一種厚導體層的母排電路板的制作方法與流程

本發明屬于母排制造技術領域，更具體地說，是涉及一種厚導體層的母排電路板的制作方法。

背景技術：

所謂的母排即為一種用于供電系統的大電流導電產品，其作用與電纜線基本相同。現有技術中，母排一般不具備安裝電路板的功能，且傳統的母排借用其金屬導體層如銅板或鋁板等與其它電器件連接，通常此種接線方式比較復雜且容易出錯，不僅如此，傳統的母排與電器件之間的接線結構占用的空間大且走線比較復雜。除此之外，為便于連接電器件，傳統的母排一般通過模具沖床加工而成，且每種模具均需要按照實際的尺寸制作而成。

隨著電子技術的不斷發展，電路板上集成的電器件越來越多，這樣對線路的電流導通能力和承載能力的要求越來越高，因而，這間接地對電路板的導體層的厚度提出了更高的要求，現階段業界能夠采購到的覆銅板銅層的厚度最大只能到6oz(1oz約等于35微米)。現有技術中，普通電路板的制作方法主要是在購買的覆銅板上經過鉆孔和電鍍使各層銅層互聯，再經過蝕刻工藝形成需要的連接路線，具體有以下生產流程：開料→鉆孔→沉銅加厚→圖形制作→圖形電鍍→蝕刻去膜→阻焊制作→表面處理→絲印字符→銑外型→測試→成品。由上可知，若為了簡化母排的接線方式以及減小母排接線結構的占用空間，將母排和導體層較厚的電路板集成在一起制成復合型母排電路板，則會存在以下技術難題：

(1)傳統的線路板蝕刻工藝難以加工出厚度在3mm以上的導體層的線路，因而，若將這種厚導體層作為母排，人們則只能采用沖模的方式來加工出母排線路，但母排的外形結構多樣，需要準備多種型號的模具，且每套模具的價格均不菲，顯然，這種沖模方式的生產成本較高且工藝比較復雜；

(2)因較厚的覆銅板或銅箔在市面上無法購買到，因而若需制作出更大銅厚如3mm以上的電路板導體層作為母排，則需購置厚度比較大的紫銅，然后將紫銅層壓成覆銅板后，再制作電路板；然而因紫銅為壓延銅，其表面晶體結構為橢圓形的扁平狀且緊密相連，而采用上述沖模方式加工出的母排其側壁一般比較光滑，且若采用電路板行業中常規的粗化手段也無法達到理想的粗化效果，這樣會導致母排與絕緣介質之間的結合力比較差，在熱沖擊試驗中，極易出現爆板分層的不良現象。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種厚導體層的母排電路板的制作方法，用以解決現有技術中存在的母排不具備安裝電路板的功能，采用厚導體層作為母排時母排與絕緣層之間結合力較差、蝕刻側蝕效應嚴重以及母排的線路難以成型導致生產成本高且工藝較復雜的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：提供一種厚導體層的母排電路板的制作方法，該厚導體層的母排電路板的制作方法包括以下步驟：s1、備料，準備所需厚度的所述導體層，并將所述導體層定位；其中，所述導體層具有待加工面，所述待加工面包括第一加工面和與所述第一加工面相對的第二加工面；

s2、于所述第一加工面上，將所述導體層制作成所述母排的半成品，所述步驟s2包括以下步驟：s21、控深蝕刻，針對補償后的線路圖形對所述導體層進行控深蝕刻以制作出所述母排的第一線路；s22、控深銑邊，將所述導體層按照所述母排所需的尺寸進行控深銑邊以去除所述導體層的側壁上所述步驟s21中蝕刻出的毛邊；s23、壓合成型，從所述待加工面上向所述導體層壓合絕緣粘結層；

s3、在所述步驟s2之后，于所述第二加工面上，先后重復所述步驟s21和所述步驟s22，然后執行步驟s23以形成所述母排的成品；所述步驟s2和所述步驟s3這兩步驟中的所述步驟s21的控深蝕刻深度之和等于所述導體層的所需厚度；

s4、在所述第一加工面的外側面上壓合第一絕緣介質，同時，在所述第二加工面的外側面上壓合第二絕緣介質以獲得所述母排電路板的半成品；其中，所述第一絕緣介質靠近所述第一加工面的一側和所述第二絕緣介質靠近所述第二加工面的一側均設有防滑件；

s5、沿著所述母排電路板的各層層壓的方向，在所述母排電路板的所述半成品上鉆通孔以獲得連接孔，然后對所述連接孔的孔壁以及所述母排電路板的所述半成品中所述第一絕緣介質和所述第二絕緣介質的外表面進行沉銅；

s6、對所述連接孔的孔壁上的銅層以及所述母排電路板的所述半成品中需要保留的線路圖形的銅層進行圖形電鍍；

s7、將所述母排電路板的需要的線路之外的銅層蝕刻掉并保留需要制作的線路位置的銅層以形成第二線路；

s8、去掉部分所述第一絕緣介質和所述第二絕緣介質將所述母排的連接接口全部露出以形成所述母排電路板的成品。

與現有技術相比，本發明提供的一種厚導體層的母排電路板的制作方法的有益效果在于：

該厚導體層的母排電路板的制作方法通過從所需厚度(如3mm～5mm)的導體層相對的兩方向(如上下兩方向)上分別對該導體層的待加工面進行一次控深蝕刻和一次控深銑邊，且控深蝕刻前先對所需的線路進行線路圖形的補償，并從各待加工面上分別向導體層壓合絕緣粘結層以加工出所需的母排，這樣，通過各道工序的共同作用，即可將所需厚度的母排內置于電路板內，使得母排具備安裝電路板的功能，且在保證母排的線路尺寸符合要求的基礎上，采用不同于現有技術的另一種加工成型方式來成型出母排的線路，另因采用的是控深銑邊的方式，因而一定程度上加大了導體層側壁的粗糙度，從而保證了絕緣粘結層與導體層之間的結合力，盡量減少爆板分層的不良現象發生，進而確保能制造出生產成本低、制造工藝通用簡單且能過大電流的母排電路板。

除此之外，通過該制造方法制作出的該母排電路板不僅具備電路板的連接功能還具備母排的導電功能，其結構簡單緊湊，非常利于在較小空間內實現大電流、高電壓元器件之間的連接，且實現了元器件的安裝平面化，便于安裝，降低了安裝成本和材料的走線成本，不僅如此，采用該制造方法可以根據不同的需求量身定制出母排電路板，使得母排有多種類的接口選擇而不用根據市場上銅排的類型來匹配。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1是本發明實施例中厚導體層的母排電路板的制作方法的步驟s1中準備的所需厚度的導體層的橫截面圖；

圖2是本發明實施例中厚導體層的母排電路板的制作方法的步驟s21中控深蝕刻后的所述導體層的橫截面圖；

圖3是本發明實施例中厚導體層的母排電路板的制作方法的步驟s22中控深銑邊后的所述導體層的橫截面圖；

圖4是本發明實施例中厚導體層的母排電路板的制作方法的步驟s23中壓合成型后獲得的母排的半成品的橫截面圖；

圖5是本發明實施例中厚導體層的母排電路板的制作方法的步驟s3中重復步驟s21后母排的半成品的橫截面圖；

圖6是本發明實施例中厚導體層的母排電路板的制作方法的步驟s3中重復步驟s22后母排的半成品的橫截面圖；

圖7是本發明實施例中厚導體層的母排電路板的制作方法的步驟s3中重復步驟s23后母排的成品的橫截面圖；

圖8是本發明實施例中厚導體層的母排電路板的制作方法的步驟s4中母排的成品層壓為母排電路板的半成品后的橫截面圖；

圖9是本發明實施例中厚導體層的母排電路板的制作方法的步驟s5中鉆通孔后母排電路板的半成品的橫截面圖；

圖10是本發明實施例中厚導體層的母排電路板的制作方法的步驟s5中對連接孔的孔壁以及母排電路板的半成品的第一絕緣介質和第二絕緣介質的外表面沉銅后的母排電路板的半成品的橫截面圖；

圖11是本發明實施例中厚導體層的母排電路板的制作方法的步驟s7中蝕刻掉多余的銅層制作出第二線路后的母排電路板的半成品的橫截面圖；

圖12是本發明實施例中厚導體層的母排電路板的制作方法的步驟s8中全部露出母排的連接接口后形成的母排電路板的成品的橫截面圖。

其中，附圖中的標號如下：

100-導體層、110-待加工面、111-第一加工面、112-第二加工面；120-第一線路；

200-絕緣粘結層；300-第一絕緣介質、400-第二絕緣介質；

500-銅層、600-連接孔、700-第二線路、800-連接接口。

具體實施方式

為了使本發明的所要解決的技術問題、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

需說明的是，本發明實施例的附圖中相同或相似的標號對應相同或相似的部件；在本發明的描述中，需要理解的是，若有術語“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此，附圖中描述位置關系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

以下結合具體附圖對本發明提供的一種厚導體層的母排電路板的制作方法的實現進行詳細的描述。

如圖1至圖12所示，該厚導體層100的母排電路板的制作方法包括以下步驟：s1、備料，準備所需厚度的導體層100，并將導體層100定位。

在本實施例中，導體層100為從市場上買來的紫銅板制作而成，具體地，人們通常按照母排設計的尺寸使用剪板機對紫銅板進行開料，制作出如圖1所示的合適尺寸的導體層100。

為便于后續如控深蝕刻、控深銑邊以及壓合等各步驟的定位，通常會按照工程資料使用數控鉆孔機在導體層100如紫銅板上鉆定位孔(圖未示)，以便采用螺栓等固定件固定，當然，還可采用其它合適的方式來固定導體層100以實現導體層100的定位。

需說明的是，導體層100不僅可以由紫銅板制作而成，還可以由其它合適的板材制作而成。另外，在本實施例中，該導體層100的厚度范圍為3mm～5mm，當然，人們還可根據實際情況選用合適厚度的導體層100。為方便介紹本方法，以下將以導體層100的厚度為3mm為例進行說明。

如圖1所示，導體層100具有待加工面110，其中，待加工面110包括第一加工面111和與第一加工面111相對的第二加工面112，具體在本實施例中，第一加工面111和第二加工面112分別為導體層100的上面和下面，可以理解地，第二加工面112與第一加工面111正相對。

s2、于第一加工面111上，將導體層100制作成母排的半成品。具體地，在本實施例中，步驟s2包括以下步驟：

s21、控深蝕刻，本步驟需要針對補償后的線路圖形將導體層100進行控深蝕刻，以制作出母排的第一線路，具體如圖2所示。進一步地，在本實施例中，為制作出母排的第一線路，該步驟s21中包括以下步驟：

s211、對母排上所需的線路圖形進行補償后再制作出第一線路的線路圖形。具體地，在導體層100的第一加工面111上涂覆感光材料，使用鏡像線路菲林在制作出的網格面上選擇性曝光，形成所需要的線路圖形，并將第二加工面112全部曝光保護，通過弱堿化學藥水去除導體層100的第一加工面111上不需要的感光材料，保留需要的線路上的感光材料。需說明的是，線路圖形制作時，為進行補償，通常，蝕刻后的導體層100的尺寸比母排所需的尺寸大0.2mm及以上。

s212、參照第一線路的線路圖形控深蝕刻出第一線路。具體地，按照步驟s211中制作的第一線路的線路圖形為模板，使用強氧化性化學藥水將不需要的導體層100如紫銅層去除。

其中，控深蝕刻的深度為導體層100的總厚度的一半，也即是說，假若導體層100的總厚度為3mm，則步驟s212中此次控深蝕刻的深度為1.5mm。

由上，可以理解地，在步驟s21中，母排的第一線路主要是通過圖形制作的方式來事先設計好母排的第一線路的線路圖形，然后再進行控深蝕刻。

s22、控深銑邊，將導體層100按照母排所需的尺寸進行控深銑邊以去除導體層100的側壁上，具體如圖3所示。可以理解地，該步驟主要是為了去除導體層100的側壁上步驟s21中蝕刻出的毛邊。需說明的是，因為通常蝕刻1.5mm厚的紫銅層500后其線路的毛邊會比較大，線寬往往超出客戶的需求，為保證線寬，因而，在本實施例中，采用控深鑼的方式來將多余的線路毛邊去除。

具體地，按照客戶原始線路的設計圖形來設計控深銑的資料，然后沿著線路的邊緣進行數控控深銑邊，將步驟s212中控深蝕刻好的導體層100中多余的銅毛邊去除，以此使得導體層100的側壁的外形輪廓整齊，進而達到客戶設計的線寬要求。除此之外，該控深銑步驟還可以一定程度上增大導體層100的側壁的粗糙度，這樣，即可便于增大后續絕緣粘結層200與導體層100之間的粘結力，以減少它們兩者之間壓合后出現分層甚至爆板的不良現象。

s23、壓合成型，從待加工面110上向導體層100壓合絕緣粘結層200。如圖4所示，具體在本實施例中，步驟s23具體包括以下步驟：

s231、對待加工面110進行棕化處理。需說明的是，該待加工面110可以為第一加工面111也可以為第二加工面112。具體地，當第一加工面111上的第一線路制作完好并蝕刻掉毛邊后，通過強氧化性的化學藥水使紫銅的表面形成一種氧化膜，以進一步增強后續層壓后紫銅和絕緣粘結層200的結合力。

s232、根據導體層100的玻璃態轉化溫度選用具有對應玻璃態轉化溫度的第一半固化片作為絕緣粘結層200，將絕緣粘結層200置于導體層100中間以壓合成型出母排。

具體地，在本實施例中，該步驟主要為把制作好的第一線路的紫銅面朝上，根據導體層100的玻璃態轉化溫度(也即tg值)，選用與之對應的tg值的第一半固化片作為絕緣粘結層200，并選擇與第一半固化片的tg值相對應的程式，在高溫高壓的壓機中使紫銅通過第一半固化片粘結在一起，進而形成母排的半成品。其中，第一半固化片為高導熱和高含膠量的絕緣材料。

更具體地，步驟s232包括以下步驟：s232a、根據導體層100的玻璃態轉化溫度(也即tg值)選用具有對應玻璃態轉化溫度的第一半固化片，并根據導體層100的總高度計算第一半固化片的數量。

s232b、將第一半固化片和玻璃環氧樹脂板進行組合以形成填膠料。需說明的是，在本步驟中，因第一線路的臺階差過大，因而需要采用第一半固化片和無銅的玻璃環氧樹脂板(即fr4板)進行組合填膠。可以理解地，填膠料為絕緣粘結層200壓合之前的狀態。還需說明的是，該填膠料的導熱系數均在1-4w/m.k范圍內，具體在本實施例中，其導熱系數為1.5w/m.k。

s232c、從左往右依次按照導體層100、填膠料和導體層100的方式進行壓合前的排版。

s232d、根據第一半固化片的玻璃態轉化溫度選用相對應的層壓方式，將導體層100和填膠料按照所選的層壓方式壓合成型，這樣，當第一半固化片融化后，即可使得其能填膠充分。由上，可以理解地，填膠料填補到蝕刻一半導體層100的第一線路之間，并通過層壓的方式將填膠料與母排壓合在一起。

s3、在步驟s2之后，于第二加工面112上，如圖5至圖7所示，先后重復步驟s21和步驟s22，然后執行步驟s23以形成母排的成品。其中，因導體層100比較厚，不同于常見厚度的導體層100，為便于在厚的導體層100中制作出第一線路，最終成型為母排，步驟s2和步驟s3這兩步驟中的步驟s21的控深蝕刻深度之和等于導體層100的所需厚度。

可以理解地，理論上，只需要步驟s2中的控深蝕刻深度和步驟s3中的控深蝕刻深度加在一起等于導體層100的所需厚度即可，也即是說，在本實施例中，從導體層100的上下兩面來兩次控深蝕刻獲得所需厚度的導體層100的線路，這樣，即可不用采取沖模的方式來加工母排線路，當母排的外形結構多樣時，也不用準備多種型號的模具，顯然，減少了母排的加工成本和簡化了其生產工藝。

需說明的是，步驟s3和步驟s2大致相同，兩次控深蝕刻的圖形一樣，其主要差別在于從導體層100的上面和下面分別控深蝕刻，只需保證兩次控深蝕刻深度之和為導體層100的所需厚度即可，這樣，即可避免因導體層100的厚度太厚而導致加工難度增加。

還需說明的是，通常，在步驟s3中成型出母排的成品后，在進行母排電路板的制作之前，也即下述步驟s4之前，需要將壓合后的母排的成品表面的溢膠去除掉，具體在本實施例中，通過打磨的方式來去除溢膠。

s4：在第一加工面111的外側面上壓合第一絕緣介質300，同時，在第二加工面112的外側面上壓合第二絕緣介質400以獲得母排電路板的半成品。具體如圖8所示。

其中，第一絕緣介質300靠近第一加工面111的一側和第二絕緣介質400靠近第二加工面112的一側均設有防滑件。可以理解地，第一絕緣介質300上的防滑件是為了增大第一絕緣介質300與導體層100之間的摩擦，進而增大兩者之間的結合力。同理，第二絕緣介質400上的防滑件是為了增大第二絕緣介質400與導體層100之間的摩擦從而增大兩者間的結合力。需說明的是，在本實施例中，通過在第一絕緣介質300靠近第一加工面111的一側上鑼槽以獲得其防滑件，同樣地，通過在第二絕緣介質400靠近第二加工面112的一側上鑼槽以獲得其防滑件。當然，實際上，還可通過增加凸點等其它的方式來獲得第一絕緣介質300和第二絕緣介質400的防滑件。

具體在本實施例中，為獲得母排電路板的半成品，步驟s4包括以下步驟，s41、分別對第一加工面111和第二加工面112進行棕化處理。具體地，通過強氧化性化學藥水使導體層100的上面和下面分別形成一種氧化膜，進而增強后續層壓時導體層100與第一絕緣介質300和第二絕緣介質400之間的結合力。

s42、根據導體層100的玻璃態轉化溫度(也即ig值)選用具有對應玻璃態轉化溫度的第二半固化片(圖未示)，對第二半固化片的靠近導體層100的一側進行粗糙處理以形成防滑件(圖未示)。

具體地，在本實施例中，在第二半固化片上鑼槽以獲得防滑件，通過可根據實際需求露出的焊盤尺寸和第二半固化片流膠量來設計該鑼槽的尺寸。另外，還需根據粗糙處理后的第二半固化片的粗糙度來確定實際所需的第二半固化片的用量，確定好第二半固化片的用量后，應將多余的第二半固化片去除掉。

s43、選用合適的層壓方式，分別在棕化后的母排的第一加工面111和第二加工面112的外側依次層疊粗糙處理后的第二半固化片以壓合成型為母排電路板的半成品。具體地，在高溫高壓的壓機中，在棕化后的母排的第一加工面111的外側依次層疊步驟s42中粗糙處理后的第二半固化片。

需說明的是，在實際應用中，因線路的臺階太大，通常會將無銅的fr4材料與合適的第二半固化片進行結合以形成第一絕緣介質300或第二絕緣介質400。具體在本實施例中，第一絕緣介質300和第二絕緣介質400相同。

s5、沿著母排電路板的各層層壓的方向，在母排電路板的半成品上鉆通孔以獲得連接孔600，具體如圖9所示，然后對連接孔600的孔壁進行沉銅，以及對母排電路板的半成品中的第一絕緣介質300和第二絕緣介質400的外表面進行沉銅，具體如圖10所示。需說明的是，該連接孔600與傳統的孔沒什么區別，其形狀大小等可根據實際需要而定。另外，沉銅的厚度應達到要求的銅厚。

s6、對連接孔600的孔壁上的銅層以及母排電路板的半成品中需要保留的線路圖形的銅層進行圖形電鍍，此步驟未圖示出來。具體地，在本實施例中，是在母排電路板的半成品中的第一絕緣介質300和第二絕緣介質400的外表面上的銅層進行圖形電鍍，以確保要保留的線路圖形的銅層得到加厚以滿足要求銅厚。

還需說明的是，在本實施例中，為便于后續形成母排電路板的下述的第二線路700，在步驟s6和步驟s7之間，通常還會分別于第一絕緣介質300和第二絕緣介質400的外表面上，對需要的線路的銅層500上鍍上一層抗蝕層(圖未示)。

s7、將母排電路板的需要的線路之外的銅層500蝕刻掉并保留需要制作的線路位置的銅層500以形成第二線路700，具體如圖11所示。

s8、去掉部分第一絕緣介質300和第二絕緣介質400將母排的連接接口800全部露出以形成母排電路板的成品，具體如圖12所示。

需說明的是，經常上述工藝的實施，該母排電路板通常需要按照現有的pcb板件的制作流程進行后續處理，其中大致包括通孔鉆孔、孔金屬化、外層線路、阻焊、表面處理、絲印字符、外形加工、測試以及成品檢驗等工序。

由上，可以理解地，該母排電路板為一采用普通的線路板的制作方法將母排內置于電路板內而成的復合型電性連接件。在本實施例中，整個母排電路板的厚度為5mm左右。

通過制作方法制成的母排電路板可廣泛應用于電力及混合牽引、電力牽引設備、蜂窩通訊、基站、電話交換系統、大型網絡設備、大中型計算機、電力開關系統、焊接系統、軍事設備系統、發電系統、電動設備的功率轉換模塊。

由上顯然，通過上述制作方法獲得的母排電路板除了不易分層外，還具有以下優勢：

1、因直接通過去除第一絕緣介質300和第二絕緣介質400的方式來根據實際需求獲得結構外形各式各樣的母排，也即是說，該母排電路板中的母排可以根據用戶的需求來量身定做以獲得多種類型的接口，而無需根據市場上的銅排來匹配；同理，該母排電路板不需用多種模具來加工制作出母排，顯然，簡化了母排的生產工藝和降低了其生產成本；

2、因將母排內置于電路板中，因而實現了電源線和信號線的一體化，顯然，非常方便線路的安裝，而不需采用傳統的銅排線的手動安裝方式來一個個連接，有效地減少了母排的連接空間，實現了母排的安裝平面化，即可大大地降低母排的安裝成本和連接時的走線成本；

3、該母排電路板中的第一絕緣介質300和第二絕緣介質400均采用介電系數和擊穿電壓高的高絕緣性材料如環氧樹脂+玻璃纖維結構形成的材料，這種材料，比傳統的母排上涂抹絕緣漆厚度和絕緣性都要好，且選用高導電性的導電層，這樣最終形成的母排電路板為低電感復合結構，因而，該母排電路板具有高可靠性和高安全性，能實現大電流高電壓元器件之間的連接；

4、該母排電路板中的第一絕緣介質300和第二絕緣介質400的導熱系數均在1-4w/m.k范圍內，而傳統的絕緣介質的導熱系數通常在0.5w/m.k以下，這樣，相比現有技術，該母排電路板的散熱效果比較好。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明。對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的權利要求范圍之內。