CN114630504B - 一种线路板加工方法及线路板 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种线路板加工方法及线路板，所述方法包括：提供单面压合过的芯板，所述芯板依次包括第一金属层、第一介质层、图案层以及中间介质层；对所述中间介质层进行处理，形成暴露部分所述图案层的凹槽；在所述凹槽中填充磁性材料，形成磁芯；在所述中间介质层远离所述第一介质层的表面层压第二介质层，并在第二介质层上覆盖第二金属层，形成整体板；对所述整体板进行钻孔、孔金属化以及线路图形加工，形成线路图案以及导通孔；其中，所述线路图案与所述导通孔金属连接形成环形线圈。通过上述方法，使环形线圈与磁芯形成变压结构，以满足线路板的集成化需求。
Description
技术领域
本发明涉及PCB板技术领域，特别是涉及一种线路板加工方法及线路板。
背景技术
随着单个电子产品集成功能越来越多，单位面积的印刷线路板表面要搭载越来越多的元器件，为了实现印刷线路板上集成更多的器件，将一些器件内埋入到印刷线路板内，或者在印刷线路板内加工过程中制作器件是一个提升线路板器件密度的重要途径。
变压器作为电子线路板中常见的电子元器件，其一般由线圈和磁芯组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫输入线圈，其余的绕组叫耦合线圈。它可以变换交流电压、电流和阻抗。目前在生产变压器的过程中，首先在骨架上绕制漆包线，漆包线绕制完成后形成线圈，然后再在骨架本体上安装上磁芯，然而这种生产方式需要先建立骨架绕制线圈，再在线圈内安装磁芯，增加安装难度，且存磁芯安装牢固度差的缺点。
发明内容
本申请为了解决现有技术中在线路板变压器制作困难、提高线路板利用率的技术问题，提出一种线路板加工方法及线路板。
为解决上述问题，本申请提出一种线路板加工方法，该线路板加工方法包括：提供单面压合过的芯板，其中，芯板依次包括第一金属层、第一介质层、图案层以及中间介质层；对中间介质层进行处理，形成暴露部分图案层的凹槽；在凹槽中填充磁性材料，形成磁芯；在中间介质层远离第一介质层的表面层压第二介质层，并在第二介质层上覆盖第二金属层，形成整体板；对整体板进行钻孔、孔金属化以及线路图形加工，形成线路图案以及导通孔；其中，线路图案与导通孔金属连接形成环形线圈。
在一优选实施例中，环形线圈缠绕磁芯并与磁芯形成变压器。
在一优选实施例中，凹槽为方形环槽或圆形环槽；在凹槽中填充磁性材料的步骤包括：在凹槽中填充磁性材料，得到方形磁环或圆形磁环。
其中，提供单面压合过的芯板，所述芯板依次包括第一金属层、第一介质层、图案层以及中间介质层的步骤包括：提供单面压合过的芯板，芯板依次包括第一金属层、第一介质层、图案层以及中间介质层的步骤包括：准备依次包括第一金属层、第一介质层以及铜层的基板；在铜层表面制作内层线路铜盘，得到图案层；其中铜盘对应磁芯设置；在铜盘表面层压中间介质层，得到单面压合过的芯板。
在一优选实施例中，磁性材料包括Ni，Ni-Cr， Ni-Fe,Fe-Co-Ni,Fe-Cr中任意一种或多种材料。
在一优选实施例中，对整体板进行钻孔、孔金属化以及线路图形加工，形成线路图案以及导通孔的步骤包括：对整体板进行钻孔，得到至少两个通孔；对通孔进行电镀金属处理，得到导通孔；对整体板表面的第一金属层和第二金属层进行线路图形加工，得到线路图案；其中，线路图案与导通孔形成环形线圈。
在一优选实施例中，中间介质层的厚度在20-500微米之间，凹槽的宽度在30-2000微米之间。
在一优选实施例中，第二介质层包括两层有机介质层和一层图案层，有机介质层与图案层相邻设置。
本申请还提供一种线路板，线路板包括磁环和环形线圈，环形线圈缠绕磁环，环形线圈与磁环之间由有机介质填充。
在一优选实施例中，磁环为方形环或者圆形环。
在一优选实施例中，磁环材料包括Ni，Ni-Cr， Ni-Fe,Fe-Co-Ni,Fe-Cr中任意一种或多种材料。
本申请的有益效果是：通过在线路板内层介质层上加工一定尺寸的方形槽，采用电镀磁性材料填充在槽内形成磁环，在磁环周围采用线路板的机械通孔互联和铜图形加工工艺实现铜线路图形和通孔互联形成，实现线圈与磁环的良好卷绕，形成变压器，通过在线路板制作过程中加工小型变压器，满足线路板的高密度和集成化需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请线路板加工方法一实施方式的流程示意图；
图2a为本申请本申请第一介质层一实施方式的结构示意图；
图2b为本申请形成有图案层的第一介质层一实施方式的结构示意图；
图2c为本申请芯板一实施方式的结构示意图；
图3为本申请芯板制作方法一实施方式的流程示意图；
图4为图1步骤S12制作过程中线路板的结构示意图；
图5a为本申请凹槽一实施方式的俯视结构示意图；
图5b为本申请凹槽另一实施方式的俯视结构示意图；
图6为图1步骤S13制作过程中线路板的结构示意图；
图7为图1步骤S14制作过程中线路板的结构示意图；
图8为图1步骤S15一实施方式的流程示意图；
图9为图8步骤S81制作过程线路板的结构示意图；
图10为图8步骤S82制作过程中线路板的结构变化示意图；
图11为图8步骤S83制作过程中线路板的结构变化示意图；
图12a为图1步骤S15制作过程中第一线路板俯视结构示意图；
图12b为图1步骤S15制作过程中第二线路板俯视结构示意图；
图13a为本申请线路板一实施方式的侧视结构示意图；
图13b为本申请线路板一实施方式的俯视结构示意图；
图14a为本申请线路板另一实施方式的侧视结构示意图；
图14b为本申请线路板另一实施方式的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
层压工艺是线路板上制作有机介质层常用的工艺，其常用高温高压将半固化的树脂固化在铜线路表面。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的每一个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请提供一种线路板加工方法，如图1所示，图1为本申请线路板加工方法一实施方式的流程示意图。该加工方法包括以下步骤：
步骤S11：提供单面压合过的芯板，芯板依次包括第一金属层、第一介质层、图案层以及中间介质层。
其中，芯板结构如图2c所示，图2c为本申请芯板一实施方式的结构示意图。芯板依次包括第一金属层120、第一介质层100、图案层111 以及中间介质层200。
具体地，芯板的制作方法还包括以下步骤，其流程图如图3所示：
步骤S31：准备包含第一金属层、第一介质层以及铜层的基板。
具体地，第一介质层110的结构如图2a所示，图2a为本申请第一介质层一实施方式的结构示意图。第一金属层120和铜层110分别覆于第一介质层100的上下两个表面。其中，铜层110的厚度选取可与第一金属层120的厚度选取相同，也可以不同，根据实际产品性能进行选取，在此不作限定。本实施例中，铜层110的厚度与第一金属层120的厚度选取相同。具体地，铜层110与第一金属层120的厚度可在3-100微米之间选择。第一介质层100的材料为有机材料，在本实施例中，第一介质层100的厚度可在30-1000微米中选取。在其它实施例中，第一金属层、铜层以及第一介质层的厚度均可根据电路板实际生产需求进行选择，本实施例中的厚度选取为优选方案，并不是限定。
步骤S32：在铜层表面制作铜盘，得到图案层。其中铜盘的制作工艺包括：线路板线路图形加工工艺。在本实施例中，图案层111的铜盘与磁芯对应设置，以使磁芯设置在铜盘对应位置处。请进一步参阅图2b，图2b为本申请形成有图案层的第一介质层一实施方式的结构示意图。
步骤S33：在图案层表面层压中间介质层200，得到单面压合过的芯板。中间介质层200为有机介质层，中间介质层200的厚度可根据性能需求进行选取，具体可以选择20-500微米厚度的有机介质层即可。形成的芯板结构如图2c所示。
其中，层压工艺是通过高温高压将半固化的树脂固化在铜线路表面的工艺制作过程。
步骤S12：对中间介质层进行处理，形成暴露部分图案层的凹槽。
具体地，在中间介质层200表面对应图案层111上方加工一定宽度的凹槽210，具体结构如图4所示。其中，中间介质层200为有机介质层，对中间介质层200进行处理的工艺手段包括激光烧蚀或者机械控深钻再辅助激光烧蚀工艺进行加工得到凹槽210。凹槽210的宽度可根据性能需要进行加工成30-2000微米之间的宽度。凹槽210的厚度于中间介质层200到的厚度相同，以使部分图案层111裸露出来，其中，中间介质层200的厚度可在20μm-500μm之间选取。
在本实施例中，凹槽210可为方形环槽，其俯视图如图5a所示，图5a为本申请凹槽210一实施方式的结构示意图。在另一实施方式中，凹槽210还可以为圆形环槽，凹槽210也可为圆形环槽，其俯视图如图 5b所示，图5b为本申请凹槽210另一实施方式的结构示意图。
步骤S13：在凹槽中填充磁性材料。
具体地，采用电镀工艺在凹槽210内沉积磁性材料，其中，磁性材料包括Ni，Ni-Cr，Ni-Fe,Fe-Co-Ni,Fe-Cr中任意一种或多种。在凹槽 210中填充磁性材料之后的结构示意图如图6所示。
在本实施例中，在环形凹槽210中填充磁性材料之后得到磁环211，制作磁环211的工艺流程包括化学镀铜或溅射镍形成导电层，然后再电镀Ni-Fe合金，得到磁环211。
步骤S14：在中间介质层远离第一介质层的表面层压第二介质层，并在第二介质层表面覆盖第二金属层，形成整体板。
在中间介质层200完成磁环211的制作之后：在中间介质层200表面依次层压第二介质层220以及第二金属层230，形成整体板。其整体板的结构如图7所示。其中，第二介质层220为有机介质层，第二介质层220的厚度与第一介质层100的厚度保持一致，第二金属层230与第一金属层120的厚度保持一致。在本实施例中，第一介质层与第二介质层的材质也应保持一致。
在另一实施方式中还包括：在中间介质层远离第一介质层的表面依次层压第二介质层、第二金属层以及第三介质层和第三金属层。第二介质层和第二金属层的层数不作限定，可根据实际需要进行叠加。
在又一实施方式中，第一介质层还包括第一有机介质层、金属层以及第二有机介质层等，其中，第一有机介质层与第二有机介质层通过金属层间隔开，第一有机介质层和第二有机介质层的层数不作限定。
步骤S15：对整体板进行钻孔、孔金属化以及线路图形加工，形成线路图案以及导通孔；其中，线路图案与导通孔金属连接形成环形线圈。
具体地制作过程如图8所示，图8为步骤S15一实施方式的流程示意图，包括：
步骤S81：对整体板进行钻孔，得到至少两个通孔。具体地，采用机械钻孔工艺对整体板进行钻孔。在本实施例中，在磁环211的两侧分别钻孔，以使通孔均匀分布在磁环211两侧，从而导通孔与线路图案形成环绕磁芯的环形线圈。
在本实施例中，对整体板依次钻孔，得到第一通孔300、第二通孔400、第三通孔500以及第四通孔600，具体结构如图9所示。其中，第一通孔300、第二通孔400、第三通孔500以及第四通孔600的个数不少于1。在其他实施例中，也可以只制作第一通孔300、第二通孔400，其中，第一通孔300位于磁环内环，第二通孔400位于磁环外环，第一通孔300和第二通孔400的数量不为1。
步骤S82：对通孔进行电镀金属处理，得到导通孔。具体地，对通孔的孔壁进行金属化，形成具有一定铜厚的导通孔。对通孔的孔壁进行金属化的工艺手段包括：沉铜及电镀铜工艺。其镀铜之后的结构如图10 所示，其中，在对通孔进行金属化的过程中，也会增加第一金属层120 和第二金属层230的厚度。导通孔的铜层厚度根据实际情况进行设定，在此不作限定。
步骤S83：对整体板表面的第一金属层和第二金属层进行线路图形加工，得到线路图案。
在本实施例中，可采用线路图形加工方法对整体板表面的金属层进行加工，具体地，对第一金属层120和第二金属层230进行线路图形加工，形成第一线路层121和第二线路层231，第一线路层121和第二线路层231的金属与导通孔的金属连接，形成环形线圈，该环形线圈环绕磁芯。其中，第一线路层121和第二线路层231分别包含平行的金属线路图案，线路图案与导通孔形成非闭合的环形线圈围绕在磁环211周围，环形线圈与磁环211形成变压器。
在本实施例中，线路层与导通孔连接形成环形线圈的结构如图11 所示。具体地，导通孔分别与第一线路层121与第二线路层231相连，以使第一线路层121与第二线路层231导通。线路层分别使第一导通孔300与第二导通孔400相连，第三导通孔500与第四导通孔600相连，形成两组线圈。其中，线路板的俯视图如图12a和12b所示，其中，图 12a为以第一线路层121为上表面的线路板的俯视图，图12b为以第二线路层231为上表面的线路板的俯视图。其中，第一线路层121和第二线路层231在俯视投影上不相交。第一线路层121、第二线路层231分别与第一导通孔300和第二导通孔400、第三导通孔500和第四导通孔600两两相交，形成多层连续且不相交的环形线圈。
本实施例的有益效果是：通过在线路板内层介质层上加工一定尺寸的方形槽，采用电镀磁性材料填充在槽内形成磁芯，在磁芯周围采用线路板的机械通孔互联和铜图形加工工艺实现铜线路图形和通孔互联形成，实现线圈与磁芯的良好卷绕，形成变压器，通过在线路板制作过程中加工小型变压器，满足线路板的高密度和集成化需求，且不影响线路板本身的特性。
本申请还提供一种线路板，其结构如图13a-13b所示，图13a为本申请一种线路板一实施方式的侧视结构示意图，图13b为本申请一种线路板一实施方式的俯视结构示意图。该线路板包括：该线路板包括磁环 1和环形线圈2，环形线圈2与磁环1环绕且间隔设置，环形线圈2与磁环1之间包裹有机介质层。
具体地，该磁环1水平设置在中间介质层200，磁环1的环心与中间介质层200的中心重合，磁环1具有一定的宽度和厚度，磁环1的厚度与中间介质层200的厚度相同，即磁环1贯穿中间介质层200。优选的，磁环1的宽度为30-2000微米，即磁环1的外环与内环的半径差在 30-2000微米之间。中间介质层200上下两表面还设置有线路铜层，其中，线路铜层的图案与磁环1对应设置。磁环1的上下两面还设置有第一介质层100和第二介质层220，在第一介质层100和第二介质层220 远离磁环1的表面设置有第一线圈层121和第二线圈层231，第一线圈层121与第二线圈层231的线路图案如图13b所示。磁环1的内环和外环分别设置有导通孔，在本实施例中，在磁环1的外环设置有第一导通孔310和第四导通孔610，在磁环1的内环设置有第二导通孔410和第三导通孔510，其中，第一导通孔310、第二导通孔410、第三导通孔 510以及第四导通孔610的数量不为1。第一导通孔310、第二导通孔 410、第三导通孔510以及第四导通孔610分别贯穿第一线圈层121和第二线圈层231，第一导通孔310、第二导通孔410、第三导通孔510以及第四导通孔610的金属层与第一线圈层121和第二线圈层231相连形成线圈。具体地，第一线圈层121和第二线圈层231将第一导通孔310 和第二导通孔410相连，使第一线圈层121、第一导通孔310、第二线圈层231及第二导通孔410形成非闭合的线圈，其中，该线圈环绕磁芯 1形成一个小型变压器。第一线圈层121和第二线圈层231将第三导通孔510和第四导通孔610相连，使第一线圈层121、第三导通孔510、第二线圈层231及第四导通孔610形成非闭合的线圈。
本实施例中，磁环1为方形环。在一优选实施例中，非闭合线圈环绕磁芯1的四周。
本实施例中，在第一线圈层121和/或第二线圈层231表面还设置有电压输入元器件和电压输出元器件。
本实施例中，磁环1的材料包括Ni，Ni-Cr，Ni-Fe,Fe-Co-Ni,Fe-Cr 中任意一种或多种。
在本实施例中，第一介质层100和第二介质层200的层数可以包括多层介质层和多层铜层，在此不作限定。
本实施例的有益效果是：通过在线路板内层介质层上制作磁芯和线圈能实现在线路板上集成更多的器件，满足了线路板单位面积的线路板表面搭载更多的元器件的要求。
本申请还提供一种线路板另一实施方式的结构示意图。其结构如图 14a-14b所示，图14a为本申请一种线路板另一实施方式的侧视结构示意图，图14b为本申请一种线路板另一实施方式的俯视结构示意图。该线路板包括：该线路板包括磁环1和环形线圈2，环形线圈2与磁环1 环绕且间隔设置，环形线圈2与磁环1之间包裹有机介质层与线路铜层。
具体地，该磁环1水平设在中间介质层200，磁环1的环心与中间介质层200的中心重合，磁环1具有一定的宽度和厚度，磁环1的厚度与中间介质层200的厚度相同。中间介质层200上下两表面设置有第一线路铜层和第二线路铜层，其中，第一线路铜层和第二线路铜层的图案与磁环1的对应设置。第一线路铜层和第二线路铜层远离磁环1的上下两面还设置有第一介质层120和第二介质层210，在第一介质层120和第二介质层210表面远离第一线路铜层和第二线路铜层的表面还设置有第三铜层和第四铜层，在第三铜层和第四铜层远离第一介质层120和第二介质层210表面设置有第三介质层100和第四介质层220，在第三介质层100和第四介质层220远离第三铜层和第四铜层的表面设置第一线圈层121和第二线圈层231。在本实施例中，在磁环1的外环设置有第一导通孔310和第四导通孔610，在磁环1的内环设置有第二导通孔410 和第三导通孔510，其中，第一导通孔310、第二导通孔410、第三导通孔510以及第四导通孔610的数量不为1。第一导通孔310、第二导通孔410、第三导通孔510以及第四导通孔610分别贯穿第一线圈层121 和第二线圈层231，第一导通孔310、第二导通孔410、第三导通孔510 以及第四导通孔610的金属层与第一线圈层121和第二线圈层231相连形成线圈。具体地，第一线圈层121和第二线圈层231将第一导通孔310 和第二导通孔410相连，使第一线圈层121、第一导通孔310、第二线圈层231及第二导通孔410形成非闭合的线圈，其中，该线圈环绕磁环 1形成一个小型变压器。第一线圈层121和第二线圈层231将第三导通孔510和第四导通孔610相连，使第一线圈层121、第三导通孔510、第二线圈层231及第四导通孔610形成非闭合的线圈，该线圈环绕磁环 1形成变压器。
在本实施例中，第一线圈层121和/或第二线圈层231表面设置有电压输入元器件和电压输出元器件。
在本实施例中，磁环1为方形环，磁环1的材料包括Ni，Ni-Cr， Ni-Fe,Fe-Co-Ni,Fe-Cr中任意一种或多种。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种线路板加工方法，其特征在于，所述方法包括：
准备依次包括第一金属层、第一介质层以及铜层的基板；
对所述铜层表面制作内层线路铜盘，得到图案层；其中，所述图案层为图案化的所述铜层；
在所述铜盘表面层压中间介质层，得到单面压合过的芯板；其中，所述芯板依次包括所述第一金属层、第一介质层、图案层以及中间介质层；
对所述中间介质层进行处理，形成暴露部分所述图案层的凹槽；
利用电镀工艺在所述凹槽中沉积磁性材料，形成磁芯；其中，所述磁芯对应设置于所述图案层的表面；
在所述中间介质层远离所述第一介质层的表面层压第二介质层，并在第二介质层上覆盖第二金属层，形成整体板；
对所述整体板进行钻孔、孔金属化以及线路图形加工，形成线路图案以及导通孔；其中，所述线路图案与所述导通孔金属连接形成环形线圈。
2.根据权利要求1所述的线路板加工方法，其特征在于，所述环形线圈缠绕所述磁芯与所述磁芯形成变压器。
3.根据权利要求1所述的线路板加工方法，其特征在于，
所述凹槽为方形环槽或圆形环槽；
所述在所述凹槽中填充磁性材料的步骤包括：在所述凹槽中填充磁性材料，得到方形磁环或圆形磁环。
4.根据权利要求1所述的线路板加工方法，其特征在于，所述磁性材料包括Ni，Ni-Cr，Ni-Fe,Fe-Co-Ni,Fe-Cr中任意一种或多种材料。
5.根据权利要求1所述的线路板加工方法，其特征在于，所述第一介质层与所述第二介质层的厚度相同，所述第一金属层与所述第二金属层的厚度相同。
6.根据权利要求1所述的线路板加工方法，其特征在于，所述对所述整体板进行钻孔、孔金属化以及线路图形加工，形成线路图案以及导通孔的步骤包括：
对整体板进行钻孔，得到至少两个所述通孔；
对所述通孔进行电镀金属处理，得到导通孔；
对所述整体板表面的所述第一金属层和所述第二金属层进行线路图形加工，得到线路图案；
其中，所述线路图案与所述导通孔形成环形线圈。
7.一种线路板，其特征在于，所述线路板形成有磁环和环形线圈；
所述线路板包括中间介质层，所述中间介质层的至少一侧表面设置有线路铜层，且对应所述线路铜层的位置处开设有凹槽；所述磁环设置于所述中间介质层的凹槽中，以与所述线路铜层对应设置；
设置于所述中间介质层相对两侧表面的第一介质层和第二介质层；
设置于所述第一介质层和所述第二介质层远离所述中间介质层的表面设置有第一线圈层和第二线圈层；
以及至少贯穿所述第一介质层、中间介质层以及第二介质层的第一导通孔和第二导通孔；
其中，所述第一线圈层、所述第二线圈层、所述第一导通孔以及所述第二导通孔相互连接形成缠绕所述磁环的环形线圈。
8.根据权利要求7所述的线路板，其特征在于，所述磁环为方形环或者圆形环。
9.根据权利要求8所述的线路板，其特征在于，所述磁环材料包括Ni，Ni-Cr，Ni-Fe,Fe-Co-Ni,Fe-Cr中任意一种或多种材料。
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