本发明属于印制电路板技术领域，具体涉及一种多层印制电路板的散热结构。
背景技术：
印制电路板(简称pcb)是电子元器件电气连接的提供者，按照电路板层数可分为单面板、双面板以及多层电路板。随着互联网信息的发展，pcb发展方向为小型化、高密度化，由于集成电路封装密度的增加，导致了互连线的高度集中，这使得多层电路板的使用成为必需。集成电路零件装载在电路板上，随着电路板设计层数越来越高，电路元件安装密度越来越大，使得pcb工作时产生的热量也越来越多，此外pcb大多处于相对封闭的工作环境，无论是外界进入的湿气还是高温产生的凝珠，使得长时间运转后pcb周遭为高温高湿环境，长时工作会使pcb材料内部出现离子电迁移、连接孔内铜层断裂、表面焊接点疲劳等现象，进而会造成电子产品电性能下降、噪声增大，改变了电路原有的特性甚至严重损坏。因此pcb尤其是多层印制电路板的散热问题一直以来都是电子行业较为关注的问题之一。
物体的散热主要有四种方式:辐射、传导、对流、蒸发，辐射、对流、蒸发等方式大多需借助外力，对于多层印制电路板而言，对于其内部导线、电子元件产生的热量散发贡献较小，故而提高多层pcb自身的导热系数更有效，进而提高热量传导效率，从而大大改善pcb自身的散热性能。
技术实现要素：
针对现有技术中的不足与难题，本发明旨在提供一种多层印制电路板的散热结构。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种多层印制电路板的散热结构，包括若干层芯板、连接两两芯板的半固化片、铜箔面，各层芯板、半固化片、铜箔面叠合形成多层印制电路板，多层印制电路板局部埋嵌导热块，并设置散热孔，散热孔将多层印制电路板上下贯穿；芯板包括基板，基板的上下表面均铺设一层导热金属颗粒和一层导热石墨薄膜，采用磁控溅射法或金属辅助化学腐蚀法在基板的上下表面制备一层导热金属颗粒，接着将压制成靶材的导热石墨粉末通过物理气相沉积法涂覆在基板的上下表面形成一层导热石墨薄膜；散热孔分为导通孔和散热过孔，导通孔包括用于印制导线连通的圆孔、环绕设置在圆孔外沿的若干组齿孔，散热过孔内填充导热介质。
进一步地，导通孔的孔壁设有铜镀层；导热块采用铜块或铝块。
进一步地，导热金属颗粒采用铜或铝或锡颗粒。
进一步地，导热金属颗粒的粒径为10～500μm。
进一步地，导热石墨薄膜的厚度大于导热金属颗粒粒径的2倍。
进一步地，导热介质由纤维状碳粉或鳞片状高导热碳粉与导热粘结剂混合而成。
进一步地，基板制备时增强材料中混入无机复合材料，无机复合材料包括无机导热填料和无机阻燃填料，无机复合材料中无机导热填料的体积分数为40～80％。
与现有技术相比，本发明有益效果包括：
(1)本发明通过导热块、导通孔和散热过孔加速纵向面的热传导，结合多层复合结构的芯板实现横向面的热传导，有效提高多层pcb自身的导热系数，进而提高热量传导效率，从而大大改善pcb自身的散热性能。
(2)本发明芯板形成多层复合结构，其上下表面均铺设一层导热金属颗粒层和导热石墨薄膜层，在强化导热性同时可保证其结构一致性、均匀性，使得芯板水平方向的表征导热系数大大增加。
附图说明
图1为本发明的纵切面的结构示意图。
图2为本发明中芯板的纵切面结构示意图。
图3为本发明中导通孔的俯视结构示意图
图示说明：1-芯板，101-基板，102-导热金属颗粒，103-导热石墨薄膜，2-半固化片，3-铜箔面，4-导热块，5-导通孔，501-圆孔，502-齿孔，6-散热孔。
在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体地连接；可以是机械连接、电连接；可以是直接相连、中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步地说明。
如图1和图2所示，一种多层印制电路板的散热结构，包括若干层芯板1、连接两两芯板1的半固化片2、铜箔面3，各层芯板1、半固化片2、铜箔面3形成多层印制电路板，铜箔面3设置在芯板1表面，根据实际多层印制电路板的用途设置，有的pcb的铜箔面设置在最外层的芯板1表面，有的单层芯板1两表面也设置铜箔面3，多层印制电路板具体的制备方法采用本领域的工艺即可，在此不赘述。
在纵向层面，多层印制电路板局部埋嵌导热块4，并设置散热孔。埋嵌导热块4是将高导热性的散热金属块通过无源器件埋嵌的方式集成在多层pcb某一局部区域进而实现散热，而散热孔将多层印制电路板上下贯穿，其通过打通纵向面加速热量传导。
导热块4采用铜块或铝块，芯板1、半固化片2上进行开槽，将导热块4嵌入槽内，经过填胶、熔合、叠板、高温压合等工序使得导热块4与芯板1、半固化片2紧密粘合在一起。
散热孔分为导通孔5和散热过孔6，导通孔5属于“兼职类”散热孔，其本职是连通各层之间的印制导线，兼具纵向各层的导热功能，导通孔5的尺寸和位置根据导线需求而定；散热过孔6是“全职类”散热孔，其是为了散热而专门打通的通孔。在具体实施中，散热过孔6的位置、尺寸均应注意避免影响走线、埋嵌导热块的位置。
由于使用时导通孔5必然会有导线穿过，除了多层印制电路板自身产生的热量，印制导线工作时也会产生热量，为了提高其导热功能，导通孔5的孔壁内设有铜镀层，如图3所示，导通孔5包括用于印制导线连通的圆孔501、环绕设置在圆孔501外沿的若干组齿孔502，齿孔502在不影响印制导线走线的同时增加导通孔5的表面积，进而间接增加散热性能。
散热过孔6的截面形状不固定，可以为圆孔、方孔、不规则孔等任意形状，为了增加散热效率，散热过孔6内填充导热介质，导热介质采用便于填充且具有导热功能的介质材料，如纤维状碳粉、鳞片状高导热碳粉等混合导热硅胶、导热膏等粘结剂后填充至散热过孔6内。纤维状碳粉、鳞片状高导热碳粉均为高导热系数的纳米级粉体，其导热系数远远高于铜铝等金属，如纤维状碳粉最高可以达到700w/mk，同时具有良好的机械性能、导电性能和优异的导热及辐射散热能力。
根据pcb总散热系数方程式
在横向层面，提高芯板自身的导热系数可有效强化散热性能，本发明中的芯板1包括基板101，基板101的上下表面均铺设一层导热金属颗粒102和一层导热石墨薄膜103，首先采用磁控溅射法或金属辅助化学腐蚀法在基板101的上下表面制备一层导热金属颗粒102；接着将压制成靶材的导热石墨粉末通过物理气相沉积法涂覆在基板101的上下表面形成一层导热石墨薄膜103。
导热金属颗粒102采用铜或铝或锡颗粒，其导热系数大且成本低；导热金属颗粒102的粒径为10～500μm，微米级别的金属颗粒既保持了高导热性，又减少了重量，同时更加均匀。
导热石墨薄膜103中原材料为石墨散热片制成的粉末，其具有独特的晶粒取向，沿两个方向均匀导热，其具有高导热系数(在水平方向高达1500w/m·k)，且重量轻、热阻低，导热石墨薄膜103的厚度大于导热金属颗粒102粒径的2倍，一方面覆盖住导热金属颗粒102，另一方面拥有足够的涂覆面以保持水平方向的导热。
芯板1形成多层复合结构，在强化导热性同时可保证其结构一致性、均匀性，使得芯板1水平方向的表征导热系数大大增加。
以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
1.一种多层印制电路板的散热结构，其特征在于：包括若干层芯板(1)、连接两两所述芯板(1)的半固化片(2)、铜箔面(3)，各层所述芯板(1)、所述半固化片(2)、所述铜箔面(3)叠合形成多层印制电路板，所述多层印制电路板局部埋嵌导热块(4)，并设置散热孔，所述散热孔将所述多层印制电路板上下贯穿；所述芯板(1)包括基板(101)，采用磁控溅射法或金属辅助化学腐蚀法在所述基板(101)的上下表面制备一层导热金属颗粒(102)，接着将压制成靶材的导热石墨粉末通过物理气相沉积法涂覆在所述基板(101)的上下表面形成一层导热石墨薄膜(103)，使得所述基板(101)的上下表面均铺设一层所述导热金属颗粒(102)和一层所述导热石墨薄膜(103)；所述散热孔分为导通孔(5)和散热过孔(6)，所述导通孔(5)包括圆孔(501)、环绕设置在所述圆孔(501)外沿的若干组齿孔(502)，所述散热过孔(6)内填充导热介质。
2.根据权利要求1所述的一种多层印制电路板的散热结构，其特征在于：所述导通孔(5)的孔壁设有铜镀层；所述导热块(4)采用铜块或铝块。
3.根据权利要求1所述的一种多层印制电路板的散热结构，其特征在于：所述导热金属颗粒(102)采用铜或铝或锡颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种多层印制电路板的散热结构，其特征在于：所述导热金属颗粒(102)的粒径为10～500μm。
5.根据权利要求1所述的一种多层印制电路板的散热结构，其特征在于：所述导热石墨薄膜(103)的厚度大于所述导热金属颗粒(102)粒径的2倍。
6.根据权利要求1所述的一种多层印制电路板的散热结构，其特征在于：所述导热介质由纤维状碳粉或鳞片状高导热碳粉与导热粘结剂混合而成。
7.根据权利要求1所述的一种多层印制电路板的散热结构，其特征在于：所述基板(101)制备时增强材料中混入无机复合材料，所述无机复合材料包括无机导热填料和无机阻燃填料，所述无机复合材料中所述无机导热填料的体积分数为40～80％。
技术总结