CN112566362A - 高载流高导热电路板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高载流高导热电路板及其制作方法。其中高载流高导热电路板包括至少两块金属基板、夹持在第一金属基板与第二金属基板之间的导电连接件、填充第一金属基板与第二金属基板之间的空间并环绕导电连接件的绝缘材料，其中第一金属基板的第一面设置有第一线路图案，第二金属基板的第一面设置有第二线路图案。本发明电路板的线路图案由金属基板形成，从而可具有较厚的厚度及较高的载流能力，两块金属基板上都可具有线路图案，以形成复杂线路图案，同时金属基板的导热性能好，从而电路板可具有较高的导热能力。

Description

高载流高导热电路板及其制作方法

技术领域

本发明涉及电路板领域，尤其是一种高载流高导热的电路板及其制作方法。

背景技术

随着电子技术的发展，电路板上集成的功能元件越来越多，这就需要电路板具有较高的载流能力和良好的导热性能。另外，因产品空间设计因素制约，除表面布线外，电路板内部可能需要多层线路，如多层电路板。一般多层电路板是采用多个绝缘基板涂敷或电镀金属层(如铜)并蚀刻线路，基板钻孔电镀形成各层线路之间的电连接，然后将基板压合在一起。这种镀层金属厚度较薄，即使采用多次电镀，其载流能力可能仍无法达到要求，另外工艺繁杂，生产效率低。另外，由于电路板内电流较大，若绝缘基板的导热能力无法达到要求，则容易产生电路板上的元件因过热而损坏的问题。

因此，需要一种既有多层线路又能具有较高载流能力且导热性能良好的电路板。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种具有较高载流能力且导热性能良好的电路板。

本发明的另一目的是提供一种具有较高载流能力且导热性能良好电路板的制作方法。

为了实现上述主要目的，本发明提供了一种高载流高导热电路板，包括：

至少两块金属基板，每块金属基板都具有第一面和与第一面相对的第二面，其中第一金属基板的第一面设置有第一线路图案，第二金属基板的第一面设置有与所述第一线路图案相对的第二线路图案；

导电连接件，夹持在第一金属基板与第二金属基板之间，并形成第一线路图案与第二线路图案之间的电连接；其中，导电连接件可以为金属块；

绝缘材料，填充第一金属基板与第二金属基板之间的空间并环绕导电连接件，同时填充第一线路图案和第二线路图案的空隙。

上述技术方案中，线路图案由金属基板形成，从而具有较厚的线路厚度及较高的载流能力；相邻金属基板的线路层之间通过导电连接件特别是金属块电连接，可以实现不同金属基板线路层间的高载流，避免常规导电过孔载流能力不足的现象。并且，金属基板和导电连接件特别是金属块同时具有较高的导热能力，使得电路板具有高导热高载流的特性。

根据本发明的一种具体实施方式，第一金属基板的第二面设置有与第一线路图案相连接的第三线路图案，第二金属基板的第二面设置有与第二线路图案相连接的第四线路图案。其中，第一线路图案和第三线路图案可以相同或不同，第二线路图案和第四线路图案可以相同或不同。

进一步地，高载流高导热电路板包括三块以上的金属基板，其中第三金属基板设置有第五线路图案，第五线路图案通过第二导电连接件与第四线路图案电连接，第二金属基板与第三金属之间填充绝缘材料。通过设置更多层金属基板，高载流高导热电路板可具有更多层线路，以满足使用需求。

根据本发明的一种具体实施方式，导电连接件与第一线路图案和第二线路图案之间通过焊接材料焊接连接；第一线路图案和第二线路图案上设置有阻焊标记，阻焊标记设置为环绕焊接材料。通过焊接方式实现第一线路图案与第二线路图案的电连接，工艺简单，电连接可靠。其中，阻焊标记可起到焊接定位及阻止焊料溢出的作用，能够提高导电连接件的焊接位置精度，并增强焊接连接的可靠性。

根据本发明的一种具体实施方式，高载流高导热电路板还包括导热连接件，导热连接件在相邻金属基板之间建立导热通道。其中，导热连接件在电路板中仅作为导热通道，并不用于承载电流；导热连接件可以是金属块或者双面覆有金属连接层的陶瓷块，二者均具有良好的导热能力。导热连接件作为相邻金属基板之间的导热通道，可以在核心散热位置避免绝缘材料导热率偏低的问题，能够进一步增强电路板的散热性能。

为实现另一目的，本发明提供了一种高载流高导热电路板制作方法，包括如下步骤：

提供分别具有第一面和第二面的第一金属基板和第二金属基板，并在第一金属基板的第一面上蚀刻第一线路图案，在第二金属基板的第一面上蚀刻第二线路图案；

使第一金属基板的第一面与第二金属基板的第一面相互面对，并提供导电连接件，使导电连接件的两端分别与第一线路图案和第二线路图案焊接在一起；其中，导电连接件可以为金属块；

在第一金属基板与第二金属基板之间填充绝缘材料，使绝缘材料充满第一金属基板与第二金属基板之间的空间，并填充第一线路图案和第二线路图案的空隙。其中，可以采用模具注塑工艺在第一金属基板与第二金属基板之间填充绝缘材料。

上述技术方案中，线路图案由金属基板形成，相邻金属基板的线路层之间通过导电连接件特别是金属块电连接，使得电路板具有高导热高载流的特性。特别的，首先对第一金属基板和第二金属基板进行蚀刻，然后在第一金属基板和第二金属基板之间填充绝缘材料，与现有电路板制作时先层压后蚀刻的传统工艺相比，具有制作流程简单且成本低的优点。

根据本发明的一种具体实施方式，上述方法还包括在填充绝缘材料后，在第一金属基板的第二面上蚀刻与第一线路图案相连接的第三线路图案，在第二金属基板的第二面上蚀刻与第二线路图案相连接的第四线路图案的步骤。

上述技术方案中，对金属基板进行双面分步蚀刻而形成线路图案，可以降低现有技术中厚铜线路单面蚀刻所产生的侧蚀偏大问题，有利于实现超厚铜线路制作。

根据本发明的一种具体实施方式，上述方法还包括在第一线路图案和第二线路图案之间焊接导热连接件的步骤；其中，导电连接件和导热连接件的焊接是同时进行的。导热连接件作为相邻金属基板之间的导热通道，可以在核心散热位置避免绝缘材料导热率偏低的问题，能够进一步增强电路板的散热性能。

根据本发明的一种具体实施方式，上述方法还包括在焊接导电连接件之前，在第一线路图案和第二线路图案上设置阻焊标记的步骤，阻焊标记设置为环绕第一线路图案和第二线路图案的待焊接区域。阻焊标记可起到焊接定位及阻止焊料溢出的作用，能够提高导电连接件的焊接位置精度，并增强焊接连接的可靠性。

根据本发明的一种具体实施方式，高载流高导热电路板制作方法还包括：

提供第三金属基板，在第三金属基板的第一面上蚀刻第五线路图案；

使第二金属基板的第二面与第三金属基板的第一面相互面对，并提供第二导电连接件，使第二导电连接件的两端分别与第四线路图案和第五线路图案焊接在一起；

在第二金属基板与第三金属基板之间设置绝缘材料，使绝缘材料充满第二金属基板与第三金属基板之间的空间，并填充第四线路图案和第五线路图案的空隙。

为了更清楚地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明高载流高导热电路板实施例1的结构示意图；

图2是本发明高载流高导热电路板实施例2的结构示意图；

图3是本发明制作方法实施例的流程图；

图4是本发明制作方法实施例中步骤1时金属基板的结构示意图；

图5是本发明制作方法实施例中步骤2时金属基板的结构示意图；

图6是本发明制作方法实施例中步骤2完成后金属基板的结构示意图；

图7是本发明制作方法实施例中步骤3完成后的结构示意图；

图8是本发明制作方法实施例中步骤4完成后的结构示意图；

图9是本发明制作方法实施例中第三金属基板的结构示意图；

图10是本发明制作方法实施例中第三金属基板蚀刻时的结构示意图；

图11是本发明制作方法实施例中第三金属基板蚀刻后的结构示意图；

图12是本发明制作方法实施例中蚀刻后的第三金属基板与图1所示的结构进行焊接时的结构示意图；

图13是图12填充绝缘材料后的结构示意图。

具体实施方式

高载流高导热电路板实施例1

参见图1，本实施例包括作为第一金属基板的金属基板P1和作为第二金属基板的金属基板P2、绝缘材料T1、连接件D1，其中金属基板P1、P2可为铜板(如紫铜板)，金属基板P1、P2的厚度可以为0.2mm至3mm或0.3mm至2mm，例如可采用厚度为0.3mm至2mm的紫铜板。

金属基板P1、P2的两面都设置有线路图案，其中金属基板P1朝向电路板内部的第一面设置有线路图案L11，朝向电路板外部的第二面设置有线路图案L12；线路图案L11和线路图案L12可以相同或不同，二者相连接而形成金属基板P1的线路层。金属基板P2朝向电路板内部的第一面设置有线路图案L21，朝向电路板外部的第二面设置有线路图案L22；线路图案L21和线路图案L22可以相同或不同，二者相连接而形成金属基板P2的线路层。金属基板P1、P2可分别设置有定位孔B12、B22。

绝缘材料T1设置在金属基板P1和P2之间，并填充线路图案L11和线路图案L21的空隙，绝缘材料T1可为耐高温且电绝缘性能好的导热树脂，例如电子封装树脂，其可以通过模具注塑工艺成型。位于电路板表面的线路图案L12和线路图案L22的空隙同样可填充绝缘材料(未示出)。

连接件D1的一端通过焊接材料层H11与线路图案L11相连接，另一端通过焊接材料层H21与线路图案L21相连接。其中，线路图案L11和线路图案L21上设置有作为阻焊标记的阻焊圈(图中未示出)，线路图案L11上的阻焊标记设置为环绕焊接材料H11，线路图案L21上的阻焊标记设置为环绕焊接材料层H21。阻焊标记可起到焊接定位及阻止焊料溢出的作用，能够提高连接件D1的焊接位置精度，并增强焊接连接的可靠性。

连接件D1可包括导电连接件和导热连接件，导电连接件可为如紫铜块的金属块，导热连接件可为金属块或双面覆盖金属连接层的导热陶瓷块，该导热陶瓷块例如可以是氮化铝、氧化铝或氮化硅陶瓷块。作为导电连接件的金属块可以实现不同金属基板层间线路的高载流，避免常规导电过孔载流能力不足的现象。导热连接件可以在核心散热位置避免绝缘材料导热率偏低问题，用于在相邻金属基板之间建立导热通道，当电路板不需要时可不设置导热连接件。

高载流高导热电路板实施例2

本实施例与实施例1结构类似，比实施例1多了一层绝缘材料和一块金属基板。

如图2所示，本实施例包括金属基板P1、P2和作为第三金属基板的金属基板P3，其中金属基板P3可为与金属基板P1、P2同种类型的厚铜板，金属基板P3上设置有定位孔B32。金属基板P3朝向电路板内部的第一面设置有线路图案L31，朝向电路板外部的第二面设置有线路图案L32；线路图案L31和线路图案L32可以相同或不同，二者相连接而形成金属基板P3的线路层。

绝缘材料T2设置在两金属基板P2、P3之间，并填充线路图案L22、L31的空隙，绝缘材料T2可为与绝缘材料T1相同的耐高温且电绝缘性能好的树脂。绝缘材料T1和T2可以采用电子封装材料。位于电路板表面的线路图案L12、L32的空隙可涂敷绝缘材料(未示出)。

连接件D2的一端通过焊接材料层H22与线路图案L22相连接，另一端通过焊接材料层H31与线路图案L31相连接，其中连接件D2可包括导电连接件和导热连接件，导电连接件可为金属块(例如铜块)；导热连接件可为金属块，也可为表面覆盖金属连接层的导热陶瓷块。连接件D2同样可通过阻焊标记进行焊接定位。

在其他实施例中，电路板可包括更多层的金属基板，每两层金属基板之间可都由导电连接件形成电连接、由导热连接件形成热连接，且每两层金属基板之间的间隙由绝缘材料填充。

高载流高导热电路板制作方法实施例

如图3所示，本实施例包括如下步骤：1、提供两块金属基板；2、蚀刻金属基板的第一面；3、提供连接件并焊接；4、填充或灌注封装材料；5、蚀刻金属基板的第二面。在所制作的电路板有三块以上的金属基板时，还可包括提供第三金属基板的步骤，然后再蚀刻第三金属基板的第一面、提供连接件并焊接、灌注封装材料、蚀刻第三金属基板的第二面等，其中提供第三金属基板后，蚀刻第三金属基板的第一面可与步骤5同时进行，如电路板还需要第四、第五金属基板，可采用与第三金属基板相同的方式进行制作。

以下详细描述一下本实施例的制作步骤。

如图4所示，提供两块金属基板P1、P2，其中金属基板P1具有第一面S11和与其相对的第二面S12，金属基板P2具有第一面S21和与其相对的第二面S22。然后如图5所示，在金属基板的第一面S11、S21上进行蚀刻，形成蚀刻区域K11、K21和标记区域B11、B21。蚀刻完成后，金属基板P1上形成作为第一线路图案的线路图案L11，金属基板P2上形成作为第二线路图案的线路图案L21，如图6所示。在金属基板的厚度较厚时，可采用控深蚀刻方式，蚀刻深度可约为板厚的40～70％，标记B11、B21可通过蚀刻形成，也可采用其他方式形成，如钻孔。另外，可以通过钻孔方式在金属基板P1和P2上分别形成定位通孔B12、B22，如图7所示。

然后进行步骤3，将连接件D1的两端焊接至线路图案L11和L21的预定位置。其中，焊接方式可采用钎焊、摩擦焊、超声波焊等方式，选用的焊接材料可为该方式所适用的材料。作为一种具体实施方式，可以首先在线路图案L11和L21的待焊接位置丝印作为阻焊标记的阻焊圈(图中未示出)，然后在阻焊圈内丝印焊接材料，以有效定位焊接位置，避免焊接偏位和防止焊料溢出。具体的，在金属基板P1上的阻焊圈内设置焊接材料层H11，在金属基板P2上的阻焊圈内设置焊接材料层H21。

接着，提供连接件D1，使连接件D1的两端分别与焊接材料层H11、H21抵接并进行焊接，焊接完成后的结构如图7所示。连接件D1可包括导电连接件和导热连接件，作为导电连接件时可为金属块，如紫铜块；作为导热连接件时可为金属块，也可为表面覆盖金属连接层的导热陶瓷块，也可为二者的组合，导热陶瓷块可为例如氮化铝陶瓷。通过焊接可同时实现导电连接件和导热连接件与金属基板的连接，工艺简单。当电路板不需要时，也可不设置导热连接件。

接下来进行步骤4，在焊接后的金属基板之间填充绝缘材料T1，使绝缘材料T1充满金属基板P1、P2之间的空间，并填充线路图案L11、L21的空隙，形成的结构如图8所示。其中，绝缘材料T1的填充可采用电子封装技术进行，例如把金属基板置于模具内，采用注塑方式注入绝缘材料，绝缘材料可采用耐高温、绝缘可靠且导热能力好的树脂。与现有电路板制作时采用层压方式在电路层之间形成绝缘材料的传统工艺相比，本发明实施例采用模具注塑工艺在金属基板线路层之间填充绝缘材料，无需采用层压工艺，具有制作流程简单、效率高且成本低的优点。

然后进行步骤5，对金属基板P1的第二面进行蚀刻，以在金属基板P1上形成作为第三线路图案的线路图案L12；对金属基板P2的第二面进行蚀刻，在金属基板P2上形成作为第四线路图案的线路图案L22，形成图1所示的电路板。在蚀刻形成线路图案L12时可以利用定位通孔B12做定位标记，蚀刻形成线路图案L22时可以利用定位通孔B22做定位标记，最终等到金属基板P1线路层和金属基板P2线路层。对金属基板进行双面分步蚀刻而形成线路图案，可以降低现有技术中厚铜线路单面蚀刻所产生的侧蚀偏大问题，有利于实现超厚铜线路制作。

在需要更多层线路图案时，可采用三块以上的金属基板。作为第三金属基板的金属基板P3同样具有第一面S31、第二面S32，如图9所示。然后需要对金属基板P3进行蚀刻，形成蚀刻区域K31、标记区域B31，如图10所示。该蚀刻步骤可与金属基板P2的第二面蚀刻同时进行。然后金属基板P3上形成作为第五线路图案的线路图案L31，如图11所示。

接下来，再次进行步骤3，将连接件D2的两端焊接至线路图案L22和L31的预定位置。焊接连接件D2时同样可通过阻焊标记进行焊接定位，即在线路图案L22、L31的待连接位置上形成阻焊圈，然后在阻焊圈内设置焊接材料，例如在金属基板P2上形成焊接材料层H22，在金属基板P3上形成焊接材料层H31，再提供连接件D2(可包括导电连接件和导热连接件)，使连接件D2的两端分别与焊接材料层H22、H31抵接并进行焊接，焊接完成后的结构如图12所示。

然后再次进行步骤4，通过模具注塑工艺在焊接后的金属基板P2、P3之间填充绝缘材料T2，使绝缘材料T2充满金属基板P2、P3之间的空间，并填充线路图案L22、L31的空隙，形成的结构如图13所示，其中绝缘材料T2可与绝缘材料T1相同。然后对金属基板P3的第二面进行蚀刻，形成线路图案L32，如图2所示。

如还有更多层线路，可按上述步骤进行即可。

虽然本发明以具体实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的保护范围所涵盖。

Claims (10)

1.高载流高导热电路板，包括：

至少两块金属基板，每块金属基板都具有第一面和与第一面相对的第二面，其中第一金属基板的第一面设置有第一线路图案，第二金属基板的第一面设置有与所述第一线路图案相对的第二线路图案；

其特征在于：导电连接件，夹持在所述第一金属基板与第二金属基板之间，并形成第一线路图案与第二线路图案之间的电连接；

绝缘材料，填充所述第一金属基板与第二金属基板之间的空间并环绕所述导电连接件，同时填充第一线路图案和第二线路图案的空隙。

2.根据权利要求1所述的高载流高导热电路板，其特征在于，所述第一金属基板的第二面设置有与所述第一线路图案相连接的第三线路图案，所述第二金属基板的第二面上设置有与所述第二线路图案相连接的第四线路图案。

3.根据权利要求2所述的高载流高导热电路板，其特征在于，所述高载流高导热电路板包括三块以上的金属基板，其中第三金属基板设置有第五线路图案，所述第五线路图案通过第二导电连接件与所述第四线路图案电连接，所述第二金属基板与第三金属基板之间填充有绝缘材料。

4.根据权利要求1所述的高载流高导热电路板，其特征在于，所述导电连接件与所述第一线路图案和第二线路图案之间通过焊接材料焊接连接；所述第一线路图案和所述第二线路图案上设置有阻焊标记，所述阻焊标记设置为环绕所述焊接材料。

5.根据权利要求1至4任一项所述的高载流高导热电路板，其特征在于，所述高载流高导热电路板还包括导热连接件，所述导热连接件在相邻金属基板之间建立导热通道。

6.高载流高导热电路板的制作方法，包括如下步骤：

提供分别具有第一面和第二面的第一金属基板和第二金属基板，并在第一金属基板的第一面上蚀刻第一线路图案，在第二金属基板的第一面上蚀刻第二线路图案；

使第一金属基板的第一面与第二金属基板的第一面相互面对，并提供导电连接件，使所述导电连接件的两端分别与所述第一线路图案和第二线路图案焊接在一起；

在所述第一金属基板与第二金属基板之间填充绝缘材料，使绝缘材料充满第一金属基板与第二金属基板之间的空间，并填充第一线路图案和第二线路图案的空隙。

7.根据权利要求6所述的高载流高导热电路板制作方法，其特征在于，所述方法还包括在填充绝缘材料后，在第一金属基板的第二面上蚀刻与所述第一线路图案相连接的第三线路图案，在第二金属基板的第二面上蚀刻与所述第二线路图案相连接的第四线路图案的步骤。

8.根据权利要求6所述的高载流高导热电路板制作方法，其特征在于，所述方法还包括在所述第一线路图案和第二线路图案之间焊接导热连接件的步骤；其中，所述导电连接件和所述导热连接件的焊接是同时进行的。

9.根据权利要求6所述的高载流高导热电路板制作方法，其特征在于，所述方法还包括在焊接所述导电连接件之前，在所述第一线路图案和所述第二线路图案上设置阻焊标记的步骤，所述阻焊标记设置为环绕所述第一线路图案和所述第二线路图案的待焊接区域。

10.根据权利要求7至9任一项所述的高载流高导热电路板制作方法，其特征在于，所述高载流高导热电路板制作方法还包括：

提供第三金属基板，在所述第三金属基板的第一面上蚀刻第五线路图案；

使第二金属基板的第二面与第三金属基板的第一面相互面对，并提供第二导电连接件，使第二导电连接件的两端分别与所述第四线路图案和第五线路图案焊接在一起；

在所述第二金属基板与第三金属基板之间设置绝缘材料，使绝缘材料充满第二金属基板与第三金属基板之间的空间，并填充第四线路图案和第五线路图案的空隙。

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