专利名称：埋置有源元件的树脂基板及其制备方法
技术领域：
本发明涉及微电子行业的封装技术领域，尤其涉及一种埋置有源元件的树脂基板及其制备方法。
背景技术：
随着人们对电子消费品、计算机、通讯设备和生物医学仪器等的高集成化和微小型化的迫切要求，希望有一个能解决这个问题的技术方案，即把数字技术、模拟技术、射频RF技术、光技术和传感器等集成起来，形成“系统级芯片”或者“系统级封装”。系统级芯片是指将以上的技术都集成在同一芯片上，然而高密度内存和模拟器件往往难以完全集成在系统级芯片中，而系统级封装却能将它们整合在一起，可以说，系统级封装是系统级芯片的一种很好的补充，因此，如果将这两个系统的设计和制造结合起来，那么将会既达到不断缩小产品尺寸，又可使产品增加功能性、提高可靠性和性能，进而可以降低制造成本和明显提高市场的竞争力。在高频信号和高速数字信号传输的基板中，由于产品不断追求微小型化和高性能化等，因此，不仅越来越多地将无源器件集成到基板中，而且还大力尝试将有源元件也同时埋置到基板中。有源元件一般是指以单晶硅晶圆为材料进行光刻加工并集成的晶体管或集成电路等，不需要能量的来源而实行它特定的功能。通常，这些有源元件封装成“芯片”后，再焊接安装到基板表面上。现在要把这些芯片埋置到基板内部，其复杂程度显而易见。由于有源元件的内部组成与结构比起无源器件来要复杂得多，因此埋置有源元件比起埋置无源器件要困难得多，在埋置有源元件过程中，由于有源元件的厚度比薄膜无源器件要厚得多，首先要先将其平面化，薄型化，然后再进行埋置过程。此外，有源元件在基板内部的互连结点比无源器件要多很多，而且这些互连结点的导线精细度要求也高很多，大多数是“微米级”、甚至是“纳米级”的连接，这都给有源元件的埋置带来了很多困难。目前乃至今后，把无源器件和有源元件一起埋置到基板内部使“系统级封装”具有更高集成度的发展，已成为新一代的技术，这实现了基板的最大功能化，因此同时埋置无源器件和有源元件的基板也可以称为“系统板”。目前很多研究单位都在尝试将有源元件埋入到基板中，实现系统板的概念，比较普遍的方法是先在基板或者支撑层上进行开挖埋置有源元件的“空穴”，然后将有源元件放置在“空穴”内进行连接，加入绝缘层，再在上面“积层”后，将有源元件的信号线连接到外部，实现有源元件的埋入过程。但是此法生产效率低，成本高，工艺繁复，需要制作“空穴”的结构。为了避免“空穴”的制作以及简化工艺，专利200780015536. 9介绍了一种使用能量固化型树脂将有源元件常温常压下埋设在树脂基板中的结构及方法。图I为现有技术埋置有源元件树脂基板的制备方法的流程图。如图I所示，该方法包括(a)在基板I上采用树脂层2配置、固定电路芯片3 ； (b)层叠间隔件4后涂布液态的能量固化型树脂材料形成未固化的涂布层，并在该未固化涂布层放置具有剥离剂层7的支撑体6 ； (c)施加能量固化未固化涂布层；(d)剥离支撑体6后形成埋设电路芯片3的树脂片层5构成的电路基板10。该法质量好，生产效率高，载板最终是剥离的。在实现本发明的过程中，申请人意识到现有技术存在如下技术缺陷埋置在树脂基板中的有源元件散热不佳，影响到有源元件的工作状态。
发明内容
(一 )要解决的技术问题为解决上述缺陷，本发明提供了一种埋置有源元件的树脂基板及其制备方法，以提高其散热效率。( 二 )技术方案 根据本发明的一个方面，提供了一种埋置有源元件树脂基板的制备方法。该制备方法包括在承载板上加工贯穿承载板的散热孔，并进行散射孔的金属化，散射孔的位置对应于欲埋置有源元件的位置；在有源元件的被动面涂覆界面散热材料，将有源元件粘附于带有散热孔的承载板上，有源元件的被动面朝向承载板；在承载板上有源元件所在的一侧涂覆液态的能量固化型树脂，将有源元件埋入其中；固化能量固化型树脂。优选地，本发明埋置有源元件树脂基板制备方法的技术方案中，固化能量固化型树脂的步骤之后还包括在承载板上能量固化型树脂相对的另一侧上，散热孔所在的位置设置金属散热片、热沉或风扇。优选地，本发明埋置有源元件树脂基板制备方法的技术方案中，在有源元件的被动面涂覆界面散热材料的步骤中，界面散射材料为以下材料中的一种导热胶、导热硅胶片或界面散热纳米材料。优选地，本发明埋置有源元件树脂基板制备方法的技术方案中，界面散热纳米材料是指采用静电纺丝技术将聚亚安酯制备成界面散热材料的纳米纤维基底，并在此基础上添加高热纳米颗粒所制备的材料。优选地，本发明埋置有源元件树脂基板制备方法的技术方案中，在有源元件的被动面涂覆界面散热材料的步骤之前还包括对有源元件进行平面化和/或薄型化处理。优选地，本发明埋置有源元件树脂基板制备方法的技术方案中，在承载板上有源元件所在的一侧涂覆液态的能量固化型树脂的步骤中，能量固化型树脂的材料为热固型树脂组合物或者活化性能射线固化型树脂组合物；涂覆的方式为以下方式中的一种棒涂法、刮刀涂布法、锟图法，刮板涂布法、模涂法或凹版涂布法。优选地，本发明埋置有源元件树脂基板制备方法的技术方案中，将有源元件粘附于带有散热孔的承载板上的步骤之前还包括在承载板上欲埋置有源元件的一侧形成内层电路图形。优选地，本发明埋置有源元件树脂基板制备方法的技术方案中，固化能量固化型树脂的步骤之后还包括在能量固化型树脂层上进行盲孔的制备，该盲孔用于将有源元件的电极弓I出，与外层电路图形连接；进行盲孔及能量固化型树脂层的金属化，金属化的盲孔与金属化的能量固化型树脂层连成一体；在能量固化型树脂上金属化形成的金属层上形成外层电路图形。优选地，本发明埋置有源元件树脂基板制备方法的技术方案中，在能量固化型树脂层上进行盲孔的制备的步骤之前还包括对能量固化型树脂层进行平整化，平整化的方法为化学机械剖光或等离子体刻蚀。优选地，本发明埋置有源元件树脂基板制备方法的技术方案中，在能量固化型树脂的金属层上形成外层电路图形的步骤之后还包括采用表面贴装技术或者无源集成技术将无源元件设置于能量固化型树脂层的外层电路图形；在外层电路图形和无源元件的外侧继续涂覆液态的第二层能量固化型树脂，将外层电路图形和无源元件埋入其中；固化第二层能量固化型树脂；在第二层能量固化型树脂层上进行盲孔的制备，该盲孔用于将有源元件和无源元件的电极引出第二层能量固化型树脂层；进行盲孔及第二层能量固化型树脂层的金属化，金属化的盲孔与金属化的第二层能量固化型树脂层连成一体；在第二层能量固化型树脂层上方金属化形成的金属层上形成第二层外层电路。优选地，本发明埋置有源元件树脂基板制备方法的技术方案中，在能量固化型树脂的金属层上形成外层电路图形的步骤之后还包括在外层电路图形和无源元件的外侧继 续涂覆液态的第二层能量固化型树脂，将外层电路图形埋入其中；固化第二层能量固化型树脂；进行第二层能量固化型树脂层的金属化；在第二层能量固化型树脂层的金属化形成的金属层上形成第二层内层电路图形；采用倒装焊工艺将第二有源元件连接至第二内层电路图形；在第二内层电路图形和第二有源元件的外侧继续涂覆液态的第三层能量固化型树月旨，固化第三层能量固化型树脂。优选地，本发明埋置有源元件树脂基板制备方法的技术方案中，在承载板上加工贯穿承载板的散热孔的步骤中承载板的材料为以下材料中的一种环氧树脂、双马来醢亚胺-三嗪树脂、聚四氟乙烯、液晶聚合物、聚四氟乙烯或者苯丙环丁烯等；加工的方式为以下方式中的一种激光加工或机械加工。根据本发明的另一个方面，还提供了一种埋置有源元件的树脂基板。该树脂基板包括承载板，在承载板上对应于欲埋置有源元件的位置设置贯穿承载板的金属化的散热 孔；有源元件，该有源元件的被动面朝下粘附于承载板，有源元件和承载板之间的粘结剂为界面散热材料；固化的能量固化型树脂，该能量固化型树脂覆盖于有源元件和承载板之上，将有源元件埋入其中。(三)有益效果本发明采用液态的能量固化型树脂将有源元件埋置到树脂层中，并且在承载板上添加散热孔和散热片以及热沉甚至风扇，有效地解决了埋入有源元件的散热问题，不但简化了工艺，而且高效地完成了有源元件的埋置。本发明非常适用于大功率的有源元件的埋置，可同时将多个有源元件埋入到多层树脂基板中，实现三维堆叠系统级封装。
图I为现有技术埋置有源元件树脂基板制备方法的流程图；图2为本发明实施例埋置有源元件树脂基板的制备方法的流程图；图3a为本发明实施例一埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤一的结构示意图；图3b为本发明实施例一埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤二的结构示意图3c为本发明实施例一埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤三的结构示意图；图3d为本发明实施例一埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤四的结构示意图；图3e为本发明实施例一埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤五的结构示意图；图3f为本发明实施例一埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤六的结构示意图；
图3g为本发明实施例一埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤八的结构示意图；图3h为本发明实施例一埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤九的结构示意图；图4a为本发明实施例二埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤一的结构示意图；图4b为本发明实施例二埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤二的结构示意图；图4c为本发明实施例二埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤三的结构示意图；图4d为本发明实施例二埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤四的结构示意图；图4e为本发明实施例二埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤五的结构示意图；图4f为本发明实施例二埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤六的结构示意图；图5a为本发明实施例三埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤一的结构示意图；图5b为本发明实施例三埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤二的结构示意图；图5c为本发明实施例三埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤三的结构示意图；图5d为本发明实施例三埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤四的结构示意图；图5e为本发明实施例三埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤五的结构示意图；图5f为本发明实施例三埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤六的结构示意图；图5g为本发明实施例三埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤七的结构示意图；图5h为本发明实施例三埋置有源元件树脂基板的制备方法步骤八的结构示意图；图6为本发明实施例四埋置有源元件树脂基板的制备方法的结构示意图；图7为采用本发明实施例的方法埋置有源元件散热情况的仿真图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。为便于理解，首先对本发明涉及的主要元件进行符号说明。101-承载板；102-承载板上带有内层电路的金属层；103-承载板上不带内层电路的金属层；104-填充金属铜的散热孔；
105-界面散热材料； 106-第一有源元件；107-能量固化型树脂；108-固化树脂层上的金属层；109-第一盲孔；110-散热片或热沉或风扇；111-电容；112-电阻；113-固化树脂层上的最外层金属层； 114-第二盲孔；115-通孔；116-固化树脂层上的最外层金属层；117-第二有源元件； 118-第三有源元件119-第四有源元件。本发明中，采用液态的能量固化型树脂将有源元件埋置到树脂层中，并且在承载板上添加散热孔和散热片以及热沉甚至风扇，有效地解决了埋入有源元件的散热问题，不但简化了工艺，而且高效率高安全性地完成了有源元件的埋置。在本发明的一个基础实施例中，公开了一种埋置有源元件树脂基板的制备方法。图2为本发明实施例埋置有源元件树脂基板的制备方法程图。如图2所示，本实施例包括步骤S202，在承载板上加工贯穿承载板的散热孔，散射孔的位置对应于欲埋置有源元件的位置；步骤S204，进行散射孔的金属化；步骤S206，在有源元件的被动面涂覆界面散热材料，将有源元件粘附于带有散热孔的承载板上，有源元件的被动面朝向承载板；步骤S208，在承载板上有源元件所在的一侧涂覆液态的能量固化型树脂，将有源元件埋入其中；步骤S210，固化能量固化型树脂。本实施例树脂基板的制备方法工艺简单，有效地解决了埋入有源元件的散热问题。对于大功率的有源元件来说,单纯的散射孔是远远不够的。因此,对于较大功率的有源元件，步骤S210之后还包括步骤S212，在承载板上能量固化型树脂相对的另一侧上，散热孔所在的位置设置金属散热片、热沉或风扇。本实施例首先通过上述的散热材料将有源元件在工作过程中产生的热量传导至金属化散热孔，而后金属化的散热孔将热量带出承载板的外侧，由金属散热片、热沉或者风扇将热量带走。为了提高有源元件与金属化的散热孔之间热传导的效率，需要选择高效的界面散热材料。通常情况下，该界面散热材料可以选择导热胶或导热硅胶片。优选地，该界面散热材料为界面散热纳米材料。该材料基于纳米技术，采用静电纺丝(Electrospinning)技术将聚亚安酯(Polyurethane，PU)制备成界面散热材料的纳米纤维基底，并在此基础上添加高热纳米颗粒，使其具有高导热性能，可以制作在有源元件的背面，形成高散热界面，提高粘合界面的导热能力，以提高器件的散热能力。这种新型界面散热材料还可以根据需要制成不同的厚度。此外，这里界面散热材料还具有配置、固定有源元件的作用(见本领域相关技术文献)。为了适应微电子器件轻型化、小型化的趋势，在封装有源元件之前还包括对有源元件进行平面化和/或薄型化处理。在本发明优选的实施例当中，在承载板上有源元件所在的一侧涂覆液态的能量固 化型树脂的步骤中，能量固化型树脂的材料为热固型树脂组合物或者活化性能射线固化型树脂组合物。热固型树脂组合物可以为醇酸树脂组合物、热固型丙烯酸树脂组合物、聚氨酯树脂组合物或环氧树脂组合物等。所谓活化能射线固化型聚合性化合物，是指在电磁波或带电粒子射线中具有能量子的化合物，即指通过照射紫外线或电子束等进行交联、固化的聚合性化合物，例如丙烯酸系树脂组合物。这里使用的活化能射线固化型树脂片形成材料，只要在涂布时为液态，则可以是无溶剂型，也可以是溶剂型。采用棒涂法、刮刀涂布法、锟图法，刮板涂布法、模涂法、凹版涂布法等，将液态的能量固化型树脂涂布在连接有有源元件的承载板上，通过加热干燥或照射活化能射线，可形成埋置有源元件的固化树脂层。为了实现微电子器件最大限度的集成，在埋置有源元件之前还包括在承载板上欲埋置有源元件的一侧形成内层电路图形，即在内层电路图形上埋入有源元件。此外，固化能量固化型树脂的步骤之后还包括在能量固化型树脂层上进行盲孔的制备，该盲孔用于将有源元件的引线或触点接出能量固化型树脂层；进行盲孔及能量固化型树脂层的金属化，金属化的盲孔与金属化的能量固化型树脂层连成一体；在能量固化型树脂上金属化形成的金属层上形成外层电路图形。也就是说，在固化的能量固化型树脂层的上部形成外层电路。优选地，在能量固化型树脂层上进行盲孔的制备的步骤之前还包括对能量固化型树脂层进行平整化，平整化的方法为化学机械剖光或等离子体刻蚀。根据本发明的另一个方面，还提供了一种埋置有源元件的树脂基板。该树脂基板包括承载板，在承载板上对应于欲埋置有源元件的位置设置贯穿承载板的金属化的散热孔；有源元件，该有源元件的被动面朝下粘附于承载板，有源元件和承载板之间的粘结剂为界面散热材料；固化的能量固化型树脂，该能量固化型树脂覆盖于有源元件和承载板之上，将有源元件埋入其中。以下将在上述实施例的基础上，给出本发明的具体实施例埋置有源元件树脂基板的制备方法的实施例。需要说明的，该最优的实施例仅用于理解本发明，并不用于限制本发明的保护范围。并且，最优实施例中的特征，在无特别注明的情况下，均同时适用于制备方法实施例及树脂基板实施例，在相同或不同实施例中出现的技术特征在不相互冲突的情况下可以组合使用。实施例一
本实施例埋置有源元件树脂基板的制备方法包括步骤一至步骤九，依次为步骤一，如图3a所示，承载板101采用双面覆铜的环氧树脂，厚度为200微米，金属采用铜层，大约为20微米左右厚。步骤二，如图3b所示，在双面覆铜承载板101上采用采用激光加工的方法进行散热孔104的打通，同时通过化学沉铜和电镀方式进行散热孔的金属化。以激光打孔为例，激光钻孔加工中激光束定位在需要钻孔的位置，重复发射高频率脉冲将板材冲透，孔尺寸取决于聚焦光束的尺寸。此工艺不会在材料中产生应力，因而孔距可以非常小，覆铜箔材料和多层板都可以加工。根据散热要求设定散热孔的孔径及密度，例如，对于大功率的有源元件，散热孔孔径可设大一些或者孔小密一些；对于小功率的有源兀件，散热孔孔径可设小一些或者孔大疏一些。步骤三，通过传统的PCB工艺步骤，包括压膜、曝光、刻蚀和去膜等步骤形成内层电路图形。更详细地说，使用热辊将光敏干膜热压在承载板101上的铜层102上，然后将具有预定内层电路图案的布线图薄膜紧紧地粘附在光敏干膜上。随后，通过有图案的布线图 薄膜对紫外光曝光，光敏干膜被固化。使用显影液如碳酸钠和碳酸钾进行处理，溶解光敏干膜中未固化的部分，露出承载板101上的铜层102。以剩余的固化后的光敏图案作为掩模，对暴露的铜层102进行刻蚀，形成预定的内层电路图案，如图3c所示。步骤四，如图3d所示，在有源元件106的被动面粘附一层新型界面散热材料105，并将其粘附于带有散热孔104的承载板101上。本发明所采用的基于纳米技术的新型界面散热材料105，该界面散热材料还具有配置、固定有源元件的作用。步骤五,如图3e所示,在配置、固定有有源元件106的承载板上涂布液态的能量固化型树脂107形成半固化或者未完全固化的涂布层，其厚度大约为300微米左右，能量固化型树脂采用热固型树脂组合物。涂布方法采用棒涂法，将液态的能量固化型树脂涂布在连接有有源元件的承载板上后，通过加热干燥，可形成埋置有源元件的固化的能量固化型树脂层(简称固化树脂层)。步骤六，如图3f所示，将树脂层通过化学机械抛光技术处理平坦化后，采用激光钻孔在固化树脂层上进行盲孔109的制备以及金属化过程，实现有源元件与外部电路的电连接。盲孔加工时，孔内必须清除干净而又不损伤下面的有源元件的电路，激光的能量密度要刚好调整到这样一个水平一即达到一个烧蚀临界值，激光束移动到要求的位置并以一个脉冲快速形成盲孔。孔金属化过程分为去钻污、化学沉铜和电镀三个过程。去钻污的作用是去除高速钻孔过程中因高温而产生的树脂钻污，保证孔金属化后电路连接的高度可靠性。化学沉铜是采用化学沉积方式在孔内及板表面沉积上0.7微米化学铜作为种子层，最后采用电镀方法进行盲孔的金属化以及填充。以电镀为例，具体的工艺参数为镀液主要成分为硫酸铜和硫酸，采用高酸低铜配方，保证电镀时板面厚度分布的均匀性和对深孔小孔的深镀能力，镀液中添加有微量的氯离子；温度维持在室温状态，一般温度不超过32度，多控制在22度，因此在夏季因温度太高，需加装冷却温控系统。步骤七，采用化学机械抛光技术将带有盲孔并进行金属化后的树脂层上的金属铜进行研磨和平坦化处理，化学机械抛光过程结合化学和机械手段，是一个平滑表面的研磨刨和一种混合的化学腐蚀，可以平坦化氧化物、聚硅或者金属层，为下面的步骤做准备，如光刻过程中避免感光层深度的焦点问题。
步骤八，如图3g所示，对上述已经埋置有有源元件的树脂基板通过传统的PCB工艺步骤，包括涂胶、曝光、刻蚀和除胶等步骤在树脂层107上的铜层108上形成所需的外层电路图形。步骤九，如图3h所示，在带有散热孔的承载板面上配置一层金属散热片，以便高效地进行有源元件的散热，有效地解决了大功率有源元件埋入的散热问题。通过上述方法，非常方便的将有源元件埋入基板当中，，有效地解决了埋入有源元件的散热问题。实施例二基于实施例一，实施例二进行了其它有源元件和无源器件的同时埋入，为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
步骤一，在已埋置有有源元件的树脂层(如图3h)上可以继续无源器件的连接，如图4a所示，这里无源器件可以采用表面贴装技术或者薄膜集成技术集成到树脂层上，由于薄膜集成技术有时候需要高温过程，因此，采用表面贴装技术连接无源器件，如电阻、电容等。在这个过程中，基板是固定的，贴片机的贴片头(安装有真空吸料嘴)在送料器和基板之间来回移动，将元件从元器件料架上取出，经过对元件位置与方向的调整，然后贴放于基板上。步骤二，如图4b所示，在集成有无源器件电容111和电阻112的树脂板上涂布液态的能量固化型树脂107形成半固化或者未完全固化的涂布层，其厚度大约200微米左右，采用棒涂法、刮刀涂布法、锟图法，刮板涂布法、模涂法、凹版涂布法等，将液态的能量固化型树脂涂布在连接有有源元件的承载板上，通过加热干燥或照射活化能射线，可形成埋置无源器件的固化树脂层。步骤三，如图4c所示，在第二有源元件117的被动面粘附一层新型界面散热材料105，并将其粘附于树脂层107上。本发明所采用的基于纳米技术的新型界面散热材料105，可以制作在有源元件的背面，形成高散热界面，提高粘合界面的导热能力，以提高器件的散热能力，同时还具有配置、固定有源元件的作用。步骤四，如图4d所示，在上述配置有有源元件的树脂板上涂布液态的能量固化型树脂107形成半固化或者未完全固化的涂布层，其厚度大约为300到400微米左右，通过加热干燥或照射活化能射线，形成了同时埋置两个有源元件和无源器件的固化树脂层。步骤五，如图4e所示，将树脂层通过化学机械抛光技术或者等离子体刻蚀技术平坦化后，采用激光钻孔技术在树脂层上进行盲孔109和114以及通孔115的制备以及金属化过程，实现有源元件之间，有源元件和无源器件之间以及有源元件和无源器件与外部电路的电连接。采用化学沉积方式在孔内及板表面沉积上一薄层化学铜作为种子层，然后采用电镀方法进行盲孔和通孔的金属化以及填充。步骤六，如图4f所示，采用化学机械抛光技术将上述带有盲孔和通孔的树脂层上的金属铜进行研磨和平坦化处理后，通过传统的PCB工艺步骤，包括涂胶、曝光、刻蚀和除胶等步骤在树脂层107上的铜层113上形成所需的外层电路图形。本实施例实现了在埋入有源元件后，再埋入无源元件，从而使基板的集成度大大提高，并且扩展了本发明的应用范围。
实施例三基于实施例一，实施例三进行了其它大功率有源元件的同时埋入，为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。步骤一，在已埋置有有源元件的树脂层(如图3h)上可以继续无源器件的连接，如图5a所示，这里无源器件仍然采用表面贴装技术连接到树脂层的铜层108上。步骤二，如图5b所示，在集成有无源器件电容111和电阻112的树脂板上涂布液态的能量固化型树脂107形成半固化或者未完全固化的涂布层，其厚度大约为100到300微米左右，通过照射活化能射线使其完全固化，形成埋置无源器件的固化树脂层。步骤三，如图5c所示，固化树脂层表面金属化后，通过传统的PCB工艺步骤，包括涂胶、曝光、刻蚀和除胶等步骤在树脂层107上的铜层113上形成所需的内层电路图形。步骤四，如图5d所示，采用倒装焊技术将另一大功率有源元件106连接到树脂层的内层电路图形上。对于带有凸点的有源元件，使用倒装焊机器，在一定的温度和压力下进行倒装键合连接到树脂板上，加入底部填充胶后进行回流焊，实现有源元件与树脂基板的连接。底部填充胶的作用是可以在回流焊过程中进行自对准。还可使用各向异性导电胶或者各向异性导电薄膜作为连接材料。当采用各向异性导电胶或者各向异性导电薄膜作为连接材料时，其键合压力和温度是不同的，以各向异性导电薄膜为例，在键合过程中，键合压力为30N，键合温度为180°C，键合时间为180s。步骤五，如图5e所示，在上述连接有有源元件的树脂板上涂布液态的能量固化型树脂107形成半固化或者未完全固化的涂布层，其厚度大约为300到400微米左右，通过照射活化能射线，形成了同时埋置两个大功率有源元件和无源器件的固化树脂层。 步骤六，如图5f 所示，将树脂层通过化学机械抛光技术或者等离子体刻蚀技术平坦化后，采用激光钻孔技术在树脂层上进行盲孔114以及通孔115的制备以及金属化过程，实现有源元件之间，有源元件和无源器件之间以及有源元件和无源器件与外部电路的电连接。采用化学沉积方式在孔内及板表面沉积上一薄层化学铜作为种子层，然后采用电镀方法进行盲孔和通孔的金属化以及填充。步骤七，如图5g所示，采用化学机械抛光技术将上述带有盲孔和通孔的树脂层上的金属铜进行研磨和平坦化处理后，通过传统的PCB工艺步骤，包括涂胶、曝光、刻蚀和除胶等步骤在树脂层107上的铜层116上形成所需的外层电路图形。步骤八，如图5h所示，在第三有源元件118的被动面，配置散热片和热沉甚至风扇，以便高效地进行有源元件的散热，有效地解决了大功率有源元件埋入的散热问题。实施例四图6为本发明实施例四埋置有源元件树脂基板的制备方法的结构示意图。在此实施例中，在同一层上同时埋入了第一有源元件106和第四有源元件119，其制备流程与上述三个实施例相同，此处不再赘述。为了验证本发明的散射效果，发明人通过软件Icepack对不带任何散热装置和本发明中带有散热装置的埋置有源元件模块中不同功率的有源元件的散热情况进行了仿真和比较。仿真中采用的环氧树脂材料为承载板，树脂的热导率设为0.8W/mK。图7为采用本发明实施例的方法埋置有源元件散热情况的仿真图。如图7所示。图中7. 5X7. 5mm，5 X 5mm是指有源元件的尺寸；TV是指具有散热孔(Thermal Via) ;HS是指具有热沉(HeatSink);强迫风冷是指采用风扇进行强迫风冷。从图7中可以看出，对于自然对流的情况下采用散热孔和热沉对结构的温度影响比较小，可以提高结构热管理效率的比率大约为10%左右，并随着功率的增加改善的幅度成下降趋势；对于强迫风冷的情况下采用散热孔和热沉在低功率时对结构的温度影响比较明显，可以提高结构热管理效率的比率大约为20%左右，但是随着埋入有源元件功率的增加相对于自然风冷的情况下改善的幅度下降更明显，并且当功率大于IW时提高的比率下降到10%，因此，对于超大功率的有源元件来说，在树脂基板中的埋入必须要采用强迫风冷。在有源元件的埋入过程中只除了设计散热孔将结构内部的一部分热量导出外，还需要设计与之结合的散热片和热沉甚至风扇才能起到好的散热效果。在本仿真模型中有源元件的埋入的承载板采用的是环氧树脂，其材料的导热性比较差，如果采用其他导热性能比较好的材料比如双马来醢亚胺-三嗪树脂等时能够更好的改善其散热性能。总之，本发明中的散热装置对于大功率有源元件来说，可以有效地解决其在树脂层埋入中的散热问题。 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种埋置有源元件树脂基板的制备方法，其特征在于，该制备方法包括 在承载板上加工贯穿所述承载板的散热孔，并进行所述散射孔的金属化，所述散射孔的位置对应于欲埋置有源元件的位置； 在有源元件的被动面涂覆界面散热材料，将所述有源元件粘附于带有所述散热孔的承载板上，所述有源元件的被动面朝向所述承载板； 在承载板上所述有源元件所在的一侧涂覆液态的能量固化型树脂，将所述有源元件埋入其中； 固化所述能量固化型树脂。
2.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述固化能量固化型树脂的步骤之后还包括 在所述承载板上所述能量固化型树脂相对的另一侧上，所述散热孔所在的位置设置金属散热片、热沉或风扇。
3.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述在有源元件的被动面涂覆界面散热材料的步骤中，所述界面散射材料为以下材料中的一种导热胶、导热硅胶片或界面散热纳米材料。
4.根据权利要求3述的方法，其特征在于，所述界面散热纳米材料是指采用静电纺丝技术将聚亚安酯制备成界面散热材料的纳米纤维基底，并在此基础上添加高热纳米颗粒所制备的材料。
5.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述在有源元件的被动面涂覆界面散热材料的步骤之前还包括 对有源元件进行平面化和/或薄型化处理。
6.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述在承载板上有源元件所在的一侧涂覆液态的能量固化型树脂的步骤中， 所述能量固化型树脂的材料为热固型树脂组合物或者活化性能射线固化型树脂组合物； 所述涂覆的方式为以下方式中的一种棒涂法、刮刀涂布法、锟图法，刮板涂布法、模涂法或凹版涂布法。
7.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述将有源元件粘附于带有所述散热孔的承载板上的步骤之前还包括 在所述承载板上欲埋置有源元件的一侧形成内层电路图形。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述固化能量固化型树脂的步骤之后还包括 在所述能量固化型树脂层上进行盲孔的制备，该盲孔用于将所述有源元件的电极引出，与外层电路图形连接； 进行所述盲孔及能量固化型树脂层的金属化，所述金属化的盲孔与所述金属化的能量固化型树脂层连成一体； 在所述能量固化型树脂上金属化形成的金属层上形成外层电路图形。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述在能量固化型树脂层上进行盲孔的制备的步骤之前还包括对所述能量固化型树脂层进行平整化，所述平整化的方法为化学机械剖光或等离子体刻蚀。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述在能量固化型树脂的金属层上形成外层电路图形的步骤之后还包括 采用表面贴装技术或者无源集成技术将无源元件设置于所述能量固化型树脂层的外层电路图形； 在所述外层电路图形和所述无源元件的外侧继续涂覆液态的第二层能量固化型树脂，将所述外层电路图形和所述无源元件埋入其中； 固化所述第二层能量固化型树脂； 在所述第二层能量固化型树脂层上进行盲孔的制备，该盲孔用于将所述有源元件和无源元件的电极引出所述第二层能量固化型树脂层； 进行所述盲孔及第二层能量固化型树脂层的金属化，所述金属化的盲孔与所述金属化的第二层能量固化型树脂层连成一体； 在所述第二层能量固化型树脂层上方金属化形成的金属层上形成第二层外层电路。
11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述在能量固化型树脂的金属层上形成外层电路图形的步骤之后还包括 在所述外层电路图形和所述无源元件的外侧继续涂覆液态的第二层能量固化型树脂，将所述外层电路图形埋入其中； 固化所述第二层能量固化型树脂； 进行所述第二层能量固化型树脂层的金属化； 在所述第二层能量固化型树脂层的金属化形成的金属层上形成第二层内层电路图形； 采用倒装焊工艺将第二有源元件连接至所述第二内层电路图形； 在所述第二内层电路图形和所述第二有源元件的外侧继续涂覆液态的第三层能量固化型树脂， 固化所述第三层能量固化型树脂。
12.根据权利要求I至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述在承载板上加工贯穿承载板的散热孔的步骤中 所述承载板的材料为以下材料中的一种环氧树脂、双马来醢亚胺-三嗪树脂、聚四氟乙烯、液晶聚合物、聚四氟乙烯或者苯丙环丁烯； 所述加工的方式为以下方式中的一种激光加工或机械加工。
13.—种埋置有源元件的树脂基板，其特征在于，该树脂基板包括 承载板，在所述承载板上对应于欲埋置有源元件的位置设置贯穿所述承载板的金属化的散热孔； 有源元件，该有源元件的被动面朝下粘附于所述承载板，所述有源元件和所述承载板之间的粘结剂为界面散热材料； 固化的能量固化型树脂，该能量固化型树脂覆盖于所述有源元件和所述承载板之上，将所述有源元件埋入其中。
14.根据权利要求13所述的树脂基板，其特征在于，还包括金属散热片、热沉或风扇，设置于所述承载板上所述能量固化型树脂相对的另一侧。
15.根据权利要求13所述的树脂基板，其特征在于，所述界面散射材料为以下材料中的一种导热胶、导热硅胶片或界面散热纳米材料。
全文摘要
本发明公开了一种埋置有源元件树脂基板的制备方法。该制备方法包括在承载板上加工贯穿承载板的散热孔，并进行散射孔的金属化，散射孔的位置对应于欲埋置有源元件的位置；在有源元件的被动面涂覆界面散热材料，将有源元件粘附于带有散热孔的承载板上，有源元件的被动面朝向承载板；在承载板上有源元件所在的一侧涂覆液态的能量固化型树脂，将有源元件埋入其中；固化能量固化型树脂。本发明采用液态的能量固化型树脂将有源元件埋置到树脂层中，并且在承载板上添加散热孔和散热片以及热沉甚至风扇，有效地解决了埋入有源元件的散热问题，不但简化了工艺，而且高效地完成了有源元件的埋置。
文档编号H01L23/31GK102800596SQ201110135530
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者张霞, 万里兮, 陈 峰, 郭学平 申请人:中国科学院微电子研究所