CN105247969A - 用于生产印制电路板的半成品及其制造方法 - Google Patents

Abstract

在用于生产印制电路板的半成品(1)中，该半成品(1)包含多个以半固化物料制成的绝缘层(3)和以导电物料制成的导电层(2、2ˊ)，并进一步包含至少一个嵌入到至少一个绝缘层(3)中的电子元件(4)，该至少一个电子元件(4)通过借助各向异性导电膜(6)而附接至相应的导电层(2)，而该各向异性导电膜(6)以及该半固化物料均处于未处理状态。生产印制电路板的方法包含以下步骤：提供至少一个导电层(2)；在该导电层(2)上施加各向异性导电膜(6)；将至少一个电子元件(4)固定在该各向异性导电膜(6)上；将该电子元件(4)嵌入到至少一个以半固化物料制成的绝缘层(3)中，以取得半成品(1)；层压该半成品(1)，以处理该半固化物料和该各向异性导电膜(6)。

Description

用于生产印制电路板的半成品及其制造方法

技术领域

本发明涉及半成品，其用于生产印制电路板，该半成品包含多个以半固化物料制成的绝缘层和以导电物料制成的导电层，并进一步包含至少一个嵌入到至少一个绝缘层中的电子元件，其中该至少一个电子元件通过借助各向异性导电膜(AnisotropicConductiveFilm)而附接至相应的导电层。

本发明进一步涉及用于生产印制电路板的方法。

背景技术

印制电路板亦被称为印制线路板，为带有如晶体管和类似者的电子元件和将彼等电连接的面板，并因此形成电子产品的重要部分。印制电路板的结构视乎具体的应用而或多或少地复杂。一般而言，印制电路板带有多个交替地设置的导电层和绝缘层，通过经有机树脂浸渍的、具硬化用途的玻璃纤维面板而结合起来，所述面板形成该些绝缘层。这种在生产印制电路板中使用的面板在业内泛称为“半固化片”(预浸渍纤维)，其在有机树脂未固化并因而为粘稠的状态下交付和处理。在该有机树脂固化后就会产生印制电路板的实际的绝缘层。该些绝缘层承托通常以铜箔形成的导电层，该些导电层被适当地结构化以形成线路，以电连接该些电子元件。现代的印制电路板允许电子元件和其相应的接线可高度集成一体。

从传统的在其顶部装有电子元件的印制电路板，到现今，电子元件所达到的微型化程度已可让其容纳在印制电路板的内层之内。多种将电子元件连接至其相应导电层的方法已被提出，其中焊接、引线键合以及近期的通过使用各向异性导电膜(ACF)来接触最为常用。各向异性导电膜为以聚合物制成的膜，以塑料物料制成的小珠或小球散布在其中。该些珠或球以至少一层导电物料覆盖，特别是如镍和金。该各向异性导电膜被用作与电子元件接触，这是通过在相应的导电层上，并特别是在这样的相应导电层的连接器焊盘上，施加各向异性导电膜并将电子元件黏到该膜上。在这状态下，由于该些以导电物料覆盖的球并不在膜内彼此接触，所以该各向异性导电膜并不导电，因而并不提供从该电子元件的焊盘或引脚至下伏的导电层的导电作用。仅在施加压力和热力后，该各向异性导电膜才会被压缩，使得在该电子元件的焊盘或引脚压缩该膜和该些已涂覆的珠或球的区域中，该些珠或球被压缩得彼此接触，从而形成从该电子元件的焊盘或引脚至下伏的相应导电层的导电桥。该各向异性导电膜的设计仅在该膜的被压缩区域中提供导电作用，而未经压缩的区域则仍为电绝缘的，使仅取得从该电子元件的焊盘或引脚至下伏的结构的导电性，而焊盘或引脚之间不会有短路发生。

然而，当使用各向异性导电膜嵌入电子元件时，不切实际的是，各向异性导电膜从初始的未处理状态(其中该各向异性导电膜并非处于其导电状态)至已处理状态(其中通过该膜提供从该电子元件的焊盘或引脚至下伏的相应导电层的导电作用)的处理过程通常须有另外一步骤，其中该电子元件会经受热力和压力，以加热和压缩在该电子元件和该相应导电层之间的各向异性导电膜，而这生产步骤当然既不理想又繁琐，并因此增加由此生产的印制电路板的生产成本。因此，省略使该电子元件和该各向异性导电膜经受热力和压力的这个步骤并同时享有通过借助各向异性导电膜而接触电子元件的好处，这会是理想的，亦因而是本发明的一目的。

发明内容

为了解决这个问题，本发明提供了文首提及的该种半成品，其特征在于该各向异性导电膜以及该半固化物料均处于未处理状态。因此，如本发明所述的半成品为在印制电路板生产中的中间体，其中用于连接该些电子元件的各向异性导电膜以及该半固化物料均非处于已处理状态，使得处理该各向异性导电膜以提供导电作用和处理该半固化物料以向将被生产出来的印制电路板提供机械稳定性，可在一个单一步骤中进行。事实上，半固化物料的处理，即硬化或固化，一般是通过在至少一个层压步骤期间施加热力和压力而进行的。本发明的发明人发现，在该层压步骤中所施加的热力和压力亦可用于处理该各向异性导电膜，使如本发明所述的半成品可被用作生产带有已嵌入元件的印制电路板，该些已嵌入的元件通过各向异性导电膜连接至并与其相应的导电层接触，而无须采用仅用于处理，即压缩、熔融和硬化该各向异性导电膜的专属加热和加压步骤。因此，该些经由本创新的半成品的途径而生产出来的印制电路板因生产成本低并同时具有高品质而脱颖而出。

一般而言，与一般半固化物料层的厚度相比，电子元件和那块用于将该电子元件连接至相应导电层的各向异性导电膜的总厚度相对较高。因此，本创新的半成品优选被设计成使得该至少一个嵌有该电子元件的绝缘层带有用于容纳该至少一个电子元件的间隙。该容纳该电子元件的间隙有助在处理期间，即在本创新的半成品的层压步骤期间，将该元件保持在适当的位置中，并有助在层压期间缓解该元件所受的机械应力。然而，当电子元件非常薄时，不提供用于容纳该电子元件的间隙也可能是可行的。

如上文所述，本创新的半成品容许在一个单一步骤中处理该各向异性导电膜和该半固化物料。处理该各向异性导电膜须压缩该各向异性导电膜，并从而使其至少在被该电子元件的焊盘、凸块或引脚按压的区域中的厚度减少。这样的厚度减少在层压期间，该些半固化物料层被压缩，并因此定型至较小的厚度时得以实现。在这定型现象期间，该电子元件的厚度自然保持不变，使得该电子元件的焊盘、凸块或引脚被按压到该各向异性导电膜中，从而对其进行压缩，并因此使在该各向异性导电膜内的导电珠或导电球汇集在一起。然而，对于本发明的一些实施方案而言，或须进一步增加电子元件对该各向异性导电膜的压力，以确保通过该各向异性导电膜的与该电子元件的接触是可靠的，特别是在本创新的半成品或由其产生的印制电路板带有增量的导电层和绝缘层，使得在层压期间施加的压力可能无法可靠地下达至嵌入到该半成品或由其产生的印制电路板的内层中的该或该些已嵌入的元件。因此，根据本发明的优选实施例，可设想到该各向异性导电膜和该电子元件的总厚度大于该至少一个嵌有该电子元件的绝缘层的厚度。这意味着该电子元件和用于将其连接的各向异性导电膜比周围的该或该些绝缘层厚，使得在层压期间，在该半固化物料的定型现象发生前，该电子元件已经在该各向异性导电膜上施加了压力。下文将举例说明在如本发明所述的半成品的半固化物料层的厚度在层压期间减少前，已可完成该电子元件通过该各向异性导电膜的方式进行的接触。然而，层压可以某方式进行，使得该定型现象和因而该些半固化物料层的厚度减少，会提高该电子元件和该相应导电层之间的连接的可靠度。

根据本发明的优选实施例，该各向异性导电膜(6)包含具流动温度T1的聚合物，该流动温度T1低于半固化物料的有机树脂的流动温度T2。这确保在层压该半成品期间，在半固化物料的树脂流动前，各向异性导电膜的聚合物先开始流动，以致各向异性导电膜的定型以及因而发生的珠或球的接触轻易地在半固化物料开始流动前发生，因而为元件的正确接触提供保障。

用于生产如本发明所述的印制电路板的创新的方法，其特征在于以下步骤：

-提供至少一个导电层

-在该导电层上施加各向异性导电膜

-将至少一个电子元件固定在该各向异性导电膜上

-将该电子元件嵌入到至少一个以半固化物料制成的绝缘层中，以取得半成品

-层压该半成品，以处理该半固化物料和该各向异性导电膜。

因此，如本发明所述的方法是经由在印制电路板生产中的中间体而进行的，其该中间体中用于连接该些电子元件的各向异性导电膜以及该半固化物料均非处于已处理状态，使得处理该各向异性导电膜以提供导电作用和处理该半固化物料以向将被生产出来的印制电路板提供机械稳定性，可在一个单一步骤中进行。事实上，半固化物料的处理，即硬化或固化，一般是通过在至少一个层压步骤期间施加热力和压力而进行的。本发明的发明人发现，在该层压步骤中所施加的热力和压力亦可用于处理该各向异性导电膜，使得如本发明所述的方法可被用作生产带有已嵌入元件的印制电路板，该些已嵌入的元件通过各向异性导电膜而连接至并与其相应的导电层接触，而无须采用仅用于处理，即压缩、熔融和硬化该各向异性导电膜的专属加热和加压步骤。因此，该些通过本创新的方法生产的印制电路板因生产成本低并同时具有高品质而脱颖而出。

一般而言，与一般半固化物料层的厚度相比，电子元件和那块用于将该电子元件连接至相应导电层的各向异性导电膜的总厚度相对较高。因此，本创新的方法优选以某方式进行，使得该至少一个嵌有该电子元件的绝缘层被提供有用于容纳该至少一个电子元件的间隙。该容纳该电子元件的间隙有助在处理期间，即在本创新的半成品的层压步骤期间，将该元件保持在适当的位置中，并有助在层压期间缓解该元件所受的机械应力。然而，当电子元件非常薄时，不提供用于容纳该电子元件的间隙也可能是可行的。

如上文所述，本创新的半成品容许在一个单一步骤中处理该各向异性导电膜和该半固化物料。处理该各向异性导电膜须压缩该各向异性导电膜，并从而使其至少在被该电子元件的焊盘、凸块或引脚按压的区域中的厚度减少。这样的厚度减少在层压期间，该些半固化物料层被压缩，并因此定型至较小的厚度时得以实现。在这定型现象期间，该电子元件的厚度自然保持不变，使得该电子元件的焊盘、凸块或引脚被按压到该各向异性导电膜中，从而对其进行压缩，并因此使在该各向异性导电膜内的导电珠或导电球汇集在一起。然而，对于本发明的一些实施方案而言，或须进一步增加电子元件对该各向异性导电膜的压力，以确保通过该各向异性导电膜的与该电子元件的接触是可靠的，特别是在本创新的方法被用作生产带有数量增加的导电层和绝缘层的印制电路板，使得在层压期间施加的压力可能无法可靠地下达至嵌入到该半成品或由其产生的印制电路板的内层中的该或该些已嵌入的元件。因此，根据本发明的优选实施例，可设想到在层压步骤前，该各向异性导电膜和该电子元件被构成的总厚度大于该至少一个嵌有该电子元件的绝缘层的厚度。这意味着该电子元件和用于将其连接的各向异性导电膜比周围的该或该些绝缘层厚，使得在层压期间，在该半固化物料的定型现象发生前，该电子元件已经在该各向异性导电膜上施加了压力。下文将举例说明在如本发明所述的半成品的半固化物料层的厚度在层压期间减少前，已可完成该电子元件通过该各向异性导电膜的方式进行的接触。然而，层压可以某方式进行，使得该定型现象和因而该些半固化物料层的厚度减少，会提高该电子元件和该相应导电层之间的连接的可靠度。

根据本发明的优选实施例，该各向异性导电膜(6)被选择以具有流动温度T1，该流动温度T1低于半固化物料的有机树脂的流动温度T2。这确保在层压该半成品期间，在半固化物料的树脂流动前，各向异性导电膜的聚合物先开始流动，以致各向异性导电膜的定型以及因而发生的珠或球的接触轻易地在半固化物料开始流动前发生，因而为元件的正确接触提供保障。

附图说明

下文将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中

图1显示了在层压前的本创新的半成品的第一实施例，

图2显示了在层压后的本创新的半成品的第一实施例，

图3显示了在层压前的本创新的半成品的第二实施例，

图4显示了在层压后的本创新的半成品的第二实施例，以及

图5a至图5e显示了用于生产印制电路板的本创新的方法。

具体实施方式

在图1中，本创新的半成品概括地以1做标记，并包含多个导电层2、2'和绝缘层3，该些导电层2、2'以如铜箔的导电物料形成，而该些绝缘层3通常以如FR4的半固化物料形成。该半成品1包含电子元件4，其嵌入在数个绝缘层3中。在本发明的文义中，“嵌入”指该些电子元件4被包含在该半成品1内，而不是在本领域中已知的安装在表面的元件。该些电子元件4带有焊盘、凸块或引脚5，其被松散地连接至各向异性导电膜6。以半固化物料制成的该些导电层3的状态和该各向异性导电膜6的状态为未处理状态。在本发明的文义中，“未处理”指该些导电层3的半固化物料和该各向异性导电的聚合物均非处于已硬化或已固化的状态，而另外，对于各向异性导电膜6，术语“未处理”指该些包含在该各向异性导电膜内的、以导电物料涂覆的珠或球并无彼此接触，并因此并无通过该各向异性导电膜6而提供导电作用。该些电子元件4被容纳在间隙7中，其在包围该些电子元件4的该些绝缘层3中形成。

在图1所示的本创新的半成品中，该各向异性导电膜6和该些导电层3的半固化物料均非处于其最终的运作状态，并将在一个施加热力和压力的单一步骤中被处理，即无论如何均须采用以固化该些导电层的半固化物料的层压处理过程。因此，通过使用根据本发明的半成品，可省去用于处理该各向异性导电膜6的额外加热和加压步骤，而本发明寻求的优点亦得以实现。

图2显示了从层压图1的本创新的半成品所得的印制电路板，且可看出，以半固化物料制成的绝缘层3以及该各向异性导电膜6都被压缩，从而使该些电子元件的焊盘、凸块或引脚5与相应的导电层2接触。

图3显示了本发明的替代实施例，其中该各向异性导电膜6和该电子元件4的总厚度a大于该些包围着或嵌有该些电子元件的绝缘层3的厚度b。因此，当层压这创新的半成品时，在该些导电层3的定型现象发生前，该各向异性导电膜6已经受压，使得无须在各情形下对该些导电层3进行定型才确保该些电子元件4和该导电层2之间的电接触。然而，层压本创新的半成品以生产该印制电路板，致使该些电子元件4至该相应导电层2的连接更为可靠。

为了进行本创新的方法和为了生产本创新的半成品，将如在图5a-图5e中所示的进行。如图5a所示，在绝缘层3上提供该导电层2。在此之后，在该导电层2上以两块的方式施加各向异性导电膜6，从而提供在该导电层2上连接两个电子元件4的可能性。然后，该些电子元件4被固定在该各向异性导电膜6上，从而利用该各向异性导电膜6的特性，即该各向异性导电膜处于未处理状态时会有粘性。在此之后，该些电子元件4被嵌入到多个以半固化物料制成绝缘层3中，其中中央的那些导电层2被切割，以为该些电子元件提供间隙7。最终步骤为层压该半成品以处理该半固化物料和该各向异性导电膜6，其达致如图5e所示的印制电路板。

Claims (8)

1.用于生产印制电路板的半成品(1)，该半成品(1)包含多个以半固化物料制成的绝缘层(3)和以导电物料制成的导电层(2、2')，并进一步包含至少一个嵌入到至少一个绝缘层(3)中的电子元件(4)，其中该至少一个电子元件(4)通过借助各向异性导电膜(6)而附接至相应的导电层(2)，而该各向异性导电膜(6)以及该半固化物料均处于未处理状态。

2.如权利要求1所述的半成品，其特征在于该至少一个嵌有该电子元件(4)的绝缘层(3)带有用于容纳该至少一个电子元件(4)的间隙(7)。

3.如权利要求1或2所述的半成品，其特征在于该各向异性导电膜(6)和该电子元件(4)的总厚度(a)大于该至少一个嵌有该电子元件的绝缘层的厚度(b)。

4.如权利要求1至3之任一所述的半成品，其特征在于该各向异性导电膜(6)包含具流动温度T1的聚合物，该流动温度T1低于半固化物料的有机树脂的流动温度T2。

5.生产印制电路板的方法，其特征在于以下部骤：

-提供至少一个导电层(2)

-在该导电层(2)上施加各向异性导电膜(6)

-将至少一个电子元件(4)固定在该各向异性导电膜(6)上

-将该电子元件(4)嵌入到至少一个以半固化物料制成的绝缘层(3)中，以取得半成品(1)

-层压该半成品(1)，以处理该半固化物料和该各向异性导电膜(6)。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于该至少一个嵌有该电子元件(4)的绝缘层(3)被提供有用于容纳该电子元件(4)的间隙(7)。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于在层压步骤前，该各向异性导电膜(6)和该电子元件(4)被构成的总厚度(a)大于该至少一个嵌有该电子元件(4)的绝缘层(3)的厚度(b)。

8.如权利要求5至7之任一所述的方法，其特征在于该各向异性导电膜(6)被选择以具有流动温度T1，该流动温度T1低于半固化物料的有机树脂的流动温度T2。