CN107404798A - 一种多层电路连接板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多层电路连接板及其制造方法。该多层电路连接板包括：层叠的弱电层、强电层以及设置在强电层与弱电层之间且用于连接强电层和弱电层的连接层，所述强电层包括作为强电导线的金属板以及填充在金属板的间隙内和/或金属板的四周且厚度与金属板相等的绝缘板；所述弱电层包括覆盖在连接层上的绝缘基板以及覆盖在绝缘基板上且作为弱电导线的金属膜。此种多层电路连接板易于加工。

Description

一种多层电路连接板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电力电子技术，特别涉及一种多层电路连接板及其制造方法。

背景技术

随着电子技术的不断发展，PCB上集成的功能元件数越来越多，对线路的电流导通能力和承载能力的要求越来越高，线路板的铜厚会越来越厚；另一方面随着现在一些电气柜空间越来越紧凑，既要能满足控制电路运行，又要能满足大电流运行，结构空间又有所限制，所以要求一款产品能集成弱电控制又能集成大电流输入输出的功能；所以这种能够传输大电流，又能进行弱电电路连接，以及还可以焊接元器件的超厚铜(411μm及以上)电路连接板将逐渐成为今后发展的一个趋势，在未来的电子领域中前景广阔。

目前业内普遍都是采用电镀沉铜逐次加厚+多次阻焊印刷辅助的积层方式或用超厚铜箔来实现超厚铜的电路连接板。对于这种超厚铜电路连接板目前业内普遍都是采用电镀沉铜逐次加厚+多次阻焊印刷辅助的积层方式或用超厚铜箔来实现超厚铜的印制电路板。而采用此类制造加工方法目前铜厚最厚最多只能达到12oz/ft²(厚度为411μm)，超过此铜厚加工超厚铜多层板非常困难，目前该方面的技术突破几乎没有。

另外，采用电镀沉铜逐次加厚+多次阻焊印刷辅助的积层方式是将薄铜覆铜板加厚成厚铜电路板，不仅镀铜时间长，成本高，且铜厚不均匀，对板件质量造成影响。此外对于覆铜板，蚀刻时只能从一面蚀刻，对于铜厚要求在6OZ以上的电路板件，蚀刻深度太深，侧蚀效应会很严重，蚀刻后线宽较难保证。并且，采用超厚铜箔的方式，现阶段业界能够采购到的覆铜板铜层的厚度最大只能到6OZ(1OZ约等于35μm)，且成本高。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种多层电路连接板，其包括：层叠的弱电层、强电层以及设置在强电层与弱电层之间且用于连接强电层和弱电层的连接层，强电层包括作为强电导线的金属板以及填充在金属板的间隙内和/或金属板的四周且厚度与金属板相等的绝缘板；弱电层包括覆盖在连接层上的绝缘基板以及覆盖在绝缘基板上且作为弱电导线的金属膜。此种多层电路连接板易于加工。

在一个具体的实施例中，强电层设置有多层，在相邻的强电层之间还设置有绝缘层，绝缘层与强电层之间设置有用于连接强电层与绝缘层的连接层。

在一个具体的实施例中，弱电层设置有两层，分别设置在多层强电层的相对两侧。

在一个具体的实施例中，金属板为铜板，绝缘层为环氧玻璃纤维板，绝缘基板和绝缘板均由环氧树脂制成，弱电层为单面覆铜板，连接层为半固化片。

在一个具体的实施例中，弱电层设置有两层，设置在强电层相对两侧。

本发明还提出了一种制作多层电路连接板的方法，方法包括以下步骤：

S10：按预定的形状制作出弱电层、金属板、绝缘板；S30：将金属板嵌入到绝缘板内形成强电层，然后将弱电层、连接层、强电层、连接层依次层叠形成组件；S40：将组件进行热压压制成型形成多层电路连接板的胚体。

在一个具体的实施例中，方法还包括在步骤S10之后、步骤S30之前实施的步骤S20，步骤S20：对弱电层、金属板的金属表面进行棕化或黑化处理。

在一个具体的实施例中，在步骤S20中，将将弱电层、金属板、绝缘板、绝缘层浸入到氧化剂中，以对弱电层和金属板上的金属外表面进行氧化，同时氧化剂对绝缘板和绝缘层的非金属的外表面进行清洗，以去除其上的杂质。

在一个具体的实施例中，在步骤S40中，采用表面附有柔性垫的两块加热板从组件相对的两侧夹持组件进而对组件进行加压。

在一个具体的实施例中，方法还包括在步骤S40以后的步骤：步骤S50：对胚体进行钻孔、沉铜，以使得强电层和弱电层之间形成电导通连接；步骤S60：对胚体的弱电层上的金属膜进行蚀刻，形成弱电导线；步骤S70：通过阻焊工艺，在胚体上形成焊盘和孔；步骤S80：对胚体进行表面处理以形成多层电路连接板。

本发明可以直接采用紫铜板制作金属板，厚度可达选择500μm及以上，通过采用金属板嵌入式压合技术，很好地避免了在蚀刻时带来的侧蚀效应。这样，降低了超厚铜多层电路连接板的制造加工的难度。

具体实施例中的其他优点：

1、在热压前进行棕化处理，可以提高层间结合力，以解决层压白斑和热应力试验287℃±6℃条件下温度冲击试验后造成的板面泛白、气泡等问题。

2、采用表面附有柔性垫的两块加热板从组件相对的两侧夹持组件进而对组件进行加压，降低了强电层的压合难度和配合的尺寸精度，减少了层压白斑和分层的现象。

3、绝缘层填充在强电层之间填充保证了叠合后压合紧密和内部绝缘问题。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了本发明的一种实施例中的多层电路连接板的拆解示意图；

图2显示了本发明的一种实施例中的制作多层电路电路板的方法的流程图；

图3显示了本发明的一种实施例中的热压参数表；

图4显示了本发明的一种实施例中的热压加工示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，多层电路连接板10包括弱电层1、强电层3、绝缘层4和连接层2。在本实施例中，弱电层1和强电层3均设置有多层，例如均设置有两层。连接层2设置有多层，例如设置有四层。弱电层1、强电层3、绝缘层4和连接层2堆叠设置。连接层2设置在弱电层1、强电层3和绝缘层4中的相邻的两层之间，用于将这相邻的两层连接在一起。

如图2所示，制作多层电路连接板10的方法包括以下步骤：

步骤S10：制作弱电层1、金属板31、绝缘板32、绝缘层4。步骤S10包括步骤S11～S14。

步骤S11：将双面均覆盖有金属膜的绝缘基板制作成单面覆盖有金属膜的绝缘基板。单面覆盖有金属膜的绝缘基板即为弱电层1。步骤S11包括步骤S111～S113。

在本实施例中，双面均覆盖有金属膜的绝缘基板均采用双面覆铜板。双面覆铜板是由补强材料浸以树脂，两面覆以铜膜，经热压而形成的一种板状材料。绝缘基板为双面覆铜板的基材，金属膜为铜膜。双面覆铜板的基材可以是纸基板、玻纤布基板、合成纤维布基板、无纺布基板中的任意一种。双面覆铜板的基材优选为FR-4环氧玻璃布层压板。

步骤S111：对双面覆铜板进行开料。根据工艺要求及尺寸规格用开料机将双面覆铜板切割成预设的幅面规格。双面覆铜板通常被切割成矩形。

步骤S112：对双面覆铜板的一面进行蚀刻，以去除该面的铜膜而形成单面覆铜板。

步骤S113：对单面覆铜板进行铣板，形成符合预定形状的单面覆铜板。具有预定形状的单面覆铜板即为弱电层1。

步骤S12：将双面均覆盖有金属膜的绝缘基板制作成绝缘基板。该绝缘基板即为绝缘层4。步骤S12包括步骤S121～S124。

步骤S121：进行开料。根据工艺要求及尺寸规格用开料机将双面覆铜板切割成预设的幅面规格。双面覆铜板通常被切割成矩形。

步骤S122：对切割完成后的双面覆铜板进行磨边和清洗，以将双面覆铜板的边缘进行抛光处理。磨边通常采用磨边机完成。

步骤S123：对清洗完成后的双面覆铜板进行烘干。

步骤S124：对双面覆铜板进行双面蚀刻，以去除双面覆铜板上的铜膜而形成绝缘基板。

步骤S13：将双面均覆盖有金属膜的绝缘基板制作成绝缘板32。该绝缘基板即为绝缘层4。步骤S13包括步骤S131～S135。

步骤S131：进行开料。根据工艺要求及尺寸规格用开料机将双面覆铜板切割成预设的幅面规格。双面覆铜板通常被切割成矩形。

步骤S132：对切割完成后的双面覆铜板进行磨边和清洗，以将双面覆铜板的边缘进行抛光处理。磨边通常采用磨边机完成。

步骤S133：对清洗完成后的双面覆铜板进行烘干。

步骤S134：对双面覆铜板进行双面蚀刻，以去除双面覆铜板上的铜膜而形成绝缘板32。

步骤S135：对绝缘板32进行铣加工，以使得绝缘板32内形成用于嵌入金属板31的凹槽。

步骤S14：将金属板31加工成预设的形状，以匹配绝缘板32内的凹槽。步骤S14包括步骤S141～步骤S144。

步骤S141：进行开料。根据工艺要求及尺寸规格将金属板31切割成预设的幅面规格。金属板31的厚度与绝缘板32的厚度一致。金属板31的厚度可以设置在500μm以上。该金属板31优选为铜板。

步骤S142：对金属板31进行铣加工，以使得金属板31的被加工成预设的形状。这样，金属板31就能被嵌入到绝缘板32的凹槽内。

步骤S143：去除去金属板31上的毛刺。经过铣加工以后的金属板31的棱边上会形成的刺状物或飞边，可以采用修边刀去除，也可以采用化学或电解的方法去除。

步骤S144：采用酸性去油剂对金属板31进行洗涤以去除金属板31表面油污。

步骤S20：在步骤S10完成后，对弱电层1、金属板31的金属表面进行棕化或黑化处理。对绝缘板32、绝缘层4和弱电层1的非金属外表面进行表面清洁处理。步骤S20包括步骤S21和步骤S22。

步骤S21：将弱电层1、金属板31浸入到氧化剂中对弱电层1和金属板31上的金属外表面进行氧化。在本实施例中，采用氧化剂将铜膜和铜板的外表面氧化出GuO和/或Gu₂O薄膜。同时，弱电层1进入到氧化剂中时，氧化剂对其非金属外表面上的杂质进行了清洗。绝缘板32、绝缘层4也浸入到氧化剂中，氧化剂对绝缘板32和绝缘层4的外表面进行清洗，以去除其上的杂质。该氧化剂可以是亚氯酸钠。优选地，在对弱电层1、金属板31进行氧化前，先将弱电层1和金属板31浸入到碱性清洁剂中进行清洁。碱性清洁剂中包括表面活性剂、水合碳酸钠和氢氧化钠。这样能通过皂化和乳化作用除去弱电层1、金属板31上的指纹、油脂、干膜残留物及其它有机物。更优选地，在对弱电层1、金属板31进行氧化前，采用高温硫酸除去线路边缘的多余的金属层。该金属层通常是锌化层。这样可以避免细线路及大铜面边缘由于Zn-Cu的静电效应而不能氧化。更优选地，在对弱电层1、金属板31进行氧化前，还采用双氧水和硫酸的混合物对弱电层1、金属板31进行微蚀，以去除铜皮上的铬酸盐防氧化膜及脏物，露出原铜，同时还在围观上粗化铜面，增加铜的比表面积。更优选地，在进行微蚀后，氧化前，对弱电层1、金属板31上多余的酸进行中和。这样能避免多余的酸污染黑化槽。

优选地，弱电层1、金属板31、绝缘板32、绝缘层4和弱电层1在浸入到氧化剂中时，采用挂篮承载弱电层1、金属板31、绝缘板32、绝缘层4和弱电层1。更优选地，弱电层1、金属板31、绝缘板32、绝缘层4和弱电层1层叠在挂篮里，相邻各层之间采用特弗尼龙龙丝胶圈相互隔开，以确保弱电层1、金属板31、绝缘板32、绝缘层4和弱电层1均能与氧化剂充分接触。

步骤S22：将弱电层1、金属板31、绝缘板32、绝缘层4和弱电层1烘干。烘板温度优选为120±5℃，烘板时间优选为60±10min。

步骤S30：将金属板31嵌入到绝缘板32内形成强电层3。金属板31与绝缘板32之间优选为间隙配合。将弱电层1、连接层2、强电层3、连接层2、绝缘层4、连接层2、强电层3、连接层2和弱电层1依次层叠在一起形成层叠的组件，其中，两个弱电层1中的金属膜均朝外。

在本实施例中，连接层2为半固化片。半固化片包括树脂和增强材料。增强材料可以是玻纤布、纸基、玻纤布中的一种。优选地，在步骤S30中还对已经叠合好的组件进行定位融合。定位融合可以是在融合机里面进行的。对叠合好的组件在层叠方向上进行加压，加压的压力优选为4～7kg/cm²。同时对其进行加温，加压温度优选为300±5℃。加温加压的时间优选为20～32s。这样，连接层2略微融化而将与其相邻两层粘接在一起，从而对该组件进行预定位。

步骤S40：将组件进行热压压制成型形成多层电路连接板10的胚体。

在本实施例中，将组件置于压机压盘中进行加温、加压。加压的方向为组件的内各层的层叠方向。优选的，进行热压过程中，加热的温度值先升高后降低，加压的压力值与温度值呈正相关。加热的温度值至少超过连接层2的熔点。更优选地，连接层2为半固化片时，加温、加压的参数如图3所示。

优选地，如图4所示，采用表面附有柔性垫8的两块加热板7对组件进行加压。两块加热板7相互平行设置。在两块加热板7相互靠近的一侧设置柔性垫8。柔性垫8优选为硅胶垫。在加压时，两块加热板7夹住组件，而柔性垫8起到缓冲的作用，使得压力能均匀地分布到金属板31和绝缘板32上，金属板31和绝缘板32均与连接层2可靠连接。

更优选地，柔性垫8上还覆盖有离型布9。通过在组件与柔性垫8之间设置离型布9，可以使得柔性垫8与组件在热压完成后更容易分离开来。

步骤S50：对胚体进行钻孔、沉铜，以使得强电层3和弱电层1之间形成电导通。同时，还形成装配和安装元件所需的孔。钻孔通常是沿垂直于胚体中各层的方向对胚体进行钻孔加工。沉铜通常是在已钻出的孔的内壁沉积一层均匀的金属铜。强电层3中的金属板31通常作为强电导线线路。

步骤S60：对胚体的弱电层1上的金属膜进行蚀刻，形成弱电导线。步骤S60包括步骤S61～步骤S63

步骤S61：对胚体的弱电层1上的金属膜进行图形化处理，以使得金属膜形成预定的线路图形。该线路图形即为弱电导线线路的初胚。该步骤通常采用现有的光刻技术完成。

步骤S62：对胚体上的线路图形和孔内的铜层进行电镀，使得线路图形上和孔内的铜层上形成均匀致密的金属保护层。该金属保护层通常为锡层。这样就增加了导线和孔内的铜层的化学和物理性能，使得线路图形和孔内的铜层不被腐蚀。

步骤S63：对胚体进行蚀刻以去除金属膜中未被金属保护层覆盖的部分。通常采用不能与金属保护层发生反应或与金属保护层反应慢的蚀刻液对金属膜进行蚀刻。蚀刻液溶解掉金属膜中未被金属保护层所覆盖的部分，从而使得金属膜形成的预设的线路图案。蚀刻液可以是酸性蚀刻液也可以是碱性蚀刻液。该线路图案即为弱电导线。

步骤S70：通过阻焊工艺，在胚体上形成焊盘和孔。

步骤S80：对胚体进行表面处理形成多层电路连接板10。表面处理的工艺可以是无铅喷锡、化学银、化学锡、有机保护膜、化学镍金、电镀镍金中等工艺中的一种。表面处理主要是为了保护线路层、实现电路板的焊接。

步骤S90：对多层电路连接板10按预设尺寸进行切割。

步骤S100：对多层电路连接板10进行质检。

检查多层电路连接板10的各个线路是否导通。检查相邻两根导线之间是否绝缘。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种多层电路连接板，其特征在于，包括：层叠的弱电层、强电层以及设置在强电层与弱电层之间且用于连接强电层和弱电层的连接层，

所述强电层包括作为强电导线的金属板以及填充在金属板的间隙内和/或金属板的四周且厚度与金属板相等的绝缘板，

所述弱电层包括覆盖在连接层上的绝缘基板以及覆盖在绝缘基板上且作为弱电导线的金属膜。

2.根据权利要求1所述的多层电路连接板，其特征在于，所述强电层设置有多层，在相邻的强电层之间还设置有绝缘层，绝缘层与强电层之间设置有用于连接强电层与绝缘层的连接层。

3.根据权利要求2所述的多层电路连接板，其特征在于，所述弱电层设置有两层，分别设置在所述多层强电层的相对两侧。

4.根据权利要求3所述的多层电路连接板，其特征在于，所述金属板为铜板，所述绝缘层为环氧玻璃纤维板，绝缘基板和绝缘板均由环氧树脂制成，所述弱电层为单面覆铜板，所述连接层为半固化片。

5.根据权利要求1所述的多层电路连接板，其特征在于，所述弱电层设置有两层，设置在所述强电层相对两侧。

6.一种制作如权利要求1至5中任一项所述的多层电路连接板的方法，所述方法包括以下步骤：

S10：按预定的形状制作出弱电层、金属板、绝缘板；

S30：将金属板嵌入到绝缘板内形成强电层，然后将弱电层、连接层、强电层依次层叠形成组件；

S40：将组件进行热压压制成型以形成多层电路连接板的胚体。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤S10之后、步骤S30之前实施的步骤S20，

步骤S20：对弱电层、金属板的金属表面进行棕化或黑化处理。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤S20中，将将弱电层、金属板、绝缘板浸入到氧化剂中，以对弱电层和金属板上的金属外表面进行氧化，同时氧化剂对绝缘板的非金属的外表面进行清洗，以去除其上的杂质。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，

在步骤S40中，采用表面附有柔性垫的两块加热板从组件相对的两侧夹持组件进而对组件进行加压。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤S40以后的步骤：

步骤S50：对胚体进行钻孔、沉铜，以使得强电层和弱电层之间形成电导通连接；

步骤S60：对胚体的弱电层上的金属膜进行蚀刻，形成弱电导线；

步骤S70：通过阻焊工艺，在胚体上形成焊盘和孔；

步骤S80：对胚体进行表面处理以形成多层电路连接板。