CN1489429A - 制造电路板和通信设备的方法 - Google Patents
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Abstract
通过在短过程中形成电路图案和能够稳定地执行图案转移而制造电路板的一种方法。所述制造方法包括把有电路图案形成在其中并且由导体或绝缘体形成的保护层重叠在载体上的一个步骤，用导电材料填充电路图案的一个步骤，从载体除去保护层的一个步骤，以及把填充在电路图案中的导电材料转移到电绝缘层中的步骤。
Description
(1)技术领域
本发明涉及一般具有平坦表面和有半导体器件嵌入其中的电路板，以及制造这种电路板的方法。
(2)背景技术
随着性能更高和尺寸更小的电子设备的发展，对于改进电路元件的封装密度和功能的要求已经日益增长。还有，相对于结合电路元件的模块，也已经有改进封装密度和功能的能力的要求。当前的趋势是形成多层结构的电路板，以便安装封装密度提高的电路元件。尤其，使用内部通孔的多层电路板已经作为增加电路的封装密度而投入使用。此外，正在进行元件结合型电路板的开发，就在最短距离中的大规模集成电路(LSI)或元件部分之间的安装区域和连接导线图案而论，所述电路板能够节省空间。
下面将参考图15到23来描述传统的元件结合型电路板的制造过程(见日本专利申请公开2002-204049，在此引述供参考)。图15是一种状态的截面图，其中，在由铜构成的载体1的一个表面的整个区域上形成脱模层10，并通过电镀使电路图案形成材料2形成在脱模层10上。使用铬、钛或等等作为脱模层10的材料。使用例如铜、锡、锌、镍或金等作为电路图案形成材料2。如在图16中所示，在电路图案形成材料2上提供保护层3，并使用光刻技术形成所要求的电路图案。如在图17中所示，通过蚀刻使电路图案形成材料2形成电路图案12。此后，如在图18中所示，除去形成在电路图案12上的保护层3的层。
然后，如在图19中所示，把导电黏合剂施加到由导电材料构成、并形成在暴露的半导体元件8上的突出电极6上。此后，把暴露的半导体元件8安装在电路图案12上，并通过加热使导电黏合剂固化。此后，如在图20中所示，把绝缘树脂9注入暴露的半导体元件8和载体1之间的空隙中，合加强突出电极6和电路图案12之间的连接。
然后，如在图21中所示，提供电绝缘层4，以及在电绝缘层4上形成通孔15，并用通孔膏填充以形成通孔5。此后，如在图22中所示，把有电路图案12形成在其上的载体1以及有通孔5形成在其中的电绝缘层4一个重叠在另一个上面，并按预定的位置对准，接着加热和加压。从而使暴露的半导体元件8和电路图案12嵌入在电绝缘层4中。
最后，如在图23中所示，在安置电绝缘层4以形成电路板40之后，使载体1分离，在所述电路板40中，暴露的半导体元件8和电路图案12嵌入在电绝缘层4中，并且所形成的电路板的表面一般是均匀的。
然而，通过蚀刻而在载体1上形成电路图案12的上述传统方法必须包括首先在载体1上形成电路图案形成材料2的层的步骤。从而，增加了过程步骤的数目，导致生产量的降低。此外，由于蚀刻变化，甚至引起载体1的损坏，大大地降低把电路图案转移到电绝缘层4上的实施，导致执行具有稳定性的转移的失败。
即，即使把蚀刻溶液的浓度配制得均匀，但是也可能由于电路图案12的密度不均匀而使作用在电路图案12上的蚀刻溶液不必要地强。在这种情况中，不但除去要蚀刻的电路图案形成材料2，而且还导致腐蚀，所述腐蚀是由于载体1和电路图案形成材料2之间形成的脱模层10的蚀刻溶液引起的。此外，甚至在脱模层10下面的部分载体1会被腐蚀。
如果部分载体1被腐蚀，则在图22中示出的步骤中，电绝缘层4进入载体1中被腐蚀的区域。在这种情况中，电绝缘层4进入被腐蚀载体1的表面的凹凸不平处而与载体1物理地结合。这意味着使载体1和电绝缘层4分开需要较大的力，在图23中示出的步骤中，把不必需的力施加到电路图案12，使部分电路图案12与载体1一起分离。
(3)发明内容
由于传统技术的上述问题，本发明的目的是提供制造电路板的一种方法，或使用通过制造方法制造的电路板的通信设备，所述电路板能够在短过程中实现电路图案的形成以及稳定地执行转移。
本发明第一个方面提供了一种制造电路板的方法，包括：
把图案层重叠在支撑部件上的步骤，在所述图案层中，形成对应于所要求的电路图案的电路图案凹坑，并且是由导体或绝缘体形成的；
用导电材料填充所述电路图案凹坑的步骤；
用导电材料填充之后，从所述支撑部件除去所述图案层的步骤；以及
把通过用导电材料填充电路图案凹坑形成的电路图案转移到一种绝缘材料上的步骤。
本发明的第二个方面是一种按照本发明第一个方面的方法，它还包含在把所述图案层重叠在所述支撑部件上之前在所述支撑部件上形成脱模层的步骤，其中，把所述图案层重叠在所述支撑部件上的所述步骤包括把所述图案层重叠在所述脱模层上，从而所述图案层不与所述脱模层组合在一起。
本发明的第三个是一种按照本发明第一个方面的方法，其中，用与通过电镀的导体不同的导电材料填充所述电路图案凹坑。
本发明的第四个方面是一种按照本发明第一个方面的方法，其中，通过施加或印刷用导电材料填充电路图案凹坑。
本发明的第五个方面是按照本发明第四个方面的方法，其中，所述导电材料是导电膏。
本发明的第六个方面是按照本发明第三个方面的方法，其中，用光刻胶形成所述图案层。
本发明的第七个方面是按照本发明第一个方面的方法，进一步包括在绝缘材料的预定部分中形成通孔以及用导电膏填充通孔的步骤，其中，转移所述电路图案的所述步骤包括把所述电路图案转移到所述绝缘材料的两个表面上，并且其中，所述预定部分是用于连接转移到所述绝缘材料的两个表面上的至少一部分电路图案的一部分。
本发明第八个方面是一种通信设备，它包括：
具有高频电路的发射机或接收机，所述高频电路包括安装在所述电路板上的电路元件；以及
天线；
其中，所述电路板是通过根据权利要求1所述的方法来制造的。
(4)附图说明
图1是示出制造本发明的实施例1的电路板的方法中的步骤的图；
图2是示出制造本发明的实施例1的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图3是示出制造本发明的实施例1的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图4是示出制造本发明的实施例1的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图5是示出制造本发明的实施例1的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图6是示出制造本发明的实施例1的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图7是示出制造本发明的实施例2的电路板的方法中的一个步骤的图；
图8是示出制造本发明的实施例2的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图9是示出制造本发明的实施例2的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图10是示出制造本发明的实施例2的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图11是示出制造本发明的实施例2的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图12是示出制造本发明的实施例2的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图13是示出制造本发明的实施例2的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图14是示出制造本发明的实施例2的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图15是示出制造传统技术的电路板的方法中的一个步骤的图；
图16是示出制造传统技术的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图17是示出制造传统技术的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图18是示出制造传统技术的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图19是示出制造传统技术的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图20是示出制造传统技术的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图21是示出制造传统技术的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图22是示出制造传统技术的电路板的方法中的另一个步骤的图；
图23是示出制造传统技术的电路板的方法中的另一个步骤的图；以及
图24是示出具有本发明的制造方法制造的电路板的通信设备的图。
符号说明
1、101 载体
2、102 电路图案形成材料和电路图案
3、103 保护层
4、104 电绝缘层
5、105 通孔
6、106 突出电极
7、107 导电黏合剂
8、108 暴露半导体元件
9、109 绝缘树脂
10、110 脱模层
(5)具体实施方式
将参考附图描述本发明的实施例。可以实施本发明而不限于下面描述的实施例。
(实施例1)
图1-6是根据本发明的实施例1的电路板制造方法的过程步骤中的电路板20的截面图。通过图1-6中示出的过程制造的电路板20具有根据本发明的绝缘材料的电绝缘层104、电路图案102和通孔105。
在根据本发明的电路板20的制造方法而示出的实施例1中，如在图1中所示，首先在载体101上形成由绝缘材料形成的保护层103，所述载体101是根据本发明的支撑部件的一个例子。使用光刻技术使保护层103具有对应于预定电路图案而形成的电路图案凹坑。即，形成保护层103作为根据本发明的的图案层的一个例子，以致形成电路图案如同沿曝光和显影部分的凹坑。
在形成保护层103之前，通过电镀等在载体101和保护层103之间提供脱模层110，所述脱模层110使电路图案102稳定地转移到电绝缘层104上。使用铬、钛等作为脱模层110的材料。最好，在脱模层110上形成保护层103，以致不与脱模层110结合。
然后，如在图2中所示，通过电镀用电路图案形成材料填充在载体1上提供的保护层103中形成的电路图案凹坑112以形成电路图案102。
例如，可以使用锡、锌、镍或金以及铜作为电路图案形成材料。在通过电镀形成预定的电路图案102之后，通过众知的技术除去保护层103，如在图3中所示。除去了保护层，就完成了通过电镀在载体101上形成的所要求的电路图案102。
然后，如在图4中所示，提供电绝缘层104以及在电绝缘层104的预定位置上形成通孔115。例如，可以使用绝缘树脂层、填料和绝缘树脂的混合物等作为电绝缘层104。可以使用热固性树脂、热塑性树脂或光固化的树脂作为绝缘树脂。可以使用具有高抗热性的环氧树脂、酚醛树脂或氰化树脂，以改进电绝缘层104的抗热性。
还有，树脂包含氟化物树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、聚苯氧(polyphenylene oxide，PPO)树脂、聚苯醚(polyphenylene ether，PPE)树脂、具有低电解质损耗正切δ的液晶聚合物或通过修改这些树脂中的某一些而得到的树脂之类的一种树脂，以提高电绝缘层104的高频特征。
在使用填充物和绝缘树脂的混合物作为电绝缘层104的情况中，可以通过正确地选择填充物和绝缘树脂而容易地控制电绝缘层104的热传导性和介电常数。
例如，可以使用矾土、氮化硼或氮化铝作为填充物来提高电绝缘层104的热传导性，从而使制造的电路板具有比传统玻璃环氧电路板较高的热传导性。还有，在这种情况中，可以有效地散去结合在电绝缘层104中的电子元件或暴露的半导体元件108(在实施例2的说明中描述)中产生的热。
在形成如上所述的通孔115之后，用通孔膏填充通孔115以形成通孔105。例如，可以使用激光加工、钻孔、冲孔作为形成通孔115的方法。特别较佳的是激光加工，因为通过激光加工可以形成细小间距的通孔115而无需修边。
使用导电粉和树脂的混合物，例如，诸如金、银、铜、镍之类的金属粉或碳粉和热固性树脂或光固性树脂的混合物，作为通孔膏材料。用这种通孔膏材料填充通孔115以形成通孔105。
然后，如在图5中所示，把有通孔105形成在其中的电绝缘层104和有所要求的电路图案102形成在其上的载体101按预定的位置一个重叠在另一个上，接着加热和加压。从而把电路图案102嵌入电绝缘层104中。此时，为了有利于嵌入，可以使电绝缘层104保持在半一固化状态。
图5示出一种状态，其中，有电路图案102a形成在其上的下面的载体101a和有电路图案102b形成在其上的上面的载体101b相互重叠，这些载体是通过重复图1到3中示出的步骤而制造的，使载体101a和载体101b分别位于电绝缘层104的上面和下面。通过通孔105连接预定的电路图案102a和102b。
最后，如在图6中所示，在固化电绝缘层104之后，使载体101a和101b分开。因此，可以把填充在电路图案凹坑112中的电路图案形成材料(例如，电路图案102a和102b)转移到电绝缘层104上，制造了电路板20，在所述电路板20中嵌入电路图案102a和102b、并且所形成的电路板表面一般是均匀的。
(实施例2)
将参考图7到14描述结合电子元件或暴露的半导体元件108的电路板30的制造方法的一个例子，作为本发明的实施例2。图7到14是在根据结合根据本发明的暴露的半导体元件108的电路板30的制造方法的过程步骤中的电路板30的截面图。除非另行指出，在实施例2中使用的材料与在实施例1中使用的材料相同。用相同的参考号来表示与实施例1中的元件相同的元件，而且不再对它们进行重复的描述。
在图7、8、和9中所示的制造步骤作为根据本发明的实施例2中的电路板制造方法的步骤，这些步骤与实施例1中的步骤是相同的，不再重复对它们的描述。在图9示出的制造步骤之后，如在图10中所示，把导电黏合剂107施加到由导电材料构成的突出电极106，并形成暴露的半导体元件108的电极焊盘，此后，把暴露的半导体元件108放置在电路图案102上的预定位置上。在这种状态中，通过加热使导电黏合剂107固化。
此后，如在图11中所示，把绝缘树脂109注入暴露的半导体元件108和载体101之间的间隙中，并使之加强突出电极106和电路图案102之间的连接。可以使用热固化性树脂、光固化性树脂作为绝缘树脂109。
然后，在图12示出的步骤中，即，与图4中示出的步骤相同的步骤，形成电绝缘层104，在所述电绝缘层104中形成通孔115。然后，如在图13中所示，有电路图案102a形成在其上的载体101a、有电路图案102b形成在其上的载体101b和电绝缘层104按预定的位置相互重叠，接着进行加热和加压。从而暴露的半导体元件108和电路图案102嵌入电绝缘层104中。此时，为了有利于嵌入，可以使电绝缘层104保持在半一固化状态。图13示出一种状态，在这种状态中，在下面的载体101a上形成电路图案102a，在上面的载体101b上形成电路图案102b，并通过通孔105使电路图案102a和电路图案102b相互连接。
最后，如在图14中所示，在固化电绝缘层104之后，把载体101a和101b隔开。因此，可以制造电路板30，在所述电路板30中，暴露的半导体元件108和电路图案102a和102b是嵌入电绝缘层104的，并且所形成的电路板的表面一般是均匀的。由于使暴露的半导体元件108嵌入电绝缘层104中，所以可以减小电路板30的整个尺寸。即，通过本实施例的制造方法制造的电路板30的总尺寸要比通过实施例1的制造方法制造的电路板20以及形成在电路板20上的相应半导体元件的组合的总尺寸小。
根据实施例2的上述说明，通过使用导电黏合剂107使暴露的半导体元件108安置在电路图案102上。另一方面，可以使用采用各向异性导电薄膜(ACF)或不导电薄膜(NCF)的加热和加压方法。为了将赤裸的半导体元件108安装到电路图案102上，可以使用面朝上连接导线等类似的方法。
按照上述实施例2，可以采用封装型半导体器件，而不是赤裸的半导体元件108，这时，电路板20的整体尺寸增大，但无论如何仍能与上面所描述的那样得到相同的效果。
根据实施例2的上述说明，把半导体元件安装在电路板30中的电路图案102上。然而，可以安装，例如，电阻器、电容器或石英晶体振荡器等高频电路的元件来代替半导体元件。
根据上述说明，通过电镀用电路图案形成材料来填充形成在保护层103上的电路图案凹坑112而形成电路图案102。另一方面，可以用导电膏填充电路图案凹坑112而形成电路图案102。还有，可以通过丝网印刷来形成电路图案102。
根据上述说明(形成根据本发明的图案层的一个例子)，在载体101上形成保护层103。然而，可以用不同于保护层103的绝缘材料来形成本发明的图案层。在这种情况中，不同于使用光刻胶方法，而通过上述方法用电路图案形成材料填充的一种方法，来形成电路图案凹坑112。在用电路图案形成材料填充凹坑之后，可以通过合适的方法从载体101除去绝缘层，以形成电路图案102。还有，在这种情况中，可以得到如上面所描述的效果相同的效果。
尽管所描述的使用绝缘材料代替保护层103作为本发明的图案层时，但也可以通过印刷等形成金属屏蔽之类的导电材料来代替保护层103。在这种情况中，在金属屏蔽等中形成对应于如上所述的电路图案的电路图案凹坑112，并且通过丝网印刷等填充或施加诸如导电膏之类的导电材料，或电路图案形成材料等。最好，所填充的导电材料与金属屏蔽等的导电材料是不同的。在填充电路图案形成材料之后，通过合适的方法除去金属屏蔽等，以形成电路图案102。可以只把金属屏蔽放置在载体101上来代替印刷在载体101上。在这种情况中，制造过程包括人工地分离屏蔽的一种方法，作为除去金属屏蔽的方法。还有，在这种情况中，可以得到与上述的效果相同的效果。
尽管上文中描述了在电绝缘层104的相对的各面上形成有电路图案的电路板的制造方法，但本发明的电路板制造方法还可以是这样一种方法，即，形成这样一种电路板，在该电路板上，只在电绝缘层104的一个面上形成电路图案。在这种情况中，通过使载体101a和101b中之一上不形成电路图案102而执行如上所述的相同的制造过程。
尽管上文中已经描述的本发明的支撑部件为铜载体，但也可以用任何一种材料来制造支撑部件，如，不同于铜的一种金属，或不同于金属的一种材料，只要它能够支撑电路图案102，并能把它转移到电绝缘层104。
根据上述说明，在载体101和保护层103等之间形成脱模层110。然而，脱模层110不是必需的，例如，在图6所示的步骤中，如果可以把电路图案102a和102b稳定地转移到到电绝缘层104，以及如果可以稳定地从电绝缘层104分离载体101a和101b。还有，在这种情况中，可以得到与上述效果相同的效果。
在本发明的范围内还包括配备具有高频电路的发射机52或接收机53以及天线51的一种通信设备50，所述高频电路使用安装在按上述方法制造的电路板上的电路元件。图24示出这种通信设备的配置的一个例子。
可以提供根据本发明的、能够实现在短过程中形成电路图案和稳定地执行图案转移的一种制造电路板的方法，或一种通信设备，所述通信设备使用通过所述制造方法制造的电路板。
Claims (8)
1.一种制造电路板的方法，其特征在于，所述方法包括：
把图案层重叠在支撑部件上的步骤，在所述图案层中，形成对应于所要求的电路图案的电路图案凹坑，并且是由导体或绝缘体形成的；
用导电材料填充所述电路图案凹坑的步骤；
用导电材料填充之后，从所述支撑部件除去所述图案层的步骤；以及
把通过用导电材料填充电路图案凹坑形成的电路图案转移到一种绝缘材料上的步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在把所述图案层重叠在所述支撑部件上之前在所述支撑部件上形成脱模层的步骤，其中，把所述图案层重叠在所述支撑部件上的所述步骤包括把所述图案层重叠在所述脱模层上，从而所述图案层不与所述脱模层组合在一起。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用与通过电镀的导体不同的导电材料填充所述电路图案凹坑。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过施加或印刷用导电材料填充电路图案凹坑。
5.如权利要4求所述的方法，其特征在于，所述导电材料是导电膏。
6.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，用光刻胶形成所述图案层。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在绝缘材料的预定部分中形成通孔以及用导电膏填充通孔的步骤，其中，转移所述电路图案的所述步骤包括把所述电路图案转移到所述绝缘材料的两个表面上，并且其中，所述预定部分是用于连接转移到所述绝缘材料的两个表面上的至少一部分电路图案的一部分。
8.一种通信设备，其特征在于，它包括：
具有高频电路的发射机或接收机，所述高频电路包括安装在所述电路板上的电路元件；以及
天线；
其中，所述电路板是通过根据权利要求1所述的方法来制造的。
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