CN111278237B - 一种通孔填孔融合hdi加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通孔填孔融合HDI加工工艺，涉及计算机硬件设备技术领域。该工艺通过在PCB板内钻孔，并通过电镀填孔的方式将用于散热的铜基埋入PCB板内。采用内埋铜融合HDI技术,PCB需要贴装元器件的位置表面平整，规避了嵌入式技术中，铜块表面和PCB表面存在高度差，且铜块和PCB交接位置存在凹陷问题，在贴装电子元器件时，容易产生元器件放置不良等问题。另外，本工艺采用内埋铜融合HDI技术，加工流程简单，规避了嵌入式金属基技术金属基层压后铜块和PCB交接位置存在凹陷、铜块和PCB交接位置没有基材铜而导致的分层和裂纹等问题，能够加工二阶及以上阶数HDI产品。
Description
技术领域
本发明涉及计算机硬件设备技术领域，具体地说是一种应用PCB板生产的通孔填孔融合HDI加工工艺。
背景技术
为了便于对本专利技术背景的理解，先对PCB板的结构做简单的描述，PCB板是由多层铜箔层所组成的多层板材，且相邻的铜箔层之间设置有绝缘层，使用时，通过导通不同层的铜箔层来实现电路的集成。根据PCB的制作方法，可以分为Foil叠法和Book叠法。
如图7所示，所述的Book叠法，就是将多层内层芯板(core)通过绝缘PP压合起来，相邻的内层芯板之间设置有绝缘PP，在这里，所述的绝缘PP一方面起到绝缘的作用，另一方也作为压合的粘接剂，压合之后形成相邻两个内层芯板之间的绝缘层。如图8所示，所述的内层芯板包括绝缘层和设置于所述绝缘层上、下两侧的铜箔层。
如图6所示，所述的Foil叠法就是首先将两层内层芯板core通过绝缘PP压合，然后在得到的板体的上、下侧面根据设计依次设置若干层铜箔，且相邻的铜箔之间，以及铜箔和内层芯板core之间均通过绝缘PP压合，压合之后绝缘PP形成绝缘层。
通过上述的分析描述可知，无论是Foil叠法还是Book叠法最终得到的板材都是铜箔层和绝缘层相间的结构，且最上层和最下层均为铜箔层。为了方便描述，下述的第一层、第二层……均指铜箔层。
目前，在光通信用光模块，通信基站，电动汽车、混合动力汽车、机器人等领域为了提高主板的散热效果，通常会在PCB板内嵌入金属基，即通过贯穿嵌入方式将金属基嵌入PCB板内，以提高散热效果。但是，此方式存在以下缺陷：
1、以图9所示的结构为例，采用嵌入金属基式技术时，需要首先在绝缘PP和位于中部的两层内层芯板core上开槽，然后位于中间的两层内层芯板core通过绝缘PP压合在一起，然后将铜块嵌入到开槽内，最后将最上层和最下层的内层芯板core通过已经开好槽的绝缘PP压合上。由于加工误差的存在，最上层内层芯板core的下侧面到最下层内层芯板core的上侧面之间的距离与铜块的高度之间会不一致，因此铜块和PCB交接位置会存在不平整的问题，在贴装电子元器件时，容易产生元器件放置不良等问题。
2、嵌入金属铜块时需要开槽，开的槽需要比铜块稍大，由于绝缘PP受热后具有一定的流动性，这样，空隙的地方在压合时会填上绝缘PP，由于绝缘PP流胶很难控制，于是就会有一系列的分层，空洞，裂纹等问题。
3、嵌入式金属基只能用于Book叠法制造的PCB板。
4、由于嵌入式金属基只能用于Book叠法制造的PCB板，而Book叠法制造的PCB板，其外层和次外层只能采用内层芯板core，因此无法加工二阶及以上阶数的HDI产品。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种通孔填孔融合HDI加工工艺，通过该工艺不仅能够保证散热效果，不会出现分层和裂缝的问题，而且能够加工二阶及以上阶数的HDI产品。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
1、一种通孔填孔融合HDI加工工艺，包括如下步骤，
第一，根据通孔的长度，按照从小到大的顺序依次命名为第一通孔，第二通孔……；
第二，确定第一通孔所在的铜箔层；
第三，将第一通孔所在的铜箔层进行层压加工，得到第一板体；
第四，观察第一板体上是否存在镭射孔和刚好贯穿第一板体的通孔，若存在，则进行镭射孔和/或通孔的加工，然后进行电镀，直至镭射孔和/或通孔均被镀实填平；
第五，根据第二通孔的走向，在第一板体的一侧压合一层铜箔，得到第二板体，若第二板体上存在刚好贯穿所述第二板体的通孔，则对第二板体进行钻孔加工，然后进行电镀，直至刚好贯穿第二板体的通孔被镀实填平；
第六，在第五步得到的第二板体的基础上，在原第一板体的另一层压合一层铜箔，得到第三板体；
第七，重复第四步到第六步的操作，直至得到符合设计要求的PCB板。
进一步地，当第一通孔所在的铜箔层的层数为两层时，所述的第一板体采用内层芯板core，且作为第一板体的内层芯板core的厚度大于等于0.5mm。
进一步地，在第四步和第五步的电镀操作中，首先对板体的其他部分进行遮盖，只留出待电镀的通孔和/或镭射孔，待通孔和/或镭射孔镀实填平之后，再对板体的其他部分进行电镀操作。
进一步地，在第四步和第五步的电镀操作中，在所述的通孔内放置一铜芯。
进一步地，所述的铜芯呈圆柱状，且所述铜芯的圆柱侧面上沿圆周方向均布设置有至少三个呈放射状延伸的支撑翅片，且当所述铜芯放置在通孔内时，所述支撑翅片的悬空端压紧在通孔的侧面上。
进一步地，所述的支撑翅片采用铜质材料制作而成，且与所述铜芯为一体式结构。
进一步地，所述铜芯的直径为所述通孔直径的1/2。
进一步地，所述铜芯的上、下端面均位于所述通孔的内部。
进一步地，所述铜芯上端面到所述通孔上端之间的距离H1，以及所述铜芯下端面到所述通孔下端之间的距离H2均等于所述通孔直径与所述铜芯直径之差。
本发明的有益效果是：
1、采用内埋铜融合HDI技术,PCB需要贴装元器件的位置表面平整，规避了嵌入式技术时，铜块和PCB交接位置存在不平整的问题，能够更方便的贴装电子元器件，不会出现元器件放置不良等问题。
2、采用内埋铜融合HDI技术，加工流程简单，规避了嵌入式金属基技术铜块和PCB交接位置没有基材铜而导致的分层和裂纹等问题。
3、通孔填孔融合HDI加工工艺适用于Foil叠法，可以制作很多类型的HDI结果，规避贯穿嵌入式结构技术其外层和次外层只能采用内层芯板Core进行加工，因此无法加工二阶及以上阶数HDI产品的缺陷。
附图说明
图1为实施例一的结构示意图；
图2为实施例一安装大功率元器件的结构示意图；
图3为实施例二的结构示意图；
图4为铜芯安装的俯视图；
图5为铜芯安装的主视图；
图6为Foil叠法的结构示意图；
图7为Book叠法的结构示意图；
图8为内层芯板core的结构示意图；
图9为嵌入金属基的结构示意图。
图中：1-绝缘层，2-铜箔层，3-铜块，41-第一通孔，42-第二通孔，51-第一镭射孔，52-第二镭射孔，6-大功率元器件，7-铜芯，71-支撑翅片。
具体实施方式
一种通孔填孔融合HDI加工工艺，包括如下步骤：
第一，根据通孔的长度，按照从小到大的顺序对通孔进行排序，并依次命名为第一通孔，第二通孔……。
第二，确定第一通孔所在的铜箔层。
第三，将第一通孔所在的铜箔层进行层压加工，得到第一板体。
第四，根据设计要求，观察第一板体上是否存在镭射孔和刚好贯穿第一板体的通孔，若第一板体上存在镭射孔和/或刚好贯穿第一板体的通孔，则进行镭射孔和/或通孔的加工，然后进行电镀，直至镭射孔和/或通孔均被镀实填平。
第五，根据第二通孔的走向，在第一板体的一侧压合一层铜箔，得到第二板体，若第二板体上存在刚好贯穿所述第二板体的通孔，则对第二板体进行钻孔加工，然后进行电镀，直至刚好贯穿第二板体的通孔被镀实填平。
第六，在第五步得到的第二板体的基础上，在原第一板体的另一层压合一层铜箔，得到第三板体。
第七，重复第四步到第六步的操作，直至按照设计要求，所有的铜箔均被压合得到符合设计要求的PCB板。
进一步地，当第一通孔所在的铜箔层的层数为两层时，所述的第一板体采用内层芯板core，且作为第一板体的内层芯板core的厚度大于等于0.5mm。
这是因为，若内层芯板core太薄，镭射时不好控制，即便可以镭射，电镀时，由于要把内层芯板core放入电镀槽里不断震荡，当内层芯板core太薄时，届时在电镀槽里电镀时也很容易破裂。
进一步地，由于第四步和第五步中，需要将通孔和镭射孔镀实填平，这无疑会增加电镀的时间，同时也会增加其他位置镀层的厚度，造成成本增加，不经济实惠。
为此，在第四步和第五步中，首先对板体的其他部分进行遮盖，只留出待电镀的通孔和/或镭射孔，然后进行电镀，待通孔和/或镭射孔镀实填平之后，再对板体的其他部分进行电镀操作。
进一步地，为了进一步减少电镀的时间，提高工作效率，如图4和图5所示，电镀时，所述的通孔内设置有一呈圆柱状的铜芯7，且所述铜芯7的圆柱侧面上沿圆周方向均布设置有至少三个呈放射状延伸的支撑翅片71，且当所述铜芯7放置在通孔内时，所述支撑翅片71的悬空端压紧在通孔的侧面上，即所述的铜芯7在支撑翅片71的压紧作用下固定在所述的通孔内。所述的支撑翅片71采用铜质材料制作而成，优选的，所述的支撑翅片71与所述铜芯7为一体式结构。
优选的，所述铜芯7的直径r为所述通孔直径R的1/2。
优选的，所述铜芯7的长度小于所述通孔的长度，且所述铜芯7的上、下端面均位于所述通孔的内部。
优选的，所述铜芯7上端面到所述通孔上端之间的距离H1，以及所述铜芯7下端面到所述通孔下端之间的距离H2均等于所述通孔直径R与所述铜芯7直径r之差。
实施例一
如图1所示，第一，根据通孔的长度，按照从小到大的顺序对通孔进行排序，并依次命名第一通孔41和第二通孔42。
第二，第一通孔41所在的铜箔层2为第三层(L3)、第四层(L4)、第五层(L5)和第六层(L6)。
第三，将第三层(L3)、第四层(L4)、第五层(L5)和第六层(L6)铜箔进行层压加工，得到第一板体。
作为一种具体实施方式，本实施例中所述的第一板体由两层内层芯板core通过绝缘PP压合而成。
第四，由于第一板体上不存在镭射孔，只存在第一通孔41，因此，根据设计要求对第一板体进行钻孔加工，得到第一通孔41，然后进行电镀操作，直至第一通孔41被镀实填平。
第五，通过观察第二通孔42的走向可知，所述的第二通孔42相对于第一通孔41分别向上、下两侧延伸，且延伸的层数相同，因此将第二层(L2)压合到第一板体的上侧面上，得到第二板体。
第六，在第五步得到的第二板体的基础上，将第七层(L7)压合到原第一板体的下侧面上，得到第三板体。
第七，由于第三板体上存在第一镭射孔51和第二通孔42，因此，根据设计要求对第三板体进行钻孔和镭射孔加工，得到第一镭射孔51和第二通孔42，然后进行电镀操作，直至第一镭射孔51和第二通孔42均被镀实填平。
第八，将第一层(L1)压合到第三板体的上侧面，得到第四板体。
第九，在第八步得到的第四板体的基础上，将第八层(L8)压合到原第三板体的下侧面，得到第五板体。
第十，由于第五板体的上、下侧面均存在第二镭射孔52，因此，根据设计要求对第五板体进行镭射孔加工，得到第二镭射孔52，然后进行电镀操作，直至第二镭射孔52被镀实填平。
这样，如图2所示，在安装大功率元器件6时，只需要在第一层和/或第八层上未设置镭射孔的区域开槽，并使第一通孔41和/或第二通孔42内的铜棒处于裸露状态，然后将大功率元器件6安装在开槽内，并使铜棒直接与大功率元器件6接触，这样便能有效的提高大功率元器件6的散热效果。
实施例二
如图3所示，第一，根据通孔的长度，按照从小到大的顺序对通孔进行排序，并依次命名第一通孔41和第二通孔42。
第二，第一通孔41所在的铜箔层2为第三层(L3)、第四层(L4)、第五层(L5)和第六层(L6)。
第三，将第三层(L3)、第四层(L4)、第五层(L5)和第六层(L6)铜箔进行层压加工，得到第一板体。
作为一种具体实施方式，本实施例中所述的第一板体由两层内层芯板core通过绝缘PP压合而成。
第四，由于第一板体上不存在镭射孔，只存在第一通孔41，因此，根据设计要求对第一板体进行钻孔加工，得到第一通孔41，然后进行电镀操作，直至第一通孔41被镀实填平。
第五，将第二层(L2)压合到第一板体的上侧面上，得到第二板体。
第六，在第五步得到的第二板体的基础上，将第七层(L7)压合到原第一板体的下侧面上，得到第三板体。
第七，由于第三板体上存在第一镭射孔51，因此，根据设计要求对第三板体进行镭射孔加工，得到第一镭射孔51，然后进行电镀操作，直至第一镭射孔51被镀实填平。
第八，通过观察第二通孔42的走向可知，所述的第二通孔42相对于第一通孔41分别向上、下两侧延伸，且向上延伸一层，向下延伸两层，因此，首先，将第八层(L8)压合到第三板体的下侧面，得到第四板体，由于第四板体上存在刚好贯穿所述第四板体的第二通孔42，因此，根据设计要求对第四板体进行钻孔加工，得到第二通孔42，然后进行电镀操作，直至第二通孔42被镀实填平。
第九，在第八步得到的第四板体的基础，将第一层(L1)压合到原第三板体的上侧面，得到第五板体。
第十，由于第五板体的上、下侧面均存在第二镭射孔52，因此，根据设计要求对第五板体进行镭射孔加工，得到第二镭射孔52，然后进行电镀操作，直至第二镭射孔52被镀实填平。
Claims (7)
1.一种通孔填孔融合HDI加工工艺，其特征在于：包括如下步骤，
第一，根据设计要求中通孔的长度，按照从小到大的顺序依次命名为第一通孔，第二通孔……；
第二，确定第一通孔所在的铜箔层；
第三，将第一通孔所在的铜箔层进行层压加工，得到第一板体；
第四，按照设计要求，观察第一板体上是否存在镭射孔和刚好贯穿第一板体的通孔，若存在，则进行镭射孔和/或通孔的加工，然后进行电镀，直至镭射孔和/或通孔均被镀实填平；
第五，根据设计要求中第二通孔的走向，在第一板体的一侧压合一层铜箔，得到第二板体，按照设计要求，若第二板体上存在刚好贯穿所述第二板体的通孔，则对第二板体进行钻孔加工，然后进行电镀，直至刚好贯穿第二板体的通孔被镀实填平；
第六，在第五步得到的第二板体的基础上，在原第一板体的另一层压合一层铜箔，得到第三板体；
第七，重复第四步到第六步的操作，直至得到符合设计要求的PCB板；
在第四步和第五步的电镀操作中，在所述的通孔内放置一铜芯；
所述的铜芯呈圆柱状，且所述铜芯的圆柱侧面上沿圆周方向均布设置有至少三个呈放射状延伸的支撑翅片，且当所述铜芯放置在通孔内时，所述支撑翅片的悬空端压紧在通孔的侧面上。
2.根据权利要求1所述的一种通孔填孔融合HDI加工工艺，其特征在于：当第一通孔所在的铜箔层的层数为两层时，所述的第一板体采用内层芯板core，且作为第一板体的内层芯板core的厚度大于等于0.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种通孔填孔融合HDI加工工艺，其特征在于：在第四步和第五步的电镀操作中，首先对板体的其他部分进行遮盖，只留出待电镀的通孔和/或镭射孔，待通孔和/或镭射孔镀实填平之后，再对板体的其他部分进行电镀操作。
4.根据权利要求1所述的一种通孔填孔融合HDI加工工艺，其特征在于：所述的支撑翅片采用铜质材料制作而成，且与所述铜芯为一体式结构。
5.根据权利要求1所述的一种通孔填孔融合HDI加工工艺，其特征在于：所述铜芯的直径为所述通孔直径的1/2。
6.根据权利要求1所述的一种通孔填孔融合HDI加工工艺，其特征在于：所述铜芯的上、下端面均位于所述通孔的内部。
7.根据权利要求6所述的一种通孔填孔融合HDI加工工艺，其特征在于：所述铜芯上端面到所述通孔上端之间的距离H1，以及所述铜芯下端面到所述通孔下端之间的距离H2均等于所述通孔直径与所述铜芯直径之差。
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