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杭州pcb设计公司|压铜块PCB的设计

  • 发布时间:2022-08-08 14:46:28
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随着电子产品体积越来越小,印制电路板(PCB)的体积也不断的缩小,线路设计越来越密集化。由于元器件的功率密度提高,PCB的散热量过大,从而影响了元器件的使用寿命、老化甚至元器件失效等。此前某知名手机电池爆炸事件让设计者和制造商提高了警惕,手机内部要预留一定的空间,并且在手机散热上也要兼顾无线充电线圈充电时的散热问题。此事件再次证明,电子产品热管理的紧迫性。基于新一代信息技术、节能与新能源汽车、电力装备等领域的发展,散热问题的解决迫在眉睫。

 

目前解决PCB散热问题有很多途径,如密集散热孔设计、厚铜箔线路、金属基(芯)板结构、埋嵌铜块设计、铜基凸台设计、高导热材料等。直接在PCB内埋嵌金属铜块,是解决散热问题的有效途径之一。但现有制作工艺存在铜块与基板结合力不足、耐热性差、溢胶难清除、产品合格率低等问题,限制了埋嵌铜块PCB技术成果的应用和推广,因此现有技术有待进一步研究和提高。

 

针对“密、薄、平”的特点,信号传输功率越来越大,对信号完整性要求越来越高,而目前PCB市场上出现的主要为散热设计的铜基板、铝基板,但大铜块设计不能满足制作多层高频微波电路信号完整性的要求;而将尺寸设计好的铜块直接埋入板内则能很好地解决上述问题:

1)散热能力强,能解决PCB板可以解决功放管散热的问题;

2)适用于制作无线高频微波PCB,对信号传输影响小;

目前我司批量制作4,6层埋铜块板,最小铜块尺寸设计2mm X 2mm。

微波PCB散热问题一直是电子行业较为关注的问题之一,如何降低RF(射频)层介厚、减少铜箔表面粗糙度的同时,缩短散热路径和发热量,主要途径是通过技术提高微波基板导热系数、密集散热孔或局部镀厚铜或微波板材地层厚铜化、局部埋嵌散热铜块。立足于现有成熟微波板材,通常采用后两者设计方案。

叠层结构

埋嵌铜块PCB从压合叠层结构上可以概括为二大类:第一类是在FR4(环氧树脂)材料三层或以上多层板结构内埋嵌铜块(如图4);第二类是在FR4芯板与高频材料混压多层板结构内埋嵌铜块

在FR4芯板和半固化片的埋铜区域铣出埋铜槽,然后将铜块棕化后压合制作,使铜块与FR4芯板组合在一起。高频材料局部混压嵌埋铜块PCB的加工方法,首先是在内层芯板和半固化片埋铜块混压区域铣出埋铜槽、局部混压槽,然后叠合和热熔,铜块嵌入槽内,再进行压合,使铜块与FR4基板、高频基板混压在一起,实现散热功能。

埋嵌铜块制造工艺

(1)铜块与板(或混压区)的铣槽尺寸匹配性:铜块放置在铣槽中,铜块过松或过紧的影响压合填胶质量和结合力。

(2)铜块与板(或混压区)的平整度控制:压合时,铜块与FR-4芯板(或混压区)的平整度难以控制,需确保铜块与板的平整度控制在±0.075 mm以内。

(3)铜块上的残胶难以清除:压合时从铜块与板缝隙溢出的树脂流至铜块上的残胶难以清除,影响产品可靠性。

(4)铜块与板(或混压区)的可靠性:压合时铜块与FR-4芯板(或混压区)存在一定的高度差,容易导致铜块与板的连接处填胶不足、空洞、裂纹、分层等问题。

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