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专利名称：高压脉冲能量全吸收电路板及其制作方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210567347.9

专利申请（专利权）人：武汉芯宝开云优惠体育网页版入口有限公司
权利人地址：湖北省武汉市东西湖区东吴大道新城十三路武汉芯宝神盾工业园综合楼12F

专利发明（设计）人：龚婷,王晶,吴丰顺,龚德权

专利摘要：本发明涉及电路板技术领域，具体涉及一种高压脉冲能量全吸收电路板及其制作方法。普通线路板的上、下表面均附着有能量全吸收功能层，能量全吸收功能层包括依次设置的附铜线层、功能材料层和导电接地层，导电接地层与普通线路板的表面紧密连接；功能材料层具有在附铜线层上的任何一条附铜线的任何一点电压不高于阈值时的绝缘体状态，以及在附铜线层上某一点的电压超出阈值时，用于使附铜线层上的高压经所述功能材料层向导电接地层释放高压能量的导电体状态。在实现高压脉冲能量全吸收的前提下，其对工艺的精度要求低，制作难度低，易于普及。

主权利要求：
1.一种高压脉冲能量全吸收电路板，包括普通线路板(1)，其特征在于：所述普通线路板(1)的上、下表面均附着有能量全吸收功能层(2)，所述能量全吸收功能层(2)包括依次设置的附铜线层(2.1)、功能材料层(2.2)和导电接地层，所述导电接地层与所述普通线路板(1)的表面紧密连接；
所述功能材料层(2.2)具有在附铜线层(2.1)上的任何一条附铜线的任何一点电压不高于阈值时的绝缘体状态，以及在附铜线层(2.1)上某一点的电压超出阈值时的瞬间，用于使附铜线层(2.1)上的高压经所述功能材料层(2.2)向导电接地层释放高压能量的导电体状态；
其中，高压能量释放完毕，功能材料层(2.2)立即恢复为绝缘体状态；
所述导电接地层包括与功能材料层(2.2)连接的高分子电阻材料层(2.3)和与普通线路板(1)表面连接的网格接地线层(2.4)；
所述高分子电阻材料层(2.3)通过热固化材料热固化形成；
所述网格接地线层(2.4)为附着在高分子电阻材料层表面的一层铜箔层经刻蚀后形成的网格状铜质金属线；
所述热固化材料由电阻值可塑造的聚合物和导电粒子混融形成。
2.根据权利要求1所述的高压脉冲能量全吸收电路板，其特征在于：所述附铜线层(2.1)为用于刻蚀电路板表面附铜线的厚度为10um～20um的铜质金属箔层。
3.根据权利要求1所述的高压脉冲能量全吸收电路板，其特征在于：所述功能材料层(2.2)为高分子复合纳米电压诱变阻软薄膜层。
4.根据权利要求1所述的高压脉冲能量全吸收电路板，其特征在于：所述高分子电阻材3
料层(2.3)的厚度为50um～200um，体积电阻率为0.5Ω～180Ω/cm。
5.根据权利要求1所述的高压脉冲能量全吸收电路板，其特征在于：所述网格接地线层(2.4)在与地线相连接处的线宽>2mm，其它处的线宽＜1mm。
6.根据权利要求1所述的高压脉冲能量全吸收电路板，其特征在于：所述能量全吸收功能层(2)以导电接地层的一面由PP半固化片与普通线路板(1)的上表面和下表面在热压合条件下产生紧密面连接，形成电路板整体。
7.一种如权利要求1～6中任意一项所述的高压脉冲能量全吸收电路板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：在第一铜箔的表面印制一层功能材料并进行固化，形成一片功能箔；
在功能箔的功能材料面上印制一层高分子电阻材料，在高分子电阻材料上平铺第二铜箔并与高分子电阻材料进行固化处理，在固化后的第二铜箔表面刻蚀出网格结构，形成能量全吸收功能板；
取下普通线路板(1)，对剩下的两片能量全吸收功能板在预设的多层电路板需要通孔的非接地连接孔坐标位置进行钻孔，并使所钻孔的孔径大于规划成品板通孔直径的一倍；
以层叠的方式将一片能量全吸收功能板、一片PP半固化片、一片普通线路板(1)、一片PP半固化片和一片能量全吸收功能板依次放置，通过定位栓定位并紧固成待固化电路板；
将所述待固化电路板进行固化处理，形成高压脉冲能量全吸收胚板；
将高压脉冲能量全吸收胚板在通孔坐标位置按规划的通孔直径进行通孔，所述通孔坐标位置为成品板中规划的正、反及中间层中的需要相互连通的线路的通孔坐标位置；
对高压脉冲能量全吸收胚板加工的通孔进行洗孔、沉孔铜和镀铜处理；
按照设计需求在高压脉冲能量全吸收胚板的两面刻蚀出附铜线，得到高压脉冲能量全吸收电路板。
8.如权利要求7所述的高压脉冲能量全吸收电路板的制作方法，其特征在于，所述在第一铜箔的表面印制一层功能材料并进行固化包括：取一片尺寸和厚度满足设计要求的第一铜箔，对其表面进行去油污处理后将其放在真空吸附机的平板上；
在第一铜箔的表面印制一层功能材料；
将印制好功能材料的铜箔置入高温箱进行固化。
9.如权利要求7所述的高压脉冲能量全吸收电路板的制作方法，其特征在于，加工出所述能量全吸收功能板后，还包括：取两片能量全吸收功能板，使它们的导电接地层分别与普通线路板(1)的两个表面重合，对两片能量全吸收功能板和普通线路板(1)进行坐标定位标记，确定好定位孔和定位螺栓的位置。 说明书 : 高压脉冲能量全吸收电路板及其制作方法技术领域[0001] 本发明涉及电路板技术领域，具体涉及一种高压脉冲能量全吸收电路板及其制作方法。背景技术[0002] 抗瞬间高压脉冲是电子制造设计中一个永恒的课题，而作为攻击通讯指挥系统主要手段的定向电磁脉冲炮和电磁脉冲弹，它的主要对象是攻击和瘫痪电子装备的电子电路。目前对这种电磁脉冲的防护主要还只是采用屏蔽方案。这种方法难免会给电磁脉冲留出大量进入屏蔽腔体的孔隙，使设备的电子器件在电磁脉冲的电势场攻击下难以得到完全的保护。因此，对于电磁脉冲这种攻击手段，需要一种安全性更高的防护措施。[0003] 为解决以上技术问题，公告号为CN113438796A的中国专利公开了一种可吸收瞬间高压脉冲能量的电路板及制作方法，通过在附铜层上设置与接地线导电连接的能量吸收盘，实现瞬变高压脉冲能量的释放。但该方法需要设置较多的能量吸收盘，且需要实现能量吸收盘与表面电路的附铜线精准对位，对工艺的精度要求高，制作难度高。发明内容[0004] 本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种高压脉冲能量全吸收电路板及其制作方法，在实现高压脉冲能量全吸收的前提下，其对工艺的精度要求低，制作难度低，易于普及。[0005] 本发明的一种高压脉冲能量全吸收电路板，其技术方案为：[0006] 包括普通线路板，所述普通线路板的上、下表面均附着有能量全吸收功能层，所述能量全吸收功能层包括依次设置的附铜线层、功能材料层和导电接地层，所述导电接地层与所述普通线路板的表面紧密连接；[0007] 所述功能材料层具有在附铜线层上的任何一条附铜线的任何一点电压不高于阈值时的绝缘体状态，以及[0008] 在附铜线层上某一点的电压超出阈值时的瞬间，用于使附铜线层上的高压经所述功能材料层向导电接地层释放高压能量的导电体状态；[0009] 其中，高压能量释放完毕，功能材料层立即恢复为绝缘体状态。[0010] 通过以上技术方案，当附铜线层中所有附铜线上的电压与高分子电阻材料层之间的电压差小于300V时，功能材料层为绝缘体，当附铜线层上的任何一条附铜线的任何一点上出现一个高于300V的异常电压时，该条附铜线的这一点所对应的功能材料层的这一点局部会由绝缘体变为导电体，从而使该附铜线的这个点所感应到的异常高压经过电压诱变阻膜层向导电接地层释放高压能量，从而使安装在该条附铜线上的电子元器件免受异常电压的冲击。[0011] 较为优选的，所述导电接地层包括与功能材料层连接的高分子电阻材料层和与普通线路板表面连接的网格接地线层；[0012] 所述高分子电阻材料层通过热固化材料热固化形成；[0013] 所述网格接地线层为附着在髙分子电阻材料层表面的一层铜箔层经刻蚀后形成的网格状铜质金属线。[0014] 较为优选的，所述附铜线层为用于刻蚀电路板表面附铜线的厚度为10um～20um的铜质金属箔层。[0015] 较为优选的，所述功能材料层为高分子复合纳米电压诱变阻软薄膜层。[0016] 较为优选的，所述高分子电阻材料层的厚度为50um～200um，体积电阻率为0.5Ω3～180Ω/cm，所述热固化材料由电阻值可塑造的聚合物和导电粒子混融形成。[0017] 较为优选的，所述网格接地线层在与地线相连接处的线宽＞2mm，其它处的线宽＜1mm。[0018] 较为优选的，所述能量全吸收功能层以导电接地层的一面由PP半固化片与普通线路板的上表面和下表面在热压合条件下产生紧密面连接，形成电路板整体。[0019] 本发明的一种高压脉冲能量全吸收电路板的制作方法，其技术方案为，包括以下步骤：[0020] 在第一铜箔的表面印制一层功能材料并进行固化，形成一片功能箔；[0021] 在功能箔的功能材料面上印制一层高分子电阻材料，在高分子电阻材料上平铺第二铜箔并与高分子电阻材料进行固化处理，在固化后的第二铜箔表面刻蚀出网格结构，形成能量全吸收功能板；[0022] 取下普通线路板，对剩下的两片能量全吸收功能板在预设的多层电路板需要通孔的非接地连接孔坐标位置进行钻孔，并使所钻孔的孔径大于规划成品板通孔直径的一倍；[0023] 以层叠的方式将一片能量全吸收功能板、一片PP半固化片、一片普通线路板、一片PP半固化片和一片能量全吸收功能板依次放置，通过定位栓定位并紧固成待固化电路板；[0024] 将所述待固化电路板进行固化处理，形成高压脉冲能量全吸收胚板；[0025] 将高压脉冲能量全吸收胚板在通孔坐标位置按规划的通孔直径进行通孔，所述通孔坐标位置为成品板中规划的正、反及中间层中的需要相互连通的线路的通孔坐标位置；[0026] 对高压脉冲能量全吸收胚板加工的通孔进行洗孔、沉孔铜和镀铜处理；[0027] 按照设计需求在高压脉冲能量全吸收胚板的两面刻蚀出附铜线，得到高压脉冲能量全吸收电路板。[0028] 较为优选的，所述在第一铜箔的表面印制一层功能材料并进行固化包括：[0029] 取一片尺寸和厚度满足设计要求的第一铜箔，对其表面进行去油污处理后将其放在真空吸附机的平板上；[0030] 在第一铜箔的表面印制一层功能材料；[0031] 将印制好功能材料的铜箔置入高温箱进行固化。[0032] 较为优选的，加工出所述能量全吸收功能板后，还包括：[0033] 取两片能量全吸收功能板，使它们的导电接地层分别与普通线路板的两个表面重合，对两片能量全吸收功能板和普通线路板进行坐标定位标记，确定好定位孔和定位螺栓的位置。[0034] 本发明的有益效果为：[0035] 1、本电路板在实现高压脉冲能量全吸收的前提下，不用设置能量吸收盘，也无需能量吸收盘与表面电路的附铜线精准对位和通孔镀铜连接，其对工艺的精度要求低，制作难度低，易于普及。同时，由于不用设置能量吸收盘，不会再出现加工过程中由于需要对线路与能量吸收盘之间进行通孔，镀铜连接可能产生某一个孔的虚连、短路、串接等质量问题而造成整块电路板报废的难题和困境，是对原有技术的颠覆。[0036] 2、电路的每一条附铜线的所有部位都布置在功能材料表面，即电路板线路的任何一个点都纳入了功能材料的保护范围，线路与电阻材料之间具备有无限多个能量泄放通道，无需单独专门设计构建能量通道，其制作难度大大降低，且可靠性大大提高。此外，对于较长线段的超高能量无需预先考虑能量分配问题，无限多的能量泄放点自然对能量进行微分。附图说明[0037] 图1为本发明结构示意图；[0038] 图2为本发明的第一铜箔示意图；[0039] 图3为本发明的功能箔示意图；[0040] 图4为本发明功能材料面上的高分子电阻材料示意图；[0041] 图5为本发明高分子电阻材料上平铺第二铜箔的示意图；[0042] 图6为本发明第二铜箔上刻蚀出的网格结构示意图；[0043] 图7为本发明高压脉冲能量全吸收电路板中间的普通电路板的示意图；[0044] 图8为本发明高压脉冲能量全吸收胚板M0的示意图；[0045] 图1中：1?普通线路板，2?能量全吸收功能层，2.1?附铜线层，2.2?功能材料层，2.3?高分子电阻材料层，2.4?网格接地线层，3?PP半固化片。具体实施方式[0046] 为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。[0047] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。[0048] 需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。[0049] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。[0050] 以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。[0051] 另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0052] 在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。“多个”表示“两个或两个以上”[0053] 实施例一[0054] 图1示出了本申请较佳实施例(图1示出了本申请第一实施例)提供的一种高压脉冲能量全吸收电路板的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：[0055] 包括普通线路板1，普通线路板1两面附着有能量全吸收功能层2，两片能量全吸收功能层2中的其中一片记为N1，另一片记为N2。能量全吸收功能层N1和N2表面层是附铜箔层，附铜箔层用于蚀刻电子线路形成附铜线层A，当附铜线层A中所有附铜线上的电压与高分子电阻材料层C之间的电压差小于300V时，功能材料层B为绝缘体，当附铜线层A上的任何一条附铜线的任何一点上出现一个高于300V的异常电压时，该条附铜线的这一点所对应的功能材料层B的这一点局部就会由绝缘体变为导电体，从而使该附铜线的这个点所感应到的异常高压经过功能材料层向导电接地层释放高压能量，从而使安装在该条附铜线上的电子元器件免受异常电压的冲击。[0056] 能量全吸收功能层N1和N2结构相同，且均由附铜线层2.1、功能材料层2.2组合成的功能箔层和高分子电阻材料层2.3与网格接地线层2.4构成的导电接地层组成。[0057] 在一个实施例中，普通线路板1为组成多层电路板中间层的通用多层电路(双面板或单面板无该普通层)。所述能量全吸收功能层N1和N2分别以导电接地层的一面由PP半固化片与普通线路层的上表面和下表面在热压合条件下产生紧密面连接，形成电路板整体。[0058] 在一个实施例中，表面附铜层A为用于刻蚀电路板表面附铜线的，厚度10um～20um的铜质金属箔，所述功能材料层B为中国发明专利(专利号：ZL201210314982.2)中的“高分子复合纳米电压诱变阻软薄膜”或者是专利中的第二种制造方法获得的厚度为15um～200um的功能性热固化材料，功能材料层B直接附着于表面附铜层A的表面。其中，功能材料层B除本实施例提供的两种材料，其余可实现相同功能的材料固化形成的材料层均可用于作为本方案中的功能材料层B。[0059] 在一个实施例中，所述高分子电阻材料C附着在功能材料层B表面，网格接地线D附着在高分子电阻材料C表面，高分子电阻材料C与网格接地线D共同构成导电接地层。所述高分子电阻材料C为具有电阻值可塑造的聚合物和导电粒子混融的热固化材料，厚度为50um3～200um，体积电阻率为0.5Ω～180Ω/cm。[0060] 在一个实施例中，所述网格接地线D为附着在高分子电阻材料C表面的一层铜箔层经刻蚀后所形成的网格状铜质金属线，网格接地线D在与地线相连接处的线宽＞2mm，其它处的线宽＜1mm，各网格长、宽为(20mm～20mm)×(20mm～40mm)。表面附铜层A经按预先设计的线路刻蚀后形成高压脉冲能量全吸收电路板的表面附铜线。[0061] 实施例二[0062] 本实施例提供了一种制备方法，用于制备上述电路板，其步骤如下：[0063] 步骤1，取适当尺寸大小的，厚度为10um至20um的铜箔，对其表面进行去油污处理后将其放在真空吸附机的平板上，在其表面印制厚度为15um～200um的功能材料，将印好功能材料的铜箔置入高温箱，温度调至160℃，时间至90min后自然冷却后使获得功能箔。[0064] 步骤2，将功能箔置真空吸附机的平板表面，在功能材料面印高分子电阻材料，印制厚度为50um～200um，而后将厚度为10um～15um的铜箔平铺到高分子电阻材料表面，在滚筒辗压机上均匀压实后，再将其置烘箱，温度调至40℃固化20min，再60℃固化20min，再160℃固化20min然后自然冷却取出，再将附着在电阻材料层表面的铜箔按30mm×30mm，线宽为1mm的尺寸刻蚀网格后，获得能量全吸收功能板2。[0065] 步骤3，将一片能量全吸收功能板作为N2，导电接地层朝上与一片普通电路层的另一面重合，将另一片能量全吸收功能板作为N1，导电接地层朝下与普通线路板1的另一面重合，对N1、普通线路板1、N2进行坐标定位标记，确定好定位孔和定位螺栓的位置。[0066] 步骤4，三板定位好后，卸下螺栓取下普通线路板1及N1，然后重新装上N1，对N2和N1在预先设计规划的多层电路板需要通孔的非接地连接孔坐标位置钻孔，孔径需大于规划成品板通孔直径的一倍。[0067] 步骤5，松开定位栓，取下N1，在N2的导电接地面放置一片与N1，同大小厚度为30um的PP半固化片，然后复位普通线路板1，再在普通线路板1上放上与普通线路板1同大小厚度为30um的PP半固化片，最后装上N1，紧固定位栓。[0068] 步骤6，将已放入PP半固化片并已定位好的N1、普通线路板1、N2置平面热压合机，温度调至300℃，压力调至30KG，压合30h自然冷却后，N1、普通线路板1、N2将成为一个整体。N1、N2的通孔处将被填充满PP树脂胶并有部分从通孔溢出，此时得到高压脉冲能量全吸收胚板。[0069] 步骤7，将溢出的PP树脂清理干净，再将高压脉冲能量全吸收胚板置平板打磨机打磨，使高压脉冲能量全吸收胚板两面平整一致。[0070] 步骤8，对高压脉冲能量全吸收胚板按成品板中规划的正、反及中间层中的需要相互连通的线路的通孔坐标位置按规划通孔直径通孔。[0071] 步骤9，对高压脉冲能量全吸收胚板洗孔、沉孔铜、镀铜。[0072] 步骤10，在高压脉冲能量全吸收胚板两面附蓝膜。[0073] 步骤11，对蓝膜曝光，冲洗，露出附铜线图形。[0074] 步骤12，刻蚀出附铜线并进行必要的后期处理后，获得高压脉冲能量全吸收电路板。[0075] 应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。[0076] 以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

专利地区：湖北

专利申请日期：2022-05-23

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN115023027B