CN102595786B - 一种具有内嵌电容的印制电路板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有内嵌电容的印制电路板及制造方法，属于印制电路技术领域。在单层印制电路板的覆铜层中嵌入至少一个内嵌电容；所述内嵌电容的下电极与覆铜层相接触、上电极与覆铜层相绝缘、介质层位于上电极与下电极之间。将至少一层具有内嵌电容的印制电路板与其他单层印制电路板层压，形成具有内嵌电容的多层印制电路板。制作时，首先在覆铜层需要内嵌电容的区域刻蚀掉部分覆铜层，形成凹槽，凹槽底部的铜层作为内嵌电容的下电极；然后在凹槽内填充介质材料；最后在介质层表面沉积金属层作为内嵌电容的上电极。本发明可以采用现有工艺，加工出精确度高，均匀性好的内嵌电容，并能最大限度的节省形成电容介质层所需要的材料，成本低，适用于工业化生产。

Description

一种具有内嵌电容的印制电路板及其制造方法
技术领域
本发明属于印制电路技术领域，涉及印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)内嵌无源元件技术，尤其是PCB内嵌电容及其制造方法。
背景技术
随着电子产品集成度的提高，电子元件需要更高密度的安装在印制电路板(Printed CircuitBoard，PCB)上。而电子设备的小型化发展，使PCB面积缩小，其板面可利用空间也越来越少。将无源元件作为PCB的一部分嵌入到基板的内部，取代传统的片式元件安装方式，能够在有限的空间内安装更多的电子原件。其中，内嵌电容是将电容器嵌入多层PCB叠层结构中，并用互连电路连接，以形成PCB内嵌电容。
目前，形成内嵌电容较成熟的方法是利用特种双面覆铜板(Copper-clad Laminate，CCL)进行加工，如专利号ZL 03800736.0的发明专利中提到的双面镀铜箔叠层板就是其中一种。这种特殊的覆铜板经图形转移工艺，在其两面铜箔层上形成电容的两极，并将其绝缘层作为电容的介质层形成电容器，最后经层压后将电容器嵌入到多层PCB内层。这种特殊的覆铜板不仅需要极薄的绝缘层(通常为8～24μm)作为电容器的介质层，还需要在介质层中添加高介电常数的材料，以提供足够大的电容密度。因这种特殊的覆铜板生产加工难度大，价格昂贵，导致PCB的生产成本相应过高，不利于推广和应用。为减少高介电常数材料的消耗，降低加工成本，申请号为CN200710162978.8的发明专利，提出仅需在内嵌电容的区域设置绝缘层作为电容器介质层的方法。但是，在PCB制作中常采用的印刷或喷涂绝缘层的方式形成的介质层厚度均匀性通常较难控制，造成电容容值差异较大，很难满足应用的需要。申请号CN200710165521.2的发明专利中，虽然提出可以采用原子层积、物理气相沉积和化学气相沉积的方法可以形成局部厚度准确且均匀的绝缘层，但该方法对加工设备要求很高，技术难度大，同样难以在实际生产中推广应用。
发明内容
本发明旨在提供一种新的PCB内嵌电容及制造方法，所述内嵌电容位于PCB的覆铜层中，其制造方法可减少形成电容介质层所需材料的消耗量，可降低埋嵌电容PCB的加工成本；同时，通过在PCB覆铜层内设置凹槽的方法制作内嵌电容，可以很好的控制介质层的厚度，使埋嵌电容具有更准确的电容值。
本发明技术方案如下：
一种具有内嵌电容的印制电路板，如图1所示，包括至少一层单层印制电路板200，所述单层印制电路板200基材层210表面的覆铜层220中嵌入有至少一个内嵌电容230；所述内嵌电容230的下电极金属层231与覆铜层220相接触，所述内嵌电容230的上电极金属层233与覆铜层220相绝缘，所述内嵌电容230的介质层232位于所述上电极金属层233与下电极金属层231之间。
将至少一层上述具有内嵌电容的印制电路板与其他单层印制电路板层压，形成具有内嵌电容的多层印制电路板；并采用上电极连接用金属化盲孔241将所述内嵌电容230的上电极金属层233引至多层印制电路板上表面120；同时采用下电极连接用金属化盲孔242a将所述内嵌电容230的下电极金属层231引至多层印制电路板上表面120，或采用下电极连接用金属化通孔242b将所述内嵌电容230的下电极金属层231分别引至多层印制电路板金属上下两个表面。
本发明提供的具有内嵌电容的印制电路板，由于内嵌电容是嵌入在覆铜层中，因此内嵌电容的介质层厚度非常薄(几十微米左右)，这就要求内嵌电容的介质层材料的介电常数应尽可能的高，同时还应当与内嵌电容的制作工艺相适应。本发明提供的具有内嵌电容的印制电路板中，可供选择的适用于制作内嵌电容介质层的材料为热固化环氧树脂或添加有BaTiO3、TiO2、Al2O3等陶瓷粉末的热固化环氧树脂。另外，内嵌电容的上、下电极金属层231、233可采用金属铜或其他导电金属制作。
本发明提供的具有内嵌电容的印制电路板，其制造方法包括以下步骤：
步骤1：采用光刻工艺，在单层印制电路板200的覆铜层220需要嵌入内嵌电容230的区域刻蚀掉部分覆铜层，形成一个凹槽，凹槽底部剩下的部分覆铜层作为内嵌电容的下电极金属层231。
步骤2：在步骤1所得凹槽内填充介质材料，作为内嵌电容230的介质层232。
步骤3：在内嵌电容230的介质层232的表面和其他覆铜层200表面沉积一层金属层，然后采用光刻工艺将内嵌电容230的介质层232表面沉积的金属层和其他覆铜层200表面沉积的金属层刻开，使得内嵌电容230的介质层232表面沉积的金属层(即内嵌电容230的上电极金属层233)与其他覆铜层220表面沉积的金属层相绝缘。
将至少一层经步骤1-3所制作的具有内嵌电容的印制电路板与其他单层印制电路板层压，形成具有内嵌电容的多层印制电路板；并采用上电极连接用金属化盲孔(241)将所述内嵌电容(230)的上电极金属层(233)引至多层印制电路板上表面(120)；同时采用下电极连接用金属化盲孔(242a)将所述内嵌电容(230)的下电极金属层(231)引至多层印制电路板上表面(120)，或采用下电极连接用金属化通孔(242b)将所述内嵌电容(230)的下电极金属层(231)分别引至多层印制电路板金属上下两个表面。
本发明的有益效果是：本发明将内嵌电容嵌于PCB的覆铜层中，可减少形成电容介质层所需材料的消耗量，降低埋嵌电容PCB的加工成本；同时，通过在PCB覆铜层内设置凹槽的方法制作内嵌电容，可以很好的控制介质层的厚度，使埋嵌电容具有更准确的电容值，工艺重复性较好。
附图说明
图1本发明提供的具有内嵌电容的印制电路板(单层)截面结构示意图。
图2本发明提供的具有内嵌电容的印制电路板(多层)截面结构示意图。
具体实施方式
选取至少具有一面铜层的单层印制电路板(由绝缘层210与覆铜层220构成)。采用图形转移(如减成法工艺)，首先通过贴膜步骤在覆铜层220表面覆盖感光抗蚀干膜，然后通过曝光、显影步骤除掉需要嵌入内嵌电容230的区域的抗蚀干膜，接着通过蚀刻工艺刻蚀掉部分覆铜层，形成一个凹槽，凹槽底部剩下的部分覆铜层作为内嵌电容的下电极金属层231。
然后在凹槽内填充介质材料，所用介质材料可以采用热固化环氧树脂，同时为提高环氧树脂的介电常数，可以在该树脂中添加如BaTiO3、TiO2、Al2O3等陶瓷粉末。通过热固化的方式形成内嵌电容的介质层232，并稳固的附着在凹槽区域内。
再经过机械刷磨，如火山灰刷磨，不织布刷磨，尼龙布刷磨等PCB常用机械刷磨的方式，使覆铜层220与内嵌电容的介质层232具有一致平整的表面；然后通过化学沉铜与电镀铜的方式在内嵌电容230的介质层232的表面和其他覆铜层200表面沉积一层金属层。
最后采用光刻工艺将内嵌电容230的介质层232表面沉积的金属层和其他覆铜层200表面沉积的金属层刻开，使得内嵌电容230的介质层232表面沉积的金属层，即内嵌电容230的上电极金属层233与其他覆铜层220表面沉积的金属层相绝缘。
将至少一层上述具有内嵌电容的印制电路板与其他单层印制电路板层压，形成具有内嵌电容的多层印制电路板；并采用上电极连接用金属化盲孔241将所述内嵌电容230的上电极金属层233引至多层印制电路板上表面120；同时采用下电极连接用金属化盲孔242a将所述内嵌电容230的下电极金属层231引至多层印制电路板上表面120，或采用下电极连接用金属化通孔242b将所述内嵌电容230的下电极金属层231分别引至多层印制电路板金属上下两个表面。
综上所述，本发明的内嵌电容结构可以通过本发明提供的制造方法简便的形成，可以最大限度的节省形成电容介质层用高介电常数材料，同时为电容结构提供均匀的介质层厚度，提高内嵌电容的容值精度，有利于广泛的推广和应用。

Claims (2)

1.一种具有内嵌电容的印制电路板的制造方法，包括以下步骤：
步骤1：采用光刻工艺，在单层印制电路板(200)的覆铜层(220)需要嵌入内嵌电容(230)的区域刻蚀掉部分覆铜层，形成一个凹槽，凹槽底部剩下的部分覆铜层作为内嵌电容的下电极金属层(231)；
步骤2：在步骤1所得凹槽内填充介质材料，作为内嵌电容(230)的介质层(232)；
步骤3：在内嵌电容(230)的介质层(232)的表面和其他覆铜层(200)表面沉积一层金属层，然后采用光刻工艺将内嵌电容(230)的介质层(232)表面沉积的金属层和其他覆铜层(200)表面沉积的金属层刻开，使得内嵌电容(230)的介质层(232)表面沉积的金属层，即内嵌电容(230)的上电极金属层(233)与其他覆铜层(220)表面沉积的金属层相绝缘。
2.根据权利要求1所述的具有内嵌电容的印制电路板的制造方法，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤4：将至少一层经步骤1—3所制作的具有内嵌电容的印制电路板与其他单层印制电路板层压，形成具有内嵌电容的多层印制电路板；
步骤5：采用上电极连接用金属化盲孔(241)将所述内嵌电容(230)的上电极金属层(233)引至多层印制电路板上表面(120)；同时采用下电极连接用金属化盲孔(242a)将所述内嵌电容(230)的下电极金属层(231)引至多层印制电路板上表面(120)，或采用下电极连接用金属化通孔(242b)将所述内嵌电容(230)的下电极金属层(231)分别引至多层印制电路板金属上下两个表面。
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