CN101841974A - 电镀法制作高导热性电路板的方法及高导热性电路板 - Google Patents

电镀法制作高导热性电路板的方法及高导热性电路板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电镀法制作高导热性电路板的方法及高导热性电路板，用于解决电路板上发热元件的散热问题。本发明通过综合考虑高导热性电路板的实现工序，总体安排，将导热柱的装配工序集成到线路板本身的制作工序中，主要在于：在形成形成电气连接线路之前，将导热柱装配在电路板内预定位置，之后再电镀导电层，进而蚀刻出电气线路，避免了电路板成型后再次加工散热机构，设置的金属导热层可以进一步将导热柱上的热量散去，散热效果更好，且操作简便，结构简单，成本低。

Description

电镀法制作高导热性电路板的方法及高导热性电路板
【技术领域】
本发明涉及电学领域的印刷电路板及其制造方法。
【背景技术】
功率器件在工作过程中发热明显，如果不能及时散热，可能损毁功率器件，甚至导致整个电子产品工作异常。以LED发光产品为例，其通常是将大量LED集中地排列在电路板上，当LED长时间工作时，热量的积蓄就会导致LED的寿命缩短，使得产品特性不稳定。
中国200810241905.2号发明专利申请公开了一种在线路板装配热沉的方法及该方法制作的散热线路基板。其装配热沉的方法包括以下步骤：在线路板上制作至少一个通孔；制作与通孔间隙配合的热沉；把热沉置入线路板的通孔内；以及利用模具对热沉施压，直至热沉受挤压变形而固定在线路板上。其提供的散热线路基板包括线路板、通孔及热沉，热沉装配于通孔内。
然而，上述专利技术仅针对已完成电气线路后的线路板上的热沉安装，其缺陷在于：首先，安装热沉的工序是在线路板完成后的独立工序，增加了工作量；其次，通过模具挤压热沉时，可能会损毁线路板上的电气线路。可以说，上述专利技术较适合个别功率器件的安装，不适合高密度、阵列分布的大量功率器件的安装。此外，上述专利技术中热沉的热量没有进一步的传导，散热效果有限。
随着半导体产业的进一步发展及电子产品的高度集成化发展，电路板上发热元件的散热解决方案还有待进一步提升。
【发明内容】
本发明的目的是，综合考虑高导热性电路板的实现工序，将热沉的装配工序集成到线路板的制作工序中，以简化高导热性电路板的制作方法并得到相应的高导热性电路板。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种电镀法制作高导热性电路板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(一)提供绝缘基材层；
(二)或者a：在绝缘基材层上开设若干通孔，在通孔中置入金属导热柱，并热压、固化，在绝缘基材层上表面电镀导电层，下表面电镀导热层；
或者b：在绝缘基材层下表面贴设金属导热层，先构成单面带金属层板材，在单面带金属层板材上开设若干通孔，在通孔中置入金属导热柱，并热压、固化，在绝缘基材层上表面电镀导电层；
或者c：在绝缘基材层上表面贴设金属导电层，下表面贴设金属导热层，在双面金属层板材上开设若干通孔，在通孔中置入金属导热柱，并热压、固化，在金属导电层表面进而电镀导电层，在金属导热层表面进而电镀导热层；
(三)在绝缘基材层上表面蚀刻多余导电材料，形成电气连接线路。
一种高导热性电路板，其特征在于：包括绝缘基材层、绝缘基材层上表面的电气线路层、绝缘基材层下表面的电镀导热层及金属导热柱；电气线路层为电镀导电层经蚀刻形成；绝缘基材层在预设置发热元件处开设通孔，所述金属导热柱设置在通孔内，其上端用于与预设置的发热元件热传导配合，下端与电镀导热层热传导配合。
一种高导热性电路板，其特征在于：包括绝缘基材层、绝缘基材层上表面的电气线路层、绝缘基材层下表面的导热层及金属导热柱；电气线路层为金属导电层及其表面的电镀导电层经蚀刻而形成，导热层包括金属导热层及其表面的电镀导热层；绝缘基材层在预设置发热元件处开设通孔，所述金属导热柱设置在通孔内，其上端用于与预设置的发热元件热传导配合，下端与金属导热层及电镀导热层热传导配合。
本发明提供的制作高导热性电路板的方法，通过总体安排，在形成电气连接线路之前，将导热柱装配在电路板内预定位置，不影响后续工序(蚀刻)，避免电路板成型后的再次加工，设置的金属导热层可以进一步将导热柱上的热量散去，散热效果更好，且操作简便，结构简单，成本低。
【附图说明】
图1A-图1F是本发明制作高导热性电路板的实施例一。
图2A-图2F是本发明制作高导热性电路板的实施例二。
图3A-图3E是本发明制作高导热性电路板的实施例三。
图4是本发明制作高导热性电路板的实施例四。
【具体实施方式】
实施例一
请参见图1A-图1F，本实施例提供的电镀法制作高导热性电路板的方法包括如下步骤：
(1)在绝缘基材层1(可以是FR4片材或BT片材)上开设若干通孔11；(2)制造若干与通孔配合的金属导热柱4；(3)将金属导热柱4置入通孔11中，并热压、固化；(图1C)(4)绝缘基材层1上表面电镀导电层2，下表面电镀导热层3，形成双面带金属材料的板材；(5)在绝缘基材层1上表面蚀刻多余导电材料，形成电气连接线路和若干焊盘22(图1E中仅示出焊盘)；本实施例提供的方法还可以进一步包括步骤(6)：对电气连接线路和若干焊盘进行选镀，镀金、镀银、喷锡或其它可焊性金属5，以形成良好的整体金属同质接触；以及，步骤(7)：线路板正面丝印字符或标记。
值得注意的是，所述电气连接线路用于电性连接发热器件，同时也会起到一定的机械支撑作用；所述焊盘22用于机械连接发热器件，并用于间接热传导，所以蚀刻时，焊盘22不是必要预留的，可以只蚀刻形成电气连接线路，而使得发热器件直接设置在金属导热柱上方，形成热传导连接。当然同时蚀刻形成电气连接线路和焊盘是最佳方案。
实施例1制作的高导热性电路板如图1F所示，其包括：绝缘基材层1、位于绝缘基材层上表面的电镀导电层2、位于绝缘基材层下表面的电镀导热层3及金属导热柱4；绝缘基材层1在预设置发热元件处开设通孔11，所述金属导热柱4设置在通孔11内，其上端用于与预设置的发热元件(图中未示)热传导配合，下端与电镀导热层3热传导配合。包括绝缘基材层1、绝缘基材层上表面的电气线路层、绝缘基材层1下表面的电镀导热层3及金属导热柱4；电气线路层为电镀导电层2经蚀刻形成；绝缘基材层1在预设置发热元件处开设通孔11，金属导热柱4设置在通孔内，其上端用于与预设置的发热元件热传导配合，下端与电镀导热层3热传导配合。
实施例二
请参见图2A-图2F，本实施例提供的制作高导热性电路板的方法包括如下步骤：
(1)提供绝缘基材层1(可以是FR4片材或BT片材)，在绝缘基材层1下表面贴设金属导热层3，从而构成单面带金属层板材；(2)在单面带金属层板材上开设若干通孔11；(3)制造若干与通孔配合的金属导热柱4；(4)将金属导热柱4置入通孔11中，热压、固化；(5)在绝缘基材层1上表面电镀导电层2；(6)绝缘基材层1上表面蚀刻多余导电材料，形成电气连接线路和若干焊盘22(图2E中仅示出焊盘)；本实施例提供的方法还可以进一步包括步骤(7)：对电气连接线路和若干焊盘进行选镀，镀金、镀银、喷锡或其它可焊性金属5，以形成良好的整体金属同质接触；以及，步骤(8)：线路板正面丝印字符或标记。
实施例二制作的高导热性电路板与实施例一具有相同的结构，此处不再赘述。
实施例三
请参见图3A-图3E，本实施例提供的制作高导热性电路板的方法包括如下步骤：
(1)提供绝缘基材层1(可以是FR4片材或BT片材)，在绝缘基材层1上表面贴设金属导电层51，下表面贴设金属导热层61，从而构成双面带金属层板材；(2)在双面带金属层板材上钻若干通孔11；(3)制造若干与通孔配合的金属导热柱4；(4)将金属导热柱4置入通孔11中，热压、固化；(5)在金属导电层51表面进而电镀导电层52，在金属导热层61表面进而电镀导热层62，使金属导热柱和金属层联系更紧密；(6)在绝缘基材层1上表面蚀刻多余导电材料，形成电气连接线路和若干焊盘22(图1C中仅示出焊盘)；本实施例提供的方法还可以进一步包括步骤(7)：对电气连接线路和若干焊盘进行选镀，镀金、镀银、喷锡或其它可焊性金属，以形成良好的整体金属同质接触；以及，步骤(8)：线路板正面丝印字符或标记。
实施例三制作的高导热性电路板如图3E所示，其包括绝缘基材层1、绝缘基材层上表面的电气线路层、绝缘基材层1下表面的导热层及金属导热柱4；电气线路层为金属导电层51及其表面的电镀导电层52经蚀刻而形成，导热层包括金属导热层61及其表面的电镀导热层62；绝缘基材层1在预设置发热元件处开设通孔11，金属导热柱4设置在通孔11内，其上端用于与预设置的发热元件热传导配合，下端与金属导热层61及电镀导热层62热传导配合。
实施例四
请参见图4，实施例四提供的制作高导热性电路板的方法与实施例一、实施例二或实施例三的不同之处在于：绝缘基材层是由若干环氧半固化片(PP片)、胶膜或其它含胶不导电基材33叠层铆合而成。
以上实施例仅为充分公开而非限制本发明，可以理解的是，除LED外，其他发热元件同样存在散热问题需要解决，例如大功率晶体管、晶闸管、双向晶闸管、GTO、MOSFET、IGBT等。而且，本实施例中所提到的金属较佳为铜，当然，也可以是其他金属材料。所述金属导热柱在热压前，其直径小于所述通孔直径，长度大于所述通孔长度；在热压后，其体积恰好填充所述通孔容积。

Claims (10)

1.一种电镀法制作高导热性电路板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(一)提供绝缘基材层；
(二)或者a：在绝缘基材层上开设若干通孔，在通孔中置入金属导热柱，并热压、固化，在绝缘基材层上表面电镀导电层，下表面电镀导热层；
或者b：在绝缘基材层下表面贴设金属导热层，先构成单面带金属层板材，在单面带金属层板材上开设若干通孔，在通孔中置入金属导热柱，并热压、固化，在绝缘基材层上表面电镀导电层；
或者c：在绝缘基材层上表面贴设金属导电层，下表面贴设金属导热层，在双面金属层板材上开设若干通孔，在通孔中置入金属导热柱，并热压、固化，在金属导电层表面进而电镀导电层，在金属导热层表面进而电镀导热层；
(三)在绝缘基材层上表面蚀刻多余导电材料，形成电气连接线路。
2.根据权利要求1所述的电镀法制作高导热性电路板的方法，其特征在于：所述绝缘基材层可以是FR4片材或BT片材。
3.根据权利要求1所述的电镀法制作高导热性电路板的方法，其特征在于：所述绝缘基材层是由若干环氧半固化片、胶膜或其它含胶不导电基材叠层铆合而成。
4.根据权利要求1所述的电镀法制作高导热性电路板的方法，其特征在于：所述金属导热柱在热压前，其直径小于所述通孔直径，长度大于所述通孔长度；所述金属导热柱在热压后，其体积恰好填充所述通孔容积。
5.根据权利要求1所述的电镀法制作高导热性电路板的方法，其特征在于：步骤(三)中蚀刻多余导电材料时，同时形成电气线路及若干焊盘；所述焊盘位于金属导热柱上方。
6.根据权利要求5所述的电镀法制作高导热性电路板的方法，其特征在于：进一步包括步骤(四)：对电气连接线路和若干焊盘进行选镀，镀金、镀银、喷锡或其它可焊性金属。
7.一种高导热性电路板，其特征在于：包括绝缘基材层、绝缘基材层上表面的电气线路层、绝缘基材层下表面的电镀导热层及金属导热柱；电气线路层为电镀导电层经蚀刻形成；绝缘基材层在预设置发热元件处开设通孔，所述金属导热柱设置在通孔内，其上端用于与预设置的发热元件热传导配合，下端与电镀导热层热传导配合。
8.根据权利要求7所述的高导热性电路板，其特征在于：绝缘基材层上表面设有焊盘，该焊盘为所述电镀导电层经蚀刻形成，位于金属导热柱上方。
9.一种高导热性电路板，其特征在于：包括绝缘基材层、绝缘基材层上表面的电气线路层、绝缘基材层下表面的导热层及金属导热柱；电气线路层为金属导电层及其表面的电镀导电层经蚀刻而形成，导热层包括金属导热层及其表面的电镀导热层；绝缘基材层在预设置发热元件处开设通孔，所述金属导热柱设置在通孔内，其上端用于与预设置的发热元件热传导配合，下端与金属导热层及电镀导热层热传导配合。
10.根据权利要求9所述的高导热性电路板，其特征在于：绝缘基材层上表面设有焊盘，该焊盘为金属导电层及其表面的电镀导电层经蚀刻而形成，位于金属导热柱上方。
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