《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》是梅州博敏電子有限公司、深圳市博敏電子有限公司於2011年3月1日申請的發明專利，該專利申請號為2011100491194，公布號為CN102123560A，公布日為2011年7月13日，發明人是黃建國、郭陽、陸景富。
《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》包括步驟（1）、在芯板上銑出鏤空槽；（2）、將形狀與上述鏤空槽相同、且厚度不大於芯板的導體結構件固定卡嵌在上述鏤空槽中；（3）、將第一銅箔層通過第一半固化片壓合在芯板的上表面，將第二銅箔層通過第二半固化片壓合在芯板的下表面；（4）、對上述壓合好的產品進行鑽孔，並對第一銅箔層、第二銅箔層進行圖像轉移和圖形製作，在銅箔層上形成設計所需線路和滿足大功率及電路控制部份，同時對上述形成的通孔進行孔金屬化，獲得所需的孔壁銅厚度，之後再進行阻焊製作；（5）、在阻焊後產品上需要連線導體結構件的相應位置進行盲沉鏤空，露出導體結構件並在該導體結構件上進行鑽孔，形成與外部其它連線件進行連線的導線孔。
2021年6月24日，《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法
- 申請人：梅州博敏電子有限公司、深圳市博敏電子有限公司
- 發明人：黃建國、郭陽、陸景富
- 申請號：2011100491194
- 申請日：2011年3月1日
- 公布號：CN102123560A
- 公布日：2011年7月13日
- 地址：廣東省梅州市東升工業園B區
- Int. Cl.：H05K1/02; H05K3/00
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,專利榮譽,
專利背景
印刷電路板（PrintedCircuitBoard）簡稱PCB，又稱印製板，是電子產品的重要部件之一。用印製電路板製造的電子產品具有可靠性高、一致性好、機械強度高、重量輕、體積小、易於標準化等優點。幾乎每種電子設備，小到電子手錶、計算器，大到計算機、通信設備、電子雷達系統，只要存在電子元器件，它們之間的電氣互連就要使用印製板。
在電子技術發展的早期，電路由電源、導線、開關和元器件構成。元器件都是用導線連線的，而元件的固定是在空間中立體進行的。隨著電子技術的發展，電子產品的功能、結構變得很複雜，元件布局、互連布線都受到很大的空間限制，如果用空間布線方式，就會使電子產品變得眼花繚亂。因此就要求通過PCB板對電子元件和布線進行規劃。
而隨著電子產品向輕量化和便攜化的發展，PCB板不僅並存了其原有的電氣互聯和支撐元器件的作用，還起到將功率部份與控制部份進行整合的作用。然而如圖1所示，為實現功率部份與控制部份的功能，2011年3月前大多數的強電流大功率電子產品在與大電流輸出、儀器輸入端連線時，都是採用一定厚度的金屬塊導體（銅排）進行互聯，同時在互聯的電路輸出、輸入端用電線進行連線，以實現電路控制部份功能的正常化。
這種連線方式雖然能將強電流大功率電子產品的功率部份與電路控制等部份組合在一起達到產品之功能，但是其組裝工序複雜、通過電線連線的連線端容易鬆動、高低壓強弱電流不能同時進行，只能分開獨立；而且線路凌亂、占用空間大，金屬塊導體（銅排）裸露在空氣中容易氧化和腐蝕，需要採用較厚的金屬塊導體，導致成本較高。
發明內容
專利目的
《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》的目的在於提供一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法，以解決2011年3月前強電流大功率電子產品在功率與控制部份整合過程中所存在的組裝工序複雜、連線端容易鬆動、高低壓強弱電流不能同時進行以及線路凌亂、占用空間大，成本較高等問題。
技術方案
一種嵌入式強電流大功率PCB板，包括芯板（1）和設定於芯板（1）上表面的第一銅箔層（4）、芯板（1）下表面的第二銅箔層（5），所述第一銅箔層（4）通過第一半固化片（2）壓合在芯板（1）的上表面，所述第二銅箔層（5）通過第二半固化片（3）壓合在芯板（1）的下表面，所述芯板（1）上還設有至少一個鏤空槽（101），該鏤空槽（101）中固定卡嵌有一形狀與鏤空槽（101）相同、且厚度不大於芯板（1）的導體結構件（6），所述導體結構件（6）上設定有至少兩個貫穿的導線孔（601），所述第一銅箔層（4）上設定有與上述導線孔（601）對應的第一穿孔（401），第二銅箔層（5）上設定有與上述導線孔（601）對應的第二穿孔（501），所述導線孔（601）、第一穿孔（401）、第二穿孔（501）貫穿連通；所述第一半固化片（2）上設定有與導線孔（601）對應的第一通孔（201），第二半固化片（3）上設定有與導線孔（601）對應的第二通孔（301）。
其中所述鏤空槽（101）為封閉式固定槽，該封閉式固定槽四邊位於芯板（1）內，且導體結構件（6）固定卡嵌於該封閉式固定槽中，金屬導體板可以全部嵌入在芯板中。
其中所述鏤空槽（101）為開放式固定槽，該開放式固定槽位於芯板（1）上，且貫穿芯板（1）兩側或一側，導體結構件（6）固定卡嵌於該開放式固定槽中，且導體結構件（6）的兩端位於芯板（1）兩側外部的兩側或一側，金屬導體板可以部份嵌入在芯板中；對於金屬導體板部份嵌入在芯板，其餘部份裸露在芯板外部，裸露在外部的金屬導體板表面不需要絕緣層進行保護，裸露在外部的部份金屬導體板可以任意長度進行任意形狀製作，可以形成多維的立體空間進行任意的連線。
其中所述導體結構件（6）為一金屬導體板，金屬導體板根據設計嵌入芯板中的形狀進行成型，成型尺寸不大於在芯板的鏤空槽尺寸，金屬導體板的厚度和尺寸不受任何限制。
其中所述導體結構件（6）由多個金屬導體板相互疊加而成，且相鄰兩金屬導體板之間通過絕緣層隔離，金屬導體板根據設計嵌入芯板中的形狀進行成型，成型尺寸不大於在芯板的鏤空槽尺寸，金屬導體板的厚度和尺寸不受任何限制。
另外《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》還提供了一種嵌入式強電流大功率PCB板的製作方法，其具體包括步驟：（1）、在芯板上銑出鏤空槽；（2）、將形狀與上述鏤空槽相同、且厚度不大於芯板的導體結構件固定卡嵌在上述鏤空槽中；（3）、將第一銅箔層通過第一半固化片壓合在芯板的上表面，將第二銅箔層通過第二半固化片壓合在芯板的下表面；（4）、對上述壓合好的產品進行鑽孔，並對第一銅箔層、第二銅箔層進行圖像轉移和圖形製作，在銅箔層上形成設計所需線路和滿足大功率及電路控制的部份，同時對上述鑽孔後形成的通孔進行孔金屬化處理，獲得所需的孔壁銅厚度，之後再對產品進行阻焊製作；（5）、在阻焊後產品上需要連線導體結構件的相應位置處進行盲沉鏤空，露出導體結構件並在該導體結構件上進行鑽孔，形成與外部其它連線件進行連線的導線孔。
其中步驟（1）和步驟（2）之間還包括：對導體結構件進行棕/黑化處理，由於導體結構件是金屬塊，需要進行對導體結構件進行超粗化，超粗化完成後進行常規的棕化處理，棕化處理包括酸除油→三級水洗→鹼除油→三級水洗→預棕化→棕化→五級水洗→吸乾→烘乾；超粗化是對金屬塊表面形成微觀凹凸不平的表面，增大金屬塊表面的比表面積，在金屬塊凹凸不平的表面上進行棕化，形成有機金屬膜，使壓合過程中半固化片在高溫條件下流動的膠與有機金屬膜牢固結合在一起。
其中步驟（5）後還包括：（6）、對上述導線孔進行孔金屬化處理。
改善效果
《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》將導體結構件嵌入到PCB板的內層中，利用導體結構件上的導線孔形成大電流輸出端與儀器輸入端的互聯，同時通過PCB板銅箔層上的線路實現對電路的控制，從而取代電線連線，解決了強電流大功率電子產品在功率與控制部份整合過程中所存在的組裝工序複雜、連線端容易鬆動、高低壓強弱電流不能同時進行以及線路凌亂、占用空間大，成本較高的問題。
附圖說明
圖1為相關強電流大功率電子產品的電流輸出端與儀器輸入端通過金屬塊導體聯接的示意圖。
圖2為《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》強電流大功率電子產品的電流輸出端與儀器輸入端通過嵌入式強電流大功率PCB板聯接的示意圖。
圖3為《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》嵌入式強電流大功率PCB板的連線結構示意圖。
圖4為《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》芯板鏤空槽為封閉式固定槽的示意圖。
圖5為《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》芯板鏤空槽為開放式固定槽之一的示意圖。
圖6為《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》芯板鏤空槽為開放式固定槽之二的示意圖。
圖中標識說明：芯板1、鏤空槽101、第一半固化片2、第一通孔201、第二半固化片3、第二通孔301、第一銅箔層4、第一穿孔401、第二銅箔層5、第二穿孔501、導體結構件6、導線孔601。
技術領域
《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》屬於PCB板製造技術領域，特別是一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法，主要用於強電流大功率電子產品的功率部份與控制部份的整合。
權利要求
1.一種嵌入式強電流大功率PCB板，其特徵在於包括芯板（1）和設定於芯板（1）上表面的第一銅箔層（4）、芯板（1）下表面的第二銅箔層（5），所述第一銅箔層（4）通過第一半固化片（2）壓合在芯板（1）的上表面，所述第二銅箔層（5）通過第二半固化片（3）壓合在芯板（1）的下表面，所述芯板（1）上還設有至少一個鏤空槽（101），該鏤空槽（101）中固定卡嵌有一形狀與鏤空槽（101）相同、且厚度不大於芯板（1）的導體結構件（6），所述導體結構件（6）上設定有至少兩個貫穿的導線孔（601），所述第一銅箔層（4）上設定有與上述導線孔（601）對應的第一穿孔（401），第二銅箔層（5）上設定有與上述導線孔（601）對應的第二穿孔（501），所述導線孔（601）、第一穿孔（401）、第二穿孔（501）貫穿連通；所述第一半固化片（2）上設定有與導線孔（601）對應的第一通孔（201），第二半固化片（3）上設定有與導線孔（601）對應的第二通孔（301）。
2.根據權利要求1所述的嵌入式強電流大功率PCB板，其特徵在於所述鏤空槽（101）為封閉式固定槽，該封閉式固定槽四邊位於芯板（1）內，且導體結構件（6）固定卡嵌於該封閉式固定槽中。
3.根據權利要求1所述的嵌入式強電流大功率PCB板，其特徵在於所述鏤空槽（101）為開放式固定槽，該開放式固定槽位於芯板（1）上，且貫穿芯板（1）兩側或一側，導體結構件（6）固定卡嵌於該開放式固定槽中，且導體結構件（6）的一端位於芯板（1）一側外部或兩端分別位於芯板（1）兩側的外部。
4.根據權利要求1或2或3所述的嵌入式強電流大功率PCB板，其特徵在於所述導體結構件（6）為一金屬導體板。
5.根據權利要求1或2或3所述的嵌入式強電流大功率PCB板，其特徵在於所述導體結構件（6）由多個金屬導體板相互疊加而成，且相鄰兩金屬導體板之間通過絕緣層隔離。
6.根據權利要求1所述的嵌入式強電流大功率PCB板，其特徵在於所述第一半固化片（2）由多層半固化片構成。
7.根據權利要求1所述的嵌入式強電流大功率PCB板，其特徵在於所述第二半固化片（3）由多層半固化片構成。
8.一種嵌入式強電流大功率PCB板的製作方法，其特徵在於具體包括步驟：（1）、在芯板上銑出鏤空槽；（2）、將形狀與上述鏤空槽相同、且厚度不大於芯板的導體結構件固定卡嵌在上述鏤空槽中；（3）、將第一銅箔層通過第一半固化片壓合在芯板的上表面，將第二銅箔層通過第二半固化片壓合在芯板的下表面；（4）、對上述壓合好的產品進行鑽孔，並對第一銅箔層、第二銅箔層進行圖像轉移和圖形製作，在銅箔層上形成設計所需線路和滿足大功率及電路控制的部份，同時對上述鑽孔後形成的通孔進行孔金屬化處理，獲得所需的孔壁銅厚度，之後再對產品進行阻焊製作；（5）、在阻焊後產品上需要連線導體結構件的相應位置處進行盲沉鏤空，露出導體結構件並在該導體結構件上進行鑽孔，形成與外部其它連線件進行連線的導線孔。
9.根據權利要求8所述的嵌入式強電流大功率PCB板的製作方法，其特徵在於步驟（1）和步驟（2）之間還包括：對導體結構件進行棕/黑化處理。
10.根據權利要求8所述的嵌入式強電流大功率PCB板的製作方法，其特徵在於步驟（5）後還包括：（6）、對上述導線孔進行孔金屬化處理。
實施方式
參見圖2所示，針對強電流大功率電子產品的電流輸出端與儀器輸入端通過金屬塊導體聯接所存在的組裝工序複雜、連線端容易鬆動、高低壓強弱電流不能同時進行以及線路凌亂、占用空間大，成本較高等問題，《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》利用嵌入式PCB板取代原有的金屬塊導體及連線電線，通過一個嵌入式的PCB板實現在大電流輸出端與儀器的輸入端聯接，而同時又利用PCB板本身的線路設計實現對電路及功率的控制，由嵌入在PCB板芯板中的導體結構件代替原有的金屬塊導體，由設定在PCB板銅箔層上的線路設計代替電線連線。
如圖3所示，其中所述的嵌入在PCB板主要包括有芯板1和設定於芯板1上表面的第一銅箔層4、芯板下表面的第二銅箔層5，所述第一銅箔層4通過第一半固化片2壓合在芯板1的上表面，所述第二銅箔層5通過第二半固化片3壓合在芯板1的下表面，所述芯板1上還設有至少一個鏤空槽101，該鏤空槽101中固定卡嵌有一形狀與上述鏤空槽相同、且厚度不大於芯板的導體結構件6，所述導體結構件6上設定有至少兩個貫穿的導線孔601，所述第一銅箔層4上設定有與上述導線孔601對應的第一穿孔401，第二銅箔層5上設定有與上述導線孔601對應的第二穿孔501，所述導線孔601、第一穿孔401、第二穿孔501三者貫穿連通。
其中所述的第一半固化片2、第二半固化片3為流動膠體，且均由多個半固化片構成，這些半固化片鋪設在芯板1的上下兩面上，可滿足導體結構件截面與鏤空芯板間縫隙的膠量填充和導體結構件與表面導體間的絕緣層厚度。
對應的在第一半固化片2、第二半固化片3上設定有與上述導線孔601、第一穿孔401、第二穿孔501對應連通的第一通孔201和第二通孔301。
上述過程完成後，在PCB板上開設的孔中加裝螺栓，通過螺栓鎖緊實現PCB板與外部大電流輸出端、儀器輸入端的互聯。
《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》中的嵌入式PCB板可根據用戶的不同需要設計成與外部多個大電流輸出端、多個儀器輸入端的連線結構，如果電流輸出端、儀器輸入端各為一個時，所採用的導體結構件6實際上就是一塊金屬銅板或銅排，通過該金屬銅板或銅排實現大電流輸入端與儀器輸出端的連線；如果大電流輸出端為一個、儀器輸入端為多個時，此時可根據需要通過導體結構件6上的多個導線孔601連線輸出；如果需要輸入的電流分為高低壓強弱電流時，則需要採用分層的導體結構件6，這裡分層的導體結構件6是由多個金屬導體板相互疊加而成，且相鄰兩金屬導體板之間通過絕緣層隔離，不同的金屬導體板連線到外部的電源不同，而對應輸入到儀器的電流也相應不同，由於這些金屬導體板之間通過絕緣層隔離，因此也不會出現短路現象。
《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》中所述鏤空槽101可以為封閉式固定槽（見圖4），也可以是開放式固定槽（見圖5、圖6），如果鏤空槽101為封閉式固定槽，那么該封閉式固定槽的四邊位於芯板1內，且導體結構件6固定卡嵌於該封閉式固定槽中，即該導體結構件6全部嵌入在芯板中，無裸露在芯板1外側的部分（圖4）。
如果鏤空槽101為開放式固定槽（見圖5、圖6），該開放式固定槽則分為全開放式（圖5）和半開放式（圖6）。如果為全開放式固定槽，則該固定槽位於芯板1上，且貫穿芯板1的兩側，導體結構件6固定卡嵌於該全開放式固定槽中，且導體結構件6的兩端位於芯板1兩側外部，即導體結構件6的中間部分在芯板1內，而兩端則裸露在芯板1兩側外部，只有中間的部分嵌入在芯板1內；如果為半開放式固定槽，則該固定槽只有一側穿過芯板1一側（圖6所示），對應地導體結構件6該側邊部分位於芯板1該側的外部，且裸露在外部的金屬導體板表面不需要絕緣層進行保護，裸露在外部的部份金屬導體板可以任意長度進行任意形狀製作，也可以形成多維的立體空間進行任意的連線。
《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》還提供了一種嵌入式強電流大功率PCB板的製作方法，其具體包括步驟：
（1）、在芯板上銑出鏤空槽；這裡選擇的芯板為FR4芯板，這裡選擇鏤空槽的數量及大小深度可根據用戶的設計需要進行。
（2）、將形狀與上述鏤空槽相同、且厚度不大於芯板的導體結構件固定卡嵌在上述鏤空槽中；
這裡導體結構件的選擇也相應的根據PCB板的套用環境進行選擇，如果該PCB板用於單一大電流輸出、儀器輸入則可選擇金屬銅排或銅片；如果套用在強弱電流分別輸出、多個儀器輸入的連線工作環境，則應該選擇分層絕緣的導體結構件；在導體結構件選擇之後，需要對其進行棕/黑化處理，以增加導體結構件的比表面積，提升導體結構件與半固化片的粘結強度，然後將導體結構件固定卡嵌在上述鏤空槽中後，再進行壓合處理，以確保導體結構件與鏤空槽的緊密卡合，形成一體，其具體過程為：超粗化和棕化處理，超粗化完成後進行常規的棕化處理，棕化處理包括酸除油→三級水洗→鹼除油→三級水洗→預棕化→棕化→五級水洗→吸乾→烘乾；超粗化是對金屬塊表面形成微觀凹凸不平的表面，增大金屬塊表面的比表面積，在金屬塊凹凸不平的表面上進行棕化，形成有機金屬膜，使壓合過程中半固化片在高溫條件下流動的膠與有機金屬膜牢固結合在一起。
（3）、將第一銅箔層通過第一半固化片壓合在芯板的上表面，將第二銅箔層通過第二半固化片壓合在芯板的下表面；由於芯板為絕緣材料，為實現電路的控制部分連線，需要在芯板的上下兩面形成線路，即將第一銅箔層通過第一半固化片壓合在芯板的上表面，將第二銅箔層通過第二半固化片壓合在芯板的下表面，通過半固化片的粘合作用，將銅箔層與芯板壓製成一個整體結構，而導體結構件則被完全嵌入芯板的內部，形成預疊好的初板。
（4）、對上述壓合好的產品進行鑽孔，並對第一銅箔層、第二銅箔層進行圖像轉移和圖形製作，在銅箔層上形成設計所需線路和滿足大功率及電路控制的部份，同時對上述鑽孔後形成的通孔進行孔金屬化處理，獲得所需的孔壁銅厚度，之後再對產品進行阻焊製作；
（5）、在阻焊後產品上需要連線導體結構件的相應位置處進行盲沉鏤空，露出導體結構件並在該導體結構件上進行鑽孔，形成與外部其它連線件進行連線的導線孔。另外還需要對產品的表面線路按照正常PCB板的設計進行，對所形成的電路進行表面處理，達到設計的要求。
（6）、對上述導線孔進行孔金屬化處理。
綜上所述，《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》將導體結構件嵌入到PCB板的內層中，利用導體結構件上的導線孔形成大電流輸出端與儀器輸入端的互聯，同時通過PCB板銅箔層上的線路實現對電路的控制，取代了電線連線，解決了強電流大功率電子產品在功率與控制部份整合過程中所存在的組裝工序複雜、連線端容易鬆動、高低壓強弱電流不能同時進行以及線路凌亂、占用空間大，成本較高的問題。
專利榮譽
2021年6月24日，《一種嵌入式強電流大功率PCB板及其製作方法》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
