部件承载件及制造部件承载件的方法

技术领域

本发明涉及一种部件承载件以及一种制造部件承载件的方法。

背景技术

在配备有一个或更多个电子部件的部件承载件的产品功能越来越多、并且这种部件的小型化增加、以及待安装在部件承载件诸如印刷电路板上的部件数量增多的背景下，越来越强大的类阵列的部件或具有若干部件的封装件被采用，该类阵列的部件或包装件具有多个接触部或连接部，在这些接触部或连接部之间具有较小的间隔。排出由这种部件和部件承载件自身在操作期间产生的热量变成了日益增加的问题。同时，部件承载件应该是机械上坚固并且电气上可靠的，以便甚至在恶劣条件下也是可操作的。

层压的部件承载件的缺点是它们可能遭受诸如翘曲之类的缺陷。

发明内容

可能需要提供一种部件承载件，该部件承载件受到适当的保护以免受诸如翘曲之类的缺陷。

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种部件承载件，所述部件承载件包括至少一个导电层结构、第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构，其中第一电绝缘层结构由具有第一物理特性的材料制成，其中第二电绝缘层结构由具有与第一物理特性不同的第二物理特性的另一材料制成，并且其中第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构至少部分地(即，仅部分地或完全地)彼此直接物理接触。

根据本发明的另一示例性实施方式，提供了一种制造部件承载件的方法，其中该方法包括：形成(特别是层压)叠置件，所述叠置件包括至少一个导电层结构、第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构；用具有第一物理特性的材料构造第一电绝缘层结构；用具有与第一物理特性不同的第二物理特性的另一材料构造第二电绝缘层结构；并且将第一电绝缘层结构与第二电绝缘层结构布置成至少部分地(即，仅部分地或完全地)彼此直接物理接触。

在本申请的上下文中，术语“部件承载件”可以特别地表示能够在其上和/或其中容纳一个或更多个部件以提供机械支撑和/或电连接的任意支撑结构。换而言之，部件承载件可以被构造成用于部件的机械的和/或电子的承载件。特别地，部件承载件可以是印刷电路板、有机中介层和IC(集成电路)基板中的一者。部件承载件也可以是组合上述类型的部件承载件中的不同部件承载件的混合板。

在本申请的上下文中，术语“叠置件”可以特别地表示平行地安装在彼此顶部之上的多个平面层结构的布置件。

在本申请的上下文中，术语“层结构”可以特别地表示连续层、图案化的层或在共同平面内的多个非连续的岛。

在本申请的上下文中，术语“层压”可以特别地表示通过施加机械压力和/或热量来连接诸如层之类的层结构。

在本申请的上下文中，术语电绝缘层结构的“物理特性”可以特别地表示相应的电绝缘层结构的对叠置件内(特别是部件承载件体内)的所述电绝缘层结构的功能有影响的任何特性。物理特性的示例是：在固化期间的收缩性能、热膨胀系数、杨氏模量、导热率、就传输高频信号而言的损耗因子或耗散因子、就层压期间的固化而言的可流动性等。此类具有不同物理特性的电绝缘层结构可以通过层压而彼此直接连接。

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种部件承载件，所述部件承载件具有叠置件，所述叠置件具有由不同材料制成的并因此具有不同物理特性的至少两个不同的电绝缘层结构。所述不同的电绝缘层结构可以至少部分地彼此直接物理接触，即可以通过层压而彼此直接连接，从而在所述电绝缘层结构之间建立直接的界面或材料桥。通过调节叠置件的直接连接的不同材料的电介质层结构的物理特性，可以精确地调节或控制所获得的部件承载件的特性。换而言之，可以将不同电绝缘层结构的材料用作用于调节该部件承载件的性能的设计参数。通过采取这种措施，可以适当地调节部件承载件的性能，例如就翘曲、散热能力、高频能力、机械坚固性和电气可靠性等方面的性能。因此，具有不同特性(例如，在固化收缩值、杨氏模量值、热膨胀系数的值、热导率的值、在固化期间的流动性等方面具有不同特性)的不同电介质材料可以彼此直接连接，例如可以在层压期间被压在一起。

在下文中，将解释所述方法和部件承载件的另外的示例性实施方式。

在一实施方式中，第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构中的一者(特别是仅一者)由低杨氏模量的材料制成。在本申请的上下文中，术语“杨氏模量”可以特别地表示弹性模量，即固体材料的刚度的度量，并且定义了材料中的应力(每单位面积的力)与应变(比例变形)之间的关系。与较刚性的材料相比，较软的材料的杨氏模量值较小。特别地，相应的电绝缘层结构的低杨氏模量的材料的杨氏模量值可以低于3GPa，特别是低于1GPa。这种材料可以用作机械缓冲结构，即用作机械上相对柔性或弹性的电绝缘结构。这可以使所述材料非常适合于(特别是直接地)围绕部件承载件的嵌入式部件。这种机械缓冲结构可以具有局部减小的杨氏模量值，并且因此可以例如在弯曲应力的情况下用作机械阻尼或力平衡结构。因此，这种低杨氏模量的材料也可以抑制翘曲。

在一实施方式中，第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构中的一者(特别是仅一者)由高杨氏模量的材料制成。特别地，高杨氏模量的材料的杨氏模量值可以高于3GPa，特别是高于5GPa，更特别是高于8GPa，例如高于12GPa。高度有利地，已证明，特别是当所述电绝缘层结构中的一者由低杨氏模量的材料制成时，另一电绝缘层结构不必一定为低杨氏模量的材料。因此，所述另一材料不必一定是软的，而是可以具有相对较高的杨氏模量值，从而可以有利于部件承载件的刚性。此外，所述材料的低杨氏模量特性是非必要的，与提供低杨氏模量的电介质有关的任何附加工作量都很小。这允许以简单且有效的方式制造部件承载件。

在一实施方式中，第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构中的一者(特别是仅一者)由对于高频具有低损耗的低损耗材料制成。特别地，该低损耗材料(其可以是低dk材料)在1GHz的频率下具有不大于0.004的损耗因子(损耗因子也可以表示为耗散因子)。因此，相应的电绝缘层结构可以包括高频电介质。在本申请的上下文中，术语“高频电介质”可以特别表示当高频信号或射频信号在高频电介质的直接环境中沿着部件承载件和/或在部件承载件中传播时具有低损耗特性的电绝缘材料。特别地，高频电介质可以具有比部件承载件材料的叠置件的标准预浸料更低的损耗。作为示例，由Rogers Corporation公司商品化的RO3003

在一实施方式中，第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构中的一者(特别是仅一者)由低收缩材料制成，该低收缩材料的固化收缩值小于1％，特别是小于0.5％，更特别是小于0.2％。在本申请的上下文中，术语“固化收缩值”可以特别地表示以下二者之间的比率：一方面是处于未固化状态的(特别是层型的)材料的尺寸(特别是长度)与处于固化状态的材料的尺寸(特别是长度)之间的差，在另一方面是处于未固化状态的所述尺寸。因此，固化收缩值可以特别地指示所述电介质材料在固化时的长度减小。该材料可以包含树脂(特别是有机树脂，诸如环氧树脂)，该树脂可以在最初，即在层压到层叠置件之前，处于未固化状态。这意味着处于未固化状态的材料仍能够通过施加压力和/或热量而被层压。在层压期间，未固化的材料可以变得可流动，可以开始交联或聚合，且然后可以在固化程序结束时重新固化以处于固化状态。因此，固化可以涉及在所述材料的层压期间的固化。在一实施方式中，低收缩材料可以是可固化的树脂组合物，其包含选自由聚丁二烯多元醇、聚丁二烯多元醇或聚酯多元醇组成的组中的至少一种多元醇和至少一种多嵌段异氰酸酯(诸如聚丁二烯多嵌段异氰酸酯)。这种树脂材料在固化时表现出低的收缩性能。将这种材料实现为部件承载件的层压叠置件中的层压件可以强烈地抑制诸如印刷电路板之类的多层部件承载件的翘曲。在一实施方式中，低收缩材料可以是可从Ajinomoto

在一实施方式中，低收缩材料是高模量材料。与较刚性的材料相比，较软的材料的杨氏模量值较小。高度有利地，已证明，具有低收缩性能的所述材料不必一定为低杨氏模量的材料。因此，所述材料不必一定是软的，但可以有助于部件承载件的刚性。此外，所述低固化收缩材料的低杨氏模量特性是非必要的，与提供低固化收缩电介质有关的工作量较小。这允许以简单且有效的方式制造部件承载件。

在一实施方式中，所述第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构中的不是由低固化收缩材料制成的另一电绝缘层结构是由具有比所述低收缩材料更高的固化收缩值的材料制成的。代替了具有低固化收缩性能，可以将这种电介质材料调节为拥有低固化收缩材料有时不具有的其他有利特性。例如，较高固化收缩值的材料可以是软的电介质材料，即，其杨氏模量值可以小于低固化收缩材料的杨氏模量值。

在一实施方式中，较高的固化收缩值大于1％，特别是大于2％。有利地，可以将所述另一材料构造成具有相对较高的固化收缩值，因为该材料的低固化收缩值可能足以以有效的方式抑制整个部件承载件的翘曲。同时，可以自由选择另一电介质材料的材料特性以优化部件承载件的整体性能。由于配置低固化收缩材料的另一材料是非必要的，因此可以以合理的工作量来提供所述另一材料。

在一实施方式中，所述第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构中的一者(特别是仅一者)由高导热材料制成。特别地，所述高导热材料的导热率可以为至少1W/mK，特别是至少2W/mK。这样的材料可以有助于在操作期间有从部件承载件中去除热量，例如去除或散发出由诸如半导体芯片之类的嵌入式部件产生的热量。这种材料的散热能力可能优于传统的预浸料的散热能力。

在一实施方式中，所述第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构中的一者(特别是仅一者)是由高流动性材料制成的。在本申请的上下文中，术语“高流动性材料”可以特别地表示能够在层压(即，施加热量和/或压力)期间变得高度可流动并且是低粘性的电介质材料。因此，高流动性材料可以具有特别明显的流动特性，即可以是低粘性的。因此，在层压期间，例如在嵌入式部件的环境中，这种材料可具有流入叠置件内部的微小间隙中的可能性。因此，可以防止不期望的空隙，这种空隙会导致诸如翘曲之类的干扰性。与所述高流动性材料相反，另一电绝缘层结构可以具有低流动特性，例如可以是低流动性的预浸料或无流动性的预浸料。

在一实施方式中，该部件承载件包括嵌入叠置件中的部件。在本申请的上下文中，术语“部件”可以特别地表示镶嵌型构件。这样的部件可以布置在叠置件的内部。部件尤其可以具有电子功能并且因此考虑到欧姆损耗可以是热源。例如，这样的部件可以是半导体管芯。将部件(例如半导体管芯)嵌入可能包含铜、有机树脂和可选地玻璃颗粒的部件承载件叠置件中会产生特别明显的翘曲问题。据信，这是由于部件和叠置件可能具有非常不同的材料而造成的。因此，在存在嵌入式部件的情况下，在叠置件中提供不同材料的电绝缘层结构(例如，如上所述，一者是低固化收缩电介质，而另一者是低杨氏模量的材料)可以具有特别明显的优点。

在一实施方式中，所述第二电绝缘层结构直接围绕所述部件的至少一部分，即部分地或全部地围绕部件。在这样的实施方式中，第一电绝缘层结构可以进一步远离嵌入式部件。当沿嵌入式部件的周围的至少一部分直接接触该嵌入式部件时，第二电绝缘层结构的材料可以有利地构造成用于特别地保护嵌入式部件免于损坏。例如，第二电绝缘层结构可以由具有例如小于3GPa的低杨氏模量的软材料制成。从描述上讲，嵌入式部件的这种软环境可以用作机械缓冲区。附加地或可替代地，直接围绕嵌入式部件的电绝缘材料也可以具有高的导热率，特别是至少2W/mK的导热率，以有效地去除和/或散发由嵌入式部件(例如半导体芯片)在部件承载件的运行操作期间产生的热量。

在一实施方式中，所述第二电绝缘层结构具有至少部分地围绕所述部件的壳体，并且所述第一电绝缘层结构具有两个相反的层，这两个相反的层将部件和第二电绝缘层结构夹在中间、并且侧向地延伸超出部件的所有侧壁和/或侧向地延伸超出所述壳体。已证明，这种具有直接围绕嵌入式部件的壳体和侧向延伸的外层结构的布置可以被适当地设计成用于抑制翘曲并机械上保护该嵌入式部件。

在一实施方式中，该壳体围绕所述部件的所有侧壁以及所述部件的两个相反的主表面中的仅一个主表面或两个主表面。在这样的实施方式中，在部件承载件的剖视图中的所有四个侧壁都被相应的电绝缘层结构所围绕。在三维上，嵌入式部件的整个表面都可以被所述电介质材料围绕。

在一实施方式中，部件承载件被构造为无芯的部件承载件。在本申请的上下文中，术语“无芯”可以特别地表示在部件承载件的中央部分中不包括芯的部件承载件。芯例如可以是(特别是单个)厚的电介质中心板，当开始在其两个相反的主表面上形成积层时，该电介质中心板已经完全固化。然而，具有不同物理特性的多个直接连接的电绝缘层结构的概念也可以适用于具有由不同材料制成的并且替代芯的多个直接连接的电介质层的构造。

在一实施方式中，部件承载件被构造为刚性的部件承载件。在本申请的上下文中，术语“刚性的部件承载件”可以特别地表示如下部件承载件：当施加或施用通常在所述部件承载件的运行操作期间发生的普通力时，所述部件承载器将保持基本不变形。换而言之，当施加通常在部件承载件的运行操作期间发生的力时，刚性的部件承载件的形状将不会改变。特别地，部件承载件可以是具有低翘曲性能的刚性的部件承载件。

在一实施方式中，所述第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构彼此直接物理接触，其间没有任何导电材料。在这样的替代方案中，所提及的电绝缘层结构可以在其整个连接表面上彼此直接连接，并且特别地，没有任何将所述电绝缘层结构彼此分离的铜。这可以允许使部件承载件内的材料桥的数量保持较少。

在另一替代方案中，所提及的电绝缘层结构可以仅在其连接表面的一部分上通过物理接触而彼此直接连接，但是可以用另一材料(特别是诸如铜之类的导电材料)将所述电绝缘层结构彼此部分地分离。

在一实施方式中，具有不同物理特性的第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构中的至少一者(例如，一者是低固化收缩材料，而另一者是低杨氏模量的材料)被功能化。例如，功能化可以涉及高导热性的功能、在高频下的损耗低的功能、和/或高流动性的功能。例如，可以通过将填料颗粒添加到相应的电绝缘层结构中来实现这种功能化。因此，相应的电介质可以包含填料颗粒以调节部件承载件的物理特性。例如，这样的填料颗粒可以至少部分地平衡所述叠置件的各种材料(特别是铜和树脂，该树脂可选地包含诸如玻璃纤维之类的增强颗粒)的热膨胀系数之间的失配。填料颗粒还可以另一种方式被功能化，例如用以增加部件承载件的导热性。还可以选择填料颗粒以便改善部件承载件的高频性能，例如可以由低dk材料制成。

在一实施方式中，具有不同物理特性的第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构中的至少一者形成所述叠置件的外层(特别是最外层)。特别地，具有不同物理特性的第一电绝缘层结构或第二电绝缘层结构可以形成所述叠置件的两个相反的外层(特别是最外层)。因此，叠置件的一个或两个相反的主表面可以由电介质形成，该电介质具有选择性调节的物理特性，例如具有低固化收缩值。实验表明，特别是叠置件的最外层结构对翘曲性能具有很大的影响，因此，由于低收缩值的电介质使其提供了对翘曲抑制具有特别明显的影响。

在一实施方式中，嵌入式部件(特别是半导体芯片)的长度与部件承载件(例如印刷电路板)的长度之间的比率为至少30％，特别是至少40％。特别是在所提到的管芯-板比率高的情况下，带有嵌入式部件的部件承载件的翘曲问题特别明显。因此，在这种情况下，提供低固化收缩的电介质材料作为第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构中的一者是最大的优点。

在一实施方式中，第一电绝缘层结构或第二电绝缘层结构的材料(或任何其他材料，例如低固化收缩材料)的固化收缩值是通过以下方式测量的：在未固化状态下以初始长度“A”将所述材料的层连接在基底上，固化所述层，在所述材料的固化状态下确定经固化的层的长度“a”，并计算所述固化收缩值：

(A-a)/A

不言而喻，可以以相同的方式确定任何其他材料的固化收缩值。

在一实施方式中，部件承载件包括至少一个电绝缘层结构和至少一个导电层结构的叠置件。例如，部件承载件可以是所提到的(一个或更多个)电绝缘层结构和(一个或更多个)导电层结构的层压件，特别是通过施加机械压力和/或热能而形成的层压件。所提到的叠置件可以提供板形部件承载件，其能够为其他的部件提供大的安装表面并且仍然非常薄且紧凑。术语“层结构”可以特别地表示连续层、图案化的层或在共同平面内的多个非连续的岛。

在一实施方式中，部件承载件成形为板。这有助于紧凑的设计，其中部件承载件仍然为在部件承载件上安装部件提供了大的基底。此外，特别是作为嵌入式电子部件的示例的裸管芯，得益于其较小的厚度，可以被方便地嵌入诸如印刷电路板之类的薄板中。

在一实施方式中，部件承载件被构造为印刷电路板、基板(特别是IC基板)和中介层中的一者。

在本申请的上下文中，术语“印刷电路板”(PCB)可以特别地表示板形部件承载件，其通过将若干导电层结构与若干电绝缘层结构进行层压而形成，例如通过施加压力和/或通过供应热能。作为PCB技术的优选材料，导电层结构由铜制成，而电绝缘层结构可以包含树脂和/或玻璃纤维、所谓的预浸料或FR4材料。各种导电层结构可以通过如下过程以期望的方式彼此连接：例如通过激光钻孔或机械钻孔而形成穿过层压件的通孔，并通过用导电材料(特别是铜)填充所述通孔，从而形成过孔作为通孔连接部。除了可以被嵌入印刷电路板中的一个或更多个部件之外，印刷电路板通常被构造成用于在板状的印刷电路板的一个或两个相反的表面上容纳一个或更多个部件。它们可以通过焊接连接到相应的主表面。PCB的电介质部分可以由具有增强纤维(诸如玻璃纤维)的树脂组成。

在本申请的上下文中，术语“基板”可以特别地表示小的部件承载件。相对于PCB，基板可以是相对较小的部件承载件，其上可以安装一个或更多个部件，并且可以用作一个或更多个芯片与其他PCB之间的连接介质。例如，基板可以具有与待安装在其上的部件(特别是电子部件)基本相同的尺寸(例如，在芯片尺寸封装(CSP)的情况下)。更具体地，基板可以被理解为用于电连接或电网络的承载件以及与印刷电路板(PCB)相当的部件承载件，但是所述基板具有相当较高密度的侧向和/或竖向布置的连接部。侧向连接部是例如导电路径，而竖向连接部可以是例如钻孔。这些侧向和/或竖向连接部布置在基板内，并且可用于提供(特别是IC芯片的)所容置的部件或未容置的部件(例如裸管芯)与印刷电路板或中间印刷电路板的电连接、热连接和/或机械连接。因此，术语“基板”还可以包括“IC基板”。基板的电介质部分可以由具有增强颗粒(诸如增强球，特别是玻璃球)的树脂组成。

基板或中介层可以包含至少一层玻璃、硅(Si)或可光成像的有机材料或干蚀刻的有机材料；或者基板或中介层可以由至少一层玻璃、硅(Si)或可光成像的有机材料或干蚀刻的有机材料组成，所述有机材料例如是环氧基积层材料(例如环氧基积层膜)或聚合物复合物，如聚酰亚胺、聚苯并恶唑或苯并环丁烯功能化的聚合物。

在一实施方式中，第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构中的至少一者包括以下项中的至少一者：树脂(诸如增强树脂或非增强树脂，例如环氧树脂或双马来酰亚胺-三嗪树脂)、氰酸酯树脂、聚亚苯基衍生物、玻璃(特别是玻璃纤维、多层玻璃、类玻璃材料)、预浸料(诸如FR-4或FR-5)、聚酰亚胺、聚酰胺、液晶聚合物(LCP)、环氧基积层膜或环氧基增强膜、聚四氟乙烯(PTFE，特氟隆)、陶瓷和金属氧化物。也可以使用例如由玻璃(多层玻璃)制成的增强材料，诸如网状物、纤维或球。虽然预浸料特别是FR4对于刚性的PCB来说通常是优选的，但也可以使用其他材料，特别是环氧基积层膜或可光成像的电介质材料。对于高频应用，可以在部件承载件中施用诸如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯树脂、低温共烧陶瓷(LTCC)或其他的低DK材料、较低DK材料、超低DK材料之类的高频材料作为电绝缘层结构。

在一实施方式中，所述至少一个导电层结构包括铜、铝、镍、银、金、钯和钨中的至少一者。虽然铜通常是优选的，但是其他材料或其涂层形式也是可能的，特别是涂覆有例如石墨烯之类的超导材料。

能够可选地表面安装在叠置件中和/或嵌入叠置件中的至少一个部件可以选自：非导电嵌体、导电嵌体(诸如金属嵌体，优选地包括铜或铝)、传热单元(例如热管)、光导元件(例如光波导或光导体连接件)、光学元件(例如透镜)、电子部件或其组合。例如，所述部件可以是有源电子部件、无源电子部件、电子芯片、存储装置(例如DRAM或其他数据存储器)、滤波器、集成电路、信号处理部件、功率管理部件、光电接口元件、发光二极管、光电耦合器、电压转换器(例如DC/DC转换器或AC/DC转换器)、密码部件、发射器和/或接收器、机电换能器、传感器、致动器、微机电系统(MEMS)、微处理器、电容器、电阻器、电感、电池、开关、摄像机、天线、逻辑芯片和能量收集单元。但是，可以在部件承载件中嵌入其他部件。例如，磁性元件可以被用作部件。这种磁性元件可以是永磁元件(诸如铁磁元件、反铁磁元件、多铁性元件或亚铁磁元件，例如铁氧体芯)或者可以是顺磁元件。然而，该部件也可以是例如板中板构型的基板、中介层或另外的部件承载件。部件可以被表面安装在部件承载件上和/或可以被嵌入部件承载件内部。此外，其他部件也可以用作部件。

在一实施方式中，所述部件承载件是层压型部件承载件。在这样的实施方式中，部件承载件是通过施加压力和/或热量而叠置并连接在一起的多层结构的组合件。

在处理部件承载件的内层结构之后，可以用一个或更多个另外的电绝缘层结构和/或导电层结构对称地或不对称地覆盖(特别是通过层压)经处理的层结构的一个或两个相反的主表面。换而言之，可以继续积层或构建直到获得所需数量的层。

在完成电绝缘层结构和导电层结构的叠置件的形成之后，可以对所获得的层结构或部件承载件进行表面处理。

特别地，在表面处理方面，可以将电绝缘阻焊剂施加到层叠置件或部件承载件的一个或两个相反的主表面上。例如，可以在整个主表面上形成例如阻焊剂并随后对阻焊剂的层进行图案化，以暴露一个或更多个导电的表面部分，该导电的表面部分将用于将部件承载件与电子外围进行电耦接。可以有效地保护那些保持被阻焊剂覆盖的部件承载件的表面部分、特别是含铜的表面部分免受氧化或腐蚀。

在表面处理方面，还可以选择性地将表面修饰应用于部件承载件的暴露的导电表面部分。这种表面修饰可以是在部件承载件的表面上暴露的导电层结构(诸如，特别是包括铜或由铜组成的垫或焊盘、导电迹线等)上的导电覆盖材料。如果这种暴露的导电层结构不受保护，则暴露的导电的部件承载件材料(特别是铜)可能氧化，使得部件承载件不太可靠。然后可以形成表面修饰，例如作为表面安装的部件和部件承载件之间的界面。表面修饰具有以下功能：保护暴露的导电层结构(特别是铜电路)，并且能够例如通过焊接而与一个或更多个部件连接。用于表面修饰的适当材料的示例是有机可焊性保护材料(OSP)、无电镀镍浸金(ENIG)、金(特别是硬金)、化学锡、镍-金、镍-钯、无电镀镍浸钯浸金(ENIPIG)等。

从下文将要描述的实施方式的示例，本发明的上述方面和其他方面是明显的，并且参考这些实施方式的示例对本发明的上述方面和其他方面进行解释。

附图说明

图1示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件的剖视图。

图2至图6示出了根据本发明的示例性实施方式的在执行用于制造部件承载件的确定电绝缘层结构的固化收缩值的方法期间获得的结构的剖视图。

图7是用于制造部件承载件的传统面板的图像，并且表现出明显的翘曲。

图8是根据本申请示例性实施方式的具有低固化收缩值的用于制造部件承载件的电介质材料的面板的图像，并且表现出强烈抑制的翘曲。

图9至图12示出了根据本发明的其他示例性实施方式的部件承载件的剖视图。

具体实施方式

附图中的图示是示意性的。在不同的附图中，相似或相同的元件设置有相同的附图标记。

在参考附图之前，将进一步详细地描述示例性实施方式，将基于已开发的本发明的示例性实施方式来总结一些基本考虑因素。

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种部件承载件，该部件承载件使得能够将电子部件封装在具有(优选地对称的)两个(或更多个)电介质材料层构型的层压件内。更一般地，也可以在不嵌入电子部件的情况下实现这种概念。本发明的示例性实施方式的主旨是：特别是在嵌入式封装的情况下创建用于适当地控制物理特性的部件承载件制造。根据这样的概念，具有不同物理特性的不同电绝缘层结构至少部分地彼此直接连接，从而提供至少两种不同的功能。特别地，这可以允许获得翘曲改善，但是可以将其他示例性实施方式用于获得其他物理特性，并因此获得部件承载件特性。特别地，本发明的示例性实施方式提供了一种部件承载件，其中，通过利用优选地对称的多电介质层嵌入的概念将一个或更多个电子部件完全地或部分地嵌入印刷电路板(PCB)封装系统中。特别地，在中央芯的两个相反的主表面上的层结构的积层(其中可以嵌入部件)可以是对称的，而可以在层叠置件中实现具有不同物理特性的至少两种不同的电介质材料，以用于完善部件承载件的功能、质量或可靠性。

在一个实施方式中，可以通过经层压的层叠置件的第一电介质材料以对称的方式从所有侧面(在剖视图中有四个侧面)包封嵌入式部件。在完成部件的包封之后，可以在叠置件或板上层压附加的第二电介质材料。提供彼此直接物理接触并具有不同物理特性的至少两个电绝缘层结构可以有利于提供柔韧性，例如出于以下目的中的一个或更多个目的：

-翘曲改善，例如通过将低模量的电介质材料与高模量的电介质材料组合来获得；

-由于低Dk/Df组合而产生的改善，例如通过将高流动性的电介质材料与低Dk/Df材料组合而产生。例如，电绝缘层结构中的一者可以是用于获得低损耗高频行为的低Dk材料，而电绝缘层结构中的另一者可以在层压期间经受高流动行为；

-散热改善，例如通过将高流动性材料与高散热材料组合。

有利地，本发明的示例性实施方式提供了一种技术概念，其用于调节部件承载件的特性，特别是用于封装嵌入应用。本发明的示例性实施方式提供了易于实施的技术概念，其可以利用现有技术来实施。

本发明的另一示例性实施方式提供了一种具有低杨氏模量缓冲层和较高杨氏模量稳定层的电子部件封装架构。通过采取这种措施，可以克服部件承载件翘曲的问题。为了解决这种类型的问题，示例性实施方式使用专用类型的电介质材料来减少翘曲并实现较低的翘曲性能封装。特别地，一个或更多个电子部件可以例如通过以下方式完全地或部分地嵌入PCB叠置件中：利用低模量缓冲层概念，优选但非必须与另一低固化收缩层组合。

在一个实施方式中，可以通过低模量材料仅从部件的侧面的一部分(例如，剖视图中的三个侧面)来包封该部件，其中杨氏模量值可以特别地小于3GPa(更具体地小于1GPa)。之后，可以通过使用杨氏模量值大于3GPa(更具体地大于8GPa)的高的或更高的杨氏模量材料来稳定叠层，并且该材料优选地具有小于1％(更具体地小于0.5％)的固化收缩值。

在另一实施方式中，可以通过低杨氏模量的材料从所有侧面(剖视中的四个侧面)来包封部件，其中杨氏模量值可以小于3GPa(更具体地小于1GPa)。之后，可以通过使用杨氏模量值大于3GPa(更具体地大于8GPa)的更高或高模量材料来稳定叠层，并且该材料可以具有小于1％(更具体地小于0.5％)的固化收缩值。

即使在管芯-封装比率高的情况下，这样的实施方式也可以允许获得机械上和/或热学上稳定的部件承载件。就扇出封装而言，本发明的实施方式可以是特别有利的。

在另一实施方式中，提供了具有低模量的稳定层的超低翘曲的PCB。特别地，可以将低模量的稳定层插入叠层中。基于实验测试结果，这可能会导致改善翘曲性能。从描述上来说，以通过在叠层中添加至少一个低模量的稳定层来改变PCB叠层。可以将附加层插入例如芯中和/或经积层的层中的任一层中。它可以包含完整的电介质或电介质的一部分、或者由完整的电介质或电介质的一部分组成。低模量层的杨氏模量值可以小于10GPa，特别是小于5GPa，优选地小于1GPa。这可以通过改变层结构而允许获得显著改善的翘曲性能。有利地，可以实现能够提供超低模量的叠层的重大利益。

图1示出了根据本发明的示例性实施方式的刚性的部件承载件100的剖视图。

根据图1，提供了层压型的部件承载件100，其可以被构造为板形PCB(印刷电路板)或IC(集成电路)基板。部件承载件100包括层压的叠置件102，该层压的叠置件包括导电层结构104和电绝缘层结构106。层压可以特别地表示通过施加压力和/或热来连接所述层结构104、106。例如，导电层结构104可以包括图案化的铜箔和竖向的贯穿连接部，例如填充铜的激光过孔。电绝缘层结构106可以包含相应的树脂(诸如相应的环氧树脂)，可选地在树脂中包含增强颗粒(例如玻璃纤维或玻璃球)。例如，电绝缘层结构106的一部分(除了第一电绝缘层结构108，如下所述)可以由预浸料或FR4制成。

在所示的实施方式中，电绝缘层结构106的第一电绝缘层结构108由具有第一物理特性的材料制成，更确切地说，电绝缘层结构106的第一电绝缘层结构108被配置为低固化收缩电介质(如下文进一步详细描述)。电绝缘层结构106的第二电绝缘层结构110由具有不同于第一物理特性的第二物理特性的另一材料制成。例如，第二电绝缘层结构110可以由低杨氏模量的材料制成(如下文进一步详细描述)，或者可以由普通的预浸料制成。如图所示，第一电绝缘层结构108和第二电绝缘层结构110部分地彼此直接物理接触，并且通过芯112的导电层结构104而部分地彼此分隔开。

如已经提到的，第一电绝缘层结构108具有低固化收缩值，例如小于0.5％的低固化收缩值。这意味着层形的第一电绝缘层结构108的长度L可以在固化期间在被层压在叠置件102上时减小小于0.5％。下面将参照图2至图6描述细节。特别地，这种固化收缩值可以通过对应地设定第一电绝缘层结构108的树脂的特性来调节。例如，第一电绝缘层结构108的低收缩材料可以是可从Ajinomoto

进一步有利地，具有低固化收缩特性的所述第一电绝缘层结构108可以具有高于8GPa的杨氏模量值，即所述第一电绝缘层结构108可以是相对刚性的。这总体上提高了部件承载件100的刚性。考虑到第一电绝缘层结构108低的固化收缩行为，因此没有必要(尽管在其他实施方式中是可能的)使第一电绝缘层结构108额外地表现出低杨氏模量行为。相信，对翘曲的强烈抑制使得在叠置件102中提供特别软的材料变得非必要。

可替代地，具有低固化收缩行为的所述第一电绝缘层结构108可以具有不大于5GPa的杨氏模量值，即可以是相对软的。在这样的实施方式中，第一电绝缘层结构108可以同时用作机械缓冲区，特别是保护下面描述的嵌入式部件120。

叠置件102的中央芯112包含完全固化的电介质(例如FR4)并形成上述第二电绝缘层结构110。在完全固化的电介质的两个相反的主表面上，可以提供相应的图案化的铜层作为导电层结构104。在一实施方式中，芯112可以由具有小于15ppm/K的低热膨胀系数(CTE)值的材料提供。当加热或冷却该部件承载件100时，这可以减小叠置件102内部的热应力。如上所述，形成所述芯112的一部分的第二电绝缘层结构110可以由低杨氏模量的材料制成、或可以不由低杨氏模量的材料制成(例如，该低杨氏模量的材料的杨氏模量值可以低于3GPa，特别是低于1GPa)。第二电绝缘层结构110具有与第一电绝缘层结构108的物理特性不同的物理特性。

在所示的实施方式中，具有低固化收缩行为的第一电绝缘层结构108形成叠置件102的两个相反的外层，所述两个相反的外层将芯112和嵌入式部件120夹在中间。更具体地，低固化收缩型的第一电绝缘层结构108用壳体122和层124、126在周向上围绕该嵌入式部件120。

部件120嵌入叠置件102中，并且在周向上完全被低固化收缩型的第一电绝缘层结构108以及导电层结构104的材料所围绕，该导电层结构能提供对嵌入式部件120的外部电接入。例如，嵌入式部件120是半导体芯片。如图所示，低固化收缩型的第一电绝缘层结构108直接围绕所述部件120，使得电介质的低固化收缩型的第一电绝缘层结构108与嵌入式部件120物理接触。如所提到的，所述低固化收缩型的第一电绝缘层结构108具有围绕部件120的壳体122、并且具有两个相反的层124、126，这两个相反的层124、126将部件120与周围的外壳122夹在中间、并且侧向地延伸超出部件120的所有侧壁128，例如直至部件承载件100的外部边缘。将部件120嵌入低固化收缩的电介质内显著有助于抑制图1所示的部件承载件100的翘曲。

同样如图1所示，嵌入式部件120的长度l与部件承载件100的长度L之间的比率可以大于50％。因此，部件承载件100具有高的管芯-封装比率，且因此特别容易翘曲。得益于低固化收缩型的第一电绝缘层结构108，可以显着降低部件承载件102翘曲的趋势。

由于对翘曲的有效抑制，部件承载件100的机械可靠性以及其各个组成部分(特别是导电层结构104及其子结构)的定位精度可以很高。如图所示，导电层结构104包括铜焊盘114，每个铜焊盘都连接到相应的镀铜的过孔116。各个焊盘114的尺寸或直径D大于过孔116的最大尺寸或直径d，以平衡容差和不准确性(例如，当将导电迹线(未在图1中示出)连接到焊盘114时)。更具体地，各个焊盘114的直径D与所分配的经镀覆的过孔116的最大直径d之间的比率可以小于2。这种小焊盘尺寸可以导致部件承载件100的紧凑构型，这种小焊盘尺寸是由于低固化收缩型的第一电绝缘层结构108所引起的强烈翘曲抑制而导致导电层结构104的子结构的高的位置精度的结果。

尽管未明确显示，但根据图1的部件承载件100可以具有导电层结构104，该导电层结构包括无焊盘的(landless)经镀覆的过孔116，即过孔116根本没有焊盘(例如，过孔116直接连接到未显示的导电迹线，没有焊盘)。考虑到由于对翘曲的强烈抑制而显著提高了配准精度，因此可以实现小的焊盘尺寸或甚至无焊盘的构型。

图1的实施方式示出了嵌入式部件120在顶侧、底侧处基本上被完全包封在低收缩型的第一电绝缘层结构108中，并且还沿着侧壁128被包围。这确保了特别强烈地抑制翘曲。

如已经提到的，第二导电层结构110可以具有与第一电绝缘层结构108不同的物理特性。因此，第二导电层结构110可以被特定地构造为在部件承载件100内实现与第一电绝缘层结构108不同的另一功能。例如，第二电绝缘层结构110可以由在嵌入过程期间保护部件120的刚性材料制成。可替代地，第二电绝缘层结构110可以是向整体的部件承载件100提供柔软特性的低杨氏模量的材料，从而进一步减小机械负荷。电绝缘层结构108、110的材料可以协同地配合作用以抑制翘曲。

图2至图6示出了在执行确定电绝缘层结构106的材料的固化收缩值、特别是确定上述第一电绝缘层结构108或第二电绝缘层结构110的材料的固化收缩值以用于制造根据本发明的示例性实施方式的部件承载件100的方法期间所获得的结构的剖视图。因此，下面将参考图2至图6描述如何能够测量所述固化收缩值(根据图1的第一电绝缘层结构108，固化收缩值为0.5％)。可以相应地进行对任何其他材料的固化收缩值的测量。

参照图2，示出了(例如层压的)层叠置件140，其包括有底层142(例如由聚酰亚胺，PI制成)，该底层142被第一电绝缘层结构108’的未固化的层(所述未固化的层将在固化期间转变成上述第一电绝缘层结构108)所覆盖，该第一电绝缘层结构又被保护层144(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET)覆盖。

参照图3，可以在层叠置件140中形成孔146，从而以限定的初始长度“A”在层叠置件140的平面部分之间划界。在孔146的中心148之间测量未固化的第一电绝缘层结构108’的长度“A”。

参照图4，所述初始长度“A”的所述第一电绝缘层结构108’的层在未固化状态下附接至板型的基底150，其中底层142位于所述第一电绝缘层结构108’的层与所述基底150之间。换而言之，未固化的第一电绝缘层结构108’设置在被实现为背板的基底150上，并被固定在那里。保护层144可以例如通过剥离而被从层叠置件140去除。孔146外部的层142、108’的边缘部分可以用固定结构152固定，例如用聚酰亚胺带(其可以是粘合剂)固定。

参照图5，然后例如通过施加热量和/或压力来固化图4中所示的布置结构，特别是固化第一电绝缘层结构108’。由此，可以执行或模拟层压程序。在固化期间，未固化的第一电绝缘层结构108’的长度通过收缩而减小，从而获得固化的第一电绝缘层结构108。

参照图6，在固化状态下确定所述第一电绝缘层结构108的固化长度“a”(即，通过固化先前未固化的第一电绝缘层结构108’所获得的)。为此，将通过固化从未固化的第一电绝缘层结构108’转变为固化的第一电绝缘层结构108的层被从基底150和底层142去除。然后，中心148之间的距离在固化后被重新测量。由于固化期间的轻微收缩，因此a

图7和图8中所示的参考数据是从具有不同收缩因子材料的生产线中的运行得到的。

图7是在其上具有导电层结构162和电绝缘层结构164的传统面板的图像160。如图所示，通常用于制造部件承载件的所述面板表现出显著的翘曲。用于根据图7的面板的电介质材料的杨氏模量值为4GPa。它显示出44mm的明显的翘曲。

图8是根据本发明的示例性实施方式的具有用于制造部件承载件100的低固化收缩值的电介质的第一电绝缘结构108的面板的图像，并且表现出强烈抑制的翘曲。

用于根据图8的面板的电介质材料的杨氏模量值为10GPa。得益于使用具有小于1％的低固化收缩值的电介质的第一电绝缘层结构108，它表现出零翘曲。高度有利地，根据本发明的示例性实施方式的部件承载件100的电介质材料可以甚至具有更高的杨氏模量值，使得提供该第一电绝缘层结构108的工作量甚至比传统上更低。同时，翘曲行为被显著改善。具有较大杨氏模量值但具有较大改善的收缩性能的第一电绝缘层结构108提供了非常有利的翘曲性能。

图9示出了根据本发明的另一示例性实施方式的部件承载件100的剖视图。

根据图9，高杨氏模量且低固化收缩型的第一电绝缘层结构108通过第二电绝缘层结构110相对于嵌入式部件120被间隔开。所述第二电绝缘层结构110可以有利地具有低杨氏模量值，例如低于1GPa。因此，第二电绝缘层结构110可以用作用于保护嵌入式部件120的软的机械缓冲区。如图9所示，所述第二电绝缘层结构110通过物理接触直接围绕所述部件120。第二电绝缘层结构110可以具有例如大于2％的相对较大的固化收缩值。由于低固化收缩型的第一电绝缘层结构108提供了部件承载件100的低翘曲配置，因此第二电绝缘层结构110不需要满足该材料特性。这增加了选择具有与第一电绝缘层结构108的物理特性不同的物理特性(本示例中的杨氏模量值和固化收缩值)的第二电绝缘层结构110的材料的自由度。

如图9所示，低固化收缩型的第一电绝缘层结构108形成叠置件102的两个外部相反的层，部件120和第二电绝缘层结构110位于所述两个外部相反的层之间。低固化收缩型的第一电绝缘层结构108形成叠置件102的最外层。

在该实施方式中，部件120可以被嵌入延伸穿过所述芯112的通孔。此后，部件120可以通过层压第二电绝缘层结构110的有机电介质材料而被胶合在适当位置。因此，部件120的上主表面和下主表面以及侧壁128可以被固化的第二电绝缘层结构110的材料所围绕。如图所示，所述第二电绝缘层结构110具有直接围绕部件120的壳体192和两个相反的层194、196，这两个相反的层194、196将所述部件120和壳体192夹在中间、并且侧向地延伸超出部件120的所有侧壁128。

如图9中的细节180所示，使所述第一电绝缘层结构108和/或所述第二电绝缘层结构110被功能化，例如通过添加具有期望的物理特性的相应的填料颗粒182来使所述第一电绝缘层结构108和/或所述第二电绝缘层结构110被功能化。例如，这种填料颗粒182可以为第一电绝缘层结构108和/或第二电绝缘层结构110提供高导热率、高信号频率下的低损耗、和/或层压期间的高流动特性。

有利地，图9的实施方式将第一电绝缘层结构108(考虑到其高杨氏模量和低收缩特性而提供高的机械板强度)与第二电绝缘层结构110(提供具有低杨氏模量的材料的包封)进行组合。

因此，图9示出了不同的电绝缘层结构106，即特别是与所述第一电绝缘层结构108有关的第一层结构和与所述第二电绝缘层结构110有关的第二层结构。如上所述，第一电绝缘层结构108和第二电绝缘层结构110具有不同的物理特性但是彼此直接物理接触。更具体地，与第一电绝缘层结构108有关的电绝缘层结构106和与第二电绝缘层结构110有关的另一电绝缘层结构106可以在层压期间通过直接物理接触被压在一起和/或可以被热互连。

如图9所示，第二电绝缘层结构110直接围绕所述部件120。第二电绝缘层结构110具有围绕部件120的壳体192。第一电绝缘层结构108具有两个相反的层，这两个相反的层将部件120和第二电绝缘层结构110夹在中间、并且侧向地延伸超出部件120的所有侧壁128。更具体地，壳体192围绕部件122的所有侧壁128和部件120的两个相反的主表面。

图10示出了根据本发明的又一示例性实施方式的部件承载件100的剖视图。

图10的实施方式与图9的实施方式的不同之处在于：根据图10，第二电绝缘层结构110仅围绕侧壁128和嵌入式部件120的上主表面。更具体地，所述第二电绝缘层结构110具有仅围绕部件120的一部分的壳体192，并且具有侧向地延伸超出部件120的所有侧壁128直至部件承载件100的侧向边缘的一层196。根据图10，嵌入式部件120的下主表面与第一电绝缘层结构108直接物理接触。

图11示出了根据本发明的又一示例性实施方式的部件承载件100的剖视图，其不具有嵌入式部件120(然而在其他实施方式中，也可以在图11中预见有嵌入式部件120)。

图11示出了具有中央芯112与向上和向下对称的叠层或积层的PCB型的部件承载件100。如图11所示，具有不同物理特性的第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构108、110设置在所述芯112的两个相反的主表面上。例如，第一电绝缘层结构108或第二电绝缘层结构110可以由低杨氏模量的材料制成。特别地，这种低杨氏模量的材料的杨氏模量值可以低于3GPa，特别是低于1GPa。第一电绝缘层结构108或第二电绝缘层结构110也可以由高杨氏模量的材料制成。例如，这种高杨氏模量的材料的杨氏模量值高于3GPa，特别是高于5GPa，更特别是高于8GPa。此外，部件承载件100可以构造成使得第一电绝缘层结构108或第二电绝缘层结构110可以由对于高频具有低损耗的低损耗材料制成。例如，这种低损耗材料在1GHz的频率下可以具有不大于0.004的损耗因子或耗散因子。在又一替代方案中，第一电绝缘层结构108或第二电绝缘层结构110可以由高导热材料制成。例如，这种高导热材料的导热率至少为1W/mK，特别是至少为2W/mK。在又一替代方案中，第一电绝缘层结构108或第二电绝缘层结构110是由高流动性的材料制成的，即，是由在固化期间具有低粘性的材料制成的。通过采取这些措施，可以精确地调节图11所示的部件承载件100的物理特性。

图12示出了根据本发明的又一示例性实施方式的部件承载件100的剖视图。

图12的部件承载件100可以构造为无芯的部件承载件100，即可以不具有芯112。图12示出了部件承载件100的一部分，其具有导电层结构104形式的导电迹线，并且带有具有不同物理特性的第一电绝缘层结构和第二电绝缘层结构108、110。例如，第一电绝缘层结构108可以由低df材料制成，特别地可以在1GHz的频率下具有不大于0.004的损耗因子。例如，第二电绝缘层结构110可以具有高的剥离强度，例如用于抑制分层。

应注意，术语“包括”或“包含”不排除其他元件或步骤，并且冠词“一”或“一种”不排除复数。此外，可以将结合不同实施方式描述的元件组合起来。

还应注意，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

本发明的实现不限于附图中所示和上面描述的优选实施方式。相反，即使在基本上不同的实施方式的情况下，也可以使用所示的解决方案和根据本发明的原理的多种变型。