CN110996503B - 一种高散热的金属基板的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高散热的金属基板的制作方法，包括以下步骤：将铜箔、PP和金属基依次叠合后压合，形成子板；在子板的铜箔面上往下钻出至少两个孔底为金属基内侧面的第一盲孔；而后通过填孔电镀工序将第一盲孔填满；在子板的铜箔面蚀刻制作出内层线路；然后将外层铜箔、半固化片和子板依次叠合后压合，形成生产板；且叠合时半固化片与子板上的内层线路接触；在生产板的外层铜箔面上往下钻出至少两个孔底为内层线路表面的第二盲孔；而后通过填孔电镀工序将第二盲孔填满；最后在生产板的外层铜箔面蚀刻制作出外层线路，制成高散热的金属基板。通过本发明方法可在单一金属基板上实现了超高导热线路、高导热线路以及低导热线路的分离及共同存在。

Description

一种高散热的金属基板的制作方法

技术领域

本发明涉及印制线路板制作技术领域，具体涉及一种高散热的金属基板的制作方法。

背景技术

目前，随着电子行业的发展，大功率、大电流的电子产品越来越得到广泛的应用，对作为电子元器件载板的线路板要求也越来越高，其中重要的一点便是对其散热效果的要求，现有使用绝缘材料(如FR4)为基板的印刷电路板本身已经不能满足大功率散热要求，因此，金属基板因其良好的散热效果而得到广泛的应用；而市场上现在使用的金属基板，普遍地是在金属基板上有一层绝缘层。虽然这一层材料能够有效地保障电绝缘，同时它也是“热绝缘”材料，它的存在大大地弱化了金属板本身的散热性能，也限制了金属印刷电路板本身可以承载的功率；传统的金属基板的热量传导方式为：线路层(元器件)→介质层→金属基，铜的导热率(即导热系数)为400W/m.K,铝的导热率为150W/m.K,低导热介质层(FR4半固化片)的导热率为0.3-0.5W/m.K,高导热介质层(PP)的导热率为1.0-8.0W/m.K,显然，真正决定散热效果的为介质层的导热率，然而由于技术等方面的因素，介质层反而影响了金属基板的整体散热效果，因此，在介质层导热率未得到较大提高时，则需要通过优化线路板的设计来提高金属基板的整体散热效果，但是优化线路板的设计操作复杂，且仍是会受介质层影响散热效果；而具有凸台结构设计的金属基板，虽然可通过凸台来实现高效的散热目的，但具有凸台结构设计的金属基板上无法实现超高导热线路、高导热线路以及低导热线路的分离及共同存在。

发明内容

本发明针对上述现有的技术缺陷，提供一种高散热的金属基板的制作方法，通过本方法可在单一金属基板上实现了超高导热线路、高导热线路以及低导热线路的分离及共同存在。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高散热的金属基板的制作方法，包括以下步骤：

S1、将铜箔、PP和金属基依次叠合后压合，形成子板；

S2、在子板的铜箔面上往下钻出至少两个孔底为金属基内侧面的第一盲孔；

S3、而后通过填孔电镀工序将第一盲孔填满；

S4、通过负片工艺或正片工艺在子板的铜箔面蚀刻制作出内层线路；

S5、然后将外层铜箔、半固化片和子板依次叠合后压合，形成生产板；且叠合时半固化片与子板上的内层线路接触；

S6、在生产板的外层铜箔面上往下钻出至少两个孔底为内层线路表面的第二盲孔；

S7、而后通过填孔电镀工序将第二盲孔填满；

S8、通过负片工艺或正片工艺在生产板的外层铜箔面蚀刻制作出外层线路，制成高散热的金属基板；且高散热的金属基板上至少有一个第二盲孔的位置与第一盲孔上下对应，用于连通内、外层线路以及金属基三者，至少有一个只用于连通内、外层线路的第二盲孔，还至少有一个只用于连通内层线路与金属基的第一盲孔。

进一步的，步骤S2和S6中，均通过激光钻孔的方式钻出盲孔。

进一步的，步骤S3和S7中，在填孔电镀前，先通过沉铜工序使盲孔金属化，而后在铜箔面上贴膜后制作出镀孔图形，并在填孔电镀完后退膜。

进一步的，步骤S4和S8中，在蚀刻制作内、外层线路时，金属基的底面均贴有抗蚀刻的干膜或湿膜。

进一步的，步骤S1中，采用导热率为1.0-8.0W/m.K的PP；步骤S5中，采用导热率为0.3-0.5W/m.K的FR4半固化片。

进一步的，所述金属基为铜基或铝基。

还提供了另一种高散热的金属基板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将铜箔、PP、金属基、PP和铜箔依次叠合后压合，形成子板；

S2、在子板的两铜箔面上均往内钻出至少两个孔底为金属基内侧面的第一盲孔；

S3、而后通过填孔电镀工序将第一盲孔填满；

S4、通过负片工艺或正片工艺在子板的两铜箔面蚀刻制作出内层线路；

S5、然后将外层铜箔、半固化片、子板、半固化片和外层铜箔依次叠合后压合，形成生产板；

S6、在生产板的两外层铜箔面上均往内钻出至少两个孔底为内层线路表面的第二盲孔；

S7、而后通过填孔电镀工序将第二盲孔填满；

S8、通过负片工艺或正片工艺在生产板的两外层铜箔面蚀刻制作出外层线路，制成高散热的金属基板；且高散热的金属基板上至少有一个第二盲孔的位置与第一盲孔上下对应，用于连通内、外层线路以及金属基三者，至少有一个只用于连通内、外层线路的第二盲孔，还至少有一个只用于连通内层线路与金属基的第一盲孔。

进一步的，在步骤S1之前还包括以下步骤：

S01、在金属基上钻通孔和锣通槽；

S02、在金属基上的通孔和通槽内填塞树脂并固化，而后通过磨板除去凸出于金属基板面的树脂。

进一步的，步骤S6和S7之间还包括以下步骤：

S61、在生产板上对应通槽的中间位置处钻出孔径小于通槽尺寸的通孔；

S62、通过沉铜和全板电镀使通孔金属化。

进一步的，步骤S3和S7中，在填孔电镀前，先在铜箔面上贴膜后制作出镀孔图形，并在填孔电镀完后退膜。

进一步的，步骤S2和S6中，均通过激光钻孔的方式钻出盲孔。

进一步的，步骤S1中，采用导热率为1.0-8.0W/m.K的PP；步骤S5中，采用导热率为0.3-0.5W/m.K的FR4半固化片。

进一步的，所述金属基为铜基或铝基。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过在制作内、外层线路时，均制作出相应的盲孔与其配合，使制作的高散热的金属基板上至少有一个第二盲孔的位置与第一盲孔上下对应，用于连通内、外层线路以及金属基三者，这样三者连通处的线路，可利用金属基层直接进行散热，将原先需经过绝缘层的散热方式改为金属基层直接散热，具有良好的散热效果，使该处的内、外线路均为超高导热线路；还至少有一个只用于连通内、外层线路的第二盲孔，这样该处的内、外层线路不与金属基直接接触导通，使该处的内、外层线路的散热方式需要通过PP介质层将热量传导至金属基，其散热效果稍差，进而使该处的内、外线路均为高导热线路；而外层线路中不与内层线路和金属基连通的部分，其热传导方式需要先经过FR4介质层进行传输，散热效果较差，使该处的外层线路层为低导热线路，还至少有一个只用于连通内层线路与金属基的第一盲孔，使该处的内层线路为超高导热线路；从而在单一金属基板上实现了超高导热线路、高导热线路以及低导热线路的分离及共同存在；本发明高散热的金属基板的制作方法还具有流程简单、便于生产和成本低的特点。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为实施例1中高散热的金属基板的制作流程示意图；

图2为实施例2中高散热的金属基板的制作流程示意图。

具体实施方式

为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合附图以及具体实施例对本发明作进一步介绍和说明；需要说明的是，正文中如有“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的部件等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。

显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例所示的一种高散热的金属基板的制作方法，依次包括以下处理工序：

(1)开料：按拼板尺寸520mm×620mm开出金属基、铜箔、PP和FR4半固化片。

(2)一次压合：棕化速度按照底铜铜厚棕化，将铜箔、PP和金属基按要求依次叠合后压合，形成子板。

(3)钻第一盲孔：通过激光在子板的铜箔面上往下钻出两个孔底为金属基内侧面的第一盲孔。

(4)贴膜：先通过沉铜工序使第一盲孔金属化，而后在子板的上下表面上贴干膜或湿膜，并通过曝光和显影在子板的铜箔面上形成镀孔图形，即在对应第一盲孔处进行开窗，其它部分被干膜或湿膜覆盖保护，且曝光时金属基外侧面上的干膜或湿膜被整面曝光。

(5)填孔电镀：通过填孔电镀工序将第一盲孔填满，退膜后通过磨板将铜箔面磨平。

(6)制作内层线路(负片工艺)：在子板的上下表面上贴干膜或湿膜，并通过曝光和显影在铜箔面上形成内层线路图形，且在曝光时金属基外侧面上的干膜或湿膜被整面曝光，而后通过蚀刻在铜箔面上蚀刻出内层线路，然后检查内层线路的开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。

(7)二次压合：棕化速度按照底铜铜厚棕化，将外层铜箔、FR4半固化片和子板按要求依次叠合后压合，形成生产板；且叠合时FR4半固化片与子板上的内层线路接触。

(8)钻第二盲孔：通过激光在生产板的外层铜箔面上往下钻出两个孔底为内层线路表面的第二盲孔，且其中一个第二盲孔的位置与两个第一盲孔中的一个上下对应，另一个第二盲孔的位置与另一个第一盲孔形成上下错位，并使该上下错位的盲孔不连通。

(9)贴膜：先通过沉铜工序使第二盲孔金属化，而后在生产板的上下表面上贴干膜或湿膜，并通过曝光和显影在生产板的外层铜箔面上形成镀孔图形，即在对应第二盲孔处进行开窗，其它部分被干膜或湿膜覆盖保护，且曝光时金属基外侧面上的干膜或湿膜被整面曝光。

(10)填孔电镀：通过填孔电镀工序将第二盲孔填满，退膜后通过磨板将外层铜箔面磨平。

(11)制作内层线路(负片工艺)：在生产板的上下表面上贴干膜或湿膜，并通过曝光和显影在外层铜箔面上形成外层线路图形，且在曝光时金属基外侧面上的干膜或湿膜被整面曝光，而后通过蚀刻在外层铜箔面上蚀刻出外层线路，然后检查外层线路的开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程；上述中，通过其中一个上下对应的第二盲孔和第一盲孔，用于连通内、外层线路以及金属基三者，使该处的内、外线路均为超高导热线路；通过另一个第二盲孔用于连通内、外层线路，但不与金属基连通，使该处的内、外线路均为高导热线路；通过另一个第一盲孔用于连通内层线路与金属基，而对应该第一盲孔处的外层线路不与内层线路和金属基连通，从而使该处的内层线路为超高导热线路，外层线路为低导热线路；从而在单一金属基板上实现了超高导热线路、高导热线路以及低导热线路的分离及共同存在。

(12)、阻焊、丝印字符：在生产板的表面喷涂阻焊油墨后，并依次经过预固化、曝光、显影和热固化处理，使阻焊油墨固化成阻焊层；具体为，采用喷涂印刷TOP面阻焊油墨，TOP面字符添加"UL标记"，从而在不需焊接的线路和基材上，涂覆一层防止焊接时线路间产生桥接、提供永久性的电气环境和抗化学腐蚀的保护层，同时起美化外观的作用。

(13)、表面处理(沉镍金)：阻焊开窗位的焊盘铜面通化学原理，均匀沉积一定要求厚度的镍层和金层，镍层厚度为：3-5μm；金层厚度为：0.05-0.1μm。

(14)、电测试：测试成品板的电气导通性能，此板使用测试方法为：飞针测试。

(15)、成型：根据现有技术并按设计要求锣外形，外型公差+/-0.05mm，制得高散热的金属基板。

(16)、FQC：根据客户验收标准及我司检验标准，对线路板外观进行检查，如有缺陷及时修理，保证为客户提供优良的品质控制。

(17)、FQA：再次抽测线路板的外观、孔铜厚度、介质层厚度、绿油厚度、内层铜厚等是否符合客户的要求。

(18)、包装：按照客户要求的包装方式以及包装数量，对线路板进行密封包装，并放干燥剂及湿度卡，然后出货。

实施例2

如图2所示，本实施例所示的一种高散热的金属基板的制作方法，依次包括以下处理工序：

(1)开料：按拼板尺寸520mm×620mm开出金属基、铜箔、PP和FR4半固化片。

(2)钻孔和锣槽：根据现有的钻孔技术，按照设计要求在金属基上钻通孔和锣通槽。

(3)填塞树脂：在金属基上的通孔和通槽内填塞导热树脂并固化，而后通过磨板除去凸出于金属基板面的导热树脂，使板面平整。

(4)一次压合：棕化速度按照底铜铜厚棕化，将铜箔、PP、金属基、PP和铜箔按要求依次叠合后压合，形成子板。

(5)钻第一盲孔：通过激光在子板的两铜箔面上均往内钻出两个孔底为金属基内侧面的第一盲孔。

(6)贴膜：先通过沉铜工序使第一盲孔金属化，而后在子板的上下表面上贴干膜或湿膜，并通过曝光和显影在子板的铜箔面上形成镀孔图形，即在对应第一盲孔处进行开窗，其它部分被干膜或湿膜覆盖保护。

(7)电镀：通过填孔电镀工序将第一盲孔填满，退膜后通过磨板将铜箔面磨平。

(8)制作内层线路(负片工艺)：在子板的上下表面上贴干膜或湿膜，并通过曝光和显影在铜箔面上形成内层线路图形，而后通过蚀刻在铜箔面上蚀刻出内层线路，然后检查内层线路的开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。

(9)二次压合：棕化速度按照底铜铜厚棕化，将外层铜箔、FR4半固化片、子板、FR4半固化片和外层铜箔按要求依次叠合后压合，形成生产板。

(10)钻第二盲孔：通过激光在生产板的两外层铜箔面上均往内钻出两个孔底为内层线路表面的第二盲孔，且其中一个第二盲孔的位置与两个第一盲孔中的一个上下对应，另一个第二盲孔的位置与另一个第一盲孔形成上下错位，并使该上下错位的盲孔不连通。

(11)钻通孔：在生产板上对应通槽的中间位置处钻出孔径小于通槽尺寸的通孔，该盲孔与第一盲孔和第二盲孔均形成错位设置。

(12)孔金属化：依次通过沉铜和全板电镀使通孔和盲孔金属化，通过金属化后的通孔导通金属基上下侧的四层线路，并利用通槽内填充的导热树脂将其与金属基绝缘隔开。

(13)贴膜：在生产板的上下表面上贴干膜或湿膜，并通过曝光和显影在生产板的外层铜箔面上形成镀孔图形，即在对应第二盲孔处进行开窗，其它部分被干膜或湿膜覆盖保护。

(14)电镀：通过填孔电镀工序将第二盲孔填满，退膜后通过磨板将外层铜箔面磨平。

(15)制作内层线路(负片工艺)：在生产板的上下表面上贴干膜或湿膜，并通过曝光和显影在外层铜箔面上形成外层线路图形，而后通过蚀刻在外层铜箔面上蚀刻出外层线路，然后检查外层线路的开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程；上述中，通过其中一个上下对应的第二盲孔和第一盲孔，用于连通内、外层线路以及金属基三者，使该处的内、外线路均为超高导热线路；通过另一个第二盲孔用于连通内、外层线路，但不与金属基连通，使该处的内、外线路均为高导热线路；通过另一个第一盲孔用于连通内层线路与金属基，而对应该第一盲孔处的外层线路不与内层线路和金属基连通，从而使该处的内层线路为超高导热线路，外层线路为低导热线路；从而在单一金属基板上实现了超高导热线路、高导热线路以及低导热线路的分离及共同存在。

(16)、阻焊、丝印字符：在生产板的表面喷涂阻焊油墨后，并依次经过预固化、曝光、显影和热固化处理，使阻焊油墨固化成阻焊层；具体为，采用喷涂印刷TOP面阻焊油墨，TOP面字符添加"UL标记"，从而在不需焊接的线路和基材上，涂覆一层防止焊接时线路间产生桥接、提供永久性的电气环境和抗化学腐蚀的保护层，同时起美化外观的作用。

(17)、表面处理(沉镍金)：阻焊开窗位的焊盘铜面通化学原理，均匀沉积一定要求厚度的镍层和金层，镍层厚度为：3-5μm；金层厚度为：0.05-0.1μm。

(18)、电测试：测试成品板的电气导通性能，此板使用测试方法为：飞针测试。

(19)、成型：根据现有技术并按设计要求锣外形，外型公差+/-0.05mm，制得高散热的金属基板。

(20)、FQC：根据客户验收标准及我司检验标准，对线路板外观进行检查，如有缺陷及时修理，保证为客户提供优良的品质控制。

(21)、FQA：再次抽测线路板的外观、孔铜厚度、介质层厚度、绿油厚度、内层铜厚等是否符合客户的要求。

(22)、包装：按照客户要求的包装方式以及包装数量，对线路板进行密封包装，并放干燥剂及湿度卡，然后出货。

本发明的一具体实施例中，上述两个实施例中的金属基为铜基或铝基，优选为铜基，具有较高的导热率(即导热系数)。

本发明的一具体实施例中，上述两个实施例中均采用导热率为1.0-8.0W/m.K的PP以及导热率为0.3-0.5W/m.K的FR4半固化片。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种高散热的金属基板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将铜箔、PP和金属基依次叠合后压合，形成子板；采用导热率为1.0-8.0W/m.K的PP；

S2、在子板的铜箔面上往下钻出至少两个孔底为金属基内侧面的第一盲孔；

S3、而后通过填孔电镀工序将第一盲孔填满；

S4、通过负片工艺或正片工艺在子板的铜箔面蚀刻制作出内层线路；

S5、然后将外层铜箔、半固化片和子板依次叠合后压合，形成生产板；且叠合时半固化片与子板上的内层线路接触；采用导热率为0.3-0.5W/m.K的FR4半固化片；

S6、在生产板的外层铜箔面上往下钻出至少两个孔底为内层线路表面的第二盲孔；

S7、而后通过填孔电镀工序将第二盲孔填满；

S8、通过负片工艺或正片工艺在生产板的外层铜箔面蚀刻制作出外层线路，制成高散热的金属基板；且高散热的金属基板上至少有一个第二盲孔的位置与第一盲孔上下对应，用于连通内、外层线路以及金属基三者，至少有一个只用于连通内、外层线路的第二盲孔，还至少有一个只用于连通内层线路与金属基的第一盲孔。

2.根据权利要求1所述的高散热的金属基板的制作方法，其特征在于，步骤S2和S6中，均通过激光钻孔的方式钻出盲孔。

3.根据权利要求1所述的高散热的金属基板的制作方法，其特征在于，步骤S3和S7中，在填孔电镀前，先通过沉铜工序使盲孔金属化，而后在铜箔面上贴膜后制作出镀孔图形，并在填孔电镀完后退膜。

4.根据权利要求1所述的高散热的金属基板的制作方法，其特征在于，步骤S4和S8中，在蚀刻制作内、外层线路时，金属基的底面均贴有抗蚀刻的干膜或湿膜。

5.一种高散热的金属基板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将铜箔、PP、金属基、PP和铜箔依次叠合后压合，形成子板；采用导热率为1.0-8.0W/m.K的PP；

S2、在子板的两铜箔面上均往内钻出至少两个孔底为金属基内侧面的第一盲孔；

S3、而后通过填孔电镀工序将第一盲孔填满；

S4、通过负片工艺或正片工艺在子板的两铜箔面蚀刻制作出内层线路；

S5、然后将外层铜箔、半固化片、子板、半固化片和外层铜箔依次叠合后压合，形成生产板；采用导热率为0.3-0.5W/m.K的FR4半固化片；

S6、在生产板的两外层铜箔面上均往内钻出至少两个孔底为内层线路表面的第二盲孔；

S7、而后通过填孔电镀工序将第二盲孔填满；

S8、通过负片工艺或正片工艺在生产板的两外层铜箔面蚀刻制作出外层线路，制成高散热的金属基板；且高散热的金属基板上至少有一个第二盲孔的位置与第一盲孔上下对应，用于连通内、外层线路以及金属基三者，至少有一个只用于连通内、外层线路的第二盲孔，还至少有一个只用于连通内层线路与金属基的第一盲孔。

6.根据权利要求5所述的高散热的金属基板的制作方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括以下步骤：

S01、在金属基上钻通孔和锣通槽；

S02、在金属基上的通孔和通槽内填塞树脂并固化，而后通过磨板除去凸出于金属基板面的树脂。

7.根据权利要求6所述的高散热的金属基板的制作方法，其特征在于，步骤S6和S7之间还包括以下步骤：

S61、在生产板上对应通槽的中间位置处钻出孔径小于通槽尺寸的通孔；

S62、通过沉铜和全板电镀使通孔金属化。

8.根据权利要求7所述的高散热的金属基板的制作方法，其特征在于，步骤S3和S7中，在填孔电镀前，先在铜箔面上贴膜后制作出镀孔图形，并在填孔电镀完后退膜。

9.根据权利要求5-8任一项所述的高散热的金属基板的制作方法，其特征在于，步骤S2和S6中，均通过激光钻孔的方式钻出盲孔。

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