[实用新型]一种带液/汽相变传热基板的印刷电路板

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种提升纵向导热率及横向热扩散效率的印刷电路板及其制备方法，主要用于解决超高功率发光二极管(LED)应用过程中的散热问题。 

背景技术

LED目前已在照明领域得到广泛应用，单颗3W以上的LED普遍都会采用金属基印刷电路板(MCPCB)作为电路及散热基板。现有的MCPCB由于采用金属基板(一般为铜基板或铝基板)，导热率相比以前1W以下LED采用的普通FR4印刷电路板(PCB)有了较大的提升。然而，尽管铝基板甚至铜基板有很好的热导率，分别可达205W/mK和380W/mK，但由于电绝缘的需要以及制备工艺的限制，目前的MCPCB电路层和金属基板之间都有一层绝缘层。该绝缘层的导热率只有0.2～2.0W/mK左右，导致现有MCPCB的纵向导热率只有1～4W/mK，视采用绝缘层的材质。随着目前LED封装水平的不断提高，大尺寸芯片(Large-scale Chip)和多芯片(Multi Chip)封装越来越多，功耗越来越高，对载体基板提出了更高的散热要求，现有的MCPCB在应用中已经出现了诸多的问题，其中最主要的一个原因就是因为散热不充分导致LED失效。 

LED在使用中由于70～90％的能耗会被转化为热能，如不能及时将热量散发出去，将会导致LED节温过高，造成发光效率下降，降低LED寿命，严重时更可能直接烧毁芯片。LED由于封装结构的限制，前端为了透光一般采用高透光率的环氧树脂、塑料或者玻璃等材料，导热率均较低。特别是在使用塑料透镜或玻璃盖片封装时，为了保护LED晶片与封装基板直接的晶线，塑料透镜或玻璃盖片与LED晶片并没有直接接触而是预留一定的空隙，因此LED应用中，热量从前端散发的比例极少，90％以上的热量都需要以热传导的方式从LED封装基板背部经由电路板最后传至散热器。应用中，LED一般都需要焊装在电路板上供电，热量也需要穿透电路板才能到达其背面的散热器件。因此，LED的散热的好坏主要可从三个级别来考量：一是封装级散热主要取决于LED封装热阻的高低；二是板极散热主要取决于MCPCB的纵向导热能力及横向热扩散能力；三是系统级散热主要取决于整个外部散热系统的结构和布局。由于现有MCPCB的纵向导热率较低，已成为高功率LED整个散热路径的瓶颈，所以本实用新型主要集中于板级散热，解决现有金属基印刷电路板热阻过大的问题，通过采用液/汽相变传热装置基板，提升纵向导热率及横向热扩散效率。 

发明内容

本实用新型带液/汽相变传热基板的印刷电路板主要针对现有金属基印刷电路板纵向导热率仍较低的问题，在提升电路板传热效率方面主要采取了两项措施：一是通过打穿传统金属基印刷电路板热通路部分的瓶颈--绝缘层，填充导热性能良好的焊锡，较现有金属基印刷电路板可大大提升纵向导热率；二是采用了液/汽相变传热基板，通过基板封闭的工作液体的汽/液相变来传递热量，热阻极小，具有很高的导热能力，横向热扩散效率较传统金属基板得到几个数量级的提升。因此该带液/汽相变传热基板的印刷电路板与铜、铝等传统金属基电路板相比，由于纵向导热率和横向热扩散效率都得到新的突破，因此单位重量可多传递几个数量级的热量。