專利名稱：用于制造電子組件的方法以及電子組件的制作方法
用于制造電子組件的方法以及電子組件
當前技術
本發(fā)明涉及用于制造包含有至少一個電子元件的電子組件的方法，
以及根據(jù)權利要求9的前序部分所述的一種電子組件。
為了能夠封裝被插入到電路板上電子組件中的電子元件，并且為了 提高電子電路載體上的面積利用，已知的是把電子元件接收在電路板 中。由此實現(xiàn)了對電子元件的保護。在US-B 6,512,182中比如就公開了 在電路板基質(zhì)中銑削出接收部，把電子元件插入到接收部中。在插入電 子元件之后接收部被填充，接著被磨平并被層壓。通過嵌入電子元件可 以實現(xiàn)電子組件的表面平滑。
該組件的缺點是，首先在電路板基質(zhì)中銑削出接收部，電子元件被 插入到該接收部中。以這種方式^U叉難以精確地定位電子元件。
在DE-A 10 2005 003 125中公開了用于制造電子電^各的方法，其中 該電路具有電子元件，這些電子元件通過一種灌注材料來相互機械連 接。在灌注材料的至少一側(cè)，至少一層設置有印制導線，該印制導線把 電子元件相互電連接。為了制造這種電路，電子元件^皮施加在一個載體 膜上，并接著用灌注材料來包封。接著該載體膜^L去除，并在電子元件 與該載體膜相連的一側(cè)上設置一層或多層印制導線，這些印制導線把電 子元件相互電氣連接。
該方法的缺點是，該載體膜必須無殘留地被去除，以實現(xiàn)該電路的 有效電路連接。
本發(fā)明的公開
本發(fā)明的優(yōu)點
根據(jù)本發(fā)明的用于制造包含有至少一個電子元件的電子組件的方 法，其包括以下的步驟
(a) 把至少一個電子元件固定在導電載體膜的絕緣層上，其中該 電子元件的有源側(cè)指向膜的方向，
(b) 把其上固定有至少一個電子元件的導電載體膜層壓在一電路 板載體上，其中所述至少一個電子元件指向該電路板載體的方向，
(c) 通過結(jié)構化導電載體膜來形成印制導線，并且所述至少一個電子元件被接觸(ankontaktieren)。
通過把至少一個電子元件固定在導電載體膜的絕緣層上，可以精確 地定位電子元件。在隨后把其上固定有至少一個電子元件的導電載體膜 層壓到電路板載體上時，其中所述至少一個電子元件朝向該電路板載體 的方向，所述至少一個電子元件被電路板載體包圍。由此元件被完全封 裝。
通過結(jié)構化導電載體膜，以簡單的方式制造了必要的印制導線。由 此實現(xiàn)了電子組件的快速而價格合理的制造。
在一個優(yōu)選的實施方案中，所述至少一個電子元件在固定到該導電 載體膜上之后被聚合物材料包圍。利用該聚合物材料來包圍所述至少一 個電子元件致使對元件的附加保護。由此即使在敏感元件的情況下也明 顯減小了損壞的危險。
用于包圍所迷至少一個電子元件的聚合物材料比如是一種低壓成 形材料(Niederdruckpressmasse )比如環(huán)氧樹脂低壓成形材料。該低壓 成形材料比如通過壓鑄法來施加。在該聚合物材料中可以附加地保留比 如用于較厚電介質(zhì)的占位。但其也可以作為插入部分在對所述至少一個 電子元件注塑包封(Umspritzen)時一同^L注塑包封。 、
優(yōu)選地通過粘貼來進行所述至少一個電子元件的固定。為此，優(yōu)選 的是，該導電載體膜具有粘貼層。該粘貼層在此優(yōu)選地同時構成絕緣層。 該導電載體膜在此比如是一種自粘貼的導電載體膜。所述粘貼可以通過 熱處理和壓力處理來進行。其比如也是一種熱粘貼處理。
所使用的導電載體膜比如是一種銅膜，同樣其作為RCC材料由電 路板技術所已知。其他合適的導電膜比如是LCP膜或FEP膜。作為金 屬除了銅之外比如鋁也是合適的。
在一個優(yōu)選的實施方案中，在步驟(a)中把所述至少一個電子元 件施加到該導電載體膜上之前，將校準標記引入該導電載體膜中。校準 標記比如是具有任意截面的孔或盲孔。它們比如可以通過蝕刻、沖壓或 鉆被引入到該導電載體膜中。這些校準標記在此被設置到該導電膜與所 述至少一個電子元件相對的一側(cè)上。通過這些一交準標記，也可以在利用 聚合物材料包圍所述至少一個電子元件之后、或者在把該導電載體膜層 壓到該電路板載體上之后確定所述至少一個電子元件的精確位置。這對 于所述至少一個電子元件的接觸是需要的。可代替地，比如導電膜所裝備的元件作為校準標記也是適合的。在這些元件所設置的位置上，該導
電膜優(yōu)選地被鉆孔露出(freigebohrt)或被X射線照射，以識別這些元 件。此外該校準標記顯然也可以具有專業(yè)人員所已知的其他每種形式。
在所述至少一個電子元件應該與該導電載體膜電接觸的位置上，優(yōu) 選引入一些孔。為了把該導電載體膜與所述至少一個電子元件相接觸， 這些孔比如被金屬化。比如通過激光鉆孔來進行孔的引入。借助校準標 記來確定所引入的孔的位置。
按照專業(yè)人員所已知的方法來進行孔的金屬化，以實現(xiàn)所述電子元 件與該導電載體膜的接觸。所述的金屬化比如可以通過無電流的金屬沉
積來進行。所述無電流的金屬沉積是在電路板制造中所采用的一種常用 方法。優(yōu)選地利用銅來進行孔的金屬化。
其他的印制導線比如可以如此來施加，即在步驟(c)中所結(jié)構化 的導電載體膜上施加包含印制導線的其他覆層(Lage)。在此優(yōu)選地首 先施加電介質(zhì)，通過該電介質(zhì)來覆蓋在步驟(c)中所構造的印制導線。 同時由此進行該印制導線的絕緣，從而不會與之后所施加層的印制導線 形成不期望的電接觸。之后在該電介質(zhì)上按照專業(yè)人員所已知的方法來 施加其他的印制導線。包含印制導線的其他覆層或者也可以通過在該第 一覆層上施加另一導電膜，并接著制造膜結(jié)構以構造印制導線。
為了散發(fā)出電子組件在運行時所產(chǎn)生的熱量，優(yōu)選的是在步驟(b) 中把導電載體膜層壓到該印制導線載體上之后把所述至少一個電子元 件在與該導電載體膜背離的 一側(cè)與 一金屬芯相接觸，使得該金屬芯在層 壓到該電路板載體上之后同樣集成在該電路板中。那么該電子元件在運 行中把熱量輸出到該金屬芯上，通過該金屬芯可以向外輸出。
本發(fā)明方法的優(yōu)點在于，通過把所述至少一個電子元件用聚合物材 料包圍或者通過把該電子元件嵌入到電路板載體中實現(xiàn)了無源和有源 元件的價格合理的封裝。另外該電子組件通過完全封裝敏感的元件而是 非常可靠的。封裝的另一優(yōu)點是，如果使用了不同高度的元件，那么就 由此實現(xiàn)了高度平衡。
另外通過本發(fā)明的方法還避免了在制造中比如焊料、膠和焊線的有 風險的混合技術。在把所述電子組件應用于高頻技術時，也即如果該電 子元件是高頻電子元件，那么通過由本發(fā)明方法所實現(xiàn)的平面輸出結(jié)構 而實現(xiàn)了可再制造的高頻過渡。本發(fā)明的方法也允許在必要時在功率半導體上集成必要的散熱器。 其比如能在與該導電載體膜背離的一側(cè)上接觸電子元件。代替地，也可 以比如將其嵌入到用于包圍所述至少 一個電子元件的聚合物材料中。
通過本發(fā)明的方法，另外通過同時把該過程應用于許多模塊上還可 以實現(xiàn)價格合理的布線和封裝。
另外本發(fā)明還涉及包括至少一個電子元件的一種電子組件，該電子 元件在電路板上與印制導線結(jié)構相連接，其中所述至少一個電子元件嵌 入到該電路板中，并且該印制導線結(jié)構設置在該電路板的表面上。除了 前述的價格合理的封裝以及從而高的可靠性之外，如目前在當前技術中 所采用的昂貴的基質(zhì)技術和封裝技術被取代，或者被減少到'J、的元件 上。此外在本發(fā)明的電子組件中還可以把完整的高頻電路包括天線集中
步處理。
在一個優(yōu)選實施方案中，該印制導線結(jié)構在多個覆層中被構造。由 此在電子電路載體上實現(xiàn)了提高的面積利用。通過所述的附加覆層該電 子組件可以在最狹窄的空間上裝備元件或與元件相接觸。
為了能夠良好地散發(fā)該電子組件運行時的熱量，優(yōu)選的是在該電路 板中包含有金屬芯，該金屬芯金屬連接到所述至少一個電子元件上。
除了所述至少一個電子元件之外，該電子組件也可以包含一個或多 個才幾械元件。
的電子元件全部是專業(yè)人員所已知的、如在電;各板技術和微電子中;使 用的電子元件。作為機械元件也考慮的是在電路板技術中所使用的所有 元件。
附圖的簡述
本發(fā)明的實施例在附圖中示出，并在下文中詳細解釋。
其中


圖1至8示出了制造本發(fā)明裝置的多個步驟。 本發(fā)明的實施方案
在圖1中示出了一種導電載體膜1,其包括一個導電層3和一個絕 緣層5。該絕緣層5優(yōu)選地是粘貼層或熱塑性塑料，其上可以設置電子 元件。在該導電載體膜l的、該導電層3所位于的一側(cè)上引入了校準標記7。校準標記比如可以通過蝕刻、沖壓、鉆比如激光鉆孔而被形成于 該導電載體膜l中。另外，校準標記也可以是與該導電載體膜1相連接
的元件，這些元件被鉆孔出或者通過x射線顯微技術而被探測。專業(yè)人 員所已知的其他每種4交準標記形式也是可以的。
該導電層3優(yōu)選地是金屬層。作為金屬尤其優(yōu)選的是銅。
在一個第二步驟中，電子元件9被施加到該絕緣層5上。這在圖2 中示出。除了電子元件9之外，也可以將機械元件施加到該導電載體膜 1的絕緣層5上。施加在該導電載體膜1的絕緣層5上的電子元件9或 機械元件是如在電路板制造中所采用的通常的元件。在此其比如是芯 片、處理器、高頻元件、SMD元件、天線模塊、散熱器、MEMS或MOEMS。
優(yōu)選通過粘貼到絕緣層5上來進行電子元件9或機械元件的施加。 在此該電子元件9被放置到該導電載體膜1的絕緣層5上，如同該電子 元件9稍后應設置在電子電路中一樣?？梢栽趩蝹€或全部的電子元件9 上施加散熱器，以保證在電子元件9運行期間提高熱輸出。可選設置的 散熱器在此被設置到該電子元件9的與該導電載體膜1相背離的一側(cè)。
為了實現(xiàn)敏感電子元件9的封裝，可以將其用聚合物材料11來包 圍。這在圖3中示出。該聚合物材料11比如是一種環(huán)氧樹脂低壓成形 材料。如果需要，在該聚合物材料11中比如可以注塑包封用于較厚電 介質(zhì)的占位，其比如用于天線或散熱器。比如借助壓鑄法來進行聚合物 材料11的包封。所述占位比如可以作為凹進或槽被形成出。但除了壓 鑄法之外，也可以采用專業(yè)人員所已知的、能夠用來把電子元件9用聚 合物材料11包圍的其他每種方法。用聚合物材料11進行包圍附加具有 的優(yōu)點是，在元件9具有不同厚度的情況下實現(xiàn)了高度平衡。這對于之 后的層壓過程是有利的。另外元件也可以被預先封裝在可剝離的膜上， 并在剝離膜之后就被安裝在該載體膜1上。
在把電子元件9施加到該導電載體膜1上之后，或者如果該電子元 件9應該被聚合物材料包圍，那么就在該電子元件9被聚合物材料11 包圍之后，該導電膜1就被分切為電路板樣式。
除了所述分切之外，該導電膜1連同之上所設置的電子元件9以及 在此未示出的、必要時的其他機械元件被層壓到電路板載體13上。這 在圖4中示出。在在此所示的變型實施方案中，該導電膜l連同電子元 件9 一起已經(jīng)被層壓到該電路板載體13上，而沒有將電子元件9用聚合物材料11包圍。但根據(jù)本發(fā)明，在圖3中所示的實施形式也^L層壓 到該電路板載體13上，在該實施形式中該電子元件9被聚合物材料11 包圍。所述層壓在此按照專業(yè)人員所已知的方法來進行。該電路板載體 13根據(jù)本發(fā)明被層壓到該導電膜1上，使得該電子元件9或者由該聚合 物材料11所包圍的電子元件9凈皮該電路板載體13所包圍。為此該電3各 板載體13被層壓到該導電膜1的也施加有電子元件9的一側(cè)。
為此通常在其元件厚度大于O.lmm的元件9的情況下，將一種玻璃 纖維強化的并且在該元件9的位置上預先鉆孔的、硬化的電路板材料設 置到該膜上。之后設置一種預浸材料，并在必要時設置另一硬化的電路 板材料。該疊堆然后在一個層壓過程中被擠壓。硬化的電路板材料通常 是一種玻璃纖維強化的環(huán)氧樹脂。但是也可以采用專業(yè)人員所已知的其 他每種合適的材料。作為預浸材料通常同樣采用了環(huán)氧樹脂。但其還沒 有完全被硬化。通過施加壓力和提高的溫度來將該預浸材料完全硬化， 由此其與硬化的電路板材料相連接。這種由預浸材料和硬化電路板材料 構成的連接形成了電路板載體13。
在把該導電膜1與該電子元件9以及必要時與由該聚合物材料11 包圍的電子元件9層壓到該電路板載體13上之后，在電子元件9的連 接位置上在該載體膜1 — 一包括該導電層3和絕緣層5 — —中引入一些 孔17。這些孔17的正確定位可以通過開頭所引入的^t準標記7來確定。 由此可以精確地在電子元件9的電連接所處的位置上生成孔17。
通常，與孔17的引入(其中所述孔17用于將電子元件9與該導電 層3接觸)同時地或者直接緊隨其后地將冷卻通道31鉆到該電路板載 體13中，如其在圖7和8中所示。為此比如采用了一種激光鉆孔方法。 如果孔17也通過激光鉆孔方法來生成，那么對于冷卻通道31優(yōu)選地采 用第二激光。但也可以利用相同的激光來鉆所有的孔17和冷卻通道31 。
通過金屬化，該電子元件9與該導電層3相電接觸。這在圖6中示 出。為了金屬化，通過專業(yè)人員所已知的方法、比如通過無電流的金屬 沉積來在孔17中沉積金屬19。該金屬4巴該電子元件9的端子與該印制 導線結(jié)構15相連接。電子連接被形成。金屬化所采用的金屬19通常是 銅。為了金屬化，通常首先無電流地沉積由鈀組成的一種初始金屬化結(jié) 構。之后接著進行一種電的銅沉積。該金屬19可以采用套筒的形式、 或者完全填滿孔17。在為了接觸該電子元件9而在該導電膜1中設置孔17以及將孔17 金屬化之后，該導電層3被結(jié)構化，如在圖5中所示。所述結(jié)構化在此 通過專業(yè)人員所已知的任意一種方法來進行。合適的方法比如是蝕刻方 法、光至丈抗蝕方法、；敫光鉆孔方法或j敫光切除方法。
通過結(jié)構化該導電層，產(chǎn)生了對于電路板所必要的印制導線結(jié)構15。
通過在電路板載體13中嵌入電子元件9，獲得了一個平的表面。由 此實現(xiàn)了表面的簡單加工。
但顯然也可以首先由該導電膜1來制備該印制導線結(jié)構15，并之后 在該導電膜1中設置孔并金屬化所述孔。
在圖7中示出了一個電子組件21。該電子組件包括兩個電路板23, 電路板如在圖6中所示來構造。在該印制導線結(jié)構15上設置了電介質(zhì) 25,以便施加另一印制導線結(jié)構27。作為電介質(zhì)25比如環(huán)氧樹脂或FR4 材料是適合的，其在電路板技術中是公開的。利用常規(guī)的、專業(yè)人員所 已知的方法來進行該電介質(zhì)25的施加。那么比如可以通過刮涂 (Rakeln)、涂敷、印刷、層壓、簾式涂布、覆膜、噴涂或類似的方法 來施加電介質(zhì)25。
在該電介質(zhì)25上設置了另一印制導線結(jié)構27。為此可以首先整面 地涂覆一個導電層，接著將該導電層結(jié)構化。
優(yōu)選地也可以在該第一印制導線結(jié)構15上涂覆另一導電膜1,并由 該第二導電膜的導電層來結(jié)構化該印制導線結(jié)構27。這優(yōu)選地按照如同 結(jié)構化該導電層3以形成印制導線結(jié)構15 —樣的方法來進行。在制造 該印制導線結(jié)構27之后，可以將孔29引入該電介質(zhì)25中，通過這些 孔借助金屬化來進行該印制導線結(jié)構27與該印制導線結(jié)構15的接觸。
尤其優(yōu)選的是，為了制造被結(jié)構化為印制導線的多個導電層，首先 該電介質(zhì)25以及接著一個導電膜^皮層壓。在該電介質(zhì)25和該導電膜層 壓之后，首先設置孔，這些孔接著被金屬化，以把該導電膜與位于其下 的層進行電連接。接著由該導電膜來加工出另一印制導線結(jié)構27。
為了從該電子元件9導出熱量，可以在該電子元件9的與該印制導 線結(jié)構15、 27背離的一側(cè)將冷卻通道31引入在該電路板載體13中。 這些冷卻通道31可以與金屬芯33相連接。通過該金屬芯33和該冷卻 通道31從該電子元件9導出熱量。通常通過背面金屬化或者代替地給冷卻通道31的內(nèi)壁設置金屬層的連接來進行冷卻通道31與該金屬芯33 的連接。但也可以將該冷卻通道31完全用金屬填充。
另外也可以在金屬芯33與電子元件9之間設置冷卻元件。也可以 如此來設計該金屬芯33,使得它與電子元件9直接接觸。
如在電路板制造過程中通常的那樣，優(yōu)選地同樣借助層壓過程來進 行該電路板23的連接。
利用貫通兩個電路板23的孔35, —個電路板23的印制導線結(jié)構 15可以與該第二電鴻4反23的印制導線結(jié)構27相連接。比如通過孔35 內(nèi)壁的金屬化來進行這種電接觸。借助結(jié)束于金屬芯33的孔37,該印 制導線結(jié)構15、 27可以與金屬芯33電接觸。由此比如可以實現(xiàn)接地。 在孔37中也優(yōu)選地借助金屬化來進行電接觸?？?5、 37的金屬化比如 通過無電流的或電的金屬沉積來生成。但代替地比如也可以通過孔3 5 、 37來引入導線。
在圖8中所示的實施方案與圖7中所示的實施方案不同之處在于， 在一個電路板中電子元件9沒有用該聚合物材料11包圍，并且在被用 于該電子組件21的第二電路板23中電子元件9用聚合物材料11包圍。
除了在圖7和8中所示的、彼此疊置有相應兩個印制導線結(jié)構15、 27的實施方案之外，也可以在一側(cè)設置多于兩個印制導線結(jié)構。也可以 在電子組件21的上側(cè)和下側(cè)構造不同數(shù)量的印制導線結(jié)構25、 27。
權利要求
1.用于制造電子組件(21)的方法，其中該電子組件包括具有至少一個電子元件(9)的電路板(23)，該方法包括以下的步驟(a)把所述至少一個電子元件(9)固定在導電膜(1)的絕緣層(5)上，其中該電子元件(9)的有源側(cè)朝向該導電膜(1)的方向，(b)把其上固定有所述至少一個電子元件(9)的導電膜(1)層壓到電路板載體(13)上，其中所述至少一個電子元件(9)朝向該電路板載體(13)的方向，(c)通過結(jié)構化該導電膜(1)來構造印制導線結(jié)構(13)，并且所述至少一個電子元件(9)被接觸。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個電子 元件(9)在固定在該導電膜(1 )上之后被聚合物材料(11 )包圍。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，該導電膜(l) 具有粘貼層，其中該粘貼層同時構成該絕緣層(5)。
4. 根據(jù)權利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在步驟(a) 中把所述至少一個電子元件(9)施加到該導電膜(1 )上之前，將一些 校準標記(7)引入該導電膜(1)中。
5. 根據(jù)權利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在所述至 少一個電子元件(9)應當與該導電膜(1 )電接觸的位置上，將一些孔(17)引入該導電膜(1 )中。
6. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，這些孔(17)被金 屬化，以將該導電膜(1)與所述至少一個電子元件(9)相接觸。
7. 根據(jù)權利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，將包含有 印制導線結(jié)構(27)的其他覆層施加到步驟(c)中所結(jié)構化的導電膜(1)上。
8. 根據(jù)權利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，所述至少 一個電子元件在步驟(b)中在層壓到與導電膜(1)背離的一側(cè)上之前 與金屬芯(33)相接觸，使得在層壓到該電路板載體(13)上之后該金 屬芯(33)同樣集成在該電路板(23)中。
9. 電子組件，其包括至少一個電子元件(9),該電子元件與電路 板(23)上的印制導線結(jié)構(15， 27)相連接，其特征在于，所述至少 一個電子元件(9)嵌入在電路板栽體(13)中，并在該電路板(23)的表面上設置有印制導線結(jié)構(15, 27)。
10. 根據(jù)權利要求9所述的電子組件，其特征在于，該印制導線結(jié) 構(15, 27)構造于多個覆層中。
11. 根據(jù)權利要求9或10所述的電子組件，其特征在于，在該電 路板(23)中包含有金屬芯(33),該金屬芯與所述至少一個電子元件(9)金屬連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制造一種電子組件(21)的方法，該電子組件包括至少一個電子元件(9)，其中在一個第一步驟中所述至少一個電子元件(9)被固定到導電膜(1)的絕緣層(5)上，其中該電子元件(9)的有源側(cè)朝向該導電膜(1)的方向。在一個第二步驟中其上固定有所述至少一個電子元件(9)的導電膜(1)被層壓到電路板載體(13)上，其中所述至少一個電子元件(9)朝向該電路板載體(13)的方向。接著通過結(jié)構化該導電膜(1)來構造印制導線(15)，并所述至少一個電子元件(9)被接觸。本發(fā)明還涉及一種電子組件，其包括至少一個電子元件(9)，所述至少一個電子元件與電路板載體(13)上的印制導線結(jié)構相連接。所述至少一個電子元件(9)嵌入到該電路板載體(13)中，并且該印制導線結(jié)構(15，27)設置在該電路板(23)的表面上。
文檔編號H05K1/18GK101682993SQ200880018185
公開日2010年3月24日 申請日期2008年2月12日 優(yōu)先權日2007年3月30日
發(fā)明者A·庫格勒, G·利賓, K·-F·貝克 申請人:羅伯特.博世有限公司