電子元件埋入式電路板及其製造方法
2023-05-24 12:34:11
專利名稱：電子元件埋入式電路板及其製造方法
技術領域：
本發明涉及電路板製造技術領域，具體涉及一種電子元件埋入式電路板及其製造方法。
背景技術：
常規的電源電子模塊中，電源半導體晶片，例如MOSFET或IGBT晶片通常採用弓丨線鍵合方式與基板連接。然而，由於其較長的互連尺寸，在開關電源中容易產生較大的應力和較大的電磁幹擾(EMI)噪聲。另外，隨著電力電子半導體器件的快速發展，開關頻率越來越高，裝置體積進一步減小，寄生參數對電源性能和可靠性的影響也越來越顯著，器件的功耗也越來越大。將電源晶片直接埋入印刷線路板內部，可以有效解決以上問題。但是，電源晶片通常包含鋁材質的電極(以後稱為鋁電極)，而鋁的化學性質決定了鋁電極不能與電路板的製作工藝兼容，如鋁電極表面不能採用雷射加工盲孔，鋁電極在蝕刻等工藝中會被化學物質腐蝕損壞等。
發明內容
本發明實施例提供一種電子元件埋入式電路板及其製造方法，可以使帶有鋁電極的電子元件與電路板的製作工藝兼容。一種電子元件埋入式電路板的製造方法，包括將電子元件埋入電路板的芯層開設的通孔中，所述電子元件的一面具有鋁電極；對所述鋁電極進行鋅化處理，並在鋅化處理後的鋁電極表面鍍鎳。一種電子元件埋入式電路板，包括開設有通孔的芯層和埋入所述通孔中的電子元件；所述電子元件的一面具有鋁電極，所述鋁電極表面具有鋅化和鍍鎳處理後得到的鋅鎳保護層。本發明實施例採用對埋入電路板的電子元件的鋁電極進行鋅化處理和鍍鎳處理的技術方案，鋅化和鍍鎳處理後的鋁電極表面增加了鋅鎳保護層，在後續的電路板製造流程中包括雷射盲孔加工、蝕刻等工藝中，不會被雷射、各種酸性或鹼性的化學溶液損壞。
圖Ia是本發明一個實施例電子元件埋入式電路板的製造方法的流程圖；圖Ib是本發明另一實施例電子元件埋入式電路板的製造方法的流程圖；圖2是具有鋁電極的電子元件的示意圖；圖3a-m是本發明實施例電子元件埋入式電路板製作過程中的示意圖。
具體實施例方式本發明實施例提供一種電子元件埋入式電路板及其製造方法，採用對埋入電路板的電子元件的鋁電極進行鋅化處理和鍍鎳處理的技術方案，由鋅化和鍍鎳處理後的得到的鋅鎳保護層對鋁電極進行保護，使鋁電極在電路板製造流程中包括雷射盲孔加工、蝕刻等工藝中，不會被雷射、各種酸性或鹼性的化學溶液損壞。以下分別進行詳細說明。請參考圖la，本發明實施例提供一種電子元件埋入式電路板的製造方法，包括110、將電子元件埋入電路板的芯層開設的通孔中，所述電子元件的一面具有鋁電極。如圖2所示，所說的電子元件400的兩個相對面上分別具有鋁電極401和非鋁電極402。該電子元件400可以是電源晶片，也可以是任何其它類型的元件。所說的非鋁電極 402通常是銀-鎳材質的電極，也可以是其它非鋁金屬如鎳、銅等材質的電極。如圖3a所示，所說的電路板的芯層可以是單面覆銅板，包括有機樹脂層501和覆蓋在有機樹脂層501 —面的金屬層502。該有機樹脂層501的厚度可以根據電子元件400 的厚度決定，通常在100微米到400微米之間，不能小於電子元件400的厚度。金屬層502 的厚度通常在3微米到100微米之間，根據實際場景確定。如圖Ib所示，本步驟所述的將電子元件埋入電路板的芯層開設的通孔中具體可以包括111、在電路板的芯層開設通孔，所述芯層的第一面形成有第一電路圖形。如圖北所示，在芯層上開設通孔503，該通孔503的大小與電子元件的大小相匹配。通孔503的個數與需要埋入的電子元件的個數相當，可以是一個，也可以是多個。其中， 所述芯層第一面的金屬層502已經加工形成第一電路圖形，附圖中第一電路圖形仍用502表不。112、在所述芯層的第二面貼膠帶。如圖3c所示，在芯層的第二面貼膠帶504。該膠帶504可以是紫外光UV膠帶，能夠在照射紫外光時失去粘性便於去除；也可以是其它膠帶，例如在經過高溫如150攝氏度時失去粘性的膠帶。113、將電子元件置於所述通孔中，並使所述電子元件的具有鋁電極的下表面粘貼在所述膠帶上。如圖3d所示，本步驟中將電子元件400置於通孔503中，其中，電子元件400的具有鋁電極401的下表面接觸並粘貼在膠帶504上，進行臨時固定。鋁電極401可以是多個獨立的鋁電極。114、在所述電子元件側面與所述通孔側面的縫隙中填充絕緣介質。通孔503略大於電子元件400，電子元件400的側面與通孔503的側面之間形成縫隙。如圖3e所示，本步驟中，在該縫隙中填充絕緣介質505，一方面利用該絕緣介質505 將電子元件固定在芯層中，另一方面利用該絕緣介質505將芯層的上、下表面以及電子元件400的上、下表面隔開。本實施例中，所述絕緣介質505優選採用感光樹脂。可以在通孔 503中，包括所述的縫隙和電子元件400的具有非鋁電極402的上表面，全部印刷上感光樹脂，然後再利用其感光特性，通過曝光顯影工藝將非鋁電極402表面的感光樹脂去除。115、在所述電子元件的具有非鋁電極的上表面填充導電介質，使所述電子元件的非鋁電極與所述第一電路圖形電連接。如圖3f所示，本步驟中，為了使電子元件400的非鋁電極402與芯層上形成的第一電路圖形電連接，在通孔503中電子元件400的上表面填充導電介質506，使非鋁電極 402通過該導電介質506與第一電路圖形502實現電連接。如圖3g所示，在填充導電介質506之後，還可以包括一個研磨整平步驟，將導電介質506研磨至與所述第一電路圖形表面平齊。116、去除膠帶。圖池是去除膠帶504後的示意圖。可以通過手工方法去除膠帶，也已通過化學方法或者照紫外光等方法去除膠帶。保證去除膠帶後，鋁電極401表面沒有殘膠，未被膠帶汙染。
120、對所述鋁電極進行鋅化處理，並在鋅化處理後的鋁電極表面鍍鎳。為了防止後續工藝流程中對電子元件400的鋁電極401造成損壞，本步驟中先在鋁電極401的表面進行鋅化處理，如圖3i所示；然後再進行鍍鎳處理，如圖3j所示，從而在鋁電極401表面形成一個鋅鎳保護層403。其中，所說的鋅化處理包括將鋁電極採用約3wt % 5wt %的NaOH溶液常溫浸泡約10 30秒，然後在20wt% 50wt%的硝酸溶液進行常溫浸泡10-30秒，確保鋁電極表面的氧化物清除後，將鋁電極浸泡在含500g/L的NaOH和100g/L ZnO的溶液中，常溫浸泡 10 30秒，在鋁電極表面形成一層含鋅金屬層。其中，是指重量百分比。所說的鍍鎳處理是在鋅化處理後的鋅化層表面化學鍍鎳，包括將鋅化處理後的鋁電極用去離子水清洗後，立即放入化學鍍鎳溶液中鍍鎳10 30分鐘，鍍鎳溶液主要是 NiSO4和NaH2PA組成，鍍液溫度約70 90攝氏度，最後在鋅表面鍍上一層厚度7微米以上的M-P金屬層。化學鍍鎳得到的鍍層的主要成分是鎳，但也不限制有其它微量元素例如磷等，其中磷的含量可以在-IOwt%之間，其中，wt%指重量百分比。由於鎳金屬層的化學穩定性較好，在鋁電極401表面形成鋅鎳保護層403之後，就可以按照常規的工藝流程進行後續加工了，鋅鎳保護層403保護下的鋁電極401將不會再被雷射或蝕刻等工藝中的各種化學溶液損壞。舉例來說，後續的步驟可以包括131、在所述芯層的第二面壓合絕緣介質層；如圖3k所示，在芯層的第二面即鋁電極401所在的一面壓合絕緣介質層507。該絕緣介質層507可以是半固化片樹脂。132、在所述絕緣介質層上製作連接所述鋅化和鍍鎳處理後的鋁電極的金屬化盲孔；如圖31所示，本步驟中，在絕緣介質層507上對應於所述鋁電極401的位置開設盲孔508，盲孔508的底部抵達所述鋁電極401。可以採用雷射鑽孔方式加工該盲孔508。如圖: 所示，然後對該盲孔508進行金屬化，即，通過化學沉銅、電鍍銅等工藝在盲孔508的內壁形成一層金屬鍍層，使該盲孔508成為金屬化盲孔。133、在所述絕緣介質層上製作第二電路圖形，所述第二電路圖形通過所述金屬化盲孔與所述電子元件的鋁電極電連接。最後，可以採用常規的電路板圖形製作工藝在該絕緣介質層507表面製作第二電路圖形，該第二電路圖形可以通過金屬化盲孔508與電子元件400的經過了鋅化和鍍鎳處理後的鋁電極401進行電連接。其中，製作第二電路圖形時，可以採用在表面化學鍍銅、圖形電鍍銅、蝕刻等工藝完成圖形製作。
至此，內部埋入電子元件的雙面電路板製作完成，如需增加其他電路層，可以採用常規的電路板工藝在該具有埋入電子元件的雙面兩面進行增層。綜上，本發明實施例提供了一種電子元件埋入式電路板的製造方法，採用對埋入電路板的電子元件的鋁電極進行鋅化處理和鍍鎳處理的技術方案，由鋅化和鍍鎳處理後的得到的鋅鎳保護層對鋁電極進行保護，使鋁電極在電路板製造流程中包括雷射鑽孔和蝕刻等工藝中，不會被雷射和各種酸性或鹼性的化學溶液損壞。對其非鋁電極部分，可以採用導電性物質填充方式實現該部分電極與外部電路的連接。請參考圖3m，本發明實施例還提供一種電子元件埋入式電路板，包括開設有通孔503的芯層和埋入所述通孔503中的電子元件400 ；所述電子元件400的一面具有鋁電極401，所述鋁電極401表面具有鋅化和鍍鎳處理後得到的鋅鎳保護層403。進一步的，所述芯層的遠離所述鋁電極401的第一面形成有第一電路圖形，所述第一電路圖形與所述電子元件400的非鋁電極402電連接；所述鋁電極401所在的芯層的第二面壓合有絕緣介質層507，所述絕緣介質層507 上形成有第二電路圖形，所述第二電路圖形通過所述絕緣介質層507上設置的金屬化盲孔 508與所述鋁電極401電連接。再進一步的，所述電子元件400側面與所述通孔503側面的縫隙中填充有絕緣介質505。該絕緣介質505優選為感光樹脂。所述通孔503中電子元件400的非鋁電極402的上表面填充有導電介質506，所述電子元件的非鋁電極402通過所述導電介質506與第一電路圖形電連接。本發明實施例提供的電子元件埋入式電路板，其鋁電極表面具有由鋅化和鍍鎳處理後的得到的鋅鎳保護層，可以防止雷射鑽孔的破壞和各種酸性或鹼性的化學溶液腐蝕。以上對本發明實施例所提供的電子元件埋入式電路板及其製造方法進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想，不應理解為對本發明的限制，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種電子元件埋入式電路板的製造方法，其特徵在於，包括將電子元件埋入電路板的芯層開設的通孔中，所述電子元件的一面具有鋁電極； 對所述鋁電極進行鋅化處理，並在鋅化處理後的鋁電極表面鍍鎳。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述將電子元件埋入電路板芯層開設的通孔中包括在電路板的芯層開設通孔，所述芯層的第一面形成有第一電路圖形； 在所述芯層的第二面貼膠帶；將電子元件置於所述通孔中，並使所述電子元件的具有鋁電極的下表面粘貼在所述膠帶上；在所述電子元件側面與所述通孔側面的縫隙中填充絕緣介質； 在所述電子元件的具有非鋁電極的上表面填充導電介質，使所述電子元件的非鋁電極與所述第一電路圖形電連接； 去除膠帶。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，在所述電子元件側面與所述通孔側面的縫隙中填充絕緣介質包括在埋入電子元件的所述通孔內填充感光樹脂； 通過曝光顯影將所述電子元件的非鋁電極表面的感光樹脂去除。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述在所述電子元件的具有非鋁電極的上表面填充導電介質之後還包括將所述導電介質研磨至與所述第一電路圖形表面平齊。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於 所述膠帶為紫外光UV膠帶。
6.根據權利要求2至5中任一項所述的方法，其特徵在於，所述在鋅化處理後的鋁電極表面鍍鎳之後還包括在所述芯層的第二面壓合絕緣介質層；在所述絕緣介質層上製作連接所述鋅化和鍍鎳處理後的鋁電極的金屬化盲孔； 在所述絕緣介質層上製作第二電路圖形，所述第二電路圖形通過所述金屬化盲孔與所述電子元件的鋁電極電連接。
7.一種電子元件埋入式電路板，其特徵在於，包括 開設有通孔的芯層和埋入所述通孔中的電子元件；所述電子元件的一面具有鋁電極，所述鋁電極表面具有鋅化和鍍鎳處理後得到的鋅鎳保護層。
8.根據權利要求7所述的電子元件埋入式電路板，其特徵在於所述芯層的遠離所述鋁電極的第一面形成有第一電路圖形，所述第一電路圖形與所述電子元件的非鋁電極電連接；所述鋁電極所在的芯層的第二面壓合有絕緣介質層，所述絕緣介質層上形成有第二電路圖形，所述第二電路圖形通過所述絕緣介質層上設置的金屬化盲孔與所述鋁電極電連接。
9.根據權利要求7或8所述的電子元件埋入式電路板，其特徵在於所述電子元件側面與所述通孔側面的縫隙中填充有絕緣介質。
10.根據權利要求9所述的電子元件埋入式電路板，其特徵在於所述通孔中電子元件的非鋁電極的上表面填充有導電介質，所述電子元件的非鋁電極通過所述導電介質與所述第一電路圖形電連接。
11.根據權利要求9所述的電子元件埋入式電路板，其特徵在於 所述絕緣介質為感光樹脂。
全文摘要
本發明公開了一種電子元件埋入式電路板的製造方法，包括將電子元件埋入電路板的芯層開設的通孔中，所述電子元件的一面具有鋁電極；對所述鋁電極進行鋅化處理，並在鋅化處理後的鋁電極表面鍍鎳。本發明實施例還提供相應的電子元件埋入式電路板。本發明技術方案由於採用鋅化處理和鍍鎳處理在鋁電極表面形成了鋅鎳保護層，在後續的電路板製造流程中，該鋁電極不會被雷射、各種酸性或鹼性的化學溶液損壞。
文檔編號H05K1/18GK102300417SQ201110228710
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月10日 優先權日2011年8月10日
發明者丁鯤鵬, 孔令文, 楊之誠, 蔡堅, 谷新, 霍如肖, 鮑平華 申請人:深南電路有限公司