专利名称：多层板的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种多层板的制造方法，其中芯片元件嵌入绝缘基片。
背景技术：
专利文献1描述了一种制造多层板(印刷电路板)的方法，将一个芯片元件插入到绝缘基片(或者基座元件)内。其中，由热塑性树脂制成的多个单面导电性树脂膜片上面设有通孔。这些通孔设置在与嵌入芯片元件(或电子元件)相对应的位置，因此通孔的尺寸约等于芯片元件的外部尺寸。然后把多个树脂膜片堆叠在一起，再把芯片元件插入到由通孔形成的凹室(或孔)里。然后从两端对树脂膜片堆进行加热加压。从而使每个树脂膜片受热软化变形并互相粘接从而制成绝缘基片，使得芯片元件能够嵌入到该绝缘基片内。
专利文献1JP2003-86949A(US6680441 B2)其中，具有通孔的多个树脂膜片堆叠在一起，与芯片元件高度相同。考虑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装时的定位精度，为了使芯片元件插入凹室有较高的屈强比，通孔的尺寸要稍大一些。这种情况下，在芯片元件和未固定芯片元件的凹室内壁之间形成了间隙。在插入芯片元件或者转到下一制造步骤时，芯片元件会因为振动而偏离预设位置，或进入堆叠片之间的空隙中，或跳出凹室。
发明内容
本发明的一个目的就是提供一种解决上述问题的多层板制造方法。在本制造方法中，首先是将热塑性树脂制成的多个树脂膜片互相粘接从而形成一个绝缘基片，然后把芯片元件嵌入到该形成的绝缘基片内。该制造方法有助于防止制造时芯片元件偏离预设位置。
为了达到上述目的，包括绝缘基片和插入该基片内的芯片元件的多层板的制造方法具有以下步骤
准备步骤，准备第一种包括于所述多个热塑性树脂制成的树脂膜片中、带有用来插入芯片元件的通孔的树脂膜片，以及第二种包括于所述多个树脂膜片中、不带通孔的树脂膜片；堆叠步骤，形成包括第一种树脂膜片和第二种树脂膜片的树脂膜片堆；配置步骤，把芯片元件插入通孔，并将芯片元件配置在树脂膜片堆内；以及加热加压步骤，从两个表面对树脂膜片堆加热加压，使树脂膜片堆中的每个树脂膜片粘接在一起，从而形成绝缘基片，这样配置好的芯片元件就嵌在了成形后的绝缘基片内，其中树脂膜片堆的第一种树脂膜片中至少有一个树脂膜片包括尖端凸出到通孔内的突起部位。其中突起部位的相对应的尖端之间间隔尺寸要小于插入芯片元件的外部尺寸。
在配置步骤中，芯片元件被按压并插入到通孔中，突起部位凸出到该通孔同时对应尖端的一部分被挤压。
在这种制造方法下，至少一个树脂膜片的一个通孔具有突出到该通孔的突起部位。突起部位的相对应的尖端之间间隔尺寸要小于插入芯片元件的外部尺寸。从而当芯片元件被按压插入带有突起部位的通孔时，芯片元件挤压或折断突起部位尖端的一部分。从而插入并配置好的芯片元件被带有突起部位的树脂膜片固定。因此，这种结构有助于防止芯片元件偏离预设位置，或进入堆叠树脂膜片之间的间隙中或跳出由树脂膜片通孔形成的凹室，这些问题由于将芯片元件插入凹室时或者转移到下一制造步骤时产生的振动而导致。
本发明的另一方面，包括绝缘基片和插入到该基片内的芯片元件的多层板的制造方法具有以下步骤准备步骤，准备第一种包括于所述多个热塑性树脂制成的树脂膜片中、带有用来插入芯片元件的通孔的树脂膜片，以及第二种包括于所述多个树脂膜片中、不带通孔的树脂膜片；堆叠步骤，形成包括第一种树脂膜片和第二种树脂膜片的树脂膜片堆；暂时粘接步骤，通过从树脂膜片堆的两表面进行加热加压，暂时使堆中每一树脂膜片互相粘接；
配置步骤，把芯片元件插入通孔，并将该芯片元件配置在暂时粘接的每个树脂膜片形成的树脂膜片中；以及加热加压步骤，从树脂膜片堆两表面进行加热加压，使堆中每一树脂膜片互相粘接在一起，从而形成绝缘基片，并使配置好的芯片元件嵌入该绝缘基片中。
在这种制造方法下，在芯片元件插入通孔之前，树脂膜片堆已经被加热加压，使得堆中每个树脂膜片暂时粘接并相互固定。因此，这种结构有助于防止由于插入芯片元件到凹室的过程中或者转移到下一个制造步骤过程中的振动而使芯片元件进入堆叠的树脂膜片之间的间隙中。
上面提及的以及其他本发明的目的，特征、优点可以通过以下结合附图所作的详细描述更清楚的了解到。
图1是根据本发明的一个实施例的方法制造的多层板的剖面示意图；图2A到2F是制造方法中树脂膜片准备步骤的剖面图；图3A到3C是制造方法中芯片元件配置步骤的剖面图；图4A到4C是将芯片元件配置到一个具有突起部位的树脂膜片的通孔中的透视图；以及图5A到5B是制造方法中芯片元件配置步骤之后的一个步骤的剖面图。
具体实施例方式
图1是根据本发明的一个实施例的方法制造的多层板100的剖面示意图。其中，可以明确看出芯片元件2的表面上具有2a，2b两个电极。
多层板100将芯片元件2嵌入绝缘基片(或基座)1中，该基片由10a到10e五个互相粘结的树脂膜片(图1中用点线分开)形成。此外，在10a到10e中的某些树脂膜片上有导电图3，形成在单个树脂膜片10a到10e上的每个导电图通过烧结导电性胶体制成的导电元件4互相电气连接。芯片元件2上的电极2a，2b通过导电元件4连接到导电图3进行电气连接。
接下来，将结合附图2A到2F，3A到3C，4A到4C以及5A到5B来说明多层板100的制造方法。
图2A到2F是树脂膜片10b的树脂膜片准备步骤的剖面图。首先，图2A中的导电图3通过如下子步骤进行安装把金属箔贴在由热塑树脂液晶聚合物制成的树脂膜片1的一个表面上；用光刻和蚀刻技术将金属箔图案化。热塑性树脂制成的树脂膜片1的制造原料可以是聚醚醚酮(PEEK)树脂，聚醚酰亚胺(PEI)树脂或者是这两种树脂的混合物，用来代替液晶聚合物。最后，多个热塑树脂膜片1互相粘接从而形成了图1中的绝缘基片1。用来制造导电图3的金属箔例如可以选择铜箔，它具有高导电性和高强度。
然后，如图2B所示，通孔hb通过激光加工形成于树脂膜片1中。该通孔hb用来插入图1中所示的芯片元件2。
接下来，如图2C所示，将保护片5a，5b分别粘贴到带有导电图3的树脂膜片1的两个表面。保护片5a，5b用来防止导电图3受到损害，以及导电性胶给树脂膜片1表面带来污染。
然后通过激光加工形成底部孔h4。孔4具有由导电图3确定的底部，如图2D所示。
接下来，如图2E所示，在孔h4中注满导电性胶。导电性胶逐渐烧结，形成图1中的导电元件4。
最后，剥除掉保护片5a，5b，树脂膜片10b的准备步骤完成。树脂膜片10c，10d的准备方法和10b基本相同。树脂膜片10a，10e采用省去图2B中通孔形成的步骤进行准备。也就是说，在树脂膜片准备步骤中，要准备两种树脂膜片，第一种是有通孔的树脂膜片，用来插入芯片元件2，如树脂膜片10b，10c和10d；另一种是没有通孔的树脂膜片，如树脂膜片10a，10e。
在接下来的芯片元件配置步骤中，将准备好的树脂膜片10b到10e叠在一起，然后把芯片元件2插入并放置好。图3A到3C是芯片元件配置步骤的剖面图。
树脂膜片10b到10e堆叠在一起，图3A中所示，使得通孔hb到hd形成一个凹室。堆叠的树脂膜片10b-10d的数目根据插入芯片元件2的高度来决定。其中，树脂膜片10e没有通孔。此外，相比制造图1中的多层板100，树脂膜片10b中的通孔hb的尺寸和树脂膜片10c、10d中的通孔hc、hd的尺寸不同。
然后，我们将结合图4A到图4C说明本发明的一个特征。图4A是树脂膜片10b的透视图。图4B是芯片元件2将要插入堆叠的树脂膜片10b到10e的示意图。图4C是将芯片元件2插入后的示意图。这里为了简化，省略导电图3和导电性胶4。
如图4A所示，与其他的树脂膜片10c，10d不同，树脂膜片10b中的通孔hb有6个突起部位t1到t6，它们凸出到通孔hb里。比如，互相对应的凸起部位t5，t6尖端之间的间距Wt小于芯片元件2的外部尺寸W2，如图4A，4B所示。这里，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，在芯片元件配置步骤中，芯片元件被挤压并插入到树脂膜片10b到10e的通孔hb到hd中，同时将树脂膜片10b的突起部位t1到t6的尖端挤压或折断。这里突起部位t1到t6的尖端都是弹性变形。
如图4C所示，芯片元件2插入到由相连的通孔hb到hd形成的凹室中，被树脂膜片10b固定住。树脂膜片10b上的导孔hb具有突起部位t1到t6。由于插入芯片元件2或是将其转到下一制造步骤，在凹室的周围或许会有震动发生。这些震动会给芯片元件2带来以下问题(i)偏移预设位置；(ii)进入树脂膜片10b到10e之间形成的空隙中；(iii)跳出凹室。该实施例有助于防止这些问题的发生。
通孔hc，hd和芯片元件2之间的间隙典型地设为100微米。与之相反，在插入芯片元件2时被挤压变形的凸起部位t1到t6的在突起方向上尖端的挤压或断裂部分的长度最好设计为大于等于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挤压或折断时，就对插入通孔hb的芯片元件2产生了固定作用。当突起部位t1到t6折断后的长度小于10微米时，固定作用就会减弱。与之对应，如果突起部位t1到t6折断后长度大于30微米，插入芯片元件2时的阻力会变得太大，使得树脂膜片10b产生变形。如树脂膜片1采用液晶聚合物(弹性模量100兆帕)，突起部位t1到t6往往设计成三角形，尖角角度为135度。然而，也可以选择其他任何形状。
如图3A到3C，4A到4C所示的该实施例中，只有树脂膜片10b具有带突起部位t1到t6的通孔；然而，树脂膜片10c，10d也可以在其通孔hc，hd中带有突起部位。当至少一个树脂膜片10b、10c、10d在其通孔hb、hc、hd中带有凸起部位，上述固定效果就可以获得。
在上述条件下，树脂膜片10b到10e仅仅叠放在一起就可以实现芯片元件2的插入；然而，可替换地，它还可以在树脂膜片10b到10e暂时粘接后实现，方法如下。
回到图3B，下面解释暂时粘接步骤。图3A中所示在一个方向以及一个配置内堆叠在一起的树脂膜片10b到10e被置于两个热压盘P1、P2之间，然后从两盘P1、P2对其进行相对低压低温的加热加压，如图3B所示。使用的压力最好为约2兆帕。对于液晶聚合物制成的热塑树脂膜片1，加热温度最好不低于200摄氏度，不高于250摄氏度。此温度和压力使树脂膜片1渐渐软化。树脂膜片堆中10b到10e互相暂时粘接在一起。当温度低于200摄氏度时，树脂膜片10b到10e之间的粘着力降低，使得粘在一起的树脂膜片10b到10e很容易脱落。然而，当温度高于250摄氏度时，不但是树脂膜片10b到10e会变形，通孔hb到hd也会变形。
然后，如图3C所示，芯片元件2插入并安置到暂时粘接的树脂膜片10b到10e中的通孔hb到hd形成的凹室里。暂时粘接这一步骤解决了芯片元件2进入树脂膜片10b到10e之间的空隙的问题，这一问题是由插入芯片元件或者转到下一制造步骤时的振动引起的。
无论是在树脂膜片堆中至少一个树脂膜片的通孔中加入突起部位，还是使树脂膜片堆暂时粘接，都阻止了制造过程中芯片元件2偏离预设位置。然而，二者作用于不同的对象；也就是说，前者作用于芯片元件2，而后者作用于堆叠的树脂膜片10b到10e。因此，在某些制造方法中，即使通孔中没有突出部分，也可以使用暂时粘接方法。此外，对这些制造方法，至少在树脂膜片堆中至少一个树脂膜片中采用带突起部位的通孔，会进一步提高防止芯片元件2偏离预设位置的效果。
图5A，5B是芯片元件2插入并配置以后的步骤的剖面图。如图5A所示，没有通孔的树脂膜片10a堆叠并覆盖堆叠的树脂膜片10b到10e，该堆叠的树脂膜片10b到10e暂时粘接并包含插入并放置好的芯片元件2。
然后，如图5B所示，把图5A中在一个方向上放置好的暂时粘接的堆叠的树脂膜片10b到10e和树脂膜片10a一起放置到一对带有嵌入的加热器的热压盘P1，P2之间，如图5B所示，从两盘P1、P2用高温高压进行加热加压。使用压力最好为约4兆帕。对于用液晶聚合物制成的热塑性树脂膜片1，加热温度最好为300到350摄氏度。此温度和压力使热塑性树脂膜片1软化。树脂膜片堆10a到10e互相粘接在一起，从而形成绝缘基片1。而且，树脂膜片1流入所有芯片元件2周围空隙和间隔中去，从而使芯片元件2嵌入到绝缘基片中。这里，加热加压会造成导电性胶4烧结而形成导电元件4，与导电图3互相电气连接。从而，多层板100可被制成。
对本领域技术人员而言显然可以对上述本发明的实施例做出多种改变。然而，本发明的范围应由以下权利要求来确定。
权利要求
1.一种多层板的制造方法，该板包括一个绝缘基片和一个嵌入该绝缘基片内的芯片元件，其中绝缘基片由多个热塑性树脂制成的树脂膜片互相粘接形成，该方法包括准备步骤，准备第一种包括于所述多个树脂膜片中、带有用来插入芯片元件的通孔的树脂膜片以及第二种包括于所述多个树脂膜片中、不带通孔的树脂膜片；堆叠步骤，形成包括第一种树脂膜片和第二种树脂膜片的树脂膜片堆；配置步骤，将芯片元件插入通孔，并将芯片元件配置在树脂膜片堆内；以及加热加压步骤，从树脂膜片堆两表面对树脂膜片堆进行加热加压，使树脂膜片堆中的每个树脂膜片彼此粘接，从而形成绝缘基片，这样配置好的芯片元件嵌入所形成的绝缘基片内，其中，树脂膜片堆中第一种树脂膜片中的至少一个树脂膜片包括尖端凸出到通孔的突起部位，其中突起部位的相对尖端的间距小于插入芯片元件的外部尺寸，并且，其中在配置步骤中，芯片元件被按压插入到有突出部位凸出的通孔中，同时挤压相对尖端的一部分。
2.如权利要求1所述的多层板的制造方法，其中，被芯片元件挤压的相对尖端的一部分的尺寸范围是10微米到30微米之间，包括10和30微米。
3.如权利要求1或2所述的多层板的制造方法，其中，堆叠步骤中包括一个暂时粘接步骤，通过从树脂膜片堆两表面加热加压该树脂膜片堆而暂时使树脂膜片堆中的每个树脂膜片彼此暂时粘接。
4.如权利要求3所述的多层板的制造方法，其中热塑性树脂由液晶聚合物制成，并且其中暂时粘接步骤中的加热温度为200到250摄氏度之间，包括200和250摄氏度。
5.一种多层板制造方法，该板包括一个绝缘基片和一个嵌入该绝缘基片内的芯片元件，其中绝缘基片由热塑性树脂制成的多个树脂膜片彼此粘接形成，该方法包括准备步骤，准备第一种包括于所述多个树脂膜片中、带有用来插入芯片元件的通孔的树脂膜片以及第二种包括于所述多个树脂膜片中、不带通孔的树脂膜片；堆叠步骤，形成包括第一种树脂膜片和第二种树脂膜片的树脂膜片堆；暂时粘接步骤，从树脂膜片堆两表面对树脂膜片堆进行加热加压，暂时使树脂膜片堆中的每个树脂膜片彼此暂时粘接；配置步骤，将芯片元件插入通孔，并将芯片元件配置在每个树脂膜片暂时粘接的树脂膜片内；以及加热加压步骤，从树脂膜片堆两表面对树脂膜片堆进行加热加压，使树脂膜片堆中的每个树脂膜片彼此粘接，从而形成绝缘基片，这样配置好的芯片元件嵌入所形成的绝缘基片内。
6.如权利要求5所述的多层板的制造方法，其中热塑性树脂由液晶聚合物制成，并且其中暂时粘接步骤中的加热温度为200到250摄氏度之间，包括200和250摄氏度。
7.如权利要求5所述的多层板的制造方法，其中，树脂膜片堆中第一种树脂膜片中的至少一个树脂膜片包括尖端凸出到通孔的突起部位，其中突起部位的相对尖端的间距小于插入芯片元件的外部尺寸，并且，其中在配置步骤中，芯片元件被按压插入到有突出部位凸出的通孔中，同时挤压相对尖端的一部分。
8.如权利要求7所述的多层板的制造方法，其中，被挤压的相对尖端的一部分的尺寸范围是10微米到30微米之间，包括10和30微米。
全文摘要
准备两种树脂膜片用于制造包含芯片元件的多层板。第一种具有用于插入芯片元件的通孔，而第二种没有通孔。包括这两个种类的树脂膜片在插入芯片元件之前进行堆叠。至少一个第一种树脂膜片具有带突起部位的通孔。突起部位中，相对应的突起部位在其尖端之间形成间隔。该间隔尺寸小于插入芯片元件的外部尺寸。芯片元件挤压突起部位尖端的一部分同时被按压插入给定树脂膜片的通孔中。
文档编号H05K1/00GK1758833SQ20051009800
公开日2006年4月12日 申请日期2005年9月1日 优先权日2004年9月1日
发明者竹内聪, 清水元规 申请人:株式会社电装