CN101360391B - 印刷线路板埋入式电容结构 - Google Patents

Abstract

本发明的印刷线路板埋入式电容结构主要由电源极板、接地极板以及在电源极板与接地极板之间的介电层所构成。但是为了避免因基材热膨胀而导致电容结构损坏，本发明电容结构中的电源极板与接地极板均由多个金属区块所组成。在这些金属区块之间具有彼此交错的多条沟槽，并在这些金属区块彼此之间的该沟槽中，具有电性连接这些金属区块的至少连接线。如此设计，可使因树酯热膨胀而导致的介电层断裂，只集中发生在该沟槽区，而非整个区块上，保持电容的可靠性。

Description

印刷线路板埋入式电容结构

技术领域

本发明是关于一种印刷线路板埋入式电容结构，尤其是具有多个金属区块的印刷线路板埋入式电容结构。

背景技术

印刷线路板埋入式电容(Embedded capacitor)是利用多层印刷线路板的压合制程，在原有的电源层或接地层上加入介电层以及另一层铜箔，利用两层紧邻的铜箔面形成电容，此发明源于1992年美国的PCB制造厂商--Zycon，曾在高阶的多层板中，在原有电源层或接地层旁，另加入极薄(2-4mil)的介质层与铜箔，制作成为整体性的埋入式电容器，此商品名称为Buried Capacitor(BC)。其优点是在高频操作下可降低噪声，节省传统电容所占面积。Zycon公司也曾为此申请了数篇关于BC的专利(即美国专利号5,079,069、5,161,086、5,155,655)。但是其电容量很小，一直未曾普及。

为了大幅提高印刷线路板埋入式电容的电容值，已有人利用离子溅镀法在多层印刷线路板电源极板或接地极板上先溅镀一层具有高介质常数的介电层，再利用离子溅镀法或无电解浸镀法，在该介电层上镀一层金属薄层，再以电镀法加厚而形成另一电极，因以大幅度降低两个电极的距离且选用高介电常数材料作为介电层，故可大幅度提高电容值。

然而，这种方法存在着可靠性问题，导致至今尚未被业界所采用。由于印刷线路板主要材料中的树酯玻纤布的热膨胀系数与铜箔和介电层材料的热膨胀系数不同，尤其是超过树酯玻璃转化温度以上时相差更大(依次分别约为130、17、9PPM/℃)，这导致在后续制程中带进热源时(例如组装时的焊接制程)，因树酯膨胀较大而带给铜箔及介电层拉长的力量，因介电层延展性不佳致使介电层容易产生裂痕，并且因铜的阳极导电性细丝物(Conductive AnodicFilament，CAF)特性，介电层裂缝两侧的铜箔容易在使用一段时间后互相短路，造成埋入式电容及整个印刷电路板失效。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种印刷线路板埋入式电容结构，借着多个金属区块所组成的电极板，可使因树酯热膨胀而产生的介电层断裂，只集中发生在该沟槽区，而非整个区块上，保持印刷线路板埋入式电容的可靠性。

基于上述目的，本发明埋入式电容结构主要由电源极板、接地极板以及在电源极板与接地极板之间的介电层所构成。为了避免因树酯热膨胀而导致埋入式电容结构损坏，本发明埋入式电容结构中的电源极板与接地极板均由多个金属区块所组成。在这些金属区块之间具有彼此交错的复数条沟槽，并在这些金属区块彼此之间的该沟槽中，具有电性连接这些金属区块的至少连接线。

关于本发明的优点与精神可以借由以下的发明详述以及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1A～1B是本发明印刷线路板埋入式电容结构的示意图。

图2是本发明印刷线路板埋入式电容结构的另一示意图。

主要元件符号说明

5 沟槽

10 电源极板

10a～10b、14a～14b 金属区块

10c、14c 连接线

12 介电层

14 接地极板

16 镍层

具体实施方式

请参阅图1A～1B，图1A～1B是本发明印刷线路板埋入式电容结构的示意图。如图1A所示，本发明印刷线路板埋入式电容主要由电源极板10、接地极板14以及在电源极板10与接地极板14之间的介电层12构成。这其中，如图1B所示，介电层12是利用离子溅镀法在电源极板10及接地极板14之间所形成的具有高介质常数的材料。电源极板10或接地极板14其中之一是多层印刷线路板的电源层或接地层，另一层则是在介电层12溅镀完成后再在介电层12上以离子溅镀及电镀法所形成的金属层，或是利用无电沉积(Electrolessdeposition)以及电镀法在介电层12上所形成的金属层。再透过印刷线路板布线设计接通另外一极。

为了避免因树酯热膨胀而导致埋入式电容结构损坏，本发明电容结构中的电源极板10与接地极板14均由多个金属区块10a～10b、14a～14b所组成，如图1A所示。在这些金属区块10之间具有彼此交错的复数条沟槽，并在这些金属区块10a～10b、14a～14b彼此之间的沟槽5中，具有电性连接这些金属区块10a～10b、14a～14b的连接线10c、14c。如此一来，就能利用金属区块10a～10b与连接线10c之间宽度上较大的差异，当树酯玻纤布遇热膨胀时，金属区块10a～10b及14a～14b之间的介电层12，因其两侧铜箔完整，而具有较强的抗拉长性，而沟槽5区的介电层只有连接线10c及14c协同抗拉长，相对力量弱很多，使得介电层12因树酯热膨胀所可能产生的裂缝，都将集中在沟槽5中，而非金属区块10a～10b。

需特别注意的是，金属区块10a～10b、14a～14b、沟槽5及连接线10c、14c的长宽及其之间的长宽比例，将因印刷线路板所用树酯、厚度及布线而有所不同。

由于介电层12的裂缝都将集中在沟槽区5发生，为了避免铜的阳极导电性细丝物(Conductive Anodic Filament，CAF)现象，而导致电源极板10与接地极板14的连接线10c及14c被导通，因此在设置连接线10c、14c时，需设置在不同位置，如图1A或1B所示。透过本结构设计，可将树酯热膨胀所产生的力，引导至沟槽5。在沟槽5可能产生的介电层12裂缝，因其两侧不会同时出现连接线10c及14c，自然无短路之虞而可保持埋入式电容的可靠性。

虽然介电层12的裂缝都将集中在沟槽区5发生，且连接线10c及14c已安排在不同位置，但是若裂缝很长仍可能横跨不同位置的连接线10c及14c。为增加可靠性，可在电源极板10与接地极板14中的这些金属区块10a～10b、14a～14b及连接线10c及14c与介电层12之间形成镍层16或其它不易长枝(dendrite)及不出现阳极导电性细丝物(Conductive Anodic Filament，CAF)的金属层，如图2所示。

此外，除了如图1A～1B、2中的实施例，电性连接至这些金属区块10a～10b、14a～14b的连接线10c、14c，可依据实际布线需要，设置有多条，不见得只是单一条，同时连接线10c、14c也可是直线或弯线。连接线10c、14c可将金属区块全部连成一片，构成单个埋入式电容使用，也可连成数片区块，构成多个埋入式电容使用。

借由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变以及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的范畴内。

Claims (7)

1.一种印刷线路板埋入式电容结构，该埋入式电容主要由电源极板、接地极板以及在该电源极板与该接地极板之间的介电层所构成，其特征在于，该电源极板与该接地极板均由多个金属区块所组成，这些金属区块之间具有彼此交错的多条沟槽，在这些金属区块彼此之间的所述沟槽中，具有电性连接这些金属区块的至少连接线。

2.如权利要求1所述的印刷线路板埋入式电容结构，其中，电性连接这些金属区块的所述连接线，分别在该电源极板与该接地极板上，被设置在不同位置。

3.如权利要求1所述的印刷线路板埋入式电容结构，其中，在该电源极板与该接地极板中的这些金属区块及连接线上具有镍层或其他不易长枝(dendrite)及不出现阳极导电性细丝物(Conductive Anodic Filament，CAF)的镀膜，且镍层会接触到该介电层。

4.如权利要求1所述的印刷线路板埋入式电容结构，其中，电性连接至这些金属区块的所述连接线可为多条。

5.如权利要求1所述的印刷线路板埋入式电容结构，其中，该介电层是利用离子溅镀法而在该电源极板或该接地极板上所形成的高介质常数的材料。

6.如权利要求1所述的印刷线路板埋入式电容结构，其中，该电源极板或该接地极板之一是利用离子溅镀法与电镀法而在该介电薄膜上所形成的金属层。

7.如权利要求1所述的印刷线路板埋入式电容结构，其中，该电源极板或该接地极板之一是利用无电沉积(Electroless deposition)以及电镀法而在该介电薄膜上所形成的金属层。

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