CN109496060A - 一种高导热金属线路板的生产工艺 - Google Patents

一种高导热金属线路板的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高导热金属线路板的生产工艺，包括以下步骤：S1.将基材进行裁切，得到多块0.5‑1.6mm的金属基板，用超声波清洗机对金属基板进行清洗，去除金属基板表面的油脂、杂物等，保证金属基板的清洁度，然后烘干金属基板；S2.清洗处理后金属基板的铜箔两侧通过热压的方式贴干膜，干膜为抗蚀性干膜，干膜的厚度为40um；S3.转菲林曝光：UV灯管照射贴有干膜的金属基板两侧，在干膜上曝光出线路，曝光强度为7～9级。本发明采用冷却微管束和冷却立柱的组合，将冷却微管束设置于线路板上，通过超薄微型风机，增加大功率、发热量高线路板的散热效率，并且加工工艺简单，占用空间较小，有效地解决了大功率线路板的散热问题。

Description

一种高导热金属线路板的生产工艺
技术领域
本发明涉及线路板生产技术领域，特别涉及一种高导热金属线路板的生产工艺。
背景技术
印制电路板（ Printed Circuit Board，PCB）是重要的电子部件。随着高频电子信号的广泛使用，在PCB板上的芯片等元器件，尤其是大功率元器件在工作时会产生大量的热量，如果元器件产生的热量不及时散发出去，会对元器件造成很大的损害，甚至烧毁元器件。因此，如何将PCB板上元器件在运行过程中产生的高热量随时有效的散发出去就成了PCB制板的关键问题之一。目前通过PCB 提升电子元器件或芯片散热的方式主要有以下几种：1、采用导热稍高的FR4 材料用作PCB 的基板，以提高其散热性能，但是目前FR4 最高的导热系数为1.0W/m.K，难于满足电子产品功率不断增加的需求。 2、在PCB 下端增加金属导体，以增强其散热性能。常见的金属导体有铝块、铜块等，受PCB 存在翘曲及线路铜厚不均匀的影响，PCB 与金属导体之间存在有空隙，其散热性能有限。 3、通过使用高导热粘接片解决PCB 与金属导体之间的空隙，以提升其散热性能( 如铝基线路板或铜基线路板)，目前该粘接片的最大导热系数只有10W/mk，对大功率的电子元器件或芯片的散热需求是难于满足现有的技术。
针对于大功率、发热量较高的多层线路板，虽然理论上存在风冷、水冷等散热方式，但是这些风冷和水冷的设备需要占用较大的空间，目前的线路板尺寸越来越小已经成为一种趋势，在线路板上采用风冷和水冷的散热方式是技术难点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高导热金属线路板的生产工艺，以解决大功率、多层线路板散热效果不好的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种高导热金属线路板的生产工艺，包括以下步骤：
S1.基材裁切：将基材进行裁切，得到多块0.5-1.6mm的金属基板，用超声波清洗机对金属基板进行清洗，去除金属基板表面的油脂、杂物等，保证金属基板的清洁度，然后烘干金属基板；
S2.基板清洗：清洗处理后金属基板的铜箔两侧通过热压的方式贴干膜，干膜为抗蚀性干膜，干膜的厚度为40um；
S3.转菲林曝光：UV灯管照射贴有干膜的金属基板两侧，在干膜上曝光出线路，曝光强度为7～9级；
S4.显影：用碱性溶液将干膜上未发生化学反应的部分冲掉，发生化学反应的干膜保留在金属基板上，显影后露出金属铜；
S5.蚀刻：用蚀刻液将显影后露出的铜蚀掉，形成内层线路图层；
S6.去膜：利用强碱溶液将铜面上的干膜去除，露出线路图形，内层板制作完成；
S7.清洗：对去膜后的内层板的表面进行清洗、干燥，清洗水压控制在2.2～3.5kg，冲洗时间为30s；
S8.自动光学检测：通过AOI自动光学监测仪对内层板进行检测，找出内层板的缺点位置；
S9.冲孔：用激光钻孔机在每块内层板上冲出两个铆钉孔，每块内层板上的铆钉孔上下一一对应；
S10.棕化：对内层板表面进行棕化处理；
S11.放置半固化片和冷却微管束：将多块内层板叠在一起，相邻的内层板之间放置半固化片，在半固化片之间放入冷却微管束；
S12.热压：将铆钉插入铆钉孔，通过热压的方式将叠在一起的内层板热压成多层板；
S13.钻孔；在多层板上钻出用于导通每层金属基板的导通孔，然后对到导通孔的边缘进行去毛刺；
S14.沉铜：通过化学沉积在导通孔的内壁上沉积厚为为20～40um的铜；
S15.镀锡：在多层板的表面电镀锡，锡层厚度为20～40um；
S16. 自动光学检测：通过AOI自动光学监测仪对镀锡后的多层板进行检测，找出多层板的缺点位置；
S17.丝印阻焊：通过丝印的方式在多层板表面印刷阻焊油墨；
S18.表面处理：通过丝网印刷机在多层线路板表面印刷字符；
S19.成型：用逻机以铣切的方式加工多层线路板的外形；
S20.安装冷却立柱：将每一层上的冷却微管束的管头焊接在冷却立柱上，冷却立柱的高度与成型后的线路板等高。
所述冷却微管束包括管头和多根支管，每一个支管上开设有若干个散热孔，所述支管和管头的材料均为铝合金。
所述支管的直径为0.6～1.2mm。
所述冷却立柱为中空立柱，冷却立柱的侧壁上开设有与每个管头焊接的焊孔，所述冷却微管束焊接在冷却立柱上，所述冷却立柱的顶部设置有超薄微型风机。
本发明的有益效果是：
本发明采用冷却微管束和冷却立柱的组合，将冷却微管束设置于线路板上，通过超薄微型风机，增加大功率、发热量高线路板的散热效率，并且加工工艺简单，占用空间较小，有效地解决了大功率线路板的散热问题。
附图说明
图1为线路板加工结构示意图；
图2为冷却微管束的结构示意图；
图3为冷却微管束安装后的结构示意图；
图4为本发明工艺流程图；
图中，1-基板，2-冷却微管束，3-半固化片，4-铆钉，5-支管，6-管头，7-冷却立柱，8-超薄微型风机。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图4所示，一种高导热金属线路板的生产工艺，其工艺步骤为：
S1.基材裁切：将基材进行裁切，得到多块0.5-1.6mm的金属基板1，用超声波清洗机对金属基板1进行清洗，去除金属基板1表面的油脂、杂物等，保证金属基板1的清洁度，然后烘干金属基板1；
S2.基板清洗：清洗处理后金属基板1的铜箔两侧通过热压的方式贴干膜，干膜为抗蚀性干膜，干膜的厚度为40um；
S3.转菲林曝光：UV灯管照射贴有干膜的金属基板1两侧，在干膜上曝光出线路，曝光强度为7～9级；
S4.显影：用碱性溶液将干膜上未发生化学反应的部分冲掉，发生化学反应的干膜保留在金属基板1上，显影后露出金属铜；
S5.蚀刻：用蚀刻液将显影后露出的铜蚀掉，形成内层线路图层；
S6.去膜：利用强碱溶液将铜面上的干膜去除，露出线路图形，内层板制作完成；
S7.清洗：对去膜后的内层板的表面进行清洗、干燥，清洗水压控制在2.2～3.5kg，冲洗时间为30s；
S8.自动光学检测：通过AOI自动光学监测仪对内层板进行检测，找出内层板的缺点位置；
S9.冲孔：用激光钻孔机在每块内层板上冲出两个铆钉孔，每块内层板上的铆钉孔上下一一对应；
S10.棕化：对内层板表面进行棕化处理；
S11.放置半固化片和冷却微管束：将多块内层板叠在一起，相邻的内层板之间放置半固化片3，在半固化片3之间放入冷却微管束1；
S12.热压：将铆钉4插入铆钉孔，通过热压的方式将叠在一起的内层板热压成多层板；
S13.钻孔；在多层板上钻出用于导通每层金属基板1的导通孔，然后对到导通孔的边缘进行去毛刺；
S14.沉铜：通过化学沉积在导通孔的内壁上沉积厚为为20～40um的铜；
S15.镀锡：在多层板的表面电镀锡，锡层厚度为20～40um；
S16. 自动光学检测：通过AOI自动光学监测仪对镀锡后的多层板进行检测，找出多层板的缺点位置；
S17.丝印阻焊：通过丝印的方式在多层板表面印刷阻焊油墨；
S18.表面处理：通过丝网印刷机在多层线路板表面印刷字符；
S19.成型：用逻机以铣切的方式加工多层线路板的外形；
S20.安装冷却立柱：将每一层上的冷却微管束1的管头6焊接在冷却立柱7上，冷却立柱7的高度与成型后的线路板等高。
所述冷却微管束2包括管头6和多跟支管5，每一跟支管5上开设有若干个散热孔，所述支管5和管头6的材料均为铝合金。所述支管5的直径为0.6～1.2mm。所述冷却立柱7为中空立柱，冷却立柱7的侧壁上开设有与每个管头6焊接的焊孔，冷却微管束2焊接在冷却立柱7上，冷却立柱7的顶部设置有超薄微型风机8。
本发明S3和S4步骤中，曝光和显影的工艺条件是抽真空650～750mmhg，曝光强度技术7～9级；在静置20分钟后，对金属基板1进行显影处理，显影的温度为30±2℃，显影的压力为1.0～1.6kg/cm2，显影所用的碱性溶液为碳酸钾溶液。
S5步骤中，蚀刻液位氯化铜溶液，蚀刻温度为48℃，将线路板上定影后露出的铜面用氯化铜溶液进行腐蚀溶解，保留下来一部分铜面。
S6步骤中，褪干膜的强碱溶液为强氧化钠溶液，利用氢氧化钠溶液将保护铜面的干膜褪掉，露出线路图形。
S7步骤中，用水清洗机对内层线路板进行清洗，洗水压控制在2.2～3.5kg，冲洗时间为30s，然后用烘干机对内层线路板进行烘干，烘干时间为2min。
S8步骤中，通过AOI检测仪对内层板进行检测，通过光学反射原理将拍摄的图像回馈至AOI检测仪处理，与AOI检测仪与资料图形比较，通过逻辑判断，找出缺点位置。
S9步骤中，通过激光钻孔技术，不需要对内层板进行定位，直接将激光对准需要冲孔的位置，在内层板左右两侧分别钻一个铆钉孔，每个内层板上的铆钉孔位置相同且上下一一对应。
S10步骤中，棕化工序的作用就是粗化铜表面，增大结合面积，增加表面结合力，在内层铜箔表面生成一层氧化层以提升多层线路板在压合时铜箔和环氧树脂之间的接合力
S11步骤中，如图1～2所示，本发明中的冷却微管束1需要特殊加工的材质为铝合金的微细管，冷却微管束1由管头6和多个支管5组成，管头6一侧开设有多个与支管一一对应的管孔，支管5均通过管孔焊接在管头6上，支管5的外径一般为0.6～1.2mm，支管5的周向外壁上开设有若干个直径为0.2～0.4mm的微小散热孔，微小散热孔通过激光蚀刻机钻孔，管头6上开设有多个与支管5配合的管孔；将多块内层线路板叠放在一起，相邻的内层线路板顶部和底部均放半固化片3，将多个支管5排列放置于半固化片3之间，在支管5排列放置时，需要考虑到步骤12中的钻孔位置，在放置支管5时，需要为步骤12中的钻孔预留孔位。
S20步骤中，加工成型后的多层线路板，将支管5焊接在管头6上，管头6焊接在冷却立柱7上，冷却立柱7为中空柱体，冷却立柱7的顶部设置有超薄微型风机8，超薄微型风机8将冷却风吸入中空的冷却立柱7内，然后冷却风通过每个支管5，当线路板工作时，产生的热量通过半固化片3转移到带有散热孔的支管5中，冷却风将热量吹走，从支管5的另一端管口流出。
本发明采用冷却微管束和冷却立柱的组合，将冷却微管束设置于线路板上，通过超薄微型风机，增加大功率、发热量高线路板的散热效率，并且加工工艺简单，占用空间较小，有效地解决了大功率线路板的散热问题。

Claims (4)

1.一种高导热金属线路板的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1.基材裁切：将基材进行裁切，得到多块0.5-1.6mm的金属基板，用超声波清洗机对金属基板进行清洗，去除金属基板表面的油脂、杂物等，保证金属基板的清洁度，然后烘干金属基板；
S2.基板清洗：清洗处理后金属基板的铜箔两侧通过热压的方式贴干膜，干膜为抗蚀性干膜，干膜的厚度为40um；
S3.转菲林曝光：UV灯管照射贴有干膜的金属基板两侧，在干膜上曝光出线路，曝光强度为7～9级；
S4.显影：用碱性溶液将干膜上未发生化学反应的部分冲掉，发生化学反应的干膜保留在金属基板上，显影后露出金属铜；
S5.蚀刻：用蚀刻液将显影后露出的铜蚀掉，形成内层线路图层；
S6.去膜：利用强碱溶液将铜面上的干膜去除，露出线路图形，内层板制作完成；
S7.清洗：对去膜后的内层板的表面进行清洗、干燥，清洗水压控制在2.2～3.5kg，冲洗时间为30s；
S8.自动光学检测：通过AOI自动光学监测仪对内层板进行检测，找出内层板的缺点位置；
S9.冲孔：用激光钻孔机在每块内层板上冲出两个铆钉孔，每块内层板上的铆钉孔上下一一对应；
S10.棕化：对内层板表面进行棕化处理；
S11.放置半固化片和冷却微管束：将多块内层板叠在一起，相邻的内层板之间放置半固化片，在半固化片之间放入冷却微管束；
S12.热压：将铆钉插入铆钉孔，通过热压的方式将叠在一起的内层板热压成多层板；
S13.钻孔；在多层板上钻出用于导通每层金属基板的导通孔，然后对到导通孔的边缘进行去毛刺；
S14.沉铜：通过化学沉积在导通孔的内壁上沉积厚为为20～40um的铜；
S15.镀锡：在多层板的表面电镀锡，锡层厚度为20～40um；
S16. 自动光学检测：通过AOI自动光学监测仪对镀锡后的多层板进行检测，找出多层板的缺点位置；
S17.丝印阻焊：通过丝印的方式在多层板表面印刷阻焊油墨；
S18.表面处理：通过丝网印刷机在多层线路板表面印刷字符；
S19.成型：用逻机以铣切的方式加工多层线路板的外形；
S20.安装冷却立柱：将每一层上的冷却微管束的管头焊接在冷却立柱上，冷却立柱的高度与成型后的线路板等高。
2.根据权利要求1所述的一种高导热金属线路板的生产工艺，其特征在于：所述冷却微管束包括管头和多跟支管，每一跟支管上开设有若干个散热孔，所述支管和管头的材料均为铝合金。
3.根据权利要求2所述的一种高导热金属线路板的生产工艺，其特征在于：所述支管的直径为0.6～1.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种高导热金属线路板的生产工艺，其特征在于：所述冷却立柱为中空立柱，冷却立柱的侧壁上开设有与每个管头焊接的焊孔，所述冷却微管束焊接在冷却立柱上，所述冷却立柱的顶部设置有超薄微型风机。
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