电路板制备方法与流程

本发明涉及印刷电路板领域；更具体地，是涉及一种制备电路板的方法。

背景技术：

诸如led装置(例如led发光器件)、晶闸管、gto(门极可关断晶闸管)、gtr(电力晶体管)、mosfet(电力场效应晶体管)、igbt(绝缘栅双极晶体管)和电力二极管等的各种发热电子器件通常被安装到印刷电路板上，且在工作过程中一般会释放大量热量。因此，通常要求用于安装这些发热电子器件的印刷电路板具有良好的散热性能。

中国专利申请cn201180037321.3公开了一种印刷电路板，其包括树脂材质的绝缘基板和内嵌于绝缘基板的柱状陶瓷散热体，该陶瓷散热体能够快速导出发热器件所产生的热量，但陶瓷散热体的热膨胀系数和印刷电路板的绝缘基板的热膨胀系数之间存在显著差别，导致陶瓷散热体在经过一定次数的冷热循环后容易与绝缘基板分离并从绝缘基板中脱落。

针对陶瓷散热体在经过一定次数的冷热循环后容易从绝缘基板中脱落的问题，中国专利申请cn201610171996.1公开了一种带有陶瓷散热体的印刷电路板，其利用分别位于电路板两个相对表面上的导电图案层和散热层对陶瓷散热体进行夹持，基本解决了陶瓷散热体从绝缘基板中脱落的问题。

上述现有技术中，陶瓷散热体与绝缘基板结合的侧面均为光滑面，陶瓷散热体与绝缘基板之间只有物理结合，结合力较低。电路板的耐电压能力在经过较短时间使用后就可能显著降低，可靠性差。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种低成本地制备具有内嵌陶瓷散热体的电路板的方法，使得该电路板能够在较长使用期限内保持较佳耐电压性能。

为了实现上述的主要目的，本发明的第一方面提供了一种电路板制备方法，包括如下步骤：

提供陶瓷散热体，该陶瓷散热体包括陶瓷本体和形成在陶瓷本体下端的侧向延伸部，侧向延伸部在环绕陶瓷本体的整个周向上设置；陶瓷散热体的上表面形成有第一金属层，下表面形成有第四金属层；

将陶瓷散热体下表面的第四金属层焊接至金属散热板；

在金属散热板上叠放绝缘基板层叠体；其中，绝缘基板层叠体包括多层绝缘介质层、设置绝缘介质层与金属散热板之间以及绝缘介质层之间的半固化片，绝缘基板层叠体的上表面具有第二金属层，绝缘介质层和半固化片具有供陶瓷散热体穿过的贯穿孔；

热压绝缘基板层叠体而得到绝缘基板，热压后第一金属层和第二金属层的表面保持平齐；

在电路板的上表面形成连接第一金属层和第二金属层的第三金属层；

对第一金属层、第二金属层和第三金属层进行图形化蚀刻处理，以在陶瓷散热体和绝缘基板的上表面形成导电线路图案。

上述技术方案中，侧向延伸部在垂直于绝缘基板厚度方向上的延伸距离优选为大于等于0.3mm小于等于5mm，更优选为大于等于0.5mm小于等于3mm。

上述技术方案中，金属散热板的厚度可以根据散热需求设定，该厚度优选为0.1mm至5mm，更优选为0.3mm至3mm。

上述技术方案中，为了进一步增大陶瓷散热体和绝缘基板的结合力，陶瓷散热体的侧表面的至少部分区域优选形成为粗糙面，例如陶瓷散热体的侧表面具有在电路板厚度方向上延伸的浅沟槽。

为了实现上述的主要目的，本发明的另一方面提供了一种电路板制备方法，包括如下步骤：

提供陶瓷散热体，该陶瓷散热体包括陶瓷本体和形成在陶瓷本体一端的侧向延伸部，侧向延伸部在环绕陶瓷本体的整个周向上设置，陶瓷散热体的上表面形成有第一金属层；

将陶瓷散热体放置到绝缘基板层叠体内；其中，绝缘基板层叠体包括多层绝缘介质层、设置在多层绝缘介质层之间的半固化片、以及位于其上表面的第二金属层，绝缘介质层和半固化片具有供陶瓷散热体穿过的贯穿孔；

热压绝缘基板层叠体而得到绝缘基板，热压后第一金属层和第二金属层的表面保持平齐，陶瓷散热体贯穿所述绝缘基板，并与绝缘基板相对固定；

在电路板的上表面形成连接第一金属层和第二金属层的第三金属层；

对第一金属层、第二金属层和第三金属层进行图形化蚀刻处理，以在陶瓷散热体和绝缘基板的上表面形成导电线路图案。

根据本发明另一方面的一种优选实施方式，陶瓷散热体的下表面具有第四金属层，绝缘基板层叠体的下表面具有第五金属层，热压后第四金属层和第五金属层的表面保持平齐；电路板制备方法包括在电路板的下表面形成连接第四金属层和第五金属层的第六金属层。

更优选的，对第五金属层和第六金属层进行图形化蚀刻处理，以在绝缘基板的下表面形成第二导电线路图案；或者，对第四金属层、第五金属层以及第六金属层进行图形化蚀刻处理，以在绝缘基板和陶瓷散热体的下表面形成第二导电线路图案。

根据本发明另一方面的一种优选实施方式，侧向延伸部在垂直于绝缘基板厚度方向上的延伸距离大于等于0.3mm小于等于5mm，更优选为大于等于0.5mm小于等于3mm。

根据本发明另一方面的一种优选实施方式，陶瓷散热体的侧表面的至少部分区域形成为粗糙面。

根据本发明另一方面的一种优选实施方式，侧向延伸部形成在陶瓷本体的下端。此时，陶瓷散热体的上端表面积相对较小，可有效增大表层的布线空间，便于实现产品的小型化；下端表面积相对较大，散热面积加大，扩散热阻减小，电路板总体导热能力增强。

本发明人发现，在背景技术的电路板中，由于陶瓷和绝缘基板的物理性能(例如热膨胀系数)存在较大差异，因此经过一定次数的冷热循环后，在二者结合处较易形成微观裂缝，该微观缝隙在绝缘基板两个相对表面之间的延伸距离等于绝缘基板的厚度，导致该结合处的耐电压能力在经过较短时间使用后就可能显著降低，可靠性差。

本发明的电路板制备方法，在环绕陶瓷本体的整个周向上设置侧向延伸部，该侧向延伸部的设置增大了陶瓷散热体与绝缘基板之间的接触面积，使得二者的物理结合强度及可靠性提升，降低陶瓷散热体与绝缘基板之间形成微观缝隙甚至相互脱离的可能性。特别地，即使当陶瓷散热体和绝缘基板之间形成微观裂缝时，由于侧向延伸部环绕陶瓷本体的整个周向设置，因此该微观缝隙在绝缘基板两个相对表面之间的延伸距离大于绝缘基板的厚度，从而增大了上部金属层和下部金属层之间的爬电距离，使得电路板经长期使用仍可保持较佳的耐电压性能。另外，以热压步骤在陶瓷散热体旁侧成型绝缘基板，具有成本低、便于批量生产的优点。

为了更清楚地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明中陶瓷散热体的结构示意图；

图2是本发明中陶瓷散热体优选实施例1的俯视结构示意图；

图3是本发明中陶瓷散热体优选实施例2的俯视结构示意图；

图4是本发明方法实施例1中将陶瓷散热体固定到金属散热板步骤的结构示意图；

图5是本发明方法实施例1中在金属散热板上设置绝缘基板层叠体的结构示意图；

图6是本发明方法实施例1中热压步骤后电路板的结构示意图；

图7是本发明方法实施例1中在电路板上表面形成第三金属层的结构示意图；

图8是本发明方法实施例1中在电路板上表面蚀刻形成导电线路图案的结构示意图；

图9是本发明方法实施例2中将陶瓷散热体放置到绝缘基板层叠体内的结构示意图；

图10是本发明方法实施例2中热压步骤后电路板的结构示意图；

图11是本发明方法实施例2中在电路板上表面和下表面形成金属层的结构示意图；

图12是本发明方法实施例2中在电路板上表面蚀刻形成导电线路图案的结构示意图。

具体实施方式

电路板制备方法实施例1

实施例1的电路板制备方法包括提供陶瓷散热体的步骤。请参阅图1，作为实施例的陶瓷散热体120包括陶瓷本体121和形成在陶瓷本体121下端的侧向延伸部122，陶瓷散热体120的上表面形成有第一金属层1231，下表面形成有第四金属层1232。陶瓷散热体120的制备可以通过机械加工双面有金属层的陶瓷基板而得到。

本发明中，侧向延伸部122在环绕陶瓷本体121的整个周向上设置。例如图2所示，陶瓷本体121为圆柱体，侧向延伸部122形成为沿陶瓷本体121整个周向设置的环状体。又例如图3所示，陶瓷散热体120包括四棱柱状本体121，侧向延伸部122呈矩形，并设置在四棱柱状本体121的整个周向上。容易理解，本发明的其他实施例中，陶瓷本体可以形成为例如椭圆柱形等其他形状。

本发明中，侧向延伸部122在垂直于绝缘基板10(见图6)厚度方向上的延伸距离优选大于等于0.3mm小于等于5mm，更优选为大于等于0.5mm小于等于3mm，例如1mm或2mm。在本发明未图示的一些实施例中，陶瓷散热体120的侧表面的至少部分区域形成为粗糙面。

实施例1的电路板制备方法包括将陶瓷散热体下表面的第四金属层焊接至金属散热板的步骤。请参阅4，陶瓷散热体120下表面的第四金属层1232焊接至金属散热板30，金属散热板的厚度优选为0.1mm至5mm，更优选为0.3mm至3mm，例如大约2mm。

实施例1的电路板制备方法包括在金属散热板上叠放绝缘基板层叠体步骤。请参阅图5；绝缘基板层叠体包括多层绝缘介质层，例如图示的绝缘介质层11、12和13，绝缘介质层13与金属散热板30之间以及绝缘介质层12与11和13之间为半固化片14’，绝缘介质层11的上表面(即绝缘基板层叠体的上表面)具有第二金属层111，绝缘介质层11、12和13和半固化片14’具有供陶瓷散热体120穿过的贯穿孔。本发明中，绝缘介质层13可以是fr-4板材或bt板材等绝缘板材。

实施例1的电路板制备方法包括热压绝缘基板层叠体而得到绝缘基板的步骤。热压过程中半固化片14’发生固化反应而得到绝缘基板10(见图6)，半固化片14’固化形成固化态的粘着材料14，且半固化片14’内的树脂流动填充陶瓷散热体120和绝缘基板10之间的间隙。如图6所示，热压后，绝缘基板层叠体的厚度减小，第一金属层1231和第二金属层111的表面基本上平齐。优选的，热压后对电路板的上表面进行研磨处理而去除流动到各个金属层表面的树脂。

实施例1的电路板制备方法包括如下步骤：在电路板的上表面形成连接第一金属层和第二金属层的第三金属层。如图7所示，在粘着材料14、第一金属层1231和第二金属层111的表面形成第三金属层112，第三金属层112连接并覆盖第一金属层1231和第二金属层111；其中，形成第三金属层112的步骤又可以包括：以化学沉铜工艺在粘着材料14、第一金属层1231和第二金属层111的表面形成底铜层，然后采用电镀法在该底铜层上电镀加厚铜而最终得到第三金属层112。

如图8所示，实施例1的电路板制备方法还包括对第一金属层1231、第二金属层111的第三金属层112进行图形化蚀刻处理的步骤，以在陶瓷散热体120和绝缘基板10的上表面形成导电线路图案。

电路板制备方法实施例2

实施例2的电路板制备方法包括提供陶瓷散热体120的步骤，对陶瓷散热体120的具体结构及该步骤的描述请参阅前述实施例1。

实施例2的电路板制备方法包括将陶瓷散热体放置到绝缘基板层叠体内的步骤；其中，绝缘基板层叠体包括多层绝缘介质层、设置在多层绝缘介质层之间的半固化片、以及位于其上表面的第二金属层，绝缘介质层和半固化片具有供陶瓷散热体穿过的贯穿孔。优选的，陶瓷散热体的下表面具有第四金属层，绝缘基板层叠体的下表面具有第五金属层。

请参阅9，绝缘基板层叠体包括绝缘介质层11、12和13，绝缘介质层11-13之间具有半固化片14’，绝缘介质层11的上表面(即绝缘基板层叠体的上表面)具有第二金属层111，绝缘介质层13的下表面(即绝缘基板层叠体的下表面)具有第五金属层131，绝缘介质层11-13和半固化片14’具有供陶瓷散热体120穿过的贯穿孔。

实施例2的电路板制备方法包括热压绝缘基板层叠体而得到绝缘基板的步骤。热压过程中在绝缘基板层叠体的相对表面施加压力，并同时对其进行加热，使得半固化片14’发生固化反应而得到绝缘基板10(见图10)，半固化片14’固化形成固化态的粘着材料14，且半固化片14’内的树脂流动填充陶瓷散热体120和绝缘基板10之间的间隙，使得绝缘基板10和陶瓷散热体120经由粘着材料14的粘结连接而相对固定。

如图10所示，热压后，绝缘基板层叠体的厚度减小，第一金属层1231和第二金属层111的表面基本上平齐，第四金属层1232和第五金属层131的表面基本上平齐。优选的，热压后对电路板的上、下表面进行研磨处理而去除流动到各个金属层表面的树脂。

实施例2的电路板制备方法包括如下步骤：在电路板的上表面形成连接第一金属层和第二金属层的第三金属层；优选的，在电路板的下表面形成连接第四金属层和第五金属层的第六金属层。如图11所示，在粘着材料14、第一金属层1231和第二金属层111的表面形成第三金属层112，第三金属层112连接并覆盖第一金属层1231和第二金属层111；在粘着材料14、第四金属层1232和第五金属层131的表面形成第六金属层132，第六金属层132连接并覆盖第四金属层1232和第五金属层131。

其中，形成第三金属层112的步骤又可以包括：以化学沉铜工艺在粘着材料14、第一金属层1231和第二金属层111的表面形成底铜层，然后采用电镀法在该底铜层上电镀加厚铜而最终得到第三金属层112。容易理解，可以采用同样的方法(先化学沉积，然后电镀)，在形成第三金属层112的同时、之前或之后，形成第六金属层132。

如图12所示，实施例2的电路板制备方法还包括对第一金属层1231、第二金属层111的第三金属层112进行图形化蚀刻处理的步骤，以在陶瓷散热体120和绝缘基板10的上表面形成导电线路图案。

在其他实施例中，可以进一步对第五金属层和第六金属层进行图形化蚀刻处理，以在绝缘基板的下表面形成第二导电线路图案；或者，对第四金属层、第五金属层和第六金属层进行图形化蚀刻处理，以在绝缘基板和陶瓷散热体的下表面形成第二导电线路图案。另外，电路板还可以进一步包括设置在绝缘基板内部的内层导电线路。

容易理解，本发明电路板的制备方法还可以包括敷设阻焊层、电路板外形制作、在露出于阻焊层的焊盘表面形成保护金属层等步骤，该等步骤均为本领域的公知常识，故在此省略对其的详细说明。

虽然本发明以具体实施例揭露如上，但这些具体实施例并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的变化/替换，即凡是依照本发明所做的同等改变，应为本发明的保护范围所涵盖。