第一凸邊121;上述第二凹陷部的開口外側沿第二蓋板130所在平面延伸有突出於第二蓋板130的第二凸邊131。第一蓋板120和第二蓋板130上分別通過第一凸邊121和第二凸邊131與所述板本體100焊接,第一凸邊121和第二凸邊131的設置,可以進一步地方便採用標準SMT回流焊工藝將第一蓋板120和第二蓋板130焊接到板本體100上。上述第一凸邊121和第二凸邊131的形成,一般是與金屬片衝壓第一凹陷部和第二凹陷部同時形成的,即將金屬片固定後,靠近邊沿的內側被衝壓形成凹陷部,而邊沿部分形成凸邊。
本實施例中,上述板本體100水平放置時,所述導熱液體116的上表面低於或等於導熱槽孔111位於上方的開口的所在平面。即導熱液體116並沒有完全填充於第一蓋板120、第二蓋板130和導熱槽孔111之間圍成的容納空間內,給導熱液體116汽化後提供空間,防止導熱液體116汽化膨脹時對第一蓋板120、第二蓋板130以及導熱槽孔111側壁的擠壓,提高印刷電路板的使用安全。
在另一實施例中,上述容納空間內填充有佔容納空間體積的三分之一至三分之二的導熱液體116。同樣地,導熱液體116並沒有完全填充於第一蓋板120、第二蓋板130和導熱槽孔111之間圍成的容納空間內,給導熱液體116汽化後提供空間,防止導熱液體116汽化膨脹時對第一蓋板120、第二蓋板130以及導熱槽孔111側壁的擠壓,提高印刷電路板的使用安全。本實施例中,填充導熱液體116時,無需限定板本體100的擺放狀態。
本實施例中,上述導熱槽孔111的兩側開口的邊沿均設置有圍繞導熱槽孔111的焊盤113;所述第一蓋板120和第二蓋板130分別通過焊盤113焊接於板本體100。上述焊盤113與導熱槽孔111之間設置有圍繞導熱槽孔111的阻焊環114,阻焊環114防止焊接過程中,融化的錫等流入導熱槽孔111內,阻焊環114的材料與上述板本體100的阻焊層103的材料一般相同。
參照圖3,在一具體實施例中,板本體100上設置有多個電子器件115,工作是時,其上半部,及其下半部的兩側會產生高溫,即如圖3中所示的第一高溫區201、第二高溫區202和第三高溫區203,中間部分為低溫區204。為了提高散熱效率,開設第一導熱槽孔1111,該第一導熱槽孔1111呈「丁」字形,從第一高溫區201延伸到低溫區204;板本體100上還開設有第二導熱槽孔1112,該第二導熱槽孔1112呈「工」字形,分別從第二高溫區202和第三高溫區203延伸到低溫區204。圍繞第一導熱槽孔1111和第二導熱槽孔1112兩側開口分別設置焊盤113,焊盤113和導熱槽孔111之間設置阻焊環114。通過金屬衝壓工藝分別衝壓對應第一導熱槽孔1111形狀的第一蓋板120和第二蓋板130,以及衝壓對應第二導熱槽孔1112形狀的第一蓋板120和第二蓋板130,並且會在第一蓋板120上設置抽氣孔122。首先將兩個第二蓋板130分別對應第一導熱槽孔1111和第二導熱槽孔1112通過焊盤113焊接於板本體100上,然後向各導熱槽孔111內放入對應的毛細纖維束117,在將兩個第一蓋板120分別對應第一導熱槽孔1111和第二導熱槽孔1112通過焊盤113焊接於板本體100上;之後,向第一導熱槽孔1111所在的容納空間和第二導熱槽孔1112所在的容納空間內通過對應的抽氣孔122分別注入導熱液體116,當導熱液體116的體積等於對應的所述容納空間的二分之一時,停止注入導熱液體116;之後,使用真空泵通過抽氣孔122將容納空間內的氣體抽出,最後通過塞子123將抽氣孔122密封。由於開設的導熱槽孔111較多,板本體100的強度變弱,但是通過焊接上的第一蓋板120和第二蓋板130則會將板本體100的強度提升,保證印刷電路的安全使用。
本發明實施例的印刷電路板,導熱液體116會在回流裝置的作用下循環流動,可以快速地進行高溫導熱液體和低溫導熱液體之間的位置交換,提高導熱槽孔111內導熱液體116的導熱效率,提高印刷電路的散熱效率;在導熱槽孔111的兩側分別密閉蓋合第一蓋板120和第二蓋板130,第一蓋板120和第二蓋板130提高導熱槽孔111處的強度,防止印刷電路板沿導熱槽孔111處翹曲或斷裂;導熱液體116無需特殊設備加工成與導熱槽孔111對應的形狀,減少工藝步驟和生產成本;第一蓋板120和第二蓋板130還可以防止導熱液體116在印刷電路板在震動或跌落等應用場景下脫離導熱槽孔111等。
參照圖4,本發明實施例一種印刷電路板的製作方法,包括步驟:
S10、根據板本體100上電子器件115工作時的高、低溫分布,從高溫區向低溫區開設至少一條沿板本體100厚度方向貫穿板本體100,且沿板本體100所在平面延伸的導熱槽孔111;
S20、通過過孔電鍍工藝,在所述導熱槽孔111的內側壁上電鍍隔離層112;
S30、沿導熱槽孔111延伸方向將回流裝置放置於導熱槽孔111內,並將第一蓋板120和第二蓋板130分別密閉地蓋合於所述導熱槽孔111沿板本體100厚度方向的兩側開口,其中,第一蓋板120和第二蓋板130固定設置於所述板本體100上;
S40、將導熱液體116注入第一蓋板120、第二蓋板130和導熱槽孔111圍成的容納空間。
上述板本體100即為印刷電路板的主要承載體,其上面設置各種需要的電子器件115等。板本體100沿厚度方向的中間位置為半固化片101,半固化片101的兩側設置銅層102,銅層102的兩側設置阻焊層103。上述高溫區和低溫區是相對而言,上述板本體100上按照電路要求焊接有多個電子器件115,如各種晶片等,由於電子器件115的功率、分布和產生的熱量等,在板本體100上會產生溫度不同的區域,如電子器件115多,產生熱量高的位置為高溫區,電子器件115少,產生熱量少的位置為低溫區等。上述導熱槽孔111即為在板本體100上貫穿其厚度方向開設的沿板本體100所在平面延伸的槽孔,一般為條狀槽孔,該條狀槽孔可以為直線型,也可以是曲線型或其它如「T」字形、「工」字形等。導熱槽孔111既可以設置一條,也可以設計多條,根據使用情況具體設計即可。上述導熱槽孔111一般為上、下兩側開口,四周有邊界的槽孔,當然也可以是上、下兩側開口,四周邊界有缺口的槽孔。如果導熱槽孔111的四周邊界有缺口,則需要封堵缺口。上述導熱液體116是一種可以吸收熱量並將傳遞熱量的液體。本實施例中,上述導熱液體116一般選用蒸餾水,即純水,蒸餾水的比熱高,吸熱效果好,而且成本低的。本實施例中,導熱液體116可以對應任何形狀的導熱槽孔111使用,無需通過特殊設備加工成與導熱槽孔111對應的形狀,減少了導熱液體116的成型工藝步驟及導熱液體116的成型設備,提高生產效率並節約生產成本;印刷電路板在震動、跌落等應用場景下,導熱液體116不會與印刷電路板脫離。本實施例中,導熱液體116填充的方式可以通過高壓槍嚮導熱槽孔111內填充。
如上述步驟S20所述,上述隔離層112可以防止導熱液體116或其產生的氣體進入到半固化片101和銅層102之間,影響印刷電路板的使用。一般為電鍍銅層,既可以與板本體100的銅層102緊密連接,還可以良好的傳遞熱量。上述隔離層112一般通過過孔電鍍工藝製成,過孔電鍍工藝即為在過孔的內側壁上電鍍一層金屬膜,一般通過專用的過孔電鍍機進行電鍍。隔離層112的厚度可以使用電鍍時間控制。
如上述步驟S30所述,上述第一蓋板120和第二蓋板130的主要作用是將導熱液體116限定於導熱槽孔111內,防止導熱液體116溢出印刷電路板面,提高印刷電路板的可靠性,並提高導熱槽孔111處的結構強度。上述第一蓋板120和第二蓋板130一般由金屬製成,如鐵、銅,或者鐵鍍鎳、鐵鍍錫、洋白銅等合金製成。上述回流裝置包括毛細纖維束117,該毛細纖維束117採用易成型的金屬纖維絲,通過編織工藝加工成毛細纖維束117;將毛細纖維束117加工成與導熱槽孔111相適配的形狀。毛細纖維束117與導熱槽孔111相適配的形狀,即毛細纖維束117可以沿導熱槽孔111設置,且沿導熱槽孔111從高溫區延伸到低溫區。低溫區凝結後的導熱液體116沿毛細纖維束117所形成的毛細結構,回流到高溫區。如此循環,完成熱量從高溫區向低溫區的轉移,大大地提高印刷電路板的散熱效率。
如上述步驟S40所述,上述導熱液體116是一種可以吸收熱量並將傳遞熱量的液體。本實施例中,上述導熱液體116一般選用蒸餾水,即純水,蒸餾水的比熱高,吸熱效果好,而且成本低的。本實施例中,導熱液體116可以對應任何形狀的導熱槽孔111使用,無需通過特殊設備加工成與導熱槽孔111對應的形狀,減少了導熱液體116的成型工藝步驟及導熱液體116的成型設備,提高生產效率並節約生產成本;印刷電路板在震動、跌落等應用場景下,導熱液體116不會與印刷電路板脫離。本實施例中,導熱液體116填充的方式可以通過高壓槍嚮導熱槽孔111內填充。
參照圖5,本實施例中,上述將導熱液體116注入第一蓋板120、第二蓋板130和導熱槽孔111圍成的容納空間的步驟S40之後,包括:
S50、對容納空間內進行排氣處理,使容納空間內的氣體壓強低於外界的大氣壓強。
如上述步驟S50所述,導熱液體116在低氣壓環境中,其沸點降低,從而降低了液態向氣態相變的相變條件,而液態汽化的過程吸收熱量,那麼高溫區的導熱液體116汽化效率高,從而可以快速吸熱。使容納空間內的氣體壓強低於外界的大氣壓強的方法,一般是在第一蓋板120或第二蓋板130上預設抽氣孔122,然後使用真空泵向外吸氣處理,然後抽氣孔122通過塞子123密閉堵塞,或者對其進行密封焊接。
本實施例中,上述將導熱液體116注入第一蓋板120、第二蓋板130和導熱槽孔111圍成的容納空間的步驟S40,包括:S41、通過預設於第一蓋板120和/或第二蓋板130上的抽氣孔122向所述容納空間內注入指定量的導熱液體116;上述對容納空間內進行排氣處理,使容納空間內的氣體壓強低於外界的大氣壓強的步驟S50,包括:S51、通過預設於第一蓋板120和/或第二蓋板130上抽氣孔122向外側抽所述容納空間內的空氣;S52、通過預設的塞子123將抽氣孔122密閉堵塞,或者將抽氣孔122密封焊接。
如上述步驟S41、S51和S52所述,即給容納空間內注入導熱液體116和向外排氣提供通孔。一般設置有兩個抽氣孔122,在注入導熱液體116時,一個抽氣孔122向內注入導熱液體116,另一各抽氣孔122向外排出因導熱液體116注入而被擠壓的氣體。當利用抽氣孔122抽氣時,則需要同時通過各抽氣孔122抽氣,或者只留一個抽氣孔122抽氣,其它的全部密閉堵塞。
參照圖6,本實施例中,上述導熱槽孔111的製作方法,包括:
S11、根據板本體100上將要開設的導熱槽孔111的形狀,預設銑刀的移動路徑;
S12、根據板本體100的厚度,控制銑刀的下刀深度,並按照預設的移動路徑進行銑槽。
如上述步驟S11所述,上述銑刀是用於銑削加工的、具有一個或多個刀齒的旋轉刀具。工作時各刀齒依次間歇地切去工件的餘量。銑刀主要用於在銑床上加工平面、臺階、溝槽、成形表面和切斷工件等。銑刀一般安裝在一個機械臂上,機械臂受控於如PLC等控制器帶動銑刀移動,可以在控制器內預先輸入機械臂帶動銑刀的移動路徑,加工導熱槽孔111時的一致性高。
如上述步驟S12所述,上述下刀深度的控制,是保證銑刀夠貫穿板本體100而銑槽,得到板本體100沿厚度方向兩側開口的導熱槽孔111。上述按照預設的移動路徑進行銑槽的步驟,可以控制銑刀沿預設的路逕往復移動多次,以提高導熱槽孔111側壁的光滑度。
本實施例中,上述根據板本體100上電子器件115工作時的高、低溫分布,從高溫區向低溫區開設至少一條沿板本體100厚度方向貫穿板本體100,且沿板本體100所在平面延伸的導熱槽孔111的步驟S10之後,包括:
S13、採用標準印刷電路板阻焊成型工藝,在導熱槽孔111的兩側開口的邊沿分別設置有圍繞導熱槽孔111的焊盤113;其中,焊盤113與導熱槽孔111之間設置阻焊環114。
如上述步驟S13所述,上述焊盤113即為表面貼裝裝配的基本構成單元,用來構成電路板的焊盤圖案(land pattern),即各種為特殊元件類型設計的焊盤組合。本實施例中的焊盤113為網絡焊盤。上述印刷電路板阻焊成型工藝,即為印刷電路板上塗覆綠油的部分,實際上這阻焊層使用的是負片輸出,所以在阻焊層的形狀映射到板子上以後,並不是上了綠油阻焊,反而是露出了銅皮。上述焊盤113與導熱槽孔111之間設置有圍繞導熱槽孔111的阻焊環114,阻焊環114防止焊接過程中,融化的錫等流入導熱槽孔111內,阻焊環114的材料與上述板本體100的阻焊層103的材料一般相同
本實施例中,上述步驟S30中將第一蓋板120和第二蓋板130分別密閉地蓋合於所述導熱槽孔110沿板本體100厚度方向的兩側開口的步驟,包括:
S31、將第一蓋板120和第二蓋板130分別對應地蓋合於所述導熱槽孔111沿板本體100厚度方向的兩側開口;
S32、通過SMT回流焊工藝,分別將第一蓋板120和第二蓋板130密閉地焊接到對應的所述焊盤113上。
如上述步驟S31和S32所述,即通過SMT回流焊工藝將了第一蓋板120和第二蓋板130焊接到板本體100上,焊接連接使第一蓋板120和第二蓋板130更加穩定第固結在板本體100上,進一步地提高導熱槽體111處板本體100的穩固性。
本實施例中,上述第一蓋板120朝嚮導熱槽孔111的一側面設置有對應導熱槽孔111的第一凹陷部;第一凹陷部可以容納更多的導熱液體116,還方便採用標準電子電路表面組裝技術(Surface Mount Technology,SMT)回流焊工藝將第一蓋板120焊接到板本體100上。在另一實施例中,上述第二蓋板130朝嚮導熱槽孔111的一側面設置有對應導熱槽孔111的第二凹陷部,第二凹陷部同樣可以容納更多的導熱液體116,還方便採用標準SMT回流焊工藝將第二蓋板130焊接到板本體100上。本實施例中,上述第一蓋板120和第二蓋板130一般採用金屬衝壓工藝,將金屬片加工成與導熱槽孔111孔形狀對應的形狀的蓋板。並在第一蓋板120和第二蓋板130上分別衝壓第一凹陷部和第二凹陷部。
本實施例中,上述第一凹陷部的開口外側沿第一蓋板120所在平面延伸有突出於第一蓋板120的第一凸邊121;上述第二凹陷部的開口外側沿第二蓋板130所在平面延伸有突出於第二蓋板130的第二凸邊131。第一蓋板120和第二蓋板130上分別通過第一凸邊121和第二凸邊131與所述板本體100焊接,第一凸邊121和第二凸邊131的設置,可以進一步地方便採用標準SMT回流焊工藝將第一蓋板120和第二蓋板130焊接到板本體100上。上述第一凸邊121和第二凸邊131的形成,一般是與金屬片衝壓第一凹陷部和第二凹陷部同時形成的,即將金屬片固定後,靠近邊沿的內側被衝壓形成凹陷部,而邊沿部分形成凸邊。
本實施例中,上述將導熱液體116注入第一蓋板120、第二蓋板130和導熱槽孔111圍成的容納空間的步驟S40,包括:
S41將板本體100水平放置;
S42將導熱液體116注入所述容納空間,當導熱液體116的上表面低於或等於導熱槽孔111位於上方的開口的所在平面時,停止注入導熱液體116。
如上述步驟S41和S42所述,即導熱液體116並沒有完全填充於第一蓋板120、第二蓋板130和導熱槽孔111之間圍成的容納空間內,給導熱液體116汽化後提供空間,防止導熱液體116汽化膨脹時對第一蓋板120、第二蓋板130以及導熱槽孔111側壁的擠壓,提高印刷電路板的使用安全.
在另一實施例中,上述將導熱液體116注入第一蓋板120、第二蓋板130和導熱槽孔111圍成的容納空間的步驟S40,包括:
S43、當導熱液體116填充至容納空間體積的三分之一至三分之二中的指定值時,停止向容納空間注入導熱液體116。
如上述步驟S43所述,同樣地,導熱液體116並沒有完全填充於第一蓋板120、第二蓋板130和導熱槽孔111之間圍成的容納空間內,給導熱液體116汽化後提供空間,防止導熱液體116汽化膨脹時對第一蓋板120、第二蓋板130以及導熱槽孔111側壁的擠壓,提高印刷電路板的使用安全。本實施例中,填充導熱液體116時,無需限定板本體100的擺放狀態。
參照圖3,在一具體實施例中,板本體100上設置有多個電子器件115,工作是時,其上半部,及其下半部的兩側會產生高溫,即如圖3中所示的第一高溫區201、第二高溫區202和第三高溫區203,中間部分為低溫區204。為了提高散熱效率,開設第一導熱槽孔1111,該第一導熱槽孔1111呈「丁」字形,從第一高溫區201延伸到低溫區204;板本體100上還開設有第二導熱槽孔1112,該第二導熱槽孔1112呈「工」字形,分別從第二高溫區202和第三高溫區203延伸到低溫區204。圍繞第一導熱槽孔1111和第二導熱槽孔1112兩側開口分別設置焊盤113,焊盤113和導熱槽孔111之間設置阻焊環114。通過金屬衝壓工藝分別衝壓對應第一導熱槽孔1111形狀的第一蓋板120和第二蓋板130,以及衝壓對應第二導熱槽孔1112形狀的第一蓋板120和第二蓋板130,並且會在第一蓋板120上設置抽氣孔122。首先將兩個第二蓋板130分別對應第一導熱槽孔1111和第二導熱槽孔1112通過焊盤113焊接於板本體100上,然後向各導熱槽孔111內放入對應的毛細纖維束117,在將兩個第一蓋板120分別對應第一導熱槽孔1111和第二導熱槽孔1112通過焊盤113焊接於板本體100上;之後,向第一導熱槽孔1111所在的容納空間和第二導熱槽孔1112所在的容納空間內通過對應的抽氣孔122分別注入導熱液體116,當導熱液體116的體積等於對應的所述容納空間的二分之一時,停止注入導熱液體116;之後,使用真空泵通過抽氣孔122將容納空間內的氣體抽出,最後通過塞子123將抽氣孔122密封。由於開設的導熱槽孔111較多,板本體100的強度變弱,但是通過焊接上的第一蓋板120和第二蓋板130則會將板本體100的強度提升,保證印刷電路的安全使用。
本發明實施例的印刷電路板的製作方法,工藝簡單,而且製作出的印刷電路板使導熱液體116會在回流裝置的作用下循環流動,可以快速地進行高溫導熱液體和低溫導熱液體之間的位置交換,提高導熱槽孔111內導熱液體116的導熱效率,提高印刷電路的散熱效率;在導熱槽孔111的兩側分別密閉蓋合第一蓋板120和第二蓋板130,第一蓋板120和第二蓋板130提高導熱槽孔111處的強度,防止印刷電路板沿導熱槽孔111處翹曲或斷裂;導熱液體116無需特殊設備加工成與導熱槽孔對應的形狀,減少工藝步驟和生產成本;第一蓋板120和第二蓋板130還可以防止導熱液體116在印刷電路板在震動或跌落等應用場景下脫離導熱槽孔111等。
以上所述僅為本發明的優選實施例,並非因此限制本發明的專利範圍,凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換,或直接或間接運用在其他相關的技術領域,均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
A1、一種印刷電路板,其特徵在於,包括板本體、第一蓋板、第二蓋板和導熱液體;
所述板本體上根據電子器件工作時的高、低溫分布,從高溫區向低溫區開設至少一條沿板本體厚度方向貫穿板本體,且沿板本體所在平面延伸的導熱槽孔,導熱槽孔的內側壁上設置有隔離層;
所述第一蓋板和第二蓋板分別密閉地蓋合於所述導熱槽孔沿板本體厚度方向的兩側開口,且分別固定於所述板本體上,與所述導熱槽孔形成容納空間;
所述容納空間沿導熱槽孔延伸方向設置回流裝置;
所述容納空間內填充導熱液體。
A2、根據權利要求A1所述的印刷電路板,其特徵在於,所述容納空間內的氣體壓強低於外界的大氣壓強。
A3、根據權利要求A1所述的印刷電路板,其特徵在於,所述回流裝置包括毛細纖維束,該毛細纖維束的形狀與所述導熱槽孔的形狀相適配。
A4、根據權利要求A1所述的印刷電路板,其特徵在於,所述導熱液體包括蒸餾水。
A5、根據權利要求A1所述的印刷電路板,其特徵在於,所述第一蓋板朝嚮導熱槽孔的一側面設置有對應導熱槽孔的第一凹陷部;和/或,
所述第二蓋板朝嚮導熱槽孔的一側面設置有對應導熱槽孔的第二凹陷部。
A6、根據權利要求A5所述的印刷電路板,其特徵在於,所述第一凹陷部的開口外側沿第一蓋板所在平面延伸有突出於第一蓋板的第一凸邊;和/或,
所述第二凹陷部的開口外側沿第二蓋板所在平面延伸有突出於第二蓋板的第二凸邊。
A7、根據權利要求A5所述的印刷電路板,其特徵在於,所述板本體水平放置時,所述導熱液體的上表面低於或等於導熱槽孔位於上方的開口的所在平面。
A8、根據權利要求A1-A7中任一項所述的印刷電路板,其特徵在於,所述容納空間內填充有佔容納空間體積的三分之一至三分之二的導熱液體。
A9、根據權利要求A1-A7中任一項所述的印刷電路板,其特徵在於,所述導熱槽孔的兩側開口的邊沿均設置有圍繞導熱槽孔的焊盤;
所述第一蓋板和第二蓋板分別通過焊盤焊接於板本體。
A10、根據權利要求A9所述的印刷電路板,其特徵在於,所述板本體的焊盤與導熱槽孔之間設置有圍繞導熱槽孔的阻焊環。
A11、根據權利要求A1-A7中任一項所述的印刷電路板,其特徵在於,所述蓋板為金屬蓋板。
A12、根據權利要求A1-A7中任一項所述的印刷電路板,其特徵在於,所述隔離層為電鍍銅層。
A13、根據權利要求A1-A7中任一項所述的印刷電路板,其特徵在於,所述第一蓋板和/或第二蓋板上設置抽氣孔,利用該抽氣孔排氣或填充導熱液體後,所述抽氣孔通過塞子密閉堵塞,或者對其進行密封焊接。
B1、一種印刷電路板的製作方法,其特徵在於,包括:
根據板本體上電子器件工作時的高、低溫分布,從高溫區向低溫區開設至少一條沿板本體厚度方向貫穿板本體,且沿板本體所在平面延伸的導熱槽孔;
通過過孔電鍍工藝,在所述導熱槽孔的內側壁上電鍍隔離層;
沿導熱槽孔延伸方向將回流裝置放置於導熱槽孔內,並將第一蓋板和第二蓋板分別密閉地蓋合於所述導熱槽孔沿板本體厚度方向的兩側開口,其中,第一蓋板和第二蓋板固定設置於所述板本體上;
將導熱液體注入第一蓋板、第二蓋板和導熱槽孔圍成的容納空間。
B2、根據權利要求B1所述的印刷電路板的製作方法,其特徵在於,將導熱液體注入第一蓋板、第二蓋板和導熱槽孔圍成的容納空間的步驟之後,包括:
對容納空間內進行排氣處理,使容納空間內的氣體壓強低於外界的大氣壓強。
B3、根據權利要求B2所述的印刷電路板的製作方法,其特徵在於,所述將導熱液體注入第一蓋板、第二蓋板和導熱槽孔圍成的容納空間的步驟,包括:
通過預設於第一蓋板和/或第二蓋板上的抽氣孔向所述容納空間內注入指定量的導熱液體;
所述對容納空間內進行排氣處理,使容納空間內的氣體壓強低於外界的大氣壓強的步驟,包括:
通過預設於第一蓋板和/或第二蓋板上抽氣孔向外側抽所述容納空間內的空氣;
通過預設的塞子將抽氣孔密閉堵塞,或者將抽氣孔密封焊接。
B4、根據權利要求B1所述的印刷電路板的製作方法,其特徵在於,所述回流裝置包括毛細纖維束,該毛細纖維束的製作方法,包括:
採用易成型的金屬纖維絲,通過編織工藝加工成毛細纖維束;
將毛細纖維束加工成與導熱槽孔相適配的形狀。
B5、根據權利要求B1所述的印刷電路板的製作方法,其特徵在於,所述導熱液體包括蒸餾水。
B6、根據權利要求B1所述的印刷電路板的製作方法,其特徵在於,所述導熱槽孔的製作方法,包括:
根據板本體上將要開設的導熱槽孔的形狀,預設銑刀的移動路徑;
根據板本體的厚度,控制銑刀的下刀深度,並按照預設的移動路徑進行銑槽。
B7、根據權利要求B1所述的印刷電路板的製作方法,其特徵在於,所述根據板本體上電子器件工作時的高、低溫分布,從高溫區向低溫區開設至少一條沿板本體厚度方向貫穿板本體,且沿板本體所在平面延伸的導熱槽孔的步驟之後,包括:
採用標準印刷電路板阻焊成型工藝,在導熱槽孔的兩側開口的邊沿分別設置有圍繞導熱槽孔的焊盤;其中,焊盤與導熱槽孔之間設置阻焊環;
所述將第一蓋板和第二蓋板分別密閉地蓋合於所述導熱槽孔沿板本體厚度方向的兩側開口的步驟,包括:
將第一蓋板和第二蓋板分別對應地蓋合於所述導熱槽孔沿板本體厚度方向的兩側開口;
通過SMT回流焊工藝,分別將第一蓋板和第二蓋板密閉地焊接到對應的所述焊盤上。
B8、根據權利要求B1所述的印刷電路板的製作方法,其特徵在於,所述第一蓋板朝向所述導熱槽孔的一側衝壓有對應導熱槽孔的第一凹陷部;和/或,
所述第二蓋板朝向所述導熱槽孔的一側衝壓有對應導熱槽孔的第二凹陷部。
B9、根據權利要求B8所述的印刷電路板的製作方法,其特徵在於,所述第一凹陷部的開口外側沿第一蓋板所在平面衝壓有突出於第一蓋板的第一凸邊;和/或,
所述第二凹陷部的開口外側沿第二蓋板所在平面衝壓有突出於第二蓋板的第二凸邊。
B10、根據權利要求B1所述的印刷電路板的製作方法,其特徵在於,所述將導熱液體注入第一蓋板、第二蓋板和導熱槽孔圍成的容納空間的步驟,包括:
將板本體水平放置;
將導熱液體注入所述容納空間,當導熱液體的上表面低於或等於導熱槽孔位於上方的開口的所在平面時,停止注入導熱液體。
B11、根據權利要求B1所述的印刷電路板的製作方法,其特徵在於,所述將導熱液體注入第一蓋板、第二蓋板和導熱槽孔圍成的容納空間的步驟,包括:
當導熱液體填充至容納空間體積的三分之一至三分之二中的指定值時,停止向容納空間注入導熱液體。