CN110933850A - 一种高散热双面夹芯铜基印制电路板的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高散热双面夹芯铜基印制电路板的制作方法，该制作方法旨在解决现今金属基的单面线板布线和容纳元器件存在较大的局限性，而双面或多层线路板又会影响其散热效果的技术问题；该制作方法的过程为在铜基上两面线路层需要导通的位置先预钻孔，并在孔上填满树脂后再在两面加上PP和铜箔且压成双面板，再在两层线路面需要露出铜基做散热的地方进行激光烧蚀开窗，把铜箔和介质层用激光烧蚀掉，将铜基露出，并通过填镀工艺将夹芯铜基外延与线路面平齐，把元器件的热量直接由铜基散热。该制作方法通过将元器件散热面直接张贴在铜基上，使导热效果大大增强，从而免除了外加焊接散热模块，提高了PCB的性能，同时该制作方具有极强的实用性。

Description

一种高散热双面夹芯铜基印制电路板的制作方法

技术领域

本发明属于铜基印制电路板的制备领域，具体属于一种高散热双面夹芯铜基印制电路板的制作方法。

背景技术

印刷电路板是按照预定设计，通过图形转移、电镀、蚀刻等工艺，在绝缘基材上形成导电图形，实现电子元器件的电气连接，提供所需的电气特性、装配字符等特性，其是电子元器件的载体。印刷电路板按电路层数分类可分为单面板、双面板和多层板，目前常见的多层板一般为4层板或6层板，复杂的多层板可达几十层；另外，印刷电路板按基板材质又可分有机材料基的酚醛树脂板和环氧树脂板等，以及金属基的铝基板和铜基板等。

针对金属基的印制电路板，其固有的优势特性就是散热了，传统做法为了充分发挥其散热的性能，多采用单面线路的做法，即把线路面和散热面分开，但这样对于单面金属基板的布线和容纳元器件都具有一定的局限性，因此，为了增加布线的密度和增加元器件容量，就需要采用双面或多层线路进行制作，而双面或多层金属基板则增加了制作工艺的难度，同时也将影响其散热的效果。

发明内容

(1)要解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高散热双面夹芯铜基印制电路板的制作方法，该制作方法旨在解决现今金属基的单面线板布线和容纳元器件存在较大的局限性，而双面或多层线路板又会影响其散热效果的技术问题；该制作方法通过将元器件散热面直接张贴在铜基上，使导热效果大大增强，从而免除了外加焊接散热模块，提高了PCB的性能，同时该制作方具有极强的实用性。

(2)技术方案

双面印制线路板SMT后通常需要焊接散热器件模块来帮助元器件散热，而PCB因本身散热功能受限，采用双面线路夹芯埋铜基制作可增加PCB的散热性，PCB所承载的元器件中有一部分发热量不高，无需特别增加散热模块，对于高功率IC或LED等就需要借助散热装置进行散热来延长元器件寿命和功效，而元器件直接接触到铜基的话就可大大提升散热的效果，铜的导热系数是400W/(m.K)，而普通FR4 PCB的导热系数约为0.4W/(m.k)，为此，我们发现，解决上述散热问题最核心的便是如何使夹芯铜基实现与元器件的接触张贴。

因此，为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种高散热双面夹芯铜基印制电路板的制作方法，该制作方法的大致过程是在铜基上两面线路层需要导通的位置先预打0.2-0.3mm钻孔，并在孔上填满树脂后再在两面加上PP和铜箔且压成双面板，再在两层线路面需要露出铜基做散热的地方进行激光烧蚀开窗，把铜箔和介质层用激光烧蚀掉，将铜基露出，铜基通过填镀工艺将夹芯铜基外延与线路面平齐，SMT后元器件可直接焊接在铜基凸台上，把元器件的热量直接由铜基散热，从而不受绝缘层导热率影响，有效的提高了金属基板的散热率。

该制作方法的基本流程为：铜基钻孔→铜基棕化→铜基塞树脂→铜基压合→打靶→激光钻孔→填镀→机械钻孔→电镀→线路→阻焊→表面处理→成型。

该制作方法的具体步骤为：

步骤一、铜基钻孔；对铜基进行钻孔，该孔包括工具定位孔、靶位孔、线路导通孔；该线路导通孔为了防止与铜基绝缘，需比压合后钻孔要预大0.2-0.3mm，这样可方便后续流程制作。

步骤二、铜基棕化；将铜基过磨板，去除孔边披锋，再将其整板过棕化药水；铜基过棕化药水是为了增加铜面孔壁的粗糙度，增加与树脂的结合力。

步骤三、铜基树脂塞孔；对铜基的开孔进行树脂填充，之后在温度为140℃-160℃下烤板25-35分钟，烤板固化后磨平铜基多余的树脂；该步骤的目的是为了保证双面板两面线路的导通，因此需要穿透铜基但又不能与铜基导通，因此须先在铜基相同位置钻孔，且孔需要比线路导通孔大，并在其中塞满树脂固化，这样可以保证钻导通孔后有0.15以上的绝缘层。

优选地，在步骤三中，对铜基的开孔进行树脂填充，之后在温度为150℃下烤板30分钟，烤板固化后磨平铜基多余的树脂。

步骤四、压合；在铜基两面盖上PP和铜箔，控制PP的厚度为0.075-0.125mm，控制铜箔的厚度为0.5-2.0oz，并在排板时使PP靠近铜基，将其压制成双面夹芯铜基板，且控制压合温度为170℃-190℃，压合时间为50-70分钟，固化压力大于350PSI；

其中，PP即为半固化片，oz为常用的铜箔厚度单位。

优选地，在步骤四中，在铜基两面盖上PP和铜箔，控制PP的厚度为0.1mm，控制铜箔的厚度为1.4oz，并在排板时使PP靠近铜基，将其压制成双面夹芯铜基板，且控制压合温度为180℃，压合时间为1小时，固化压力大于350PSI。

步骤五、打靶；用X-RAY打靶机钻出靶位；在该步骤中，由于铜基钻孔已钻出靶孔，压合后将会有树脂入孔，因此通过X-RAY打靶机可以识别出靶位进行打靶孔，靶孔用于后工序工作工具孔。

步骤六、激光烧蚀开窗；将需要露出铜基的部位进行激光烧蚀，把铜箔和基材位烧蚀干净，使其露出铜；

步骤七、盖膜；将激光烧蚀开窗后的板进行过除胶渣，将底铜面清理干净，并进行双面贴感光膜，再通过曝光显影，把开窗位的干膜显影去除，露出开窗位；

步骤七、填镀；对填孔电镀线进行填镀，并控制电流密度和时间，使铜基与线路铜箔平齐；挂板需要夹仔位与铜基接触良好，因此电镀开窗区的镀铜厚度需与铜箔面平齐，也就是与电镀挂板夹完全接触。

步骤八、后工序；填镀完成后，依次进行二次钻孔、沉铜、电镀、线路蚀刻、阻焊、字符、表面处理、成型，从而得到高散热双面夹芯铜基印制电路板。

填镀完成后，已开窗的铜基未已外露并与线路平齐，工艺要求已达到双面夹芯铜基板的功能要求，因此，后工序即按常规的方式进行制作即可，即包括二次钻孔、沉铜、电镀、线路蚀刻、阻焊、字符、表面处理、成型，这些步骤均与同普通双面板制作相同。

此外，本发明的制作方法通过上述各步骤最适宜的参数选择，结合大量的实验和尝试得出参数范围，能极大地提高各步骤的完成度及适宜性，具有极高的实用性。

同时，本发明的制作方法相比传统的双面板不仅实现了电热分离，散热效果有了显著的提高，而且布线和元器件的密度具有跟普通双面板一样的效果，同时其具有极强的量产操作性。

本发明的技术方案提供了适合安装大电流、大功率元器件的双面夹芯铜基板方案，大功率元器件可直接与铜基接触散热，铜基的导热系数为400W/m.k,而普通FR4基板的导热系数在0.4-0.5W/m.k。

(3)有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过对工艺流程突破性地改进，利用开窗后填铜的方式，实现了夹芯铜基的外延，使铜面与线路齐平，保证了铜基与元器件直接接触散热，即将元器件散热面直接张贴在铜基上，实现了电热分离，使导热效果大大增强，从而免除了外加焊接散热模块，消除了大功率元器件上安装散热装置的需要，节约了空间，进而提高了PCB的性能。同时，通过利用双面布线的方式提高了金属基板的布线密度和元器件的容纳量，可达到普通双面板布线和元器件的密度，并且具有极强的实用性，从而实现了高散热双面夹芯铜基印制电路板的制作。。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，以进一步阐述本发明，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的样式。

实施例1

本具体实施方式为制作高散热双面夹芯铜基印制电路板，其核心步骤为：

1、夹芯铜基板的制作工艺流程

a、预钻孔；在双面需导通钻孔的位置，先在铜基上预大0.3mm进行钻孔，如双面板上需钻孔孔径为1.0mm，那么铜基上需要钻1.3mm；

b、绝缘孔制作；在钻孔后通过棕化对孔壁进行粗化处理，增加结合力，再通过在铜基预钻孔上用铝片网(铝片网孔径需要比铜基板钻孔预大0.1mm)丝印或点胶的方式塞满树脂，树脂可选用山荣专用塞槽树脂,完成塞孔后在140℃烘烤35分钟固化后使用砂带研磨机打磨平整去除孔边多余的树脂；

c、压合：铜基板进行棕化后进行排板，控制铜箔厚度为0.5oz，控制PP半固化片的厚度为0.075mm，控制压合温度为170℃，压合时间为70分钟，固化压力大于350PSI。

2、双面夹芯铜基开窗镀台制作，为了使夹芯铜基在高功率元器件散热位置保证铜基与元器件可以直接接触，必须开窗(把铜箔和基材介质层去除掉)露出铜基，再把开窗掏空位用填镀铜的方式，使铜基外延与线路面铜箔平齐。

a、铜基镀台位开窗；使用UV型激光刻机进行开窗，把开窗位的铜箔和基材烧蚀干净露出铜基，激光烧蚀后完成后进行除胶渣处理；

b、盖膜；填镀前需要对非填镀区进行保护，用干膜贴膜，制作专用菲林进行曝光显影，对无需填镀区进行盖膜保护；

c、填镀:在填孔电镀线(一般用HDI板填孔线)进行填镀，填镀时保证电镀夹位与铜基充分接触，控制电流密度和时间，使铜基与线路铜箔相平齐。

3、完成铜基开窗填镀后，工艺和功能性要求已达到双面夹芯铜基板的功能要求，后工序制作包括二次钻孔、沉铜、电镀、线路蚀刻、阻焊、字符、表面处理、成型，均与同普通双面板制作相同。

实施例2

本具体实施方式为制作高散热双面夹芯铜基印制电路板，其核心步骤为：

1、夹芯铜基板的制作工艺流程

a、预钻孔；在双面需导通钻孔的位置，先在铜基上预大0.3mm进行钻孔，如双面板上需钻孔孔径为1.0mm，那么铜基上需要钻1.3mm；

b、绝缘孔制作；在钻孔后通过棕化对孔壁进行粗化处理，增加结合力，再通过在铜基预钻孔上用铝片网(铝片网孔径需要比铜基板钻孔预大0.1mm)丝印或点胶的方式塞满树脂，树脂可选用山荣专用塞槽树脂,完成塞孔后在150℃烘烤30分钟固化后使用砂带研磨机打磨平整去除孔边多余的树脂；

c、压合：铜基板进行棕化后进行排板，控制铜箔厚度为1.4oz，控制PP半固化片的厚度为0.1mm，控制压合温度为180℃，压合时间为60分钟，固化压力大于350PSI。

2、双面夹芯铜基开窗镀台制作，为了使夹芯铜基在高功率元器件散热位置保证铜基与元器件可以直接接触，必须开窗(把铜箔和基材介质层去除掉)露出铜基，再把开窗掏空位用填镀铜的方式，使铜基外延与线路面铜箔平齐。

a、铜基镀台位开窗；使用UV型激光刻机进行开窗，把开窗位的铜箔和基材烧蚀干净露出铜基，激光烧蚀后完成后进行除胶渣处理；

b、盖膜；填镀前需要对非填镀区进行保护，用干膜贴膜，制作专用菲林进行曝光显影，对无需填镀区进行盖膜保护；

c、填镀:在填孔电镀线(一般用HDI板填孔线)进行填镀，填镀时保证电镀夹位与铜基充分接触，控制电流密度和时间，使铜基与线路铜箔相平齐。

3、完成铜基开窗填镀后，工艺和功能性要求已达到双面夹芯铜基板的功能要求，后工序制作包括二次钻孔、沉铜、电镀、线路蚀刻、阻焊、字符、表面处理、成型，均与同普通双面板制作相同。

实施例3

本具体实施方式为制作高散热双面夹芯铜基印制电路板，其核心步骤为：

1、夹芯铜基板的制作工艺流程

a、预钻孔；在双面需导通钻孔的位置，先在铜基上预大0.4mm进行钻孔，如双面板上需钻孔孔径为1.0mm，那么铜基上需要钻1.4mm；

b、绝缘孔制作；在钻孔后通过棕化对孔壁进行粗化处理，增加结合力，再通过在铜基预钻孔上用铝片网(铝片网孔径需要比铜基板钻孔预大0.1mm)丝印或点胶的方式塞满树脂，树脂可选用山荣专用塞槽树脂,完成塞孔后在160℃烘烤25分钟固化后使用砂带研磨机打磨平整去除孔边多余的树脂；

c、压合：铜基板进行棕化后进行排板，控制铜箔厚度为2.0oz，控制PP半固化片的厚度为0.125mm，控制压合温度为190℃，压合时间为50分钟，固化压力大于350PSI。

2、双面夹芯铜基开窗镀台制作，为了使夹芯铜基在高功率元器件散热位置保证铜基与元器件可以直接接触，必须开窗(把铜箔和基材介质层去除掉)露出铜基，再把开窗掏空位用填镀铜的方式，使铜基外延与线路面铜箔平齐。

a、铜基镀台位开窗；使用UV型激光刻机进行开窗，把开窗位的铜箔和基材烧蚀干净露出铜基，激光烧蚀后完成后进行除胶渣处理；

b、盖膜；填镀前需要对非填镀区进行保护，用干膜贴膜，制作专用菲林进行曝光显影，对无需填镀区进行盖膜保护；

c、填镀:在填孔电镀线(一般用HDI板填孔线)进行填镀，填镀时保证电镀夹位与铜基充分接触，控制电流密度和时间，使铜基与线路铜箔相平齐。

3、完成铜基开窗填镀后，工艺和功能性要求已达到双面夹芯铜基板的功能要求，后工序制作包括二次钻孔、沉铜、电镀、线路蚀刻、阻焊、字符、表面处理、成型，均与同普通双面板制作相同。

以上描述了本发明的主要技术特征和基本原理及相关优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性具体实施方式的细节，而且在不背离本发明的构思或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将上述具体实施方式看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照各实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种高散热双面夹芯铜基印制电路板的制作方法，其特征在于，该制作方法的具体步骤为：

步骤一、铜基钻孔；对铜基进行钻孔，该孔包括工具定位孔、靶位孔、线路导通孔；

步骤二、铜基棕化；将铜基过磨板，去除孔边披锋，再将其整板过棕化药水；

步骤三、铜基树脂塞孔；对铜基的开孔进行树脂填充，之后在温度为140℃-160℃下烤板25-35分钟，烤板固化后磨平铜基多余的树脂；

步骤四、压合；在铜基两面盖上PP和铜箔，控制PP的厚度为0.075-0.125mm，控制铜箔的厚度为0.5-2.0oz，并在排板时使PP靠近铜基，将其压制成双面夹芯铜基板，且控制压合温度为170-190℃，压合时间为50-70分钟，固化压力大于350PSI；

步骤五、打靶；用X-RAY打靶机钻出靶位；

步骤六、激光烧蚀开窗；将需要露出铜基的部位进行激光烧蚀，把铜箔和基材位烧蚀干净，使其露出铜；

步骤七、盖膜；将激光烧蚀开窗后的板进行过除胶渣，将底铜面清理干净，并进行双面贴感光膜，再通过曝光显影，把开窗位的干膜显影去除，露出开窗位；

步骤七、填镀；对填孔电镀线进行填镀，并控制电流密度和时间，使铜基与线路铜箔平齐；

步骤八、后工序；填镀完成后，依次进行二次钻孔、沉铜、电镀、线路蚀刻、阻焊、字符、表面处理、成型，从而得到高散热双面夹芯铜基印制电路板。

2.根据权利要求1所述的一种高散热双面夹芯铜基印制电路板的制作方法，其特征在于，在步骤三中，对铜基的开孔进行树脂填充，之后在温度为150℃下烤板30分钟，烤板固化后磨平铜基多余的树脂。

3.根据权利要求1所述的一种高散热双面夹芯铜基印制电路板的制作方法，其特征在于，在步骤四中，在铜基两面盖上PP和铜箔，控制PP的厚度为0.1mm，控制铜箔的厚度为0.14oz，并在排板时使PP靠近铜基，将其压制成双面夹芯铜基板，且控制压合温度为180℃，压合时间为1小时，固化压力大于350PSI。