用于制造印刷电路板元件的方法
【专利说明】用于制造印刷电路板元件的方法
[0001]本发明涉及一种用于制造印刷电路板元件的方法，该印刷电路板元件具有至少一个电子构件，其具有由电触点或导电层定义的连接侧，其中，构件连接到临时载体以进行定位，并且嵌入绝缘材料中。
[0002]在设置有电子构件的设备的产品功能越来越多、而这样的电子构件越来越小型化以及要对印刷电路板装配的这样的电子构件的数量越来越大的情况下，在技术上越来越多地使用具有多个电子构件的性能更高的以阵列形状构造的单元或封装，其具有大量触点或接头，同时这些触点之间的距离越来越小。由于该原因，在产品尺寸、要使用的构件和印刷电路板同时减小的情况下，在需要的多个接触点上装配电子构件越来越难。
[0003]已经提出了将电子构件至少部分地集成到印刷电路板中，例如参见W0 03/065778A、TO 03/065779 A或W0 2004/077902 A。然而，在这些已知技术中不利的是，在印刷电路板的基体元件、即基板中要设置凹陷或孔、即空腔，用于容纳电子构件。为了接触构件，使用焊接工艺和粘接技术，其中，通常在不同的类型的材料之间产生接触点(一方面是导体迹线，另一方面是电子构件的接触点或连接点)。尤其在具有大的温差或温度变化范围的环境中使用这样的系统的情况下，接触点或连接点的区域中的不同的材料由于不同的热膨胀系数而产生应力，其可能导致接触点或连接点开裂，由此导致单元发生故障。此外，可以假设，制造触点附加地需要的孔、尤其是激光孔对构件产生负荷。此外不利的是，插入要产生的空腔中的构件通过焊膏和粘接线与导体迹线和接触表面的接触变得困难，或者尤其是在波动的温度负荷的情况下使用时，不能可靠地实现。印刷电路板制造过程期间的高压力和温度也可能对嵌入并接触的构件产生负荷。负荷可能更重的电子构件的散热也成问题。
[0004]在W0 2010/048654 A1中描述了一种用于将电子构件集成到印刷电路板中的技术，其中，借助胶将构件固定在稍后移除的优选施加有导电层的载体上。然后，将构件嵌入绝缘材料中，其上又施加有导电层。在这种构造中，绝缘层、例如预浸材料在加热时具有与胶不同的膨胀系数，从而在随后的加热和硬化步骤中，导致印刷电路板元件、尤其是在构件的区域中翘曲。这种翘曲例如可能处于大约150 μπι的数量级。此外，在借助微钻孔、即所谓的μ vias接触构件时，也产生问题。
[0005]类似地也适用于在DE 10 2009 029 201 A1中描述的用于制造包括微米或纳米结构元件的构件的技术。在此使用经由连接层承载导电层的多层载体，例如尤其是所谓的RCC(树脂镀铜)膜，也就是说具有环氧树脂层和铜层，其中，铜层经由连接层连接到稍后移除的实际上是临时的载体。环氧树脂层和铜层保留在印刷电路板元件上。只要实际的载体仍然存在，则对这些层施加电子构件的组，之后用绝缘材料封装其。在此，在加热和硬化过程中由于不同的膨胀系数也导致所制造的印刷电路板元件的扭曲或翘曲。
[0006]现在，本发明所要解决的技术问题是至少尽可能地改善这些问题，并且能够制造尤其是在简化的接触的情况下也能够可靠地集成电子构件的印刷电路板或者印刷电路板元件。尤其是应当在制造印刷电路板期间实现一种结构，其相对于相应使用的材料实现对称性，从而能够在加热和加压或者硬化过程中避免印刷电路板的翘曲。此外，还旨在实现印刷电路板结构无气泡。
[0007]相应地，本发明提供一种如开头所给出的用于制造印刷电路板元件的方法，其特征在于，构件直接设置在作为临时载体的塑料膜上的预定位置处，之后在构件的与所述塑料膜对置的一侧设置具有至少一个载体和导电体、优选还具有绝缘材料的复合层，其中，载体背离构件，之后去除塑料膜，然后将构件嵌入绝缘材料中。
[0008]在从属权利要求中给出了该方法的有利实施方式和扩展方案。
[0009]在本方法中，不仅可以放弃使用印刷电路板的基板，在该基板中必须制造用于构件的腔室(空腔)，而且还在印刷电路板的、更准确地说是包围电子构件的材料的可能的无故障方面实现了提高的可靠性，因为能够避免在其它情况下尤其在集成较大的构件时总是重复出现的气泡。这通过可以在真空下进行相应的加热或硬化或者层压步骤来实现，由此能够保持在材料内部无气泡；这种气泡的避免尤其在触点区域中是有利的。对于本方法还重要的是，整个临时载体在本方法期间又被移除，并且实现印刷电路板构造的对称结构，这显著地有助于避免所制造的印刷电路板在硬化步骤中由于在不同材料的情况下的不同的聚合收缩而扭曲。对于这种对称结构，相应地还特别有利的是，在将构件嵌入绝缘材料中之后，在构件上与第一复合层对置的一侧并且在构件的嵌入部上施加具有至少一个导电体和载体、优选还具有绝缘材料的另一个复合层。此外，利用这种方法还能够以有利的方式构造多层印刷电路板，由此在其中在多个平面内实现电路部分。
[0010]在此，“嵌入”不仅应当理解为仅在侧面对构件进行封装，还应当理解为包括覆盖的封装。
[0011]可以简单地使用本身是传统的粘接膜作为临时载体，其中，该粘接膜适宜地可以由例如具有丙烯酸塑料或硅酮的粘接层在例如由PET材料制成的载体层或者薄金属膜、例如铝上构造。这种粘接膜或者粘接带在市场上可以获得，并且也被称为“胶带”。
[0012]在嵌入电子构件的过程中(与根据DE 10 2009 029 201 A1类似)，获得一种用于印刷电路板的“基体”。在将电子构件嵌入绝缘材料的步骤中，还可以在电子构件的背离“连接侧”的一侧覆盖该电子构件，但不一定必须这样做。在此，“连接侧”应当被理解为构件的电触点所在的或者至少大部分触点所在的构件侧，然后其中，虽然如此，在对置的一侧、即后侧，也可以存在导体层或金属化部，如下面将进一步详细说明的那样。
[0013]对于嵌入，一种有利的方法的特征在于，将构件嵌入作为绝缘材料的用于嵌入的经过预处理的预浸材料中，该预浸材料具有用于构件的凹陷。在此，援用在印刷电路板制造中常见的技术，因为经过预处理的预浸材料对于印刷电路板中的基板和绝缘层的构造通常完全是常用的。然而，在这种情况下，要在预浸材料中设置用于电子构件的凹陷、即所谓的“腔室”或空腔。
[0014]—种有利的备选方法的特征在于，将构件嵌入复合层的绝缘材料中，所述绝缘材料具有至少等于构件厚度的层厚。在此有利的是，单独地设置绝缘材料的独有步骤变得多余，因为复合层的绝缘材料直接用于电子构件的嵌入。
[0015]在本方法中还有利的是，在电子构件的连接侧可实现薄的绝缘层，其中，构件的触点和在印刷电路板元件完成时存在于那里的导电表面之间的绝缘层的相对小的厚度，使构件与结构化的导电表面的导电连接变得容易，由此能够实现较高的连接密度。
[0016]如果使用具有介电层的构件，所述介电层设置在构件的一侧，其中，该构件以与所述介电层对置的一侧设置在塑料膜上，则也可以以有利的方式实现构件的触点区域中的这种薄的绝缘层。因此在这种情况下，电子构件以连接侧向上远离临时载体地、即“面朝上”地设置在临时载体上。然后，在该侧施加尤其是没有绝缘材料的复合层，之后在构件的对置侧移除临时载体，以便随即能够从该侧将构件嵌入绝缘材料中以及优选设置另一复合层。
[0017]当在电子构件的一侧设置介电层时，存在如下可能性:将该介电层或绝缘材料层设置在“连接侧”或者构件的与触点对置的一侧，然后在该侧设置没有绝缘材料而仅具有载体和导体的复合层；之后如所描述的那样将临时载体从构件的连接侧去除，并且进行构件的封装或嵌入。
[0018]此外，本方法的一个有利实施方式的特征在于，使用具有导电层的构件，所述导电层设置在构件的一侧，其中，该构件以与所述导电层对置的一侧设置在塑料膜上。因此在该方法中，构件“面朝下”地设置在临时载体上。在构件的与触点对置的一侧上的导电层一方面可以用于接触构件，例如用作接地电极，并且另外还可以用于散热。在此，通常也优选在构件的承载该导电层的一侧设置没有绝缘材料、即仅具有载体和导体的复合层。
[0019]此外，如果在将由载体和导电体构成的复合层连接到构件之前，在该复合层上，例如通过印刷，在复合层的导电体上在构件的位置处施加例如膏状的导电材料，并且在将复合层连接到构件之后，去除塑料膜，则得到一种特别合理的方法。在该方法中，在与用于构件的临时载体对置的一侧设置具有局部的导电材料部分的复合层时，能够在同一个步骤中在电子构件的后侧进行金属化。
[0020]此外，还有利的是，在去除塑料膜之后，例如通过印刷在与构件的连接侧对置的一侧施加例如膏状的导电材料。在该方法中，在不同的处理步骤中实现更简单的配准，因为可以省略用于复合层的导体层的配准。
[0021 ] 如所提到的，在本方法中，不同的加热和硬化或层压步骤可以在真空中进行，尤其是