專利名稱：一種超高導(dǎo)熱性能的單面印制線路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于印制線路板制作技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種超高導(dǎo)熱性能的單面印制線路板。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)品向多功能化、短薄輕小的方向發(fā)展，用于承載電子產(chǎn)品的印制電路板(PCB)的設(shè)計(jì)空間越來越密集，信號(hào)頻率與傳輸速率的要求也越來越高，所使用的電子元器件的功率、芯片運(yùn)算速度也越來越大，而這些電子元器件或芯片在工作期間的電能大部分轉(zhuǎn)化成熱量散發(fā)，這必然對(duì)線路板的散熱性能提出了更高的要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，英特爾處理器3. 6G奔騰4終極版運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的熱量最大可達(dá)到115W，當(dāng)CPU使用率達(dá)到100%時(shí)，其溫度可高達(dá)98°C，因此大功率芯片或電子元器件在工作時(shí)，必須考慮其散熱問題，如果散熱不良，就會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部的溫度不斷升高，造成電子元器件或芯片因過熱導(dǎo)致功能失效等現(xiàn)象。尤其在大功率、高運(yùn)算的電子產(chǎn)品方面，熱量的處理不當(dāng)會(huì)直接造成電子元器件或芯片燒毀，從面引發(fā)安全隱患。為此必須采用先進(jìn)的散熱工藝和性能優(yōu)異的散熱方式來有效的帶走熱量，保證電子元器件或芯片在所能承受的最高溫度以內(nèi)正常工作。目前通過PCB提升電子元器件或芯片散熱的方式主要有以下幾種1、采用導(dǎo)熱稍高的FR4材料用作PCB的基板，以提高其散熱性能，但是目前FR4最高的導(dǎo)熱系數(shù)為1. Off/m. K，難于滿足電子產(chǎn)品功率不斷增加的需求。2、在PCB下端增加金屬導(dǎo)體，以增強(qiáng)其散熱性能。常見的金屬導(dǎo)體有鋁塊、銅塊等，受PCB存在翹曲及線路銅厚不均勻的影響，PCB與金屬導(dǎo)體之間存在有空隙，其散熱性能有限。3、通過使用高導(dǎo)熱粘接片解決PCB與金屬導(dǎo)體之間的空隙，以提升其散熱性能(如鋁基線路板或銅基線路板)，目前該粘接片的最大導(dǎo)熱系數(shù)只有10W/mK，對(duì)大功率的電子元器件或芯片的散熱需求是難于滿足。由此可知，目前PCB電子元器件或芯片的散熱系數(shù)最大也只有10W/mK，無法滿足150W的大功率電子產(chǎn)品或芯片的高散熱要求，難以保證大功率電子元器件及高速運(yùn)算芯片的穩(wěn)定性、可靠性和使用壽命。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種超高導(dǎo)熱性能的單面印制線路板，以滿足大功率電子產(chǎn)品或芯片的高散熱要求，保證大功率電子元器件及高速運(yùn)算芯片的穩(wěn)定性、可靠性和使用壽命。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種超高導(dǎo)熱性能的單面印制線路板，包括一金屬基層，該金屬基層上設(shè)置有用于安裝大功率電子元器件或大功率芯片的凸臺(tái)；一絕緣層，該絕緣層與金屬基層形狀大小相同，且絕緣層上設(shè)置有與上述凸臺(tái)位置對(duì)應(yīng)且形狀大小相同的第一開窗；一銅箔層，該銅箔層與金屬基層形狀大小相同，且銅箔層上設(shè)置有與上述凸臺(tái)位置對(duì)應(yīng)且形狀大小相同的第二開窗；銅箔層、絕緣層由上向下依次覆蓋于金屬基層上，所述凸臺(tái)對(duì)應(yīng)位于第二開窗和第一開窗中，且凸臺(tái)上表面與銅箔層上表面處于同一水平面上。優(yōu)選地，所述絕緣層為半固化片或帶有導(dǎo)熱功能的粘接片。優(yōu)選地，所述金屬基層為導(dǎo)熱系數(shù)滿足> 260ff/mK的鋁基層或?qū)嵯禂?shù)為滿足≥400ff/mK的銅基層。優(yōu)選地，所述金屬基層與凸臺(tái)一體成型。本實(shí)用新型單面印制線路板上設(shè)置有用于安裝大功率電子元器件或芯片的金屬凸臺(tái)，該金屬凸臺(tái)以外的其他區(qū)域?qū)?yīng)為線路部分，所述金屬凸臺(tái)與金屬基層連接為一體，大功率電子元器件或芯片的非導(dǎo)體位置可以與金屬基層凸臺(tái)直接接觸，由于金屬基層為導(dǎo)熱系數(shù)大于200W/mK的銅基或鋁基，而電子元器件與芯片又直接與其接觸，因此可以實(shí)現(xiàn)良好的導(dǎo)熱效果，滿足了功率大于150W電子元器件或芯片的散熱需求，本實(shí)用新型使目前PCB板的散熱系數(shù)由10W/mK提升到200W/mK，極大改善了大功率電子元器件及高速運(yùn)算芯片的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)提高了大功率電子元器件及高速運(yùn)算芯片的使用壽命。

圖1為本實(shí)用新型超 高導(dǎo)熱性能的單面印制線路板的立體示意圖。圖2為本實(shí)用新型超高導(dǎo)熱性能的單面印制線路板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)識(shí)說明金屬基層1、凸臺(tái)101、絕緣層2、第一開窗201、銅箔層3、第二開窗301。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。本實(shí)用新型的核心思想是通過在導(dǎo)熱系數(shù)大于200W/mK的銅基或鋁基上制作出一個(gè)用于安裝功率大于150W的大功率電子元器件或大功率芯片的凸臺(tái)，使電子元器件或芯片的非導(dǎo)體位置直接與該金屬基凸臺(tái)的上表面接觸，由于電子元器件或芯片與金屬基凸臺(tái)之間無導(dǎo)熱絕緣膜，因此有效的提高了散熱效率，使整個(gè)線路板的導(dǎo)熱系數(shù)由最大IOW/mK提升到200W/mK以上，實(shí)現(xiàn)了大功率電子元器件及芯片的散熱要求，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性，延長(zhǎng)了使用壽命。請(qǐng)參閱圖1、圖2所示，圖1為本實(shí)用新型超高導(dǎo)熱性能的單面印制線路板的立體示意圖；圖2為本實(shí)用新型超高導(dǎo)熱性能的單面印制線路板的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型提供了一種超高導(dǎo)熱性能的單面印制線路板，其主要用于解決目前PCB導(dǎo)熱系數(shù)無法突破10W/mK，不能實(shí)現(xiàn)150W以上的大功率芯片或電子元器件的高導(dǎo)熱散熱的問題。[0026]其中本實(shí)用新型超高導(dǎo)熱性能的單面印制線路板包括有金屬基層1、絕緣層2和銅箔層3，而金屬基層1、絕緣層2和銅箔層3的形狀大小相同。金屬基層I由導(dǎo)熱系數(shù)滿足彡260ff/mK的鋁基或?qū)嵯禂?shù)滿足彡400ff/mK的銅基制作而成，其厚度根據(jù)不同的PCB板制作要求有所不同，本實(shí)施例中優(yōu)選為l-5mm;在金屬基層I上設(shè)置有用于安裝大功率電子元器件或大功率芯片的凸臺(tái)101，這里凸臺(tái)101的數(shù)量根據(jù)制作單面板時(shí)的設(shè)計(jì)要求對(duì)應(yīng)，可以為多個(gè)，也可以為一個(gè)，具體與圖形設(shè)計(jì)中需要安裝的大功率芯片或電子元器件的數(shù)量有關(guān)，其位置也對(duì)應(yīng)與圖形設(shè)計(jì)中大功率芯片或電子元器件的位置相同。凸臺(tái)101可通過電鑼的方式去除文件指定位置的金屬基而獲得，也可以通過涂覆或壓貼抗酸或抗堿保護(hù)膜，根據(jù)制訂好的圖形轉(zhuǎn)移菲林進(jìn)行曝光，并將需要去除的金屬基的保護(hù)膜顯影掉，以裸露出金屬基，之后通過酸蝕或堿蝕去除不需要的金屬基，而對(duì)應(yīng)去除的金屬基或蝕刻掉的金屬基厚度可根據(jù)實(shí)際需要而不同，本實(shí)施例中一般控制在15um-100um，因此凸臺(tái)101的高度也對(duì)應(yīng)為15um_100um。另外，凸臺(tái)101的橫截面形狀根據(jù)不同的芯片或電子元器件的形狀而有所不同，可對(duì)應(yīng)為圓形、矩形或其他幾何形狀，其對(duì)應(yīng)與芯片或電子元器件的接觸面形狀相同，本實(shí)施例中優(yōu)選為矩形。需要說明的是，凸臺(tái)101與金屬基層I可以一體成型，也可以組合成型，即選用同樣材料的金屬基，分別制作，然后組合在一起。絕緣層2主要由半固化片(PP)或粘接片制成，且絕緣層2上設(shè)置有與上述凸臺(tái)101位置對(duì)應(yīng)且形狀大小相同的第一開窗201,具體第一開窗201的數(shù)量與凸臺(tái)101相同。銅箔層3上設(shè)置有與上述凸臺(tái)101位置對(duì)應(yīng)且形狀大小相同的第二開窗301 ;而第二開窗301的數(shù)量對(duì)應(yīng)與凸臺(tái)101的數(shù)量相同。
對(duì)制作出凸臺(tái)101的金屬基層I表面進(jìn)行棕化處理，以使其表面粗糙，然后將絕緣層2對(duì)應(yīng)粘貼在該面上，且使凸臺(tái)101對(duì)應(yīng)位于絕緣層2上的開窗中，之后再將銅箔層3對(duì)應(yīng)覆蓋于絕緣層2上，且使絕緣層2上的開窗與絕緣層2對(duì)應(yīng)重疊，且使凸臺(tái)101對(duì)應(yīng)位于絕緣層2的開窗中，然后對(duì)整個(gè)金屬基層1、絕緣層2和銅箔層3進(jìn)行層壓處理，形成具有超高導(dǎo)熱系數(shù)的單面印制線路板。而這里需要說明的是，制作出的單面印制線路板銅箔層面需要保證平整，即凸臺(tái)101的上表面與銅箔層3的上表面層壓后需要處于同一水平面上，以便于后續(xù)的線路圖形制作和對(duì)芯片及電子元器件進(jìn)行SMT制程。本實(shí)用新型可將需要安裝的芯片或電子元器件的非導(dǎo)體位置直接與金屬基凸臺(tái)的上表面接觸，從而實(shí)現(xiàn)電子元器件或芯片直接與線路板的金屬基緊密貼合，以達(dá)到200W/mK以上的導(dǎo)熱系數(shù)，本實(shí)用新型有效支撐了大功率電子產(chǎn)品的快速發(fā)展；有利于促進(jìn)新能源汽車產(chǎn)品的散熱升級(jí)、大功率室外照明散熱改善以及城際軌道交通電力模塊的穩(wěn)定。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種超高導(dǎo)熱性能的單面印制線路板，其特征在于包括一金屬基層，該金屬基層上設(shè)置有用于安裝大功率電子元器件或大功率芯片的凸臺(tái)；一絕緣層，該絕緣層與金屬基層形狀大小相同，且絕緣層上設(shè)置有與上述凸臺(tái)位置對(duì)應(yīng)且形狀大小相同的第一開窗；一銅箔層，該銅箔層與金屬基層形狀大小相同，且銅箔層上設(shè)置有與上述凸臺(tái)位置對(duì)應(yīng)且形狀大小相同的第二開窗；銅箔層、絕緣層由上向下依次覆蓋于金屬基層上，所述凸臺(tái)對(duì)應(yīng)位于第二開窗和第一開窗中，且凸臺(tái)上表面與銅箔層上表面處于同一水平面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高導(dǎo)熱性能的單面印制線路板，其特征在于所述絕緣層為半固化片或帶有導(dǎo)熱功能的粘接片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高導(dǎo)熱性能的單面印制線路板，其特征在于所述金屬基層為導(dǎo)熱系數(shù)滿足> 260ff/mK的鋁基層或?qū)嵯禂?shù)滿足> 400ff/mK的銅基層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高導(dǎo)熱性能的單面印制線路板，其特征在于所述金屬基層與凸臺(tái)一體成型。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種超高導(dǎo)熱性能的單面印制線路板，包括金屬基層，該金屬基層上設(shè)置有用于安裝大功率電子元器件或大功率芯片的凸臺(tái)；絕緣層，該絕緣層與金屬基層形狀大小相同，且絕緣層上設(shè)置有與上述凸臺(tái)位置對(duì)應(yīng)且形狀大小相同的第一開窗；銅箔層，該銅箔層與金屬基層形狀大小相同，且銅箔層上設(shè)置有與上述凸臺(tái)位置對(duì)應(yīng)且形狀大小相同的第二開窗；銅箔層、絕緣層由上向下依次覆蓋于金屬基層上，所述凸臺(tái)對(duì)應(yīng)位于第二開窗和第一開窗中，且凸臺(tái)上表面與銅箔層上表面處于同一水平面上。本實(shí)用新型使目前PCB板的散熱系數(shù)由10W/mK提升到200W/mK，極大改善了大功率電子元器件及高速運(yùn)算芯片的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)提高了大功率電子元器件及高速運(yùn)算芯片的使用壽命。
文檔編號(hào)H05K1/02GK202889779SQ201220617798
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者王強(qiáng), 易勝, 陸景富, 徐緩 申請(qǐng)人:深圳市博敏電子有限公司