絕緣層、具有電子元件的印刷電路板及其製造方法

2023-06-17 20:45:06

專利名稱：絕緣層、具有電子元件的印刷電路板及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種絕緣層、一種嵌有電子元件的印刷電路板和該印刷電路板的製造方法。
背景技術：
隨著電子工業的發展，對更小型化和更高功能的電子元件的需求日益增加。具體 地說，基於更輕、更薄、更短和更小的個人行動裝置的市場趨勢已導致了更薄的印刷電路 板。結果，出現了不同於傳統方法的元件安裝方法。一個實例是嵌入型印刷電路板，其中將 諸如IC的有源器件或諸如MLCC電容器的無源器件安裝到印刷電路板內部，通過這些器件 的系統性組合使得器件密度更高以及封裝本身的可靠性或性能改善。本發明被設計用於解決下述的在製造元件嵌入型印刷電路板的過程中由於嵌入 厚電子元件所引起的問題。在現有技術中，當將厚度為200μπι ΙΟΟΟμπι或者更小的電子元件(例如，多層 陶瓷電容器(MLCC))嵌入到芯板中時，通過使用粘合層20將電子元件30嵌入在芯板10(其 中形成有空腔14和電路12)中，如圖1所示，然後堆疊由填充有玻璃纖維44的樹脂42制 成的絕緣層40以改善該板的翹曲性。然而，在這種情況下，如圖2所示，電子元件30變得 更厚，並且電子元件周圍的空間和通孔沒有完全被絕緣層的樹脂42填充。這會在該板中形 成孔隙(void) 50，從而導致較差的可靠性，因此需要進行改進。為了解決上述問題，如圖3所示，已經提出了一種使用包括厚樹脂42』的絕緣層 40』的方法，但是，如圖4所示，該方法增加了印刷電路板的整體厚度。

發明內容
本發明提供了一種絕緣基板、一種嵌有電子元件的印刷電路板以及該印刷電路板 的製造方法，其即使在通過使用薄的絕緣層來執行覆層(lay-up)處理的情況下，也能夠避 免由於樹脂含量的減少導致在電子元件周圍和電路圖案之間產生的孔隙，並能解決在覆層 處理過程中由填充在絕緣層中的支撐材料引起的電子元件變形的問題。本發明的一個方面提供了一種嵌有電子元件的印刷電路板的製造方法，該方法包 括提供具有形成在其表面上的電路圖案的芯板，其中該芯板被空腔貫穿；將粘合層粘結 至芯板的下表面以覆蓋空腔；將電子元件設置在粘合層的上表面上的對應於該空腔的位 置；通過將第一絕緣層堆疊在芯板的上表面上而覆蓋電路圖案，使得空腔被填充，第一絕緣 層不具有填充於其中的支撐材料；以及將第二絕緣層堆疊在芯板的上側和下側上，其中第二絕緣層具有填充於其中的支撐材料。本發明的另一方面提供了一種嵌有電子元件的印刷電路板，該印刷電路板包括 芯板，具有形成在其表面上的內層電路，並且該芯板被空腔貫穿；電子元件，嵌入在空腔中； 第一絕緣層，堆疊在芯板的上表面上以填充空腔並覆蓋內層電路，並且第一絕緣層不具有 填充於其中的支撐材料；第二絕緣層，堆疊在芯板的上側和下側上，並且第二絕緣層具有填 充於其中的支撐材料；以及電路圖案，形成在第二絕緣層上。這裡，第二絕緣層的樹脂和第一絕緣層可以由相同的材料製成。本發明的又一個方面提供了一種嵌有電子元件的印刷電路板的製造方法，該方法 包括提供具有形成在其表面上的電路圖案的芯板，其中該芯板被空腔貫穿；將粘合層粘 結至芯板的下表面，其中粘合層覆蓋空腔；將電子元件設置在粘合層的上表面的對應於該 空腔的位置；以及將絕緣層堆疊在芯板的上表面上以填充空腔，其中該絕緣層具有分別形 成在增強材料的上表面和下表面上的上樹脂層和下樹脂層。這裡，該絕緣層具有下樹脂層 比上樹脂層厚的非對稱結構。本發明的又一個方面提供了一種在製造印刷電路板中使用的絕緣層。根據本發明 的一個實施例，該絕緣層包括分別堆疊在增強材料的上表面和下表面上的上樹脂層和下樹 脂層。這裡，下樹脂層比上樹脂層厚。下樹脂層的厚度可以是上樹脂層的2 5倍。本發明的一部分的其它方面和優點將在隨後的說明書中闡述，而一部分根據說明 書將是顯而易見的，或者可通過實施本發明而獲知。


圖1 圖4示出了根據現有技術製造嵌有電子元件的印刷電路板的方法。圖5是示出了根據本發明的一個實施例製造嵌有電子元件的印刷電路板的方法 的流程圖。圖6 圖10示出了根據本發明的一個實施例製造嵌有電子元件的印刷電路板的方法。圖11是示出了根據本發明的另一實施例製造嵌有電子元件的印刷電路板的方法 的流程圖。圖12 圖16示出了根據本發明的另一實施例製造嵌有電子元件的印刷電路板的方法。
具體實施例方式由於本發明有各種變化和許多實施例，因此將在圖中示出並在說明書中詳細描述 特定的實施例。然而，這並不旨在將本發明限制於具體的實施方式，應當理解的是，在不背 離本發明的精神和技術範圍的情況下，所有改變、等價物和替代物均被包含在本發明中。以下將參照附圖更詳細地描述根據本發明的某些實施例製造嵌有電子元件的印 刷電路板的方法。那些相同或相應的部件均被賦予相同的參考標號而與圖號無關，並省略 了重複的描述。圖5是示出了根據本發明的一個實施例製造嵌有電子元件的印刷電路板的方法的流程圖，圖6 圖10示出了根據本發明的一個實施例製造嵌有電子元件的印刷電路板的方法。首先，如圖6所示，製備芯板110 (SllO)，該芯板被空腔114貫穿並且具有形成在其 上的內層電路112。隨後，將粘合層120粘結至芯板110的下表面以覆蓋空腔114(S120)。 例如覆銅箔層壓板(CCL)可用作芯板110，還可使用填充有玻璃纖維的環氧樹脂來增強硬 度。在芯板110的表面上形成內層電路112。在覆銅箔層壓板用作芯板110的情況下，通過無電鍍的方式可以在覆銅箔層壓板 的兩個表面上形成晶種層(seed layer)以在其兩個表面上形成內層電路112，然後，通過 電鍍的方式可以選擇性地形成電路圖案。在另一個實例中，內層電路112可以通過對形成 在覆銅箔層壓板的兩個表面上的銅膜的一部分進行蝕刻來形成。在芯板110的特定部分(例如，中心部分)中形成空腔114。空腔114是嵌入電子 元件140的空間，其可以通過使用機械鑽機或者雷射鑽機來形成。這樣處理的空腔114的 下側可被粘合層120密封。隨後，將電子元件140設置在對應於空腔114的粘合層120的上表面上(S130，參 照圖6)。通過以這種方式設置電子元件140，能夠將電子元件140粘結並固定至通過空腔 114暴露的粘合層120的上表面。接下來，將沒有支撐材料支撐的第一絕緣層130堆疊在芯板110的上表面上以填 充空腔114，從而將內層電路112覆蓋(S140，參照圖6和圖7)。這樣，如果通過將沒有支撐材料支撐的第一絕緣層130( S卩，底漆樹脂(primer resin))堆疊在芯板110的上表面(其上形成有內層電路112)上而在芯板110的上部區域 中形成平坦表面，則不僅空腔114的剩餘空間可以被第一絕緣層130填充而使得電子元件 140可以被固定，而且通孔的內部也可以被第一絕緣層130填充。形成在芯板110的上表面上的內層電路112也被第一絕緣層130覆蓋。此外，如 果將電子元件140的電極(未示出)面向上設置(即，如果以面朝上的方式嵌入電子元件 140)，則電子元件140的電極(未示出)也可以被樹脂覆蓋。這樣，如果在執行使用由支撐材料支撐的第二絕緣層150 (如圖9所示)來增強結 構硬度的覆層處理之前，將沒有由額外的支撐材料支撐的第一絕緣層130堆疊在芯板110 上，則空腔114內部的所有剩餘空間、通孔內部的空間、電路圖案112之間的空間以及電路 圖案和電子元件140的電極之間的空間均可以被填充。因此，即使在以以下的過程將具有 較少樹脂含量的薄的第二絕緣層150進行堆疊的情況下，也可使得在空腔114、通孔、電路 圖案112之間的空間以及電路圖案112和電子元件140的電極(未示出)之間的空間中沒 有孔隙形成。接下來，去除粘合層120 (S150,參照圖8)，然後將由支撐材料154支撐的第二絕緣 層150堆疊在芯板110的上側和下側上(S160，參照圖9)。這裡，第二絕緣層150的樹脂 152可以由與第一絕緣層130相同的材料製成。即，可以使用包括與用來填充空腔114和通 孔的第一絕緣層130的材料相同的材料的第二絕緣層150。通過使用這種相同材料的絕緣 層，由第一絕緣層130和第二絕緣層150的表面之間的熱膨脹係數的差異所導致的翹曲的 機率很小，從而在第一絕緣層130和第二絕緣層150之間提供了足夠的粘附力。這解決了 由各層之間的分層而導致的問題。
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此外，由於空腔114內部、通孔內部和電路圖案112之間的所有孔隙均被第一絕緣 層130填充，因此能夠使用具有較少樹脂含量的薄的第二絕緣層150而不會產生孔隙，從 而獲得更薄的印刷電路板。此外，第一絕緣層130能夠在填充到第二絕緣層150中的支撐材 料154與電子元件140的電極和/或電路圖案112之間執行緩衝的功能。這可以解決在第 二絕緣層150內部的支撐材料154與電子元件140的電極(未示出)和/或電路圖案112 相接觸時，電子元件140和/或電路圖案112可能變形的問題。隨後，在第二絕緣層150的上表面上形成另一電路圖案162 (參照圖10)。如圖10 所示，形成在第二絕緣層150的上表面上的電路圖案162可以由阻焊劑160保護。當然， 如果要製造具有更多層的印刷電路板，則可以執行另外的覆層過程而不用立即形成阻焊劑 160。圖11是示出了根據本發明的另一實施例製造嵌有電子元件的印刷電路板的方法 的流程圖，圖12 圖16示出了根據本發明的另一實施例製造嵌有電子元件的印刷電路板 的方法。首先，如圖12所示，製備芯板110 (S210)，該芯板被空腔114貫穿並且具有形成 在其表面上的內層電路112。隨後，將粘合層120粘結至芯板110的下表面上以覆蓋空腔 114(S220)。例如覆銅箔層壓板(CCL)可用作芯板110，還可使用注入有玻璃纖維的環氧樹 脂來增強硬度。在芯板110的表面上形成內層電路112。在覆銅箔層壓板用作芯板110的情況下，通過無電鍍的方式可以在覆銅箔層壓板 的兩個表面上形成晶種層以在其兩個表面上形成內層電路112，然後，通過電鍍的方式可以 選擇性地形成電路圖案。在另一個實例中，內層電路112可以通過對形成在覆銅箔層壓板 的兩個表面上的銅膜的一部分進行蝕刻來形成。在芯板110的特定部分(例如，中心部分)中形成空腔114。空腔114是用於安裝 電子元件140的空間，其可以通過使用機械鑽機或者雷射鑽機來形成。空腔114的下側可 被粘合層120覆蓋。隨後，將電子元件140設置在對應於空腔114的粘合層120的上表面上(S230，參 照圖12)。通過以這種方式設置電子元件140，能夠將電子元件140粘結並固定至通過空腔 114暴露的粘合層120的上表面。接下來，將第一絕緣層230堆疊在芯板110的上表面上以填充空腔114 (S240，參照 圖13和圖14)，該第一絕緣層具有分別形成在增強材料232的上表面和下表面上的上樹脂 層236和下樹脂層234。這裡，堆疊在芯板110的上表面上的第一絕緣層230具有下樹脂層 234比上樹脂層236厚的不對稱結構。通過將下樹脂層234比上樹脂層236厚的第一絕緣層230堆疊在芯板110的上表 面(其上形成有內層電路112)上，不但由於空腔114的剩餘空間被相對較厚的下樹脂層 234填充而將電子元件140固定，而且通孔的內部也能被下樹脂層234填充。形成在芯板 110的上表面上的內層電路112也被下樹脂層234覆蓋。此外，如果將電子元件140的電極(未示出)面向上設置(S卩，如果以面朝上的方 式安裝電子元件140)，則電子元件140的電極(未示出)也可以被下樹脂層234覆蓋。這樣，如果使用下樹脂層234比上樹脂層236厚的不對稱結構的第一絕緣層230， 則空腔114內部的所有剩餘空間、通孔內部的空間、內層電路112之間的空間以及內層電路112與電子元件140的電極之間的空間均可以被填充，從而防止在空腔114、通孔、內層電 路112之間的空間以及內層電路112和/或電子元件140的電極(未示出)之間的空間中 形成任何孔隙。這裡，優選的是下樹脂層234的厚度是上樹脂層236的2 5倍。如果下樹脂層 234的厚度是上樹脂層236的2 5倍，則存在由樹脂量不足導致的孔隙的機率很小。同 時，能夠防止印刷電路板的整體厚度不合需要地增加。如圖15所示，在去除粘合層129之後(S250)，將第二絕緣層230，堆疊在芯板110 的下側上(S260)，如圖16所示。這裡，可在第二絕緣層230』中注入或不注入諸如玻璃纖維 的增強材料232』。如圖16所示，如果在第二絕緣層230』中填充增強材料232』，則堆疊在 增強材料232』的任一表面上的樹脂層234』和236』可以具有相同的厚度，也可根據需要具 有不同的厚度。隨後，如圖16所示，在第一絕緣層230的表面上和第二絕緣層的230』的表面上形 成電路圖案162。形成在第一絕緣層230和第二絕緣層230』的表面上的電路圖案162可以 由阻焊劑160保護。當然，如果要製造具有更多層的印刷電路板，則可以執行另外的覆層過 程而不用立即形成阻焊劑160。雖然已經參照具體實施例詳細地描述了本發明的精神，但是這些實施例僅用於示 例目的，而不應限制本發明。可以理解，在不背離本發明的範圍和精神的情況下，本領域的 技術人員可以對這些實施例進行改變或修改。這樣，在所附權利要求中可以發現許多不同於以上描述的那些實施例的實施例。
權利要求
一種製造嵌有電子元件的印刷電路板的方法，所述方法包括提供具有形成在其表面上的電路圖案的芯板，所述芯板被空腔貫穿；將粘合層粘結至所述芯板的下表面以覆蓋所述空腔；將電子元件設置在所述粘合層的上表面的對應於所述空腔的位置；通過將第一絕緣層堆疊在所述芯板的上表面上而覆蓋所述電路圖案，使得所述空腔被填充，所述第一絕緣層不具有填充於其中的支撐材料；以及將第二絕緣層堆疊在所述芯板的上側和下側上，所述第二絕緣層具有填充於其中的支撐材料。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述所述第二絕緣層的樹脂和第一絕緣層由相 同的材料製成。
3.一種嵌有電子元件的印刷電路板，包括芯板，具有形成在其表面上的內層電路，所述芯板被空腔貫穿； 電子元件，被嵌入在所述空腔中；第一絕緣層，堆疊在所述芯板的上表面上以填充所述空腔並覆蓋所述內層電路，所述 第一絕緣層不具有填充於其中的支撐材料；第二絕緣層，堆疊在所述芯板的上側和下側上，所述第二絕緣層具有填充於其中的支 撐材料；以及電路圖案，形成在所述第二絕緣層上。
4.根據權利要求3所述的嵌有電子元件的印刷電路板，其中，所述第二絕緣層的樹脂 和所述第一絕緣層由相同的材料製成。
5.一種製造嵌有電子元件的印刷電路板的方法，所述方法包括 提供具有形成在其表面上的電路圖案的芯板，所述芯板被空腔貫穿； 將粘合層粘結至所述芯板的下表面，所述粘合層覆蓋所述空腔；將電子元件設置在所述粘合層的上表面的對應於所述空腔的位置；以及 將絕緣層堆疊在所述芯板的上表面上以填充所述空腔，所述絕緣層具有分別形成在增 強材料的上表面和下表面上的上樹脂層和下樹脂層；其中，所述絕緣層具有所述下樹脂層比所述上樹脂層厚的非對稱結構。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述下樹脂層的厚度是所述上樹脂層的2 5倍。
7.—種在製造印刷電路板中使用的絕緣層，所述絕緣層包括分別堆疊在增強材料的上 表面和下表面上的上樹脂層和下樹脂層，其中，所述下樹脂層比所述上樹脂層厚。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述下樹脂層的厚度是所述上樹脂層的2 5倍。
全文摘要
本發明公開了一種嵌有電子元件的印刷電路板及該印刷電路板的製造方法。根據本發明的實施例，該方法包括提供具有形成在其表面上的電路圖案的芯板，其中該芯板被空腔貫穿；將粘合層粘結至芯板的下表面以覆蓋空腔；將電子元件設置在粘合層的上表面的對應於空腔的位置；通過將第一絕緣層堆疊在芯板的上表面上而覆蓋電路圖案，使得空腔被填充，第一絕緣層不具有填充於其中的支撐材料；以及將第二絕緣層堆疊在芯板的上側和下側上，其中第二絕緣層具有填充於其中的支撐材料。
文檔編號H05K1/02GK101951733SQ20101018519
公開日2011年1月19日 申請日期2010年5月20日 優先權日2009年7月8日
發明者李鬥煥, 李相澈, 白尚津, 鄭慄教 申請人:三星電機株式會社