帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法
2023-11-01 04:15:22
專利名稱：帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法
技術領域：
本發明涉及印刷電路板技術領域，尤其是一種帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法。
背景技術：
印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)是電子工業的重要部件之一。PCB能為電子元件提供固定、裝配的機械支撐，可實現電子元件之間的電氣連接。另外，PCB上都印有元件的編號和一些圖形，這為元件插裝、檢查、維修提供了方便。幾乎每種電子設備，小到電子手錶、計算器，大到計算機、通訊電子設備、軍用武器系統，只要有集成電路等電子元件，為了它們之間的電氣互連，都要使用印刷電路板。傳統的印刷電路板採用孔金屬化的結構，層與層之間的絕緣材料為FR4材料，其熱導率為0.4W/mk，傳熱能力較低；近年來發展的金屬基電路板，層與層之間絕緣材料的熱導率為1.3-2.2W/mk，傳熱能力仍然有限。對於設置有大量集成電路的印刷電路板，尤其是設置有大功率發光二極體(LED)的印刷電路板，由於集成電路或發光二極體陣列穩定運行時，發熱量大，結工作溫度低(約60攝氏度)，要求該印刷電路板的熱導率達到數十或數百 W/mk,顯然，這遠遠超出了現有技術的絕緣材料的熱導率。
發明內容
針對以上現有的印刷電路板的不足，本發明的目的是提供一種帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法。本發明的目的是通過採用以下技術方案來實現的一種帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法，其包括以下步驟
51、製備一一體成型的金屬層，該金屬層包括一金屬底層及位於該金屬底板一表面的一個或多個高度相同的柱狀結構的金屬微散熱器；
52、製備一與金屬底層的形狀和尺寸匹配的常規印刷電路板，其設有金屬化孔，且其單面或雙面覆有銅層線路；
53、在常規印刷電路板的相應位置，按照步驟Sl中的金屬微散熱器的尺寸和位置，採用鑽、銑或衝等方式，製作出一個或多個金屬微散熱器的安裝孔，安裝孔的形狀和尺寸與金屬微散熱器一一對應，安裝孔的邊緣與所述銅層線路之間留有間隙；
54、提供一與常規印刷電路板和金屬底層的形狀尺寸匹配的粘合層；
55、將常規印刷電路板的非發熱元件安裝面、粘合層和金屬層順序相向疊合，疊合時， 將一個或多個金屬微散熱器對應嵌入常規印刷電路板的一個或多個安裝孔中；
56、將疊合好的常規印刷電路板、粘合層和金屬層放入層壓機中壓合。作為優化，S4中所述粘合層為半固化片，按照步驟Sl中的金屬微散熱器的尺寸和位置，採用鑽、銑或衝等方式，製作出一個或多個金屬微散熱器的安裝孔，安裝孔的形狀和尺寸與金屬微散熱器一一對應。
作為優化，所述常規印刷電路板為單層剛性印刷電路板或雙層剛性印刷電路板或多層剛性印刷電路板，雙面剛性印刷電路板或多層剛性印刷電路板的至少一底面設有銅層線路。作為優化，所述常規印刷電路板為單層撓性印刷電路板、雙層撓性印刷電路板、多層撓性印刷電路板，所述金屬底層為可彎折的金屬薄層。另一種帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法，其包括以下步驟
51、選取預定厚度的金屬板，並按照預定尺寸將其切割成一個或多個柱狀金屬微散熱
器；
52、取η(η ^ 2)層常規雙面敷銅板及若干半固化片，按照預定尺寸切割成印刷電路板的工作拼板；
53、在常規敷銅板和半固化片的相應位置，按照步驟Sl所得金屬微散熱器的尺寸，採用鑽、銑或衝等方式，製作出金屬微散熱器的安裝孔，安裝孔的形狀和尺寸與金屬微散熱器 --對應；
54、將常規敷銅板及半固化片相間疊層，使二常規敷銅板的原始敷銅表面分別作為所得疊層的上底面和下底面，將金屬微散熱器放入對應的安裝孔中；
55、將疊層好的且已安裝金屬微散熱器的常規敷銅板、半固化片，按傳統壓合方法進行壓合成為印刷電路板層壓板；
56、採用電鍍或焊接的方法，將S5所得的印刷電路板層壓板的一原始敷銅底面與金屬微散熱器的邊緣連接為一整體金屬面作為帶有金屬微散熱器的印刷電路板的金屬底層；採用圖形轉移的方法，在S5所得的印刷電路板層壓板的另一原始敷銅底面上製備可以安裝發熱元件的銅層線路，銅層線路與金屬微散熱器的端面邊緣留有間隙。作為優化，所述印刷電路板層壓板為單層、雙層或多層剛性印刷電路板層壓板，或者為單層、雙層或多層撓性印刷電路板。作為優化，所述金屬微散熱器的材質為銅或鋁。作為優化，印刷電路板層壓板為雙層或多層剛性或撓性印刷電路板，S2中，採用傳統印刷電路板圖形轉移的方法在敷銅板的對應敷銅表面製作印刷電路板的內層線路。作為本發明優選的技術方案，所述金屬微散熱器為圓柱形、橢圓柱形、立方體形、 或上下底面均為菱形、三角形或梯形的柱形。相對於現有技術，本發明將具有高熱導率的金屬微散熱器與常規印刷電路板相結合，可將發光二極體等發熱元件安裝於金屬微散熱器端面上，在發熱元件工作時散發的熱量可經金屬微散熱器傳導至金屬底層，再經金屬底層傳導至印刷電路板外，金屬微散熱器有效地解決了發熱元件與金屬板之間的導熱問題，所以，本發明是發熱元件及其陣列理想的載板。
下面結合附圖與具體實施例對本發明作進一步說明
圖1是本發明帶有金屬微散熱器的印刷電路板的較佳實施方式的剖面示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種帶有金屬微散熱器的印刷電路板，其包括層疊設置的一金屬底層10及一外表面設有銅層線路30的絕緣層20，金屬底層10與絕緣層20接觸的一面設有與金屬底層10連為一體的金屬微散熱器40，該金屬微散熱器40突出於金屬底層10表面並嵌入絕緣層20的柱形通孔內，金屬微散熱器40的表面與銅層線路30之間留有足夠的距離以保證金屬微散熱器40和銅層線路30之間絕緣。所述銅層線路30包括用於連接發熱元件接腳的二發熱元件連接部31，其設置於每一所述金屬微散熱器40表面兩側並與金屬微散熱器40絕緣。所述絕緣層20與金屬底層10之間由一粘合層(圖中未示出)粘合。所述金屬底層10和金屬微散熱器40均由銅製成或均由鋁製成。發光二極體、發光二極體晶片等發熱元件的接腳可焊接於發熱元件連接部31，發熱元件本身與金屬微散熱器40的表面接觸，發熱元件工作散發熱量，熱量通過金屬微散熱器40傳導至金屬底層10，再經金屬底層10將熱量傳導至印刷電路板外。本實施例之帶有金屬微散熱器的印刷電路板可包括位於金屬底層10的一表面的一個或多個柱狀結構的高度相同的金屬微散熱器40，多個金屬微散熱器40的形狀可以一致，也可以不一致；相應的，銅層線路30包括多個發熱元件連接部31，且發熱元件連接部31 均與金屬微散熱器40端面邊緣之間留有距離。金屬微散熱器40的形狀可為圓柱形、橢圓柱形、立方體形、上下底面均為菱形、三角形、梯形的柱形等。帶有金屬微散熱器的印刷電路板的形狀可為矩形、圓形、橢圓形、菱形、梯形、多邊形等形狀。圖1所示的帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法的一種較佳實施方式包括以下步驟
51、製備一一體成型的金屬層，該金屬層包括一金屬底層10及位於該金屬底層一表面的一個或多個柱狀結構的突起部分，該金屬底層即為印刷電路板的金屬底層10，該一個或多個突起部分即為金屬微散熱器40 ；
52、提供一單面或雙面敷銅的絕緣板，按照預定尺寸切割成印刷電路板的工作拼板，採用傳統印刷電路板的孔金屬化、圖形轉移的方法在敷銅絕緣板的一敷銅表面製作常規印刷電路板的金屬化孔(圖中未示出)及銅層線路30，即製成覆有銅層線路30的絕緣層20，所述銅層線路30包括用於連接發熱元件接腳的發熱元件連接部31 ；
53、在絕緣層20的相應位置，按照步驟Sl中的金屬微散熱器40的尺寸和位置，採用鑽、銑或衝等方式，製作出一個或多個金屬微散熱器40的安裝孔，安裝孔的形狀和尺寸與金屬微散熱器40 —一對應，所述銅層線路30與金屬微散熱器40的安裝孔的邊緣之間留有距離，以確保銅層線路30與金屬微散熱器40絕緣；
54、提供一半固化片，按照步驟Sl中的金屬微散熱器40的尺寸和位置，採用鑽、銑或衝等方式，製作出金屬微散熱器40的安裝孔，安裝孔的形狀和尺寸與金屬微散熱器40 —一對應，該半固化片即為所述粘合層；
55、將覆有銅層線路30的絕緣層20的非安裝面、半固化片和金屬層相向順序疊合，疊合時，將金屬微散熱器40對應嵌入絕緣板20和半固化片的安裝孔中；
56、將疊合好的絕緣層20、半固化片和金屬層放入層壓機中，按照多層印刷電路板的壓合參數進行壓合。如帶有金屬微散熱器的印刷電路板所包括的常規印刷電路板由雙層或多層絕緣層壓合而成，則其製備方法包括以下步驟
51、選取預定厚度的金屬板，並按照預定尺寸將其切割成一個或多個柱狀金屬微散熱
器；
52、取η(η ^ 2)層常規雙面敷銅板及若干半固化片，按照預定尺寸切割成印刷電路板的工作拼板，採用傳統印刷電路板圖形轉移的方法在敷銅板的對應敷銅表面製作印刷電路板的內層線路；
53、在常規敷銅板和半固化片的相應位置，按照步驟Sl所得金屬微散熱器的尺寸，採用鑽、銑或衝等方式，製作出金屬微散熱器的安裝孔，安裝孔的形狀和尺寸與金屬微散熱器 --對應；
54、採用傳統多層印刷電路板疊層的方法將常規敷銅板及半固化片相間疊層，使二常規敷銅板的原始敷銅表面分別作為所得疊層的上底面和下底面，將金屬微散熱器放入對應的安裝孔中；
55、將疊層好的且已安裝金屬微散熱器的常規敷銅板、半固化片，按傳統多層印刷電路板壓合的方法進行壓合；
56、按照傳統的印刷電路板製備方法對壓合好的層壓板進行鑽孔、孔金屬化、電鍍、外層線路製作、阻焊製作、表面處理製作、外形製作，製作過程中，採用電鍍或焊接的方法，將層壓板的一敷銅表面與金屬微散熱器的邊緣連接為一整體金屬面，該整體金屬面即為帶有金屬微散熱器的印刷電路板的金屬底層；採用圖形轉移的方法，在層壓板的另一敷銅表面製備可以安裝發熱元件的銅層線路，銅層線路與金屬微散熱器的端面邊緣留有間隙。Sl中，金屬微散熱器的材質為鋁或銅。本發明中，帶有金屬微散熱器的印刷電路板包括連為一體的金屬底層和金屬微散熱器，以及傳統印刷電路板，傳統印刷電路板包括任意現有的印刷電路板，例如其可為雙層剛性印刷電路板或多層剛性印刷電路板；還可為帶有金屬微散熱器的剛性印刷電路板與傳統撓性印刷電路板連接，成為剛/撓性相結合的印刷電路板；還可為撓性印刷電路板，如為撓性印刷電路板，所述金屬底層為附著於撓性印刷電路板一面的可彎折的金屬薄層。
權利要求
1.一種帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟.51、製備一一體成型的金屬層，該金屬層包括一金屬底層及位於該金屬底板一表面的一個或多個高度相同的柱狀結構的金屬微散熱器；.52、製備一與金屬底層的形狀和尺寸匹配的常規印刷電路板，其設有金屬化孔，且其單層或雙層覆有銅層線路；.53、在常規印刷電路板的相應位置，按照步驟Sl中的金屬微散熱器的尺寸和位置，採用鑽、銑或衝等方式，製作出一個或多個金屬微散熱器的安裝孔，安裝孔的形狀和尺寸與金屬微散熱器一一對應，安裝孔的邊緣與所述銅層線路之間留有間隙；.54、提供一與常規印刷電路板和金屬底層的形狀尺寸匹配的粘合層；.55、將常規印刷電路板的非發熱元件安裝面、粘合層和金屬層順序相向疊合，疊合時， 將一個或多個金屬微散熱器對應嵌入常規印刷電路板的一個或多個安裝孔中；.56、將疊合好的常規印刷電路板、粘合層和金屬層放入層壓機中壓合。
2.根據權利要求1所述的帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法，其特徵在於， S4中所述粘合層為半固化片，按照步驟Sl中的金屬微散熱器的尺寸和位置，採用鑽、銑或衝等方式，在該半固化片上製作出一個或多個金屬微散熱器的安裝孔，安裝孔的形狀和尺寸與金屬微散熱器一一對應。
3.根據權利要求1所述的帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法，其特徵在於， 所述常規印刷電路板為單層剛性印刷電路板或雙層剛性印刷電路板或多層剛性印刷電路板，雙層剛性印刷電路板或多層剛性印刷電路板的至少一底面設有銅層線路。
4.根據權利要求1所述的帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法，其特徵在於， 所述常規印刷電路板為單層撓性印刷電路板、雙層撓性印刷電路板、多層撓性印刷電路板， 所述金屬底層為可彎折的金屬薄層。
5.根據權利要求1所述的帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法，其特徵在於， 所述金屬底層與金屬微散熱器的材質為鋁或銅。
6.一種帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟.51、選取預定厚度的金屬板，並按照預定尺寸將其切割成一個或多個柱狀金屬微散熱器；.52、取η(η ^ 2)層常規雙面敷銅板及若干半固化片，按照預定尺寸切割成印刷電路板的工作拼板；.53、在常規敷銅板和半固化片的相應位置，按照步驟Sl所得金屬微散熱器的尺寸，採用鑽、銑或衝等方式，製作出金屬微散熱器的安裝孔，安裝孔的形狀和尺寸與金屬微散熱器 --對應；.54、將常規敷銅板及半固化片相間疊層，使二常規敷銅板的原始敷銅表面分別作為所得疊層的上底面和下底面，將金屬微散熱器放入對應的安裝孔中；.55、將疊層好的且已安裝金屬微散熱器的常規敷銅板、半固化片，按傳統壓合方法進行壓合成為印刷電路板層壓板；.56、採用電鍍或焊接的方法，將S5所得的印刷電路板層壓板的一原始敷銅底面與金屬微散熱器的邊緣連接為一整體金屬面作為帶有金屬微散熱器的印刷電路板的金屬底層；採用圖形轉移的方法，在S5所得的印刷電路板層壓板的另一原始敷銅底面上製備可以安裝發熱元件的銅層線路，銅層線路與金屬微散熱器的端面邊緣留有間隙。
7.根據權利要求6所述的帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法，其特徵在於， 所述印刷電路板層壓板為單層、雙層或多層剛性印刷電路板層壓板，或者為單層、雙層或多層撓性印刷電路板。
8.根據權利要求1或6所述的帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法，其特徵在於，所述金屬微散熱器的材質為銅或鋁。
9.根據權利要求6所述的帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法，其特徵在於， 印刷電路板層壓板為雙層或多層剛性或撓性印刷電路板，S2中，採用傳統印刷電路板圖形轉移的方法在敷銅板的對應敷銅表面製作印刷電路板的內層線路。
10.根據權利要求1或6所述的帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法，其特徵在於，所述金屬微散熱器為圓柱形、橢圓柱形、立方體形、或上下底面均為菱形、三角形或梯形的柱形。
全文摘要
本發明提供一種帶有金屬微散熱器的印刷電路板的製備方法，其包括製備常規印刷電路板步驟、製備連為一體的金屬底層及金屬微散熱器步驟、將常規印刷電路板和金屬底層及金屬微散熱器結合為一體的步驟。本發明將具有高熱導率的金屬微散熱器與常規印刷電路板相結合，可將發光二極體等發熱元件安裝於金屬微散熱器表面上，在發熱元件工作時散發的熱量可經金屬微散熱器傳導至金屬底層，再經金屬底層傳導至印刷電路板外，金屬微散熱器有效地解決了發熱元件與金屬板之間的導熱問題。本發明是發熱元件及其陣列理想的載板。
文檔編號H05K3/30GK102291938SQ20111013994
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月27日 優先權日2011年5月27日
發明者李保忠, 王徵, 羅苑 申請人:樂健線路板(珠海)有限公司