CN114900969A - 一种印制电路板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于印制电路板技术领域，特别是涉及一种印制电路板及其制作方法，印制电路板的制备方法，包括准备板料基材以及准备铝基板；将铝基板切割成需要的形状，并置于棕化液中对铝基板进行棕化处理；按照铝基板的形状在板料基材上开设锣槽，锣槽的单边尺寸大于切割成型的铝基板的单边尺寸；将切割成型的铝基板放置到锣槽内，将铝基板和板料基材进行压合结合，铝基板的表面突出于板料基材的表面；蚀刻铝基板，在铝基板上形成线路。本发明中，铝基板具有较好的散热作用，铝基板的表面能够制作线路，且铝基板硬度不高，容易进行加工，使得印制电路板能够同时兼顾布线空间、可加工性和制造成本，填补了高导热铝板镶嵌的制作技术空白。

Description

一种印制电路板及其制作方法

技术领域

本发明属于印制电路板技术领域，特别是涉及一种印制电路板及其制作方法。

背景技术

目前，由于近年电动汽车、混合动力汽车、机器人等电源和电流控制器(如DC-DC转换器)、电源开关、马达电路、熔断器等都更趋于小型化、轻型化和大功率化，印制电路板对散热的要求也越来越高，传统散热工艺或方式，如采用金属基板制作电路板、电路板上焊接金属基板、增加散热器等都存在材料消耗大、制作工艺复杂、成本高、体积笨重的缺点，于是局部镶嵌高散热材料(如铜块、陶瓷)的印制电路板应运而生，其不仅能满足小型化和轻型化的需求，还能保证印制电路板在大功率负荷状态下保持高散热效率。

但是，目前的镶嵌高散热材料的印制电路板还具有以下问题：

(1)铜块本身只能起到散热作用，因铜本身的导电性，嵌入式或者埋置式的铜块表面无法制作线路，散热区域无法制作线路，布线空间小；

(2)镶嵌陶瓷时，因陶瓷本身硬度较高，成型只能采用激光切割，加工难度较大，影响成品率，且氮化铝陶瓷的材料成本比铜块高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有的印制电路板布线空间小，制造成本高的问题，提供一种印制电路板及其制作方法。

为解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供一种印制电路板的制备方法，包括以下步骤：

准备板料基材以及准备铝基板；

将所述铝基板切割成需要的形状，并置于棕化液中对所述铝基板进行棕化处理；

按照所述铝基板的形状在所述板料基材上开设锣槽，所述锣槽的单边尺寸大于切割成型的所述铝基板的单边尺寸；

将切割成型的所述铝基板放置到所述锣槽内，将所述铝基板和所述板料基材进行压合结合，所述铝基板的表面突出于所述板料基材的表面；

蚀刻所述铝基板，在所述铝基板上形成线路。

可选地，所述准备板料基材包括：

将半固化片放置在两个芯板之间进行固定，所述芯板的相对两个表面上均覆盖有第一铜层。

可选地，所述准备铝基板包括：

准备铝板，在所述铝板的表面通过阳极氧化工艺形成绝缘层；

通过真空溅射工艺在所述绝缘层的表面沉积形成导电层；

通过电化学镀铜的方式在所述导电层上形成铜箔层。

可选地，将所述铝基板和所述板料基材进行压合结合包括：

压合时，所述半固化片挤入所述铝基板和所述锣槽之间的间隙中，使得所述铝基板和所述板料基材粘合结合；

压合后，在所述板料基材上加工出贯穿其上下表面的导电孔，在所述导电孔的内壁上形成第二铜层。

可选地，所述蚀刻所述铝基板，在所述铝基板上形成线路包括：

对所述铜箔层的表面进行图形化处理，形成线路；

将形成有线路的所述铝基板放置在蚀刻液中，静置2～5min，刻蚀掉没有被所述铜箔层覆盖位置的所述导电层，使所述铝基板上线路成型。

可选地，所述蚀刻液包括40％氢氟酸溶液、40％盐酸溶液和去离子水，所述氢氟酸溶液和所述盐酸溶液按照(1～2)：(3～5)的比例进行混合后，加入15～25倍的所述去离子水。

另一方面，本发明实施例提供一种印制电路板，包括板料基材和铝基板；所述板料基材上设置有锣槽，所述铝基板设置在所述锣槽中；

所述铝基板包括依次层叠设置的第一铜箔层、第一导电层、第一绝缘层和铝板，所述第一绝缘层覆盖在所述铝板上方，所述第一导电层位于所述第一铜箔层和所述第一绝缘层之间，所述铝基板上设置有第一开口，沿着所述第一铜箔层至所述铝板的方向，所述第一开口自所述第一铜箔层的上表面贯穿至所述第一导电层的下表面，在所述第一开口处，所述第一绝缘层能够露出。

可选地，所述铝板的下表面依次层叠设置有第二铜箔层、第二导电层和第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖在所述铝板的下表面上，所述第二导电层位于所述第二铜箔层和所述第二绝缘层之间，所述铝基板上设置有第二开口，沿着所述第二铜箔层至所述铝板的方向，所述第二开口自所述第二铜箔层的下表面贯穿至所述第二导电层的上表面，在所述第二开口处，所述第二绝缘层能够露出。

可选地，所述锣槽贯穿所述板料基材，所述铝基板的上表面高于所述板料基材的上表面0～0.05mm，所述铝基板的下表面低于所述板料基材的下表面0～0.05mm。

可选地，所述第一导电层和所述第二导电层各自独立的选自钛层、钛氧化物层、钛氮化物层以及钛氧氮化物层中的一种或者几种；

所述第一绝缘层为阳极氧化膜层，所述第二绝缘层为阳极氧化膜层。

本发明实施例提供的印制电路板的制备方法中，将所述铝基板设置在所述锣槽内，所述铝基板具有较好的散热作用，所述铝基板的表面能够制作线路，且所述铝基板硬度不高，容易进行加工，使得印制电路板能够同时兼顾布线空间、可加工性和制造成本，填补了高导热铝板镶嵌的制作技术空白。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的铝基板的示意图；

图2是本发明一实施例提供的板料基材的锣槽的示意图；

图3是本发明一实施例提供的铝基板与板料基材的配合示意图；

图4是本发明一实施例提供的线路成型后线路板的示意图。

说明书中的附图标记如下：

1、板料基材；11、锣槽；12、半固化片；13、芯板；14、第一铜层；15、导电孔；16、第二铜层；2、铝基板；21、第一铜箔层；22、第一导电层；23、第一绝缘层；24、铝板；25、第二铜箔层；26、第二导电层；27、第二绝缘层；28、第一开口；29、第二开口。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图4所示，一方面，本发明一实施例提供一种印制电路板的制备方法，包括以下步骤：

S1、准备板料基材1以及准备铝基板2；

S2、将所述铝基板2切割成需要的形状，并置于棕化液中对所述铝基板2进行棕化处理；

S3、按照所述铝基板2的形状在所述板料基材1上开设锣槽11，所述锣槽11的单边尺寸大于切割成型的所述铝基板2的单边尺寸；

S4、将切割成型的所述铝基板2放置到所述锣槽11内，将所述铝基板2和所述板料基材1进行压合结合，所述铝基板2的表面突出于所述板料基材1的表面；

S5、蚀刻所述铝基板2，在所述铝基板2上形成线路。

本发明实施例提供的印制电路板的制备方法中，将所述铝基板2设置在所述锣槽11内，所述铝基板2具有较好的散热作用，所述铝基板2的表面能够制作线路，且所述铝基板2硬度不高，容易进行加工，使得印制电路板能够同时兼顾布线空间、可加工性和制造成本，填补了高导热铝板24镶嵌的制作技术空白。

在一实施例中，如图3、图4所示，所述准备板料基材1包括：

将半固化片12放置在两个芯板13之间进行固定，所述芯板13的相对两个表面上均覆盖有第一铜层14。

所述半固化片12和两个所述芯板13之间可以粘结固定或者通过铆钉等连接件进行固定，所述芯板13的上下表面上均覆盖所述第一铜层14，使得所述板料基材1形成第一铜层14、芯板13、第一铜层14、半固化片12、第一铜层14、芯板13和第一铜层14的层叠结构。

在一实施例中，所述芯板13为玻璃纤维布基板，优选地，所述芯板13为FR-4环氧玻璃纤维布基板。

在一实施例中，如图1所示，步骤S1中，所述准备铝基板2包括：

准备铝板24，在所述铝板24的表面通过阳极氧化工艺形成绝缘层；

通过真空溅射工艺在所述绝缘层的表面沉积形成导电层；

通过电化学镀铜的方式在所述导电层上形成铜箔层。

在所述铝板24的表面通过电解氧化过程，形成所述绝缘层，所述绝缘层为阳极氧化膜，主要成分为氧化铝，具有绝缘作用，用于保护所述铝板24，提高所述铝板24的表面硬度和耐磨损性能，扩大应用范围，延长使用寿命。

所述导电层选自钛层、钛氧化物层、钛氮化物层以及钛氧氮化物层中的一种或者几种，优选地，所述导电层为钛层，具有导电作用。所述导电层上镀上一层铜箔，用于制作线路。

在一实施例中，所述绝缘层包括第一绝缘层23和第二绝缘层27，所述导电层包括第一导电层22和第二导电层26，所述铜箔层包括第一铜箔层21和第二铜箔层25，制作所述铝基板2时，通过阳极氧化工艺在所述铝板24的上表面覆盖所述第一绝缘层23，在所述铝板24的下表面覆盖第二绝缘层27，通过真空溅射工艺，所述第一导电层22覆盖在所述第一绝缘层23上，所述第二导电层26覆盖在所述第二绝缘层27上，通过电化学镀铜工艺，所述第一铜箔层21覆盖在所述第一导电层22上，所述第二铜箔层25覆盖在所述第二导电层26上。所述第一导电层22位于所述第一铜箔层21和所述第一绝缘层23之间，所述第二导电层26位于所述第二铜箔层25和所述第二绝缘层27之间。

在一实施例中，所述铝基板2的导热系数可达95～135W/m.k，可完全满足印制电路板散热需求，优选地，所述铝基板2的导热系数为115W/m.k。

在一实施例中，步骤S2中，棕化液可采用常规的棕化液，这里不再进行赘述，将所述铝基板2放置在棕化液中，能够对所述铝基板2的表面进行一定的微蚀，产生微观凹凸不平的表面形状，形成一层绒毛状的棕化层，压合时，能够增强所述铝基板2与所述板料基材1的结合力，从而增强线路板的抗热冲击和抗分层能力。

在一实施例中，如图2、图3所示，步骤S3中，所述锣槽11为贯穿所述板料基材1上下表面的槽，所述锣槽11的单边尺寸大于所述铝基板2的单边尺寸0.03～0.07mm，优选地，所述锣槽11的单边尺寸大于所述铝基板2的单边尺寸0.05mm，压合时，所述锣槽11和所述铝基板2之间的缝隙通过所述半固化片12溢胶进行填充。

在一实施例中，如图3所示，步骤S4中，将所述铝基板2和所述板料基材1进行压合结合包括：

压合时，所述半固化片12挤入所述铝基板2和所述锣槽11之间的间隙中，使得所述铝基板2和所述板料基材1粘合结合。

所述锣槽11的单边尺寸大于切割成型的所述铝基板2的单边尺寸，所述铝基板2放置在所述锣槽11中后，所述锣槽11的内壁和所述铝基板2之间具有间隙，压合时，所述板料基材1的所述半固化片12溢胶，胶液挤入间隙中，从而将所述铝基板2和所述板料基材1粘结在一起。

压合操作完成后，需要保证所述铝基板2的表面能够突出于所述板料基材1的表面，所述锣槽11贯穿所述板料基材1的上下表面，因此，所述铝基板2的上表面和下表面均能够露出，所述铝基板2的上表面高于所述板料基材1的上表面0～0.05mm，所述铝基板2的下表面要低于所述板料基材1的下表面0～0.05mm。

在一实施例中，所述印制电路板的制作方法还包括钻孔和孔金属化。压合完成后，进行钻孔，在所述板料基材1上加工出贯穿其上下表面的导电孔15，在所述导电孔15的内壁上形成第二铜层16。

所述导电孔15为贯穿所述板料基材1的通孔，在所述导电孔15的内壁上通过化学镀和/或者电镀的方法沉积一定厚度的所述第二铜层16，所述第二铜层16能够实现印制电路板的各导电图形之间的电气连接。

在一实施例中，如图4所示，步骤S5中，所述蚀刻所述铝基板2，在所述铝基板2上形成线路包括：

对所述铜箔层的表面进行图形化处理，形成线路；

将形成有线路的所述铝基板2放置在蚀刻液中，静置2～5min，刻蚀掉没有被所述铜箔层覆盖位置的所述导电层，使所述铝基板2上线路成型。

具体地，在所述铜箔层上形成线路可采用常规的显影、刻蚀的方法，刻蚀后，所述铜箔层上不具有线路的部分被刻蚀，在所述铜箔层上形成窗口，以所述铜箔层上的窗口对准所述导电层，通过蚀刻液将没有被所述铜箔层覆盖位置的所述导电层蚀刻掉，从而使得所述铝基板2上的线路成型。

在一实施例中，所述蚀刻液包括40％氢氟酸溶液、40％盐酸溶液和去离子水，所述氢氟酸溶液和所述盐酸溶液按照(1～2)：(3～5)的比例进行混合后，加入15～25倍的所述去离子水。优选地，所述导电层为钛层，通过所述蚀刻液能够去除没有被所述铜箔层覆盖的钛层。

另一方面，如图1至图4所示，本发明一实施例提供一种印制电路板，包括板料基材1和铝基板2；所述板料基材1上设置有锣槽11，所述铝基板2设置在所述锣槽11中。

所述铝基板2包括依次层叠设置的第一铜箔层21、第一导电层22、第一绝缘层23和铝板24，所述第一绝缘层23覆盖在所述铝板24上方，所述第一导电层22位于所述第一铜箔层21和所述第一绝缘层23之间，所述铝基板2上设置有第一开口28，沿着所述第一铜箔层21至所述铝板24的方向，所述第一开口28自所述第一铜箔层21的上表面贯穿至所述第一导电层22的下表面，在所述第一开口28处，所述第一绝缘层23能够露出。

在一实施例中，所述铝板24的下表面依次层叠设置有第二铜箔层25、第二导电层26和第二绝缘层27，所述第二绝缘层27覆盖在所述铝板24的下表面上，所述第二导电层26位于所述第二铜箔层25和所述第二绝缘层27之间，所述铝基板2上设置有第二开口29，沿着所述第二铜箔层25至所述铝板24的方向，所述第二开口29自所述第二铜箔层25的下表面贯穿至所述第二导电层26的上表面，在所述第二开口29处，所述第二绝缘层27能够露出。

在一实施例中，如图3、图4所示，所述板料基材1包括半固化片12和两个所述芯板13，所述半固化片12设置在两个所述芯板13之间，所述芯板13的上下表面均覆盖有第一铜层14。所述板料基材1设置有贯穿其上下表面的导电孔15，所述导电孔15的内壁沉积形成第二铜层16。

在一实施例中，所述锣槽11贯穿所述板料基材1，所述铝基板2的上表面高于所述板料基材1的上表面0～0.05mm，所述铝基板2的下表面低于所述板料基材1的下表面0～0.05mm。

在一实施例中，所述第一导电层22和所述第二导电层26各自独立的选自钛层、钛氧化物层、钛氮化物层以及钛氧氮化物层中的一种或者几种，优选地，所述第一导电层22和所述第二导电层26为钛层。

所述第一绝缘层23为阳极氧化膜层，所述第二绝缘层27为阳极氧化膜层，其主要成分为氧化铝。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种印制电路板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

准备板料基材以及准备铝基板；

将所述铝基板切割成需要的形状，并置于棕化液中对所述铝基板进行棕化处理；

按照所述铝基板的形状在所述板料基材上开设锣槽，所述锣槽的单边尺寸大于切割成型的所述铝基板的单边尺寸；

将切割成型的所述铝基板放置到所述锣槽内，将所述铝基板和所述板料基材进行压合结合，所述铝基板的表面突出于所述板料基材的表面；

蚀刻所述铝基板，在所述铝基板上形成线路。

2.如权力要求1所述的印制电路板的制备方法，其特征在于，所述准备板料基材包括：

将半固化片放置在两个芯板之间进行固定，所述芯板的相对两个表面上均覆盖有第一铜层。

3.如权力要求1所述的印制电路板的制备方法，其特征在于，所述准备铝基板包括：

准备铝板，在所述铝板的表面通过阳极氧化工艺形成绝缘层；

通过真空溅射工艺在所述绝缘层的表面沉积形成导电层；

通过电化学镀铜的方式在所述导电层上形成铜箔层。

4.如权力要求2所述的印制电路板的制备方法，其特征在于，将所述铝基板和所述板料基材进行压合结合包括：

压合时，所述半固化片挤入所述铝基板和所述锣槽之间的间隙中，使得所述铝基板和所述板料基材粘合结合；

压合后，在所述板料基材上加工出贯穿其上下表面的导电孔，在所述导电孔的内壁上形成第二铜层。

5.如权力要求3所述的印制电路板的制备方法，其特征在于，所述蚀刻所述铝基板，在所述铝基板上形成线路包括：

对所述铜箔层的表面进行图形化处理，形成线路；

将形成有线路的所述铝基板放置在蚀刻液中，静置2～5min，刻蚀掉没有被所述铜箔层覆盖位置的所述导电层，使所述铝基板上线路成型。

6.如权力要求5所述的印制电路板的制备方法，其特征在于，所述蚀刻液包括40％氢氟酸溶液、40％盐酸溶液和去离子水，所述氢氟酸溶液和所述盐酸溶液按照(1～2)：(3～5)的比例进行混合后，加入15～25倍的所述去离子水。

7.一种印制电路板，其特征在于，包括板料基材和铝基板；所述板料基材上设置有锣槽，所述铝基板设置在所述锣槽中；

所述铝基板包括依次层叠设置的第一铜箔层、第一导电层、第一绝缘层和铝板，所述第一绝缘层覆盖在所述铝板上方，所述第一导电层位于所述第一铜箔层和所述第一绝缘层之间，所述铝基板上设置有第一开口，沿着所述第一铜箔层至所述铝板的方向，所述第一开口自所述第一铜箔层的上表面贯穿至所述第一导电层的下表面，在所述第一开口处，所述第一绝缘层能够露出。

8.如权力要求7所述的印制电路板，其特征在于，所述铝板的下表面依次层叠设置有第二铜箔层、第二导电层和第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖在所述铝板的下表面上，所述第二导电层位于所述第二铜箔层和所述第二绝缘层之间，所述铝基板上设置有第二开口，沿着所述第二铜箔层至所述铝板的方向，所述第二开口自所述第二铜箔层的下表面贯穿至所述第二导电层的上表面，在所述第二开口处，所述第二绝缘层能够露出。

9.如权力要求7所述的印制电路板，其特征在于，所述锣槽贯穿所述板料基材，所述铝基板的上表面高于所述板料基材的上表面0～0.05mm，所述铝基板的下表面低于所述板料基材的下表面0～0.05mm。

10.如权力要求8所述的印制电路板，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层各自独立的选自钛层、钛氧化物层、钛氮化物层以及钛氧氮化物层中的一种或者几种；

所述第一绝缘层为阳极氧化膜层，所述第二绝缘层为阳极氧化膜层。

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