專利名稱：埋置有源元件的基板及埋置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子行業(yè)封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種埋置有源元件的基板及埋置方法。
背景技術(shù)：
伴隨輕薄短小、高性能便攜電子設(shè)備的急速增加，將電子元器件埋入基板內(nèi)部的所謂后表面貼裝(post-SMT)技術(shù)已初見端倪。目前，雖然是以埋置電阻、電感、電容等無源元件為主，但近年來，將芯片等有源元件，連同無源元件全部埋置于基板內(nèi)部的終極三維封裝技術(shù)也在迅速進展之中。以Intel公司發(fā)表的無凸點積層多層(Bumpless Build-UpLayer, BBUL)為代表的埋入有源元件的多層印制線路板問世，可以算是在基板中埋入有源 元件實現(xiàn)系統(tǒng)集成封裝的開始。由于有源元件的內(nèi)部組成與結(jié)構(gòu)比起無源元件來要復(fù)雜得多，因此埋置有源元件比起埋置無源元件要困難得多。按埋置有源元件的先后順序，可以分為“先”埋置有源元件，“中間”埋置有源元件和“最后”埋置有源元件。Intel公司發(fā)表的無凸點積層多層技術(shù)是“先”埋置有源元件的一種典型，目前絕大多數(shù)有源元件埋入的專利都集中在這一塊，這與晶圓級封裝“扇出”(Fan-Out)的理念是相似的，基本上都是先在一支撐板上實現(xiàn)有源元件的連接，然后加入絕緣層，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。美國專利NO. 2010/0012364A1涉及一種電子元件埋入到基板中的方法，如圖I所示,基板主體主要包括支撐層36，絕緣層30和電子元件20。這里電子元件20采用倒裝焊技術(shù)連接到第一支撐層36的電路圖形15a上，然后加一層絕緣層20，最后再壓一層帶有電路圖形15b的支撐層36在上面，實現(xiàn)了電子元件20在基板中的埋置?！爸虚g”埋置有源元件是指在部分“積層”的基板上安裝有源元件后再“積層”連接實現(xiàn)有源元件的埋入過程，這方面的專利也有很多，但是所采用的方法基本上與“先”埋置有源元件的方法一致?！跋取甭裰糜性丛汀爸虚g”埋置有源元件這兩種方法都存在著一些缺點。首先，由于有源元件的一系列埋置工藝和相關(guān)的“積層”連接加工是很費時費力的，必然導(dǎo)致低的生產(chǎn)效率和高成本；其次，由于采用多次高壓力的“積層”連接埋置有源元件的層壓工藝，容易引起埋置有源元件的破裂；再次，在通常的埋置封裝結(jié)構(gòu)中，有故障的有源元件是很難返修的，因此必須要求更高級別更高性能的好芯片；最后，在連接的埋置有源元件和基板材料界面之間的加壓加熱的工藝過程中，由于存在著熱匹配，也就是不同的熱膨脹系數(shù)而帶來的熱應(yīng)力問題，容易發(fā)生連接處的連接故障。采用“最后”埋置有源元件的方法可以解決以上所述的“先”埋置有源元件和“中間”埋置有源元件所帶來的問題，傳統(tǒng)的“最后”埋置有源元件是在基板完成“積層”連接以后才埋置有源元件的，然而該法工藝過于繁復(fù)，比較耗時。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，申請人意識到現(xiàn)有技術(shù)在基板中埋置有源元件的方法存在如下技術(shù)缺陷由于需要一系列的埋置工藝和相關(guān)的積層連接步驟，其生產(chǎn)效率低，成本聞。

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基板及埋置方法，以提高生產(chǎn)效率，降低成本。(二)技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種在基板中埋置有源元件的方法。該方法包括在第一承載板的導(dǎo)電層上形成第一內(nèi)層電路圖形；將有源元件連接至第一承載板上的第一 內(nèi)層電路圖形；在介質(zhì)板上有源元件的對應(yīng)位置加工空穴，空穴的長度和寬度均等于或大于有源元件的長度和寬度；將第二承載板、帶有空穴的介質(zhì)板和帶有有源元件的第一承載板依次對準(zhǔn)堆疊，形成有源元件埋入模塊，第一承載板上的有源元件位于有源元件埋入模塊的內(nèi)部，置入介質(zhì)板上的空穴；將有源元件埋入模塊進行熱壓，形成埋置有源元件的基板，熱壓的溫度大于等于介質(zhì)板的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。優(yōu)選地，本發(fā)明在基板中埋置有源元件方法的技術(shù)方案中，介質(zhì)板為一層或多層，一層或多層的介質(zhì)板的總厚度大于有源元件的厚度。優(yōu)選地，本發(fā)明在基板中埋置有源元件方法的技術(shù)方案中，介質(zhì)板采用以下材料中的一種制備聚酰亞胺、聚丙烯、液晶聚合物、雙馬來醢亞胺-三嗪樹脂、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯或者苯丙環(huán)丁烯。優(yōu)選地，本發(fā)明在基板中埋置有源元件方法的技術(shù)方案中，在介質(zhì)板上有源元件的對應(yīng)位置加工空穴的步驟中，加工的方式為以下方法中的一種光刻法、等離子體刻蝕法或激光加工法。優(yōu)選地，本發(fā)明在基板中埋置有源元件方法的技術(shù)方案中，對于帶有凸點的有源元件，將有源元件連接至第一承載板的第一內(nèi)層電路圖形的步驟包括使用倒裝焊鍵合機將有源元件的被動面吸?。话凑疹A(yù)設(shè)的鍵合參數(shù)，將有源元件的主動面倒裝鍵合至第一承載板的第一內(nèi)層電路圖形。優(yōu)選地，本發(fā)明在基板中埋置有源元件方法的技術(shù)方案中，將有源元件的主動面倒裝鍵合至第一承載板的第一內(nèi)層電路圖形的步驟之后還包括在有源元件和第一承載板的結(jié)合部填充底部填充膠，進行回流焊接；或?qū)⒂性丛闹鲃用娴寡b鍵合至第一承載板的第一內(nèi)層電路圖形的步驟之前還包括在第一承載板上覆蓋連接材料，該連接材料為各向異性導(dǎo)電薄膜或各向異性導(dǎo)電膠，這時不需要底部填充膠。優(yōu)選地，本發(fā)明在基板中埋置有源元件方法的技術(shù)方案中，將有源元件的主動面連接至第一承載板的第一內(nèi)層電路圖形的步驟之后還包括在有源元件的被動面上粘附界面散熱材料或添加金屬散熱片；或?qū)⒂性丛袢肽K進行熱壓，形成埋置有源元件的基板的步驟之后還包括在基板上設(shè)置散熱孔，該散熱孔用于埋置其內(nèi)的有源元件的散熱。優(yōu)選地，本發(fā)明在基板中埋置有源元件方法的技術(shù)方案中，界面散熱材料為采用靜電紡絲技術(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制備而成。
優(yōu)選地，本發(fā)明在基板中埋置有源元件方法的技術(shù)方案中，將第二承載板、帶有空穴的介質(zhì)板和帶有有源元件的第一承載板依次堆疊的步驟之前還包括在第二承載板的導(dǎo)電層上形成第二內(nèi)層電路圖形；將第二承載板、帶有空穴的介質(zhì)板和帶有有源元件的第一承載板依次堆疊的步驟中第二承載板上的第二內(nèi)層電路圖形朝向有源元件埋入模塊內(nèi)側(cè)。
優(yōu)選地，本發(fā)明在基板中埋置有源元件方法的技術(shù)方案中，將依次堆疊的第一承載板、介質(zhì)板和第二承載板進行熱壓的步驟之后還包括在第一承載板上第一內(nèi)層電路圖形所在導(dǎo)電層相對的另一側(cè)導(dǎo)電層上形成第一外層電路圖形；和/或在第二承載板上第二內(nèi)層電路圖形所在導(dǎo)電層相對的另一側(cè)導(dǎo)電層上形成第二外層電路圖形。優(yōu)選地，本發(fā)明在基板中埋置有源元件方法的技術(shù)方案中，將第二承載板、帶有空穴的介質(zhì)板和帶有有源元件的第一承載板依次對準(zhǔn)堆疊的步驟之前還包括將無源元件連接至第一內(nèi)層電路圖形或第二內(nèi)層電路圖形；在介質(zhì)板上無源元件的對應(yīng)位置加工空穴，空穴的長度和寬度均等于或大于無源元件的長度和寬度。優(yōu)選地，本發(fā)明在基板中埋置有源元件方法的技術(shù)方案中，將依次堆疊的第一承載板、介質(zhì)板和第二承載板進行熱壓的步驟之后還包括在多層基板的預(yù)設(shè)位置加工垂直于多層基板的通孔；對多層基板上的通孔進行金屬化，該通孔用于有源元件與外層第一電路圖形和外層第二電路圖形的連接。優(yōu)選地，本發(fā)明在基板中埋置有源元件方法的技術(shù)方案中，將第二承載板、帶有空穴的介質(zhì)板和帶有有源元件的第一承載板依次對準(zhǔn)堆疊，形成有源元件埋入模塊的步驟之后包括堆疊多個的有源元件埋入模塊，每個有源元件埋入模塊均埋入預(yù)設(shè)的有源元件，每兩個有源元件埋入模塊之間具有模塊間介質(zhì)板，該模塊間介質(zhì)板的材料與介質(zhì)板的材料可以相同，也可以采用不同的材料；將有源元件埋入模塊進行熱壓，形成埋置有源元件的多層基板的步驟包括將堆疊的多個有源元件埋入模塊進行熱壓，形成埋置多個有源元件的多層基板。優(yōu)選地，本發(fā)明在基板中埋置有源元件方法的技術(shù)方案中，堆疊多個有源元件埋入模塊的步驟中相鄰的有源元件埋入模塊中的有源元件可以相向設(shè)置或背對背設(shè)置。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基板。該基板包括通過熱壓依次結(jié)合的第一承載板、介質(zhì)板和第二承載板；介質(zhì)板上有源元件的對應(yīng)位置設(shè)置空穴，空穴的長度和寬度均等于或大于有源元件的長度和寬度；有源元件連接至第一承載板上的第一內(nèi)層電路圖形，并置入介質(zhì)板的空穴中。(三)有益效果本發(fā)明具有下列有益效果(I)本發(fā)明在基板中埋置有源元件的方法采用新的“最后”埋置有源元件形式，即一次性層壓“夾層”埋入有源元件的方法，具有工藝步驟簡單、生產(chǎn)率高以及可進行返修等優(yōu)點；(2)本發(fā)明中有源元件或被動面粘附了一層高導(dǎo)熱界面散熱材料和/或金屬散熱片，或基板上設(shè)置散熱孔，因此有源元件可以有效散熱；(3)本發(fā)明中有源元件的埋置基板模塊，還可以再進行“積層”連接，在封裝內(nèi)實現(xiàn)有源元件的三維搭載，從而實現(xiàn)在同一封裝中搭載全部無源元件和有源元件的系統(tǒng)級封裝；(4)整個工藝采用的方法可與平面半導(dǎo)體工藝兼容，最終實現(xiàn)一體化制作。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)電子元件埋入到基板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例在基板中埋置有源元件方法的流程圖；圖3a為本發(fā)明實施例第一承載基板的不意圖； 圖3b為本發(fā)明實施例在第一承載基板上形成內(nèi)層電路后的示意圖；圖3c為本發(fā)明實施例在內(nèi)層電路上連接有源元件后的示意圖；圖3d為本發(fā)明實施例在有源元件上粘附界面散熱材料后的示意圖；圖4為本發(fā)明實施例在第二承載基板上形成內(nèi)層電路后的示意圖；圖5為本發(fā)明實施例在介質(zhì)板上加工空穴后的示意圖；圖6為本發(fā)明實施例將第一承載板、介質(zhì)板、第二承載板對準(zhǔn)的不意圖；圖7為本發(fā)明實施例熱壓后的多層基板的不意圖。圖8為本發(fā)明實施例在熱壓后的多層基板上制備通孔并進行金屬化的示意圖；圖9為本發(fā)明實施例在多層基板上的第一承載板和第二承載板制備外層電路圖形的不意圖；圖10為本發(fā)明實施例順序方式堆疊的多疊層的多層基板的示意圖；圖11為本發(fā)明實施例背對背方式堆疊的多疊層的多層基板的示意圖；圖12為本發(fā)明實施例埋有有源元件和無源元件的多疊層的多層基板的示意圖。
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)明進一步詳細(xì)說明。為便于理解，首先對本發(fā)明所涉及的元件進行編號主要元件符號說明100-第一承載板；102,112-銅層；104-有源元件；106-各向異性導(dǎo)電薄膜；200-第二承載板；202,212-銅層；300，302，304-介質(zhì)板；400_ 通孔；502，504_ 無源元件。本發(fā)明結(jié)合“先”埋置有源元件和“最后”埋置有源元件的形式，采用一次性熱壓“夾層”埋入有源元件的方法，將有源元件埋置于多層基板中，實現(xiàn)了系統(tǒng)級封裝板，不但提高了系統(tǒng)功能的可靠性，同時使系統(tǒng)更高密度化和微小型化，改善信號傳輸?shù)男阅埽档土松a(chǎn)成本。在本發(fā)明的一個基礎(chǔ)的實施例中，公開了一種在基板中埋置有源元件的方法。圖2為本發(fā)明實施例在基板中埋置有源元件方法的流程圖。如圖2所示，該方法包括步驟S202，在第一承載板的導(dǎo)電層上形成第一內(nèi)層電路圖形；步驟S204，將有源元件連接至第一承載板上的第一內(nèi)層電路圖形；步驟S206，在介質(zhì)板上有源元件的對應(yīng)位置加工空穴，空穴的長度和寬度均等于或大于有源元件的長度和寬度；步驟S208，將第二承載板、帶有空穴的介質(zhì)板和帶有有源元件的第一承載板依次對準(zhǔn)堆疊，形成有源元件埋入模塊，第一承載板上的有源元件位于有源元件埋入模塊的內(nèi)部，置入介質(zhì)板上的空穴；步驟S210，將有源元件埋入模塊進行熱壓，形成埋置有源元件的基板，該熱壓的溫度大于介質(zhì)板的熔化溫度。本實施例中，利用介質(zhì)板上的空穴來容納有源元件，從而將有源元件封裝入基板當(dāng)中。該方法的工藝步驟簡單、生產(chǎn)率高，可以對有源元件在埋入之前就進行故障查找/修復(fù)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，上述步驟S206和步驟S202/204的順序關(guān)系是可以調(diào)整的。也就是說，可以首先在介質(zhì)板上有源元件的對應(yīng)位置加工空穴，而后在第一承載板 的導(dǎo)電層上形成第一內(nèi)層電路圖形，并將有源元件連接至第一內(nèi)層電路圖形。為了進一步的降低成本和簡化生產(chǎn)步驟，上述介質(zhì)板可以為一層或多層，一層或多層的介質(zhì)板的總厚度大于有源元件的厚度。聚酰亞胺、聚丙烯、液晶聚合物、雙馬來醢亞胺-三嗪樹脂、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯或者苯丙環(huán)丁烯等具有穩(wěn)定的化學(xué)性能，可加工能力強，其熔點在150°C至200°C之間。因此，介質(zhì)板優(yōu)選采用上述材料。而上述熱壓的的溫度只要等于或者高于200°C即可。在介質(zhì)板上有源元件的對應(yīng)位置加工空穴的方式可以為光刻法、等離子體刻蝕法或激光加工法。采用激光加工埋置有源元件的“空穴”是目前各種加工“空穴”中可獲得最好的“空穴”形狀和沒有“側(cè)蝕”的穴壁質(zhì)量的方法。另外，采用激光加工埋置有源元件的“空穴”的加工過程是相當(dāng)簡單而精確的，既不要光致法中的菲林底片制作及其“對位”引起的偏差，又不要等離子體中的金屬掩膜制作及其“對位”帶來的誤差等。更重要的是激光加工所采用的介質(zhì)材料具有更多的廣泛的選擇性，如有覆銅箔的基材、沒有覆銅箔的基材、有增強材料的介質(zhì)板、沒有增強材料的介質(zhì)板和“干膜”或“濕膜”形成的介質(zhì)板材料等都可以進行激光加工。為了保證有源元件和第一內(nèi)層電路圖形的連接質(zhì)量，采用帶有凸點的有源元件。將有源元件連接至第一承載板的第一內(nèi)層電路圖形的步驟可以包括步驟S204a，使用倒裝焊鍵合機將有源元件的被動面吸?。徊襟ES204b，按照預(yù)設(shè)的鍵合參數(shù)，將有源元件的主動面倒裝鍵合至第一承載板的第一內(nèi)層電路圖形。為了保證有源元件和承載板連接的有效性，可以采用下列兩種方法第一種方法，在上述步驟S204之后還可以包括在有源元件和第一承載板的結(jié)合部填充底部填充膠，進行回流焊接。此處，底部填充膠可以使得有源元件在回流焊過程中進行自對準(zhǔn)，還可以有效的降低有源元件與承載板之間的總體溫度膨脹特性不匹配或外力造成的沖擊，所填充的膠采用本領(lǐng)域常用的膠材料即可；第二種方法采用各向異性導(dǎo)電薄膜或者各向異性導(dǎo)電膠作為連接材料，這時的鍵合壓力和溫度是不同的。對于封裝入內(nèi)部的有源元件，其內(nèi)部的散熱是非常重要的問題。傳統(tǒng)的芯片封裝都采用散熱片或者冷卻裝置來進行散熱，然而散熱片和冷卻裝置體積都有點大，不利于實現(xiàn)小型封裝。本實施例中，將有源元件的主動面連接至第一承載板的第一內(nèi)層電路圖形的步驟之后還包括在有源元件的被動面上粘附界面散熱材料或添加金屬散熱片，該界面散射材料為硅油、導(dǎo)熱膠、導(dǎo)熱硅膠片或者新型界面散熱材料等。優(yōu)選地，在有源元件的被動面上粘附新型界面散熱材料。該新型界面散熱材料是指采用靜電紡絲(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(見本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)文獻)。該界面散熱材料可以制作在有源兀件的背面，形成聞散熱界面，提聞?wù)澈辖缑娴膶?dǎo)熱能力，以提聞兀件的散熱能力。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。對于低功率的有源元件來說，粘附一層新型界面散熱材料來幫助其散熱，此外，對于高功率的有源元件來說，還需要填加金屬散熱片，或者在基板上開一些散熱孔等措施，都可以有效地進行有源元件的散熱。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基板。該基板包括通過熱壓結(jié)合的第一承載板、介質(zhì)板和第二承載板。其中，介質(zhì)板上有源元件的對應(yīng)位置設(shè)置空穴，空穴的長度和寬度均等于或大于有源元件的長度和寬度；有源元件連接至第一承載板上的第一內(nèi)層電路圖形，并置入介質(zhì)板的空穴中。優(yōu)選地，該基板中，介質(zhì)板為一層或多層，一層或多層的介質(zhì)板的總厚度大于有源元件的厚度。介質(zhì)板采用以下材料中的一種制備聚酰亞胺、聚丙烯、液晶聚合物、雙馬來醢亞胺-三嗪樹脂、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯或者 苯丙環(huán)丁烯。以下將在上述實施例的基礎(chǔ)上，給出本發(fā)明的最優(yōu)實施例在基板中埋置有源元件方法的實施例。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，均同時適用于方法和相關(guān)基板，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。本實施例分為九個步驟，以下將結(jié)合附圖分別進行說明。步驟一,第一承載板100和第二承載板200均采用雙面覆銅的環(huán)氧樹脂、雙馬來醢亞胺-三嗪樹脂或者液晶聚合物等有機樹脂薄膜，大約為200到250微米左右厚，導(dǎo)電層采用銅層，大約為10到20微米左右厚，如圖3a所示。步驟二，將雙面覆銅第一承載板100和第二承載板200通過傳統(tǒng)的PCB工藝步驟，包括壓膜、曝光、蝕刻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銅層102和202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行處理，溶解光敏干膜中未固化的部分，露出第一承載板100上的銅層102和第二承載板200上的銅層202。以剩余的固化后的光敏圖案作為掩模，對暴露的銅層102和202進行蝕刻，形成預(yù)定的內(nèi)層電路圖案。這里需要制作兩種不同的內(nèi)層電路圖形，一種是第一承載板100的銅層102上形成連接有源元件的內(nèi)層電路圖形，如圖3b所示，另一種是第二承載板200的銅層202上形成內(nèi)層電路圖形，如圖4所示。步驟三，利用倒裝焊技術(shù)將帶有凸點的有源元件104主動面連接到帶有內(nèi)層電路圖形的第一承載板100(圖3b)上。對于帶有凸點的有源元件，使用倒裝焊鍵合機，在一定的溫度和壓力下進行鍵合連接后，底部填充膠以后進行回流焊，底部填充膠可以在回流焊過程中進行自對準(zhǔn)，還可以有效降低有源元件與承載板之間的總體溫度膨脹特性不匹配或外力造成的沖擊。當(dāng)然還可以采用各向異性導(dǎo)電膠或者各向異性導(dǎo)電薄膜作為連接材料，這時的鍵合壓力和溫度是不同的，以各向異性導(dǎo)電薄膜106為例，首先使用倒裝焊鍵合機的吸頭將有源元件104被動面吸住，由于各向異性導(dǎo)電薄膜兩面都貼有覆蓋膜，因此將各向異性導(dǎo)電薄膜106的一面覆蓋膜去除，粘附在帶有電路圖形的第一承載板100的銅層102上，然后設(shè)定好鍵合參數(shù)，最后進行有源元件在第一承載板的倒裝焊鍵合。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，如圖3c所示。步驟四，在有源元件104的被動面粘附一層新型界面散熱材料108，如圖3d所示。本實施例主要采用一種基于納米技術(shù)的新型界面散熱材料108，使用高分子材料作為基底，采用電紡工藝進行制備，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，以提高元件的散熱能力。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。而對于高功率的有源元件來說，還需要填加金屬散熱片，或者在基板上開一些散熱孔等措施，都可以有效地進行有源元件的散熱。步驟五，如圖5所示，采用激光加工的方法對介質(zhì)板300進行“空穴”形狀的制作。采用激光加工埋置有源元件的“空穴”是目前各種加工“空穴”中可獲得最好的“空穴”形狀和沒有“側(cè)蝕”的穴壁質(zhì)量的方法。 步驟六，如圖6所示，將帶有有源元件的第一承載板100，帶“空穴”的介質(zhì)板300和第二承載板200對準(zhǔn)后，進行一次性熱壓。其層壓結(jié)構(gòu)從上到下依次為一層倒置的連接有有源元件104的第一承載板100，一層帶“空穴”的介質(zhì)板300和一層帶有電路圖形的第二承載板200。制作中需要先進行定位孔的制作，以便層壓過程中有效地對準(zhǔn)。層壓后的多層基板剖面圖如圖7所示。具體實施工藝為在10到20kgf/cm2的壓力下，大約200°C的溫度下(這是介質(zhì)板的玻璃化轉(zhuǎn)換溫度)進行一次性壓合。步驟七，如圖8所示，采用激光鉆孔對多層基板進行通孔400的制備。采用激光鉆孔工藝方法，加工多層板的垂直開口，確保開口的尺寸精度，而且物理性能沒有太大變化。步驟八，如圖8所示，對多層基板的通孔進行金屬化過程?？捉饘倩^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。先用化學(xué)沉積方式在孔內(nèi)及板表面沉積上
0.5-1. 0微米化學(xué)銅作為種子層，然后采用電鍍方法進行通孔的金屬化以及填充。以電鍍?yōu)槔唧w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)。步驟九，將已經(jīng)埋置有有源元件的覆銅多層板通過傳統(tǒng)的PCB工藝步驟，包括涂膠、曝光、蝕刻和除膠等步驟在第一承載板100的銅層112和第二承載板200的銅層212上形成不同外層電路圖形，如圖9所示。另外，這只是最簡單的“夾層”結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)電路模塊的需求，進行更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計，例如多個“夾層”結(jié)構(gòu)的復(fù)合，如圖10和11所示，這里根據(jù)需要選擇不同的方式堆疊，既可以采用順序方式堆疊不同的有源元件埋入模塊，還可以背對背的方式堆疊不同的有源元件埋入模塊，此外，還可以同時將有源元件(104)和無源元件(502，504) —起埋置在多層基板中，形成系統(tǒng)級三維封裝，如圖12所示，其中……為封裝于基板之內(nèi)的無源元件。綜上所述，本發(fā)明具有下列有益效果(I)本發(fā)明在基板中埋置有源元件的方法采用新的“最后”埋置有源元件形式，即一次性層壓“夾層”埋入有源元件的方法，具有簡單的工藝步驟、高的生產(chǎn)率以及優(yōu)異的可返修性；(2)本發(fā)明中有源元件或被動面粘附了一層高導(dǎo)熱界面散熱材料和/或金屬散熱片，或基板上設(shè)置散熱孔，因此有源元件可以有效散熱；(3)本發(fā)明中有源元件的埋置基板模塊，還可以再進行“積層”連接，在封裝內(nèi)實現(xiàn)有源元件的三維搭載，從而實現(xiàn)在同一封裝中搭載全部無源元件和有源元件的系統(tǒng)級封裝；
(4)整個工藝采用的方法可與平面半導(dǎo)體工藝兼容，最終實現(xiàn)一體化制作。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細(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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在基板中埋置有源元件的方法，其特征在于，該方法包括 在第一承載板的導(dǎo)電層上形成第一內(nèi)層電路圖形； 將有源元件連接至第一承載板上的所述第一內(nèi)層電路圖形； 在介質(zhì)板上所述有源元件的對應(yīng)位置加工空穴，所述空穴的長度和寬度均等于或大于所述有源元件的長度和寬度； 將第二承載板、帶有所述空穴的介質(zhì)板和帶有有源元件的第一承載板依次對準(zhǔn)堆疊，形成有源元件埋入模塊，所述第一承載板上的有源元件位于所述有源元件埋入模塊的內(nèi)部，置入介質(zhì)板上的所述空穴； 將所述有源元件埋入模塊進行熱壓，形成埋置有源元件的基板，所述熱壓的溫度大于等于所述介質(zhì)板的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述介質(zhì)板為一層或多層，所述一層或多層的介質(zhì)板的總厚度大于所述有源元件的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述介質(zhì)板采用以下材料中的一種制備聚酰亞胺、聚丙烯、液晶聚合物、雙馬來醢亞胺-三嗪樹脂、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯或者苯丙環(huán)丁烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述在介質(zhì)板上有源元件的對應(yīng)位置加工空穴的步驟中，所述加工的方式為以下方法中的一種光刻法、等離子體刻蝕法或激光加工法。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，對于帶有凸點的有源元件，所述將有源元件連接至第一承載板的第一內(nèi)層電路圖形的步驟包括 使用倒裝焊鍵合機將有源元件的被動面吸住； 按照預(yù)設(shè)的鍵合參數(shù)，將所述有源元件的主動面倒裝鍵合至第一承載板的第一內(nèi)層電路圖形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于， 所述將有源元件的主動面倒裝鍵合至第一承載板的第一內(nèi)層電路圖形的步驟之后還包括在所述有源元件和所述第一承載板的結(jié)合部填充底部填充膠，進行回流焊接；或 所述將有源元件的主動面倒裝鍵合至第一承載板的第一內(nèi)層電路圖形的步驟之前還包括在所述第一承載板上覆蓋連接材料，該連接材料為各向異性導(dǎo)電薄膜或各向異性導(dǎo)電膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于， 所述將有源元件的主動面連接至第一承載板的第一內(nèi)層電路圖形的步驟之后還包括在所述有源元件的被動面上粘附界面散熱材料或添加金屬散熱片；或 所述將有源元件埋入模塊進行熱壓，形成埋置有源元件的基板的步驟之后還包括在所述基板上設(shè)置散熱孔，該散熱孔用于埋置其內(nèi)的所述有源元件的散熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于， 所述界面散熱材料為采用靜電紡絲技術(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)上添加聞熱納米顆粒制備而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項所述的方法，其特征在于， 所述將第二承載板、帶有空穴的介質(zhì)板和帶有有源元件的第一承載板依次堆疊的步驟之前還包括在第二承載板的導(dǎo)電層上形成第二內(nèi)層電路圖形； 所述將第二承載板、帶有空穴的介質(zhì)板和帶有有源元件的第一承載板依次堆疊的步驟中第二承載板上的所述第二內(nèi)層電路圖形朝向所述有源元件埋入模塊內(nèi)側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述將依次堆疊的所述第一承載板、介質(zhì)板和第二承載板進行熱壓的步驟之后還包括 在所述第一承載板上所述第一內(nèi)層電路圖形所在導(dǎo)電層相對的另一側(cè)導(dǎo)電層上形成第一外層電路圖形；和/或 在所述第二承載板上所述第二內(nèi)層電路圖形所在導(dǎo)電層相對的另一側(cè)導(dǎo)電層上形成第二外層電路圖形。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述將第二承載板、帶有空穴的介質(zhì)板和帶有有源元件的第一承載板依次對準(zhǔn)堆疊的步驟之前還包括 將無源元件連接至第一內(nèi)層電路圖形或第二內(nèi)層電路圖形； 在介質(zhì)板上所述無源元件的對應(yīng)位置加工空穴，所述空穴的長度和寬度均等于或大于所述無源元件的長度和寬度。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項所述的方法，其特征在于，所述將依次堆疊的所述第一承載板、介質(zhì)板和第二承載板進行熱壓的步驟之后還包括 在所述多層基板的預(yù)設(shè)位置加工垂直于所述多層基板的通孔； 對多層基板上的所述通孔進行金屬化，該通孔用于有源元件與外層第一電路圖形和外層第二電路圖形的連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項所述的方法，其特征在于， 所述將第二承載板、帶有空穴的介質(zhì)板和帶有有源元件的第一承載板依次對準(zhǔn)堆疊，形成有源元件埋入模塊的步驟之后包括堆疊多個所述的有源元件埋入模塊，每個有源元件埋入模塊均埋入預(yù)設(shè)的有源元件，每兩個所述有源元件埋入模塊之間具有模塊間介質(zhì)板，該模塊間介質(zhì)板的材料與所述介質(zhì)板的材料相同，也可以采用不同的材料； 所述將有源元件埋入模塊進行熱壓，形成埋置有源元件的多層基板的步驟包括將堆疊的多個有源元件埋入模塊進行熱壓，形成埋置多個有源元件的多層基板。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述堆疊多個有源元件埋入模塊的步驟中相鄰的有源元件埋入模塊中的有源元件相向設(shè)置或背對背設(shè)置。
15.一種埋置有源元件的基板，其特征在于，該基板包括通過熱壓依次結(jié)合的第一承載板、介質(zhì)板和第二承載板； 所述介質(zhì)板上所述有源元件的對應(yīng)位置設(shè)置空穴，所述空穴的長度和寬度均等于或大于所述有源元件的長度和寬度； 有源元件連接至第一承載板上的所述第一內(nèi)層電路圖形，并置入所述介質(zhì)板的空穴中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基板，其特征在于所述介質(zhì)板為一層或多層，所述一層或多層的介質(zhì)板的總厚度大于所述有源元件的厚度。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基板，其特征在于，所述介質(zhì)板采用以下材料中的一種制備聚酰亞胺、聚丙烯、液晶聚合物、雙馬來醢亞胺-三嗪樹脂、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯或者苯丙環(huán)丁烯。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基板，其特征在于，在所述有源元件的被動面上粘附界面散熱材料或添加金屬散熱片；或所述基板上設(shè)散熱孔，所述散熱孔用于埋置其內(nèi)的所述有源元件的散熱。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在基板中埋置有源元件的方法。該方法包括在第一承載板的導(dǎo)電層上形成第一內(nèi)層電路圖形；將有源元件連接至第一承載板上的第一內(nèi)層電路圖形；在介質(zhì)板上有源元件的對應(yīng)位置加工空穴，空穴的長度和寬度均等于或大于有源元件的長度和寬度；將第二承載板、帶有空穴的介質(zhì)板和帶有有源元件的第一承載板依次對準(zhǔn)堆疊，形成有源元件埋入模塊，第一承載板上的有源元件位于有源元件埋入模塊的內(nèi)部，置入介質(zhì)板上的空穴；將有源元件埋入模塊進行熱壓，形成埋置有源元件的基板，熱壓的溫度大于等于介質(zhì)板的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。本發(fā)明具有工藝步驟簡單、生產(chǎn)率高、成本低以及可進行返修等優(yōu)點。
文檔編號H01L23/367GK102800598SQ201110135359
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 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所