Термокомпенсированная теплопроводная многослойная плата и способ ее изготовления Советский патент 1991 года по МПК H05K7/20 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при изготовлении термокомпенсирован- ных теплопроводных плат.

Цель изобретения - повышение надежности и технологичности конструкции,

На фиг. 1 изображено теплопроводное основание; на фиг. 2- термоком- пенсированная теплопроводная многослойная плата перед формованием ко- лонок из теплопроводного материала, разрез; на фиг. 3 - то же, общий вид.

Способ осуществляют следующим образом.

К пластине 1 из материала с низким термическим коэффициентом линейного расширения (TKJIP) с двух сторон присоединяют термокомпенсированной сваркой, прессованием или другим методом

листы 2 металле с высокой теплопроводностью, после чего в них формуют поперечные 3 и продольные 4 пазы шириной 0,3-2,0 мм. Шаг поперечных пазов зависит от размера платы и плотности монтажа и может быть равен 20 - 40 мм, желательно, чтобы контактные плошадки микросхем находились по (разные стороны от разделительных пазов, Продольные пазы 4 для сохранения максимальной теплопроводности в поперечном направлении выполняют в минимальном количестве. Для плат размером до 170 х 200 мм достаточно одного продольного паза. Чтобы устранить некоторое рассогласование, в теплопроводном основании, выполняющем функцию термокомпенсирукхцей прокладки механи- 1 ческих напряжений, возникающих при изменениях температуры из-за разного

ю

СО

N3

шага продольных и поперечных пазов, направление проката для материала с низким ТКЛР берут вдоль поперечных пазов, а материала с высокой тепло- проводностью - вдоль продольных пазов Формование разделительных пазов 3 и 4 в слоях металла с высокой теплопроводностью резко снижает нагрузку на пластину 1 при изменениях температуры и позволяет увеличить толщину теплопроводного металла .и, следовательно, эффективность теплоотвода3 при этом пазы практически не мешают отводу тепла, поскольку градиент передачи теп- ла от носителей кристаллов (НК) к радиаторам направлен перпендикулярно к теплоотводящим ребрам 5 (фиг. 1).

По схеме типового технологического процесса изготавливают многослойну печатную плату (МШ) толщиной 0}4 - 1,5 мм с предварительно сформированными отверстиями 6 в местах расположения НК и собирают пакет по базовым отверстиям 7 такэ как показано на фиг. 29 где 8 9 МПЩ 1,2 - слои термокомпенсирующего теплопроводного основанияj 10 - пленочный теплопроводный клей, после чего пакет прессуют при высокой температуре и давлении,. Теплопроводный клей 10 заполняет отверстия 6 и пазы 3 и 4, одновременно соединяя термокомпенсирующее теплопроводное основание с МПП, образуя в отверстиях 6 тетщоотводящие колонки 11, способствующие интенсивному отводу тепла от НК 12 (фиг 3) через металл с высокой теплопроводностью 2 и тепло отводящие ребра 5 на сребренные стенки блока 13

Пример, Изготавливают восьми- слойную теплопроводную термокомпенси- рованную плату размером 170 х 200 мм с монтажем элементной базы на поверхность платы. Собирают пакет из листов анодированного алюминия толщиной 0,3 мм, инвара 0,3 мм, препрега СТП-4 в последовательностиj алюминиевая пластина - препрег - инвар - препрег алюминиевая пластина. Пакет прессуют согласно типовому технологическому процессу прессования МШ15 после чего с двух сторон заготовки фрезеруют по восемь поперечных с шагом 20 мм пазов

РДОЛЬ КОРОТКОЙ СТОРОНЫ ЗаГОТОВКИ И ПО

Одному продольному пазу по центру заготовки. Две четырехслойиые платы, изготовленные по типовой технологии с предварительно сформованными отверс

- Q S

/о 5 0

45

с

5

0

0

тиями диаметром 3 мм, пленочный теплопроводный клей и термокомпенсирующую теплопроводную прокладку совмещают по базовым отверстиям и собирают так, как показано на фиг,2, Собранный пакет прессуют при температуре 120 и давлении 0,9-1,5 кг/см в результате чего теплопроводный клей вначале размягчается к заполняет переходные отверстия, отверстия под теплоотзодящие столбики в МПП и разгрузочные пазы в термокомпенсирующей теплопроводной прокладке, образуя под МПП герметичный объем с малым тепловым сопротивлением и непосредственным отводом тепла от НК, а затем под воздействием высокой температуры связующее теплопроводного клея полимеризуется и прочно соединяет заготовки друг с другом. Бремя полимеризации 6 ч. Ширина разгрузочных пазов термокомпенсирующей теплопроводной прокладки 9,6 мм, глубина 0,3 мм. Слои МПП с двух сторон прокладки соединяют с помощью гибкого кабеля.

При изготовлении платы были использованы следующие материалы: стеклоткань прокладочная СТП-4 ТУ 16-503. 2Т5-81$ стеклотекстолит СТФ-2,0,23 ТУ 16-503,161-83; клей пленочньй теплопроводный ТПК-69 АУЭО 028021 ТУ-ПУ& сплав АМГ-6,0,3; лента 29НК-МГ-0,0,2х хЮО ГОСТ 14080-78.

Использавание изобретения позволяет значительно снизить трудоемкость изготовления теплопроводных термо- компенсированных плат за счет исключения операции установки теплоотводя- щнх столбиков, повысить их надежность за счет снижения механических напряжений в термокомпенсаторе и улучшить отвод тепла от носителей кристаллов.

Формула изобретения

1« Термокомпенсированная теплопроводная многослойная плата, содержащая теплопроводное термокомпенсирующее основание, выполненное в виде пластины из металла, на противоположных поверхностях которой размещены жестко соединенные с ней слои металла с одинаковыми термическими коэффициентами линейного расширения, величина которых больше величины термического коэффициента линейного расширения металла пластины, ра-сположенные на противоположных поверхностях теплопроводного термокомпенсирующего основания и герметично соединенные с ними посредством слоя теплопроводного герме- гика между.ними, многослойные печатные платы со сквозными отверстиями, в которых размещены колонки из теплопроводного материала заподлицо с поверхностями многослойных печатных плат и с обеспечением теплового контакта их со слоями металла теплопроводного термокомпенсирующего основания, и эле- ктрорадиоэлемекты, установленные на колонках многослойных печатных плат с обеспечением теплового контакта с колонками, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и технологичности конструкции, в слоях металла теплопроводного термокомпенсирующего основания выполнены взаимопересекающиеся продольные и поперечные открытые в сторону многослойных печатных плат пазы, глубина которых не менее 0,75 толщины слоев металла, которые заполнены теплопроводным компаундом, а в качестве теплопроводного герметика и теплопроводного материала колонок многослойных печатных плат использован теплопроводный компаунд пака, формирование колонок из теплопроводного материала в сквозных отверстиях многослойных печатных плат и установку на колонках многослойных печатных плат электрорадиоэлементов, о т - личающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения нологии, после нанесения слоев металла на пластину из металла, термический коэффициент линейного расширения которого меньше термических коэффициентов линейного расширения слоев металла, в слоях металла с большими термическими коэффициентами линейного расширения выполняют взаимопересекающиеся продольные и поперечные открытые во внешнюю сторону пазы, глубина которых не менее 0,75 толщины этих

слоев металла, затем на слои металла с большими термическими коэффициентами линейного расширения с пазами устанавливают многослойные печатные платы со сквозными отверстиями,в качестве теплопроводного герметика и теплопроводного материала колонок используют один и тот же теплопроводный ком-, паунд, а нанесение слоев теплопроводного герметика на внешние поверх

Изобретение относится к радиоэлектронике. Цель изобретения - повышение надежности и технологичности конструкции термокомпенсированной теплопроводной многослойной платы. После нанесения слоев металла на пластину в них выполняют взаимопересекающиеся продольные и поперечные открытые во внешнюю сторону пазы, глубина которых не менее 0,75 толщины тих слоев металла. На них устанавливают многослойные печатные платы со сквозными отверстиями. Путем одновременного заполнения сквозных отверстии многослойных печатных плат и продольных и поперечных пазов теплопроводным компаундом формируют колонки из теплопроводного компаунда. 2 с, и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

зов слоев металла теплопроводного тер- 30 ности слоев металла с большими термимокомпенсирующего основания,

Фиг.1

FT

S

Фиг.З

/

/

-8 -10

Фаг. 2