專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有內(nèi)嵌電容的印制電路板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于印制電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及印制電路板(Printed Circuit Board, PCB) 內(nèi)嵌無(wú)源元件技術(shù)，尤其是PCB內(nèi)嵌電容及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)品集成度的提高，電子元件需要更高密度的安裝在印制電路板 (Printed Circuit Board,PCB)上。而電子設(shè)備的小型化發(fā)展,使PCB面積縮小,其板面可利用空間也越來(lái)越少。將無(wú)源元件作為PCB的一部分嵌入到基板的內(nèi)部，取代傳統(tǒng)的片式元件安裝方式，能夠在有限的空間內(nèi)安裝更多的電子原件。其中，內(nèi)嵌電容是將電容器嵌入多層PCB疊層結(jié)構(gòu)中，并用互連電路連接，以形成PCB內(nèi)嵌電容。目前，形成內(nèi)嵌電容較成熟的方法是利用特種雙面覆銅板(Copper-clad Laminate, CCL)進(jìn)行加工，如專(zhuān)利號(hào)ZL 03800736. O的發(fā)明專(zhuān)利中提到的雙面鍍銅箔疊層板就是其中一種。這種特殊的覆銅板經(jīng)圖形轉(zhuǎn)移工藝，在其兩面銅箔層上形成電容的兩極，并將其絕緣層作為電容的介質(zhì)層形成電容器，最后經(jīng)層壓后將電容器嵌入到多層PCB 內(nèi)層。這種特殊的覆銅板不僅需要極薄的絕緣層(通常為8 24μπι)作為電容器的介質(zhì)層，還需要在介質(zhì)層中添加高介電常數(shù)的材料，以提供足夠大的電容密度。因這種特殊的覆銅板生產(chǎn)加工難度大，價(jià)格昂貴，導(dǎo)致PCB的生產(chǎn)成本相應(yīng)過(guò)高，不利于推廣和應(yīng)用。為減少高介電常數(shù)材料的消耗，降低加工成本，申請(qǐng)?zhí)枮镃N200710162978. 8的發(fā)明專(zhuān)利，提出僅需在內(nèi)嵌電容的區(qū)域設(shè)置絕緣層作為電容器介質(zhì)層的方法。但是，在PCB制作中常采用的印刷或噴涂絕緣層的方式形成的介質(zhì)層厚度均勻性通常較難控制，造成電容容值差異較大，很難滿(mǎn)足應(yīng)用的需要。申請(qǐng)?zhí)朇N200710165521.2的發(fā)明專(zhuān)利中，雖然提出可以采用原子層積、物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積的方法可以形成局部厚度準(zhǔn)確且均勻的絕緣層，但該方法對(duì)加工設(shè)備要求很高，技術(shù)難度大，同樣難以在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種新的PCB內(nèi)嵌電容及制造方法，所述內(nèi)嵌電容位于PCB的覆銅層中，其制造方法可減少形成電容介質(zhì)層所需材料的消耗量，可降低埋嵌電容PCB的加工成本；同時(shí)，通過(guò)在PCB覆銅層內(nèi)設(shè)置凹槽的方法制作內(nèi)嵌電容，可以很好的控制介質(zhì)層的厚度，使埋嵌電容具有更準(zhǔn)確的電容值。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種具有內(nèi)嵌電容的印制電路板，如圖I所示，包括至少一層單層印制電路板 200，所述單層印制電路板200基材層210表面的覆銅層220中嵌入有至少一個(gè)內(nèi)嵌電容 230 ;所述內(nèi)嵌電容230的下電極金屬層231與覆銅層220相接觸，所述內(nèi)嵌電容230的上電極金屬層233與覆銅層220相絕緣，所述內(nèi)嵌電容230的介質(zhì)層232位于所述上電極金屬層233與下電極金屬層231之間。將至少一層上述具有內(nèi)嵌電容的印制電路板與其他單層印制電路板層壓，形成具有內(nèi)嵌電容的多層印制電路板；并采用上電極連接用金屬化盲孔241將所述內(nèi)嵌電容230 的上電極金屬層233引至多層印制電路板上表面120 ;同時(shí)采用下電極連接用金屬化盲孔 242a將所述內(nèi)嵌電容230的下電極金屬層231引至多層印制電路板上表面120，或采用下電極連接用金屬化通孔242b將所述內(nèi)嵌電容230的下電極金屬層231分別引至多層印制電路板金屬上下兩個(gè)表面。本發(fā)明提供的具有內(nèi)嵌電容的印制電路板，由于內(nèi)嵌電容是嵌入在覆銅層中，因此內(nèi)嵌電容的介質(zhì)層厚度非常薄(幾十微米左右)，這就要求內(nèi)嵌電容的介質(zhì)層材料的介電常數(shù)應(yīng)盡可能的高，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)與內(nèi)嵌電容的制作工藝相適應(yīng)。本發(fā)明提供的具有內(nèi)嵌電容的印制電路板中，可供選擇的適用于制作內(nèi)嵌電容介質(zhì)層的材料為熱固化環(huán)氧樹(shù)脂或添加有BaTi03、TiO2, Al2O3等陶瓷粉末的熱固化環(huán)氧樹(shù)脂。另外，內(nèi)嵌電容的上、下電極金屬層231、233可采用金屬銅或其他導(dǎo)電金屬制作。本發(fā)明提供的具有內(nèi)嵌電容的印制電路板，其制造方法包括以下步驟步驟I :采用光刻工藝，在單層印制電路板200的覆銅層220需要嵌入內(nèi)嵌電容 230的區(qū)域刻蝕掉部分覆銅層，形成一個(gè)凹槽，凹槽底部剩下的部分覆銅層作為內(nèi)嵌電容的下電極金屬層231。步驟2 :在步驟I所得凹槽內(nèi)填充介質(zhì)材料，作為內(nèi)嵌電容230的介質(zhì)層232。步驟3 :在內(nèi)嵌電容230的介質(zhì)層232的表面和其他覆銅層200表面沉積一層金屬層，然后采用光刻工藝將內(nèi)嵌電容230的介質(zhì)層232表面沉積的金屬層和其他覆銅層200 表面沉積的金屬層刻開(kāi)，使得內(nèi)嵌電容230的介質(zhì)層232表面沉積的金屬層(即內(nèi)嵌電容 230的上電極金屬層233)與其他覆銅層220表面沉積的金屬層相絕緣。將至少一層經(jīng)步驟1-3所制作的具有內(nèi)嵌電容的印制電路板與其他單層印制電路板層壓，形成具有內(nèi)嵌電容的多層印制電路板；并采用上電極連接用金屬化盲孔(241) 將所述內(nèi)嵌電容(230)的上電極金屬層(233)引至多層印制電路板上表面(120);同時(shí)采用下電極連接用金屬化盲孔(242a)將所述內(nèi)嵌電容(230)的下電極金屬層(231)引至多層印制電路板上表面(120)，或采用下電極連接用金屬化通孔(242b)將所述內(nèi)嵌電容 (230)的下電極金屬層(231)分別引至多層印制電路板金屬上下兩個(gè)表面。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將內(nèi)嵌電容嵌于PCB的覆銅層中，可減少形成電容介質(zhì)層所需材料的消耗量，降低埋嵌電容PCB的加工成本；同時(shí)，通過(guò)在PCB覆銅層內(nèi)設(shè)置凹槽的方法制作內(nèi)嵌電容，可以很好的控制介質(zhì)層的厚度，使埋嵌電容具有更準(zhǔn)確的電容值，工藝重復(fù)性較好。


圖I本發(fā)明提供的具有內(nèi)嵌電容的印制電路板(單層)截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2本發(fā)明提供的具有內(nèi)嵌電容的印制電路板(多層)截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式選取至少具有一面銅層的單層印制電路板(由絕緣層210與覆銅層220構(gòu)成)。 采用圖形轉(zhuǎn)移(如減成法工藝)，首先通過(guò)貼膜步驟在覆銅層220表面覆蓋感光抗蝕干膜， 然后通過(guò)曝光、顯影步驟除掉需要嵌入內(nèi)嵌電容230的區(qū)域的抗蝕干膜，接著通過(guò)蝕刻工藝刻蝕掉部分覆銅層，形成一個(gè)凹槽，凹槽底部剩下的部分覆銅層作為內(nèi)嵌電容的下電極金屬層231。然后在凹槽內(nèi)填充介質(zhì)材料，所用介質(zhì)材料可以采用熱固化環(huán)氧樹(shù)脂，同時(shí)為提高環(huán)氧樹(shù)脂的介電常數(shù)，可以在該樹(shù)脂中添加如BaTi03、Ti02、Al203等陶瓷粉末。通過(guò)熱固化的方式形成內(nèi)嵌電容的介質(zhì)層232，并穩(wěn)固的附著在凹槽區(qū)域內(nèi)。再經(jīng)過(guò)機(jī)械刷磨，如火山灰刷磨，不織布刷磨，尼龍布刷磨等PCB常用機(jī)械刷磨的方式，使覆銅層220與內(nèi)嵌電容的介質(zhì)層232具有一致平整的表面；然后通過(guò)化學(xué)沉銅與電鍍銅的方式在內(nèi)嵌電容230的介質(zhì)層232的表面和其他覆銅層200表面沉積一層金屬層。最后米用光刻工藝將內(nèi)嵌電容230的介質(zhì)層232表面沉積的金屬層和其他覆銅層 200表面沉積的金屬層刻開(kāi)，使得內(nèi)嵌電容230的介質(zhì)層232表面沉積的金屬層，即內(nèi)嵌電容230的上電極金屬層233與其他覆銅層220表面沉積的金屬層相絕緣。將至少一層上述具有內(nèi)嵌電容的印制電路板與其他單層印制電路板層壓，形成具有內(nèi)嵌電容的多層印制電路板；并采用上電極連接用金屬化盲孔241將所述內(nèi)嵌電容230 的上電極金屬層233引至多層印制電路板上表面120 ;同時(shí)采用下電極連接用金屬化盲孔 242a將所述內(nèi)嵌電容230的下電極金屬層231引至多層印制電路板上表面120，或采用下電極連接用金屬化通孔242b將所述內(nèi)嵌電容230的下電極金屬層231分別引至多層印制電路板金屬上下兩個(gè)表面。綜上所述，本發(fā)明的內(nèi)嵌電容結(jié)構(gòu)可以通過(guò)本發(fā)明提供的制造方法簡(jiǎn)便的形成， 可以最大限度的節(jié)省形成電容介質(zhì)層用高介電常數(shù)材料，同時(shí)為電容結(jié)構(gòu)提供均勻的介質(zhì)層厚度，提高內(nèi)嵌電容的容值精度，有利于廣泛的推廣和應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種具有內(nèi)嵌電容的印制電路板，包括至少一層單層印制電路板(200)，所述單層印制電路板(200)基材層(210)表面的覆銅層(220)中嵌入有至少一個(gè)內(nèi)嵌電容(230);所述內(nèi)嵌電容(230)的下電極金屬層(231)與覆銅層(220)相接觸，所述內(nèi)嵌電容(230)的上電極金屬層(233)與覆銅層(220)相絕緣，所述內(nèi)嵌電容(230)的介質(zhì)層(232)位于所述上電極金屬層(233)與下電極金屬層(231)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有內(nèi)嵌電容的印制電路板，其特征在于，將至少一層所述具有內(nèi)嵌電容的印制電路板與其他單層印制電路板層壓，形成具有內(nèi)嵌電容的多層印制電路板；并采用上電極連接用金屬化盲孔(241)將所述內(nèi)嵌電容(230)的上電極金屬層 (233)引至多層印制電路板上表面(120);同時(shí)采用下電極連接用金屬化盲孔(242a)將所述內(nèi)嵌電容(230)的下電極金屬層(231)引至多層印制電路板上表面(120)，或采用下電極連接用金屬化通孔(242b)將所述內(nèi)嵌電容(230)的下電極金屬層(231)分別引至多層印制電路板金屬上下兩個(gè)表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的具有內(nèi)嵌電容的印制電路板，其特征在于，所述內(nèi)嵌電容 (230)的介質(zhì)層(232)材料應(yīng)選擇介電常數(shù)盡可能高的介質(zhì)材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的具有內(nèi)嵌電容的印制電路板，其特征在于，所述內(nèi)嵌電容 (230)的介質(zhì)層(232)材料為熱固化環(huán)氧樹(shù)脂或添加有BaTi03、Ti02* Al2O3陶瓷粉末的熱固化環(huán)氧樹(shù)脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的具有內(nèi)嵌電容的印制電路板，其特征在于，所述內(nèi)嵌電容 (230)的上電極金屬層(233)和下電極金屬層(231)采用金屬銅或其他導(dǎo)電金屬制作。
6.一種具有內(nèi)嵌電容的印制電路板的制造方法，包括以下步驟步驟I :采用光刻工藝，在單層印制電路板(200)的覆銅層(220)需要嵌入內(nèi)嵌電容 (230)的區(qū)域刻蝕掉部分覆銅層，形成一個(gè)凹槽，凹槽底部剩下的部分覆銅層作為內(nèi)嵌電容的下電極金屬層(231)；步驟2 :在步驟I所得凹槽內(nèi)填充介質(zhì)材料，作為內(nèi)嵌電容(230)的介質(zhì)層(232)；步驟3 :在內(nèi)嵌電容(230)的介質(zhì)層(232)的表面和其他覆銅層(200)表面沉積一層金屬層，然后采用光刻工藝將內(nèi)嵌電容(230)的介質(zhì)層(232)表面沉積的金屬層和其他覆銅層(200)表面沉積的金屬層刻開(kāi)，使得內(nèi)嵌電容(230)的介質(zhì)層(232)表面沉積的金屬層，即內(nèi)嵌電容(230)的上電極金屬層(233)與其他覆銅層(220)表面沉積的金屬層相絕緣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有內(nèi)嵌電容的印制電路板的制造方法，其特征在于，還包括以下步驟步驟4 :將至少一層經(jīng)步驟1-3所制作的具有內(nèi)嵌電容的印制電路板與其他單層印制電路板層壓，形成具有內(nèi)嵌電容的多層印制電路板；步驟5 :采用上電極連接用金屬化盲孔(241)將所述內(nèi)嵌電容(230)的上電極金屬層 (233)引至多層印制電路板上表面(120);同時(shí)采用下電極連接用金屬化盲孔(242a)將所述內(nèi)嵌電容(230)的下電極金屬層(231)引至多層印制電路板上表面(120)，或采用下電極連接用金屬化通孔(242b)將所述內(nèi)嵌電容(230)的下電極金屬層(231)分別引至多層印制電路板金屬上下兩個(gè)表面。
全文摘要
一種具有內(nèi)嵌電容的印制電路板及制造方法，屬于印制電路技術(shù)領(lǐng)域。在單層印制電路板的覆銅層中嵌入至少一個(gè)內(nèi)嵌電容；所述內(nèi)嵌電容的下電極與覆銅層相接觸、上電極與覆銅層相絕緣、介質(zhì)層位于上電極與下電極之間。將至少一層具有內(nèi)嵌電容的印制電路板與其他單層印制電路板層壓，形成具有內(nèi)嵌電容的多層印制電路板。制作時(shí)，首先在覆銅層需要內(nèi)嵌電容的區(qū)域刻蝕掉部分覆銅層，形成凹槽，凹槽底部的銅層作為內(nèi)嵌電容的下電極；然后在凹槽內(nèi)填充介質(zhì)材料；最后在介質(zhì)層表面沉積金屬層作為內(nèi)嵌電容的上電極。本發(fā)明可以采用現(xiàn)有工藝，加工出精確度高，均勻性好的內(nèi)嵌電容，并能最大限度的節(jié)省形成電容介質(zhì)層所需要的材料，成本低，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H05K3/30GK102595786SQ20121003831
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者何為, 周?chē)?guó)云, 張懷武, 王守緒, 金軼 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)