具有埋入式電子元件的印刷電路板的製作方法
2023-10-06 03:34:24
專利名稱：具有埋入式電子元件的印刷電路板的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有埋入式電子元件的印刷電路板及其製造方法。
背景技術：
最近，響應於電子設備高性能和小型化的需求，電子元件的發展趨勢朝向密度更高和尺寸更小。這樣，對高密度安裝電子元件的小印刷電路板的需求日益增加。因此，開發了多層電路板，使連線之間或者連線和不同層上形成的電子元件之間通過通路孔實現電連接。多層電路板不但可以減少相互連接電子元件的連線，而且還能提供高密度布線。其優點是增大了印刷電路板的表面積，以及具有優秀的電性能。
圖1是裝有電子元件的傳統印刷電路板的剖視圖。對於傳統印刷電路板10，電子元件14裝在布線層11的表面，隨後重疊絕緣層12，再在上而重疊布線層11。通過幾個通路孔13在布線層11之間以及在布線層11和電子元件14之間形成電連接。
通路孔13是通過形成絕緣層12、打孔以及隨後用金屬對孔內部塗層形成的。但是，這種通路孔13需要複雜的製造工藝，並且對布線層11的設計提出很多限制。
並且，在提供穩定的印刷電路板方面，通路孔13的可靠性至關重要，但由於印刷電路板製造過程產生的熱量以及絕緣層12隨著工作環境產生的熱膨脹差異，將在通路孔13產生應力集中，這些應力集中是削弱通路孔13連接可靠性的原因。
發明內容
為解決上述問題提出本發明，並且本發明的一個方面是提供一種不需要通路孔的具有埋入式電子元件的印刷電路板。
本發明基本概念的其它方面和優點，一部分將在下面的描述中給出，一部分將從描述中清楚地看出，或者可以從實施本發明基本概念中掌握。
為了達到上述目的，本發明可以按以下給出的這些實施方式進行實施。
根據本發明一個實施方式，具有帶外電極的埋入式電子元件的印刷電路板包括基板，所述基板上形成有插孔用於容納電子元件；填料，所述填料填充電子元件和插孔之間的間隙，用於固定電子元件；以及連接層，所述連接層重疊在基板上與電極接觸，在連接層上形成電路。
基於這種結構，根據本發明的具有埋入式電子元件的印刷電路板不需要通路孔，因為連接層和電子元件的電極彼此直接接觸。從而不但增大了電子元件電連接的可靠性，而且也減小了製造成本和時間。
在本發明的另一個實施方式中，基板可以具有與電子元件基本相同的厚度。第一電極可以形成在電子元件的一個表面上，第二電極可以形成在另一個表面上。連接層可由與第一電極接觸的第一連接層以及與第二電極接觸的第二連接層形成。在本發明的另一個實施方式中，在電子元件的一個表面上形成兩個或兩個以上的電極，並且連接層也可以包括與這些電極接觸的連接層。
基板可以由覆銅層壓板形成。電子元件可以是有源元件以及無源元件，其中有源元件和無源元件可以裝在一起。而且，印刷電路板可以重疊兩層或兩層以上。
一種具有帶外電極的埋入式電子元件的印刷電路板的製造方法，根據本發明的一個實施方式，該方法包括在基板上形成容納電子元件的插孔，在插孔中插入並固定電子元件，填充插孔和電子元件之間的間隙，在基板的至少一個表面上形成與電極接觸的連接層，以及在連接層上形成電路。
將電子元件固定在插孔中可以通過將膠帶貼在基板表面或者通過使用粘結劑來實現。膠帶或粘結劑可以利用通過加熱或UV輻射可使其失去粘性的物質製成。
優選地，該方法還包括去除在形成插孔過程中出現的碎屑的清潔工序。
優選地，用填料填充間隙可以利用真空印表機(vacuum printer)完成，從而防止插孔中出現氣泡。基板可以是形成或包括絕緣層的覆銅層壓板。電子元件可以是無源元件和/或有源元件。
結合附圖，從下面實施方式的描述中，本發明基本概念的這些和/或其它方面和優點將變得清楚和更加容易理解。在附圖中圖1是具有埋入式電子元件的傳統印刷電路板的剖視圖；圖2是根據本發明的一個實施方式，具有埋入式電子元件的印刷電路板的剖視圖，其中電子元件具有上/下排列的外電極；圖3是根據本發明的另一個實施方式，具有埋入式電子元件的印刷電路板的剖視圖，其中基板是覆銅層壓板；圖4是根據本發明的另一個實施方式，具有埋入式電子元件的印刷電路板的剖視圖，其中僅在電子元件的一個表面上具有外電極；圖5是根據本發明的另一個實施方式，具有埋入式電子元件的印刷電路板的剖視圖，其中基板是覆銅層壓板；圖6a是表示在電子元件一個表面形成外電極的一個實施例的示意圖；圖6b是表示在電子元件一個表面形成外電極的另一個實施例的示意圖；圖7是根據本發明一個實施方式，表示具有埋入式電子元件的印刷電路板製造方法的流程圖；
圖8是表示形成於基板上用於容納電子元件的插孔的剖視圖；圖9a是表示使用膠帶固定電子元件的操作的剖視圖；圖9b是表示使用粘結劑固定電子元件的操作的剖視圖；圖10是插孔和電子元件之間的間隙填充後的剖視圖；圖11是接觸電子元件電極的連接層重疊在基板兩個表面上之後的剖視圖；圖12是在連接層兩個表面上形成電路之後的剖視圖。
具體實施例方式
下面參考附圖詳細描述本發明的實施方式，其中那些在所有附圖中相同或相關的元件用相同的參考符號表示，因此省略其重複描述。
圖2是根據本發明一個實施方式，具有埋入式電子元件的印刷電路板的剖視圖。參看圖2，具有埋入式電子元件的印刷電路板30包括基板31，所述基板31具有插孔33並具有與電子元件43基本相同的厚度；用於填充插孔33的填料35；和重疊在基板31的一面或兩面的連接層37。
基板31是位於連接層37之間的絕緣層。基板31可以形成為無機填料分散在樹脂化合物中的層，樹脂化合物包括熱固性樹脂。優選地，熱固性樹脂可以包括環氧樹脂、酚醛樹脂或異氰酸酯樹脂中的至少一種。這是因為熱固性樹脂具有較好的機械強度和耐熱性。而且，優選地，在樹脂化合物中可以包括多種添加劑，例如耦聯劑、分散劑或著色劑，用於提高基板31的性能。例如，耦聯劑可以提高樹脂化合物和無機填料之間的附著性，分散劑可以提高無機填料的分散性並且去除混合物中的汙點。
無機填料可以是Al2O3、MgO、BN、SiO2、SiC、Si3N4等中的任一種，或者它們的組合。這些材料在導熱性方面是優秀的，從而可以增強基板31的熱輻射。
插孔33是在基板31的預定位置加工的。由於電子元件43插在插孔33中，因此所形成的插孔33的尺寸稍大於電子元件43。形成插孔33有不同的方法，例如衝壓、鑽孔和雷射加工等。優選地，執行額外的清潔工序，去除使用鑽孔或衝壓加工形成插孔33時出現的碎屑。
填料35填充在電子元件43和插孔33之間，用於固定電子元件43。一般來說，可以使用環氧樹脂作為填料35。在使用填料35時，優選地，可以使用真空印表機，以防止插孔33中出現氣泡。
連接層37是重疊在基板31一面或兩面上的金屬層，並與電子元件43的外電極431、433接觸。連接層37可以通過銅覆形成。由於連接層37直接接觸電子元件43的電極431、433，因此基於本發明的具有埋入式電子元件的印刷電路板不需要通路孔。因而，可以實現更大的設計靈活性，還可以減小製造成本和時間，因為在連接層37上形成電路時不需要考慮現有技術中的通路孔。而且，連接層37和電子元件43的電極431、433之間直接接觸，因此能夠實現優秀的電氣可靠性。通過電路印刷工藝可以在連接層37上形成各種電路。
電子元件43具有與基板31基本相同的厚度。而且，在上、下表面分別形成第一電極431和第二電極433。第一電極431和第二電極433接觸連接層37。電子元件43可以是有源元件，例如電晶體、IC和LSI等，或者可以是無源元件，例如電阻、電容和電感。
圖3是根據本發明另一個實施方式，具有埋入式電子元件的印刷電路板的剖視圖。在此實施方式中，基板31是由覆銅層壓板(CCL)31形成的。連接層37重疊在分別位於覆銅層壓板31上、下表面的上銅覆層311和下銅覆層315二者之上。通過電路印刷工藝在上銅覆層311和下銅覆層315以及連接層37上形成電路。
圖4是根據本發明另一個實施方式，具有埋入式電子元件的印刷電路板的剖視圖。如圖4和5所示，電子元件43僅在一個表面上形成外電極431、433。電極431、433接觸一個連接層37。這裡，基板31的厚度可以等於或大於電子元件43的厚度。基板31可以由覆銅層壓板31形成，如圖5所示。
圖6a和圖6b是表示電子元件43外電極形狀的示意圖。雖然電子元件43外部的電極可以以圖2和3所示上/下排列，但在電子元件43的一個表面上也可形成多個電極。當電極僅形成在電子元件43的一個表面上時，與電極接觸的連接層37可以僅形成在一個表面上。
圖7是表示根據本發明一個實施方式，具有埋入式電子元件的印刷電路板的製造方法的流程圖。參看圖7，根據本發明一個實施方式，具有埋入式電子元件的印刷電路板的製造方法包括在基板31上形成容納電子元件43的插孔33(S10)，將電子元件43插入並固定在插孔33中(S20)，填充插孔33和電子元件43之間的間隙(S30)，在基板31的每個表面上形成接觸電極的連接層37(S40)，以及在每個連接層37上形成電路(S50)。下面參考圖8到12描述操作S10到S50。
圖8表示在基板31上形成插孔33的操作S10的剖視圖。插孔33是通過衝壓、鑽孔或雷射加工等方法形成的。優選地，使插孔33的尺寸稍大於電子元件43的尺寸，從而保證電子元件43容納於插孔33中。
圖9a表示將裝入插孔33的電子元件43固定的操作S20的剖視圖。將膠帶39貼在基板31的表面，並通過膠帶39將電子元件43固定在插孔33中。可以使用典型的雙面膠帶作為膠帶39。在使用填料35之後剝離膠帶39。
圖9b表示操作S20的另一種實施方式的剖視圖。首先，將粘結劑41塗在桌子(T)上，面積稍大於電子元件43的尺寸，然後按順序定位基板31和電子元件43。可以使用膠粘墨水(adhesion ink)作為粘結劑41。在電子元件43被粘結劑41固定的同時加入填料35，然後通過拋光工序去除部分粘結劑41，粘結劑41應該突出基板31表面或者覆蓋電子元件43的電極。
優選地，通過加熱或UV輻射可使膠帶39或粘結劑41失去粘性。這樣，在用膠帶39或粘結劑41固定電子元件43的同時填充填料之後，通過加熱或UV輻射可以容易地剝離膠帶39，或者容易地將基板與桌子(T)分離。
圖10表示填充插孔33和電子元件43之間間隙的操作S30的剖視圖。當在插孔33中填充填料35時，例如環氧樹脂等等，利用填料35將電子元件43固定。藉助真空印表機可以填充填料35，從而防止插孔33中出現氣泡。填料35一般是通過堵塞工藝(plugging process)填充的。
圖11表示操作S40的剖視圖，即在基板31的每一個表面上形成與電子元件43的電極431、433接觸的連接層37(S40)。從圖11可以看出，連接層37通過銅覆等方法重疊在基板31的兩側，與電子元件43的電極431、433接觸。當然，當每個電子元件43的一個表面形成電極時，如圖4和5所示，連接層37可以僅在基板31的一個表面上形成。
圖12表示在每個連接層37上形成電路的操作S50的剖視圖。通過典型的電路形成工藝在基板31的上、下部分的每個連接層37上形成電路。而且，連接層37選擇性保留在電子元件43埋入的部分上，以實現電連接。如此形成的、具有埋入式電子元件的印刷電路板30可以重疊兩層或兩層以上。
根據本發明，其實施方式包括以上內容，可以得到以下優點。
由於通過電子元件電極和連接層之間的直接接觸來連接電子元件，可以獲得具有埋入式電子元件的印刷電路板及其製造方法，這種電路板具有優秀的電氣可靠性。
由於本發明不需要通路孔，可以獲得具有埋入式電子元件的印刷電路板及其製造方法，其製造更容易，並可節約製造成本和時間。
雖然已經圖示和說明了本發明的幾個實施方式，但本領域一般技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的原理和精神、權利要求限定的範圍及其等價條款的情況下，可以對這些實施方式做出改進。
權利要求
1.一種具有帶外電極的埋入式電子元件的印刷電路板，包括基板，所述基板上形成有插孔，用於容納電子元件；填料，所述填料用於填充電子元件和插孔之間的間隙，以固定電子元件；以及連接層，所述連接層重疊在基板上並與電極接觸，其中在連接層上形成有電路。
2.根據權利要求1所述的具有埋入式電子元件的印刷電路板，其中基板具有與電子元件基本相同的厚度；第一電極形成在電子元件的一個表面上，第二電極形成在電子元件的另一個表面上；以及連接層由與第一電極接觸的第一連接層以及與第二電極接觸的第二連接層形成。
3.根據權利要求1所述的具有埋入式電子元件的印刷電路板，其中在電子元件的一個表面上形成有兩個或兩個以上的電極；以及連接層包括與這些電極接觸的連接層。
4.根據權利要求1到3中的任一項所述的具有埋入式電子元件的印刷電路板，其中基板為覆銅層壓板。
5.根據權利要求1到3中的任一項所述的具有埋入式電子元件的印刷電路板，其中電子元件是有源元件和/或無源元件。
6.一種具有帶外電極的埋入式電子元件的印刷電路板的製造方法，包括(a)在基板上形成用於容納電子元件的插孔；(b)在插孔中插入並固定電子元件；(c)填充插孔和電子元件之間的間隙；(d)在基板的至少一個表面上形成與電極接觸的連接層；以及(e)在連接層上形成電路。
7.根據權利要求6所述的方法，其中插入電子元件的步驟(b)包括將膠帶貼在基板表面，用於固定電子元件。
8.根據權利要求6所述的方法，其中插入電子元件的步驟(b)包括使用膠粘墨水，用於固定電子元件。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其中膠帶或膠粘墨水由可以通過加熱或UV輻射使其失去粘性的物質製成。
10.根據權利要求6所述的方法，其中形成插孔的步驟(a)包括去除形成插孔過程中出現的碎屑的清潔工序。
11.根據權利要求6所述的方法，其中填充間隙的步驟(c)是利用真空印表機實現的。
12.根據權利要求6所述的方法，其中基板為覆銅層壓板。
13.根據權利要求6所述的方法，其中電子元件是無源元件和/或有源元件。
全文摘要
本發明涉及一種具有埋入式電子元件的印刷電路板及其製造方法。具有帶外電極的埋入式電子元件的印刷電路板包括基板，基板上形成有用以容納電子元件的插孔；填料，用於填充電子元件和插孔之間的間隙以固定電子元件；以及連接層，連接層重疊在基板上並與電極接觸，在連接層上形成有電路。由於電子元件的外電極接觸連接層而不需要通路孔，因此本發明提供的印刷電路板具有優異的電氣可靠性，還可減少製造成本和時間。
文檔編號H05K1/02GK1886026SQ20061008357
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月7日 優先權日2005年6月22日
發明者曹碩鉉, 柳彰燮, 曹漢瑞, 白尚津, 安鎮庸 申請人:三星電機株式會社