一种低热阻基板制备工艺的制作方法

文档编号:14477846
研发日期:2018/5/19

本发明涉及电路板设备领域,特别涉及一种低热阻基板制备工艺。



背景技术:

目前,在LED等光学模块上,线路板都是用铝板、铜板等作为基材,通过基板基材将热量传递到散热器上实现散热,热量由需要散热的元件传递到基板,再由基板传递到散热器上,通过散热器跟外部空气进行热交换,完成散热过程。但随着现在电子元件等功率越来越大,产生的热量越来越高,使用常规基材做线路板的LED结温越来越高,因为导热性能较差,常常无法满足LED结温的可靠性要求。近些年,市面上出现一种上下两层基板中间夹铜板或者中间夹扁平状的热管的结构,热量由需要散热的元件传递到基板,再由基板传递到铜板或热管的夹层,然后由夹层传递到散热器上,散热器跟外部空气进行热交换,完成散热过程,但是由于基板、铜板以及扁平状的热管在厚度上都有要求,导致制备得到的产品无法满足光学设计要求,而且用铜板作为夹层,铜板的导热性能不够好,导致LED结温无法满足可靠性要求。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种能快速散热的低热阻基板,以及提供一种制备该低热阻基板的工艺。

本发明的方案是这样实现的:

一种低热阻基板制备工艺,包括以下步骤:

热管提供步骤:提供一种扁平状的热管;

绝缘导热层工艺步骤:在所述热管的表面形成绝缘导热层;

线路层工艺步骤:在所述绝缘导热层的表面加装线路图形,形成线路层。

进一步地,在所述绝缘导热层工艺步骤之前还包括热沉凸台工艺步骤:在所述热管的表面设置热沉凸台。

进一步地,所述热沉凸台工艺步骤包括:在所述热管的表面蚀刻出热沉凸台。

进一步地,所述绝缘导热层工艺步骤包括:基于所述热沉凸台在所述热管表面的位置,错开所述热沉凸台的位置,在所述热管的表面形成所述绝缘导热层。

进一步地,在所述绝缘导热层工艺步骤包括:在所述热管的表面涂布绝缘导热浆料,所述绝缘导热浆料固化形成绝缘导热层。

进一步地,所述线路层工艺步骤包括:在绝缘导热层表面采用丝网印刷工艺丝印出电路图形,其中,线路层的材料为导电银浆,在所述导电银浆固化后形成所述线路层。

进一步地,所述线路层工艺步骤包括:

在所述绝缘导热层的表面压合铜箔;

在所述铜箔的表面绘制预设电路图形;

根据所述预设电路图形在所述铜箔上镀上抗蚀层;

采用化学蚀刻工艺根据所述预设电路图形对所述铜箔进行蚀刻,形成线路层。

一种低热阻基板,根据上述任一实施例所述的低热阻基板制备工艺制备而成。

本发明的有益效果是:

使用扁平状的热管直接做基板的基材,也就是将线路板线路层直接做到平板热管或者打扁的热管上,使得需要散热的元件能够更快更直接地把热量传递到散热器上,减小需要散热的元件的结点到散热器的热阻,同时,扁平状的热管直接做基板的基材能兼顾光学设计要求,使得基板的整体厚度较薄。本发明提供的一种低热阻基板制备工艺使得扁平状的热管直接做基板的设计得以实现,即本发明提供的低热阻基板制备工艺能够生产出本发明所述的具有低热阻、厚度较低且符合光学设计要求的低热阻基板。

附图说明

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明一实施例中低热阻基板制备工艺的流程示意图;

图2为本发明另一实施例中低热阻基板制备工艺的流程示意图;

图3为本发明一实施例中低热阻基板的结构示意图;

图4为本发明一实施例中低热阻基板的剖视图;

图5为本发明一实施例中LED灯的局部示意图。

具体实施方式

需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下将结合本发明实施例的附图,对本发明的技术方案做进一步描述,本发明不仅限于以下具体实施方式。

本发明提供一种低热阻基板制备工艺,如图1所示,包括以下步骤:

步骤001,热管提供步骤:

提供一种扁平状的热管。

步骤002,绝缘导热层工艺步骤:

在所述热管的表面形成绝缘导热层。

步骤003,线路层工艺步骤:

在所述绝缘导热层的表面加装线路图形,形成线路层。

具体地,本发明使用热管100作为制备低热阻基板600的基材,所述热管为扁平状的热管,例如,为了方便后续加装线路层300,例如,为了使得通过本发明提供的低热阻基板工艺制备的低热阻基板600能够用到LED(Light Emitting Diode,发光二极管)灯等设备上,也就是为了符合光学设计要求,例如,为了满足热管作为基板的厚度要求,本发明的热管采用扁平状的热管,例如,所述热管为打扁的热管,例如,所述热管为平板热管。

本发明的绝缘导热层工艺步骤中,在所述热管100的表面形成绝缘导热层200。所述绝缘导热层贴附于所述热管的表面,例如,所述绝缘导热层包覆于所述热管的外侧表面,例如,绝缘导热层内部形成一个密封腔,所述热管设置于所述密封腔内,且所述热管的外侧表面抵接于所述密封腔的侧壁上,使得热管被绝缘导热层包裹且与其他物体隔离,且基于绝缘导热层的性质,使得热管100可以通过绝缘导热层200与密封腔的外部进行热量交换,例如,所述绝缘导热层贴附于所述热管的表面,且线路层工艺步骤中将线路层设置在绝缘导热层的表面,使得线路层与所述热管之间导热但不导电。为了实现绝缘导热这种性质,所述绝缘导热层的材料为导热不导电的绝缘材料,例如,所述绝缘导热层为环氧树脂层,例如,所述绝缘导热层为聚酰亚胺树脂层。具体地,例如,所述绝缘导热层为绝缘导热浆料固化形成,例如,在所述热管的表面涂布绝缘导热浆料,所述绝缘导热浆料固化形成绝缘导热层,所述绝缘导热层贴附于所述热管的表面形成绝缘导热层,也就是说,所述绝缘导热浆料在热管的表面固化形成绝缘导热层,例如,所述绝缘导热浆料为环氧树脂,例如,所述绝缘导热浆料为聚酰亚胺树脂。通过涂布将绝缘导热浆料刷在热管的表面,能够使得绝缘导热浆料均匀涂覆在热管的表面,形成平整的绝缘导热层,方便后续进行线路层工艺步骤。所述绝缘导热浆料可以为自然固化,也可以在加热条件下固化。热管表面形成的绝缘导热层200能够使得热管100与线路层300之间导热却不导电。

本发明的线路层工艺步骤中,在上述过程形成的绝缘导热层200的表面加装线路图形,形成线路层300。所述线路层贴附于所述绝缘导热层的表面,例如,所述线路层印刷在所述绝缘导热层的表面,例如,在所述绝缘导热层的表面压合铜箔,在铜箔上蚀刻得到所述线路层。具体地,在一个实施例中,所述线路层工艺步骤包括:在绝缘导热层表面采用丝网印刷工艺丝印出电路图形,其中,线路层的材料为导电银浆,在所述导电银浆固化后形成所述线路层。所述线路层的材料为导电银浆,也就是说,所述线路层的材料为金属银,也就是说,所述线路层为银线路层,所述丝网印刷中采用硬度较高的丝网,例如,70度的聚酯丝网。进一步地,所述导电银浆的固化过程在高温下发生,例如,在烘箱中高温烘烤固化,例如,在红外线下加热固化。因为导电银浆的固化不完全会影响导电性能和附着力,因此导电银浆的固化需要伴随着高温条件,在高温的条件下,能够确保导电银浆的完全固化,并且使得导电银浆固化后形成的线路层性能更好。在另一个实施例中,所述线路层工艺步骤包括:在所述绝缘导热层的表面压合铜箔,在所述铜箔的表面绘制预设电路图形,根据所述预设电路图形在所述铜箔上镀上抗蚀层,采用化学蚀刻工艺根据所述预设电路图形对所述铜箔进行蚀刻,形成线路层。所述线路层的材料为铜箔,也就是说,所述线路层的材料为金属铜。所述用于蚀刻的化学方法为用化工药液来腐蚀铜箔,例如,氨性蚀刻剂,例如,氨水/氯化铵蚀刻液,例如,氨水/硫酸铵蚀刻液,所述抗蚀层镀在铜箔预设有电路图形的部分的表面,使得铜箔上的预设电路图形的部分不会被蚀刻剂蚀刻,例如,所述抗蚀层为锡抗蚀层,例如,所述抗蚀层为铅锡,所述氨性蚀刻剂不与锡或铅锡发生化学反应,也就是说,氨性蚀刻剂不蚀刻锡抗蚀层或铅锡抗蚀层,确保蚀刻的电路图形的准确,在一个实施例中,所述线路层工艺步骤还包括:形成线路层后,用退锡铅剂去除镀在铜箔电路图形上的锡抗蚀层或铅锡抗蚀层。用金属铜作为蚀刻电路图形的材料,形成铜线路层,生产方便,价格低廉,同时具有良好的导电性能。

上述任一实施例所述低热阻基板制备工艺制得的低热阻基板适用于不支持电热分离的LED灯等电子设备,或其他电子设备。

对于支持电热分离的LED灯等电子设备,本发明提供一种改进方案,在所述绝缘导热层工艺步骤之前还包括热沉工艺步骤,也就是说,对所述热管先进行所述热沉凸台工艺步骤,再对经过所述热沉凸台工艺步骤处理的所述热管进行所述绝缘导热层工艺步骤,也就是说,在一个实施例中,如图2所示,所述低热阻基板制备工艺包括以下步骤:

步骤004,热管提供步骤:

提供一种扁平状的热管。

步骤005,热沉凸台工艺步骤:

在所述热管的表面设置热沉凸台。

步骤006,绝缘导热层工艺步骤:

对所述热管的表面形成绝缘导热层。

步骤007,线路层工艺步骤:

在所述绝缘导热层的表面加装线路图形,形成线路层。

所述热沉凸台用于与LD(Laser diode,激光二极管)和LED等的芯片连接,使得热量能够通过热沉凸台传递到热管100上。

本发明的热沉凸台工艺步骤中,在所述热管的表面设置热沉凸台,例如,所述热沉凸台工艺步骤包括:在所述热管的表面蚀刻出热沉凸台。例如,在所述热管的表面绘制预设热沉凸台图形,根据预设热沉凸台图形,用水/硫酸铵蚀刻液在所述热管的表面蚀刻出热沉凸台。进一步地,在一个实施例中,所述绝缘导热层工艺步骤包括:基于所述热沉凸台在所述热管表面的位置,错开所述热沉凸台的位置,在所述热管的表面形成所述绝缘导热层,也就是说,所述绝缘导热层错开所述热沉凸台的位置贴附在所述热管的表面,例如,所述热管的表面设置有热沉凸台,错开所述热沉凸台,在经过蚀刻的所述热管的表面涂布绝缘导热浆料,所述绝缘导热浆料固化形成在所述热管的表面形成绝缘导热层。

下面结合实施例进一步描述本发明。

实施例1

提供一种平板热管,在热管的表面涂布环氧树脂,环氧树脂固化后在热管的表面形成绝缘导热层。

使用导电银浆作为线路层的材料。

在绝缘导热层表面采用丝网印刷工艺丝印出电路图形,丝网印刷中采用70度的聚酯丝网,对印刷在绝缘导热层的表面的导电银浆在红外线下进行烘烤,烘烤温度为150℃,直至导电银浆发生固化,在绝缘导热层的表面形成线路层。

经过上述步骤,制得本发明的低热阻基板。

本实施例通过低热阻基板制备工艺制得的低热阻基板,低热阻基板整体的热阻低,散热效果好,且低热阻基板的厚度符合光学设计要求。

实施例2

提供一种平板热管,在热管的表面涂布聚酰亚胺树脂,聚酰亚胺树脂固化后形成在热管的表面形成绝缘导热层。

使用导电银浆作为线路层的材料。

在绝缘导热层表面采用丝网印刷工艺丝印出电路图形,丝网印刷中采用70度的聚酯丝网,对印刷在绝缘导热层的表面的导电银浆在红外线下进行烘烤,烘烤温度为150℃,直至导电银浆发生固化,在绝缘导热层的表面形成线路层。

经过上述步骤,制得本发明的低热阻基板。

本实施例通过低热阻基板制备工艺制得的低热阻基板,低热阻基板整体的热阻低,散热效果好,且低热阻基板的厚度符合光学设计要求。

实施例3

提供一种平板热管,在热管的表面涂布环氧树脂,环氧树脂固化后在热管的表面形成绝缘导热层。

使用铜箔作为线路层的材料。

在绝缘导热层的表面压合铜箔,在所述铜箔的表面绘制预设电路图形,根据预设电路图形在铜箔上镀上锡抗蚀层,根据预设电路图形,用氨水/硫酸铵蚀刻液对铜箔进行蚀刻,形成线路层。

经过上述步骤,制得本发明的低热阻基板。

本实施例通过低热阻基板制备工艺制得的低热阻基板,低热阻基板整体的热阻低,散热效果好,且低热阻基板的厚度符合光学设计要求。

实施例4

提供一种平板热管,在平板热管的表面绘制预设热沉凸台图形,根据预设热沉凸台图形,用水/硫酸铵蚀刻液在所述热管的表面蚀刻出热沉凸台。

基于热沉凸台在平板热管表面的位置,错开热沉凸台的位置,在热管的表面涂布环氧树脂,环氧树脂固化后在热管的表面形成绝缘导热层;

使用导电银浆作为线路层的材料;

在绝缘导热层的表面用丝网印刷的方法丝印出电路图形,丝网印刷中采用70度的聚酯丝网,对印刷在绝缘导热层的表面的导电银浆在红外线下进行烘烤,烘烤温度为150℃,直至导电银浆发生固化,在绝缘导热层的表面形成线路层。

经过上述步骤,制得本发明的低热阻基板。

本实施例通过低热阻基板制备工艺制得的低热阻基板,低热阻基板整体的热阻低,散热效果好,且低热阻基板的厚度符合光学设计要求。

本发明还提供一种低热阻基板600,根据上述任一所述的低热阻基板制备工艺制备而成。

如图3和图4所示,其为一实施例的低热阻基板600,包括线路层300、绝缘导热层200和热管100,所述绝缘导热层200贴附于所述热管100的外侧表面,所述线路层300贴附于所述绝缘导热层200的外侧表面,所述热管100为扁平状的热管。也就是说,所述扁平状的热管作为基材,热管100的表面贴附有绝缘导热层200,绝缘导热层200的表面上贴附有线路层300。所述热管100直接作为所述低热阻基板600的基材,所述绝缘导热层200用于分隔所述热管100与所述线路层300来实现热管100与线路层300之间的绝缘。

具体地,所述热管100为扁平状的热管,例如,为了方便后续加装线路层300,例如,为了使得本发明的低热阻基板600能够用到LED灯等设备上,也就是为了符合光学设计要求,例如,为了满足热管100作为基板的基材的厚度要求,本发明的热管100使用扁平状的热管。所述热管100包括管壳、吸液芯和导热工质,且所述热管100具有一密闭的管腔,所述吸液芯和所述导热工质设置于管壳内,也就是说,所述管壳为无缝管壳且内部设置有一个密闭的管腔,所述管腔为真空管腔,所述吸液芯毛细多孔材料构成,所述吸液芯设置在所述管腔内,所述导热工质填充于所述吸液芯内。这样,当热管的一端受热,吸液芯中的导热工质迅速蒸发汽化,蒸汽在微小的压差下流向另一端并放出热量,蒸汽冷凝液化成液体,液体因为毛细力的作用再次沿着吸液芯的毛细结构流回原来的一端。这种热量的传递过程是快速循环的。热管受热的一端称之为蒸发端,放出热量的一端称之为冷凝端,也就是说,热管连接有需要散热的元件的一端为蒸发端,连接有散热器500的另一端为冷凝端,通过这样的循环,使得热量能够不停地在热管的两端转移,实现发热元件将热量传递到热管,热管100将热量传递到散热器500上的散热过程。所述绝缘导热层200贴附于所述热管100的外侧表面,例如,所述绝缘导热层200为连续贴附于所述热管100的外侧表面的绝缘导热片层,例如,所述绝缘导热层200包覆于所述热管100的外侧,例如,所述绝缘导热层200为固化的绝缘导热涂层,例如,所述绝缘导热层200通过在热管100表面涂布绝缘导热浆料并固化而形成。所述线路层300贴附于所述绝缘导热层200的外侧表面。

使用扁平状的热管100直接做基板的基材,也就是将线路板线路层300直接做到扁平状的热管100上,使得需要散热的元件能够更快更直接地把热量传递到散热器500上,减小需要散热的元件的结点到散热器500的热阻,同时,扁平状的热管100直接做基板的基材能兼顾光学设计的要求,使得基板的整体厚度较薄。具体地,使用扁平状的热管100直接做基板的基材,使得热量直接传递到热管100上,不同于两层基板夹热管的结构,本发明的低热阻基板600减少了基板基材的热阻,减少了整个传热路径的热阻,使得热量的传递能更快更直接地传递到散热器上。且两层基板夹热管的结构中,基板与热管通常通过导热界面材料或者焊接来实现结合,本发明的低热阻基板600减少了界面材料或者焊料的热阻,同时,扁平状的热管直接做基板的基材,使基板的厚度降低,能够满足光学设计要求。

应该理解的是,扁平状的热管使得热管100能够方便直接地实现在热管上做线路层300,也就是在绝缘导热层200的表面做线路层300,例如,所述热管100为打扁的热管100,例如,所述热管100为平板热管。

所述热管100作为所述低热阻基板600的基材,应该理解的是,所述热管100的管壳为无缝的金属管,内部形成密封的管腔,所述热管100的管壳的材料为金属,例如,所述热管100的管壳的材料为金属铜,所述热管100的管壳的材料为金属铝,又如,所述热管100的管壳的材料为不锈钢。

为了使得绝缘导热层200能够实现热管100和线路层300的绝缘,在一个实施例中,所述绝缘导热层200为绝缘导热片材,所述绝缘导热片材粘附于热管100的表面,在另一个实施例中,所述绝缘导热层200为绝缘导热涂层,例如,在所述热管100的表面涂布绝缘导热浆料,所述绝缘导热浆料固化后在所述热管100的表面形成绝缘导热层200,进一步地,所述绝缘导热浆料为环氧树脂,例如,绝缘导热层200为环氧树脂绝缘导热层,进一步地,所述绝缘导热浆料为聚酰亚胺树脂,例如,绝缘导热层200为聚酰亚胺树脂绝缘导热层。所述绝缘导热浆料还可以是其他材料,本实施例中,不累赘描述。所述绝缘导热层200使用绝缘片材或热绝缘浆料固化形成的片层作为材料,能够使得绝缘导热层200实现热管100和线路层300的绝缘。

所述绝缘导热层200的表面贴附有线路层300,例如,用于电子元件的安装,例如,用于导电。例如,所述线路层300为银线路层300,也就是说,该线路层300的材质为金属银,例如,用导电银浆在绝缘导热层200的表面采用丝网印刷工艺丝印出电路图形,导电银浆印刷后固化,形成银线路层,例如,所述线路层300为铜线路层,也就是说,该线路层300的材质为金属铜,例如,在绝缘导热层200的表面压合铜箔,在铜箔的表面描绘预设电路图形,根据所述预设电路图形在所述铜箔上镀上抗蚀层,采用化学蚀刻工艺根据所述预设电路图形对所述铜箔进行蚀刻,形成铜线路层。

为了更好地使绝缘导热层200实现热管100和线路层300之间的绝缘和导热,例如,所述绝缘导热层的厚度为80-150μm,所述绝缘导热层过薄则无法实现热管与线路层之间的绝缘,所述绝缘导热层过厚则会影响所述线路层与所述热管之间的导热,将所述绝缘导热层的厚度设置为80-150μm,能够使得热管100和线路层300之间绝缘,同时,能够使得热管100和线路层300之间更好地导热。

上述任一实施例的低热阻基板600适用于不支持电热分离的LED灯等电子设备,或其他电子设备。

对于支持电热分离的LED灯等电子设备,作为本发明的一种改进,所述热管的一端设置有热沉凸台,例如,在所述绝缘导热层的表面压合铜箔,在铜箔上蚀刻出所述热沉凸台,例如,在所述热管的表面蚀刻出热沉凸台,例如,所述热沉凸台与所述热管一体成型,进一步地,在一个实施例中,在所述热管的表面蚀刻出热沉凸台,所述热沉凸台的表面不贴附有绝缘导热层200,也就是说,所述绝缘导热层200错开所述热沉凸台的位置贴附于热管100的表面,例如,所述绝缘导热层开设有通孔,所述热沉凸台穿设于所述通孔与所述热管连接,例如,所述绝缘导热层开设有通孔,所述热沉凸台穿设于所述通孔与所述热管连接,且所述热沉凸台的外侧表面与所述通孔的侧壁抵接,例如,错开所述热沉凸台的位置,在热管的表面涂布绝缘导热浆料,绝缘导热浆料固化后在热管表面形成绝缘导热层,所述线路层300贴附于所述绝缘导热层200的表面。对于支持电热分离的LED灯等电子设备,所述热沉凸台用于与LD和LED等的芯片连接,使得热量能够通过热沉凸台传递到热管100上,并通过热管100传递到散热器500上。

本发明还提供一种电子设备,包括上述任一实施例所述的低热阻基板600。所述电子设备还包括电子元件和散热器500,所述电子元件与所述低热阻基板600的一端连接,所述散热器500与所述低热阻基板600的另一端连接,例如,所述散热器500直接与所述热管100连接,例如,所述散热器500与所述热管100螺接,例如,所述散热器500与所述热管100胶接。所述低热阻基板600与所述电子元件连接的一端为蒸发端,所述低热阻基板600与所述散热器500连接的一端为冷凝端。热量从电子元件传递到低热阻基板600上,也就是传递到热管100的蒸发端上,管腔内的吸液芯的导热工质迅速蒸发汽化,蒸汽在微小的压差下流向热管100的冷凝端,热量从冷凝端传递到散热器500上,蒸汽冷凝液化成液体,液体因为毛细力的作用再次沿着吸液芯的毛细结构流回蒸发端,实现了散热。

应该理解的是,所述绝缘导热层200的表面至少部分错开所述线路层300与所述散热器500连接,也就是说,绝缘导热层200的表面部分贴附有线路层300,且至少部分没有贴附有线路层300,使得散热器500能够错开所述线路层300与所述绝缘导热层200连接,也就是说,使得散热器500能够错开所述线路层300与所述热管100连接,例如,所述绝缘导热层200至少部分位置不贴附有线路层300,所述绝缘导热层200错开线路层300的位置开设有第二通孔,所述散热器500通过所述第二通孔与所述热管100连接,例如,所述散热器抵接于所述第二通孔的侧壁。所述散热器500错开所述线路层300与所述热管100连接,避免了所述散热器500与所述线路层300的接触,保证了线路层的安全,即避免了线路层的短路。

在一个实施例中,提供一种LED灯,如图5所示,包括LED芯片400、低热阻基板600和散热器500,低热阻基板600的一端具有热沉凸台(图未示),为蒸发端,另一端与散热器500连接,为冷凝端,例如,另一端相应位置的热管与散热器连接,也就是散热器500穿过所述绝缘导热层200与热管100远离所述热沉凸台的一端连接。LED芯片400固定在热沉凸台上,当LED灯运作,LED芯片400的热量通过热沉凸台传递到热管100上,热管100的蒸发端受热,吸液芯内的导热工质蒸发并流向热管100连接有散热器500的一端,也就是说,吸液芯内的导热工质蒸发并流向热管100的冷凝端,热量传递到散热器500上,蒸汽冷凝液化成液体,液体因为毛细力的作用再次沿着吸液芯的毛细结构流回蒸发端,使得LED灯能够进行循环散热。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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