一种内嵌AlN陶瓷绝缘散热模块的PCB板及制作方法与流程

本发明涉及pcb制造领域，尤其涉及一种内嵌aln陶瓷绝缘散热模块的pcb板及制作方法。
背景技术：
：aln是近年发展起来的新型材料，其具有耐高温、抗腐蚀、导热性好、热膨胀系数低等优点，同时也具有很高的抗热震性和电绝缘性，是集成电路基片材料和电子元件的封装材料，同时也是高温结构部件的候选材料之一。目前印刷电路板市场上，具有散热设计的pcb类型主要有铜基板、铝基板、陶瓷基板以及局部散热的埋铜块电路板。金属基板的金属耗量大成本高。陶瓷基板价格昂贵，机加工钻孔和成外形难度大，不能采用电路板行业常用的数控设备加工，需采用激光钻孔和切割。埋铜块可以实现将尺寸设计好的散热模块直接埋入板内，能很好地解决多层pcb板上大功率半导体局部散热的问题，但铜块具有导电性能，铜块上无法制作图形，若要求模块绝缘和制作图形，则需完全内埋在电路板中，同时电路板外表需使用到fr4材料，按此设计可满足绝缘和制作图形要求，但散热效果大打折扣，且占用电路板空间较多。因此，现有技术还有待于改进和发展。技术实现要素：鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种内嵌aln陶瓷绝缘散热模块的pcb板及制作方法，旨在解决现有的散热pcb板成本高、不方便制作图形等问题。本发明的技术方案如下：一种内嵌aln陶瓷绝缘散热模块的pcb板制作方法，其中，包括步骤：a、对fr4芯板和pp片进行开窗处理；b、将fr4芯板、pp片、fr4芯板按顺序进行预叠；c、将aln陶瓷块放入fr4芯板和pp片的开窗部位；d、按照钢板、铝片、阻胶离型膜、pcb板、阻胶离型膜、铝片、钢板顺序进行压合。所述的内嵌aln陶瓷绝缘散热模块的pcb板制作方法，其中，fr4芯板和pp片的开窗部位尺寸比aln陶瓷块单边大25~300μm。所述的内嵌aln陶瓷绝缘散热模块的pcb板制作方法，其中，所述步骤d之后还包括：e、将压合后的pcb板进行钻孔和沉铜处理。所述的内嵌aln陶瓷绝缘散热模块的pcb板制作方法，其中，所述步骤e之后还包括：f、将pcb板经贴膜、曝光、显影、蚀刻处理制作出l1和l4层图形。所述的内嵌aln陶瓷绝缘散热模块的pcb板制作方法，其中，所述步骤f之后还包括：g、将pcb板浸泡到除钛药水中。所述的内嵌aln陶瓷绝缘散热模块的pcb板制作方法，其中，所述步骤g中，通过浸泡处理，除去aln陶瓷块底部的100~200nm厚的钛层。所述的内嵌aln陶瓷绝缘散热模块的pcb板制作方法，其中，所述步骤g之后还包括：h、将pcb板依次进行防焊、文字、表面处理、成型处理，形成最终pcb板成品。所述的内嵌aln陶瓷绝缘散热模块的pcb板制作方法，其中，所述aln陶瓷块与fr4芯板等厚。所述的内嵌aln陶瓷绝缘散热模块的pcb板制作方法，其中，所述步骤a之前还包括：利用x-ray机在fr4芯板及pp片上钻出开窗用的定位孔。一种pcb板，其中，采用如上任一项所述的pcb板制作方法制成。有益效果：本发明解决了现有埋铜技术中，表面不可制作图形的技术问题；同时降低了具有散热功能的pcb板的制作成本。附图说明图1为本发明一种内嵌aln陶瓷绝缘散热模块的pcb板制作方法较佳实施例的流程图。图2为本发明中的开窗部位结构示意图。图3为本发明中的aln陶瓷块的结构示意图。图4为本发明中的预叠结构示意图。图5为本发明中的压合结构示意图。具体实施方式本发明提供一种内嵌aln陶瓷绝缘散热模块的pcb板及制作方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。请参阅图1，图1为本发明一种内嵌aln陶瓷绝缘散热模块的pcb板制作方法较佳实施例的流程图，如图所示，其包括步骤：s1、对fr4芯板和pp片进行开窗处理；s2、将fr4芯板、pp片、fr4芯板按顺序进行预叠；s3、将aln陶瓷块放入fr4芯板和pp片的开窗部位；s4、按照钢板、铝片、阻胶离型膜、pcb板、阻胶离型膜、铝片、钢板顺序进行压合。本发明中，在pcb板中内嵌aln陶瓷块（即aln陶瓷绝缘散热模块），这样pcb板便具备了散热功能，同时aln陶瓷块表面具有绝缘效果，可制作金属图形，所以占用pcb板空间少，适合高功率小尺寸的局部传热应用。本发明的pcb板加工制作简单，减低了制作成本，且可在aln陶瓷块表面上制作图形，占用pcb空间小。具体来说，在步骤s1中，先对fr4芯板和pp片进行开窗处理。其中开窗处理是指在fr4芯板和pp片上制作出开窗部位，以便嵌入aln陶瓷块。并且fr4芯板和pp片的开窗部位需要对应，以便将aln陶瓷块正确安装到开窗部位。进一步，如图2所示，fr4芯板和pp片的开窗部位1尺寸比aln陶瓷块30单边大25~300μm，也就是说，以宽度为例，fr4芯板和pp片的开窗部位1的宽度比aln陶瓷块30的宽度大50~600μm，从而使aln陶瓷块30具有足够的嵌入空间。为确保内嵌aln陶瓷块30与fr4芯板的结合可靠性，fr4芯板和pp片开窗部位1的四个角优选设置成圆弧状，r角为0.8mm。进一步，所述aln陶瓷块30与fr4芯板等厚。也就是说，所述aln陶瓷块30与fr4芯板的厚度相同。另外，所述aln陶瓷块30与fr4芯板其两面的铜层与fr4芯板两面的铜层厚度相同。这样在后续进行图形制作等处理过程中，就能保持一致性。所述的aln陶瓷块30，其结构如图3所示，其依次包括：铜层12、钛层11、氮化铝层10、钛层11、铜层12。也就是说，aln陶瓷块30的两面为铜层12，且厚度相同，其中心部分为氮化铝层10。其中，所述aln陶瓷块30优选为dpc型陶瓷块，所述dpc（直接镀铜）型陶瓷块，其适合于本发明中的pcb板的散热场景，具有散热性能好，制作成本低等优点。而fr4芯板（双面）其结构则依次包括：第一铜层、pp、第二铜层，其中的第一铜层和第二铜层厚度相同，且与aln陶瓷块30的两面铜层厚度对应相同。所述fr4芯板具有高tg（玻璃化温度），具体地，tg≥170℃，其具有足够的稳定性。所述的fr4芯板其可先进行内层图形制作，即将上述fr4芯板按照设计参数，经涂膜、曝光、显影、蚀刻等流程制作出l2、l3层图形。内层图形制作过程中要保护好l1、l4层铜层，避免蚀刻时l1、l4层铜层被蚀刻。本发明中的pp片是指含胶量大于68%的pp片；其可以有效结合两块fr4芯板，粘合力强。进一步，所述步骤s1之前还包括：利用x-ray机在fr4芯板及pp片上钻出开窗用的定位孔。利用所述定位孔可以对fr4芯板及pp片进行定位，从而方便进行后续的压合，避免在压合过程中，各层定位不准。在所述步骤s2中，如图4所示，将fr4芯板20、pp片、fr4芯板20按顺序进行预叠。本发明中，不采用常规的铜箔+pp叠层法，而是采用两张fr4芯板结合pp片进行叠合。这是因为采用常规叠层法（铜箔、pp、fr4芯板、pp、铜箔），需要对铜箔开窗，而铜箔非常薄（厚度仅为12~35μm），在开窗的过程很容易造成铜箔折皱，且在压合过程中铜箔也容易滑动造成偏位。而采用本发明的芯板叠层法（fr4芯板+pp片+fr4芯板）可以解决上述问题。在所述步骤s3中，由于之前在fr4芯板和pp片上已经进行开窗处理，所以本步骤可将aln陶瓷块30嵌入到fr4芯板和pp片的开窗部位。在所述步骤s4中，如图5所示，按照钢板33、铝片32、阻胶离型膜31、pcb板34、阻胶离型膜31、铝片32、钢板33的顺序进行压合。其中的pcb板34即指步骤s3中嵌入了aln陶瓷块30的fr4芯板和pp片的组合结构。其中的阻胶离型膜31是指耐高温的树脂阻挡离型膜，可用于阻挡树脂溢出，避免污染板面。另外，在压合之后，还优选用800~1200目（例如1000目）的砂纸对pcb板进行打磨，以打磨掉aln陶瓷块与fr4板结合处多余溢流出的胶。进一步，所述步骤s4之后还包括：s5、将压合后的pcb板进行钻孔和沉铜处理。进一步，所述步骤s5之后还包括：s6、将pcb板经贴膜、曝光、显影、蚀刻处理制作出l1和l4层图形。即，在步骤s6中，是进行外层图形制作，具体是将上述pcb板按照设计参数，经贴膜、曝光、显影、蚀刻等流程制作出l1、l4层图形。进一步，所述步骤s6之后还包括：s7、将pcb板浸泡到除钛药水中。本步骤将pcb板浸泡到除钛药水中，其是为了除去aln陶瓷块底部的钛层。优选的，所述步骤s7中，通过浸泡处理，除去aln陶瓷块底部（即上下两面）的100~200nm厚的钛层，以避免其残留导致短路。本发明中的浸泡时间优选保持在5~20s之间，从而除去aln陶瓷块100～200nm钛层，避免因钛金属的残留导致短路。所述除钛药水是指选择性的蚀刻钛、抑制铜的蚀刻速率的化学研磨液，其主要成分为过氧化氢和无机酸的混合物。具体的，按质量百分比计，所述除钛药水含有：10~19%双氧水、4~25%酸性氟化铵（氟化氢铵和二氟化铵）、10%以下硫酸，剩余部分为水。进一步，所述步骤s7之后还包括：s8、将pcb板依次进行防焊、文字、表面处理、成型处理，形成最终pcb板成品。下面通过一具体实施例来对本发明的方法进行详细说明。步骤1：开料：选用一种高tg(tg≥170℃)的双面fr4芯板、pp片，按照设计尺寸切割；选用一种dpc型aln陶瓷块，陶瓷块的厚度与fr4芯板厚度一致，陶瓷块的铜厚与fr4芯板铜厚一致，尺寸7mm×7mm。步骤2：内层图形制作：将上述fr4芯板按照设计参数，经涂膜、曝光、显影、蚀刻等流程制作出l2、l3层图形。内层图形制作过程中需保护好l1、l4层铜层，避免蚀刻时l1、l4层铜层被蚀刻。步骤3：x-ray钻靶：利用x-ray机钻出fr-4芯板及pp片开窗用的定位孔。步骤4：fr4芯板及pp片开窗：将上述fr4芯板及pp片利用锣机锣出需要嵌入aln陶瓷块的外形。fr4芯板和pp片设计开窗尺寸比内埋的aln陶瓷块单边大75μm。为确保内嵌aln陶瓷块与fr4芯板的结合可靠性，fr4芯板和pp片开窗的四个角设计成弧状，r角为0.8mm。步骤5：压合：将上述fr4芯板按照fr4芯板、pp片、fr4芯板顺序预叠，再将aln陶瓷块放入fr4芯板及pp片开窗部位。预叠后，再按照钢板、铝片、阻胶离型膜、pcb板、阻胶离型膜、铝片、钢板顺序放入压机进行压合。压合后用1000目的砂纸打磨掉aln陶瓷块与fr4板结合处多余溢流出的胶。为使流胶更充分，保证开窗缝隙填满，压合的压力比常规压力大30psi。压合的参数如下表一所示：表一段序123456温度(℃)140160180200200160时间(min)1010101013510压力(psi)1001503803803802000具体的压合程式如下：第一段：从常温升至140℃，升温时间10min，压力从常压升至100psi；第二段：从140℃升至160℃，升温时间10min，压力从100psi升至150psi；第三段：从160℃升至180℃，升温时间10min，压力从150psi升至380psi；第四段：从180℃升至200℃，升温时间10min，压力380psi；第五段：200℃恒温保持135min，压力380psi；第六段：从200℃降至160℃，降温时间10min，压力从380psi降至200psi。步骤6：将上述压合后的pcb板按照设计参数经钻孔、沉铜处理。步骤7：外层图形制作：上述pcb板按照设计参数，经贴膜、曝光、显影、蚀刻等流程制作出l1、l4层图形。蚀刻后，将pcb板浸泡到除钛药水中，浸泡时间保持10s，除去aln陶瓷块底部150nm的钛层，避免因钛金属的残留导致短路。步骤8：将上述pcb板经防焊、文字、表面处理、成型，形成最终pcb板成品。本发明还提供一种pcb板，其采用如上所述的pcb板制作方法制成。综上所述，本发明解决了现有埋铜技术中，表面不可制作图形的技术问题；同时降低了具有散热功能的pcb板的制作成本。应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。当前第1页12