一种带液/汽相变传热基板的印刷电路板制造技术

本实用新型专利技术涉及一种带液/汽相变传热基板的印刷电路板，主要包括单面印刷电路板、液/汽相变传热基板、一层胶合粘结层将电路板与液/汽相变传热基板粘为一体、以及至少一个焊锡填充的热通路贯穿单面印刷电路板及胶合粘结层。该带液/汽相变传热基板的印刷电路板具有非常灵活的空间匹配性，其电路板和液/汽相变传热基板均可以根据空间要求任意配置、延伸、弯折。通过打穿传统MCPCB热通路的瓶颈部位绝缘层，填充导热性能良好的焊锡提升了纵向导热率；通过采用液/汽相变传热基板，热阻极小，横向热扩散效率较传统MCPCB得到几个数量级的提升。本实用新型专利技术尤其适于超高功率发光二极管(LED)的电路基板，可解决其散热问题。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种提升纵向导热率及横向热扩散效率的印刷电路板及其制备方法，主要用于解 决超高功率发光二极管(LED)应用过程中的散热问题。
技术介绍
LED目前已在照明领域得到广泛应用，单颗3W以上的LED普遍都会采用金属基印刷电路板(MCPCB)作为电路及散热基板。现有的MCPCB由于采用金属基板(一般为铜基板或铝基板)，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，分别可达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O. 2 2. Off/mK左右，导致现有MCPCB的纵向导热率只有I 4W/mK,视采用绝缘层的材质。随着目前LED封装水平的不断提高,大尺寸芯片(Large-scaleChip)和多芯片(Multi Chip)封装越来越多，功耗越来越高，对载体基板提出了更高的散热要求，现有的MCPCB在应用中已经出现了诸多的问题，其中最主要的一个原因就是因为散热不充分导致LED失效。LED在使用中由于70 90%的能耗会被转化为热能，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其背面的散热器件。因此，LED的散热的好坏主要可从三个级别来考量一是封装级散热主要取决于LED封装热阻的高低；二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；三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整个散热路径的瓶颈，所以本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，通过采用液/汽相变传热装置基板，提升纵向导热率及横向热扩散效率。
技术实现思路
本技术带液/汽相变传热基板的印刷电路板主要针对现有金属基印刷电路板纵向导热率仍较低的问题，在提升电路板传热效率方面主要采取了两项措施一是通过打穿传统金属基印刷电路板热通路部分的瓶颈一绝缘层，填充导热性能良好的焊锡，较现有金属基印刷电路板可大大提升纵向导热率；二是采用了液/汽相变传热基板，通过基板封闭的工作液体的汽/液相变来传递热量，热阻极小，具有很高的导热能力，横向热扩散效率较传统金属基板得到几个数量级的提升。因此该带液/汽相变传热基板的印刷电路板与铜、铝等传统金属基电路板相比，由于纵向导热率和横向热扩散效率都得到新的突破，因此单位重量可多传递几个数量级的热量。本技术带液/汽相变传热基板的印刷电路板主要由三层构成印刷电路板、液/汽相变传热基板以及连接印刷电路板和液/汽相变传热基板的粘结层。液/汽相变传热基板可为均热板或者扁平热管，主要是利用工作液体的汽/液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力。该液/汽相变传热基板主要由壳体、毛细吸液芯及工作液体组成。壳体为铜或铜合金材料；毛细吸液芯紧贴于壳体内壁，可为金属丝网、烧结粉末或者微沟槽等构成的毛细孔隙结构；毛细吸液芯含有一定量的工作液体，可在毛细力作用下在毛细吸液芯内流动；毛细吸液芯在两平面中间留有通道，供工作液体受热蒸发汽化后流动。液/汽相变传热基板为一封闭的腔体，周边会设有一个抽/排气、灌注、密封口，将液/汽相变传热基板内部抽成负压，可降低工作液体的沸点，并灌注适量的工作液体后密封，工作液体可为水、乙醇、丙酮等。粘结层为环氧胶膜、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。印刷电路板又有至少三层结构至少一层电路层、与液/汽相变传热基板贴合的绝缘层、以及与暴露于外部的阻焊保护层。所述的印刷电路板可为刚性电路板，也可为挠性电路板；可为单层板、双层板甚至多层板。在印刷电路板和粘结层的热通路部位有热通孔，热通孔内部填充有焊锡，与液/汽相变传热基板表面接触焊合。焊锡可为Sn/Cu、Sn/Ag、Sn/Bi、Sn/Ag/Cu、Sn/Ag/Bi、Sn/Cu/Bi、Sn/Cu/Ni等合金。由于焊锡上表面直接与LED散热部位通过锡焊贴合，而下表面直接与液/汽相变传热基板焊合，形成全为导热率优良的锡焊合金形成的热通路。LED的发热量可透过焊锡传至液/汽相变传热基板，焊锡附近的毛细吸液芯液一汽分界面上的工作液体蒸发吸收热量，蒸汽在压差作用下迅速向四周流动扩散至温度较低的汽一液分界面凝结为液体并释放出热量。热量从汽-液分界面通过毛细吸液芯、工作液体和壳体传给散热装置。在毛细吸液芯内冷凝后的工作液体在毛细作用回流到蒸发面进行补充，如此循环往复，完成热量传递。本技术带液/汽相变传热基板的印刷电路板，具有非常灵活的空间适应能力，其电路板和液/汽相变传热基板可以根据空间要求任意配置其电路板可完全贴附于液/汽相变传热基板表面形成一种刚性板；电路板也可以突出于液/汽相变传热基板形成一种软硬结合电路板，以满足布线美观并节省外部布线空间的需求，适于产品的轻薄化设计；另外在很多产品设计中，因为空间布局的局限，很多情况下电路板背部不一定有散热的空间，此时可以根据整体需要，其液/汽相变传热基板也可以延伸至电路板外部，从而可将电路板上电子器件散发的热量传到空间和位置相对适合放置散热器件的地方。由于液/汽相变传热基板具有优良的等温性，因此与普通金属基板相比，具有更强的空间适应性，并不会因为其形状的改变延伸而大幅降低其传热性能。附图说明图I是本技术一个实施例的层状截面示意图图2是本技术控制焊锡填充表面形貌意图图3是本技术一个实施例的具有多层电路的截面示意图图4是本技术一个实施例与LED贴合示意图图5是本技术一个实施例背贴散热器的示意图图6是本技术一个实施例的电路板完全贴附在液/汽相变传热基板的透视图图7是本技术一个实施例延伸电路板的透视图图8是本技术一个实施例延伸液/汽相变传热基板的透视图具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细说明，但本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I为本技术带液/汽相变传热基板的印刷电路板的一个实施例的层状截面示意图。该带液/汽相变传热基板的印刷电路板主要由三层构成印刷电路板101、液/汽相变传热基板102以及连接印刷电路板101和液/汽相变传热基板102的粘结层103。液/汽相变传热基板102可为扁平热管、均热板等利用液体工质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带液/汽相变传热基板的印刷电路板，包括：一层单面印刷电路板，其特征在于：可为刚性电路板，也可为挠性电路板；一层胶合粘结层，位于单面印刷电路板背部，其特征为耐高温粘结材料；一层液/汽相变传热基板，其特征在于：与单面印刷电路板背面通过胶合粘结层贴合；至少一个填充焊锡的热通孔，其特征在于：热通孔贯穿单面印刷电路板及胶合粘结层，底部与金属基板焊合。

【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：实用新型
国别省市：