线路板散热系统的制作方法

线路板散热系统
【技术领域】
1.本实用新型涉及线路板领域，特别涉及一种散热效果良好的线路板散热系统。


背景技术：

2.随着电动工具行业的飞速发展，电动工具中电子产品的体积尺寸越来越小，功率密度越来越大，解决散热的问题已经被提到了一个新的高度，现有的线路板散热性不好的情况，已无法适应电动工具行业的发展趋势。现有技术方案中，由于铝基覆铜板良好的导热性，较高的绝缘水平及较低的制造成本，常常将铝基覆铜板应用到电动工具里散热，然而，由于铝基覆铜板的结构、材料及尺寸问题，导致成本较高，散热效果不佳。
3.鉴于此，确有必要提供一种改进的线路板散热系统，以克服先前技术存在的缺陷。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种线路板散热系统，可以提升线路板散热效果且降低成本。
5.本实用新型解决现有技术问题可采用如下技术方案：一种线路板散热系统，包括大致呈板状的印刷线路板、设置于所述印刷线路板的顶面上的元器件、设置于所述印刷线路板的底面上的铝基覆铜板及罩设于所述印刷线路板的底面的金属壳，所述元器件包括位于所述印刷线路板的顶面上的场效应管，且所述场效应管连接至所述铝基覆铜板，所述铝基覆铜板贴合于所述金属壳的内壁面，所述铝基覆铜板至少包括铜箔层和铝板层，且所述铝基覆铜板的导热系数为2.0w/m*k至3.0w/m*k之间。
6.进一步改进方案为：所述铝基覆铜板呈口字型，且所述铝基覆铜板具有相互垂直的铝基覆铜板长边和铝基覆铜板短边，所述场效应管连接至所述铝基覆铜板长边。
7.进一步改进方案为：所述铝基覆铜板设有位于所述铝基覆铜板长边上的多个矩形状的铜焊盘，所述铜焊盘与所述场效应管紧密贴合，所述铜焊盘具有相互垂直的铜焊盘长边和铜焊盘短边。
8.进一步改进方案为：所述铜焊盘均匀地分布在所述口字型的铝基覆铜板长边两侧，所述铝基覆铜板长边的外缘与所述铜焊盘长边的外缘之间的距离不低于0.25毫米；所述铝基覆铜板短边的外缘与所述铜焊盘短边的外缘之间的距离不低于0.25毫米。
9.进一步改进方案为：所述铜焊盘均匀地分布在所述口字型的铝基覆铜板长边两侧，相邻两个所述铜焊盘短边的外缘之间的距离不低于0.25毫米。
10.进一步改进方案为：所述金属壳设有自外壁面向下凸伸且呈矩形设置的多条散热片，多条所述散热片沿纵向均匀分布。
11.进一步改进方案为：所述铝基覆铜板包括依次叠合的铜箔层、绝缘粘合层和铝板层，所述铜箔层为电解铜箔，且所述铜箔层的厚度为15微米至70微米之间。
12.进一步改进方案为：所述绝缘粘合层为无玻璃布绝缘层，且所述无玻璃布绝缘层的厚度为80微米至180微米之间。
13.进一步改进方案为：所述无玻璃布绝缘层为环氧树脂、中空微球、阻聚剂、溶剂中的一种或多种的组合。
14.进一步改进方案为：所述铝板层为铝或铝合金，且所述铝板层的厚度为0.8毫米至1.8毫米之间。
15.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：所述铝基覆铜板贴合于金属壳的内壁面，所述铝基覆铜板至少包括铜箔层和铝板层，且所述铝基覆铜板的导热系数为2.0w/m*k至3.0w/m*k之间。可以发现，将铝基覆铜板的导热系数设置在2.0w/m*k至3.0w/m*k之间时，线路板散热系统的散热效果较好，成本较低；进一步在铝基覆铜板上设置铜焊盘，以便增大铜焊盘与印刷线路板的接触面积，使得热量可以更快的传导给金属壳，从而保证了印刷线路板的性能稳定，散热效果更佳，且大大降低了成本。
【附图说明】
16.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步详细的说明:
17.图1是本实用新型中线路板散热系统的分解示意图；
18.图2是图1所示的印刷线路板的整体示意图；
19.图3是图2所示的印刷电路板的仰视图；
20.图4是图3所示的印刷电路板中铝基覆铜板的主视图；
21.图5是图4所示的铝基覆铜板的剖视图；
22.图6是图1所示的线路板散热系统中金属壳的剖视图。
23.图中附图标记的含义：
24.100、线路板散热系统
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10、印刷线路板
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20、元器件
25.30、铝基覆铜板
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31、铝基覆铜板长边
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311、第一长边
26.312、第二长边
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32、铝基覆铜板短边
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321、第一短边
27.322、第二短边
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33、铜箔层
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34、绝缘粘合层
28.35、铝板层
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40、铜焊盘
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41、铜焊盘长边
29.411、第三长边
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412、第四长边
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42、铜焊盘短边
30.421、第三短边
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422、第四短边
【具体实施方式】
31.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.本文使用“一”、“一个”、“一种”或类似的表达来描述本实用新型所述的组分和技
术特征，此种描述仅仅是为了方便表达，并给予本实用新型的范围提供一般性的意义。因此，此种描述应理解为包括一个或至少一个，且单数也同时包括复数，除非明显是另指他义。
34.在本文中，“或其组合”即为“或其任一种组合”，“任一”、“任一种”、“任一个”即为“任意一”、“任意一种”、“任意一个”。
35.在本文中，用语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”、“为”或其他任何类似用语均属于开放性连接词(open-ended transitional phrase)，其意欲涵盖非排他性的包括物。举例而言，含有多个要素的组合物或其制品并不仅限于本文所列出的所述要素而已，而是还可包括未明确列出但却是所述组合物或其制品通常固有的其他要素。除此之外，除非有相反的明确说明，否则用语“或”是指涵盖性的“或”，而不是指排他性的“或”。例如，以下任何一种情况均满足条件“a或b”：a为真(或存在)且b为伪(或不存在)、a为伪(或不存在)且b为真(或存在)、a和b均为真(或存在)。此外，在本文中，用语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”的解读应视为已具体公开并同时涵盖“由
…
所组成”、“组成为”、“余量为”等封闭式连接词，以及“实质上由
…
所组成”、“主要由
…
组成”、“主要组成为”、“基本含有”、“基本上由
…
组成”、“基本组成为”、“本质上含有”等开放式连接词。
36.除非另有指明，否则前述解释方法适用于本实用新型全文的所有内容，不论范围广泛与否。
37.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
38.请参阅图1所示，本实用新型的实施方式涉及一种线路板散热系统100，应用于电动工具上。线路板散热系统100包括大致呈板状的印刷线路板10、设置于印刷线路板的顶面上的元器件20、设置于印刷线路板的底面上的铝基覆铜板30及罩设于印刷线路板的底面的金属壳50。金属壳50优选铝壳且设有自外壁面向下凸伸且呈矩形设置的多条散热片51，多条散热片51沿纵向均匀分布。
39.印刷线路板10用于连接诸如电源、电机、电阻、电容以及相应的元器件20以实现控制等功能。举例而言，双面覆铜板钻孔后进行电镀，从而使上层铜箔和底层铜箔之间形成电导通。再对上层铜箔和底层铜箔进行蚀刻，从而形成内层电路。接着对内层电路进行棕化粗化处理，从而在表面形成凹凸结构以增加粗糙度。接着，将铜箔、半固化片、内层电路板、半固化片、铜箔依序堆叠，再使用真空层压装置于温度190至220℃下加热90至180分钟以对半固化片的绝缘层材料进行固化。接着，在最外表面的铜箔上进行黑化处理、钻孔、镀铜等本领域已知的各种电路板工艺加工，可获得上述印刷线路板10。
40.请参阅图2所示，元器件20在其通电时会产生热量，具体而言，其发热量大于等于0.4w/cm2或者功率大于2w，其可以与印刷线路板10构成导电连接。在线路板散热系统100中，可以设有多个元器件，更具体而言，元器件20可以是功率半导体器件，比如位于印刷线路板的顶面上的场效应管21等，它们可以通过设置导电焊脚焊接至印刷线路板10上，进而场效应管21连接至铝基覆铜板30。铝基覆铜板贴合于金属壳50的内壁面，且铝基覆铜板30的导热系数为2.0w/m*k至3.0w/m*k之间时，集中在元器件附近的热量会更迅速地到达金属壳50，利于热量的散发。
41.请参阅图3所示，此时图中铝基覆铜板30所示的定为正面，在本文中，正面及反面
仅为方便描述所设置，并不限定其方位。设置于印刷线路板10一侧的铝基覆铜板30用于传输热量和耗散热量。铝基覆铜板30呈口字型，且铝基覆铜板30具有相互垂直的铝基覆铜板长边31和铝基覆铜板短边32，铝基覆铜板长边31包括相互平行的第一长边311和第二长边312，铝基覆铜板短边32包括相互平行的第一短边321和第二短边322。
42.请参阅图4所示，为图3所示铝基覆铜板30的反面。铝基覆铜板设有位于铝基覆铜板长边上的多个矩形状的的铜焊盘40，铜焊盘40与场效应管21紧密贴合。铜焊盘40呈矩形状且具有相互垂直的铜焊盘长边41和铜焊盘短边42，铜焊盘长边41包括相互平行的第三长边411和第四长边412，铜焊盘短边42包括相互平行的第三短边421和第四短边422。
43.铜焊盘40均匀地分布在口字型的铝基覆铜板长边31两侧，对于靠近覆铜板长边31一侧的铜焊盘40而言，铝基覆铜板的第一长边311与铜焊盘的第三长边411之间的距离x不低于0.25毫米。对于靠近铝基覆铜板短边32一侧的铜焊盘40而言，铝基覆铜板的第二短边322与铜焊盘的第四短边422之间的距离y不低于0.25毫米。在此规格要求下，使铜焊盘40的表面积尽量大，以便增大铜焊盘与印刷线路板10的接触面积，从而使热量更快地传导给金属壳50，以改善散热效果。
44.在一个优选实施例中，所述铜焊盘40均匀地分布在口字型的铝基覆铜板长边31的两侧，对于靠近覆铜板长边31一侧的铜焊盘40而言，相邻两个铜焊盘短边42之间的距离z不低于0.25毫米。在此规格要求下，使铜焊盘40的表面积尽量大，以便增大铜焊盘与印刷线路板10的接触面积，使热量更快地传导给金属壳50，以改善散热效果。在一个优选实施例中，所述铜焊盘40的体积为2盎司，此时散热效果较佳。
45.请参阅图5所示，铝基覆铜板30包括依次叠合的铜箔层33、绝缘粘合层34和铝板层35。铝基覆铜板30是通过压机在一定温度和一定压力下依次叠合铜箔层33、绝缘粘合层34和铝板层35后进行压合形成。在本实用新型中，铜箔层的材质优选使用的是电解铜箔，且铜箔层的厚度为15微米至70微米之间；优选地，铜箔层的厚度为36微米至70微米之间。
46.在一个实施例中，绝缘粘合层为无玻璃布绝缘层，无玻璃布绝缘层的厚度为80微米至180微米之间；铝基覆铜板30还可以包括保护膜，所述保护膜包括聚丙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或聚酰亚胺膜。无玻璃布绝缘层是由树脂组合物经烘烤加热至半固化态而成。例如，树脂组合物可选择性地涂布于液晶树脂膜、聚对苯二甲酸乙二酯膜(polyethylene terephthalate film，pet film)或聚酰亚胺膜(polyimide film)上，再以适当加热温度加热烘烤至半固化态形成树脂膜。
47.在本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征或条件如数值、数量、含量仅是为了简洁及方便。据此，数值范围范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)，特别是整数数值。举例而言，“0.8至1.8”或“介于0.8至1.8之间”的范围描述应视为已经具体公开如0.8至1.8、0.8至1.5、1.0至1.80、1.0至1.5、1.2至1.5等所有次范围，并且应视为涵盖端点值，特别是由整数数值所界定的次范围，且应视为已经具体公开范围内如0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4等个别数值。
48.优选地，绝缘粘合层使用的绝缘材料为环氧树脂及其混合物，可以更好地增加铝基覆铜板30的导热系数，从而进一步改善散热问题。
49.在本实用新型中，铝板层的材质为铝(1060铝)或铝合金(5052铝)，且铝板层的厚度为0.8毫米至1.8毫米之间。
50.以58v链锯手板的首次温度测试为例，当机器工作时间3分7秒时，场效应管21的温度达到113.3℃，与金属壳50的温度相差46℃，散热情况明显不理想，这种散热不良问题，同样会在58v平台以及其它大功率锂电产品上发生。
51.在同等条件测试下，仅改变58v链锯手板的中的线路板散热系统100，从实验中可知，使用本案的线路板散热系统100，场效应管21的最高温度为43.21℃,与金属壳50的温度相差11.1℃；与原先的场效应管21的温度(113.3℃)比较,温度下降70.1℃，散热效果非常良好，并且使得线路板性能非常稳定且价格便宜。
52.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
53.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。