三维电路板及其制备方法与流程

1.本发明涉及电路板领域，尤其涉及一种三维电路板及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，电子产品被广泛应用在日常工作和生活中，小型化、多功能化及高性能化的需求越来越高。电路板作为电子产品的主要部件，其占据了电子产品的较大空间，因此电路板的体积在很大程度上影响了电子产品的体积。现有电路板的安装面通常位于其正面或背面，如此使得电路板较难实现小型化；且有些产品需要将电子元件安装在电路板的侧面甚至內埋，然而该类电路板不能满足该需求。


技术实现要素：

3.有鉴于此，有必要提供一种能够解决上述问题的三维电路板及其制备方法。
4.本发明一实施方式提供一种三维电路板，包括第二线路板、第二绝缘层、第一线路板、第一绝缘层和导电层。所述第二绝缘层、所述第一线路板和所述第一绝缘层依次堆叠设置在所述第二线路板的一侧。所述第一线路板开设有第一通孔，所述第一绝缘层填充于所述第一通孔中并与所述第二绝缘层相连接。所述第一绝缘层对应所述第一通孔处开设有凹槽，所述凹槽延伸至所述第二绝缘层。所述导电层包括第一线路图案，所述第一线路图案嵌设于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层至少一者中并从所述凹槽露出。
5.进一步地，所述凹槽包括底壁和环绕所述底壁设置的侧壁，所述第一线路图案位于所述底壁和所述侧壁上。
6.进一步地，所述导电层还包括第二线路图案，所述第二线路图案嵌设于所述第一绝缘层中并从所述第一绝缘层背离所述第一线路板的一侧露出。
7.进一步地，所述三维电路板还包括电子元件，所述电子元件设置于所述导电层上并嵌入所述第一绝缘层和所述第二绝缘层至少一者中。
8.进一步地，所述三维电路板还包括屏蔽层，所述屏蔽层设置于所述凹槽的至少一个侧壁上。
9.本发明一实施方式提供一种三维电路板的制备方法，包括：提供一模具，所述模具包括板体部和凸伸形成于所述板体部一侧的凸伸部；在所述模具上形成导电层，所述导电层包括位于所述凸伸部上的第一线路图案和位于所述板体部上的第二线路图案；提供第一线路板、第二线路板、第一绝缘层及第二绝缘层，其中所述第一线路板上开设有与所述凸伸部相对应的第一通孔，所述第一绝缘层上开设有与所述凸伸部相对应的第二通孔；将所述第二绝缘层、所述第一线路板、所述第一绝缘层和所述模具依次堆叠在所述第二线路板的一侧并进行压合，堆叠时，所述凸伸部依次穿过所述第二通孔和所述第一通孔并与所述第二绝缘层相抵接，压合后，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层相连接并共同覆盖所述模具的一侧，所述第一线路图案嵌设于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层至少一者中，所述第二线路图案嵌设于所述第一绝缘层中；去除所述模具，使所述第一线路图案从去除所述凸
伸部后形成的凹槽中露出，并使所述第二线路图案从所述第一绝缘层背离所述第一线路板的一侧露出，从而制得所述三维电路板。
10.进一步地，在所述模具上形成导电层之前还包括以下步骤：在所述模具上形成金属层，所述导电层形成于所述金属层上。
11.进一步地，在所述模具上形成金属层之前还包括以下步骤：在所述模具上形成离型层，所述金属层覆盖所述离型层背离所述模具的一侧。
12.进一步地，所述凹槽包括底壁和环绕所述底壁设置的侧壁，所述第一线路图案位于所述底壁和所述侧壁上。
13.进一步地，在所述模具上形成导电层之后还包括以下步骤：在所述导电层上装设电子元件，压合后，所述电子元件嵌入所述第一绝缘层和所述第二绝缘层至少一者中。
14.进一步地，在所述模具上形成导电层包括以下步骤：在所述凸伸部的至少一个侧面上形成屏蔽层，压合后，所述屏蔽层位于所述凹槽的至少一个侧壁上。
15.本发明实施方式提供的三维电路板及其制备方法中，将所述导电层形成在所述模具上，在进行压合后，直接将形成的导电层压合到所述第一绝缘层和所述第二绝缘层上制得所述三维电路板，简化了制备工艺。另外，第一线路图案形成在凹槽的侧壁和底壁上，使第一线路图案内埋于三维电路板中，有利于尺寸小型化；且电子元件可直接安装于凹槽的侧壁和底壁上，满足电子元件三维安装需求。
附图说明
16.图1是本发明一实施方式提供的模具的结构示意图。
17.图2是在图1所示的模具上形成导电层后的结构示意图。
18.图3是本发明一实施方式提供的第一线路板、第二线路板、第一绝缘层和第二绝缘层结构示意图。
19.图4是将图2所示结构和图3所示的结构压合在一起后的结构示意图。
20.图5是将图4所示结构中的模具去除后的结构示意图。
21.图6是在图5所示的结构上形成防焊层后的结构示意图。
22.图7是本发明另一实施方式提供的形成有屏蔽层和电子元件的模具。
23.图8是本发明另一实施方式提供的三维电路板的结构示意图。
24.主要元件符号说明
25.模具
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10
26.板体部
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11
27.凸伸部
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13
28.第一表面
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111
29.第二表面
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113
30.侧面
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131
31.顶面
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133
32.离型层
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12
33.金属层
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14
34.导电层
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20、34、42
35.第一线路图案
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22
36.第二线路图案
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24
37.第一线路板
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30
38.第二线路板
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40
39.第一绝缘层
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50
40.第二绝缘层
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60
41.第一通孔
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31
42.第二通孔
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52
43.绝缘层
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36、44
44.凹槽
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53
45.底壁
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533
46.侧壁
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531
47.三维电路板
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100
48.防焊层
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70
49.电子元件
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90
50.屏蔽层
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80
51.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
52.下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
53.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技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在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，不是旨在于限制本技术。
54.本发明一实施方式提供一种三维电路板的制备方法，其包括以下步骤：
55.s1，提供一模具，所述模具包括板体部和凸伸形成于所述板体部一侧的凸伸部；
56.s2，在所述模具上形成导电层，所述导电层包括位于所述凸伸部上的第一线路图案和位于所述板体部上的第二线路图案；
57.s3，提供第一线路板、第二线路板、第一绝缘层及第二绝缘层，其中所述第一线路板上开设有与所述凸伸部相对应的第一通孔，所述第一绝缘层上开设有与所述凸伸部相对应的第二通孔；
58.s4，将所述第二绝缘层、所述第一线路板、所述第一绝缘层和所述模具依次堆叠在所述第二线路板的一侧并进行压合，堆叠时，所述凸伸部依次穿过所述第二通孔和所述第一通孔并与所述第二绝缘层相抵接，压合后，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层相连接并共同覆盖所述模具的一侧，所述第一线路图案嵌设于所述第一绝缘层和所述第二绝缘层至少一者中，所述第二线路图案嵌设于所述第一绝缘层中；
59.s5，去除所述模具，使所述第一线路图案从去除所述凸伸部后形成的凹槽中露出，
并使所述第二线路图案从所述第一绝缘层背离所述第一线路板的一侧露出，从而制得所述三维电路板。
60.请参阅图1，在步骤s1中，提供一模具10，所述模具10包括板体部11和凸伸形成于所述板体部11一侧的凸伸部13。
61.所述板体部11包括相对设置的第一表面111和第二表面113，所述凸伸部13从所述第二表面113上凸伸形成。所述凸伸部13包括与所述第二表面113相连接的侧面131以及背离所述第二表面113设置的顶面133。
62.所述模具10的材质为合金，所述合金选自不锈钢、铝合金、铜合金、锌合金、镁合金中的一种或多种。
63.进一步地，在步骤s1之后还包括以下步骤：在所述模具10上依次形成离型层12和金属层14。所述离型层12具有弹性，其可在后续模具10和线路板进行压合时保护线路板；且其有助于后续去除模具10。所述金属层14可用于后续导电层的形成。所述离型层12和所述金属层14可通过贴附或涂布方式形成在所述模具10上。所述离型层12完全覆盖所述板体部11的第二表面113和所述凸伸部13的顶面133和侧面131。所述金属层14完全覆盖所述离型层12背离所述模具10的一侧。
64.请参阅图2，在步骤s2中，在所述模具10上形成导电层20，所述导电层20包括位于所述凸伸部13上的第一线路图案22和位于所述板体部11上的第二线路图案24。
65.本实施方式中，所述板体部11上形成有多个第二线路图案24，所述多个第二线路图案24间隔分布于所述第二表面113上；所述凸伸部13上形成有多个第一线路图案22，所述多个第一线路图案22间隔分布于所述侧面131和所述顶面133上。
66.所述导电层20的材质为铜，其可采用常规技术中的曝光显影、镀铜、脱膜等工艺制成。
67.本实施方式中，所述导电层20形成于所述金属层14上。
68.请参阅图3，在步骤s3中，提供第一线路板30、第二线路板40、第一绝缘层50和第二绝缘层60，所述第一线路板30上开设有与所述凸伸部13相对应的第一通孔31，所述第一绝缘层50上开设有与所述凸伸部13相对应的第二通孔52。
69.所述第一线路板30可为单层板结构或多层板结构，且其可为软板、硬板或软硬结合板。本实施方式中，所述第一线路板30为硬板，其包括两个导电层34和夹设于所述两个导电层34之间的绝缘层36。所述绝缘层36的材质为包含玻璃纤维和环氧树脂的预浸料(prepreg，pp)。可选的，所述第一线路板30中的导电层34和绝缘层36的层数可依据实际需求进行设置。
70.所述第一通孔31贯通所述绝缘层36和所述两个导电层34。所述第一通孔31和所述凸伸部13相对应，其可允许所述凸伸部13穿过。所述第一通孔31可采用冲压法形成。本实施方式中，所述第一通孔31的尺寸大于所述凸伸部13的尺寸。
71.所述第一线路板30还包括导电结构35，用于电连接两个导电层34。具体的，所述导电结构35贯通两个导电层34和所述绝缘层36，并电连接所述两个导电层34。
72.所述第二线路板40可为单层板结构或多层板结构，且其可为软板、硬板或软硬结合板。本实施方式中，所述第二线路板40为软板，其包括两个导电层42和夹设于所述两个导电层42之间的绝缘层44。所述绝缘层44的材质为聚酰亚胺(polyimide，pi)。可选的，所述第
二线路板40中的导电层42和绝缘层44的层数可依据实际需求进行设置。
73.所述第二通孔52可采用冲压法形成，其尺寸和所述凸伸部13的尺寸相配合。本实施方式中，所述第二通孔52的尺寸和所述凸伸部13的尺寸相同。
74.所述第一绝缘层50和所述第二绝缘层60的材质均可为包含玻璃纤维和环氧树脂的预浸料(prepreg，pp)、聚酰亚胺(polyimide，pi)、聚对苯二甲酸乙二醇脂(polyethyleneterephthalate，pet)以及聚萘二甲酸乙二醇脂(polyethylenenaphthalate，pen)中的一种。所述第一绝缘层50的材质和所述第二绝缘层60的材质可以相同也可以不相同。本实施方式中，所述第一绝缘层50的材质和所述第二绝缘层60的材质均为pp。
75.请参阅图4，在步骤s4中，将所述第二绝缘层60、所述第一线路板30、所述第一绝缘层50和所述模具10依次堆叠在所述第二线路板40的一侧并进行压合，堆叠时，所述凸伸部13依次穿过所述第二通孔52和所述第一通孔31并与所述第二绝缘层60相抵接，压合后，所述第一绝缘层50与所述第二绝缘层60相连接并共同覆盖所述模具10的一侧，所述第一线路图案22嵌设于所述第一绝缘层50和所述第二绝缘层60至少一者中，所述第二线路图案24嵌设于所述第一绝缘层50中。
76.具体的，堆叠时，所述第二绝缘层60覆盖所述第二线路板40的一个导电层42背离所述绝缘层44的一侧，所述第一线路板30的一个导电层34覆盖所述第二绝缘层60背离所述第二线路板40的一侧，所述第一绝缘层50覆盖所述第一线路板30的另一个导电层34背离所述绝缘层36的一侧，所述模具10覆盖所述第一绝缘层50背离所述第一线路板30的一侧。其中，所述凸伸部13收容于所述第二通孔52和所述第一通孔31中，设置于所述侧面131上的第一线路图案22位于所述第一通孔31和所述第二通孔52的侧壁和所述侧面131之间，设置于所述顶面133上的第一线路图案22位于所述第二绝缘层60和所述顶面133之间；所述第二线路图案24位于所述板体部11和所述第一绝缘层50之间。
77.本实施方式中，采用热压方式进行压合。压合时，所述第一绝缘层50和所述第二绝缘层60发生熔融，位于所述板体部11上的第二线路图案24直接嵌入熔融的第一绝缘层50中，位于所述凸伸部13的顶面133上的第一线路图案22直接嵌入熔融的第二绝缘层60中；且熔融的部分第一绝缘层50填入所述第一通孔31中，与所述第二绝缘层60相连接，并填充所述第一通孔31的侧壁和所述凸伸部13之间的缝隙，使位于所述凸伸部13的侧面131上的第一线路图案22嵌入所述第一绝缘层50中。
78.压合后，所述第一绝缘层50和所述第二绝缘层60相连接并共同覆盖所述模具10设有所述凸伸部13的一侧。所述第一绝缘层50包括位于所述第一线路板30上的第一部分(图未示)和填充于所述第二通孔52中并与所述第二绝缘层60相连接的第二部分(图未示)。所述第二线路图案24嵌设于所述第一部分中，位于所述侧面131上的第一线路图案22嵌设于所述第二部分中，位于所述顶面133上的第一线路图案22嵌设于所述第二绝缘层60中。
79.请参阅图4及图5，在步骤s5中，去除所述模具10，使所述第一线路图案22从去除所述凸伸部13后形成的凹槽53中露出，并使所述第二线路图案24从所述第一绝缘层50背离所述第一线路板30的一侧露出，从而制得三维电路板100。
80.去除所述模具10的凸伸部13后，形成由所述第一绝缘层50和所述第二绝缘层60围合形成的凹槽53。所述凹槽53对应所述第一通孔31设置。所述凹槽53包括底壁533和环绕所
述底壁533设置的侧壁531。所述侧壁531和所述凸伸部13的侧面131相对应，使得位于所述凸伸部13的侧面131上的第一线路图案22被压合形成在所述凹槽53的侧壁531上。所述底壁533和所述凸伸部13的顶面133相对应，使得位于所述凸伸部13的顶面133上的第一线路图案22被压合形成在所述凹槽53的底壁533上。本实施方式中，所述凹槽53的底壁533由所述第二绝缘层60构成，所述凹槽53的侧壁531由所述第二绝缘层60和所述第一绝缘层50共同构成。
81.去除所述模具10的板体部11后，所述第二线路图案24从所述第一绝缘层50背离所述第一线路板30的一侧露出。所述第一绝缘层50背离所述第一线路板30的一侧作为所述三维电路板100的正面或背面。
82.所述第一线路图案22和所述第二线路图案24均可用于安装电子元件，例如电阻、电容、电感等。
83.当电子元件装设于所述第一线路图案22上时，所述电子元件收容于所述凹槽53中，即所述电子元件被内埋于所述三维电路板100中，使得所述三维电路板100可实现小型化。另外，由于所述第一线路图案22可设置于所述凹槽53的侧壁531上，其可满足在电路板的侧面安装电子元件的需求。
84.当电子元件装设于所述第二线路图案24上时，所述电子元件位于所述三维电路板100的正面或背面，即所述第二线路图案24可满足在电路板的正面或背面安装电子元件的需求。
85.步骤s5具体包括以下步骤：撕除所述离型层12以去除所述模具10，去除所述金属层14以使所述第一线路图案22从所述凹槽53中露出，并使所述第二线路图案24从所述第一绝缘层50背离所述第一线路板30的一侧露出，从而制得所述三维电路板100。所述金属层14可采用蚀刻工艺去除。
86.请参阅图6，在去除所述模具10后，所述制备方法还包括以下步骤：在所述第一绝缘层50上形成防焊层70。所述防焊层70覆盖所述第一绝缘层50远离所述第一线路板30的一侧，所述第二线路图案24露出于所述防焊层70外(也可使用喷涂方式选择性覆盖所述凸伸部13的侧面131上的第一线路图案22)。所述防焊层70可选用绝缘油墨，其可通过印刷、喷涂的方式形成。
87.请参阅图7，在一些实施方式中，在步骤s2中形成导电层20时还可以在所述模具10上形成屏蔽层80。所述屏蔽层80由金属制成，用于屏蔽外部干扰电磁信号。本实施方式中，所述屏蔽层80位于所述凸伸部13的至少一个侧面131上，所述多个第一线路图案22位于所述凸伸部13的另一个侧面131和顶面133上。可以理解的是，所述屏蔽层80可完全或部分覆盖所述凸伸部13的侧面131。本实施方式中，所述屏蔽层80完全覆盖所述凸伸部13的侧面131。
88.请参阅图7，在步骤s2之后，还包括以下步骤：在所述导电层20上装设电子元件90。所述电子元件90可以通过表面组装技术装设于所述导电层20上。所述电子元件90可以为电容、电阻、电感等。本实施方式中，部分电子元件90装设于所述第一线路图案22上，部分电子元件90装设于所述第二线路图案24上。
89.请参阅图8，压合后，所述屏蔽层80被压合于所述凹槽53的至少一个侧壁531上，位于所述凸伸部13的另一个侧面131上的第一线路图案22被压合于所述凹槽53的另一个侧壁
531上。本实施方式中，所述屏蔽层80完全覆盖所述凹槽53的至少一个侧壁531。
90.请参阅图8，压合后，所述电子元件90嵌设于所述第一绝缘层50和所述第二绝缘层60至少一者中。本实施方式中，压合后，装设于所述第二线路图案24上的电子元件90完全嵌入所述第一绝缘层50中，装设于所述第一线路图案22上的电子元件完全嵌入所述第二绝缘层60中。
91.本发明实施方式提供的三维电路板100的制备方法，将所述导电层20形成在所述模具10上，在进行压合后，直接将形成的导电层20压合到所述第一绝缘层50和所述第二绝缘层60上制得所述三维电路板100，简化了制备工艺。另外，第一线路图案22形成在凹槽53的侧壁531和底壁533上，使第一线路图案22内埋于三维电路板100中，有利于尺寸小型化；且电子元件可直接安装于凹槽53的侧壁531和底壁533上，满足电子元件三维安装需求。
92.请参阅图6，本发明一实施方式提供一种三维电路板100，其包括第二线路板40、第二绝缘层60、第一线路板30、第一绝缘层50和导电层20，所述第二绝缘层60、所述第一线路板30和所述第一绝缘层50依次堆叠设置在所述第二线路板40的一侧，所述第一线路板30开设有第一通孔31，所述第一绝缘层50填充于所述第一通孔31中并与所述第二绝缘层60相连接，所述第一绝缘层50对应所述第一通孔31处开设有凹槽53，所述凹槽53延伸至所述第二绝缘层60，所述导电层20包括第一线路图案22，所述第一线路图案22嵌设于所述第一绝缘层50和所述第二绝缘层60至少一者中并从所述凹槽53露出。
93.所述凹槽53包括底壁533和环绕所述底壁533设置的侧壁531，本实施方式中，所述凹槽53的底壁533由所述第二绝缘层60构成，所述凹槽53的侧壁531由所述第二绝缘层60和所述第一绝缘层50共同构成。所述第一线路图案22位于所述底壁533和所述侧壁531至少一者上。本实施方式中，所述第一线路图案22为多个，多个第一线路图案22间隔分布于所述凹槽53的底壁533和侧壁531上。
94.当电子元件(例如电阻、电容、电感等)装设于所述第一线路图案22上时，所述电子元件收容于所述凹槽53中，即所述电子元件被内埋于所述三维电路板100中，使得所述三维电路板100可实现小型化。另外，由于所述第一线路图案22可设置于所述凹槽53的侧壁531上，其可满足在电路板的侧面安装电子元件的需求。
95.所述导电层20还包括第二线路图案24。所述第二线路图案24嵌设于所述第一绝缘层50中并从所述第一绝缘层50背离所述第一线路板30的一侧露出。本实施方式中，所述第二线路图案24为多个，多个第二线路图案24间隔分布在所述第一绝缘层50背离所述第一线路板30的一侧。所述第一绝缘层50背离所述第一线路板30的一侧作为所述三维电路板100的正面或背面，所述第二线路图案24可满足在电路板的正面或背面安装电子元件的需求。
96.所述第一线路板30可为单层板结构或多层板结构，且其可为软板、硬板或软硬结合板。本实施方式中，所述第一线路板30为硬板，其包括两个导电层34和夹设于所述两个导电层34之间的绝缘层36。所述绝缘层36的材质为包含玻璃纤维和环氧树脂的预浸料(prepreg，pp)。可选的，所述第一线路板30中的导电层34和绝缘层36的层数可依据实际需求进行设置。所述第一通孔31贯通所述绝缘层36和所述两个导电层34。
97.所述第一线路板30还包括导电结构35，用于电连接两个导电层34。具体的，所述导电结构35贯通两个导电层34和所述绝缘层36，并电连接所述两个导电层34。
98.所述第二线路板40可为单层板结构或多层板结构，且其可为软板、硬板或软硬结
合板。本实施方式中，所述第二线路板40为软板，其包括两个导电层42和夹设于所述两个导电层42之间的绝缘层44。所述绝缘层44的材质为聚酰亚胺(polyimide，pi)。可选的，所述第二线路板40中的导电层42和绝缘层44的层数可依据实际需求进行设置。
99.所述第一绝缘层50夹设于所述导电层20和所述第一线路板30的一个导电层34之间。所述第二绝缘层60夹设于所述第一线路板30的另一个导电层34和所述第二线路板40的一个导电层42之间。
100.所述第一绝缘层50和所述第二绝缘层60的材质均可为包含玻璃纤维和环氧树脂的预浸料(prepreg，pp)、聚酰亚胺(polyimide，pi)、聚对苯二甲酸乙二醇脂(polyethylene terephthalate，pet)以及聚萘二甲酸乙二醇脂(polyethylene naphthalate，pen)中的一种。所述第一绝缘层50的材质和所述第二绝缘层60的材质可以相同也可以不相同。本实施方式中，所述第一绝缘层50的材质和所述第二绝缘层60的材质均为pp。
101.所述三维电路板100还包括防焊层70。所述防焊层70覆盖所述第一绝缘层50远离所述第一线路板30的一侧，所述第二线路图案24露出于所述防焊层70外。所述防焊层70可选用绝缘油墨，其可通过印刷的方式形成。
102.请参阅图8，在一些实施方式中，所述三维电路板100还包括屏蔽层80和电子元件90。所述屏蔽层80设置于所述凹槽53的至少一个侧壁531上。本实施方式中，所述屏蔽层80完全覆盖所述凹槽53的至少一个侧壁531。所述屏蔽层80由金属制成，用于屏蔽外部干扰电磁信号。
103.所述电子元件90设置于所述导电层20上并完全嵌入所述第一绝缘层50和所述第二绝缘层60至少一者中。所述电子元件90可以通过表面组装技术装设于所述导电层20上。所述电子元件90可以为电容、电阻、电感等。本实施方式中，部分电子元件90装设于所述第二线路图案24上，并嵌入所述第一绝缘层50中；部分电子元件90装设所述第一线路图案22上，并嵌入所述第二绝缘层60中。
104.以上所揭露的仅为本发明较佳实施方式而已，当然不能以此来限定本发明，因此依本发明所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。