用于制造印刷電路板元件的方法
【專利說(shuō)明】用于制造印刷電路板元件的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造印刷電路板元件的方法，該印刷電路板元件具有至少一個(gè)電子構(gòu)件，其具有由電觸點(diǎn)或?qū)щ妼佣x的連接側(cè)，其中，構(gòu)件連接到臨時(shí)載體以進(jìn)行定位，并且嵌入絕緣材料中。
[0002]在設(shè)置有電子構(gòu)件的設(shè)備的產(chǎn)品功能越來(lái)越多、而這樣的電子構(gòu)件越來(lái)越小型化以及要對(duì)印刷電路板裝配的這樣的電子構(gòu)件的數(shù)量越來(lái)越大的情況下，在技術(shù)上越來(lái)越多地使用具有多個(gè)電子構(gòu)件的性能更高的以陣列形狀構(gòu)造的單元或封裝，其具有大量觸點(diǎn)或接頭，同時(shí)這些觸點(diǎn)之間的距離越來(lái)越小。由于該原因，在產(chǎn)品尺寸、要使用的構(gòu)件和印刷電路板同時(shí)減小的情況下，在需要的多個(gè)接觸點(diǎn)上裝配電子構(gòu)件越來(lái)越難。
[0003]已經(jīng)提出了將電子構(gòu)件至少部分地集成到印刷電路板中，例如參見(jiàn)W0 03/065778A、TO 03/065779 A或W0 2004/077902 A。然而，在這些已知技術(shù)中不利的是，在印刷電路板的基體元件、即基板中要設(shè)置凹陷或孔、即空腔，用于容納電子構(gòu)件。為了接觸構(gòu)件，使用焊接工藝和粘接技術(shù)，其中，通常在不同的類型的材料之間產(chǎn)生接觸點(diǎn)(一方面是導(dǎo)體跡線，另一方面是電子構(gòu)件的接觸點(diǎn)或連接點(diǎn))。尤其在具有大的溫差或溫度變化范圍的環(huán)境中使用這樣的系統(tǒng)的情況下，接觸點(diǎn)或連接點(diǎn)的區(qū)域中的不同的材料由于不同的熱膨脹系數(shù)而產(chǎn)生應(yīng)力，其可能導(dǎo)致接觸點(diǎn)或連接點(diǎn)開(kāi)裂，由此導(dǎo)致單元發(fā)生故障。此外，可以假設(shè)，制造觸點(diǎn)附加地需要的孔、尤其是激光孔對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生負(fù)荷。此外不利的是，插入要產(chǎn)生的空腔中的構(gòu)件通過(guò)焊膏和粘接線與導(dǎo)體跡線和接觸表面的接觸變得困難，或者尤其是在波動(dòng)的溫度負(fù)荷的情況下使用時(shí)，不能可靠地實(shí)現(xiàn)。印刷電路板制造過(guò)程期間的高壓力和溫度也可能對(duì)嵌入并接觸的構(gòu)件產(chǎn)生負(fù)荷。負(fù)荷可能更重的電子構(gòu)件的散熱也成問(wèn)題。
[0004]在W0 2010/048654 A1中描述了一種用于將電子構(gòu)件集成到印刷電路板中的技術(shù)，其中，借助膠將構(gòu)件固定在稍后移除的優(yōu)選施加有導(dǎo)電層的載體上。然后，將構(gòu)件嵌入絕緣材料中，其上又施加有導(dǎo)電層。在這種構(gòu)造中，絕緣層、例如預(yù)浸材料在加熱時(shí)具有與膠不同的膨脹系數(shù)，從而在隨后的加熱和硬化步驟中，導(dǎo)致印刷電路板元件、尤其是在構(gòu)件的區(qū)域中翹曲。這種翹曲例如可能處于大約150 μπι的數(shù)量級(jí)。此外，在借助微鉆孔、即所謂的μ vias接觸構(gòu)件時(shí)，也產(chǎn)生問(wèn)題。
[0005]類似地也適用于在DE 10 2009 029 201 A1中描述的用于制造包括微米或納米結(jié)構(gòu)元件的構(gòu)件的技術(shù)。在此使用經(jīng)由連接層承載導(dǎo)電層的多層載體，例如尤其是所謂的RCC(樹(shù)脂鍍銅)膜，也就是說(shuō)具有環(huán)氧樹(shù)脂層和銅層，其中，銅層經(jīng)由連接層連接到稍后移除的實(shí)際上是臨時(shí)的載體。環(huán)氧樹(shù)脂層和銅層保留在印刷電路板元件上。只要實(shí)際的載體仍然存在，則對(duì)這些層施加電子構(gòu)件的組，之后用絕緣材料封裝其。在此，在加熱和硬化過(guò)程中由于不同的膨脹系數(shù)也導(dǎo)致所制造的印刷電路板元件的扭曲或翹曲。
[0006]現(xiàn)在，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是至少盡可能地改善這些問(wèn)題，并且能夠制造尤其是在簡(jiǎn)化的接觸的情況下也能夠可靠地集成電子構(gòu)件的印刷電路板或者印刷電路板元件。尤其是應(yīng)當(dāng)在制造印刷電路板期間實(shí)現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)，其相對(duì)于相應(yīng)使用的材料實(shí)現(xiàn)對(duì)稱性，從而能夠在加熱和加壓或者硬化過(guò)程中避免印刷電路板的翹曲。此外，還旨在實(shí)現(xiàn)印刷電路板結(jié)構(gòu)無(wú)氣泡。
[0007]相應(yīng)地，本發(fā)明提供一種如開(kāi)頭所給出的用于制造印刷電路板元件的方法，其特征在于，構(gòu)件直接設(shè)置在作為臨時(shí)載體的塑料膜上的預(yù)定位置處，之后在構(gòu)件的與所述塑料膜對(duì)置的一側(cè)設(shè)置具有至少一個(gè)載體和導(dǎo)電體、優(yōu)選還具有絕緣材料的復(fù)合層，其中，載體背離構(gòu)件，之后去除塑料膜，然后將構(gòu)件嵌入絕緣材料中。
[0008]在從屬權(quán)利要求中給出了該方法的有利實(shí)施方式和擴(kuò)展方案。
[0009]在本方法中，不僅可以放棄使用印刷電路板的基板，在該基板中必須制造用于構(gòu)件的腔室(空腔)，而且還在印刷電路板的、更準(zhǔn)確地說(shuō)是包圍電子構(gòu)件的材料的可能的無(wú)故障方面實(shí)現(xiàn)了提高的可靠性，因?yàn)槟軌虮苊庠谄渌闆r下尤其在集成較大的構(gòu)件時(shí)總是重復(fù)出現(xiàn)的氣泡。這通過(guò)可以在真空下進(jìn)行相應(yīng)的加熱或硬化或者層壓步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此能夠保持在材料內(nèi)部無(wú)氣泡；這種氣泡的避免尤其在觸點(diǎn)區(qū)域中是有利的。對(duì)于本方法還重要的是，整個(gè)臨時(shí)載體在本方法期間又被移除，并且實(shí)現(xiàn)印刷電路板構(gòu)造的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，這顯著地有助于避免所制造的印刷電路板在硬化步驟中由于在不同材料的情況下的不同的聚合收縮而扭曲。對(duì)于這種對(duì)稱結(jié)構(gòu)，相應(yīng)地還特別有利的是，在將構(gòu)件嵌入絕緣材料中之后，在構(gòu)件上與第一復(fù)合層對(duì)置的一側(cè)并且在構(gòu)件的嵌入部上施加具有至少一個(gè)導(dǎo)電體和載體、優(yōu)選還具有絕緣材料的另一個(gè)復(fù)合層。此外，利用這種方法還能夠以有利的方式構(gòu)造多層印刷電路板，由此在其中在多個(gè)平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)電路部分。
[0010]在此，“嵌入”不僅應(yīng)當(dāng)理解為僅在側(cè)面對(duì)構(gòu)件進(jìn)行封裝，還應(yīng)當(dāng)理解為包括覆蓋的封裝。
[0011]可以簡(jiǎn)單地使用本身是傳統(tǒng)的粘接膜作為臨時(shí)載體，其中，該粘接膜適宜地可以由例如具有丙烯酸塑料或硅酮的粘接層在例如由PET材料制成的載體層或者薄金屬膜、例如鋁上構(gòu)造。這種粘接膜或者粘接帶在市場(chǎng)上可以獲得，并且也被稱為“膠帶”。
[0012]在嵌入電子構(gòu)件的過(guò)程中(與根據(jù)DE 10 2009 029 201 A1類似)，獲得一種用于印刷電路板的“基體”。在將電子構(gòu)件嵌入絕緣材料的步驟中，還可以在電子構(gòu)件的背離“連接側(cè)”的一側(cè)覆蓋該電子構(gòu)件，但不一定必須這樣做。在此，“連接側(cè)”應(yīng)當(dāng)被理解為構(gòu)件的電觸點(diǎn)所在的或者至少大部分觸點(diǎn)所在的構(gòu)件側(cè)，然后其中，雖然如此，在對(duì)置的一側(cè)、即后側(cè)，也可以存在導(dǎo)體層或金屬化部，如下面將進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明的那樣。
[0013]對(duì)于嵌入，一種有利的方法的特征在于，將構(gòu)件嵌入作為絕緣材料的用于嵌入的經(jīng)過(guò)預(yù)處理的預(yù)浸材料中，該預(yù)浸材料具有用于構(gòu)件的凹陷。在此，援用在印刷電路板制造中常見(jiàn)的技術(shù)，因?yàn)榻?jīng)過(guò)預(yù)處理的預(yù)浸材料對(duì)于印刷電路板中的基板和絕緣層的構(gòu)造通常完全是常用的。然而，在這種情況下，要在預(yù)浸材料中設(shè)置用于電子構(gòu)件的凹陷、即所謂的“腔室”或空腔。
[0014]—種有利的備選方法的特征在于，將構(gòu)件嵌入復(fù)合層的絕緣材料中，所述絕緣材料具有至少等于構(gòu)件厚度的層厚。在此有利的是，單獨(dú)地設(shè)置絕緣材料的獨(dú)有步驟變得多余，因?yàn)閺?fù)合層的絕緣材料直接用于電子構(gòu)件的嵌入。
[0015]在本方法中還有利的是，在電子構(gòu)件的連接側(cè)可實(shí)現(xiàn)薄的絕緣層，其中，構(gòu)件的觸點(diǎn)和在印刷電路板元件完成時(shí)存在于那里的導(dǎo)電表面之間的絕緣層的相對(duì)小的厚度，使構(gòu)件與結(jié)構(gòu)化的導(dǎo)電表面的導(dǎo)電連接變得容易，由此能夠?qū)崿F(xiàn)較高的連接密度。
[0016]如果使用具有介電層的構(gòu)件，所述介電層設(shè)置在構(gòu)件的一側(cè)，其中，該構(gòu)件以與所述介電層對(duì)置的一側(cè)設(shè)置在塑料膜上，則也可以以有利的方式實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的觸點(diǎn)區(qū)域中的這種薄的絕緣層。因此在這種情況下，電子構(gòu)件以連接側(cè)向上遠(yuǎn)離臨時(shí)載體地、即“面朝上”地設(shè)置在臨時(shí)載體上。然后，在該側(cè)施加尤其是沒(méi)有絕緣材料的復(fù)合層，之后在構(gòu)件的對(duì)置側(cè)移除臨時(shí)載體，以便隨即能夠從該側(cè)將構(gòu)件嵌入絕緣材料中以及優(yōu)選設(shè)置另一復(fù)合層。
[0017]當(dāng)在電子構(gòu)件的一側(cè)設(shè)置介電層時(shí)，存在如下可能性:將該介電層或絕緣材料層設(shè)置在“連接側(cè)”或者構(gòu)件的與觸點(diǎn)對(duì)置的一側(cè)，然后在該側(cè)設(shè)置沒(méi)有絕緣材料而僅具有載體和導(dǎo)體的復(fù)合層；之后如所描述的那樣將臨時(shí)載體從構(gòu)件的連接側(cè)去除，并且進(jìn)行構(gòu)件的封裝或嵌入。
[0018]此外，本方法的一個(gè)有利實(shí)施方式的特征在于，使用具有導(dǎo)電層的構(gòu)件，所述導(dǎo)電層設(shè)置在構(gòu)件的一側(cè)，其中，該構(gòu)件以與所述導(dǎo)電層對(duì)置的一側(cè)設(shè)置在塑料膜上。因此在該方法中，構(gòu)件“面朝下”地設(shè)置在臨時(shí)載體上。在構(gòu)件的與觸點(diǎn)對(duì)置的一側(cè)上的導(dǎo)電層一方面可以用于接觸構(gòu)件，例如用作接地電極，并且另外還可以用于散熱。在此，通常也優(yōu)選在構(gòu)件的承載該導(dǎo)電層的一側(cè)設(shè)置沒(méi)有絕緣材料、即僅具有載體和導(dǎo)體的復(fù)合層。
[0019]此外，如果在將由載體和導(dǎo)電體構(gòu)成的復(fù)合層連接到構(gòu)件之前，在該復(fù)合層上，例如通過(guò)印刷，在復(fù)合層的導(dǎo)電體上在構(gòu)件的位置處施加例如膏狀的導(dǎo)電材料，并且在將復(fù)合層連接到構(gòu)件之后，去除塑料膜，則得到一種特別合理的方法。在該方法中，在與用于構(gòu)件的臨時(shí)載體對(duì)置的一側(cè)設(shè)置具有局部的導(dǎo)電材料部分的復(fù)合層時(shí)，能夠在同一個(gè)步驟中在電子構(gòu)件的后側(cè)進(jìn)行金屬化。
[0020]此外，還有利的是，在去除塑料膜之后，例如通過(guò)印刷在與構(gòu)件的連接側(cè)對(duì)置的一側(cè)施加例如膏狀的導(dǎo)電材料。在該方法中，在不同的處理步驟中實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單的配準(zhǔn)，因?yàn)榭梢允÷杂糜趶?fù)合層的導(dǎo)體層的配準(zhǔn)。
[0021 ] 如所提到的，在本方法中，不同的加熱和硬化或?qū)訅翰襟E可以在真空中進(jìn)行，尤其是