CN121078855A - 利用光敏材料内埋元件的埋入式载板结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用光敏材料内埋元件的埋入式载板结构及其制造方法，涉及埋入式载板技术领域，该利用光敏材料内埋元件的埋入式载板结构包括基板层和光敏层，所述光敏层填充有光敏材料；所述基板层的一面与所述光敏层的一面贴合，所述基板层和所述光敏层的相对的另一面上均具有导电介质，所述基板层和所述光敏层表面的导电介质相连通；所述光敏层在与所述基板层相贴合的一面内嵌入有埋入式元件，所述埋入式元件与所述基板层上相对的另一面上的导电介质相连通。本申请通过光敏层的光敏材料为埋入式元件提供较强的包裹性，避免外部机械应力对埋入式元件的直接损伤，减少了湿气、灰尘和化学腐蚀对埋入式元件的影响，提高了长期可靠性。

Description

利用光敏材料内埋元件的埋入式载板结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及埋入式载板技术领域，尤其涉及一种利用光敏材料内埋元件的埋入式载板结构及其制造方法。

背景技术

随着电子设备向小型化、高密度化和高性能化发展，传统的平面载板设计逐渐无法满足高密度互连和高频高速应用的需求。埋入式载板技术通过在载板内部埋入无源元件（如电容、电阻），能够显著减少表面贴装元件（SMD）的数量，提高封装密度和信号传输性能。

现有的埋入式载板在埋入元件时，通常使用玻纤布固定元件，然而，玻纤布的包裹性较差，使得埋入式载板的结构稳定性不够优良，且元件容易受到外部环境的污染，使得元件不可用，因此，现有的埋入式载板的可靠性有待提高。

因此，如何进一步提高埋入式载板的可靠性成了一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：现有的埋入式载板的可靠性有待提高。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种利用光敏材料内埋元件的埋入式载板结构，所述埋入式载板结构包括基板层和光敏层，所述光敏层填充有光敏材料；所述基板层的一面与所述光敏层的一面贴合，所述基板层和所述光敏层的相对的另一面上均具有导电介质，所述基板层和所述光敏层表面的导电介质相连通；所述光敏层在与所述基板层相贴合的一面内嵌入有埋入式元件，所述埋入式元件与所述基板层上相对的另一面上的导电介质相连通。

作为本发明所述的埋入式载板结构的一种优选方案，其中：所述基板层在与所述光敏层相贴合的一面上设有多个导电介质，所述基板层两面的导电介质相连通；所述埋入式元件贴合于所述基板层上的导电介质，与所述基板层上相对的另一面上的导电介质相连通。

作为本发明所述的埋入式载板结构的一种优选方案，其中：所述光敏层内开设有导通槽，所述导通槽从所述光敏层上与所述基板层相贴合的一面延伸至所述光敏层的导电介质处，所述导通槽内镀有导电介质，所述导通槽中的导通介质与所述基板层上的导电介质相贴合。

作为本发明所述的埋入式载板结构的一种优选方案，其中：所述基板层和所述光敏层的相对的另一面的导电介质中部分导电介质均设有防焊层；所述光敏层相对的另一面的另一部分导电介质上预留有开窗，所述开窗对准所述埋入式元件；所述基板层相对的另一面的另一部分导电介质上设有焊球。

作为本发明所述的埋入式载板结构的一种优选方案，其中：光敏材料为可通过光刻工艺形成图形且具有绝缘性的材料。

本发明还提供如下技术方案：一种埋入式载板结构的制造方法，所述制造方法用于制作如上任一实施例所述的埋入式载板结构，所述制造方法包括：对预设的基板层的一面的底铜进行微蚀，将所述基板层内置的导电介质暴露于蚀掉底铜的表面，所述基板层的另一面设有导电介质，且所述基板层内置的导电介质与所述基板层另一面的导电介质相连通；将埋入式元件贴覆于所述基板层表面暴露的部分导电介质上；在所述基板层上填充光敏材料，所述光敏材料和所述埋入式元件形成所述光敏层，所述光敏材料的厚度大于所述埋入式元件的厚度；贯穿所述光敏层的光敏材料形成导通槽，所述导通槽一端的开口贴合于所述基板层表面暴露的另一部分导电介质上；在所述导通槽内和所述光敏层上背离所述基板层的表面设置导电介质，且所述导通槽内的导电介质一端和所述光敏层表面的导电介质相连通，另一端和所述基板层表面暴露的另一部分导电介质相连通。

作为本发明所述的制造方法的一种优选方案，其中：所述制造方法还包括：在所述基板层和所述光敏层的相对的另一面的导电介质中部分导电介质均设置防焊层，其中，在所述光敏层相对的另一面的另一部分导电介质上预留有开窗，所述开窗对准所述埋入式元件；在所述基板层相对的另一面的另一部分导电介质上设置焊球。

作为本发明所述的制造方法的一种优选方案，其中：所述贯穿所述光敏层的光敏材料形成导通槽，包括：对所述光敏层进行显影曝光形成所述导通槽。

作为本发明所述的制造方法的一种优选方案，其中：所述制造方法还包括：在预设的基材的表面上制作线路，所述基材表面上分布有底铜，所述底铜与所述线路连通；在所述线路上压合绝缘材料，并在绝缘材料上压合导电介质；对所述线路进行镭射钻孔，得到连通孔，所述连通孔的一端位于所述绝缘材料上的导电介质处，另一端位于所述线路处；在所述连通孔内填充导电介质，所述连通孔内的导电介质用于连通所述绝缘材料上的导电介质与所述线路；将所述线路至所述绝缘材料上的导电介质之间的材料作为一个整体从所述基板上拆除，得到所述基板层。

作为本发明所述的制造方法的一种优选方案，其中：所述绝缘材料为玻纤布。

本发明的有益效果：通过在基板层上贴合光敏层，且将埋入式元件埋入在光敏层与基板层相贴合的一面内，使得该埋入式载板结构可通过光敏层的光敏材料为埋入式元件提供较强的包裹性，以通过光敏材料的包裹避免外部机械应力（如冲击、振动）对埋入式元件的直接损伤；且埋入式元件埋入在光敏层与基板层相贴合的一面，可通过光敏材料和基板层将埋入式元件与外界环境隔离，减少了湿气、灰尘和化学腐蚀对埋入式元件的影响，提高了长期可靠性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供埋入式载板结构的基本结构示意图；

图2为本发明实施例提供的埋入式载板结构的制造方法的基本流程示意图；

图3为本发明实施例提供的埋入式载板结构的制造方法的另一流程示意图。

附图标记如下：

1、埋入式载板结构；11、基板层；111、基板层的填充材料；12、光敏层；121、光敏材料；122、埋入式元件；123、导通槽；131、导电介质；132、防焊层；133、开窗；134、焊球。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

对本申请实施例中的部分专业术语进行解释：

PSPI（光敏聚酰亚胺，Photosensitive Polyimide）是一种具有光敏性和耐热性双重功能的聚酰亚胺溶液，属于高端聚酰亚胺；PSPI是一种在高分子链上兼有亚胺环以及光敏基因的有机材料，在暴露于光或紫外线时会硬化并聚合；PSPI结合了聚酰亚胺（Polyimide, PI)的优良物理和化学特性，以及光敏材料的特性，如良好的介电特性、宽广的使用温度范围、低热膨胀系数、优异的机械性能和化学稳定性，PSPI具有感光性能，类似于光刻胶，能够在紫外光、α射线、X射线等辐射下发生结构变化，用于制作精密图案；PSPI结合了聚酰亚胺（PI）的优良物理和化学性能；PSPI相较于非光敏性PI的优势在于大大简化了加工步骤，节约成本。

玻纤布，为玻璃纤维布，是一种性能卓越的无机非金属材料，通常由玻璃纤维和短纤针刺无纺布复合而成。

镭射钻孔，又称激光钻孔，是一种先进的制造技术，利用高能量密度的光束，照射到材料表面，使材料气化或发生颜色变化的加工过程，主要用于在电路板上形成微小的孔洞，这些孔不仅为元件的安装提供物理支撑，更重要的是，通过镀铜等工艺形成导电孔，实现不同层间的电气互联。

表面贴装技术（Surface Mounted Technology，SMT）是一种将电子元件直接安装在印刷电路板（PCB）表面的组装和生产方法。与传统的通过孔插装技术（THT）不同，SMT通过回流焊将元件直接焊接到板上，从而提高了组装效率和可靠性。SMT技术允许更高密度的组件布局，适用于现代电子设备的生产。

曝光是利用光照将掩模版上的图形经过光学系统后投影到光刻胶上，实现图形转移，是集成电路制造中光刻工艺的重要工序之一。曝光方法包括接触式曝光（ContactPrinting）和接近式曝光（ProximityPrinting）等。接触式曝光是指掩膜板直接与光刻胶层接触，曝光出来的图形与掩膜板上的图形分辨率相当，设备简单；接近式曝光是指掩膜板与光刻胶层的略微分开，大约为10～50μm，可以避免与光刻胶直接接触而引起的掩膜板损伤。

显影，光刻工艺的最后一个阶段是显影（Develop），与照片的显影过程一样。显影是在晶圆上喷洒显影液后，选择性的去除曝光区和非曝光区，从而形成电路图形的工序。均匀涂抹在晶圆上的光刻胶（PR）根据其对光的反应方式分为正性或负性。在正性光刻胶的情况下，留下未曝光的区域，而在负性光刻胶的情况下，仅使用曝光的区域。

具体地，请查阅实施例1，参照图1，为本发明的一个实施例，提供了一种利用光敏材料内埋元件的埋入式载板结构，埋入式载板结构1包括基板层11和光敏层12，光敏层12填充有光敏材料121；基板层11的一面与光敏层12的一面贴合，基板层11和光敏层12的相对的另一面上均具有导电介质131，基板层11和光敏层12表面的导电介质131相连通；光敏层12在与基板层11相贴合的一面内嵌入有埋入式元件122，埋入式元件122与基板层11上相对的另一面上的导电介质131相连通。

优选地，光敏材料121为可通过光刻工艺形成图形且具有绝缘性的材料，例如，光敏材料121包括但不限于：光敏聚酰亚胺(PSPI)，光敏聚苯并噁唑(PBO)，光敏环氧树脂，光敏苯并环丁烯(BCB)，光敏聚氨酯，光敏硅基材料，光敏液晶聚合物 (LCP)，光敏丙烯酸酯等易于加工实现图形化的光敏材料121。进一步地，可根据光敏材料121的填充性能，选用易于填充的光敏材料121对埋入式元件122进行包裹，基板层11中填充有玻纤布。

其中，光敏材料121可以是PSPI，PSPI具备良好的绝缘性和包裹性，埋入式载板结构1不但可通过PSPI的包裹避免外部机械应力（如冲击、振动）对埋入式元件122的直接损伤，还可通过PSPI将埋入式元件122与外界环境隔离，减少了湿气、灰尘和化学腐蚀对埋入式元件122的影响，提高了长期可靠性。

其中，导电介质131可以是铜、银、碳纳米管以及石墨烯等材料；优选铜为导电介质131。

优选地，基板层11在与光敏层12相贴合的一面上设有多个导电介质131，基板层11两面的导电介质131相连通；埋入式元件122贴合于基板层11上的导电介质131，与基板层11上相对的另一面上的导电介质131相连通。

优选地，光敏层12内开设有导通槽123，导通槽123从光敏层12上与基板层11相贴合的一面延伸至光敏层12的导电介质131处，导通槽123内镀有导电介质131，导通槽123中的导通介质与基板层11上的导电介质131相贴合。

优选地，基板层11和光敏层12的相对的另一面的导电介质131中部分导电介质131均设有防焊层132；光敏层12相对的另一面的另一部分导电介质131上预留有开窗133，开窗133对准埋入式元件122；基板层11相对的另一面的另一部分导电介质131上设有焊球134。

如图2所示，该埋入式载板结构1的制造方法包括：

S201，在预设的基材的表面上制作线路，基材表面上分布有底铜，底铜与线路连通。

请参阅图3中S311~S312，S311示出了该基材的结构，图3中基材上的黄色部分表示底铜；S312示出了该基材表面上制作完线路后的结构，在S312中可发现底铜与线路通过接触连通。

S202，在线路上压合绝缘材料，并在绝缘材料上压合导电介质131。

请参阅图3中S313，S313对应的基材的结构中，最上层的深黄色即为压合的导电介质131，导电介质131和线路之间压合的为绝缘材料，该绝缘材料为图1中基板层的填充材料111，优选地，该绝缘材料为玻纤布。

S203，对准线路进行镭射钻孔，得到连通孔，连通孔的一端位于绝缘材料上的导电介质131处，另一端位于线路处。

请参阅图3中S314，在基材上形成多个连通孔。

S204，在连通孔内填充导电介质131，连通孔内的导电介质131用于连通绝缘材料上的导电介质131与线路。

请参阅图3中S315，具体地，可以是在连通孔内镀铜。

S205，将线路至绝缘材料上的导电介质131之间的材料作为一个整体从基板上拆出，得到基板层11。

请参阅图3中S316。

S210，对预设的基板层11的一面的底铜进行微蚀，将基板层11内置的导电介质131暴露于蚀掉底铜的表面，基板层11的另一面设有导电介质131，且基板层11内置的导电介质131与基板层11另一面的导电介质131相连通。

请参阅图3中S317，微蚀掉埋入式的线路那面的底铜，进一步可以增加铜面粗糙度，有助于埋入式元件122的贴片。

S220，将埋入式元件122贴覆于基板层11表面暴露的部分导电介质131上。

请参阅图3中S318，可将电子元件，例如有源元件 (Active device) 及无源元件(Passive device)等，贴覆于基板层11表面中，例如，埋入式元件122可以是MLCC电容陶瓷，贴片方式可选用SMT方式。因埋入式线路等级更加精细，因此可以埋入尺寸更小的电容陶瓷进一步提升载板的集成密度和电气性能。

S230，在基板层11上填充光敏材料121，光敏材料121和埋入式元件122形成光敏层12，光敏材料121的厚度大于埋入式元件122的厚度。

请参阅图3中S319。

S240，贯穿光敏层12的光敏材料121形成导通槽123，导通槽123一端的开口贴合于基板层11表面暴露的另一部分导电介质131上。

请参阅图3中S320，具体地，对光敏层12进行显影曝光形成导通槽123。

通过曝光显影，制造出导通槽123作为导通空间，以便后续镀种子层以及金属化，实现导通。

S250，在导通槽123内和光敏层12上背离基板层11的表面设置导电介质131，且导通槽123内的导电介质131一端和光敏层12表面的导电介质131相连通，另一端和基板层11表面暴露的另一部分导电介质131相连通。

请参阅图3中S321，在S320的导通槽123内进行镀铜得到图3中S321所示的结构。进一步地，参阅图3中S322，可在铜面上形成线路，例如，蚀刻形成线路。

S260，在基板层11和光敏层12的相对的另一面的导电介质131中部分导电介质131均设置防焊层132，其中，在光敏层12相对的另一面的另一部分导电介质131上预留有开窗133，开窗133对准埋入式元件122。

请参阅图3中S323。

S270，在基板层11相对的另一面的另一部分导电介质131上设置焊球134。

请参阅图3中S324。

本申请实施例所提供的利用光敏材料121内埋元件的埋入式载板结构1及其制造方法具备以下优势：埋入式载板结构1不但可通过光敏材料121的包裹避免外部机械应力（如冲击、振动）对埋入式元件122的直接损伤，还可通过光敏材料121将埋入式元件122与外界环境隔离，减少了湿气、灰尘和化学腐蚀对埋入式元件122的影响，提高了长期可靠性；无需多次曝光显影，节约流程、节约镭射成本；更易操控光敏层12的厚度以便搭配不同厚度的埋入式元件122；埋入式元件122的内埋可提升线路集成度。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：存在A，同时存在A和B，存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片）。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种利用光敏材料内埋元件的埋入式载板结构，其特征在于，所述埋入式载板结构包括基板层和光敏层，所述光敏层填充有光敏材料；

所述基板层的一面与所述光敏层的一面贴合，所述基板层和所述光敏层的相对的另一面上均具有导电介质，所述基板层和所述光敏层表面的导电介质相连通；

所述光敏层在与所述基板层相贴合的一面内嵌入有埋入式元件，所述埋入式元件与所述基板层上相对的另一面上的导电介质相连通。

2.根据权利要求1所述的利用光敏材料内埋元件的埋入式载板结构，其特征在于，所述基板层在与所述光敏层相贴合的一面上设有多个导电介质，所述基板层两面的导电介质相连通；

所述埋入式元件贴合于所述基板层上的导电介质，与所述基板层上相对的另一面上的导电介质相连通。

3.根据权利要求2所述的利用光敏材料内埋元件的埋入式载板结构，其特征在于，所述光敏层内开设有导通槽，所述导通槽从所述光敏层上与所述基板层相贴合的一面延伸至所述光敏层的导电介质处，所述导通槽内镀有导电介质，所述导通槽中的导通介质与所述基板层上的导电介质相贴合。

4.根据权利要求3所述的利用光敏材料内埋元件的埋入式载板结构，其特征在于，所述基板层和所述光敏层的相对的另一面的导电介质中部分导电介质均设有防焊层；

所述光敏层相对的另一面的另一部分导电介质上预留有开窗，所述开窗对准所述埋入式元件；

所述基板层相对的另一面的另一部分导电介质上设有焊球。

5.根据权利要求4所述的利用光敏材料内埋元件的埋入式载板结构，其特征在于，所述光敏材料为可通过光刻工艺形成图形且具有绝缘性的材料。

6.一种埋入式载板结构的制造方法，其特征在于，所述制造方法用于制作如权利要求1~5任一项所述的利用光敏材料内埋元件的埋入式载板结构，所述制造方法包括：

对预设的基板层的一面的底铜进行微蚀，将所述基板层内置的导电介质暴露于蚀掉底铜的表面，所述基板层的另一面设有导电介质，且所述基板层内置的导电介质与所述基板层另一面的导电介质相连通；

将埋入式元件贴覆于所述基板层表面暴露的部分导电介质上；

在所述基板层上填充光敏材料，所述光敏材料和所述埋入式元件形成所述光敏层，所述光敏材料的厚度大于所述埋入式元件的厚度；

贯穿所述光敏层的光敏材料形成导通槽，所述导通槽一端的开口贴合于所述基板层表面暴露的另一部分导电介质上；

在所述导通槽内和所述光敏层上背离所述基板层的表面设置导电介质，且所述导通槽内的导电介质一端和所述光敏层表面的导电介质相连通，另一端和所述基板层表面暴露的另一部分导电介质相连通。

7.根据权利要求6所述的埋入式载板结构的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：

在所述基板层和所述光敏层的相对的另一面的导电介质中部分导电介质均设置防焊层，其中，在所述光敏层相对的另一面的另一部分导电介质上预留有开窗，所述开窗对准所述埋入式元件；

在所述基板层相对的另一面的另一部分导电介质上设置焊球。

8.根据权利要求7所述的埋入式载板结构的制造方法，其特征在于，所述贯穿所述光敏层的光敏材料形成导通槽，包括：

对所述光敏层进行显影曝光形成所述导通槽。

9.根据权利要求8所述的埋入式载板结构的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：

在预设的基材的表面上制作线路，所述基材表面上分布有底铜，所述底铜与所述线路连通；

在所述线路上压合绝缘材料，并在绝缘材料上压合导电介质；

对所述线路进行镭射钻孔，得到连通孔，所述连通孔的一端位于所述绝缘材料上的导电介质处，另一端位于所述线路处；

在所述连通孔内填充导电介质，所述连通孔内的导电介质用于连通所述绝缘材料上的导电介质与所述线路；

将所述线路至所述绝缘材料上的导电介质之间的材料作为一个整体从所述基板上拆出，得到所述基板层。

10.根据权利要求9所述的埋入式载板结构的制造方法，其特征在于，所述绝缘材料为玻纤布。