埋入式元件电路板可提高封装的可靠性，并降低成本

埋入式元件电路板可提高封装的可靠性，并降低成本

　　把大量可埋入的无源元件埋入到印制电路板内部中，就可以缩短元件相互之间的线路长度，改善电气特性，提高有效的印制电路板封装面积，减少大量的印制电路板板面的焊接点，从而提高封装的可靠性，并降低成本。

　　随着便携电子产品和高速收发信息数字产品的骤增，高密度封装技术越来越显示出其重要性。其主要作用就是能使复杂的电子产品小型、轻量、薄型及高性能、高功能化。为了不断满足这一发展趋势的需求，电子元件更加趋向于超小型和超薄型，印制电路板更加趋向于高精密图形和薄型多层化。要在这样的印制电路板板面上布置安装大量的元件越来越困难，目前，在一般关于印制电路板组装的各种电子元件中无源元件占大多数，无源元件数量与有源元件数量比率为(15～20)∶1，随着IC集成度的提高及其I/O数的增加，无源元件数量还会继续迅速增加。因此，把大量可埋入的无源元件埋入到印制电路板内部中，就可以缩短元件相互之间的线路长度，改善电气特性，提高有效的印制电路板封装面积，减少大量的印制电路板板面的焊接点，从而提高封装的可靠性，并降低成本。所以内埋元件是非常理想的一种安装形式和技术。

　　电子元件常划分为无源元件和有源元件两大类。目前由于埋入有源元件的制造技术还处在积极开发阶段，距实用尚有一定距离，因此本文仅简要介绍埋入式无源元件（电阻、电容、电感等）的相关技术。

　　埋入式无源元件使有源元件自由度提高

　　所谓“埋入式无源元件”制造技术主要是结合多层的内层工艺技术，以蚀刻或印刷法将电阻、电容、电感做在内层板上，然后经压合及多层板制作工艺流程埋入板内部，用来取代面板上所需的焊接无源元件，使有源元件组装及布线自由度得以提高。

　　埋入电阻用材料都是高电阻率的材料，并能制作成各种形状和不同电阻值的平面电阻。电阻材料有镍磷合金、非金属材料(如碳、石墨、金刚粉)，也可以是金属粉和非金属填料(如硅微粉、玻璃粉)与树脂粘接、分散剂、溜平剂等调制而成浆料(油墨)的复合物。

　　以下仅就目前采用比较普遍的埋入电阻技术作简要介绍。

　　1.蚀刻合金金属的电阻技术。该技术是首先采用电镀或溅射在粗化铜箔面形成电阻合金属层(如镍磷合金Nip、镍铬合金NiCr、钽氮合金TaN、铬硅合金CrSi、钛钨合金TiW等)，然后使之与其他介质材料形成制作内层的覆箔层压板。在制作线路时，利用多次曝光及蚀刻技术，在特定位置形成所需的薄膜电阻。其工艺流程如下：

　　板面清洁处理→贴膜→曝光→显影→蚀刻铜→蚀刻镍磷合金(或NiCr、RaN等)→去膜→氧化→二次贴膜→二次曝光→二次显影→去氧化→二次蚀刻铜→二次去膜→检测。

　　2.印刷方式埋入电阻技术。又有丝网印刷低温固化的电阻油墨(如碳粉、石墨粉与树脂酚醛树脂、环氧树脂等)和印刷低温烧结浆料埋入电阻的方法。

　　3.电镀和溅射埋入电阻的技术采用电镀方法和真空溅射的方法形成或埋入电阻，即在完成内层芯板电路图形后，采用掩膜(抗蚀、抗电镀剂)，露出用于电镀沉积电阻性金属(如镍磷合金)或真空溅射沉积电阻材料的窗口，通过控制电镀参数或真空溅射参数来控制电阻层厚度，电镀或溅射的埋入电阻的尺寸和形状通过“窗口”来控制。
　　

　　4.喷墨打印埋入电阻技术，这是近几年发展起来的一种先进技术，利用喷墨打印机原理，采用适合于喷墨打印的电阻性油墨，打印形成埋入电阻。这种技术具有多方面的优势，尤其是加工过程不产生化学性废水，是环境友好型新技术。

　　关于埋入电容技术。

　　埋入电容工艺有采用介电体膜的方法，有形成厚膜或薄膜介电体方法和采用介电常数大的高温烧结厚膜膏的方法。

　　关于埋入电感器。

　　埋入电感器是通过蚀刻铜箔或者镀铜形成螺旋状、弯曲等形状，或者利用层间导通孔形成螺旋多层结构。其特性取决于基材和图形形状等的结构。目前的电感值仅有几十纳享左右。现在仍以应用高频模块为主。目前正在研究开发树脂与亚铁酸盐等磁性粉末混合构成的薄膜以及寻找利用纳米粉末低温烧结的可能性。

　　硅芯片上集成无源元件面市

　　最近硅芯片上集成无源元件的芯片已上市。这种硅芯片(IPD：IntegratedPassiveDevice)是利用半导体的微细加工技术，在Si表面的SiO2绝缘薄膜上形成电容C、电阻R、电感L。一个芯片可以集成30个以上无源元件，厚度仅达到50μm甚至更薄，电阻值1Ω～100kΩ，电容5PF～500PF，可以作为埋入元件应用。

　　近来为解决内埋元件散热问题，又开发出了一种中空结构铜芯的内埋元件基板。这种内埋元件基板是将电子元件(无源元件、有源元件)埋置于所形成的中空结构铜芯内。具体加工方法是在基板芯材用树脂粘贴两枚电解或压延铜箔，电子元件埋置于上下层铜箔所形成的中空内并用树脂固定，采用镀铜形成布线实现与内埋元件的电气连接。这种内埋元件基板可以提高散热性能，降低电磁干扰。另外，由于是利用镀铜实现电子元件的互连，与传统的互连方式相比较，热冲击时铜的相对塑性应变量小，有助于确保产品可靠性。

　　内置元件基板市场将不断扩大

　　预计内置元件基板市场会不断扩大，内埋元件所需材料、相应元件形状、封装工艺以及封装设备的开发、检查、修补和基础设施的配备是很重要的。其中，埋置元件的主机板、载板、模块板、IPD(集成无源元件)等的电路分割，相互之间的电极布置等对电路特性、封装效果、封装可靠性等的影响甚大，所以，从材料到系统的综合设计，包括电、机械、热可靠性在内的模拟方法的研究是必须的。而且，从材料厂到印制电路板和封装厂家，即上下游的协作体制也是不可缺少的。

　　综上所述，目前印制电路板封装开始出现新的动向，这里蕴藏着产业结构和行业结构重大变革的可能性，因此，我们的印制电路生产企业应随时掌握动向，适时采取相应措施。