CN108307591A - 通过在安装于部件承载件材料之前用附着物覆盖部件制造的部件承载件 - Google Patents

Abstract

一种制造部件承载件(100)的方法，其中，该方法包括利用附着物(104)覆盖部件(102)的至少一部分，并随后将带有所述附着物(104)的所述部件(102)放置在部件承载件材料(108)上和/或部件承载件材料(108)中。

Description

通过在安装于部件承载件材料之前用附着物覆盖部件制造的 部件承载件

技术领域

本发明涉及一种制造部件承载件的方法、半成品以及部件承载件。

背景技术

在装备有一个或多个电子部件的部件承载件的产品功能不断增加并且这样的电子部件日益小型化，以及待安装在部件承载件诸如印刷电路板上的电子部件越来越多的背景下，采用了越来越强大的具有若干电子部件的阵列状部件或封装件，它们具有多个接触件或连接件，在这些接触件之间甚至具有更小的间距。去除由这样的电子部件和部件承载件本身在操作期间生成的热已成为亟待解决的问题。同时，部件承载件应当机械上鲁棒并且电气上可靠，以在即便恶劣的条件下也能够操作。

此外，将部件有效地嵌入部件承载件中是一个问题。

本发明的目的在于将部件有效地嵌入在部件承载件中。

发明内容

为了实现上述限定的目的，提供了根据独立权利要求的一种制造部件承载件的方法、半成品以及部件承载件。

根据本发明的一个示例性实施方案，提供了一种制造部件承载件的方法，其中该方法包括用附着物(adhesive，粘附物)覆盖部件的至少一部分以及随后将带有所述附着物的所述部件放置在部件承载件材料(诸如PCB材料，例如铜、树脂和/或增强颗粒，其中树脂和/或增强颗粒可用预浸料和/或FR4实施)上和/或中。

根据本发明的另一示例性实施方案，提供了一种用于制造部件承载件的半成品，其中该半成品包括部件承载件材料、部件承载件材料上和/中的部件以及在所述部件和所述部件承载件材料之间的可流动的附着物材料，其中在将带有所述附着物的所述部件放置在部件承载件材料上和/或部件承载件材料中时以及在该放置的条件下，所述附着物具有在2Pa·s至8Pa·s的范围内的粘度。

根据本发明的又一示例性实施方案，提供了一种部件承载件，该部件承载件包括部件承载件材料、在所述部件承载件材料上和/或所述部件承载件材料中的部件以及在该部件和部件承载件材料之间的固体(尤其是固化)附着物，其中该附着物被配置成在其凝固之前具有在2Pa·s至8Pa·s的范围内的粘度。

在本申请的上下文中，术语“部件承载件”可以具体地表示能够在其上和/或其中容纳一个或多个电子部件以提供机械支撑和/或电气连接的任何支撑结构。换言之，部件承载件可以被配置成用于部件的机械和/或电子承载件。具体地，部件承载件可以为印刷电路板、有机内插物(organic interposer)和IC(集成电路)基板中的一种。部件承载件也可以是将上述类型的部件承载件中的不同部件承载件组合的混合板。

在本申请的上下文中，术语“半成品”可具体表示尚未制造好但是需要进一步处理以获得可在功能上充当作为独立部件承载件的最终产品的物理结构。换言之，半成品可以是基于该半成品待要制造的部件承载件的预制件。

根据本发明的一个示例性实施方案，通过在使部件与部件承载件材料相互作用之前用附着物(尤其是液体附着物)覆盖(尤其是浸渍)所述部件，相较于通过在部件和周围部件承载件材料之间提供用于建立连接的附着物材料的传统方法极大地简化了部件在(诸如部件承载件的芯的)部件承载件材料中(尤其是部件承载件材料的腔)的嵌入。这克服了精确地将附着物补给(depot)填充在部件待安装的腔(通过分配器等)中或部件待安装的平坦表面上的传统繁琐工艺。尤其是，分配器可能不容易向腔内放置附着物，腔的边缘可能会保持未被附着物覆盖，这会导致空间不准确和降低具有嵌入式部件的部件承载件的可靠性。与后者的常规方法相比较，本发明的示例性实施方案具有显著简化制造过程的优点，因为使得可免除将附着物复杂地施加到腔中或到平坦表面上。此外，当处理工艺按照上述的方式调整时，在重力的影响下并且考虑到附着物材料的适当粘度性质，部件上的该附着物可以在覆盖过程(尤其是浸入或浸渍过程)之后形成为显现的微滴形状。这允许空气离开该附着物并防止附着物中尤其是在腔中非常不期望的空气夹杂物。这样的空气夹杂物通常降低封装的可靠性，并且对定位所述附着物以及随后将附着物上的部件定位在腔中或平坦表面上的精确度产生负面影响。此外，这样的气泡可能是在具有嵌入式部件的不同部件承载件之间的显著容差或偏差的来源。因此，通过抑制空气夹杂物也可以增加再现性。此外，在层叠部件承载件的内部中的这样的气泡可能造成诸如翘曲和分层的效应。放置期间微滴形成也可有助于附着物材料在腔的底部表面上或在平的安装表面上的均匀分布，因为先前所覆盖(尤其是浸渍)的部件的下底部表面在接近腔的底部或平坦部件承载件材料的表面时将在侧面方向上按压微滴，从而在部件的侧向延伸上形成一层具有基本上恒定厚度的附着物。

高度有利的是，在浸渍时并且在相应的当前环境条件(尤其是温度和环境压力下，例如20℃和1巴)下，该附着物可具有在2Pa·s至8Pa·s的范围内的粘度。这样的粘度类似于蜂蜜的典型粘度值。已经证明，在粘度的该给定范围内，可以确保附着物不太高度地流动以免在覆盖(尤其是浸渍)和放置之间从部件分离或脱落。附着物从部件的这样的分离可能会使可靠性、对准准确性以及在部件和围绕的部件承载件材料(尤其是在腔中或在平坦的安装表面上)之间的附着物连接的再现性恶化。该情况的原因在于在限定的位置限定量的附着物是必要的，以实现这些有利的特性。另一方面，选择在所述给定范围内的粘度防止了附着物太粘。具有过高的粘度值的附着物至少在放置和固化附着物的过程期间在变得使附着物中没有任何剩余气泡或去除任何剩余气泡方面的能力可能是有限的。在附着物中的这样的气泡会使带有嵌入式部件和固化附着物的已经制造好的部件承载件具有非常不期望的特性。由于提供根据上述给定范围的具有有限粘度的附着物，在用于填充在部件和部件承载件材料之间的缝隙的附着物中可能存在的气泡及类似物可能会在该附着物的粘度不是太高时从附着物逸出。因此，通过如所述地选择附着物的粘度，可以减少容纳通孔内不期望的气泡的量。因此，可以显著提高制造的部件承载件(在电气、机械、热性能方面)的再现性和可靠性。换言之，未固化附着物的所述给定范围的粘度值防止了附着物太易于在内部积聚过多的空气量，并且还防止了在覆盖(尤其是浸渍)后所述附着物从部件脱落。在所述给定范围内，附着物可以适当地扩散，允许适当的厚度控制。

在下文中，将解释制造部件承载件的方法、半成品以及部件承载件的进一步的示例性实施方案。

如上所述，所述覆盖优选地包括将部件浸渍在附着物中。在一个实施方案中，在浸渍时和在浸渍条件下，附着物可以具有在3.5Pa·s至6.5Pa·s的范围内的粘度。上述优点在该范围内特别明显。

在一个替代实施方案中，所述覆盖可以包括将一层附着物附接到部件上。因此，附着物也可以在放置之前作为附加层预先附接到部件。例如，与待附接的部件的主表面具有相同或基本上相同尺寸的胶带或片可以在两个相对侧上覆盖有附着物材料。可替代地，整个层可以由附着物材料构成。这样的附着物层可以(例如通过实施辊对辊过程)非常简单地施加到待被附接至部件承载件材料上和/或中的部件的表面上。

在一个实施方案中，附着物材料中的气泡通过部件承载件材料、腔内附着物以及部件的布置的真空处理和提升温度处理中的至少一种来去除。尤其是真空处理和形成提升的温度的结合有利于引起气泡的有效去除。通过用含有腔的部件承载件材料、包含气泡的附着物以及部件在半成品的周围(例如，加热的真空炉)生成负压和增加的温度，气泡的移动性可被增加，并且至少部分气泡可以被触发以离开附着物(尤其是被抽吸出来)。

在一个实施方案中，带有附着物的所述部件可以放置于在部件承载件材料中形成的腔中。如上所述，将具有已施加的附着物的部件安装到腔中可以使得可免除将预定量的附着物施加到腔中的繁琐过程。

在一个实施方案中，所述腔是通过部件承载件材料中的盲孔限定的。因此，所描述的浸渍架构可以在其中盲孔已预先形成在部件承载件材料中的场景下，即在电绝缘层结构和/或导电层结构的层叠堆叠体中特别有利地实现。这可以例如通过将至少一个电绝缘层结构和/或至少一种导电层结构层叠在一起以形成板式堆叠体并随后在其中形成腔来完成。这样的腔的形成例如可以通过在堆叠体内还层叠一个释放层并随后例如通过激光切割切除堆叠体的释放层上方的一部分来完成。由于释放结构的材料相对于在上方和在下方的部件承载件材料的无附着特性，这样的切除部分然后可以简单地从部件承载件材料的剩余部分去除。在这样的架构中，有利的是，待嵌入的部件附着到盲孔的底部表面。这可以通过浸渍过程容易地完成，该浸渍过程在重力的影响下将在部件的底部表面上积聚附着物材料。

在另一实施方案中，所述腔是通过部件承载件材料中的通孔限定的，该通孔在其底部通过临时承载件临时封闭。在此的一种替代方法中，所述腔可以由在部件承载件材料中的通孔(例如可以通过激光切割形成)来限定，随后通过将临时承载件附接到芯的底侧在形成腔时封闭该通孔。同样，利用这样的临时承载件技术，可显著有利的是在部件安装到腔中之前通过浸渍将附着物直接施加到部件的底部侧。同样在该配置中，当依靠所描述的浸入构思时可以降低空气夹杂物的风险。

在一个实施方案中，临时承载件包括面向部件承载件材料和腔的粘性表面。向临时承载件提供粘性表面简化了部件承载件材料上的临时承载件的连接，特别是具有由临时承载件封闭的通孔的芯。

在一个实施方案中，临时承载件包括刚性板。有利的是临时承载件具有刚性板，所述刚性板在构建另外的层的层叠过程中为依然包括临时承载件的半成品提供另外的稳定性。然而，作为刚性板(优选具有粘性的上表面)的替代，还可能的是临时承载件是柔性的粘性箔。

作为部件放置在腔中的先前描述的实施方案的替代，带有附着物的所述部件还可以放置在平坦部件承载件材料上(比照参照图7至图10所描述的过程)。例如，这样的部件承载件材料可以为铜箔。因此，部件承载件材料还可以包括单层结构或仅由单层结构(尤其是单导电层结构)组成。随后，一个或多个导电层结构和/或电绝缘层结构可以被放置在平坦部件承载件材料上的部件的顶部上，并且可以通过层叠互连。一个或多个这样的层结构可以被预切割，用于在一个或多个切割空间中放置部件。针对足够薄的部件，还可以通过使用导电材料和/或绝缘材料的一个或多个完整的、未切割的层来进行互连，尤其是层叠。

在一个实施方案中，部件承载件材料通过将至少一个电绝缘层结构和/或至少一个导电层结构的堆叠体互连——尤其是层叠——来制造。在这样的层叠过程中，可以在部件承载件材料的腔中的部件上方和/或下方构建另外的层。该构思允许根据具体应用构建任何期望的导电和/或电绝缘层的布置。层叠可能涉及施加压力和/或热，以提供这样的互连。

在一个实施方案中，该方法还包括通过在部件承载件材料中(尤其是通过切割或钻孔，例如激光钻孔或机械钻孔)形成通孔并在放置之前封闭通孔的底部来形成腔。通孔可以通过沿延伸通过部件承载件材料的整个厚度的周向切割边缘切割部件承载件材料并从部件承载件材料的剩余部分去除由此分离的部件承载件材料块来形成。可替代地，形成腔可以通过下述方式来完成：在部件承载件材料内提供释放层(由特意地且容易地从部件承载件材料诸如FR4或铜分层的材料——例如蜡材料——制成)并且尤其通过切割或钻孔(例如是激光钻孔或机械钻孔)去除部件承载件材料的在释放层上方的材料来在部件承载件材料中形成盲孔。在这样的实施方案中，待去除的部件承载件材料的材料块是通过释放层的位置结合通过仅一部分部件承载件材料仅向上延伸到释放层的周向切割线来限定的。

在一个实施方案中，该方法还包括在使附着物接触界定至少部分所述腔的所述部件和所述部件承载件材料至少之一之前，表面活化所述部件和所述部件承载件材料至少之一的至少部分表面，所述表面活化尤其是通过等离子体处理进行。通过这样的表面活化，尤其是通过等离子处理，可以提高待连接的表面的附着特性，使得可以进一步抑制所制造的具有嵌入式部件的部件承载件的分层趋势。这样的表面活化可以在部件表面上进行，以提高到附着物的附着。另外地或可替代地，这样的表面活化可以对部件承载件材料表面进行，尤其是关于界定腔的表面部分。这强有力地抑制了任何分层或翘曲趋势。

在一个实施方案中，附着物为电绝缘附着物，尤其是电绝缘环氧树脂附着物。在这样的实施方案中，附着物可以确保部件承载件内各种导电结构之间的电隔离。在具有电绝缘附着物的情况下，可以建立部件的电介质周围环境。为了接触部件(例如具有暴露的焊盘的半导体芯片)，可以在上述的层叠过程之后通过激光钻孔过程或类似过程使部件的一个或多个焊盘或接触件暴露。然后可以利用导电材料例如铜(例如通过化学电镀或电气电镀)来填充相应的激光过孔。

在另外的实施方案中，附着物是导电附着物，尤其是包括电介质基质和其中的导电颗粒(其还可以被表示为填料颗粒)。例如，实现胶合功能的电介质环氧树脂基质可以与提供附着物的导电功能的导电颗粒混合。

还可能的是，附着物层包括各向异性导电膜(ACF)。ACF是用于建立电气连接和机械连接的膜形状的附着物互连系统。ACF可以替代地以称为各向异性导电膏(ACP)的糊状形式来使用。

在一个实施方案中，附着物包括提供至少一个附加(即除了附着之外)功能的填料颗粒。因此，填料颗粒可以是能够自由地选择以调节附着物的精确的物理、化学、光学、电等功能的颗粒。

在一个实施方案中，填料颗粒被配置成用于吸收电磁辐射。例如，导电颗粒或者甚至永久磁性颗粒可以有效地屏蔽在部件内部和外部之间的电磁场。这可以防止不期望的电磁辐射从部件传输到其周围和/或从周围传输到部件。

另外或可替代地，填料颗粒被配置成去除部件承载件在操作期间产生的热。例如，填料颗粒可以是具有高热导率(例如具有至少10W/(mK)，尤其是至少50W/(mK)，更尤其是至少100W/(mK))的颗粒。例如，填料颗粒可以是石墨烯颗粒、DLC颗粒(类金刚石碳)、涂覆有高导热材料等的玻璃球等。得益于这样的高导热填料颗粒，可以有效地从部件承载件的内部去除具有嵌入式部件的部件承载件在操作期间产生的热，这降低了热负载并防止了由于这样的热负载导致的分层、翘曲或破坏。

另外或可替代地，填料颗粒被配置成用于使附着物光学上透明或不透明。因此，通过适当地选择填料颗粒，也可以调节附着物的光学特性。这使得部件承载件还适于例如在光电设备、嵌入式发光二极管等的领域中提供光学或光电功能。也可以按这样的方式制造光学传感器，其中光敏元件可以形成嵌入式部件的一部分。

另外或可替代地，填料颗粒被配置成使得附着物是压力敏感的，尤其是具有下述硬度或固化度：所施加的压力越高，所述硬度或固化度越大。通过附着物的这样的可调节硬度，附着物的固化可以通过施加预定按压力来完成。这提高了制造的部件承载件的可靠性和再现性。

另外或可替代地，填料颗粒被配置成使得附着物是疏气的。通过附着物的疏气特性，可以抑制或甚至消除在附着物的内部不期望地形成的气泡。这降低了在附着物内部非常不期望的空气夹杂物的风险，这些非常不期望的空气夹杂物可能使相对应地制造的部件承载件的可靠性恶化。

在一个实施方案中，附着物在与部件一起放置在腔中时处于未固化(通常液体)状态，并且在放置之后被固化(从而凝固)。该固化，其可以对应于附着物从液相到固相的转变，可以通过施加热和/或压力和/或通过触发化学反应来完成。这样，附着物可以在已经将浸渍在附着物中的部件放置在腔中之后固化。因此，附着物在已附接到部件将要到腔时可以为未固化状态(尤其是非强有力的附着且液体的状态)。在将具有浸渍的附着物的部件放置在腔中之后，附着物然后可以凝固并从而固化。

在一个实施方案中，执行附着物层的浸渍或附接，使得附着物覆盖部件的仅底部表面，可选地还覆盖所述部件的侧壁的至少部分。尤其是，附着物的上主表面可以保持没有附着物。这保持环境专用区(ecological footprint)小并且使得制造的部件承载件的可靠性高。此外，这还简化了在浸渍和放置期间部件的处理，因为部件的保持没有附着物的上主表面然后可以通过真空抽吸设备保持(该真空抽吸设备将受到部件的顶部表面上的液体附着物的干扰)。

在一个实施方案中，附着物被配置并且所述覆盖和所述放置的过程被配置使得部件上的附着物在覆盖之后被传递到部件承载件材料时形成滴状形状，其中在部件到达部件承载件材料之前滴状形状的附着物不从部件释放。更具体地，附着物可以被配置并且所述浸渍和所述放置的过程可以被配置使得部件上的附着物在从浸渍传递到腔时形成滴状形状，其中滴状形状的附着物在部件到达腔之前不会从部件释放。滴状形状还可以为另外的凸形形状。尤其是，在固化之前的附着物的粘度值和将部件从浸渍位置(在该位置处该部件可以浸渍在附着物的容器中)传递到腔的时间和粘度可以被控制使得，还考虑重力效应，附着物滴在部件的底部形成或出现。这有效地抑制了在腔的内部形成空气，并且允许附着物材料在腔的底部上适当地分布。这被视为是在部件被放置在腔中时施加到附着物的部件的重力和按压力之间相互作用的结果。

至少一个部件可以选自由下述组成的组：不导电嵌体；导电嵌体(诸如金属嵌体，优选地包括铜或铝)；热传递单元(例如热管)；导光元件(例如光波导或光导体连接件)；电子部件；或它们的组合。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、存储设备(例如DRAM或另一数据存储器)、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、电压转换器(例如DC/DC转换器或AC/DC转换器)、加密部件、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、相机、天线、逻辑芯片和能量收集单元。然而，其他部件也可以嵌入在部件承载件中。例如，可以使用磁性元件作为部件。这样的磁性元件可以是永磁性元件(诸如铁磁元件、反铁磁性元件或亚铁磁元件，例如铁氧体磁芯)，或者可以是顺磁性元件。然而，所述部件还可以是另外的部件承载件，例如处于板中板配置。所述部件可以被表面安装在部件承载件上和/或可以嵌入在部件承载件的内部。此外，其他部件，尤其是产生和发射电磁辐射的那些部件和/或对于从环境传播的电磁辐射敏感的那些部件，也可以用作部件。

在一个实施方案中，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堆叠体。例如，部件承载件可以是所述的电绝缘层结构和导电层结构的层叠体，尤其是通过施加机械压力形成，如果需要的话所述形成过程受热能支持。所述堆叠体可以提供能够为另外的部件提供大安装表面但仍然非常薄且紧凑的板形部件承载件。术语“层结构”可以具体地表示在公共平面内的连续层、图案化层或多个非连续岛。

在一个实施方案中，所述部件承载件被成形为板。这有助于紧凑设计，不过其中所述部件承载件提供用于在其上安装部件的大基底。此外，由于裸晶片的厚度小，可以方便地将尤其是作为嵌入式电子部件的示例的裸晶片嵌入到薄板诸如印刷电路板中。

在一个实施方案中，所述部件承载件被配置成由印刷电路板和基板(尤其是IC基板)所组成的组之一。

在本申请的上下文中，术语“印刷电路板”(PCB)可以具体地表示通过将若干导电层结构与若干电绝缘层结构层叠形成的部件承载件(其可以是板状的(即平面的)、三维曲面的(例如当使用3D打印制造时)或者其可以具有任何其他形状)，上述形成过程例如通过施加压力形成，如果需要的话伴随有热能的供应。作为用于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括树脂和/或玻璃纤维、所谓的预浸料或FR4材料。通过形成穿过层叠体的通孔(例如通过激光钻孔或机械钻孔)，并且通过用导电材料(尤其是铜)填充这些通孔，由此作为通孔连接形成过孔，各个导电层结构可以以期望的方式彼此连接。除了可以嵌入在印刷电路板中的一个或多个部件之外，印刷电路板通常被配置用于在板形印刷电路板的一个表面或两个相对表面上容纳一个或多个部件。所述部件可以通过焊接被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(例如玻璃纤维)的树脂构成。

在本申请的上下文中，术语“基板”可以具体地表示与要安装在其上的部件(特别是电子部件)具有基本上相同的尺寸的小部件承载件。更具体地，基板可以被理解为用于电气连接件或电气网络的承载件以及与印刷电路板(PCB)相当的部件承载件，然而具有相当高密度的侧向和/或竖向布置的连接件。侧向连接件例如为传导路径，而竖向连接件可以为例如钻孔。这些侧向和/或竖向连接件布置在基板内，并且可以用于提供尤其是IC芯片的所容置的部件或未容置的部件(诸如裸晶片)与印刷电路板或中间印刷电路板的电气连接和/或机械连接。因而，术语“基板”也包括“IC基板”。基板的电介质部分可以由具有增强球(诸如玻璃球)的树脂构成。

在一个实施方案中，至少一个电绝缘层结构包括由以下组成的组中的至少一个：树脂(诸如增强或非增强树脂，例如环氧树脂或双马来酰亚胺-三嗪树脂，更具体地为FR-4或FR-5)；氰酸酯；聚亚苯基衍生物；玻璃(尤其是玻璃纤维、多层玻璃、玻璃状材料)；预浸材料；聚酰亚胺；聚酰胺；液晶聚合物(LCP)；环氧树脂基的积层膜；聚四氟乙烯(特氟隆)；陶瓷；以及金属氧化物。也可以使用增强材料，诸如网、纤维或球体，例如由玻璃(多层玻璃)制成的。虽然预浸料或FR4通常是优选的，但是也可以使用其他材料。对于高频应用，高频材料诸如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯树脂可以在部件承载件中作为电绝缘层结构实现。

在一个实施方案中，至少一个导电层结构包括由铜、铝、镍、银、金、钯和钨组成的组中的至少一种。尽管铜通常是优选的，但是其他材料或它们的涂覆形式也是可能的，尤其是涂覆有超导材料诸如石墨烯的上述材料。

在一个实施方案中，部件承载件是层叠型部件承载件。在这样的实施方案中，部件承载件是通过施加压力(如果需要的话伴随有热)而堆叠并连接在一起的多层结构的复合物。

本发明的以上限定的方面和其他方面根据下文将要描述的实施方案的实例将是明了的，并且被参照实施方案的这些实例进行说明。

附图说明

图1至图3示出了在根据本发明的一个示例性实施方案执行制造部件承载件的方法并且将部件嵌入到该部件承载件期间所获得的结构的截面图。

图4和图5示出了在根据本发明的另一示例性实施方案将部件浸渍在附着物中并随后将浸渍的部件连接至部件承载件材料期间所获得的结构的截面图。

图6示出了在执行根据本发明的另一示例性实施方案的制造部件承载件的方法并且将部件嵌入到该部件承载件期间所获得的结构的截面图。

图7至图10示出了在执行根据本发明的另一示例性实施方案的制造部件承载件的方法并且将部件嵌入到该部件承载件期间所获得的结构的截面图。

图11示出了在用附接的附着物层将部件安装在部件承载件材料上和/或部件承载件材料中之前将附着物层附接在待嵌入的部件上的过程。

附图中的图示是示意性的。在不同的附图中，相似或同样的元件被提供有相同的附图标记。

具体实施方式

在参照附图之前，将进一步详细地描述示例性实施方案，将概述一些基于其已经形成本发明的示例性实施方案的基本考虑。

根据本发明的一个示例性实施方案，提供了一种嵌入架构，其涉及待嵌入部件的浸入放置。本发明的一个示例性实施方案可以提供相对于其中在将部件放置在腔中之前附着物被塞入腔中的现有嵌入构思的改进。与这些传统方法形成对照，本发明的一个示例性实施方案在将部件放置到基板的腔之前将部件浸入胶、焊料、焊剂(flux)或者任何其他使能或促进与部件附着的附着材料。这提供了许多相较于传统方法的益处，包括更加简化的处理、不那么复杂的附着物施加以及附着物内气泡的有效抑制。

因此，一个示例性实施方案通过将部件浸入实现低粘度材料的附着物(诸如液体附着物、焊剂等)，而代替将附着物置于基板上的复杂(即难以控制)的常规工艺。然后该部件可以被放置在铜箔上、FR4芯上、在腔中等。在浸入过程之后，重力可使液体附着物具有滴状。这可有效地避免在部件放置过程中的空气夹杂物并且可以保证可靠的无气泡的嵌入式部件承载件。除此之外，附着物可充当在装配过程中有一定的缓冲作用的缓冲液，并且将有助于避免机械部件破坏。因此，本发明的一个示例性实施方案实现用于将部件安装到基板、支撑件或具有附着功能的其他部件承载件材料的浸入系统。这在此过程中提供了多个益处，并且在最终制成的部件承载件中也是可见的，因为附着物仅覆盖与部件直接相邻的区域。不涉及附着物垫块(pillow)或打印区域。这样的构思的优点在于处理更容易，付出的努力得以降低，并且工艺的灵活性得以增加。

图1至图3示出了在执行根据本发明的一个示例性实施方案的制造部件承载件100的方法和将部件102嵌入到部件承载件期间所获得的结构的截面图。在所示实施方案中，部件承载件100是印刷电路板(PCB)。在所示出的实施方案中，部件102是在其下主表面具有焊盘131的半导体芯片，所述下主表面即在这里被定向为面向下方。

参照图1，部件102已浸渍或浸入在容器177(参见细部179)中，该容器填充有液体或粘性附着物104，使得部件102覆盖有液体或粘性附着物104。因此，图1示出了被浸渍在包括附着物储存部的容器177中之后的部件102。因此，部件102的底部主表面和其侧表面的一部分由未固化的液体附着物104覆盖，而部件102的上主表面没有附着物104。在浸渍时，液体或粘性附着物104优选地具有在大约2Pa·s至大约8Pa·s的范围内的粘度。在该范围内的粘度确保在部件102被塞入在部件承载件材料108中形成的腔106中之前，液体104保持适当地附接至部件102的底部表面，而没有失去与其的接触。另一方面，在该范围内的粘度确保附着物104容易允许在其中的任何不期望的气泡离开附着物104。这对制造的部件承载件100的可靠性具有积极影响。

为了在浸渍和放置期间处理电子部件102，电子部件可以通过夹持器(未示出)被夹持，或者可以通过真空抽吸设备(比照图4中的参考数字156)保持住。

如从图1中可知，腔106由部件承载件材料108中的盲孔限定。然而，可替代地，还可能的是，腔106由部件承载件材料108中的通孔限定，该通孔被临时承载件(例如在刚性板上的胶带或在柔性箔上的胶带，还是比照图6)临时封闭。在本文中，术语“临时封闭”可具体表示临时承载件被临时附接到正在制造的部件承载件100的元件的下表面，并且在部件102与部件承载件材料层叠之后从正在制造的部件承载件100去除。因此，临时承载件不形成已经制造好的部件承载件100的部分。

图1中所示的部件承载件材料108已通过将多个电绝缘层结构116和多个导电层结构118层叠在一起来制造。在所示实施方案中，电绝缘层结构116由其中具有增强颗粒的树脂形成，更具体地由具有增强玻璃纤维的环氧树脂形成。因此，电绝缘层结构116的材料可以是预浸料或FR4。在所示实施方案中，电绝缘层结构116中的一个是连续的层，而电绝缘层结构116中的另一个是在其中具有形成的腔106的切割或凹部层。在所示实施方案中，导电层结构118由铜制成。更确切地说，导电层结构118由连续的铜箔、两个图案化的铜箔以及竖向互连结构(在这里实现为铜填充的过孔)组成。

为了提高正在制造的部件承载件100的各个元件的附着特性，并且为了降低已经形成的部件承载件100的分层风险，有利的是在浸渍之前激活(例如通过等离子处理)部件102的表面，以及在使附着物104接触界定所述腔106的部件承载件材料108之前激活所述部件承载件材料108的表面。这增加了已经制造好的部件承载件100的可靠性。

有利地，并且如从图1中的进一步细部133可知，附着物104可以是包括由环氧树脂制成的电介质基质135以及其中的导电填料颗粒122的导电附着物104。还可能的是，导电附着物104是ACF(各向异性导电膜)或ACP(各向异性导电膏)。因此，将在其底部主表面具有导电附着物104的电子部件102嵌入可以同时建立在焊盘131和部件承载件100的导电结构(图1中不可见)之间的预定电连接。

可选地，附着物104的填料颗粒122可以向附着物104提供除了附着功能和电连接功能之外的一个或多个附加的功能。例如，填料颗粒122可以被配置成用于吸收电磁辐射(尤其是用于提供具有改进的电磁干扰(EMI)特性的部件承载件100)。附加地或替代地，填料颗粒122可以被配置成去除在部件承载件100(例如，部件承载件100可以由高导热材料制成或者可涂覆有高导热材料诸如石墨烯或DLC(类金刚石碳))操作期间产生的热。附加地或替代地，填料颗粒122可以被配置成用于使附着物104透明(例如当部件102被配置成光传感器时，在光传输到部件承载件100的内部是期望的时)或不透明(例如，在应当防止光传播进入部件承载件100的内部时)。附加地或替代地，填料颗粒122可以被配置成使得附着物104是压力敏感的并且具有下述硬度或固化度:所施加的压力越高，硬度或固化度越大。还可能的是，填料颗粒122被配置成使得附着物104是疏气的，使得没有气泡积聚在附着物104中，气泡的积聚可能使正在制造的部件承载件100的可靠性恶化。

腔106可以按照如下方式形成在部件承载件材料108中：各个导电层结构118和电绝缘层结构116可以通过层叠互连。在腔106的底部的位置处，可以嵌入具有不附着至部件承载件材料108的相邻材料的特性的释放层(未示出)。随后，激光可以切割通过释放层上方的材料的周向通孔，使得部件承载件材料108的一部分可以得益于释放层而与部件承载件材料108的剩余部分隔离并且简单地去除。通过采取这种措施，已形成腔106。

参照图2，在其底部处或在其侧壁部分上带有附着物104的部件102可以放置在部件承载件材料108中形成的腔106中。由此，获得了用于制造部件承载件100的根据本发明的一个示例性实施方案的半成品124。

从图2可知，在其下主表面上带有附着物104的部件承载件102随后可以放置在腔106中。因此，附着物104将提供在部件承载件材料108和部件102之间的均匀连接。附着物104在放置过程期间还充当缓冲垫，保护敏感部件102不受机械破坏。在放置过程期间，附着物104优选依然处于其液体或粘性未固化状态。在重力下，如下文根据图4和图5更加详细描述的，可以在其下主表面暂时形成滴状形状的附着物104，这导致有效地挤出在放置过程期间可能依然在附着物104内的气泡。应当说，将部件102附接到腔106中的所述过程具有的显著优点在于可省去在放置所述部件102之前将附着物104施加到腔106中。这样的传统过程是繁琐的，尤其是当小型化趋势继续时，因为丝网印刷设备或分配设备在将附着材料以空间正确的方式塞入越来越小的腔106中面临日益严峻的问题。

从图3可知，另外的电绝缘层结构116和导电层结构118可以连接至图2所示的结构的两个相对主表面中的任一个。例如，放置在填充有附着物104的腔106的顶部上的电绝缘层结构116和部件102可以通过层叠与剩余的元件连接，使得腔106的任何剩余间隙可以利用该电绝缘层结构116的重新融化的可固化材料来填充。

通过采取所描述的措施，获得了具有嵌入式电子部件100的高度对称(在根据图3的竖向轴上)的部件承载件100。作为上述过程的替代，也可以选择所述附着物104的量，使得整个腔106被部件102和附着物104填充。然后可免除通过层叠使电绝缘层结构116的材料在层叠期间流入腔106的剩余间隙中。

与图1和图2形成对照，图3示出了其中部件102在其两个相对主表面上具有焊盘131的构造。更一般地，根据本发明的一个示例性实施方案的制造架构与面向下方的构造(如图1和图2所示)、面向上方的构造(图中未示出)或电子部件102的两个相对主表面上具有焊盘131的构造均兼容。

图4和图5示出了在根据本发明的另一示例性实施方案将部件102浸渍到附着物104中并随后将浸渍的部件102连接至部件承载件材料108期间所获得的结构的截面图。

图4示出了如何通过处理设备156处理在其下主表面处带有附着物104的部件102。例如，处理设备156可以是通过真空力保持住部件102的真空抽吸设备。在图4中还示出在重力的影响下并且当选择未固化状态的附着物104的适当的粘度值时，附着物104呈现滴状形状。在上述给定范围内适当地选择所述附着物104的粘度确保了附着物104在被塞入腔106中时形成一种微滴，这确保了当将部件102放置在腔106中时滴状附着物104被按压到侧向方向时的可靠且均匀的定位。该滴状形状的结果在于附着物104的中心部分的厚度大于其侧向部分。当具有这样的微滴形状的附着物104的部件102到达下面的表面158(尤其是图1和图2中所示出的腔106的底部表面)，附着物104将向外按压，如箭头160所示。因此，附着物104将在下面的表面158的表面上均匀地分布，并且附着物104内的任何剩余气泡将从附着物104中被按压出，从而剩下无空气的附着物104。这样形状的附着物104还将机械地抑制在放置过程期间任何作用于部件102的机械负载。这保护了部件102在安装过程期间免受破坏。

图5示出了所述过程的结果为在其下方具有一层均匀厚度的附着物104的部件102形式。在图4和图5所示出的实施方案中，仅部件102的侧壁的小部分依然被附着物104覆盖。在腔106的侧壁、部件102的侧壁和下表面158之间可以形成小的弯月。

图6示出了在进行根据本发明的另一示例性实施方案的制造部件承载件100的方法和将部件102嵌入部件承载件期间所获得的结构的截面图。

在图6的实施方案中，用于容纳部件102的腔106由部件承载件材料108中的通孔限定，该通孔在其底部通过临时承载件110封闭。在所示的实施方案中，临时承载件110包括面向部件承载件材料108和腔106的粘性表面112(诸如胶带)。此外，临时承载件110包括刚性板114(例如由FR4材料形成的刚性板)，在该刚性板上形成粘性表面112。粘性表面112确保临时承载件110在将部件102安装到腔106的过程中适当地附接至部件承载件材料108的下主表面。

因此，图6在与图1相似的视图中示出另一实施方案。图6的实施方案与图1的实施方案的不同之处在于根据图6，腔106由一方面形成部件承载件材料108并且另一方面形成临时承载件110的芯中的通孔限定。在另外的电绝缘层结构116和导电层结构118已经层叠到图6所示的结构的上主表面(图6中未示出，比较图3)之后，所获得的结构足够鲁棒且坚硬，使得可以去除临时承载件110。随后，尽管图6中未示出，但是至少一个另外的电绝缘层结构116和至少一个另外的导电层结构118可以被层叠到部件承载件材料108的下主表面、附着物104以及部件102，从而获得竖向对称的结构(比较图3)。在该层叠之前，从该结构去除临时承载件110。临时承载件110因此将不构成已经制造好的部件承载件100的一部分。

图7至图10示出了进行根据本发明的另一示例性实施方案的制造部件承载件100的方法和将部件102嵌入到该部件承载件期间所获得的结构的截面图。

参照图7，示出了已经按照与上文参照图1所描述的类似的方式浸渍到附着物材料的部件102，因此该部件102在其下主表面上携带了液体附着物104。如箭头197所指示，在其上带有附着物104的部件102当前处于被放置到平坦(即，无腔)部件承载件材料108的过程中。根据图7，充当用于在其上带有附着物104的部件102的安装基底的部件承载件材料108被实施为单个导电层结构118(例如铜箔)。作为替代，单个导电层结构118还可以由一个或多个其他平坦层例如芯来代替。

参照图8，部件102通过附着物104临时附接到单个导电层结构118。预切割的电绝缘层结构116(例如实施为完全固化的电介质层结构，例如由FR4制成)然后被放置在导电层结构118上，并且设置有容纳所述部件102的凹部或腔106。另一连续电绝缘层结构116(例如实施为至少部分未固化的电介质层结构，例如由预浸料制成)被放置在部件102和预切割电绝缘层116的顶部上。在连续电绝缘层结构116的顶部上，放置了另外的导电层结构118，例如，另外的铜箔。

参照图9，图8所示出的构成部分通过层叠(即施加机械压力)被互连，如果期望则伴随有热。因此，连续电绝缘层结构116的至少部分未固化材料变得可流动、交联然后重新凝固。在该过程期间，利用树脂材料填充图8中所示出的结构的间隙。

随后，存取孔153可以形成在图9的底部表面上，以暴露焊盘131用于接触目的。这可以通过激光钻孔或通过机械钻孔来完成。

参照图10，所示的部件承载件100是通过利用例如通过电镀工艺来施加的导电材料155诸如铜来填充存取孔153而获得的。

图11示出了在将具有所附接的附着物层199的部件102安装到部件承载件材料108(图11中未示出)上和/或部件承载件材料108中之前，将附着物层199附接(参见箭头189)到待被嵌入的部件102上的过程。因此，作为先前描述的浸渍过程的替代，还可能的是，利用附着物104覆盖所述部件102的过程通过将附着物104的带或片或层199附接在部件102上来进行。同样，该过程使得可免除将附着物补给到部件承载件材料108的腔中或平坦表面上的复杂的供应。

尽管已经描述了许多实施方案，但是另外的实施方案也是可能的。例如，部件可被放置在支撑板(有或没有释放层)上、在铜箔上、在腔中、在条等。附着物可以配备有一个或多个另外的功能(尤其是通过添加一个或多个类型的填料颗粒)，诸如屏蔽(例如，实现碳)、散热、高粘度(或更一般的粘度增加剂)等。作为附着物的实施方案，ACP(各向异性导电膏)或压敏附着物可被实现。

应当注意，术语“包括”并不排除其他元件或步骤，并且“一个”或“一”并不排除多个。与不同实施方案相关联地描述的元件也可以进行组合。

还应当注意，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。

本发明的实施不限于附图中所示和上述的优选实施方案。而是，使用所示出的方案和根据本发明的原理的多种变型都是可能的，即使在根本不同的实施方案的情况下也如此。

Claims (33)

1.一种制造部件承载件(100)的方法，其中，所述方法包括：

用附着物(104)覆盖部件(102)的至少一部分；

随后将带有所述附着物(104)的所述部件(102)放置在部件承载件材料(108)上和/或部件承载件材料(108)中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述覆盖包括将所述部件(102)浸渍在所述附着物(104)中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，在浸渍时和在浸渍条件下，所述附着物(104)具有在2Pa·s至8Pa·s的范围内的粘度，尤其是在3.5Pa·s至6.5Pa·s的范围内的粘度。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述覆盖包括将一层(199)附着物(104)附接到所述部件(102)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，带有所述附着物(104)的所述部件(102)被放置于在所述部件承载件材料(108)中形成的腔(106)中。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述腔(106)是通过所述部件承载件材料(108)中的盲孔限定的。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述腔(106)是通过所述部件承载件材料(108)中的通孔限定的，其中，所述通孔在其底部通过临时承载件(110)封闭。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述临时承载件(110)包括粘性表面(112)，尤其是胶带，所述粘性表面面向所述部件承载件材料(108)并且界定所述腔(106)。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述临时承载件(110)包括刚性板(114)。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，带有所述附着物(104)的所述部件(102)被放置于平坦部件承载件材料(108)上。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述部件承载件材料(108)是通过互连——尤其是通过层叠——至少一个电绝缘层结构(116)和/或至少一个导电层结构(118)的堆叠体制造的。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述部件承载件材料(108)包括单层结构，尤其是单导电层结构(118)。

13.根据权利要求5至9中任一项或权利要求11或12所述的方法，其中，所述方法还包括通过以下组成的组中之一形成所述腔(106)：

-在所述部件承载件材料(108)中形成——尤其是通过切割或钻孔——通孔，并在所述放置之前封闭所述通孔的底部；

-通过在所述部件承载件材料(108)内设置释放层并且去除——尤其是通过切割或钻孔——所述部件承载件材料(108)的在所述释放层上方的材料，在所述部件承载件材料(108)中形成盲孔。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：在使所述附着物(104)接触所述部件(102)和所述部件承载件材料(108)中至少之一之前，表面活化所述部件(102)和所述部件承载件材料(108)中至少之一的至少部分表面，所述表面活化尤其通过等离子体处理进行。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，所述附着物(104)是电绝缘附着物(104)，尤其是电绝缘环氧树脂附着物(104)。

16.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，所述附着物(104)是导电附着物(104)，尤其包括电介质基质和其中的导电填料颗粒(122)。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中，所述附着物(104)包括填料颗粒(122)，所述填料颗粒提供除了附着功能之外的所述附着物(104)的至少一个另外的功能。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述填料颗粒(122)被配置成用于吸收电磁辐射。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，所述填料颗粒(122)被配置成去除所述部件承载件(100)操作期间产生的热。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，其中，所述填料颗粒(122)被配置成用于使所述附着物(104)透明或不透明。

21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其中，所述填料颗粒(122)被配置成使得所述附着物(104)是压力敏感的，尤其是具有以下硬度或固化度：所施加的压力越高，所述硬度或固化度越大。

22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，其中，所述填料颗粒(122)被配置成使得所述附着物(104)是疏气的。

23.根据权利要求1至22中任一项所述的方法，其中，执行所述覆盖使得在所述放置之前，所述附着物(104)覆盖所述部件(102)的仅底部表面，尤其是覆盖所述部件(102)的仅底部表面和部分侧壁。

24.根据权利要求1至23中任一项所述的方法，其中，所述附着物(104)被配置并且所述覆盖和所述放置的过程被配置成使得所述部件(102)上的所述附着物(104)在所述覆盖之后被转移至所述部件承载件材料(108)时形成滴状形状，而在所述部件(102)到达所述部件承载件材料(108)之前具有滴状形状的所述附着物(104)不从所述部件(102)释放。

25.根据权利要求1至24中任一项所述的方法，其中，所述附着物(104)选自由胶、焊料以及焊剂所组成的组。

26.一种用于制造部件承载件(100)的半成品(124)，其中，所述半成品(124)包括:

部件承载件材料(108)；

在所述部件承载件材料(108)上和/或所述部件承载件材料(108)中的部件(102)；

在所述部件(102)和所述部件承载件材料(108)之间可流动的附着物(104)；

其中，在将带有所述附着物(104)的所述部件(102)放置在所述部件承载件材料(108)上和/或所述部件承载件材料(108)中时以及在进行该放置的条件下，所述附着物(104)具有在2Pa·s至8Pa·s的范围内的粘度。

27.根据权利要求26所述的半成品(124)，其中：

所述部件承载件材料(108)具有腔(106)；

所述部件(102)被布置在所述腔(106)中。

28.根据权利要求26或27所述的半成品(124)，其中，所述部件(102)选自由下述组成的组：电子部件、不导电嵌体和/或导电嵌体、热传递单元、导光元件、能量收集单元、有源电子部件、无源电子部件、电子芯片、存储设备、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、电压转换器、加密部件、发射器和/或接收器、机电换能器、致动器、微机电系统、微处理器、电容器、电阻器、电感、累积器、开关、相机、天线、磁性元件、另外的部件承载件和逻辑芯片。

29.根据权利要求26至28中任一项所述的半成品(124)，其中，所述部件承载件材料(108)包括至少一个导电层结构(118)，所述至少一个导电层结构包括由下述材料组成的组中的至少一种：铜、铝、镍、银、金、钯和钨，所述材料中的任一种可选地涂覆有超导材料诸如石墨烯。

30.根据权利要求26至29中任一项所述的半成品(124)，其中，所述部件承载件材料(108)包括至少一个电绝缘层结构(116)，所述至少一个电绝缘层结构包括由以下组成的组中的至少一种：树脂，尤其是增强或非增强树脂，例如环氧树脂或双马来酰亚胺-三嗪树脂；FR-4；FR-5；氰酸酯；聚亚苯基衍生物；玻璃；预浸材料；聚酰亚胺；聚酰胺；液晶聚合物；环氧树脂基的积层膜；聚四氟乙烯；陶瓷；以及金属氧化物。

31.根据权利要求26至30中任一项所述的半成品(124)，其中，待基于所述半成品(124)制造的所述部件承载件(100)被构造为由印刷电路板和基板组成的组中之一。

32.一种部件承载件(100)，其中，所述部件承载件(100)包括：

部件承载件材料(108)；

在所述部件承载件材料(108)上和/或所述部件承载件材料(108)中的部件(102)；

在所述部件(102)和所述部件承载件材料(108)之间的固体附着物(104)；

其中，所述附着物(104)被配置成在其凝固前具有在2Pa·s至8Pa·s的范围内的粘度。

33.根据权利要求32所述的部件承载件(100)，其中：

所述部件承载件材料(108)具有腔(106)；

所述部件(102)被布置在所述腔(106)中。