专利名称：一种用于印制电路板散热工艺方法
技术领域：
本发明属于电子技术类，应用于航空电子技术领域。
背景技术：
随着电子技术的高速发展，大规模、超大规模集成电路器件的广泛应用，电子设备向轻薄短小化发展，相应印制电板上装载元器件的密度随着提高，在安装焊接电子元器件的印制电路板通电后，印制电路板上电子元器件就成为发热的热源，散发的热量会使电子产品的温度上升，当超过元件允许的使用温度时，元器件的特性就会发生变化，导致产品的性能恶化、可靠性降低、寿命缩短。元器件高温失效问题在印制电路板上越来越突出，严重影响产品使用。目前，针对印制电路板散热主要有3种方法，1.印制电路板线路设计时，在非布线区域增加散热线条和金属化孔；2.在印制电路板元器件位置安装散热风扇、散热器或箱体散热；3.选用金属基敷铜板材料，如铝基板、铜基板、铁基板，这种印制电路板在线路板外层制作金属板料作为基材，也就是散热板。采用方式I有一定散热效果，但是在高密印制电路板上很难实现，采用方式2在对本来空间有限的印制电路板上安装风扇或散热器存在一定局限，采用方式3在生产工艺上存在很多难题，如外形铣切比较困难，而且在后续电镀、蚀刻加工中，金属基表面易被腐蚀，金属基孔口边缘毛刺和粘污难以去除干净而导致耐高压测试时起火、漏电、击穿，特别在波峰焊接、回流焊接时，金属基板材与印制电路板基材的线胀系数不同使得板面翘曲变形，导致器件虚焊、脱焊，严重影响产品性能。因此，上面几种印制电路板散热方式存在不同程度的缺陷和不足。
发明内容
发明目的本发明的目的是提供一种用于印制电路板散热的工艺方法，解决印制电路板通电时，电子元器件散发的热量能够及时排出，并不影响印制电路板元器件装配，解决印制电路板高温焊接翘曲变形导致的虚焊、脱焊问题，解决印制电路板强度低，不耐磕碰的问题。技术方案一种用于印制电路板散热工艺方法，该方法采取以下步骤I)设计冷板部件避让结构图，经过对印制电路板光绘数据处理，导出文件中元器件管脚位置，在冷板部件避让结构图上相应位置上设定冷板结构开孔，通过冷板结构开孔能够把元器件管脚与印制电路板焊接起来；2)准备厚度为1. 5mm的2A12-T4坯料、聚酰亚胺双面胶膜、数控加工的垫板、刀具，根据冷板部件避让结构图在数控机床上加工冷板结构零件、聚酰亚胺双面胶膜零件；3)对冷板结构零件进行硬质阳极氧化表面处理，使冷板结构零件表面上增加一层厚度为40um 60um的氧化膜形成冷板；4)把冷板、聚酰亚胺双面胶膜、印制电路板在120°C 130°C温度下进行预粘接，检查对位质量,调整对位尺寸；
5)准备粘接装置、力矩扳手、脱离膜、螺钉，粘接装置由弓曲度为0.3% 0.4%、长度为200mm 250mm、宽度为130mm 180mm、厚度为20mm 25mm的凸、凹厚钢模板组成，凸、凹厚钢模板长度、宽度尺寸、弓曲度均相同，凹厚钢模板上距离相邻两边IOmm处有四个螺孔，凸厚钢模板上距离相邻两边IOmm处有四个螺纹孔，螺孔与螺纹孔尺寸配合；把预粘接好的冷板、聚酰亚胺双面胶膜、印制电路板放置于粘接装置之中，其中冷板面向凹板面，通过力矩扳手施加16匪 18匪的矩扭，将螺钉通过螺纹孔与螺孔把凸、凹厚钢模板固定连接起来，进行时间为40min 60min、热压温度为150°C 160°C的粘接后，自然降至室温，取出冷板印制电路板。本发明的有益效果本发明中冷板为散热主体，冷板是由铝合金板材上按印制电路板元器件焊接位置开孔，并经过硬质阳极氧化表面处理而成，铝合金板材具有优良的散热强度，能够把元器件散发的热量及时排出，经过整体硬质阳极氧化的铝合金板具有极高的绝缘性、耐磨性、耐腐蚀性，能够显著增加印制电路板的防腐性能、绝缘性能及机械强度。本发明采用专用粘接装置实现粘接加工，由于该装置具有特定的弓曲度，能够解决印制电路板与冷板线膨胀系数不同在热压粘接时的翘曲变形问题，实现了粘接的同时完成校平。本发明粘接材料为聚酰亚胺双面胶膜，该膜材具有高耐热、高拉伸强度、高拉伸率的特性，能抑制在高温焊接时，冷板与印制电路板板线胀系数不同产生的起层、翘曲变形，防止元器件虚焊、脱焊现象发生。
具体实施例方式本发明的原理是通过专用粘接装置在印制电路板上粘接一个冷板，使得元器件“趴”在冷板上，依靠印制电路板基材、印制电路板内部和表面金属导电材料、印制电路板与冷板之间的粘接膜材以及冷板进行散热。冷板为铝合金板材上按印制电路板元器件焊接位置开孔，并经过硬质阳极氧化表面处理而成；印制电路板和冷板之间粘接材料为聚酰亚胺双面胶膜；粘接装置为具有一定弓曲度的凸、凹厚钢模板，能够使得印制电路板与冷板粘接的同时完成校平功能。具体实施例一一种用于印制电路板散热工艺方法，该方法采取以下步骤I)设计冷板部件避让结构图，经过CAM350软件对印制电路板光绘数据处理，导出文件中元器件管脚位置，经过应用软件ger-pcb转换处理形成PROTEL格式的pcb文件,用PROTEL软件在冷板部件避让结构图上相应位置上设定冷板结构开孔，通过冷板结构开孔能够把元器件管脚与印制电路板焊接起来，冷板上开孔尺寸视元器件特点而定，直插件的管脚开孔在相应位置焊盘尺寸基础上加大1. 8_后开圆孔，表贴器件开孔为该器件最大外形向外单边扩大2. 2mm后进行开方孔，某产品FA20H-0201-01电源印制电路板外形尺寸长度为120_，宽度为78_，冷板部件避让结构图外形尺寸与印制电路板外形尺寸相同，这样所有避让孔与外形尺寸一起构成避让结构图。2)准备厚度为1. 5mm的2A12-T4坯料、聚酰亚胺双面胶膜、数控加工的垫板、刀具，根据冷板部件避让结构图在数控机床上加工冷板结构零件、聚酰亚胺双面胶膜零件；3)对冷板结构零件进行硬质阳极氧化表面处理，使冷板结构零件表面上增加一层厚度为40um 60um的氧化膜形成冷板；
4)把冷板、聚酰亚胺双面胶膜、印制电路板在130°C温度下进行预粘接，检查对位质量,调整对位尺寸；5)准备粘接装置、力矩扳手、脱离膜、螺钉，粘接装置由弓曲度为0.4%、长度为220mm、宽度为140mm、厚度为22. 5mm的凸、凹厚钢模板组成，凸、凹厚钢模板长度、宽度尺寸、弓曲度均相同，凹厚钢模板上距离相邻两边IOmm处有四个￠6.1mm螺孔，凸厚钢模板上距离相邻两边IOmm处有四个M6mm螺纹孔，螺孔与螺纹孔尺寸配合；把预粘接好的冷板、聚酰亚胺双面胶膜、印制电路板放置于粘接装置之中，其中冷板面向凹板面，通过力矩扳手施加17. 5匪的矩扭，将螺钉通过螺纹孔与螺孔把凸、凹厚钢模板固定连接起来，进行时间为50min、热压温度为158°C的粘接后，自然降至室温，取出冷板印制电路板。具体实施例二一种用于印制电路板散热工艺方法，该方法采取以下步骤I)设计冷板部件避让结构图，经过CAM350软件对印制电路板光绘数据处理，导出文件中元器件管脚位置，经过应用软件ger-pcb转换处理形成PROTEL格式的pcb文件,用PROTEL软件在冷板部件避让结构图上相应位置上设定冷板结构开孔，通过冷板结构开孔能够把元器件管脚与印制电路板焊接起来，冷板上开孔尺寸视元器件特点而定，直插件的管脚开孔在相应位置焊盘尺寸基础上加大1. 5_后开圆孔，表贴器件开孔为该器件最大外形向外单边扩大2mm后进行开方孔，某产品FA30D-0401-01信号印制电路板外形尺寸长度为160mm,宽度为93mm,冷板部件避让结构图外形尺寸长度为176mm,宽度为97mm,这样所有避让孔与外形尺寸一起构成避让结构图。2)准备厚度为1. 5mm的2A12-T4坯料、聚酰亚胺双面胶膜、数控加工的垫板、刀具，根据冷板部件避让结构 图在数控机床上加工冷板结构零件、聚酰亚胺双面胶膜零件；3)对冷板结构零件进行硬质阳极氧化表面处理，使冷板结构零件表面上增加一层厚度为40um 60um的氧化膜形成冷板；4)把冷板、聚酰亚胺双面胶膜、印制电路板在130°C温度下进行预粘接，检查对位质量,调整对位尺寸；5)准备粘接装置、力矩扳手、脱离膜、螺钉，粘接装置由弓曲度为0.3%、长度为250mm、宽度为180mm、厚度为24. 5mm的凸、凹厚钢模板组成，凸、凹厚钢模板长度、宽度尺寸、弓曲度均相同，凹厚钢模板上距离相邻两边IOmm处有四个￠6.1mm螺孔，凸厚钢模板上距离相邻两边IOmm处有四个M6mm螺纹孔，螺孔与螺纹孔尺寸配合；把预粘接好的冷板、聚酰亚胺双面胶膜、印制电路板放置于粘接装置之中，其中冷板面向凹板面，通过力矩扳手施加17匪的矩扭，将螺钉通过螺纹孔与螺孔把凸、凹厚钢模板固定连接起来，进行时间为60min、热压温度为156°C的粘接后，自然降至室温，取出冷板印制电路板。
权利要求
1.一种用于印制电路板散热工艺方法，其特征在于，该方法采取以下步骤 1)设计冷板部件避让结构图，经过对印制电路板光绘数据处理，导出文件中元器件管脚位置，在冷板部件避让结构图上相应位置上设定冷板结构开孔，通过冷板结构开孔能够把元器件管脚与印制电路板焊接起来； 2)准备厚度为1.5mm的2A12-T4坯料、聚酰亚胺双面胶膜、数控加工的垫板、刀具，根据冷板部件避让结构图在数控机床上加工冷板结构零件、聚酰亚胺双面胶膜零件； 3)对冷板结构零件进行硬质阳极氧化表面处理，使冷板结构零件表面上增加一层厚度为40um 60um的氧化膜形成冷板； 4)把冷板、聚酰亚胺双面胶膜、印制电路板在120°C 130°C温度下进行预粘接，检查对位质量，调整对位尺寸； 5)准备粘接装置、力矩扳手、脱离膜、螺钉，粘接装置由弓曲度为O.3% O. 4%、长度为200_ 250mm、宽度为130_ 180mm、厚度为20_ 25_的凸、凹厚钢模板组成，凸、凹厚钢模板长度、宽度尺寸、弓曲度均相同，凹厚钢模板上距离相邻两边IOmm处有四个螺孔，凸厚钢模板上距离相邻两边IOmm处有四个螺纹孔，螺孔与螺纹孔尺寸配合； 把预粘接好的冷板、聚酰亚胺双面胶膜、印制电路板放置于粘接装置之中，其中冷板面向凹板面，通过力矩扳手施加16匪 18匪的矩扭，将螺钉通过螺纹孔与螺孔把凸、凹厚钢模板固定连接起来，进行时间为40min 60min、热压温度为150°C 160°C的粘接后，自然降至室温，取出冷板印制电路板。
全文摘要
本发明一种用于印制电路板散热工艺方法属于电子技术类，应用于航空电子技术领域。本发明通过专用粘接装置在印制电路板上粘接一个冷板，使得元器件“趴”在冷板上，依靠印制电路板基材、印制电路板内部和表面金属导电材料、印制电路板与冷板之间的粘接膜材以及冷板进行散热。冷板为铝合金板材上按印制电路板元器件焊接位置开孔，并经过硬质阳极氧化表面处理而成；印制电路板和冷板之间粘接材料为聚酰亚胺双面胶膜；粘接装置为具有一定弓曲度的凸、凹厚钢模板，能够使得印制电路板与冷板粘接的同时完成校平功能。本发明实现冷板、印制电路板粘接与校平加工一次完成，解决元器件通电后散发的热量不能及时排出而导致产品性能恶化问题，增加印制电路板机械强度、防腐性能、绝缘性能，抑制印制电路板在高温波峰焊接时产生的起层、变形。
文档编号H05K7/20GK103037670SQ20121052128
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者徐燕林 申请人:陕西千山航空电子有限责任公司