一种小型化高密度基板的制作方法

本实用新型公开一种小型化高密度基板，是一种应用于微电子、航空、航天等领域中的小型化高密度应用技术，通过将表面安装器件部分地埋置到基板内层，能够有效减小PCB、 SiP和封装基板的面积，最大程度地帮助产品小型化，提高产品的竞争力。

背景技术：

一方面，随着系统功能的增强，安装在PCB或者SiP基板上的元器件越来越多，另一方面，系统对小型化的要求也越来越高，需要尽可能地缩小基板面积。

在电路设计时，电子元器件当中，电阻电容的数量约占70％，而其它元器件总共只占30％左右。由于电阻、电容占了元器件的大多数，不仅给PCB的下游工序贴装与插接工艺增添了不少麻烦，而且占用了大量的表面安装面积。因为PCB只有两个表面安装面，因此，如果将电阻、电容安装在PCB板内部，则可以大大节省表面安装面积，从而缩小基板的面积。

一般情况下，将有两种方法将元器件埋入PCB内部，一种称为分离式埋入，是在PCB 上基板上挖腔体，将元器件嵌入，用环氧树脂固定后与基板平面平齐，然后实施多层布线，最上层再安装其余元器件。这种方式可以嵌入电阻、电容外，还可以嵌入芯片。这种埋入方法受到分立元器件的尺寸影响，对基板的厚度影响也比较大。

另外一种工艺就是采用丝网印刷工艺直接在基板上印上图形，通过压入电介质薄膜材料等方法来制作埋入式电阻或者电容，将元器件埋置于多层基板中，称为平面式埋置技术。这种方式主要适合于电阻和电容等。这种埋入方法在厚度上对基板几乎没有影响，但是也有一定的局限性。例如，对于电容来说，受到电介质材料本身的限制，可以提供的电容值较小；对于电阻，也会受尺寸的影响而不能有太大的功耗。

技术实现要素：

通过将电阻和电容埋入到基板内层，节省表面安装面积，实现基板的小型化和高密度。

本专利介绍的一种小型化高密度基板，其特征在于：包括芯片(1，2，3，4)，埋入式电阻(5E)，埋入式电容(6E)，导体层(7)，介质层(8)，过孔(9)；将原本安装于基板表面的电阻(5)和电容(6) 替换为通过电阻材料生成的埋入式电阻(5E)和通过电容材料生成的埋入式电容(6E)，埋入到基板内层，缩小基板面积，提高基板密度。

对于高密度基板来说，其临近表面的层布线密度一般比较大，主要由于同层器件网络互联较多及其互联产生的交叉较多，如果将电阻和电容埋入第二层，也可有效减少这种情况，很多时候，可以通过过孔将表面层和第二层的器件直接互联起来，而无需通过布线，这样就能够有效提高设计密度。

首先，参看附图1，传统PCB基板示意图，元器件都安装在表面，其中1，2，3，4为芯片， 5为电阻，6为电容，其中电阻、电容占据了大量的表面安装空间，基板面积无法进一步缩小。附图1中，7为导体层，8为介质层，9为过孔。

参看附图2，该专利介绍的小型化高密度基板示意图，只有芯片1，2，3，4安装在表面，电阻电容均印刷在第二层或者倒数第二层，其中5E代表埋入式电阻，6E代表埋入式电容，附图2和附图1层叠结构相同，7为导体层，8为介质层，9为过孔。可以明显看出，当电阻和电容埋入基板后，表面仅需要安装芯片等部分元器件，基板的面积大大缩小了，有效地实现了小型化和高密度设计。

附图说明

图1传统PCB基板侧剖面示意图，其中1，2，3，4为芯片，5为电阻，6为电容，7为导体层，8为介质层，9为过孔。

图2该专利介绍的小型化高密度基板侧剖面示意图，其中1，2，3，4为芯片，5E为埋入式电阻，6E为埋入式电容，7为导体层，8为介质层，9为过孔。

图3为埋入式电阻的结构示意图，其中上方为顶视图，下方为侧视图，浅灰色图形10 代表金属焊盘，深灰色图形11代表电阻材料。

图4为埋入式电容的结构示意图，其中上方为顶视图，下方为侧视图，浅灰色图形12，13 代表金属焊盘，深灰色图形14代表金属导带，白色图形代表电容介质材料。

具体实施方式

首先，在设计高密度基板时，将表面安装电阻和电容替换为埋入式电阻和埋入式电容，目前EDA设计工具如Mentor工具支持这个功能，并将设计好的埋入式电阻和埋入式电容放置到基板的第二层和倒数第二层，其它元器件安装在基板表面，如附图2所示。

并且，在设计时，将第一层和第二层相同网络的焊盘尽可能上下层对齐，这样通过过孔就可以直接连接，而不需要额外的布线，节省了布线空间。

在基板加工时，首先加工内部布线层，包括导体层和介质层，然后在第二层或者倒数第二层，蚀刻出埋入式电阻和埋入式电容所需要的金属焊盘。

对于埋入式电阻，在两个焊盘之间印刷电阻材11，通常有多种电阻材料可选，一般根据电阻值的大小，采用不同方阻值的电阻材料，尽可能使得加工出来的埋入式电阻尺寸最小。参考附图3。

对于埋入式电容，两个焊盘大小不一，首先在大的焊盘13上印刷高介电常数的电容介质材料15，然后印刷导带材料14，导带材料14一端位于大焊盘上方，被电容介质材料15隔离，另一端和小焊盘12直接搭接，参考附图4。大焊盘13，电容介质材料15以及导带材料14三者重合的面积即为电容的有效面积。

第二层埋入式电阻和埋入式电容制作完成后，在其上方压入介质层，然后在上面加工表面层的金属导体，以及和第二层连接的过孔。

倒数第二层埋入式电阻和埋入式电容制作完成后，在其下方压入介质层，然后在下面加工表面层的金属导体，以及和倒数第二层连接的过孔。

最后，分别在顶层和底层安装表面元器件，安装完成后，效果如附图2所示。