本发明属于印制电路板生产技术领域，具体地说涉及一种嵌氮化铝的印制电路板基板及其制作方法。
背景技术：
随着集成技术和微电子封装技术的高速发展，电子元器件的总功率密度不断增长，而电子元器件和电子设备的物理尺寸却在逐渐趋于小型、微型化，电子元器件产生的热量迅速积累，导致集成器件附近的热流密度增加，形成高温环境，而温度过高使得电子元器件和设备的性能和使用寿命降低。用于为电子元器件提供固定、装配的机械支撑、实现电子元器件之间电气连接的印制电路板的散热性能对电子元器件的质量影响重大。
目前为提高印制电路板的散热效果，通常采用金属散热板与印制电路板结合的方法，绝大多数大功率混合集成电路的电路板材料一般为al2o3和beo陶瓷，但是al2o3基板的导热率低、热膨胀系数与si不太匹配；beo虽然具有优异的综合性能，但其具有较高的生产成本和剧毒的缺点限制了它的应用推广。因此从性能、成本和环保等因素考虑，二者已不能满足现代电子功率器件的发展和需求。
氮化铝(ain)是近年发展起来的新型材料，它耐高温，抗腐蚀，导热性好，热膨胀系数低,有很高的抗热震性，又有高的电绝缘性，因而成为很好的集成电路基片材料和电子元件的封装材料，fr4刚性基板嵌入氮化铝在行业属于起步阶段，这类产品大多用于大功率照明设备使用，例如车灯、投影灯，将逐步发展成高功率小尺寸散热的最佳选择方式。目前已有少数印制电路板生产商在印制电路板中增加氮化铝结构，但传统的氮化铝材料一般含钛，同时是利用人工手动操作将氮化铝嵌入fr4刚性基板中，生产效率低、存在品质隐患，另外需利用除钛药水进行除钛处理，除钛药水中含有氟化氢，对环境污染严重；还存在氮化铝与fr4厚度差异较大，导致氮化铝位置出现凹陷或者压裂的问题。
技术实现要素：
为此，本发明正是要解决上述技术问题，从而提出一种生产效率高、无污染、产品质量好的嵌氮化铝pcb基板及其制作方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明提供一种嵌氮化铝pcb基板，其包括刚性基板，所述刚性基板开设有容置槽，所述容置槽内设置有氮化铝块，所述氮化铝块的顶面和底面沿远离所述氮化铝块的方向顺次设置有导电层和镀铜层。
作为优选，所述导电层为黑孔液层或高分子导电聚合物层，厚度为0.3-0.8μm。
作为优选，所述镀铜层厚度为10-35μm。
作为优选，所述氮化铝块顶面与所述刚性基板顶面的高度差不大于20μm，所述氮化铝块与容置槽的侧壁间距为50-100μm。
本发明还提供一种制作所述嵌氮化铝pcb基板的方法，其包括如下步骤：
s1、提供氮化铝基板，将氮化铝基板做表面活化处理；
s2、在氧化铝基板表面依次制备导电层、镀铜层；
s3、将步骤s2处理后的氮化铝基板切割为预设尺寸的氮化铝块；
s4、制作刚性基板，首先在内层芯板、半固化片预设位置开容置槽，然后将内层芯板与半固化片按顺序预叠并铆合，得到半成品基板；
s5、将所述氮化铝块自动放置于容置槽内，进行压合，得到嵌氮化铝印制电路板。
作为优选，所述步骤s4后还包括在所述半成品基板底部贴覆并压合耐高温胶纸的步骤。
作为优选，所述步骤s3包括切割线制作和激光切割的步骤，首先根据预设切割形状和尺寸在氮化铝基板表面贴覆干膜，经曝光、显影处理后制得切割线，蚀刻去除切割线处的铜后沿所述切割线进行激光切割。
作为优选，所述切割线宽度为0.1-0.4mm；所述激光切割的过程中通n2或he。
作为优选，所述步骤s1中表面活化处理具体为：采用h2、n2的混合气体或h2、he的混合气体对氮化铝基板进行等离子活化处理，处理时间为15-30min。
作为优选，所述导电层是通过黑孔液或高分子导电聚合物制备于活化后的氮化铝基板表面；所述镀铜层通过电镀工艺制备。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的嵌氮化铝pcb基板，其包括刚性基板，所述刚性基板开设有容置槽，所述容置槽内设置有氮化铝块，所述氮化铝块的顶面和底面沿远离所述氮化铝块的方向顺次设置有导电层和镀铜层。由于氮化铝块具有高导热率、低介电常数、低介电损耗、优良的电绝缘性，显著提高了刚性基板的散热性能，该氮化铝基板不含钛，节省了除钛的步骤，缩短了基板的制作流程，同时也避免了因除钛药水造成的环境问题。氮化铝块表面还设置有导电层和镀铜层，其中导电层的作用是在绝缘的氮化铝表面沉积一层导电物以便通过电镀的方式在氮化铝表面制作镀铜层，镀铜层起到是在氮化铝块上制作图形的作用。
(2)本发明所述的嵌氮化铝pcb基板，所述氮化铝块顶面与所述刚性基板顶面的高度差不大于20μm，所述氮化铝块与容置槽的侧壁间距为50-100μm，氮化铝块与容置槽尺寸适中，防止了压合过程中因氮化铝块与基板表面高度差过大造成凹陷或压裂的问题，并且氮化铝块与容置槽侧壁之间的距离可以保证氮化铝块嵌入容易、位置正确，压合后流胶可填充到氮化铝与容置槽之间的空隙中。
(3)本发明所述的制作所述嵌氮化铝pcb基板的方法，首先通过活化处理使氮化铝表面适于沉积导电层和镀铜层，然后制备导电层和镀铜层，提升了氮化铝基板的性能，然后将氮化铝基板切割为尺寸适中的氮化铝块，蚀刻前制作切割线，并将切割线部分的铜层去除，防止了切割线处的铜残留在切割面、使氮化铝两面导通，激光切割精度和效率高。采用机械手自动抓取氮化铝块并放置于容置槽的方式进行氮化铝块嵌入加工，与常规手工取放操作相比，加工效率得到了显著提升，也避免了操作人员直接接触氮化铝块、污染氮化铝块，降低了品质隐患。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例所述的嵌氮化铝基板的截面示意图；
图2是本发明实施例所述的嵌氮化铝基板的俯视图；
图3本发明实施例所述的嵌氮化铝pcb基板的制作方法中氮化铝基板切割过程示意图；
图4是本发明实施例所述的嵌氮化铝pcb基板的制作方法中贴覆耐高温胶带示意图。
图中附图标记表示为：1-刚性基板；2-容置槽；3-氮化铝块；4-导电层；5-镀铜层；6-切割线；7-耐高温胶纸。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种嵌氮化铝pcb基板，如图1-2所示，所述嵌氮化铝pcb基板包括刚性基板1，所述刚性基板1为fr4板，所述刚性基板1上开设有容置槽2，所述容置槽2内设置有氮化铝块3，如图所示，所述氮化铝块3的底面贴合与容置槽2底面，氮化铝块3的顶面与所述刚性基板1的顶面高度差不大于20μm，为了便于组装氮化铝块3，氮化铝块3与容置槽2的内侧壁具有50μm的间距。
进一步地，所述氮化铝块3的顶面和底面均沿远离氮化铝块3的方向顺次设置有导电层4和镀铜层5，其中导电层4为黑孔液(石墨或炭黑涂料)涂覆在氮化铝块3表面形成的导电涂层，其厚度为0.3μm。所述镀铜层5为通过vcp电镀线制得的金属铜层，其厚度为10μm。
实施例2
本实施例提供一种嵌氮化铝pcb基板，如图1-2所示，所述嵌氮化铝pcb基板包括刚性基板1，所述刚性基板1为fr4板，所述刚性基板1上开设有容置槽2，所述容置槽2内设置有氮化铝块3，如图所示，所述氮化铝块3的底面贴合与容置槽2底面，氮化铝块3的顶面与所述刚性基板1的顶面高度差不大于20μm，为了便于组装氮化铝块3，氮化铝块3与容置槽2的内侧壁具有100μm的间距。
进一步地，所述氮化铝块3的顶面和底面均沿远离氮化铝块3的方向顺次设置有导电层4和镀铜层5，其中导电层4为高分子导电聚合物层涂覆在氮化铝块3表面形成的导电涂层，如聚本苯胺、聚噻吩等导电高分子材料，其厚度为0.8μm。所述镀铜层5为通过vcp电镀线制得的金属铜层，其厚度为35μm。
实施例3
本实施例提供一种嵌氮化铝pcb基板，如图1-2所示，所述嵌氮化铝pcb基板包括刚性基板1，所述刚性基板1为fr4板，所述刚性基板1上开设有容置槽2，所述容置槽2内设置有氮化铝块3，如图所示，所述氮化铝块3的底面贴合与容置槽2底面，氮化铝块3的顶面与所述刚性基板1的顶面高度差不大于20μm，为了便于组装氮化铝块3，氮化铝块3与容置槽2的内侧壁具有80μm的间距。
进一步地，所述氮化铝块3的顶面和底面均沿远离氮化铝块3的方向顺次设置有导电层4和镀铜层5，其中导电层4为黑孔液(石墨或炭黑涂料)涂覆在氮化铝块3表面形成的导电涂层，其厚度为0.5μm。所述镀铜层5为通过vcp电镀线制得的金属铜层，其厚度为25μm。
实施例4
本实施例提供一种制作实施例1-3所述的嵌氮化铝pcb基板的制作方法，其包括如下步骤：
s1、提供一尺寸为250mm*300mm的氮化铝基板，采用等离子活化方法处理氮化铝基板表面，等离子处理气体可以为h2、n2的混合气体或h2、he的混合气体，本实施例采用h2、he的混合气体进行等离子处理，处理时间为15-30min，本实施例中为20min，得到表面活化的氮化铝基板。
s2、在表面活化的氮化铝基板表面进行导电处理，采用黑孔液或高分子导电聚合物在活化后的氮化铝基板的顶、底表面涂覆制备导电层4，然后采用vcp电镀线在导电层4表面电镀一层镀铜层5，铜层厚度可根据产品需要调节。
s3、氮化铝基板切割，将经步骤s2处理后的氮化铝基板切割为预设尺寸的氮化铝块，具体包括步骤：
s31、切割线6制作，根据预设的切割形状和尺寸制作一干膜，所述干膜对应于切割的位置制作为曝光区，将所述干膜贴覆于氮化铝基板表面，进行曝光、显影，在氮化铝基板上形成了纵横交错的切割线6，如图3所示，所述切割线的宽度为0.1-0.4mm，本实施例中，为0.2mm，沿所述切割线6进行蚀刻，将切割线6处的铜层蚀刻掉，防止后续切割过程中铜残留在切割面，造成氮化铝基板两面导通。
s32、激光切割，将氮化铝基板沿着切割线6进行激光切割，切割的过程中，切割过程中通n2或he，防止切割面碳化，本实施例中，将氮化铝基板切割为16.1mm*7.1mm的氮化铝块3。
s4、制作刚性基板1，所述刚性基板1为fr4覆铜板，具体包括如下步骤：
s41、开料，将覆铜板开料为工作板的尺寸，本实施例中为519mm*412mm，包括l1-l2/l3-l4两层芯板。
s42、蚀刻，通过常规图形转移、显影、蚀刻制作出内层线路。
s43、钻孔，钻出锣板需要的定位孔。
s44、锣板，在刚性芯板上需要嵌入氮化铝的位置开容置槽2，本实施中，开槽尺寸为16.2mm*7.2mm。
s45、棕化，将刚性芯板的铜层棕化处理以增加层压的结合力。
s46、制作半固化片层，将半固化片开料为工作板尺寸，本实施例中半固化片为树脂含量62％的sypp1080，其尺寸和数量为519mm*412mm*2张，双面用酚醛树脂板夹持，胶纸固定四角，在半固化片对应于刚性芯板开槽的位置锣容置槽2，得到的槽尺寸为16.2mm*7.2mm。
s47、按照芯板、半固化片、芯板的顺序将刚性芯板与半固化片预叠，再用铆合机将预叠板固定，得到半成品基板。
s5、自动将氮化铝块3放置于容置槽2中，具体包括如下步骤：
s51、如图4所示，在半成品基板底面贴耐高温胶纸7，然后过一次假贴机将耐高温胶纸7压合于半成品基板底面，所述耐高温胶纸可耐220℃高温；
s52、将贴覆有耐高温胶纸7的半成品基板用机械手移动到自动贴片机机台，将氮化铝块3放置在自动贴片机一侧，利用机械手自动抓取氮化铝块3，通过自动贴片机自动校正功能校正氮化铝块3的放置方向是否与容置槽2的位置一直，校正后将氮化铝块2自动抓取到容置槽2并放于容置槽2中。
s53、压合，首先按照钢板、阻胶离型膜、嵌氮化铝块3的刚性基板1、阻胶离型膜、钢板的顺序进行排版，然后按照如表所示的压合参数进行压合。
表1
压合后还包括后工序：撕掉耐高温胶纸，再经钻孔、沉铜、板电、vcp加厚表铜、图形转移、蚀刻、防焊、字符、沉金、锣板-等工序形成最终pcb成品。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。