专利名称：印刷电路板组件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种印刷电路板组件及其制造方法。
技术背景印刷电路板组件已经大量应用在通讯系统、个人消费类电子以及汽车、医疗、军工、航空航天等领域。按照功能可分为Heat-sink板、射频板、背板 (母板)、卡板(子板)等。按照结构又可分为单/双面板、多层板等。Heat-sink板一般包含至少一块电路板和一块金属基板。二者的结合方式 一般有锡膏焊接方式、不流胶半固化片方式、导热粘结片方式，铆钉、螺 丝等机械连接方式等。锡膏焊接方式因有助焊剂的存在，界面处易产生焊接 空洞。不流胶半固化片的导热性不好，而导热粘结片的成本很高。铆钉、螺 丝等机械连接方式技术复杂，目前仅应用于军工产品，无法在普通产品上广 泛应用。多层印制板是由多层内层板组成，可以理解为很多个单/双面板粘叠 在一起，目前业界一般的做法是采用钻通孔工艺，虽然简单成熟，但是以降 低了板的器件密度为代价，也就是使板的尺寸变大了。母板与子板的连接一 般采用连接器，由于是采用垂直式连接，使整体的空间占用很大。射频多层 印制板一般采用多张内层板之间用粘结片的结构，这样会因为粘结片与芯板 之间的Dk及Df不一致而造成的信号干扰。最新的方法是采用一种载有大量导电颗粒，尤其是银颗粒的导电粘合剂 将第二印刷电路板与第一印刷电路板粘结在一起，并建立两者之间的一电路 径。该种方式制造的印刷电路板组件起初确实具有较低的体电阻，但是在高 温、高湿的环境下，其中的导电粘合剂容易腐蚀，尤其是在第一印刷电路板 是铝质，而导电粘合剂中含有银粒子时，这个问题尤为麻烦。因导电粘合剂 和第一印刷电路板之间的界面处易产生腐蚀，最终引发印刷电路板组件的电性能和机械性能不稳定
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种印刷电路板组件及其制造方法。 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案印刷电路板组件，包括第一印刷电路板和第二印刷电路板，所述第一印 刷电路板和第二印刷电路板的一面均具有金属连接部；所述第一印刷电路板 和第二印刷电路板叠合，且两者的金属连接部紧贴，两者的金属连接部通过 在真空环境下以无需焊剂的焊接方法直接结合成一体。印刷电路板组件的制造方法，包括下列步骤51、 提供一块第二印刷电路板，且所述第二印刷电路板的一面具有金属 连接部；52、 提供一块第一印刷电路板，且所述第一印刷电路板的一面具有金属 连接部；53、 将所述第二印刷电路板和第一印刷电路板叠合，并使两者的金属连 接部紧贴，然后在真空环境下使用无需焊剂的焊接方法使两者的金属连接部 结合成一体。本发明的有益效果是由于采用用无需焊剂的焊接方法，将第一印刷电路板和第二印刷电路板 直接结合在一起，因而避免了现有技术中焊剂对连接性能的影响；而且此种 结合方式可以保证在整个连接面上均可靠连接，因而也不会出现诸如现有技 术中简单机械连接所具有的问题。
图1是本发明具体实施方式
一印刷电路板组件的第一状态示意图； 图2是本发明具体实施方式
一印刷电路板组件的结构示意图； 图3是本发明具体实施方式
二印刷电路板组件的第一状态示意图； 图4是本发明具体实施方式
二印刷电路板组件的第二状态示意图； 图5是本发明具体实施方式
二印刷电路板组件的结构示意图； 图6是本发明具体实施方式
三印刷电路板组件的第一状态示意图； 图7是本发明具体实施方式
三印刷电路板组件的第二状态示意图； 图8是本发明具体实施方式
三印刷电路板组件的结示意图9是本发明具体实施方式
四印刷电路板组件的第一状态示意图； 图10是本发明具体实施方式
四印刷电路板组件的第二状态示意图； 图11是本发明具体实施方式
四印刷电路板组件的第三状态示意图； 图12是本发明具体实施方式
四印刷电路板组件的结构示意图； 图13是本发明具体实施方式
五印刷电路板组件的第一状态示意图； 图14是本发明具体实施方式
五印刷电路板组件的第二状态示意图； 图15是本发明具体实施方式
五印刷电路板组件的结构示意图； 图16是本发明具体实施方式
六印刷电路板组件的第一状态示意图； 图17是本发明具体实施方式
六印刷电路板组件的第二状态示意图； 图18是本发明具体实施方式
六印刷电路板组件的第三状态示意图； 图19是本发明具体实施方式
六印刷电路板组件的结构示意图； 图20是本发明具体实施方式
七印刷电路板组件的第一状态示意图； 图21是本发明具体实施方式
七印刷电路板组件的结构示意图； 图22是本发明具体实施方式
八印刷电路板组件的第一状态示意图； 图23是本发明具体实施方式
八印刷电路板组件的第二状态示意图； 图24是本发明具体实施方式
八印刷电路板组件的结构示意图；具体实施方式
实施例一本具体实施方式
如图1和图2所示，其主要特点是通过热压工艺将第二 印刷电路板和第一印刷电路板直接结合在一起。如图1所示，先按现有的工艺制作出第一印刷电路板和第二印刷电路板。 所述第一印刷电路板以绝缘介质2为基体，所述绝缘介质2为热固性材料或 者热塑性材料。在绝缘介质2的上表面具有功能焊盘及线条1，还具有焊盘5， 其下表面为导热面3。所述第二印刷电路板为包括散热金属基4的金属基板。 所述连接部即指第一印刷电路板下表面的导热面3和第二印刷线路板的上表 面。在保证两者金属连接部干净的情况下，将第一印刷电路板对应放置在第 二印刷电路板之上，并使两者的金属连接部紧贴，然后在真空环境下进行热 压。热压温度在150至700摄氏度之间，热压压力需要达到10PSI(Poundsper square inch磅每平方英寸)，约合69千帕。 一般来说压力越大越好，但是优选250 500PSI。经过大约20 120分钟之后，如图2所示，可以发现第一印 刷电路板上的导热面3已经和第二印刷电路板上的散热金属基4结合在一起 了。由于本具体实施方式
采用热压工艺将第二印刷电路板和第一印刷电路板 直接结合在一起，所制造出来的印刷电路板组件连接可靠，且连接性能不会 随时间而有较大的改变，因而工作可靠、质量上乘。 实施例二本具体实施方式
如图3至5所示，与实施例一的不同之处在于，在进行 热压之前，在保证第二印刷电路板和第一印刷电路板的金属连接部干净的情 况下，如图4所示，在两者的金属连接部上通过电镀、沉积等物理或者化学 的方法，形成一层金属介质层6。两者金属介质层6的材料成分可以相同也 可以不同，可以是单一金属，也可以是合金，但是一般需要保证其导电率需 大于l(T7 (^cm)"，且没有放射性。最后将第一印刷电路板对应放置在第二 印刷电路板之上，且使两者的金属介质层6紧贴，然后使用热压力焊、超声 波焊或者电磁焊等无需焊剂的焊接方法，使得两者的金属介质层6结合在一 起，形成如图5所示的结构。第二印刷电路板和第一印刷电路板之间通过一 层含有金属间化合物的金属介质层6结合在一起，从而保证了两者之间可靠 的电连接。实施例一采用相同金属融合，而PCB产品在业界一般采用铜作为 导通及信号传输的媒介，这对于压和的条件要求相对较高，进而对设备的要 求也相对较高；实施例二釆用了增加介质金属的方法，而该介质金属的熔点 可以选择相对较低的类型，如锡、铅等，同时，若采用两种不同的介质金属 时，可以根据合金相图提供的信息，选择更易于加工及合金可靠性更高的金 属组合，如锡+镍，银+镍等。实施例三本具体实施方式
如图6至8所示，与实施例一的不同之处在于，第二印 刷电路板不再是一块单纯的金属基板，而是一块与第一印刷电路板类似的印 刷电路板，其也以绝缘介质2为基底，至少在其一面设置有焊盘5，该焊盘5 即为连接部。制作时首先采用现有的工艺制作出第一印刷电路板和第二印刷 电路板。然后在保证两者焊盘5均干净的前提下，将第一印刷电路板对应放 置在第二印刷电路板之上，并使两者的焊盘5紧贴，然后在真空环境下进行 热压。热压的条件与实施例一相同，即可形成如图7所示的印刷电路板组件，
可以发现第一印刷电路板上的焊盘5已经和第二印刷电路板上的焊盘5结合 在一起了。最后如图8所示，在焊盘5周围的空隙内填充封胶7即成最终的 产品。该封胶与将元器件焊接到PCB上后再封胶的目的类似。当实施例三完 成金属融合后，由于采用了热固性绝缘介质，焊盘周围的空隙不会被填满， 为了保护融合在一起的焊盘，需要用封胶进行保护。 实施例四本具体实施方式
如图9至12所示，与实施例三的不同之处在于，在进行 热压之前，也如实施例二中那样，在两者的焊盘5上通过电镀、沉积等物理 或者化学的方法，形成一层金属介质层6，其结构如图10所示。然后通过热 压是两者的金属介质层6结合在一起，即形成如图11所示的结构。最后也要 填充封胶7，形成如图12所示的结构，即成最终的产品。实施例五本具体实施方式
如图13至15所示，与实施例三的不同之处在于，其不 是在热压之后再填充封胶，而是如图14所是，在热压之前将在需要融合的焊 盘的相应位置镂空的半固化状态的固化粘接片8夹在第二印刷电路板和第一 印刷电路板之间，然后进行热压，即形成如图15所示的结构。目前业界做普 通PCB的板材多是热固性材料(固化为不可逆反应，后期不会随温度的升高 而回到固化前状态)，取材方便，应用广泛，固化粘结片性能与第一印刷电路 板和第二印刷电路板相同；同时，增加固化粘结片之后，就解决了压和后封 胶的问题，因为半固化片在固化时，可以将所有的缝隙填满。所以本具体实 施方式中的绝缘介质2采用热固性材料。实施例六本具体实施方式
如图16至19所示，与实施例五的不同之处在于，在放 置半固化状态的固化粘接片8进行热压之前，还在第二印刷电路板和第一印 刷电路板的焊盘5表面，通过电镀、沉积等物理或者化学的方法，形成一层 金属介质层6，其结构如图17所示。然后如图18所示，夹上半固化状态的 固化粘接片8。最后进行热压，形成如图19所示结构的最终产品。本具体实 施方式中的绝缘介质2采用热固性材料。实施例七本具体实施方式
如图20、 21所示，与实施例三的不同之处在于，热压之 后没有填充封胶7。业界在做高频产品时，多用到热塑性材料，其特点就是 绝缘介质可以多次随温度的升高而变软，没有固化反应，在一定程度上有填 充缝隙的能力，所以本具体实施方式
中的绝缘介质2采用热塑性材料。 实施例八本具体实施方式
如图22至24所示，与实施例七的不同之处在于，在热 压之前，也在两者的焊盘5表面形成一层金属介质层6，然后再进行热压， 使两者的金属介质层6结合在一起。本具体实施方式
中的绝缘介质2采用热 塑性材料。需要补充说明的是，本文中所述的第一印刷电路板和第二印刷电路板不 但包括常见的普通电路板、IC载板，还包括埋入式电路板。其中的第一印刷 电路板和第二印刷电路板之一还可以是金属基板、被动元件、贴装器件等。 对于Heat-sink印制板而言，采用该发明方法，可以有效解决焊接空洞、不流 胶半固化片导热性不好；导热粘结片的成本很高；铆钉、螺丝等应用不广泛 等问题。对于多层板来说，很大程度上简化了任意层互联的技术。对于母板 与子板连接来说，增加印制板可靠性，减小所占的空间，同时直接降低了客 户的物料数量，对于降低管理成本及整体成本作用明显。对于射频印制板来 说，因为粘结片与芯板的介质常数(Dk)的不同，传统的印制板制作工艺会出 现影响电信号的干扰。本发明避免了该问题。对于被动买入原件来说，通过 面连接，让埋入真正的元器件一一而不是用PCB实现元器件的功能——得以 实现，同时避免为实现器件与板的连接而在器件上钻孔。而且本发明不仅限于由"第一印刷电路板"和"第二印刷电路板"结合在一 起形成的电路板组件，该技术也可用于将多张内层芯板压合成一个多层板， 同样可以在很大程度上提升电路板的密度，降低总层数，从而达到了降低成 本的目的。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明， 不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推 演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1、印刷电路板组件，包括第一印刷电路板和第二印刷电路板，所述第一印刷电路板和第二印刷电路板的一面均具有金属连接部，其特征在于所述第一印刷电路板和第二印刷电路板叠合，且两者的金属连接部紧贴，两者的金属连接部通过在真空环境下以无需焊剂的焊接方法直接结合成一体。
2、 如权利要求l所述的印刷电路板组件，其特征在于所述无需焊剂的 焊接方法为热压力焊或者超声波焊或者电磁焊。
3、 如权利要求1所述的印刷电路板组件，其特征在于所述印刷电路板 组件还包括金属介质层，所述金属介质层覆着在第一印刷电路板和第二印刷 电路板的金属连接部上；金属介质层为导电率大于l(T7 (Q.cm)"，且没有放 射性的单一金属或者合金；所述第一印刷电路板和第二印刷电路板结合后在 金属介质层内产生有一层金属间化合物。
4、 如权利要求l至3中任意一项所述的印刷电路板组件，其特征在于， 所述第一印刷电路板、第二印刷电路板之间的空隙内还填充有封胶或者固化 粘接片。
5、 如权利要求1至3中任意一项所述的印刷电路板组件，其特征在于， 所述第一印刷电路板、第二印刷电路板为普通电路板、载板，采用主动或者 被动式埋入技术形成的电路板中的任意一种。
6、 印刷电路板组件的制造方法，包括下列步骤51、 提供一块第二印刷电路板，且所述第二印刷电路板的一面具有金属 连接部；52、 提供一块第一印刷电路板，且所述第一印刷电路板的一面具有金属 连接部；53、 将所述第二印刷电路板和第一印刷电路板叠合，并使两者的金属连 接部紧贴，然后在真空环境下使用无需焊剂的焊接方法使两者的金属连接部 结合成一体。
7、 如权利要求6所述的印刷电路板组件的制造方法，其特征在于，所述 步骤Sl和S2内均包含形成介质层的步骤；所述形成介质层的步骤为采用化 学或者物理的方法在所述金属连接部上覆着一层金属介质层；所述金属介质 层为导电率需大于l(T7 (ohm cm) '1，且没有放射性的单一金属或者合金；所述 第一印刷电路板和第二印刷电路板结合后在金属介质层内产生有一层金属间 化合物。
8、 如权利要求6所述的印刷电路板组件的制造方法，其特征在于，所述 的热压，其热压温度为150摄氏度至700摄氏度，热压压力大于69千帕。
9、 如权利要求6至8中任意一项所述的印刷电路板组件的制造方法，其 特征在于，所述无需焊剂的焊接方法为热压力焊或者超声波焊或者电磁焊。
10、 如权利要求6至8中任意一项所述的印刷电路板组件的制造方法， 其特征在于，所述第一印刷电路板、第二印刷电路板为普通电路板、载板， 以及采用主动或者被动式埋入技术形成的电路板中的任意一种。
全文摘要
本发明涉及一种印刷电路板组件及其制造方法。该印刷电路板组件包括第一印刷电路板和第二印刷电路板，且第一印刷电路板和第二印刷电路板的一面均具有金属连接部；制造时，将第一印刷电路板和第二印刷电路板叠合，且使两者的金属连接部紧贴，最后在真空环境下通过无需焊剂的焊接方法，将第一印刷电路板和第二印刷电路板直接结合在一起。采用本发明技术方案的印刷电路板组件及其制造方法，由于采用无需焊剂的焊接方法，将第一印刷电路板和第二印刷电路板直接结合在一起，因而避免了现有技术中焊剂对连接性能的影响；而且此种结合方式可以保证在整个金属连接部上均可靠连接，因而也不会出现诸如现有技术中简单机械连接所具有的问题。
文档编号H05K3/36GK101400222SQ20081021708
公开日2009年4月1日 申请日期2008年10月20日 优先权日2008年10月20日
发明者刘德波, 孔令文 申请人:深圳市深南电路有限公司