一种针肋填充的PCB热过孔结构制造技术

随着PCB及其电子元器件的高集成化、高功率化发展，其散热问题迫切地需要得到改善。由于PCB树脂层导热系数远低于铜箔层导热系数，造成PCB厚度方向导热系数极低，这非常不利于PCB及其电子元器件的散热。目前的热过孔结构仅能提高PCB厚度方向导热性能，没有充分利用其尺寸小、安装灵活等优势帮助PCB与外界环境散热。本发明专利技术设计一种新型针肋填充的PCB热过孔结构，在传统镀铜热过孔中安装针肋，过孔与针肋采用焊锡连接，同时焊锡充分填充镀铜过孔。与现有热过孔相比，本发明专利技术充分利用热过孔的优势，除了提升PCB厚度方向导热性能，还能增强PCB与周围流体的对流换热，起到优化PCB及其电子元器件散热的作用。本发明专利技术用途广泛，可在各种PCB及传统热过孔的基础上应用。各种PCB及传统热过孔的基础上应用。各种PCB及传统热过孔的基础上应用。

【技术实现步骤摘要】
一种针肋填充的PCB热过孔结构


[0001]本专利技术设计一种新型针肋填充的PCB热过孔结构，在传统镀铜热过孔中安装针肋，过孔与针肋采用焊锡连接，同时焊锡充分填充镀铜过孔，使热过孔在提升PCB沿厚度方向导热性能的同时，还增强了PCB与周围流体对流换热的散热效果，起到了优化PCB及其电子元器件散热的作用。

技术介绍

[0002]随着PCB及其电子元器件的高集成化、高功率化发展，其发热功率不断提升。过高的温度对电子设备的性能、可靠性、寿命等方面有严重不利的影响，因此PCB及其电子元器件的散热问题迫切地需要得到改善。PCB由树脂层和铜箔层组成，由于树脂材料的导热系数远低于铜的导热系数，造成PCB沿厚度方向的导热系数极低，这非常不利于PCB及其电子元器件的散热。
[0003]热过孔是一种可以提高PCB沿厚度方向导热系数的孔结构，通过镀铜的孔壁连接PCB中导热系数高的铜箔层，以提高PCB纵向导热能力。若在孔内填充焊锡，则整个过孔都由金属组成，PCB纵向导热系数得到进一步提高。热过孔是除风道设计、散热器设计之外另一重要散热强化设计，对于某些结构紧凑、加装散热器困难的PCB而言，热过孔可能是唯一的散热强化手段。
[0004]而目前热过孔的作用仅是提高PCB厚度方向导热性能，热量传递到铜箔层后，仍需向环境散热，因此热过孔对PCB向外界环境散热的帮助不明显。对于PCB及其电子元器件发热功率高、结构紧凑、不便于安装散热器等情况，目前的热过孔结构没有完全利用其尺寸小、安装灵活等优势帮助PCB与外界环境散热。
专利技术内容
[0005]本专利技术目的是为了解决现有热过孔结构仅能提高PCB厚度方向导热性能，不能充分增强PCB向外界环境散热能力的问题，而提出的一种针肋填充的PCB热过孔结构。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种针肋填充的PCB热过孔结构包括镀铜过孔、针肋、焊锡。所述镀铜过孔与针肋采用焊锡连接，同时焊锡充分填充镀铜过孔。所述针肋填充的PCB热过孔结构可在不同尺寸、不同位置的PCB传统热过孔基础上得到应用。
[0008]所述镀铜过孔结构包括盲孔结构和通孔结构，孔可延伸至PCB表面。
[0009]所述焊锡材料应完全填充针肋与镀铜过孔的间隙，采用高导热系数的焊锡材料。
[0010]所述针肋可具有不同长度、粗细、形状，根据镀铜过孔的结构和外部条件限制，针肋可选择在PCB单个表面延伸或在PCB上下表面双向延伸。针肋材料可根据散热需求、轻量化需求等选择不同材料。针肋末端可选择连接热管、散热器、均热板等装置以提高它们与PCB间的导热，针肋若与装置焊接连接，还可加强装置与PCB的连接强度。针肋能增大PCB与外界环境的换热面积，还能扰乱PCB表面的边界层，起到强化换热的作用。
[0011]与现有技术相比，本专利技术提供了一种针肋填充的PCB热过孔结构，具备以下有益效果：
[0012]1、除了能提升PCB厚度方向导热性能，还能增强PCB与外界环境的散热。
[0013]2、尺寸小、安装灵活，能够应用于PCB及其电子元器件发热功率高、结构紧凑、不便于安装散热器等场景。
[0014]3、结构简单、针肋安装方便，可直接改进现有存在的传统热过孔。
[0015]4、使用灵活，可根据使用条件调整针肋长度、粗细、形状、安装位置、材料，并可以和PCB上的各种装置连接以提高它们与PCB间的导热和连接强度。
附图说明
[0016]图1是设置了一种针肋填充的PCB热过孔结构的PCB三维示意图；
[0017]图1中：1
‑
PCB，2
‑
传统镀铜热过孔，3
‑
针肋填充的PCB热过孔，4
‑
电子元器件。
[0018]图2是现有热过孔结构与不同安装情况的一种针肋填充的PCB热过孔结构的剖面对比示意图；
[0019]图2中：共有5种热过孔结构，从左到右依次为：传统镀铜热过孔、焊锡填充热过孔、单面延伸针肋填充热过孔、双面延伸针肋填充热过孔(上表面针肋末端连接热管)、单面延伸针肋填充热过孔(热过孔位于电子元器件底部)。1
‑
PCB，5
‑
过孔内缘镀铜层，6
‑
过孔，7
‑
焊锡，8
‑
针肋，9
‑
热管，10
‑
热管工质，11
‑
封装芯片，12
‑
引脚，13
‑
导热硅胶垫。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]参见图1，图1所示为设置了所述针肋填充的PCB热过孔结构的PCB三维示意图，包括PCB1，传统镀铜热过孔2，针肋填充的PCB热过孔3，电子元器件4。所述针肋填充的PCB热过孔结构强化PCB散热的原理为：在传统镀铜热过孔中填充焊锡，同时将针肋焊接嵌入孔内，在提升PCB厚度方向导热性能的同时，还能增大PCB与外界环境换热面积，扰乱PCB表面的边界层，起到强化换热的作用。
[0022]所述PCB，即印刷电路板，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气相互连接的载体，包括单面板、双面板和多层板，其厚度一般在0.2mm～2mm。对于厚度在0.4mm以下的PCB，需要在焊接处设置加厚层，加厚层的厚度一般在0.2mm～0.4mm。
[0023]所述传统镀铜热过孔是用于提高PCB厚度方向导热系数的孔结构，一般是盲孔、通孔，孔径一般不小于0.6mm。热过孔的阵列方式包括顺排、叉排等，间距在1mm～12mm。热过孔镀铜层由电镀形成，一般厚度为10μm
‑
20μm。
[0024]所述针肋填充的PCB热过孔是在传统镀铜热过孔中充分填充焊锡，并将针肋焊接嵌入孔内形成。根据过孔结构和外部条件，针肋的安装方式可分为在PCB单个表面延伸和在PCB上下表面双向延伸，图1中所述针肋填充的PCB热过孔的针肋安装方式为在PCB单面延伸。
[0025]所述电子元器件包括各种常见电子元器件。不同电子元器件发热功率不同，热过孔一般设置在发热功率大的电子元器件附近或底部。若所述针肋填充的PCB热过孔设置在PCB上表面的电子元器件底部，则针肋的安装方式为在PCB下表面单面延伸。
[0026]参见图2，图2所示为现有热过孔结构与不同安装情况的一种针肋填充的PCB热过孔结构的剖面对比示意图，共有5种热过孔结构，从左到右依次为：传统镀铜热过孔、焊锡填充热过孔、单面延伸针肋填充热过孔、双面延伸针肋填充热过孔(上表面针肋末端连接热管)、单面延伸针肋填充热过孔(热过孔位于电子元器件底部)，包括：PCB1，过孔内缘镀铜层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型针肋填充的PCB热过孔结构，其特征在于：所述一种针肋填充的PCB热过孔结构一般设置在发热功率大的电子元器件附近或底部的PCB处。所述电子元器件包括可以安装于PCB的各种电子元器件。所述PCB包括单面板、双面板和多层板，其厚度一般在0.2mm～2mm。2.根据权利要求1所述的一种针肋填充的PCB热过孔结构，其特征在于：所述一种针肋填充的PCB热过孔结构包括：过孔内缘镀铜层5、过孔6、焊锡7、针肋8。在PCB上钻孔并在孔内缘电镀铜层形成传统镀铜过孔，在传统镀铜热过孔中安装针肋，过孔与针肋采用焊锡连接，同时焊锡充分填充镀铜过孔形成所述的一种针肋填充的PCB热过孔结构。3.根据权利要求1所述的一种针肋填充的PCB热过孔结构，其特征在于：所述过孔内缘镀铜层由电镀形成，一般厚度为10μm
‑
20μm。所述过孔包括盲孔和通孔，其孔径一般不小于0.6mm，其阵列方式包括顺排、叉排等，间距在1mm～12mm。所述焊锡的材料包括各种用以填充过孔的焊锡材料。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗立晟，刘益才，廖子淼，钟杰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：