CN103369820A

CN103369820A - 具备高密度互连设计和散热结构的pcb板及其制作方法

Info

Publication number: CN103369820A
Application number: CN2013103181095A
Authority: CN
Inventors: 李民善; 纪成光; 袁继旺; 肖璐; 陶伟
Original assignee: Dongguan Shengyi Electronics Co Ltd
Current assignee: Shengyi Electronics Co Ltd
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2033-07-25
Also published as: CN103369820B

Abstract

本发明提供一种具备高密度互连设计和散热结构的PCB板及其制作方法，其制作方法包括如下步骤：1）提供PCB子板、半固化片、铜箔、导热树脂以及导热金属柱；2）对PCB子板、半固化片、铜箔分别开设若干通孔；3）采用销钉对位方式，将铜箔、半固化片、PCB子板叠合在一起，叠合后的PCB子板、半固化片以及外层铜箔上的通孔位置对应连通形成多个连通孔，往连通孔内分别置入导热树脂、或导热金属柱，经过压合使PCB子板、铜箔、导热树脂和导热金属柱通过半固化片软化、流动而粘结在一起，制成压合板，且导热树脂、导热金属柱连接两外层的铜箔。本发明PCB板的制造方法，采用埋入式导热材料，可实现高效散热、高密度互连设计。

Description

具备高密度互连设计和散热结构的PCB板及其制作方法

技术领域

本发明涉及电路板的制作方法，特别涉及一种具备高密度互连设计和散热结构的PCB板的制作方法。

背景技术

随着信息传输速率的提高和信息传送量的增大，电子产品体积越来越小，集成单元分布密度越来越大，推动PCB向高密度、高集成、微细化以及多层化的方向发展。如何制造复合高密度互连（HDI）设计和散热结构的PCB，是当今PCB制造行业的难题。

对于包含高密度互连（HDI）设计的PCB，现有常用的散热解决方案是设计大量的密集通孔，通过通孔孔内的铜将PCB一面器件工作时散发的热量传导到另一面的散热片上，然而设计大量的密集通孔必然占用PCB面积和体积，从而降低了PCB图形设计密度。此外，大量密集通孔的加工会导致PCB耐热性下降。而更为先进的散热解决方案是在PCB需散热位置采用埋入导热材料设计（CN101790290A），但其要求采用芯板+半固化片+芯板的叠合结构，无法应用于有内外层盲孔的高密度互连（HDI）设计。

发明内容

鉴于以上所述，本发明有必要提供一种图形密度高、耐热性好且散热性能佳的具备高密度互连设计和散热结构的PCB板的制作方法。

一种具备高密度互连设计和散热结构的PCB板的制作方法，其制作方法包括如下步骤：

步骤1）提供PCB子板、半固化片、铜箔、导热树脂以及导热金属柱，PCB子板表面具有导电图形；

步骤2）对PCB子板、半固化片、铜箔分别开设若干通孔；

步骤3）采用销钉对位方式，将铜箔、半固化片、PCB子板按顺序套在销钉上，从而形成PCB子板位置居中、铜箔处于外层，PCB子板相对的表面分别通过半固化片与铜箔连接，且叠合后的PCB子板、半固化片以及外层铜箔上的通孔位置对应连通形成多个连通孔的叠合结构，往连通孔内分别置入导热树脂或导热金属柱，经过高温高压压合使PCB子板、铜箔、导热树脂和导热金属柱通过半固化片软化、流动而粘结在一起，制成压合板，且导热树脂、导热金属柱连接两外层的铜箔；

步骤4）去除压合板板面层压流胶，露出导热树脂、导热金属柱和铜箔表面；

步骤5）在压合板表面制作外层盲孔，连通外层铜箔和导电图形；

步骤6）在压合板表面进行外层图形制作。

在步骤1）中，提供的子板可根据需要为若干个。子板可为双面板或多层芯板，通过芯板结合若干半固化片层压后形成，且半固化片设置在相邻两芯板层之间。子板上可开设有工具孔，以供销钉穿过。子板内可以设计通孔、然后通过树脂塞孔和填平电镀处理。所述树脂可以是导热树脂，如此利于子板的上下表面导热。所述导热金属柱优选为铜柱，如圆形或直方形铜柱。

提供的铜箔为两片，用于设置在PCB板的相对的外表层。铜箔上可开设与子板上位置对应的工具孔，以供销钉穿过。

在步骤2）中，PCB子板、半固化片以及铜箔上开孔的位置可根据叠合后的孔深需要对应开设，如，可以是在叠合后部分所述通孔全部连通而贯通整个压合板，或者部分通孔连通仅贯通一层铜箔、与该层铜箔连接的半固化片、以及多张PCB子板中的一张或者几张PCB子板。即，在叠合后形成的压合板上根据需要对应地形成连通孔或者盲孔。

在步骤2）与步骤3）之间可进一步包括对PCB子板以及导热金属柱做表面氧化处理，如此以除去PCB子板以及导热金属柱表面的油脂、灰尘等，增强芯板表面的结合力。即，对已制作线路图形的PCB子板表面的铜层进行棕色氧化处理，以除去子板表面的油脂、污物，同时在线路（铜）表面形成一层致密蜂窝微孔状（SEM扫描可见）结构的氧化层，提高压合过程中芯板与半固化片的结合力。

在步骤3）中，按照铜箔、半固化片、PCB子板、半固化片、铜箔的顺序叠合在一起，所述PCB子板可为一张或者多张子板，若为多张子板，则多张子板叠层地设置，两相邻子板间设置有半固化片。

在步骤4）中，去除压合板板面层压流胶的方法可采用机械磨板、机械磨板结合激光灼烧、或者机械磨板结合化学清洗的方法，如此去除铜箔表面和导热金属柱表面的层压流胶，露出洁净铜面。

在步骤5）中，在压合板表面制作外层盲孔的方法依次经过控深铣凹槽、激光烧蚀、化学沉铜、以及电镀步骤制成。即先在板面铣凹槽，如凹槽至铜箔相邻的半固化片一定的深度，然后激光烧蚀将剩留的半固化片烧蚀，则凹槽延伸至PCB子板表面，进一步对凹槽内形成的钻污去除后，如，将凹槽槽壁的炭化层去除，然后化学沉铜、整板电镀，实现子板与外层的铜箔导通，并且在铜箔表面在形成一镀铜层。

在步骤6）中，在压合板表面制作外层图形可以使用半加成法或减成法制作，半加成法使用正片菲林，贴膜、曝光、显影后，凹槽位置被抗镀干膜封住，避免电镀时在该区域镀铜与锡，然后退膜，将用来封住凹槽的干膜退掉，退膜后蚀刻。减成法使用负片菲林，贴膜、曝光、显影后，凹槽位置不被抗蚀干膜封住，显影后直接蚀刻。

如此，制得具备高密度互连设计和散热结构的PCB板。

另外，本发明有必要提供一种所述方法制得的PCB板。

一种具备高密度互连设计和散热结构的PCB板，包括子板、二半固化片、以及二铜箔，所述子板通过设置在两侧的半固化片与所述铜箔连接，所述PCB板上还形成有若干连通孔，其中部分连通孔内置有导热树脂，部分连通孔内置有导热金属柱，导热树脂或导热金属柱均连通PCB板两侧的铜箔，所述子板、半固化片、以及铜箔通过销钉叠合在一起。

进一步地，所述PCB板的两表面分别开设有外层盲孔，盲孔贯通所述一侧的铜箔与该铜箔相邻的半固化片，延伸至子板的表面，盲孔的周壁上形成有镀层将铜箔与子板表面的铜层导通。

相较于现有技术，本发明通过先提供子板，然后在子板外侧设置铜箔，通过销钉对位结合，使得PCB子板、半固化片以及铜箔可紧密地结合在一起，压合制成多层板，通过在外层铜箔上制作盲孔、通孔和线路图形，实现高密度互连（HDI）设计；另外，通过在PCB子板、半固化片以及铜箔开设通孔，通孔对准形成连通孔后，往连通孔内置入导热树脂或导热金属柱，使得两侧的铜箔导通，如此，利于PCB板整体散热，避免了采用大量密集通孔散热导致的PCB耐热性差的问题。

附图说明

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，描述中的附图仅仅是对应于本发明的具体实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，在需要的时候还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具备高密度互连设计和散热结构的PCB板的截面示意图；

图2为本发明制备具备高密度互连设计和散热结构的PCB板的流程示意图。

具体实施方式

为了详细阐述本发明为达成预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

请参阅图1，本发明较佳实施例所示的具备高密度互连设计和散热结构的PCB板100，包括子板10、二半固化片20、以及二铜箔30。所述子板10通过设置在两侧的固化片20与所述铜箔30连接。所述PCB板100上还形成有若干连通孔11。若干连通孔11内分别置有导热树脂111或导热金属柱112，导热树脂111或导热金属柱112均连通PCB板100两侧的铜箔30。所述子板10、半固化片20、以及铜箔30通过销钉（图未示）叠合在一起。所述PCB板100的两表面分别开设有外层盲孔12，盲孔12贯通所述一侧的铜箔30与该铜箔30相邻的半固化片20，延伸至子板10的表面，盲孔12的周壁上形成有镀层121，从而将铜箔30与子板10表面的铜层导通。

本实施例中，所述子板10为一张，子板10的结构与PCB板100结构相近。子板10包括一中心板组（图未标）、二半固化片50以及二铜箔60。所述中心板组通过设置在两侧的固化片50与所述铜箔60连接。所述子板10上形成有若干连通孔101，连通孔101内置有导热树脂连通子板10两侧的铜箔60。所述子板10的两表面分别开设有外层盲孔102，盲孔102贯通所述一侧的铜箔60与该铜箔60相邻的半固化片50，延伸至中心板组的表面，盲孔102的周壁上形成有镀层，从而将铜箔60与中心板组表面的铜层导通。所述中心板组通过多张芯板结合半固化片压合形成，本实施例中，为两张芯板41与连接在两张芯板之间的一张半固化片42压合形成，中心板组开设有导热孔401并且在导热孔401内置有导热树脂，从而将中心板组的两张芯板41表面的铜层导通。

可以理解所述子板10可以是一张或多张，根据制得的具备高密度互连设计和散热结构的PCB板100需要定。当为多张子板时，则多张子板叠合时相邻两子板间需要设置半固化片。

请结合参阅图2，上述具备高密度互连设计和散热结构的PCB板100的制作过程如下：

1）提供一张PCB子板10、两张半固化片20、两张铜箔30、若干导热树脂111以及若干导热金属柱112。

2）对PCB子板10、半固化片20、铜箔30分别开设若干通孔；并对PCB子板10以及导热金属柱112做表面氧化处理。

3）采用销钉对位方式，将铜箔30、半固化片20、PCB子板10按顺序叠合在一起，使得PCB子板10位置居中，两铜箔30分别处于上下表层，PCB子板10相对的表面分别通过半固化片20与铜箔30连接，且叠合后的PCB子板10、半固化片20以及外层铜箔30上的通孔位置对应连通形成多个连通孔11，往连通孔11内分别置入导热树脂111或导热金属柱112，经过高温高压压合使PCB子板10、铜箔30和导热树脂111通过半固化片20软化、流动而粘结在一起，制成压合板，且导热树脂111、导热金属柱112连接两外层的铜箔30。

4）去除压合板板面层压流胶，露出铜箔30、导热金属柱112的表面；可采用磨板、激光灼烧等方法。

5）在压合板表面制作外层盲孔12；制作外层盲孔的方法可采用控深铣凹槽、激光烧蚀、化学沉铜和电镀方式制成。具体可先通过在板面铣凹槽，如凹槽至铜箔相邻的半固化片20一定的深度，然后通过激光烧蚀将剩留的半固化片20烧蚀，则凹槽延伸至PCB子板10的表面，进一步对凹槽内形成的钻污去除后，然后化学沉铜以及整板电镀，实现子板10与外层的铜箔30导通；并且在铜箔30表面在形成一层镀铜。

6）在压合板表面进行外层图形制作，从而制作出具备高密度互连设计和散热结构的PCB板100。可使用前述的半加成法或减成法制作。半加成法使用正片菲林，贴膜、曝光、显影后，凹槽位置被抗镀干膜封住，以避免电镀时该区域被镀铜与锡，然后退膜，将用来封住凹槽的干膜退掉，退膜后蚀刻。减成法使用负片菲林，贴膜、曝光、显影后，凹槽位置不被抗蚀干膜封住，显影后直接蚀刻。

本实施例中，子板10的结构与PCB板100的结构相同，因此，子板10的制作可采用与制作PCB板100相同的制作过程。

综上，本发明具备高密度互连设计和散热结构的PCB板100通过先提供子板10，然后在子板10外侧设置铜箔30，通过销钉对位叠合，使得PCB子板10、半固化片20以及铜箔30可紧密地结合在一起形成PCB板100，从而可以制作外层盲孔12，实现子板10与外层的铜箔30导通，提高了PCB板100的图形设计密度。另外，通过在PCB子板10、半固化片20以及铜箔30开设通孔，通孔对准形成连通孔11后，往连通孔11内置入导热树脂111或者导热金属柱112，使得两侧的铜箔30导通，如此，利于PCB板100整体散热，避免了采用大量密集通孔散热导致的PCB耐热性差的问题。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims

1.一种具备高密度互连设计和散热结构的PCB板的制作方法，其制作方法如下：

1）提供PCB子板、半固化片、铜箔、导热树脂以及导热金属柱，所述PCB子板上具有导电图形；

2）对PCB子板、半固化片、铜箔分别开设若干通孔；

3）采用销钉对位方式，将铜箔、半固化片、PCB子板按顺序套在销钉上，从而形成PCB子板位置居中、铜箔处于外层，PCB子板相对的表面分别通过半固化片与铜箔连接，且叠合后的PCB子板、半固化片以及外层铜箔上的通孔位置对应连通形成多个连通孔的叠合结构，往连通孔内分别置入导热树脂或导热金属柱，经过高温高压压合使PCB子板、铜箔、导热树脂和导热金属柱通过半固化片软化、流动而粘结在一起，制成压合板，且导热树脂、导热金属柱连接两外层的铜箔；

4）去除压合板板面层压流胶，露出导热树脂、导热金属柱和铜箔表面；

5）在压合板表面制作外层盲孔，连通外层铜箔和PCB子板上的导电图形；

6）在压合板表面进行外层图形制作。

2.根据权利要求1所述的PCB板的制作方法，其特征在于：步骤1）中，PCB子板、半固化片、铜箔分别在对应位置开设有工具孔，以供销钉穿过。

3.根据权利要求1所述的PCB板的制作方法，其特征在于：在步骤2）与步骤3）之间可进一步包括对PCB子板以及导热金属柱做表面氧化处理。

4.根据权利要求1所述的PCB板的制作方法，其特征在于：在步骤4）中，所述去除压合板板面层压流胶的方法采用机械磨板、或机械磨板结合激光灼烧、或机械磨板结合化学清洗的方法。

5.根据权利要求1所述的PCB板的制作方法，其特征在于：在步骤5）中，在压合板表面制作外层盲孔的方法依次经过控深铣凹槽、激光烧蚀、化学沉铜、以及电镀步骤制成。

6.根据权利要求1至5任一项所述的PCB板的制作方法，其特征在于：所述导热金属柱为圆形或直方形铜柱。

7.根据权利要求1至5任一项所述的PCB板的制作方法，其特征在于：所述导热金属柱的高度与PCB板压合后的厚度相匹配。

8.根据权利要求1至5任一项所述的PCB板的制作方法，其特征在于：所述PCB子板可为一张或者多张，若为多张，则多张子板叠层地设置，两相邻子板间设置有半固化片。

9.一种具备高密度互连设计和散热结构的PCB板，其特征在于：包括子板、二半固化片、以及二铜箔，所述子板通过设置在两侧的固化片与所述铜箔连接，所述PCB板上还形成有若干连通孔，若干连通孔内分别置有导热树脂或导热金属柱，导热树脂或导热金属柱均连通PCB板两侧的铜箔，所述子板、半固化片、以及铜箔通过销钉叠合在一起。

10.根据权利要求9所述的PCB板，其特征在于：所述PCB板的两表面分别开设有外层盲孔，盲孔贯通所述一侧的铜箔与该铜箔相邻的半固化片，延伸至子板的表面，盲孔的周壁上形成有镀层将铜箔与子板表面的铜层导通。