一种包覆印刷电路板的复合导热涂层的制作方法

本申请涉及电路板冷却改进的，尤其涉及电路板及其附属元器件的导热涂层。

背景技术：

1、现如今，电子装置以及电子元器件的体积在不断缩小，但功率在日益剧增。这就导致元器件的功率密度逐渐攀升，热量难以通过传统的印刷电路板导热、自然对流和辐射来快速的散出。尤其在航天的真空环境中，高热流密度的小型电子元器件靠引脚导热到印刷电路板的方式已经难以满足其热设计要求。同时单独设计传热元器件覆盖印刷电路板上分布散而广的众多高热流密度电子元器件，势必会导致散热器的体积和重量增加，从而造成航天器发射成本的增加。

技术实现思路

1、本申请提供了一种印刷电路板的复合导热涂层，包括低导热材料层，高导热材料层和覆盖膜。主要工作原理为：对于大面积、高集中度、高热流密度的芯片或芯片组，通过高导热材料将热量直接快速传导到热沉处。对于小面积、集中度低、独立散热措施覆盖成本高的元器件，通过低导热材料层将热量收集并最后导入热沉。

2、低导热材料层主要作用为大面积覆盖小型高热流密度的电子元器件，将热量传导到元器件周围的高导热材料、pcb或者热沉。低导热材料的另外一个作用是减少高导热材料在传导热量时的耗散，以及避免影响到传导路径周围的元器件。低导热材料应于整个印刷电路版时，除了不需要和不合适应用低导热材料的区域，还不应用于高导热材料覆盖的元器件。高导热材料层直接和高热流密度的元器件接触，主要作用为将热量从高热流密度电子元器件直接传导到热沉。在一个复合导热涂层中，可以对多个元器件应用多个不同尺寸和厚度的高导热材料层，也可以使用计算机辅助优化算法或模型计算出能够覆盖所需元器件的统一拓扑构形。覆盖膜主要作用是隔离外部微尘、潮湿气体以及在太空应用场景中的氧原子侵蚀。

3、在一些实施方式中，低导热材料层的厚度依据其导热性能而定，需要保证覆盖元件四周材料的连贯性，不能在元器件边缘出现材料的微小断裂。高导热材料层的形式并不唯一，可以为独立的高导热元器件，如热管或均热板。也可以为不同形式的金属或非金属构件，如金属膜、薄金属导热索、金属粉末烧结的构件等等。

技术特征：

1.一种复合导热涂层，其特征在于，所述导热涂层包括设于印刷电路板上且与其接触的低导热材料层，设于所述低导热材料层上的高导热材料层，以及覆盖于所述低导热材料层和高导材料层之上的覆盖膜；所述低导热材料层和高导热材料层的一端均与热沉连接。

2.根据权利要求1所述的复合导热涂层，其特征在于，所述印刷电路板具有第一表面、与所述第一表面相背对的第二表面，所述低导热材料层固定于所述印刷电路板的第一表面上。

3.根据权力要求1所述的复合导热涂层，其特征在于，所述复合涂层中的涂层组合不作限制，可以不包括覆盖膜。

4.根据权力要求2所述的复合导热涂层，其特征在于，所述复合涂层中的低导热材料层厚度和导热系数按照设计需要选定，厚度和导热系数的选择需要保证相关元器件处于规定的工作温度。

5.根据权力要求2所述的复合导热涂层，其特征在于，所述复合涂层中的低导热材料层与印刷电路板、热沉的连接方式并不限制，可以胶接、通过其他结构件压制。

6.根据权力要求2所述的复合导热涂层，其特征在于，所述复合涂层中的低导热材料层的几何形状不做限制，可以全部覆盖印刷电路板的全部表面，或根据需要覆盖局部区域，或由算法、模型得出的特定几何图形。

7.根据权力要求2所述的复合导热涂层，其特征在于，所述复合涂层中的低导热材料层的材料特性为非金属或非导电金属、固体或非固体。

8.根据权力要求7所述的复合导热涂层，其特征在于，所述复合涂层中的低导热材料层的材料与印刷电路板的第一表面或热沉非充分接触时，可增加其他材料来保证性能，可选用导热硅脂，导热垫或导热凝胶。

9.根据权力要求7所述的复合导热涂层，其特征在于，所述复合涂层中的低导热材料层中可混入一定比例的纤维来提高低导热材料层的强度。

10.根据权力要求1所述的复合导热涂层，其特征在于，所述复合涂层中高导热材料层与高热流元器件、热沉直接接触；连接方式采用胶接，焊接或采用其他结构件固定。

11.根据权力要求10所述的复合导热涂层，其特征在于，所述复合涂层中高导热材料层的形式可以为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料。

12.根据权力要求10所述的复合导热涂层，其特征在于，所述复合涂层中高导热材料层可用高导热元器件替代，如均温板，热管。

13.根据权力要求10所述的复合导热涂层，其特征在于，所述复合涂层中高导热材料层的金属材料可以为金、银、铜、铝、铁或以这些单质金属为主体所制作的合金。

14.根据权力要求10所述的复合导热涂层，其特征在于，所述复合涂层中高导热材料层的复合材料可以为石墨聚合物、碳纤维复合材料。

15.根据权力要求10所述的复合导热涂层，其特征在于，所述复合涂层中高导热材料层的平面几何形状按照印刷电路板上元器件布局设计。

16.根据权力要求10所述的复合导热涂层，其特征在于，所述复合涂层中的高导热材料层的材料与印刷板上元器件或热沉非充分接触时，增加其他材料来保证性能，可选用导热硅脂，导热垫或导热凝胶。

17.根据权力要求1所述的复合导热涂层，其特征在于，所述覆盖膜和复合涂层中低导热材料层、高导热材料层直接接触；连接方式采用胶接或采用其他结构件固定。

18.根据权力要求17所述的复合导热涂层，其特征在于，所述的覆盖膜针对于航天环境中可使用抗辐照和氧原子侵蚀的材料，如包括但不仅限于f46膜。

19.根据权力要求17所述的复合导热涂层，其特征在于，所述的覆盖膜包含但不限于单一材料属性薄膜。

技术总结
本发明公开了一种包覆印刷电路板的复合导热涂层，该导热涂层通过组合低导热材料层，高导热材料层和覆盖膜，利用高导热材料快速散热，低导热材料均匀传热的特点，实现了基于最小散热重量实现最佳导热效果。本发明主要应用场景为对重量和体积敏感的航天航空设备，实现了在高散热性能和低重量要求下，对于不同热流密度的电子元器件进行了热量疏导。在满足元器在轨航天性能要求的同时，降低了导热层的重量，减少了传统设计中相关的固定件。

技术研发人员：葛泽稷,谭俊,赵海平,秦华强,刘红,李治磊
受保护的技术使用者：上海穹窿科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13