CN101567326A - 印刷电路板及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种印刷电路板及其形成方法。该方法包含提供一载板；形成一第一线路于该载板上；沉积一薄膜于该载板上；利用该薄膜建造一电子零件于该基板上并使该电子零件电连接该第一线路；毯覆式地形成一介电层包覆该电子零件；及移除该载板。本发明的实施例有助于缩小最终电子产品的尺寸。

Description

印刷电路板及其形成方法

技术领域

本发明涉及一种印刷电路板及其形成方法，尤其关于一种埋有电子零件的印刷电路板及其形成方法。

背景技术

印刷电路板(printed circuit board)是构成各电子零件间互连的电路图案的一种机构。图1所示为传统印刷电路板10与电子零件如集成电路20及被动元件30互连的示意图。如图所述，已知印刷电路板10与集成电路20的互连系采用表面粘装的方式，其中集成电路20是已封装而具有引脚21的电子零件，透过焊接使引脚21与印刷电路板10的线路11相接而完成互连。

现今电子产品轻薄短小的趋势已经使得传统印刷电路板10逐渐不能符合需求。举例而言，由于电子零件装在印刷电路板10的表面上，所以印刷电路板10必需提供足够的表面积供其使用，因而使其尺寸的缩小受到限制。再者，已知装设在印刷电路板10上的集成电路20通常都是已完成封装的产品，所以其体积将比原未封装的裸芯的体积大很多，此点也同样使最终电子产品的尺寸缩小受到限制。因此，需要一种改良的结构及方法来解决已知的问题。

发明内容

本发明提供一种埋有电子零件的印刷电路板，其作法是在一暂时载板上利用印刷电路板工艺先形成线路，然后直接在暂时载板上建造电子零件，如二极管、晶体管及其它光电半导体等，并使此线路与此电子零件电连接。接着，利用合适的绝缘材料将此线路与此电子零件同时封装。封装完成后再将暂时载板移除。

本发明至少有以下助于缩小最终电子产品的尺寸的特点：电子零件埋设在封装绝缘层中；电子零件是直接在载板上制作，其制作完成后将与线路同时封装；线路及电子零件转印到封装绝缘层后，移除暂时载板以降低厚度。

依据一实施例，本发明提供一种印刷电路板的形成方法，包含提供一载板；形成一第一线路于载板上；沉积一薄膜于载板上；利用薄膜建造一电子零件于载板上，电子零件电连接第一线路；毯覆式地形成一介电层以包覆电子零件；去除介电层的一部分以使电子零件的一上表面露出；形成一第二线路于介电层上，第二线路电连接电子零件；形成一绝缘层以覆盖第二线路及介电层；及移除载板。

依据另一实施例，本发明提供一种印刷电路板的形成方法，包含提供一载板；形成一第一线路于载板上；建造一电子零件于载板上，电子零件电连接第一线路；毯覆式地形成一介电层以包覆电子零件；去除介电层的一部分以使电子零件的一上表面露出；形成一第二线路于介电层上，第二线路电连接电子零件；形成一绝缘层以覆盖该第二线路及该介电层；及移除该载板。

附图说明

图1显示已知的印刷电路板与电子零件互连的示意图。

图2A至2I为本发明第一实施例的埋有电子零件的印刷电路板的制作过程示意图。

图3A至3D为本发明第二实施例的埋有电子零件的印刷电路板的制作过程示意图。

图4A至4C为本发明第三实施例的埋有电子零件的印刷电路板的制作过程示意图。

附图标记说明

10    印刷电路板

11    线路

20    集成电路

21    引脚

30    被动元件

200   载板

201   第一线路

202   薄膜

202a  一端

203    发光结构层

203a   上表面

204    第一电性半导体层

205    发光层

206    第二电性半导体层

210    介电层

220    第二线路

230    绝缘层

300    载板

301    第一线路

302    薄膜

302a   一端

303    晶体管结构

303a   上表面

304    源极

305    漏极

306    栅极绝缘层

307    栅极

310    介电层

320    第二线路

330    色缘层

400    载板

401    第一线路

403    电致发光体结构

403a   上表面

404    电子注入层

405    电子传导层

406    电致发光层

407    空穴传输层

408    空穴注入层

410    介电层

420    第二线路

430    绝缘层

具体实施方式

以下将参考所附图示示范本发明的优选实施例。所附图示中相似元件采用相同的元件符号。应注意为清楚呈现本发明，所附图示中的各元件并非按照实物的比例绘制，而且为避免模糊本发明的内容，以下说明亦省略已知的零组件、相关材料、及其相关处理技术。

图2A至2I为本发明的第一实施例，例示具有埋入式发光二极管的印刷电路板的制作流程。参考图2A，提供一载板200并形成一第一线路201于载板200上。载板200可为任何合适的基板，尤以导电金属基板为佳，例如铜箔基板或不锈钢的薄合金板。第一线路201的形成可利用已知印刷电路板工艺。举例而言，可在载板200上涂布干膜；然后将干膜图案化以露出底下的载板200的表面；接着以干膜为掩模电镀导体材料如铜镍等于露出的载板200的表面上；然后再将干膜剥除即可形成第一线路201。

参考图2B，沉积一薄膜202于载板200上。优选而言，薄膜202直接形成在载板200的表面上，薄膜202具有一端202a连接第一线路201。薄膜202为后续所要形成的发光二极管的生长基底。以生长发光二极管外延层为例，薄膜202的材料可为砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)、蓝宝石(sapphire)、碳化硅(SiC)等。薄膜202可具有图案化外形。薄膜202的形成可采用合适的薄膜沉积与掩模技术，例如已知的溅镀、气相沉积或网板印刷等工艺。

参考图2C，以薄膜202为基底，利用已知的外延技术及半导体沉积技术形成发光结构层203于载板200上。发光结构层203可包含数个外延层如一第一电性半导体层204、发光层205及一第二电性半导体层206。举例而言，第一电性半导体层204可为n型(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P外延层；发光层205包为未经掺杂的(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P外延层，且第二电性半导体层206可为p型(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P外延层。可控制薄膜202、第一电性半导体层204与第一线路201的相对厚度，以使第一电性半导体层204电性连接第一线路201。应注意，发光层205及一第二电性半导体层206不能接触到第一线路201，否则将使发光结构层203失去功能。除了上述的各外延层外，发光结构层203还可包含其它功能性的结构，例如欧姆接触层、阻障层、及反射层等等。

参考图2D，毯覆式地形成一介电层210包覆发光结构层203及第一线路201。介电层210优选则可选自旋涂玻璃、硅树脂、环氧树脂(Epoxy)、聚亚酰胺(polyimide)、或过氟环丁烷(prefluorocyclobutane，PFCB)等。可利用已知的精密涂布工艺完成此步骤。应注意在执行此步骤之前，发光结构层203未经封装。

参考图2E，以合适化学机械抛光技术去除介电层210的一部分，使发光结构层203的一上表面203a露出。接着，参考图2F，形成一第二线路220于介电层210上，并经由适当地控制使第二线路220电连接发光结构层203。举例而言，可先形成图案化的干膜于介电层210及发光结构层203的上表面203a上；然后以此图案化干膜作为掩模，利用溅镀技术注入导电材料晶种；接着，透过此晶种执行电镀工艺以形成第二线路220于介电层210的表面上，此第二线路220并同时接触发光结构层203的上表面203a以达成电连接。除此以外，也可使用网板印刷工艺，将导体材料如铜膏银膏等印制于介电层210上以形成第二线路220。

接着，参考图2G，毯覆式地形成一绝缘层230以连结第二线路220、发光结构层203及介电层210。绝缘层230的材料可为聚酯类、聚亚酰胺(polyimide)类，其中可含合适的有机补强材料。可以涂布的方式形成绝缘层230，或将上述材料压合成片再粘贴至第二线路220及发光结构层203的表面上。可适当地调整绝缘层230的厚度及强度，使其足以作为上述的各元件的支撑层，如此即可将载板200移除，形成如图2H所示的结构。载板200的移除可用已知的蚀刻技术。

图2I显示继图2H之后的选择性步骤。如图所示，可利用蚀刻将薄膜202移除，因薄膜202可能是吸光材料，故将其移除可增加发光二极管的亮度。此外，如图所示，可视需要适当地研磨绝缘层230而使第二线路220露出。

经由上述应可了解，本发明并非直接将已制作完成的电子零件(例如是一般已经完成封装的电子零件)整体地粘装于载板上。本发明是提供一种整合印刷电路板工艺与半导体工艺或其它电子零件工艺的方法。简言之，本发明是先利用印刷电路板工艺形成一道外接线路于载板上，然后直接在载板上利用半导体工艺或其它电子零件工艺逐步建立电子零件的主要结构；之后再利用印刷电路板工艺形成另一道外接线路与电子零件电连接。本发明第一实施例的电子零件以发光二极管作示范，然应了解除了发光二极管，第一实施例所揭示的方法也适用于其他二极管，如PN接合二极管、光电二极管(photodiode)、及激光二极管。

图3A至3D例示本发明的第二实施例。第二实施例与第一实施例的差别在于其所埋入的电子零件为一晶体管。详言之，如图3A所示，提供一载板300并形成一第一线路301于载板300上。接着参考图3B，沉积一薄膜302于载板300上。优选而言，薄膜302直接形成在载板300的表面上，薄膜302具有一端302a连接第一线路301。薄膜302为后续所要形成的半导体晶体管的成长基底。以此为例，薄膜302的材料可为硅(Si)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)、蓝宝石(sapphire)、碳化硅(SiC)等。薄膜302的形成可采用合适的已知技术，例如溅镀、气相沉积或网板印刷等工艺。

参考图3C，以薄膜302为基底，利用已知的半导体技术及合适的半导体材料形成晶体管结构303。晶体管结构303包含源极304、漏极305、栅极绝缘层306及栅极307，其中源极304及漏极305分别连接第一线路301。图3C之后续步骤则与第一实施例类似。如图3D所示，毯覆式地形成一介电层310以包覆倒装片体管结构303及第一线路301，应注意在执行此步骤之前，晶体管结构303未经封装。然后，以合适化学机械抛光技术去除介电层310的一部分，使晶体管结构303的一上表面303a露出。接着，形成一第二线路320于介电层310上，并经由适当地控制使第二线路320电连接晶体管结构303。接着，毯覆式地形成一绝缘层330以连结第二线路320、晶体管结构303及介电层310。可适当地调整绝缘层330的厚度及强度，使其足以作为上述的各元件的支撑层，最后再将载板300移除。

本发明第二实施例的电子零件以MOS晶体管作示范，然应了解MOS晶体管以外的其他晶体管如双极性晶体管、CMOS晶体管等也适用于本发明。

图4A至4C例示本发明的第三实施例。第三实施例与前述两个实施例的差别在于其电子零件的制作方法不含形成薄膜202及302等作为生长基底的步骤。换言之，制作本发明的埋入式电子零件也可用非高温的工艺，例如真空蒸镀法、旋转涂布法或印刷工艺(Printing Process)，网印(Screen Printing)、喷墨印(Inkjet Printing)及接触印刷(Contact Printing)等等。第三实施例的电子零件即以电致发光体(Electroluminescence)为例。详言之，如图4A所示，提供一载板400并形成一第一线路401于载板400上。接着参考图4B，利用上述的蒸镀、涂布或印刷技术合并适当的掩模技术形成电致发光体结构403。电致发光体结构403包含电子注入层404、电子传导层405、电致发光层406、空穴传输层407、及空穴注入层408。电子注入层404的材料可为掺杂碱性金属的有机材料；电子传导层405可为恶二唑(Oxadiazole)、***(Triazoles)、或邻二氮杂菲(Phenanthroline)；电致发光层406可为含各种荧光色素的高分子；空穴传输层407可为烯丙基胺类化合物；空穴注入层408可为掺杂路易士酸的有机材料。图4B之后续步骤则与第一实施例及第二实施例类似。如图4C所示，毯覆式地形成一介电层410以包覆电电致发光体结构403及第一线路401，应注意在执行此步骤之前，电致发光体结构403未经封装。然后，以合适化学机械抛光技术去除介电层410的一部分，使电致发光体结构403的一上表面403a露出。接着，形成一第二线路420于介电层410上，并经由适当地控制使第二线路420电连接电致发光体结构403。接着，毯覆式地形成一绝缘层430连结第二线路420、电致发光体结构403及介电层410。可适当地调整绝缘层430的厚度，使其足以作为上述的各元件的支撑层，最后再将载板400移除。

本发明的前述各实施例的电子零件以发光二极管、晶体管、电致发光体作示范，然应了解除了这些电子零件外，其它适合上述工艺的电子零件，例如光纤传导零件也在本发明的范围中。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的申请厚度专利范围内。

Claims (17)

1、一种印刷电路板的形成方法，包含：

提供一载板；

形成一第一线路于该载板上；

沉积一薄膜于该载板上；

利用该薄膜建造一电子零件于该载板上，该电子零件电连接该第一线路；

毯覆式地形成一介电层以包覆该电子零件；

去除该介电层的一部分以使该电子零件的一上表面露出；

形成一第二线路于该介电层上，该第二线路电连接该电子零件；

形成一绝缘层覆盖该第二线路及该介电层；及

移除该载板。

2、如权利要求1所述的方法，其中该载板为一金属基板，且形成该第一线路的步骤利用电镀。

3、如权利要求1述的方法，其中该薄膜的材料选自以下项目所组成的组：硅、砷化镓、磷化铟、磷化镓、蓝宝石、及碳化硅。

4、如权利要求1所述的方法，其中该沉积该薄膜于该载板的步骤利用溅镀、化学气相沉积或网板印刷。

5、如权利要求1所述的方法，其中该利用该薄膜建造该电子零件于该载板上的步骤包含以该薄膜为基底生长一外延结构于该薄膜上。

6、如权利要求5所述的方法，其中该电子零件为一二极管。

7、如权利要求6所述的方法，其中该二极管包含PN结二极管、光电二极管、发光二极管、及激光二极管。

8、如权利要求1所述的方法，其中该利用该薄膜建造该电子零件于该载板上的步骤包含以该薄膜为基底利用一半导体工艺形成一晶体管结构于该基板上。

9、如权利要求1所述的方法，其中该方法不包含直接将该电子零件整体地粘装于该载板上。

10、如权利要求1所述的方法，其中在毯覆式地形成该介电层以包覆该电子零件的该步骤之前，该电子零件未经封装。

11、一种印刷电路板，该印刷电路板以如权利要求1所述的方法制成。

12、一种印刷电路板的形成方法，包含：

提供一载板；

形成一第一线路于该载板上；

建造一电子零件于该载板上，该电子零件电连接该第一线路；

毯覆式地形成一介电层以包覆该电子零件；

去除该介电层的一部分以使该电子零件的一上表面露出；

形成一第二线路于该介电层上，该第二线路电连接该电子零件；

形成一绝缘层以覆盖该第二线路及该介电层；及

移除该载板。

13、如权利要求12所述的方法，其中该载板为一金属基板，且形成该第一线路的步骤利用电镀。

14、如权利要求12所述的方法，其中该电子零件为一电致发光体。

15、如权利要求12所述的方法，其中该方法不包含直接将该电子零件整体地粘装于该载板上。

16、如权利要求12所述的方法，其中在毯覆式地形成该介电层以包覆该电子零件的该步骤之前，该电子零件未经封装。

17、一种印刷电路板，该印刷电路板以如权利要求12所述的方法制成。

Images