Термокомпенсированная теплопроводная многослойная плата и способ ее изготовления

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 05 К 7/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 44 20289/ 21 (22) 04.05.88 (46) 15.01.91. Бюп. ¹ 2 (72) В.А, Замуко, Г,С. Мелех, К.К. татаринов и !О.М, Бордюгов (53) 621.396.67.7(088.8) (56) Электроника, 1986, № 14, с. 46-50, 3ая вка Велико британии № 21 35225, кл. Н 05 К 1/18 (Н1К), 17 ° 02.84. (54) ТЕРМОКОМПЕН С11РОВАННАЯ ТЕПЛОПРОВОДНАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ ПЛАТА И СПОСОБ ЕЕ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к радиоэлектронике. Цель изобретения — повыИзобретение относится к радиоэлектронике.и может быть использовано

IIpH изготовлении термокомпенсированных теплопроводных плат.

Цель изобретения — повышение надежности и технологичности конструкции.

На фиг ° 1 изображено теплопров.одное основание; на фиг, 2- термокомпенсированная теплопроводная многослойная плата перед Формованием колонок 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 (ТIGIP) с двух сторон присоединяют термокомпенсированной сваркой, прессованием или другим методом

„„SU,, 16211 2 А 1 шение надежности и технологичности конструкции термокомпенсированной теплопроводной многослойной платы. После нанесения слоев металла на пластину в них выполняют взаимопересекающиеся продольные и поперечные открытые во внеигнюю сторону пазы, глубина которых не менее 0,75 толщины этих 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 иэ теплопроводного компаунда. 2 с, и 2 з..п. ф-лы, 3 ил. листы 2 металла 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 площадки микросхем находились по © азэные стороны от разделительных па- Я) . эов. Продольные пазы 4 для сохранения максимальной теплопроводности в поперечном направлении выполняют в минимальном количестве. Для плат размером до 170 х 200 мм достаточно одного Ъ продольного паза, Чтобы устранить некоторое рассогласование, в теплопроводном основании, выполняющем функцию термокомпенснрующей прокладки механи ческих напряжений, возникающих при изменениях температуры из-за разного

1621192 шага продольных и поперечных пазов, направление проката для материала с низким TKIIP берут вдоль поперечных пазов, а материала с высокой теплопроводнастью — вдоль продольных пазов, Фармование разделительных пазов 3 и 4 в слоях металла с высокой теплопроваднастью резко снижает нагрузку на пластину 1 при изменениях температуры 10 и позволяет увеличить. талщину теплопроводнога металла .и, следовательно, эффективность теплоотвода, при этом пазы практически не мешают отводу тепла, поскольку градиент передачи теп" ла от носителей кристаллов (НК) к радиаторам направлен перпендикулярно к теплаотводящим ребрам 5 (фиг. 1}, Па схеме типового-технологического процесса изготавливают многаслойнуюд печатную плату (MIIII) толщиной 0,41,5.мм с предварительно сформированными отверстиями 6 в местах расположения НК и собирают пакет па базовым отверстиям 7 так,, как показана на 25 фиг. 2, где 8, 9 - МПП; 1,2 - слои термакомпенсирующего тенлопроводнога основания; 10 — пленочный теплапровадный .клей, после чего пакет прессуют при высокой температуре и давлении.

Теплопровадныи клей 10 заполняет.отверстия 6 и пазы 3 и 4, одновременно соединяя термокомпенсирующее тепланраваднае основание с МПН„образуя в отверстиях 6 теплаотводящие колонки способствующие интенсивному отводу тепла от НК 12 (фиг. 3) через металл с высокой теплаправодностью 2 и тепдаотводящие ребра 5 на аребренные стенки блока 13, 40 .Пример, Изготавливают восьмислойную теплоправодную термакампенси- рованную плату размерам 170 х 200 мм с монтажем элементной базы на поверхность платы. Собирают пакет из листов 45 анодированнога алюминия толщиной

0,3 мм, инвара 0,3 мм, препрега СТП-4 в последовательности: алюминиевая пластина - препрег — инвар - препрег— алюминиевая пластика. Пакет прессуют .согласно типовому технологическому процессу прессования КШ, после чего с двух сторон заготовки фрезеруют па восемь поперечных с шагом 20 мм пазов вдоль короткои стороны заготовки и по дному продольному паву по центру заотовки, Две четырехслойные платы, изготовленные по типовой технологии с предварительно сфармованными отверстиями диаметрам 3 мм, пленочный теплопроводный клей и термокомпенсирующую теппапроводную прокладку совмещают по . базовым отверстиям и собирают так, как показано на фиг,2. Собранный пакет прессуют нри температуре 120 С и давлении 0,9-1,5 кг/см-, в результате

3, чего теплапровадный клей вначале размягчается и заполняет переходные отверстия, отверстия под теплаотводящие столбики в МПП и разгрузочные пазы в термокомпенсирующей теппапроводнай прокладке, образуя под МПП герметичный объем с малым тепловым сопротивлением и непосредственным отводом тепла от НК, а затем пад воздействием высокой температуры связующее теплопровадного клея полимеризуется и прочно соединяет заготовки друг с другам.

Время палимеризации 6 ч. Ширина разгрузочных пазов термокомпенсирующей теплопровадной прокладки 9,6 мм, глубина 0 у 3 мм е Слои MIIII с двух сторон прокладки соединяют с помощью гибкога кабеля, При изготовлении платы были использованы следуюшие материалы: стеклоткань пракладачная СТП-4 ТУ 16-503.

235-81; стеклотекстолит СТФ-2,0,23

ТУ 16-503.161-83; клей пленочный теплапроводный ТПК-69 АУЗО 028021 ТУ-ПУ, сплав АМГ-6,0,3; лента 29НК-MI"-0,0,2х х100 ГОСТ 14080-78.

Яспользевание изобретения позволяет значительно снизить трудоемкость изготовления теплопровадных термо-. компенсированных плат за счет исключения операции установки теплоотводящнх столбиков, повысить их надежность за счет снижения механических напряженйй в термокомпенсаторе и улучшить отвод тепла от носителей кристаллов.

Формула изобретения

1. Термокомпенсираванная теплопроводная многослойная плата, содержащая теплопровадное термакомпенсирующее 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, расположенные на противоположных поверхностях теплопровод1621192 ного термокомпенсирующего основания и герметично соединенные с ними посредством слоя теплопроводного гермека между. ними, многослойные печатные латы со сквозными отверстиями, в коорых размещены колонки из теплопроодного материала заподлицо с поверхностями многослойных печатных плат и с обеспечением теплового контакта их со слоями металла теплопроводного термокомпенсирующего основания, и электрорадиоэлементы, 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 вэаимопе- 20 ресекающиеся продольные и поперечные открытые в сторону многослойных печатных плат пазы, глубина которых не менее 0,75 толшины слоев металла, к оторые заполнены теплопроводным компаун- 25 дом, а в качестве теплопроводного герметика и теппопроводного материала колонок многослойных печатных плат использован теплопроводный компаунд пазов слоев металла теплопроводного тер- 30 мокомненсирующего основания.

2, Плата по п, 1, о т " "и ч а ющ а я с я тем, что слои металла теплопроводного термокомпенсиру ащего основания вьптолнены в виде листов.

3. Способ изготовле жя термокомпенсированной теплопроводной многослойной платы, включающий нанесение слоев металла на противоположные поверхности. пластины из металла, термическии коэффициент линейного расшире-. ння которого меньше термических коэффициентов линейного расширения слоев металла, нанесение слоев теплонроводного герметика на внешние поверхности слоев металла с большими термическими коэффициентами линейного расширения, установку многослойных печатных плат ео сквозными отверстиями и соединение их со слоями тенлопроводного гермети- 5Q ка, формирование колонок из теплоцроводного материала в сквозных отверстиях многослойных печатных плат и установку на колонках многослойных печатных плат электрорадиоэлементов, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения технологии, 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 теплороводного материала колонок. испольэут один и тот же теплопроводный ком-. паунд, а нанесение слоев теплопроводного герметика на.внешние поверхности слоев металла с большими термическими коэффициентами линейн расширения, соединение многослойных печатных плат со сквозными отверстиями со слоями теплопроводного герметика н формирование колонок из теплопроводного материала в сквозных отверстиях многослойных печатных плат осуществляют после установки многослойных печатных плат на слои металла с пазами одновременно путем заполнения сквозных отверстий многослойных печатных плат и взаимойересекающихся продольных и поперечных пазов слоев металла с большими термическими коэффициентами линейного расширения одним и тем же теплопроводным компаундом.

4. Способ по и. 3, отличающ и и с .я тем, что заполнение теплопроводным компаундом осуществляют заливкой его.

1621192

Редактор А. Лежнина

Заказ 4255 Тираж. Подписное

3НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Составитель А, Попова

Техред И.11икеж Корректор М. Пожо