[发明专利]一种具有热管散热结构的印刷电路板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子电路散热技术领域，特别是涉及一种具有热管散热结构的印刷电路板及其制造方法。

背景技术

为了确保PCB上元器件的工作可靠性和寿命，必须对元器件进行有效的散热，以确保元器件工作温度不会超过其许可温度。目前PCB的散热主要通过一下两种方式实现，一种是如申请号为CN201521115555.7的中国专利《一种散热型PCB板》和申请号为CN201611040364.8的中国发明《一种具有良好散热性能 的印刷电路板》那样优化PCB上元器件的布局，将发热元件与其他器件尤其是对温度敏感器件区分布置，或者发热元件分隔错开排布，预留空气散热通道，来实现降温的目的；另一种是采用导热系数较高的材料作为PCB基材以提高PCB自身散热能力。这两种散热方式的散热系数低，均是针对元器件发热功率不高的PCB或元器件热流密度不大的PCB。然而，随着信息技术的高速发展，芯片的封装体积越来越小，处理能力却越来越强，随之而来的是芯片的热流密度越来越大，甚至达到了几十到上百W/cm²，此时，封装有高热流密度元器件的PCB散热依赖传统散热方式难以解决，会造成PCB局部温升过高，直接影响板上元器件的正常工作和寿命。

热管作为一种相变传热元件，热响应速度快；导热系数高，一般为几千到几万W/(m·℃)，远远超过现有金属材料的导热系数；自驱动传热，无需额外能量；因此，热管散热技术应用在PCB散热上，能有效解决PCB上高热流密度元器件的散热难题。

申请号为201610351651.4的中国专利发明了《一种在印刷电路板内制造热管的方法》，该专利是将整个PCB制造成类似热管的结构，但热管制造需要经过吸液芯的烧结、注液、真空、定长、密封等工艺，因此该专利实际实施难度巨大，而且受限于PCB的形状尺寸，导致产品适应性非常弱，难以实现量产。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术的缺点和不足，提出一种散热高效，反应迅速的具有热管散热结构的印刷电路板。

本发明的目的之二在于克服现有的技术缺点和不足，提出一种制造工艺简单，制造成本较低，生产效率较高的具有热管散热结构的印刷电路板的制造方法。

为达到上述目的之一，本发明通过以下技术方案来实现：

一种具有热管散热结构的印刷电路板，包括多层的印刷电路基板、镶嵌在所述印刷电路基板上的热管模组，所述热管模组包括热沉、热盘和内设吸液芯的热管，所述热管的冷凝段和蒸发段分别与所述热沉、热盘相连接。

进一步地，所述的印刷电路基板中部设置有矩形镂空槽，所述热管模组完全镶嵌于所述镂空槽内。

进一步地，所述热沉、热盘紧密镶嵌在镂空槽中仅上表面外露，所述热管的绝热段裸露在镂空槽的空隙中。

进一步地，所述热管模组的热沉和热盘均镶嵌在印刷电路基板中，所述热管的绝热段裸露在外界空气中并分布在印刷电路板一侧外部。

进一步地，所述热管为一根以上，各热管整体呈“凹”字形状平行设置，每根热管的蒸发段和冷凝段以圆角过渡折弯90°。

进一步地，所述的吸液芯为双层铜丝网烧结而成的双层铜丝网复合结构或泡沫铜和铜丝网烧结而成的泡沫铜丝网复合结构。

进一步地，所述热沉上设置有用于装配热管冷凝段的热沉通孔，所述热盘上设置有用于装配热管蒸发段的热盘通孔，装配后通过焊接牢固结合。

为达到上述目的之二，本发明通过以下技术方案实现：

一种如所述具有热管散热结构的印刷电路板的制造方法，包括步骤：

步骤1、热管的制造，包括：

(1)铜管与中心棒的预处理：剪切并清洗铜管和中心棒，去除中心棒和铜管表面的油污，再将铜管材和中心棒烘干处理；将烘干后的中心棒进行热处理，避免铜管与中心棒在后续烧结工艺中发生黏结现象，提高中心棒的使用寿命；

(2)吸液芯的制备：通过烧结处理得到吸液芯，然后将该吸液芯剪切成条状备用；

(3)先将条状的吸液芯穿入铜管，再将中心棒插入铜管，使吸液芯紧贴铜管内壁，然后进行烧结处理；

(4)将中心棒拔出，对铜管的尾部进行焊接封口，然后对铜管进行退火处理；

(5)依序对铜管进行工质灌注、抽真空、二除定长、头部焊接封口处理；

(6)热管后续处理，包括检测、表面处理；

步骤2、热管模组的制造，包括：

(1)通过机加工分别得到热盘和热沉，热盘和热沉分别各加工热盘通孔和热沉通孔；