本发明专利技术涉及一种提升传热效率尤其是纵向导热率的金属基印刷电路板及其制备方法，该金属基印刷电路板包括一层单面印刷电路板、一层带凸台与凹坑结构的金属基板、一层胶合粘结层将电路板与金属基板粘为一体、以及至少一个热通孔贯穿单面印刷电路板及胶合粘结层。由于去除了现有金属基印刷电路板传热路径中的瓶颈部位——绝缘层，本发明专利技术使金属基板凸台通过热通孔与电路板表面电子器件的散热部位直接贴合，其纵向导热率较现有的金属基印刷电路板可提升近百倍，可解决目前高功率发光二极管(LED)应用过程中金属基印刷电路板(MCPCB)纵向热阻过大的问题，尤其适用于单颗封装功率在5W以上的LED。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种提升传热效率尤其是纵向导热率的金属基印刷电路板及其制备方法，主要解决高功率发光二极管(LED)应用过程中现有金属基印刷电路板纵向热阻过大的问题，尤其适用于单颗封装功率在5W以上的LED。
技术介绍
LED目前在照明领域已经得到广泛应用，单颗3W以上的LED在应用中普遍都会采用金属基印刷电路板(MCPCB)作为电路载体和散热介质。现有的MCPCB由于采用金属复合基板(铜基板或铝基板)，导热率相比以前IW以下LED采用的普通FR4印刷电路板(PCB)有了较大的提升。然而，尽管铝基板甚至铜基板有很好的热导率，分别达到205W/mK和380W/ mK，但由于电绝缘的需要以及制备工艺的限制，目前的MCPCB电路层和金属基板之间都有一层绝缘层。该绝缘层的导热率只有0. 8 2. Off/mK左右，导致现有MCPCB的纵向导热率只有2 4W/mK，远不能满足高功率LED的散热需求。在使用中由于LED 70 90%的能耗被转化为热能，如不能及时将热量散发出去， 将会导致LED节温过高，造成发光效率下降，降低LED寿命，严重时更可能直接烧毁芯片。 LED由于封装结构的限制，前端为了透光一般采用高透光率的环氧树脂、塑料或者玻璃等材料，导热率均较低。特别是在使用塑料透镜或玻璃盖片封装时，为了保护LED晶片与封装基板直接的晶线，塑料透镜或玻璃盖片与LED晶片并没有直接接触而是预留一定的空隙，因此LED应用中，热量从前端散发的比例极少，90 %以上的热量都需要以热传导的方式从LED 封装基板背部经由电路板最后传至散热器。应用中，LED —般都需要焊装在电路板上供电， 热量也需要穿透电路板才能到达后面的散热器。因此，LED的散热的好坏主要可从三个级别来考量一个是封装级散热主要取决于LED封装热阻的高低；另一个是板极散热主要取决于MCPCB的纵向导热能力及横向热扩散能力；再一个是系统级散热主要取决于整个外部散热系统的结构和布局。由于现有MCPCB的纵向导热率较低，已成为高功率LED整个散热路经的瓶颈，所以本专利技术主要集中于板级散热，解决现有金属基印刷电路板热阻过大的问题， 大幅提高金属基印刷电路板的纵向导热率。
技术实现思路
本专利技术主要针对现有MCPCB纵向导热率仍较低的问题，通过打穿热通路部分的绝缘层，让金属基板与LED背部直接接触，由于除去了热通路部位的金属铜箔尤其是导热率极低的绝缘层两层介质，整个MCPCB的传热路径由原来的“金属铜箔-绝缘层-金属基板” 直接变为只有一层“金属基板”，因此整个MCPCB的纵向导热率即为金属基板铝或铜的导热率，从而可较现有MCPCB的纵向导热率提升近百倍。本专利技术的金属基板贯穿热通路的印刷电路板主要由三部分组成一层单面单层或多层印刷电路板、一层金属基板以及连接印刷电路板和金属基板的粘结层。金属基板的材料为导热性良好的金属，如铜、铝或铜合金、铝合金。粘结层为环氧胶膜、环氧玻纤布粘结片3或者其他耐高温的粘结材料，可允许在后续表面焊接时在回流焊炉高温环境中仍保证其粘性。印刷电路板又有至少三层结构电路层、与金属基板贴合的绝缘层、以及与暴露于外部的阻焊保护层。在印刷电路板和粘结层的热通路部位有通孔，在通孔处，金属基板与印刷电路板接合面有一凸包。凸包表面可直接与LED散热部位通过锡焊贴合，形成全为导热率优良的金属形成的热通路，将LED的发热量高效向背部纵向传递并向四周横向扩散。为了便于在金属基板上形成凸包，在凸包背部有一凹坑，在使用过程中凹坑及金属基板背面会贴附热界面材料，并不会影响其传热性能。为简化形成凸包的模具结构和成本，凸包周壁可以为一斜面，与金属基板法向呈一夹角θ。在与LED锡焊结合时，由于焊剂与凸包的润湿及毛细作用，焊剂会自动填充凸包周面的夹角θ与通孔之间的狭缝，形成良好包覆，增加LED与电路板的焊接力。为防止短路，电路层的线路和通孔周围有一绝缘介质隔断。同时还揭露了制备该金属基板贯穿热通路的印刷电路板的方法。现有MCPCB的制造工艺是通过层压工艺在金属基板复合绝缘层再生成电路，因此较难开孔打穿至金属基板。本专利技术通过改变制备工艺，先制作普通非金属基板的刚性PCB或者挠性的PCB，开孔后在与加工处理的金属基板复合成形后的MCPCB，从而以简单的制备工艺可大幅提升MCPCB 纵向导热率，成本低且适合量产。具体制备过程如下1、提供一单面印刷电路板，可按实际使用需求设计成单层电路板或者多层电路板，可采用普通FR4刚性电路板，亦可采用挠性电路板。2、在单面印刷电路板背面贴一层粘结材料，该粘结材料可选用环氧胶膜、环氧玻纤布粘结片或者其他耐高温的粘结材料，可允许在后续LED表面焊接时在回流焊炉高温环境中仍保证其粘性。实际操作中，为保护粘结层，可在其表面覆一层离型纸，粘合时再将其撕掉。3、在电路板及其粘结层裁切热通孔及外形，热通孔大小形状根据LED封装背部的散热垫而定。电路与热通孔周围有绝缘介质隔断，不能相通，以防短路。4、裁切金属基板外形并在一侧表面形成凸包。金属基板一般采用铜、铝等塑性良好的金属，便于钣金冲裁工艺，可在要形成凸包的背部用冲模冲印一凹坑，在塑性成形作用下，即可形成凸包。凸包的高度应略小于电路板的厚度，凸包大小形状根据LED封装背部的散热垫而定。5、压合电路板与金属基板。将凸包与热通孔对齐，在一定压力和温度作用下，粘结层将电路板和金属基板紧密粘合。附图说明图1是本专利技术一个实施例的层状截面示意2是本专利技术一个实施例的具有多层电路的截面示意3是本专利技术一个实施例与LED贴合示意4是本专利技术一个实施例与散热器贴合示意5是本专利技术一个实施例的电路板与金属基板一致的透视6是本专利技术一个实施例的软硬结合板MCPCB透视7是一个现有MCPCB的层状结构示意8A是本专利技术一个实施例的制备步骤1示意图图8B是本专利技术一个实施例的制备步骤2示意8C是本专利技术一个实施例的制备步骤3示意8D是本专利技术一个实施例的制备步骤4示意8E是本专利技术一个实施例的制备步骤5示意图具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。在不脱离本专利技术范围的情况下，可以对其作出结构和其它方面的改变而作为其它实施例，各个实施例及其每个不同实施例的各个方面可以以任何合适的方式组合使用。所以，附图和详述本质上将被看作是描述性的而非限制性的。图1为本专利技术金属基板贯穿热通路的印刷电路板的一个实施例的层状截面示意图。该金属基板贯穿热通路的印刷电路板主要由三部分组成印刷电路板101、金属基板 102以及连接印刷电路板101和金属基板102的粘结层103。金属基板102的材料为导热性良好的金属，如铜、铝或铜合金、铝合金。粘结层103为环氧胶膜、环氧玻纤布粘结片或者其他耐高温的粘结材料，可允许在后续LED表面焊接时在回流焊炉高温环境中并不破环粘结属性。印刷电路板101又有至少三层结构至少一层电路层1011、与金属基板102贴合的绝缘层1012、以及与暴露于外部的阻焊保护层1013。阻焊保护层1013在LED电极部位留有开孔1014，使电路层1011与LED电极相连。在印刷电路板101和粘结层103的热通路部位有通孔104。在通孔104开孔处，金属基板102与印刷电路板101接合面有一凸包1031，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：葛豫卿，
申请(专利权)人：葛豫卿，
类型：发明
国别省市：
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