埋金属块PCB及其制作方法

摘要

本发明公开了一种埋金属块PCB及其制作方法，该埋金属块PCB的制作方法包括以下步骤：准备金属块、半固化片、第一组板和第二组板，所述第一组板和所述第二组板均包括至少一个芯板；在第二组板中设置通槽；将第一组板、半固化片和第二组板由下往上叠加，并将金属块埋入第二组板的通槽中，形成预压板；将所述预压板放置于层压装置中进行层压，形成压合板；在所述压合板上设置多个散热孔，其中，所述散热孔贯通所述第一组板以及所述第一组板与所述第二组板之间的半固化片，多个所述散热孔与所述金属块对接；对所述散热孔进行电镀填孔，得到埋金属块PCB。本发明可保证PCB表面具有高的平整性，保证芯片的邦定性能，同时具有优良的散热性能。

权利要求

1.一种埋金属块PCB的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S110：准备金属块、半固化片、第一组板和第二组板，所述第一组板和所述第二组板均包括至少一个芯板；

S115：对所述第一组板和所述第二组板的芯板制作内层图形，同时对所述第一组板和所述第二组板的芯板进行干膜开窗处理，所述第一组板的芯板上开窗区域对应散热孔所在区域，所述第二组板的芯板上开窗区域对应通槽所在区域；

S120：在第二组板中设置通槽；

S130：将第一组板、半固化片和第二组板由下往上依次叠加，将第一组板、半固化片、第二组板邦定铆合，并将金属块埋入第二组板的通槽中，形成预压板；

S135：在所述第二组板的上表面覆盖一张铝片；

S140：将所述预压板放置于层压装置中进行层压，形成压合板,所述铝片与所述预压板一并层压；

S150：在所述压合板上设置多个散热孔，其中，所述散热孔贯通所述第一组板以及所述第一组板与所述第二组板之间的半固化片，多个所述散热孔与所述金属块对接；

S160：对所述散热孔进行电镀填孔，得到埋金属块PCB。

2.根据权利要求1所述的埋金属块PCB的制作方法，其特征在于，所述干膜开窗比铜块单边大8mil。

3.根据权利要求1所述的埋金属块PCB的制作方法，其特征在于，在步骤S115中，所述第一组板的外表层和所述第二组板的外表层均不进行干膜开窗处理。

4.根据权利要求1所述的埋金属块PCB的制作方法，其特征在于，在步骤S120与步骤S130之间还包括以下步骤：S125：对金属块进行棕化处理。

5.根据权利要求1所述的埋金属块PCB的制作方法，其特征在于，在步骤S130中，所述金属块的上表面与所述第二组板的上表面齐平，所述金属块的下表面与所述第二组板的下表面齐平。

6.根据权利要求1所述的埋金属块PCB的制作方法，其特征在于，所述通槽采用铣槽工艺制作而成。

7.根据权利要求1所述的埋金属块PCB的制作方法，其特征在于，所述金属块为铜块、铝块和钼块中的一种。

8.根据权利要求1所述的埋金属块PCB的制作方法，其特征在于，在步骤S140与步骤S150之间还包括以下步骤：S145：对所述压合板进行棕化处理。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的埋金属块PCB的制作方法，其特征在于，所述第一组板包括一个芯板，所述第二组板包括三个或四个芯板，所述第二组板中的芯板层叠设置且相邻两个所述芯板之间设有至少一张半固化片，所述第一组板和所述第二组板中的所述芯板的两面均设有金属层。

10.一种埋金属块PCB，其特征在于，采用权利要求1至9中任一项所述的制作方法制作而成。

说明书

埋金属块PCB及其制作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及印刷线路板技术领域，尤其是涉及一种埋金属块PCB及其制作方法。

背景技术

[0002] 随着芯片制程的不断提升，数亿甚至数十亿的晶体管被置于越来越小的芯片当中，晶体管数量的增加，栅极宽度的不断减小，芯片发热量不可避免的也越来越大。芯片工作温度的稳定对芯片性能发挥至关重要。芯片的封装模式在一定程度上影响着芯片散热效率，在众多的封装方式中，COB(chip on board，板上芯片封装)封装因其高效的热管理模式而成为解决芯片散热问题的首选封装模式，同时其还具有节省空间、制程简单等优点。COB封装即通过导热胶将裸芯片直接粘于PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)上，使用引线键合的方式将PCB焊盘与芯片引脚相连接。

[0003] 因芯片直接接触PCB散热，因此芯片底部的PCB散热效率则直接决定了芯片的散热效率。当前，在PCB中置入金属块成为解决芯片散热问题的理想方案之一，其主要是在PCB板上开设通槽，将金属块放置于通槽中。然而受限于行业工艺能力限定，金属块与PCB表面高度落差约为3mil(1mil＝25.4微米)，而另一方面，出于对芯片封装模式及高效散热的考虑，COB封装芯片对PCB埋金属块区域的平整性要求为高度落差小于10微米，这一要求远超现有行业制作能力。因此，目前的技术不能同时满足芯片散热和超高平整性需求。

发明内容

[0004] 基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种埋金属块PCB及其制作方法，其可保证PCB表面具有高的平整性，保证芯片的邦定性能，同时具有优良的散热性能。

[0005] 其技术方案如下：

[0006] 一种埋金属块PCB的制作方法，包括以下步骤：

[0007] S110：准备金属块、半固化片、第一组板和第二组板，所述第一组板和所述第二组板均包括至少一个芯板；

[0008] S120：在第二组板中设置通槽；

[0009] S130：将第一组板、半固化片和第二组板由下往上依次叠加，并将金属块埋入第二组板的通槽中，形成预压板；

[0010] S140：将所述预压板放置于层压装置中进行层压，形成压合板；

[0011] S150：在所述压合板上设置多个散热孔，其中，所述散热孔贯通所述第一组板以及所述第一组板与所述第二组板之间的半固化片，多个所述散热孔与所述金属块对接；

[0012] S160：对所述散热孔进行电镀填孔，得到埋金属块PCB。

[0013] 本发明实施例所述的埋金属块PCB的制作方法，其可在第一组板的芯片邦定区域(也即金属块的正上方区域)开设多个散热孔，当将芯片邦定在散热孔上时，芯片发出的热量可经过散热孔内的金属、通槽内的金属块进行导热，大大地增加了芯片的散热效率。较之于传统的PCB上开设通槽埋入金属块的方式，本实施例仅在第二组板开设有通槽，第一组板则开设有多个散热孔，由于多个细小的散热孔密集分布于PCB上，对于固定芯片来说，PCB表面仍然处于平整状态，可方便芯片邦定，改善芯片COB封装性能。同时，由于金属块的散热性能比散热孔的散热性能好，因此，本发明实施例仅在PCB的一面设置散热孔，PCB主要还是通过金属块散热，用以在保证平整性的基础上尽可能地提高散热性能，最大限度满足客户对散热性能的需求。另外，本实施例压合板均采用芯板层压形成，由于芯板本身具有较高的平整性，能够最大限度提升芯片邦定区域的平整性，可满足芯片邦定区域的高度落差小于5μm。本发明实施例可避免出现采用铜箔+PP的结构而导致的介厚不均导致板件厚度不均的问题。

[0014] 下面对上述技术方案作进一步的说明：

[0015] 在其中一个实施例中，在步骤S110与步骤S120之间还包括以下步骤：

[0016] S115：对所述第一组板和所述第二组板的芯板制作内层图形，同时对所述第一组板和所述第二组板的芯板进行干膜开窗处理，所述第一组板的芯板上开窗区域对应散热孔所在区域，所述第二组板的芯板上开窗区域对应通槽所在区域。

[0017] 干膜开窗处理用以将芯板上对应区域的铜箔蚀刻，以利于后续制作通槽和散热孔。在其中一个实施例中，由于在层压形成压合板之后将进行外表层电镀、手工打磨等其他后处理，因此，在步骤S115中，所述第一组板的外表层和所述第二组板的外表层均可不进行干膜开窗处理，以保证外层电镀品质。

[0018] 在其中一个实施例中，在步骤S120与步骤S130之间还包括以下步骤：

[0019] S125：对金属块进行棕化处理，以清洁和粗化金属块表面，提高金属块与树脂的结合力。

[0020] 在其中一个实施例中，在步骤S130中，所述金属块的上表面与所述第二组板的上表面齐平，所述金属块的下表面与所述第二组板的下表面齐平，用以提高埋金属块PCB的平整性。

[0021] 在其中一个实施例中，在步骤S130中，在将第一组板、半固化片和第二组板由下往上依次叠加时，将第一组板、半固化片和第二组板邦定铆合，用以在层压之前固定待压合组件，防止层压过程中发生移动错位现象，保证层压精度。

[0022] 在其中一个实施例中，在步骤S130与步骤S140之间还包括以下步骤：

[0023] S135：在所述第二组板的上表面覆盖一张铝片；

[0024] 且在步骤S140中，所述铝片与所述预压板一并层压。

[0025] 铝片具有较好的延展性，在层压的过程中能够起到缓冲的作用，用以增强埋金属块PCB的平整性。

[0026] 在其中一个实施例中，在步骤S140与步骤S150之间还包括以下步骤：

[0027] S145：对所述压合板进行棕化处理，去除表面的油脂,杂物等,保证板面的清洁度。

[0028] 在其中一个实施例中，所述第一组板包括一个芯板，所述第二组板包括三个或四个芯板，所述第二组板中的芯板层叠设置且相邻两个所述芯板之间设有至少一张半固化片，所述第一组板和所述第二组板中的所述芯板的两面均设有金属层。

[0029] 本技术方案还提供了一种埋金属块PCB，采用上述的埋金属块PCB的制作方法制作而成。埋金属块PCB具有较好的散热性能和高的平整性，可制作性强，使用行业现有常规设备即可满足高散热又可满足超高平整性要求。

附图说明

[0030] 图1为本发明一实施例所述的埋金属块PCB的制作方法的流程图；

[0031] 图2为本发明另一实施例所述的埋金属块PCB的制作方法的流程图；

[0032] 图3为本发明又一实施例所述的埋金属块PCB的制作方法的流程图；

[0033] 图4为本发明一实施例所述的埋金属块PCB的结构图；

[0034] 图5为图4中金属块区域放大示意图。

[0035] 附图标记说明：

[0036] 10、第一组板，20、第二组板，30、芯片邦定区域，100、芯板，200、半固化片，300、金属块，400、散热孔。

具体实施方式

[0037] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

[0038] 请参阅图1、图4和图5，本发明实施例中一种埋金属块PCB的制作方法的一个实施例，包括以下步骤：

[0039] S110：准备金属块300、半固化片200、第一组板10和第二组板20，所述第一组板10和所述第二组板20均包括至少一个芯板100。

[0040] 当所述第一组板10和所述第二组板20中的芯板100为两个或两个以上时，则第一组板10和第二组板20中的芯板100上下叠设，并且叠设的芯板100之间需夹设至少一张半固化片200。芯板100为双面覆铜板，是由中间层为树脂层，上下层为金属层组合形成的复合板。其中，该树脂层可以为环氧树脂层，该金属层可以为铜箔层。所述半固化片200为pp半固化片200，所述金属块300为铜块、铝块和钼块中的一种，可优选铜块。

[0041] S120：在第二组板20中设置通槽(附图未标识，对应图中金属块300的区域)。

[0042] 当第二组板20中仅设有一个芯板100时，则在该芯板100开设有通槽；当该第二组板20中设置两个或两个以上芯板100时，则每个芯板100和芯板100之间的半固化片200均开设有通槽，并且在叠设时每个芯板100以及每个半固化片200上的通槽在竖直方向的投影重合，也即各个通槽上下正对。

[0043] 具体可采用铣槽的工艺制作而成，芯板100上通槽大小比金属块300单边大约4mil，半固化片200上通槽大小比金属块300单边大约7mil。

[0044] S130：将第一组板10、至少一张半固化片200和第二组板20由下往上依次叠加，并将金属块300埋入第二组板20的通槽中，形成预压板。

[0045] S140：将所述预压板放置于层压装置中进行层压，形成压合板。

[0046] S150：在所述压合板上设置多个散热孔400，其中，所述散热孔400贯通所述第一组板10以及所述第一组板10与所述第二组板20之间的半固化片200，多个所述散热孔400与所述金属块300对接。

[0047] 也即所述散热孔400在竖直方向的投影位于所述通槽的内侧；可选地，所述散热孔400为激光钻孔，激光钻孔孔径设为约6mil，间距约4mil。激光钻孔连通第一组板10的上表面线路层和第二组板20中的金属块300。

[0048] S160：对所述散热孔400进行电镀填孔，得到埋金属块PCB。

[0049] 电镀过程中可在散热孔400中填满铜或其他导热性好的金属。

[0050] 本发明实施例所述的埋金属块PCB的制作方法，其可在第一组板10的芯片邦定区域30(也即金属块300的上方区域)开设多个散热孔400，当将芯片邦定在散热孔400上时，芯片发出的热量可经过散热孔400内的金属、通槽内的金属块300进行导热，大大地增加了芯片的散热效率。较之于传统的PCB上开设通槽埋入金属块300的方式，本实施例仅在第二组板20开设有通槽，第一组板10则开设有多个散热孔400，由于多个细小的散热孔400密集分布于PCB上，对于固定芯片来说，PCB表面仍然处于平整状态，可方便芯片邦定，改善芯片COB封装性能。同时，由于金属块300的散热性能比散热孔400的散热性能好，因此，本发明实施例仅在PCB的一面设置散热孔400，PCB主要还是通过金属块300散热，用以在保证平整性的基础上尽可能地提高散热性能，最大限度满足客户对散热性能的需求。另外，本实施例压合板均采用芯板100层压形成，由于芯板100本身具有较高的平整性，能够最大限度提升芯片邦定区域30的平整性，可满足芯片邦定区域30的高度落差小于5μm。本发明实施例可避免出现采用铜箔+PP的结构而导致的介厚不均、导致板件厚度不均的问题。

[0051] 在进一步的实施例中，如图2所示，在步骤S110与步骤S120之间还包括以下步骤：

[0052] S115：对所述第一组板10和所述第二组板20的芯板100制作内层图形，同时对所述第一组板10和所述第二组板20的芯板100进行干膜开窗处理，开窗比金属块300单边大约8mi l，所述第一组板10的芯板100上开窗区域对应散热孔400所在区域，所述第二组板20的芯板100上开窗区域对应通槽所在区域。

[0053] 干膜开窗处理用以将芯板100上对应区域的铜箔蚀刻，以利于后续制作通槽和散热孔400。

[0054] 由于在层压形成压合板之后将进行外表层电镀、手工打磨等其他后处理，因此，在步骤S115中，所述第一组板10的外表层和所述第二组板20的外表层均可不进行干膜开窗处理，以保证外层电镀品质。请继续参阅图2，在本实施例中，在步骤S120与步骤S130之间还包括以下步骤：

[0055] S125：对金属块300进行棕化处理，以清洁和粗化金属块300表面，提高金属块300与树脂的结合力。

[0056] 请继续参阅图2，在本实施例中，在步骤S130中，在将第一组板10、半固化片200和第二组板20由下往上叠加时，将第一组板10、半固化片200和第二组板20邦定铆合，先邦定铆合再放金属块300，防止后续层压过程中发生移动错位现象，保证层压精度。

[0057] 请继续参阅图2，在本实施例中，在步骤S130与步骤S140之间还包括以下步骤：

[0058] S135：在所述第二组板20的上表面覆盖一张铝片，铝片为薄铝片；且在步骤S140中，所述铝片与所述预压板一并层压。铝片具有较好的延展性，在层压的过程中能够起到缓冲的作用，用以增强埋金属块PCB的平整性。

[0059] 请继续参阅图2，在本实施例中，在步骤S140与步骤S150之间还包括以下步骤：

[0060] S145：对所述压合板进行棕化处理，去除表面的油脂,杂物等,保证板面的清洁度。

[0061] 下面结合具体应用场景，对本发明实施例中一种埋金属块PCB的制作方法进行详细说明，如图3所示，并结合图4和图5，该制作方法具体包括以下步骤：

[0062] S210：准备一个铜块、三张半固化片200、第一组板10和第二组板20，所述第一组板10包括一个芯板100，第一组板10上一个芯板100设有L1/L2层(L1/L2表示一个芯板100上两面分别设有L1和L2层，下同)，所述第二组板20包括三个芯板100，第二组板20上三个芯板
100分别设有L3/L4层、L5/L6层和L7/L8层。其中，L2-L3间(L2-L3表示相邻两个芯板100之间，下同)、L4-L5间、L6-L7间均设有半固化片200。

[0063] S215：来料制作内层图形，同时对L2/L3/L4/L5/L6/L7层进行干膜开窗处理，开窗比铜块单边大约8mil。

[0064] S220：对L3/L4、L5/L6、L7/L8层芯板100进行铣槽以开设通槽放置铜块，芯板100上通槽大小比铜块单边大约4mil，同时对L4-L5间、L6-L7间半固化片200进行铣槽以开设通槽放置铜块，半固化片200上通槽大小比铜块单边大约7mil，此时L2-L3间半固化片200不做处理。

[0065] S225：铜块使用前进行棕化处理。

[0066] S230：从下到上依次放置L1/L2、L3/L4、L5/L6、L7/L8层芯板100，且各层间放置半固化片200进行邦定铆合，在铣出的通槽内塞入铜块，尽量保证铜块放置平整，不可有明显倾斜。

[0067] S235：放置铜块后，在L7/L8层芯板100上放置一片薄铝片。

[0068] S240：使用正常PP压合程序进行层压形成压合板。

[0069] S245：对压合板进行棕化处理。

[0070] S250：棕化后根据工艺条件在压合板的芯片邦定区域30进行激光钻孔形成多个散热孔400，散热孔400孔径为约6mil，间距约4mil，散热孔400连通L1与L3层。散热孔400连通L1和L3层，且散热孔400位于铜块的正上方。

[0071] S260：对所述散热孔400进行电镀填铜，根据实际需要完成其他后流程制作，得到埋铜块PCB。

[0072] 需要说明的是，上述实施方式仅用以解释说明本发明，事实上，可根据实际需要制作出不同层数的埋金属块PCB，如第一组板10可包括一个、两个或多个芯板100，第二组板20也可包括一个、两个或多个芯板100，且相邻的两个芯板100间可放置一张、两张或多张半固化片200。

[0073] 上面对本发明实施例中的一种埋金属块PCB的制作方法进行了描述，下面对本发明实施例中的一种埋金属块PCB进行描述，请继续参阅图4和图5，本发明实施例中一种埋金属块PCB一个实施例包括金属块300、半固化片200、第一组板10和第二组板20。所述第一组板10和所述第二组板20均包括至少一个芯板100。所述第一组板10和所述第二组板20之间通过至少一张所述半固化片200压合连接。所述第二组板20上开设有通槽，所述金属块300埋设于所述通槽内。所述埋金属块PCB开设有多个散热孔400，多个散热孔400贯通所述第一组板10以及所述第一组板10与所述第二组板20之间的半固化片200。所述散热孔400在竖直方向的投影位于所述通槽的内侧，所述散热孔400内填塞有导热金属，如铜。本实施例所述埋金属块PCB采用上述的埋金属块PCB的制作方法制作而成。埋金属块PCB具有较好的散热性能和高的平整性，可制作性强，使用行业现有常规设备即可满足高散热又可满足超高平整性要求。

[0074] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0075] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。