CN113225901A - 一种多层厚膜陶瓷基电路板及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多层厚膜陶瓷基电路板，包括从下至上依次贴合的陶瓷基板、覆铜层、覆合层；所述的陶瓷基板，包括陶瓷板A、陶瓷板B，两块陶瓷板B将陶瓷板A夹持粘合，陶瓷板A呈网格状，陶瓷板B呈整板状；所述覆铜层，键合到陶瓷板B表面，其时刻后形成印制电路线路、散热铜区，散热铜区与印制电路线路间距分离且用于分散热量；还公开了其制备工艺。本发明达到的有益效果是：散热效果好、强度高、制备方便且生产成本低。

Description

一种多层厚膜陶瓷基电路板及其制备工艺

技术领域

本发明涉及电路板制备技术领域，特别是一种多层厚膜陶瓷基电路板及其制备工艺。

背景技术

提到载板子，往往都认为是树脂材质的印刷载板，近几年来印刷载板用的树脂也持续出现改善，已经从传统的低成本、易加工的Phenol树脂，提升成为热稳定性好的环氧玻璃基板（Glass Epoxy）、聚亚（polyimide）等等。

但是，在信息相关产品的世界中，为了不断提高运算速度，芯片的晶体管密度也随之增加，因为如此随之而来的是，封装在载板上芯片的热效应也就因而提高。因此从1970年代后期开始，业界开始发现，应用在高积集芯片封装的树脂印刷载板，逐渐出现散热不稳定性的现象，同时载板的配线密度，以及芯片的封装密度都即将达到了极限，而出现不易进行更高密度通孔（Through-hole），以及发现载板材料和硅的热膨胀差值快要难以搭配的情况。

为此，出现了陶瓷载板的电路板，在完成内层图形之后，利用半硬化环氧树脂做为连接层而形成聚亚，之后，再进行PreImpregnation加热、加压、多层化等等制程，再把多层板进行开孔加工，进行通孔（Through-hole）。

由于陶瓷基电路板具有高耐热性，而且与树脂相比，在绝缘部分采用了与硅热膨胀相当接近的氧化铝陶瓷，使得在进行通孔（Through-hole）时，可以实现更高配线密度的目标。在稳定性、绝缘程度、热膨胀系数和导热特性方面，优于普通树脂电路板。

但是普通的陶瓷基导热效果依然不是特别理想，现对其进行改进，以提高导热效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种散热效果好、强度高、制备方便且生产成本低的多层厚膜陶瓷基电路板及其制备工艺。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种多层厚膜陶瓷基电路板，包括从下至上依次贴合的陶瓷基板、覆铜层、覆合层；

所述的陶瓷基板，包括陶瓷板A、陶瓷板B，两块陶瓷板B将陶瓷板A夹持粘合，陶瓷板A呈网格状，陶瓷板B呈整板状；

所述覆铜层，键合到陶瓷板B表面，其时刻后形成印制电路线路、散热铜区，散热铜区与印制电路线路间距分离且用于分散热量。

进一步地，所述的陶瓷板A数量有多个且相互之间贴合设置，覆铜层上的热量经陶瓷板A中的网格孔后传递至陶瓷板B处。一方面能提高陶瓷基板1的强度，另一方面能避免热量集中。

进一步地，所述的陶瓷板B与陶瓷板A接触的面开有导热凹槽，导热凹槽延伸至陶瓷板B的棱边处；所述陶瓷板A和陶瓷板B形成的陶瓷基板的侧边面设置有导热金属包覆边。便于热量从导热凹槽401中传递给导热金属包覆边5，然后导热金属包覆边5将热量善法到空气中。

进一步地，所述的陶瓷板A和陶瓷板B上开设有对应的连接柱孔，连接柱孔内插入胶水-树脂柱熔融后将两者相连。提高结合强度，增强剪应力。

一种多层厚膜陶瓷基电路板的制备工艺，其制备步骤为：

S1、制备陶瓷板A，采用陶瓷料、胶水混合后压片，并在其表撒上易熔树脂颗粒，将树脂颗粒压入该压片内，且使得树脂颗粒贯穿该压片，切边后烧结，烧结后树脂融化掉形成网格孔；

S2、制备陶瓷板B，采用陶瓷料、胶水混合压片后，烧结成型，烧结后用机床在其一侧表面上开导热凹槽；

S3、将陶瓷板A、陶瓷板B、锡箔用粘合糊料叠合，并用糊料在陶瓷基板的边缘处粘合导热金属包覆边，并进行干燥或烤板，形成整体；

S4、将步骤S3中的整体用激光辐射开连接柱孔，向连接柱孔内插入胶水-树脂柱后，高温烤板，让胶水-树脂柱与连接柱孔壁紧密粘合；

S5、然后进行图形转移、蚀刻，让锡箔的覆铜层形成印制电路线路、散热铜区；

S6、清洗、烘干后，将覆合层通过糊料粘合在覆铜层上，并用糊料在陶瓷基板的边缘处粘合导热金属包覆边，然后进行干燥或烤板；

S7、再用激光进行穿孔、敷镀孔。

优选地，所述的步骤S1中，陶瓷板A烧结完成后，两面打磨成粗糙面；所述步骤S2中，陶瓷板B烧结完成后，其与锡箔相贴合的面打磨层光环面，其与陶瓷板A接触的面打磨成粗糙面。便于粘合。

进一步地，所述的步骤S2中，陶瓷板B在压片后，其面上向下压有与锡箔适配的浅凹腔，该浅凹腔的腔高与锡箔厚度一致。保证作为覆铜层2的锡箔的位置。

优选地，所述的陶瓷板A和陶瓷板B的边缘处为与导热金属包覆边适配的阶梯状。

本发明具有以下优点：（1）通过将陶瓷基板设置成多层，并且作为中间的陶瓷基板A呈网格状，陶瓷板B开有导热凹槽，覆铜层上通电后的热量经网格的孔传递给导热导热凹槽，导热凹槽将热量传递至棱边处，提高了散热效率；

（2）多层的陶瓷板A的设置，一方面是为了提高陶瓷基板的整体强度，另一方面让陶瓷板A叠合后形成更深的网格孔，热量在这些较深的网格孔中传递时，热量不容易集中；

（3）覆铜层上，印制电路线路在通电时会产热，为了避免热仅仅在该线路处产热，通过散热铜区先将这些热吸收分散，然后散热铜区再将热传递给网格孔中，便于分散热量；

（4）陶瓷板A制备时树脂颗粒的设置，能避免机械或激光打孔，机械打孔容易导致陶瓷板破裂，激光大网格孔成本太高，该设置即能提高质量又能避免成本增加；

（5）连接柱孔的设置，提高了各层之间的连接强度，增大剪应力 。

附图说明

图1 为本发明的除覆合层后的俯视示意图；

图2 为陶瓷板A的示意图；

图3 为陶瓷板B的示意图；

图4 为本方面的侧面示意图；

1-陶瓷基板，2-覆铜层，201-印制电路线路，202-散热铜区，3-陶瓷板A，4-陶瓷板B，401-导热凹槽，5-导热金属包覆边，6-连接柱孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1~图4所示，本方案公开了一种多层厚膜陶瓷基电路板从下至上依次贴合的陶瓷基板1、覆铜层2、覆合层。

本方案中，陶瓷基板1包括陶瓷板A3、陶瓷板B4，陶瓷板A3呈网格状，陶瓷板B4呈整板状，两块陶瓷板B4将陶瓷板A3夹持粘合。这样网格孔之间就形成散热孔。

本方案中，述覆铜层2，键合到陶瓷板B4表面，其时刻后形成印制电路线路201、散热铜区202，散热铜区202与印制电路线路201间距分离且用于分散热量。即散热铜区202不导电，其能很好地将印制电路线路201上的热量吸收，让后传递到整块散热铜区202上，起到初步分散热量；散热铜区202的热量再传递给网格孔内。

为了提高陶瓷基板1的强度，设置有多个陶瓷板A3互相叠合；并且叠合后的陶瓷板A3能形成较深的网格孔，印制电路线路201通电形成的热量经较深的网格孔传递至陶瓷板B4处。从而起到散热的作用。

在陶瓷板B4与陶瓷板A3接触的面上，还开有多个纵横交错的导热凹槽401，这些导热凹槽401互相连通，并且导热凹槽401延伸至陶瓷板B4的棱边处。

由于导热凹槽401、深网格孔直接与覆铜层2接触，因此容易有湿润空气影响线路。为此在陶瓷基板1的侧边面，设置有导热金属包覆边5，并且要保证良好的密封性能。热量从导热凹槽401中传递给导热金属包覆边5，然后导热金属包覆边5将热量散发到空气中。只所以采用导热金属包覆边5，而不采用陶瓷，就是因为能更好地导热。

为了进一步提高板与板之间的粘合强度，陶瓷板A3和陶瓷板B4上开设有对应的连接柱孔6，连接柱孔6内插入胶水-树脂柱熔融后将两者相连。

一种多层厚膜陶瓷基电路板的制备工艺，其制备步骤为：

S1、制备陶瓷板A3，采用陶瓷料、胶水混合后压片，并在其表撒上易熔树脂颗粒，将树脂颗粒压入该压片内，且使得树脂颗粒贯穿该压片，切边后烧结，烧结后树脂融化掉形成网格孔；当烧结完成后，陶瓷板A3两面都要打磨成粗糙面，提高粘合力；

S2、制备陶瓷板B4，采用陶瓷料、胶水混合压片后，其面上向下压有与锡箔适配的浅凹腔，该浅凹腔的腔高与锡箔厚度一致，保证作为覆铜层2的锡箔的位置；然后烧结成型，烧结后用机床在其一侧表面上开导热凹槽401；再将其与陶瓷板A3接触的面打磨成粗糙面；

S3、将陶瓷板A3、陶瓷板B4、锡箔用粘合糊料叠合，并用糊料在陶瓷基板1的边缘处粘合导热金属包覆边5，并进行干燥或烤板，形成整体；

S4、将步骤S3中的整体用激光辐射开连接柱孔6，向连接柱孔6内插入胶水-树脂柱后，高温烤板，让胶水-树脂柱与连接柱孔6壁紧密粘合；

S5、然后进行图形转移、蚀刻，让锡箔的覆铜层2形成印制电路线路201、散热铜区202；

S6、清洗、烘干后，将覆合层通过糊料粘合在覆铜层2上，然后进行干燥或烤板；

S7、再用激光进行穿孔、敷镀孔。

本实施例中，陶瓷板A3和陶瓷板B4在压片时，在边缘处还压有与导热金属包覆边5适配的阶梯状；即导热金属包覆边5包覆后，与陶瓷板A3和陶瓷板B4的面齐平。

本实施例中，在板与板之间进行粘合时，处于氮环境中（无氧环境）；特别是封装导热金属包覆边5时。

Claims (8)

1.一种多层厚膜陶瓷基电路板，包括从下至上依次贴合的陶瓷基板（1）、覆铜层（2）、覆合层，其特征在于：

所述的陶瓷基板（1），包括陶瓷板A（3）、陶瓷板B（4），两块陶瓷板B（4）将陶瓷板A（3）夹持粘合，陶瓷板A（3）呈网格状，陶瓷板B（4）呈整板状；

所述覆铜层（2），键合到陶瓷板B（4）表面，其时刻后形成印制电路线路（201）、散热铜区（202），散热铜区（202）与印制电路线路（201）间距分离且用于分散热量。

2.根据权利要求1所述的一种多层厚膜陶瓷基电路板，其特征在于：所述的陶瓷板A（3）数量有多个且相互之间贴合设置，覆铜层（2）上的热量经陶瓷板A（3）中的网格孔后传递至陶瓷板B（4）处。

3.根据权利要求2所述的一种多层厚膜陶瓷基电路板及其制备工艺，其特征在于：所述的陶瓷板B（4）与陶瓷板A（3）接触的面开有导热凹槽（401），导热凹槽（401）延伸至陶瓷板B（4）的棱边处；

所述陶瓷板A（3）和陶瓷板B（4）形成的陶瓷基板（1）的侧边面设置有导热金属包覆边（5）。

4.根据权利要求3所述的一种多层厚膜陶瓷基电路板及其制备工艺，其特征在于：所述的陶瓷板A（3）和陶瓷板B（4）上开设有对应的连接柱孔（6），连接柱孔（6）内插入胶水-树脂柱熔融后将两者相连。

5.一种多层厚膜陶瓷基电路板的制备工艺，其特征在于：其制备步骤为：

S1、制备陶瓷板A（3），采用陶瓷料、胶水混合后压片，并在其表撒上易熔树脂颗粒，将树脂颗粒压入该压片内，且使得树脂颗粒贯穿该压片，切边后烧结，烧结后树脂融化掉形成网格孔；

S2、制备陶瓷板B（4），采用陶瓷料、胶水混合压片后，烧结成型，烧结后用机床在其一侧表面上开导热凹槽（401）；

S3、将陶瓷板A（3）、陶瓷板B（4）、锡箔用粘合糊料叠合，并用糊料在陶瓷基板（1）的边缘处粘合导热金属包覆边（5），并进行干燥或烤板，形成整体；

S4、将步骤S3中的整体用激光辐射开连接柱孔（6），向连接柱孔（6）内插入胶水-树脂柱后，高温烤板，让胶水-树脂柱与连接柱孔（6）壁紧密粘合；

S5、然后进行图形转移、蚀刻，让锡箔的覆铜层（2）形成印制电路线路（201）、散热铜区（202）；

S6、清洗、烘干后，将覆合层通过糊料粘合在覆铜层（2）上，并用糊料在陶瓷基板（1）的边缘处粘合导热金属包覆边（5），然后进行干燥或烤板；

S7、再用激光进行穿孔、敷镀孔。

6.根据权利要求5所述的一种多层厚膜陶瓷基电路板的制备工艺，其特征在于：所述的步骤S1中，陶瓷板A（3）烧结完成后，两面打磨成粗糙面；

所述步骤S2中，陶瓷板B（4）烧结完成后，其与锡箔相贴合的面打磨层光环面，其与陶瓷板A（3）接触的面打磨成粗糙面。

7.根据权利要求6所述的一种多层厚膜陶瓷基电路板的制备工艺，其特征在于：所述的步骤S2中，陶瓷板B（4）在压片后，其面上向下压有与锡箔适配的浅凹腔，该浅凹腔的腔高与锡箔厚度一致。

8.根据权利要求7所述的一种多层厚膜陶瓷基电路板及其制备工艺，其特征在于：所述的陶瓷板A（3）和陶瓷板B（4）的边缘处为与导热金属包覆边（5）适配的阶梯状。

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