一種具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板，包括多層的印刷電路基板、鑲嵌在所述印刷電路基板上的熱管模組，所述熱管模組包括熱沉、熱盤和內(nèi)設(shè)吸液芯的熱管，所述熱管的冷凝段和蒸發(fā)段分別與所述熱沉、熱盤相連接。本發(fā)明專利技術(shù)還公開了一種具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板的制造方法。本發(fā)明專利技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕巧，散熱效果明顯，穩(wěn)定性高，傳熱無(wú)需外部驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)于熱流密度較高的CPU散熱問(wèn)題具有優(yōu)越的散熱效果，在5G通信的發(fā)展具有積極意義和很好的價(jià)值，同時(shí)，制造工藝簡(jiǎn)單，能夠適用于大批量生產(chǎn)制造。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板及其制造方法
本專利技術(shù)涉及微電子電路散熱
，特別是涉及一種具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板及其制造方法。
技術(shù)介紹
為了確保PCB上元器件的工作可靠性和壽命，必須對(duì)元器件進(jìn)行有效的散熱，以確保元器件工作溫度不會(huì)超過(guò)其許可溫度。目前PCB的散熱主要通過(guò)一下兩種方式實(shí)現(xiàn)，一種是如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201521115555.7的中國(guó)專利《一種散熱型PCB板》和申請(qǐng)?zhí)枮镃N201611040364.8的中國(guó)專利技術(shù)《一種具有良好散熱性能的印刷電路板》那樣優(yōu)化PCB上元器件的布局，將發(fā)熱元件與其他器件尤其是對(duì)溫度敏感器件區(qū)分布置，或者發(fā)熱元件分隔錯(cuò)開排布，預(yù)留空氣散熱通道，來(lái)實(shí)現(xiàn)降溫的目的；另一種是采用導(dǎo)熱系數(shù)較高的材料作為PCB基材以提高PCB自身散熱能力。這兩種散熱方式的散熱系數(shù)低，均是針對(duì)元器件發(fā)熱功率不高的PCB或元器件熱流密度不大的PCB。然而，隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，芯片的封裝體積越來(lái)越小，處理能力卻越來(lái)越強(qiáng)，隨之而來(lái)的是芯片的熱流密度越來(lái)越大，甚至達(dá)到了幾十到上百W/cm2，此時(shí)，封裝有高熱流密度元器件的PCB散熱依賴傳統(tǒng)散熱方式難以解決，會(huì)造成PCB局部溫升過(guò)高，直接影響板上元器件的正常工作和壽命。熱管作為一種相變傳熱元件，熱響應(yīng)速度快；導(dǎo)熱系數(shù)高，一般為幾千到幾萬(wàn)W/(m·℃)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)有金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)；自驅(qū)動(dòng)傳熱，無(wú)需額外能量；因此，熱管散熱技術(shù)應(yīng)用在PCB散熱上，能有效解決PCB上高熱流密度元器件的散熱難題。申請(qǐng)?zhí)枮?01610351651.4的中國(guó)專利專利技術(shù)了《一種在印刷電路板內(nèi)制造熱管的方法》，該專利是將整個(gè)PCB制造成類似熱管的結(jié)構(gòu)，但熱管制造需要經(jīng)過(guò)吸液芯的燒結(jié)、注液、真空、定長(zhǎng)、密封等工藝，因此該專利實(shí)際實(shí)施難度巨大，而且受限于PCB的形狀尺寸，導(dǎo)致產(chǎn)品適應(yīng)性非常弱，難以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提出一種散熱高效，反應(yīng)迅速的具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板。本專利技術(shù)的目的之二在于克服現(xiàn)有的技術(shù)缺點(diǎn)和不足，提出一種制造工藝簡(jiǎn)單，制造成本較低，生產(chǎn)效率較高的具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板的制造方法。為達(dá)到上述目的之一，本專利技術(shù)通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板，包括多層的印刷電路基板、鑲嵌在所述印刷電路基板上的熱管模組，所述熱管模組包括熱沉、熱盤和內(nèi)設(shè)吸液芯的熱管，所述熱管的冷凝段和蒸發(fā)段分別與所述熱沉、熱盤相連接。進(jìn)一步地，所述的印刷電路基板中部設(shè)置有矩形鏤空槽，所述熱管模組完全鑲嵌于所述鏤空槽內(nèi)。進(jìn)一步地，所述熱沉、熱盤緊密鑲嵌在鏤空槽中僅上表面外露，所述熱管的絕熱段裸露在鏤空槽的空隙中。進(jìn)一步地，所述熱管模組的熱沉和熱盤均鑲嵌在印刷電路基板中，所述熱管的絕熱段裸露在外界空氣中并分布在印刷電路板一側(cè)外部。進(jìn)一步地，所述熱管為一根以上，各熱管整體呈“凹”字形狀平行設(shè)置，每根熱管的蒸發(fā)段和冷凝段以圓角過(guò)渡折彎90°。進(jìn)一步地，所述的吸液芯為雙層銅絲網(wǎng)燒結(jié)而成的雙層銅絲網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)或泡沫銅和銅絲網(wǎng)燒結(jié)而成的泡沫銅絲網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述熱沉上設(shè)置有用于裝配熱管冷凝段的熱沉通孔，所述熱盤上設(shè)置有用于裝配熱管蒸發(fā)段的熱盤通孔，裝配后通過(guò)焊接牢固結(jié)合。為達(dá)到上述目的之二，本專利技術(shù)通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種如所述具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板的制造方法，包括步驟：步驟1、熱管的制造，包括：(1)銅管與中心棒的預(yù)處理：剪切并清洗銅管和中心棒，去除中心棒和銅管表面的油污，再將銅管材和中心棒烘干處理；將烘干后的中心棒進(jìn)行熱處理，避免銅管與中心棒在后續(xù)燒結(jié)工藝中發(fā)生黏結(jié)現(xiàn)象，提高中心棒的使用壽命；(2)吸液芯的制備：通過(guò)燒結(jié)處理得到吸液芯，然后將該吸液芯剪切成條狀備用；(3)先將條狀的吸液芯穿入銅管，再將中心棒插入銅管，使吸液芯緊貼銅管內(nèi)壁，然后進(jìn)行燒結(jié)處理；(4)將中心棒拔出，對(duì)銅管的尾部進(jìn)行焊接封口，然后對(duì)銅管進(jìn)行退火處理；(5)依序?qū)︺~管進(jìn)行工質(zhì)灌注、抽真空、二除定長(zhǎng)、頭部焊接封口處理；(6)熱管后續(xù)處理，包括檢測(cè)、表面處理；步驟2、熱管模組的制造，包括：(1)通過(guò)機(jī)加工分別得到熱盤和熱沉，熱盤和熱沉分別各加工熱盤通孔和熱沉通孔；(2)將熱管的蒸發(fā)段與熱盤的熱盤通孔進(jìn)行軸孔配合，再用焊接工藝將熱管和熱盤結(jié)合；將熱管的冷凝段和熱沉的熱沉通孔進(jìn)行軸孔配合，再用焊接工藝將熱管和熱沉結(jié)合；步驟3、印刷電路板的制造，包括：(1)通過(guò)印刷電路工藝得到印刷電路基板的內(nèi)層基板和外層基板，通過(guò)機(jī)加工得到鑼帶；(2)將內(nèi)層基板、外層基板、鑼帶以及熱管模組在高溫高壓條件下進(jìn)行壓合工藝處理，使其結(jié)合成整體；(3)通過(guò)機(jī)加工將鑼帶取下，露出熱管模組。一種如所述具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板的制造方法，包括步驟：步驟1、熱管的制造，包括：(1)銅管與中心棒的預(yù)處理：剪切并清洗銅管和中心棒，去除中心棒和銅管表面的油污，再將銅管材和中心棒烘干處理；將烘干后的中心棒進(jìn)行熱處理，避免銅管與中心棒在后續(xù)燒結(jié)工藝中發(fā)生黏結(jié)現(xiàn)象，提高中心棒的使用壽命；(2)吸液芯的制備：通過(guò)燒結(jié)處理得到吸液芯，然后將該吸液芯剪切成條狀備用；(3)先將條狀的吸液芯穿入銅管，再將中心棒插入銅管，使吸液芯緊貼銅管內(nèi)壁，然后進(jìn)行燒結(jié)處理；(4)將中心棒拔出，對(duì)銅管的尾部進(jìn)行焊接封口，然后對(duì)銅管進(jìn)行退火處理；(5)依序?qū)︺~管進(jìn)行工質(zhì)灌注、抽真空、二除定長(zhǎng)、頭部焊接封口處理；(6)熱管后處理，包括將熱管的蒸發(fā)段和冷凝段進(jìn)行折彎90°，再進(jìn)行檢測(cè)、表面處理；步驟2、熱管模組的制造，包括：(1)通過(guò)機(jī)加工分別得到熱盤和熱沉，熱盤和熱沉分別各加工若干熱盤通孔和熱沉通孔；(2)將熱管的蒸發(fā)段與熱盤的熱盤通孔進(jìn)行軸孔配合，再用焊接工藝將熱管和熱盤結(jié)合；將熱管的冷凝段和熱沉的熱沉通孔進(jìn)行軸孔配合，再用焊接工藝將熱管和熱沉結(jié)合；步驟3、印刷電路板的制造，包括：(1)通過(guò)印刷電路工藝得到印刷電路基板的內(nèi)層基板和外層基板，通過(guò)機(jī)加工得到鑼帶；(2)將內(nèi)層基板、外層基板、鑼帶以及熱管模組在高溫高壓條件下進(jìn)行壓合工藝處理，使其結(jié)合成整體；(3)通過(guò)機(jī)加工將鑼帶取下，露出熱管模組。進(jìn)一步地，所述吸液芯的制備的步驟具體為：清洗銅絲網(wǎng)，去除銅絲網(wǎng)表面的油污；用兩塊石墨塊將兩層銅絲網(wǎng)壓合，并進(jìn)行燒結(jié)處理，使兩層銅絲網(wǎng)燒結(jié)成復(fù)合雙層銅絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)的吸液芯；最后將該吸液芯剪切成條狀；或者清洗銅絲網(wǎng)，去除銅絲網(wǎng)表面的油污；用兩塊石墨塊將一層銅絲網(wǎng)和一層泡沫銅壓合，并進(jìn)行燒結(jié)處理，使一層銅絲網(wǎng)和一層泡沫銅燒結(jié)成泡沫銅絲網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)的吸液芯；最后將該吸液芯剪切成條狀。相比現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)的有益效果如下：(1)本專利技術(shù)的一種具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板，由于熱管的導(dǎo)熱系數(shù)比金屬和石墨材料高，當(dāng)CPU工作溫度升高時(shí)，熱管能快速響應(yīng)并熱量將擴(kuò)散分布到熱管模組的其他部位，CPU的溫度迅速降低。(2)本專利技術(shù)的一種具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板，有兩種情況，一種情況是熱管模組完全嵌入印刷電路板中，該情況用于尺寸較小、熱流密度較小的印刷電路板。另一種情況是熱管模組的熱盤和熱沉嵌入印刷電路板中，熱管的絕熱段裸露在印刷電路板外面，該情況用于尺寸較大、熱流密度較大的印刷電路板，這種情況可以提高印刷電路板的空間使用率。(3)本專利技術(shù)的一種具有熱管散本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板，包括多層的印刷電路基板(15)、鑲嵌在所述印刷電路基板(15)上的熱管模組，所述熱管模組包括熱沉(2)、熱盤(3)和內(nèi)設(shè)吸液芯(10)的熱管(1)，所述熱管(1)的冷凝段(12)和蒸發(fā)段(11)分別與所述熱沉(2)、熱盤(3)相連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板，包括多層的印刷電路基板(15)、鑲嵌在所述印刷電路基板(15)上的熱管模組，所述熱管模組包括熱沉(2)、熱盤(3)和內(nèi)設(shè)吸液芯(10)的熱管(1)，所述熱管(1)的冷凝段(12)和蒸發(fā)段(11)分別與所述熱沉(2)、熱盤(3)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板，其特征在于：所述的印刷電路基板(15)中部設(shè)置有矩形鏤空槽(7)，所述熱管模組完全鑲嵌于所述鏤空槽(7)內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板，其特征在于：所述熱沉(2)、熱盤(3)緊密鑲嵌在鏤空槽(7)中僅上表面外露，所述熱管(1)的絕熱段(6)裸露在鏤空槽(7)的空隙中。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板，其特征在于：所述熱管模組的熱沉(2)和熱盤(3)均鑲嵌在印刷電路基板(15)中，所述熱管(1)的絕熱段(6)裸露在外界空氣中并分布在印刷電路板一側(cè)外部。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板，其特征在于：所述熱管(1)為一根以上，各熱管整體呈“凹”字形狀平行設(shè)置，每根熱管(1)的蒸發(fā)段(11)和冷凝段(12)以圓角過(guò)渡折彎(90)°。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板，其特征在于：所述的吸液芯為雙層銅絲網(wǎng)燒結(jié)而成的雙層銅絲網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)(101)或泡沫銅和銅絲網(wǎng)燒結(jié)而成的泡沫銅絲網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)(102)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板，其特征在于：所述熱沉(2)上設(shè)置有用于裝配熱管(1)冷凝段(12)的熱沉通孔(4)，所述熱盤(3)上設(shè)置有用于裝配熱管(1)蒸發(fā)段(11)的熱盤通孔(5)，裝配后通過(guò)焊接牢固結(jié)合。8.一種如權(quán)利要求1~3、6~7中任一項(xiàng)所述具有熱管散熱結(jié)構(gòu)的印刷電路板的制造方法，其特征在于，包括步驟：步驟(1)、熱管的制造，包括：(1)銅管與中心棒(13)的預(yù)處理：剪切并清洗銅管和中心棒(13)，去除中心棒(13)和銅管表面的油污，再將銅管材和中心棒(13)烘干處理；將烘干后的中心棒(13)進(jìn)行熱處理，避免銅管與中心棒(13)在后續(xù)燒結(jié)工藝中發(fā)生黏結(jié)現(xiàn)象，提高中心棒(13)的使用壽命；(2)吸液芯(10)的制備：通過(guò)燒結(jié)處理得到吸液芯(10)，然后將該吸液芯(10)剪切成條狀備用；(3)先將條狀的吸液芯(10)穿入銅管，再將中心棒(13)插入銅管，使吸液芯(10)緊貼銅管內(nèi)壁，然后進(jìn)行燒結(jié)處理；(4)將中心棒(13)拔出，對(duì)銅管的尾部進(jìn)行焊接封口，然后對(duì)銅管進(jìn)行退火處理；(5)依序?qū)︺~管進(jìn)行工質(zhì)灌注、抽真空、二除定長(zhǎng)、頭部焊接封口處理；(6)熱管后續(xù)處理，包括檢測(cè)、表面處理；步驟2、熱管模組的制造，包括：(1)通過(guò)機(jī)加工分別得到熱盤(3)和熱沉(2)，熱盤(3)和熱沉(2)分別各加工熱盤通孔(5)和熱沉通孔(4)；(2)將熱管(1)的蒸發(fā)段(11)與熱盤(3)的熱盤通孔(5)進(jìn)行軸孔配合，再用焊接工藝將熱管(1)和熱盤(3)結(jié)合；將熱...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李勇，謝培達(dá)，周文杰，何柏林，黃光文，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，廣東新創(chuàng)意科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東,44