CN111031687A - 制备散热电路板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备散热电路板的方法，包括：在金属板的预定位置形成贯穿该金属板的贯穿孔，并在贯穿孔内填充绝缘树脂；对金属板的两个相对表面进行局部蚀刻，得到金属散热板及形成在金属散热板相对两侧的导热凸台；去除突出于金属散热板表面的绝缘树脂；在金属散热板的相对两侧设置绝缘层和铜箔层；在对应于贯穿孔的位置制作贯穿电路板的导电过孔；在电路板的两个相对表面制作导电线路和器件导热焊盘；其中，电路板两个相对表面的导电线路之间通过导电过孔电连接，器件导热焊盘与导热凸台直接连接。本发明的电路板制备方法使得导电线路与绝缘基材之间具有良好的结合力，且导电过孔与金属散热板之间的电绝缘可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及电路板领域；更具体地，是涉及一种制备电路板的方法。
背景技术
例如LED(发光二极管)、MOSFET(电力场效应晶体管)和IGBT(绝缘栅双极晶体管)等的功率半导体器件通常以电路板作为安装载板，因功率半导体器件在工作时会产生大量热烈，故要求作为其安装载板的电路板具有良好的导热性能。
中国专利申请CN201110031935.2公开了一种双层高散热夹芯金属基印刷电路板的制备方法，其中在绝缘基板的芯部设置铜基或铝基散热板而形成“三明治”式的夹芯金属电路板，以期利用铜基或铝基散热板来增强电路板的散热性能。但因铜基或铝基散热板被设置在绝缘基板芯部，安装在绝缘基板上的功率半导体器件不能与铜基或铝基散热板直接连接，故该电路板的散热性能仍有待于进一步提高。
中国专利申请CN201110139947.7公开了一种带有金属微散热器的印刷电路板的制备方法，包括制备连为一体的金属底层及金属微散热器步骤、将常规印刷电路板和金属底层及金属微散热器结合为一体的步骤；其中，功率半导体器件安装于金属微散热器表面上，工作时散发的热量可经金属微散热器传导至金属底层，再经金属底层传导至印刷电路板外，有效地解决了功率半导体器件与金属板之间的导热问题。但该制备方法所得到的电路板仅能在其一侧安装功率器件，在应用场合上受到较多限制。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种双面具有导电线路的散热电路板的制备方法，该电路板具有夹芯式金属散热板，该制备方法可确保电路板表面的导电线路与绝缘层之间具有良好的结合力，且导电过孔与金属散热板之间的电绝缘可靠性高。
为了实现上述的主要目的，本发明实施例提供了一种制备散热电路板的方法，包括如下步骤：
在平整金属板的预定位置形成贯穿该金属板的贯穿孔，并在贯穿孔内填充绝缘树脂；
在金属板的两个相对表面的预定区域覆盖抗蚀膜，并对金属板的两个相对表面中未被抗蚀膜覆盖的区域进行蚀刻，得到金属散热板及形成在金属散热板相对两侧的导热凸台；
去除突出于金属散热板表面的绝缘树脂；
在金属散热板的相对两侧依次设置绝缘层和铜箔层，绝缘层和铜箔层具有供导热凸台穿过的窗口，铜箔层和导热凸台的表面平齐；
在对应于贯穿孔的位置制作贯穿电路板的导电过孔，导电过孔的直径小于贯穿孔的直径；
在电路板的两个相对表面制作导电线路和器件导热焊盘；其中，电路板两个相对表面的导电线路之间通过导电过孔电连接，器件导热焊盘与导热凸台直接连接。
由以上技术方案可见，本发明的制备方法先在金属板的贯穿孔内填充绝缘树脂，可以确保贯穿孔内的空间被绝缘树脂完全填满，导电过孔与金属散热板之间被贯穿孔内的绝缘树脂可靠电绝缘，使得电路板具有良好的电绝缘性能。特别地，先在金属板的贯穿孔内填充绝缘树脂，再在蚀刻形成的金属散热板的两侧设置绝缘层和铜箔层，然后形成导电过孔，确保导电线路(特别是与导电过孔连接处的导电线路)与绝缘层具有良好的结合力。
根据本发明的一种优选实施方式，铜箔层为压延铜箔层。采用压延铜箔层，有利于进一步提高导电线路和绝缘层之间的结合力。
根据本发明的一种优选实施方式，绝缘层包括用于负载铜箔层的绝缘基膜以及粘着连接绝缘基膜和金属散热板的绝缘粘着层，绝缘粘着层的热膨胀系数介于绝缘基膜的热膨胀系数和绝缘树脂的热膨胀系数之间。
上述技术方案中，通过对材料热膨胀系数的控制，可降低绝缘粘着层与绝缘基膜及绝缘树脂之间因热膨胀系数的差异导致的结合性能劣化，同样有利于进一步提高导电线路和绝缘层之间的结合力。特别地，通过对材料热膨胀系数的控制，可降低长期使用后绝缘粘着层和绝缘树脂之间因热膨胀系数的差异而产生缝隙的概率，该缝隙将显著降低导电过孔和金属散热板之间的电绝缘能力。
本发明中，金属板优选为平整铜板，金属散热板两个相对表面侧的导热凸台的高度相同，以便于进行蚀刻。其中，各个导热凸台可以具有相同或不同的形状。
本发明中，器件导热焊盘优选形成为完全覆盖导热凸台，以促进二者之间热阻的最小化。
根据本发明的一种具体实施方式，以机械铣削方式去除突出于金属散热板表面的绝缘树脂。
根据本发明的一种具体实施方式，导电过孔包括导电环和填充在导电环内的树脂，制作导电过孔包括如下步骤：在对应于贯穿孔的位置形成贯穿电路板的绝缘孔，绝缘孔的直径小于贯穿孔的直径；在绝缘孔的整个内壁上形成导电环；以树脂塞孔工艺在导电环内填充树脂。
优选的，制作导电过孔还包括在填充树脂之后，对电路板的两个相对表面进行研磨的步骤。
根据本发明的一种更具体实施方式，在形成导电环的同时，在电路板的两个相对表面形成与导电环连接的第一覆铜层；在将树脂填充至导电环之后，对电路板两个相对表面的铜箔层和第一覆铜层进行图形化蚀刻处理，以在电路板的两个相对表面制作导电线路及器件导热焊盘。
根据本发明的另一更具体实施方式，在形成导电环的同时，在电路板的两个相对表面形成与导电环连接的第一覆铜层；在将树脂填充至导电环之后，在电路板两个相对表面形成第二覆铜层；对电路板两个相对表面的铜箔层、第一覆铜层和第二覆铜层进行图形化蚀刻处理，以在电路板的两个相对表面制作导电线路及器件导热焊盘。
本发明的电路板制备方法还可以包括其他步骤，例如还包括在电路板的两个相对表面制作阻焊层的步骤，该阻焊层配置为露出导电线路中的导电焊盘和器件导热焊盘。
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是本发明制备方法实施例在平整金属板上形成贯穿孔，并在该贯穿孔内填充绝缘树脂的结构示意图；
图2是本发明制备方法实施例在金属板两个相对表面的预定区域覆盖抗蚀膜的结构示意图；
图3是本发明制备方法实施例对金属板两个相对表面进行局部蚀刻后的结构示意图；
图4是本发明制备方法实施例去除突出于金属散热板表面的绝缘树脂的结构示意图；
图5是本发明制备方法实施例在金属散热板的相对两侧设置绝缘层和铜箔层的结构示意图；
图6是本发明制备方法实施例形成贯穿电路板的绝缘孔的结构示意图；
图7是本发明制备方法实施例在绝缘孔内壁形成导电环及在电路板两个相对表面形成第一覆铜层的结构示意图；
图8是本发明制备方法实施例在导电环内填充树脂的结构示意图；
图9是本发明制备方法实施例在电路板两个相对表面形成第二覆铜层的结构示意图；
图10是本发明制备方法实施例在电路板两个相对表面形成导电线路和器件导热焊盘的结构示意图；
图11是本发明制备方法实施例制作阻焊层的结构示意图。
具体实施方式
本发明的制备方法实施例包括在平整金属板的预定位置形成贯穿该金属板的贯穿孔，并在贯穿孔内填充绝缘树脂的步骤。该步骤的示例可参阅图1，在平整金属板11的预定位置以例如机械钻孔或激光打孔工艺形成贯穿金属板11的多个贯穿孔12，并在贯穿孔12内填充绝缘树脂13。其中，金属板11优选为铜板，贯穿孔12的数量可根据需求设置。
本发明的制备方法实施例包括对金属板的两个相对表面进行局部蚀刻处理，以在金属板的相对两侧制作导热凸台的步骤。例如，请参阅图2，在金属板11的两个相对表面的预定区域覆盖抗蚀膜14，并对金属板11的两个相对表面中未被抗蚀膜14覆盖的区域进行蚀刻；如图3所示，蚀刻后得到金属散热板111及形成在金属散热板111相对两侧的导热凸台112。其中，金属散热板111两个相对表面的导热凸台112的高度相同。
本发明的制备方法实施例包括去除突出于金属散热板表面的绝缘树脂的步骤。例如，以机械铣削方式(控深铣)去除突出于金属散热板111表面的绝缘树脂13，使得绝缘树脂13和金属散热板111的表面如图4所示相平齐。
本发明的制备方法实施例包括在金属散热板的相对两侧依次设置绝缘层和铜箔层的步骤。例如，参阅图5，绝缘层包括用于负载铜箔层31的绝缘基膜310以及粘着连接绝缘基膜310和金属散热板111的绝缘粘着层21，绝缘层和铜箔层31具有供导热凸台112穿过的窗口，铜箔层31和导热凸台112的表面平齐。其中，铜箔层31优选为压延铜箔层，绝缘粘着层21的热膨胀系数介于绝缘基膜310的热膨胀系数和绝缘树脂13的热膨胀系数之间。
本发明的制备方法实施例包括在对应于贯穿孔的位置制作贯穿电路板的导电过孔的步骤，该导电过孔的直径小于贯穿孔的直径。本发明中，导电过孔示例包括导电环42和填充在导电环42内的树脂43，制作该导电过孔的步骤包括：首先，如图6所示，在电路板上对应于贯穿孔12的位置进行激光打孔或机械钻孔，以制作贯穿电路板的绝缘孔41，绝缘孔41的直径小于贯穿孔12的直径；然后，如图7所示，以化学镀、或者先化学镀后电镀的方式在绝缘孔41的整个内壁上形成铜质导电环42；接着，如图8所示，以树脂塞孔工艺在导电环42内填充树脂43。优选的，在导电环42内填充树脂43之后，对电路板的两个相对表面进行研磨。
继续参阅图7，于形成导电环42的同时，在电路板的两个相对表面形成与导电环42连接的第一覆铜层32，且第一覆铜层32覆盖铜箔层31和导热凸台112的表面(即对电路板进行整板电镀)。接着请参阅图9，本发明的制备方法实施例还包括在将树脂43填充至导电环42之后，在电路板两个相对表面形成覆盖第一覆铜层32和树脂43的第二覆铜层33的步骤。
本发明的制备方法实施例包括在电路板的两个相对表面制作导电线路和器件导热焊盘的步骤。如图10所示，对电路板两个相对表面的铜箔层31、第一覆铜32和第二覆铜层33进行蚀刻处理，以在电路板的两个相对表面制作导电线路301及器件导热焊盘302。其中，导电线路301形成在绝缘层上，包括形成在导电过孔上的导电焊盘3011，电路板两个相对表面的导电线路301之间通过导电过孔电连接；器件导热焊盘302与导热凸台112直接连接，且器件导热焊盘302形成为完全覆盖导热凸台112。
容易理解，当无需在导电过孔位置形成导电焊盘时，可以不必要在电路板两个相对表面形成覆盖第一覆铜层和树脂43的第二覆铜层。也就是说，当无需在导电过孔位置形成导电焊盘时，可以对电路板两个相对表面的铜箔层和第一覆铜层进行蚀刻处理，以在电路板的两个相对表面制作导电线路及器件导热焊盘。
本发明的制备方法实施例还包括在电路板的两个相对表面制作阻焊层的步骤。参阅图11，其中，阻焊层50配置为露出器件导热焊盘302和导电焊盘3011。本发明的制备方法可以进一步包括在导热焊盘302和导电焊盘3011表面形成金属保护层(例如镍/钯/金复合薄膜)的步骤。
本发明的制备方法实施例，在电路板的两个相对表面制作通过导电过孔电连接的导电线路，使得电路板能够双面安装半导体器件，也有利于电路板的小型化；器件导热焊盘与导热凸台直接连接，设置在器件导热焊盘上的功率器件工作时产生的热量可经由导热凸台和金属散热板快速扩散，使得电路板具有良好的导热性能。
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。
Claims (10)
1.一种制备散热电路板的方法，包括如下步骤：
在平整金属板的预定位置形成贯穿该金属板的贯穿孔，并在所述贯穿孔内填充绝缘树脂；
在所述金属板的两个相对表面的预定区域覆盖抗蚀膜，并对所述金属板的两个相对表面中未被所述抗蚀膜覆盖的区域进行蚀刻，得到金属散热板及形成在所述金属散热板相对两侧的导热凸台；
去除突出于所述金属散热板表面的绝缘树脂；
在所述金属散热板的相对两侧依次设置绝缘层和铜箔层，所述绝缘层和所述铜箔层具有供所述导热凸台穿过的窗口，所述铜箔层和所述导热凸台的表面平齐；
在对应于所述贯穿孔的位置制作贯穿电路板的导电过孔，所述导电过孔的直径小于所述贯穿孔的直径；
在电路板的两个相对表面制作导电线路和器件导热焊盘；其中，电路板两个相对表面的导电线路之间通过所述导电过孔电连接，所述器件导热焊盘与所述导热凸台直接连接。
2.如权利要求1所述制备散热电路板的方法，其中，所述的铜箔层为压延铜箔层。
3.如权利要求1所述制备散热电路板的方法，其中，所述绝缘层包括用于负载所述铜箔层的绝缘基膜以及粘着连接所述绝缘基膜和所述金属散热板的绝缘粘着层，所述绝缘粘着层的热膨胀系数介于所述绝缘基膜的热膨胀系数和所述绝缘树脂的热膨胀系数之间。
4.如权利要求1所述制备散热电路板的方法，其中，所述金属板为平整铜板；所述金属散热板两个相对表面侧的导热凸台的高度相同。
5.如权利要求1所述制备散热电路板的方法，其中，所述器件导热焊盘形成为完全覆盖所述导热凸台。
6.如权利要求1所述制备散热电路板的方法，其中，以机械铣削方式去除突出于所述金属散热板表面的绝缘树脂。
7.如权利要求1所述制备散热电路板的方法，其中，所述导电过孔包括导电环和填充在所述导电环内的树脂，制作所述导电过孔包括如下步骤：在对应于所述贯穿孔的位置形成贯穿所述电路板的绝缘孔，所述绝缘孔的直径小于所述贯穿孔的直径；在所述绝缘孔的整个内壁上形成所述导电环；以树脂塞孔工艺在所述导电环内填充所述树脂。
8.如权利要求7所述制备散热电路板的方法，其中，制作所述导电过孔还包括在填充所述树脂之后，对电路板的两个相对表面进行研磨的步骤。
9.如权利要求7所述制备散热电路板的方法，其中，在形成所述导电环的同时，在电路板的两个相对表面形成与所述导电环连接的第一覆铜层；在将所述树脂填充至所述导电环之后，对电路板两个相对表面的铜箔层和第一覆铜层进行图形化蚀刻处理，以在电路板的两个相对表面制作所述导电线路及所述器件导热焊盘。
10.如权利要求7所述制备散热电路板的方法，其中，在形成所述导电环的同时，在电路板的两个相对表面形成与所述导电环连接的第一覆铜层；在将所述树脂填充至所述导电环之后，在电路板两个相对表面形成第二覆铜层；对电路板两个相对表面的铜箔层、第一覆铜层和第二覆铜层进行图形化蚀刻处理，以在电路板的两个相对表面制作所述导电线路及所述器件导热焊盘。
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