一种嵌埋陶瓷线路板的制作方法及嵌埋陶瓷线路板与流程

本发明涉及pcb技术领域，尤其涉及一种嵌埋陶瓷线路板的制作方法及嵌埋陶瓷线路板。

背景技术：

随着电子系统体积更小巧、功能更强、性能更高效，为满足电子产品的电气性能地不断提升，pcb承载越来越多的无源和有源电子元件。

增多的元件使得在有限面积的pcb板面上进行封装的压力不断增加，电子产品小型化受到了极大的限制。为解决这个问题，pcb的一个发展趋势是引入埋嵌元件技术。

大规模集成组件带来大功耗，导致电子系统功率密度增高。若热量不能顺利散出，元件的结温会急剧上升，严重地影响电子设备的可靠性。

201711106462.1号中国专利申请公布了一种电路基板及其制造方法，该电路基板包括在陶瓷板上开设通孔作为预钻孔；分别对基板和半固化片上需要埋入所述陶瓷板的相应位置开槽；将所述基板、所述半固化片和所述陶瓷板压合获得压合板；在所述过孔金属化。

201610171996.1号中国专利申请公布了一种带有散热器的印刷电路板、功率半导体组件及印刷电路板制备方法，该印刷电路板包括：基板；陶瓷散热器，设置在基板中并贯穿基板；位于印刷电路板第一表面侧的发热元件安装位；位于印刷电路板第二表面侧的散热层。

对于上述第一篇专利，一方面陶瓷基板仅半埋在fr4基板中，陶瓷基板与fr4基板仅单面相平，封装在相平单面上的功率部件，工作时生成的热量，通过半埋陶瓷板仅能传递给局部区域的电路板，散热路径利用率不高；另一方面陶瓷基板上线路与fr4基板上线路未电气连接。

对于上述第二篇专利，陶瓷基板内未有导通孔，未能有效利用布线空间，随着电子封装往小型化、高集成发展，该设计导电线路的布线面积和走线受到较大限制。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明提供了一种嵌埋陶瓷线路板的制作方法及嵌埋陶瓷线路板，本发明的目的通过以下方案实现：

第一方面，一种嵌埋陶瓷线路板的制作方法，包括：

制作贯穿地开孔的pcb基板；

将陶瓷模块嵌埋进所述pcb基板的开孔后与所述pcb基板粘接；所述陶瓷模块的厚度不小于所述pcb基板的厚度；

处理所述陶瓷模块的两侧外表面，使得所述陶瓷模块和所述pcb基板的两侧外表面相平；

在所述陶瓷模块上贯穿地打孔；

在所述陶瓷模块的开孔内设置第一线路，以及，在所述pcb基板和所述陶瓷模块的两侧外表面分别设置第二线路，所述第一线路连接两个不同侧面的所述第二线路。

本发明实施例，实现了制作可在陶瓷表面走线的嵌埋陶瓷线路板，且陶瓷表面的线路与pcb基板表面线路相连接，尤其对于需要打金线的器件，可以直接通过走线连接；以及，嵌埋的陶瓷内部有导通孔，能实现上下表面线路的连通，优化了嵌埋陶瓷线路板的走线，有利于pcb的高度集成，可适用于高频电流的应用场景。

可选地，在所述陶瓷模块的开孔内设置第一线路，以及，在所述pcb基板和所述陶瓷模块的两侧外表面分别设置第二线路，所述第一线路连接两个不同侧面的所述第二线路，包括：

在所述陶瓷模块的开孔内注入热塑性材料；

处理所述热塑性材料的两侧外表面，使得所述热塑性材料和所述陶瓷模块的表面相平；

在所述热塑性材料内贯穿地打孔；

处理所述pcb基板、所述热塑性材料和所述陶瓷模块的表面，形成金属镀层，其中，所述热塑性材料的开孔内的金属镀层为第一线路；

刻蚀所述金属镀层，在所述pcb基板和所述陶瓷模块的两侧外表面分别形成第二线路，所述第一线路连接两个不同侧面的所述第二线路。

本发明实施例中，当陶瓷模块为陶瓷覆铜板时，金属镀层可以仅设置一层，优选为铜镀层；当陶瓷模块为表面无铜板的陶瓷时，金属镀层优选地设置为至少两层，表面镀层为铜镀层，中间镀层为镍、钛等，从而利用中间镀层结合表面镀层与陶瓷。

可选地，处理所述pcb基板、所述热塑性材料和所述陶瓷模块的表面，形成金属镀层，包括：

处理所述pcb基板、所述热塑性材料和所述陶瓷模块的表面，在所述pcb基板和所述陶瓷模块的两侧外表面形成金属镀层，在所述热塑性材料的开孔内形成填充的金属镀层。

本发明实施例中，通过特定的电镀工艺，实现了在热塑性材料的开孔内填充金属，填充的金属一方面用于连接pcb基板和陶瓷模块的两侧外表面的线路，另一方面可以增强整体散热性能。

可选地，在所述陶瓷模块的开孔内设置第一线路，以及，在所述pcb基板和所述陶瓷模块的两侧外表面分别设置第二线路，所述第一线路连接两个不同侧面的所述第二线路，包括：

向所述陶瓷模块的开孔内灌入液态导电材料，形成第一线路；

处理冷却后形成的固态导电材料和所述陶瓷模块的表面，使得所述固态导电材料和所述陶瓷模块的表面相平；

处理所述固态导电材料、所述pcb基板和所述陶瓷模块的表面，形成金属镀层；

在所述金属镀层上刻蚀第二线路，所述第一线路连接所述第二线路。

可选地，所述导电材料为金属粉与热塑性材料的混合物。优选为铜粉与树脂的混合物。

可选地，所述金属镀层为单层，所述金属粉与热塑性材料的混合物直接与所述金属镀层接触。

本发明实施例中，金属粉可以为铝粉、铜粉、银粉、铁粉等导电金属，热塑性材料可以是各类具有热塑性的材料，优选为具有热塑性的树脂类制品，例如，可以是各种热塑性塑料。优选地，采用铜粉与树脂的混合物。铜粉与树脂经过处理后的混合物不仅具备铜粉的导电性，还具备热塑性材料的易与其它材料结合的特点，因此可以良好地与陶瓷结合，以及，可以直接在其表面电镀用于刻蚀的镀层，省去了一道中间镀层的电镀工艺。

可选地，将陶瓷模块嵌埋进所述pcb基板的开孔后与所述pcb基板粘接，包括：

将陶瓷模块嵌埋进所述pcb基板的开孔；

在所述陶瓷模块和所述pcb基板的一侧外表面铺设耐高温材料；

加热所述耐高温材料，使得所述陶瓷模块与所述pcb基板通过热塑性材料粘接。

第二方面，一种嵌埋陶瓷线路板，包括：

至少两层线路的pcb基板、贯穿地设置于所述pcb基板内的陶瓷模块、设置于所述陶瓷模块的内部的第一线路、设置于所述pcb基板与所述陶瓷模块的两侧外表面的第二线路；

其中，所述第二线路在所述pcb基板与所述陶瓷模块之间连续，所述第一线路连接两个不同侧面的所述第二线路。

本发明实施例，公开了一种陶瓷表面走线的嵌埋陶瓷线路板，且陶瓷表面的线路与pcb基板表面线路相连接；以及，嵌埋的陶瓷内部有导通孔，能实现上下表面线路的连通，优化了嵌埋陶瓷线路板的走线，有利于pcb的高度集成，可适用于高频电流的应用场景。

可选地，所述陶瓷模块的内部贯穿地设置热塑性材料，所述热塑性材料内部贯穿地设置开孔，所述第一线路设置于所述热塑性材料的开孔表面。

本发明实施例中，当陶瓷模块为陶瓷覆铜板时，第一线路与陶瓷覆铜板表面接触；当陶瓷模块为表面无铜板的陶瓷时，第一线路与陶瓷之间还存在中间镀层，优选为镍、钛等，从而利用中间镀层结合表面镀层与陶瓷。

可选地，所述陶瓷模块的内部贯穿地设置热塑性材料，所述热塑性材料内部贯穿地设置金属柱体，形成所述第一线路。

本发明实施例中，金属柱体一方面用于连接pcb基板和陶瓷模块的两侧外表面的线路，另一方面可以增强整体散热性能。

可选地，所述陶瓷模块的内部贯穿地设置固态导电材料，形成所述第一线路。

可选地，所述固态导电材料为金属粉与树脂的混合物。

进一步地，所述第二线路仅包含单层金属。

本发明实施例中，金属粉与热塑性材料的混合物不仅具备金属粉的导电性，还具备热塑性材料的易与其它材料结合的特点，因此可以良好地与陶瓷结合，以及，可以直接在其表面电镀用于刻蚀的镀层，省去了一道中间镀层的电镀工艺。

本发明实施例中，金属粉可以是常见的导电金属，例如金、银、铜等。热塑性材料可以是各类具有热塑性的材料，优选为具有热塑性的树脂类制品。

可选地，所述陶瓷模块包括：

陶瓷或者陶瓷覆铜板。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1(a)-(i)为本发明一实施例提供的一种嵌埋陶瓷线路板的制作方法；

图2(a)-(i)为本发明又一实施例提供的一种嵌埋陶瓷线路板的制作方法；

图3(a)-(g)为本发明又一实施例提供的一种嵌埋陶瓷线路板的制作方法；

图4(a)-(g)为本发明又一实施例提供的一种嵌埋陶瓷线路板的制作方法；

图5是本发明实施例提供的一种嵌埋陶瓷线路板的结构示意图；

图6是本发明又一实施例提供的一种嵌埋陶瓷线路板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

实施例一、本实施例提供了一种嵌埋陶瓷线路板的制作方法，包括：

步骤1.1：准备fr4基板100(含铜箔101)，准备陶瓷覆铜板200，如图1(a)所示；

步骤1.2：开孔，如图1(b)所示；

步骤1.3：将陶瓷覆铜板200贯穿嵌埋进fr4基板100的开孔110中；为了在压合工艺中固定陶瓷覆铜板，在陶瓷覆铜板200和fr4基板100下表面贴合耐高温贴纸300；如图1(c)所示；

步骤1.4：高温压合，板间的pp在高温高压下粘性流动填充陶瓷线路板与fr4基板之间的间隙，粘合了两者；压合后揭掉耐高温贴纸；烘烤后，对板面进行研磨；如图1(d)所示；

步骤1.5：在嵌埋陶瓷覆铜板上激光打孔；如图1(e)所示；

步骤1.6：向孔210里塞树脂220；如图1(f)所示；

步骤1.7：在塞满树脂孔上机械钻孔；如图1(g)所示；

步骤1.8：整板进行电镀金属化，形成金属镀层400；如图1(h)所示；

步骤1.9：蚀刻外层线路410；如图1(i)所示。

实施例二、本实施例提供了一种嵌埋陶瓷线路板的制作方法，包括：

步骤2.1：准备fr4基板500(不含铜箔)，准备陶瓷600，如图2(a)所示；

步骤2.2：开孔，如图2(b)所示；

步骤2.3：将陶瓷600贯穿嵌埋进fr4基板500的开孔510中；为了在压合工艺中固定陶瓷，在陶瓷和fr4基板下表面贴合耐高温贴纸300；如图2(c)所示；

步骤2.4：高温压合，板间的pp在高温高压下粘性流动填充陶瓷600与fr4基板500之间的间隙，粘合了两者；压合后揭掉耐高温贴纸；烘烤后，对板面进行研磨；如图2(d)所示；

步骤2.5：在陶瓷上激光打孔；如图2(e)所示；

步骤2.6：向孔610里塞树脂620；如图2(f)所示；

步骤2.7：在塞满树脂孔上机械钻孔；如图2(g)所示；

步骤2.8：整板进行电镀金属化，先溅射过渡金属(镍、钛)，再镀一层表面金属(金、银、铜)，形成至少两层的金属镀层700；如图2(h)所示；

步骤2.9：蚀刻外层线路710；如图2(i)所示。

实施例三、本实施例提供了一种嵌埋陶瓷线路板的制作方法，包括：

步骤3.1：准备fr4基板100(含铜箔101)；准备陶瓷覆铜板200；如图3(a)所示。

步骤3.2：开孔；如图3(b)所示。

步骤3.3：将陶瓷覆铜板200贯穿嵌埋进fr4基板100的开孔110中；为了在压合工艺中固定陶瓷覆铜板，在陶瓷覆铜板和fr4基板下表面贴合耐高温贴纸300；如图3(c)所示。

步骤3.4：高温压合，板间的pp在高温高压下粘性流动填充陶瓷覆铜板与fr4基板之间的间隙，粘合了两者；压合后揭掉耐高温贴纸；烘烤后，对板面进行研磨；如图3(d)所示。

步骤3.5：在嵌埋陶瓷覆铜板上激光打孔；如图3(e)所示。

步骤3.6：在孔210内塞导电铜浆800，能实现上下表面线路的连通；烘烤、研磨后，电镀金属化，形成单层的金属镀层700；如图3(f)所示。

步骤3.7：蚀刻外层线路710；如图3(g)所示。

本实施例中，铜浆特指经过处理后的铜粉与树脂的混合物。

实施例四、本实施例提供了一种嵌埋陶瓷线路板的制作方法，包括：

步骤4.1：准备fr4基板500(不含铜箔)；准备陶瓷600；如图4(a)所示。

步骤4.2：开孔；如图4(b)所示。

步骤4.3：将陶瓷贯穿嵌埋进fr4基板的开孔510中；为了在压合工艺中固定陶瓷，在陶瓷和fr4基板下表面贴合耐高温贴纸300；如图4(c)所示。

步骤4.4：高温压合，板间的pp在高温高压下粘性流动填充陶瓷600与fr4基板500之间的间隙，粘合了两者；压合后揭掉耐高温贴纸300；烘烤后，对板面进行研磨；如图4(d)所示。

步骤4.5：在嵌埋陶瓷上激光打孔；如图4(e)所示。

步骤4.6：孔610内塞导电铜浆800，能实现上下表面线路的连通；烘烤、研磨后，电镀完成金属化，电镀层700至少包括两层金属；如图4(f)所示。

步骤4.7：蚀刻外层线路710；如图4(g)所示。

本实施例中，铜浆特指经过处理后的铜粉与树脂的混合物。

实施例五，本发明提供了一种嵌埋陶瓷线路板，如图5所示，包括：

至少两层线路的pcb基板(即fr4基板)、贯穿地设置于所述pcb基板内的陶瓷覆铜板、设置于陶瓷覆铜板的内部的第一线路412、设置于pcb基板与陶瓷覆铜板的两侧外表面的第二线路411；其中，第二线路411在pcb基板与陶瓷覆铜板的表面连续，第一线路412连接两个不同侧面的第二线路411。陶瓷覆铜板的内部填充树脂220，树脂内部设置开孔230，第一线路412设置于树脂的开孔230的表面。

实施例六，本发明提供了一种嵌埋陶瓷线路板，如图6所示，包括：

至少两层线路的pcb基板(即fr4基板)、贯穿地设置于pcb基板内的陶瓷覆铜板、设置于陶瓷覆铜板的内部的第一线路800、设置于pcb基板与陶瓷覆铜板的两侧外表面的第二线路710；其中，第二线路710在pcb基板与陶瓷覆铜板的表面连续，第一线路800连接两个不同侧面的第二线路710。第一线路800为铜浆制成，组分为铜粉与树脂的混合物，由于铜浆与铜具有良好的结合性，第二线路710只需要一层电镀即可与第一线路800连通。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。