CN1886026A - 具有埋入式电子元件的印刷电路板 - Google Patents

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白尚津
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Abstract

本发明涉及一种具有埋入式电子元件的印刷电路板及其制造方法。具有带外电极的埋入式电子元件的印刷电路板包括：基板，基板上形成有用以容纳电子元件的插孔；填料，用于填充电子元件和插孔之间的间隙以固定电子元件；以及连接层，连接层重叠在基板上并与电极接触，在连接层上形成有电路。由于电子元件的外电极接触连接层而不需要通路孔，因此本发明提供的印刷电路板具有优异的电气可靠性，还可减少制造成本和时间。

Description

具有埋入式电子元件的印刷电路板
相关申请的交叉引用
本申请要求2005年6月22日提交韩国工业产权局的韩国专利申请号2005-54035的优先权，其内容在此引用作为参考文献。
技术领域
本发明涉及一种具有埋入式电子元件的印刷电路板及其制造方法。
背景技术
最近，响应于电子设备高性能和小型化的需求，电子元件的发展趋势朝向密度更高和尺寸更小。这样，对高密度安装电子元件的小印刷电路板的需求日益增加。因此，开发了多层电路板，使连线之间或者连线和不同层上形成的电子元件之间通过通路孔实现电连接。多层电路板不但可以减少相互连接电子元件的连线，而且还能提供高密度布线。其优点是增大了印刷电路板的表面积，以及具有优秀的电性能。
图1是装有电子元件的传统印刷电路板的剖视图。对于传统印刷电路板10，电子元件14装在布线层11的表面，随后重叠绝缘层12，再在上而重叠布线层11。通过几个通路孔13在布线层11之间以及在布线层11和电子元件14之间形成电连接。
通路孔13是通过形成绝缘层12、打孔以及随后用金属对孔内部涂层形成的。但是，这种通路孔13需要复杂的制造工艺，并且对布线层11的设计提出很多限制。
并且，在提供稳定的印刷电路板方面，通路孔13的可靠性至关重要，但由于印刷电路板制造过程产生的热量以及绝缘层12随着工作环境产生的热膨胀差异，将在通路孔13产生应力集中，这些应力集中是削弱通路孔13连接可靠性的原因。
发明内容
为解决上述问题提出本发明，并且本发明的一个方面是提供一种不需要通路孔的具有埋入式电子元件的印刷电路板。
本发明基本概念的其它方面和优点，一部分将在下面的描述中给出，一部分将从描述中清楚地看出，或者可以从实施本发明基本概念中掌握。
为了达到上述目的，本发明可以按以下给出的这些实施方式进行实施。
根据本发明一个实施方式，具有带外电极的埋入式电子元件的印刷电路板包括基板，所述基板上形成有插孔用于容纳电子元件；填料，所述填料填充电子元件和插孔之间的间隙，用于固定电子元件；以及连接层，所述连接层重叠在基板上与电极接触，在连接层上形成电路。
基于这种结构，根据本发明的具有埋入式电子元件的印刷电路板不需要通路孔，因为连接层和电子元件的电极彼此直接接触。从而不但增大了电子元件电连接的可靠性，而且也减小了制造成本和时间。
在本发明的另一个实施方式中，基板可以具有与电子元件基本相同的厚度。第一电极可以形成在电子元件的一个表面上，第二电极可以形成在另一个表面上。连接层可由与第一电极接触的第一连接层以及与第二电极接触的第二连接层形成。在本发明的另一个实施方式中，在电子元件的一个表面上形成两个或两个以上的电极，并且连接层也可以包括与这些电极接触的连接层。
基板可以由覆铜层压板形成。电子元件可以是有源元件以及无源元件，其中有源元件和无源元件可以装在一起。而且，印刷电路板可以重叠两层或两层以上。
一种具有带外电极的埋入式电子元件的印刷电路板的制造方法，根据本发明的一个实施方式，该方法包括：在基板上形成容纳电子元件的插孔，在插孔中***并固定电子元件，填充插孔和电子元件之间的间隙，在基板的至少一个表面上形成与电极接触的连接层，以及在连接层上形成电路。
将电子元件固定在插孔中可以通过将胶带贴在基板表面或者通过使用粘结剂来实现。胶带或粘结剂可以利用通过加热或UV辐射可使其失去粘性的物质制成。
优选地，该方法还包括去除在形成插孔过程中出现的碎屑的清洁工序。
优选地，用填料填充间隙可以利用真空打印机(vacuum printer)完成，从而防止插孔中出现气泡。基板可以是形成或包括绝缘层的覆铜层压板。电子元件可以是无源元件和/或有源元件。
附图说明
结合附图，从下面实施方式的描述中，本发明基本概念的这些和/或其它方面和优点将变得清楚和更加容易理解。在附图中：
图1是具有埋入式电子元件的传统印刷电路板的剖视图；
图2是根据本发明的一个实施方式，具有埋入式电子元件的印刷电路板的剖视图，其中电子元件具有上/下排列的外电极；
图3是根据本发明的另一个实施方式，具有埋入式电子元件的印刷电路板的剖视图，其中基板是覆铜层压板；
图4是根据本发明的另一个实施方式，具有埋入式电子元件的印刷电路板的剖视图，其中仅在电子元件的一个表面上具有外电极；
图5是根据本发明的另一个实施方式，具有埋入式电子元件的印刷电路板的剖视图，其中基板是覆铜层压板；
图6a是表示在电子元件一个表面形成外电极的一个实施例的示意图；
图6b是表示在电子元件一个表面形成外电极的另一个实施例的示意图；
图7是根据本发明一个实施方式，表示具有埋入式电子元件的印刷电路板制造方法的流程图；
图8是表示形成于基板上用于容纳电子元件的插孔的剖视图；
图9a是表示使用胶带固定电子元件的操作的剖视图；
图9b是表示使用粘结剂固定电子元件的操作的剖视图；
图10是插孔和电子元件之间的间隙填充后的剖视图；
图11是接触电子元件电极的连接层重叠在基板两个表面上之后的剖视图；
图12是在连接层两个表面上形成电路之后的剖视图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本发明的实施方式，其中那些在所有附图中相同或相关的元件用相同的参考符号表示，因此省略其重复描述。
图2是根据本发明一个实施方式，具有埋入式电子元件的印刷电路板的剖视图。参看图2，具有埋入式电子元件的印刷电路板30包括：基板31，所述基板31具有插孔33并具有与电子元件43基本相同的厚度；用于填充插孔33的填料35；和重叠在基板31的一面或两面的连接层37。
基板31是位于连接层37之间的绝缘层。基板31可以形成为无机填料分散在树脂化合物中的层，树脂化合物包括热固性树脂。优选地，热固性树脂可以包括环氧树脂、酚醛树脂或异氰酸酯树脂中的至少一种。这是因为热固性树脂具有较好的机械强度和耐热性。而且，优选地，在树脂化合物中可以包括多种添加剂，例如耦联剂、分散剂或着色剂，用于提高基板31的性能。例如，耦联剂可以提高树脂化合物和无机填料之间的附着性，分散剂可以提高无机填料的分散性并且去除混合物中的污点。
无机填料可以是Al2O3、MgO、BN、SiO2、SiC、Si3N4等中的任一种，或者它们的组合。这些材料在导热性方面是优秀的，从而可以增强基板31的热辐射。
插孔33是在基板31的预定位置加工的。由于电子元件43插在插孔33中，因此所形成的插孔33的尺寸稍大于电子元件43。形成插孔33有不同的方法，例如冲压、钻孔和激光加工等。优选地，执行额外的清洁工序，去除使用钻孔或冲压加工形成插孔33时出现的碎屑。
填料35填充在电子元件43和插孔33之间，用于固定电子元件43。一般来说，可以使用环氧树脂作为填料35。在使用填料35时，优选地，可以使用真空打印机，以防止插孔33中出现气泡。
连接层37是重叠在基板31一面或两面上的金属层，并与电子元件43的外电极431、433接触。连接层37可以通过铜覆形成。由于连接层37直接接触电子元件43的电极431、433，因此基于本发明的具有埋入式电子元件的印刷电路板不需要通路孔。因而，可以实现更大的设计灵活性，还可以减小制造成本和时间，因为在连接层37上形成电路时不需要考虑现有技术中的通路孔。而且，连接层37和电子元件43的电极431、433之间直接接触，因此能够实现优秀的电气可靠性。通过电路印刷工艺可以在连接层37上形成各种电路。
电子元件43具有与基板31基本相同的厚度。而且，在上、下表面分别形成第一电极431和第二电极433。第一电极431和第二电极433接触连接层37。电子元件43可以是有源元件，例如晶体管、IC和LSI等，或者可以是无源元件，例如电阻、电容和电感。
图3是根据本发明另一个实施方式，具有埋入式电子元件的印刷电路板的剖视图。在此实施方式中，基板31是由覆铜层压板(CCL)31形成的。连接层37重叠在分别位于覆铜层压板31上、下表面的上铜覆层311和下铜覆层315二者之上。通过电路印刷工艺在上铜覆层311和下铜覆层315以及连接层37上形成电路。
图4是根据本发明另一个实施方式，具有埋入式电子元件的印刷电路板的剖视图。如图4和5所示，电子元件43仅在一个表面上形成外电极431、433。电极431、433接触一个连接层37。这里，基板31的厚度可以等于或大于电子元件43的厚度。基板31可以由覆铜层压板31形成，如图5所示。
图6a和图6b是表示电子元件43外电极形状的示意图。虽然电子元件43外部的电极可以以图2和3所示上/下排列，但在电子元件43的一个表面上也可形成多个电极。当电极仅形成在电子元件43的一个表面上时，与电极接触的连接层37可以仅形成在一个表面上。
图7是表示根据本发明一个实施方式，具有埋入式电子元件的印刷电路板的制造方法的流程图。参看图7，根据本发明一个实施方式，具有埋入式电子元件的印刷电路板的制造方法包括：在基板31上形成容纳电子元件43的插孔33(S10)，将电子元件43***并固定在插孔33中(S20)，填充插孔33和电子元件43之间的间隙(S30)，在基板31的每个表面上形成接触电极的连接层37(S40)，以及在每个连接层37上形成电路(S50)。下面参考图8到12描述操作S10到S50。
图8表示在基板31上形成插孔33的操作S10的剖视图。插孔33是通过冲压、钻孔或激光加工等方法形成的。优选地，使插孔33的尺寸稍大于电子元件43的尺寸，从而保证电子元件43容纳于插孔33中。
图9a表示将装入插孔33的电子元件43固定的操作S20的剖视图。将胶带39贴在基板31的表面，并通过胶带39将电子元件43固定在插孔33中。可以使用典型的双面胶带作为胶带39。在使用填料35之后剥离胶带39。
图9b表示操作S20的另一种实施方式的剖视图。首先，将粘结剂41涂在桌子(T)上，面积稍大于电子元件43的尺寸，然后按顺序定位基板31和电子元件43。可以使用胶粘墨水(adhesion ink)作为粘结剂41。在电子元件43被粘结剂41固定的同时加入填料35，然后通过抛光工序去除部分粘结剂41，粘结剂41应该突出基板31表面或者覆盖电子元件43的电极。
优选地，通过加热或UV辐射可使胶带39或粘结剂41失去粘性。这样，在用胶带39或粘结剂41固定电子元件43的同时填充填料之后，通过加热或UV辐射可以容易地剥离胶带39，或者容易地将基板与桌子(T)分离。
图10表示填充插孔33和电子元件43之间间隙的操作S30的剖视图。当在插孔33中填充填料35时，例如环氧树脂等等，利用填料35将电子元件43固定。借助真空打印机可以填充填料35，从而防止插孔33中出现气泡。填料35一般是通过堵塞工艺(plugging process)填充的。
图11表示操作S40的剖视图，即在基板31的每一个表面上形成与电子元件43的电极431、433接触的连接层37(S40)。从图11可以看出，连接层37通过铜覆等方法重叠在基板31的两侧，与电子元件43的电极431、433接触。当然，当每个电子元件43的一个表面形成电极时，如图4和5所示，连接层37可以仅在基板31的一个表面上形成。
图12表示在每个连接层37上形成电路的操作S50的剖视图。通过典型的电路形成工艺在基板31的上、下部分的每个连接层37上形成电路。而且，连接层37选择性保留在电子元件43埋入的部分上，以实现电连接。如此形成的、具有埋入式电子元件的印刷电路板30可以重叠两层或两层以上。
根据本发明，其实施方式包括以上内容，可以得到以下优点。
由于通过电子元件电极和连接层之间的直接接触来连接电子元件，可以获得具有埋入式电子元件的印刷电路板及其制造方法，这种电路板具有优秀的电气可靠性。
由于本发明不需要通路孔，可以获得具有埋入式电子元件的印刷电路板及其制造方法，其制造更容易，并可节约制造成本和时间。
虽然已经图示和说明了本发明的几个实施方式，但本领域一般技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的原理和精神、权利要求限定的范围及其等价条款的情况下，可以对这些实施方式做出改进。

Claims (13)

1.一种具有带外电极的埋入式电子元件的印刷电路板，包括：
基板，所述基板上形成有插孔，用于容纳电子元件；
填料，所述填料用于填充电子元件和插孔之间的间隙，以固定电子元件；以及
连接层，所述连接层重叠在基板上并与电极接触，
其中在连接层上形成有电路。
2.根据权利要求1所述的具有埋入式电子元件的印刷电路板，其中
基板具有与电子元件基本相同的厚度；
第一电极形成在电子元件的一个表面上，第二电极形成在电子元件的另一个表面上；以及
连接层由与第一电极接触的第一连接层以及与第二电极接触的第二连接层形成。
3.根据权利要求1所述的具有埋入式电子元件的印刷电路板，其中
在电子元件的一个表面上形成有两个或两个以上的电极；以及
连接层包括与这些电极接触的连接层。
4.根据权利要求1到3中的任一项所述的具有埋入式电子元件的印刷电路板，其中基板为覆铜层压板。
5.根据权利要求1到3中的任一项所述的具有埋入式电子元件的印刷电路板，其中电子元件是有源元件和/或无源元件。
6.一种具有带外电极的埋入式电子元件的印刷电路板的制造方法，包括：
(a)在基板上形成用于容纳电子元件的插孔；
(b)在插孔中***并固定电子元件；
(c)填充插孔和电子元件之间的间隙；
(d)在基板的至少一个表面上形成与电极接触的连接层；以及
(e)在连接层上形成电路。
7.根据权利要求6所述的方法，其中***电子元件的步骤(b)包括将胶带贴在基板表面，用于固定电子元件。
8.根据权利要求6所述的方法，其中***电子元件的步骤(b)包括使用胶粘墨水，用于固定电子元件。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中胶带或胶粘墨水由可以通过加热或UV辐射使其失去粘性的物质制成。
10.根据权利要求6所述的方法，其中形成插孔的步骤(a)包括去除形成插孔过程中出现的碎屑的清洁工序。
11.根据权利要求6所述的方法，其中填充间隙的步骤(c)是利用真空打印机实现的。
12.根据权利要求6所述的方法，其中基板为覆铜层压板。
13.根据权利要求6所述的方法，其中电子元件是无源元件和/或有源元件。
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