WO2013023388A1 - 埋入式电路板及其制作方法 - Google Patents

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WO2013023388A1
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metal layer
circuit board
copper
insulating layer
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霍如肖
谷新
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深南电路有限公司
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    • H05K2201/10166—Transistor

Definitions

  • the present invention relates to the field of circuit board technology, and in particular, to a copper-clad ceramic-based embedded circuit board and a manufacturing method thereof.
  • the electronic device is embedded in the package substrate to form a buried circuit board, which can effectively shorten the connection distance between the electronic device and the package substrate, and provides a powerful guarantee for high-frequency and high-speed signal transmission.
  • the embedded circuit board can meet the development requirements of high integration of the package and miniaturization of electronic products.
  • Thermal issues are a key issue to be addressed in buried boards.
  • the commonly used package substrate in the field of buried circuit boards is made of Bismaleimide Triazine (BT), and the BT has a low heat dissipation coefficient, which does not provide good heat dissipation. Therefore, the industry began to use a ceramic substrate with high heat dissipation performance to make a buried circuit board, but the ceramic substrate is hard and brittle, and it is not easy to be slotted and drilled, and the processing difficulty is high.
  • BT Bismaleimide Triazine
  • the embodiment of the invention provides a buried circuit board and a manufacturing method thereof, and the copper-clad ceramic-based embedded circuit board provided has high heat dissipation performance and low processing difficulty.
  • a buried circuit board comprising:
  • a copper-clad ceramic substrate comprising a ceramic insulating layer and a first metal layer disposed on the first side of the ceramic insulating layer;
  • the electronic device is fixed in the trough.
  • a method for manufacturing a buried circuit board comprising:
  • the copper-clad ceramic substrate Forming a trench body on the copper-clad ceramic substrate, the copper-clad ceramic substrate comprising a ceramic insulating layer and a first metal layer disposed on the first surface of the ceramic insulating layer, the trench body being disposed on the first metal layer ;
  • the electronic device is fixed in the trough.
  • the embedded circuit board provided by the embodiment of the present invention not only reduces the difficulty of processing but also utilizes a cavity formed on the metal layer of the copper-clad ceramic substrate to embed the electronic device instead of the cavity on the ceramic insulating layer.
  • the high heat dissipation performance of the copper-clad ceramic substrate is not only reduces the difficulty of processing but also utilizes a cavity formed on the metal layer of the copper-clad ceramic substrate to embed the electronic device instead of the cavity on the ceramic insulating layer.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of a buried circuit board according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flow chart of a method for fabricating a buried circuit board according to an embodiment of the present invention
  • an embodiment of the present invention provides a buried circuit board, which has high heat dissipation performance and low processing difficulty.
  • the embodiment of the invention also provides a corresponding manufacturing method. The details are described below separately. Referring to FIG. 1 , an embodiment of the present invention provides a buried circuit board, including:
  • the copper-clad ceramic substrate 100 may be a single-sided copper clad laminate or a double-sided copper clad laminate comprising a ceramic insulating layer 110 and a metal layer 120 disposed on at least one surface of the ceramic insulating layer 110.
  • the metal layer 120 includes: a first metal layer 121 disposed on a first side of the ceramic insulating layer 110 and a second metal layer 122 disposed on a second side of the ceramic insulating layer.
  • the ceramic insulating layer 110 may be made of a ceramic material such as alumina or aluminum nitride.
  • the thickness of the metal layer 120 is at least greater than the thickness of the electronic device 300 to be buried. For example, for a chip having a thickness of 0.05 mm, the thickness of the metal layer needs to exceed 0.05 mm. In this embodiment, it is preferred that the thickness of the metal layer be greater than or equal to 0.05 mm.
  • the tank body 200 is disposed on the first metal layer 121.
  • the tank body 200 is completely located in the first metal layer 121, and the depth of the tank body 200 is smaller than the thickness of the first metal layer 121, but not less than the thickness of the electronic device 300.
  • the tank body 200 may be formed by an etching technique, or may be mechanically processed, for example, by a milling machine or a drilling machine, or may be formed by using the above two techniques, or may be electrochemically processed, for example, by directed electrolysis or laser drilling. Eclipse and other ways to achieve.
  • the electronic device 300 can be an active device or a passive device.
  • the electronic device 300 can be fixed in the trough body 200 by a bonding material, and generally can be fixed by a bottom, that is, an adhesive material 410 is disposed between the bottom of the electronic device 300 and the bottom surface of the trough body 200 for bonding and fixing.
  • Place The bonding material 410 may be electrically conductive or non-conductive, depending on whether the bottom of the electronic device 300 requires electrical connection, that is, whether a pin is provided.
  • the bonding material may specifically be a conductive silver paste, or a conductive copper paste, or a thermally conductive insulating silver paste, or other electronic paste, or a solder paste, or a chip thermal paste.
  • the pins of the electronic device 300 are located on the upper surface, and may be electrically connected to the circuit pattern formed on the first metal layer 121 on the side of the first metal layer 121 remote from the ceramic insulating layer 110.
  • the bottom of the trough body 200 is flat. However, when a pin is provided on the bottom surface of the electronic device 300, the bottom surface of the trough body 200 needs to have a line or pad matching the position of the pin to be electrically connected to the circuit pattern.
  • the trench 200 is formed only on the first metal layer 121, and the electronic device 300 is buried. Only the circuit pattern needs to be formed on the second metal layer 122. However, if necessary, the trough body 200 may be formed on the second metal layer 122 to embed the electronic device 300, which is not limited in the present invention.
  • the present invention preferably employs a photosensitive resin 420 such as a polyimide (PI) resin or a benzocyclobutene (BCB) resin as an insulating medium.
  • PI polyimide
  • BCB benzocyclobutene
  • the photosensitive resin may undergo a photochemical reaction, and the photosensitive resin 420 may be coated on the circuit board by screen printing or dispensing, filled in the slit, and then fixed by condensation and exposure.
  • the embodiment of the invention discloses a buried circuit board.
  • the circuit board has a trench body formed on the metal layer of the copper-clad ceramic substrate, and the electronic device is buried instead of forming a trench body on the ceramic insulating layer, thereby reducing the processing difficulty; and the electronic device is directly buried in the metal layer.
  • the metal layer and the ceramic insulating layer can be used for good heat dissipation, and the high heat dissipation performance of the copper-clad ceramic substrate is utilized, so that it is not necessary to specially process the heat-dissipating metal base.
  • the embodiments of the present invention can be applied to various fields, such as network energy, various power devices, high frequency, high speed transmission circuits, and power amplifiers. Referring to FIG. 2, an embodiment of the present invention provides a method for fabricating a buried circuit board, including:
  • a trench body is formed on the copper-clad ceramic substrate, the copper-clad ceramic substrate includes a ceramic insulating layer and a first metal layer disposed on the first surface of the ceramic insulating layer, the trench body is disposed on the first metal On the floor.
  • the copper-clad ceramic substrate 100 comprises: a ceramic insulating layer 110 and a ceramic insulating layer.
  • the metal layer 120 of at least one surface of the layer 110 includes a first metal layer 121 disposed on a first side of the ceramic insulating layer 110, and may further include a second metal layer 122 disposed on a second side of the ceramic insulating layer.
  • an etching process, or a mechanical drilling technique, or a combination of two technologies is used to form a trench body 200 on the first metal layer 120 and a gap 130 that must be disconnected between the line and the line according to the circuit pattern design requirement.
  • the slit 130 may also be etched together when the metal layer is etched to form a circuit pattern, and the slit 130 is used to separate different lines or pads.
  • the opened trench 200 is completely located in the first metal layer 121, and has a depth smaller than the thickness of the first metal layer 121, but not less than the thickness of the electronic device 300 to be buried.
  • the bottom of the trough body 200 is flat, as shown in Figure 3a.
  • a line or a pad matching the pin position is processed on the bottom surface of the slot 200 to match the circuit.
  • the graphic is electrically connected as shown in Figure 3b.
  • the trench 200 is formed only on the first metal layer 121 to embed the electronic device 300. However, if necessary, the trench 200 may be formed on the second metal layer 122 to embed the electronic device 300. The invention is not limited thereto.
  • the electronic device 300 can be secured in the housing 200 by a bonding material.
  • a bottom fixing method may be employed, that is, the bonding material may be applied to the bottom of the electronic device 300, or the bonding material may be attached to the bottom surface of the housing 200, or at the bottom of the electronic device 300 and the housing 200.
  • the bottom surface is shown as a bonding material, and then the electronic device is buried in the tank body 200, and the bonding material is solidified to be fixed.
  • the circuit pattern can be etched on the metal layer 120, as shown in Figure 3e.
  • the etching circuit pattern can be a conventional method, and will not be described herein.
  • a photosensitive resin is coated on a circuit board by screen printing or dispensing, filled in the slit, and then fixed by condensation development.
  • the above embodiments of the present invention disclose a method for fabricating a buried circuit board.
  • the buried circuit board produced by the method has a trench body formed on the metal layer of the copper-clad ceramic substrate, and the electronic device is buried.
  • the cavity is not formed on the ceramic insulating layer, which reduces the processing difficulty.
  • the electronic device is directly buried in the metal layer, and the metal layer and the ceramic insulating layer can be used for good heat dissipation, and the high heat dissipation performance of the copper-clad ceramic substrate is utilized. Therefore, it is not necessary to specially process the heat dissipation metal base.

Abstract

提供一种埋入式电路板及其制作方法，包括：覆铜陶瓷基板（100），所述覆铜陶瓷基板（100）至少具有陶瓷绝缘层（110）和设于所述陶瓷绝缘层（110）第一面的第一金属层（121）；开设于所述第一金属层（121）中的槽体（200）；电子器件（300）固定在所述槽体（200）中；所述槽体（200）不是开设在陶瓷绝缘层（110）中。

Description

埋入式电路板及其制作方法
本申请要求于 2011 年 8 月 16 日提交中国专利局、 申请号为 201110234728.7、 发明名称为 "埋入式电路板及其制造方法" 的中国专利申请 的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及电路板技术领域，具体涉及一种覆铜陶瓷基埋入式电路板及其 制作方法。
背景技术
随着各种电子设备的信息处理量与日倶增，对于高频、 高速信号传输的需 求日益增长。 将电子器件埋入封装基板， 制成埋入式电路板， 可以有效地缩短 电子器件与封装基板的连接距离， 为高频、 高速信号传输提供有力的保证。 埋 入式电路板同时可以满足封装体高集成度以及电子产品微型化的发展需求。
散热问题是埋入式电路板要解决的一个关键问题。但是，埋入式电路板领 域常用的封装基板是采用双马来酰亚胺三嗪树脂 （Bismaleimide Triazine , BT) 制成的， 而 BT散热系数很低， 不能提供良好的散热效果。 于是， 业界开始采 用具有高散热性能的陶瓷基板制作埋入式电路板，但陶瓷基板质硬而脆， 不容 易开槽钻孔， 加工难度^艮高。
发明内容
本发明实施例提供一种埋入式电路板及其制作方法，所提供的覆铜陶瓷基 埋入式电路板散热性能高， 且加工难度低。
一种埋入式电路板， 包括：
覆铜陶瓷基板，包括陶瓷绝缘层和设于所述陶瓷绝缘层第一面的第一金属 层；
槽体， 设于所述第一金属层上；
电子器件， 固定在所述槽体中。
一种埋入式电路板的制作方法， 包括：
在覆铜陶瓷基板上开设槽体，所述覆铜陶瓷基板包括陶瓷绝缘层和设于所 述陶瓷绝缘层第一面的第一金属层， 所述槽体设于所述第一金属层上；
将电子器件固定在所述槽体中。 本发明实施例提供的埋入式电路板，通过在覆铜陶瓷基板的金属层上开设 槽体， 埋入电子器件， 而不是在陶瓷绝缘层上开设槽体， 既降低了加工难度， 又利用了覆铜陶瓷基板的高散热性能。
附图说明
图 1是本发明实施例的埋入式电路板的结构示意图；
图 2是本发明实施例的埋入式电路板的制作方法的流程图； 具体实施方式
本发明实施例提供一种埋入式电路板， 该覆铜陶瓷基电路板散热性能高， 且加工难度低。本发明实施例还提供相应的制作方法。以下分别进行详细说明。 请参考图 1 , 本发明实施例提供一种埋入式电路板， 包括：
覆铜陶瓷基板 100, 开设在覆铜陶瓷基板 100上的槽体 200, 以及固定在槽 体 200中的电子器件 300。
所说的覆铜陶瓷基板 100可以是单面覆铜板， 也可以是双面覆铜板， 包括 陶瓷绝缘层 110和设于陶瓷绝缘层 110的至少一个表面的金属层 120。 如果是双 面覆铜板， 则金属层 120包括： 设于陶瓷绝缘层 110第一面的第一金属层 121和 设于陶瓷绝缘层第二面的第二金属层 122。 陶瓷绝缘层 110可以是由氧化铝、 氮 化铝等陶瓷材料制成的。 金属层 120的厚度至少超过需要埋入的电子器件 300 的厚度， 例如对于厚度为 0.05mm的芯片， 金属层的厚度需超过 0.05mm。 本实 施例中， 优选金属层厚度大于或等于 0.05mm。
所说的槽体 200设于第一金属层 121上。 槽体 200完全位于第一金属层 121 中，槽体 200的深度小于第一金属层 121的厚度，但不小于电子器件 300的厚度。 该槽体 200可以采用蚀刻技术制成， 也可以通过机械方式例如利用铣床或钻机 加工制成，还可以是采用上述两种技术配合制成，还可以采用电化学方式例如 通过定向电解、 激光烧蚀等方式实现。
所说的电子器件 300可以是有源器件， 也可以是无源器件。 可以通过粘结 材料将电子器件 300固定在槽体 200中， 一般可以采用底部固定的方式， 即： 在 电子器件 300的底部和槽体 200的底面之间设置粘结材料 410进行粘结固定。 所 说的粘结材料 410可以是导电的， 也可以是不导电的， 具体根据电子器件 300 底部是否需要电连接即是否设有引脚而定。 该粘结材料具体可以是导电银浆， 或者导电铜浆， 或者导热绝缘银浆， 或者其它电子浆料， 或者锡膏， 或者芯片 导热贴胶等。 一般的， 电子器件 300的引脚位于上表面， 可以在第一金属层 121 的远离陶瓷绝缘层 110的一面上， 与第一金属层 121上形成的电路图形电连接。 通常， 槽体 200的底部是平坦的， 但是， 在电子器件 300的底面设有引脚时， 槽 体 200的底面需要具有与引脚位置匹配的线路或焊盘，以便与电路图形电连接。
通常， 仅在第一金属层 121上开设槽体 200, 埋入电子器件 300, 第二金属 层 122上只需要形成电路图形即可。 但是， 在有需要的情况下， 在第二金属层 122上也可以开设槽体 200, 埋入电子器件 300, 本发明对此不做限制。
金属层 120上形成的电路图形的各线路之间的缝隙中，以及开设的槽体 200 的侧壁和埋入其中的电子器件 300的侧面之间的缝隙中， 需要填充绝缘介质。 通常的做法是采用层压工艺，将环氧树脂等绝缘介质压入这些缝隙中，但是层 压的方法可能会导致埋入的电子器件 300的被压坏。 本发明优选采用感光树脂 420, 例如聚酰亚胺 (Polyimide, PI)树脂或者苯并环丁烯（ BCB )树脂， 作为 绝缘介质。感光树脂可以发生光化学反应， 可以采用丝网印刷或者点胶等方式 将感光树脂 420涂覆在电路板上， 填充在所说的缝隙中， 然后采用曝光显影工 艺使其凝结固定。
以上， 本发明实施例公开了一种埋入式电路板。该种电路板通过在覆铜陶 瓷基板的金属层上开设槽体，埋入电子器件，而不是在陶瓷绝缘层上开设槽体， 降低了加工难度； 并且， 电子器件直接埋入金属层中， 可以通过该金属层以及 陶瓷绝缘层进行良好的散热， 利用了覆铜陶瓷基板的高散热性能，从而不必专 门加工散热金属基。 本发明实施例可应用与多个领域， 例如网络能源、 各种功 率器件， 高频、 高速传输电路， 以及功放等。 请参考图 2, 本发明实施例提供一种埋入式电路板的制作方法， 包括：
510、 在覆铜陶瓷基板上开设槽体， 所述覆铜陶瓷基板包括陶瓷绝缘层和 设于所述陶瓷绝缘层第一面的第一金属层， 所述槽体设于所述第一金属层上。
请参考图 3a和 3b, 覆铜陶瓷基板 100包括： 陶瓷绝缘层 110和设于陶瓷绝缘 层 110的至少一个表面的金属层 120,金属层 120包括设于陶瓷绝缘层 110第一面 的第一金属层 121 , 还可以包括设于陶瓷绝缘层第二面的第二金属层 122。本实 施例采用蚀刻技术，或者机械钻孔技术，或者两种技术配合，在第一金属层 120 上开设槽体 200及按照电路图形设计要求开设线路与线路之间必须断开的缝隙 130, 当然， 所述缝隙 130也可以在蚀刻金属层制作电路图形的时候一同蚀刻出 来， 该缝隙 130用于将不同的线路或焊盘隔开。开设出的槽体 200完全位于第一 金属层 121中， 深度小于第一金属层 121的厚度，但不小于需要埋入的电子器件 300的厚度。
通常， 槽体 200的底部是平坦的， 如图 3a所示。 但是， 如果电子器件 300 的底面设有引脚， 则在将电子器件固定在所述槽体中之前， 还要在槽体 200的 底面加工与引脚位置匹配的线路或焊盘，以便与电路图形电连接，如图 3b所示。
通常， 仅在第一金属层 121上开设槽体 200, 埋入电子器件 300, 但是， 在 有需要的情况下，在第二金属层 122上也可以开设槽体 200, 埋入电子器件 300, 本发明对此不做限制。
520、 将电子器件固定在所述槽体中。
请参考图 3c和 3d, 可以通过粘结材料将电子器件 300固定在槽体 200中。一 般可以采用底部固定的方式， 即： 可以在电子器件 300的底部涂覆粘结材料， 也可以在槽体 200的底面附图粘结材料，还可以同时在电子器件 300的底部和槽 体 200的底面附图粘结材料， 然后将电子器件埋入槽体 200中，待粘结材料凝固 实现固定。
埋入电子器件之后， 就可以在金属层 120上蚀刻电路图形， 如图 3e所示。 蚀刻电路图形可以采用常规的方法， 此处不再赘述。
如图 1所示， 蚀刻电路图形之后， 需要在所述电路图形的线路之间的缝隙 中， 以及所述电子器件和所述槽体之间的缝隙中， 填充感光树脂 420。 本实施 例采用丝网印刷或者点胶等方式将感光树脂涂覆在电路板上，填充在所说的缝 隙中， 然后采用曝光显影工艺使其凝结固定。
以上， 本发明实施例公开了一种埋入式电路板的制作方法。该种方法制成 的埋入式电路板通过在覆铜陶瓷基板的金属层上开设槽体，埋入电子器件， 而 不是在陶瓷绝缘层上开设槽体， 降低了加工难度； 并且， 电子器件直接埋入金 属层中， 可以通过该金属层以及陶瓷绝缘层进行良好的散热， 利用了覆铜陶瓷 基板的高散热性能， 从而不必专门加工散热金属基。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式， 只是用于帮助理解本发明的 方法及其核心思想； 但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域 的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可轻易想到的变化或替换，都应涵盖 在本发明的保护范围之内。

Claims

权 利 要 求
1、 一种埋入式电路板， 其特征在于， 包括：
覆铜陶瓷基板，包括陶瓷绝缘层和设于所述陶瓷绝缘层第一面的第一金属 层；
槽体， 设于所述第一金属层上；
电子器件， 固定在所述槽体中。
2、 根据权利要求 1所述的埋入式电路板， 其特征在于：
所述槽体的深度小于所述第一金属层的厚度，但不小于所述电子器件的厚 度。
3、 根据权利要求 2所述的埋入式电路板， 其特征在于：
所述槽体的底部具有与电子器件引脚位置匹配的线路或焊盘。
4、 根据权利要求 1所述的埋入式电路板， 其特征在于：
所述电子器件通过粘结材料固定在所述槽体中， 所述粘结材料为导电银 浆， 或导电铜浆， 或导热绝缘银浆， 或锡膏， 或芯片导热贴胶。
5、 根据权利要求 1至 4中任一项所述的埋入式电路板， 其特征在于： 所述电路图形的线路之间的缝隙中，以及所述电子器件和所述槽体之间的 缝隙中， 填充有感光树脂。
6、 根据权利要求 1所述的埋入式电路板， 其特征在于：
所述覆铜陶瓷基板还包括设于所述陶瓷绝缘层第二面的第二金属层； 或所述覆铜陶瓷基板还包括设于所述陶瓷绝缘层第二面的第二金属层，且 所述槽体还设于所述第二金属层上。
7、 一种埋入式电路板的制作方法， 其特征在于， 包括：
在覆铜陶瓷基板上开设槽体，所述覆铜陶瓷基板包括陶瓷绝缘层和设于所 述陶瓷绝缘层第一面的第一金属层， 所述槽体设于所述第一金属层上；
将电子器件固定在所述槽体中。
8、 根据权利要求 7所述的方法， 其特征在于：
所开设的槽体的深度小于所述第一金属层的厚度，但不小于所述电子器件 的厚度。
9、根据权利要求 8所述的方法， 其特征在于， 所述将电子器件固定在所述 槽体中之前还包括：
在所述槽体的底部设置与电子器件引脚位置匹配的线路或焊盘。
10、 根据权利要求 7所述的方法， 其特征在于， 所述将电子器件固定在所 述槽体中包括：
在所述槽体的底面和 /或所述电子器件的底面涂覆粘结材料；
通过所述粘结材料将所述电子器件粘结固定在所述槽体中；
所述粘结材料为导电银浆， 或导电铜浆， 或导热绝缘银浆， 或锡膏， 或芯 片导热贴胶。
11、 根据权利要求 7所述的方法， 其特征在于， 所述将电子器件固定在所 述槽体中之后还包括；
在所述第一金属层上蚀刻电路图形；
在所述电路图形的线路之间的缝隙中，以及所述电子器件和所述槽体之间 的缝隙中， 填充感光树脂。
12、 根据权利要求 7所述的方法， 其特征在于：
所述覆铜陶瓷基板还包括设于所述陶瓷绝缘层第二面的第二金属层； 或所述覆铜陶瓷基板还包括设于所述陶瓷绝缘层第二面的第二金属层，且 所述槽体还设于所述第二金属层上。
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