CN103491706A - 高导热印制电路板的制作方法及印制电路板 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高导热印制电路板的制作方法，包括：提供基板、粘结片和导电层；所述基板包括至少一层第一金属层和一层第二金属层，第一金属层为铜层，第二金属层为铝层，第一金属层压合于第二金属层的表面形成金属复合板；将基板、粘结片和导电层依次层叠压合为一体。通过采用金属复合板作为基板，金属复合板采用铜层作为第一金属层以及采用铝层作为第二金属层，并配合压合工艺与粘结片和导电层压合为一体，可以有效的减少基板重量，降低成本，避免导电层与基板之间连通设置的孔或槽中的金属镀层脱落。

Description

高导热印制电路板的制作方法及印制电路板

技术领域

本发明涉及一种印制电路板的制作方法，尤其涉及一种高导热印制电路板的制作方法，以及利用该制作方法制作的印制电路板。

背景技术

现有的高导热印制电路板的制作主要采用以下三种方法：

1、压合法（post-bonding）,使用导热不流动粘结片将金属基板与已制作图形的导电层压合。采用此种方法制作的印制电路板的导热效果差，因为通过导热粘结片作为中间媒介将热量传递至金属基板的导热效果不如使用金属作为中间媒介或导电层直接接触金属基板的导热效果。

2、焊接法（sweat-soldering），使用无铅高温锡膏将金属基板与已制作图形的导电层焊接，散热效果较压合法制作的印制电路板好，但是需要特殊工装夹具以及焊接设备，而且很容易出现焊接不良、空洞等缺陷。

3、预粘结法（pre-bonding），即来料为导电层与金属基板的一体结构，金属基板上采用特定工艺绘制有电路图形，但是这类的印制电路板只能制作单面线路，应用范围较窄。

以上三种方法采用的金属基板均为单一金属层。由于金属铜具有良好的导电及导热性，且与常规的印制电路板采用的金属相同，不存在不同金属之间物理性能匹配问题，加工性能优良，因此行业内大多使用铜基板。但是铜的密度相对较大，且为了增强导热散热功效，铜基板一般设计较大的板面和相当的板厚，使得基板重量极大（相对于常规的印制电路板而言），不利于产品加工以及产品装运。另外铜基材料成本也较高，不利于降本增效。现有技术还有采用铝基板的做法，铝同样具有良好的导热及导电性，且密度相对较小，价格相对低廉。但是，如果使用低成本的铝基作为金属基板，尤其是需要制作多层线路或者导电层与铝基需要导通的情况下，那么就会涉及到铝基金属化的问题。然而铝是一种较活泼的金属，在大气中铝表面极易生成一层薄且致密的氧化膜，且电极电位较低，在镀液中与多种金属离子发生置换反应，在铝层表面形成疏松粗糙的接触性镀层，严重影响铜质镀层与铝制基材层间的结合强度。另外，铝属于两性金属，在酸、碱溶液中都不稳定，且当环境温度发生变化时，由于铝质基材层与铜质镀层的膨胀系数不一样，极易产生内应力而破坏铜质镀层，导致铜质镀层脱落。在铝基上镀铜在现有技术中多用于五金电镀领域，由于其工艺与常规印制电路板厂家的药水体系及流程设置不同，导致其在印制电路板技术领域运用并未成熟，还有待于进一步摸索改进再加以运用。

综上所述，为了解决上述印制电路板散热性能差、采用铜基比重大且成本高或者采用低成本铝基镀层易脱落等问题，急需要提供一种新型的制作方法。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种高导热印制电路板的制作方法，增强金属基板对印制电路板的散热作用。

本发明的另一个目的在于提供一种高导热印制电路板的制作方法，其可以减轻印制电路板的重量。

本发明的再一个目的在于提供一种高导热印制电路板的制作方法，其可有效降低生产成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高导热印制电路板的制作方法，包括：

步骤S10：提供基板、粘结片和导电层；

所述基板包括至少一层第一金属层和一层第二金属层，所述第一金属层为铜层，所述第二金属层为铝层，所述第一金属层压合于所述第二金属层表面形成金属复合板；

步骤S20：压合；

将所述基板、所述粘结片和所述导电层依次层叠压合为一体，所述基板的第一金属层的表面靠近所述粘结片。

基板采用金属复合板结构，优选采用铝铜复合板，相对于采用铜基板的传统结构，减少了产品重量，节省了成本。当然本领域技术人员可以获知的是，金属复合板的材质是可变的，只要满足第一金属层采用能使用常规电镀药水电镀铜的金属材质、第二金属层采用比铜轻且导热性好的金属材质即可，例如，第一金属层可以采用锌、镍和铜，第二金属层可以采用铝、镁以及铝合金等，如此便可以起到降低重量和散热的作用。

本发明采用低损耗粘结片与铝铜复合板、导电层压合制作，可以提高电性能。

优选的，先于所述步骤S20实施步骤：棕化；

即将所述基板以及所述导电层的表面进行粗化处理。

作为高导热印制电路板的制作方法的一种优选方案，在步骤S20后实施步骤S30：开设盲孔和/或功放槽；

S301：在所述导电层的非压合面设置盲孔位置开窗，激光钻或机械控深钻盲孔，所述盲孔的底部位于所述粘结片和所述基板的交界线与所述基板的第一金属层和第二金属层的交界线之间；和/或；

S302：在所述导电层的非压合面机械控深铣功放槽，所述功放槽的底部位于所述粘结片和所述基板的交界线与所述基板的第一金属层和第二金属层的交界线之间。

在导电层局部位置制作功放槽，功放槽的槽底位置控制至粘结片和基板的交界线与基板的铜层和铝层的交界线之间，不贯穿铜层，再进行功放槽金属化，避免功放槽槽底的基材中的铝层直接镀铜，相对于传统的铝基板，本发明的基板与使导电层与基板导通的孔内金属镀层结合更为紧密；功放器件可以放入功放槽内与基材的铝层进行良好热传导，另外由于功放器件能放入功放槽内相比传统功放器件贴装在导电层表面的情况节省导电层的板面空间。

在导电层中需散热的位置制作盲孔与铝铜复合板直接接触，再将盲孔金属化，实现盲孔与基材的铝层进行良好热传导，从而实现良好的散热功效。

制作盲孔的方式可以包含两种：一、通过激光钻盲孔，该盲孔的底部可位于粘结片与基板的交界线上；二、通过机械控深钻盲孔，该盲孔的底部可位于粘结片和基板的交界线与基板的铜层和铝层的交界线之间。上述的两种方式，盲孔孔底均不与基材中的铝层直接接触，随后再对该盲孔镀铜，相对于传统的铝基板，本发明的基板与镀铜层结合更为紧密。

作为高导热印制电路板的制作方法的一种优选方案，所述步骤S20包括以下步骤：

步骤S201：在所述基板上至少设置三个基板定位孔，对应所述基板定位孔在所述粘结片上开设粘结片定位孔和在所述导电层上开设导电层定位孔；

步骤S202：将所述基板、所述粘结片以及所述导电层依次层叠，使所述基板定位孔、所述粘结片定位孔以及导电层定位孔对齐，再由外至内向所述基板定位孔插入定位销钉，所述定位销钉穿过所述粘结片定位孔并置于所述导电层定位孔中，以将所述基板、所述粘结片以及所述导电层依次串接定位；

步骤S203：将依次层叠的所述基板、所述粘结片和所述导电层压合为一体，所述基板的铜层面靠近所述粘结片。

进一步的，在步骤S203后实施步骤S204：在压合后将所述基板定位孔、所述粘结片定位孔以及导电层定位孔内设置的销钉退出。

优选的，所述基板定位孔、所述粘结片定位孔以及导电层定位孔的数量均为五个。

作为高导热印制电路板的制作方法的一种优选方案，所述步骤S30后实施以下步骤：

步骤S40：在所述导电层的非压合面制作电路图形。

作为高导热印制电路板的制作方法的一种优选方案，在所述步骤S10与步骤S20之间实施步骤S11：在所述导电层的压合面制作电路图形，将所述导电层的非压合面采用保护膜进行保护。

优选的，所述保护膜采用白菲林。

作为高导热印制电路板的制作方法的一种优选方案，所述步骤S30与所述步骤S40之间实施以下步骤：

步骤S31：使盲孔和/或功放槽金属化；

在所述盲孔和/或功放槽内化学沉铜，使盲孔和/或功放槽的侧壁以及底部设置一层铜层；

步骤S32：板面电镀；

在所述导电层表面镀制铜层。

优选的，所述导电层采用铜箔、双面芯板或多层芯板。

作为高导热印制电路板的制作方法的一种优选方案，所述基板的第一金属层的厚度不小于0.1mm。

优选的，所述基板包括一铝层和分别覆于所述铝层两相对表面的两铜层。该两铜层的厚度可以相同，也可不相同。靠近所述粘结片一侧的铜层的厚度不小于0.1mm。

一种采用如上所述的高导热印制电路板的制作方法制作的印制电路板，包括依次设置的导电层、粘结片以及基板，所述基板包括至少一层第一金属层和一层第二金属层，所述第一金属层为铜层，所述第二金属层为铝层，所述第一金属层覆于所述第二金属层表面形成金属复合板，所述基板的第一金属层靠近所述粘结片设置。

作为印制电路板的一种优选方案，所述导电层上设置用于存放大功率电器的功放槽和/或用于散热的盲孔，所述功放槽和/或所述盲孔由所述导电层延伸至所述粘结片和所述基板的交界线与所述基板的第一金属层与第二金属层的交界线之间。

作为印制电路板的一种优选方案，所述导电层为铜箔层、双面芯板或者多层芯板，所述导电层上设置有电路图形。

进一步的，所述基板上依次层叠设置一层粘结片和导电层；或，

所述基板上依次交替层叠多层粘结片和导电层。

将导电层采用铜箔、双面芯板或多张芯板，将导电层与粘结片以及基材压合，可以实现单层、多层走线。

对比现有技术，本发明的有益效果为：

本发明的高导热印制电路板的制作方法采用压合制成的金属复合板作为基板，并配合压合工艺与粘结片和导电层压合为一体，代替了常规金属基板制作工艺，有效的减轻了基板的重量，降低了产品的成本，避免了连通导电层与基板之间的孔或槽内的金属镀层脱落，使用低损耗粘结片压合且能多层走线，其电信号表现更为优越；

通过在印制电路板上设置功放槽，功放槽的深度至粘结片和基板的交界线与基板的第一金属层和第二金属层的交界线之间，并且不贯穿第一金属层，可以实现高功率器件与散热金属基板的直接接触；

通过在印制电路板上设置盲孔，盲孔的深度至粘结片和基板的交界线，或，粘结片和基板的交界线与基板的第一金属层和第二金属层的交界线之间，可以实现导电层与散热金属基板的良好热传导，全方位高效散热。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为实施例一所述的印制电路板的结构示意图；

图2为实施例一所述的高导热印制电路板的制作方法的流程示意图；

图3为图1中基材的结构示意图；

图4为图2中导电层钻定位孔后的结构示意图；

图5为图2中粘接片钻定位孔后的结构示意图；

图6为图2中基材、粘接片以及导电层压合后的结构示意图；

图7为图6退出销钉后的结构示意图；

图8为图7盲孔开窗后的结构示意图；

图9为图8激光钻盲孔以及机械控深铣功放槽后的结构示意图；

图10为图9化学沉铜以及板面电镀后的结构示意图；

图11为图10阻焊后的结构示意图；

图12为图11表面处理以及铣外形后的结构示意图；

图13为实施例二所述的印制电路板的结构示意图；

图14为实施例二所述的高导热印制电路板的制作方法的流程示意图；

图15为图13中基材的结构示意图；

图16为图14中导电层的压合面制作导电图形后的结构示意图；

图17为图14中粘接片钻定位孔后的结构示意图；

图18为图14中导电层钻定位孔后的结构示意图；

图19为实施例二所述的高导热印制电路板的基材、粘接片以及导电层压合后的结构示意图；

图20为图19退出销钉后的结构示意图；

图21为图20机械控深钻盲孔的结构示意图；

图22为图21机械控深铣功放槽后的结构示意图；

图23为图22化学沉铜以及板面电镀后的结构示意图；

图24为图23阻焊后的结构示意图；

图25为图24表面处理以及铣外形后的结构示意图。

图1至12中：

10、基板；11、铝层；12、铜层；20、粘接片；30、导电层；40、功放槽；50、定位孔；51、销钉；60、镀铜层；70、表面处理层；80、阻焊点；90、盲孔。

图13至25中：

100、基板；101、铝层；102、铜层；200、粘接片；300、导电层；400、功放槽；500、定位孔；501、销钉；600、镀铜层；700、表面处理层；800、阻焊点；900、盲孔。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一：

如图1所示，于本实施例中，本发明所述的高导热印制电路板，其包括依次设置的导电层30、粘结片20以及基板10，此基板10为金属复合板，基板10包括一层铝层11，在铝层11两侧均设置一层铜层12，铜层12的厚度大于0.1mm，铝层11一侧设置的铜层12与粘接片20接触。

在导电层30上设置用于存放大功率电器的功放槽40和用于散热的盲孔90，功放槽40由导电层30延伸至靠近粘结片20的铜层12，盲孔90由导电层30延伸至粘结片20和基板10的交界线。

功放槽40和盲孔90的侧壁和底部通过化学沉铜方式镀制有镀铜层60，在导电层30表面通过电镀方式镀制镀铜层60。

印制电路板制作完毕后对其表面进行表面处理，形成表面处理层70。

在本实施例中，导电层30为铜箔层。在导电层30远离粘接片20的一侧设置电路图形，在电路图形上通过阻焊方式形成有阻焊点80。

如图3所示，制作上述印制电路板的方法如下：

第一步、如图3所示，提供基板10、粘接片20和导电层30，基板10上设置三个定位孔50，此定位孔50为基板定位孔，在本实施例中，基板10采用压合制成的铝铜复合板，基板10包括一层铝层11，在铝层11两侧均设置一层铜层12，粘结片20采用半固化片，导电层30采用铜箔；

第二步、基板10棕化，将基板10和导电层30表面进行粗化处理；

第三步、如图4至7所示，基板10、粘结片20和导电层30压合

首先、对应基板10的基板定位孔在粘结片20上开设粘结片定位孔和在导电层30上开设导电层定位孔；

其次、将基板10、粘结片20以及导电层30依次层叠，使基板定位孔、粘结片定位孔以及导电层定位孔对齐形成定位孔50，再由外至内向基板定位孔插入定位销钉51，定位销钉51穿过粘结片定位孔并置于导电层定位孔中，以将基板10、粘结片20以及导电层30依次串接定位；

再次、将依次层叠的基板10、粘结片20和导电层30压合为一体，基板10的铜层11靠近粘结片20；

最后、在压合后将基板定位孔、粘结片定位孔以及导电层定位孔内设置的销钉51退出；

第四步、如图8所示，在导电层30的非压合面进行盲孔位置开窗；

第五步、如图9所示，开设盲孔90和功放槽40；

在导电层30的非压合面设置的盲孔位置开窗处利用激光钻盲孔90，盲孔90由导电层30延伸至粘结片20和基板10的交界线；使用机械控深铣制作功放槽40，功放槽40由导电层30延伸至靠近粘结片20的铜层12；

第六步、如图10所示，使盲孔90和功放槽40金属化；

在盲孔90和功放槽10内化学沉铜，使盲孔90和功放槽40的侧壁以及底部设置一层铜层；

第七步、如图10所示，板面电镀，在导电层30表面镀制铜层；

第八步、如图10所示，在导电层30的非压合面制作电路图形；

第九步、如图11所示，在导电层30的电路图形处进行阻焊；

第十步、如图12所示，对阻焊完毕的印制电路板进行表面处理和铣外形，完成印制电路板的制作。

实施例二：

如图13所示，于本实施例中，本发明所述的高导热印制电路板，其包括依次设置的导电层300、粘结片200以及基板100，基板100为金属复合板，在本实施例中，基板100采用铝铜复合板，基板100包括一层铝层101，在铝层101两侧均设置一层铜层102，铜层102的厚度大于0.1mm，铝层101一侧设置的铜层102与粘接片200接触。

在导电层300上设置用于存放大功率电器的功放槽400和用于散热的盲孔900，功放槽400和盲孔900由导电层300延伸至粘结片200和基板100的交界线及铜层102与铝层101的交界线之间，功放槽400和盲孔900不贯通铜层102。

功放槽400和盲孔900的侧壁和底部通过化学沉铜方式镀制有镀铜层600，在导电层300表面通过电镀方式镀制镀铜层600。

印制电路板制作完毕后对其表面进行表面处理，形成表面处理层700。

在本实施例中，导电层300为双面芯板。在导电层300的两侧均设置电路图形，在远离粘结片200一侧的电路图形上通过阻焊方式形成有阻焊点800。

如图14所示，制作上述印制电路板的方法如下：

第一步、如图15所示，提供基板100、粘接片200和导电层300，基板100上设置五个定位孔500，此定位孔500为基板定位孔，在本实施例中，基板100采用压合制成的铝铜复合板，基板100包括一层铝层101，在铝层101两侧均设置一层铜层102，粘结片200采用半固化片，导电层300采用双面芯板；

第二步、如图16所示，在导电层300的压合面制作导电图形线路，将导电层300的非压合面采用保护膜进行保护，在本实施例中，保护膜采用白菲林；

第三步、基板100和导电层300棕化，将基板100和导电层300表面进行粗化处理；

第四步、如图17至20所示，基板100、粘结片200和导电层300压合

首先、对应基板100的基板定位孔在粘结片200上开设粘结片定位孔和在导电层300上开设导电层定位孔；

其次、将基板100、粘结片200以及导电层300依次层叠，使基板定位孔、粘结片定位孔以及导电层定位孔对齐形成定位孔500，再由外至内向基板定位孔插入定位销钉501，定位销钉501穿过粘结片定位孔并置于导电层定位孔中，以将基板100、粘结片200以及导电层300依次串接定位；

再次、将依次层叠的基板100、粘结片200和导电层300压合为一体，基板100的铜层101靠近粘结片200；

最后、在压合后将基板定位孔、粘结片定位孔以及导电层定位孔内设置的销钉501退出；

第五步、如图21和22所示，开设盲孔900和功放槽400；

在导电层300的非压合面机械控深钻盲孔900，盲孔900的底部位于粘结片200和基板100的交界线与基板100的铜层102和铝层101的交界线之间，不贯穿铜层102，在导电层300的非压合面机械深铣功放槽400，功放槽400的底部位于粘结片200和基板100的交界线与基板100的铜层102和铝层101的交界线之间；

第六步、如图23所示，使盲孔900和功放槽400金属化；

在盲孔900和功放槽100内化学沉铜，使盲孔900和功放槽400的侧壁以及底部设置一层铜层；

第七步、如图23所示，板面电镀，在导电层300表面镀制铜层；

第八步、如图23所示，在导电层300的非压合面制作电路图形；

第九步、如图24所示，在导电层300的电路图形处进行阻焊；

第十步、如图25所示，对阻焊完毕的印制电路板进行表面处理和铣外形，完成印制电路板的制作。

本发明的“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高导热印制电路板的制作方法，其特征在于，包括：

步骤S10：提供基板、粘结片和导电层；

所述基板包括至少一层第一金属层和一层第二金属层，所述第一金属层为铜层，所述第二金属层为铝层，所述第一金属层压合于所述第二金属层的表面形成金属复合板；

步骤S20：压合；

将所述基板、所述粘结片和所述导电层依次层叠压合为一体，所述基板的第一金属层的表面靠近所述粘结片。

2.根据权利要求1所述的高导热印制电路板的制作方法，其特征在于，在步骤S20后实施步骤S30：开设盲孔和/或功放槽；

S301：在所述导电层的非压合面设置盲孔位置开窗，激光钻或机械控深钻盲孔，所述盲孔的底部位于所述粘结片和所述基板的交界线与所述基板的第一金属层和第二金属层的交界线之间；和/或；

S302：在所述导电层的非压合面机械控深铣功放槽，所述功放槽的底部位于所述粘结片和所述基板的交界线与所述基板的第一金属层和第二金属层的交界线之间。

3.根据权利要求2所述的高导热印制电路板的制作方法，其特征在于，所述步骤S20包括以下步骤：

步骤S201：在所述基板上至少设置三个基板定位孔，对应所述基板定位孔在所述粘结片上开设粘结片定位孔和在所述导电层上开设导电层定位孔；

步骤S202：将所述基板、所述粘结片以及所述导电层依次层叠，使所述基板定位孔、所述粘结片定位孔以及导电层定位孔对齐，再由外至内向所述基板定位孔插入定位销钉，所述定位销钉穿过所述粘结片定位孔并置于所述导电层定位孔中，以将所述基板、所述粘结片以及所述导电层依次串接定位；

步骤S203：将依次层叠的所述基板、所述粘结片和所述导电层压合为一体，所述基板的铜层面靠近所述粘结片。

4.根据权利要求3所述的高导热印制电路板的制作方法，其特征在于，所述步骤S30后实施以下步骤：

步骤S40：在所述导电层的非压合面制作电路图形。

5.根据权利要求4所述的高导热印制电路板的制作方法，其特征在于，在所述步骤S10与步骤S20之间实施步骤S11：在所述导电层的压合面制作电路图形，将所述导电层的非压合面采用保护膜进行保护。

6.根据权利要求4或5所述的高导热印制电路板的制作方法，其特征在于，所述步骤S30与所述步骤S40之间实施以下步骤：

步骤S31：使盲孔和/或功放槽金属化；

在所述盲孔和/或功放槽内化学沉铜，使盲孔和/或功放槽的侧壁以及底部设置一层铜层；

步骤S32：板面电镀；

在所述导电层表面镀制铜层。

7.根据权利要求1至5任一项所述的高导热印制电路板的制作方法，其特征在于，所述基板的第一金属层的厚度不小于0.1mm。

8.一种采用如权利要求1至7任一项所述高导热印制电路板的制作方法制作的印制电路板，其特征在于，包括依次设置的导电层、粘结片以及基板，所述基板包括至少一层第一金属层和一层第二金属层，所述第一金属层为铜层，所述第二金属层为铝层，所述第一金属层覆于所述第二金属层表面形成金属复合板，所述基板的第一金属层靠近所述粘结片设置。

9.根据权利要求8所述的印制电路板，其特征在于，所述导电层上设置用于存放大功率电器的功放槽和/或用于散热的盲孔，所述功放槽和/或所述盲孔由所述导电层延伸至所述粘结片和所述基板的交界线与所述基板的第一金属层和第二金属层的交界线之间。

10.根据权利要求8或9所述的印制电路板，其特征在于，所述导电层为铜箔层、双面芯板或者多层芯板，所述导电层上设置有电路图形。

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