电子组件及其制造方法

文档序号:8158965阅读:144来源:国知局
专利名称:电子组件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种利用树脂材料、或经过混合树脂和粉状功能材料制成的复合材料构造层状结构的电子组件及其制造方法。
背景技术
JP-A-5-267063公开了一种具有薄膜导体的层压电子组件。这种组件是这样制备的,在含有基布的芯基材的两面上叠置不含基布的树脂层或含有基布的预浸料坯,形成一单一体,在树脂层或预浸料坯上形成的导体层,其间设置绝缘层并且将导体层形成图案。
正如JP-A-5-267063中所述,当为此要使用不含有基布的树脂片材时,要制造厚度为60微米或更少的芯基材是几乎不可能的。因此,问题在于任何电子组件厚度和尺寸的减少都是困难的,任何这种电子组件的使用都限制了封装密度的改进,同时层数的增加也使问题尤其突出。

发明内容
考虑到以上问题,本发明旨在提供一种减少了厚度和尺寸、改进封装密度并具有改进构图的精确度的电子组件作为电感元件,以及这种电子组件的制造方法。
(1)本发明的电子组件包括含基布的芯基材,它是通过将树脂材料或经过混合树脂和粉状功能材料制成的复合材料形成薄片制成的;薄膜导体,它是在芯基材的正面或背面的至少一面上以薄膜成形技术制造的,并形成图案;无布层,其至少叠置在其上已形成薄膜导体的芯基材的那个表面上,它是由无布树脂涂层的金属箔制成的,该无布树脂涂层的金属箔是通过在金属箔的一个表面涂覆树脂材料或经过混合树脂和粉末功能材料制成的复合材料制成的,这些金属箔被构成图案。
(2)本发明电子组件的特征还在于包括彼此叠置的多层这种无布层。
(3)本发明的电子组件还包括含基布的芯基材,它是通过将树脂材料或经过混合树脂和粉状功能材料制成的复合材料形成薄片制成的;薄膜导体,它是在芯基材的正面或背面的至少一面上以薄膜成形技术制造的,并形成图案;无布层,其至少叠置在其上已形成薄膜导体的芯基材的那个表面上,它是由无布树脂涂层的金属箔制成的,该无布树脂涂层的金属箔是通过在金属箔的一个表面涂层树脂材料或经过混合树脂和粉末功能材料制成的复合材料制成的,这些金属箔被构成图案;组件是通过在多个层压制品之间和/或层压制品与具有薄膜导体或金属箔的芯基材之间插入预浸料坯,然后通过热压层压并形成一单一体的方法制成的。
(4)本发明电子组件的特征还在于,芯基材和薄膜导体主要构成电感元件,而无布层和通过金属箔的构图形成的导体层主要构成电容器和线路图形。
(5)本发明电子组件的特征还在于,树脂包括至少一种热固性树脂,其选自环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺三嗪(氰酸酯)树脂、聚苯醚(氧)树脂、富马酸酯树脂、聚丁二烯树脂和乙烯苄基树脂;或者至少一种热塑性树脂,其选自芳香族聚酯树脂、聚苯硫醚树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚乙烯硫醚树脂、聚醚醚酮树脂、聚四氟乙烯树脂、多芳基化合物树脂(polyarylate)及其接枝树脂;或者通过混合至少一种上述热固性树脂和至少一种热塑性树脂得到的树脂。
(6)本发明电子组件的特征还在于,粉末功能材料包括至少一种亚铁磁性材料(ferrite magnetic),其选自Mn-Mg-Zn、Ni-Zn和Mn-Zn;至少一种铁磁性金属材料,其选自羰基铁、铁—硅合金、铁—铝—硅合金、铁—镍合金和无定形(铁或钴)合金;至少一种电介质材料,其选自BaO-TiO2-Nd2O3、BaO-TiO2-SnO2、PbO-CaO、TiO2、BaTiO3、PbTiO3、SrTiO3、CaTiO3、Al2O3、BiTiO4、MgTiO3、(Ba,Sr)TiO3、Ba(Ti,Zr)O3、BaTiO3-SiO2、BaO-SiO2、CaWO4、Ba(Mg,Nb)O3、Ba(Mg,Ta)O3、Ba(Co,Mg,Nb)O3、Ba(Co,Mg,Ta)O3、Mg2SiO4、ZnTiO3、SrZrO3、ZrTiO4、(Zr,Sn)TiO4、BaO-TiO2-Sm2O3、PbO-BaO-Nd2O3-TiO2、(Bi2O3、PbO)-BaO-TiO2、La2Ti2O7、Nd2Ti2O7、(Li,Sm)TiO3、Ba(Zn,Ta)O3、Ba(Zn,Nb)O3和Sr(Zn,Nb)O3;或者通过结合至少两种选自亚铁磁性材料、铁磁性金属材料和电解质材料得到的功能材料。
(7)本发明用于制造电子组件的方法包括将树脂材料,或通过混合树脂和粉末功能材料得到的复合材料制成薄片,并固化以制成芯基材;由薄膜成形技术在芯基材的正面或背面的至少一个面上形成具有特定图案的薄膜导体;在芯基材上叠置无布树脂涂层的金属箔,它是通过在金属箔的一面上涂层树脂,或者经过混合树脂和功能粉末材料制成的复合材料,以使无布树脂涂层表面能够至少放置在其上已形成薄膜导体的芯基材的那个表面上,并且加热将它们压在一起,形成一单一体;将金属箔构成图案以形成特定形状的导体层。
(8)本发明用于制造电子元件的方法的特征还在于,将在已有层上叠置无布树脂涂层的金属箔,并加热将它们压在一起的步骤以及将金属箔构图制成特殊形状导体层的步骤重复多次。
(9)本发明用于制造电子元件的方法的特征还在于,它包括,将树脂材料,或通过混合树脂和粉末功能材料得到的复合材料制成薄片,并固化以制成芯基材;由薄膜成形技术在芯基材的正面或背面的至少一个面上形成具有特定图案的薄膜导体;在芯基材上叠置无布树脂涂层的金属箔,它是通过在金属箔的一面上涂层树脂,或者经过混合树脂和功能粉末材料获得的复合材料,以使无布树脂涂层表面能够至少放置在其上已形成薄膜导体的芯基材的那个表面上,并且加热将它们压在一起,形成一单一体;将金属箔构成图案以形成特定形状的导体层;将无布树脂涂层的金属箔压制成一单一体并形成导体层的步骤进行一次,或者将它们重复两次或多次以形成层压制品;在多层层压制品中和/或在任意层压制品与具有薄膜导体或金属箔的芯基材之间插入预浸料坯,然后彼此层叠并且将它们压制在一起形成一单一体。
本发明能够提供减少了厚度和尺寸、改进封装密度以及提高了线路构图精确度的电子组件作为电感元件,这是因为电子组件是利用了在芯基材上的薄膜导体,其上叠置无布树脂涂层的金属箔并形成图案制成的。


图1是截面图,表示本发明电子组件的一个实施方案;图2是流程图,表示图1所示用于制造电子组件的方法的一个实施方案;图3是截面图,表示本发明电子组件的另一个实施方案;以及图4是流程图,表示图3所示用于制造电子组件的方法的一个实施方案。
具体实施例方式
图1是表示本发明电子组件的一个实施方案的截面图。芯基材1是通过将树脂材料或经过混合树脂和粉末功能材料制成的复合材料制成薄片的方法制成的,其中含有布,如玻璃布。虽然热塑性树脂也可使用,但通常使用热固性树脂作为所述树脂。薄膜导体2是通过薄膜成形技术在芯基材1的两个表面上制成的。气相沉积、离子电镀、离子束沉积、溅射、气相生长等都可以作为薄膜成形技术。铜、银、镍、锡、锌、铝等都可以作为薄膜导体2。另外,薄膜导体2也可以只在芯基材1的一个表面上形成。
无布层3a-3d叠置在芯基材1上,并热压在一起,无布层是由无布树脂涂层的金属箔制成的,该无布树脂涂层的金属箔是在金属箔的一个表面上涂覆树脂材料或通过混合树脂和粉末功能材料得到的复合材料制成的。导体层4a-4d是通过将金属箔构图制成的。虽然与薄膜导体2相同的材料都可用于导体层4a-4d,但其中铜、镍和铝是优选的。通孔5将导体层4a与4c、和4b与4d互相连接。
图2是说明用于制造图1所示电子组件方法的流程图,虽然只涉及一个组件,但是通过将片材形式的相应材料叠层并层压在一起,且切割成单独的电子组件的方法,实际上制造出大量的电子组件。
按照下面说明的方法可以制成芯基材1。当复合材料用作芯基材1时,将树脂、功能粉末(一种磁粉或电介质材料粉末)和溶剂,如甲苯,一起搅拌成浆糊状。一种或多种如前所述的树脂可以用作树脂。一种或多种如前所述的材料可以用作与树脂混合的粉末功能材料。
用作芯基材1的预浸料坯是这样制备的,将由树脂或复合材料和溶剂组成的浆糊涂覆在玻璃布上,将玻璃布通过干燥机,脱除溶剂来干燥(半固化)并将材料缠绕在卷轴上。然后,根据具体尺寸规格进行切割。例如,当使用乙烯苄基树脂作为复合材料浆糊时,预浸料坯的固化是在200℃持续进行2小时。
薄膜导体2的形成是通过薄膜成形方法,如气相沉淀、离子电镀、离子束沉淀、溅射或气相生长的方法,在芯基材1的正面或背面的至少一个面上进行。
比如,薄膜导体2的构图可以通过下述方法进行,在整个表面都形成了薄膜导体的芯基材1上形成抗蚀膜,暴露于光照下形成导体层图案,去除部分抗蚀膜,在去除抗蚀膜的部分进行蚀刻薄膜,最后去除抗蚀膜。另一种形成图案的方法是,薄膜导体图案可在芯基材1上通过掩模形成。
根据需要在芯基材1上制成内部通孔。在其制造步骤中,通孔是由钻孔、冲孔或激光形成的,其内壁镀有一层导体以连接芯基材1的正面和背面上的薄膜导体2。一旦通孔的内壁镀上导体,薄膜导体2就被适当遮挡住了,就像使用了抗蚀膜一样,以使其厚度就不再增加了。施加抗蚀膜时,在通孔镀完后抗蚀膜就可以去除了。
薄膜导体2优选具有5微米甚至更小的厚度。如果薄膜导体2的厚度超出5微米,薄膜的形成就会持续较多的时间以至于缩短制造时间就会困难;但如果是5微米或更少,则有可能避免延长制造时间。另一方面,如果薄膜导体2的厚度小于1微米,导体的电阻就会太高,同时如果期望维持某一水平的Q,则薄膜导体2的厚度优选为1微米或更多。然而,薄膜导体2的厚度可也少于1微米,比如电容,或者需要大量损耗的线路板,如降噪电路,此时厚度就为03微米或更大。
正面和背面分别覆盖有无布层3a和3b的金属箔40和41叠置在如上面所述制备的芯基材1的上下表面,以使无布层3a和3b面对芯基材1,随后整体热压成型。前述用于芯基材1的树脂可用于无布层3a和3b,或随后提到的3c、3d,当希望是复合材料时,就能够使用电介质材料粉末或磁性材料粉末的混合物。
接着,将金属箔40和41构图,以在导体层4a和4b上形成图案,如电容和电极。构图方法可由在金属箔40和41上施加抗蚀膜的步骤来完成,将抗蚀膜暴露于光照下,部分去除,蚀刻已从中除去抗蚀膜的金属箔40和41的那些部分,然后除去所有抗蚀膜。
具有无布层3c、3d的金属箔42和43叠置在具有如上构图的导体层4a和4b的无布层3a和3b上,以使无布层3c和3d分别面向无布层3a和3b,然后进行前述的热压和构图步骤。
通孔5是按照下述方法形成的。金属箔42和43上要形成通孔5的部分用蚀刻除去。到达导体层4a和4b的通孔是在无布层3c和3d中,通过用激光照射无布层表面而除去金属箔的方法制成的。随后,化学电镀包括通孔5在内的所有表面,接着进行电镀。接着使用前述相同的构图方法在导体层4c和4d上构图。尽管没有图示,但在无布层3a和3b上制造通孔也是可行的。无布层3a和3b的数量可以根据需要增加或减少。
当在芯基材1上的薄膜导体2主要形成电感元件(电感器、变压器等)时,上述构成的本发明电子组件中,能够获得具有良好的图案精确度、精致的线路图案、长线路长度、大量的匝数和高L值。在无布层3a-3d是由无布树脂涂层的金属箔制成的情况下,由于各层可以用50微米或更小(优选30-40微米)数量级的较小厚度制成,就有可能获得高容量的产品。这使的厚度减少成为可能,对于具有相同容量的电容器来说,这种厚度的降低能够减少电极面积。而且,电子组件的尺寸的减小使高密度封装成为可能。尺寸的进一步减小和封装密度的进一步增加可以通过在树脂中混入高电介常数的粉末来达到。
图3是表示根据本发明电子组件另一个实施方案的截面图,图4是表示其制备方法的流程图。根据该实施方案,电子组件是这样制备的,事先制备芯基材1、由无布层3a-3d构成的叠层体6、具有由与前述不同或相同的薄膜导体8和金属箔44如铜箔制成的图案的芯基材7,将它们与设置其间的预浸料坯9A和9B互相叠置在一起,并按照与上面相同的方法热压在一起并在金属箔44上形成图案。图3中,4e表示通过在金属箔44上构图形成的导体层。
与预浸料坯9A和9B共同热压使得到前述的厚度和尺寸的减小、封装密度的增加成为可能,而且还能获得包括大量元件的更复杂电子组件。同时热压多个组成元件还可减少热经历、减少加工时间和所需的劳动力以及降低价格,并且避免任何破裂和变形,或者任何由于使用热加工造成的性能衰减。
同时热压材料和预浸料坯可应用于叠层体6与预浸料坯的同时压制,并可使其进一步减少热经历,同时进一步减少厚度和尺寸成为可能。
实施本发明时,如图1或图3所示,可以制成贯穿整个叠层组件的通孔,进行化学电镀或电镀以实现其正面和背面的图案和其内部之间的连接。尽管没有示出,但是叠层组件一般在其侧面具有通过电镀和切割通孔而形成的端子电极。同样还可实现将半导体器件、高容量的电容、电阻、电感器等安装在叠层组件的表面。
通过组合(混合集成)LC滤波器、LCR滤波器或半导体组件和无源元件(电路)例如控制电压的振荡器,本发明可以得到电容器、电感器或各种模块。
权利要求
1.一种电子组件,它包含含基布的芯基材,它是通过将树脂材料或经过混合树脂和粉状功能材料制成的复合材料形成薄片制成的;薄膜导体,它是在芯基材的正面或背面的至少一面上以薄膜成形技术制造的,并形成图案;无布层,其至少叠加在其上已形成薄膜导体的芯基材的那个表面上,它是由无布树脂涂层的金属箔制成的,所述无布树脂涂层的金属箔是通过在金属箔的一个表面涂覆树脂材料或经过混合树脂和粉末功能材料制成的复合材料制成的,这些金属箔被构成图案。
2.根据权利要求1所述的电子组件,其特征在于,无布层是通过彼此叠加多层这种无布层形成的。
3.一种含有层压制品的电子组件,它包括含基布的芯基材,它是通过将树脂材料或经过混合树脂和粉状功能材料制成的复合材料形成薄片制成的;薄膜导体,其是在芯基材的正面或背面的至少一面上以薄膜成形技术制造的,并形成图案;无布层,其至少叠加在其上已形成薄膜导体的芯基材的那个表面上,它是由无布树脂涂层的金属箔制成的,所述无布树脂涂层的金属箔是通过在金属箔的一个表面涂覆树脂材料或经过混合树脂和粉末功能材料制成的复合材料制成的,这些金属箔被构成图案;组件是通过在多个层压制品之间和/或层压制品与具有薄膜导体或金属箔的芯基材之间插入预浸料坯,然后通过热压层压并将其形成一体的方法制成的。
4.根据权利要求1所述的电子组件,其特征在于,芯基材和薄膜导体主要构成电感元件,而无布层和通过金属箔的构成图案形成的导体层主要构成电容器和线路图案。
5.根据权利要求3所述的电子组件,其特征在于,芯基材和薄膜导体主要构成电感元件,而无布层和通过金属箔的构成图案形成的导体层主要构成电容器和线路图案。
6.根据权利要求1所述的电子元件,其特征在于,树脂包括至少一种热固性树脂,其选自环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺三嗪(氰酸酯)树脂、聚苯醚(氧)树脂、富马酸酯树脂、聚丁二烯树脂和乙烯苄基树脂;或者至少一种热塑性树脂,其选自芳香族聚酯树脂、聚苯硫醚树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚乙烯硫醚树脂、聚醚醚酮树脂、聚四氟乙烯树脂、多芳基化合物树脂(polyarylate)及其接枝树脂;或者通过结合至少一种上述热固性树脂和至少一种热塑性树脂得到的树脂。
7.根据权利要求3所述的电子组件,其特征在于,树脂包括至少一种热固性树脂,其选自环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺三嗪(氰酸酯)树脂、聚苯醚(氧)树脂、富马酸酯树脂、聚丁二烯树脂和乙烯苄基树脂;或者至少一种热塑性树脂,其选自芳香族聚酯树脂、聚苯硫醚树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚乙烯硫醚树脂、聚醚醚酮树脂、聚四氟乙烯树脂、多芳基化合物树脂(polyarylate)及其接枝树脂;或者通过结合至少一种上述热固性树脂和至少一种热塑性树脂得到的树脂。
8.根据权利要求1所述的电子组件,其特征在于,粉末功能材料包括至少一种亚铁磁性材料(ferrite magnetic),其选自Mn-Mg-Zn、Ni-Zn和Mn-Zn;至少一种铁磁性金属材料,其选自羰基铁、铁-硅合金、铁-铝-硅合金、铁-镍合金和无定形(铁或钴)合金;或至少一种电介质材料,其选自BaO-TiO2-Nd2O3、BaO-TiO2-SnO2、PbO-CaO、TiO2、BaTiO3、PbTiO3、SrTiO3、CaTiO3、Al2O3、BiTiO4、MgTiO3、(Ba,Sr)TiO3、Ba(Ti,Zr)O3、BaTiO3-SiO2、BaO-SiO2、CaWO4、Ba(Mg,Nb)O3、Ba(Mg,Ta)O3、Ba(Co,Mg,Nb)O3、Ba(Co,Mg,Ta)O3、Mg2SiO4、ZnTiO3、SrZrO3、ZrTiO4、(Zr,Sn)TiO4、BaO-TiO2-Sm2O3、PbO-BaO-Nd2O3-TiO2、(Bi2O3、PbO)-BaO-TiO2、La2Ti2O7、Nd2Ti2O7、(Li,Sm)TiO3、Ba(Zn,Ta)O3、Ba(Zn,Nb)O3和Sr(Zn,Nb)O3;或者通过结合至少两种选自亚铁磁性材料、铁磁性金属材料和电解质材料获得的功能材料。
9.根据权利要求3所述的电子组件,其特征在于,粉末功能材料包括至少一种亚铁磁性材料(ferrite magnetic),其选自Mn-Mg-Zn、Ni-Zn和Mn-Zn;至少一种铁磁性金属材料,其选自羰基铁、铁-硅合金、铁-铝-硅合金、铁-镍合金和无定形(铁或钴)合金;或至少一种电介质材料,其选自BaO-TiO2-Nd2O3、BaO-TiO2-SnO2、PbO-CaO、TiO2、BaTiO3、PbTiO3、SrTiO3、CaTiO3、Al2O3、BiTiO4、MgTiO3、(Ba,Sr)TiO3、Ba(Ti,Zr)、BaTiO3-SiO2、BaO-SiO2、CaWO4、Ba(Mg,Nb)O3、Ba(Mg,Ta)O3、Ba(Co,Mg,Nb)O3、Ba(Co,Mg,Ta)O3、Mg2SiO4、ZnTiO3、SrZrO3、ZrTiO4、(Zr,Sn)TiO4、BaO-TiO2-Sm2O3、PbO-BaO-Nd2O3-TiO2、(Bi2O3、PbO)-BaO-TiO2、La2Ti2O7、Nd2Ti2O7、(Li,Sm)TiO3、Ba(Zn,Ta)O3、Ba(Zb,Nb)O3和Sr(Zn,Nb)O3;或者通过结合至少两种选自亚铁磁性材料、铁磁性金属材料和电解质材料获得的功能材料。
10.一种用于制备电子组件的方法,它包括将树脂材料,或通过混合树脂和粉末功能材料得到的复合材料制成薄片,并固化以制成芯基材;由薄膜成形技术在芯基材的正面或背面的至少一个面上形成具有特殊图案的薄膜导体;在芯基材上叠置无布树脂涂层的金属箔,它是通过在金属箔的一面上涂层树脂材料,或者经过混合树脂和功能粉末材料制成的复合材料,以使其无布树脂涂层表面能够至少放置在其上已形成薄膜导体的芯基材的那个表面上,并且加热将它们压在一起,形成一单一体;以及将金属箔构成图案以形成特定形状的导体层。
11.根据权利要求10所述用于制备的电子元件的方法,其特征在于,将在已有层上叠置无布树脂涂层金属箔,并加热将它们压在一起的步骤以及将金属箔构成图案制成特定形状导体层的步骤重复多次。
12.一种用于制备电子元件的方法,它包括,将树脂材料,或通过混合树脂和粉末功能材料获得的复合材料制成薄片,并固化以制成芯基材;由薄膜成形技术在芯基材的正面或背面的至少一个面上形成具有特定图案的薄膜导体;在芯基材上叠置无布树脂涂层的金属箔,它是通过在金属箔的一面上涂层树脂材料,或者经过混合树脂和功能粉末材料的复合材料,以使无布树脂涂层表面能够至少放置在其上已形成薄膜导体的芯基材的那个表面上,并且加热将它们压在一起,形成一单一体;将金属箔构成图案以形成特定形状的导体层;将无布树脂涂层的金属箔压制成一单一体并形成导体层的步骤进行一次,或者将它们重复两次或多次以形成层压制品;以及在多个层压制品中和/或在任意层压制品与具有薄膜导体或金属箔的芯基材之间插入预浸料坯,然后彼此层叠并且将它们压制在一起形成一单一体。
全文摘要
将树脂材料、或通过混合树脂和功能粉末材料获得的复合材料形成片材,由此制成芯基材1。在芯基材1的正面或背面的至少一个面上通过薄膜成形技术制成带有图案的薄膜导体2。无布层3a-3d叠置在至少其上已形成薄膜导体2的芯基材1的那个表面上。每层无布层均由树脂涂覆的金属箔制成,该树脂涂覆的金属箔是在金属箔的一个面上涂覆树脂材料、或通过混合树脂和功能粉末材料制成的复合材料制成的。通过将金属箔构图形成的导体层4a-4d是在无布层3a-3d上形成的。
文档编号H05K3/46GK1541054SQ20041004519
公开日2004年10月27日 申请日期2004年4月23日 优先权日2003年4月23日
发明者高谷稔, 远藤敏一, 一 申请人:Tdk株式会社
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