CN104684269A - 具有嵌入式电子元件的印刷电路板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有嵌入式电子元件的印刷电路板及制造该电路板的方法。该印刷电路板具有4层导电层及3层芯材层，彼此交错地形成。凭借适当地移除一部分印刷电路板，该电子元件能显露出。本发明的优点在于该露出的电子元件可以是一个电荷耦合装置、互补式金氧半导体或任何模块。当前述电子元件是嵌设于印刷电路板中时，其一部分能够由印刷电路板显露出，以维持正常运作。印刷电路板组装的整体厚度能降低以符合轻薄电子产品设计的趋势。

Description

具有嵌入式电子元件的印刷电路板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种印刷电路板与制造该印刷电路板的方法，特别涉及一种具有嵌入式电子元件的印刷电路板与制造该印刷电路板的方法。

背景技术

制造体积小、结构紧密与厚度薄的电子产品是市场的一个趋势。有许多问题，诸如散热，在设计过程中需要解决。这些问题中的一个是如何将必要的元件整合在一个集成电路或印刷电路板中。一个电子元件能于印刷电路板制造过程中，被嵌入至印刷电路板里，该技术肇始于Ohmega Technologies,Inc.的埋入式电阻技术。虽然只有被动元件可以在该技术开始发展时被使用，但现今业界广泛地应用埋入主动元件于各种修改和发明中。

在所有的集成电路中，有许多种类具有特定的功能而需要与外部环境交互作用。较佳的例子为电荷耦合装置与互补式金氧半导体。指纹辨识器的传感器与鼠标传感器是典型的应用产品，各别使用了电荷耦合装置与互补式金氧半导体。指纹辨识器的传感器需要侦测电容的改变，鼠标传感器需要接受反射光的改变。即便这些集成电路嵌入到一个印刷电路板中，仍需要适当的安置与组装，以便能露出至外部环境。同时，对集成电路而言，一个用来运作的优良印刷电路板设计也同等重要。

回顾现有技术，几个发明聚焦于上面所提及的需求。首先，美国专利第8,083,954号揭示一种方法，用来制造嵌入式元件印刷电路板。该方法包括：提供一载板，具有一电镀金属层于其上；部设一电子元件于该载板的电镀金属层上；凭借一介电膜，层压一金属层至电镀金属层与载板上，该电镀金属层具有部设的电子元件；移除该载板及露出该电镀金属层；及形成图案于至少一层金属层与该电镀金属层，以成为一电路层。‘954号专利聚焦于如何减少印刷电路板的整体厚度。该法不能应用主动元件于嵌入制程中。

其次，美国专利第8,302,299号揭示一种制造内建电子装置的多层印刷电路板方法。该法提供一基板，具有一覆铜层压板与一第一介电层。该第一介电层层压至该覆铜层压板上，且具有用于容纳该电子装置的一腔室。一第二介电层层压至该基板与电子装置，以制造一具有嵌入式电子装置的基电路板。一建成的电路层形成于该基电路板。第一与第二介电层由塑胶材料所制成。显然，该嵌入式电子装置不可能是电荷耦合装置或互补式金氧半导体，因为没有开窗口能让前述装置的一部分露出至外部环境中。

最后，美国专利申请案第20130092420号描绘一种关于制造嵌入式印刷电路板方法的发明。一种嵌入式多层印刷电路板包括第一、第二与第三电路基板与一软性电路基板。该第一电路基板包括一第一基层与一第一导电层。第二电路基板包括一第二基层与一第二电路层。第二电路基板也界定了一接收孔。该第三电路基板包括一第三电路层、一第三基层、一第四电路层与安装在第三电路层的一电子元件。该第三电路层与第四电路层形成在第三基层的相对侧。电子元件收容于该接收孔中。软性电路基板包括一软性基层与一软性电路层。该第一电路层由该软性电路层连接至第四电路层。该发明指出一种简单但低价的方法，用来生产嵌入式印刷电路板。然而，该发明仍不能露出该嵌入式电子元件，也无法提供前述露出嵌入式主动元件保护。

因此，仍需要一种用于制造印刷电路板的方法或装置，让印刷电路板具有一电子元件嵌入式、允许电子元件露出至外界环境、提供必要设计于该电子元件以运作且能缩小印刷电路板组装的整体厚度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种具有嵌入式电子元件的印刷电路板及其制造方法，让印刷电路板具有一电子元件嵌入式、允许电子元件露出至外界环境、提供必要设计于该电子元件以运作且能缩小印刷电路板组装的整体厚度。

本段文字提取和编译本发明的某些特点。其他特点将被揭示于后续段落中。其目的在涵盖附加的申请专利范围的精神和范围中，各式的修改和类似的排列。

依照本发明的一种态样，一种制造一具有嵌入式电子元件的印刷电路板的方法，包含：提供一多层印刷电路板，具有至少一第一导电层、一第一芯材层、一第二导电层、一第二芯材层、一第三导电层、一第三芯材层及一第四导电层，其中该第二芯材层的一嵌入部分是空的，该电子元件位于该嵌入部分，一结合垫形成于该电子元件的一上表面的一部分，每一导电层形成一所需的电路；形成复数个由该结合垫至该第一导电层的穿孔；电性连接每一穿孔的两侧；及移除该第一芯材层的一部分，以露出至少该电子元件的一部分与该第二芯材层的一部分。该电子元件的一露出的上表面的至少一侧高于或齐平于彼此邻近的露出的第二芯材层的一上表面的一侧。

根据本案构想，该电子元件为一集成电路、一模块或一发光二极管。

根据本案构想，该集成电路为一电荷耦合装置或一互补式金氧半导体。

根据本案构想，该模块为一指纹识别器模块。

根据本案构想，该结合垫为一层铜、铝、金或前述金属的合金，具有4μm或更厚的厚度。

根据本案构想，该结合垫至少为200μm×200μm。

根据本案构想，该穿孔为一激光穿孔或一镀穿孔。

根据本案构想，一焊线施加于该激光穿孔中，以电性连接该激光穿孔两侧。

根据本案构想，该移除步骤由一模切制程实现。

根据本案构想，一胶粘剂施加于邻近的导电层与芯材层间，用以积层胶合。

根据本案构想，该结合垫用来电性连接该电子元件与该第一导电层，并在穿孔形成时，保护该电子元件。

依照本发明的另一种态样，一种具有嵌入式电子元件的印刷电路板，包含：一第一导电层；一第一芯材层，一部分被移除以露出该电子元件的至少一部分与一第二芯材层的一部分；该第二导电层；一第二芯材层，具有一区域，该区域是空的，以便定位该电子元件于其间；一第三导电层；一第三芯材层；及一第四导电层。一结合垫形成于该电子元件的一上表面的一部分，复数个穿孔形成于该结合垫与第一导电层间，电性连接每一穿孔的两侧，每一导电层形成一所需的电路，且该电子元件的一露出的上表面的至少一侧高于或齐平于彼此邻近的露出的第二芯材层的一上表面的一侧。

根据本案构想，该电子元件为一集成电路、一模块或一发光二极管。

根据本案构想，该集成电路为一电荷耦合装置或一互补式金氧半导体。

根据本案构想，该模块为一指纹识别器模块。

根据本案构想，该结合垫为一层铜、铝、金或前述金属的合金，具有4μm或更厚的厚度。

根据本案构想，该结合垫至少为200μm×200μm。

根据本案构想，该穿孔为一激光穿孔或一镀通孔。

根据本案构想，一焊线施加于该激光穿孔，以电性连接该激光穿孔两侧。

根据本案构想，一胶粘剂施加于邻近的导电层与芯材层间，用以积层胶合。

根据本案构想，该结合垫用来电性连接该电子元件与该第一导电层，并在穿孔形成时，保护该电子元件。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：本发明的优点在于该露出的电子元件可以是一个电荷耦合装置、互补式金氧半导体或任何模块。当前述电子元件是嵌设于印刷电路板中时，其一部分能够由印刷电路板显露出，以维持正常运作。印刷电路板组装的整体厚度能降低以符合轻薄电子产品设计的趋势。

附图说明

图1说明依照本发明的第一实施例中，一多层印刷电路板的剖面图；

图2说明第一实施例中，在一移除制程后，多层印刷电路板的另一剖面图；

图3为第一实施例中，多层印刷电路板的说明上视图；

图4为依照本发明的制造具有嵌入式电子元件印刷电路板方法的流程图；

图5说明依照本发明的第二实施例中，一多层印刷电路板的剖面图；

图6说明依照本发明的第三实施例中，一多层印刷电路板的剖面图。

具体实施方式

本发明现在将凭借以下的实施例，更具体地描述。

请参阅图1至图4。本发明的一第一实施例揭示于此。图1说明依照本发明的第一实施例中，一多层印刷电路板的剖面图。图2说明第一实施例中，在一移除制程后，多层印刷电路板的另一剖面图。图3为第一实施例中，多层印刷电路板的说明上视图。图4为依照本发明的制造具有嵌入式电子元件印刷电路板方法的流程图。

依照本发明，制造具有嵌入式电子元件印刷电路板的方法开始于提供一多层印刷电路板100（S01）。该多层印刷电路板100为一4层印刷电路板且具有至少4层导电层与3层芯材层。在本实施例中，有一第一导电层101、一第一芯材层111、一第二导电层102、一第二芯材层112、一第三导电层103、一第三芯材层113与一第四导电层104。为了让本实施例有较佳的描述，且易于理解图式，第一导电层101使用2个块状结构表示实际铜材料电路布局的剖面。第二导电层102、第三导电层103与第四导电层104也是。每一个导电层形成一所需的电路。需注意的是图1与图2的描绘并未符合比例，在垂直方向上的尺寸被放大，以便明显地显示其结构。

第二芯材层112的一嵌入部分1121是空的，一电子元件位于其间。在此实施例中，电子元件为一指纹辨识器模块121。指纹辨识器模块121具有一结合垫1211于指纹辨识器模块121的上表面。较佳地，是沿着该表面的边缘。仅显示该结合垫1211是因为该剖面具有唯一的一个结合垫1211。然结合垫的数量并不限于一个，依照设计需要，可以包含多个结合垫。指纹辨识器模块121底部具有一p型基板122。凭借一导电胶粘剂1221，该p型基板122结合至第三导电层103并电连接至第三导电层103。

依照本发明，该电子元件可以是其他装置。举例来说，常使用者为一集成电路、其它模块或一发光二极管。最多应用的元件为电荷耦合装置与互补式金氧半导体，这是因为前述元件的一部分需要露出至外部环境中，以执行正常功能。例如，指纹辨识器模块121为一种电荷耦合装置。当手指与传感器表面接触（未绘示）时，它需要确定一个特定指纹通过并检测电容的变化。因此，该传感器必须露出于该多层印刷电路板100而不是被多层印刷电路板100的某些部分挡住。

结合垫1211为镀覆的一层铜。实作上，该镀覆材料不限于铜，它能为铝、金或这些材料的合金。结合垫1211具有4μm或更厚的厚度。尺寸方面，结合垫1211约为200μm×200μm。依照本发明，200μm×200μm是最小能被嵌入多层印刷电路板100的面积。

其次，依照本发明，形成数个穿孔用以电性连接（S02）。此即，穿孔形成于结合垫1211至第一导电层101间。一第一镀通孔131于图1与图2用来说明。当该多层印刷电路板100形成且指纹辨识器模块121嵌入时，许多其它的穿孔早已形成。例如一第二镀通孔132与一盲孔133已形成。然而，这些穿孔仅被制造来用于电连接2个导电层。由步骤S02所制造的第一镀通孔131仅用于电连接一导电层（或电路）与指纹辨识器模块121，用来提供电力至指纹辨识器模块121及资料传输。当然，第一镀通孔131不限于连接上方的第一导电层101。结合垫1211用来电性连接该指纹辨识器模块121至该第一导电层101，并当于第一镀通孔131形成中，提供指纹辨识器模块121保护。

接着，电性连接每一穿孔的两侧（S03）。这使得指纹辨识器模块121获得电力、连接至其它导电层的电路及传输资料。

最后，移除第一芯材层111的一部分以露出至少指纹辨识器模块121的一部分与第二芯材层112一部分（S04）。比较图1与图2，第一芯材层111介于二虚线间的一部分被移除。在本实施例中，第一导电层101并未设计延伸至第一芯材层111被移除的上表面部分，原因是不想废弃材料。因此，本发明不强调此处。值得注意的是并不需要露出所有指纹辨识器模块121的上表面。仅露出“读取部”并隐藏其它部分于第一芯材层111保护下（如图1与图2所示）即可运作。露出至外部环境的区域的大小也随着印刷电路板设计而变动。请参阅图3，该图为多层印刷电路板100的一上视图，很简单地辨认出指纹辨识器模块121的一部分与第二芯材层112的一部分是露出的。值得注意的是在图3的电路也仅是用于说明用途。它不一定与图1及图2所示的剖面图有相同的设计。

本发明的一重点为至少指纹辨识器模块121露出的上表面的一侧要高于或齐平于彼此邻近的第二芯材层112的露出的上表面的一侧。请再参阅图2。实双箭头线代表指纹辨识器模块121露出的上表面到第三芯材层113的高度。虚双箭头线代表第二芯材层112露出的上表面到第三芯材层113的高度，包含一胶粘剂层141。其间的差异显示了指纹辨识器模块121露出的上表面的一侧高于邻近露出的第二芯材层112的上表面。

对于指纹辨识器模块121而言，它具有一个优点，即当一使用者的手指接触“读取部”的上部时，露出的第二芯材层112不会造成死角，挡住部分指纹不被读取。

同时，前述移除步骤由一模切制程来实现。这意味着第一芯材层111的移除部分下方没有施加胶粘剂。第一芯材层111的移除部分，能在模切制程后，利用胶沾结而移除。依照本发明的精神，胶粘剂层141施加于邻近的导电层与芯材层间，用以积层胶合，但并非所有的导电层与芯材层间都需要，仅用于有层压制程需求的部分。

依照上述的安置，嵌入式指纹辨识器模块121印刷电路板组装的厚度，比指纹辨识器模块121直接安装的印刷电路板组装来的薄。是故，依照本发明的设计满足使电子产品体积小、结构紧凑及厚度降低的趋势。

请参阅图5，图5说明依照本发明的一第二实施例中，一多层印刷电路板的剖面图。

一多层印刷电路板200为一4层印刷电路板且具有一第一导电层201、一第一芯材层211、一第二导电层202、一第二芯材层212、一第三导电层203、一第三芯材层213、一第四导电层204、一第二镀通孔232、一盲孔233、一导电胶粘剂2221与一胶粘剂层241。上述元件的功用及相对位置，各自对应于第一实施例中的第一导电层101、一第一芯材层111、一第二导电层102、一第二芯材层112、一第三导电层103、一第三芯材层113、一第四导电层104、一第二镀通孔132、一盲孔133、一导电胶粘剂1221与胶粘剂层141，此处不再赘述。

第一实施例与第二实施例间的差异在于第二实施例中，下方具有一p型基板222的一发光二极管221被用为嵌入式电子元件，且必须露出至外部。发光二极管221具有一结合垫2211于发光二极管221的上表面。结合垫的数量不限于一个，基于设计的需求，可以是多数个。发光二极管221具有一p型基板222于基部，由一导电胶粘剂2221，该p型基板222固定于第三导电层且电连接至第三导电层。

如同众人都知的，发光二极管221朝向一特定方向发光，例如，在实施例中，该方向向上。请参阅图5。实双箭头线代表发光二极管221露出的上表面到第三芯材层213的高度。虚双箭头线代表第二芯材层212露出的上表面到第三芯材层213的高度，包含一胶粘剂层241。二线同等长，意味着发光二极管221露出的上表面与第二芯材层212露出的上表面未于同一平面（齐平）。发光二极管221的光线能发射至外界不被阻挡，且该发光二极管221能在第二芯材层212包围下获致保护。

另一个在二实施例间的差异是第二实施例的一穿孔231为一激光穿孔。不像第一实施例中的第一镀通孔131，穿孔231内部没有镀覆导电材料。因此，一焊线2311施加激光穿孔231中以电性连接激光穿孔231两侧。

请参阅图6，图6说明依照本发明的一第三实施例中，一多层印刷电路板的剖面图。

一多层印刷电路板300为一4层印刷电路板且具有一第一导电层301、一第一芯材层311、一第二导电层302、一第二芯材层312、一第三导电层303、一第三芯材层313、一第四导电层304、一导电胶粘剂3221、一第一镀通孔331、一第二镀通孔332、一盲孔333与一胶粘剂层341。上述元件的功用及相对位置，各自对应于第一实施例中的第一导电层101，第一芯材层111、第二导电层102、第二芯材层112、第三导电层103、第三芯材层113、第四导电层104、导电胶粘剂1221、第一镀通孔131、第二镀通孔132、盲孔133与粘剂层141，此处不再赘述。

第一实施例与第三实施例间的差异点在于第三实施例具有一p型基板322于下方的一模块321，该模块321有不平整的上表面，被用为该嵌入式电子元件且必须露出至外部。依照本发明的精神，只要印刷电路板组装需要尽可能的薄型化，任何形式的模块可以被使用。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种制造一具有嵌入式电子元件的印刷电路板的方法，其特征在于，包含：

提供一多层印刷电路板，具有至少一第一导电层、一第一芯材层、一第二导电层、一第二芯材层、一第三导电层、一第三芯材层及一第四导电层，其中该第二芯材层的一嵌入部分是空的，该电子元件位于该嵌入部分，一结合垫形成于该电子元件的一上表面的一部分，每一导电层形成一所需的电路；

形成复数个由该结合垫至该第一导电层的穿孔；

电性连接每一穿孔的两侧；及

移除该第一芯材层的一部分，以露出至少该电子元件的一部分与该第二芯材层的一部分，

其中该电子元件的一露出的上表面的至少一侧高于或齐平于彼此邻近的露出的第二芯材层的一上表面的一侧。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该电子元件为一集成电路、一模块或一发光二极管。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：该集成电路为一电荷耦合装置或一互补式金氧半导体。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：该模块为一指纹识别器模块。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该结合垫为一层铜、铝、金或前述金属的合金，具有4μm或更厚的厚度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该结合垫至少为200μm×200μm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该穿孔为一激光穿孔或一镀穿孔。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：一焊线施加于该激光穿孔中，以电性连接该激光穿孔两侧。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该移除步骤由一模切制程实现。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：一胶粘剂施加于邻近的导电层与芯材层间，用以积层胶合。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该结合垫用来电性连接该电子元件与该第一导电层，并在穿孔形成时，保护该电子元件。

12.一种具有嵌入式电子元件的印刷电路板，其特征在于，包含：

一第一导电层；

一第一芯材层，一部分被移除以露出该电子元件的至少一部分与一第二芯材层的一部分；

该第二导电层；

一第二芯材层，具有一区域，该区域是空的，以便定位该电子元件于其间；

一第三导电层；

一第三芯材层；及

一第四导电层，

其中一结合垫形成于该电子元件的一上表面的一部分，复数个穿孔形成于该结合垫与第一导电层间，电性连接每一穿孔的两侧，每一导电层形成一所需的电路，且该电子元件的一露出的上表面的至少一侧高于或齐平于彼此邻近的露出的第二芯材层的一上表面的一侧。

13.根据权利要求12所述的具有嵌入式电子元件的印刷电路板，其特征在于：该电子元件为一集成电路、一模块或一发光二极管。

14.根据权利要求13所述的具有嵌入式电子元件的印刷电路板，其特征在于：该集成电路为一电荷耦合装置或一互补式金氧半导体。

15.根据权利要求13所述的具有嵌入式电子元件的印刷电路板，其特征在于：该模块为一指纹识别器模块。

16.根据权利要求12所述的具有嵌入式电子元件的印刷电路板，其特征在于：该结合垫为一层铜、铝、金或前述金属的合金，具有4μm或更厚的厚度。

17.根据权利要求12所述的具有嵌入式电子元件的印刷电路板，其特征在于：该结合垫至少为200μm×200μm。

18.根据权利要求12所述的具有嵌入式电子元件的印刷电路板，其特征在于：该穿孔为一激光穿孔或一镀通孔。

19.根据权利要求18所述的具有嵌入式电子元件的印刷电路板，其特征在于：一焊线施加于该激光穿孔，以电性连接该激光穿孔两侧。

20.根据权利要求12所述的具有嵌入式电子元件的印刷电路板，其特征在于：一胶粘剂施加于邻近的导电层与芯材层间，用以积层胶合。

21.根据权利要求12所述的具有嵌入式电子元件的印刷电路板，其特征在于：该结合垫用来电性连接该电子元件与该第一导电层，并在穿孔形成时，保护该电子元件。