CN111508925A - 薄介电质通孔中足够厚竖向厚度的电可靠桥的部件承载件 - Google Patents

薄介电质通孔中足够厚竖向厚度的电可靠桥的部件承载件 Download PDF

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Abstract

部件承载件(100)，其中，部件承载件(100)包括具有第一主表面(104)和第二主表面(106)的电绝缘层结构(102)、在第一主表面(104)与第二主表面(106)之间延伸穿过电绝缘层结构(102)的通孔(108)、以及连接电绝缘层结构(102)的对通孔(108)进行限界的相对的侧壁(116)的导电桥结构(114)，其中，电绝缘层结构(102)的竖向厚度(d)不超过200μm，并且桥结构(114)的最窄竖向厚度(D)为至少20μm。

Description

薄介电质通孔中足够厚竖向厚度的电可靠桥的部件承载件
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
在配备有一个或多个电子部件的部件承载件的产品功能增多、并且这样的部件的小型化程度提高以及安装在部件承载件(诸如印刷电路板)上的部件的数量增加的情况下，越来越多地采用具有若干部件的更强大的阵列状部件或封装件，这些部件或封装件具有多个触点或连接，这些触点之间的空间甚至更小。操作期间去除这样的部件和部件承载件自身生成的热逐渐成为问题。同时，部件承载件应具有机械鲁棒性和电可靠性，以甚至能在恶劣条件下运行。所有这些要求均与部件承载件及其组成部分的持续小型化密切相关。
此外，可能有利的是以适当的品质有效地接触导电层结构和/或嵌入部件承载件中的部件。对于该目的和其他目的，可能有利的是形成可以用铜填充的机械过孔和激光过孔。
可能需要制造具有适当电可靠性的部件承载件。
发明内容
根据本发明的示例实施方式，提供了一种部件承载件，其包括具有第一主表面和第二主表面的电绝缘层结构、在第一主表面与第二主表面之间延伸穿过电绝缘层结构的通孔(特别地为激光通孔)、以及连接电绝缘层结构的对通孔进行限界的相对的侧壁的导电桥结构，其中，电绝缘层结构的竖向厚度不超过200μm，并且桥结构的最窄竖向厚度为至少20μm。
根据本发明的另一示例实施方式，提供了一种制造部件承载件的方法，其中，方法包括：形成在电绝缘层结构的第一主表面与第二主表面之间延伸的通孔；以及形成连接电绝缘层结构的对通孔进行限界的相对的侧壁的导电桥结构；其中，电绝缘层结构的竖向厚度不超过200μm，并且桥结构的最窄竖向厚度为至少20μm。
在本申请的上下文中，术语“部件承载件”可以特别地指能在其上和/或其中容纳一个或多个部件以提供机械支撑和/或电连接的任何支撑结构。换言之，部件承载件可以构造为部件的机械和/或电子承载件。特别地，部件承载件可以是印刷电路板、有机插入件和IC(集成电路)基板中的一种。部件承载件还可以是结合了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“层结构”可以特别地指连续层、图案化层或公共平面内的多个非连续岛状物。
在本申请的上下文中，术语“通孔”可以特别地指完全延伸穿过整个电绝缘层结构的孔，并且通孔可以特别地且优选地通过激光加工形成。因此，通孔可以是激光通孔。这种通孔可以具有例如从电绝缘层结构的两个相对的主表面延伸的两个相反的渐缩部分。可以例如通过结合来自电绝缘层结构的前侧和后侧即来自其两个相对的主表面的激光照射来制造通孔。可以从这些侧中的每侧进行一次或多次激光照射。还可以仅从一个主表面通过激光加工形成通孔。此外，还可以通过除了激光加工以外的方法例如通过等离子处理进行通孔的形成。
在本申请的上下文中，术语“桥结构”可以特别地指在电绝缘层结构的对通孔进行限界的相对的侧壁之间大致水平地延伸的导电结构，特别地在通孔的最窄部分处或附近延伸。例如，可以在通孔形成后通过镀覆形成这种桥结构。在这种镀覆程序后，之前形成的通孔仅部分地用构成桥结构的导电材料填充，使得桥结构可以在向上方向上由第一分界表面来限界，并且在下侧由第二分界表面来限界。第一分界表面和第二分界表面均具有凹形形状。
根据本发明的示例实施方式，提供了一种用于制造部件承载件的方法，其中，至少部分地用导电材料填充的通孔可以制造为使得部件承载件具有高可靠性。这种可靠性以电可靠性的方式出现，使得可以防止沿着用导电材料填充的通孔延伸的电路径出现任何不期望的中断。可靠性还涉及机械可靠性，因为提到的制造通孔——包括其导电填充物——的设计规则不会造成干扰部件承载件的性能的裂缝。此外，还可以使用所制造的部件承载件来实现适当的热可靠性，因为即使存在显著的温度变化，也将保持通孔的可靠的导电填充。已发现特别是在200μm厚或更薄的薄型电绝缘层结构中存在通孔的部件承载件特别容易出现可靠性问题。这似乎是由于完全延伸穿过这种薄型电绝缘层结构(诸如薄芯)的通孔的形状。然而，已经惊人地发现，当连接电绝缘层结构的对通孔进行限界的相对的侧壁的桥结构的最窄竖向厚度为20μm或更大时，则不再出现这种可靠性问题，即使是在厚度不大于200μm的薄型电绝缘层结构中形成通孔的情况下。因此，上述设计规则显著提高了薄芯中用铜填充的激光过孔的可靠性。
下面将解释部件承载件和方法的其他示例实施方式。
在一实施方式中，部件承载件可以包括位于第一主表面上的第一导电层结构以及位于第二主表面上的第二导电层结构。例如，导电层结构可以是图案化的导电层结构。可以相应地调整该方法。
在另一实施方式中，该方法包括：在电绝缘层结构的主表面中的一个主表面或两个主表面未用导电层结构覆盖时在电绝缘层结构中形成通孔。在这种实施方式中(其中电绝缘层结构的相对的主表面中的一个主表面或两个主表面上的导电层结构可能不是必须的)，通孔可以仅钻透电绝缘层结构。
在一实施方式中，电绝缘层结构的竖向厚度可以不超过140μm，特别地不超过110μm。甚至还可以的是，电绝缘层结构的竖向厚度在介于40μm至60μm之间的范围内。因此，即使在通孔竖向延伸所穿过的电绝缘层结构的厚度非常小，正如在现代部件承载件应用中一样时，遵循导电桥结构的最小竖向厚度在20μm或以上的设计规则仍然可以确保部件承载件的可靠性。
在一实施方式中，桥结构的最窄竖向厚度为至少25μm。已经发现当桥结构的竖向厚度为25μm或以上时，可以得到甚至更好的可靠性性能。因此，优选但非绝对必要的是25μm的最小竖向厚度。
在一实施方式中，桥结构的最窄竖向厚度不超过40μm。还已经惊人地发现，当桥结构的竖向厚度变得太大时，作为上分界表面和下分界表面来对桥结构的窝形或凹形表面进行限界可能变得过浅。在后续通过镀覆来用导电材料(诸如铜)填充一个或两个窝形部时可能会出现问题，因为可能有使铜填充的激光过孔形成不期望形状的倾向。因此，优选的是桥结构的最窄竖向厚度的上限不超过40μm。
在一实施方式中，通孔的最窄水平宽度不低于30μm，特别地不低于45μm。已经惊人地发现，对于得到具有至少部分地用导电填充介质填充的通孔的部件承载件的适当可靠性来说，通孔的最小水平宽度也是重要的设计参数。此外，特别是对于厚度不超过200μm的薄芯，使通孔的最窄部分(并且因此桥结构的最窄宽度存在于通孔的该最窄部分中)保持在30μm或以上优选地保持在45μm或以上对可靠性可能有进一步的积极影响。这样就可以保证甚至完全填充通孔的该最窄部分。这对所制造的部件承载件的电可靠性以及机械可靠性均有积极的影响。当遵循上述设计规则时，可以显著降低裂缝的风险。
在一实施方式中，通孔的最窄水平宽度不超过100μm，特别地不超过75μm。还已经发现，对于厚度不超过200μm的薄型电绝缘层结构来说，通孔的最窄水平宽度并且因此通常在通孔的最窄部分处填充通孔的桥结构不应超过100μm。甚至更优选的是通孔的最窄水平宽度的上限为75μm。已经发现当明显超过上述值时，在镀覆程序期间可能妨碍桥的形成。
在一实施方式中，部件承载件包括填充导电桥结构与第一主表面之间的至少部分容积的第一导电块体结构。在形成桥结构后(优选地通过继之前形成种子层之后进行镀覆来形成)，桥结构的上分界表面上方的保留窝形部或凹部可以部分或全部用另外的导电材料(诸如铜)填充，从而在桥结构的上分界表面上方形成第一导电块体结构。技术人员已知的是，在部件承载件的截面中，可以适当地看见桥结构与第一块体结构之间的第一分界表面。用第一导电块体结构至少部分地填充通孔在桥结构的上分界表面上方的容积可以进一步提高所制造部件承载件的电可靠性。例如，可以在之前用于形成桥结构的镀覆程序后，通过在该镀覆程序之后且与其分开的独立镀覆程序形成第一导电块体结构。
在一实施方式中，第一导电块体结构具有第一沉降部，第一沉降部可以大致位于第一主表面的高度水平上。例如，第一沉降部可以具有小于15μm的深度。当用第一导电块体结构仅部分地填充桥结构的第一分界表面上方的凹部时，可以保留沉降部或窝形部。已发现在上述薄芯小于200μm的情况下，该第一沉降部的最大深度不应超过15μm。可以显著提高具有深度低于15μm的第一沉降部的铜填充的激光过孔抵抗裂缝形成以及降低可靠性的其他现象的鲁棒性。
在一实施方式中，第一导电块体结构由在后续的第一镀覆阶段中形成的多个第一镀覆层构成。可以通过进行多次后续镀覆程序来实现形成第一导电块体结构，使得用导电材料填充桥结构的上分界表面上方的大部分窝形部。技术人员将理解，当分析部件承载件的截面时，可以适当地在视觉上辨别出一起构成第一导电块体结构的各镀层。因此，实现一系列的多个镀覆结构是提高所获得的部件承载件的可靠性的另一措施。
在一实施方式中，部件承载件包括填充导电桥结构与第二主表面之间的至少部分容积的第二导电块体结构。此外，第二导电块体结构可以具有第二沉降部，第二沉降部可以大致位于第二主表面的高度水平上。例如，第二沉降部可以具有小于15μm的深度。第二导电块体结构可以由在后续的第二镀覆阶段中形成的多个第二镀层构成。如上文关于第一导电块体结构所述，第二导电块体结构也可以服从所描述的设计规则，以进一步提高所制造部件承载件的可靠性。用第二导电块体结构的材料至少部分地填充限定桥结构的底端的第二分界表面下方的窝形部是非常有利的，特别是在底侧保留的第二沉降部也低于15μm时。调整用于填充桥结构的第二分界表面下方的窝形部的镀覆结构的数量是提高可靠性的另外的措施。
在一实施方式中，桥结构的最窄竖向厚度与电绝缘层结构的竖向厚度之间的比率在介于20％至80％之间的范围内，特别地在介于30％至50％之间的范围内。利用与上述比对应的设计规则，一方面可以确保桥结构的中间部分被可靠地连接而不包括空隙，并且同时确保桥结构的形状适合在随后用导电块体结构大致完全填充桥结构上方和下方的窝形部。
在一实施方式中，导电桥结构由面朝第一主表面的第一分界界面以及面朝第二主表面的第二分界表面来限界。两个分界表面均优选地为凹形的，并且可以限定桥结构与导电块体结构之间的边界。
在一实施方式中，第一导电层结构的厚度和/或第二导电层结构的厚度小于5μm，特别地在介于2μm至4μm之间的范围内。特别地，在这种小厚度的情况下，部件承载件的可靠性问题可能特别明显。然而，当也用相对薄的导电层结构来实行上述关于桥结构的最小厚度的设计规则时，也可以实现高电可靠性。
在一实施方式中，通孔大致为X形。例如，参照部件承载件或其预制件的截面图，这种大致的X形可以由对应于两个相对的竖向弓形(其顶点在通孔的中心部分中面向彼此)的侧壁线条限定。因此，通孔的形状也可以表示为竖向蝴蝶结的形状或镜像的截锥结构的形状。如下文将参照图1和图2进一步详细描述的，可以通过结合从电绝缘层结构的前侧或上主表面开始的第一激光照射然后从电绝缘层结构的后侧或第二主表面开始的单次第二照射得到大致X形的通孔。在许多情况下，随后形成的桥结构位于大致X形的通孔的最窄部分中。可以不费力地制造这种X形通孔，因为仅两次激光照射就已足够。
在另一实施方式中，通孔具有从第一主表面延伸的第一渐缩部分、从第二主表面延伸的第二渐缩部分、以及连接第一渐缩部分与第二渐缩部分的中心连接部分。特别地，中心连接部分可以是通孔的大致柱形的部分。如下文将参照图3描述的，可以通过从电绝缘层结构的前侧或第一主表面开始的第一激光照射然后从电绝缘层结构的后侧或第二主表面开始的两次激光照射实现通孔(其中具有两个相反的渐缩部分由例如大致圆柱形中心连接部分连接)。因此，通孔的最窄部分可以加宽，这对部件承载件的可靠性来说有进一步积极的影响。
在一实施方式中，电绝缘层结构是完全固化的芯。因此，电绝缘层结构的材料可以使得其树脂不能再进行交联。换言之，电绝缘层结构在层压工艺期间将无法再融或变得可流动，通过层压工艺可以将外部导电层结构和/或电绝缘层结构层压在具有通孔的中心层叠置件上。例如，电绝缘层结构可以包括具有增强颗粒(诸如玻璃纤维或玻璃球)的树脂(诸如环氧树脂)，例如可以是FR4。
在一实施方式中，桥结构以成一体的方式与覆盖电绝缘层结构的对通孔进行限界的侧壁的镀层相连接(特别地同时形成)。特别地，这种桥结构可以与镀层一起形成在种子层上。优选地，首先通过由无电沉积进行的种子层形成来形成桥结构。因此，薄层的导电材料可以覆盖通孔的侧壁。随后，可以进行镀覆程序(例如水镀覆)，使得种子层被厚层的导电材料覆盖，该厚层的导电材料可以以成一体的方式与大致水平的桥结构相连接。因此，在制造桥结构时，其可以形成连接相对的侧壁的大致水平的部分，并可以以成一体的方式与覆盖电绝缘层结构的对通孔进行限界的侧壁的层部件相连接。这样，具有相连的镀层的桥结构就可以具有大致为H的形状。
在一实施方式中，第一导电层结构和第二导电层结构中的至少一个超出电绝缘层结构的对通孔进行限界的至少一个侧壁的侧向悬伸不超过20μm，特别地不超过10μm。这提高了电可靠性，并使形成裂缝和空隙的风险保持较小。在本申请的上下文中，术语“悬伸”可以特别地指导电层结构中紧邻相应窗口的相应一个导电层结构的局部长度，导电层结构沿着该局部长度侧向延伸超出(或以悬臂方式自由悬置)电绝缘层结构。因此，由于在悬伸的导电层结构下方的袋区中存在激光通孔的一部分，相应导电层结构的悬伸材料在悬伸的延伸方向上可能局部不由电绝缘层结构的材料支撑。关于上文所述的悬伸材料可能局部不受支撑，应该说悬伸可能涉及相应导电层结构下方基本不含树脂的区域。然而，本领域技术人员将理解，在与悬伸相关的间隙内甚至可能存在一些残留树脂。为了定量地确定或测量悬伸的值，可以测量在悬伸的导电层结构正下方的基本不含树脂(其中，树脂可以指电绝缘层结构)的底切(特别地，即使其不是悬伸的导电层结构(例如铜层)下方回退得最深的点或完全去除)的长度。换言之，为了测量悬伸，可以测量导电层结构正下方的底切。
在一实施方式中，通孔的不同部分以不同陡度渐缩。两侧的每侧上相应的较浅或较缓倾斜的外部部分后面可以是相应的较陡的内部部分，其中，外部和内部将被理解为相对于电绝缘层结构的相应主表面。对应形成的延伸穿过电绝缘层结构的通孔可以用导电材料(诸如镀铜)高效地填充，从而建立穿过电绝缘层结构的电可靠性高的竖向互连件。
在一实施方式中，第一导电块体结构和第二导电块体结构中的至少一者是镀覆结构。在之前描述的用于以成一体的方式连接的镀层一起形成桥结构的镀覆程序后，就可以用另外的导电材料(优选地铜)至少部分地填充桥结构上方和下方的一个或两个窝形部，形成第一导电块体结构和/或第二导电块体结构。这可以在之前完成的用于形成包括镀层的桥结构的镀覆程序后通过单独的镀覆程序完成。因此，第一导电块体结构和/或第二导电块体结构可以由一个或多个另外的镀层构成，通过目视检查来分析部件承载件的截面图可以辨别出这些镀层。限定用于形成导电块体结构的镀覆程序的数量使得可以用另外的导电材料填充大部分窝形部，简单且可靠。
在一实施方案中，部件承载件包括由至少一个电绝缘层结构和至少一个导电层结构构成的叠置件。例如，部件承载件可以是上述一个或多个电绝缘层结构和一个或多个导电层结构构成的层压体，特别地通过施加机械压力和/或热能形成。上述叠置件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状部件承载件。
在一实施方式中，部件承载件成形为板。这有助于紧凑设计，不过其中部件承载件提供用于在其上安装部件的大基底。此外，特别是作为嵌入式电子部件的示例的裸晶片由于其厚度小而可以方便地嵌入到薄板(诸如印刷电路板)中。
在一实施方式中，部件承载件被构造成由印刷电路板和基板(特别是IC基板)组成的组中的一者。
在本申请的上下文中，术语“印刷电路板”(PCB)可以特别地指板状部件承载件，其通过将若干导电层结构与若干电绝缘层结构进行层压——例如通过施加压力和/或通过供应热能——而形成。关于PCB技术的优选材料，导电层结构由铜制成(或由另一导电材料制成)，而电绝缘层结构可以包括树脂和/或玻璃纤维、所谓的预浸材料(诸如FR4材料)。可以形成通过层压体的通孔——例如通过激光打孔或机械钻孔形成——并通过用导电材料(特别是铜)填充这些通孔来以期望的方式将各个导电层结构彼此连接，从而形成作为通孔连接的过孔。除了可以嵌入印刷电路板的一个或多个部件中之外，印刷电路板通常被构造成在板状印刷电路板的一个或两个相对的表面上容纳一个或多个部件。部件可以通过焊接连接至相应的主表面。PCB的介电质部分可以由具有增强纤维(诸如玻璃纤维)的树脂构成。
在本申请的上下文中，术语“基板”可以特别地指与待安装在其上的部件(特别地电子部件)具有大致相同的大小的小型部件承载件。更具体地，基板可以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，但侧向和/或竖向布置的连接的密度高得多。侧向连接例如为传导路径，而竖向连接可以为例如钻孔。这些侧向和/或竖向连接布置在基板内，并可以用于提供容置部件或未容置部件(诸如裸晶片)(特别是IC芯片)与印刷电路板或中间印刷电路板的电和/或机械连接。因此，术语“基板”还包括“IC基板”。基板的介电质部分可以包括具有增强颗粒(诸如增强球体，特别地玻璃球)的树脂。
在一实施方式中，该至少一个电绝缘层结构包括由树脂(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、氰酸酯)、聚亚苯基衍生物、玻璃(特别地玻璃纤维、多层玻璃、玻璃状材料)、预浸材料(诸如FR-4或FR-5)、聚酰亚胺、聚酰胺、液晶聚合物(LCP)、环氧基增强膜、聚四氟乙烯(Teflon)、陶瓷和金属氧化物组成的组中的至少一者。也可以使用增强材料，诸如幅材、纤维或球体，例如由玻璃(多层玻璃)制成。虽然刚性PCB通常优选使用预浸材料，特别是FR4，但基板也可以使用其他材料，特别是环氧基增强膜。对于高频应用，可以在部件承载件中实施高频材料诸如聚四氟乙烯，液晶聚合物和/或氰酸酯树脂，低温共烧陶瓷(LTCC)或其他低、非常低或超低DK材料作为电绝缘层结构。
在一实施方式中，导电层结构中的至少一者包含由铜、铝、镍、银、金、钯和钨组成的组中的至少一者。虽然通常优选的是铜，但其他材料或其涂覆形式也是可能的，特别是涂覆有诸如石墨烯之类的超导电材料。
在一实施方式中，部件承载件包括可以表面安装在部件承载件上和/或可以嵌入其内部的至少一个部件。该至少一个部件可以选自由非导电嵌体、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(例如光波导或光导管连接、电子部件或其组合)组成的组。例如，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、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、逻辑芯片和能量采集单元。然而，可以在部件承载件中嵌入其他部件。例如，可以将磁性元件用作部件。这种磁性元件可以是永磁元件(诸如铁磁元件、反铁磁元件、多铁性元件或铁淦氧磁元件例如铁氧体芯)、或者可以是顺磁性元件。然而，部件还可以是基板、插入件或另外的部件承载件，例如板中板构造。
在一实施方式中，部件承载件是层压型部件承载件。在这种实施方式中，部件承载件是通过施加压力和/或热堆叠并连接在一起的多层结构的复合体。
基板或插入件可以由至少一层玻璃、硅(Si)、或者可光成像或可干法蚀刻的有机材料(如环氧基增强膜)、或高分子化合物(如聚酰亚胺、聚苯并恶唑或苯并环丁)组成。
根据下文描述的实施方式的实例将理解本发明的上述方面和其他方面，参考这些实施方式的实例对这些方面进行解释。
附图说明
图1、图2和图3示出了根据本发明的示例实施方式的在通过从相对的侧开始的多个激光照射处理进行制造具有图2和图3中所示的通孔的部件承载件的方法期间得到的结构的截面图。
图2A示出了根据与图2相关的另一示例实施方式的部件承载件的预制件的截面图，不同之处在于，在形成通孔时，电绝缘层结构的相对的主表面上未设置导电层结构。
图4示出了与图2类似的示出通孔的最窄部分的有利尺寸的结构。
图5示出了与图3类似的示出通孔的最窄部分的有利尺寸的结构。
图6示出了与图4类似但是在用导电填充材料填充通孔后的结构，并示出了通孔的各种结构参数的有利尺寸。
附图中的图示是示意性的。在不同的附图中，类似或相同的元件设置有相同的附图标记。
具体实施方式
在参考附图更详细地描述示例实施方式之前，将总结一些基本考量，基于这些考量展开了本发明的示例实施方式。
根据本发明的示例实施方式，提供了具有用导电材料填充的通孔的部件承载件，其中，连接薄型电绝缘层结构的对通孔进行限界的相对的侧壁且竖向厚度不超过100μm的水平桥结构优选地形成有20μm优选地25μm或以上的最小桥厚度。实验证明，得到的部件承载件的可靠性会较高。
根据优选实施方式，在通孔激光打孔后可以维持最大和最小中间直径标准，并且在镀覆特别是冲击镀或闪镀后可以调整最小桥厚度，以确保可靠的通孔桥接和良好的镀覆可靠性。在过孔填充之前的可靠(优选地100％可靠)桥接证明对于确保镀覆可靠性是非常有利的。在优选实施方式中，通孔的中间直径不应大于75μm。还证明优选的是通孔的中间直径不应小于25μm。还可以适当地规定最小桥接厚度，特别地为至少20μm或优选地至少25μm，以确保适当的(优选地100％)桥接。描述性来说，可以调节充足的桥接厚度，以确保完全桥接，即，由连接电绝缘层结构的对通孔进行限界的相对的侧壁的导电材料来形成桥。
因此，可以得到按照通孔技术制造的适合的部件承载件。这种部件承载件可以特别有利地用于特别是在中心芯构造中嵌入一个或多个部件(诸如半导体芯片)。
当中间直径在介于45μm至75μm之间且最小桥厚度为至少25μm时，在所制造的部件承载件的可靠性方面可以得到非常良好的结果。这可以确保通过镀覆可靠完整地形成桥结构，其中，桥结构连接电绝缘层结构的对通孔进行限界的相对的侧壁，特别是在通孔的最窄部分。通过确保完全桥接，可以使内含物和/或空隙的风险以及部件承载件出现可靠性失效的风险非常小。
图1至图3示出了根据本发明的示例实施方式的在进行通过从相对的侧开始的多次激光照射处理制造具有图2和图3所示通孔108的部件承载件100的方法期间得到的结构的截面图。
如图1所示，制造方法的起点是叠置件159，叠置件包括在电绝缘层结构102的第一主表面104上的第一导电层结构110。叠置件159还包括位于电绝缘层结构102的第二主表面106上的第二导电层结构112。
例如，电绝缘层结构102可以包括树脂(诸如环氧树脂)，树脂可选地还包括增强颗粒，诸如玻璃纤维、玻璃颗粒或其他填充颗粒。例如，电绝缘层结构102的材料可以是预浸材料。导电层结构110、112可以是铜层，特别地为铜箔。例如，电绝缘层结构102的厚度可以低于60μm，导电层结构110、112的厚度d1、d2各自可以小于5μm。
为了得到图1所示的层结构，可以对被第一导电层结构110覆盖的电绝缘层结构102的前侧或第一主表面104进行第一激光处理。为此，可以进行第一激光照射111，以在第一导电层结构110中形成通孔或窗口，并在电绝缘层结构102中形成盲孔113。盲孔113由电绝缘层结构102的侧壁116和底壁161来限界。
应注意，第一照射111期间激光能量和持续时间不能过度，使得盲孔113不会达到第二导电层结构112。否则，可能出现不期望的效果，诸如激光反射等。描述性来说，盲孔113随后可以形成通孔108的第一渐缩部分130，如图2或图3所示。
参照图2，可以通过在根据图1用一次激光照射从第一主表面104开始进行第一激光打孔后用一次激光照射从第二主表面106进行第二激光打孔来完成通孔108的形成。由于这种后侧激光打孔，在第二导电层结构112中形成了通孔或窗口，并且使盲孔113延伸，直到其形成在电绝缘层结构102的第一主表面104与第二主表面106之间延伸的通孔108。如图2所示，通孔108具有从第一主表面104延伸的第一渐缩部分130以及从第二主表面106延伸的第二渐缩部分132。第一渐缩部分130和第二渐缩部分132在通孔108的中心的最窄部分处彼此会合。
为了得到图2所示的结构，可以对在进行参照图1描述的程序后所得到的结构进行从电绝缘层结构102的后侧或第二主表面106开始的第二激光照射115。因此，形成了通过第二导电层结构112的通孔，并通过激光能量移除了电绝缘层结构102的额外的材料，直到使之前形成的盲孔113从底侧延伸进入通孔108。根据图2的该通孔108具有大致为X的形状，并可以在随后直接进行用导电填充介质(诸如铜)填充的程序(参见图6)。形成根据图2的通孔108是非常高效的，并且因此特别适合在工业规模上加工，因为仅使用两次激光照射就足以形成通孔。
可替代地，可以在用导电填充介质(诸如铜)填充通孔108之前从后侧进行另外的激光打孔程序。现在将参照图3描述后面提到的实施方式。
参照图3，通过在用根据图1的一次激光照射从第一主表面104进行第一激光打孔以及在进行根据图2的从第二主表面106开始的第二激光打孔后从后侧进行第三激光照射117来修整通孔108的形状，特别地修整通孔的中心部分的形状。
因此，替代参照图2描述的程序，还可以从电绝缘层结构102的后侧或第二主表面106进行额外的第三激光照射117，以精修通孔108的形状。这种第三激光照射117可以移除特别是在电绝缘层结构102的中心部分中的材料，以形成夹在两个渐缩部分130、132之间的大致柱形的中心部分134。虽然用于形成具有根据3的形状的通孔108的制造程序相比于图2需要额外的第三激光照射117，但该形状可以进一步提高所制造部件承载件100的可靠性。
图4示出了与图2类似的结构，并示出了通孔108的最窄部分的有利尺寸。如图4所示，参照图1和图2描述的制造程序的结果是这样的通孔108：具有大致为X形，并且在通孔108的两个相对的侧壁116之间具有最窄宽度w。当然，从每侧开始的开口的V形锥体或截锥的大小、深度值可以不同。
图5示出了与图3类似的结构，并示出了通孔108的最窄部分的有利尺寸。如图5所示，参照图1、图2和图3描述的制造程序形成这样的通孔108：具有大致圆柱形中心部分134，大致圆柱形中心部分具有最窄宽度w。
图6示出了根据本发明的示例实施方式的基于与图4类似的结构形成的并在用导电填充材料填充通孔108后得到的部件承载件100(由各种部分构成，如下所述)。还将解释通孔108及其导电填充物的各种结构参数的有利尺寸。
为了得到图6所示的部件承载件100，对根据图2和图4的通孔108进行用导电填充介质(诸如铜)填充通孔的第一程序。为了完成这一点，优选的是首先进行无电沉积程序，从而形成直接覆盖电绝缘层结构102的对通孔108进行限界的介电质侧壁116的铜质薄型种子层140。这可以在图6的细节图119中看见。种子层140的厚度可以例如为0.5μm。然而，还可能的是，种子层具有1μm以上的厚度和/或设置若干累积种子层。例如，种子层的厚度或多个种子层的累积厚度可以在介于0.5μm至5μm之间的范围内。当设置多个种子层时，其可以包括有机(例如聚合物)层、钯层和/或铜层。
随后，可以通过镀覆程序特别是通过水镀覆在种子层140上沉积另外的导电材料(诸如铜)。因此，可以用由导电填充介质(诸如铜)制成的较厚镀层142覆盖侧壁116和导电层结构110、112。例如，镀层142可以具有10μm的厚度。
继续镀覆程序，以形成具有连接电绝缘层结构102的对通孔108进行限界的相对的侧壁116的大致水平部分的导电桥结构114。镀层142和桥结构114可以形成大致H形的一体式结构。如所示出的，导电桥结构114形成为由向上定向或面朝第一主表面104的上第一分界表面136和由向下定向或面朝第二主表面106的下第二分界表面138进行限界。可以通过水镀覆优选地随后形成上文所述的种子层140来形成导电桥结构114。桥结构114在电绝缘层结构102的对通孔108进行限界的相对的侧壁116之间形成大致水平的桥。
因此，通过继续镀覆程序，在通孔108的最窄部分形成了大致水平的连接相对的侧壁116的桥结构114。桥结构114的凹形上限制表面对应于第一分界表面136，而桥结构的下凹形限制表面对应于第二分界表面138。
因此，用大致H形的导电结构填充通孔108，该导电结构由结合有四个臂的桥结构114形成，在图6的截面图中，所述四个臂从桥结构114延伸，对应于镀层142。
仍然参照图6，形成填充第一分界表面136与第一主表面104之间的大部分的第一导电块体结构118以及填充第二分界表面138与第二主表面106之间的大部分的第二导电块体结构120。可以通过在之前的形成桥结构114的镀覆程序后进行一次或多次另外的水镀覆程序来完成这一点。如细节图121所示，第一导电块体结构118由在之后的第一镀覆阶段中形成的多个第一镀层126构成。如细节图123对应所示，第二导电块体结构120由在后续的第二镀覆阶段中形成的多个第二镀层128构成。因此，通过进行一次或多次另外的镀覆程序可以得到根据图6的部件承载件100。从而可以得到块体结构118、120，块体结构可以例如由铜组成。
在所示实施方式中，分别在所示部件承载件100的上侧或下侧保留小的沉降部122、124。在其他实施方式中，块体结构118、120几乎完全填充在第一分界表面136上方以及第二分界表面138下方的保留凹部。应该说，技术人员熟知的是，当对部件承载件100的截面进行作图时可以清楚地看见分界表面136、138。
所描述的制造程序的结果是得到了根据本发明的示例实施方式的具有高电可靠性的部件承载件100。高可靠性特别地是由于图1至图6所示的参数组合的具体选择。参数选择非常有利的方面是电绝缘层结构102的竖向厚度小，不超过200μm，例如甚至低于60μm，并且桥结构114的最窄竖向厚度D为至少20μm，优选地至少25μm。同时，有利的是桥结构114的竖向厚度D不超过40μm。通孔108的最窄水平宽度w优选地不应超过75μm。此外还发现有利的是通孔108的最窄水平宽度w不小于45μm。在第一导电块体结构118具有大致在第一主表面104的高度水平上的第一沉降部122的情况下，有利的是第一沉降部122具有小于15μm的深度l。这也适用于第二导电块体结构120的第二沉降部124的深度L。
在下文中，将进一步详细描述提到的若干设计参数，这些设计参数可能促成图6所示部件承载件100的高可靠性。这种高可靠性相当于通孔108内部中形成裂缝的倾向小的事实。填充通孔108的大部分的导电填充介质的内部形成空隙的倾向也小，这对于使电信号或功率可靠地传导通过铜填充的通孔108有积极影响。应说明的是，厚度小的电绝缘层结构102——其可以例如是完全固化的FR4材料芯——的可靠性问题特别显著。由于在所示实施方式中，厚度d不超过200μm，因此可靠性问题显著。然而，可以采取以下措施来克服可靠性问题，即使是用厚度d≤100μm的薄芯。
参照图6，优选的是桥结构114的最小竖向厚度D为至少20μm。如果不符合该设计规则，则存在桥结构114的中间部分无法适当连接的风险，并且存在该区域中有空隙的风险。同时，桥结构114的最小竖向厚度D不应超过40μm。否则，分界表面136上方和分界表面138下方的窝形部可能太浅，使得在形成导电块体结构118、120期间通过镀覆填充这些窝形部的后续程序可能产生不期望或不良的形状。
此外，现在特别参照图4和图5，最窄水平宽度w应在30μm至100μm之间的范围内，优选地在介于45μm至75μm之间的范围内。如果宽度w过大，则桥的形成可能会引起问题。如果宽度w的值过小，则可能存在过大的裂缝风险。虽然确切的值可能有点取决于电绝缘层结构102的厚度d，因为镀铜必须移动较长距离来到达其目的地，但是这可以通过适当地选择化学过程来调整。因此，如果电绝缘层结构102是薄芯，则所述范围因此是有效的，基本不受电绝缘层结构的厚度d影响。
总之，利用上述设计规则和参数，可以得到适当的部件承载件100的可靠性。
图2A示出了根据与图2相关的另一示例实施方式的部件承载件100的预制件的截面图，不同之处在于，在形成通孔108时，电绝缘层结构102的相对的主表面上未设置导电层结构110、112。
图1至图6的实施方式与图2A的实施方式之间的主要区别在于，根据图2A，在形成通孔108时，电绝缘层结构102的主表面104、106未用导电层结构110、112覆盖。因此，与图2A的实施方式相关的制造方法包括：在电绝缘层结构102的主表面104、106未用导电层结构110、112(诸如铜箔)覆盖时在电绝缘层结构102中形成通孔108。
关于后续用导电填充介质填充通孔108并覆盖主表面104、106，可以通过这样进行：形成可选的种子层140，随后可选地形成覆盖主表面104、106和通孔108的侧壁112的至少部分的镀层(未示出)，随后形成桥接相对的侧壁116并具有例如大致的H形的桥结构114，并用一个或多个块体结构118、120(其可以是另外的镀覆结构或一系列镀覆结构)可选地填充桥结构114上方和/或下方的一个或两个容积。参照图6对应的描述。
除了这一差异之外，上文关于图1至图6的公开内容也适用于图2A。也可以在电绝缘层结构102上没有铜箔的情况下形成根据图3的通孔。
应注意，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一种”不排除复数。另外，可以将结合不同实施方式描述的元件进行组合。
还应注意，权利要求中的附图标记不应理解为限制权利要求的范围。
本发明的实现不限于在附图中示出的和以上所描述的优选实施方式。相反，即使在根本不同的实施方式中，使用所示出的方案和根据本发明和原理的各种变型也是可能的。

Claims (26)

1.一种部件承载件(100)，其中，所述部件承载件(100)包括：
电绝缘层结构(102)，所述电绝缘层结构(102)具有第一主表面(104)和第二主表面(106)；
通孔(108)，所述通孔(108)在所述第一主表面(104)与所述第二主表面(106)之间延伸穿过所述电绝缘层结构(102)；
导电桥结构(114)，所述导电桥结构(114)连接所述电绝缘层结构(102)的对所述通孔(108)进行限界的相对的侧壁(116)；
其中，所述电绝缘层结构(102)的竖向厚度(d)不超过200μm，并且所述桥结构(114)的最窄竖向厚度(D)为至少20μm。
2.根据权利要求1所述的部件承载件(100)，包括：
位于所述第一主表面(104)上的第一导电层结构(110)；
位于所述第二主表面(106)上的第二导电层结构(112)。
3.根据权利要求1或2所述的部件承载件(100)，其中，所述电绝缘层结构(102)的所述竖向厚度(d)不超过140μm，特别地不超过110μm，更特别地在介于40μm至60μm之间的范围内。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述桥结构(114)的所述最窄竖向厚度(D)为至少25μm。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述桥结构(114)的所述最窄竖向厚度(D)不超过40μm。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述通孔(108)的最窄水平宽度(w)不超过100μm，特别地不超过75μm。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述通孔(108)的最窄水平宽度(w)不小于30μm，特别地不小于45μm。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的部件承载件(100)，包括填充所述导电桥结构(114)上方的至少部分容积的第一导电块体结构(118)。
9.根据权利要求8所述的部件承载件(100)，其中，所述第一导电块体结构(118)在所述第一主表面(104)的高度水平处具有第一沉降部(122)，其中特别地，所述第一沉降部(122)具有小于15μm的深度(l)。
10.根据权利要求8或9所述的部件承载件(100)，其中，所述第一导电块体结构(118)由在后续的第一镀覆阶段中形成的多个第一镀层(126)构成。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的部件承载件(100)，包括填充所述导电桥结构(114)下方的至少部分容积的第二导电块体结构(120)。
12.根据权利要求11所述的部件承载件(100)，其中，所述第二导电块体结构(120)在所述第二主表面(106)的高度水平上具有第二沉降部(124)，其中特别地，所述第二沉降部(124)具有小于15μm的深度(L)。
13.根据权利要求11或12所述的部件承载件(100)，其中，所述第二导电块体结构(120)由在后续的第二镀覆阶段中形成的多个第二镀层(128)构成。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述桥结构(114)的所述最窄竖向厚度(D)与所述电绝缘层结构(102)的所述竖向厚度(d)之间的比率在介于20％至80％之间的范围内，特别地在介于30％至50％之间的范围内。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述导电桥结构(114)由面朝所述第一主表面(104)的第一分界表面(136)和面朝所述第二主表面(106)的第二分界表面(138)来限界，特别地所述第一分界表面为凹形的，且特别地所述第二分界表面为凹形的。
16.根据权利要求2至15中的任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述第一导电层结构(110)的厚度(d1)和/或所述第二导电层结构(112)的厚度(d2)小于5μm，特别地在介于2μm至4μm之间的范围内。
17.根据权利要求1至16中的任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述通孔(108)具有从所述第一主表面(104)延伸的第一渐缩部分(130)、从所述第二主表面(106)延伸的第二渐缩部分(132)、以及连接所述第一渐缩部分(130)和所述第二渐缩部分(132)的中心连接部分(134)，特别地所述中心连接部分是大致圆形的。
18.根据权利要求1至16中的任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述通孔(108)大致为X形。
19.根据权利要求1至18中的任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述电绝缘层结构(102)为完全固化的芯。
20.根据权利要求1至19中的任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述桥结构(114)以成一体的方式与覆盖所述侧壁(116)的镀层(142)相连接。
21.根据权利要求2至20中的任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述第一导电层结构(110)和所述第二导电层结构(112)中的至少一者超出所述电绝缘层结构(102)的对所述通孔(108)进行限界的至少一个侧壁(116)的侧向悬伸不超过20μm，特别地不超过10μm。
22.根据权利要求1至21中的任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述通孔(108)的不同部分以不同陡度渐缩。
23.根据权利要求1至22中的任一项所述的部件承载件(100)，包括以下特征中的至少一者：
所述部件承载件(100)包括嵌入所述部件承载件(100)中和/或表面安装在所述部件承载件(100)上的至少一个部件，其中，所述至少一个部件特别地选自由电子部件、非导电和/或导电嵌体、传热单元、光导元件、能量收集单元、有源电子部件、无源电子部件、电子芯片、存储装置、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、密码部件、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、蓄电池、开关、摄像机、天线、磁性元件、另外的部件承载件和逻辑芯片组成的组；
其中，所述导电层结构(110、112)中的至少一者包括由铜、铝、镍、银、金、钯和钨组成的组中的至少一者，所提及材料中的任何一种均可选地涂覆有诸如石墨烯之类的超导材料；
其中，所述电绝缘层结构(102)包括由树脂，特别是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；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；环氧基增强材料；聚四氟乙烯；陶瓷以及金属氧化物组成的组中的至少一者；
其中，所述部件承载件(100)成型为板；
其中，所述部件承载件(100)构造为由印刷电路板和基板组成的组中的至少一者；
其中，所述部件承载件(100)构造为层压型部件承载件。
24.一种制造部件承载件(100)的方法，其中，所述方法包括：
形成在电绝缘层结构(102)的第一主表面(104)与第二主表面(106)之间延伸的通孔(108)；
形成导电桥结构(114)，所述导电桥结构(114)连接所述电绝缘层结构(102)的对所述通孔(108)进行限界的相对的侧壁(116)；
其中，所述电绝缘层结构(102)的竖向厚度(d)不超过200μm，并且所述桥结构(114)的最窄竖向厚度(D)为至少20μm。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述方法包括：
在所述第一主表面(104)上形成第一导电层结构(110)；和/或
在所述第二主表面(106)上形成第二导电层结构(112)。
26.根据权利要求24所述的方法，其中，所述方法包括：在所述电绝缘层结构(102)的所述主表面(104、106)中的一个主表面或两个主表面未被导电层结构(110、112)覆盖时在所述电绝缘层结构(102)中形成所述通孔(108)。
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