CN104797083B - 印制电路板中埋入电阻的方法及其印制电路板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种印制电路板中埋入电阻的方法及其印制电路板；属于电路板技术领域；其方法包括下述步骤：(1)在基材上钻孔；(2)在孔内塞入电阻油墨；(3)待电阻油墨固化后，在电阻油墨上钻孔，孔内塞入绝缘油墨或者导电油墨；(4)待绝缘油墨或者导电油墨固化后，研磨，去除凸出的电阻油墨和绝缘油墨或者导电油墨；(5)将电阻油墨与金属导体电连接；(6)图形制作；本发明旨在提供一种操作工艺简便、加工效率高、所埋入电阻可精确控制的印制电路板中埋入电阻的方法及具有该电阻的印制电路板；用于电路板制备。

Description

印制电路板中埋入电阻的方法及其印制电路板

技术领域

本发明涉及一种电路板加工工艺，更具体地说，尤其涉及一种印制电路板中埋入电阻的方法。本发明同时还涉及具有该电阻的印制电路板。

背景技术

随着电子产品日趋轻薄短小化，以及其功能更多模块集成度更高的发展需求，作为安装元器件的母板：印制电路板(PCB:print circuit board)，其图形更加复杂精细，同时更多的产品要求能给主动芯片预留更多的贴装空间，因此埋入无源器件技术逐渐成为印制电路板发展的一种必然趋势。埋入无源器件技术不仅可以减少贴装费用，而且相同设计条件下可缩小板面尺寸；信号传输距离的缩短可降低电磁干扰，提高信号完整性；同时器件焊点数减少可大大提高产品可靠性。

目前主流的埋入电阻电路板技术主要有两种：一种是以美国Ohmega公司的产品为代表的平面薄膜电阻，即在铜箔毛面处理上一种镍磷薄膜电阻，然后压合在绝缘基材上成为薄基板，经过图形制作后形成平面薄膜电阻；一种是丝印电阻技术，丝印油墨以日本Ashahi公司的电阻油墨为代表，通过网印的技术将电阻油墨印刷在电路板图形表面，形成丝印厚膜电阻，其电阻膜的厚度至少在3μm以上，业界也称为平面厚膜电阻。然而两种埋入电阻的技术缺陷阻碍了其发展以及产品化，美国Ohmega公司的平面薄膜电阻价格昂贵，制作成本远远大于表面焊接的电阻元件，而且其形成的大电阻需要占用很大的面积，此缺陷不易克服；丝印平面电阻虽然价格低廉，可大幅降低埋入电阻电路板的成本，但是其工艺复杂，对电阻油墨的丝印性能要求高，丝印精度控制能力较差，随着电阻的增大，控制能力逐渐下降，目前业界能控制在20％已是非常困难，而且丝印过程中，电阻油墨会在平面方向上渗展(渗展是电阻油墨在印刷中及未固化前向油墨外沿扩展而呈现的一种边缘不整齐的现象，有些类似于墨水渗纸现象)给电路板带来微短、短路等不良现象。

发明内容

本发明的前一目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种操作工艺简便、加工效率高、所埋入电阻可精确控制的印制电路板中埋入电阻的方法。

本发明的另一目的在于提供一种具有上述电阻结构的印制电路板。

本发明的前一技术方案是这样实现的：一种印制电路板中埋入电阻的方法，该方法包括下述步骤：(1)在基材上沿垂直板面的方向钻孔；(2)在孔内塞入电阻油墨；(3)在电阻油墨上钻孔，孔内塞入绝缘油墨或者导电油墨；(4)研磨，去除凸出的电阻油墨和绝缘油墨或者导电油墨，使各油墨与板表面相平，并去除孔外板面上的油墨；(5)将电阻油墨与金属导体电连接；(6)图形制作。

上述的印制电路板中埋入电阻的方法中，步骤(1)所述基材为绝缘基材、单层印制电路板、双层印制电路板或者多层印制电路板；所述钻孔为钻通孔或盲孔；同时，步骤(3)具体为：待电阻油墨固化后，在电阻油墨上钻孔，孔内塞入绝缘油墨或者导电油墨；步骤(4)具体为：待绝缘油墨或者导电油墨固化后，研磨，去除凸出的电阻油墨和绝缘油墨或者导电油墨，使各油墨与板表面相平，并去除孔外板面上的油墨；步骤(5)具体为：金属化，使电阻油墨与金属导体电连接。

上述的印制电路板中埋入电阻的方法中，步骤(1)所述基材为表面贴有保护膜的半固化绝缘材料；同时，步骤(3)具体为：对电阻油墨进行烘烤预固化，烘烤温度低于电阻油墨和半固化绝缘材料二者中树脂玻璃转化温度最低的一个，预固化后在电阻油墨上钻孔，孔内塞入绝缘油墨或者导电油墨；步骤(4)具体为：对绝缘油墨或者导电油墨进行烘烤预固化，烘烤温度低于绝缘油墨或者导电油墨、电阻油墨和半固化绝缘材料三者中树脂玻璃转化温度最低的一个，预固化后去除半固化绝缘材料两面所贴保护膜，然后再研磨，去除凸出的电阻油墨和绝缘油墨或者导电油墨，使各油墨与板表面相平，并去除孔外板面上的油墨；步骤(5)具体为：双面压合金属层或者印制电路板，使电阻油墨与金属导体电连接，形成埋入电阻印制电路板。

上述的印制电路板中埋入电阻的方法中，步骤(3)所述钻孔为钻通孔或盲孔。

本发明的后一技术方案是这样实现的：一种印制电路板，包括本体，其中所述本体上沿垂直板面的方向设有若干第一通孔或第一盲孔，在第一通孔或第一盲孔内填充有第一电阻油墨，在第一电阻油墨上设有第二通孔或第二盲孔，在第二通孔或第二盲孔内填充有第一绝缘油墨或导电油墨，第一电阻油墨通过本体上的金属导体连接形成串联或并联结构。

上述的印制电路板中，所述本体至少一导电板面上压合有半固化绝缘材料层，在半固化绝缘材料层上设有第四通孔，在第四通孔内填充有第二电阻油墨，在第二电阻油墨上设有第五通孔，在第五通孔内填充有第二绝缘油墨或导电油墨；在半固化绝缘材料层外侧设有金属层，第二电阻油墨通过本体上的金属导体与金属层配合连接形成串联或并联结构。

上述的印制电路板中，所述本体为单层印制电路板、双层印制电路板或者多层印制电路板。

上述的印制电路板中，所述第一通孔或第一盲孔的深度与本体上单层绝缘材料层的厚度或若干层绝缘材料层的厚度相适应。

本发明采用上述工艺与结构后，与现有技术相比，具有下述的优点：

(1)在电路板垂直方向埋入电阻，减少贴装费用，而且相同设计条件下可缩小板面尺寸；信号传输距离的缩短可降低电磁干扰，提高信号完整性；同时器件焊点数减少可大大提高产品可靠性；

(2)降低成本，本发明既不用昂贵的金属薄膜电阻，也不用价格相对高的丝印平面电阻油墨(满足高精度丝印需求)，所需电阻油墨与普通绝缘塞孔油墨类似；

(3)提升电阻阻值精度，首先是在垂直孔内塞入电阻油墨，电阻油墨孔内再次钻孔塞入绝缘油墨或者导电油墨，通过塞入绝缘油墨或者导电油墨孔的大小和深度来控制电阻阻值大小，阻值精度可以控制在10％以内；

(4)简化工艺，降低制作难度，美国Ohmega公司的金属薄膜电阻需要三次蚀刻工艺才能制作出来，丝印平面电阻不光需要高精度CCD丝印机，还需要适合丝印的电阻油墨配合，丝印完后还需要激光切割修正阻值精度，加工时间漫长，丝印参数稍不合适，电阻阻值精度就会很差；无论是采用金属薄膜电阻或者丝印厚膜电阻制备大电阻值埋入式电阻，都需要制作平面蛇形图形获得更长的电阻长度，蛇形图形精度控制困难。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明实施例3的结构示意图；

图2是本发明实施例4的结构示意图。

图中：本体1、第一通孔或第一盲孔2、第一电阻油墨3、第二通孔或第二盲孔4、第一绝缘油墨或导电油墨5、金属导体6、半固化绝缘材料层7、第四通孔7a、金属层7b、第二电阻油墨8、第五通孔8a、第二绝缘油墨或导电油墨9。

具体实施方式

实施例1

本发明的一种印制电路板中埋入电阻的方法，该方法包括下述步骤：

(1)在绝缘基材、单层印制电路板、双层印制电路板或者多层印制电路板上沿垂直板面的方向钻孔；所述钻孔为钻通孔或盲孔，通孔即通孔贯穿板的上下面，盲孔即一面通一面不通，钻孔可以通过机械钻孔、激光钻孔或者冲孔的方式实现，激光钻孔可以通过红外激光钻孔或者紫外激光钻孔实现，对于小于0.1mm的通孔，优选激光钻孔；所述印制电路板包括绝缘材料和金属层，绝缘材料中的树脂已经完全固化，树脂可以是环氧树脂、酚醛树脂或者BT树脂等，绝缘材料中可以含有填料、增强层等，增强层优选玻璃纤维布，金属层可以是铜层，银层，金层等，优选铜层；

(2)在孔内塞入电阻油墨；塞孔方式可以采用手动塞孔、或使用半自动塞孔机，或使用全自动塞孔机，或使用真空塞孔机，对于小于0.2mm的孔，优先选用真空塞孔方式，电阻油墨主要包括两种成分，即树脂和导电成分，树脂可以是环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺或者BT树脂等，导电成分可以是碳粉、石墨烯颗粒、铜粉、银粉等，固化即使电阻油墨完全固化，固化温度高于油墨中树脂玻璃转换温度；

(3)待电阻油墨固化后，在电阻油墨上钻孔，钻孔可以通过机械钻孔或者激光钻孔方式实现，激光钻孔可以通过红外激光钻孔或者紫外激光钻孔实现，对于小于0.1mm的通孔，优选激光钻孔，钻孔的深度可以和塞电阻油墨的孔同深度，也可以小于电阻油墨的孔的深度，即既可以钻通孔，也可以钻盲孔；孔内塞入绝缘油墨或者导电油墨，塞孔方式可以采用手动塞孔、或使用半自动塞孔机，或使用全自动塞孔机，或使用真空塞孔机，对于小于0.2mm的孔，优先选用真空塞孔方式，绝缘油墨或者导电油墨主要包括两种成分，即树脂和填料，树脂可以是环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺或者BT树脂等，填料可以是氧化硅、滑石粉或者氧化铝等，导电油墨主要包括两种成分，即树脂和金属填料，树脂可以是环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺或者BT树脂等，金属填料可以是铜粉、银粉或者碳粉等，导电油墨的电阻率远小于电阻油墨电阻率，导电油墨产生的电阻可以忽略。固化即使绝缘油墨或者导电油墨完全固化，固化温度高于油墨中树脂玻璃转换温度；

(4)待绝缘油墨或者导电油墨固化后，研磨，去除凸出的电阻油墨和绝缘油墨或者导电油墨，使各油墨与板表面相平，并去除孔外板面上的油墨；研磨方式可以采用毛式磨刷、磨布或者陶瓷磨刷等，优选陶瓷磨刷；

(5)金属化，使电阻油墨与金属导体电连接；金属化即在板的外表面镀上一层金属，金属可以是非电镀式金属化，也可以是电镀式金属化；

(6)图形制作，采用蚀刻的方式去除不需要的金属部分，留下所需要的图形。

实施例2

本发明的一种印制电路板中埋入电阻的方法，该方法包括下述步骤：

(1)在表面贴有保护膜的半固化绝缘材料上沿垂直板面的方向钻孔；

其中：绝缘材料中的树脂没有完全固化，处于半固化状态，绝缘材料中树脂可以是环氧树脂、酚醛树脂或者BT树脂等，绝缘材料中可以含有无机填料、增强层等，增强层优选玻璃纤维布；贴绝缘保护膜时，贴合温度在60℃到150℃之间，贴合温度一定要在绝缘材料的玻璃转化温度之下，绝缘保护保护膜可以是聚酯膜、聚酰亚胺膜等，其厚度在5μm-100μm之间；所述钻孔为钻通孔，钻孔可以通过机械钻孔、激光钻孔或者冲孔的方式实现，激光钻孔可以通过红外激光钻孔或者紫外激光钻孔实现，优选激光钻孔；

(2)在孔内塞入电阻油墨；塞孔方式可以采用手动塞孔、或使用半自动塞孔机，或使用全自动塞孔机，或使用真空塞孔机，对于小于0.2mm的孔，优先选用真空塞孔方式，电阻油墨主要包括两种成分，即树脂和导电成分，树脂可以是环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺或者BT树脂等，导电成分可以是碳粉、石墨烯颗粒、铜粉、银粉等；

(3)对电阻油墨进行烘烤预固化，烘烤温度低于电阻油墨和半固化绝缘材料二者中树脂玻璃转化温度最低的一个，即二者中树脂不能完全固化；预固化后在电阻油墨上钻孔，钻孔可以通过机械钻孔或者激光钻孔方式实现，激光钻孔可以通过红外激光钻孔或者紫外激光钻孔实现，对于小于0.1mm的通孔，优选激光钻孔，钻孔的深度可以和塞电阻油墨的孔同深度，也可以小于电阻油墨的孔的深度，即既可以钻通孔，也可以钻盲孔；孔内塞入绝缘油墨或者导电油墨，塞孔方式可以采用手动塞孔、或使用半自动塞孔机，或使用全自动塞孔机，或使用真空塞孔机，优先选用真空塞孔方式，绝缘油墨主要包括两种成分，即树脂和填料，树脂可以是环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺或者BT树脂等，填料可以是氧化硅、滑石粉或者氧化铝等，导电油墨主要包括两种成分，即树脂和金属填料，树脂可以是环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺或者BT树脂等，金属填料可以是铜粉、银粉或者碳粉等，导电油墨的电阻率远小于电阻油墨电阻率，导电油墨产生的电阻可以忽略。

(4)对绝缘油墨或者导电油墨进行烘烤预固化，烘烤温度低于绝缘油墨或者导电油墨、电阻油墨和半固化绝缘材料三者中树脂玻璃转化温度最低的一个，即三者树脂不能完全固化；预固化后去除半固化绝缘材料两面所贴保护膜，然后再研磨，去除凸出的电阻油墨和绝缘油墨或者导电油墨，使各油墨与板表面相平，并去除孔外板面上的油墨；研磨方式可以采用毛式磨刷、磨布或者陶瓷磨刷等，优选陶瓷磨刷；

(5)双面压合金属层或者印制电路板，使电阻油墨与金属导体电连接，形成埋入电阻印制电路板；压合的过程是绝缘油墨或者导电油墨、电阻油墨和半固化绝缘材料完全固化的过程，压合温度高于绝缘油墨或者导电油墨、电阻油墨和绝缘材料三者中树脂玻璃转化温度最高的一个；金属层可以是铜层，银层，金层等，优选铜层，金属化是在板的外表面镀上一层金属，金属可以是非电镀式金属化，也可以是电镀式金属化；

(6)图形制作，采用蚀刻的方式去除不需要的金属部分，留下所需要的图形。

实施例3

参阅图1所示，本发明的一种印制电路板，包括本体1，在本体1上沿垂直板面的方向设有若干第一通孔或第一盲孔2，在第一通孔或第一盲孔2内填充有第一电阻油墨3，在第一电阻油墨3上设有第二通孔或第二盲孔4，在第二通孔或第二盲孔4内填充有第一绝缘油墨或导电油墨5，第一电阻油墨3通过本体1上的金属导体6连接形成串联或并联结构。

在本实施例中，所述本体1为单层印制电路板、双层印制电路板或者多层印制电路板。同时，所述第一通孔或第一盲孔2的深度与本体1上单层绝缘材料层的厚度或若干层绝缘材料层的厚度相适应，根据具体需求而定。

实施例4

参阅图2所示，本发明的一种印制电路板，其结构与实施例3基本相同，不同之处在于，在本体1至少一导电板面上还压合有半固化绝缘材料层7，在半固化绝缘材料层7上设有第四通孔7a，在第四通孔内填充有第二电阻油墨8，在第二电阻油墨8上设有第五通孔8a，在第五通孔8a内填充有第二绝缘油墨或导电油墨9；在半固化绝缘材料层7外侧设有金属层7b，第二电阻油墨8通过本体1导电板机上的金属导体与金属层7b配合连接形成串联或并联结构。在本实施例中，半固化绝缘材料层7设在本体1上端面。

实际在制作完成后，本实施例印制电路板的结构与实施例3相同，只是加工工艺不同。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (8)

1.一种印制电路板中埋入电阻的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：(1)在基材上沿垂直板面的方向钻孔，所述基材为表面贴有保护膜的半固化绝缘材料；所述钻孔为钻通孔；(2)在孔内塞入电阻油墨；(3)对电阻油墨进行烘烤预固化，烘烤温度低于电阻油墨和半固化绝缘材料二者中树脂玻璃转化温度最低的一个，预固化后再在电阻油墨上钻孔，孔内塞入绝缘油墨或者导电油墨；(4)研磨，去除凸出的电阻油墨和绝缘油墨或者导电油墨，使各油墨与板表面相平，并去除孔外板面上的油墨；(5)将电阻油墨与金属导体电连接；(6)图形制作。

2.根据权利要求1所述的印制电路板中埋入电阻的方法，其特征在于，步骤(4)具体为：对绝缘油墨或者导电油墨进行烘烤预固化，烘烤温度低于绝缘油墨或者导电油墨、电阻油墨和半固化绝缘材料三者中树脂玻璃转化温度最低的一个，预固化后去除半固化绝缘材料两面所贴保护膜，然后再研磨，去除凸出的电阻油墨和绝缘油墨或者导电油墨，使各油墨与板表面相平，并去除孔外板面上的油墨。

3.根据权利要求1所述的印制电路板中埋入电阻的方法，其特征在于，步骤(5)具体为：双面压合金属层或者印制电路板，使电阻油墨与金属导体电连接，形成埋入电阻印制电路板。

4.根据权利要求1所述的印制电路板中埋入电阻的方法，其特征在于，步骤(3)所述钻孔为钻通孔或盲孔。

5.一种印制电路板，包括本体(1)，其特征在于，所述本体(1)上沿垂直板面的方向设有若干第一通孔或第一盲孔(2)，在第一通孔或第一盲孔(2)内填充有第一电阻油墨(3)，在第一电阻油墨(3)上设有第二通孔或第二盲孔(4)，在第二通孔或第二盲孔(4)内填充有第一绝缘油墨或导电油墨(5)，第一电阻油墨(3)通过本体(1)上的金属导体(6)连接形成串联或并联结构。

6.根据权利要求5所述的印制电路板，其特征在于，所述本体(1)至少一导电板面上压合有半固化绝缘材料层(7)，在半固化绝缘材料层(7)上设有第四通孔(7a)，在第四通孔内填充有第二电阻油墨(8)，在第二电阻油墨(8)上设有第五通孔(8a)，在第五通孔(8a)内填充有第二绝缘油墨或导电油墨(9)；在半固化绝缘材料层(7)外侧设有金属层(7b)，第二电阻油墨(8)通过本体(1)导电板面上的金属导体与金属层(7b)配合连接形成串联或并联结构。

7.根据权利要求5或6所述的印制电路板，其特征在于，所述本体(1)为单层印制电路板、双层印制电路板或者多层印制电路板。

8.根据权利要求5所述的印制电路板，其特征在于，所述第一通孔或第一盲孔(2)的深度与本体(1)上单层绝缘材料层的厚度或若干层绝缘材料层的厚度相适应。