CN102711405A

CN102711405A - 电路板封装容器及提高可靠性的浸液式电路板二次封装方法

Info

Publication number: CN102711405A
Application number: CN2012101819336A
Authority: CN
Inventors: 田艳红; 孔令超; 王春青
Original assignee: Harbin Institute of Technology Shenzhen
Current assignee: Harbin Institute of Technology Shenzhen
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2012-10-03

Abstract

电路板封装容器及提高可靠性的浸液式电路板二次封装方法，涉及一种电路板封装容器及其封装方法。本发明的电路板封装容器包括电路板容器2、容器封盖4，所述电路板容器2的外表面设有散热鳍12，容器封盖4通过紧固螺丝9与电路板容器2连接，容器封盖4上设有绝缘导热液注入口7，绝缘导热液注入口7上盖有注入口密封盖10。封装方法为：将加工测试好的电路板的引线与容器封盖上的引线插座连接好；将电路板放入电路板容器中固定好；盖上容器封盖紧固好；检测容器内密封性；将绝缘导热液从容器封盖上的绝缘导热液注入口注满，旋紧密封盖。普通电路板经此封装后可使温度均匀，热应力小、变形小、温度变化缓慢、热冲击小、可消除电路板热点，同时起到保护作用，大幅提高电路板的可靠性和服役寿命。

Description

电路板封装容器及提高可靠性的浸液式电路板二次封装方法

技术领域

本发明涉及一种电路板封装容器及其封装方法，具体涉及一种将电路板浸入在绝缘导热液中的封装容器及其封装方法。

背景技术

电子产品的可靠性是指产品在规定的条件下及规定的时间里完成规定的功能的能力。它是电子产品质量的一个重要组成部分。

可靠性是与电子工业的发展密切相关的，其重要性可从电子产品发展的三个特点来加以说明。首先是电子产品的复杂程度在不断增加。电子设备复杂程度的显著标志是所需元器件数量的多少。而电子设备的可靠性决定于所用元器件的可靠性，因为电子设备中的任何一个元器件、任何一个焊点发生故障都将导致系统发生故障。一般说来，电子设备所用的元器件数量越多，其可靠性问题就越严重，为保证设备或系统能可靠地工作，对元器件可靠性的要求就非常高、非常苛刻。其次，电子设备的使用环境日益严酷，现已从实验室到野外，从热带到寒带，从陆地到深海，从高空到宇宙空间，经受着不同的环境条件，除温度、湿度影响外，海水、盐雾、冲击、振动、宇宙粒子、各种辐射等对电子元器件的影响，导致产品失效的可能性增大。第三，电子设备的装置密度不断增加。从第一代电子管产品进入第二代晶体管，现已从小、中规模集成电路进入到大规模和超大规模集成电路，电子产品正朝小型化、微型化方向发展，其结果导致装置密度的不断增加，从而使内部温升增高，散热条件恶化。而电子元器件将随环境温度的增高，降低其可靠性。

对于军工，航空航天领域如何提高电子产品的可靠性更是其不懈的追求。根据现有研究表明，产品失效主要原因包括温度、湿度、振动和灰尘等，各占比例为55%、19%、20%。

温度对电子元器件固有特性的影响如表1所示。

表1 温度对电子元器件固有特性的影响

器件名称	温度变化的影响	超过限值时的行为
			半导体器件	每增加10℃可靠性降低25%	当超过65℃时将引起故障
电阻器件	每变化10℃，阻值变化1%	负荷过高时，额定功率下降
			电容器件	温度升高时，使用寿命缩短	每增加10℃，寿命降低50%
电真空器件	温度过高时，工作特性变坏	超过限值时，加速老化

热循环失效是指焊点在热循环或功率循环过程中，由于芯片载体材料和基本材料存在明显的热膨胀系数（CTE）差异所导致的蠕变，疲劳失效。当环境温度发生变化或元件本身通电发热时，由于二者间CTE差异，在焊点内部就产生周期性变化的应力应变过程，从而导致焊点的失效。

常规电路板一般都暴露在空气中，一般只有少数大功率器件装有散热片，利用自然对流或强迫风冷来解决散热问题。无论采用何种方式，在工作中整块电路板必然分布着多个高低温区，由此便带来了诸如器件工作温度高、焊点热应力疲劳、PCB板变形等可靠性问题。

发明内容

基于上述原因，本发明提供了一种电路板封装容器及提高可靠性的浸液式电路板二次封装方法，普通电路板经此封装后可大幅提高电路板的可靠性和服役寿命。

本发明的电路板封装容器包括电路板容器、容器封盖，电路板电容器的外表面设有散热鳍，容器封盖通过紧固螺丝与电路板容器连接，容器封盖上设有绝缘导热液注入口，绝缘导热液注入口上盖有注入口密封盖。

本发明按照如下步骤进行电路板二次封装：（1）将加工测试好的电路板的引线与容器封盖上的引线插座连接好；（2）将电路板放入电路板容器中固定好；（3）盖上容器封盖紧固好；（4）检测容器内密封性；（5）将绝缘导热液从容器封盖上的绝缘导热液注入口注满，旋紧密封盖。

经过上述步骤既封装完毕，接下来将外部电源与设备通过封盖上的引线插座连接起来，即可进入工作状态。如果需要返修，则只需将注入口打开，将绝缘油倒出，进行返修即可。

本发明的电路板是浸入在绝缘导热液中，由于绝缘导热液的热传导效率远高于空气对流，因此不仅电路板上的高温器件工作温度大幅下降，且整块电路板上温度分布均匀化，明显解决了器件工作温度高、焊点热应力疲劳、PCB板变形等可靠性问题。同时本发明也排除了潮湿盐雾，灰尘及震动等因素的影响。采用该方法进行二次封装散热比静止空气换热效率高50－100倍、比风冷效率高5－10倍。基于现有研究成果，本发明利用相对简单的方法，不高的成本既可实现电子产品可靠性的大幅提高，无疑具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明电路板封装容器的立体结构分解图；

图2为本发明电路板二次封装的分解示意图；

图3为本方法的原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1所示，本实施方式的电路板封装容器包括电路板容器2、密封圈8、容器封盖4，密封圈8位于电路板容器2和容器封盖4之间，电路板容器2的外表面设有散热鳍12，容器封盖4通过紧固螺丝9与电路板容器2连接，容器封盖4上设有引线插座5和绝缘导热液注入口7，绝缘导热液注入口7上盖有注入口密封盖10。

本实施方式中，所述电路板容器为长方形槽体，由底面、前侧壁、后侧壁、左侧壁、右侧壁组成，前、后侧壁上端的左右两侧分别设有左突起和右突起13，容器封盖4与左突起和右突起13紧密配合并通过紧固螺丝9连接。

本实施方式中，所述容器封盖4的前、后侧壁的左右两端分别设有左突起臂和右突起臂14，左突起臂和右突起臂14分别与左突起和右突起13紧密配合并通过紧固螺丝9连接。

本实施方式中的电路板封装容器与现有的容器相比具有三个特点，1：需要气密性，不能漏油。2：容器同时作为电路板的散热器，需是导热、散热好的金属材料。3：具有绝缘导热油注入密封口。

具体实施方式二：如图2所示，本实施方式按照如下步骤进行电路板二次封装：（1）将加工测试好的PCB电路板1的引线6与带有散热鳍12的电路板容器封盖4上的引线插座5连接好；（2）将电路板1放入电路板容器2中固定好；（3）盖上电路板容器封盖4紧固好；（4）检测容器内密封性；（5）将绝缘导热液3从容器封盖4上的注入口7注满电路板容器，旋紧注入口密封盖10。

本实施方式中，所述PCB电路板的可以安装有线路板减震固定件11。

本实施方式中，所述电路板固定方法为：在电路板四角上下各有一对橡胶垫，用螺丝将它们与电路板连接起来，其整体高度稍大于容器内宽度，电路板装入时，稍用力压缩橡胶垫即可插入容器，电路板的前后尺寸与容器深度一致，上好封盖后，即可压紧电路板。

本实施方式中，引线插座自身与容器封盖连接方式与封盖和容器之间的连接形式基本一样，中间夹有密封圈，用螺丝将它们连接在一起。

具有高绝缘和导热性的液体（油）有很多种，根据应用情况应同时具有无毒无味，化学稳定性、疏水性能好等特点，可在-50～180℃内长期使用。本实施方式的绝缘导热液采用了二甲基硅油，化学名称聚二甲基硅氧烷。它是硅油中的一种，硅油种类繁多（二甲基、已烯基、羟基、氨基、苯甲基等）。硅油具有卓越的耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性、生理惰性和较小的表面张力，此外还具有低的粘温系数、较高的抗压缩性，有的品种还具有耐辐射的性能。它们基本都可应用于本发明中，其中二甲基硅油综合性能最好，尤其是导热性好，最适合本发明。

其原理见图3，电路板1浸入在绝缘导热液3中，高温器件15由直接空气对流变成经热传导散热再经外容器空气对流散热，相当于将原高温器件的散热表面积扩大了n倍，由此提高了散热效率。实验证明可使一般功率器件温度平均降低10～30℃。

Claims

1.电路板封装容器，包括电路板容器2、容器封盖4，其特征在于所述电路板容器2的外表面设有散热鳍12，容器封盖4通过紧固螺丝9与电路板容器2连接，容器封盖4上设有绝缘导热液注入口7，绝缘导热液注入口7上盖有注入口密封盖10。

2.根据权利要求1所述的电路板封装容器，其特征在于所述电路板封装容器还包括密封圈8，密封圈8位于电路板容器2和容器封盖4之间。

3.根据权利要求1所述的电路板封装容器，其特征在于所述电路板容器2为长方形槽体，由底面、前侧壁、后侧壁、左侧壁、右侧壁组成，前、后侧壁上端的左右两侧分别设有左突起和右突起13，容器封盖4与左突起和右突起13紧密配合并通过紧固螺丝9连接。

4.根据权利要求3所述的电路板封装容器，其特征在于所述容器封盖4的前、后侧壁的左右两端分别设有左突起臂和右突起臂14，左突起臂和右突起臂14分别与左突起和右突起13紧密配合并通过紧固螺丝9连接。

5.一种利用权利要求1所述电路板封装容器提高可靠性的浸液式电路板二次封装方法，其特征在于所述方法为：（1）将加工测试好的电路板的引线与容器封盖上的引线插座连接好；（2）将电路板放入电路板容器中固定好；（3）盖上容器封盖紧固好；（4）检测容器内密封性；（5）将绝缘导热液从容器封盖上的绝缘导热液注入口注满，旋紧密封盖。

6.根据权利要求5所述的提高可靠性的浸液式电路板二次封装方法，其特征在于所述绝缘导热液为硅油。

7.根据权利要求5所述的提高可靠性的浸液式电路板二次封装方法，其特征在于所述绝缘导热液为二甲基硅油。