專利名稱：一種用于印制電路板散熱工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子技術(shù)類，應(yīng)用于航空電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路器件的廣泛應(yīng)用，電子設(shè)備向輕薄短小化發(fā)展，相應(yīng)印制電板上裝載元器件的密度隨著提高，在安裝焊接電子元器件的印制電路板通電后，印制電路板上電子元器件就成為發(fā)熱的熱源，散發(fā)的熱量會使電子產(chǎn)品的溫度上升，當(dāng)超過元件允許的使用溫度時，元器件的特性就會發(fā)生變化，導(dǎo)致產(chǎn)品的性能惡化、可靠性降低、壽命縮短。元器件高溫失效問題在印制電路板上越來越突出，嚴(yán)重影響產(chǎn)品使用。目前，針對印制電路板散熱主要有3種方法，1.印制電路板線路設(shè)計時，在非布線區(qū)域增加散熱線條和金屬化孔；2.在印制電路板元器件位置安裝散熱風(fēng)扇、散熱器或箱體散熱；3.選用金屬基敷銅板材料，如鋁基板、銅基板、鐵基板，這種印制電路板在線路板外層制作金屬板料作為基材，也就是散熱板。采用方式I有一定散熱效果，但是在高密印制電路板上很難實現(xiàn)，采用方式2在對本來空間有限的印制電路板上安裝風(fēng)扇或散熱器存在一定局限，采用方式3在生產(chǎn)工藝上存在很多難題，如外形銑切比較困難，而且在后續(xù)電鍍、蝕刻加工中，金屬基表面易被腐蝕，金屬基孔口邊緣毛刺和粘污難以去除干凈而導(dǎo)致耐高壓測試時起火、漏電、擊穿，特別在波峰焊接、回流焊接時，金屬基板材與印制電路板基材的線脹系數(shù)不同使得板面翹曲變形，導(dǎo)致器件虛焊、脫焊，嚴(yán)重影響產(chǎn)品性能。因此，上面幾種印制電路板散熱方式存在不同程度的缺陷和不足。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種用于印制電路板散熱的工藝方法，解決印制電路板通電時，電子元器件散發(fā)的熱量能夠及時排出，并不影響印制電路板元器件裝配，解決印制電路板高溫焊接翹曲變形導(dǎo)致的虛焊、脫焊問題，解決印制電路板強(qiáng)度低，不耐磕碰的問題。技術(shù)方案一種用于印制電路板散熱工藝方法，該方法采取以下步驟I)設(shè)計冷板部件避讓結(jié)構(gòu)圖，經(jīng)過對印制電路板光繪數(shù)據(jù)處理，導(dǎo)出文件中元器件管腳位置，在冷板部件避讓結(jié)構(gòu)圖上相應(yīng)位置上設(shè)定冷板結(jié)構(gòu)開孔，通過冷板結(jié)構(gòu)開孔能夠把元器件管腳與印制電路板焊接起來；2)準(zhǔn)備厚度為1. 5mm的2A12-T4坯料、聚酰亞胺雙面膠膜、數(shù)控加工的墊板、刀具，根據(jù)冷板部件避讓結(jié)構(gòu)圖在數(shù)控機(jī)床上加工冷板結(jié)構(gòu)零件、聚酰亞胺雙面膠膜零件；3)對冷板結(jié)構(gòu)零件進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化表面處理，使冷板結(jié)構(gòu)零件表面上增加一層厚度為40um 60um的氧化膜形成冷板；4)把冷板、聚酰亞胺雙面膠膜、印制電路板在120°C 130°C溫度下進(jìn)行預(yù)粘接，檢查對位質(zhì)量,調(diào)整對位尺寸；
5)準(zhǔn)備粘接裝置、力矩扳手、脫離膜、螺釘，粘接裝置由弓曲度為0.3% 0.4%、長度為200mm 250mm、寬度為130mm 180mm、厚度為20mm 25mm的凸、凹厚鋼模板組成，凸、凹厚鋼模板長度、寬度尺寸、弓曲度均相同，凹厚鋼模板上距離相鄰兩邊IOmm處有四個螺孔，凸厚鋼模板上距離相鄰兩邊IOmm處有四個螺紋孔，螺孔與螺紋孔尺寸配合；把預(yù)粘接好的冷板、聚酰亞胺雙面膠膜、印制電路板放置于粘接裝置之中，其中冷板面向凹板面，通過力矩扳手施加16匪 18匪的矩扭，將螺釘通過螺紋孔與螺孔把凸、凹厚鋼模板固定連接起來，進(jìn)行時間為40min 60min、熱壓溫度為150°C 160°C的粘接后，自然降至室溫，取出冷板印制電路板。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明中冷板為散熱主體，冷板是由鋁合金板材上按印制電路板元器件焊接位置開孔，并經(jīng)過硬質(zhì)陽極氧化表面處理而成，鋁合金板材具有優(yōu)良的散熱強(qiáng)度，能夠把元器件散發(fā)的熱量及時排出，經(jīng)過整體硬質(zhì)陽極氧化的鋁合金板具有極高的絕緣性、耐磨性、耐腐蝕性，能夠顯著增加印制電路板的防腐性能、絕緣性能及機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明采用專用粘接裝置實現(xiàn)粘接加工，由于該裝置具有特定的弓曲度，能夠解決印制電路板與冷板線膨脹系數(shù)不同在熱壓粘接時的翹曲變形問題，實現(xiàn)了粘接的同時完成校平。本發(fā)明粘接材料為聚酰亞胺雙面膠膜，該膜材具有高耐熱、高拉伸強(qiáng)度、高拉伸率的特性，能抑制在高溫焊接時，冷板與印制電路板板線脹系數(shù)不同產(chǎn)生的起層、翹曲變形，防止元器件虛焊、脫焊現(xiàn)象發(fā)生。
具體實施例方式本發(fā)明的原理是通過專用粘接裝置在印制電路板上粘接一個冷板，使得元器件“趴”在冷板上，依靠印制電路板基材、印制電路板內(nèi)部和表面金屬導(dǎo)電材料、印制電路板與冷板之間的粘接膜材以及冷板進(jìn)行散熱。冷板為鋁合金板材上按印制電路板元器件焊接位置開孔，并經(jīng)過硬質(zhì)陽極氧化表面處理而成；印制電路板和冷板之間粘接材料為聚酰亞胺雙面膠膜；粘接裝置為具有一定弓曲度的凸、凹厚鋼模板，能夠使得印制電路板與冷板粘接的同時完成校平功能。具體實施例一一種用于印制電路板散熱工藝方法，該方法采取以下步驟I)設(shè)計冷板部件避讓結(jié)構(gòu)圖，經(jīng)過CAM350軟件對印制電路板光繪數(shù)據(jù)處理，導(dǎo)出文件中元器件管腳位置，經(jīng)過應(yīng)用軟件ger-pcb轉(zhuǎn)換處理形成PROTEL格式的pcb文件,用PROTEL軟件在冷板部件避讓結(jié)構(gòu)圖上相應(yīng)位置上設(shè)定冷板結(jié)構(gòu)開孔，通過冷板結(jié)構(gòu)開孔能夠把元器件管腳與印制電路板焊接起來，冷板上開孔尺寸視元器件特點而定，直插件的管腳開孔在相應(yīng)位置焊盤尺寸基礎(chǔ)上加大1. 8_后開圓孔，表貼器件開孔為該器件最大外形向外單邊擴(kuò)大2. 2mm后進(jìn)行開方孔，某產(chǎn)品FA20H-0201-01電源印制電路板外形尺寸長度為120_，寬度為78_，冷板部件避讓結(jié)構(gòu)圖外形尺寸與印制電路板外形尺寸相同，這樣所有避讓孔與外形尺寸一起構(gòu)成避讓結(jié)構(gòu)圖。2)準(zhǔn)備厚度為1. 5mm的2A12-T4坯料、聚酰亞胺雙面膠膜、數(shù)控加工的墊板、刀具，根據(jù)冷板部件避讓結(jié)構(gòu)圖在數(shù)控機(jī)床上加工冷板結(jié)構(gòu)零件、聚酰亞胺雙面膠膜零件；3)對冷板結(jié)構(gòu)零件進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化表面處理，使冷板結(jié)構(gòu)零件表面上增加一層厚度為40um 60um的氧化膜形成冷板；
4)把冷板、聚酰亞胺雙面膠膜、印制電路板在130°C溫度下進(jìn)行預(yù)粘接，檢查對位質(zhì)量,調(diào)整對位尺寸；5)準(zhǔn)備粘接裝置、力矩扳手、脫離膜、螺釘，粘接裝置由弓曲度為0.4%、長度為220mm、寬度為140mm、厚度為22. 5mm的凸、凹厚鋼模板組成，凸、凹厚鋼模板長度、寬度尺寸、弓曲度均相同，凹厚鋼模板上距離相鄰兩邊IOmm處有四個￠6.1mm螺孔，凸厚鋼模板上距離相鄰兩邊IOmm處有四個M6mm螺紋孔，螺孔與螺紋孔尺寸配合；把預(yù)粘接好的冷板、聚酰亞胺雙面膠膜、印制電路板放置于粘接裝置之中，其中冷板面向凹板面，通過力矩扳手施加17. 5匪的矩扭，將螺釘通過螺紋孔與螺孔把凸、凹厚鋼模板固定連接起來，進(jìn)行時間為50min、熱壓溫度為158°C的粘接后，自然降至室溫，取出冷板印制電路板。具體實施例二一種用于印制電路板散熱工藝方法，該方法采取以下步驟I)設(shè)計冷板部件避讓結(jié)構(gòu)圖，經(jīng)過CAM350軟件對印制電路板光繪數(shù)據(jù)處理，導(dǎo)出文件中元器件管腳位置，經(jīng)過應(yīng)用軟件ger-pcb轉(zhuǎn)換處理形成PROTEL格式的pcb文件,用PROTEL軟件在冷板部件避讓結(jié)構(gòu)圖上相應(yīng)位置上設(shè)定冷板結(jié)構(gòu)開孔，通過冷板結(jié)構(gòu)開孔能夠把元器件管腳與印制電路板焊接起來，冷板上開孔尺寸視元器件特點而定，直插件的管腳開孔在相應(yīng)位置焊盤尺寸基礎(chǔ)上加大1. 5_后開圓孔，表貼器件開孔為該器件最大外形向外單邊擴(kuò)大2mm后進(jìn)行開方孔，某產(chǎn)品FA30D-0401-01信號印制電路板外形尺寸長度為160mm,寬度為93mm,冷板部件避讓結(jié)構(gòu)圖外形尺寸長度為176mm,寬度為97mm,這樣所有避讓孔與外形尺寸一起構(gòu)成避讓結(jié)構(gòu)圖。2)準(zhǔn)備厚度為1. 5mm的2A12-T4坯料、聚酰亞胺雙面膠膜、數(shù)控加工的墊板、刀具，根據(jù)冷板部件避讓結(jié)構(gòu) 圖在數(shù)控機(jī)床上加工冷板結(jié)構(gòu)零件、聚酰亞胺雙面膠膜零件；3)對冷板結(jié)構(gòu)零件進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化表面處理，使冷板結(jié)構(gòu)零件表面上增加一層厚度為40um 60um的氧化膜形成冷板；4)把冷板、聚酰亞胺雙面膠膜、印制電路板在130°C溫度下進(jìn)行預(yù)粘接，檢查對位質(zhì)量,調(diào)整對位尺寸；5)準(zhǔn)備粘接裝置、力矩扳手、脫離膜、螺釘，粘接裝置由弓曲度為0.3%、長度為250mm、寬度為180mm、厚度為24. 5mm的凸、凹厚鋼模板組成，凸、凹厚鋼模板長度、寬度尺寸、弓曲度均相同，凹厚鋼模板上距離相鄰兩邊IOmm處有四個￠6.1mm螺孔，凸厚鋼模板上距離相鄰兩邊IOmm處有四個M6mm螺紋孔，螺孔與螺紋孔尺寸配合；把預(yù)粘接好的冷板、聚酰亞胺雙面膠膜、印制電路板放置于粘接裝置之中，其中冷板面向凹板面，通過力矩扳手施加17匪的矩扭，將螺釘通過螺紋孔與螺孔把凸、凹厚鋼模板固定連接起來，進(jìn)行時間為60min、熱壓溫度為156°C的粘接后，自然降至室溫，取出冷板印制電路板。
權(quán)利要求
1.一種用于印制電路板散熱工藝方法，其特征在于，該方法采取以下步驟 1)設(shè)計冷板部件避讓結(jié)構(gòu)圖，經(jīng)過對印制電路板光繪數(shù)據(jù)處理，導(dǎo)出文件中元器件管腳位置，在冷板部件避讓結(jié)構(gòu)圖上相應(yīng)位置上設(shè)定冷板結(jié)構(gòu)開孔，通過冷板結(jié)構(gòu)開孔能夠把元器件管腳與印制電路板焊接起來； 2)準(zhǔn)備厚度為1.5mm的2A12-T4坯料、聚酰亞胺雙面膠膜、數(shù)控加工的墊板、刀具，根據(jù)冷板部件避讓結(jié)構(gòu)圖在數(shù)控機(jī)床上加工冷板結(jié)構(gòu)零件、聚酰亞胺雙面膠膜零件； 3)對冷板結(jié)構(gòu)零件進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化表面處理，使冷板結(jié)構(gòu)零件表面上增加一層厚度為40um 60um的氧化膜形成冷板； 4)把冷板、聚酰亞胺雙面膠膜、印制電路板在120°C 130°C溫度下進(jìn)行預(yù)粘接，檢查對位質(zhì)量，調(diào)整對位尺寸； 5)準(zhǔn)備粘接裝置、力矩扳手、脫離膜、螺釘，粘接裝置由弓曲度為O.3% O. 4%、長度為200_ 250mm、寬度為130_ 180mm、厚度為20_ 25_的凸、凹厚鋼模板組成，凸、凹厚鋼模板長度、寬度尺寸、弓曲度均相同，凹厚鋼模板上距離相鄰兩邊IOmm處有四個螺孔，凸厚鋼模板上距離相鄰兩邊IOmm處有四個螺紋孔，螺孔與螺紋孔尺寸配合； 把預(yù)粘接好的冷板、聚酰亞胺雙面膠膜、印制電路板放置于粘接裝置之中，其中冷板面向凹板面，通過力矩扳手施加16匪 18匪的矩扭，將螺釘通過螺紋孔與螺孔把凸、凹厚鋼模板固定連接起來，進(jìn)行時間為40min 60min、熱壓溫度為150°C 160°C的粘接后，自然降至室溫，取出冷板印制電路板。
全文摘要
本發(fā)明一種用于印制電路板散熱工藝方法屬于電子技術(shù)類，應(yīng)用于航空電子技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過專用粘接裝置在印制電路板上粘接一個冷板，使得元器件“趴”在冷板上，依靠印制電路板基材、印制電路板內(nèi)部和表面金屬導(dǎo)電材料、印制電路板與冷板之間的粘接膜材以及冷板進(jìn)行散熱。冷板為鋁合金板材上按印制電路板元器件焊接位置開孔，并經(jīng)過硬質(zhì)陽極氧化表面處理而成；印制電路板和冷板之間粘接材料為聚酰亞胺雙面膠膜；粘接裝置為具有一定弓曲度的凸、凹厚鋼模板，能夠使得印制電路板與冷板粘接的同時完成校平功能。本發(fā)明實現(xiàn)冷板、印制電路板粘接與校平加工一次完成，解決元器件通電后散發(fā)的熱量不能及時排出而導(dǎo)致產(chǎn)品性能惡化問題，增加印制電路板機(jī)械強(qiáng)度、防腐性能、絕緣性能，抑制印制電路板在高溫波峰焊接時產(chǎn)生的起層、變形。
文檔編號H05K7/20GK103037670SQ20121052128
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者徐燕林 申請人:陜西千山航空電子有限責(zé)任公司