CN112702840A - 有嵌入的部件和水平长型过孔的部件承载件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种部件承载件(100),该部件承载件包括:叠置件(102),该叠置件包括至少一个导电层结构(104)和至少一个电绝缘层结构(106);部件(116),该部件嵌入在所述叠置件(102)中;以及过孔(108),该过孔沿着长度(L)大于水平宽度(W)的水平路径在所述至少一个电绝缘层结构(106)中的至少一个中电绝缘层结构形成。本发明还涉及一种制造部件承载件的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有水平长型的过孔的部件承载件,以及一种对部件承载件进行制造的方法。
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越来越多、并且这种部件的小型化不断提升、以及待安装在部件承载件诸如印刷电路板上的部件的数量不断增多的背景下,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,所述类阵列的部件或封装件具有多个接触部或连接部,在这些接触部之间具有更小的间隔。排出由这种部件和部件承载件本身在操作运行期间产生的热量变成了日益严重的问题。同时,部件承载件应该是机械上坚固的并且电气上可靠的,以便甚至在恶劣条件下是可操作的。所有这些要求与部件承载件及其组成部分的持续小型化紧密相关。
此外,将部件有效地嵌入部件承载件中可能是有利的。
因此,可能需要一种这样的部件承载件,其允许有效地将部件嵌入该部件承载件中。
发明内容
根据本发明的示例性实施方式,提供了一种部件承载件,其中所述部件承载件包括:叠置件,所述叠置件包括至少一个导电层结构和至少一个电绝缘层结构;嵌入所述叠置件中的部件;以及过孔,所述过孔沿着长度大于水平宽度的水平路径在至少一个电绝缘层结构中的至少一个电绝缘层结构中形成(其中,长度方向和宽度方向可以在水平面内延伸并且彼此垂直)。
根据本发明的另一示例性实施方式,提供了一种对部件承载件进行制造的方法,其中,该方法包括:提供叠置件,所述叠置件包括至少一个电绝缘层结构和至少一个导电层结构;将部件嵌入所述叠置件中;沿着长度大于水平宽度的水平路径在所述至少一个电绝缘层结构中的至少一个电绝缘层结构中形成过孔;并且可选地,用导电填充物至少部分地填充所述过孔,从而与所嵌入的部件进行电接触。
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承载件和/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“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“叠置件”可以特别地表示平行地安装在彼此顶部上的多个平面层结构的布置结构。
在本申请的上下文中,术语“部件”可以特别地表示待集成在部件承载件叠置件的腔体中的任何嵌体。所述嵌体可以实现电功能,并且可以经由一个或多个垫连接到所述叠置件的一个或多个导电层结构。
在本申请的上下文中,术语“过孔”可以特别地表示延伸穿过叠置件的层结构的至少一部分的孔,并且所述孔可以特别地且优选地通过激光加工而形成。因此,所述过孔可以是激光过孔。可以例如通过单个激光照射或通过来自层结构的正面和背面(即来自层结构的两个相反的主表面)的激光照射的组合来制造过孔。可以从这些面中的每个面进行一次或多次激光照射。仅从一个主表面通过激光加工形成过孔也是可能的。此外,过孔的形成也可以通过除激光加工之外的其他方法例如通过等离子体加工来进行。
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至少一个过孔,所述过孔在水平面上以伸长的方式进行延伸。有利地,这样的部件承载件可以用标准的PCB制造设备来制造,并且可以特别地涉及激光直接打孔和可选地涉及铜镀覆程序。根据本发明的实施方式的部件承载件可以将高效的热管理与薄的PCB设计和嵌入式部件的可靠的电性能相结合。
接下来,将解释部件承载件和该方法的另外的示例性实施方式。
在一实施方式中,所述过孔至少部分地填充有导电填充物,该导电填充物电接触经嵌入的部件。在本申请的上下文中,术语“导电填充物”可以特别地表示填充所述过孔的至少一部分的金属,例如铜。可以通过一个或多个填充程序(诸如无电沉积)、一个或多个镀覆程序等来形成导电填充物。所述至少一个过孔可以填充有诸如铜之类的导电材料,并且可以被构造为提供用于对经嵌入的部件进行电连接的低欧姆的电接触。同时,过孔的导电填充物可以有助于在操作具有嵌入的部件的部件承载件期间排出热量。因此,实施方式为印刷电路板(PCB)设计者提供了一种有效的解决方案,以改善嵌入式部件的电管理和热管理。从描述上讲,可以提供填充有导电填充物介质的水平长型的过孔,以简单地电连接经嵌入的部件,同时还提高了热学性能。
在另一实施方式中,未对所述过孔填充导电填充物。因此,也可以提供具有空的槽型过孔或未填充导电材料的过孔的部件承载件。这样的特征可以特别地用于将这种未经填充的激光槽构型的每侧上的两个表面进行热解耦。
在一实施方式中,过孔是通过激光打孔形成的激光过孔。例如,可以仅从叠置件的一侧或叠置件的两个相反的主表面进行激光打孔。
在一实施方式中,过孔在深度方向(深度方向可以垂直于长度方向和宽度方向)上具有渐缩的侧壁。特别地,过孔的所有侧壁可以朝向叠置件的内部逐渐缩小。倾斜的侧壁可以有助于散热功能。或者,过孔可以在深度方向上具有竖向的侧壁。
在一实施方式中,过孔呈大致浴缸形。特别地,浴缸形的过孔可以在沿两个垂直的水平方向的平面图中形成有渐缩的侧壁。
在一实施方式中,过孔呈大致W形。这样的过孔可以例如通过两个产生锥形孔的激光照射来形成,该锥形孔连接以在剖视图中形成W形的过孔。
在一实施方式中,嵌入在叠置件中的部件可以与过孔接触或与过孔相接。特别地,经嵌入的部件可以与具有所述特征的多个(例如,槽型的)过孔接触或连接。这可以进一步改善电耦合性能和排热能力。
在一实施方式中,具有所述特征的多个(例如,槽型的)过孔以竖向叠置的布置方式来提供。因此,甚至可以通过电学过孔和/或热过孔建立从部件承载件内部中的部件直到部件承载件的外部主表面的较长的热学路径,以进一步提高排热和导电的效率。
在一实施方式中,过孔被构造成用于将热量从部件承载件中热传导出去。在部件承载件的操作期间,这种热量可以例如由经嵌入的部件(诸如半导体芯片,如微处理器)所产生。
在一实施方式中,过孔被构造成用于在部件承载件内传导电流和/或信号。因此,除了其热学功能之外,例如由金属填充的过孔还可以有助于在部件承载件内部的电连接。
在一实施方式中,过孔具有长圆形(卵形,oblong)的槽的形状,且沿着其长度呈笔直的形状。通过激光打孔可以容易地制造这种结构。
在一实施方式中,过孔具有弯曲的形状。例如,过孔可以具有圆形的段,可以成形为环等等。
在一实施方式中,在水平面内,过孔的长度与宽度之间的比率在介于1.5至5之间的范围内。因此,过孔可以是长圆形的,从而显著提高热学性能。
在一实施方式中,过孔的深度(在竖向方向上)与宽度(在水平面内)之间的比率在介于10%至90%之间的范围内。因此,过孔可以以较小的纵横比形成,使得竖向方向上的空间消耗较小。
在一实施方式中,过孔通过以下方式形成:通过在电绝缘层结构上方的导电层结构中蚀刻一窗口使该导电层结构产生开口,且随后通过(特别是低能量的)激光加工去除经暴露的电绝缘材料。因此,也可以用激光束完成在铜箔中打开所述窗口。
在一实施方式中,过孔通过(特别是高能量的)激光加工来形成(特别是没有先前的窗口形成)。因此,可以通过激光加工来完成窗口形成和在电绝缘层结构中的孔的形成两者以形成所述过孔。
在一实施方式中,可以被操作用于连续发射激光束的激光源在形成过孔期间相对于电绝缘层结构进行移动。结果,激光源的连续轨迹可以以直观的方式转换为激光过孔在水平面中的连续轨迹。
在另一实施方式中,激光源仅于在电绝缘层结构的相邻(例如交叠的)表面部分中形成不同的激光照射之间移动,以及在每个单独的激光照射期间相对于该电绝缘层结构是静止的。从描述上讲,激光源可以产生一系列的截头锥形的孔,这些孔连接以形成长型的过孔。
在一实施方式中,过孔被构造为热过孔并且至少部分地填充有导热填充物。在本申请的上下文中,术语“热过孔”可以特别地表示如下过孔:所述过孔被构造成用于导热填充物介质并被该导热填充物介质填充,该导热填充物介质能够在操作期间排出由部件承载件产生的热量。在本申请的上下文中,术语“导热填充物”可以特别地表示填充过孔的至少一部分的金属,例如铜。导热填充物可以通过一个或多个填充程序(诸如无电沉积)、一个或多个镀覆程序等形成。导热填充物也可以是导电的或可以不导电的。例如,导热填充物介质可以具有至少10W/mK,特别是至少50W/mK的导热率。根据这样的实施方式,提供了一种部件承载件,所述部件承载件具有至少一个过孔,所述过孔在水平面上以伸长的方式进行延伸并且填充有导热材料,诸如铜。这样的热过孔可以被构造成用于在部件承载件的操作期间从部件承载件排出热量。例如,这种热量可能是当电信号沿着部件承载件的导电层结构传播时由欧姆损耗而产生的。因此,实施方式为印刷电路板(PCB)设计者提供了一种有效的解决方案,以改善热管理。有利地,这样的部件承载件可以用标准的PCB制造设备来制造,并且可以特别地涉及用于形成过孔的激光直接打孔工艺,和用于用导热材料填充所述过孔的铜镀覆程序。根据本发明的示例性实施方式的部件承载件可以将高效的热管理与薄的设计相结合。从描述上讲,水平长型的热过孔可以以较低的工作量和较低的空间消耗提供较高的热贡献。例如,与多个单独的圆形过孔相比,填充有导热材料的槽型过孔可以提供更好的排热性能。
在一实施方式中,热过孔是在电气方面不起作用的。因此,热过孔可以布置在部件承载件中,以便与任何电流分离。在这样的实施方式中,热过孔可以特别地被专门构造成用于热管理。
在一实施方式中,过孔从水平延伸的迹线沿竖向方向延伸。因此,过孔还可以有助于从承载产生欧姆损耗的电流的导电迹线进行排热。
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(一个或多个)电绝缘层结构和(一个或多个)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的部件承载件,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的部件承载件,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:例如通过激光打孔或机械打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多个部件。它们可以通过焊接而连接到相应的主表面。PCB的介电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多个部件,并且可以用作一个或多个芯片与其他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。侧向连接部例如是传导路径,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”。基板的介电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括以下项或由以下项组成:至少一层玻璃、硅(Si)或者可光成像的有机材料或可干蚀刻的有机材料,所述有机材料例如是环氧基增强材料(诸如环氧基增强膜)或高分子化合物,如聚酰亚胺、聚苯并恶唑或苯并环丁烯。
在一实施方式中,所述至少一个电绝缘层结构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、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(例如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(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通常对于刚性PCB是优选的,但也可以使用其他材料,尤其是环氧基增强膜或可光成像的介电材料。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、极低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,特别是涂覆有诸如石墨烯之类的超导材料。
所述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,该部件也可以是基板、中介层或另外的部件承载件,例如呈板中板构型。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,还有其他部件,特别是那些产生和发射电磁辐射和/或对从环境传播的电磁辐射敏感的部件,也可以用作所述部件。
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,以暴露一个或多个导电表面部分,该导电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,特别是包含铜或由铜组成的垫、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-钯等。
根据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进行解释。在下文中,将参考实施方式的示例更详细地描述本发明的示例性实施方式,但是本发明的范围不限于此。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施方式的在制造具有长圆形的铜填充的激光过孔的部件承载件期间所获得的结构的纵向剖视图,而图2示出了所获得的结构的横向剖视图。
图3示出了在制造根据图1和图2的部件承载件期间所获得的结构的纵向剖视图,而图4示出了所获得的结构的横向剖视图。
图5示出了通过根据图1至图4进行的制造所获得的部件承载件的纵向剖视图,而图6示出了所获得的部件承载件的横向剖视图。
图7示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件的长圆形的槽型的铜填充的激光过孔的平面图。
图8和图9示出了根据本发明的实施方式的具有长圆形的铜填充的激光过孔的部件承载件的一部分的图像。
图10示出了根据本发明的示例性实施方式的具有长圆形的铜填充的激光过孔的部件承载件的平面图,而图11示出了该部件承载件的剖视图。
图12示出了根据本发明的示例性实施方式的具有叠置的长圆形的铜填充的激光过孔的部件承载件的剖视图。
图13示出了根据本发明的示例性实施方式的具有长圆形的铜填充的激光过孔的部件承载件的平面图。
图14示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件的平面图,其中导电迹线具有成一体设置的长圆形的铜填充的激光过孔。
具体实施方式
附图中的图示是示意性的。应注意,在不同的附图中,相似或相同的元件或特征设置有相同的附图标记、或设置有仅在第一位数内与相对应的附图标记不同的附图标记。为了避免不必要的重复,对于先前描述的实施方式中已经阐明的元件或特征在本说明书后面的位置可能不再被再次阐明。
此外,空间相对术语,诸如“前”和“后”、“上”和“下”、“左”和“右”等,用于描述如图所示的一个元件与一个或多个其他元件的关系。因此,空间相对术语可以应用于在使用中与附图中描绘的取向不同的取向。显然,所有这些空间相对术语仅仅是为了便于描述而指代图中所示的取向,并且不一定是限制性的,因为根据本发明的实施方式的设备可以在使用时假设存在与图中所示的那些取向不同的取向。
在参考附图之前,将进一步详细地描述示例性实施方式,将基于已经被开发的发明的示例性实施方式来总结一些基本的考虑因素。
根据本发明的实施方式,可以提供一种与嵌入的部件具有低欧姆的且因此具有低损耗的电连接的部件承载件,其基于微槽型盲过孔的设计,该过孔填充有导电的(并且优选地还导热的)材料,诸如铜。该过孔可以例如通过激光直接打孔工艺来制造。与相同孔尺寸的两个常规过孔的组合相比,这种微槽型盲过孔的接触表面积更大,这允许经嵌入的部件有更好的电连接和排热。可以使用激光打孔机通过激光直接打孔工艺来产生所述微槽型盲过孔,而无需进行任何特定的调整。相应制造的部件承载件显示出嵌入的部件的明显的电可靠性。根据本发明的示例性实施方式,任何层设计的PCB都是可能的。
根据本发明的示例性实施方式,可以将大面积的铜连接部形成为具有高的热耗散能力,以用于将功能性管芯嵌入到部件承载件的内层中。同时,这可以以低空间消耗来实现。
示例性实施方式提供了嵌入的功能性管芯与外层之间的连接,这不仅提供了出色的电连接性,而且还提供了具有精确对准和可变的连接区域的高的热耗散能力。因此,可以经由所述连接区域将非常高的热耗散能力与精确对准协同地相结合。
图1示出了根据本发明的实施方式的在制造具有长圆形的铜填充的激光过孔108的部件承载件100期间所获得的结构的纵向剖视图,而图2示出了所获得的结构的横向剖视图。
如图1所示,部件116嵌入到层结构104、106的叠置件102中。部件116(例如体现为半导体芯片)在其顶侧上设置有垫150。
叠置件102可以是包括一个或多个导电层结构104和一个或多个电绝缘层结构106的板形的层压型的层叠置件。例如,导电层结构104可以包括图案化的铜箔和竖向贯通的连接部,例如铜填充的激光过孔。电绝缘层结构106可以包括树脂(例如环氧树脂)和可选地在树脂中的增强颗粒(例如玻璃纤维或玻璃球)。例如,电绝缘层结构106可以由FR4或ABF制成。在所示的实施方式中,厚的中央电绝缘层结构106可以是完全固化的芯。
腔体可以由叠置件102中的通孔限定,该通孔可以通过将临时承载件(未示出)附接到叠置件102的下部主表面而在底侧上封闭。临时承载件可以例如是粘性带或胶带。部件116可以附接与向上定向的垫150相反的主表面,该部件在腔体中在临时承载件上有直接的物理接触。临时承载件的功能是提供稳定性,直到将部件116胶合到腔体内的适当位置为止。
参考图1,部件116已被嵌入叠置件102中并且已通过层压被胶合到适当位置。更具体地,图1中所示的结构可以通过将一个或多个另外的电绝缘层结构106和一个或多个另外的导电层结构104层压到所述叠置件102的上部主表面(其中部件116在腔体中)而获得。例如,可以将预浸料层(作为另外的电绝缘层结构106)和铜箔(作为另外的导电层结构104)层压在部件116和叠置件102的顶部上。在层压过程期间,另外的电绝缘层结构106的未固化的材料可以变得可流动或熔化,并且可以在叠置件102、临时承载件和部件116之间的间隙中流动。在将所述另外的电绝缘层结构106的材料进行固化(例如交联、聚合等)时,所述间隙中的填充介质可以变成固体。经树脂涂覆的铜(RCC)也可以用于在部件116和叠置件102的顶侧上进行层压。作为所述层压的替代方案,还可以通过将液体粘合剂材料填充在叠置件、临时承载件和部件之间的间隙中(未示出)而将部件116胶合在叠置件102中形成的腔体中的适当位置。在固化所述粘合剂材料之时,将部件116也胶合在腔体中的适当位置。
之后,可以移除所述临时承载件。当临时承载件是粘性带时,其可以被简单地从图1和图2所示的结构的下部主表面上剥离下来。
因此,图1和图2显示了呈嵌入在叠置件102中的部件116形式的功能性管芯。间隙填充有树脂片的固化材料。
图3示出了在制造根据图1和图2的部件承载件100期间所获得的结构的纵向剖视图,而图4示出了所获得的结构的横向剖视图。
图3和图4所示的结构可以通过在根据图1和图2的结构的顶部上对先前连续的导电层结构104进行光刻蚀或平版印刷式的刻蚀来获得。结果,在图3和图4的顶部示出了图案化的导电层结构104。随后,可以通过激光打孔去除由此暴露的电绝缘层结构106的材料,从而暴露所述经嵌入的部件116的垫150。因此,可以利用敷形掩模(conformal mask)工艺在顶部的导电层结构104中制造所示的一个或多个开口,并通过CO2激光在下面的电绝缘层结构106中打孔出槽,从而获得三个平行的槽型的长圆形的过孔108。
因此,沿着长度L(见图4)大于水平宽度W(见图3)的水平路径在电绝缘层结构106中形成槽型过孔108。槽型过孔108可以在与水平面垂直的深度D方向上具有竖向的侧壁或渐缩的侧壁。如图所示,过孔108具有长圆形的槽的形状,且沿着其长度L呈笔直的形状。过孔108的长度L与宽度W之间的比率可以在介于1.5至5之间的范围内。过孔108的深度D与宽度W之间的比率可以在介于10%至90%之间的范围内。
图5示出了通过根据图1至图4的制造所获得的部件承载件100的纵向剖视图,而图6示出了所获得的部件承载件100的横向剖视图。
如图所示,随后可以用例如铜之类的导电填充物110来填充所述槽型过孔108。例如,这可以通过无电镀覆、电镀覆等来完成。此后,可以蚀刻外部垫以用于设计外层。
结果,获得了根据本发明实施方式的示出的部件承载件100。所述部件承载件100包括叠置件102,该叠置件102包括导电层结构104和电绝缘层结构106。部件116嵌入在叠置件102中。
过孔108填充有导电且导热的填充物110,该填充物电接触经嵌入的部件116、并且在部件承载件100的操作期间排出由部件116产生的热量。被嵌入叠置件102中的部件116可以由过孔108电接触,该过孔可以同时用于排出和/或散开热量。换而言之,过孔108可以被构造成用于将热量从部件承载件100中热传导出去,并且用于在部件承载件100内传导电流和/或信号。
如所描述的,过孔108可以通过激光打孔而形成。过孔108可以具有竖向侧壁,但是也可以具有渐缩的侧壁112(比较图8和图9)。具有所述特征的多个过孔108也可以以竖向叠置的布置方式(未示出)来设置。
图7示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件100的长圆形的铜填充的激光过孔108的平面图。
根据图7,过孔108在叠置件102的电绝缘层结构106的相邻表面部分中形成为一系列直的激光照射部,从而形成构成过孔108的被成一体连接的圆形的凹部118。每个激光照射部可以形成截头锥形的孔。因此,在所示的平面图中,过孔108具有由多个纵向对准的圆形凹部118限定的轮廓。从描述上讲,成圆形的各个激光照射部可以交叠以形成具有成波形的侧部轨迹的直的长圆形的过孔108。因此,槽型过孔108中的每个过孔可以由填充有铜的多个交叠的激光孔组成。
参考图7,“W”表示激光孔的宽度或直径。可以控制敷形掩模的部分暴露部以获得高度精确的对准。“A”表示间距尺寸(即,孔的中心到中心的距离)。间距尺寸可能影响槽的形状以及电流承载和排热能力。“L”表示槽的长度。
图8和图9示出了根据本发明的实施方式的具有长圆形的铜填充的激光过孔108的部件承载件100的一部分的图像。在CO2激光打孔之后,可以通过PLB和过孔填充物来填充这些槽。所述图像对应于图6中用框199指示的部件承载件区域。例如,过孔108可以是大致浴缸形的。
同样在以下实施方式中的每个实施方式中,可以将部件116嵌入叠置件102中,并且与过孔108和/或迹线151接触。
图10示出了根据本发明的示例性实施方式的具有长圆形的铜填充的激光过孔108的部件承载件100的平面图,而图11示出了其剖视图。
热过孔108在电绝缘层结构106中的一个电绝缘层结构中沿着水平路径(即沿着部件承载件100的水平面内的路径)形成为盲孔。热过孔108在水平面中的长度L大于在水平面中的水平宽度W,并且在深度D方向(垂直于宽度方向和长度方向的方向)上具有渐缩的侧壁112。此外,热过孔108填充有诸如铜之类的导热填充物110。填充有导热填充物110的过孔108被构造成用于将热量从部件承载件100中热传导出去。另外,过孔108可以被构造成用于在部件承载件100内传导电流和/或信号。过孔108是通过激光打孔形成的激光过孔。如图1中特别所示,过孔108是大致浴缸形的。如特别地在图1中所示,过孔108具有长圆形的槽的形状,且沿着其长度L呈大致笔直的形状。可替代地,过孔108可以在水平面内具有弯曲的形状(未示出)。过孔108的长度L与宽度W之间的比率可以在介于1.5至5之间的范围内。此外,过孔108的深度D与宽度W之间的比率可以在介于10%至90%之间的范围内。
例如,过孔108可以在电绝缘层结构106的相邻表面部分中借助于移动的激光源或者一系列的激光照射而沿着连续的轨迹来形成,从而形成构成所述过孔108的集成在一起的连接的圆形凹部。
微槽型盲过孔108可以具有100μm的尺寸,其中过孔底部的80%能够提供15027μm2的接触面积(当尺寸“X”为40μm时)。这可能比传统的微型盲过孔大约多50%。
图12示出了根据本发明的示例性实施方式的具有叠置的长圆形的铜填充的激光过孔108的部件承载件100的剖视图。
更具体地,图12示出了具有所述特征并且以竖向叠置的布置方式设置的多个过孔108。通过采取该措施,可以获得更大的接触面积,且因此获得增加的传热能力。排热功能如图12中的箭头所示。
图13示出了根据本发明的示例性实施方式的具有长圆形的铜填充的激光过孔108的部件承载件100的平面图。图13将根据示例性实施方式的水平对准且竖向对准的长圆形的直过孔108与具有圆形截面的过孔109的传统阵列进行了比较。
如图所示,所示示例性实施方式的过孔108形成高过孔密度区域。从描述上讲,可以将两个传统的过孔109组合为一个过孔108。这可以允许在没有额外间隔的情况下获得增强的传热能力。
图14示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件100的平面图,其中导电迹线具有成一体设置的长圆形的铜填充的激光过孔108。导电迹线151与竖向延伸的垫152连接,并且导电迹线被构造为传导电力或电信号。与导电迹线151一体形成的长型的热过孔108促进了部件承载件100的排热功能。因此,可以在迹线151内形成具有水平延伸的轨迹的热过孔108。更具体地,热过孔108可以在迹线151内被打孔出。这使得可以在不需要任何额外间隔的情况下获得更好的传热。
应当注意,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。本发明的实施方式的实现方式不限于图中所示的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。
Claims (32)
1.一种部件承载件(100),其中,所述部件承载件(100)包括:
叠置件(102),所述叠置件包括至少一个导电层结构(104)和至少一个电绝缘层结构(106);
部件(116),所述部件嵌入在所述叠置件(102)中;
过孔(108),所述过孔沿着长度(L)大于水平宽度(W)的水平路径形成于所述至少一个电绝缘层结构(106)中的至少一个电绝缘层结构中。
2.根据权利要求1所述的部件承载件(100),其中,所述过孔(108)至少部分地填充有导电填充物(110),所述导电填充物与经嵌入的所述部件(116)电接触。
3.根据权利要求1所述的部件承载件(100),其中,所述过孔(108)未填充导电填充物(110)。
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,所述过孔(108)是通过激光打孔形成的激光过孔(108)。
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,所述过孔(108)在深度(D)方向上具有渐缩的侧壁(112)。
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,所述过孔(108)在深度(D)方向上形成有竖向的侧壁。
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,所述过孔(108)呈大致浴缸形。
8.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,所述过孔(108)呈大致W形。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的部件承载件(100),其中,所述部件(116)与所述过孔(108)相连,或与所述过孔(108)接触,特别是与多个过孔(108)相连接或接触,所述多个过孔均沿着长度(L)大于水平宽度(W)的水平路径形成于所述至少一个电绝缘层结构(106)中的至少一个电绝缘层结构中。
10.根据权利要求9所述的部件承载件(100),其中,每个过孔(108)至少部分地填充有导电填充物(110)。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的部件承载件(100),其中,以竖向叠置的布置方式来设置多个过孔(108),每个过孔(108)沿着长度(L)大于水平宽度(W)的水平路径形成于所述至少一个电绝缘层结构(106)中的至少一个电绝缘层结构中。
12.根据权利要求11所述的部件承载件(100),其中,每个过孔(108)至少部分地填充有导电填充物(110)。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的部件承载件(100),其中,所述过孔(108)被构造成用于将热量从所述部件承载件(100)中热传导出去。
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,所述过孔(108)被构造成用于在所述部件承载件(100)内传导电流和/或信号。
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,所述过孔(108)形成为位于所述至少一个电绝缘层结构(106)中的至少一个电绝缘层结构的相邻的表面部分中的一系列的截头锥形的孔,从而形成构成所述过孔(108)的被连接的圆形凹部(118)。
16.根据权利要求1至15中的任一项所述的部件承载件(100),其中,所述过孔(108)具有长圆形的槽的形状且沿着其长度(L)呈笔直的形状。
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,所述过孔(108)具有弯曲的形状。
18.根据权利要求1至17中的任一项所述的部件承载件(100),其中,所述过孔(108)的长度(L)与宽度(W)之间的比率在介于1.5至5之间的范围内。
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,所述过孔(108)的深度(D)与宽度(W)之间的比率在介于10%至90%之间的范围内。
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,在平面图中,所述过孔(108)具有由多个纵向布置的交叠的圆形凹部(118)限定的轮廓。
21.根据权利要求1至20中的任一项所述的部件承载件(100),其中,所述过孔(108)被构造为热过孔(108)并且至少部分地填充有导热填充物(110)。
22.根据权利要求21所述的部件承载件(100),其中,所述热过孔(108)是在电气方面不起作用的。
23.根据权利要求1至22中的任一项所述的部件承载件(100),其中,所述过孔(108)从水平延伸的迹线(151)沿竖向方向延伸。
24.根据权利要求1至23中的任一项所述的部件承载件(100),所述部件承载件包括以下特征中的至少一者:
所述部件(116)特别地选自:电子部件、非导电嵌体和/或导电嵌体、传热单元、光导元件、光学元件、桥接件、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、另外的部件承载件以及逻辑芯片;
其中,所述至少一个导电层结构(104)包括铜、铝、镍、银、金、钯和钨中的至少一者,所提及的材料中的任一材料可选地涂覆有超导材料,例如石墨烯;
其中,所述至少一个电绝缘层结构(106)包括以下中的至少一者: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;预浸料;聚酰亚胺;聚酰胺;液晶聚合物;环氧基增强膜;聚四氟乙烯;陶瓷和金属氧化物;
其中,所述部件承载件(100)成形为板;
其中,所述部件承载件(100)被构造为印刷电路板、基板和中介层中的一者;
其中,所述部件承载件(100)被构造为层压型的部件承载件(100)。
25.一种对部件承载件(100)进行制造的方法,其中,所述方法包括:
提供叠置件(102),所述叠置件包括至少一个导电层结构(104)和至少一个电绝缘层结构(106);
将部件(116)嵌入所述叠置件(102)中;以及
沿着长度(L)大于水平宽度(W)的水平路径在所述至少一个电绝缘层结构(106)中的至少一个电绝缘层结构中形成过孔(108)。
26.根据权利要求25所述的方法,其中,所述方法包括:通过激光打孔来形成所述过孔(108)。
27.根据权利要求25或26所述的方法,其中,所述方法包括:使用所述过孔(108)以将热量从所述部件承载件(100)中热传导出去。
28.根据权利要求25至27中的任一项所述的方法,其中,所述方法包括:使用所述过孔(108)以在所述部件承载件(100)内传导电流和/或信号。
29.根据权利要求25至28中的任一项所述的方法,其中,所述方法包括通过以下方式形成所述过孔(108):在所述叠置件(102)的电绝缘层结构(106)上方的导电层结构(104)中蚀刻一窗口以使所述导电层结构(104)产生开口,且随后通过激光加工而去除露出的所述电绝缘层结构(106)的材料。
30.根据权利要求25至29中的任一项所述的方法,其中,所述方法包括通过以下方式形成所述过孔(108):
操作激光源以连续发射激光束;以及
在形成所述过孔(108)期间使所述激光束相对于所述电绝缘层结构(106)进行移动。
31.根据权利要求25至29中的任一项所述的方法,其中,所述方法包括通过以下方式形成所述过孔(108):
将激光源操作成仅于在所述电绝缘层结构(106)的相邻的表面部分中发射不同的激光照射之间相对于所述电绝缘层结构(106)进行移动,所述相邻的表面部分特别地是交叠的相邻的表面部分,以及
将所述激光源操作成在每个单独的激光照射期间相对于所述电绝缘层结构(106)静止。
32.根据权利要求25至31中的任一项所述的方法,其中,所述方法包括通过所述过孔(108)电接触和/或热接触、或者电连接和/或热连接经嵌入的所述部件(116)。
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