带有散热器的刚挠结合印刷电路板及功率半导体组件制造技术

本实用新型专利技术提供了一种带有散热器的刚挠结合印刷电路板及功率半导体组件，该刚挠结合印刷电路板具有至少两个刚性区域，相邻刚性区域之间通过挠性电路板连接，其中，至少一个刚性区域包括：基板；导热且电绝缘的散热器，设置在基板中并贯穿基板；位于印刷电路板第一表面侧、并包括发热元件安装位的导电图案层；位于印刷电路板第二表面侧的散热层。其中，导电图案层的至少一部分由基板的第一表面连续地延伸至散热器的第一表面，且发热元件安装位的至少一部分设置在散热器的第一表面上；散热层覆盖散热器的第二表面并延伸至基板的第二表面。本实用新型专利技术的刚挠结合印刷电路板及功率半导体组件不仅散热性能极佳，而且具有良好热稳定性和长使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2015年9月22日提交的14/861,495号美国专利申请的优先权，14/861,495号专利申请是2012年9月14日提交的13/514,999号美国专利申请的部分继续申请，13/514,999号申请是2011年1月6日提交的PCT/CN11/70051号国际申请根据35U.S.C.§371进入国家阶段的申请，该国际申请要求2010年12月24日提交的201010604353.4号中国专利申请的优先权，上述所有在先申请均在此引入作为参考。
本技术涉及印刷电路板及功率半导体组件领域；更具体地讲，本技术涉及一种带有导热且电绝缘散热器的印刷电路板及包括该印刷电路板的功率半导体组件。
技术介绍
印刷电路板(PCBs)是电子工业的重要部件之一，其被用作电子元件的机械支撑部件，并实现电子元件之间的电连接。另外，可以在印刷电路板上印刷元件的编号和图形，这为元件的插装、检查或维修提供了方便。几乎每种电子设备，例如电子手表、计算器、计算机、通讯电子设备、军用武器系统等，都要用到印刷电路板。诸如LED装置(或称LED发光元件)、晶闸管、GTO(门极可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管)、MOSFET(电力场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极晶体
管)和电力二极管等的各种功率半导体器件通常被附接到印刷电路板上，且在工作过程中一般会释放大量热量，这就要求与各种功率半导体器件连接的印刷电路板具有良好的散热性能。201180037321.3号中国专利申请、2002/0180062号美国专利申请公布等公开了具有陶瓷散热器的印刷电路板，其中所描述的陶瓷散热器能够输出发热元件所产生的热量，但该散热器的热膨胀系数和作为印刷电路板的绝缘载体的树脂层的热膨胀系数之间存在显著差别，导致陶瓷散热器在经过一定次数的冷热循环后容易与树脂材质的绝缘载体相分离，从而使得印刷电路板的热稳定性较差、使用寿命短。并且，这些现有技术没有披露带有散热器的刚挠结合印刷电路板。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的第一方面提供了一种刚挠结合印刷电路板，具有至少两个刚性区域，相邻刚性区域之间通过挠性电路板连接，其中至少一个刚性区域包括：基板；导热且电绝缘的散热器，设置在该基板中并贯穿该基板；位于印刷电路板第一表面侧、并包括有发热元件安装位的导电图案层；位于印刷电路板第二表面侧的散热层。其中，导电图案层的至少一部分由基板的第一表面连续地延伸至散热器的第一表面，且发热元件安装位的至少一部分设置在散热器的第一表面上；散热层覆盖散热器的第二表面并延伸至基板的第二表面。本技术的优点在于：首先，导电图案层的至少一部分由基板的第一表面连续地延伸至散热器的第一表面，散热层的至少一部分由基板的第二表面连续地延伸至散热器的第二表面，由于导电图案层和散热层一方面可以降低散热器的热应力，另一方面还可以对散热器起到夹持作用，因而散热器不易与基板相分离，使得印刷电路板具有良好热稳定性和长使用寿命；其次，发热元件所产生的热量依次经由发热元件安装位和散热器传导至散热层，由于散热层具有
比散热器更大的散热面积，因而改善了印刷电路板的散热性能。此外，由于印刷电路板具有挠性区域，因而可以具有更为灵活和简便的应用。上述技术方案中，同一刚性区域可以设置一个或多个散热器，每个散热器上所设置的发热元件安装位的数量同样可以是一个或多个。另外，发热元件安装位可以根据印刷电路板的使用需求而灵活设计。例如，发热元件安装位包括成对设置的正极焊盘和负极焊盘，和/或包括成组设置的正极焊盘、负极焊盘和导热焊盘，且导热焊盘位于正极焊盘和负极焊盘之间。根据本技术的一种具体实施方式，上述的挠性电路板设置在刚性区域的两相对表面之间，以便于刚挠结合印刷电路板的制备。根据本技术的另一具体实施方式，至少一个刚性区域形成有驱动电路和/或控制电路。优选地，散热器与该驱动电路和/或控制电路位于不同的刚性区域中。这样的好处在于，可以尽量减少或者消除发热元件所产生热量对驱动电路和/或控制电路的影响。根据本技术的另一具体实施方式，上述基板包括至少两层含有树脂的绝缘板材，绝缘板材和挠性电路板之间通过使得半固化片固化而连接。本技术中，发热元件安装位可以具有多种灵活的设计，以适应不同的应用需求。作为一种实施方式，发热元件安装位包括成对设置的正极焊盘和负极焊盘；作为另一实施方式，发热元件安装位包括成组设置的正极焊盘、负极焊盘和导热焊盘，且导热焊盘位于正极焊盘和负极焊盘之间。根据本技术的一种优选实施方式，散热器的内部和/或侧面形成有与发热元件安装位电连接的导电结构。这样的好处在于，当将多个功率半导体器件设置到同一个散热器上时，实现该多个功率半导体器件之间电连接的部分导电路径可以设置在散热器的内部和/或侧面，从而进一步促进印刷电路板的小型化。上述技术方案中，散热层可以包括端子，该端子与发热元件安装位电连接。这样的好处在于，可以通过将端子直接焊接至其他部件上而实现印刷电路板与其他部件之间的机械连接和电连接，从而简化印刷电路板的组装并提高其连接的可靠性。根据本技术的一种优选实施方式，上述的散热器为陶瓷散热器，例如氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷和/或碳化硅陶瓷。本技术的另一方面提供了一种功率半导体组件，其包括功率半导体器件以及上述的任意一种刚挠结合印刷电路板。其中，该功率半导体器件设置在刚挠结合印刷电路板的发热元件安装位上。由于上述的刚挠印刷电路板具有良好的热稳定性和长使用寿命，因而本技术的功率半导体组件可以控制功率半导体器件始终处于适当的工作温度，从而提高功率半导体组件的工作效率(如提高LED模组的发光效率)，并消除或减少因功率半导体器件工作温度过高而导致的各种故障。附图说明以下参照附图和具体实施方式对本技术的主题及其各种优点作进一步的详细说明，其中：图1A是根据本技术一实施例的散热器的横截面视图；图1B是根据本技术一实施例的树脂板的横截面视图；图1C是根据本技术一实施例的半固化片的横截面视图；图2是根据本技术一实施例的印刷电路板的横截面视图，其包括图1A的散热器、图1B的树脂板和图1C的半固化片；图3是图2的具有多余树脂的印刷电路板的横截面视图；图4是图3的去除多余树脂的印刷电路板的横截面视图；图5是图4的其中形成有多个通孔的印刷电路板的横截面视图；图6是图5的其上形成有导电层的印刷电路板的横截面视图；图7A是图6的根据本技术一实施例的导电层上形成有表面电路的印刷电路板的横截面视图；图7B是图7A的印刷电路板的顶视图；图7C是图7A的印刷电路板的底视图；图7D是图7A的其上附接有LED的印刷电路板的横截面视图；图7E是图2的印刷电路板中通孔的顶视图；图8A是图6的根据本技术另一实施例的导电层上形成有表面电路的印刷电路板的横截面视图；图8B是图8A的其上附接有多个LED的印刷电路板的横截面视图；图9A是图6的根据本技术再一实施例的导电层上形成有表面电路的印刷电路板的横截面视图；图9B是图9A的其上附接有LED的印刷电路板的横截面视图；图10是根据本技术另一实施例的散热器的横截面视图；图11是根据本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刚挠结合印刷电路板，具有至少两个刚性区域，相邻刚性区域之间通过挠性电路板连接，其中，至少一个刚性区域包括：基板；导热且电绝缘的散热器，设置在所述基板中并贯穿所述基板；位于所述印刷电路板第一表面侧、并包括发热元件安装位的导电图案层；位于所述印刷电路板第二表面侧的散热层；其特征在于：所述导电图案层的至少一部分由所述基板的第一表面连续地延伸至所述散热器的第一表面，且所述发热元件安装位的至少一部分设置在所述散热器的第一表面上；所述散热层覆盖所述散热器的第二表面并延伸至所述基板的第二表面。

【技术特征摘要】
2015.09.22 US 14/861,4951.一种刚挠结合印刷电路板，具有至少两个刚性区域，相邻刚性区域之间通过挠性电路板连接，其中，至少一个刚性区域包括：基板；导热且电绝缘的散热器，设置在所述基板中并贯穿所述基板；位于所述印刷电路板第一表面侧、并包括发热元件安装位的导电图案层；位于所述印刷电路板第二表面侧的散热层；其特征在于：所述导电图案层的至少一部分由所述基板的第一表面连续地延伸至所述散热器的第一表面，且所述发热元件安装位的至少一部分设置在所述散热器的第一表面上；所述散热层覆盖所述散热器的第二表面并延伸至所述基板的第二表面。2.如权利要求1所述的刚挠结合印刷电路板，其特征在于：所述挠性电路板设置在所述刚性区域的两相对表面之间。3.如权利要求1所述的刚挠结合印刷电路板，其特征在于：至少一个刚性区域形成有驱动电路和/或控制电路。4.如权利要求3所述的刚挠结...

【专利技术属性】
技术研发人员：李保忠，聂沛珈，林伟健，
申请(专利权)人：乐健集团有限公司，
类型：新型
国别省市：中国香港;81