CN110876225A - 电路板、电路板的制备方法及具有该电路板的光模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电路板，其包括中心子叠构层，所述中心子叠构层具有通孔、填充于所述通孔内的导热金属；位于所述中心子叠构层两侧的N层压合子叠构层，所述N层压合子叠构层中的每一压合子叠构层具有与所述通孔对应的激光孔、填充于所述激光孔内的激光孔镀铜，所述导热金属与所述激光孔镀铜沿所述电路板厚度方向形成导热路径，其中N为自然数。本申请的电路板，通过在中心子叠构层两侧配制压合子叠构层，形成需要厚度的电路板，同时导热金属和激光孔镀铜沿所述电路板厚度方向构成高效地导热路径；降低了电路板制造流程，并且N层压合子叠构层之间方便布置内层电路，其对于射频干扰、电磁波干扰、静电释放、热传导等具有更佳的改善。

Description

电路板、电路板的制备方法及具有该电路板的光模块

技术领域

本申请涉及光通信元件制造技术领域，尤其涉及一种散热性能好制备成本低的电路板、电路板的制备方法及具有该电路板的光模块。

背景技术

目前，光模块的数据传输速度要求越来越高，例如QSFP DD、OSFP等光模块的通道数相较于QSFP系列加倍，COB(Chip on board)方案的电路板上发热芯片LD/PD/Driver/TIA等裸芯的数量也加倍，功耗相对较大，且布局分散，需要多区域散热。

由于外形的限制与结构上的行业标准，光模块的外壳分为两个散热面，通常其一为主要散热面，与设备的散热系统接触，这就需要把发热芯片的热量通过散热介质传导至该主要散热面。通常，发热芯片粘贴于电路板上，通过电路板将热量传导至另一面、再通过散热介质传导至主要散热面上。

目前，电路板散热采用在电路板上嵌入金属基的方案，则需要数枚金属基，多枚金属基存在高度差同时控制良率低，且成本将会非常高。或者，采用在电路板上开设通孔、在通孔内镀铜的方案，现有技术中，任何一种打孔、孔内填充铜的方案，填充深度有限，只能做到0.6mm～0.8mm；不能满足现有电路板对厚度和内部电路设计的复杂要求。或者电路板散热采用多阶HDI(high density interconnection)密集激光孔填铜叠孔方案，则加工流程会非常长，占用较大产能，而且由于多次电镀，多次压合，制作成本和可靠性控制成本非常高。

因此，有必要提供一种改进的电路板、电路板的制备方法及具有该电路板的光模块，以解决上述问题。

发明内容

本申请的发明目的在于提供一种散热性能好制备成本低的电路板、电路板的制备方法及具有该电路板的光模块。

为实现上述发明目的，本申请一实施例提供一种电路板，包括

中心子叠构层，所述中心子叠构层具有通孔、填充于所述通孔内的导热金属；

位于所述中心子叠构层两侧的N层压合子叠构层，所述N层压合子叠构层中的每一压合子叠构层具有与所述通孔对应的激光孔、填充于所述激光孔内的激光孔镀铜，所述导热金属与所述激光孔镀铜沿所述电路板厚度方向形成导热路径，其中N为自然数。

一实施例中，所述导热金属为通孔镀铜。

一实施例中，所述电路板上具有散热区域，所述中心子叠构层具有若干均匀开设于所述散热区域上的通孔，和/或每一压合子叠构层具有若干均匀开设于散热区域的所述激光孔。

一实施例中，至少部分所述激光孔与至少部分所述通孔沿所述电路板厚度方向叠加设置。

一实施例中，1≤N≤5。

一实施例中，所述中心子叠构层为多层电路板。

本申请一实施例提供另一种电路板，包括第一表面、相对所述第一表面设置的第二表面、连通所述第一表面与所述第二表面的导热路径，所述导热路径包括位于通孔内的导热金属、位于所述导热金属两侧的N阶激光孔镀铜。

一实施例中，所述导热金属为通孔镀铜。

本申请一实施例提供一种电路板的制备方法，包括如下步骤：

形成中心子叠构层；

于中心子叠构层上形成导热通孔，向所述通孔内填充导热金属；

于所述中心子叠构层的两侧叠合半固化片、铜箔后层压形成压合子叠构层；

在压合子叠构层的预定位置处形成激光孔，在所述激光孔内形成激光孔镀铜。

一实施例中，所述的向所述通孔内填充导热金属的步骤包括：采用电镀搭桥工艺在所述通孔的中间位置处及孔壁上电镀搭桥形成双面盲孔；采用整板填孔电镀工序在双面盲孔中电镀铜以填平所述双面盲孔。

一实施例中，在所述激光孔内形成激光孔镀铜的步骤具体为：采用整板填孔电镀工序在激光孔内电镀铜以填平激光孔。

本申请一实施例提供一种光模块，包括：

壳体，所述壳体包括用以与设备散热系统连接的第一壳体、与所述第一壳体配合的第二壳体，所述第一壳体上具有朝向所述电路板凸伸的导热介质块；

至少部分收容于所述壳体内的电路板、所述电路板如权利要求1～8中任意一项所述设置，或所述电路板如权利要求9～11中任意一项所述的电路板的制备方法制备所得；

配置于所述电路板上的电子元件，所述电子元件设置于所述电路板上朝向所述第二壳体的一侧，且所述电子元件与所述导热路径相对应。

与现有技术相比，本申请的电路板，通过在中心子叠构层两侧配制压合子叠构层，形成需要厚度的电路板，同时导热金属和激光孔镀铜沿所述电路板厚度方向构成高效地导热路径；降低了电路板制造流程，并且N层压合子叠构层之间方便布置内层电路，其对于射频干扰、电磁波干扰、静电释放、热传导等具有更佳的改善。

附图说明

图1是本申请一较佳实施方式的电路板的结构示意图；

图2是本申请另一较佳实施方式的电路板的结构示意图；

图3是本申请一较佳实施方式的光模块的分解示意图。

具体实施例

以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。

在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。

另外，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

参图1、图2所示，为本申请较佳实施方式的电路板100，其包括中心子叠构层1、位于所述中心子叠构层1两侧的N层压合子叠构层2，其中N为自然数。

所述中心子叠构层1具有贯穿所述中心子叠构层1的通孔、填充于所述通孔内的导热金属12；所述N层压合子叠构层2中的每一所述压合子叠构层2具有与所述通孔对应的激光孔、填充于所述激光孔内的激光孔镀铜22；所述导热金属12与所述激光孔镀铜22沿所述电路板100厚度方向形成导热路径。

本领域技术人员可以理解的是：“每一所述压合子叠构层2具有与所述通孔对应的激光孔”指的是：所述激光孔与所述通孔相对集中地设置在所述电路板100的散热区域内，两者大致上相对应。具体地，所述激光孔与所述通孔在位置上可以沿所述电路板100的厚度方向对齐式地叠加设置，也可以错位设置；所述激光孔与所述通孔在数量上可以一一对应、或一对多、或多对一，只要能形成有效地导热路径即可。

“所述导热金属12与所述激光孔镀铜22沿所述电路板100厚度方向形成导热路径”指的是：所述导热金属12与所述激光孔镀铜22形成的导热路径，可将所述电路板100一表面的热量传导至相对设置的另一表面，并非特指所述导热路径沿所述电路板厚度方向延伸。当所述激光孔与所述通孔沿所述电路板100的厚度方向对齐式地叠加设置时，所述导热路径沿所述电路板厚度方向延伸，导热路径断，传热效率高；而当所述激光孔与所述通孔错位设置时，所述导热路径并非沿所述电路板厚度方向延伸。

本申请的电路板100，通过在中心子叠构层1两侧配制压合子叠构层2，形成需要厚度的电路板100，同时导热金属12和激光孔镀铜22沿所述电路板100厚度方向形成高效的导热路径；降低了电路板100的制造成本，并且N层压合子叠构层2之间方便布置内层电路，其对于射频干扰、电磁波干扰、静电释放、热传导等具有更佳的改善。

如图1或图2所示，所述中心子叠构层1可以为一整层；当然，所述中心子叠构层1也可以为压合形成的三层、四层、五层等多层电路板。

具体地，所述中心子叠构层1包括芯材14、铺设于所述芯材14两表面的铜箔16。芯材14为现有电路板100常用的PC板材树脂、或通过半固化片(prepreg胶)压合形成。

所述通孔采用现有的钻孔技术形成，于此不再赘述。

众所周知，所述电路板100上设置电子元件的区域，需要具备优异的散热性能，其称为散热区域；所述通孔与所述激光孔集中设置于所述散热区域。

所述通孔的数量不限，可以为一个较大的通孔，也可以为若干通孔，均能达到散热的效果。优选地，若干通孔均匀地开设于所述中心子叠构层1的散热区域内，整个散热区域内的传热效果均较好，且可以不受区域散热性差异化影响地、根据需要在电路板100表面的任意位置处配制电子元件、及在电路板100内部布置内层电路线。

如图1所示，所述导热金属12也可以为通孔镀铜12a，生产成本较低。本申请中，所述通孔镀铜12a由两次镀铜形成，包括采用电镀搭桥工艺在所述的通孔中间位置处及孔壁上电镀搭桥形成双面盲孔的第一次镀铜121、采用整板填孔电镀工序填平填双面盲孔的第二次镀铜122，因此该通孔镀铜12能够完全填充满所述通孔，导热性能好，且在后续电路板100制造工艺及电路板100使用过程中，稳定性较高。本领域技术人员可以理解的是，两次镀铜均会在所述中心子叠构层1的表面形成铜膜。

或如图2所示，所述导热金属12可以为嵌埋于所述通孔内的金属块12b。在所述通孔内壁上设置绝缘胶垫13，将金属块12b置于绝缘胶垫内，然后在两侧中心子结构层1两侧电镀铜膜15，使得所述金属块12b与所述铜箔16连通以能够传递热量。当然，所述金属块12b也可以采用现有技术中的任意一种其他嵌埋方式置于所述通孔内，于此不再赘述。

如图1或图2所示，所述压合子叠构层2压合于所述中心子叠构层1的两侧，可采用现有技术中高密度互连板的制备方法。所述压合子叠构层2包括贴合于所述中心子叠构层1上的塑料基层24、铺设于所述塑料基层24背离所述中心子叠构层1一侧的铜箔26。所述塑料基层24通常由半固化片压合形成。

由于激光开孔工艺中深径比的限制，每一层压合子叠构层2的厚度有限，本申请通过压合子叠构层2的层数调节电路板100的厚度，还通过激光孔镀铜22与导热金属12配合形成导热路径，达到了光模块由MSA定义的导热路径长度的要求。图1或图2所代表的实施方式中，所述电路板100包括两层所述压合子叠构层2。

每一层压合子叠构层2通常具有若干激光孔，优选地，若干激光孔均匀开设于所述散热区域上，使得该区域的散热性较为均匀。

于一优选实施例中，至少部分所述激光孔与至少部分所述通孔沿所述电路板100厚度方向叠加设置。本领域技术人员可以理解的是：“叠加设置”指的是所述激光孔与所述通孔沿所述电路板100厚度方向在所述电路板100一表面的投影重叠或部分重叠，使得所述通孔镀铜12、激光孔镀铜22相配合形成高效的导热路径。

并且，“至少部分所述激光孔与至少部分所述通孔叠加设置”指的是：所述中心子叠构层1具有一个所述通孔时，若干所述激光孔中的至少一部分所述激光孔与该一个所述通孔相叠加设置；其他未与所述通孔叠加设置的激光孔与该一个所述通孔通过铜箔等间接实现热传导。所述中心子叠构层1具有若干所述通孔时，若干所述通孔中的至少一部分通孔与若干所述激光孔中的至少一部分所述激光孔叠加设置；未叠加设置的通孔、激光孔通过铜箔等间接实现热传导。

一实施方式中，所述激光孔与所述通孔叠加设置，且所述通孔的直径不小于所述激光孔的直径，也即通孔镀铜12的直径不小于激光孔镀铜22的直径，符合目前通孔、激光孔的开孔工艺条件，同时中心子叠构层1的通孔镀铜12不会形成传热的瓶颈，整个电路板100的传热效果较好。

本申请中，1≤N≤5，可以根据电路板100需要的厚度进行适应性选择；N越大，电路板100越厚，同时有利于布局更为复杂的内层电路。优选地，N＝2，适合电路板100内部高速走线，同时保证了有效长度的传热路径。

在上述任意一种实施方式的基础上，所述电路板100还包括设置于相邻的中心子叠构层1和压合子叠构层2之间的内层电路；或N≥2时，所述电路板100还包括设置于相邻的两层压合子叠构层2之间的内层电路，使得电路板100的电路布局能够适应更复杂、更高速的通讯传输要求。

本申请一实施方式的电路板100，包括第一表面3、相对所述第一表面3设置的第二表面4、连通所述第一表面3与所述第二表面4的导热路径5，所述导热路径5包括位于通孔内的导热金属12、位于所述导热金属12两侧的N阶激光孔镀铜22。由导热金属12、N阶激光孔镀铜22构成导热路径，减少了激光孔镀铜22的阶数，降低了成本。

其中，导热金属12、激光孔镀铜22采用本文所提及的任意一种结构或任意一种方法制得，于此不再赘述。

一具体实施例中，所述导热金属12为通孔镀铜12a，所述通孔镀铜12a与N阶所述激光孔镀铜22于所述电路板100厚度方向叠加设置，能形成沿所述电路板100厚度方向延伸的导热路径5，导热效果较好。本领域技术人员可以理解的是：所述通孔镀铜12a与N阶所述激光孔镀铜22叠加设置，指的是所述通孔镀铜12a朝向所述压合子叠构层2的一侧的端截面与N阶所述激光孔镀铜22朝向所述中心子叠构层1的一侧的横截面部分重叠或完全重叠，且重叠面积越大，传热效果越好。

本申请一实施方式的电路板100制备方法，包括如下步骤：形成中心子叠构层1；填充导热金属12完成后，于中心子叠构层1上形成导热的通孔，向所述通孔内填充导热金属；于所述中心子叠构层1的两侧叠合半固化片、铜箔后层压形成压合子叠构层2；在压合子叠构层2的预定位置处形成激光孔，在所述激光孔内形成激光孔镀铜22。

所述中心子叠构层1可以为一整层，也可以为压合形成的三层、四层、五层等多层电路板。开设通孔采用现有的贯穿孔工艺，于此不在赘述。

于一具体实施例中，所述的向所述通孔内填充导热金属12的步骤包括：采用电镀搭桥工艺在所述通孔的中间位置处及孔壁上电镀搭桥形成双面盲孔，再采用整板填孔电镀工序在双面盲孔中电镀铜122以填平双面盲孔；两次镀铜共同构成通孔镀铜12a。

且，在所述激光孔内形成激光孔镀铜22的步骤具体为：在激光孔内电镀铜以填平激光孔；更具体地，激光孔镀铜22也包括两次镀铜：第一次电镀铜221在所述激光孔壁上形成完整的铜膜，第二次电镀铜222采用整板填孔电镀工序填平所述激光孔并在所述压合子叠构2背离所述中心子叠构1的一侧形成薄薄的一侧铜膜。

上述方法结合了通孔镀铜12a、激光孔镀铜22工艺形成有效的传热路径，弥补了仅采用通孔镀铜12a时无法达成所需厚度的传热路径的缺陷，且降低了激光孔的阶数，压合次数减小，降低了成本。并且，整个所述电路板100可采用常规工艺实现，在压合次数少、成本低的情况下，还能达到良好的导热效果，适用于对散热性能要求较高的各种光模块。

进一步地，所述预定位置为所述通孔沿所述电路板100厚度方向在所述铜箔上的投影处，使得所述激光孔与所述通孔沿所述电路板100的厚度方向叠加设置，从而通孔镀铜12a、激光孔镀铜22构成完整的铜柱，传热效果更好。

请参阅图3所示，为本申请一实施方式的光模块200，包括壳体6、至少部分收容于所述壳体6内的上述电路板100、配置于所述电路板100上的电子元件7。

其中，所述壳体6为散热性较好的金属材质，所述壳体6包括用以与设备散热系统连接的第一壳体61、与所述第一壳体61配合构成收容空间的第二壳体62。光模块200连接于其他设备后，热量通过第一壳体61传导给设备的散热系统。

所述电子元件7包括但不限于：用于驱动发射光信号的驱动芯片、用于发射和接受光信号的光电芯片、用于光电/电光转换的光电转换元件等发热芯片；各个电子元件7通过电路板100上的电路连接。

所述电路板100为上述任意一种电路板100，所述电子元件7配置于所述电路板100的散热区域上朝向所述第二壳体62的一侧，且所述电子元件7与所述导热路径5相对应。所述第一壳体61上具有朝向所述电路板100凸伸的导热介质块611；所述导热介质块611通常为绝缘且导热系数高的材料，包括但不限于导热胶等。

一实施例中，所述第一壳体61上具有若干所述导热介质块611，所述导热介质块611的数量与所述电子元件7的数量一致，且所述导热介质块611位于与所述电子元件7相对应的位置处，导热效果较好。或者，所述第一壳体61上具有填充于所述电路板100与所述第一壳体61上的一整块所述导热介质块611，该导热介质块611与所述电路板100面积一致或略小于所述电路板，其能够将电路板100上的热量传导至所述第一壳体611上。

综上所述，本申请的电路板100，通过在中心子叠构层1两侧配制压合子叠构层2，形成需要厚度的电路板100，同时导热金属12和激光孔镀铜22沿所述电路板100厚度方向构成高效地导热路径；降低了电路板100制造流程，并且N层压合子叠构层2之间方便布置内层电路，其对于射频干扰、电磁波干扰、静电释放、热传导等具有更佳的改善。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种电路板，其特征在于：包括

中心子叠构层，所述中心子叠构层具有通孔、填充于所述通孔内的导热金属；

位于所述中心子叠构层两侧的N层压合子叠构层，所述N层压合子叠构层中的每一压合子叠构层具有与所述通孔对应的激光孔、填充于所述激光孔内的激光孔镀铜，所述导热金属与所述激光孔镀铜沿所述电路板厚度方向形成导热路径，其中N为自然数。

2.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于：所述导热金属为通孔镀铜。

3.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于：所述电路板上具有散热区域，所述中心子叠构层具有若干均匀开设于所述散热区域上的通孔，和/或每一压合子叠构层具有若干均匀开设于散热区域的所述激光孔。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的电路板，其特征在于：至少部分所述激光孔与至少部分所述通孔沿所述电路板厚度方向叠加设置。

5.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于：1≤N≤5。

6.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于：所述中心子叠构层为多层电路板。

7.一种电路板，其特征在于：包括第一表面、相对所述第一表面设置的第二表面、连通所述第一表面与所述第二表面的导热路径，所述导热路径包括位于通孔内的导热金属、位于所述导热金属两侧的N阶激光孔镀铜。

8.根据权利要求7所述的电路板，其特征在于：所述导热金属为通孔镀铜。

9.一种电路板的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

形成中心子叠构层；

于中心子叠构层上形成导热通孔，向所述通孔内填充导热金属；

于所述中心子叠构层的两侧叠合半固化片、铜箔后层压形成压合子叠构层；

在压合子叠构层的预定位置处形成激光孔，在所述激光孔内形成激光孔镀铜。

10.根据权利要求9所述的电路板的制备方法，其特征在于：所述的向所述通孔内填充导热金属的步骤包括：采用电镀搭桥工艺在所述通孔的中间位置处及孔壁上电镀搭桥形成双面盲孔；采用整板填孔电镀工序在双面盲孔中电镀铜以填平所述双面盲孔。

11.根据权利要求9所述的电路板的制备方法，其特征在于：在所述激光孔内形成激光孔镀铜的步骤具体为：采用整板填孔电镀工序在激光孔内电镀铜以填平激光孔。

12.一种光模块，其特征在于：包括：

壳体，所述壳体包括用以与设备散热系统连接的第一壳体、与所述第一壳体配合的第二壳体，所述第一壳体上具有朝向所述电路板凸伸的导热介质块；

至少部分收容于所述壳体内的电路板、所述电路板如权利要求1～8中任意一项所述设置，或所述电路板如权利要求9～11中任意一项所述的电路板的制备方法制备所得；

配置于所述电路板上的电子元件，所述电子元件设置于所述电路板上朝向所述第二壳体的一侧，且所述电子元件与所述导热路径相对应。

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