CN112736039A - 部件承载件及制造部件承载件的方法 - Google Patents

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约翰尼斯·施塔尔
迈克·莫瑞安茨
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Abstract

本发明涉及一种部件承载件(1)，部件承载件包括：叠置件，叠置件具有至少一个电绝缘层结构(2)和/或至少一个电传导层结构(3)；热移除且电传导的基部结构(4)；连接至基部结构(4)的部件(5)，部件(5)连接至基部结构(4)以使得：部件(5)至少部分地从基部结构(4)突出出并且在侧向至少部分地被叠置件的电绝缘材料覆盖；以及位于部件(5)的顶部主表面上或位于部件(5)的顶部主表面的上方的电传导的顶部结构(6)。本发明还涉及一种制造该部件承载件(1)的方法。

Description

部件承载件及制造部件承载件的方法
技术领域
本发明涉及部件承载件和制造部件承载件的方法。
背景技术
常规的部件承载件包括具有电绝缘层结构和电传导层的叠置件。部件被表面安装在叠置件上或嵌入叠置件中。这种部件承载件可以用于具有高的竖向电流的自动半导体应用的领域中。由于高的竖向电流，使得产生了可能导致过热的热，并且从而导致部件承载件或位于部件承载件中的部件发生故障。
发明内容
本发明的目的是提供部件承载件和制造部件承载件的方法，通过本发明，当高的竖向电流流过部件承载件时，可以实现有效的热管理。该目的通过本申请来实现。
根据本发明的示例性实施方式，部件承载件包括：叠置件，该叠置件包括至少一个电绝缘层结构和/或至少一个电传导层结构；热移除的且电传导的基部结构；连接至基部结构或与基部结构直接接触的部件，部件连接至基部结构或与基部结构直接接触以使得：部件至少部分地从基部结构突出并且在侧向上至少部分地被叠置件的电绝缘材料覆盖；以及电传导的顶部结构，顶部结构位于部件的顶部主表面上或位于部件的顶部主表面的上方。
根据本发明的另一示例性实施方式，制造部件承载件的方法包括以下步骤：提供包括至少一个电绝缘层结构和/或至少一个电传导层结构的叠置件、形成热移除的且热传导的基部结构、将部件连接至基部结构以使得部件至少部分地从基部结构突出并且在部件的侧壁上至少部分地被叠置件的电绝缘材料覆盖、以及形成电传导的顶部结构，顶部结构电接触部件的顶部主表面。
在本申请的上下文中，术语“部分地突出”可以指部件的一部分嵌入基部结构中而部件的其余部分从基部结构突出。
在本申请的上下文中，术语“主表面”可以指部件的布置有电端子的表面。术语“主表面”还可以指部件的下述表面：该表面垂直于叠置件的各个层被布置或被分层成彼此上下地放置所沿的方向。
在本申请的上下文中，术语“顶部主表面”可以指部件的布置有部件的源极端子的主表面。术语“顶部主表面”还可以指部件的下述主表面：该主表面与部件的被嵌入在基部结构中或被连接至基部结构的主表面相反。术语“顶部主表面”还可以指在制造过程期间部件的首先插入到部件承载件的腔中的主表面。
具有以上提及的构型的部件承载件呈现出改进的来自部件的热传播，特别地通过热移除的且热传导的基部结构呈现出改进的来自部件的热传播。可以实现高的电流竖向流过部件承载件，并且可以通过热传播实现有效的热管理。本发明的部件承载件可以在大约50kW的应用中使用，例如在自动半导体应用的领域中使用。
顶部结构改进了部件承载件的刚性。
具体实施方式
在下文中，将对本发明的其他示例性实施方式进行说明。
在实施方式中，该部件连接至基部结构以用于热传播，特别地部件至少以45°的热传播角连接至基部结构。例如，热传播角可以在部件的竖向侧表面与基部结构中的线之间被测量，这限制了大量的热传递区域。在该线处，沿水平方向测量的温度梯度可以呈现出最大值。热传播角的角点可以是部件的侧向侧部处的基部结构过渡到叠置件的电绝缘材料的点。
在实施方式中，基部结构的厚度大于100μm、特别地大于130μm；和/或顶部结构的厚度为至少50μm，特别是地为至少70μm；和/或顶部结构的厚度小于基部结构的厚度。厚度可以沿垂直于部件承载件的主表面的方向测量。热传播还可以通过这些参数被改进。
在实施方式中，部件具有位于顶部主表面处的至少一个端子和位于底部主表面处的至少一个端子，其中，位于底部主表面处的至少一个端子连接至基部结构，而位于顶部表面上的至少一个端子连接至顶部结构。上下文中的术语“连接”可以包括电连接或电连结以及/或者热连接或热连结。
在实施方式中，部件在侧向上至少部分地被芯包围以进一步改进刚性。
在实施方式中，基部结构包括铜箔并包括镀铜的层。在实施方式中，顶部结构包括铜箔。由此，可以便于以较低的成本制造部件承载件。
在实施方式中，部件的侧壁的至少10％用基部结构的材料覆盖；和/或部件的侧壁的至少10％被叠置件的电绝缘材料覆盖。这就是说，部件的侧壁的高度的至少10％可以用基部结构的材料连续地覆盖；和/或部件的侧壁的高度的至少10％可以用叠置件的电绝缘材料连续地覆盖。一方面，由于侧壁被部分地镀覆有例如铜，因此通过增大与半导体的接触接合部来减小热阻。另一方面，叠置件的电绝缘材料覆盖部件的侧向表面的一部分，以防止来自部件的端子的电迁移或破坏性放电。
在实施方式中，图案化的粘合层或烧结层布置在基部结构内并为部件提供电接触和/或热接触。由此，可以促进部件承载件的制造。
在实施方式中，部件承载件包括以下特征中的至少一者：部件承载件包括表面安装在部件承载件上和/或嵌入在部件承载件中的至少一个部件，其中，至少一个部件特别地选自：电子部件、非导电嵌体和/或导电嵌体、热传递单元、光引导元件、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、发送器和/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、蓄能器、开关、相机、天线、磁性元件、另外的部件承载件和逻辑芯片；其中，部件承载件的电传导层结构中的至少一个电传导层结构包括铜、铝、镍、银、金、钯和钨中的至少一者，所提及的铜、铝、镍、银、金、钯和钨中的任意一者可选地被涂覆有超导材料，超导材料比如为石墨烯；其中，电绝缘层结构包括下述各者中的至少一者：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、聚苯醚衍生物、玻璃、预浸料材料、聚酰亚胺、聚酰胺、液晶聚合物、环氧基积层膜、聚四氟乙烯、陶瓷和金属氧化物；其中，部件承载件被成形为板；其中，部件承载件被构造为印刷电路板、基板和插置件中的一者；其中，部件承载件被构造为层压式部件承载件。
在方法的实施方式中，在将部件连接至基部结构的步骤中，使内部部件承载件以面板级形成，并且将内部部件承载件以面板级嵌入外部部件承载件的腔中。
在本申请的上下文中，术语“面板级”可以指在所谓的面板上执行的制造过程、比如面板级封装。这种面板的矩形形式可以为300mm×300mm、500mm×500mm，600mm×600mm等。面板级制造方法通常用于PCB(印刷电路板)技术中。与面板级制造方法相反，存在在圆形(半导体)晶圆上执行的晶圆级制造方法。
例如，根据本发明，作为具有部件的PCB引线框架的内部部件承载件可以结合到低成本的PCB中。通过该原理，在利用半导体作为部件的情况下，通过将嵌入的部件以面板级预制在内部PCB引线框架中来提供节省成本的解决方案。该原理使得能够通过常见的嵌入技术和PCB技术来创建厚的铜引线框架，以形成内部部件承载件并实现完全被封装的部件。该制造方法可以分成制造高电流PCB(内部部件承载件)以及制造具有较高布线密度的低成本的PCB(外部部件承载件)。由于将相对昂贵的引线框架(内部部件承载件)与完全被封装的部件一起实施到便宜且简单的PCB(外部部件承载件)中，因此改进了成本效率。
此外，在将内部部件承载件结合到比如为最终的PCB积层的外部部件承载件中之前，可以实现内部部件承载件的100％的已知良好封装件(KGP)测试能力。
在方法的实施方式中，部件承载件是通过使用临时承载件、特别是胶带来制造的，该临时承载件临时附接至部件的与顶部结构有关的主表面。
在方法的实施方式中，部件承载件通过使用临时承载件、特别是胶带来制造的，该临时承载件临时附接至部件的与基部结构相对应的主表面。
在方法的实施方式中，部件承载件是以面板级通过分批过程制造的。
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部件承载件上和/或在部件承载件中容置一个或更多个部件以用于提供机械支撑和/或电气连接性的任何支撑结构。换句话说，部件承载件可以被构造为用于部件的机械和/或电子承载件。特别地，部件承载件可以是印刷电路板(PCB)、有机插置件、和IC(集成电路)基板中的一者。部件承载件还可以是将上面所提及类型的部件承载件中的不同的部件承载件组合的混合板。
在实施方式中，部件承载件包括具有至少一个电绝缘层结构和至少一个电传导层结构的叠置件。例如，部件承载件可以是所提到的电绝缘层结构和电传导层结构的层压件，该层压件特别地通过施加机械压力和/或热能来形成。所提到的叠置件可以提供能够为另外的部件提供大安装表面并且仍然非常薄且紧凑的板状部件承载件。术语“层结构”可以特别地表示在同一平面内的连续层、图案化层或多个不连续的岛状件(island)。
在实施方式中，部件承载件被成形为板。这有助于紧凑设计，其中尽管如此，部件承载件仍为部件承载件上的安装部件提供了大的基底。此外，特别地，作为嵌入的电子部件的示例的裸晶片由于其较小的厚度可以方便地嵌入诸如印刷电路板的薄板中。
在实施方式中，部件承载件被构造为印刷电路板、基板(特别是IC基板)和插置件中的一者。
在本申请的上下文中，术语“印刷电路板”(PCB)可以特别地表示通过例如借助于施加压力和/或通过供给热能将多个电传导层结构与多个电绝缘层结构层压而形成的板状部件承载件。作为用于PCB技术的优选材料，电传导层结构由铜制成，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。通过例如以激光钻孔或机械钻孔的方式形成穿过层压件的通孔，并且通过用电传导材料(特别是铜)填充该通孔从而形成作为通孔连接部的过孔，可以以期望的方式将各电传导层结构连接至彼此。除了可以嵌入在印刷电路板中的一个或更多个部件以外，印刷电路板通常被构造成用于在板状印刷电路板的一个表面或两个相反表面上容置一个或更多个部件。所述一个或更多个部件可以通过焊接连接至相应的主表面。PCB的介电部分可以包括具有增强纤维(比如玻璃纤维)的树脂。
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。与PCB相关联地，基板可以是安装有一个或更多个部件的相当小的部件承载件并且可以用作一个或更多个芯片与另外的PCB之间的连接介质。例如，基板可以具有与要被安装在基板上的部件(特别是电子部件)大致相同的尺寸(例如在芯片尺寸封装的情况下)。更具体地，基板可以被理解为用于电连接件或电网络的承载件以及与印刷电路板(PCB)相当但具有相当高密度的横向和/或竖向布置的连接件的部件承载件。横向连接件例如是传导路径，而竖向连接件可以是例如钻孔。这些横向和/或竖向连接件布置在基板内，并且可以用于提供容置部件或未容置部件(比如裸晶片)——特别是IC芯片——与印刷电路板或中间印刷电路板的电连接、热连接和/或机械连接。因此，术语“基板”还包括“IC基板”。基板的介电部分可以包括具有增强颗粒(比如增强球体、特别是玻璃球体)的树脂。
基板或插置件可以包括下述各者或由下述各者构成：至少一层玻璃、硅、或者可光成像或可干蚀刻的有机材料如环氧基积层材料(比如环氧基积层膜)或聚合物复合物如聚酰亚胺、聚苯并恶唑或苯并环丁烯。
在实施方式中，至少一个电绝缘层结构包括下述各者中的至少一者：树脂(比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、玻璃状材料)、预浸材料(比如FR-4或FR-5)、聚酰亚胺、聚酰胺、液晶聚合物(LCP)、环氧基积层膜、聚四氟乙烯(特氟隆)、陶瓷以及金属氧化物。也可以使用例如由玻璃(多层玻璃)制成的增强材料，比如网状物、纤维或球体。尽管预浸料特别是FR4对于刚性的PCB而言通常是优选的，但是也可以使用其他材料，特别是环氧基积层膜或可光成像的介电材料。对于高频的应用，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)或其他低、极低或超低的DK材料的高频材料可以在部件承载件中被实现为电绝缘层结构。
在实施方式中，至少一个电传导层结构包括下述各者中的至少一者：铜、铝、镍、银、金、钯和钨。尽管铜通常是优选的，但是其他的材料或其涂覆的其他类型也是可以的，特别地电传导层结构被涂覆有诸如石墨烯之类的超导材料。
至少一个部件可以选自下述各者：非导电嵌体、导电嵌体(比如金属嵌体，优选地包括铜或铝)、热传递单元(例如热管)、光引导元件(例如光波导或光导连接件)、光学元件(例如透镜)、电子部件或其组合。例如，部件可以是有源电子部件、无源电子部件、电子芯片、存储设备(例如DRAM或另一种数据存储器)、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、相机、天线、逻辑芯片以及能量收集单元。然而，其他部件也可以嵌入部件承载件中。例如，磁性元件可以用作部件。这种磁性元件可以是永磁性元件(诸如铁磁性元件、反铁磁性元件、多铁性元件或亚铁磁性元件，例如铁氧体芯)或者可以是顺磁性元件。然而，该部件还可以是例如呈板中板构造的基板、插置件或另外的部件。该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，也可以将其他部件用作部件，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。
在实施方式中，部件承载件是层压式部件承载件。在这样的实施方式中，部件承载件是通过施加压力和/或热而叠置并连接在一起的多层结构的组合件。
在对部件承载件的内部层结构进行处理之后，可以用一个或更多个另外的电绝缘层结构和/或电传导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主表面或两个相反的主表面。换句话说，可以持续堆积，直到获得期望的层数为止。
在电绝缘层结构和电传导层结构的叠置件的形成完成之后，可以进行对所获得的层结构或部件承载件的表面处理。
特别地，在表面处理方面，可以将电绝缘的阻焊剂施加至层叠置件或部件承载件的一个主表面或两个相反的主表面。例如，可以在整个主表面上形成诸如阻焊剂并且随后对阻焊剂层进行图案化以暴露一个或更多个电传导表面部分，这些电传导表面部分将用于将部件承载件电耦接至电子外围。部件承载件的保持被阻焊剂覆盖的表面部分、特别是包含铜的表面部分可以被有效地保护以免受氧化或腐蚀。
就表面处理而言，还可以选择性地将表面修整部施加到部件承载件的暴露的电传导表面部分。这样的表面修整部可以是部件承载件的表面上的暴露的电传导层结构(诸如垫、电传导迹线等，特别是包括铜或由铜构成)上的电传导覆盖材料。如果不保护这样的暴露的电传导层结构，暴露的电传导部件承载件材料(特别是铜)就可能会氧化，从而使部件承载件的可靠性较低。然后，可以将表面修整部形成为例如表面安装部件与部件承载件之间的接合部。表面修整部具有保护暴露的电传导层结构(特别是铜电路)的功能并且例如通过焊接来实现与一个或更多个部件的结合过程。用于表面修整部的合适材料的示例是有机可焊性防腐剂(OSP)、化学镍浸金(ENIG)、金(特别是硬金)、化学锡、镍金、镍钯等。
本发明的上文限定的方面和另外的方面根据下文将要描述的实施方式的示例而明显并且参照实施方式的这些示例进行说明。
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横截面图。
图2示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件的基本原理的步骤。
图3示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件的基本原理的步骤。
图4示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件的基本原理的替代性步骤。
图5示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件的横截面图。
图6示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件的横截面图。
图7示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件的基本原理的步骤。
图8示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件的基本原理的步骤。
图9示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件的基本原理的步骤。
图10示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件的基本原理的步骤。
图11示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件的基本原理的步骤。
图12示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件的基本原理的步骤。
图13示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件的基本原理的步骤。
图14示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件的基本原理的步骤。
图15示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件的基本原理的步骤。
图16示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件的基本原理的步骤。
附图详细描述
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。
图1示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件1的横截面图。部件承载件1可以被成形为板。部件承载件1可以被构造为印刷电路板、基板和插置件中的一者。部件承载件1可以被构造为层压型部件承载件。
部件承载件1包括叠置件，该叠置件包括至少一个电绝缘层结构2和至少一个电传导层结构3。
电绝缘层结构2可以包括下述各者中的至少一者：树脂、特别是增强树脂或非增强树脂，例如为环氧树脂或双马来酰亚胺-三嗪树脂、FR-4、FR-5、氰酸酯、多苯基衍生物、玻璃、预浸材料、聚酰亚胺、聚酰胺、液晶聚合物、环氧基积层膜、聚四氟乙烯、陶瓷和金属氧化物。
部件承载件的至少一个电传导层结构3可以包括铜、铝、镍、银、金、钯和钨中的至少一者，所提及的铜、铝、镍、银、金、钯和钨中的任意一者可选地被涂覆有超导材料，超导材料比如为石墨烯。
部件承载件1还包括：热移除的且电传导的基部结构4，该基部结构4可以形成一种通过PCB技术制造的引线框架；部件5，部件5连接至基部结构4或布置成与基部结构4直接接触，以使得部件5至少部分地从基部结构4突出并且在侧向上至少部分地被叠置件的电绝缘材料覆盖；以及电传导的顶部结构6，顶部结构6位于部件5的顶部主表面上或位于部件5的顶部主表面的上方。
具有上述构型的部件承载件1呈现出改进的来自部件5的热传播，特别地通过热移除的且电传导的基部结构4而呈现出改进的来自部件5的热传播。可以实现高电流竖向流过部件承载件1，并且可以通过热传播实现有效的热管理。部件承载件1可以用于约50kW的应用中，例如用于自动半导体应用中。基部结构4连接至部件5以用于热传播，特别地，基部结构4以45°的热传播角α连接至部件5。
顶部结构6改进了部件承载件1的刚性。顶部结构6包括基部铜层6a，该基部铜层6a可以是附在或层压在部件5上方的电绝缘层结构2上的铜箔。铜层6b通过电镀(镀铜)布置在基部铜层6a上。替代性地，基部铜层6a可以是相对较薄的铜层(种子层)。薄铜层6a可以化学地、无电镀地或通过溅射被施加。较厚的铜层6b可以通过电镀(镀铜)布置在薄铜层6a上。铜层6a、6b可以分别具有50μm至100μm、优选地为70μm±5μm的厚度。
部件5嵌入部件承载件1中。部件5可以特别地选自：功率半导体部件、特别是功率晶体管芯片、电子部件、非导电嵌体和/或导电嵌体、热传递单元、光引导元件、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、发送器和/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、蓄能器、开关、相机、天线、磁性元件、另外的部件承载件和逻辑芯片。
部件5具有位于顶部主表面处的两个端子7和位于底部主表面处的一个端子8，其中底部主表面处的端子8连接至基部结构4，而顶部表面上的端子7连接至顶部结构6。上下文中的术语“连接”可以包括电连结以及热连结。
部件5在侧向上至少部分地被芯9围绕。芯9的厚度可以为约70μm至150μm、优选地为100μm±5μm。
基部结构4的在垂直于部件承载件1的主表面的方向上测量的厚度可以大于100μm、特别地大于130μm；顶部结构6的厚度可以为至少50μm、特别地为至少70μm；以及顶部结构6的厚度可以小于基部结构4的厚度。
部件5的侧壁的高度的至少10％可以用基部结构4的材料连续地覆盖，例如部件5的100μm的侧壁可以用基部结构4的材料连续地覆盖。部件5的侧壁的高度的至少10％可以用叠置件的电绝缘材料连续地覆盖。
部件承载件1还包括具有基部铜层16a的底部结构16a、16b，该基部铜层16a可以是附在或层压在部件5下方的电绝缘层结构2上的铜箔。铜层16b通过电镀(镀铜)布置在基部铜层16a上。替代性地，基部铜层16a可以是相对较薄的铜层(种子层)。薄铜层16a可以化学地、无电镀地或通过溅射被施加。较厚的铜层16b可以通过电镀(镀铜)布置在薄铜层16a上。铜层16a、16b可以分别具有50μm至100μm、优选地为70μm+5μm的厚度。
总体上，具有以上提及的构型的部件承载件1呈现出改进的来自部件5的热传播，特别地通过热移除的且电传导的基部结构4呈现出改进的来自部件5的热传播。顶部结构6改进了部件承载件1的刚性。
图2至图4示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件100的基本原理的步骤，其中部件5连接至基部结构4。
在步骤S1中，提供由绝缘材料制成的具有腔91的芯9。芯9中的腔91可以通过机械钻孔来提供。铜层10布置在芯9上。铜层10的厚度可以为例如70μm。铜层10可以是铜箔。芯9以及芯9上的铜层10可以是预制的板。芯9最初可以具有位于与铜层10相反的侧部处的另一铜层(未示出)。在图2的实施方式中，该未示出的另一铜层已经被蚀刻掉以减小内部部件承载件100的厚度。
临时承载件14、特别是胶带在与布置有铜层10的侧部相反的那个侧部处附接至芯9。
部件5在腔91内放置在临时承载件14上。在本实施方式中，部件5是具有位于一个侧部处的漏极端子8以及位于相反侧部处的源极端子7和栅极端子7的MOSFET。部件5以及该部件的源极端子7和该部件的栅极端子7在腔91内放置到临时承载件14上，使得漏极端子8在顶部处暴露。部件5面向下地放置在腔91中，这意味着源极端子7和栅极端子7布置在临时承载件14上。
在步骤S2中，使部件5通过电绝缘层结构2的材料固定在腔91中。电绝缘层结构2的该材料可以是粘合剂或模制材料。替代性地，如果包括芯9和铜层10的板由预浸材料制成，则板可以借助于压力和/或热进行层压，使得芯9的预浸材料融化并进入腔91。在芯9的预浸材料固化之后，部件5被固定在腔91内。
一方面，在步骤S2中描述的电绝缘层结构2没有覆盖部件5的整个侧向表面，以留出之后可以被热传导材料填充的空间，从而改进热传播。替代性地，可以设想的是，例如通过蚀刻、等离子蚀刻或激光过程来将步骤S2中描述的电绝缘层结构2的一部分移除。
在步骤S2中描述的电绝缘层结构2覆盖部件5的侧向表面的一部分以防止来自部件5的端子7的电迁移或破坏性放电。
在步骤S3中，将临时承载件14移除。将代替临时承载件14的薄铜层15(种子层)施加至芯9、电绝缘层结构2和部件5的端子7。薄铜层15可以化学地、无电镀地或通过溅射被施加。
薄铜层15可以包括两个水平延伸的区域，其中第一区域(在图3的步骤S3中的左手侧处)连接至部件5的栅极端子7，这意味着在薄铜层15中实现了栅极线。薄铜层15的第二区域(在图3的步骤S3中的右手侧处)连接至部件5的源极端子7。
薄铜层15的第一区域和第二区域还可以通过常规的图案化过程来获得。
在图3中的步骤S4A的第一替代方案中，铜层11通过电镀(镀铜)或通过使用铜箔布置在铜层10上。铜层11接触部件5的端子8。另外，铜层11对一侧上的部件5与另一侧上的芯9和铜层10之间的空间进行填充。结果，铜层11在侧向上围绕部件5并接触部件5的侧向侧部。因此，基部结构4包括铜层10和镀铜层11。铜箔10和镀铜层11可以分别具有50μm至100μm、优选为70μm±5μm的厚度。
在内部部件承载件100的另一侧部处，铜层16通过电镀(镀铜)布置在薄铜层15上。铜层16可以相应地具有50μm至100μm、优选地为70μm±5μm的厚度。
在图4中的步骤S4B中的第二替代方案中，该第二替代方案同样在图3中的步骤S3之后执行，将电绝缘层结构2施加在薄铜层15上。激光过孔31形成在该电绝缘层结构2中，其中激光过孔31中的至少一些激光过孔与部件5的源极端子7连接。然后，例如通过提供种子层并随后进行电镀(镀铜)，将铜层16布置在电绝缘层结构2上和过孔31中。铜层16还可以包括铜箔。
在步骤4A和步骤4B之后分别获得的产品是内部部件承载件100，该内部部件承载件可以被认为是通过PCB技术制成的内部引线框架。内部部件承载件100包括基部结构4、部件5和可选地芯9、铜层(多个铜层)10、11以及铜层(多个铜层)15、16。内部部件承载件100是以面板(panel)级形成的，这意味着内部部件承载件100不是以晶圆级形成的。内部部件承载件100可以具有约7mm×7mm的平面尺寸和约210μm的高度。
在步骤S4A和S4B中分别完成内部部件承载件100之后，将内部部件承载件100连接至外部部件承载件、或者结合在外部部件承载件中，外部部件承载件比如为印刷电路板，该外部部件承载件同样是以面板级制造的。例如，可以将内部部件承载件100嵌入到外部部件承载件的腔中。之后，可以通过模制、粘合剂或预浸材料将腔封闭，并且可以在该腔上布置其他传导层。内部部件承载件100和外部部件承载件一起形成部件承载件1。
可以不在图2至图4中所示的基本原理内而是在制造外部部件承载件期间的之后步骤中制造铜层(多个铜层)10、11中的一些铜层以及铜层(多个铜层)15、16中的一些铜层。
根据本发明，例如作为包括部件5的PCB引线框架的内部部件承载件100可以结合到比如为低成本的PCB的外部部件承载件中。通过该原理，在利用半导体作为部件5的情况下，可以通过将嵌入的部件5以面板级预制在内部PCB引线框架中来提供节省成本的解决方案。该原理使得能够通过常见的嵌入技术和PCB技术来产生厚的铜引线框架并实现完全被封装的部件5。该制造方法可以分成制造高电流PCB、即内部部件承载件100以及制造具有较高布线密度的低成本的PCB、即外部部件承载件。由于将昂贵的引线框架(内部部件承载件100)与完全被封装的部件5一起实施到便宜且简单的PCB(外部部件承载件)中，因此改进了成本效率。
此外，在将内部部件承载件100结合到比如为最终的PCB积层的外部部件承载件中之前，可以实现内部部件承载件100的100％的已知良好封装件(KGP)测试能力。
图1(以及图5和图6)中的部件承载件1的实施方式中，省略了图2至图4的步骤S4A和S4B中所示的铜层15、16。在将内部部件承载件100插入到外部部件承载件的腔中之后，腔被形成电绝缘层结构2的一部分的预浸材料或模制材料20封闭。过孔21、比如铜填充的激光孔设置在模制材料20中以接触部件5的端子7(栅极端子和源极端子)。
之后，将顶部结构6布置在预浸材料或模制材料20上。顶部结构6可以由至少一个铜箔、比如铜层6a形成。
图5示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件1的横截面图。除了以下不同之外，图5中的实施方式与图1中的实施方式类似。内部部件承载件100还包括例如铜的烧结层17和相对较厚的铜层18，该铜层18可以是具有例如300μm的厚度的铜箔。烧结层17烧结/钎焊/扩散钎焊在镀铜层11上，该镀铜层11已经在图3和图4中的步骤S4A或步骤S4B中分别提供。烧结层17的厚度可以为约50μm。铜层18借助于烧结层17附着。烧结层17可以是具有用于与部件5接触的开口的例如位于部件5的漏极端子8与基部结构4之间的图案化的烧结层17。
在图5的实施方式中，内部部件承载件100包括基部结构4，内部部件承载件100另外包括烧结层17和较厚的铜层18、部件5、以及可选地芯9、在图2至图4中所述的基本原理中提供的铜层(多个铜层)10、11以及铜层(多个铜层)15、16。
芯9的厚度可以为70μm至150μm、优选地为100μm±5μm，而镀铜层11的厚度可以为约50μm至100μm、优选地为70μm±5μm。
图6示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件1的横截面图。除了以下不同之外，图6中的实施方式与图1中的实施方式类似。内部部件承载件100还包括粘合层13和相对较厚的铜层18，该铜层18可以是厚度例如为300μm的铜箔。粘合层13施加在镀铜层11上，该镀铜层11已经在图3和图4中的步骤S4A或步骤S4B中分别提供。粘合层13的厚度可以为约10μm。铜层18借助于粘合层13被附着。
粘合层13可以是具有用于与部件5接触的开口的例如位于部件5的漏极端子8与基部结构4之间的图案化的粘合层13。
在图6的实施方式中，内部部件承载件100包括基部结构4，内部部件承载件100又包括粘合层13和较厚的铜层18、部件5、以及可选的芯9、在图2至4中描述的基本原理中提供的铜层(多个铜层)10、11以及铜层(多个铜层)15、16。
此外，图6的实施方式中的部件5连接至基部结构4以从基部结构4完全突出并且在侧向上完全被叠置件的电绝缘材料覆盖。
图7至图10示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件100的基本原理的步骤。
在步骤S5中，示出了层压之前的状态。附图标记13标示粘合层，附图标记24标示包括机械钻孔25的相对较厚的铜箔。粘合层13放置在铜箔24与例如铜层11的铜层之间，该铜层11被制造成与在图3和图4中的步骤S4A或步骤S4B中的相应的铜层11类似。
在步骤S6中，示出了层压之后的状态。粘合层13的粘合剂材料的一部分进入孔25。
在步骤S7中，执行去污过程，其中粘合层13的粘合剂材料的一部分被从孔25去除以对孔25进行清洁。粘合层13被去除直到铜层11。该去污过程可以通过等离子蚀刻来实施。
在步骤S8中，将铜层26填充在孔25中以接触部件5的铜层11，这意味着将部件5的端子8电连接至铜箔24。最后，完成内部部件承载件100。
图11至图13示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件100的基本原理的步骤。
图11中的内部部件承载件100从图2的步骤S2开始。在这种情况下，部件承载件1是使用临时承载件14制造的，该临时承载件14临时附接至部件5的指向顶部结构6的主表面。图2中示出的临时承载件14在图11中被移除。代替临时承载件14的，电绝缘层结构2被施加来代替临时承载件14。电绝缘层结构2可以由模制材料或预浸材料制成。铜层19施加在该电绝缘层结构2上。该铜层19可以是化学地、无电镀地或通过溅射被施加的铜箔或与图3中的薄铜层15类似的薄铜层。
替代性地，图11中的内部部件承载件100可以从与图2中的步骤S2中的情况不同的情况开始，其中临时承载件14没有布置在芯9上而是布置在铜层10上，并且部件面向上地布置在腔91中，即，漏极端子8附至临时承载件14。在这种情况下，部件承载件1是通过使用下述临时承载件14制造的：该临时承载件14临时附接至部件5的指向基部结构4的主表面。
之后，将电绝缘层结构2填充在腔91中，将临时承载件14移除，并且将铜层19布置在电绝缘层结构2上，从而获得如图11中所示的中间内部部件承载件。
在图12中，例如分别通过常规的可光成像或平版印刷过程以及激光钻孔过程而使铜层19和下面的电绝缘层结构2图案化。结果，比如为锥形孔的孔形成在铜层19和下面的电绝缘层结构2中。
可以执行激光烧蚀过程来移除部件5周围的电绝缘层结构2的一部分。
在图13中，孔22由比如为铜的电传导材料填充，使得形成过孔21以接触部件5的端子7，并且铜层16布置在顶部上。
通过电镀(镀铜)或通过使用铜箔而将铜层11布置在铜层10上。铜层11接触部件5的端子8。另外，铜层11对一侧上的部件5与另一侧上的芯9和铜层10之间的空间进行填充。结果，铜层11在侧向上围绕部件5并接触部件5的侧向表面。
因此，基部结构4包括铜层10和镀铜层11构成。
铜层16布置在电绝缘层结构2上。铜层16可以是铜箔，或者铜层16可以是镀铜层，该镀铜层通过电镀施加在下面的种子层上。
例如，铜层16、铜层10和铜层11各自的厚度可以介于50μm与100μm之间、优选地为70μm±5μm。
图14至图16示出了根据示例性实施方式的制造内部部件承载件100的基本原理的步骤。
在步骤S11中，提供由绝缘材料制成的具有腔91的芯9。板中的腔91可以通过机械钻孔来提供。铜层10布置在芯9上。铜层10可以是例如厚度为70μm的铜箔。芯9以及芯9上的铜层10可以是预制的板。芯9具有位于与铜层10相反的侧部处的另一铜层23。
临时承载件14、特别是胶带附接至另一铜层23。部件5在腔91内放置在临时承载件14上。在本实施方式中，部件5是具有位于一个侧部处的漏极端子8以及位于相反侧部处的源极端子7和栅极端子7的MOSFET。部件5以及该部件的源极端子7和该部件的栅极端子7在腔91内放置在临时承载件14上，使得漏极端子8在顶部处暴露。部件5面向下地放置在腔91中，这意味着源极端子7和栅极端子7布置在临时承载件14上。
在步骤S12中，将部件5通过电绝缘层结构2的材料固定在腔91中。电绝缘层结构2的该材料可以是粘合剂材料或模制材料。替代性地，如果包括芯9和铜层10的板由预浸材料制成，则板可以借助于压力和/或热进行层压，使得芯9的预浸材料融化并进入腔91。
在芯9的预浸材料固化之后，部件5被固定在腔91内。
可以执行激光烧蚀过程来移除部件5周围的电绝缘层结构2的一部分。
在步骤S13中，将临时承载件14移除。代替临时承载件14地，可以将薄铜层15(种子层)施加至另一铜层23、电绝缘层结构2和部件5的端子7。薄铜层15可以化学地、无电镀地或通过溅射被施加。
薄铜层15可以包括两个水平区域构成，其中第一区域(在图15的步骤S13中的左手侧处)连接至部件5的栅极端子7，这意味着在薄铜层15中实现了栅极线。薄铜层15的第二区域(在图15的步骤S13中的右手侧处)连接至部件5的源极端子7。薄铜层15的第一区域和第二区域还可以通过常规的图案化过程来获得。
在步骤S14中，将部分电绝缘层结构2施加在薄铜层15上以覆盖薄铜层15的第一区域。该电绝缘层结构2可以设置有过孔31。该部分电绝缘层结构2可以通过喷墨过程、通过丝网印刷、通过三维印刷过程等来施加。
铜层16通过电镀(镀铜)布置在该电绝缘层结构2上和薄铜层15的第二区域上。铜层16可以可选地通过常规的光刻过程来图案化。
铜层11通过电镀(镀铜)或通过使用铜箔而布置在铜层10上。另外，铜层11对一侧上的部件5与另一侧上的芯9和铜层10之间的空间进行填充。结果，铜层11在侧向上围绕部件5并接触部件5的侧向表面。铜层11还接触部件5的端子8。
因此，基部结构4包括铜层10和镀铜层11。
应当注意，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一种”不排除多个。同样，可以将与结合不同实施方式相关联地描述的元件进行组合。
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。
本发明的实施方案不限于附图中所示和以上描述的优选实施方式。相反，即使在根本不同的实施方式的情况下，使用示出的解决方案和根据本发明的原理的多种变体也是可能的。

Claims (15)

1.一种部件承载件(1)，包括：
叠置件，所述叠置件包括至少一个电绝缘层结构(2)和/或至少一个电传导层结构(3)；
热移除的且电传导的基部结构(4)；
连接至所述基部结构(4)的部件(5)，所述部件(5)连接至所述基部结构(4)以使得：所述部件(5)至少部分地从所述基部结构(4)突出并且在侧向上至少部分地被所述叠置件的电绝缘材料覆盖；以及
电传导的顶部结构(6)，所述顶部结构(6)位于所述部件(5)的顶部主表面上或位于所述部件(5)的所述顶部主表面的上方。
2.根据权利要求1所述的部件承载件(1)，其中，
所述部件(5)连接至所述基部结构(4)以用于热传播，特别地，所述部件(5)至少以45°的热传播角(α)连接至所述基部结构。
3.根据权利要求1所述的部件承载件(1)，其中，
所述基部结构(4)的厚度大于100μm，特别地，所述基部结构(4)的厚度大于130μm；和/或
所述顶部结构(6)的厚度为至少50μm，特别地，所述顶部结构(6)的厚度为至少70μm；和/或
所述顶部结构(6)的厚度小于所述基部结构(4)的厚度。
4.根据权利要求1所述的部件承载件(1)，其中，
所述部件(5)具有位于顶部主表面处的至少一个端子(7)和位于底部主表面处的至少一个端子(8)，其中，位于所述底部主表面处的所述至少一个端子(8)连接至所述基部结构(4)，而位于所述顶部主表面上的所述至少一个端子(7)连接至所述顶部结构(6)。
5.根据权利要求1所述的部件承载件(1)，其中，
所述部件(5)在侧向上至少部分地被芯(9)围绕。
6.根据权利要求1所述的部件承载件(1)，其中，
所述基部结构(4)包括铜箔(10)并包括镀铜的层(11)。
7.根据权利要求1所述的部件承载件(1)，其中，
所述顶部结构(6)包括铜箔(6a)。
8.根据权利要求1所述的部件承载件(1)，其中，
所述部件(5)的侧壁的至少10％是用所述基部结构(4)的材料覆盖的；和/或
所述部件(5)的侧壁的至少10％是用所述叠置件的电绝缘材料覆盖的。
9.根据权利要求1所述的部件承载件(1)，其中，
在所述基部结构(4)内布置有图案化的粘合层或烧结层(13、17)，所述粘合层或烧结层(13、17)为所述部件(5)提供电接触和/或热接触。
10.根据权利要求1所述的部件承载件(1)，包括下述特征中的至少一者：所述部件承载件(1)包括被表面安装在所述部件承载件上和/或嵌入在所述部件承载件中的至少一个部件(5)，其中，所述至少一个部件特别地选自：电子部件、非导电嵌体和/或导电嵌体、热传递单元、光引导元件、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、发送器和/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、蓄能器、开关、相机、天线、磁性元件、另外的部件承载件、和逻辑芯片；
其中，所述部件承载件的所述电传导层结构(3)中的至少一个电传导层结构包括铜、铝、镍、银、金、钯和钨中的至少一者，所述铜、铝、镍、银、金、钯和钨中的任意一者可选地被涂覆有超导材料，所述超导材料比如为石墨烯；
其中，所述电绝缘层结构(2)包括下述各者中的至少一者：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、聚苯醚衍生物、玻璃、预浸料材料、聚酰亚胺、聚酰胺、液晶聚合物、环氧基积层膜、聚四氟乙烯、陶瓷和金属氧化物；
其中，所述部件承载件(1)被成形为板；
其中，所述部件承载件(1)被构造为印刷电路板、基板和插置件中的一者；
其中，所述部件承载件(1)被构造为层压式部件承载件。
11.一种制造部件承载件(1)的方法，其中，所述方法包括：
提供叠置件，所述叠置件包括至少一个电绝缘层结构(2)和/或至少一个电传导层结构(3)；
形成热移除的且电传导的基部结构(4)；
将部件(5)连接至所述基部结构(4)，以使得：所述部件(5)至少部分地从所述基部结构(4)突出并且在所述部件(5)的侧壁上至少部分地被所述叠置件的电绝缘材料覆盖；以及
形成电传导的顶部结构(6)，所述顶部结构(6)电接触所述部件(5)的顶部主表面。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，
在将所述部件(5)连接至所述基部结构(4)的所述步骤中，使内部部件承载件(100)以面板级形成，并且所述内部部件承载件(100)以面板级嵌入外部部件承载件的腔中。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，
所述部件承载件(1)是使用临时承载件(14)制造的，所述临时承载件临时附接至所述部件(5)的指向所述顶部结构(6)的主表面。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，
所述部件承载件(1)是通过使用临时承载件制造的，所述临时承载件临时附接至所述部件(5)的指向所述基部结构(4)的主表面。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，
所述部件承载件(1)是以面板级通过分批过程来制造的。
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