嵌入铜块的制作方法与流程

1.本发明涉及一种嵌入铜块的制作方法。


背景技术：

2.随着5g通信技术的飞速发展，电子产品运行速度越来越快,同时电子产品尺寸微型化的发展趋势，封装体积缩小与组装密度增加容易造成电子元器件发热升温及热量聚集，对印制线路板的散热性能要求越来越高，以提高元器件的可靠性及使用寿命。直接在pcb、即印制线路板嵌入和埋置金属铜块，是解决pcb散热问题的有效途径之一。
3.目前业界普遍的嵌入铜块板的制作方法是通过上下层芯板与中间粘结层铣空叠合制作，或者上下层芯板与中间层的粘结层和内层板叠合制作，这种方法的不足：第一、由于叠构层次固定，无法制作粘结层的激光盲孔；第二、由于厚度限制，也很难制作联通外层芯板与粘结层两个层次的一阶盲孔或者制作出的一阶盲孔铜填充困难，无法满足客户的孔径设计等问题；因此无法进行任意层互联板以及与外层导通的两阶及以上高密度互联板制作。


技术实现要素：

4.本发明为解决上述技术问题，提供一种嵌入铜块的制作方法。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
6.一种嵌入铜块的制作方法，包括以下步骤：
7.步骤一、在一个次外层板上制作第一容纳槽，第一容纳槽的尺寸比需要嵌入的铜块尺寸大；
8.步骤二、准备至少一个粘结层，粘结层的一面设置保护层、另一面设置铜箔层，形成预贴板，预贴板的粘结层处于半固化状态；
9.步骤三、在各个预贴板上制作第二通槽，第二通槽的尺寸比需要嵌入的铜块尺寸大；
10.步骤四、除去预贴板的保护层，将预贴板设置于次外层板上，形成外层待压板，第二通槽与第一容纳槽连通；
11.步骤五、在外层待压板的第一容纳槽和第二通槽内放置需要嵌入的铜块；然后压合外层待压板，并且通过压合，粘结层的树脂流动并填充第一容纳槽、第二通槽与铜块之间的间隙，使铜块与次外层板以及预贴板结合成一体。
12.根据本发明的一个实施方案，所述的第一容纳槽包括第一通槽或第一盲槽。
13.根据本发明的一个实施方案，所述的第一容纳槽为第一通槽时，第一通槽的上方和下方分别设置预贴板；第一容纳槽为第一盲槽时，第一盲槽的上方设置预贴板。
14.根据本发明的一个实施方案，所述的步骤一中，第一容纳槽的尺寸比需要嵌入的铜块尺寸大。
15.根据本发明的一个实施方案，所述的步骤二中，将铜箔与粘结层贴合，贴合后的粘
结层为半固化状态，贴合的参数是，贴合温度：75℃～125℃，贴合时间：5秒～30秒，贴合压力：0.5mpa～1mpa。
16.根据本发明的一个实施方案，所述的步骤二中，粘结层的厚度为30μm～150μm；保护层为耐高温200摄氏度以上的高分子膜，保护层的厚度为12μm～30μm；铜箔层的厚度为12μm～35μm。
17.根据本发明的一个实施方案，所述的步骤五中，压合之前，预贴板上的铜箔层以及需要嵌入的铜块分别进行棕氧化或黑氧化处理。
18.根据本发明的一个实施方案，所述的预贴板或预贴板上设置定位孔，次外层板上同样设置定位孔，定位孔用于次外层板与预贴板的叠设定位。
19.根据本发明的一个实施方案，所述的步骤五中，压合之前，预贴板的外层放置缓冲离型材料，然后压合外层待压板。缓冲离型材料包括铝片、铜箔或耐高温离型膜的一种或几种。
20.根据本发明的一个实施方案，所述的第二通槽的尺寸与第一容纳槽的尺寸相同或不相同，第二通槽的尺寸比需要嵌入的铜块尺寸单边大60μm～110μm。
21.本发明粘结层的树脂可以流动填充铜块与通槽或盲槽之间的间隙，这样，无需另外的填充物或填充工序。本发明实现了任意层互联板及与外层导通的两阶及以上的高密度互联板制作，提供了一种嵌入铜块板的加工方法。
22.通过设置保护层与预贴的方式，使粘结层与铜箔层首先形成预贴板，便于形成通槽，同时又保证了粘结层的半固化状态，从而使得在整体压合的时候粘结层的树脂可以流动填充铜块与通槽或盲槽之间的间隙。
23.其中保护层的作用是，增加粘结层刚度，起保护支撑作用，使得预贴铜箔层平整，同时保护粘结层在贴合切割形成预贴板及形成通槽过程中不受外界环境的影响、外力损伤和污染等，更有效的保证了粘结层处于半固化状态、即后续层压树脂可流动。
附图说明
24.图1为实施例1步骤一的l2/5层板；
25.图2为实施例1步骤二的示意图；
26.图3为实施例1步骤三的示意图；
27.图4为实施例1步骤三的示意图；
28.图5为实施例1步骤四的示意图；
29.图6为实施例1步骤四的示意图；
30.图7为实施例1步骤五的示意图；
31.图8为实施例1步骤五的示意图；
32.图9为实施例1步骤六的示意图；
33.图10为实施例1步骤六的示意图；
34.图11为实施例1步骤七的示意图；
35.图12为实施例1步骤八的示意图；
36.图13为实施例1的完成品；
37.图14为实施例2步骤一的示意图；
38.图15为实施例2步骤二的示意图；
39.图16为实施例2步骤三的示意图；
40.图17为实施例2步骤四的示意图；
41.图18为实施例2步骤五的示意图；
42.图19为实施例2步骤六的示意图；
43.图20为实施例2步骤七的示意图；
44.图21为实施例2步骤八的示意图；
45.图22为实施例2的完成品；
46.图23为实施例3的完成品；
47.图24为实施例4的完成品。
具体实施方式
48.下面结合附图对本发明进行详细的描述：
49.实施例1
50.本实施例嵌入铜块的制作方法，本实施例以制作嵌入铜块板为贯穿式，层数为6层的任意层互联结构为例，本实施例6层的任意层互联结构的板总厚度1.0mm，嵌入铜块厚度为1.0mm，具体包括以下步骤：
51.步骤一、如图1所示，按照线路板的常规制作流程，通过l3/4层芯板叠法制作完成l2/5层图形，制作完成的l2/5层板1已经完成内层线路与连接层间的激光盲孔的制作；
52.步骤二、如图2所示，将l2/5层板1，在需埋铜区域通过ccd机铣第一通槽2，同时在板边铣出四角的第一定位孔，形成第一次外层板3；其中第一通槽2的尺寸比铜块4尺寸单边大75μm；
53.步骤三、如图3和图4所示，选取第一粘结层5和第二粘结层6，分别在第一粘结层5的下方设置保护层7、第二粘结层6的上方设置保护层7；保护层7分别通过滚压贴膜机与第一粘结层5和第二粘结层6贴合；其中，第一粘结层5和第二粘结层6的厚度为75μm，保护层7的厚度为25μm；保护层7为耐高温200摄氏度以上的高分子膜，本实施例具体是聚酰亚胺薄膜、即pi膜。
54.步骤四、如图5和图6所示，在第一粘结层5的上方，通过真空快压机分别预贴对应的第一铜箔层8，形成第一预贴板9。同样，第二粘结层6的下方贴合第二铜箔层10，形成第二预贴板11。其中，铜箔层的厚度为18μm。贴合时，将铜箔层放置于下方后，然后放置粘结层，放入于真空快压机贴合，真空快压机的贴合参数为温度：85℃，时间：10秒，贴合压力：0.8mpa，贴合后保证粘结层仍处于半固化状态；铜箔层与粘结层平整无褶皱。
55.步骤五、如图7和图8所示，通过uv激光铣机，将第一预贴板9和第二预贴板11分别在埋铜区域切割第二通槽12，同时分别在第一预贴板9和第二预贴板11的板边铣出四角的第二定位孔；其中，第二定位孔的位置与步骤二中所述的第一定位孔的位置相同；第二通槽12的尺寸比铜块4尺寸单边大80μm。
56.步骤六、如图9和图10所示，将第一预贴板9和第二预贴板11分别剥离保护层7。
57.步骤七、如图11所示，将第一预贴板9设置于l2/5层板的l2层上，将第二预贴板11设置于l2/5层板的l5层上；通过步骤二与步骤五预先制作出的相同位置的第一定位孔和第
二定位孔进行铆钉或热邦定的方式重叠固定形成外层待压板；
58.步骤八、如图12所示，将外层待压板13的第一通槽2和第二通槽12叠合位放置铜块4，其中放置铜块4前在第二铜箔层10放置缓冲离型材料14，放置铜块4后在第一铜箔层8放置缓冲离型材料14，进行外层压合制作，缓冲离型材料14的作用是使第一粘结层5和第二粘结层6的树脂流动后均匀填充通槽与铜块4间隙；通过压合，如图13所示，第一粘结层5与第二粘结层6是树脂流动填充第一通槽2、第二通槽12与铜块4的间隙，使铜块4与板结合成一体。如图13所示，图13中标记15即树脂填充了铜块4与外层板之间的间隙。
59.预贴板的外层放置缓冲离型材料，然后压合外层待压板。缓冲离型材料包括铝片、铜箔或耐高温离型膜的一种或几种，其作用是不同的单一或组合缓冲材料1)使预贴板的树脂流动均匀填充铜块间隙；2)压合后去除缓冲材料不会影响铜块树脂间隙结合力。
60.将压合完成的外层板通过砂带研磨去除露出铜块4表面的树脂，进一步地，减薄第一铜箔层8和第二铜箔层10，表面棕化处理，外层激光钻孔，电镀等后续流程制作；完成任意层互联叠构线路板的制作。
61.实施例2
62.本实施例嵌入铜块4的制作方法，本实施例以制作的嵌入铜块4为半嵌入式，层数为10层的与外层导通的2阶hdi结构，板总厚度1.5mm，嵌入铜块4厚度为0.6mm。本实施例中，由于嵌入铜块4是半嵌入式的，在制作第二次外层板21以及第二次外层板21上的第一盲槽17后，只需制作第一粘结层5来设置第二通槽12，与第一盲槽17连通即可；而第二粘结层6是为增层设置的。具体包括以下步骤：
63.步骤一、如图14所示，按照线路板的常规制作流程，通过l3/4层，l5/6层及l7/8层共3个芯板制作完成l2/9层图形，制作完成的l2/9层板16已经完成内层线路与l2/3层及l8/9层间的激光盲孔的制作；
64.步骤二、如图15所示，将l2/9层板16，在需埋铜区域通过ccd机控深铣第一盲槽17，同时在板边铣出四角的第一定位孔，形成第二次外层板21；其中第一盲槽17的尺寸比铜块4尺寸单边大100μm；
65.步骤三、如图16所示，选取第一粘结层5，在其下方通过滚压贴膜机，贴合保护层7；其中第一粘结层5厚度为78μm，保护层7的厚度为25μm；保护层7为耐高温200摄氏度以上的高分子膜，本实施例具体是聚酰亚胺薄膜、即pi膜。
66.步骤四、如图17所示，在第一粘结层5的上方，通过真空快压机预贴第一铜箔层8，形成第一预贴板9，其中，第一铜箔层8的厚度为18μm，贴合时，将铜箔层放置于下方后，然后放置粘结层，放入于真空快压机贴合，真空快压机的贴合参数为温度：100℃，时间：20秒，贴合压力：1.0mpa，贴合后第一粘结层5仍处于半固化状态；第一铜箔层8与第一粘结层5平整无褶皱；
67.步骤五、让如图18所示，将第一预贴板9通过uv激光铣机，在埋铜区域切割第二通槽12，同时在板边铣出四角的第二定位孔；其中，第二定位孔的位置与步骤2中所述的第一定位孔的位置相同；第二通槽12的尺寸比铜块4尺寸单边大90μm；
68.步骤六、如图19所示，将第一预贴板9剥离保护层7。
69.步骤七、如图20所示，将第一预贴板9设置于l2/9层板的l2层上，通过步骤2与步骤5预先制作出的相同位置的第一定位孔和第二定位孔进行铆钉或热邦定的方式重叠固定形
成l1/9层待压板；
70.步骤八、如图21所示，按照层叠顺序，依次设置下层缓冲铝片18、第二铜箔层10、第二粘结层6以及l1/9层待压板，其中，第二粘结层6与l1/9层待压板的l9层接触，然后在第一盲槽17与第二通槽12重叠区域放置铜块4；最后放置上层缓冲铝片19进行压合；上层缓冲铝片19的作用是使第一粘结层5树脂流动后均匀填充盲槽与铜块4间隙；通过压合，如图22所示，第一粘结层5树脂流动填充盲槽与铜块4的间隙，使铜块4与板牢固的结合成一体。如图22所示，图22中标记20表示树脂填充铜块4与外层板之间的间隙。、
71.预贴板的外层放置缓冲离型材料，然后压合外层待压板。缓冲离型材料包括铝片、铜箔或耐高温离型膜的一种或几种，其作用是不同的单一或组合缓冲材料1)使预贴板的树脂流动均匀填充铜块间隙；2)压合后去除缓冲材料不会影响铜块树脂间隙结合力。
72.将压合完成的外层板通过砂带研磨去除露出铜块4表面的树脂，进一步地，减薄第一铜箔层8和第二铜箔层10，表面棕化处理，外层激光钻孔，电镀等后续流程制作；完成与外层导通的两阶hdi半嵌入铜块产品制作。
73.实施例3
74.如图23所示，本实施例嵌入铜块4的制作方法，本实施例以制作的嵌入铜块4为贯穿式的，层数为10层的与外层导通的2阶hdi结构为例，板总厚度1.2mm，嵌入铜块4厚度为0.3mm，具体包括以下步骤：
75.步骤一、按照线路板的常规制作流程，通过l3/4层，l5/6层及l7/8层共3个芯板制作完成l2/9层图形，制作完成的l2/9层板已经完成内层线路与l2/3层及l8/9层间的激光盲孔的制作；
76.步骤二、将l2/9层板，在需埋铜区域通过ccd机控深铣第一通槽，同时在板边铣出四角的第一定位孔，形成次外层板；其中第一通槽的尺寸比铜块4尺寸单边大50μm；
77.步骤三、选取第一粘结层和第二粘结层，分别在第一粘结层和第二粘结层的一面通过滚压贴膜机，贴合保护层；其中第一粘结层和第二粘结层厚度为30μm，保护层的厚度为12μm；保护层为聚酰亚胺薄膜、即pi膜。
78.步骤四、在第一粘结层和第二粘结层未贴保护层的另一侧，通过真空快压机预贴第一铜箔层和第二铜箔层，分别形成第一预贴板和第二预贴板，其中，第一铜箔层和第二铜箔层的厚度为12μm，贴合时，将铜箔层放置于下方后，然后放置粘结层，放入于真空快压机贴合，真空快压机的贴合参数为温度：75℃，时间：5秒，贴合压力：0.5mpa，贴合后第一粘结层和第二粘结层仍处于半固化状态；铜箔层与粘结层平整无褶皱；
79.步骤五、将第一预贴板和第二预贴板分别通过uv激光铣机，在埋铜区域切割第二通槽，同时在板边铣出四角的第二定位孔；其中，第二定位孔的位置与步骤2中所述的第一定位孔的位置相同；第二通槽的尺寸比铜块4尺寸单边大60μm；
80.步骤六、将第一预贴板和第二预贴板剥离保护层。
81.步骤七、将第一预贴板和第二预贴板分别设置与l2层上和l9层下方，通过步骤2与步骤5预先制作出的相同位置的第一定位孔和第二定位孔进行铆钉或热邦定的方式重叠固定形成l1/10层待压板；
82.步骤八、按照层叠顺序，依次设置下层缓冲铝片和l1/10层待压板，然后在第一通槽与第二通槽形成的通槽内放置铜块4；最后放置上层缓冲铝片进行压合；缓冲铝片的作用
是使粘结层树脂流动后均匀填充盲槽与铜块4间隙；通过压合，第一粘结层和第二粘结层树脂流动填充盲槽与铜块4的间隙，使铜块4与板牢固的结合成一体。
83.将压合完成的外层板通过砂带研磨去除露出铜块4表面的树脂，进一步地，减薄第一铜箔层和第二铜箔层，表面棕化处理，外层激光钻孔，电镀等后续流程制作；完成与外层导通的两阶hdi半嵌入铜块产品制作。
84.实施例4
85.如图24所示，本实施例嵌入铜块4的制作方法，本实施例制作的嵌入铜块4为半嵌入式，6层的任意层互联结构的板，板总厚度2mm，嵌入铜块4厚度为1.2mm，具体包括以下步骤：
86.步骤一、按照线路板的常规制作流程，通过l3/4层芯板叠法制作完成l2/5层图形，制作完成的l2/5层板1已经完成内层线路与连接层间的激光盲孔的制作；
87.步骤二、将l2/5层板1，在需埋铜区域通过ccd机铣第一盲槽，同时在板边铣出四角的第一定位孔，形成第一次外层板；其中第一盲槽的尺寸比铜块4尺寸单边大90μm；
88.步骤三、选取第一粘结层，在其一面通过滚压贴膜机，贴合保护层；其中第一粘结层厚度为150μm，保护层的厚度为30μm；保护层为聚酰亚胺薄膜、即pi膜。
89.步骤四、在第一粘结层未贴保护层7的另一侧，通过真空快压机预贴第一铜箔层，形成第一预贴板，其中，第一铜箔层的厚度为35μm，贴合时，将铜箔层放置于下方后，然后放置粘结层，放入于真空快压机贴合，真空快压机的贴合参数为温度：125℃，时间：30秒，贴合压力：0.8mpa，贴合后第一粘结层仍处于半固化状态；第一铜箔层与第一粘结层平整无褶皱；
90.步骤五、将第一预贴板通过uv激光铣机，在埋铜区域切割第二通槽，同时在板边铣出四角的第二定位孔；其中，第二定位孔的位置与步骤2中所述的第一定位孔的位置相同；第二通槽的尺寸比铜块4尺寸单边大110μm；
91.步骤六、将第一预贴板剥离保护层。
92.步骤七、将第一预贴板9设置与l2层上，通过步骤2与步骤5预先制作出的相同位置的第一定位孔和第二定位孔进行铆钉或热邦定的方式重叠固定形成外层待压板；
93.步骤八、按照层叠顺序，依次设置下层缓冲铝片、第二铜箔层、第二粘结层、及外层待压板，其中，第二粘结层6与l1/5层待压板的l5层接触，然后在第一盲槽与第二通槽重叠区域放置铜块4；最后放置上层缓冲铝片进行压合；缓冲铝片的作用是使粘结层树脂流动后均匀填充盲槽与铜块4间隙；通过压合，第一粘结层树脂流动填充盲槽与铜块4的间隙，使铜块4与板牢固的结合成一体。
94.将压合完成的外层板通过砂带研磨去除露出铜块4表面的树脂，进一步地，减薄第一铜箔层和第二铜箔层，表面棕化处理，外层激光钻孔，电镀等后续流程制作；完成与外层导通的两阶hdi半嵌入铜块产品制作。
95.本发明粘结层的树脂可以流动填充铜块与通槽或盲槽之间的间隙，这样，无需另外的填充物或填充工序。本发明实现了任意层互联板及与外层导通的两阶及以上的hdi板制作，提供了一种嵌入铜块板的加工方法。
96.通过设置保护层与预贴的方式，使粘结层与铜箔层首先形成预贴板，便于形成通槽，同时又保证了粘结层的树脂可以流动填充铜块与通槽或盲槽之间的间隙。
97.其中保护层的作用是，增加粘结层刚度，起保护支撑作用，使得预贴铜箔层平整，同时保护粘结层在贴合切割形成预贴板及形成通槽过程中不受外界环境的影响、外力损伤和污染等，更有效的保证了粘结层处于半固化状态、即后续层压树脂可流动。
98.本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。