CN117915545A - 部件承载件、布置结构、半成品及制造方法 - Google Patents

部件承载件、布置结构、半成品及制造方法 Download PDF

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Abstract

描述了部件承载件(100)，其中，部件承载件包括：i)具有至少一个电传导层结构(104)和/或至少一个电绝缘层结构(102)的叠置件(101)，ii)嵌入在叠置件中的电子部件(110)；以及iii)热结构(120)，该热结构构造成将由电子部件产生的热能朝向叠置件的主表面(105)散发且散发成离开叠置件的主表面(105)，其中热结构包括：iiia)安装在叠置件上和/或至少部分嵌入在叠置件中的基部结构(121)，特别地，基部结构与叠置件的层结构(102、104)中的一者齐平，以及iiib)多个突出部(125)，多个突出部从基部结构(121)突出并且延伸超出叠置件的主表面(105)。此外，本申请还涉及布置结构、用于制造部件承载件的方法以及半成品。

Description

部件承载件、布置结构、半成品及制造方法
技术领域
本发明涉及具有叠置件、电子部件和包括多个突出部的热结构的部件承载件。此外，本发明涉及制造部件承载件的方法。此外，本发明涉及半成品，即制造过程中的部件承载件。
因此，本发明可以涉及特别是在散热的背景下的部件承载件、比如印刷电路板和IC基板的技术领域。
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不断增长并且这种电子部件的逐步小型化以及待安装在部件承载件、比如印刷电路板上的电子部件的数量不断增加的情况下，采用具有若干电子部件的日益强大的阵列状部件或封装件，该阵列状部件或封装件具有多个接触部或连接部，其中这些接触部之间的间隔越来越小。去除在操作期间由这样的电子部件和部件承载件本身产生的热成为日益凸显的问题。同时，部件承载件应当是机械上稳定且电气和磁性上可靠性的，以便即使在恶劣条件下也能够操作。
特别是，从产生热的电子部件(例如嵌入式芯片)中散发热可能被认为是一项挑战，尤其是在比如扇出型晶圆级封装(FOWLP)的无芯式部件承载件领域。
发明内容
可能存在对部件承载件的散热能力进行增强的需求。
提供了一种部件承载件、制造方法和半成品。
根据本发明的第一方面，描述了一种部件承载件(特别是无芯式部件承载件)，其中该部件承载件包括：
i)叠置件，该叠置件包括至少一个电传导层结构和/或至少一个电绝缘层结构，
ii)(电子)部件(例如IC)，该(电子)部件嵌入在叠置件中；以及
iii)热结构，该热结构构造成将由电子部件产生的热能朝向叠置件的主表面(平行于部件承载件的主延伸方向(沿x轴和y轴))散发且散发成离开叠置件的主表面，其中，热结构包括：
iiia)基部结构，该基部结构安装在叠置件上和/或至少部分地嵌入在叠置件中(特别是与叠置件的层结构中的一者齐平)，以及
iiib)多个突出部，所述多个突出部从基部结构突出(特别是连接至基部结构、更特别是单片地形成)，并且(至少部分地)延伸超出叠置件的主表面。
根据本发明的第二方面，描述了一种用于制造部件承载件的方法，该方法包括：
i)形成包括有至少一个电传导层结构和/或至少一个电绝缘层结构的叠置件；
ii)将电子部件嵌入在叠置件中；以及
iii)形成热结构，使得该热结构将由电子部件产生的热能朝向叠置件的主表面散发(并且散发成离开叠置件的主表面)。
热结构包括基部结构和多个突出部，该基部结构安装在叠置件上和/或至少部分嵌入在叠置件中，特别地，热结构与叠置件的层结构中的一者齐平，所述多个突出部从基部结构突出并且(至少部分)延伸超出叠置件的主表面。
根据本发明的第三方面，描述了一种半成品，该半成品包括制造叠置件或由制造叠置件形成，所述制造叠置件具有：
i)耐高温层，特别地，耐高温层是干膜抗蚀剂，
特别地其中，耐高温层包括填充有多个突出部的凹部；以及
ii)可光成像的介电PID层结构，该可光成像的介电PID层结构位于耐高温层的顶部上，
特别地其中，PID层结构包括填充有基部结构的基部结构腔，
更特别地其中，制造叠置件的厚度为300μm或更小。
在本文件的上下文中，术语“热结构”可以特别地表示适于在部件承载件的背景下散热的任何结构。在基本示例中，热结构可以是金属板或金属块，因为金属有效地导热(与隔绝部件承载件材料、比如树脂相比)。替代性地，热结构可以是用电绝缘材料制成但具有良好导热性能的板或块。在更进一步的示例中，热结构可以包括所谓的散热片，该散热片将热从部件承载件分散出去。由于散热片/突出部的大表面积，可以特别有效地完成散热。在优选示例中，热结构包括基部(层)结构和突出部分，其中基部结构构造成用作突出部分的支撑件。
在本文件的上下文中，术语“突出部分”可以特别地表示如下结构：所述结构安装在远离该基部结构延伸的基部结构上或连接至远离该基部结构延伸的基部结构。例如，多个柱形(例如矩形或圆形)结构可以连接至基部结构。根据实施方式，所述结构可以包括上述散热片。
在另一实施方式中，突出部分可以(至少部分地)具有图形分布或不同分布，例如外围分布(相对于热结构和/或部件承载件)、随机分布等。
在一个示例中，基部结构可以安装在部件承载件的主表面上(特别是部分地嵌入在部件承载件中)，而突出部分延伸远离部件承载件，从而将热散发成离开主表面。
在本文件的上下文中，术语“电子部件”可以特别地表示可以嵌入在部件承载件中并且电连接/可电连接至部件承载件的电传导层结构的任何部件。电子部件因此可以是有源部件(例如IC)或无源元件(例如电容器)。
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将一个或更多个部件容置在该部件承载件上和/或该部件承载件中以提供机械支撑和/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。部件承载件还可以是将以上提及的类型的部件承载件中的不同类型的部件承载件组合的混合板。
在实施方式中，部件承载件包括至少一个电绝缘层结构和至少一个电传导层结构的(层)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电传导层结构的层压件，该层压件特别是通过施加机械压力和/或热能形成。所提到的叠置件可以提供板状部件承载件，该板状部件承载件能够为另外的部件提供大的安装表面并且仍然非常薄和紧凑。术语“层结构”可以特别地表示共用平面内的连续层、图形化层或多个非连续岛状件。
根据示例性实施方式，本发明可以基于这样的思想，即当在部件承载件的主表面处和产热部件上方应用热结构时，可以增强部件承载件的散热能力，其中，热结构包括多个突出部分，这些突出部分将来自部件的热传输成离开部件承载件的主表面。
传统上，散热结构在水平方向上将由电子部件产生的热沿部件承载件层叠置件(例如通过热管)引导。替代性地，金属过孔或金属块可以在竖向方向上通过叠置件散热。由于热穿过部件承载件的大部分，因此传统的热路径可能不是很有效。
然而，根据本发明，热可以直接从产热部件通过基部结构(在部件的顶部)和多个突出部而远离部件承载件主表面传递。这种热路径可以特别有效，尤其是在无芯应用的情况下。关于制造，热结构可以作为用于进一步层构建的令人惊喜的有效和稳固的基础，因此可以在部件承载件制造期间用作支撑基板。
示例性实施方式
根据实施方式，部件承载件还包括再分布层结构，该再分布层结构至少部分地嵌入在叠置件中并且构造成将嵌入的电子部件电连接至叠置件的另外的主表面。这可以提供这样的优点，即小的电子部件垫可以牢固地连接至另外的主表面处的较大的垫。因此，可以实现部件的稳定且可靠的电连接。部件承载件因此可以用作中介层。
根据另外的实施方式，另外的主表面与主表面相反。这可以提供远离再分布结构的热交换路径的方向，再分布结构优选地连接至附加部件和/或附加部件承载件(即PCB)，附接部件和/或附加的部件承载件的功能可能受到热交换的影响。
根据另外的实施方式，部件承载件构造为无芯式部件承载件。通常，部件承载件包括提供稳定性和鲁棒性的(中央)芯层结构。通常，芯由完全固化的绝缘材料、比如FR4形成，完全固化的绝缘材料即不含有预浸料(未完全固化)。无芯式部件承载件可以提供更薄且可以以更灵活的方式应用的优点。
根据另外的实施方式，部件承载件构造为扇出型晶圆级封装件或扇出型面板级封装件。
根据另外的实施方式，部件承载件构造为用于(中等)产生热的高密度封装件。
根据另外的实施方式，热结构构造为叠置件的一体部分。这可以提供叠置件和热结构以稳健且稳定的方式连接的优点。例如，基部结构可以是叠置件的一个或更多个层结构的一部分。在特定示例中，基部结构被阻焊层结构包围。在另一示例中，基部结构可以被叠置件的一个或更多个其他层结构包围。在示例中，仅基部结构与叠置件结合，而不是突出部分与叠置件结合。
根据另外的实施方式，基部结构是叠置件/部件承载件的最外部的层(一个或更多个)(中的一者)。这可以提供这样的优点，即由电子部件产生的热可以被直接引导成离开主表面(最小距离)，而不是通过叠置件传输。在基部结构是表面安装的情况下，基部结构可以是最外层。而且，当基部结构被另一层包围时，基部结构可以仍然是叠置件的最外层(的部分)。
根据另外的实施方式，热结构还包括对多个突出部进行覆盖的涂覆层、特别地，涂覆层是表面修整部。这可以提供这样的优点，即有效地保护突出部免于氧化而不会妨碍热的散发。特别地，涂覆层可以包括与突出部材料相当的有效散热的材料。下面进一步提供了合适的表面修整部材料的示例。
根据另外的实施方式，多个突出部包括在介于100μm至200μm的范围内的高度。该范围可以是部件承载件的低高度与有效散热之间的最佳折衷。
根据另外的实施方式，多个突出部包括基本竖向的侧壁，特别是由此反映了光刻的制造步骤。如以下将描述的，当制造突出部时可以应用光刻方法。与蚀刻或激光钻孔相比，形成竖向地(基本上)直的侧壁可能是光刻方法所固有的。因此，基本上竖向的侧壁可以是直接反映制造过程的结构特征。
根据另外的实施方式，多个突出部中的各突出部包括相同的形状或不同的形状。根据所需的应用，相似或不同的形状可以是优选的。
根据另外的实施方式，基部结构包括比电子部件大的宽度。因此，可以实现特别有效的散热。
根据另外的实施方式，电子部件被嵌入在腔中，特别地，电子部件被封装在腔中，并且其中，基部结构包括比腔大的宽度。这种设计还可以允许特别有效的散热(热路径)。此外，热结构可以用作支撑结构以构建层叠置件。在该实施方式中，具有(比部件/腔)大的宽度的基部结构可以是用于将电子部件嵌入(和封装)在腔中的坚固支撑件。
根据另外的实施方式，热路径(T)是在电子部件与热结构之间不存在电绝缘材料的情况下直接从所述电子部件到所述热结构建立的，或者热路径(T)是从电子部件到热结构建立的，其中在电子部件与热结构之间具有至少一个层结构、特别是粘附层。
直接连接可以在没有任何中断的情况下实现特别可靠的热流。当将部件放置在腔中时，粘附层又可能是有利的。因此，粘附层可能非常薄，因此粘附层对散热的影响可以忽略不计。
根据另外的实施方式，部件承载件还包括嵌入在叠置件中的竖向电连接部，特别地其中，竖向电连接部延伸穿过叠置件，其中竖向电连接部的上部部分可以是在叠置件的主表面处进行电连接的。这种贯通连接部可以实现多种方法，具体取决于所需的功能。竖向电连接部可以包括多个电传导层结构(迹线)和电传导过孔(例如用铜填充)。
根据另外的实施方式，部件承载件还包括：布置在热结构旁边的金属结构，其中金属结构至少部分地延伸超出主表面，特别是其中，金属结构形成竖向电连接部的最外部分。该结构特征可以直接反映与热结构一起形成金属结构(以及竖向电连接部的最外部分)的制造步骤，例如通过光刻工艺与热结构一起形成金属结构(以及竖向电连接部的最外部分)的制造步骤。
根据另外的实施方式，金属结构包括比竖向电连接部的上部部分(最外部分)大或小的宽度(参见下面的图2a、图2b、图3a和图3b)。根据所需的应用，坚固的支撑或更可靠的电连接可能是优选的。
根据另外的实施方式，金属结构包括与多个突出部相同的高度。
根据另外的实施方式，竖向电连接部的上部部分布置在与基部结构相同的竖向高度(z)处。这些结构特征可以直接反映制造步骤，其中金属结构和热结构是一起制造的，因为两者都形成在同一层中。
根据另外的实施方式，部件承载件还包括粘附层，该粘附层嵌入在叠置件中并且(至少部分地)布置在热结构下方。所述粘附层可以布置在叠置件的热结构与电绝缘层结构之间。在具体示例中，粘附层包括DAF(晶片附着膜)。
根据另外的实施方式，部件承载件还包括嵌入在叠置件中的保护层。电子部件(和封装材料)可以被保护层包围。
根据另外的实施方式，该方法还包括：在临时承载件上形成热结构，临时承载件特别是以纤维为基础材料(例如非织造和/或复合材料)的临时承载件，更特别地，临时承载件是Dyneema复合织物(DCF)的临时承载件。DCF是一种采用非织造层压材料的复合织物。DCF对于高强度和低重量应用可以特别有效。因此，DCF承载件可以有利地应用于该制造方法。
根据另外的实施方式，该方法还包括：
i)提供耐高温介电层，特别是干膜抗蚀剂/光刻胶；
ii)对耐高温介电层进行图形化以获得结构化层；以及
iii)在结构化层的凹部中形成多个突出部，特别地，通过镀覆在结构化层的凹部中形成多个突出部。
在示例中，多个突出部形成在耐高温介电层(优选干膜)的凹部中的临时承载件(特别是DCF承载件)上。因此，甚至可以获得具有竖向直的侧壁的小结构(微结构)。对耐高温介电层的图形化可以通过光刻来完成，特别是当耐高温介电层是光刻胶(聚合物干膜)时更是如此。
光刻胶通常可以对不应被蚀刻掉的金属路径进行保护，而应该被蚀刻掉的金属区域不被光刻胶覆盖。为此目的，首先，用光刻胶将整个层涂覆。然后，通过掩模，光刻胶通过紫外光显影。掩模仅在光刻胶应保留的位置(即应提供所需导体迹线的位置)使紫外光穿过。在显影过程中，抗蚀剂(和聚合物分别)在暴露于紫外光的位置处发生交联。显影后，未暴露(以及分别未显影)的光刻胶可以很容易地被洗掉。在本例中，光刻胶可以不用于保护金属路径，而是用于形成可以在其中形成突出部的腔(例如镀覆的)。
根据另外的实施方式，该方法还包括：
i)在耐高温层上、特别是在具有多个突出部的结构化层上形成可光成像的介电PID层结构；
ii)将PID结构的一部分去除，从而形成基部结构腔；以及
iii)在基部结构腔中形成基部结构。
在本文件的上下文中，术语“可光成像的介电层结构”可以指构造为使用光成像处理(显示效果)的任何介电(层)结构。特别地，该术语指的是可以使用(仅)光成像技术在其中形成腔的PID介电层结构。优选地，PID层结构包括非纤维强化树脂、例如聚酰亚胺。用于PID应用的基础材料可以包括：i)热固性材料，例如环氧树脂、BCB、苯酚；ii)热塑性材料：PI、PBO。PID材料还可以包括可以通过电磁波、例如可见光和/或紫外线而被固化的光引发剂(光敏剂)。PID材料可以层压在基板(例如叠置件)上，然后可以经由图案掩模而被暴露于光刻源，其中图案掩模限定了要制造的腔。附加地和/或替代性地，PID材料可以通过诸如喷涂、旋涂和/或狭缝涂覆之类的其他技术来应用。PID材料的一部分可以被显影(暴露于电磁波)并且可以(可以使用正或负光刻)将暴露部分和未暴露部分中的一者去除以获得多个腔。光刻工艺的示例可以包括X射线光刻、UV光刻、立体光刻、电子束光刻和激光光刻。
根据另外的实施方式，可光成像材料包括先进的粘附特性(所述粘附特性可以由PID材料和/或由粘附促进添加剂产生)。这可以提供层结构可以以有效且稳定的方式粘附至多孔层结构的优点。此外，金属层结构可以可靠地附接至这种粘附层结构。这可以提供特别的优势，因为铜/树脂界面在粘附性方面往往是不稳定的，特别是在没有提供附加的表面粗糙化的情况下。此外，粘附可以促进与部件承载件材料的稳定连接。
根据另外的实施方式，可光成像材料包含聚合物、特别是聚合物的混合物或由聚合物、特别是聚合物的混合物组成。这可以提供可以增强粘合性能的优点，特别是通过一个或更多个聚合物的疏水相互作用。
根据另外的实施方式，可光成像材料包括可光成像的介电PID材料或由可光成像的介电PID材料组成，该可光成像材料包括添加剂、特别是共轭π体系。
术语“共轭π体系”可以指在分子中具有离域电子的连接p-轨道体系，该体系通常降低了分子的总能量并增加了稳定性。此类体系的示例可以包括芳族(特别是杂环)、非芳族和反芳族化合物。具体示例可以包括氮化合物(特别是咪唑)、磷化合物、氧化合物或硫化合物。
根据另外的实施方式，该方法还包括：
在形成多个突出部之后，在多个突出部的顶部上形成基部结构，特别是，在形成多个突出部之后，通过镀覆在多个突出部的顶部上形成基部结构。镀覆可以直接在多个突出部的顶部上进行。以这种方式，可以将基部结构与突出部相连接。
根据另外的实施方式，半成品(耐高温介电层和PID层结构)包括300μm或更小的高度，特别地，半成品(耐高温介电层和PID层结构)包括250μm或更小的高度。
在实施方式中，叠置件包括至少一个电绝缘层结构和至少一个电传导层结构。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电传导层结构的层压件，特别是通过施加机械压力和/或热能形成。所提到的叠置件可以提供板状部件承载件，该板状部件承载件能够为另外的部件提供大的安装表面并且仍然非常薄且紧凑。
在实施方式中，部件承载件被成形为板。这有助于紧凑的设计，其中尽管如此，部件承载件仍然为在该部件承载件上安装部件提供了很大的基部。此外，特别地，作为嵌入式电子部件的示例的裸晶片(die)由于该裸晶片的厚度较小而可以方便地嵌入到诸如印刷电路板之类的薄板中。
在实施方式中，部件承载件构造成以下各者中的一者：印刷电路板、基板(特别是IC基板)和中介层。
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通过施加压力和/或通过供给热能而将多个电传导层结构与多个电绝缘层结构进行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。可以通过例如激光钻孔或机械钻孔形成穿过层压件的孔并且通过用电传导材料(特别是铜)部分地或完全地填充所述孔从而形成过孔或任何其他通孔连接部，使得各个电传导层结构以期望的方式彼此连接。填充的孔连接整个叠置件，(通孔连接部延伸通过多个层或整个叠置件)，或者填充的孔连接至少两个电传导层，该填充的孔称为过孔。类似地，可以通过叠置件的各个层形成光学互连以便接纳电光电路板(EOCB)。除了可以嵌入到印刷电路板中的一个或更多个部件以外，印刷电路板通常构造成用于将一个或更多个部件容置在板状印刷电路板的一个表面或相反的两个表面上。所述一个或更多个部件可以通过焊接而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。相对于PCB而言，基板可以是一个或更多个部件可以被安装的相对较小的部件承载件，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，基板可以具有与待安装在基板上的部件(特别是电子部件)大致相同的尺寸(例如在芯片级封装(CSP)的情况下)。在另一实施方式中，基板可以大致大于所指定的部件(例如在倒装芯片球栅阵列、FCBGA配置中)。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，并且可以用于提供已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，特别地为玻璃球体)的树脂。
基板或中介层可以包括至少一层以下各者或由至少一层以下各者构成：玻璃；硅(Si)；和/或感光的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)；或者聚合物复合物(可以包括或可以不包括光敏和/或热敏分子)、如聚酰亚胺或聚苯并恶唑。
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：树脂或聚合物、比如环氧树脂、氰酸酯树脂、苯并环丁烯树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂、聚苯衍生物(例如基于聚苯醚、PPE)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、液晶聚合物(LCP)、聚四氟乙烯(PTFE)和/或它们的组合。也可以使用增强结构，例如网、纤维、球或例如由玻璃(多层玻璃)制成以形成复合材料的其他种类的填料颗粒。与增强剂结合的半固化树脂、例如用上述树脂浸渍的纤维称为预浸料。这些预浸料通常以其特性命名、例如命名为FR4或FR5来描述它们的阻燃性能。虽然预浸料特别是FR4对于刚性的PCB来说通常是优选的，但是也可以使用其他材料，特别是环氧基积层材料(比如积层膜)和可光成像的介电材料。对于高频应用，高频材料比如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯树脂可能是优选的。除这些聚合物之外，低温共烧陶瓷(LTCC)或其他的低DK材料、较低DK材料或超低DK材料可以作为电绝缘层结构施用在部件承载件中。
在实施方式中，所述至少一个电传导层结构包括铜、铝、镍、银、金、钯、钨、镁、碳、(特别是掺杂的)硅、钛和铂中的至少一者。虽然铜通常是优选的，但是其他材料或其涂覆的其他类型也是可以的，特别是被涂覆有超导电材料或导电聚合物分别比如石墨烯或聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT)。
至少一个另外的部件可以嵌入在叠置件中和/或表面安装在叠置件上。部件和/或至少一个另外的部件可以选自包括以下各者的组：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)、光导元件(例如光波导或光导体连接件)、电子部件或其组合。嵌体可以是例如带有或不带有绝缘材料涂覆件(IMS-嵌体)的金属块，金属块可以嵌入或表面安装以促进散热。合适的材料是根据其导热系数定义的，导热系数应为至少2W/mK。这种材料通常基于但不限于金属、金属氧化物和/或陶瓷、例如铜、氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)。为了增加热交换能力，也经常使用具有增加表面积的其他几何形状。此外，部件可以是有源电子部件(至少实现了一个p-n结)、诸如电阻器、电感器或电容器之类的无源电子部件、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(比如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程阵列逻辑(PAL)、通用阵列逻辑(GAL)和复杂可编程逻辑器件(CPLD))、信号处理部件、功率管理部件(比如场效应晶体管(FET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、互补金属氧化物半导体(CMOS)、结型场效应晶体管(JFET)、或绝缘-栅极场效应晶体管(IGFET)，均基于半导体材料比如碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、氧化镓(Ga2O3)、砷化铟镓(InGaAs)、磷化铟(InP)和/或任何其他合适的无机化合物)、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。然而，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(比如铁磁元件、反铁磁元件、多铁性元件或亚铁磁元件，例如铁氧体芯)，或者这种磁性元件可以是顺磁元件。然而，该部件也可以是例如呈板中板构型的IC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/或可以被嵌入在部件承载件的内部。此外，也可以使用其他部件作为部件，特别是使用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作为部件。
在实施方式中，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/或热而被叠置并连接在一起的多层结构的复合物。
在处理部件承载件的内部层结构之后，可以用一个或更多个另外的电绝缘层结构和/或电传导层结构(特别是通过层压)将经处理的层结构的一个主表面或相反的两个主表面对称地或不对称地覆盖。换言之，可以继续积层直到获得所期望的层数为止。
在完成电绝缘层结构和电传导层结构的叠置件的形成之后，可以继续对所获得的层结构或部件承载件进行表面处理。
特别地，就表面处理而言，可以将电绝缘阻焊剂施加至层叠置件或部件承载件的一个主表面或相反的两个主表面。例如，可以在整个主表面上形成这种阻焊剂并随后对阻焊剂的层进行图形化，以使一个或更多个电传导表面部分暴露，所述电传导表面部分用于将部件承载件与电子外围件进行电耦接。部件承载件的保持被阻焊剂覆盖的表面部分、特别是含铜的表面部分可以有效地被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应用于部件承载件的暴露的电传导表面部分。这种表面修整部可以是在部件承载件的表面上的暴露的电传导层结构(比如，特别是包含铜或由铜构成的垫、传导迹线等)上的电传导覆盖材料。如果这种暴露的电传导层结构不被保护，则暴露的电传导部件承载件材料(特别是铜)可能氧化，从而使部件承载件不太可靠。表面修整部则可以形成为例如表面安装的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，并且表面修整部可以例如通过焊接而实现与一个或更多个部件的接合过程。用于表面修整部的适当材料的示例是有机可焊性防护剂(OSP)、非电镀镍浸金(ENIG)、非电镀镍钯浸金(ENIPIG)、非电镀镍化学镀钯浸金(ENEPIG)、金(特别是硬金)、化学锡(化学和电镀)、镍金、镍钯等。也可以使用无镍材料进行表面修整、特别是对于高速应用。示例为ISIG(浸银浸金)和EPAG(无电镀钯自催化金)。
附图说明
本发明的以上限定的方面和另外的方面从将在下文中描述的实施方式的示例变得明显并且参考这些实施方式的示例进行解释。
图1示出了根据本发明示例性实施方式的部件承载件。
图2a、图2b、图3a和图3b示出了根据本发明示例性实施方式的另外的部件承载件。
图4的a)至图4的c)示出了根据本发明示例性实施方式的制造部件承载件的方法。
图5的a)至图5的f)示出了根据本发明示例性实施方式的制造部件承载件的方法。
图6示出了根据本发明示例性实施方式的部件承载件的散热。
图7和图8示出了根据本发明示例性实施方式的具有附加安装的部件的部件承载件。
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。
图1示出了根据本发明示例性实施方式的部件承载件100。部件承载件100可以是无芯式部件承载件100，并且部件承载件100包括具有多个电传导层结构(铜迹线、过孔)和电绝缘层结构102(特别是树脂)的多层叠置件101。(有源或无源)电子部件110嵌入在叠置件101中。电子部件110可以是在侧壁以及在底部处由特定的封装材料103封装的。
在电子部件100的顶部上，安装有热结构120，热结构120构造成将由电子部件110产生的热能(热)朝向叠置件101的主表面105散发且散发成离开叠置件101的主表面105。在本示例中，所述主表面105是与部件承载件100的主延伸方向(沿x轴和y轴)平行的上主表面。
热结构120包括基部结构121，基部结构121安装在叠置件101(特别是电子部件110)上，并且基部结构121优选地另外嵌入在部件承载件100的阻焊层结构109中，使得基部结构121与阻焊层结构109齐平。因此，基部结构121(与所述阻焊层结构109一起)可以是叠置件101的最外层。可以看出，基部结构121优选地包括比电子部件110和供部件110被封装103的腔大的宽度。
此外，热结构120包括多个突出部125，多个突出部125从基部结构121突出，并且延伸超出叠置件101的主表面105。多个突出部125被连接(例如单片连接以形成为单个件)至基部结构121。优选作为表面修整部的涂覆层126对多个突出部125进行覆盖。
在该示例中，多个突出部125具有相同的形状，多个突出部125包括在介于100μm至200μm的范围内的高度，并且多个突出部125包括竖向的侧壁(反映光刻的制造步骤)。替代性地，多个突出部125(中的至少一些突出部)可以具有不同的形状。
优选地热路径T(参见图6)是在电子部件110与热结构120之间不存在电绝缘层结构102的情况下直接从电子部件110到热结构120建立的。图中所示的优选粘附层122不被认为是叠置件101的电绝缘层结构102。
部件承载件100优选地包括再分布层结构130，再分布层结构130包括多个金属迹线和过孔，再分布层结构130被嵌入在叠置件101中且布置在嵌入式电子部件110的下方。电子部件110的下主表面处的小垫是电连接至再分布层结构130的，由此再分布层结构130将小垫电连接转换成叠置件101的另外的主表面106处的大(下)电连接(在此示例中为焊接球108)，该另外的主表面106与主表面105是相反的。
竖向电连接部127(贯通过孔)优选地嵌入在叠置件101中并且延伸穿过叠置件101。竖向电连接部的上部部分127a是可以在叠置件101的主表面105处进行电连接的，在该示例中竖向电连接部的上部部分127a经由焊球107(上电连接部)进行电连接。最后，保护层135可以嵌入在叠置件101中并且直接布置在热结构120的下方，但被电子部件110中断(保护层135围绕电子部件110布置)。
图2a和图2b示出了根据本发明示例性实施方式的另外的部件承载件100。
图2a：部件承载件100与图1所描述的部件承载件非常相似，但是图2a的部件承载件100包括布置在热结构120旁边(此处是在多个突出部125旁边)的第一金属结构128，代替上电连接部107。金属结构128延伸超出主表面105，并形成竖向电连接部127的最外部分，金属结构128设置在竖向电连接部的上部部分127a的顶部上。在该示例中，金属结构128包括比竖向电连接部的所述上部部分127a大的宽度。
图2b：此处，图2b的部件承载件100被示出为制造期间的半成品。在DCF基板140上，形成有热结构120，该热结构120随后将与叠置件101结合。在多个突出部125之间施加干膜抗蚀剂160，而基部结构121嵌入在可光成像的介电部150中。与热结构120一起，在热结构120的两侧形成有金属结构128。这些将随后与热结构120一起转移至叠置件101的其余部分并与竖向电连接部127结合。在与基部结构121相同的水平高度上，形成有竖向电连接部的上部部分127a，而在与突出部125相同的水平高度上，形成有金属结构128。如图2a所示，金属结构128包括比竖向电连接部的所述上部部分127a大的宽度。
图3a和图3b示出了根据本发明示例性实施方式的又一部件承载件100。图3a的部件承载件100和图3b的半成品与以上图2a和图2b所描述的部件承载件和半成品非常相似。不同之处在于，在图3a和图3b中，第二金属结构129包括比竖向电连接部的所述上部部分127a小的宽度。
图4的a)至图4的c)示出了根据本发明示例性实施方式的制造部件承载件100的方法。关于以上图2b和图3b已经描述了该方法的一部分。
图4的a)：在DCF基板140上设置诸如干膜(抗蚀剂)之类的耐高温层160作为临时承载件。将耐高温层160图形化(例如通过光刻方法)以获得凹部。用金属填充凹部以产生多个突出部125的预制件。
图4的b)：在耐高温层160和突出部125的预制件的顶部上设置可光成像的介电、PID、层结构150。在位于突出部125的预制件上方的PID层150中形成开口(基部结构腔)。
图4的c)示出了半成品190，其中PID层150中的开口已经被金属(铜)填充，从而直接在多个突出部125的顶部上形成基部结构121。优选地执行研磨步骤151，使得PID层150与基部结构121齐平。
图5的a)至图5的f)示出了根据本发明示例性实施方式的制造部件承载件100的方法。
图5的a)：提供图4的c)的半成品，并且在PID层150上形成金属迹线。
图5的b)：用粘附层122对基部结构121进行覆盖并且执行对叠置件101的构建。首先，形成保护层135并在顶部上形成电绝缘层结构102。通过所述层，形成竖向电连接部127并将该竖向电连接部127电连接至图5的a)中形成的金属迹线。然后，在叠置件101中形成腔，以用于供电子部件110嵌入。
图5的c)：顶部具有电连接垫的电子部件110被放置在腔中且被放置在粘附层122上。
图5的d)：执行进一步的层构建，由此获得再分布结构130。
图5的e)：将正在生产的部件承载件翻转并且将DCF基板140去除。也将干膜抗蚀剂160去除，使得多个突出部125现在被暴露并且从部件承载件的主表面105突出。优选地向突出部125提供涂覆部126(表面修整部)。在该示例中，PID层150未被去除并且形成对基部结构121进行围绕的阻焊层结构109。因此，基部结构121和PID层150/阻焊层结构109是齐平的(具有相同的高度)。
图5的f)：设置呈焊球形式的上电连接部107和下电连接部108。
图6示出了根据本发明示例性实施方式的部件承载件100的散热。部件承载件100与图1所描述的部件承载件基本相同。电子部件110是产生大量热的集成电路(芯片)。所述热被直接引导穿过基部结构121和超出部件承载件100的主表面105的多个突出部125。该散热路径可以被称为热路径T。
图7和图8示出了根据本发明示例性实施方式的具有附加安装的部件的图1的部件承载件100。
图7：通过在部件承载件100的主表面105上叠置另外的部件承载件201来形成部件承载件布置结构200。另外的部件承载件201包括背离热结构120的两个表面安装的另外的电子部件210。另外的部件承载件201不直接接触部件承载件100，因为在另外的部件承载件201与部件承载件100之间存在间隔件结构，为此目的，在该示例中施加有焊球107。以这种方式，热结构120在将热散发成离开部件承载件的主表面105时不会受到阻碍。
图8：在部件承载件100的顶部上布置有另外的电子部件115和另外的电子部件116。在该示例中，经由主表面105的上电连接部107建立了直接电连接。
附图标记
100 部件承载件
101 叠置件
102 电绝缘层结构
103 封装材料
104 电传导层结构
105 主表面
106 另外的主表面
107 上电连接部
108 下电连接部
109 表面修整部
110 电子部件
115 另外的电子部件
116 其他的电子部件
120 热结构
121 基部结构
122 粘附层
125 突出部
126 热结构表面修整部
127 竖向电连接部、贯通过孔
127a 过孔的上部部分
127b 过孔的下部部分
128 第一金属结构
129 第二金属结构
130 再分布层结构
135 保护层
140 临时承载件
150 PID层结构
151 研磨
160 高温材料、干膜抗蚀剂
170 半成品热结构
180 半成品叠置件
190 半成品
200 布置结构
201 另外的部件承载件
210 另外的部件
T 热路径。

Claims (16)

1.一种部件承载件(100)，其中，所述部件承载件(100)包括：
叠置件(101)，所述叠置件(101)包括至少一个电传导层结构(104)和/或至少一个电绝缘层结构(102)；
电子部件(110)，所述电子部件(110)嵌入在所述叠置件(101)中；以及
热结构(120)，所述热结构(120)构造成将由所述电子部件(110)产生的热能朝向所述叠置件(101)的主表面(105)散发且散发成离开所述叠置件(101)的主表面(105)，其中，所述热结构(120)包括：
基部结构(121)，所述基部结构(121)安装在所述叠置件(101)上和/或至少部分地嵌入在所述叠置件(101)中，特别地，所述基部结构(121)与所述叠置件(101)的所述电传导层结构和电绝缘层结构中的一者齐平，以及
多个突出部(125)，所述多个突出部(125)从所述基部结构(121)突出，并且延伸超出所述叠置件(101)的所述主表面(105)。
2.根据权利要求1所述的部件承载件(100)，还包括：
再分布层结构(130)，所述再分布层结构(130)至少部分地嵌入在所述叠置件(101)中，并且所述再分布层结构(130)构造成将经嵌入的所述电子部件(110)电连接至所述叠置件(101)的另外的主表面(106)，特别地其中，所述另外的主表面(106)与所述主表面(105)是相反的。
3.根据权利要求1或2所述的部件承载件(100)，
其中，所述部件承载件(100)构造为无芯式部件承载件；以及/或者
其中，所述部件承载件(100)构造为扇出型晶圆级封装件或扇出型面板级封装件；以及/或者
其中，所述部件承载件(100)构造为用于产生热的高密度封装件；以及/或者
其中，所述热结构(130)构造为所述叠置件(101)的一体部分；以及/或者
其中，所述基部结构(121)是所述叠置件(101)的最外层。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的部件承载件(100)，
其中，所述热结构(120)还包括：
涂覆层(126)，所述涂覆层(126)对所述多个突出部(125)进行覆盖，特别地，所述涂覆层(126)是表面修整部。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的部件承载件(100)，
其中，所述多个突出部(125)包括在介于100μm至200μm的范围内的高度；以及/或者
其中，所述多个突出部(125)包括竖向的侧壁，特别地，由此反映了光刻的制造步骤；以及/或者
其中，所述多个突出部(125)中的各突出部包括相同的形状；以及/或者
其中，所述基部结构(121)包括比所述电子部件(110)大的宽度；以及/或者
其中，所述电子部件(110)被嵌入在腔中，特别地，所述电子部件(110)被封装(103)在所述腔中，并且其中，所述基部结构(121)包括比所述腔大的宽度；以及/或者
其中，热路径(T)是在所述电子部件(110)与所述热结构(130)之间不存在电绝缘材料的情况下直接从所述电子部件(110)到所述热结构(130)建立的。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的部件承载件(100)，还包括：
竖向电连接部(127)，所述竖向电连接部(127)嵌入在所述叠置件(101)中，特别地其中，所述竖向电连接部(127)延伸穿过所述叠置件(101)，其中，所述竖向电连接部的上部部分(127a)是能够在所述叠置件(101)的所述主表面(105)处进行电连接的。
7.根据权利要求6所述的部件承载件(100)，还包括：
金属结构(128、129)，所述金属结构(128、129)布置在所述热结构(120)旁边，其中，所述金属结构(128、129)至少部分地延伸超出所述主表面(105)，
特别地其中，所述金属结构(128、129)形成所述竖向电连接部(127)的最外部分，
更特别地其中，所述金属结构(128、129)包括比所述竖向电连接部的所述上部部分(127a)大的宽度。
8.根据权利要求7所述的部件承载件(100)，
其中，所述金属结构(128、129)包括与所述多个突出部(125)相同的高度；以及/或者
其中，所述竖向电连接部的所述上部部分(127a)布置在与所述基部结构(121)相同的竖向高度(z)处。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的部件承载件(100)，还包括：
粘附层(122)，所述粘附层(122)嵌入在所述叠置件(101)中并且布置在所述热结构(120)的下方。
10.一种布置结构(200)，特别地，所述布置结构(200)是系统级封装件，所述布置结构(200)包括：
根据前述权利要求中的任一项所述的部件承载件(100)；以及
另外的部件承载件(201)，所述另外的部件承载件(201)叠置在所述部件承载件(100)的所述主表面(105)上，
特别地其中，所述另外的部件承载件(201)包括至少一个另外的电子部件(210)。
11.一种用于制造部件承载件(100)的方法，所述方法包括：
形成包括有至少一个电传导层结构(104)和/或至少一个电绝缘层结构(102)的叠置件(101)，
将电子部件(110)嵌入在所述叠置件(101)中；以及
形成热结构(120)，使得所述热结构(120)将由所述电子部件(110)产生的热能朝向所述叠置件(101)的主表面(105)散发，
其中，所述热结构(120)包括基部结构(121)和多个突出部(125)，所述基部结构(121)安装在所述叠置件(101)上和/或至少部分地嵌入在所述叠置件(101)中，特别地，所述基部结构(121)与所述叠置件(101)的所述电传导层结构和电绝缘层结构中的一者齐平，所述多个突出部(125)从所述基部结构(121)突出，并且延伸超出所述叠置件(101)的所述主表面(105)。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在临时承载件(140)上形成所述热结构(120)，特别地，所述临时承载件(140)是以纤维为基础材料的临时承载件，更特别地，所述临时承载件(140)是DCF临时承载件。
13.根据权利要求11或12所述的方法，还包括：
提供耐高温介电层(160)，特别地，所述耐高温介电层(160)是光刻胶，更特别地，所述耐高温介电层(160)是干膜抗蚀剂；
对所述耐高温介电层(160)进行图形化以获得具有凹部的结构化层；以及
在所述结构化层的所述凹部中形成所述多个突出部(125)，特别地，通过镀覆在所述结构化层的所述凹部中形成所述多个突出部(125)。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
在所述耐高温介电层(160)上形成可光成像的介电层结构(150)，特别地，在具有所述多个突出部(125)的所述结构化层上形成可光成像的介电层结构(150)；
将所述可光成像的介电层结构(150)的一部分去除，从而形成基部结构腔；以及
在所述基部结构腔中形成所述基部结构(121)，特别地，通过镀覆在所述基部结构腔中形成所述基部结构(121)。
15.根据权利要求11至14中的任一项所述的方法，还包括：
在形成所述多个突出部(125)之后，在所述多个突出部(125)的顶部上形成所述基部结构(121)，特别地，在形成所述多个突出部(125)之后，通过镀覆在所述多个突出部(125)的顶部上形成所述基部结构(121)。
16.一种半成品(190)，所述半成品(190)包括制造叠置件或由制造叠置件构成，所述制造叠置件具有：
耐高温介电层(160)，特别地，所述耐高温介电层(160)是干膜抗蚀剂，
特别地其中，所述耐高温介电层(160)包括填充有多个突出部(125)的凹部；以及
可光成像的介电层结构(150)，所述可光成像的介电层结构(150)位于所述耐高温介电层(160)的顶部上，
特别地其中，所述可光成像的介电层结构(150)包括填充有基部结构(121)的基部结构腔，
更特别地其中，所制造叠置件的厚度为300μm或更小。
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