元件载体的制作方法

本实用新型总体涉及在其上可安装电子元件以形成电子装配的元件载体的技术领域。特别地，本实用新型涉及一种包含电子元件的元件载体，电子元件嵌入元件载体内。进一步地，本实用新型涉及一种用于制造这种元件载体的方法。

背景技术：

其上建立有包含数个电子元件的电子装配的元件载体广泛用于多种电子消费装置中，诸如例如(a)计算装置，如台式电脑、笔记本电脑、移动电话、平板电脑等，(b)无线数据通信装置，如移动电话、电话机、路由器、近场通信装置等，以及(c)有线装置，如监控器、电视机等。该列举是不完全的且具有建立在元件载体上的电子装配的电子装置的数量和类型不断变多。

为了增加电子装配的集成密度，已经研发了元件载体，该元件载体除了为电子元件提供机械支持和电连接外还通过嵌入有源或无源的电子元件提供一些电功能。

US 8,745,860 B2公开一种用于制造形成为印刷线路板的元件载体的方法。所公开的方法包括下列步骤：(a)在支撑板上形成第一树脂绝缘层，(b)在第一树脂绝缘层上形成第二树脂绝缘层，(c)在第二树脂绝缘层中形成开口部分，在开口部分中安装有具有电终端的电子元件，(d)将电子元件容纳在第二树脂绝缘层的开口部分中，使得电子元件的电极面对第一树脂绝缘层的对侧，(e)在第二树脂绝缘层的第一表面和电子元件上形成夹层树脂绝缘层，以及(f)在夹层树脂绝缘层中形成导体到达电子元件的电终端的过孔(via)。在产生的印刷线路板的一个实施例中，为了驱散在操作附着在印刷线路板上或存在 于印刷线路板外部的散热器的过程中由电子元件产生的热量，散热过孔连接器形成在电子元件的下面。

技术实现要素：

考虑到与关于电接触嵌入式电子元件的高灵活性有关的简单的嵌入过程，可能存在对提供具有嵌入式电子元件的元件载体的需要。

该需要可通过根据独立权利要求的主题来满足。从属权利要求描述了本实用新型的有利实施例。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种元件载体，其包括：(a)具有内腔体的电绝缘层结构；(b)嵌入在腔体内的电子元件，其中，电子元件包括用于在电子元件的上主表面和相对的下主表面处提供信号连接能力的至少一个顶侧终端和至少一个底侧终端；(c)电连接至该至少一个顶侧终端的至少一个过孔；(d)将电子元件附着在电绝缘层结构的粘合层，其中，电子元件位于腔体内；以及(e)电连接至该至少一个底侧终端的至少一个进一步的过孔。电子元件可关于电绝缘层结构内的中心核心层竖直地不对称地设置。

所描述的元件载体基于嵌入式电子元件可分别从两个不同侧的两个不同方向电接触的理念。具体地，至少一个第一电连接建立在嵌入式电子元件的上侧且优选地到达形成在电子元件上方的金属层。相应地，至少一个第二电连接建立在嵌入式元件的下侧且优选地到达形成在电子元件下方的另一金属层。所述电层可分别在整个元件载体的底部的顶部上形成。进一步地，各个金属层可通过至少一个绝缘层与电子元件的各个主表面分离，所述至少一个绝缘层被认为是所述电绝缘层结构的一部分。当设计元件载体时，关于中心核心层尤其完全在中心核心层之外即在电绝缘层结构(尤其是层堆栈(stack))内竖直地不对称地设置电子元件简化电子元件在腔体中的固定并提供高程度的灵活性。并且，元件载体的外部和嵌入在元件载体的内部的电子元件之间的电信号的传递能够具有低损耗和高信号传输质量。例如，这样的 架构使几乎很容易地制造的板被设置有腔体(尤其具有一个或多个从下面已经制成的触点)，且然后电子元件可例如通过按压简单地插入腔体并在那儿连接成为可能。

通过从不同侧接触嵌入式电子元件，可以明显改善嵌入式电子元件的电连接。在电子元件至少在其主表面的一个上包括多于一个电终端的情况中，根据在嵌入式电子元件中实施的电子电路图，形成在各个主表面处的所有终端没必要都用于电连接嵌入式电子元件。

在该文档中，术语“主表面”尤其可表示嵌入式电子元件的那两个表面中的呈现最大面积的一个。在该文档的内容中，这些主表面还表示嵌入式电子元件的各个下表面的上部。

在该文档的上下文中，术语“元件载体”尤其可表示能够将一个或多个电子元件容纳其上和/或其中用于提供机械支撑和电连接的任何类型的支撑结构。元件载体例如可以是PCB或通常可以是任何类型的柔性的、半柔性的或刚性的基板。

终端可以是能够电连接嵌入式电子元件的内部电路与设置在元件载体内部或元件载体处的外部电路的任何电传导结构。在优选实施例中，终端通过所谓的球触点实现。这些球触点或任何类型的电终端可位于粘合层内或被粘合层横向包围。

根据本实用新型的实施例，电绝缘层材料包括设置在彼此上方的多个电绝缘层或由设置在彼此上方的多个电绝缘层组成。

至少一个但优选地全部电绝缘层由已知的堆栈成形处理产生，其中，所谓的预浸材料层关于彼此以平面的方式定向且然后通过施加压力和/或热处理彼此牢固地附接。通过这种方式，可以形成包括数个电绝缘层或由数个电绝缘层组成的稳定的层状结构。

根据本实用新型的进一步的实施例，由电绝缘层结构的至少两个电绝缘层形成的堆栈的整个高度等于或大于嵌入式电子元件的高度。

在该上下文中，定义的堆栈的高度由嵌入式电子元件沿被定向为 垂直于分别垂直于嵌入式电子元件的主表面的电绝缘层的平面扩展的方向的至少两个电绝缘层的各自的空间扩展给定。在更加数学的描述中，所述高度方向平行于所述主表面的各自的层平面的法向量。

在这方面中，提到了嵌入在元件载体内的电子元件通常容纳形成在各个元件载体的所谓的核心层内的凹槽内。这种核心层通常为形成元件载体的机械主干的近乎刚性层。根据在此描述的实施例，当嵌入电子元件时，不存在由这种核心层的厚度给出的限制。根据具体的应用，可近乎自由地选择形成其内形成有用于容纳嵌入式电子元件的适当尺寸的凹槽的所述堆栈的各个电绝缘层适当数量和适当厚度。这虑及关于空间尺寸且尤其关于可以且假定被放置在电绝缘层结构的腔体内的电子元件的高度的高灵活性。

描述性地说，与其中嵌入式电子元件位于形成在核心层中的凹槽内的已知的嵌入式处理相比，该文档中描述的技术非常不同，因为其(a)允许所述元件载体的制造商使用嵌入的更厚的元件，(b)确保更好的加工性能，因为元件集成在电绝缘层的适当堆栈中，以及(c)允许客户在没有明显限制的情况下使用任何层堆栈结构。特别地，通过为各自的电绝缘层选择适当的材料和/或尺寸，当制造或装配所述元件载体时，将会更少关注关于例如当放置在形成在各自的电绝缘层的堆栈内的凹槽中时可能损害电子元件的不需要的静电放电(ESD)事件。

根据本实用新型的进一步的实施例，嵌入式电子元件沿元件载体的高度方向位于堆栈的下表面和堆栈的上表面之间。

具体地，根据在此所述实施例，与堆栈的上表面相比，嵌入式电子元件的上主表面位于较低的高度坐标处。相应地，与堆栈的下表面相比，嵌入式电子元件的下主表面位于较高的高度坐标处。

根据本实用新型的进一步的实施例，堆栈的至少两个电绝缘层是凹入式层，每个凹入式层具有形成腔体的一部分的凹槽。这可以提供下列优势：当通过使用机械连接不同预浸材料层的已知的技术来制造 所述元件载体时，将自动形成腔体。仅需要在通过施加压力和/或热量机械连接预浸材料层之前使各个预浸材料层彼此对齐。

根据本实用新型的进一步的实施例，除堆栈的至少两个凹入式层外，电绝缘层结构包括至少一个覆盖层。该覆盖层也是电绝缘层。进一步地，该覆盖层设置在堆栈上或上方。

描述性地说，嵌入式电子元件的上主表面被所述电绝缘覆盖层覆盖。这可导致良好且可靠地保护嵌入式电子元件尤其免受环境影响。这尤其可以有助于甚至在粗糙的环境条件下可靠地操作嵌入式电子元件。

根据本实用新型的进一步的实施例，除堆栈的至少两个凹入式层外，电绝缘层结构包括至少一个基本层，该基本层也是电绝缘层且被设置在堆栈的下方。

描述性地说，嵌入式电子元件的下主表面被所述电绝缘基本层朝向底部覆盖且至少没有直接接触到核心层，整个电绝缘层结构形成在核心层上或上方。并且，这可有助于嵌入式电子元件的平滑的容纳。

根据本实用新型的进一步的实施例，粘合层至少部分地位于基本层的上表面和电子元件的下主表面之间。这可以提供下列优势：嵌入式电子元件可以简单的方式机械地固定到腔体且在腔体内电接触。因此，所述元件载体的制造工艺将比较简单使得可以有效且便宜的方式制造所述元件载体。

根据本实用新型的进一步的实施例，粘合层包括电传导材料或由电传导材料组成。这可能提供下列优势：提供电子元件的良好电连通性。当高频信号被假定为通过各个电终端传递时，这可能尤其有利。

根据本实用新型的进一步的实施例，至少一个电绝缘层包括包含树脂尤其是双马来酰亚胺-三嗪树脂、氰酸酯、玻璃尤其是玻璃纤维、预浸材料、聚酰亚胺、液晶聚合物、环氧基积层膜(Build-Up Film)、FR4材料、陶瓷和金属氧化物的组中的至少一个。这可提供下列优势： 为了实现所述元件载体，可利用用于制造印刷电路板的已知的材料和加工技术。

在这方面，提到了术语“电绝缘层”可与上述提到的凹入式层、覆盖层、基本层和/或所述元件载体所包含的任何其他电绝缘层。

根据本实用新型的进一步的实施例，在至少两个相邻的电绝缘层之间形成有电传导层。

设置至少一个中间电传导层可提供下列优势：不仅在整个元件载体的表面处而且在元件载体(的内部)内可以建立进一步的电路。在本文中，电传导层可尤其为结构化的独自地空间地图案化的传导层。

根据本实用新型的进一步的实施例，所述至少一个电传导层包括包含铜、铝和镍的组中的至少一个。这可提供下列优势：为了实现所述元件载体，可利用用于尤其在制造印刷电路版的领域中处理金属材料的已知技术。尽管通常优选铜，但其他材料也是可以的。

根据本实用新型的进一步的实施例，元件载体成形为板。这可有助于包括具有嵌入式电子元件的所述元件载体的任何电子装置的紧凑且尤其平坦的设计。因此，元件载体仍然可以提供用于将(非嵌入式的)电子元件安装其上的更大或更宽的基底。此外，特别地，作为用于嵌入式电子元件的优选实施例的裸模(naked die)，由于其厚度小可以方便地嵌入薄板中。

根据本实用新型的进一步的实施例，元件载体被构造为包含印刷电路板和基板的组中的一个。

在该文档的上下文中，术语“印刷电路板”(PCB)尤其可表示板形元件载体，该板形元件载体通过例如通过施加压力(若需要伴随热能的供应)层压具有数个电绝缘层结构的数个电传导层结构而形成。作为用于PCB技术的优选材料，电传导层结构由铜制成，然而，电绝缘层结构可包括树脂和/或玻璃纤维、所谓的预浸材料或FR4材料。各种电传导层结构可通过形成例如通过打孔或机械钻孔穿过层压板的通 孔以及通过用电传导材料(尤其是铜)填充通孔从而形成作为通孔连接的过孔而以需要的方式彼此连接。除了上述至少一个嵌入式电子元件之外，印刷电路板通常被配置为用于将一个或多个(非嵌入式的)电子元件容纳在板形印刷电路板的一个表面或两相对表面上。这些电子元件可通过焊接连接至各个主表面。

在该文档的上下文中，术语“基板”尤其可表示具有大体上与安装其上的电子元件相同尺寸的小元件载体。这种小元件载体通常表示中间载体。

根据本实用新型的进一步的实施例，嵌入式电子元件选自包含有源电子元件、无源电子元件、电子芯片、存储装置、过滤器、集成电路、信号处理元件、电源管理元件、光电接口元件、电压转换器、密码元件、发送器和/或接收器、机电换能器、传感器、致动器、微电子-机械系统、微处理器、电容器、电阻器、电感、电池、开关、摄像机、天线和逻辑芯片的组。然而，可以将其他电子元件尤其是产生和发射电磁辐射和/或对从环境传播至电子元件的电磁辐射敏感的那些元件嵌入在元件载体中。例如，磁性元件可用作电子元件。这种磁性元件可以是永磁元件(例如铁磁性元件、反铁磁性元件或亚铁磁性元件，例如铁氧体磁芯)或可以是顺磁性元件。

根据本实用新型的进一步的方面，提供了一种制造元件载体的方法。所提供的方法包括(a)提供具有形成在电绝缘层结构内的内部腔体的电绝缘层结构；(b)在腔体的底部插入粘合层；(c)将电子元件安装在粘合层上使得电子元件嵌入在腔体内，其中电子元件包括形成在电子元件的上主表面处的至少一个顶侧终端和形成在电子元件的下主表面处的至少一个底侧终端；(d)形成连接用于提供具有通过至少一个顶侧终端的信号连接能力的电子元件的至少一个顶侧终端的至少一个过孔；以及(e)形成连接用于提供具有通过至少一个底侧终端的信号连接能力的电子元件的至少一个底侧终端的至少一个进一步的过 孔。电子元件可关于电绝缘层结构内的中心核心层竖直地不对称地设置。

并且，所述方法基于当嵌入式电子元件从两个不同(相对)侧电接触时可明显改善嵌入式电子元件的电连接的理念。

根据本实用新型的实施例，电绝缘层结构包括设置在彼此上方的多个电绝缘层或由设置在彼此上方的多个电绝缘层组成。该方法进一步包括通过在多个电绝缘层上和在嵌入式电子元件上形成覆盖层来扩展电绝缘层结构，其中所述至少一个过孔形成在覆盖层内。特别地，所述至少一个过孔可穿透覆盖层。

尤其通过覆盖嵌入式电子元件，可以简单且有效的方式实现电子元件的机械保护。到最后，这可能为嵌入式电子元件的稳定的操作条件提供强大的帮助。

粘合层还可能包括各向异性导电膜(ACF)。ACF是用于建立电力和机械连接的膜形式的粘合互连系统。可选地，ACF可用于被称为各向异性导电膏(ACP)的膏形式。

应该注意的是，已经参照不同的主题描述了本实用新型的实施例。特别地，已经参照设备类型权利要求描述了一些实施例，而已经参照方法类型权利要求描述了其他实施例。然而，本领域技术人员将从上述和下列说明中得出除非另有通知，否则除属于一个主题类型的特征的任何组合之外，关于不同主题的特征之间尤其是设备类型权利要求的特征和方法类型权利要求的特征之间的任何组合也被看做已被本文公开。

上文限定的方面和本实用新型的进一步的方面从下文将描述的实施例示例变得明显且参照实施例示例进行说明。下文将参照实施例示例更详细地描述本实用新型，但本实用新型不限于此。

附图说明

图1-5说明形成根据本实用新型的优选实施例的元件载体的一系 列方法步骤。

图6说明与根据图1至图5制造的本实用新型的实施例的元件载体的剖视图。

图7示出本实用新型的另一示例性实施例的另一元件载体的剖视图。

参考标记列表：

100 半成品

105 核心层

110 底层序列

112 电绝缘层

120 电绝缘层结构

122 堆栈

122a-c (凹入式的)电绝缘层

124 基本层/电绝缘层

130 凹槽

192 第一金属互连结构

194 第二金属互连结构

196 金属层部分

232 粘合层

350 电子元件

352 底侧终端

354 顶侧终端

362 进一步金属化的过孔(对于底侧终端)

410 (延伸的)底层序列

416 底层

420 (延伸的)电绝缘层结构

426 覆盖层/电绝缘层

430 腔体

518 过孔开口

528 过孔开口

563 过孔开口

600 元件载体

664 金属化的过孔(对于顶侧终端)

670 金属顶层

692 延伸的第一金属互连结构

694 延伸的第二金属互连结构

具体实施方式

附图中的说明是图示的。应该注意的是，在不同附图中，相同元件或特征具有相同的参考标号或具有仅第一个数字不同于相应的参考标号的参考标号。为了避免不必要的重复，在后面部分的说明中不再再次说明关于前述实施例已经说明的元件或特征。

此外，如图所示，诸如“前”和“后”、“上”和“下”、“左”和“右”等的空间相关术语用于描述元件与另一元件的关系。因此，空间相关术语在使用中可适用于不同于附图中所描述的方向的方向。明显地，所有这些空间相关术语指仅为了便于描述附图所示的方向但不一定是限制性的，因为根据本实用新型的实施例的设备可假定在使用时采取不同于附图所示的那些方向的方向。

图1示出根据此处所描述的示例性实施例用作制造元件载体的起始点的半成品100。由于本领域技术人员将知道如何制造所示半成品100的适当方法，下面将仅描述半成品100的结构。

半成品100包括为半成品100的机械结构提供相对刚性或强大的主干的核心层105。在核心层105的下面形成有底层序列110，根据此处所描述的实施例底层序列110包括四个电绝缘层112。在两个相邻层112之间分别形成有薄金属层，薄金属层由于说明的比例而不能看到。在核 心层105的上方形成有电绝缘层结构120。根据此处所描述的实施例，电绝缘层结构120总共包括四个电绝缘层，该四个电绝缘层包括(a)形成在核心层105上方的电绝缘基本层124和(b)形成在基本层124上方的总共三个电绝缘层122a、122b和122c的堆栈122。

如从图1中可以看到，三个电绝缘层122a、122b和122c中的每个都包括凹槽部分使得在本文中这些层122a、122b、122c还被表示为凹入式的电绝缘层。三个凹入式的电绝缘层122a、122b、122c彼此以对齐的方式设置使得凹槽130形成在堆栈122内。

提到的是，根据此处描述的实施例所有电绝缘层112、124、122a、122b、122c稳固地彼此附着且还通过已知的印刷电路板制造工艺附着至核心层105，其中，至少电绝缘层112、124、122a、122b、122c由所谓的预浸材料层构成，预浸材料层在制造工艺过程中彼此挤压。

如从图1可以进一步地看到，所述实施例的半成品100进一步包括金属互连结构，该金属互连结构垂直延伸，即垂直于层平面且沿半成品100的高度方向延伸穿过整个半成品100。以已知的方式用数个金属片(pad)形成包括第一金属互连结构192、金属层部分196和第二金属互连结构194的金属互连结构，其中，分配到相邻金属层的两个金属片分别用金属化的过孔连接。

图2示出制造根据本实用新型的实施例的元件载体的下一步的结果。如可以看到，粘合层232已经形成在凹槽130的底部的基本层124上。

图3示出进一步的制造步骤的结果。因此，首先，形成金属过孔连接装置，其从核心层105的上表面延伸直到基本层124的上表面。根据此处描述的实施例，过孔连接装置包括两个在本文中被称为进一步金属化的过孔362的金属化的过孔。利用这些进一步金属化的过孔362，电过孔连接形成在(a)形成在核心层105和基本层122之间的未绘出的金属层和(b)凹槽130的底部之间。

其次，将电子元件350以电子元件350的两个底侧终端352分别与两个进一步金属化的过孔362空间地对齐的方式放到凹槽130中。如可以从图3看出，两个底侧终端352的下面形成有球(未用参考数字命名)。这些球至少穿透粘合层232使得分别在一个进一步金属化的过孔362和一个底侧终端352之间形成电传导连接。

如可以从图3看出，电子元件350进一步包括两个顶侧终端354。

图4示出制造元件载体的下一步骤的结果。电绝缘覆盖层426形成在凹入式的电绝缘层122c上方(且还在第一金属互连结构192上方)。因此，凹槽被覆盖使得其现在代表腔体430。由于对称性原因，下面的电绝缘层112的下面形成有底层416，底层416还是由电绝缘材料制成。

提到的是，覆盖层426向上延伸图1-3所示的电绝缘层结构120使得从现在起其被命名为延伸的电绝缘层结构420。相应地，底层416向下延伸也在图1-3中所示的底层序列110使得从现在开始其被命名为延伸的底层序列410。

根据已知的印刷电路板的制造工艺以及根据此处所述的实施例，覆盖层426和底层416也由相应准备好的预浸材料层制成，预浸材料层挤压凹入式的电绝缘层122c和下面的电绝缘层112。

在下一个制造步骤中，图5示出其结果，过孔开口形成在覆盖层426内。具体地，过孔开口528使第二金属互连结构194露出且两个过孔开口563使形成在电子元件350上侧的两个顶侧终端354露出。相应地，为了使第一金属互连结构19露出，过孔开口518形成在底层416内。

图6示出用于制造元件载体600的下一步骤的结果。在该制造步骤中，图5所示的过孔开口528和563被金属化使得图5所示的第二金属互连结构194现在延伸通过整个覆盖层426。因此，相应的延伸结构被命名为延伸的第二金属互连结构694。此外，且对此处描述的本实用新型的实施例更重要地，图5所示的过孔开口563被金属化使得形成对于两个顶部终端354的金属化的过孔664。为了允许进一步的外部电路与延 伸的第二金属互连结构694和顶侧终端354电接触，在覆盖层426上面形成结构化的金属顶层617。提到的是，未在图6中示出的结构化的层的空间格局当然取决于进一步的电路的空间设计。

因此，图5所示的过孔开口518的金属化导致向底部方向延伸图5所示的第一金属互连结构192的金属化的过孔。因此，形成延伸的第一金属互连结构692。当然，为了允许元件载体的底侧还与元件载体600外部的进一步的电路连接，还可在元件载体600的底侧形成未绘出的金属层。

如可以从图6得知，电子元件350关于电绝缘层结构(参见参考数字410、420)内的中心核心层105竖直地不对称地设置。更具体地，在所示的完全在中心核心层105上方的实施例中，电子元件350完全位于中心核心层105的外面。并且，在电子元件350的两个主表面上的电触点完全位于中心核心层105上方。因此，电子元件350被嵌入积层(参见参考数字420)内而不是中心核心层105内。这简化了将电子元件350定位在腔体430中的观念并为元件载体设计者提供了高程度的灵活性。此外，可以保持非常短的从嵌入式电子元件350传输电信号和传输电信号到嵌入式电子元件350的信号路径(即，从元件载体600离开或进入元件载体600中)，因为嵌入式电子元件350可位于相对接近元件载体600的表面的位置。

图7示出根据本实用新型的另一示例性实施例的另一元件载体600的剖视图。图7说明本实用新型的示例性实施例的架构是非常灵活的。所示的元件载体600和多个电子元件350，多个电子元件350的一部分被嵌入核心层105的上方，多个电子元件350的另一部分被嵌入核心层105的下方，以及还有另一部分部分地位于核心层105内。

此外，公开了下面内容：

方面1：一种用于制造元件载体600的方法，该方法包括

提供具有形成在电绝缘层结构内的内部腔体130、430的电绝缘层 结构120、420；

在腔体130、430的底部插入粘合层232；

将电子元件350安装在粘合层232上使得电子元件350嵌入在腔体130、430内，其中，电子元件350包括形成在电子元件350的上主表面处的至少一个顶侧终端354和形成在电子元件350的下主表面处的至少一个底侧终端352；

形成连接用于提供具有通过至少一个顶侧终端352的信号连接能力的电子元件350的至少一个顶侧终端354的至少一个过孔664；以及

形成连接用于提供具有通过至少一个底侧终端352的信号连接能力的电子元件350的至少一个底侧终端352的至少一个进一步的过孔362；

关于电绝缘层结构120、420内的中心核心层105竖直地不对称地设置电子元件350。

方面2：如方面1所述的方法，其中

电绝缘层结构120包括设置在彼此上方的多个电绝缘层124、122a、122b、122c或由设置在彼此上方的多个电绝缘层124、122a、122b、122c组成，

该方法进一步包括

通过在多个电绝缘层124、122a、122b、122c上和在嵌入式电子元件350上形成覆盖层426来延伸电绝缘层结构120，其中至少一个过孔664形成在覆盖层426内。

应该注意的是，术语“包括”并不排除其他元件或步骤，且冠词“一个”的使用并不排除多个。并且所述的与不同实施例相关的元件可以结合。还应该注意的是，权利要求中的参考标记不应解释为限制权利要求的范围。