内嵌散热结构的电路板及其制作方法与流程

1.本发明涉及一种内嵌散热结构的电路板及其制作方法。


背景技术：

2.5g时代，高频高速是电路板(pcb)的基本要求。电路板在高频大功率工作环境下，内部损耗大，产生的热量也高。埋嵌散热块技术在高密度电路板(hdi)散热中的应用较为广泛，而且由于埋嵌散热块的方法具有散热性强、占用位置小的特点，使得其对于内埋式组件的pcb板尤为适用。
3.现有的内嵌散热结构的电路板制作方法通常包括以下步骤：(1)制作底部线路层；(2)在所得的底部线路层开槽，放置散热铜块；(3)在步骤(2)的底部线路层上继续增设顶部线路层，压合得到多层电路板；(4)在所得顶部线路层上制作通孔，使得通孔底部与所述散热铜块连接；(5)对所述通孔进行填孔电镀处理。这种方法虽然能很好地增强印制电路板的散热效果，但存在以下缺陷：(1)所述散热铜块直接与底部线路层接触，仅采用压合方式无法使其结合牢固，在后续增层过程中容易移动、偏位，压合时埋铜块位置连接处易开裂；(2)在通孔中电镀处理形成的铜柱表面暴露于电路板外层，因铜柱硬度相比于多层电路板本身硬度较大，在压合时外层板面容易被铜柱顶起，使板面不平整；(3)因pcb板材料在高温下会受热膨胀，在继续增层或压合过程中通孔和开槽连接处容易变形；(4)所述开槽和通孔需分工序制作，制程复杂，工序长。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要提供一种解决上述问题的内嵌散热结构的电路板的制作方法。
5.本发明还提供一种解决上述问题的内嵌散热结构的电路板。
6.本发明提供一种内嵌散热结构的电路板的制作方法，包括以下步骤：
7.提供一多层电路板，包括一基材层、形成于所述基材层相对两侧的第一线路基板和第二线路基板；
8.于所述多层电路板上开设容置槽，所述容置槽贯穿所述第二线路基板及部分所述基材层；
9.于所述第一线路基板一侧开设多个通孔，所述通孔贯穿所述第一线路基板及所述基材层，并连通所述容置槽；
10.于所述容置槽中设置散热块，所述散热块与所述容置槽的侧部之间具有间隙；
11.于所述间隙内设置粘接剂；以及
12.于所述通孔内设置导热膏，烘烤所述导热膏获得导热柱，所述导热柱连接所述散热块，获得所述内嵌散热结构的电路板。
13.在一些实施方式中，所述导热膏为铜膏。
14.在一些实施方式中，所述第一线路基板包括多个第一线路层，多个所述第一线路层之间通过所述铜膏电性导通。
15.在一些实施方式中，通过机械钻孔方式形成所述容置槽和所述通孔。
16.在一些实施方式中，所述容置槽的横截面宽度比所述散热块的横截面宽度大0.10-0.30mm。
17.在一些实施方式中，所述通孔的直径为0.05～4.2mm，相邻通孔之间的间距为0.2～3.15mm。
18.在一些实施方式中，部分所述粘接剂填入所述通孔，于所述通孔中填塞导热膏之前，还包括：采用激光烧蚀以去除通孔内残留的粘接剂。
19.在一些实施方式中，采用真空塞孔机向所述间隙填入所述粘接剂，以及采用真空塞孔机向所述通孔填入所述导热膏。
20.在一些实施方式中，于75℃下，烘烤所述粘接剂35分钟；以及于75℃下，烘烤所述导热膏35分钟。
21.本发明还提供一种内嵌散热结构的电路板，包括基材层、第一线路基板、第二线路基板、散热块、导热柱及粘接体；所述第一线路基板和所述第二线路基板设置于所述基材层相对的两侧，贯穿所述第二线路基板及部分所述基材层形成有一容置槽，贯穿所述第一线路基板及所述基材层形成有多个通孔，所述通孔连通所述容置槽；所述散热块设置于所述容置槽内，所述导热柱设置于所述通孔内，所述导热柱连接所述散热块；所述粘接体填充于所述散热块与所述第二线路基板或所述基材层之间的间隙。
22.本发明提供的内嵌散热结构的电路板的制作方法，通过在多层电路板的第二线路基板一侧开设容置槽，在第一线路基板一侧开设多个通孔，采用同一工序先后制作，制程简单，精度容易控制；通过在所述容置槽中放置散热块，并在所述容置槽和所述散热块之间的间隙中填充粘接剂，能够很好地固定所述散热块；在所述通孔中填塞导热膏，在外层压合时不易产生凸起，能够保持板面平整；所述导热膏固化后得到的导热柱与孔壁结合，且所述导热柱底部与所述散热块结合，能够有效防止散热块移动、偏位和开裂。
附图说明
23.图1是本发明一实施例提供的多层电路板的截面示意图。
24.图2是在图1所示的多层电路板上开设容置槽和通孔的截面示意图。
25.图3是在图2所示的多层电路板上开设容置槽和通孔的立体结构示意图。
26.图4是在图2所示的容置槽中放置散热块的截面示意图。
27.图5是在图3所示的间隙中填塞粘接剂的截面示意图。
28.图6是对图4所示的通孔中填塞导热膏的截面示意图。
29.主要元件符号说明
30.内嵌散热结构的电路板
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200
31.多层电路板
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100
32.基材层
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10
33.第一线路基板
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11
34.第一线路层
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111
35.第一粘胶层
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112
36.第二线路基板
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12
37.第二线路层
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121
38.第二粘胶层
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122
39.容置槽
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13
40.内壁
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130
41.间隙
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131
42.通孔
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14
43.散热块
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20
44.粘接体
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21
45.导热柱
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22
46.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
47.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
48.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
49.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
50.请结合参阅图1～图5，本发明一实施例的内嵌散热结构的电路板200的制作方法，包括以下步骤：
51.步骤s1：请参阅图1，提供一多层电路板100，所述多层电路板100包括一基材层10、形成于所述基材层10相对两侧的第一线路基板11和第二线线路基板12。
52.所述多层电路板100可以是柔性电路板、硬性电路板以及软硬结合板。所述基材层10的材质可以为聚酰亚胺(pi)、玻璃纤维环氧粘接剂(fr4)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)以及聚乙烯(pe)等材料中的一种。
53.所述第一线路基板11由至少一第一线路层111和至少一第一粘胶层112交替叠合而成(每两层第一线路层111之间设置有一层第一粘胶层112)。所述第二线路基板12由至少一第二线路层121和至少一第二粘胶层122交替叠合而成(每两层第二线路层121之间设置有一层第二粘胶层122)。所述第一线路基板11的层数可以为两层，也可以为三层及多层，所述第二线路基板12的层数与所述第一线路基板11的层数可以相同，也可以不同。
54.本实施例中，所述第一线路基板11为四层，即含有四层第一线路层111和三层第一粘胶层112。
55.所述第一粘胶层112和第二粘胶层122均为半固化片，在压合受热时熔融软化，冷却后反应固化，因此具有很好的粘接力。所述多层电路板100经压合后粘接成型。
56.步骤s2：请参阅图2和图3，由所述第二线路基板12一侧，于所述多层电路板100上开设一容置槽13，所述容置槽13贯穿所述第二线路基板12及部分所述基材层10。于所述第
一线路基板11一侧开设多个通孔14，所述通孔14贯穿所述第一线路基板11和所述基材层10并连通所述容置槽13。
57.所述容置槽13大致为长方体形，其长度l为16～22mm，宽度w1为21～27mm，高度h为0.8～1.5mm。所述通孔14的数量可根据需求设定。本实施例中，所述通孔14的数量为5个。
58.所述通孔14大致为圆柱形，其直径r为0.05～4.2mm，相邻通孔14之间的间距w2为0.2～3.15mm。
59.本技术中将所述容置槽13和所述通孔14采用同一工序先后制作，精度高，制程简单。且所述通孔14的孔径最小可达0.05mm，可有效增加第一线路基板11的布线密度。
60.所述容置槽13和通孔14采用机械钻孔的方式形成。本实施例中，采用铣槽方式先后形成所述容置槽13和通孔14。首先用铣刀加工出所述容置槽13，然后换成钻刀加工出所述通孔14。
61.在采用铣刀开设容置槽13时的参数为：铣刀刀径为2.0mm，转速为120kr/min，进刀速度为25mm/s，退刀速度为320mm/s，寿命为1.25m，控深深度误差为+/-50um。用钻刀开设通孔14时的参数为：钻刀刀径为0.05～4.2mm，转速为160～180kr/min，进刀速度为28～32mm/s，退刀速度为350～380mm/s，寿命为1500(孔)，补正值为-0.005mm。
62.步骤s3：请参阅图4，于所述容置槽13中放置散热块20，所述散热块20与所述容置槽13的内壁130一侧之间形成有间隙131。
63.本实施例中，通过表面贴装技术(smt)在所述容置槽13中形成所述散热块20。其中，所述容置槽13的横截面宽度比所述散热块20的横截面宽度大0.10-0.30mm，使得所述散热块20能顺利放入所述容置槽13中，且能留有间隙131。所述散热块20可以是铜块。
64.本技术中，在所述容置槽13中放置散热块20后没有压合制程，可进一步保证所制作的内嵌散热结构的电路板200的平整形。
65.步骤s4：请参阅图5，于所述间隙131中填充粘接剂并进行烘烤，形成粘接体21。
66.所述粘接剂在常温下为流动态，经烘烤后固化呈固态。本实施例中，所采用的粘接剂为日本山荣化学的油墨，型号为ip-6p，所述烘烤条件为在75℃下烘烤35min。
67.将流动态的粘接剂从第二线路基板12一侧采用真空塞孔机填充入所述间隙131中，经烘烤后固化形成粘接体21，能够将所述散热块20结合固定在所述多层电路板100中，有效防止所述散热块20移动、偏位。
68.在将粘接剂烘烤固化后，还包括采用采用激光烧蚀技术去除通孔14中残留的粘接剂。因相邻通孔14之间的间距足够，激光烧蚀过程中不存在孔壁变形等质量问题。
69.步骤s5：请参阅图6，在所述通孔14中塞导热膏，在75℃下烘烤35min固化形成导热柱22，即得所述内嵌散热结构的电路板200。
70.所述导热膏可为铜膏、银膏等具有良好导热性的膏体。
71.本实施例中采用真空塞孔机填塞导热膏得到导热柱22，不存在气泡现象，且表面可经过刷磨，不存在表面凸起问题。所述导热膏烘烤固化后与所述通孔14的孔壁结合，且所得导热柱22底部与所述散热块20结合，进一步增加了散热块20的稳定性，能够有效防止容置槽13和通孔14连接处变形或开裂。本实施例中，所用导热膏为铜膏，来自昀鸿企业，型号为mpa500。
72.本实施例中，所述铜膏具有良好的导电效果，能够电性导通所述多层第一线路层
111，且其表面连接外层，能够起到一定的散热作用。
73.相比如现有的电镀填孔形成铜柱的方式，本发明中采用塞导热膏的方式，虽然导热膏的表面也表露于外层，但是导热膏的质地较软，在后续增层或压合时，导热膏与多层电路板的质地和硬度较一致，因而不容易产生凸起，进而能保持板面平整。
74.另外，考虑到所述通孔14的孔径纵横比(即直径与高度的比值)，采用电镀填孔时，通常会存在填不满的情况，使得留有孔隙，而本技术中采用真空塞孔机进行塞导热膏则能有效避免这种情况。
75.本发明提供的内嵌散热结构的电路板的制作方法通过在多层电路板100的第二线路基板12一侧开设容置槽13，在所述第一线路基板11一侧开设多个通孔14，采用同一工序先后制作，制程简单。在所述容置槽13中放置散热块20并在间隙131中填充粘接剂形成粘接体21，能够很好地固定所述散热块20。在通孔14中填塞导热膏，所述导热膏固化后与孔壁结合形成导热柱22，且所述导热柱22底部与所述散热块20结合，能够有效防止散热块20移动、偏位和开裂。
76.请参阅图6，本发明还提供一种内嵌散热结构的电路板200，所述内嵌散热结构的电路板200包括基材层10、第一线路基板11、第二线路基板12、散热块、导热柱及粘接体。所述第一线路基板11和第二线路基板12设置于所述基材层10的相对两侧。所述第一线路基板11包括交替设置的多层第一线路层111和第一粘胶层112，所述第二线路基板12包括交替设置的多层第二线路层121和第二粘胶层122。所述第二线路基板12一侧开设有一容置槽13，所述容置槽13贯穿所述第二线路基板12及部分所述基材层10。所述散热块20设置于所述容置槽13内，所述容置槽13的内壁130与所述散热块20之间形成有间隙131，所述粘接体21填充于所述间隙131。所述第一线路基板11一侧开设有若干个通孔14，所述通孔14贯穿所述第一线路基板11和所述基材层10并连通所述容置槽13。所述导热柱22设置于所述通孔14内，所述导热柱22底部连接所述散热块20。
77.以上所述，仅是本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明任何形式上的限制，虽然本发明已是较佳实施方式揭露如上，并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种内嵌散热结构的电路板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一多层电路板，包括一基材层、形成于所述基材层相对两侧的第一线路基板和第二线路基板；于所述多层电路板上开设容置槽，所述容置槽贯穿所述第二线路基板及部分所述基材层；于所述第一线路基板一侧开设多个通孔，所述通孔贯穿所述第一线路基板及所述基材层，并连通所述容置槽；于所述容置槽中设置散热块，所述散热块与所述容置槽的侧部之间具有间隙；于所述间隙内设置粘接剂；以及于所述通孔内设置导热膏，烘烤所述导热膏获得导热柱，所述导热柱连接所述散热块，获得所述内嵌散热结构的电路板。2.如权利要求1所述的内嵌散热结构的电路板的制作方法，其特征在于，所述导热膏为铜膏。3.如权利要求2所述的内嵌散热结构的电路板的制作方法，其特征在于，所述第一线路基板包括多个第一线路层，多个所述第一线路层之间通过所述铜膏电性导通。4.如权利要求1所述的内嵌散热结构的电路板的制作方法，其特征在于，通过机械钻孔方式形成所述容置槽和所述通孔。5.如权利要求1所述的内嵌散热结构的电路板的制作方法，其特征在于，所述容置槽的横截面宽度比所述散热块的横截面宽度大0.10-0.30mm。6.如权利要求1所述的内嵌散热结构的电路板的制作方法，其特征在于，所述通孔的直径为0.05～4.2mm。7.如权利要求1所述的内嵌散热结构的电路板的制作方法，其特征在于，部分所述粘接剂填入所述通孔，于所述通孔中填塞导热膏之前，还包括：采用激光烧蚀以去除通孔内残留的粘接剂。8.如权利要求1所述的内嵌散热结构的电路板的制作方法，其特征在于，采用真空塞孔机向所述间隙填入所述粘接剂，以及采用真空塞孔机向所述通孔填入所述导热膏。9.如权利要求1所述的内嵌散热结构的电路板的制作方法，其特征在于，还包括步骤：于75℃下，烘烤所述粘接剂35分钟；以及于75℃下，烘烤所述导热膏35分钟。10.一种内嵌散热结构的电路板，其特征在于，包括基材层、第一线路基板、第二线路基板、散热块、导热柱及粘接体；所述第一线路基板和所述第二线路基板设置于所述基材层相对的两侧，贯穿所述第二线路基板及部分所述基材层形成有一容置槽，贯穿所述第一线路基板及所述基材层形成有多个通孔，所述通孔连通所述容置槽；所述散热块设置于所述容置槽内，所述导热柱设置于所述通孔内，所述导热柱连接所述散热块；所述粘接体填充于所述散热块与所述第二线路基板或所述基材层之间的间隙。

技术总结
本发明提供一种内嵌散热结构的电路板的制作方法，提供一多层电路板，包括一基材层、形成于所述基材层相对两侧的第一线路基板和第二线路基板；于所述多层电路板上开设容置槽，所述容置槽贯穿所述第二线路基板及部分所述基材层；于所述第一线路基板一侧开设多个通孔，所述通孔贯穿所述第一线路基板及所述基材层，并连通所述容置槽；于所述容置槽中设置散热块，所述散热块与所述容置槽的侧部之间具有间隙；于所述间隙内设置粘接剂；于所述通孔内设置导热膏，烘烤所述导热膏获得导热柱，所述导热柱连接所述散热块，获得所述内嵌散热结构的电路板。本发明还提供一种内嵌散热结构的电路板。路板。路板。


技术研发人员：袁都
受保护的技术使用者：庆鼎精密电子（淮安）有限公司
技术研发日：2022.03.24
技术公布日：2023/10/7