CN106604529A - 一种嵌套型复合电路板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种嵌套型复合电路板及其制作方法，该复合电路板包括：柔性板和至少一个铜基，其中，所述柔性板上开设有至少一个容纳孔，所述铜基以过盈配合的方式对应设置在所述容纳孔内。本发明在柔性板的内部设置有铜基，而且使用铜基的量小，既保留了柔性板的可弯折性和柔韧性，与现有的焊接金属基板相比，还解决了金属材料消耗大、成本高、封装密度低、体积笨重的技术问题。

Description

一种嵌套型复合电路板及其制作方法

技术领域

本发明涉及电路板制作领域，特别是涉及一种嵌套型复合电路板及其制作方法。

背景技术

随着电子工业的发展，电子产品体积越来越小，功率密度越来越大，如何寻求散热及结构设计的最佳方法，就成了当今电子工业设计的一个巨大的挑战。

在传统的印刷电路板(PCB，Printed Circuit Board)结构中，目前常用的散热方法一般包括采用金属基板制作电路板以及在电路板上焊接金属基板两种，可参考图1，图1为现有技术中的具有金属基板的电路板的结构示意图，其中，11为芯板、12为粘接层、13为金属基板；然而在实践中发明人发现这两种工艺制作出来的电路板都存在金属材料消耗大、成本高、体积笨重的缺点，对于一些散热功率要求相对较低的场合，较高的成本已无法满足市场需求。

另外，传统的印刷电路板的材料均为硬板材料，由环氧树脂、玻纤布以及铜箔组成，在经过高温层压固化之后，粘结成为一个整体，具备很好刚性性能，可在焊接和安装时起到很好的支撑和固定作用。但一般印刷电路板均为刚性的印刷电路板，只能进行二维连接，即在印刷电路板的板面完成连接，如待连接的连接点不在同一板面上，则需要通过导线才能完成导通，因此对电子产品的空间要求高。

故，有必要提供一种印刷电路板结构，以解决现有技术存在的金属材料消耗大、成本高、体积笨重、无法实现三维连接的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种嵌套型复合电路板及其制作方法，其将铜基设置于柔性印刷电路板内，以解决现有的金属材料消耗大、成本高、体积笨重、无法三维连接的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

本发明实施例涉及一种嵌套型复合电路板，其包括：

柔性板和至少一个铜基，其中，所述柔性板上开设有至少一个容纳孔，所述铜基以过盈配合的方式对应设置在所述容纳孔内。

所述柔性板包括柔性层Ⅰ、柔性层Ⅱ、设置于所述柔性层Ⅰ和所述柔性层Ⅱ之间的粘接层、设置于所述柔性层Ⅰ表面的表面电路Ⅰ以及设置于所述柔性层Ⅱ表面的表面电路Ⅱ。

进一步，所述柔性层Ⅰ、所述柔性层Ⅱ在与所述粘接层接触的配合面上设置有受力凸起和/或受力凹槽。

进一步，所述柔性层Ⅰ、所述柔性层Ⅱ在与所述粘接层接触的配合面上设置有受力凹槽，所述受力凹槽的宽度小于等于0.2mm。

进一步，所述受力凹槽为布置于柔性层Ⅰ或柔性层Ⅱ的配合面上的环形槽。

进一步，所述受力凹槽为外窄内阔的菱形槽。

进一步，所述柔性层Ⅰ、所述柔性层Ⅱ在与所述粘接层接触的配合面上设置有受力凸起，所述受力凸起为通过挤压、焊接、卡接加工形成的刚性凸起。

进一步，所述铜基的周向方向上与表面电路Ⅰ、表面电路Ⅱ固接。

进一步，所述铜基与表面电路Ⅰ、表面电路Ⅱ配合的周向方向上还设置有接触鳍片，所述接触鳍片搭接于表面电路Ⅰ或表面电路Ⅱ的上表面、下表面或截侧面。

上述嵌套型复合电路板的制作方法，包括以下步骤：

a、利用粘接层将柔性层Ⅰ和柔性层Ⅱ粘接在一起，得到待压合的芯板；

b、在所述柔性层Ⅰ、所述柔性层Ⅱ以及所述粘接层的预埋铜基的位置处开孔；

c、选择铜基，成型处理，其成型大小与待压合的芯板开设的孔位的尺寸相适配；

d、对所述柔性层Ⅰ、所述柔性层Ⅱ和所述铜基进行压合处理；

e、执行沉铜电镀，在压合的芯板上表面形成表面电路Ⅰ，在压合的芯板下表面形成表面电路Ⅱ，通过沉铜以及电镀工艺将铜基与外层焊盘或大铜皮连接，经过普通双面板制作流程，形成嵌套型复合电路板。

相较于现有技术的复合电路板，本发明的嵌套型复合电路板在柔性板的内部设置有铜基，与现有在电路板上设置金属基板相比，解决了金属材料消耗大、成本高、体积笨重的技术问题，并且，保留了柔性电路板的柔韧性，具有较高的耐弯折性，能够实现三维连接，如待连接的连接点不在同一板面上，不通过导线也能完成导通，能够满足某些电子产品的特殊空间要求。

附图说明

图1为现有的一种具有金属基板的印刷电路板的结构示意图；

图2为本发明提供的嵌套型复合电路板的结构示意图；

图3为本发明提供的嵌套型复合电路板的另一结构示意图；

图4为本发明提供的嵌套型复合电路板的另一结构示意图；

其中，附图标记说明如下：

200、柔性板；

201、容纳孔；

202、铜基；

21、柔性层Ⅰ；

22、柔性层Ⅱ；

23、粘接层；

24、表面电路Ⅰ；

25、表面电路Ⅱ。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图2，图2为本发明提供的嵌套型复合电路板的结构示意图，其中，所述嵌套型复合电路板包括：

柔性板200和至少一个铜基202，其中，所述柔性板200上开设有至少一个容纳孔201，所述铜基202以过盈配合的方式对应设置在所述容纳孔201内，过盈配合能保证两者连接稳固，同时电路保持稳定连通。

所述印刷电路板还设置有发热器件(图中未示出)，所述发热器件对应贴装在所述铜基202上。

可以理解的是，部分印制线路板由于电气性能需求，局部散热量大，因此设计时会在线路板间开设容纳孔201并埋入铜基202进行散热；埋入的铜基202一般尺寸均较小，埋入铜基202后和柔性板200形成一个整体，从而实现电气互连。即所述柔性板200内局部埋入铜基202，使用铜基202量小，与焊接铜基板相比，具有体积小，重量轻，成本低，封装密度高的优点。

进一步的，发热器件(如功放管)直接贴装在铜基202上面，从而热量传导快。

以下对所述柔性板200的具体结构进行分析说明：

请参考图3，图3为本发明提供的嵌套型复合电路板的结构示意图，其中，所述柔性板200包括柔性层Ⅰ21、柔性层Ⅱ22、设置于所述柔性层Ⅰ21和所述柔性层Ⅱ22之间的粘接层23、设置于所述柔性层Ⅰ21表面的表面电路Ⅰ24以及设置于所述柔性层Ⅱ22表面的表面电路Ⅱ25。

优选的，所述粘接层23为半固化片。其中半固化片主要由树脂和增强材料组成，本实施例中，所述印刷电路板所使用的半固化片可优选是采用玻纤布做增强材料。

进一步，为了提高粘结力，使复合电路板的结构更加稳固，所述柔性层Ⅰ21、所述柔性层Ⅱ22在与所述粘接层23接触的配合面上设置有受力凸起和/或受力凹槽。进一步优选的，所述柔性层Ⅰ21、所述柔性层Ⅱ22在与所述粘接层23接触的配合面上设置有受力凹槽，所述受力凹槽的宽度小于等于0.2mm，从而使半固化片能够较好的提供粘结力，提高柔性层之间的结合力。

为了提高复合电路板在各个方向上的粘合力，提高其结构强度，所述受力凹槽为布置于柔性层Ⅰ21或柔性层Ⅱ22的配合面上的环形槽。优选的，为了提高结合力，同时有利于加工，所述受力凹槽为外窄内阔的菱形槽。

可选的，所述柔性层Ⅰ21、所述柔性层Ⅱ22在与所述粘接层23接触的配合面上设置有受力凸起，所述受力凸起为通过挤压、焊接、卡接加工形成的刚性凸起。同意能够增加半固化片与柔性层之间的结合面积，从而提高结合力，保证连接稳固，同时更有利于加工、生产。

如图3所示，优选的，所述容纳孔201设置于所述柔性层Ⅰ21、所述柔性层Ⅱ22以及所述粘接层23三层内。所述容纳孔201的厚度等于所述柔性层Ⅰ21、所述粘接层23以及所述柔性层Ⅱ22的总厚度。

也就是说，所述容纳孔201从所述柔性层Ⅰ21上表面开始，穿过柔性层Ⅰ21、所述粘接层23以及所述柔性层Ⅱ22，一直延伸至柔性层Ⅱ22的下表面。

所述容纳孔201开设的大小与需埋入的铜基202的大小有关，所述容纳孔201的宽度与所述铜基202的宽度相等，在一些要求较为精确的场合中，所述容纳孔201的厚度与所述铜基202的厚度相等，可以理解的是，在一些场合可能会存在有误差，所述容纳孔201的厚度与所述铜基202的厚度可以相差+/-0.05mm。

容易想到的是，图3仅以印刷电路板上埋入一铜基202为例进行说明，所述铜基202设置的数量可以根据大功率器件的数量进行确定，此处举例不构成对本发明的限定。

由上述可知，本发明提供的具有铜基202的印刷电路板，在柔性板的内局部设置有铜基202，而且使用铜基202的量小，与焊接铜基板相比，解决了金属材料消耗大、成本高、封装密度低、体积笨重的技术问题。更具体地说，埋入柔性板200内的铜基202和周围介质粘接良好，没有分层问题，且埋入的铜基202表面和印制线路板外层实现电气互连，从而实现完整地连接在一起。

进一步，为了保证电力连接稳固，所述铜基202的周向方向上与表面电路Ⅰ24、表面电路Ⅱ25固接，为了提高连接可靠性，所述铜基202与表面电路Ⅰ24、表面电路Ⅱ25配合的周向方向上还通过挤压、焊接等方式设置有接触鳍片，所述接触鳍片搭接于表面电路Ⅰ24或表面电路Ⅱ25的上表面、下表面或截侧面，该接触鳍片可以均匀布置，也可以凌乱布置，通过接触鳍片，无论是转动还是弯折，接触鳍片总能与相应的电路连接，形成通路，提高了复合电路板的工作稳定性，延长了其使用寿命，截侧面即为复合电路板冲孔后，在孔内部形成的内侧面。作为可选的实施方式，所述接触鳍片为均匀布置于铜基202周向的条形凸起，所述条形凸起的延伸方向与铜基202的长度方向、容纳孔201的延伸方向一致，从而使得铜基202与表面电路有更好的连接性。

为了更好的理解本发明提供的嵌套型复合电路板，以下对如图3所示的嵌套型复合电路板的制作方法进行分析说明：

第一步、在所述柔性层Ⅰ21和所述柔性层Ⅱ22的配合面上通过挤压、开槽的方式加工出受力凸起和/或受力凹槽，利用半固化片将所述柔性层Ⅰ21和所述柔性层Ⅱ22粘接在一起，得到待压合的芯板。

第二步、在所述柔性层Ⅰ21、所述柔性层Ⅱ22以及所述半固化片的预埋铜基202的位置处开孔。

根据大功率元器件需要设置的位置，在所述待压合的芯板的对应位置开设容纳孔201，开设的容纳孔201的大小根据需要埋入的铜基202的大小决定。

第三步、铜基202成型处理；

选择与待压合的芯板同样厚度或者厚度相差+/-0.05mm左右的铜基202，成型处理，其成型大小与待压合的芯板开设的孔位的宽度相等或略大于孔位，在加工误差和孔的应力收缩作用下，能够实现两者过盈配合。

在铜基202的周向加工接触鳍片，该接触鳍片可以通过焊接、冲压、开槽等工艺加工。

第四步、对所述柔性层Ⅰ21、所述柔性层Ⅱ22和所述铜基202进行压合处理。

可以理解的是，在进行压合处理前，可以分别对所述柔性层Ⅰ21、所述柔性层Ⅱ22和所述铜基202进行棕化处理。其后，使用半固化片对待压合的芯板和铜基202两部分进行压合处理，其中，可以在待压合的芯板上、下两面放刚板，保证板面平整。因为半固化片中的树脂在高温下具有流动性，可以更好地填充铜基202与芯板之间的间隙，固化后将铜基202与芯板结合，如图4所示。其中，半固化片可以选择高含胶的1080。

第五步、执行沉铜电镀，在压合的芯板上表面形成表面电路Ⅰ24，在压合的芯板下表面形成表面电路Ⅱ25。

通过沉铜以及电镀工艺将铜基202与外层焊盘或大铜皮连接，经过普通双面板制作流程，最终如图3所示的具有铜基202的印刷电路板。形成表面线路后，即可完成具有铜基202的印刷电路板的制作。

经实践，本发明提供的所述具有铜基202的印刷电路板可以应用于大功率、高发热的电子产品当中，有如下等领域：

第一、音频设备：输入、输出放大器、平衡放大器、音频放大器、功率放大器等；

第二、电源设备：开关调节器、DC/DC转换器、SW调整器、大功率晶体管、稳压器等；

第三、高频通讯设备：高频增幅器、滤波电路、发报电路等；

第四、汽车：电子调节器、点火器、电源控制器等；

第五、计算机：CPU板、软板启动器、电源装置等；

第六、功率模块：换流器、固体继电器、整流器、脉冲电机驱动器等；

同时还可以应用于其他，如半导体绝缘导热板、电阻器阵列、热接收器和日光电池基板等领域，此处不作具体限定。

由上述可知，本发明提供的具有铜基202的印刷电路板，在柔性板的内局部设置有铜基202，而且使用铜基202的量小，与焊接铜基板相比，解决了金属材料消耗大、成本高、封装密度低、体积笨重、无法三维连接的技术问题。进一步地，铜基202通过压合的方式埋入板内，与印刷电路板完美无缝结合。与焊接铜块相比，避免了焊接铜基202时高温对印刷电路板的伤害，降低印刷电路板的耐热要求，同时避免了焊接铜基202工艺的难度。埋入铜基202可以用于多层板设计，避免了金属基板设计不能满足制作多层高频微波电路信号完整性的要求。

此外，需要说明的是，除非特别指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素等，而不是用于表示各个组件、元素之间的逻辑关系或者顺序关系等。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种嵌套型复合电路板，其特征在于，包括：

柔性板和至少一个铜基，其中，所述柔性板上开设有至少一个容纳孔，所述铜基以过盈配合的方式对应设置在所述容纳孔内。

2.根据权利要求1所述的嵌套型复合电路板，其特征在于，所述柔性板包括柔性层Ⅰ、柔性层Ⅱ、设置于所述柔性层Ⅰ和所述柔性层Ⅱ之间的粘接层、设置于所述柔性层Ⅰ表面的表面电路Ⅰ以及设置于所述柔性层Ⅱ表面的表面电路Ⅱ。

3.根据权利要求2所述的嵌套型复合电路板，其特征在于，所述柔性层Ⅰ、所述柔性层Ⅱ在与所述粘接层接触的配合面上设置有受力凸起和/或受力凹槽。

4.根据权利要求3所述的嵌套型复合电路板，其特征在于，所述柔性层Ⅰ、所述柔性层Ⅱ在与所述粘接层接触的配合面上设置有受力凹槽，所述受力凹槽的宽度小于等于0.2mm。

5.根据权利要求4所述的嵌套型复合电路板，其特征在于，所述受力凹槽为布置于柔性层Ⅰ或柔性层Ⅱ的配合面上的环形槽。

6.根据权利要求4所述的嵌套型复合电路板，其特征在于，所述受力凹槽为外窄内阔的菱形槽。

7.根据权利要求3所述的嵌套型复合电路板，其特征在于，所述柔性层Ⅰ、所述柔性层Ⅱ在与所述粘接层接触的配合面上设置有受力凸起，所述受力凸起为通过挤压、焊接、卡接加工形成的刚性凸起。

8.根据权利要求2所述的嵌套型复合电路板，其特征在于，所述铜基的周向方向上与表面电路Ⅰ、表面电路Ⅱ固接。

9.根据权利要求8所述的嵌套型复合电路板，其特征在于，所述铜基与表面电路Ⅰ、表面电路Ⅱ配合的周向方向上还设置有接触鳍片，所述接触鳍片搭接于表面电路Ⅰ或表面电路Ⅱ的上表面、下表面或截侧面。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的嵌套型复合电路板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、利用粘接层将柔性层Ⅰ和柔性层Ⅱ粘接在一起，得到待压合的芯板；

b、在所述柔性层Ⅰ、所述柔性层Ⅱ以及所述粘接层的预埋铜基的位置处开孔；

c、选择铜基，成型处理，其成型大小与待压合的芯板开设的孔位的尺寸相适配；

d、对所述柔性层Ⅰ、所述柔性层Ⅱ和所述铜基进行压合处理；

e、执行沉铜电镀，在压合的芯板上表面形成表面电路Ⅰ，在压合的芯板下表面形成表面电路Ⅱ，通过沉铜以及电镀工艺将铜基与外层焊盘或大铜皮连接，经过普通双面板制作流程，形成嵌套型复合电路板。