TWI586232B - 印刷電路板及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係主張關於2012年03月07日申請之韓國專利案號10-2012-0023253之優先權。藉以引用的方式併入本文用作參考。
本發明係關於一種印刷電路板及其製造方法。
印刷電路板(PCB)係藉由以一導電材料(如:銅)來印刷電路線圖案在電性絕緣基板上而形成,表示電子零件將被組裝前的板體。亦即,一電路板,其可使各種電子元件緊密地設置在一平板上,而每一元件之安裝位置已被固定,且該電路板藉由印刷用以連接該些元件在該平板之一表面上的電路圖案來形成。
近年來,發展出一種嵌入式印刷電路板(embedded PCB),其中元件被嵌入和安裝在該印刷電路板中。
圖1係繪示一習知嵌入式印刷電路板。
參考圖1,一習知嵌入式印刷電路板10的配置為一電子元件5嵌入在複數個絕緣層1之間,且形成一嵌入式電路圖案2,而該嵌入式電路圖案2與該些絕緣層1之間用以連接不同層電路的貫孔傳通。
上述嵌入式電子元件5的配置為:一焊錫或一緩衝區6形成在電子元件5之下方。在該焊錫或該緩衝區6之下方,包括將要與一外部電路圖案9連接的一墊片7,並且形成用來連接墊片7和外部電路圖案9的一介層窗8。
因此,當電子元件5安裝在內部的情況下,電子元件5的厚度需小於絕緣層的厚度。所以,限制了欲安裝之電子元件5的尺寸,並且為安裝電子元件,印刷電路板需形成有較厚的厚度。
本發明提供一種製造嵌入式印刷電路板的方法,該嵌入式印刷電路板無需注意電子元件的尺寸大小。
本發明提供一種印刷電路板,包括:一核心基板,其包括一內部電路圖案形成在一上表面或一下表面;一電子元件,該電子元件穿過該核心基板;一外部絕緣層,其覆蓋該內部電路圖案和該電子元件;以及一外部電路圖案,其形成在該外部絕緣之一上表面上,其中該電子元件之一下表面自該核心基板下表面突出至一下部。
本發明另提供一種製造印刷電路板的方法,該方法包括:形成一核心基板,其包括一內部電路圖案,形成在一上表面或一下表面上,且具有一第一厚度;形成一第一黏著層在該核心基板之一下部;形成一腔體,該腔體穿過該核心基板和該第一黏著層;形成一第二黏著層在該第一黏著層之一下表面;設置一電子元件在暴露在該腔體的該第二黏著層;形成一上絕緣層在該核心基板的一上部;移除該第一和該第二黏著層;以及形成一下絕緣層在該核心基板之一下部。
依據本發明,在嵌入有電子元件的嵌入式印刷電路板中,當裝設電子元件時,因為形成的絕緣層不需注意電子元件之厚度,則可形成具有一所欲厚度的印刷電路板,其無需注意電子元件的厚度。
1‧‧‧絕緣層
2‧‧‧嵌入式電路圖案
3‧‧‧嵌入式電子元件
5‧‧‧電子元件
6‧‧‧緩衝區
7‧‧‧墊片
8‧‧‧介層窗
9‧‧‧外部電路圖案
10‧‧‧嵌入式印刷電路板
100‧‧‧印刷電路板
100A‧‧‧印刷電路板
110‧‧‧第一絕緣層
120‧‧‧導電介層窗
121‧‧‧內部電路圖案
126‧‧‧第一黏著層
127‧‧‧第二黏著層
160‧‧‧第二絕緣層
161‧‧‧金屬層
163‧‧‧貫孔
165‧‧‧第三絕緣層
166‧‧‧第二金屬層
171‧‧‧外部電路圖案
173‧‧‧墊片
175‧‧‧外部電路圖案
176‧‧‧通道
180‧‧‧包覆層
181‧‧‧焊錫球
200‧‧‧電子元件
d1、d2、d3、d4‧‧‧厚度
圖式用作為本發明進一步的解釋,並構成說明書的一部份。圖式與說明書用來說明本發明的實施例,作為解釋本發明的原理。
圖1係根據習知技術繪示一印刷電路板剖面圖。
圖2係根據本發明實施例繪示一印刷電路板剖面圖。
圖3至圖11繪示製造圖2印刷電路板之方法的剖面圖。
圖12係根據本發明另一實施例之一印刷電路板的剖面圖。
圖13至圖18繪示製造圖12印刷電路板之方法的剖面圖。
以下將詳細敘述本發明實施例,並參照附圖。本發明可在下文中,本發明之較佳的實施例將參照附圖詳細說明,以此方式,在該領域之熟知此技藝之人員,很容易地實現本發明。然而,本發明可以以不同的形式來實施,並且不應該被解釋為限於此處所闡述的實施例。相反,提供這些實施例是為了使徹底以及完整的揭露,並且對於本技術領域的技術人員充分地傳達本發明的範圍。這裡使用的術語是用於描述特定實施例,而不是在限制示例性實施例之目的。
應理解的是,在本發明詳細敘述中所使用「包括」一詞的程度,係指定說明之功能、區域、總數、步驟、操作、元件、及/或組成部分,但並不排除其他或額外的功能、區域、總數、步驟、操作、元件、組成部分、及/或其群組。也就是說,「包括」、「具有」、「有」等等詞語可被使用於本發明詳細敘述及/或申請專利範圍中,以表示不完全包括(non-exhaustive inclusion)之情況,類似於「包含」一詞於申請專利時作為一過渡名詞的方式。
在圖示中,為求清晰和便利,層、區域、及/或其他組成元件的尺寸及相對大小可能被誇大或縮小。相同參考的數字將會指定到圖示解說中的相同元件,無關且重複解說的部分將予省略。在下文中,將配合圖示詳細說明本發明。
當提及一部份如一層、一膜、一區域、一板等等是在其它部份「之上」時,此時情況包括該部份只在該其它部份之上,如同是另一部份仍然在他們中間之情況。相反的,當提及一部份只在其它部份之上時,則另一部份沒有存在它們中間。
本發明提供一印刷電路板,相對於安裝有電子裝置200的嵌入式印刷電路板具有一均勻厚度,該厚度無需注意電子裝置200之厚度。
以下,將根據本發明之一實施例之印刷電路板參照附圖2至圖11說明。
圖2係根據本發明實施例繪示一印刷電路板剖面圖。
請參考圖2,根據本發明實施例之一印刷電路板100包括:
一第一絕緣層110;一內部電路圖案121,其形成在第一絕緣層110上和下方;一第二絕緣層160以及一第三絕緣層165分別形成於第一絕緣層110之一上部與一下部;一外部電路圖案175以及一包覆層180分別形成在第二絕緣層160和第三絕緣層165上;電子元件200嵌入於印刷電路板100中。
第一至第三絕緣層110、160、165可形成一絕緣板且可為一熱固性或熱塑性高分子基板、一陶瓷基板、一有機-無化合物材料基板或一填充玻璃纖維(glass fiber-impregnated)的基板。當該些層包括高分子樹脂時,一環氧基絕緣樹脂可包含於其中。或者,一聚亞醯胺基樹脂(polyimide-based resin)可被包括於其中。
第一至第三絕緣層110、160、165可由不同的材料所形成。如一實施例,第一絕緣層110可為一玻璃纖維浸漬基板,而第二和第三絕緣層160、165可為僅由樹脂所形成的一絕緣板。
為一中央絕緣層的第一絕緣層110之厚度可大於第二和第三絕緣層160、165之厚度,而第一絕緣層110之厚度可小於電子元件200之厚度d2。
電子元件200之厚度大於上部與下部之第一絕緣層110和內部電路圖案121之厚度的總和。內部電路圖案121利用一雷射而可形成在第一絕緣層110之上表面或下表面上。
電子元件200之厚度d2可滿足少於220μm,較佳為,180至220μm。
亦即,由於第一絕緣層110具有小於電子元件200之厚度d1之厚度,電子元件200可突起和內部電路圖案121之上部和下部的厚度d4一樣高。該厚度d4可滿足30至35μm。
第一絕緣層110可包括一開口,用以安裝電子元件200。在第一絕緣層110之上部與下部中,可形成內部電路圖案121與用於連接該上部與下部之內部電路圖案121之一導電介層窗120。
外部電路圖案175形成於第二和第三絕緣層160、165之一上部中,其中該第二和第三絕緣層160、165分別形成於第一絕緣層110之
上部和下部。
第二和第三絕緣層160、165可形成有自內部電路圖案121之一預設厚度d3,而第二和第三絕緣層160、165之厚度範圍自40至50μm。
第二和第三絕緣層160、165彼此可具有相同厚度d3。由於電子元件200突起之厚度d4小於第二和第三絕緣層160、165之厚度,所以電子元件200不會暴露於第二和第三絕緣層160、165之外部。
部份的外部電路圖案175可為一墊片173,其與電子元件200之一終端連接。
一介層窗(via)176,其穿過第二和第三絕緣層160、165,係形成在墊片173與電子元件200之間。
介層窗176可僅形成在電子元件200之一表面上或者可形成在上部與下部兩者中。
藉由第一至第三絕緣層110、160、165而被嵌入的電子元件200可為被動元件。例如:該電子元件可為一電阻、一電感或一電容。用以接收自外部的電流或電壓之一終端(terminal)形成在電子元件200之兩端。
連接於介層窗176之墊片173可延伸至第二和第三絕緣層160、165之一上表面。
內部電路圖案121和外部電路圖案175可由包括銅之一合金所形成。外部電路圖案175可被形成為至少兩層。
外部電路圖案175可藉由包覆層180防止來自外部的損害。
包覆層180可由一乾膜或一般防焊劑所形成。
在上述說明中,電路圖案121、175被形成為兩層。此外,或者,該電路圖案可形成為複數個層。
在印刷電路板100中,即使因嵌入式電子元件200之厚度d2大於第一絕緣層110和內部電路圖案121之厚度的總和d1,因而造成嵌入式電子元件200突出,但因電子元件200被嵌入於第二和第三絕緣層160、165中,印刷電路板100之全部厚度將不會增加。
以下,製造圖2印刷電路板100之方法將參考圖3至圖11進行說明。
圖3至圖11繪示製造圖2印刷電路板之方法的剖面圖。
首先,如圖3所示,提供一核心基板。
在該核心基板上,形成第一絕緣層110以及內部電路圖案121。第一絕緣層110以及內部電路圖案121可使用一蝕刻製程或一電鍍製程自一銅箔基板(CCL)而形成。
亦即,內部電路圖案121可使用一雷射形成。當內部電路圖案121使用雷射來形成之情況下,第一絕緣層110可使用一YAG雷射或CO2雷射來進行開口。
一第一黏著層126黏著於該核心基板之一下部,內部電路圖案121形成於該核心基板上。
可使用具有較小黏著強度之一矽黏著材料來形成第一黏著層126。在考量到將嵌入之電子元件的厚度情況下,可決定第一黏著層126之厚度。
也就是,突出至該核心基板下部之電子元件的厚度可等同於第一黏著層126的厚度。
接著,藉由同時移除該核心基板以及第一黏著層126而形成一腔體,以使電子元件將被安裝於如圖4所示之一暴露出的區域。
可使用雷射鑽孔進行移除該核心基板和第一黏著層126。另外,或者,亦可使用機械沖壓或鑽孔。
被移除之核心基板之區域可大於電子元件之區域。
接著,形成一第二黏著層127於第一黏著層126之一下部。
第二黏著層127暴露在移除核心基板與第一黏著層126後之腔體。此外,第二黏著層127之黏著強度大於第一黏著層126之黏著強度。
第二黏著層127之厚度可滿足一任意厚度。
接著,如圖6所示,安裝該電子元件於該腔體中。
電子元件200可為一被動元件。舉例來說,電子元件可為一電感或一電容。據此,電子元件200之各端部可位於與第一黏著層126之相同的線上。
接著,如圖7所示,將第二絕緣層160黏著於核心基板上。
亦即,第二絕緣層160以及一金屬層161可以一層疊結構層疊在第一絕緣層110上,之後,施加熱與壓力於其上,如圖7所示。
然後,如圖8所示,藉由移除該下部之第一和第二黏著層126、127而暴露出電子元件200之一下表面。
因此,形成位於與第一黏著層126之相同線上之電子元件200,以自該核心基板突出。
接著,如圖9所示,第三絕緣層165與第二金屬層166以一層疊結構被層疊於該核心基板之下部,之後,施加熱與壓力於其上。因此,藉由硬化第一至第三絕緣層110、160、165,因此形成一絕緣板,以及維持絕緣板嵌入有電子元件200之狀態。
接著,如圖10所示,形成一貫孔(via hole)163在第一和第二金屬層161、166,以及第二和第三絕緣層160、165。
可使用物理鑽孔製程來形成貫孔163,但亦可使用一雷射。當使用雷射形成貫孔163之情況下,則第一和第二金屬層161、165以及第二和第三絕緣層160、165可使用一YAG雷射或一CO2雷射來分別形成開口。
同時,形成的貫孔包括用以開放電子元件200之終端(terminal)之一上部與一下部之貫孔163。除此,可形成用以與外部與內部電路圖案121、175電性連接之貫孔(即使未繪示)。
接著,藉由進行一電鍍製程而形成內嵌有貫孔163之介層窗(via)176。另外,形成覆蓋第二和第三絕緣層160、165之一電鍍層,而外部電路圖案175藉由蝕刻該電鍍層而形成在第二和第三絕緣層160、165之上部。
此時,外部電路圖案175可包括形成在內嵌有貫孔之介層窗176上表面的墊片173中。墊片173可包括延伸過第二和第三絕緣層160、165的一區域。
最後,在黏著內嵌有電路圖案17的包覆層180之後,如圖11所示,藉由蝕刻部份的包覆層180而暴露墊片173,而一焊錫球181形
成在暴露出的墊片173上,因此完成該嵌入式印刷電路板100。
在嵌入式電路板100中,電子元件200被嵌入於其中,當安裝電子元件200時,兩黏著層依序地形成,而一黏著層在該電子元件與該核心基板之間具有一厚度差。因此,即使在該電子元件大於該核心基板之情況下,並不會增加該核心基板之厚度。
以下,本發明之另一實施例將參照圖12至圖18進行說明。
圖12係根據本發明另一實施例之一印刷電路板的剖面圖。
參考圖12,根據本發明實施例之一印刷電路板100A包括:第一絕緣層110;內部電路圖案121,形成在第一絕緣層110之下表面上和下方;第二絕緣層160以及第三絕緣層165,分別形成在第一絕緣層110之上部與下部;外部電路圖案171以及包覆層180,形成在第二絕緣層160以及第三絕緣層165之表面上;以及複數個電子元件200,被嵌入於印刷電路板100中。
第一至第三絕緣層110、160、165可形成一絕緣板,且可為一熱固性或熱塑性高分子基板、一陶瓷基板、有機-無機化合物材料基板或一填充玻璃纖維(glass fiber-impregnated)的基板。當該些層包括高分子樹脂時,一環氧基絕緣樹脂可包含於其中。或者,一聚亞醯胺基樹脂(polyimide-based resin)可被包括於其中。
第一至第三絕緣層110、160、165可由不同的材料所形成。如一實施例,第一絕緣層110可為一玻璃纖維浸漬基板,而第二和第三絕緣層160、165可為僅由樹脂所形成的一絕緣板。
第一絕緣層110為一陶瓷絕緣層,可厚於該第二、第三絕緣層160、165,以及該第一絕緣層110之一厚度可為小於該電子元件200之厚度。電子元件200之厚度d2大於第一絕緣層110與內部電路圖案121之厚度的總和d1。
亦即,由於第一絕緣層110以及內部電路圖案121具有較小於電子元件200之厚度d1,電子元件200可突起和內部電路圖案121之上部至下部的厚度d4一樣高。
第一絕緣層110可包括一開口,用以安裝電子元件200。在
第一絕緣層110之上部與下部,可形成內部電路圖案121以及用以連接內部電路圖案121的導電介層窗120。
外部電路圖案171形成在第二和第三絕緣層160、165的上表面上,其中第二和第三絕緣層160、165分別形成在第一絕緣層110之上部與下部。
形成的第二和第三絕緣層160、165可具有自內部電路圖案121算起的預設厚度d3。
第二和第三絕緣層160、165彼此可具有相同的厚度d3。由於電子元件200突出之厚度d4小於第二和第三絕緣層160、165的厚度,電子元件200並不會暴露在第二和第三絕緣層160、165之外部。
第二和第三絕緣層160、165包括用以嵌入外部電路圖案171之圖案溝槽163在其上表面上。
可形成圖案溝槽163以維持與內部電路圖案121之一預設距離。部份的圖案溝構163可被形成如貫孔,用以提供電流於內部電路圖案121以及外部電路圖案171。
同時,圖案溝槽163更包括一終端溝槽(terminal groove),該終端溝槽暴露電子元件200之終端。
形成外部電路圖案171,其中外部電路圖案171被嵌入於圖案溝槽163中。
在外部電路圖案171與外部電路圖案171中嵌入有終端溝槽之的部份可作用為一墊片,該墊片與電子元件200之終端連接。
嵌入在第一至第三絕緣層110、160、165的電子元件200可為一被動元件。
內部電路圖案121以及外部電路圖案171可由一包括銅之合金所形成。
外部電路圖案171之上表面可藉由包覆層180防止來自外面的損害。
包覆層180可由一乾膜或一般防焊劑所形成。
在上述說明中,說明了電路圖案150、171形成為一單層。
然而,或者,電路圖案可被形成為複數個層。
以下,製造於圖2中之印刷電路板100的方法將參照圖13至圖18進行說明。
首先,進行與如圖3至圖6所示之相同的製程。
亦即,電子元件200安裝於形成在第一絕緣層110以及第一黏著層126的腔體中。
電子元件200可為一被動元件。舉例來說,電子元件可為一電感或一電容。
電子元件200之各端部可位於與第一黏著層126相同的線上。
接著,如圖7所示,第二絕緣層160被黏著在該核心基板上。
亦即,第二絕緣層160被層疊在絕緣層110之上,之後,施加熱與壓力於其上,如圖13所示。
此時,不同於第一絕緣層110,第二絕緣層160可為一樹脂材料,其中該樹脂材料不包括玻璃纖維。
然後,如圖14所示,藉由移除下部的第一和第二黏著層126、127,電子元件200而暴露電子元件200的下表面。
因此,位在與第一黏著層126相同線上的電子元件200被形成以自該核心基板突出。
接著,如圖15所示,第三絕緣層165被層疊在該核心基板之下部,之後,施加熱與壓力於其上。因此,藉由硬化第一至第三絕緣層110、160、165,因此形成一絕緣板,以及維持絕緣板嵌入有電子元件200之狀態。
接著,如圖16所示,形成圖案溝槽163在第二和第三絕緣層160、165之暴露出的上表面。
圖案溝槽163可使用一雷射而形成。當圖案溝槽163使用雷射而形成之情況下,可使用一YAG雷射或一CO2雷射而將圖案溝槽163形成在第二和第三絕緣層160、165。
此時,形成的圖案溝槽163包括該終端溝槽,用以開放電子元件200之終端的上部與下部。
接著,嵌入有圖案溝槽163的外部電路圖案171藉由進行一電鍍製程而形成,如圖17所示。
同時,外部電路圖案171可藉由塗覆一糊狀形式之一導電材料而非一電鍍材料於其上而形成。
最後,如圖18所示,藉由附加(attach)包覆層180,其中包覆層180嵌入有電路圖案171;蝕刻部份的包覆層180,以使該墊片暴露出;以及形成一焊錫球181在該被曝露的墊片,而完成嵌入式印刷電路板100A。
在嵌入有電子元件200的嵌入式印刷電路板100中,當安裝電子元件200時,兩黏著層依序地被形成,而一黏著層在該電子元件與該核心基板之間具有一厚度差。因此,即使在該電子元件大於該核心基板之情況下,並不會增加該核心基板之厚度。另外,由於形成的電路圖案將被嵌入於絕緣層中,因此可減少印刷電路板的厚度。
上述關於本發明之說明係被提供以使熟悉此項技術者能夠製造或使用本發明。關於本發明之各種修改與變化對於熟悉此項技術者而言是顯而易見的,且本發明可被應用於各種其他修改及實施例,而沒有悖離本發明原理的精神及範疇內。因此,本發明使用許多說明性實施例來描述實施例,但應理解,其並非用以限制本發明,而是能夠對本發明所揭示之原理及新穎功能之範疇作出最寬之主張。
100‧‧‧印刷電路板
110‧‧‧第一絕緣層
120‧‧‧導電介層窗
121‧‧‧內部電路圖案
160‧‧‧第二絕緣層
165‧‧‧第三絕緣層
173‧‧‧墊片
175‧‧‧外部電路圖案
176‧‧‧通道
180‧‧‧包覆層
200‧‧‧電子元件
d1、d2、d3、d4‧‧‧厚度
Claims (13)
- 一種印刷電路板,包括:一第一絕緣層,具有一腔體;一第一內部電路圖案,其位於該第一絕緣層的一上表面;一第二內部電路圖案,其位於該第一絕緣層的一下表面;一電子元件,設置於該第一絕緣層之腔體中;一第二絕緣層,其設置於該第一絕緣層上且覆蓋該第一內部電路圖案及該電子元件的一上部分;一第三絕緣層,其設置於該第一絕緣層下且覆蓋該第二內部電路圖案及該電子元件的一下部分;以及一外部電路圖案,形成在該第二絕緣層或該第三絕緣層上,其中該電子元件的一終端的一上表面位於高於該第一內部電路圖案的一上表面;其中該電子元件的該終端的一下表面位於低於該第一內部電路圖案的一下表面。
- 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板,其中該些電子元件具有一大於該第一絕緣層之厚度。
- 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板,其中該外部電路圖案被形成突出在該第二絕緣層或該第三絕緣層上。
- 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板,其中該外部電路圖案被嵌入於形成在該第二絕緣層或該第三絕緣層之一表面上的一圖案溝槽。
- 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板,其中該第一絕緣層包括一填充玻璃纖維(glass fiber-impregnated)的樹脂材料。
- 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板,其中該第二絕緣層或該第三絕緣層包括一填充玻璃纖維的樹脂材料。
- 一種製造印刷電路板的方法,包括: 形成一第一絕緣層,包括一第一內部電路圖案形成在該第一絕緣層的一上表面及第二內部電路圖案形成在該第一絕緣層的一下表面;形成一第一黏著層在該第一絕緣層之一表面上;形成一腔體,該腔體穿過該第一絕緣層與該第一黏著層;形成一第二黏著層在該第一黏著層上;設置一電子元件於該腔體中之該第二黏著層上;形成一上部絕緣層在該第一絕緣層之另一表面上;移除該第一黏著層與該第二黏著層,以使該電子元件之兩側相較於該第一絕緣層之該兩側更突出;以及形成一下部絕緣層在該第一絕緣層之一表面上,其中該上部絕緣層設置於該第一絕緣層上,且覆蓋該第一內部電路圖案及該電子元件的一上部分,以及其中該下部絕緣層設置於該第一絕緣層下,且覆蓋該第二內部電路圖案及該電子元件的一下部分,其中該電子元件的一終端的一上表面位於高於該第一內部電路圖案的一上表面;其中該電子元件的該終端的一下表面位於低於該第一內部電路圖案的一下表面。
- 如申請專利範圍第7項所述之方法,其中該第一絕緣層的形成,包括:利用一雷射,形成該第一內部電路圖案及第二電路圖案在該第一絕緣層之該兩側上。
- 如申請專利範圍第7項所述之方法,更包括:形成一外部電路圖案在該上部絕緣層以及該下部絕緣層之一表面上。
- 如申請專利範圍第9項所述之方法,其中該外部電路圖案之形成,包括:形成一銅層在該上部絕緣層以及該下部絕緣層上;以及藉由電鍍具有一晶種之該銅層而形成該外部電路圖案。
- 如申請專利範圍第9項所述之方法,其中該外部電路圖案之形成,包括:形成一圖案溝槽,在該上部絕緣層以及該下部絕緣層;以及形成該外部電路圖案,其中該外部電路圖案嵌入有該圖案溝槽。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法,其中該圖案溝槽之形成,包括:利用一雷射來形成該圖案溝槽在該上部絕緣層以及該下部絕緣層之該表面上。
- 如申請專利範圍第9項所述之方法,更包括:在該外部電路圖案形成之後,形成一包覆層用以保護該外部電路圖案。
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