TWI602481B - 嵌入電子元件之印刷電路板及其製造方法 - Google Patents

Description

嵌入電子元件之印刷電路板及其製造方法

本發明是有關於一種嵌入電子元件之印刷電路板及其製造方法，且特別是一種能夠改善熱擴散特性及翹曲之嵌入電子元件之印刷電路板及其製造方法。

有鑑於對資訊科技電子產品(包括手機)之小型化及多功能的技術要求，產生將積體電路(ICs)、半導體晶片、主動元件或被動元件等電子元件嵌入基板技術的需求。近期已發展以不同方法於基板內嵌入電子元件之技術。

一般來說，傳統嵌入電子元件之印刷電路板於基板之絕緣層內形成凹處並嵌入電子元件(例如積體電路及半導體晶片等不同元件)於凹處中。接著，塗佈黏著樹脂(如：預浸材料)於凹處內及絕緣層上，以使電子元件嵌入其內而形成絕緣層並固定電子元件。形成通孔(via hole)或貫孔(through hole)於絕緣層內以使電子元件連接至外部裝置。

此時，電鍍層及圖案形成於通孔或貫孔之內部及上方，以做為嵌入於基板之電子元件的電性連接手段。藉由連續層壓絕緣層於基板之上表面及下表面來製造嵌入電子元件之多層印刷電路板。

於嵌入電子元件之印刷電路板中，由於電子元件之外 部被絕緣層所圍繞，因此想要有效率地擴散電子元件所產生的熱是相當困難的。

為了克服此問題，藉由形成電子元件嵌入之金屬材料核心，能夠改善電子元件之熱擴散效率。然而，一般來說，在採用金屬核心之情況下，由於貫孔係形成於由金屬材料製成之核心基板內，且電子元件嵌入於貫孔內，當嵌入電子元件於貫孔內時，必須採用分離式載板來支撐電子元件。使用載板來製作印刷電路板之流程是複雜地，且增加了製程步驟。

本發明是為了克服傳統嵌入電子元件之印刷電路板之製造方法所發生之上述缺點及問題。因此本發明之目的係提供藉由形成金屬核心而能夠有效地擴散內部熱能之一種嵌入電子元件之印刷電路板及其製造方法。其中，凹處以電鍍方式形成於金屬核心內。電子元件嵌入於凹處中。金屬核心及電子元件藉由通孔電性連接至外部金屬圖案。

再者，本發明之另一目的係為提供一種嵌入電子元件之印刷電路板及其製造方法。嵌入電子元件之印刷電路板及其製造方法能夠於製造印刷電路板之製程中，藉由控制層壓於金屬核心之上、下表面的絕緣層之厚度為相等，以改善翹曲。

根據達成本發明目的之一方面，提供一種嵌入電子元件之印刷電路板之製造方法，包括以下步驟：準備一銅箔 基板(Copper Clad Laminate,CCL)；以電鍍之方式形成一金屬核心於銅箔基板之上表面上，金屬核心具有一凹處；嵌入電子元件於凹處內；形成絕緣層於電子元件之上表面及金屬核心上；以及形成金屬層於絕緣層上，並藉由蝕刻金屬層及銅箔層以形成數個圖案，銅箔層形成於金屬核心之下表面。

形成金屬核心之步驟更包括以下步驟：層壓乾膜(dry films,D/Fs)於銅箔基板之上表面及下表面；藉由曝光、顯影此些乾膜之上部，以移除凹處形成區域以外之一區域；成長(growing)一電鍍層於除了凹處形成區域以外之區域內；以及藉由移除位於凹處形成區域之乾膜以形成凹處。

在此情況下，於層壓乾膜之步驟中，乾膜可以只形成於銅箔基板之上表面。

於嵌入電子元件於凹處之步驟中，電子元件可以被固定於凹處之底部，黏著件(adhesive means)設置於凹處之底部與電子元件之間。黏著件可以是黏著膠及黏著薄膜。 再者，黏著件可以是包括熱傳導填充物之黏著膠或由熱傳導材料製成之黏著薄膜。

再者，於形成絕緣層於金屬核心之步驟中，可以形成具有相同厚度之絕緣層做為一絕緣體，絕緣體構成形成於電子元件所嵌入之金屬核心之下表面的銅箔基板。

本發明嵌入電子元件之印刷電路板及其製造方法之 操作效果與之技術設置目的，將透過以下附圖式之較佳實施例做詳細描述。

本發明之嵌入電子元件之印刷電路板之製造方法藉由使用雙面具有銅薄層之銅箔基板、以電鍍方式成長金屬層於銅箔基板上以形成金屬核心，及嵌入電子元件於金屬核心內，可以製造具有改善熱擴散特性之嵌入電子元件之印刷電路板。

首先，第1圖至第7圖繪示根據本發明嵌入電子元件之印刷電路板的製造方法之流程圖。

第1圖繪示根據本發明印刷電路板製造製程中準備一銅箔基板之步驟的剖面圖。如圖所示，本發明嵌入電子元件之印刷電路板中，準備銅箔基板100，銅箔層102塗佈於絕緣體101之二面，。

接著，第2圖繪示根據本發明印刷電路板製造製程中於銅箔基板上層壓一乾膜之步驟的剖面圖。層壓乾膜110於具有預先決定厚度之銅箔基板100之上表面及下表面。 在此情況下，乾膜110可以只被層壓於銅箔基板100之上表面。理由是因為金屬核心具有電子元件被嵌入之凹處。 於下述製程中，金屬核心藉由(through)乾膜110以電鍍之方式形成於銅箔基板100上。

根據圖案形狀製造之遮罩111可以層壓於乾膜110之上表面，乾磨110層壓於銅箔基板100上。遮罩111可以形成具有指定固定區域之尺寸及範圍之凹處，凹處將被形成於下述步驟中。

然後，第3圖繪示本發明中於印刷電路板製造製程中 移除部分乾膜之步驟的剖面圖。於此製程中，藉由曝光及顯影移除層壓於銅箔基板100上之乾膜110的一部份。在此情況下，除了由遮罩111覆蓋之區域以外的乾膜110區域可以藉由曝光及顯影製程來移除。根據凹處尺寸可以決定被遮罩111所覆蓋之停留於銅箔基板100上乾膜110之寬度。

接著，第4圖繪示本發明中於印刷電路板製造製程中形成一金屬核心之步驟的剖面圖。於此製程中，金屬核心120可以藉由於乾膜110自銅箔基板100中被移除之區域進行電鍍製程來形成。也就是說，藉由在乾膜110自銅箔基板100移除之處，成長電鍍層102a於銅箔基板100之銅箔層102上，金屬核心120可以與銅箔基板100之銅箔層102整合。

在此情況下，電鍍層102a較佳地與乾膜110相同。 電鍍層102a較佳地形成具有30至40微米之厚度，以便於嵌入電子元件於薄基板內時，符合薄基板特性。

如此，當金屬核心120形成於藉由曝光及顯影移除乾膜110之區域時，能夠更容易透過電鍍製程控制來電鍍厚度之優勢。這樣，如果傳統嵌入電子元件之印刷電路板包括金屬核心，當嵌入電子元件於一般使用具有30至40微米厚度之金屬核心時，甚至難以處理支撐電子元件之金屬核心底部，印刷電路板之製造製程應處理於嵌入電子元件於金屬核心部分之通孔中之情況下，及黏著分別支撐電子元件之載體至金屬核心下表面，及當嵌入電子元件完成時執行移除載體之製程。因此，完成使用金屬核心之傳統嵌 入電子元件之印刷電路板之製造製程且因而降低生產力。

然而，在本發明中，由於結合於銅箔層102之金屬核心120藉由電鍍形成於銅箔基板100之上表面，因此銅箔基板100之銅箔層102扮演支撐電子元件之角色，而不需要分離的載體。並且由於嵌入於金屬核心120之電子元件之下表面連接於銅箔層102，因此能夠改善熱擴散效率。

在此情況下，形成於銅箔基板100之銅箔層102上之電鍍層102a可以是由銅材料製成。

以及，於銅箔基板100上進行電鍍之製程可藉由電鍍或無電電鍍來進行。

如此，當以電鍍方式形成金屬核心120於銅箔基板100上時，藉由移除形成於銅箔基板100之上表面及下表面之乾膜110，金屬核心120可以提供於銅箔基板100上，凹處121形成於金屬核心120內。

同時，移除乾膜之步驟及形成金屬核心之步驟可以執行於單元印刷電路板聚集於面板上之情況下。也就是說，乾膜完全層疊於面板狀之銅箔基板上表面及下表面上。藉由曝光顯影一遮罩來移除部份之乾膜，遮罩覆蓋凹處以預定間隔形成之區域。並且，由於乾膜移除之區域被由銅材料製成之電鍍層102a所填充，於製造面板後，能夠減少製程成本及藉由製造大量單元電路板來改善生產量。

接著，第5圖繪示本發明中於印刷電路板製造製程中嵌入一電子元件於金屬核心中之步驟的剖面圖。凹處121可以藉由移除於金屬核心120中之乾膜110來形成。

再者，嵌入電子元件130於凹處121中並藉由緊密結 合於凹處121底部來固定，也就是銅箔基板100之上銅箔層102。電子元件130可以藉由黏著件(adhesive means)140固定於凹處121之底部。

在此情況下，電子元件130可以是不同形態之晶片，包括積體電路、半導體晶片、被動元件及主動元件。

黏著件140可以是黏著膠或黏著薄膜。在此情況下，當使用液狀黏著膠為黏著件140時，可以採用導電膏，且更可以採用具有高熱傳導之材料。並且，可採用含有熱傳導填充物之導電膏。

以及，當使用黏著薄膜為黏著件140時，較佳地採用由熱傳導材料製成之黏著薄膜。

黏著件140使用熱傳導材料或包含熱傳薄填充物之導電膏的理由是改善從電子元件產生高溫通過金屬底部及金屬核心120之熱擴散效率，以及當電子元件130固定於凹處121內時，增加金屬核心120底部及電子元件130之連接區域。

接著，第6圖繪示本發明中於印刷電路板製造製程中於組裝金屬核心之步驟的剖面圖。形成絕緣層150於電子元件130嵌入之凹處121內及金屬核心120之上表面。並且可以進一步設置金屬層160於絕緣層150上。在此情況下，金屬層160可與銅箔層102具有相同的銅材料。銅箔層102形成於銅箔基板100下表面。以及，絕緣層150可與銅箔基板100之絕緣體101具有相同厚度。銅箔基板100之絕緣體101位於金屬核心120之下表面。因此，藉由製造形成於金屬核心120上表面及下表面均等之絕緣材料厚 度，能夠於印刷電路板製造過程中抑制翹曲之發生。

在此情況下，絕緣層150藉由也注入填充於電子元件130嵌入於凹處121內之周圍部分之凹處121內，來固定嵌入於凹處121內之電子元件130。

最後，第7圖繪示本發明中於印刷電路板製造製程中形成一圖案於一絕緣層上之步驟的剖面圖。如圖所示，形成通孔170以貫穿絕緣層150及絕緣體101。通孔170形成於金屬核心120之上表面及下表面。在此情況下，可以藉由不同方法形成通孔170，但一般藉由雷射之製程使得電子元件130的底部及金屬核心120之上表面透過通孔170之底部而暴露。

再者，金屬核心120及嵌入於金屬核心120之電子元件130可以電性連接至銅箔層102及金屬層160，以藉由填充電鍍通孔170內部而形成介層連接。

以及，各金屬層160及各銅箔層102形成於絕緣層150及絕緣體101上，以電性連接至通孔170。通孔170形成於絕緣層150及絕緣體101內，且位於金屬核心120的上表面與下表面。圖案化各金屬層160及銅箔層102為預定形狀之電路圖案180。

在此情況下，形成金屬層160及銅箔層102之電路圖案180的步驟可以藉由蝕刻或改良式半加成製程(modified semi-additive process，MSAP)來形成。其中，圖案是於薄銅箔上之化學鍍銅後，透過一乾膜來形成。

再者，如另一製程，電路圖案180可以藉由電鍍之半加成製程(semi-additive process，SAP)來形成。其中， 圖案是於絕緣層上之化學鍍銅後，透過一乾膜來形成。

如上所述，根據本發明中嵌入電子元件之印刷電路板及其製造方法具有能夠藉由形成電子元件嵌入之核心以明顯改善電子元件之熱擴散效率之優點，其中核心具有金屬材料，且透過通孔電性連接電子元件及金屬核心。

再者，本發明於基板之製造期間，藉由使用金屬核心可以提供避免翹曲發生之運作效果，金屬核心與形成層疊於金屬核心之上表面及下表面之絕緣層具有相同之厚度。

再者，本發明具有減少製作程序及改善生產量之優點。金屬核心藉由電鍍形成於銅箔基板之銅箔層上。當嵌入電子元件於形成金屬核心之凹處內時，電子元件支撐於銅箔層上。因此，並於嵌入電子元件之印刷電路板製造期間，用以支撐電子元件之分離載體可以被移除。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧銅箔基板

101‧‧‧絕緣體

102‧‧‧銅箔層

102a‧‧‧電鍍層

110‧‧‧乾膜

111‧‧‧遮罩

120‧‧‧金屬核心

121‧‧‧凹處

130‧‧‧電子元件

140‧‧‧黏著件

150‧‧‧絕緣層

160‧‧‧金屬層

170‧‧‧通孔

180‧‧‧迴路圖案

從以下實施例之描述並結合所圖示，本發明概念之這些或其他方面及優點將更清楚且易於理解。

第1圖至第7圖繪示本發明中嵌入電子元件之印刷電路板的製造方法之流程圖。其中： 第1圖繪示本發明中於印刷電路板製造製程中準備銅箔基板之步驟的剖面圖。

第2圖繪示本發明中於印刷電路板製造製程中於銅箔基板上層壓乾膜之步驟的剖面圖。

第3圖繪示本發明中於印刷電路板製造製程中移除部分乾膜之步驟的剖面圖。

第4圖繪示本發明中於印刷電路板製造製程中形成一金屬核心之步驟的剖面圖。

第5圖繪示本發明中於印刷電路板製造製程中嵌入電子元件於金屬核心中之步驟的剖面圖。

第6圖繪示本發明中於印刷電路板製造製程中於金屬核心上組裝之步驟的剖面圖。

第7圖繪示本發明中於印刷電路板製造製程中形成圖案於絕緣層上之步驟的剖面圖。

101‧‧‧絕緣體

102‧‧‧銅箔層

102a‧‧‧電鍍層

120‧‧‧金屬核心

130‧‧‧電子元件

140‧‧‧黏著件

150‧‧‧絕緣層

170‧‧‧通孔

180‧‧‧迴路圖案

Claims (19)

1. 一種嵌入電子元件之印刷電路板之製造方法，包括：準備一銅箔基板(cooper clad laminate,CCL)；以電鍍之方式形成一金屬核心於該銅箔基板之上表面上，該金屬核心具有一凹處；嵌入一電子元件於該凹處內；形成一絕緣層於該電子元件之上表面上及該金屬核心上；以及形成一金屬層於該絕緣層上，並藉由圖案化該金屬層及一銅箔層以形成複數個圖案，該銅箔層形成於該銅箔基板之下表面上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之嵌入電子元件之印刷電路板之製造方法，其中形成該金屬核心之步驟更包括：層壓複數個乾膜(dry films,D/Fs)於該銅箔基板之上表面及下表面；藉由曝光、顯影該些乾膜之上部，以移除一凹處形成區域以外之一區域；成長一電鍍層於該凹處形成區域以外之該區域內；以及藉由移除位於該凹處形成區域之該乾膜，以形成該凹處。
3. 如申請專利範圍第2項所述之嵌入電子元件之印刷電路板之製造方法，其中於層壓該乾膜之步驟中，該乾 膜只形成於該銅箔基板之上表面。
4. 如申請專利範圍第2項所述之嵌入電子元件之印刷電路板之製造方法，其中於成長該電鍍層於該凹處形成區域以外之該區域之步驟中，該電鍍層係藉由電鍍或無電電鍍形成。
5. 如申請專利範圍第2項所述之嵌入電子元件之印刷電路板之製造方法，其中形成於該銅箔基板上之該電鍍層係以銅材料製成。
6. 如申請專利範圍第1項所述之嵌入電子元件之印刷電路板之製造方法，其中於嵌入該電子元件於該凹處之步驟中，該電子元件被固定於該凹處之一底部，一黏著件(adhesive means)設置於該電子元件及該凹處之該底部之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述之嵌入電子元件之印刷電路板之製造方法，其中該黏著件係為一黏著膠及一黏著薄膜之其中之一。
8. 如申請專利範圍第7項所述之嵌入電子元件之印刷電路板之製造方法，其中該黏著膠係由具有熱傳導填充物之一導電膠所製成。
9. 如申請專利範圍第7項所述之嵌入電子元件之印刷電路板之製造方法，其中該黏著薄膜係由一熱傳導材料製成。
10. 如申請專利範圍第1項所述之嵌入電子元件之印刷電路板之製造方法，其中於形成該絕緣層於該金屬核心上之步驟中，該絕緣層與一絕緣體具有相同厚度，該絕 緣體構成形成於該電子元件所嵌入之該金屬核心之下表面上的該銅箔基板。
11. 一種嵌入電子元件之印刷電路板，包括：一金屬核心，具有一凹處；一電子元件，嵌入該凹處中以被支撐在該金屬核心之上表面上；一絕緣層，層壓於該金屬核心之上表面上，以覆蓋該電子元件；一第一圖案(pattern)，形成於該絕緣層上；以及一第二圖案，形成於一絕緣體上，該絕緣體層壓於該金屬核心之一下表面上，其中該金屬核心包括：一銅箔層，該電子元件安裝且被支撐於該銅箔層上；以及一電鍍層，位於該銅箔層上，且其中該電鍍層係形成在該銅箔層上之該凹處的一形成區域以外之一區域中。
12. 如申請專利範圍第11項所述之嵌入電子元件之印刷電路板，其中該電鍍層係由一銅材料製成。
13. 如申請專利範圍第11項所述之嵌入電子元件之印刷電路板，其中該金屬核心之該電鍍層之成長高度等同或高於該電子元件之上表面。
14. 如申請專利範圍第11項所述之嵌入電子元件之印刷電路板，其中該電鍍層係藉由電鍍或無電電鍍形成。
15. 如申請專利範圍第11項所述之嵌入電子元件之印刷電路板，其中該電子元件係固定於該凹處之底部之該 銅箔層上，一黏著件設置於該電子元件及該銅箔層之間。
16. 如申請專利範圍第15項所述之嵌入電子元件之印刷電路板，其中該黏著件係為一黏著膠及一黏著薄膜之其中之一。
17. 如申請專利範圍第16項所述之嵌入電子元件之印刷電路板，其中該黏著膠係由包括熱傳導填充物之一導電膠所製成。
18. 如申請專利範圍第16項所述之嵌入電子元件之印刷電路板，其中該黏著薄膜係由一熱傳導材料所製成。
19. 如申請專利範圍第11項所述之嵌入電子元件之印刷電路板，其中該絕緣層與形成於該金屬核心之下表面上的該絕緣體具有相同厚度。