CN102076174A - 双层高散热夹芯金属基印刷电路板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型的双层高散热夹芯金属基印刷电路板的制备方法，该方法以铜基或铝基替换了现有技术中的FR4绝缘材料基或陶瓷基。本发明利用金属的高的热导率，可以大大改善和解决设置于印刷电路板上的多数电子功率器件和LED的热量威胁，从而确保LED最低的运行温度，最亮的亮度，以及最长的使用寿命，是电子功率器件和LED阵列理想的载板。

Description

双层高散热夹芯金属基印刷电路板的制备方法
技术领域
本发明涉及印刷电路板技术领域，尤其是一种新型的高导热金属基印刷电路板的制备方法。
背景技术
印刷电路板（Printed Circuit Board, PCB）是电子工业的重要部件之一。PCB能为电子元件提供固定、装配的机械支撑，可实现电子元件之间的电气连接。另外，PCB上都印有元件的编号和一些图形，这为元件插装、检查、维修提供了方便。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机、通讯电子设备、军用武器系统，只要有集成电路等电子元件，为了它们之间的电气互连，都要使用印刷电路板。
传统的印刷电路板采用孔金属化的结构，层与层之间的绝缘材料为FR4材料，层与层之间绝缘材料的热导率为0.4W/mk,传热能力较低；近年来发展的陶瓷基印刷电路板虽然能提供比较良好的热传导，但陶瓷易碎的特性还是无法满足电气器件载板的机械性能、机械加工性和尺寸稳定性。
对于设置有大量集成电路的印刷电路板，尤其是设置有大功率发光二极管（LED）的印刷电路板，由于集成电路或发光二极管阵列稳定运行时，发热量大，结工作温度低（约60摄氏度），要求该印刷电路板的热导率达到数十或数百W/mk，显然，这远远超出了现有技术的绝缘材料的热导率。
发明内容
针对以上现有的印刷电路板的不足，本发明的目的是提供一种新型的双层高散热夹芯金属基印刷电路板的制备方法。
本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的：
一种双层高散热夹芯金属基印刷电路板的制备方法，其包括以下步骤：
步骤A201：提供符合产品设计需要的规格和型号的金属板，并按照预定尺寸将其切割成印刷电路板的金属基板；
步骤A202：在金属基板上按照产品设计方案中的安装孔和电气性器件孔的孔位置，采用钻、铣或冲等方式一次预钻出一个或多个金属基孔；
步骤A203：将已在金属基板上钻好的金属基孔壁和金属基板之表面进行机械磨刷或化学式粗化处理，以增加金属基孔壁与表面的粗糙度，有利于下步骤流程的制作；
步骤A204：采用网版丝印的方式将液态绝缘树脂转移到经过粗化处理的金属基孔内，再将液态绝缘树脂进行烘烤，使其液态绝缘树脂转换为固态状态；
步骤A205：在已灌满绝缘树脂的金属基孔的上下两端，通过机械磨砂处理的方式，去除及整平溢出于金属基孔口的金属基板表面多余的绝缘树脂，达到金属基孔壁绝缘；
步骤A206：提供二导电铜箔和二高导热绝缘介质半固化片，将其均按照步骤A201中金属基板的尺寸切割成印刷电路的工作拼版；
步骤A207：采用传统多层印刷电路板叠层的方法，将金属基板、高导热绝缘介质半固化片相间叠层，使金属基板夹于二导热绝缘介质半固化片之间；然后将二导电铜箔层分别设置于二导热绝缘介质半固化片的外表面；
步骤A208：将叠层好的导电铜箔、导热绝缘介质半固化片及金属基板，按传统的多层印刷电路板压合的方法进行压合形成双层高散热夹芯金属基层压板，压合后，导热绝缘半固化片成为导热绝缘介质层；
步骤A209：采用较步骤A202中径向尺寸更小的钻孔工具，在步骤208所得之双层高散热夹芯金属基层压板中对应各金属基孔的中心二次钻出贯穿该双层高散热夹芯金属基层压板的金属基树脂绝缘孔；
步骤A210：按照传统的印刷电路板制作方法对步骤A209所得的“双层高散热夹芯金属基层压板”进行孔金属化制作、外层线路制作、阻焊制作、非金属化孔钻孔制作、表面处理制作、外形制作，此时双层高散热夹芯金属基印刷电路板制作完成，导电铜箔经外层线路制作后成为铜箔线路层，其中，孔金属化制作方法为在步骤A209所得之金属基板内的金属基树脂绝缘孔壁沉积铜层。
另一种双层高散热夹芯金属基印刷电路板的制备方法，其包括以下步骤：
步骤A301：提供符合产品设计需要的规格和型号的金属板，并按照预定尺寸将其切割成印刷电路板的金属基板；
步骤A302：在金属基板上按照产品设计方案中的安装孔和电气性器件孔的孔位置，采用钻、铣或冲等方式一次预钻出一个或多个金属基孔；
步骤A303：将已在金属基板上钻好的金属基孔壁和金属基板之表面进行机械磨刷或化学式粗化处理，以增加金属基孔壁与表面的粗糙度，有利于下步骤流程的制作；
步骤A304：提供二层树脂半固化片和离型膜，按照金属基板的尺寸切割成印刷电路板的工作拼版，采用传统多层印刷电路板叠层的方法，将已经过粗化处理的金属基板130和树脂半固化片相间叠层，使金属基孔板夹于树脂半固化片之间；然后将所述离型膜分别设置于二层树脂半固化片的外表面，通过传统的多层印刷电路板压合的方法进行压合，使树脂半固化片从半固化状态转化为液态状态，树脂半固化片转换成的液态树脂自流填满金属基孔，液态树脂转化成固化状态；
步骤A305：在已灌满绝缘树脂的金属基孔的上下两端，通过机械磨砂处理的方式，去除及整平溢出于金属基孔口的金属基板表面多余的绝缘树脂，达到金属基孔壁绝缘；
步骤A306：提供二导电铜箔和二高导热绝缘介质半固化片，将其均按照步骤A301中金属基板的尺寸切割成印刷电路的工作拼版；
步骤A307：采用传统多层印刷电路板叠层的方法，将金属基板、高导热绝缘介质半固化片相间叠层，使金属基板夹于二导热绝缘介质半固化片之间；然后将二导电铜箔层分别设置于二导热绝缘介质半固化片的外表面；
步骤A308：将叠层好的导电铜箔、导热绝缘介质半固化片及金属基板，按传统的多层印刷电路板压合的方法进行压合形成“双层高散热夹芯金属基层压板”，压合后，导热绝缘半固化片成为导热绝缘介质层；
步骤A309：采用较步骤A302中径向尺寸更小的钻孔工具，在步骤308所得之双层高散热夹芯金属基层压板中对应各金属基孔的中心二次钻出贯穿该双层高散热夹芯金属基层压板的金属基树脂绝缘孔；
步骤A310：按照传统的印刷电路板制作方法对步骤A309所得的“双层高散热夹芯金属基层压板”进行孔金属化制作、外层线路制作、阻焊制作、非金属化孔钻孔制作、表面处理制作、外形制作，此时双层高散热夹芯金属基印刷电路板制作完成，导电铜箔经外层线路制作后成为铜箔线路层，其中，孔金属化制作方法为在步骤A309所得之金属基板内的金属基树脂绝缘孔壁沉积铜层。
作为本发明优选的技术方案，所述金属基板为铜或铝材质。
作为本发明优选的技术方案，所述铜箔线路层的厚度为1OZ-10OZ。
作为本发明优选的技术方案，所述双层高散热夹芯金属基印刷电路板为圆形、椭圆形、矩形、菱形、梯形、多边形等形状的印刷电路板。
相对于现有技术，本发明有以下优点：
1、本发明以金属基替代了现有技术中的FR4绝缘材料基或陶瓷基，利用金属的高的热导率，可以大大改善和解决设置于印刷电路板上的多数电子功率器件和LED的热量威胁，从而确保LED最低的运行温度，最亮的亮度，以及最长的使用寿命，因此，选择具有高导热性能的金属基印刷电路板对电子功率器件和LED来说至重要；
2、本发明印刷电路板的电路走线灵活、电气连接性可靠，具备高导热的基板性能，其基板的外形可根据电子产品的载板结构设计需要而完成，是电子功率器件和LED阵列理想的载板；本专利申请的结构和制作方法的标准化程度高，适合大规模生产制作，实用性强。
附图说明
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明较佳实施方式立体结构示意图。
图2是图1中沿A-A线的剖面示意图。
具体实施方式
如图1及图2所示，本发明较佳实施方式之双层高散热夹芯金属基印刷电路板为一圆形印刷电路板，其包括设置于印刷电路板顶层和底层的导热绝缘介质层120以及设置于该二导热绝缘介质层120之间的金属基层130，二导热绝缘介质层120的外表面均设置有铜箔线路层110。该铜箔线路层110用于实现将要安装于印刷电路板上的电子元器件的装配和线路连接。该双层高散热夹芯金属基印刷电路板还包括多个贯穿铜箔线路层110、二导热绝缘基质层及金属基层130的通孔150,该通孔150的作用在于连通二铜箔线路层110的设定线路部分，即该通孔150两端均连接铜箔线路。
二导热绝缘介质层120及该金属基板130构成的叠层内，该通孔150沿其孔壁设有一金属圆环柱151，金属基板130内的金属圆环柱151部分，沿该金属圆环柱151的外圆表面设置一绝缘圆环柱152，绝缘圆环柱152的外圆表面与金属基板130的原始孔壁131接触，绝缘圆环柱152的高度与金属基板130的厚度相同。金属圆环柱151的设置目的为保证通孔150两端的铜箔线路的电气连接；绝缘圆环柱152的设置目的在于保证金属圆环柱151与金属基130之间绝缘。所述绝缘圆环柱152为绝缘树脂材质。
金属环151的设置目的为保证通孔150两端的铜箔线路的电气连接；绝缘环152的设置目的在于保证金属环151与金属基130之间绝缘。所述绝缘环152为绝缘树脂材质。所述金属环151为铜材质。
图1及图2所示之双层高散热夹芯金属基印刷电路板的较佳实施方式的制备方法包括以下步骤：
步骤A201：提供符合产品设计需要的规格和型号的圆形金属板，并按照预定尺寸将其切割成印刷电路板的金属基板130；
步骤A202：在金属基板130上按照产品设计方案中的安装孔和电气性器件孔的孔位置，采用钻、铣或冲等方式一次预钻出一个或多个金属基孔；
步骤A203：将已在金属基板130上钻好的金属基孔壁和金属基板130之表面进行机械磨刷或化学式粗化处理，以增加金属基孔壁与表面的粗糙度，有利于下步骤流程的制作；
步骤A204：采用网版丝印的方式将液态绝缘树脂转移到经过粗化处理的金属基孔内，再将液态绝缘树脂进行烘烤，使其液态绝缘树脂转换为固态状态；
步骤A205：在已灌满绝缘树脂的金属基孔的上下两端，通过机械磨砂处理的方式，去除及整平溢出于金属基孔口的金属基板130表面多余的绝缘树脂，达到金属基孔壁绝缘；
步骤A206：提供二导电铜箔和二高导热绝缘介质半固化片，将其均按照步骤A201中金属基板130的尺寸切割成印刷电路的工作拼版；
步骤A207：采用传统多层印刷电路板叠层的方法，将金属基板130、高导热绝缘介质半固化片相间叠层，使金属基板夹于二导热绝缘介质半固化片之间；然后将二导电铜箔层设置于二导热绝缘介质半固化片的外表面；
步骤A208：将叠层好的导电铜箔、导热绝缘介质半固化片及金属基板130，按传统的多层印刷电路板压合的方法进行压合形成“双层高散热夹芯金属基层压板”，压合后，导热绝缘半固化片成为导热绝缘介质层120；
步骤A209：采用较步骤A202中径向尺寸更小的钻孔工具，在步骤208所得之双层高散热夹芯金属基层压板中对应各金属基孔的中心位置二次钻出贯穿该双层高散热夹芯金属基层压板的金属基树脂绝缘孔；
步骤A210：按照传统的印刷电路板制作方法对步骤A209所得的“双层高散热夹芯金属基层压板”进行孔金属化制作、外层线路制作、阻焊制作、非金属化孔钻孔制作、表面处理制作、外形制作，此时双层高散热夹芯金属基印刷电路板制作完成，导电铜箔经外层线路制作后成为图1及图2中所示的铜箔线路层110，其中，孔金属化制作方法为在步骤A209所得之金属基板130内的金属基树脂绝缘孔壁沉积铜层。
所述步骤204还可为以下方法：提供二层树脂半固化片和离型膜，按照金属基板130的尺寸切割成印刷电路板的工作拼版，采用传统多层印刷电路板叠层的方法，将已经过粗化处理的金属基板130和树脂半固化片相间叠层，使金属基孔板夹于树脂半固化片之间；然后将所述离型膜分别设置于二层树脂半固化片的外表面，通过传统的多层印刷电路板压合的方法进行压合，使树脂半固化片从半固化状态转化为液态状态，树脂半固化片转换成的液态树脂自流填满金属基孔，液态树脂转化成固化状态。
所述金属基板130为铜或铝材质。
所述铜箔线路层110的厚度为1OZ-10OZ，铜箔线路层110的厚度越大，越能提高金属基板130的热传导能力。
本发明采用金属基板130代替了现有技术中的FR4绝缘材料层或陶瓷绝缘层作为双层电路板的夹层，如采用相同线宽和相同厚度的铜箔线路层110，由于金属基板130良好的导热性，本发明之印刷电路板可承载更大电流。而且，铜箔线路层110上可安装LED发光二极管、LED发光二极管芯片或其他发热器件，其工作时产生的热量可通过金属基板130传导至印刷电路板之外。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种双层高散热夹芯金属基印刷电路板的制备方法，其包括以下步骤：
步骤A201：提供符合产品设计需要的规格和型号的金属板，并按照预定尺寸将其切割成印刷电路板的金属基板；
步骤A202：在金属基板上按照产品设计方案中的安装孔和电气性器件孔的孔位置，采用钻、铣或冲等方式一次预钻出一个或多个金属基孔；
步骤A203：将已在金属基板上钻好的金属基孔壁和金属基板之表面进行机械磨刷或化学式粗化处理，以增加金属基孔壁与表面的粗糙度；
步骤A204：采用网版丝印的方式将液态绝缘树脂转移到经过粗化处理的金属基孔内，再将液态绝缘树脂进行烘烤，使其液态绝缘树脂转换为固态状态；
步骤A205：在已灌满绝缘树脂的金属基孔的上下两端，通过机械磨砂处理的方式，去除及整平溢出于金属基孔口的金属基板表面多余的绝缘树脂，达到金属基孔壁绝缘；
步骤A206：提供二导电铜箔和二高导热绝缘介质半固化片，将其均按照步骤A201中金属基板的尺寸切割成印刷电路的工作拼版；
步骤A207：采用传统多层印刷电路板叠层的方法，将金属基板、高导热绝缘介质半固化片相间叠层，使金属基板夹于二导热绝缘介质半固化片之间；然后将二导电铜箔层分别设置于二导热绝缘介质半固化片的外表面；
步骤A208：将叠层好的导电铜箔、导热绝缘介质半固化片及金属基板，按传统的多层印刷电路板压合的方法进行压合形成双层高散热夹芯金属基层压板，压合后，导热绝缘半固化片成为导热绝缘介质层；
步骤A209：采用较步骤A202中径向尺寸更小的钻孔工具，在步骤208所得之双层高散热夹芯金属基层压板中对应各金属基孔的中心二次钻出金属基树脂绝缘孔；
步骤A210：按照传统的印刷电路板制作方法对步骤A209所得的双层高散热夹芯金属基层压板进行孔金属化制作、外层线路制作、阻焊制作、非金属化孔钻孔制作、表面处理制作、外形制作，此时双层高散热夹芯金属基印刷电路板制作完成，导电铜箔经外层线路制作后成为铜箔线路层，其中，孔金属化制作方法为在步骤A209所得之金属基板内的金属基树脂绝缘孔壁沉积铜层。
2.一种双层高散热夹芯金属基印刷电路板的制备方法，其包括以下步骤：
步骤A301：提供符合产品设计需要的规格和型号的金属板，并按照预定尺寸将其切割成印刷电路板的金属基板；
步骤A302：在金属基板上按照产品设计方案中的安装孔和电气性器件孔的孔位置，采用钻、铣或冲等方式一次预钻出一个或多个金属基孔；
步骤A303：将已在金属基板上钻好的金属基孔壁和金属基板之表面进行机械磨刷或化学式粗化处理，以增加金属基孔壁与表面的粗糙度；
步骤A304：提供二层树脂半固化片和离型膜，按照金属基板的尺寸切割成印刷电路板的工作拼版，采用传统多层印刷电路板叠层的方法，将已经过粗化处理的金属基板和树脂半固化片相间叠层，使金属基孔板夹于树脂半固化片之间；然后将所述离型膜分别设置于二层树脂半固化片的外表面，通过传统的多层印刷电路板压合的方法进行压合，使树脂半固化片从半固化状态转化为液态状态，树脂半固化片转换成的液态树脂自流填满金属基孔，液态树脂转化成固化状态；
步骤A305：在已灌满绝缘树脂的金属基孔的上下两端，通过机械磨砂处理的方式，去除及整平溢出于金属基孔口的金属基板表面多余的绝缘树脂，达到金属基孔壁绝缘；
步骤A306：提供二导电铜箔和二高导热绝缘介质半固化片，将其均按照步骤A301中金属基板的尺寸切割成印刷电路的工作拼版；
步骤A307：采用传统多层印刷电路板叠层的方法，将金属基板、高导热绝缘介质半固化片相间叠层，使金属基板夹于二导热绝缘介质半固化片之间；然后将二导电铜箔层分别设置于二导热绝缘介质半固化片的外表面；
步骤A308：将叠层好的导电铜箔、导热绝缘介质半固化片及金属基板，按传统的多层印刷电路板压合的方法进行压合形成“双层高散热夹芯金属基层压板”，压合后，导热绝缘半固化片成为导热绝缘介质层；
步骤A309：采用较步骤A302中径向尺寸更小的钻孔工具，在步骤308所得之双层高散热夹芯金属基层压板中对应各金属基孔的中心二次钻出贯穿该双层高散热夹芯金属基层压板的金属基树脂绝缘孔；
步骤A310：按照传统的印刷电路板制作方法对步骤A309所得的双层高散热夹芯金属基层压板进行孔金属化制作、外层线路制作、阻焊制作、非金属化孔钻孔制作、表面处理制作、外形制作，此时双层高散热夹芯金属基印刷电路板制作完成，导电铜箔经外层线路制作后成为铜箔线路层，其中，孔金属化制作方法为在步骤A309所得之金属基板内的金属基树脂绝缘孔壁沉积铜层。
3.根据权利要求1或2所述的双层高散热夹芯金属基印刷电路板的制备方法，其特征是：所述金属基板为铜或铝材质。
4.根据权利要求1或2所述的双层高散热夹芯金属基印刷电路板的制备方法，其特征是：所述铜箔线路层的厚度为1OZ-10OZ。
5.根据权利要求1或2所述的双层高散热夹芯金属基印刷电路板的制备方法，其特征是：所述双层高散热夹芯金属基印刷电路板为圆形、椭圆形、矩形、菱形、梯形、多边形等形状的印刷电路板。
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