專利名稱：埋置有源元件的樹脂基板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子行業(yè)的封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種埋置有源元件的樹脂基板及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人們對電子消費品、計算機(jī)、通訊設(shè)備和生物醫(yī)學(xué)儀器等的高集成化和微小型化的迫切要求，希望有一個能解決這個問題的技術(shù)方案，即把數(shù)字技術(shù)、模擬技術(shù)、射頻RF技術(shù)、光技術(shù)和傳感器等集成起來，形成“系統(tǒng)級芯片”或者“系統(tǒng)級封裝”。系統(tǒng)級芯片是指將以上的技術(shù)都集成在同一芯片上，然而高密度內(nèi)存和模擬器件往往難以完全集成在系統(tǒng)級芯片中，而系統(tǒng)級封裝卻能將它們整合在一起，可以說，系統(tǒng)級封裝是系統(tǒng)級芯片的一種很好的補(bǔ)充，因此，如果將這兩個系統(tǒng)的設(shè)計和制造結(jié)合起來，那么將會既達(dá)到不斷縮小產(chǎn)品尺寸，又可使產(chǎn)品增加功能性、提高可靠性和性能，進(jìn)而可以降低制造成本和明顯提高市場的競爭力。在高頻信號和高速數(shù)字信號傳輸?shù)幕逯?，由于產(chǎn)品不斷追求微小型化和高性能化等，因此，不僅越來越多地將無源器件集成到基板中，而且還大力嘗試將有源元件也同時埋置到基板中。有源元件一般是指以單晶硅晶圓為材料進(jìn)行光刻加工并集成的晶體管或集成電路等，不需要能量的來源而實行它特定的功能。通常，這些有源元件封裝成“芯片”后，再焊接安裝到基板表面上?，F(xiàn)在要把這些芯片埋置到基板內(nèi)部，其復(fù)雜程度顯而易見。由于有源元件的內(nèi)部組成與結(jié)構(gòu)比起無源器件來要復(fù)雜得多，因此埋置有源元件比起埋置無源器件要困難得多，在埋置有源元件過程中，由于有源元件的厚度比薄膜無源器件要厚得多，首先要先將其平面化，薄型化，然后再進(jìn)行埋置過程。此外，有源元件在基板內(nèi)部的互連結(jié)點比無源器件要多很多，而且這些互連結(jié)點的導(dǎo)線精細(xì)度要求也高很多，大多數(shù)是“微米級”、甚至是“納米級”的連接，這都給有源元件的埋置帶來了很多困難。目前乃至今后，把無源器件和有源元件一起埋置到基板內(nèi)部使“系統(tǒng)級封裝”具有更高集成度的發(fā)展，已成為新一代的技術(shù)，這實現(xiàn)了基板的最大功能化，因此同時埋置無源器件和有源元件的基板也可以稱為“系統(tǒng)板”。目前很多研究單位都在嘗試將有源元件埋入到基板中，實現(xiàn)系統(tǒng)板的概念，比較普遍的方法是先在基板或者支撐層上進(jìn)行開挖埋置有源元件的“空穴”，然后將有源元件放置在“空穴”內(nèi)進(jìn)行連接，加入絕緣層，再在上面“積層”后，將有源元件的信號線連接到外部，實現(xiàn)有源元件的埋入過程。但是此法生產(chǎn)效率低，成本高，工藝繁復(fù)，需要制作“空穴”的結(jié)構(gòu)。為了避免“空穴”的制作以及簡化工藝，專利200780015536. 9介紹了一種使用能量固化型樹脂將有源元件常溫常壓下埋設(shè)在樹脂基板中的結(jié)構(gòu)及方法。圖I為現(xiàn)有技術(shù)埋置有源元件樹脂基板的制備方法的流程圖。如圖I所示，該方法包括(a)在基板I上采用樹脂層2配置、固定電路芯片3 ； (b)層疊間隔件4后涂布液態(tài)的能量固化型樹脂材料形成未固化的涂布層，并在該未固化涂布層放置具有剝離劑層7的支撐體6 ； (c)施加能量固化未固化涂布層；(d)剝離支撐體6后形成埋設(shè)電路芯片3的樹脂片層5構(gòu)成的電路基板10。該法質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，載板最終是剝離的。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，申請人意識到現(xiàn)有技術(shù)存在如下技術(shù)缺陷埋置在樹脂基板中的有源元件散熱不佳，影響到有源元件的工作狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題為解決上述缺陷，本發(fā)明提供了一種埋置有源元件的樹脂基板及其制備方法，以提高其散熱效率。( 二 )技術(shù)方案 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種埋置有源元件樹脂基板的制備方法。該制備方法包括在承載板上加工貫穿承載板的散熱孔，并進(jìn)行散射孔的金屬化，散射孔的位置對應(yīng)于欲埋置有源元件的位置；在有源元件的被動面涂覆界面散熱材料，將有源元件粘附于帶有散熱孔的承載板上，有源元件的被動面朝向承載板；在承載板上有源元件所在的一側(cè)涂覆液態(tài)的能量固化型樹脂，將有源元件埋入其中；固化能量固化型樹脂。優(yōu)選地，本發(fā)明埋置有源元件樹脂基板制備方法的技術(shù)方案中，固化能量固化型樹脂的步驟之后還包括在承載板上能量固化型樹脂相對的另一側(cè)上，散熱孔所在的位置設(shè)置金屬散熱片、熱沉或風(fēng)扇。優(yōu)選地，本發(fā)明埋置有源元件樹脂基板制備方法的技術(shù)方案中，在有源元件的被動面涂覆界面散熱材料的步驟中，界面散射材料為以下材料中的一種導(dǎo)熱膠、導(dǎo)熱硅膠片或界面散熱納米材料。優(yōu)選地，本發(fā)明埋置有源元件樹脂基板制備方法的技術(shù)方案中，界面散熱納米材料是指采用靜電紡絲技術(shù)將聚亞安酯制備成界面散熱材料的納米纖維基底，并在此基礎(chǔ)上添加高熱納米顆粒所制備的材料。優(yōu)選地，本發(fā)明埋置有源元件樹脂基板制備方法的技術(shù)方案中，在有源元件的被動面涂覆界面散熱材料的步驟之前還包括對有源元件進(jìn)行平面化和/或薄型化處理。優(yōu)選地，本發(fā)明埋置有源元件樹脂基板制備方法的技術(shù)方案中，在承載板上有源元件所在的一側(cè)涂覆液態(tài)的能量固化型樹脂的步驟中，能量固化型樹脂的材料為熱固型樹脂組合物或者活化性能射線固化型樹脂組合物；涂覆的方式為以下方式中的一種棒涂法、刮刀涂布法、錕圖法，刮板涂布法、模涂法或凹版涂布法。優(yōu)選地，本發(fā)明埋置有源元件樹脂基板制備方法的技術(shù)方案中，將有源元件粘附于帶有散熱孔的承載板上的步驟之前還包括在承載板上欲埋置有源元件的一側(cè)形成內(nèi)層電路圖形。優(yōu)選地，本發(fā)明埋置有源元件樹脂基板制備方法的技術(shù)方案中，固化能量固化型樹脂的步驟之后還包括在能量固化型樹脂層上進(jìn)行盲孔的制備，該盲孔用于將有源元件的電極弓I出，與外層電路圖形連接；進(jìn)行盲孔及能量固化型樹脂層的金屬化，金屬化的盲孔與金屬化的能量固化型樹脂層連成一體；在能量固化型樹脂上金屬化形成的金屬層上形成外層電路圖形。優(yōu)選地，本發(fā)明埋置有源元件樹脂基板制備方法的技術(shù)方案中，在能量固化型樹脂層上進(jìn)行盲孔的制備的步驟之前還包括對能量固化型樹脂層進(jìn)行平整化，平整化的方法為化學(xué)機(jī)械剖光或等離子體刻蝕。優(yōu)選地，本發(fā)明埋置有源元件樹脂基板制備方法的技術(shù)方案中，在能量固化型樹脂的金屬層上形成外層電路圖形的步驟之后還包括采用表面貼裝技術(shù)或者無源集成技術(shù)將無源元件設(shè)置于能量固化型樹脂層的外層電路圖形；在外層電路圖形和無源元件的外側(cè)繼續(xù)涂覆液態(tài)的第二層能量固化型樹脂，將外層電路圖形和無源元件埋入其中；固化第二層能量固化型樹脂；在第二層能量固化型樹脂層上進(jìn)行盲孔的制備，該盲孔用于將有源元件和無源元件的電極引出第二層能量固化型樹脂層；進(jìn)行盲孔及第二層能量固化型樹脂層的金屬化，金屬化的盲孔與金屬化的第二層能量固化型樹脂層連成一體；在第二層能量固化型樹脂層上方金屬化形成的金屬層上形成第二層外層電路。優(yōu)選地，本發(fā)明埋置有源元件樹脂基板制備方法的技術(shù)方案中，在能量固化型樹脂的金屬層上形成外層電路圖形的步驟之后還包括在外層電路圖形和無源元件的外側(cè)繼 續(xù)涂覆液態(tài)的第二層能量固化型樹脂，將外層電路圖形埋入其中；固化第二層能量固化型樹脂；進(jìn)行第二層能量固化型樹脂層的金屬化；在第二層能量固化型樹脂層的金屬化形成的金屬層上形成第二層內(nèi)層電路圖形；采用倒裝焊工藝將第二有源元件連接至第二內(nèi)層電路圖形；在第二內(nèi)層電路圖形和第二有源元件的外側(cè)繼續(xù)涂覆液態(tài)的第三層能量固化型樹月旨，固化第三層能量固化型樹脂。優(yōu)選地，本發(fā)明埋置有源元件樹脂基板制備方法的技術(shù)方案中，在承載板上加工貫穿承載板的散熱孔的步驟中承載板的材料為以下材料中的一種環(huán)氧樹脂、雙馬來醢亞胺-三嗪樹脂、聚四氟乙烯、液晶聚合物、聚四氟乙烯或者苯丙環(huán)丁烯等；加工的方式為以下方式中的一種激光加工或機(jī)械加工。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種埋置有源元件的樹脂基板。該樹脂基板包括承載板，在承載板上對應(yīng)于欲埋置有源元件的位置設(shè)置貫穿承載板的金屬化的散熱 孔；有源元件，該有源元件的被動面朝下粘附于承載板，有源元件和承載板之間的粘結(jié)劑為界面散熱材料；固化的能量固化型樹脂，該能量固化型樹脂覆蓋于有源元件和承載板之上，將有源元件埋入其中。(三)有益效果本發(fā)明采用液態(tài)的能量固化型樹脂將有源元件埋置到樹脂層中，并且在承載板上添加散熱孔和散熱片以及熱沉甚至風(fēng)扇，有效地解決了埋入有源元件的散熱問題，不但簡化了工藝，而且高效地完成了有源元件的埋置。本發(fā)明非常適用于大功率的有源元件的埋置，可同時將多個有源元件埋入到多層樹脂基板中，實現(xiàn)三維堆疊系統(tǒng)級封裝。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)埋置有源元件樹脂基板制備方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實施例埋置有源元件樹脂基板的制備方法的流程圖；圖3a為本發(fā)明實施例一埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3b為本發(fā)明實施例一埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟二的結(jié)構(gòu)示意圖3c為本發(fā)明實施例一埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3d為本發(fā)明實施例一埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟四的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3e為本發(fā)明實施例一埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟五的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3f為本發(fā)明實施例一埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟六的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3g為本發(fā)明實施例一埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟八的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3h為本發(fā)明實施例一埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟九的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a為本發(fā)明實施例二埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4b為本發(fā)明實施例二埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4c為本發(fā)明實施例二埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4d為本發(fā)明實施例二埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟四的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4e為本發(fā)明實施例二埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟五的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4f為本發(fā)明實施例二埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟六的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5a為本發(fā)明實施例三埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5b為本發(fā)明實施例三埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5c為本發(fā)明實施例三埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5d為本發(fā)明實施例三埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟四的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5e為本發(fā)明實施例三埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟五的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5f為本發(fā)明實施例三埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟六的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5g為本發(fā)明實施例三埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟七的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5h為本發(fā)明實施例三埋置有源元件樹脂基板的制備方法步驟八的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實施例四埋置有源元件樹脂基板的制備方法的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為采用本發(fā)明實施例的方法埋置有源元件散熱情況的仿真圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。為便于理解，首先對本發(fā)明涉及的主要元件進(jìn)行符號說明。101-承載板；102-承載板上帶有內(nèi)層電路的金屬層；103-承載板上不帶內(nèi)層電路的金屬層；104-填充金屬銅的散熱孔；
105-界面散熱材料； 106-第一有源元件；107-能量固化型樹脂；108-固化樹脂層上的金屬層；109-第一盲孔；110-散熱片或熱沉或風(fēng)扇；111-電容；112-電阻；113-固化樹脂層上的最外層金屬層； 114-第二盲孔；115-通孔；116-固化樹脂層上的最外層金屬層；117-第二有源元件； 118-第三有源元件119-第四有源元件。本發(fā)明中，采用液態(tài)的能量固化型樹脂將有源元件埋置到樹脂層中，并且在承載板上添加散熱孔和散熱片以及熱沉甚至風(fēng)扇，有效地解決了埋入有源元件的散熱問題，不但簡化了工藝，而且高效率高安全性地完成了有源元件的埋置。在本發(fā)明的一個基礎(chǔ)實施例中，公開了一種埋置有源元件樹脂基板的制備方法。圖2為本發(fā)明實施例埋置有源元件樹脂基板的制備方法程圖。如圖2所示，本實施例包括步驟S202，在承載板上加工貫穿承載板的散熱孔，散射孔的位置對應(yīng)于欲埋置有源元件的位置；步驟S204，進(jìn)行散射孔的金屬化；步驟S206，在有源元件的被動面涂覆界面散熱材料，將有源元件粘附于帶有散熱孔的承載板上，有源元件的被動面朝向承載板；步驟S208，在承載板上有源元件所在的一側(cè)涂覆液態(tài)的能量固化型樹脂，將有源元件埋入其中；步驟S210，固化能量固化型樹脂。本實施例樹脂基板的制備方法工藝簡單，有效地解決了埋入有源元件的散熱問題。對于大功率的有源元件來說,單純的散射孔是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此,對于較大功率的有源元件，步驟S210之后還包括步驟S212，在承載板上能量固化型樹脂相對的另一側(cè)上，散熱孔所在的位置設(shè)置金屬散熱片、熱沉或風(fēng)扇。本實施例首先通過上述的散熱材料將有源元件在工作過程中產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至金屬化散熱孔，而后金屬化的散熱孔將熱量帶出承載板的外側(cè)，由金屬散熱片、熱沉或者風(fēng)扇將熱量帶走。為了提高有源元件與金屬化的散熱孔之間熱傳導(dǎo)的效率，需要選擇高效的界面散熱材料。通常情況下，該界面散熱材料可以選擇導(dǎo)熱膠或?qū)峁枘z片。優(yōu)選地，該界面散熱材料為界面散熱納米材料。該材料基于納米技術(shù)，采用靜電紡絲(Electrospinning)技術(shù)將聚亞安酯(Polyurethane，PU)制備成界面散熱材料的納米纖維基底，并在此基礎(chǔ)上添加高熱納米顆粒，使其具有高導(dǎo)熱性能，可以制作在有源元件的背面，形成高散熱界面，提高粘合界面的導(dǎo)熱能力，以提高器件的散熱能力。這種新型界面散熱材料還可以根據(jù)需要制成不同的厚度。此外，這里界面散熱材料還具有配置、固定有源元件的作用(見本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn))。為了適應(yīng)微電子器件輕型化、小型化的趨勢，在封裝有源元件之前還包括對有源元件進(jìn)行平面化和/或薄型化處理。在本發(fā)明優(yōu)選的實施例當(dāng)中，在承載板上有源元件所在的一側(cè)涂覆液態(tài)的能量固 化型樹脂的步驟中，能量固化型樹脂的材料為熱固型樹脂組合物或者活化性能射線固化型樹脂組合物。熱固型樹脂組合物可以為醇酸樹脂組合物、熱固型丙烯酸樹脂組合物、聚氨酯樹脂組合物或環(huán)氧樹脂組合物等。所謂活化能射線固化型聚合性化合物，是指在電磁波或帶電粒子射線中具有能量子的化合物，即指通過照射紫外線或電子束等進(jìn)行交聯(lián)、固化的聚合性化合物，例如丙烯酸系樹脂組合物。這里使用的活化能射線固化型樹脂片形成材料，只要在涂布時為液態(tài)，則可以是無溶劑型，也可以是溶劑型。采用棒涂法、刮刀涂布法、錕圖法，刮板涂布法、模涂法、凹版涂布法等，將液態(tài)的能量固化型樹脂涂布在連接有有源元件的承載板上，通過加熱干燥或照射活化能射線，可形成埋置有源元件的固化樹脂層。為了實現(xiàn)微電子器件最大限度的集成，在埋置有源元件之前還包括在承載板上欲埋置有源元件的一側(cè)形成內(nèi)層電路圖形，即在內(nèi)層電路圖形上埋入有源元件。此外，固化能量固化型樹脂的步驟之后還包括在能量固化型樹脂層上進(jìn)行盲孔的制備，該盲孔用于將有源元件的引線或觸點接出能量固化型樹脂層；進(jìn)行盲孔及能量固化型樹脂層的金屬化，金屬化的盲孔與金屬化的能量固化型樹脂層連成一體；在能量固化型樹脂上金屬化形成的金屬層上形成外層電路圖形。也就是說，在固化的能量固化型樹脂層的上部形成外層電路。優(yōu)選地，在能量固化型樹脂層上進(jìn)行盲孔的制備的步驟之前還包括對能量固化型樹脂層進(jìn)行平整化，平整化的方法為化學(xué)機(jī)械剖光或等離子體刻蝕。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種埋置有源元件的樹脂基板。該樹脂基板包括承載板，在承載板上對應(yīng)于欲埋置有源元件的位置設(shè)置貫穿承載板的金屬化的散熱孔；有源元件，該有源元件的被動面朝下粘附于承載板，有源元件和承載板之間的粘結(jié)劑為界面散熱材料；固化的能量固化型樹脂，該能量固化型樹脂覆蓋于有源元件和承載板之上，將有源元件埋入其中。以下將在上述實施例的基礎(chǔ)上，給出本發(fā)明的具體實施例埋置有源元件樹脂基板的制備方法的實施例。需要說明的，該最優(yōu)的實施例僅用于理解本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。并且，最優(yōu)實施例中的特征，在無特別注明的情況下，均同時適用于制備方法實施例及樹脂基板實施例，在相同或不同實施例中出現(xiàn)的技術(shù)特征在不相互沖突的情況下可以組合使用。實施例一
本實施例埋置有源元件樹脂基板的制備方法包括步驟一至步驟九，依次為步驟一，如圖3a所示，承載板101采用雙面覆銅的環(huán)氧樹脂，厚度為200微米，金屬采用銅層，大約為20微米左右厚。步驟二，如圖3b所示，在雙面覆銅承載板101上采用采用激光加工的方法進(jìn)行散熱孔104的打通，同時通過化學(xué)沉銅和電鍍方式進(jìn)行散熱孔的金屬化。以激光打孔為例，激光鉆孔加工中激光束定位在需要鉆孔的位置，重復(fù)發(fā)射高頻率脈沖將板材沖透，孔尺寸取決于聚焦光束的尺寸。此工藝不會在材料中產(chǎn)生應(yīng)力，因而孔距可以非常小，覆銅箔材料和多層板都可以加工。根據(jù)散熱要求設(shè)定散熱孔的孔徑及密度，例如，對于大功率的有源元件，散熱孔孔徑可設(shè)大一些或者孔小密一些；對于小功率的有源兀件，散熱孔孔徑可設(shè)小一些或者孔大疏一些。步驟三，通過傳統(tǒng)的PCB工藝步驟，包括壓膜、曝光、刻蝕和去膜等步驟形成內(nèi)層電路圖形。更詳細(xì)地說，使用熱輥將光敏干膜熱壓在承載板101上的銅層102上，然后將具有預(yù)定內(nèi)層電路圖案的布線圖薄膜緊緊地粘附在光敏干膜上。隨后，通過有圖案的布線圖 薄膜對紫外光曝光，光敏干膜被固化。使用顯影液如碳酸鈉和碳酸鉀進(jìn)行處理，溶解光敏干膜中未固化的部分，露出承載板101上的銅層102。以剩余的固化后的光敏圖案作為掩模，對暴露的銅層102進(jìn)行刻蝕，形成預(yù)定的內(nèi)層電路圖案，如圖3c所示。步驟四，如圖3d所示，在有源元件106的被動面粘附一層新型界面散熱材料105，并將其粘附于帶有散熱孔104的承載板101上。本發(fā)明所采用的基于納米技術(shù)的新型界面散熱材料105，該界面散熱材料還具有配置、固定有源元件的作用。步驟五,如圖3e所示,在配置、固定有有源元件106的承載板上涂布液態(tài)的能量固化型樹脂107形成半固化或者未完全固化的涂布層，其厚度大約為300微米左右，能量固化型樹脂采用熱固型樹脂組合物。涂布方法采用棒涂法，將液態(tài)的能量固化型樹脂涂布在連接有有源元件的承載板上后，通過加熱干燥，可形成埋置有源元件的固化的能量固化型樹脂層(簡稱固化樹脂層)。步驟六，如圖3f所示，將樹脂層通過化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)處理平坦化后，采用激光鉆孔在固化樹脂層上進(jìn)行盲孔109的制備以及金屬化過程，實現(xiàn)有源元件與外部電路的電連接。盲孔加工時，孔內(nèi)必須清除干凈而又不損傷下面的有源元件的電路，激光的能量密度要剛好調(diào)整到這樣一個水平一即達(dá)到一個燒蝕臨界值，激光束移動到要求的位置并以一個脈沖快速形成盲孔。孔金屬化過程分為去鉆污、化學(xué)沉銅和電鍍?nèi)齻€過程。去鉆污的作用是去除高速鉆孔過程中因高溫而產(chǎn)生的樹脂鉆污，保證孔金屬化后電路連接的高度可靠性?；瘜W(xué)沉銅是采用化學(xué)沉積方式在孔內(nèi)及板表面沉積上0.7微米化學(xué)銅作為種子層，最后采用電鍍方法進(jìn)行盲孔的金屬化以及填充。以電鍍?yōu)槔?，具體的工藝參數(shù)為鍍液主要成分為硫酸銅和硫酸，采用高酸低銅配方，保證電鍍時板面厚度分布的均勻性和對深孔小孔的深鍍能力，鍍液中添加有微量的氯離子；溫度維持在室溫狀態(tài)，一般溫度不超過32度，多控制在22度，因此在夏季因溫度太高，需加裝冷卻溫控系統(tǒng)。步驟七，采用化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)將帶有盲孔并進(jìn)行金屬化后的樹脂層上的金屬銅進(jìn)行研磨和平坦化處理，化學(xué)機(jī)械拋光過程結(jié)合化學(xué)和機(jī)械手段，是一個平滑表面的研磨刨和一種混合的化學(xué)腐蝕，可以平坦化氧化物、聚硅或者金屬層，為下面的步驟做準(zhǔn)備，如光刻過程中避免感光層深度的焦點問題。
步驟八，如圖3g所示，對上述已經(jīng)埋置有有源元件的樹脂基板通過傳統(tǒng)的PCB工藝步驟，包括涂膠、曝光、刻蝕和除膠等步驟在樹脂層107上的銅層108上形成所需的外層電路圖形。步驟九，如圖3h所示，在帶有散熱孔的承載板面上配置一層金屬散熱片，以便高效地進(jìn)行有源元件的散熱，有效地解決了大功率有源元件埋入的散熱問題。通過上述方法，非常方便的將有源元件埋入基板當(dāng)中，，有效地解決了埋入有源元件的散熱問題。實施例二基于實施例一，實施例二進(jìn)行了其它有源元件和無源器件的同時埋入，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
步驟一，在已埋置有有源元件的樹脂層(如圖3h)上可以繼續(xù)無源器件的連接，如圖4a所示，這里無源器件可以采用表面貼裝技術(shù)或者薄膜集成技術(shù)集成到樹脂層上，由于薄膜集成技術(shù)有時候需要高溫過程，因此，采用表面貼裝技術(shù)連接無源器件，如電阻、電容等。在這個過程中，基板是固定的，貼片機(jī)的貼片頭(安裝有真空吸料嘴)在送料器和基板之間來回移動，將元件從元器件料架上取出，經(jīng)過對元件位置與方向的調(diào)整，然后貼放于基板上。步驟二，如圖4b所示，在集成有無源器件電容111和電阻112的樹脂板上涂布液態(tài)的能量固化型樹脂107形成半固化或者未完全固化的涂布層，其厚度大約200微米左右，采用棒涂法、刮刀涂布法、錕圖法，刮板涂布法、模涂法、凹版涂布法等，將液態(tài)的能量固化型樹脂涂布在連接有有源元件的承載板上，通過加熱干燥或照射活化能射線，可形成埋置無源器件的固化樹脂層。步驟三，如圖4c所示，在第二有源元件117的被動面粘附一層新型界面散熱材料105，并將其粘附于樹脂層107上。本發(fā)明所采用的基于納米技術(shù)的新型界面散熱材料105，可以制作在有源元件的背面，形成高散熱界面，提高粘合界面的導(dǎo)熱能力，以提高器件的散熱能力，同時還具有配置、固定有源元件的作用。步驟四，如圖4d所示，在上述配置有有源元件的樹脂板上涂布液態(tài)的能量固化型樹脂107形成半固化或者未完全固化的涂布層，其厚度大約為300到400微米左右，通過加熱干燥或照射活化能射線，形成了同時埋置兩個有源元件和無源器件的固化樹脂層。步驟五，如圖4e所示，將樹脂層通過化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)或者等離子體刻蝕技術(shù)平坦化后，采用激光鉆孔技術(shù)在樹脂層上進(jìn)行盲孔109和114以及通孔115的制備以及金屬化過程，實現(xiàn)有源元件之間，有源元件和無源器件之間以及有源元件和無源器件與外部電路的電連接。采用化學(xué)沉積方式在孔內(nèi)及板表面沉積上一薄層化學(xué)銅作為種子層，然后采用電鍍方法進(jìn)行盲孔和通孔的金屬化以及填充。步驟六，如圖4f所示，采用化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)將上述帶有盲孔和通孔的樹脂層上的金屬銅進(jìn)行研磨和平坦化處理后，通過傳統(tǒng)的PCB工藝步驟，包括涂膠、曝光、刻蝕和除膠等步驟在樹脂層107上的銅層113上形成所需的外層電路圖形。本實施例實現(xiàn)了在埋入有源元件后，再埋入無源元件，從而使基板的集成度大大提高，并且擴(kuò)展了本發(fā)明的應(yīng)用范圍。
實施例三基于實施例一，實施例三進(jìn)行了其它大功率有源元件的同時埋入，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。步驟一，在已埋置有有源元件的樹脂層(如圖3h)上可以繼續(xù)無源器件的連接，如圖5a所示，這里無源器件仍然采用表面貼裝技術(shù)連接到樹脂層的銅層108上。步驟二，如圖5b所示，在集成有無源器件電容111和電阻112的樹脂板上涂布液態(tài)的能量固化型樹脂107形成半固化或者未完全固化的涂布層，其厚度大約為100到300微米左右，通過照射活化能射線使其完全固化，形成埋置無源器件的固化樹脂層。步驟三，如圖5c所示，固化樹脂層表面金屬化后，通過傳統(tǒng)的PCB工藝步驟，包括涂膠、曝光、刻蝕和除膠等步驟在樹脂層107上的銅層113上形成所需的內(nèi)層電路圖形。步驟四，如圖5d所示，采用倒裝焊技術(shù)將另一大功率有源元件106連接到樹脂層的內(nèi)層電路圖形上。對于帶有凸點的有源元件，使用倒裝焊機(jī)器，在一定的溫度和壓力下進(jìn)行倒裝鍵合連接到樹脂板上，加入底部填充膠后進(jìn)行回流焊，實現(xiàn)有源元件與樹脂基板的連接。底部填充膠的作用是可以在回流焊過程中進(jìn)行自對準(zhǔn)。還可使用各向異性導(dǎo)電膠或者各向異性導(dǎo)電薄膜作為連接材料。當(dāng)采用各向異性導(dǎo)電膠或者各向異性導(dǎo)電薄膜作為連接材料時，其鍵合壓力和溫度是不同的，以各向異性導(dǎo)電薄膜為例，在鍵合過程中，鍵合壓力為30N，鍵合溫度為180°C，鍵合時間為180s。步驟五，如圖5e所示，在上述連接有有源元件的樹脂板上涂布液態(tài)的能量固化型樹脂107形成半固化或者未完全固化的涂布層，其厚度大約為300到400微米左右，通過照射活化能射線，形成了同時埋置兩個大功率有源元件和無源器件的固化樹脂層。 步驟六，如圖5f 所示，將樹脂層通過化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)或者等離子體刻蝕技術(shù)平坦化后，采用激光鉆孔技術(shù)在樹脂層上進(jìn)行盲孔114以及通孔115的制備以及金屬化過程，實現(xiàn)有源元件之間，有源元件和無源器件之間以及有源元件和無源器件與外部電路的電連接。采用化學(xué)沉積方式在孔內(nèi)及板表面沉積上一薄層化學(xué)銅作為種子層，然后采用電鍍方法進(jìn)行盲孔和通孔的金屬化以及填充。步驟七，如圖5g所示，采用化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)將上述帶有盲孔和通孔的樹脂層上的金屬銅進(jìn)行研磨和平坦化處理后，通過傳統(tǒng)的PCB工藝步驟，包括涂膠、曝光、刻蝕和除膠等步驟在樹脂層107上的銅層116上形成所需的外層電路圖形。步驟八，如圖5h所示，在第三有源元件118的被動面，配置散熱片和熱沉甚至風(fēng)扇，以便高效地進(jìn)行有源元件的散熱，有效地解決了大功率有源元件埋入的散熱問題。實施例四圖6為本發(fā)明實施例四埋置有源元件樹脂基板的制備方法的結(jié)構(gòu)示意圖。在此實施例中，在同一層上同時埋入了第一有源元件106和第四有源元件119，其制備流程與上述三個實施例相同，此處不再贅述。為了驗證本發(fā)明的散射效果，發(fā)明人通過軟件Icepack對不帶任何散熱裝置和本發(fā)明中帶有散熱裝置的埋置有源元件模塊中不同功率的有源元件的散熱情況進(jìn)行了仿真和比較。仿真中采用的環(huán)氧樹脂材料為承載板，樹脂的熱導(dǎo)率設(shè)為0.8W/mK。圖7為采用本發(fā)明實施例的方法埋置有源元件散熱情況的仿真圖。如圖7所示。圖中7. 5X7. 5mm，5 X 5mm是指有源元件的尺寸；TV是指具有散熱孔(Thermal Via) ;HS是指具有熱沉(HeatSink);強(qiáng)迫風(fēng)冷是指采用風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)迫風(fēng)冷。從圖7中可以看出，對于自然對流的情況下采用散熱孔和熱沉對結(jié)構(gòu)的溫度影響比較小，可以提高結(jié)構(gòu)熱管理效率的比率大約為10%左右，并隨著功率的增加改善的幅度成下降趨勢；對于強(qiáng)迫風(fēng)冷的情況下采用散熱孔和熱沉在低功率時對結(jié)構(gòu)的溫度影響比較明顯，可以提高結(jié)構(gòu)熱管理效率的比率大約為20%左右，但是隨著埋入有源元件功率的增加相對于自然風(fēng)冷的情況下改善的幅度下降更明顯，并且當(dāng)功率大于IW時提高的比率下降到10%，因此，對于超大功率的有源元件來說，在樹脂基板中的埋入必須要采用強(qiáng)迫風(fēng)冷。在有源元件的埋入過程中只除了設(shè)計散熱孔將結(jié)構(gòu)內(nèi)部的一部分熱量導(dǎo)出外，還需要設(shè)計與之結(jié)合的散熱片和熱沉甚至風(fēng)扇才能起到好的散熱效果。在本仿真模型中有源元件的埋入的承載板采用的是環(huán)氧樹脂，其材料的導(dǎo)熱性比較差，如果采用其他導(dǎo)熱性能比較好的材料比如雙馬來醢亞胺-三嗪樹脂等時能夠更好的改善其散熱性能?？傊?，本發(fā)明中的散熱裝置對于大功率有源元件來說，可以有效地解決其在樹脂層埋入中的散熱問題。 以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種埋置有源元件樹脂基板的制備方法，其特征在于，該制備方法包括 在承載板上加工貫穿所述承載板的散熱孔，并進(jìn)行所述散射孔的金屬化，所述散射孔的位置對應(yīng)于欲埋置有源元件的位置； 在有源元件的被動面涂覆界面散熱材料，將所述有源元件粘附于帶有所述散熱孔的承載板上，所述有源元件的被動面朝向所述承載板； 在承載板上所述有源元件所在的一側(cè)涂覆液態(tài)的能量固化型樹脂，將所述有源元件埋入其中； 固化所述能量固化型樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述固化能量固化型樹脂的步驟之后還包括 在所述承載板上所述能量固化型樹脂相對的另一側(cè)上，所述散熱孔所在的位置設(shè)置金屬散熱片、熱沉或風(fēng)扇。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述在有源元件的被動面涂覆界面散熱材料的步驟中，所述界面散射材料為以下材料中的一種導(dǎo)熱膠、導(dǎo)熱硅膠片或界面散熱納米材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3述的方法，其特征在于，所述界面散熱納米材料是指采用靜電紡絲技術(shù)將聚亞安酯制備成界面散熱材料的納米纖維基底，并在此基礎(chǔ)上添加高熱納米顆粒所制備的材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述在有源元件的被動面涂覆界面散熱材料的步驟之前還包括 對有源元件進(jìn)行平面化和/或薄型化處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述在承載板上有源元件所在的一側(cè)涂覆液態(tài)的能量固化型樹脂的步驟中， 所述能量固化型樹脂的材料為熱固型樹脂組合物或者活化性能射線固化型樹脂組合物； 所述涂覆的方式為以下方式中的一種棒涂法、刮刀涂布法、錕圖法，刮板涂布法、模涂法或凹版涂布法。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述將有源元件粘附于帶有所述散熱孔的承載板上的步驟之前還包括 在所述承載板上欲埋置有源元件的一側(cè)形成內(nèi)層電路圖形。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述固化能量固化型樹脂的步驟之后還包括 在所述能量固化型樹脂層上進(jìn)行盲孔的制備，該盲孔用于將所述有源元件的電極引出，與外層電路圖形連接； 進(jìn)行所述盲孔及能量固化型樹脂層的金屬化，所述金屬化的盲孔與所述金屬化的能量固化型樹脂層連成一體； 在所述能量固化型樹脂上金屬化形成的金屬層上形成外層電路圖形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述在能量固化型樹脂層上進(jìn)行盲孔的制備的步驟之前還包括對所述能量固化型樹脂層進(jìn)行平整化，所述平整化的方法為化學(xué)機(jī)械剖光或等離子體刻蝕。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述在能量固化型樹脂的金屬層上形成外層電路圖形的步驟之后還包括 采用表面貼裝技術(shù)或者無源集成技術(shù)將無源元件設(shè)置于所述能量固化型樹脂層的外層電路圖形； 在所述外層電路圖形和所述無源元件的外側(cè)繼續(xù)涂覆液態(tài)的第二層能量固化型樹脂，將所述外層電路圖形和所述無源元件埋入其中； 固化所述第二層能量固化型樹脂； 在所述第二層能量固化型樹脂層上進(jìn)行盲孔的制備，該盲孔用于將所述有源元件和無源元件的電極引出所述第二層能量固化型樹脂層； 進(jìn)行所述盲孔及第二層能量固化型樹脂層的金屬化，所述金屬化的盲孔與所述金屬化的第二層能量固化型樹脂層連成一體； 在所述第二層能量固化型樹脂層上方金屬化形成的金屬層上形成第二層外層電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述在能量固化型樹脂的金屬層上形成外層電路圖形的步驟之后還包括 在所述外層電路圖形和所述無源元件的外側(cè)繼續(xù)涂覆液態(tài)的第二層能量固化型樹脂，將所述外層電路圖形埋入其中； 固化所述第二層能量固化型樹脂； 進(jìn)行所述第二層能量固化型樹脂層的金屬化； 在所述第二層能量固化型樹脂層的金屬化形成的金屬層上形成第二層內(nèi)層電路圖形； 采用倒裝焊工藝將第二有源元件連接至所述第二內(nèi)層電路圖形； 在所述第二內(nèi)層電路圖形和所述第二有源元件的外側(cè)繼續(xù)涂覆液態(tài)的第三層能量固化型樹脂， 固化所述第三層能量固化型樹脂。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述在承載板上加工貫穿承載板的散熱孔的步驟中 所述承載板的材料為以下材料中的一種環(huán)氧樹脂、雙馬來醢亞胺-三嗪樹脂、聚四氟乙烯、液晶聚合物、聚四氟乙烯或者苯丙環(huán)丁烯； 所述加工的方式為以下方式中的一種激光加工或機(jī)械加工。
13.—種埋置有源元件的樹脂基板，其特征在于，該樹脂基板包括 承載板，在所述承載板上對應(yīng)于欲埋置有源元件的位置設(shè)置貫穿所述承載板的金屬化的散熱孔； 有源元件，該有源元件的被動面朝下粘附于所述承載板，所述有源元件和所述承載板之間的粘結(jié)劑為界面散熱材料； 固化的能量固化型樹脂，該能量固化型樹脂覆蓋于所述有源元件和所述承載板之上，將所述有源元件埋入其中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的樹脂基板，其特征在于，還包括金屬散熱片、熱沉或風(fēng)扇，設(shè)置于所述承載板上所述能量固化型樹脂相對的另一側(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的樹脂基板，其特征在于，所述界面散射材料為以下材料中的一種導(dǎo)熱膠、導(dǎo)熱硅膠片或界面散熱納米材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種埋置有源元件樹脂基板的制備方法。該制備方法包括在承載板上加工貫穿承載板的散熱孔，并進(jìn)行散射孔的金屬化，散射孔的位置對應(yīng)于欲埋置有源元件的位置；在有源元件的被動面涂覆界面散熱材料，將有源元件粘附于帶有散熱孔的承載板上，有源元件的被動面朝向承載板；在承載板上有源元件所在的一側(cè)涂覆液態(tài)的能量固化型樹脂，將有源元件埋入其中；固化能量固化型樹脂。本發(fā)明采用液態(tài)的能量固化型樹脂將有源元件埋置到樹脂層中，并且在承載板上添加散熱孔和散熱片以及熱沉甚至風(fēng)扇，有效地解決了埋入有源元件的散熱問題，不但簡化了工藝，而且高效地完成了有源元件的埋置。
文檔編號H01L23/31GK102800596SQ201110135530
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者張霞, 萬里兮, 陳 峰, 郭學(xué)平 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所