专利名称:使用适于插入非表面组件的高导热性基底材料制造印刷电路板的方法
技术领域:
本发明涉及基于使用金属材料(通常为铝)作为用于金属薄层(一般为 铜)的在其一个面上的物理支撑件而引入技术改进,以便加强使用高导热性
材料(IMS)制造的印刷电路板的功能性和功效。
此类材料和印刷电路板是为了适应电子行业与由于使用高发热功率组件 而使工作温度成为问题的新应用有关的要求的演变而开发出来的。
通过本发明的方法获得的印刷电路板可方便地用于其中散热是决定性因
素的广泛多种应用中,例如 一照明工业(LED电路) 一汽车(点火系统、照明等) 一固态中继器
一配电板(转换器、反相器等)。
背景技术:
由于高发热功率组件的使用的增加,已必须基于新技术开发印刷电路, 所述新技术借助于使用新工艺和新材料而准许在所述组件产生的热的耗散方 面做出必要的改进。因此,已开发具有高导热性的新材料,从而带来新技术 和新工艺。
作为用于印刷电路的物理支撑件,新材料引入了主要为铝或铜的金属基 底,上面提供有一般是铜的金属薄层,在该处产生通过电路设计界定的传导 迹线,从而产生充分焊接到所述迹线的不同电子组件之间的连接。为了提供 传导迹线与金属基底之间的必要电绝缘,在其间引入介电材料,其保证了具 有最小热阻的所需电绝缘。以此方式,避免了金属之间的电接触,同时提供了将准许金属基底吸收 在电路中累积的温度并有助于其随后的耗散的必要热传递。
以上描述的结构保证了高散热,但其引入了在适用于此类印刷电路的电 子组件类型方面的主要限制,其中必须使用表面安装装置(S腦),因为需要 插入的任何种类组件的组装必然引起绝缘的损失,这归因于经由实际组件(插 入引脚)在耗散基底的金属与传导迹线之间的电连接,或归因于实际的焊接 过程。
因此,本发明的目的是提供一种印刷电路板,其维持较高的热耗散容量, 从而准许安装用于插入的电子组件,进而也使其制造方法成为必要。
发明内容
为了实现所提出的目的,构思出一种印刷电路板,其屮为容纳插入组件 的引脚而提供的金属基底的钻孔充分绝缘。制造所述印刷电路板、在其中产 生和维持钻孔的绝缘的程序是本发明的目的。
为此,从用作印刷电路的耗散器的金属基底开始,上面在若干区域中钻 有孔,稍后必须在所述孔处将电子组件插入完成的印刷电路板。
接着,继续借助于施加具有绝缘性质的树脂来填充已加工的钻孔,使得 孔被完全浸没且由所述树脂填满。此操作是最细致的一个操作,因为确保树 脂不会溢出穿过钻孔的下部并粘附到与传导迹线相对的金属基底的表面较重 要。
为了实现此目的,填充的树脂以及其绝缘性质还必须在其物理性质方面 提供某些特性,所述特性又准许其具有穿透钻孔内部的流动性以及将保证钻 孔内部的完全涂覆的触变性。然而,这不足以实现所提出的目的,因此必须 针对用于施加填充树脂的构件采取特定措施。在我们的情况中,抽吸系统己 用于传导迹线的丝网印刷,其经过适当修改。
通常,用于制造印刷电路的印刷机包含作为机器一部分的抽吸系统。此 系统提供于印刷板上,换句话说,提供于上面将进行印刷的放置材料的表面上。目的是保证材料的连接定位、平坦性以及紧固,以便能够以必要的精度 执行丝网印刷。
抽吸系统是借助于泵以及抽吸孔阵列而实现的,所述抽吸孔以规则间距 分布在印刷板上且用于容纳将印刷的材料。
在我们关注的寻求用绝缘树脂完全覆盖钻孔的情况下,相同的抽吸系统 可适于保证树脂"落"到孔内。待解决的问题是,如果经钻孔的金属基底沉 积在平坦表面上,那么在另一端开放的钻孔变为被堵住,且由堵塞在其中的 空气施加的压力大于填充树脂的注射压力,因此树脂无法均匀地穿透进入钻 孔中。所提出的解决方案包括经由在金属基底搁置的表面上提供的小抽吸孔 吸出堵塞的空气。
然而,印刷机的板上抽吸点的习惯分布是规则的,因为其目的包括使没 有钻孔的材料板保持固定。因此,必须提供抽吸模板,其布置在机器的板上 方且与其分离,并具备与我们需要用填充树脂覆盖的金属基底钻孔对应而定 位的抽吸孔。以此方式,且通过金属基底与抽吸模板之间的正确相对定位, 保证了将填满树脂的所有钻孔获得必要的抽吸,以避免原本将阻止树脂"下 落"的压力。
抽吸孔将总是具有显著小于待填充的钻孔直径的直径,以便防止在金属 基底与抽吸模板之间引入树脂。在填充树脂的注射过程中,抽吸的强度以及 树脂的注射压力是获得所需质量的关键因素。两个参数与抽吸孔直径以及树 脂物理特性的组合取决于所制造电路的设计且必须通过反复实验方法来调 节。
一旦在金属基底上制成的钻孔已被树脂填满,那么就继续施加电介质, 其准许正确的粘附金属薄层,在所述金属薄层处将完成传导迹线的稍后设计, 其又保证所述两个金属部件之间的电绝缘。
在并入金属薄层的过程之后,获得构成严格意义上的板的组合件,在所 述板上形成传导迹线以使得在充分形成迹线后其将稍后准许在待组合的不同
5电子组件之间建立连接。
接下来可施加焊接掩模、识别墨水或新的传导墨水,以便完成所需印刷 电路的设计。
最后,对板进行模压,以便准许安装插入组件,应牢记,模必须具有小 于先前制成且填满绝缘树脂(如所描述)的初始钻孔的直径,且模必须在其 上完全位于中心并定位。以此方式,由于覆盖新的钻孔的壁的绝缘树脂,保 证了组合件的金属部件之间的正确绝缘。
为了补充以上描述,且旨在帮助更好地理解本发明的特征,将基于伴随 此说明书的一组平面图对优选实施例进行详细描述,且其中基于指向和非限 制地呈现以下图式
图1展示根据现有技术所生产的印刷电路板。
图2展示构成耗散元件的金属基底的横截面。
图3展示在钻孔阶段之后金属基底的横截面。
图4展示用绝缘树脂填充钻孔的阶段中涉及的不同元件的布置的横截面。
图5展示具有填满绝缘树脂的钻孔的金属基底板的横截面。
图6展示绝缘电介质的布置的横截面。
图7展示在施加金属薄层之后的组合件的横截面。
图8展示在施加抗化学侵蚀的墨水之后的组合件的横截面。
图9展示在化学侵蚀之后的组合件的横截面。
图IO展示在印刷焊接掩模之后的组合件的横截面。
图11展示用于插入组件的最终模的横截面。
在以上图中,参考标号指代以下部件和元件
1. 金属基底板
2. 钻孔
63.抽吸模板4.抽吸孔5.注射头6.注射孔7.绝缘树脂8.电介质9.金属薄层10.未受保护区域11.辅助墨水12.插入模13.抗蚀刻墨水
具体实施例方式
如图中可见,程序开始于金属基底(1),在其上将实施模压操作,从而
获得钻孔(2),其数量上和位置上足以用于稍后插入电路的电子组件。参见 图2和3。
接下来,将金属基底板(1)沉积在抽吸模板(3)上,所述抽吸模板(3) 具备与钻孔(2)对应地布置的适当抽吸孔(4)。具备具有与钻孔(2)相同 直径的注射孔(6)的印刷机的注射头(5)位于金属基底(1)上。参见图4。
接着在某一压力下将绝缘树脂(7)施加到组合件,同时经由抽吸孔(4) 从钻孔(2)抽空空气,直到钻孔(2)被填满,如图5可见。通过暴露于紫
外光而获得的丙烯酸酯聚合物有利地用作绝缘树脂(7),更特定来说是
ELECTRA公司的Durashield V42 Mono Filter。
以此方式,再次获得紧凑的区块,在其上施加介电层(8)。参看图6。 将金属薄层(9)沉积在所形成的组合件上,所述薄层构成电路的传导元
件。参见图7。
借助于施加抗蚀刻墨水(13)以及通过照相印刷和/或丝网印刷技术对其进行印刷(所属领域的技术人员众所周知的),使金属薄层(9)的特定区域 不受保护。参见图8。
在化学侵蚀(所属领域的技术人员众所周知的)之后,且一旦抗蚀刻墨
水(13)被消除,那么将留下界定的电路,其由金属薄层(9)所形成的传导 迹线组成,所述金属薄层(9)已在未受保护的区域(10)中被抗蚀刻墨水(13) 侵蚀。参见图9。
接下来,继续施加辅助墨水(11),例如可能是焊接掩模、识别墨水、传 导墨水等,其构成印刷电路板。参见图IO。
最终,如图ll所示,对组合件继续进行模压,从而获得具有小于对应钻 孔(2)的直径的插入模(12),因此其保持涂覆有绝缘树脂(7),这保证了 在金属基底(1)与插入组件的引脚之间无法存在任何电接触。参见图ll。
相信没有必要再进行任何更多的描述以使所属领域的任何技术人员可了 解本发明的范围以及从其得到的优点。出于相同原因,未详细描述印刷电路 制造中广泛已知的某些工艺。
权利要求
1. 一种使用适于插入非表面组件的高导热性基底材料制造印刷电路板的方法,其特征在于包括以下步骤-模压金属板(1)以便获得数量上和位置上足以用于插入非表面组件的钻孔(2);-将所述金属基底板(1)布置在抽吸模板(3)上,所述抽吸模板(3)具备与所述钻孔(2)对应地布置的抽吸孔(4);-把常规印刷机的注射头(5)下降到所述金属基底板(1)上并经由注射孔(6)注射绝缘树脂(7),同时所述钻孔(2)中的空气经由所述抽吸孔(4)排空;-将电介质层(8)敷用施加在上述步骤获得的组合件上;-沉积形成金属薄层(9);-应用抗蚀刻墨水(13)并使用常规技术根据设计印刷所述电路;-化学侵蚀未受所述抗蚀刻墨水(13)保护的区域(10)以便在所述金属薄层(9)上产生传导迹线;-以常规方式敷用施加例如焊接掩模的辅助墨水(11),-模压以上述方式获得的组合件,以便获得具有小于所述对应钻孔(2)的直径的插入模(12)。
2. 根据权利要求1所述的一种使用适于插入非表面组件的高导热性基 底材料制造印刷电路板的方法,其特征在于所述绝缘树脂(7)包括通过暴 露于紫外光而获得的一种丙烯酸酯聚合物。
全文摘要
本发明是使用适于插入非表面组件的高导热性基底材料制造印刷电路板的方法,包括以下基本步骤模压金属板(1)以便获得数量上和位置上足以用于插入非表面组件的钻孔(2),将所述金属基底板(1)布置在抽吸模板(3)上,所述抽吸模板(3)具备与所述钻孔(2)对应地布置的抽吸孔(4),使常规印刷机的注射头(5)下降到所述金属基底板(1)上并经由注射孔(6)注射绝缘树脂(7),同时经由所述抽吸孔(4)从所述钻孔(2)抽空空气,以及模压如此获得的组合件,以便获得具有小于所述对应初始钻孔(2)的直径的插入模(12)。
文档编号H05K3/02GK101466202SQ20081019063
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月17日 优先权日2007年12月17日
发明者阿若拉 胡安·龙格拉斯 申请人:欧瑟公司