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CN1893776A - 用于制作具有嵌入电子元件的电路板的方法 - Google Patents

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CN1893776A CNA2006100867657A CN200610086765A CN1893776A CN 1893776 A CN1893776 A CN 1893776A CN A2006100867657 A CNA2006100867657 A CN A2006100867657A CN 200610086765 A CN200610086765 A CN 200610086765A CN 1893776 A CN1893776 A CN 1893776A
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Abstract

本发明公开了一种用于制作电路板的方法，包括：用于制备绝缘件和下表面具有位置设定装置的电子元件的步骤(S110)，用于在绝缘件中形成固定孔的步骤(S120)，用于将电子元件固定在绝缘件上以接合位置设定装置和固定孔的步骤(S130)，用于在绝缘件上形成涂有粘合剂的铜覆层的步骤(S140)，用于将热和/或压力施加到铜覆层的步骤(S150)，用于在铜覆层中形成通孔以电连接到电子元件的步骤，以及用于在铜覆层中形成电路图案的步骤(S160)。步骤(S150)可以包括用于将中间粘合剂施加到绝缘件的各个表面的步骤(S240)，以及用于将铜覆层施加到中间粘合剂的各个表面的步骤(S250)。

Description

用于制作具有嵌入电子元件的电路板的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制作电路板的方法。更具体地说，本发明涉及一种用于制作可以保证高可靠性的具有嵌入电子元件的电路板的方法。
背景技术
电路板为电子设备的一部分并作为在上面安装电子元件的底板。此外，电路板使固定在上面的电子元件彼此电连接，并固定这些电子元件。近来，因为使用电路板的电子设备变得越来越复杂，所以电路板也变为更重要的零件。为了响应此趋势，也就是说，为了增加电子元件在电路板中的集成度，已经研制出了堆叠多个电路板的多层电路板，以及嵌入电子元件的集成电路板。
目前，已经公开了在电路板上固定电子元件的多种方法，其中一个例子公开于日本专利公开号2002-246757中，标题为“Method of ManufacturingMulti-layered Printed Circuit Board(制作多层印刷电路板的方法)”。作为参考，下面将参照图6A到6E对这个例子进行说明。
首先，参照图6A，制备具有通孔32的核心基板30。通孔32的下部分32a为锥形。也就是说，通孔32的锥形部分朝其下端逐渐变大。
接下来，参照图6B，紫外线带(UV带)40粘贴到核心基板30的下表面以封闭通孔32的下端。
接下来，参照图6C，芯片20以此方式安装在UV带40上的通孔32中，使芯片20的压料垫38粘接到UV带40的上表面上。
接下来，参照图6D，用填料41填充孔32，且填料41中的空气通过减压孔32除去。
最后，参照图6E，通过不锈压板100A和100B在垂直方向加压和/或加热核心基板30。
传统方法具有的缺点在于，因为芯片20以此方式固定在核心基板30中，使芯片20弱粘接到UV带40上，然后当利用挤压固化填料41时牢固固定，所以芯片20很难固定在UV带40的所需位置上。也就是说，当芯片20粘贴在UV带40上时，即使芯片20安装在所需位置上，当孔32用填料41填充时，芯片20也可以移动或与UV带40分离，从而从其所需的安装位置迁移。因此，不能保证电路板的可靠性。
发明内容
因此，鉴于现有技术中出现的上述问题，本发明的目的是提供一种用于制作电路板的方法，通过提供具有位置设定装置的电子元件并提供具有用于在其中容纳位置设定装置的容纳装置的基板，可以实现高可靠性的电路板。
为了实现上述目的和优点，根据本发明的一个实施方式，提供了一种制作电路板的方法，包括：(a)制备绝缘件以及下表面上具有多个位置设定装置的电子元件，(b)在绝缘件中形成与各个位置设定装置相对应的固定孔，(c)将电子元件固定在绝缘件上以接合位置设定装置和固定孔，(d)将涂有粘合剂的铜覆层提供到绝缘件的各个表面以覆盖电子元件，(e)将热和压力施加到铜覆层上，以及(f)在铜覆层中形成通孔以电连接到电子元件，并在铜覆层中形成电路图案。
为了实现上述目的和优点，提供一种用于制作具有嵌入电子元件的电路板的方法，包括：(a)制备绝缘件以及下表面具有位置设定装置的电子元件，(b)在绝缘件中形成与各个位置设定装置相对应的固定孔，(c)将电子元件固定在绝缘件上以接合位置设定装置和固定孔，(d)将中间粘合剂(inter-adhesive)提供到绝缘件的各个表面以覆盖电子元件，(e)在中间粘合剂的各个表面上提供铜覆层，(f)将热和/或压力施加到铜覆层上，以及(g)在铜覆层中形成通孔以电连接到电子元件，并在铜覆层中形成电路图案，其中中间粘合剂由预浸料坯形成，或为固相或液相。
绝缘件可以由树脂、预浸料坯或金属芯制作。
位置设定装置可以为电连接到电子元件的金属垫，或与电子元件电分离的凸出部分。
附图说明
下面参照相应的附图进行具体说明，将使本发明的以上和其他目的、特征和优点变得更加清晰和容易理解，其中；
图1是显示根据本发明一个实施方式用于制作电路板的方法的流程图；
图2A到2F是连续显示图1所示方法的截面视图；
图3是显示根据本发明另一实施方式用于制作电路板的方法的流程图；
图4A到4G是连续显示图3所示方法的截面视图；
图5是显示根据本发明的改进实施方式用于制作电路板的方法说明制作电路板的截面视图；
图6A到6E是连续显示根据传统技术用于制作电路板的方法的截面视图。
具体实施方式
下面将参照优选实施方式和相应的附图具体说明本发明的优点和特征以及实现优点和特征的方法，并可以使本发明更加清晰和容易理解。然而，本发明可以以多种不同的形式实施，而不限于列举的实施方式。这些实施方式的提出是为了充分公开以便本领域普通技术人员能完全和充分理解本发明的原理，本发明只通过附属的权利要求限定。在全文的说明中，同样的附图标记表示同样的元件。
现在，将参照相应的附图具体说明本发明的实施方式。
下面将参照图1和图2A到2F说明根据本发明的一个实施方式用于制作电路板的方法。
参照图1，用于制作电路板的方法包括：用于制备绝缘件以及下表面具有位置设定装置的电子元件的步骤(S110)，用于在绝缘件中形成固定孔的步骤(S120)，用于将电子元件固定在绝缘件上以接合位置设定装置和固定孔的步骤(S130)，用于将涂有粘合剂的铜覆层粘结到绝缘件的各个表面上的步骤(S140)，用于将热和/或压力施加到铜覆层的各个表面上的步骤(S150)，以及用于在铜覆层中形成通孔以电连接到电子元件，并在铜覆层中形成电路图案的步骤(S160)。
下面将参照图2A到2F具体说明该方法。
参照图2A，制备绝缘件101。
参照图2B，在绝缘件101中形成具有预定尺寸的孔102。孔102为用于固定电子元件的固定孔。固定孔102通过利用钻床如数控钻床(NC钻床)钻孔的方法形成，其中用于钻床的钻头需要仔细选择以便孔具有所需的尺寸。
绝缘件101由预浸料坯(prepreg，是pre-impregnated的简写)制作，是一种将树脂浸渍到玻璃纤维中而制备的半刚性材料。根据本发明的实施方式，绝缘件101由预浸料坯制作，但用于制作绝缘件101的材料不限于此。也就是说，绝缘件可以由热固性树脂或者在绝缘材料中包埋有金属的金属芯制作。
参照图2C，电子元件103固定在绝缘件101上，使形成于电子元件103下表面上的垫104精确地配合进各个固定孔102中。
用作位置设定装置的垫104的数量优选为两个或更多。根据此实施方式，设置了三个垫104。垫104形成于电子元件103的下表面且通常由金属制作，以便垫104电连接到电子元件。
附图说明了电子元件为一个芯片的情况，但电子元件可以为堆叠多个芯片的堆叠型的芯片。在电子元件为堆叠型芯片的情况下，中间粘合剂为厚的固相粘合剂或具有高粘度的液相粘合剂，其中粘合剂具有与电子元件同样的厚度，这将在下面说明。
参照图2D，表面涂有树脂的铜覆层105施加到绝缘件101的各个表面。在此情况下，在绝缘件101上表面上安置上铜覆层105以覆盖电子元件103的上表面，在绝缘件下表面上安置下铜覆层105以覆盖绝缘件101的下表面。
参照图2E，压力施加到上、下铜覆层105，以便铜覆层105利用压力产生设备在箭头的方向受压，然后利用加热器将热施加到铜覆层105。
由于热和压力，铜覆层105牢固地固定到绝缘件101。在此，由于涂在铜覆层105上的树脂防止压力直接传递到电子元件103，所以，电子元件103不会被压坏。此外，由于电子元件103固定在绝缘件101上，作为位置设定装置的垫104精确地装配进形成于绝缘件101中的固定孔102中，所以，电子元件103不会从其所需的固定位置摇动或移出。
此外，当将热施加到铜覆层105时，涂在铜覆层105上的树脂熔化，从而完全覆盖电子元件103的整个表面，并填充固定孔102。结果，电子元件103与空气完全隔离。
参照图2F，通孔107和108形成于铜覆层105中以穿透铜覆层105，而通孔107和108的内表面镀有铜以便电子元件103和铜覆层105通过形成于通孔107和108的内表面的镀铜板彼此电连接。通孔107和108通过利用钻床钻孔形成，且在钻孔期间产生的大量颗粒和外部物质通过除污过程去除。镀铜板通过两步镀过程形成，其中第一步进行无电镀，以使通孔107和108的内表面具有传导性，而第二步进行电镀，以在通孔107和108的内表面上形成厚的铜膜。
铜覆层105利用预定的处理过程形成预定的图案109。由于形成电路图案109的处理过程已经为本领域技术人员所熟知，所以，省略处理过程的具体说明。
下面将参照图3和图4A到4G说明根据本发明另一实施方式用于制作电路板的方法。
如图3所示，该方法包括：用于制备绝缘件以及下表面具有多个位置设定装置的电子元件的步骤(S210)，在绝缘件中形成固定孔的步骤(S220)，固定电子元件使多个位置设定装置容纳在固定孔中的步骤(S230)，将中间粘合剂安置在绝缘件各个表面上的步骤(S240)，在中间粘合剂的各个表面上形成铜覆层的步骤(S250)，将压力和/或热施加到铜覆层表面的步骤(S260)，以及在铜覆层中形成通孔以便铜覆层电连接到电子元件，然后利用铜覆层形成电路图案的步骤(S270)。
下面将参照图4A到4G具体说明根据本发明的另一实施方式制作电路板的该方法。
首先，参照图4A，制备绝缘件201。
其次，参照图4B，在绝缘件201中形成具有预定尺寸的孔202。孔202作为用于固定电子元件的固定孔202。固定孔202利用钻床如NC钻床钻孔的钻削方式形成，其中钻床钻头需要仔细选择以便固定孔202具有所需的尺寸。
绝缘件201由预浸料坯制作，其是一种将树脂浸渍到玻璃纤维中而制备的半刚性玻璃纤维。根据此实施方式，绝缘件201由预浸料坯制作，但本发明不限于此。也就是说，绝缘件可以由热固性树脂或者包埋在绝缘材料中的金属芯制作。
其次，参照图4C，电子元件203固定在绝缘件201上。在此情况下，以此方式安置电子元件203以便作为位置设定装置的垫204精确地配合进各个固定孔202中。
作为位置设定装置的垫204的数量优选为两个或更多。根据此实施方式，电子元件203具有三个垫204。此外，垫204电连接到电子元件203。
尽管附图说明了其中包含一个芯片的电子元件，但电子元件可以为包括在垂直方向堆叠多个芯片的堆叠芯片。在此情况下，以连续处理过程安置的中间粘合剂为固体粘合剂或高粘度液体粘合剂，粘合剂的厚度优选等于电子元件的厚度。
其次，参照图4D，将中间粘合剂205施加到绝缘件201的各个表面上。也就是说，上中间粘合剂205施加为与固定在绝缘件201上的电子元件的上表面接触，而下中间粘合剂205施加为与绝缘件201的下表面接触。
中间粘合剂205可以为固体粘合剂或液体粘合剂。根据此实施方式，中间粘合剂205为预浸料坯。
其次，参照图4E，上、下铜覆层206施加到中间粘合剂205的各个表面。铜覆层206由铜通过轧钢方法制作，并具有几十到几百毫米的厚度。
其次，参照图4F，上铜覆层206和下铜覆层206利用压力产生装置如V型挤压机在箭头的方向受压紧，然后利用加热器加热。
由于压力，铜覆层206牢固地连接到绝缘件201。在此情况下，由于中间粘合剂205防止了施加到铜覆层206的压力传递到电子元件203，所以，电子元件203不会损坏。此外，由于作为位置设定装置的垫准确地容纳于固定孔202内，所以电子元件203精确地对准绝缘件201上的所需位置，并且电子元件203不会从其所需的固定位置摇动或移出。
此外，当将热利用加热器施加到铜覆层时，中间粘合剂205熔化，从而完全覆盖电子元件203的外表面，并填充固定孔202，以便电子元件203与空气完全隔离。
其次，参照图4G，通孔207和208以此方式形成以便电子元件203和铜覆层206可以电连接。也就是说，镀铜板形成于通孔207和208的内表面。通孔207和208通过钻孔形成，在钻孔期间出现的污物通过除污过程去除。形成于通孔207和208内表面的镀铜板通过两步镀过程形成，其中第一镀过程为通过无电镀方法进行，以便使通孔107和108的内表面具有传导性，而第二镀过程通过电镀方法进行，以便在每个通孔207和208的内表面上形成厚板层。
然后，铜覆层206通过熟知的处理过程形成所需的电路。因为该处理过程已经为本领域的技术人员所熟知，所以，省略用于在铜覆层206上形成电路的处理过程的具体说明。
根据上述实施方式，焊接到电子元件上的金属垫用作位置设定装置，但位置设定装置不限于此。也就是说，位置设定装置可以由塑料材料或树脂制作。图5显示了位置设定装置由塑料材料或树脂制作的一个实施例。
参照图5，电子元件103固定在绝缘件101上。电连接到电子元件103的三个金属垫104形成于电子元件103的下表面上，而凸出部分104a以此方式形成于电子元件103的下表面的边缘部分，使得凸出部分104a容纳在形成于绝缘件101中的固定孔(未示出)中。凸出部分104a可以由塑料材料或树脂制作。在图5所示的实施例中，凸出部分104a由塑料材料制作。
根据上述制作电路板的方法，由于电子元件以此方式对准和牢固地固定在绝缘件上，以便设置在电子元件下表面上的位置设定装置精确地配合进形成于绝缘件的各个固定孔中，所以，电子元件不会从其所需的固定位置摇动或移出。因此，本方法具有改进电路板可靠性的优点。
此外，由于电子元件的整体不插进固定孔，而只有设置在电子元件下表面上的位置设定装置容纳在固定孔中，所以，固定孔可以小于传统电路板的固定孔。因此，可以降低固定孔的公差。
虽然已经参照其典型实施方式对本发明进行了显示和说明，但本领域的一般技术人员应该理解，可以在此基础上做出各种形式上和细节上的改变而不会脱离通过以下权利要求所限定的本发明的精神和范围。因此，应该理解，上述已经提供的实施方式只是用于说明，而不构成对本发明范围的任何限制。

Claims (7)

1.一种用于制作具有嵌入电子元件的电路板的方法，包括：
(a)用于制备绝缘件以及下表面具有多个位置设定装置的电子元件的步骤；
(b)用于在绝缘件中形成与位置设定装置相对应的固定孔的步骤；
(c)用于将电子元件固定在绝缘件上以接合位置设定装置和固定孔的步骤；
(d)用于将涂有粘合剂的铜覆层施加到绝缘件上以覆盖电子元件的步骤；
(e)用于将热和/或压力施加到铜覆层上的步骤；以及
(f)用于在铜覆层中形成通孔以电连接到电子元件并用于在铜覆层上形成电路图案的步骤。
2.一种用于制作具有嵌入电子元件的电路板的方法，包括：
(a)用于制备绝缘件以及下表面具有多个位置设定装置的电子元件的步骤；
(b)用于在绝缘件中形成与位置设定装置相对应的固定孔的步骤；
(c)用于将电子元件固定在绝缘件上以接合位置设定装置和固定孔的步骤；
(d)用于将中间粘合剂施加到绝缘件的两个表面上以覆盖电子元件的步骤；
(e)用于将铜覆层安置在中间粘合剂两个表面上的步骤；
(f)用于将热和/或压力施加到铜覆层上的步骤；以及
(g)用于在铜覆层中形成通孔以电连接到电子元件并用于在铜覆层上形成电路图案的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其中中间粘合剂为预浸料坯。
4.根据权利要求2所述的方法，其中中间粘合剂为固相或液相。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中绝缘件由树脂、预浸料坯或金属芯制作。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中位置设定装置为电连接到电子元件的金属垫。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中位置设定装置为与电子元件电分离的凸出部分。
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