CN108419361A - 埋铜块印制电路板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种埋铜块印制电路板，其包括顺次设置的顶部线路层、半固化片层和底部线路层，所述底部线路层开设有容置槽，所述容置槽内设置有散热铜块，所述顶部线路层开设有盲孔，所述盲孔底部与所述散热铜块连接。电路板内部埋有散热铜块，顶部线路层与散热铜块之间通过盲孔连接，器件可直接与激光盲孔、散热铜块焊接，使得散热基板整体散热和导热效果大幅提高，适用于大功率器件的散热，通过盲孔与散热铜块连接，大功率器件的热量可及时散开，提高了器件的稳定性和可靠性。还公开了一种制作埋铜块印制电路板的方法，其制作工艺简单，条件温和，制得的印制电路板散热效果好，电路板结构稳固，不易开裂。
Description
技术领域
本发明属于印制电路板制作技术领域，具体地说涉及一种高散热的埋铜块印制电路板及其制作方法。
背景技术
随着电子器件不断向智能化、小型化和便携化发展，电子器件的功率密度越来越大，电子器件在工作时所消耗的电能，除部分用于做有用功外，大部分转化成热量，这些热量使元件内部温度迅速上升，如不及时将热量散发，电子元器件持续升温会导致品质下降，甚至因过热失效。对于发热量大的电子元件，需进行相应的散热设计，如采用金属基板制作电路板、电路板上焊接金属基板等，但是上述方法存在金属材料消耗大、成本高、制作工艺复杂、产品笨重的缺点。
为解决上述问题，近两年出现了一种新型散热形式—埋铜块板，即在印制电路板(PCB)局部埋入铜块，发热元件直接贴装到铜块上，热量可通过铜块传导出去，以解决散热问题。如中国专利文献CN107018621A公开了一种利用电镀方式在印制电路板中埋铜块的方法，逐层累积形成多层PCB及内埋铜块结构，解决了铜块压合后容易溢胶的问题，但是这种方法受制于干膜的厚度影响，单层铜块厚度小，且铜块完全通过电镀而成，成本高且铜块面积不能太大，散热效果有限。中国专利文献CN104797085公开了一种电路板埋铜块盲槽制作方法，其采用聚合反应后的感光抗蚀膜保护无需开盲槽的电路板部分，通过蚀刻方式控制盲槽的深度，且解决了传统数控机床加工的盲槽底部存在铣刀印的问题，为后期发热元件焊接提供了良好的接触平面，但是这种方法中电路板的导通孔与铜块没有直接接触，仅能提供PCB的局部铜块散热，散热效果依然不理想。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有埋铜块的电路板制作方法制得的电路板散热效果不佳，仅能局部散热，对电路板整体散热性能提升效果有限，从而提出一种提高了电路板整体散热效果的埋铜块印制电路板及其制作方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明提供一种埋铜块印制电路板，其包括顺次设置的顶部线路层、半固化片层和底部线路层，所述底部线路层开设有容置槽，所述容置槽内设置有散热铜块，所述顶部线路层开设有盲孔，所述盲孔底部与所述散热铜块连接。
作为优选，所述散热铜块为六棱柱或长方体，所述散热铜块的厚度为0.2-6mm。
作为优选，所述底部线路层由4-20层芯板与半固化片叠合制得，所述底部线路层的厚度为0.2-6mm。
作为优选，所述容置槽的槽口尺寸比散热铜块尺寸大0.1-0.2mm。
作为优选，所述盲孔为镭射孔，孔径为0.075-0.15mm，相邻盲孔的孔间距为0.10-0.30mm。
作为优选，所述顶部线路层厚度为HOZ或1OZ；所述半固化片的厚度为0.076-0.13mm，树脂含量为68-75％。
本发明还提供一种制作所述埋铜块印制电路板的方法，其包括如下步骤：
S1、制作底部线路层，将制作好线路图形的芯板与半固化片交替叠合并固定，得到底部线路层；
S2、在步骤S1得到的底部线路层开设容置槽；
S3、制作于所述容置槽形状相适配的散热铜块，并将所述散热铜块置于容置槽中；
S4、在所述底部线路层顶面叠加半固化片，并在所述半固化片顶面叠加制作好线路图形的铜箔层，得到叠合半成品；
S5、将步骤S5制得的叠合半成品压合为多层PCB半成品；
S6、在所述多层PCB半成品顶面和底面贴覆干膜；
S7、对所述底部线路层顶面的铜箔层和半固化片层开制作盲孔，所述盲孔底部与所述散热铜块连接；
S8、对所述盲孔进行填孔电镀处理。
作为优选，所述步骤S2后还包括在底部线路层底面贴覆耐高温胶带、步骤S5后还包括撕除所述耐高温胶带的步骤。
作为优选，所述步骤S3中，所述散热铜块置于容置槽之前经过棕化微蚀处理。
作为优选，所述棕化微蚀的速度为2-3m/min。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的埋铜块印制电路板，其包括顺次设置的顶部线路层、半固化片层和底部线路层，所述底部线路层开设有容置槽，所述容置槽内设置有散热铜块，所述顶部线路层开设有盲孔，所述盲孔底部与所述散热铜块连接。电路板内部埋有散热铜块，顶部线路层与散热铜块之间通过盲孔连接，器件可直接与激光盲孔、散热铜块焊接，使得散热基板整体散热和导热效果大幅提高，适用于大功率器件的散热，通过盲孔与散热铜块连接，大功率器件的热量可及时散开，提高了器件的稳定性和可靠性。
(2)本发明所述的埋铜块印制电路板，所述散热铜块为六棱柱或长方体，所述散热铜块的厚度为0.2-6mm。当散热铜块为六棱柱时其五个面可与底部线路层固定，当散热铜块为长方体时，三个面可与底部线路层固定，结构牢靠，解决了传统埋铜块印制电路板铜块与PCB之间容易开裂的问题。
(3)本发明所述的埋铜块印制电路板的制作方法，其制作工艺简单，条件温和，制得的印制电路板散热效果好，电路板结构稳固，不易开裂，适用于大功率电子元器件电路板的批量化生产。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例所述的埋铜块印制电路板的结构示意图。
图中附图标记表示为：1-顶部线路层；2-半固化片层；3-底部线路层；4-散热铜块；5-盲孔。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种埋铜块印制电路板，其如图1所示，由上至下包括顺次设置的顶部线路层1、半固化片层2和底部线路层3，其中顶部线路层1为制作有电路图形的铜箔层，其厚度为HOZ，所述底部线路层3由制作有线路图形的多层PCB芯板和半固化片交叉叠合而成(每两张芯板之间设置有一张半固化片)，本实施例中，所述底部线路层3为4层，即含有四层芯板、3层半固化片，所述底部线路层3的厚度为0.2mm。且底部线路层3中的半固化片材质与半固化片层2相同，树脂含量均为68％，半固化片层2的厚度为0.076mm。
所述底部线路层3开设有一容置槽，所述容置槽贯穿所述底部线路层3，所述容置槽内设置有散热铜块4，本实施例中，所述散热铜块4为六棱柱形，其厚度为0.2mm，所述容置槽的形状与所述散热铜块4相适配，即所述容置槽的截面图形为正六边形，所述容置槽槽口尺寸比散热铜块大0.1mm，以顺利将散热铜块4装配至容置槽中。所述顶部线路层1开设有若干镭射盲孔5，所述盲孔5贯穿所述半固化片层2与所述散热铜块4连接，将热量散发出去。所述盲孔5为一组密集盲孔阵列，相邻盲孔的间距为0.1mm，所述盲孔5的孔径为0.075mm。
实施例2
本实施例提供一种埋铜块印制电路板，其如图1所示，由上至下包括顺次设置的顶部线路层1、半固化片层2和底部线路层3，其中顶部线路层1为制作有电路图形的铜箔层，其厚度为1OZ，所述底部线路层3由制作有线路图形的多层PCB芯板和半固化片交叉叠合而成(每两张芯板之间设置有一张半固化片)，本实施例中，所述底部线路层3为20层，即含有20层芯板、19层半固化片，所述底部线路层3的厚度为6mm。且底部线路层3中的半固化片材质与半固化片层2相同，树脂含量均为75％，半固化片层2的厚度为0.13mm。
所述底部线路层3开设有一容置槽，所述容置槽贯穿所述底部线路层3，所述容置槽内设置有散热铜块4，本实施例中，所述散热铜块4为长方体，其厚度为6mm，所述容置槽的形状与所述散热铜块4相适配，即所述容置槽的截面图形为正六边形，所述容置槽槽口尺寸比散热铜块大0.2mm，以顺利将散热铜块4装配至容置槽中。所述顶部线路层1开设有镭射盲孔5，所述盲孔5贯穿所述半固化片层2与所述散热铜块4连接，将热量散发出去。所述盲孔5为一组密集盲孔阵列，相邻盲孔的间距为0.3mm，所述盲孔5的孔径为0.15mm。
实施例3
本实施例提供一种埋铜块印制电路板，其如图1所示，由上至下包括顺次设置的顶部线路层1、半固化片层2和底部线路层3，其中顶部线路层1为制作有电路图形的铜箔层，其厚度为1OZ，所述底部线路层3由制作有线路图形的多层PCB芯板和半固化片交叉叠合而成(每两张芯板之间设置有一张半固化片)，本实施例中，所述底部线路层3为10层，即含有10层芯板、9层半固化片，所述底部线路层3的厚度为3mm。且底部线路层3中的半固化片材质与半固化片层2相同，树脂含量均为70％，半固化片层2的厚度为0.1mm。
所述底部线路层3开设有一容置槽，所述容置槽贯穿所述底部线路层3，所述容置槽内设置有散热铜块4，本实施例中，所述散热铜块4为长方体，其厚度为3mm，所述容置槽的形状与所述散热铜块4相适配，即所述容置槽的截面图形为正六边形，所述容置槽槽口尺寸比散热铜块大0.15mm，以顺利将散热铜块4装配至容置槽中。所述顶部线路层1开设有镭射盲孔5，所述盲孔5贯穿所述半固化片层2与所述散热铜块4连接，将热量散发出去。所述盲孔5为一组密集盲孔阵列，相邻盲孔的间距为0.2mm，所述盲孔5的孔径为0.1mm。
实施例4
本实施例提供一种制作实施例1-3所述的埋铜块印制电路板的方法，其包括如下步骤：
S1、制作底部线路层3，将制作好线路图形的PCB芯板与半固化片交替叠合并铆合固定，得到未压合的底部线路层3。
S2、铣槽，在所述底部线路层3上铣出用于容纳散热铜块4的容置槽，使所述容置槽的形状与散热铜块4相适配，且容置槽的尺寸较散热铜块大0.1-0.2mm，铣槽后在底部线路层3的底面(远离顶部线路层1的一面)贴覆耐高温胶带。
S3、制作散热铜块4，将大尺寸厚铜块切割成为预设尺寸和形状的散热铜块4，将铜块经1-2m/min的蚀刻速度棕化微蚀后，将散热铜块4由底部线路层3的顶部放置于所述容置槽中，散热铜块4与耐高温胶带粘合，防止了铜块松动偏位。
S4、在所述底部线路层3顶面叠加半固化片2，并在半固化片2顶部叠加顶部线路层1，得到叠合半成品。
S5、将步骤S4得到的叠合半成品送入压合设备，在高温、高压、真空的条件下压合为多层PCB半成品，然后撕除耐高温胶带。
S6、在所述多层PCB半成品的顶面和底面贴覆干膜，以防止铜面在盲孔开窗蚀刻时不被蚀刻掉。
S7、激光开窗，在顶部线路层1表面通过曝光机、干膜显影机、酸性蚀刻机加工出激光钻孔的开窗口，然后通过激光钻孔机对顶部线路层1和半固化片层2加工出盲孔5。
S8、盲孔电镀，采用填孔电镀方式将盲孔5内填满铜，从而实现从顶部线路层1、半固化片层2到底部线路层3中散热铜块4的导通，提高了散热效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种埋铜块印制电路板，其特征在于，包括顺次设置的顶部线路层、半固化片层和底部线路层，所述底部线路层开设有容置槽，所述容置槽内设置有散热铜块，所述顶部线路层开设有盲孔，所述盲孔底部与所述散热铜块连接。
2.根据权利要求1所述的埋铜块印制电路板，其特征在于，所述散热铜块为六棱柱或长方体，所述散热铜块的厚度为0.2-6mm。
3.根据权利要求2所述的埋铜块印制电路板，其特征在于，所述底部线路层由4-20层芯板与半固化片叠合制得，所述底部线路层的厚度为0.2-6mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的埋铜块印制电路板，其特征在于，所述容置槽的槽口尺寸比散热铜块尺寸大0.1-0.2mm。
5.根据权利要求4所述的埋铜块印制电路板，其特征在于，所述盲孔为镭射孔，孔径为0.075-0.15mm，相邻盲孔的孔间距为0.10-0.30mm。
6.根据权利要求5所述的埋铜块印制电路板，其特征在于，所述顶部线路层厚度为HOZ或1OZ；所述半固化片的厚度为0.076-0.13mm，树脂含量为68-75％。
7.一种制作如权利要求1-6任一项所述的埋铜块印制电路板的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制作底部线路层，将制作好线路图形的芯板与半固化片交替叠合并固定，得到底部线路层；
S2、在步骤S1得到的底部线路层开设容置槽；
S3、制作与所述容置槽形状相适配的散热铜块，并将所述散热铜块置于容置槽中；
S4、在所述底部线路层顶面叠加半固化片，并在所述半固化片顶面叠加顶部线路层，得到叠合半成品；
S5、将步骤S4制得的叠合半成品压合为多层PCB半成品；
S6、在所述多层PCB半成品顶面和底面贴覆干膜；
S7、对所述底部线路层顶面的铜箔层和半固化片层开制作盲孔，所述盲孔底部与所述散热铜块连接；
S8、对所述盲孔进行填孔电镀处理。
8.根据权利要求7所述的埋铜块印制电路板的制作方法，其特征在于，所述步骤S2后还包括在底部线路层底面贴覆耐高温胶带、步骤S5后还包括撕除所述耐高温胶带的步骤。
9.根据权利要求8所述的埋铜块印制电路板的制作方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述散热铜块置于容置槽之前经过棕化微蚀处理。
10.根据权利要求9所述的埋铜块印制电路板的制作方法，其特征在于，所述棕化微蚀的速度为2-3m/min。
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