专利名称：一种超高导热性能的单面印制线路板的制作方法
技术领域：
本实用新型属于印制线路板制作技术领域，具体涉及的是一种超高导热性能的单面印制线路板。
背景技术：
随着电子产品向多功能化、短薄轻小的方向发展，用于承载电子产品的印制电路板(PCB)的设计空间越来越密集，信号频率与传输速率的要求也越来越高，所使用的电子元器件的功率、芯片运算速度也越来越大，而这些电子元器件或芯片在工作期间的电能大部分转化成热量散发，这必然对线路板的散热性能提出了更高的要求。据统计，英特尔处理器3. 6G奔腾4终极版运行时所产生的热量最大可达到115W，当CPU使用率达到100%时，其温度可高达98°C，因此大功率芯片或电子元器件在工作时，必须考虑其散热问题，如果散热不良，就会导致其内部的温度不断升高，造成电子元器件或芯片因过热导致功能失效等现象。尤其在大功率、高运算的电子产品方面，热量的处理不当会直接造成电子元器件或芯片烧毁，从面引发安全隐患。为此必须采用先进的散热工艺和性能优异的散热方式来有效的带走热量，保证电子元器件或芯片在所能承受的最高温度以内正常工作。目前通过PCB提升电子元器件或芯片散热的方式主要有以下几种1、采用导热稍高的FR4材料用作PCB的基板，以提高其散热性能，但是目前FR4最高的导热系数为1. Off/m. K，难于满足电子产品功率不断增加的需求。2、在PCB下端增加金属导体，以增强其散热性能。常见的金属导体有铝块、铜块等，受PCB存在翘曲及线路铜厚不均匀的影响，PCB与金属导体之间存在有空隙，其散热性能有限。3、通过使用高导热粘接片解决PCB与金属导体之间的空隙，以提升其散热性能(如铝基线路板或铜基线路板)，目前该粘接片的最大导热系数只有10W/mK，对大功率的电子元器件或芯片的散热需求是难于满足。由此可知，目前PCB电子元器件或芯片的散热系数最大也只有10W/mK，无法满足150W的大功率电子产品或芯片的高散热要求，难以保证大功率电子元器件及高速运算芯片的稳定性、可靠性和使用寿命。
实用新型内容鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种超高导热性能的单面印制线路板，以满足大功率电子产品或芯片的高散热要求，保证大功率电子元器件及高速运算芯片的稳定性、可靠性和使用寿命。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。一种超高导热性能的单面印制线路板，包括一金属基层，该金属基层上设置有用于安装大功率电子元器件或大功率芯片的凸台；一绝缘层，该绝缘层与金属基层形状大小相同，且绝缘层上设置有与上述凸台位置对应且形状大小相同的第一开窗；一铜箔层，该铜箔层与金属基层形状大小相同，且铜箔层上设置有与上述凸台位置对应且形状大小相同的第二开窗；铜箔层、绝缘层由上向下依次覆盖于金属基层上，所述凸台对应位于第二开窗和第一开窗中，且凸台上表面与铜箔层上表面处于同一水平面上。优选地，所述绝缘层为半固化片或带有导热功能的粘接片。优选地，所述金属基层为导热系数满足> 260ff/mK的铝基层或导热系数为满足≥400ff/mK的铜基层。优选地，所述金属基层与凸台一体成型。本实用新型单面印制线路板上设置有用于安装大功率电子元器件或芯片的金属凸台，该金属凸台以外的其他区域对应为线路部分，所述金属凸台与金属基层连接为一体，大功率电子元器件或芯片的非导体位置可以与金属基层凸台直接接触，由于金属基层为导热系数大于200W/mK的铜基或铝基，而电子元器件与芯片又直接与其接触，因此可以实现良好的导热效果，满足了功率大于150W电子元器件或芯片的散热需求，本实用新型使目前PCB板的散热系数由10W/mK提升到200W/mK，极大改善了大功率电子元器件及高速运算芯片的稳定性和可靠性，同时提高了大功率电子元器件及高速运算芯片的使用寿命。
图1为本实用新型超 高导热性能的单面印制线路板的立体示意图。图2为本实用新型超高导热性能的单面印制线路板的结构示意图。图中标识说明金属基层1、凸台101、绝缘层2、第一开窗201、铜箔层3、第二开窗301。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实用新型的核心思想是通过在导热系数大于200W/mK的铜基或铝基上制作出一个用于安装功率大于150W的大功率电子元器件或大功率芯片的凸台，使电子元器件或芯片的非导体位置直接与该金属基凸台的上表面接触，由于电子元器件或芯片与金属基凸台之间无导热绝缘膜，因此有效的提高了散热效率，使整个线路板的导热系数由最大IOW/mK提升到200W/mK以上，实现了大功率电子元器件及芯片的散热要求，提高了产品的稳定性和可靠性，延长了使用寿命。请参阅图1、图2所示，图1为本实用新型超高导热性能的单面印制线路板的立体示意图；图2为本实用新型超高导热性能的单面印制线路板的结构示意图。本实用新型提供了一种超高导热性能的单面印制线路板，其主要用于解决目前PCB导热系数无法突破10W/mK，不能实现150W以上的大功率芯片或电子元器件的高导热散热的问题。[0026]其中本实用新型超高导热性能的单面印制线路板包括有金属基层1、绝缘层2和铜箔层3，而金属基层1、绝缘层2和铜箔层3的形状大小相同。金属基层I由导热系数满足彡260ff/mK的铝基或导热系数满足彡400ff/mK的铜基制作而成，其厚度根据不同的PCB板制作要求有所不同，本实施例中优选为l-5mm;在金属基层I上设置有用于安装大功率电子元器件或大功率芯片的凸台101，这里凸台101的数量根据制作单面板时的设计要求对应，可以为多个，也可以为一个，具体与图形设计中需要安装的大功率芯片或电子元器件的数量有关，其位置也对应与图形设计中大功率芯片或电子元器件的位置相同。凸台101可通过电锣的方式去除文件指定位置的金属基而获得，也可以通过涂覆或压贴抗酸或抗碱保护膜，根据制订好的图形转移菲林进行曝光，并将需要去除的金属基的保护膜显影掉，以裸露出金属基，之后通过酸蚀或碱蚀去除不需要的金属基，而对应去除的金属基或蚀刻掉的金属基厚度可根据实际需要而不同，本实施例中一般控制在15um-100um，因此凸台101的高度也对应为15um_100um。另外，凸台101的横截面形状根据不同的芯片或电子元器件的形状而有所不同，可对应为圆形、矩形或其他几何形状，其对应与芯片或电子元器件的接触面形状相同，本实施例中优选为矩形。需要说明的是，凸台101与金属基层I可以一体成型，也可以组合成型，即选用同样材料的金属基，分别制作，然后组合在一起。绝缘层2主要由半固化片(PP)或粘接片制成，且绝缘层2上设置有与上述凸台101位置对应且形状大小相同的第一开窗201,具体第一开窗201的数量与凸台101相同。铜箔层3上设置有与上述凸台101位置对应且形状大小相同的第二开窗301 ;而第二开窗301的数量对应与凸台101的数量相同。
对制作出凸台101的金属基层I表面进行棕化处理，以使其表面粗糙，然后将绝缘层2对应粘贴在该面上，且使凸台101对应位于绝缘层2上的开窗中，之后再将铜箔层3对应覆盖于绝缘层2上，且使绝缘层2上的开窗与绝缘层2对应重叠，且使凸台101对应位于绝缘层2的开窗中，然后对整个金属基层1、绝缘层2和铜箔层3进行层压处理，形成具有超高导热系数的单面印制线路板。而这里需要说明的是，制作出的单面印制线路板铜箔层面需要保证平整，即凸台101的上表面与铜箔层3的上表面层压后需要处于同一水平面上，以便于后续的线路图形制作和对芯片及电子元器件进行SMT制程。本实用新型可将需要安装的芯片或电子元器件的非导体位置直接与金属基凸台的上表面接触，从而实现电子元器件或芯片直接与线路板的金属基紧密贴合，以达到200W/mK以上的导热系数，本实用新型有效支撑了大功率电子产品的快速发展；有利于促进新能源汽车产品的散热升级、大功率室外照明散热改善以及城际轨道交通电力模块的稳定。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种超高导热性能的单面印制线路板，其特征在于包括一金属基层，该金属基层上设置有用于安装大功率电子元器件或大功率芯片的凸台；一绝缘层，该绝缘层与金属基层形状大小相同，且绝缘层上设置有与上述凸台位置对应且形状大小相同的第一开窗；一铜箔层，该铜箔层与金属基层形状大小相同，且铜箔层上设置有与上述凸台位置对应且形状大小相同的第二开窗；铜箔层、绝缘层由上向下依次覆盖于金属基层上，所述凸台对应位于第二开窗和第一开窗中，且凸台上表面与铜箔层上表面处于同一水平面上。
2.根据权利要求1所述的超高导热性能的单面印制线路板，其特征在于所述绝缘层为半固化片或带有导热功能的粘接片。
3.根据权利要求1所述的超高导热性能的单面印制线路板，其特征在于所述金属基层为导热系数满足> 260ff/mK的铝基层或导热系数满足> 400ff/mK的铜基层。
4.根据权利要求1所述的超高导热性能的单面印制线路板，其特征在于所述金属基层与凸台一体成型。
专利摘要本实用新型公开了一种超高导热性能的单面印制线路板，包括金属基层，该金属基层上设置有用于安装大功率电子元器件或大功率芯片的凸台；绝缘层，该绝缘层与金属基层形状大小相同，且绝缘层上设置有与上述凸台位置对应且形状大小相同的第一开窗；铜箔层，该铜箔层与金属基层形状大小相同，且铜箔层上设置有与上述凸台位置对应且形状大小相同的第二开窗；铜箔层、绝缘层由上向下依次覆盖于金属基层上，所述凸台对应位于第二开窗和第一开窗中，且凸台上表面与铜箔层上表面处于同一水平面上。本实用新型使目前PCB板的散热系数由10W/mK提升到200W/mK，极大改善了大功率电子元器件及高速运算芯片的稳定性和可靠性，同时提高了大功率电子元器件及高速运算芯片的使用寿命。
文档编号H05K1/02GK202889779SQ201220617798
公开日2013年4月17日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者王强, 易胜, 陆景富, 徐缓 申请人:深圳市博敏电子有限公司