《磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法》是惠州市金百澤電路科技有限公司、西安金百澤電路科技有限公司、深圳市金百澤電子科技股份有限公司於2014年6月25日申請的發明專利，該專利申請號為2014102859999，公布號為CN104039093A，公布日為2014年9月10日，發明人是陳春、范思維、林映生、唐宏華。
《磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法》涉及印製電路板技術領域，提供了磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法，主要製作流程包括磁芯壓合、盲孔圓環化和多層複合。通過磁芯嵌埋進入雙層基板中，在嵌埋磁芯的基板進行通孔加工，採用真空壓膠技術實現通孔絕緣化；然後在絕緣化通孔中加工產生同心圓小半徑的金屬化盲孔，使金屬化盲孔與磁芯非接觸式產生電磁感應替代傳統的電感製作。同時，在基板表面進行線路蝕刻電導通盲孔與基板表面，多層複合後在多層複合基板嵌埋磁芯處加工產生通孔使通孔金屬化，最終實現金屬化盲孔與外層線路的導通，滿足不同層數的加工要求。該發明具有電感體積小、可貼裝面積大、電源穩定性高、可加工層數多的特點。
2021年6月24日，《磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法
- 申請人：惠州市金百澤電路科技有限公司、西安金百澤電路科技有限公司、深圳市金百澤電子科技股份有限公司
- 發明人：陳春、范思維、林映生、唐宏華
- 申請號：2014102859999
- 申請日：2014年6月25日
- 公布號：CN104039093A
- 公布日：2014年9月10日
- 地址：廣東省惠州市大亞灣區響水河龍山六路
- 代理機構：深圳市千納專利代理有限公司
- 代理人：童海霓
- Int. Cl.：H05K3/46、H05K3/42
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,專利榮譽,
專利背景
2014年6月前，電子行業內電源模組基本電感元器件貼裝在印製電路板表面的方式實現，據此造成電感元件貼裝的面積過度占據印製電路板的表面，甚至占印製電路板表面積的50%左右，嚴重阻礙了電源產品小型化的進程。
為了滿足電源產品小型化發展的需要，業內逐漸展開把電感的核心部件磁芯部分嵌埋在印製板的內部，逐步實現電源模組的小型化。但是，此法會產生導體接觸磁芯或者圓環形磁芯匹配等問題，電源的可靠性存在風險，設計方案的通用性無法實現，加工製作和推廣使用存在較大的難度，同時會造成成本的居高不下。
發明內容
專利目的
《磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法》目的在於克服2014年6月前已有的線路板製作工藝的不足，提供磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法。
技術方案
《磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法》包括以下過程：
第一步、磁芯壓合，磁芯嵌入雙層基板複合的內槽中，進行壓合形成雙層基板，其具體步驟包括：
步驟一、基板表面預處理：把需要壓合的基板表面清潔，並對壓合面進行粗化；
步驟二、磁芯尺寸匹配：根據兩層基板壓合接觸面的內槽尺寸，選擇或加工可以嵌入基板壓合層的磁芯；
步驟三、磁芯壓合：把符合尺寸匹配要求的磁芯完全嵌入兩層基板壓合接觸面的內槽中，在基板的外表面依次疊上鋁片、環氧板和矽膠墊進行輔助，移入壓機中進行壓合得到雙層基板。
第一步的目的在於獲取使用磁芯完全嵌埋入基板的內槽之中，充分利用基板層壓的內槽，有效地減少磁芯在印製電路板表面嵌埋時對印製電路板表面積的占據，為電源小型化提供看可行性途徑。基板表面的預處理，可以有效增大層壓面的粗糙度，提升基板間的層壓結合力；磁芯尺寸的匹配，可以根據卡槽大小進行設計加工符合卡槽尺寸的磁芯，靈活性好，層間卡槽空間利用率高；磁芯的壓合在其外表面使用輔助材料，既可以防止層壓白斑，又保證基板層壓面的平整度。
第二步、盲孔圓環化：在雙層基板嵌入磁芯的區域進行通孔加工，對通孔進行通孔絕緣化，在絕緣化通孔內部形成與通孔同圓心且半徑小於通孔的盲孔，然後對盲孔進行金屬化處理，可導電的盲孔與磁芯非接觸式產生電磁感應實現導通，其具體步驟包括：
步驟一、通孔加工：把第一步處理後的雙層基板在嵌有磁芯的部位進行鑽孔處理，形成雙層基板通孔；
步驟二、通孔絕緣化：在雙層基板通孔的上下表面貼合已鑽孔處理的銅箔，再將半固化片放於銅箔的外側，然後將雙層基板放入壓機，抽真空、加熱、加壓處理，使半固化片熔融真空吸附滿填雙層基板通孔中，然後冷卻固化，形成絕緣化通孔；
步驟三、盲孔加工：在雙層基板的絕緣化通孔內部進行鑽孔形成盲孔，盲孔與通孔的圓心重合，盲孔的半徑小於通孔的半徑；
步驟四、盲孔金屬化：對通孔中的盲孔進行金屬化處理，形成具有導電性能的金屬化盲孔。
盲孔的圓環化處理，使金屬化後的盲孔形成絕緣性圓環，絕緣線圓環外圓為磁芯，實現盲孔與磁芯之間的電磁感應導通，具有電感元器件的功能。通孔加工，可以在嵌埋磁芯處進行選擇性加工，孔的數目可以在磁芯壓合時預設定，孔徑可以根據需要在磁芯內部進行擴充，靈活度高；通孔通孔絕緣化採用真空壓膠技術，可以有效填滿通孔，防止空洞或者填膠不滿造成的電磁感應導通穩定性差的問題；盲孔加工，在真空壓膠後的通孔中進行，工藝簡單，尺寸可控性高，盲孔的半徑小於通孔的半徑，使盲孔與磁芯之間形成絕緣化圓環；盲孔金屬化處理，可以實現盲孔與磁芯的電磁感應產生的效果可以通過盲孔金屬化的內壁導通到外層線路，為後期貼裝利用內部磁芯提供了基礎。
第三步、多層複合，在完成盲孔金屬化處理的雙層基板上逐層複合新基板，雙層基板通過內層線路實現雙層基板與金屬化盲孔的電導通，新基板與雙層基板通過金屬化通孔實現電導通，其具體步驟包括：
步驟一、複合層線路製作：在金屬化盲孔口部上表面的雙層基板表面進行蝕刻，形成複合層線路，金屬化盲孔與複合層線路實現電導通；
步驟二、複合層壓合：在雙層基板的複合層線路表面疊合新基板，放入壓機中進行壓合，形成多層基板；
步驟三、通孔導通：在多層基板上根據電路設計進行通孔加工，並對加工的通孔進行金屬化處理。
完成規定層數複合後，對多層基板蝕刻進行外層線路製作，進行後工序製作，即可獲得該發明所述的磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板。
多層複合的處理，從而使印製電路板從雙層的基板擴展到多層基板的套用，且無需重複進行電感元器件貼裝，直接利用嵌埋在基板內部的磁芯產生的電磁感應，實現一次嵌埋，多次利用的目的。複合層線路的製作，可以實現盲孔與磁芯之間的電磁感應導通到印製電路板基板表面，為多層複合提供看導通條件；複合層壓合，擴展了基板的層數，拓展了其套用；通孔的導通，通過在多層基板之間引入金屬化通孔，實現了金屬化盲孔、複合層線路、金屬化通孔之間的導通，後期只需在外層進行蝕刻處理形成外層線路即可實現基板表面貼裝元器件與內部磁芯電磁感應的導通。
優選地，所述的磁芯為長方體、圓柱體或稜柱體。長方體磁芯，切割加工簡單；圓柱體磁芯，卡槽空間利用率高，稜柱磁芯，可以滿足不同形狀卡槽的需要；磁芯形狀的多樣化，有效地保證磁芯壓合過程中磁芯尺寸的匹配性，滿足不同套用場景的需求。
優選地，所述的複合層線路製作工藝為不對稱銅厚分步蝕刻，分別蝕刻基板的頂部和底部，製作的過程中用乾膜保護非蝕刻部位。不對稱銅厚分步蝕刻有效針對印製電路板頂層和底層厚度不一致產生的同時蝕刻的差異性問題，既保證了線路製作的效果，又為多層基板複合提供了可行性。
優選地，所述的鑽孔方法為機械鑽孔、數控鑽孔、電漿蝕孔、雷射鑽孔或化學蝕孔。不同鑽孔方式的選擇，可以根據印製電路板的厚度、層數、孔徑的大小、鑽孔的數目進行選擇，保證了鑽孔的可實現性。
優選地，所述的金屬化方法為化學鍍、電鍍、蒸發、濺射、氣相沉積或塗導電膠。金屬化方法的多樣化，可以根據需要需要金屬化的金屬種類、通孔或盲孔的孔徑大小、金屬膜的厚度等參數針對性選擇，保證金屬化後的電導通效果。
優選地，所述的盲孔圓環化中同心圓通孔與盲孔的的半徑差值大於0.4毫米。通孔與盲孔的的半徑差值大於0.4毫米，有效實現了盲孔與磁芯的絕緣效果，防止盲孔與磁芯接觸，影響了電感元器件工作的穩定性。
有益效果
《磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法》的有益效果是：
1、採用磁芯壓合技術，有效地利用了基板層壓間的內槽，減少了在印製電路板表面嵌埋磁芯對印製電路板表面積的占用，實現了電源小型化。
2、採用盲孔圓環化技術，金屬化盲孔與磁芯之間形成絕緣性圓環，有效防止了磁盲孔與磁芯的接觸，提升了電感元器件的穩定性。
3、採用複合層線路和金屬化通孔技術，實現了電磁感應與外層線路的導通，突破了基板複合層數的限制，拓展了磁芯電感元器件的使用範圍。
4、採用真空壓膠技術，有效避免了通孔樹脂塞膠的空洞和填充不滿，保證了盲孔圓環化的絕緣效果，降低了因電感元器件造成的印製電路板不良品出現的機率。
5、採用不對稱蝕刻技術，對印製電路板的頂層和底層分別蝕刻，有效避免了印製電路板頂層和底層因銅層厚度差異造成的蝕刻線路導通性差的問題，提高看印製電路板成品的良率。
附圖說明
圖1為《磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法》的工藝流程圖；
圖2為《磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法》的磁芯層壓結構示意圖；
圖3為《磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法》的盲孔圓環化剖面結構示意圖圖；
圖4為《磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法》的盲孔圓環化結構橫截面結構示意圖。
技術領域
《磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法》涉及印製電路板技術領域，特別涉及磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法。
權利要求
1.《磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法》特徵在於包括以下過程：第一步、磁芯壓合，磁芯嵌入雙層基板複合的內槽中，進行壓合形成雙層基板；第二步、盲孔圓環化：在雙層基板嵌入磁芯的區域進行通孔加工，對通孔進行通孔絕緣化，在通孔絕緣化的通孔內部形成與通孔同圓心且半徑小於通孔的盲孔，然後對盲孔進行金屬化處理，可導電的盲孔與磁芯非接觸式產生電磁感應實現電導通；第三步、多層複合，在完成盲孔金屬化處理的雙層基板上逐層複合新基板，雙層基板通過內層線路實現雙層基板與金屬化盲孔的電導通，新基板與雙層基板通過在磁芯空白部位的加工金屬化通孔實現電導通；完成規定層數複合後，對多層基板蝕刻進行外層線路製作，進行後工序製作，即可獲得磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板。
2.根據權利要求1所述的磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法，其特徵在於：所述的磁芯壓合包括以下步驟：步驟一、基板表面預處理：把需要壓合的基板表面清潔，並對壓合面進行粗化；步驟二、磁芯尺寸匹配：根據兩層基板壓合接觸面的內槽尺寸，選擇或加工可以嵌入基板壓合層的磁芯；步驟三、磁芯壓合：把符合尺寸匹配要求的磁芯完全嵌入兩層基板壓合接觸面的內槽中，在基板的外表面依次疊上鋁片、環氧板和矽膠墊進行輔助，移入壓機中進行壓合得到雙層基板。
3.根據權利要求1或2所述的磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法，其特徵在於：所述的盲孔圓環化包括以下步驟：步驟一、通孔加工：把第一步處理後的雙層基板在嵌有磁芯的部位進行鑽孔處理，形成雙層基板通孔；步驟二、通孔絕緣化：在雙層基板通孔的上下表面貼合已鑽孔處理的銅箔，再將半固化片放於銅箔的外側，然後將雙層基板放入壓機，抽真空、加熱、加壓處理，使半固化片熔融真空吸附滿填雙層基板通孔中，然後冷卻固化，形成絕緣化通孔；步驟三、盲孔加工：在雙層基板的絕緣化通孔內部進行鑽孔形成盲孔，盲孔與通孔的圓心重合，盲孔的半徑小於通孔的半徑；步驟四、盲孔金屬化：對通孔中的盲孔進行金屬化處理，形成具有導電性能的金屬化盲孔。
4.根據權利要求1或2所述的磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法，其特徵在於：所述的多層複合包括以下步驟：步驟一、複合層線路製作：在金屬化盲孔口部上表面的雙層基板表面進行蝕刻，形成複合層線路，金屬化盲孔與複合層線路實現電導通；步驟二、複合層壓合：在雙層基板的複合層線路表面疊合新基板，放入壓機中進行壓合，形成多層基板；步驟三、通孔電導通：在多層基板上根據電路設計進行通孔加工，並對加工的通孔進行金屬化處理。
5.根據權利要求1或2所述的磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法，其特徵在於：所述的磁芯為長方體、圓柱體或稜柱體。
6.根據權利要求4所述的磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法，其特徵在於：所述的複合層線路製作工藝為不對稱銅厚分步蝕刻，分別蝕刻基板的頂部和底部，製作的過程中用乾膜保護非蝕刻部位。
7.根據權利要求3所述的磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法，其特徵在於：所述的鑽孔方法為機械鑽孔、數控鑽孔、電漿蝕孔、雷射鑽孔或化學蝕孔。
8.根據權利要求3所述的磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法，其特徵在於：所述的金屬化方法為化學鍍、電鍍、蒸發、濺射、氣相沉積或塗導電膠。
9.根據權利要求8所述的磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法，其特徵在於：所述的盲孔圓環化中絕緣化通孔與盲孔的半徑差值大於0.4毫米。
實施方式
如圖1為《磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法》的工藝流程圖，選擇1.0毫米厚的覆銅板作為壓合磁芯的基板，以0.2毫米厚的覆銅板作為複合層的基板，按照以下步驟實施該發明：
首先，對需要壓合磁芯的基板進行前工序處理，前工序包括基板下料、鑽定位孔、CNC銑槽、內層線路製作等步驟。
其次，進行磁芯壓合處理，磁芯嵌入雙層基板複合的內槽中，進行壓合形成雙層基板，結合圖2所示其具體步驟包括：
步驟一、基板表面預處理：把需要壓合的基板4表面清潔，並對壓合面進行粗化；
步驟二、磁芯尺寸匹配：根據兩層基板4壓合接觸面的內槽尺寸，選擇長方體的磁芯5嵌入基板壓合層中；
步驟三、磁芯壓合：把符合尺寸匹配要求的磁芯5完全嵌入兩層基板4壓合接觸面的內槽中，在基板的外表面依次疊上鋁片3、環氧板2和矽膠墊1進行輔助，移入壓機中進行壓合得到雙層基板，雙層基板的具體磁芯層壓結構結構如圖2所示；
在磁芯壓合後，通過X-RAY打靶檢查，驗證磁芯是否完全嵌入壓合在雙層基本的卡槽之中。
然後，對磁芯壓合後的雙層基板進行盲孔圓環化：在雙層基板嵌入磁芯的區域進行通孔加工，對通孔進行通孔絕緣化，在絕緣化通孔內部形成與通孔同圓心且半徑小於通孔的盲孔，然後對盲孔進行金屬化處理，可導電的盲孔與磁芯非接觸式產生電磁感應實現導通，結合圖3、圖4所示其具體步驟包括：
步驟一、通孔加工：把第一步處理後的雙層基板在嵌有磁芯的部位進行鑽孔處理，形成雙層基板上的通孔.鑽孔使用機械鑽孔的方式，選擇直徑為1.65毫米的轉刀，控制轉速為30千轉/分鐘，進刀速為1.2米/分鐘，退刀速為15米/分鐘，最終在雙層基板表面形成1000個孔徑為1.65毫米的通孔；
步驟二、通孔絕緣化：在雙層基板通孔的上下表面貼合已鑽孔處理的銅箔，再將型號為FR-4PP半固化片放於銅箔的外側，然後將雙層基板放入壓機，抽真空、在98分鐘內加熱至最高溫度不超過200攝氏度、120分鐘內加壓至230牛/qcm，保壓180分鐘，使FR-4PP半固化片熔融真空吸附滿填雙層基板通孔中，然後冷卻固化，形成絕緣化通孔9；
步驟三、盲孔加工：在雙層基板的絕緣化通孔9內部進行鑽孔形成盲孔，盲孔的孔徑為0.85毫米，盲孔與絕緣化通孔9的圓心重合；
步驟四、盲孔金屬化：對通孔中的盲孔進行化學鍍銅金屬化處理，形成具有導電性能的金屬化盲孔7，最終得到的盲孔結構如圖3和圖4所示。在圖3和圖4中，金屬化盲孔7與絕緣化通孔9的接觸面形成金屬化導電層6，金屬化導電層6和絕緣化通孔9之間為絕緣層8。
接著，進行多層複合處理，在完成盲孔金屬化處理的雙層基板上逐層複合新基板，雙層基板通過內層線路實現雙層基板與金屬化盲孔的電導通，新基板與雙層基板通過在磁芯空白部位的加工金屬化通孔實現電導通，其具體步驟包括：
步驟一、複合層線路製作：在金屬化盲孔口部上表面的雙層基板表面進行蝕刻，形成複合層線路，金屬化盲孔與複合層線路實現電導通；
步驟二、複合層壓合：在雙層基板的複合層線路表面疊合厚度為0.2毫米的新基板，放入壓機中進行壓合，形成多層基板，0.2毫米的基板在複合前需要進行鑽定位孔和內層線路蝕刻等前工序處理，
步驟三、通孔導通：在多層基板上以機械鑽孔的方式選擇直徑為0.2-1.0毫米的鑽刀，控制轉速為30千轉/分鐘，調節進刀速為1.2米/分鐘和退刀速為15米/分鐘進行通孔加工，通孔的孔徑為0.2-1.0毫米，並採用化學鍍銅的方法對加工的通孔進行金屬化處理。
最後，完成規定層數複合後的印製電路板進行後工序處理，完成壓合總壓、外層鑽孔、沉積板電、外層線路製作、圖形電鍍、銑半邊孔、蝕刻GTL面、蝕刻GBL面、AOI檢測、阻焊印刷、表面處理、成型等，即可獲得《磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法》所述的磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板最終的成品。
專利榮譽
2021年6月24日，《磁芯層壓式盲孔電磁感應多層印製電路板的製作方法》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
