專利名稱：多層板的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多層板的制造方法，其中芯片元件嵌入絕緣基片。
背景技術：
專利文獻1描述了一種制造多層板(印刷電路板)的方法，將一個芯片元件插入到絕緣基片(或者基座元件)內(nèi)。其中，由熱塑性樹脂制成的多個單面導電性樹脂膜片上面設有通孔。這些通孔設置在與嵌入芯片元件(或電子元件)相對應的位置，因此通孔的尺寸約等于芯片元件的外部尺寸。然后把多個樹脂膜片堆疊在一起，再把芯片元件插入到由通孔形成的凹室(或孔)里。然后從兩端對樹脂膜片堆進行加熱加壓。從而使每個樹脂膜片受熱軟化變形并互相粘接從而制成絕緣基片，使得芯片元件能夠嵌入到該絕緣基片內(nèi)。
專利文獻1JP2003-86949A(US6680441 B2)其中，具有通孔的多個樹脂膜片堆疊在一起，與芯片元件高度相同?？紤]到芯片元件外部尺寸的偏差，通孔的制造精度以及芯片元件安裝時的定位精度，為了使芯片元件插入凹室有較高的屈強比，通孔的尺寸要稍大一些。這種情況下，在芯片元件和未固定芯片元件的凹室內(nèi)壁之間形成了間隙。在插入芯片元件或者轉到下一制造步驟時，芯片元件會因為振動而偏離預設位置，或進入堆疊片之間的空隙中，或跳出凹室。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的就是提供一種解決上述問題的多層板制造方法。在本制造方法中，首先是將熱塑性樹脂制成的多個樹脂膜片互相粘接從而形成一個絕緣基片，然后把芯片元件嵌入到該形成的絕緣基片內(nèi)。該制造方法有助于防止制造時芯片元件偏離預設位置。
為了達到上述目的，包括絕緣基片和插入該基片內(nèi)的芯片元件的多層板的制造方法具有以下步驟
準備步驟，準備第一種包括于所述多個熱塑性樹脂制成的樹脂膜片中、帶有用來插入芯片元件的通孔的樹脂膜片，以及第二種包括于所述多個樹脂膜片中、不帶通孔的樹脂膜片；堆疊步驟，形成包括第一種樹脂膜片和第二種樹脂膜片的樹脂膜片堆；配置步驟，把芯片元件插入通孔，并將芯片元件配置在樹脂膜片堆內(nèi)；以及加熱加壓步驟，從兩個表面對樹脂膜片堆加熱加壓，使樹脂膜片堆中的每個樹脂膜片粘接在一起，從而形成絕緣基片，這樣配置好的芯片元件就嵌在了成形后的絕緣基片內(nèi)，其中樹脂膜片堆的第一種樹脂膜片中至少有一個樹脂膜片包括尖端凸出到通孔內(nèi)的突起部位。其中突起部位的相對應的尖端之間間隔尺寸要小于插入芯片元件的外部尺寸。
在配置步驟中，芯片元件被按壓并插入到通孔中，突起部位凸出到該通孔同時對應尖端的一部分被擠壓。
在這種制造方法下，至少一個樹脂膜片的一個通孔具有突出到該通孔的突起部位。突起部位的相對應的尖端之間間隔尺寸要小于插入芯片元件的外部尺寸。從而當芯片元件被按壓插入帶有突起部位的通孔時，芯片元件擠壓或折斷突起部位尖端的一部分。從而插入并配置好的芯片元件被帶有突起部位的樹脂膜片固定。因此，這種結構有助于防止芯片元件偏離預設位置，或進入堆疊樹脂膜片之間的間隙中或跳出由樹脂膜片通孔形成的凹室，這些問題由于將芯片元件插入凹室時或者轉移到下一制造步驟時產(chǎn)生的振動而導致。
本發(fā)明的另一方面，包括絕緣基片和插入到該基片內(nèi)的芯片元件的多層板的制造方法具有以下步驟準備步驟，準備第一種包括于所述多個熱塑性樹脂制成的樹脂膜片中、帶有用來插入芯片元件的通孔的樹脂膜片，以及第二種包括于所述多個樹脂膜片中、不帶通孔的樹脂膜片；堆疊步驟，形成包括第一種樹脂膜片和第二種樹脂膜片的樹脂膜片堆；暫時粘接步驟，通過從樹脂膜片堆的兩表面進行加熱加壓，暫時使堆中每一樹脂膜片互相粘接；
配置步驟，把芯片元件插入通孔，并將該芯片元件配置在暫時粘接的每個樹脂膜片形成的樹脂膜片中；以及加熱加壓步驟，從樹脂膜片堆兩表面進行加熱加壓，使堆中每一樹脂膜片互相粘接在一起，從而形成絕緣基片，并使配置好的芯片元件嵌入該絕緣基片中。
在這種制造方法下，在芯片元件插入通孔之前，樹脂膜片堆已經(jīng)被加熱加壓，使得堆中每個樹脂膜片暫時粘接并相互固定。因此，這種結構有助于防止由于插入芯片元件到凹室的過程中或者轉移到下一個制造步驟過程中的振動而使芯片元件進入堆疊的樹脂膜片之間的間隙中。


上面提及的以及其他本發(fā)明的目的，特征、優(yōu)點可以通過以下結合附圖所作的詳細描述更清楚的了解到。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的方法制造的多層板的剖面示意圖；圖2A到2F是制造方法中樹脂膜片準備步驟的剖面圖；圖3A到3C是制造方法中芯片元件配置步驟的剖面圖；圖4A到4C是將芯片元件配置到一個具有突起部位的樹脂膜片的通孔中的透視圖；以及圖5A到5B是制造方法中芯片元件配置步驟之后的一個步驟的剖面圖。
具體實施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的方法制造的多層板100的剖面示意圖。其中，可以明確看出芯片元件2的表面上具有2a，2b兩個電極。
多層板100將芯片元件2嵌入絕緣基片(或基座)1中，該基片由10a到10e五個互相粘結的樹脂膜片(圖1中用點線分開)形成。此外，在10a到10e中的某些樹脂膜片上有導電圖3，形成在單個樹脂膜片10a到10e上的每個導電圖通過燒結導電性膠體制成的導電元件4互相電氣連接。芯片元件2上的電極2a，2b通過導電元件4連接到導電圖3進行電氣連接。
接下來，將結合附圖2A到2F，3A到3C，4A到4C以及5A到5B來說明多層板100的制造方法。
圖2A到2F是樹脂膜片10b的樹脂膜片準備步驟的剖面圖。首先，圖2A中的導電圖3通過如下子步驟進行安裝把金屬箔貼在由熱塑樹脂液晶聚合物制成的樹脂膜片1的一個表面上；用光刻和蝕刻技術將金屬箔圖案化。熱塑性樹脂制成的樹脂膜片1的制造原料可以是聚醚醚酮(PEEK)樹脂，聚醚酰亞胺(PEI)樹脂或者是這兩種樹脂的混合物，用來代替液晶聚合物。最后，多個熱塑樹脂膜片1互相粘接從而形成了圖1中的絕緣基片1。用來制造導電圖3的金屬箔例如可以選擇銅箔，它具有高導電性和高強度。
然后，如圖2B所示，通孔hb通過激光加工形成于樹脂膜片1中。該通孔hb用來插入圖1中所示的芯片元件2。
接下來，如圖2C所示，將保護片5a，5b分別粘貼到帶有導電圖3的樹脂膜片1的兩個表面。保護片5a，5b用來防止導電圖3受到損害，以及導電性膠給樹脂膜片1表面帶來污染。
然后通過激光加工形成底部孔h4?？?具有由導電圖3確定的底部，如圖2D所示。
接下來，如圖2E所示，在孔h4中注滿導電性膠。導電性膠逐漸燒結，形成圖1中的導電元件4。
最后，剝除掉保護片5a，5b，樹脂膜片10b的準備步驟完成。樹脂膜片10c，10d的準備方法和10b基本相同。樹脂膜片10a，10e采用省去圖2B中通孔形成的步驟進行準備。也就是說，在樹脂膜片準備步驟中，要準備兩種樹脂膜片，第一種是有通孔的樹脂膜片，用來插入芯片元件2，如樹脂膜片10b，10c和10d；另一種是沒有通孔的樹脂膜片，如樹脂膜片10a，10e。
在接下來的芯片元件配置步驟中，將準備好的樹脂膜片10b到10e疊在一起，然后把芯片元件2插入并放置好。圖3A到3C是芯片元件配置步驟的剖面圖。
樹脂膜片10b到10e堆疊在一起，圖3A中所示，使得通孔hb到hd形成一個凹室。堆疊的樹脂膜片10b-10d的數(shù)目根據(jù)插入芯片元件2的高度來決定。其中，樹脂膜片10e沒有通孔。此外，相比制造圖1中的多層板100，樹脂膜片10b中的通孔hb的尺寸和樹脂膜片10c、10d中的通孔hc、hd的尺寸不同。
然后，我們將結合圖4A到圖4C說明本發(fā)明的一個特征。圖4A是樹脂膜片10b的透視圖。圖4B是芯片元件2將要插入堆疊的樹脂膜片10b到10e的示意圖。圖4C是將芯片元件2插入后的示意圖。這里為了簡化，省略導電圖3和導電性膠4。
如圖4A所示，與其他的樹脂膜片10c，10d不同，樹脂膜片10b中的通孔hb有6個突起部位t1到t6，它們凸出到通孔hb里。比如，互相對應的凸起部位t5，t6尖端之間的間距Wt小于芯片元件2的外部尺寸W2，如圖4A，4B所示。這里，芯片元件2的外部尺寸W2的方向基本和芯片元件插入的方向大致垂直。因此，在芯片元件配置步驟中，芯片元件被擠壓并插入到樹脂膜片10b到10e的通孔hb到hd中，同時將樹脂膜片10b的突起部位t1到t6的尖端擠壓或折斷。這里突起部位t1到t6的尖端都是彈性變形。
如圖4C所示，芯片元件2插入到由相連的通孔hb到hd形成的凹室中，被樹脂膜片10b固定住。樹脂膜片10b上的導孔hb具有突起部位t1到t6。由于插入芯片元件2或是將其轉到下一制造步驟，在凹室的周圍或許會有震動發(fā)生。這些震動會給芯片元件2帶來以下問題(i)偏移預設位置；(ii)進入樹脂膜片10b到10e之間形成的空隙中；(iii)跳出凹室。該實施例有助于防止這些問題的發(fā)生。
通孔hc，hd和芯片元件2之間的間隙典型地設為100微米。與之相反，在插入芯片元件2時被擠壓變形的凸起部位t1到t6的在突起方向上尖端的擠壓或斷裂部分的長度最好設計為大于等于10微米小于等于30微米。(10微米≤(W2-Wt)/2≤30微米)。凸起部位t1到t6的某些尖端的部分被擠壓或折斷時，就對插入通孔hb的芯片元件2產(chǎn)生了固定作用。當突起部位t1到t6折斷后的長度小于10微米時，固定作用就會減弱。與之對應，如果突起部位t1到t6折斷后長度大于30微米，插入芯片元件2時的阻力會變得太大，使得樹脂膜片10b產(chǎn)生變形。如樹脂膜片1采用液晶聚合物(彈性模量100兆帕)，突起部位t1到t6往往設計成三角形，尖角角度為135度。然而，也可以選擇其他任何形狀。
如圖3A到3C，4A到4C所示的該實施例中，只有樹脂膜片10b具有帶突起部位t1到t6的通孔；然而，樹脂膜片10c，10d也可以在其通孔hc，hd中帶有突起部位。當至少一個樹脂膜片10b、10c、10d在其通孔hb、hc、hd中帶有凸起部位，上述固定效果就可以獲得。
在上述條件下，樹脂膜片10b到10e僅僅疊放在一起就可以實現(xiàn)芯片元件2的插入；然而，可替換地，它還可以在樹脂膜片10b到10e暫時粘接后實現(xiàn)，方法如下。
回到圖3B，下面解釋暫時粘接步驟。圖3A中所示在一個方向以及一個配置內(nèi)堆疊在一起的樹脂膜片10b到10e被置于兩個熱壓盤P1、P2之間，然后從兩盤P1、P2對其進行相對低壓低溫的加熱加壓，如圖3B所示。使用的壓力最好為約2兆帕。對于液晶聚合物制成的熱塑樹脂膜片1，加熱溫度最好不低于200攝氏度，不高于250攝氏度。此溫度和壓力使樹脂膜片1漸漸軟化。樹脂膜片堆中10b到10e互相暫時粘接在一起。當溫度低于200攝氏度時，樹脂膜片10b到10e之間的粘著力降低，使得粘在一起的樹脂膜片10b到10e很容易脫落。然而，當溫度高于250攝氏度時，不但是樹脂膜片10b到10e會變形，通孔hb到hd也會變形。
然后，如圖3C所示，芯片元件2插入并安置到暫時粘接的樹脂膜片10b到10e中的通孔hb到hd形成的凹室里。暫時粘接這一步驟解決了芯片元件2進入樹脂膜片10b到10e之間的空隙的問題，這一問題是由插入芯片元件或者轉到下一制造步驟時的振動引起的。
無論是在樹脂膜片堆中至少一個樹脂膜片的通孔中加入突起部位，還是使樹脂膜片堆暫時粘接，都阻止了制造過程中芯片元件2偏離預設位置。然而，二者作用于不同的對象；也就是說，前者作用于芯片元件2，而后者作用于堆疊的樹脂膜片10b到10e。因此，在某些制造方法中，即使通孔中沒有突出部分，也可以使用暫時粘接方法。此外，對這些制造方法，至少在樹脂膜片堆中至少一個樹脂膜片中采用帶突起部位的通孔，會進一步提高防止芯片元件2偏離預設位置的效果。
圖5A，5B是芯片元件2插入并配置以后的步驟的剖面圖。如圖5A所示，沒有通孔的樹脂膜片10a堆疊并覆蓋堆疊的樹脂膜片10b到10e，該堆疊的樹脂膜片10b到10e暫時粘接并包含插入并放置好的芯片元件2。
然后，如圖5B所示，把圖5A中在一個方向上放置好的暫時粘接的堆疊的樹脂膜片10b到10e和樹脂膜片10a一起放置到一對帶有嵌入的加熱器的熱壓盤P1，P2之間，如圖5B所示，從兩盤P1、P2用高溫高壓進行加熱加壓。使用壓力最好為約4兆帕。對于用液晶聚合物制成的熱塑性樹脂膜片1，加熱溫度最好為300到350攝氏度。此溫度和壓力使熱塑性樹脂膜片1軟化。樹脂膜片堆10a到10e互相粘接在一起，從而形成絕緣基片1。而且，樹脂膜片1流入所有芯片元件2周圍空隙和間隔中去，從而使芯片元件2嵌入到絕緣基片中。這里，加熱加壓會造成導電性膠4燒結而形成導電元件4，與導電圖3互相電氣連接。從而，多層板100可被制成。
對本領域技術人員而言顯然可以對上述本發(fā)明的實施例做出多種改變。然而，本發(fā)明的范圍應由以下權利要求來確定。
權利要求
1.一種多層板的制造方法，該板包括一個絕緣基片和一個嵌入該絕緣基片內(nèi)的芯片元件，其中絕緣基片由多個熱塑性樹脂制成的樹脂膜片互相粘接形成，該方法包括準備步驟，準備第一種包括于所述多個樹脂膜片中、帶有用來插入芯片元件的通孔的樹脂膜片以及第二種包括于所述多個樹脂膜片中、不帶通孔的樹脂膜片；堆疊步驟，形成包括第一種樹脂膜片和第二種樹脂膜片的樹脂膜片堆；配置步驟，將芯片元件插入通孔，并將芯片元件配置在樹脂膜片堆內(nèi)；以及加熱加壓步驟，從樹脂膜片堆兩表面對樹脂膜片堆進行加熱加壓，使樹脂膜片堆中的每個樹脂膜片彼此粘接，從而形成絕緣基片，這樣配置好的芯片元件嵌入所形成的絕緣基片內(nèi)，其中，樹脂膜片堆中第一種樹脂膜片中的至少一個樹脂膜片包括尖端凸出到通孔的突起部位，其中突起部位的相對尖端的間距小于插入芯片元件的外部尺寸，并且，其中在配置步驟中，芯片元件被按壓插入到有突出部位凸出的通孔中，同時擠壓相對尖端的一部分。
2.如權利要求1所述的多層板的制造方法，其中，被芯片元件擠壓的相對尖端的一部分的尺寸范圍是10微米到30微米之間，包括10和30微米。
3.如權利要求1或2所述的多層板的制造方法，其中，堆疊步驟中包括一個暫時粘接步驟，通過從樹脂膜片堆兩表面加熱加壓該樹脂膜片堆而暫時使樹脂膜片堆中的每個樹脂膜片彼此暫時粘接。
4.如權利要求3所述的多層板的制造方法，其中熱塑性樹脂由液晶聚合物制成，并且其中暫時粘接步驟中的加熱溫度為200到250攝氏度之間，包括200和250攝氏度。
5.一種多層板制造方法，該板包括一個絕緣基片和一個嵌入該絕緣基片內(nèi)的芯片元件，其中絕緣基片由熱塑性樹脂制成的多個樹脂膜片彼此粘接形成，該方法包括準備步驟，準備第一種包括于所述多個樹脂膜片中、帶有用來插入芯片元件的通孔的樹脂膜片以及第二種包括于所述多個樹脂膜片中、不帶通孔的樹脂膜片；堆疊步驟，形成包括第一種樹脂膜片和第二種樹脂膜片的樹脂膜片堆；暫時粘接步驟，從樹脂膜片堆兩表面對樹脂膜片堆進行加熱加壓，暫時使樹脂膜片堆中的每個樹脂膜片彼此暫時粘接；配置步驟，將芯片元件插入通孔，并將芯片元件配置在每個樹脂膜片暫時粘接的樹脂膜片內(nèi)；以及加熱加壓步驟，從樹脂膜片堆兩表面對樹脂膜片堆進行加熱加壓，使樹脂膜片堆中的每個樹脂膜片彼此粘接，從而形成絕緣基片，這樣配置好的芯片元件嵌入所形成的絕緣基片內(nèi)。
6.如權利要求5所述的多層板的制造方法，其中熱塑性樹脂由液晶聚合物制成，并且其中暫時粘接步驟中的加熱溫度為200到250攝氏度之間，包括200和250攝氏度。
7.如權利要求5所述的多層板的制造方法，其中，樹脂膜片堆中第一種樹脂膜片中的至少一個樹脂膜片包括尖端凸出到通孔的突起部位，其中突起部位的相對尖端的間距小于插入芯片元件的外部尺寸，并且，其中在配置步驟中，芯片元件被按壓插入到有突出部位凸出的通孔中，同時擠壓相對尖端的一部分。
8.如權利要求7所述的多層板的制造方法，其中，被擠壓的相對尖端的一部分的尺寸范圍是10微米到30微米之間，包括10和30微米。
全文摘要
準備兩種樹脂膜片用于制造包含芯片元件的多層板。第一種具有用于插入芯片元件的通孔，而第二種沒有通孔。包括這兩個種類的樹脂膜片在插入芯片元件之前進行堆疊。至少一個第一種樹脂膜片具有帶突起部位的通孔。突起部位中，相對應的突起部位在其尖端之間形成間隔。該間隔尺寸小于插入芯片元件的外部尺寸。芯片元件擠壓突起部位尖端的一部分同時被按壓插入給定樹脂膜片的通孔中。
文檔編號H05K1/00GK1758833SQ20051009800
公開日2006年4月12日 申請日期2005年9月1日 優(yōu)先權日2004年9月1日
發(fā)明者竹內(nèi)聰, 清水元規(guī) 申請人:株式會社電裝