一种内嵌微流道的印制电路板及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种内嵌微流道的印制电路板，所述印制电路板包括内嵌微流道金属芯板，所述内嵌微流道金属芯板顶部设置有n层布线层一，所述内嵌微流道金属芯板底部设置有m层布线层二，所述印制电路板设置有连通微流道的进液口和出液口。该结构具有高效散热能力，同时能够实现高密度电气信号的传输，满足高密度集成大功率电子器件的应用需求。功率电子器件的应用需求。功率电子器件的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种内嵌微流道的印制电路板及其制备方法


[0001]本专利技术属于微电子散热
，尤其是一种内嵌微流道的印制电路板及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子系统集成密度的进一步提升和功率密度的逐渐增大，热管理问题已经逐渐成为了电子系统发展的技术瓶颈之一。传统的被动散热技术已经不能满足大功率器件的散热需求。这是因为：传统被动散热采用金属热沉，通过金属热传导和热辐射散热，不适合大热流密度传热。利用微流体实现增强散热的热管理技术成为重要的解决途径。与被动散热技术相比，微流道散热技术具有独特的优势：一方面，以液体为冷却介质的微流道散热技术，可以实现大热流密度传热；另一方面，微流道内液体流动换热的对流换热系数与通道的当量尺寸成反比，在减小通道当量尺寸的同时，既可以显著提高换热效果，又可以大幅度减小体积，使得整个散热系统的结构尺寸及重量得到很大程度的简化和降低。因此，微流道散热技术在大功率电子器件系统集成领域有广泛的应用前景。
[0003]印制电路板是一种通用的电子系统基板，是电子元器件电气连接的提供者，是实现电子系统高密度集成的重要载体。传统的印制电路板主要由有机材料和铜布线层组成，由于有机材料的热导率很低(通常＜1W/m
·
K)，很难满足大功率器件高密度集成的需要。中国技术专利CN211019412U提出了一种嵌铜印制电路板，通过在印制电路板的生产过程中，将铜块压合埋入印制电路板的腔槽中，利用铜块的高热导率(～400W/m
·
K)实现大功率器件的高效散热需求。然而，这种基于被动散热的印制电路板，散热能力有限，只能解决低热流密度的散热问题。
[0004]如何将微流道散热技术与印制电路板高密度集成技术相结合，实现高热流密度散热，目前还鲜有报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是：提供一种内嵌微流道的印制电路板及其制备方法，该结构具有高效散热能力，同时能够实现高密度电气信号的传输。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种内嵌微流道的印制电路板，所述印制电路板包括内嵌微流道金属芯板，所述内嵌微流道金属芯板顶部设置有n层布线层一，所述内嵌微流道金属芯板底部设置有m层布线层二，所述印制电路板设置有连通微流道的进液口和出液口。
[0008]优选的，所述内嵌微流道金属芯板包括但不限于铜、铝和钼铜合金。
[0009]优选的，所述内嵌微流道金属芯板为铜。
[0010]优选的，所述内嵌微流道金属芯板内的微流道的流道尺寸为100μm
‑
10mm 之间；
[0011]优选的，所述内嵌微流道金属芯板内的微流道的尺寸为300μm。
[0012]优选的，所述进液口和出液口的尺寸一致，在0.5mm～20mm之间。
[0013]优选的，所述进液口和出液口的尺寸为1mm。
[0014]优选的，所述布线层一为有机材料和铜布线材料，布线层数n取值为：10 ≥n≥1。
[0015]优选的，所述布线层二为有机材料和铜布线材料，布线层数m取值为：10 ≥m≥1。
[0016]一种内嵌微流道的印制电路板制备方法，包括如下步骤：
[0017]步骤1：制备内嵌微流道金属芯板：
[0018]在一块金属芯板的一面上加工微流道，然后将加工有微流道的一面连接另一块金属芯板；
[0019]步骤2：制备n层布线层一。
[0020]通过印制电路板层压工艺制备n层布线层一。
[0021]步骤3：制备m层布线层二。
[0022]通过印制电路板层压工艺制备m层布线层二。
[0023]步骤4：将步骤1中所述的内嵌微流道金属芯板进行表面处理。
[0024]步骤5：将步骤2的n层布线层一、步骤4经过表面处理的内嵌微流道金属芯板和步骤3的m层布线层二压合为内嵌微流道的印制电路板。
[0025]步骤6：通过深度控制铣切方法将步骤5制备的印制电路板上加工进液口和出液口，所述进液口和出液口与微流道连通。
[0026]优选的，所述步骤1中金属芯板上加工微流道采用精密机械加工、化学腐蚀、电火花加工或金属微电铸中任一种。
[0027]优选的，所述步骤1中将加工有微流道的一面连接另一块金属芯板的连接方式采用真空扩散焊接、真空钎焊或焊料焊接中的任一种。
[0028]优选的，所述步骤4中的内嵌微流道金属芯板进行表面处理，其处理工艺为黑化或棕化。
[0029]优选的，所述步骤5中压合方法为印制电路板层压工艺方法。
[0030]本专利技术的有益技术效果是：
[0031]与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
[0032](1)在印制电路板中嵌入金属芯微流道，利用微米尺度流体的增强散热效应，实现高热流密度散热。与普通的印制电路板相比，其高效散热能力提升5 倍以上；与嵌铜印制电路板相比，其高效散热能力提升1倍以上。
[0033](2)将内嵌微流道的金属芯板集成在印制电路板内，能够在实现高效散热的同时，实现电气信号的高密度传输。与普通的印制电路板和外置金属微流道集成方法相比，其集成密度可以提升1倍以上。
[0034](3)使用先层压、后深度控制铣切加工进/出液口的工艺方法，可以避免在印制电路板加工过程中，发生流道污染、堵塞等问题。
[0035](4)本专利技术的印制电路板采用层压工艺将内嵌微流道金属芯板与布线层材料压合而成。其中，内嵌微流道金属芯板通过真空扩散焊接、真空钎焊或焊料焊接方法制备，为纯金属结构，微流道只在设置在金属芯板内，不与布线层的有机材料接触。当在微流道区域中注入冷却介质后，冷却介质与印制电路板布线层中的有机材料不接触，无吸潮、变性现象，不会出现起层、鼓包、漏液等可靠性风险。
附图说明
[0036]图1是本专利技术的内嵌微流道金属芯板剖面示意图。
[0037]图2是本专利技术的内嵌微流道金属芯板顶部n层布线层剖面示意图。
[0038]图3是本专利技术的内嵌微流道金属芯板底部m层布线层剖面示意图。
[0039]图4是本专利技术的内嵌微流道的印制电路板剖面示意图。
[0040]图5是本专利技术的内嵌微流道的印制电路板及进/出液口剖面示意图。
[0041]图6是本专利技术的制备方法工艺流程图。
[0042]其中，附图标记对应的名称为：
[0043]1‑
内嵌微流道金属芯板，2
‑
微流道，3
‑
n层布线层一，4
‑
有机材料，5
‑
铜布线材料，6
‑
m层布线层二，7
‑
印制电路板，8
‑
进液口/出液口。
具体实施方式
[0044]下面结合附图说明和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的方式包括但不仅限于以下实施例。
[0045]本专利技术将微流道散热技术与印制电路板高密度集成技术相结合，实现高热流密度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内嵌微流道的印制电路板，其特征在于，所述印制电路板包括内嵌微流道金属芯板，所述内嵌微流道金属芯板顶部设置有n层布线层一，所述内嵌微流道金属芯板底部设置有m层布线层二，所述印制电路板设置有连通微流道的进液口和出液口。2.根据权利要求1所述的一种内嵌微流道的印制电路板，其特征在于，所述内嵌微流道金属芯板包括但不限于铜、铝和钼铜合金。3.根据权利要求1所述的一种内嵌微流道的印制电路板，其特征在于，所述内嵌微流道金属芯板内的微流道的流道尺寸为100μm
‑
10mm之间。4.根据权利要求1所述的一种内嵌微流道的印制电路板，其特征在于，所述进液口和出液口的尺寸一致，在0.5mm～20mm之间。5.根据权利要求1所述的一种内嵌微流道的印制电路板，其特征在于，所述布线层一为有机材料和铜布线材料，布线层数n取值为：10≥n≥1。6.根据权利要求1所述的一种内嵌微流道的印制电路板，其特征在于，所述布线层二为有机材料和铜布线材料，布线层数m取值为：10≥m≥1。7.权利要求1
‑
6任一项所述的一种内嵌微流道的印制电路板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：制备内嵌微流道金属芯板：在一...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐诺心，张剑，曾策，边方胜，程圣，常义宽，徐榕青，谢国平，刘军，苟中月，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：