本发明涉及一种辅助结构、一种半成品、一种制造部件承载件的方法以及一种使用方法。
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不断增多和这种电子部件日益微型化以及待安装在部件承载件诸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更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件或连接件，其中，这些接触件之间的间隔不断减小。移除运行期间由这种电子部件和部件承载件本身生成的热成为日益凸显的问题。同时，安装装置应该是机械稳固的，以便在即便恶劣的条件下也能够运行。
鉴于这些界限条件，将部件嵌入部件承载件中是具有挑战性的。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于部件承载件的架构，其允许以简单的方式嵌入电子部件，同时确保高机械完整性。
为了实现上述目的，提供了一种辅助结构、一种半成品、一种制造部件承载件的方法以及一种使用方法。
根据本发明的一种示例性实施方案，提供了一种用于将部件嵌入(或者集成)到部件承载件中的辅助结构，其中该辅助结构包括：固态过渡件(特别地在标准温度和压力下为固体)，该固态过渡件用于至少部分地特别是基本上完全周向地包围部件，其中固态过渡件包括在液体状态下有粘性或变得有粘性并且通过热和/或压力能够液化的材料，或者由该材料构成，以便通过施加热和/或压力来填充(特别地以粘合的方式)部件与周围的部件承载件材料之间的间隙。
根据本发明的另一示例性实施方案，提供了一种能够在制造部件承载件期间获得的半成品，其中该半成品包括：具有凹槽的部件承载件材料和具有上述特征的辅助结构，其中固态过渡件位于凹槽中，以便限定用于将部件布置在其中的容纳体积的至少一部分。
根据本发明的又一示例性实施方案，提供了一种制造部件承载件的方法，其中该方法包括：将部件布置在部件承载件材料的凹槽中；用固态过渡件(其可以包括在至少一个相态下特别是在液相状态下有粘性的材料，或者由该材料构成)至少部分地特别是基本上完全周向地环绕部件；并且将过渡件转变到(特别地通过施加热和/或压力)粘性状态(特别地通过临时地使过渡件液化)，以便(特别是完全地或部分地)粘合地填充部件与周围的部件承载件材料之间的间隙。
根据本发明的又一示例性实施方案，具有上述特征的辅助结构或具有上述特征的半成品被用于将部件嵌入部件承载件中。
在本申请的上下文中，术语“基本上完全周向地包围”可以特别地表示部件的周长的至少大部分与辅助结构的相应部分接触或者直接布置在辅助结构的相应部分旁。例如，部件的周长的至少90％可以由辅助结构的材料包围。这例如可以通过辅助结构的一体化形成的框架状过渡件、通过由多个放在一起以形成环绕件的多个单独主体构成的过渡件，或者通过例如作为辅助结构布置在部件周围的颗粒型材料来实现。因此，围绕部件周边的一个或多个其中不存在辅助结构材料的小间隙的存在不应该被排除在术语“基本上完全周向地包围”之外。然而，特别地可能的是，过渡件完全周向地包围部件或因此适于该目的。
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其上和/或其中容纳一个或多个电子部件以用于提供机械支撑和电气连接的任何支撑结构。
在本申请的上下文中，术语“半成品”可以特别地表示尚未完工，而要求进一步加工以获得最终产品的物理结构，该最终产品在功能上可以用作独立的部件承载件。换言之，半成品可以是待基于半成品制造的部件承载件的预成形件。
在本申请的上下文中，术语“电子部件”可以特别地表示嵌入在部件承载件的内部的任何庞大的而不是层型的有源(诸如半导体芯片或半导体封装件)或无源(例如铜块)部件。
根据本发明的一种示例性实施方案，具有最初固体材料的过渡件的辅助结构被布置在部件承载件材料与待嵌入该部件承载件材料内的部件之间。过渡件材料(其在固体状态下可以是非粘性的)可以转变成其是粘性的且优选地可流动的另一种状态(特别是液体状态)。将辅助过渡件结构置于部件承载件材料与部件之间的对应成型的凹槽中——同时过渡件的材料仍然是固体且优选地是非粘性的——允许简单地处理辅助结构。随后，通过启动过渡件的相变(例如通过仅使过渡件液化)，经由现在粘性的过渡件材料就建立了部件承载件材料与嵌入的电子部件之间的一体化粘性连接。此后，过渡件材料可以再凝固。由此，可以用较少的努力将基本上任何期望材料的部件嵌入或集成到基本上任何期望材料的部件承载件材料中。由于可以基本上自由地选择过渡件的材料，因此板设计者还有机会调整过渡件的材料，以实现所制造的部件承载件的一个或多个另外的技术功能(诸如调整热导率、抑制热失配和/或翘曲、降低电子部件与部件承载件材料之间的界面处的机械张力等)。
在下文中，将说明辅助结构、半成品和方法的另外的示例性实施方案。
在一种实施方案中，过渡件是单个一体化主体。这允许简单地处理过渡件(例如通过取放设备)并且确保围绕部件的整个周长的粘性连接。
在一种实施方案中，过渡件包括多个单独的过渡件构成部分(诸如带状物)，该过渡件构成部分能够布置成至少部分地特别是基本上完全周向地包围部件。这允许以灵活的方式部分地或整个地环绕具有甚至复杂形状的电子部件。
在一种实施方案中，固态过渡件包括可固化的或至少部分未固化的材料，特别是可交联的材料(诸如在升高的温度和/或压力下可以经历交联的树脂)。在本申请的上下文中，术语“至少部分未固化的材料”特别地表示具有下述属性的材料：通过施加升高的压力和/或升高的温度而至少部分地熔化或变得可流动，并且在释放所应用的升高的压力和/或升高温度时就完全变硬或固化(从而变成固体)。从而，施加升高的压力和/或升高的温度可能使得可固化的或至少部分未固化的材料融化，随后在释放所应用的高压和/或高温时进行不可逆转的变硬。特别地，“至少部分未固化的材料”可以包括B阶材料和/或A阶材料，或者可以由B阶材料和/或A阶材料构成。通过提供来自预浸料的或任何其它B阶材料的过渡件，过渡件可以在层压期间再熔化，使得树脂(或类似物)可以流动用于互连各种元件并用于封闭间隙或空隙，并且因此可以有助于在制造中的部件承载件内的稳定的内在互连。
特别地，触发固化还可以触发过渡件材料到有粘性且可流动状态(例如液相)的过渡，这又可以启动粘附程序。
在一种实施方案中，固态过渡件包括：
-至少部分未固化的树脂，特别是B阶树脂，更特别地是B阶预浸料(该材料选择可能是有利的，因为该材料非常类似于对热失配和相关效应具有积极影响的传统部件承载件材料)；和/或
-热塑性材料；和/或
-热熔性粘合剂；和/或
-粘性泡沫的前体(该材料可能是特别有利的，因为泡沫具有可适
当压缩的优点，使得泡沫材料不仅可以将部件和部件承载件材料粘附到一起，还可以平衡或降低部件承载件的内部中的机械张力)。
在一种实施方案中，过渡件具有多边形的周边，特别是矩形的周边，更特别地是方形的周边。优选地，过渡件是(例如封闭的)环形圈结构，以便提供围绕部件的整个周边的粘合功能。
可替代地，过渡件可以设置有不规则的周边(对照例如图40)。当过渡件设置有这种自由形式(例如具有波浪形状)时，其表面可以增加，由此使得过渡件能够为部件和部件承载件材料提供更好的机械稳定性。
在一种实施方案中，辅助结构还包括与周围的过渡件一体地形成的部件。这允许降低在制造期间待处理的零件的数量。
在一种替代的实施方案中，辅助结构还包括与过渡件一体地形成且环绕该过渡件的部件承载件材料。这同样允许降低在制造期间待处理的零件的数量。
在一种实施方案中，过渡件是在周向上封闭的框架(对照例如图1)。因此，过渡件可以被配置为环绕整个部件的环形结构。这种框架简化了处理，并且确保了沿着部件的整个周边的、部件与部件承载件材料之间的一致的连接。
在另一实施方案中，过渡件是具有(特别是两个)自由端的开放式结构(对照例如图39)。当部件的一部分应形成已制好的部件承载件的外表面的一部分时，这种实施方案可以是特别有利的。例如，这种过渡件可以是L形的、T形的、U形的或者可以具有甚至更复杂的结构(对照例如图9)。
在一种实施方案中，过渡件由下述项形成：
-单个环形结构(这简化了处理)；或者
-多个单独的带状物(这在过渡件的形状方面提供了高度灵活性)；
或者
-颗粒(这提供填充部件承载件材料与电子部件之间的十分小的间
隙或者具有不同宽度的间隙的机会)。
在一种实施方案中，半成品还包括另外的辅助结构，该另外的辅助结构具有另外的固态过渡件，该另外的固态过渡件位于部件承载件材料内，以边限定用于将另外的电子部件布置在其中的另外的容纳体积。因此，与一个部件承载件材料主体组合的多个辅助结构允许优选地在同步的嵌入程序中嵌入多个电子部件。
在一种实施方案中，辅助结构和另外的辅助结构位于部件承载件材料中的单独的凹槽中。因此，部件承载件的单独的非连贯的部段可以配备有在各个部段中提供不同电子功能的电子部件。
在一种实施方案中，辅助结构和另外的辅助结构位于部件承载件材料的共同凹槽中，以便由此界定用于不同电子部件的不同容纳体积。这减少了嵌入多个电子部件的所花费的努力小，因为仅单个凹槽就足以容纳多于一个的电子部件。当多个电子部件在功能上配合以提供共同电子功能时，这种实施方案也是特别有利的，因为部件之间的信号路径可以保持得非常短。
在一种实施方案中，辅助结构和另外的辅助结构一起基本上完全周向地环绕共同凹槽，并且辅助结构和另外的辅助结构中的至少一个将凹槽分成不同的容纳体积。通过采取这种措施，过渡件结构不仅有助于相对于周围材料粘附待嵌入的部件，还限定了用于不同电子部件的不同的容纳体积，并因此防止错误地放置部件。
在一种实施方案中，部件承载件材料包括芯，特别是包括完全固化的介电材料。在本申请的上下文中，术语“芯”可以特别地表示为嵌入一个或多个电子部件提供稳定的基部的已经固化的电绝缘材料。芯可以由其中嵌入有纤维(诸如玻璃纤维)的固化树脂(诸如环氧树脂)制成，例如FR4。特别地，这种芯可以被制成厚度比在PCB技术中使用的单个层(诸如预浸料层)的厚度大。在本申请的上下文中，术语“完全固化”可以特别地表示材料属性，根据该材料属性，对应的材料(诸如树脂)不能再次进行再熔化而变成可流动的并且随后不能再凝固用于使所制造的部件承载件的各个元件互连。特别地，完全固化的芯的树脂材料可能已经被交联。因此，完全固化的芯材料可以是C阶材料，而不是A阶材料或B阶材料。
在一种实施方案中，部件承载件材料、部件和过渡件的材料的至少一个主表面的至少一部分覆盖有至少一个电绝缘层结构和/或至少一个导电层结构。特别地，可以将至少一个导电层结构和/或至少一个电绝缘层结构层压至部件和部件承载件材料上。在本申请的上下文中，术语“层结构”可以特别地表示完整层或连续层、图案化层或在平面内一起形成的多个岛型分离元件。因此，基于根据本发明的一种示例性实施方案的半成品，可以特别地通过层压制造任何多层部件承载件。特别优选的是，通过共同同步程序来实施所述层结构的层压和该过渡件材料的相变。
在一种实施方案中，固态过渡件的材料被选择，以使部件承载件材料与部件之间的过渡区域中的机械载荷减小。例如，这可以通过过渡件的软的和/或可压缩材料来实现。
在一种实施方案中，固态过渡件的材料被选择，以使部件承载件材料与部件的材料之间的热膨胀失配减小。例如，固态过渡件的材料可以具有在部件承载件材料的热膨胀系数值(CTE值)与部件的CTE值之间的CTE值。由此可以建立在热膨胀属性方面较平滑的过渡。
在一种实施方案中，固态过渡件的材料被选择，以便提供比部件承载件材料和/或部件的热导率高的热导率。通过采取这种措施，通过过渡件的材料可以改善所制造的部件承载件的排热能力。
在一种实施方案中，固态过渡件的材料被选择，以便提供比部件承载件材料和/或部件的材料的高频率兼容性高的高频率兼容性。因此，可以采用部件承载件的电子应用的范围可以扩展到高频率应用。
在一种实施方案中，通过模制制造辅助结构。这允许大规模地成本有效地制造过渡件。可替代地，可以通过冲压(特别是从带条、带体或条状物)或热压成形(特别是深拉制法)来制造辅助结构。
在一种实施方案中，该方法包括：将至少一个另外的电子部件布置在凹槽中，并且由一个且相同的固态过渡件至少部分地(特别是基本上完全周向地)环绕多个电子部件。因此，一个过渡件可以有效地同时(部分地或整个地)环绕且粘附多个电子部件。
在一种实施方案中，该方法包括：将至少一个另外的电子部件布置在部件承载件材料的至少一个另外的凹槽中；由至少一个另外的固态过渡件至少部分地(特别是基本上完全周向地)环绕至少一个另外的电子部件，该另外的固态过渡件包括粘性材料或由该粘性材料构成；并且通过热和/或压力临时地使至少一个另外的过渡件液化，以便填充至少一个另外的电子部件与周围的部件承载件材料之间的间隙。因此，多个过渡件的固化可以同时在载板级上或在批量程序中进行。这允许以高生产量制造部件承载件。
在一种实施方案中，该方法还包括：将获得的结构单一化成多个单独的部件承载件，每个部件承载件都包括一部分部件承载件材料，以及由过渡件中的至少一个的材料部分地或整个地环绕的部件中的至少一个。在批量级上共同制造多个部件承载件之后，可以例如通过锯切、激光切割或蚀刻来实现分离。
在一种实施方案中，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堆叠体。例如，部件承载件可以包括所述电绝缘层结构和导电层结构的层压体，特别是通过施加机械压力形成的，若需要所述形成的过程受热能支持。所述堆叠体可以提供能够为另外的电子部件提供大安装表面但仍然非常薄且紧凑的板件形部件承载件。
在一种实施方案中，部件承载件成型为板件。这有助于紧凑设计，其中部件承载件仍然为在其上安装部件提供大的基底。此外，由于裸晶片的厚度小，可以方便地将特别是作为嵌入的电子部件的示例的裸晶片嵌入薄板件诸如印刷电路板中。
在一种实施方案中，部件承载件被配置为由印刷电路板(PCB)和基板(特别是IC基板)构成的组中之一。
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将若干导电层结构与若干电绝缘层结构层压形成的部件承载件(其可以是板件状的(即平面的)、三维曲面的(例如当使用3D打印制造时)或者其可以具有任何其它形状)，上述形成过程例如通过施加压力形成，若需要伴随有热能的供应。作为用于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括树脂和/或玻璃纤维、所谓的预浸料或FR4材料。通过形成穿过层压体的通孔(例如通过激光钻孔或机械钻孔)，并且通过用导电材料(特别是铜)填充这些通孔，由此形成作为通孔连接件的过孔，各个导电层结构可以以期望的方式彼此连接。除了可以嵌入在印刷电路板中的一个或多个部件之外，印刷电路板通常被配置用于在板件形印刷电路板的一个表面或两个相反表面上容纳一个或多个部件。它们可以通过焊接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)的树脂构成。
在本申请的上下文中，术语“基板”可以特别地表示与待安装在其上的部件(特别是电子部件)具有基本上相同的尺寸的小部件承载件。更具体地，基板可以被理解为用于电气连接件或电气网络的承载件以及与印刷电路板(PCB)相当的部件承载件，然而具有相当高密度的横向和/或竖向布置的连接件。横向连接件例如为传导路径，而竖向连接件可以为例如钻孔。这些横向和/或竖向连接件布置在基板内，并且可以用于提供特别是IC芯片的所容置的部件或未容置的部件(诸如裸晶片)与印刷电路板或中间印刷电路板的电气连接和/或机械连接。因而，术语“基板”也包括“IC基板”。基板的介电部分可以由具有增强球体(诸如玻璃球)的树脂构成。
在一种实施方案中，至少一个电绝缘层结构包括由下述构成的组中的至少一种：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，更具体地为FR-4或FR-5)；氰酸酯；聚亚苯基衍生物(polyphenylene derivate)；玻璃(特别是玻璃纤维、多层玻璃、玻璃状材料)；预浸料材料；聚酰亚胺；聚酰胺；液晶聚合物(LCP)；环氧树脂基的积层膜(epoxy-based Build-Up Film)；聚四氟乙烯(特氟隆)；陶瓷以及金属氧化物。也可以使用增强材料，诸如例如由玻璃(多层玻璃)制成的网、纤维或球体。尽管预浸料或FR4通常是优选的，但是也可以使用其它材料。对于高频率应用，高频率材料诸如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯树脂可以在部件承载件中实施为电绝缘层结构。
在一种实施方案中，至少一个导电层结构包括由铜、铝、镍、银、金、钯和钨构成的组中的至少一种。尽管铜通常是优选的，但是其它材料或它们的涂覆形式也是可能的，特别是涂覆有超导材料诸如石墨烯的上述材料。
至少一个部件可以选自由下述项构成的组：不导电嵌体、导电嵌体(诸如金属嵌体，优选地包括铜或铝)、热传递单元(例如热管)、导光元件(例如光波导或光导体连接件)、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、电压转换器(例如DC/DC转换器或AC/DC转换器)、加密部件、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、逻辑芯片和能量收集单元。然而，其它部件也可以嵌入部件承载件中。例如，可以使用磁性元件作为部件。这种磁性元件可以是永磁性元件(诸如铁磁元件、反铁磁元件或亚铁磁元件，例如铁氧体磁芯)，或者可以是顺磁性元件。然而，部件还可以是另外的部件承载件，例如处于板中板的配置。部件可以表面地安装在部件承载件上和/或可以嵌入部件承载件的内部。而且，还可以使用其它部件——特别是那些生成和发射电磁辐射和/或对于从环境传播的电磁辐射敏感的部件——作为部件。
在另一实施方案中，至少一个部件可以是另外的部件承载件(诸如另外的印刷电路板或IC基板)。由此，所描述的过渡件架构同样允许建立板中板配置。
在一种实施方案中，部件承载件是层压型的部件承载件。在这种实施方案中，部件承载件是多个层结构的复合物，通过施加压紧力——若需要伴随有热——将这些层结构堆叠且连接在一起。
本发明的上述方面和其它方面从下面将描述的实施方案的实施例中变得明显，并且参考这些实施方案的实施例解释本发明的上述方面和其他方面。
附图说明
图1至图3示出了根据本发明的示例性实施方案的用于将部件嵌入部件承载件中的辅助结构的俯视图。
图4示出了根据本发明的一种示例性实施方案的制造多个部件承载件的批量程序的半成品的俯视图。
图5至图7示出了使用根据本发明的示例性实施方案的辅助结构将电子部件嵌入部件承载件材料的凹槽中的程序的俯视图。
图8至图10示出了根据本发明的示例性实施方案的半成品的俯视图。
图11至图16示出了通过根据本发明的示例性实施方案的制造部件承载件的方法制造的部件承载件的截面图。
图17至图21示出了在实施根据本发明的示例性实施方案的制造部件承载件的方法期间获得的结构的截面图。
图22至图25示出了在实施参考图17至图21所描述的方法期间获得的另外的结构的另外的截面图。
图26至图29示出了在实施参考图17至图21所描述的方法期间获得的另外的结构的替代的另外的截面图。
图30至图34示出了在实施根据本发明的其它示例性实施方案的制造部件承载件的方法期间获得的结构的截面图。
图35至图37示出了在实施参考图30至图34所描述的方法期间获得的另外的结构的另外的截面图。
图38显示了根据本发明的一种示例性实施方案的在制造部件承载件期间获得的批处理级的半成品的三维视图。
图39显示了根据本发明的另一示例性实施方案的部件承载件的俯视图，其中过渡件使部件承载件材料和待与部件承载件材料连接的部件成一体。
图40显示了根据本发明的另一示例性实施方案的部件承载件的俯视图，其中自由成型的过渡件被布置在周围的部件承载件材料与待内置于或嵌入该部件承载件材料中的部件之间。
图41显示了根据本发明的另一示例性实施方案的部件承载件的俯视图，其中过渡件被布置在部件承载件材料与待内置于或嵌入该部件承载件材料中的多个部件之间。
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。
在参考附图更详细地描述示例性实施方案之前，将先概述开发本发明的示例性实施方案所基于的一些基本考虑。
根据一种示例性实施方案，提供了一种用于使用一个或多个过渡件将部件嵌入部件板中的架构，该一个或多个过渡件优选地成型为框架。特别地，这种理念允许使用定制的过渡件将部件集成到印刷电路板(PCB)或任何其它部件承载件中。
将部件嵌入(或集成)到印刷电路板中可以带来若干优点，诸如装置微型化、信号性能、热管理、硬件安全等。然而，嵌入(或集成)过程是具有挑战性的。必须克服许多挑战，例如翘曲问题以及与部件和印刷电路板(PCB)基部基板之间的材料失配有关的问题。为了克服这种挑战，可以有益地引入定位在待集成的部件与周围的部件承载件材料之间的适当的材料。本发明的示例性实施方案提供了过渡件结构的适合于将集成部件框定到部件承载件材料中的几何形状和物理属性。
本发明的示例性实施方案的有利要旨在于环绕将要集成在部件承载件材料内的部件放置过渡件。过渡件可以预切自许多不同类型的材料。用于过渡件的适当材料可以由与主板相同的材料(即，与部件承载件材料的材料一致或相似的材料，诸如预浸料)或者甚至不同的材料构成。特别地，后面提到的选项可能是有益的，因为考虑到待嵌入的部件与部件承载件材料(诸如主PCB)的不同物理属性，后面提到的选项能够适当地减小失配。可以在嵌入的电子部件与部件承载件材料之间补偿的一个或多个属性是热膨胀系数(CTE)和弹性模量(或刚度)等。另外，取决于待集成的部件，过渡件材料还可以以低介电常数和/或低损耗表征，从而支持高频率装置。过渡件材料可以有利地处于预固化状态，从而允许在层压过程期间在集成部件与部件承载件材料/主PCB之间进行适当的间隙填充。
在下面进一步详细描述的图11至图16中表示了由这种集成策略产生的示例性产品。必须提及的是，虽然在图12和图14以及图16中，部件在两侧都被接触，但部件也可以仅在一个表面上被接触。此外，可以执行图11至图16中所显示的产品的相继累积，以便添加另外的介电层和结构化的铜层，或者进行多个芯堆积。
引起根据本发明的示例性实施方案的产品的根据本发明的示例性实施方案的过程可以遵循不同的路径，但是根据示例性实施方案可以采取的一个有利措施是将预切的过渡件定位在孔内并将部件定位在这种过渡件内。
根据本发明的示例性实施方案可以实施的过程可以特别地分为下述两类：
(i)将部件集成到在两侧上都包覆铜箔(例如包敷铜箔层压板)的介电材料中，或者
(ii)未包覆的介电材料。
特别地，介电材料可以是玻璃增强的且固化或部分固化的。在图17至图21中表示了根据(i)的示例性程序。为了简单起见，对于与芯一样厚的部件，已经独特地表示了可能的过程的延续(参见图22至图25以及图26至图29)，但是这对于描述的所有三种可能性都是相同的。另一方面，图30至图34显示了在过程(ii)中可以采取的程序。另外在这种情况下，为了简单起见，对于与芯一样厚的部件，已经独特地表示了过程的延续(参见图35至图37)，但是这对于描述的所有三种可能性都是相同的。
本发明的示例性实施方案的过渡件的几何形状不受限制，并且可以根据待插入的部件的几何形状进行选择。而且，在此描述的过程是可扩展的并且可以在载板级上使用(对照例如图38)。
然而，本发明的一种示例性实施方案的要旨基于使用预切的过渡件，以便将部件嵌入部件承载件诸如印刷电路板(PCB)中。这种过渡件可以由与表征部件承载件材料的(特别是介电的)材料不同的另一(特别是介电的)材料制成。
仅举例而言，待包围的部件可以是：
-无源部件(例如电阻器、电容器等)
-有源部件(例如集成电路、微芯片等)
-在板中板的配置中，与周围的部件承载件相比，具有不同复杂度或属性(例如高频率兼容性)的另一部件承载件(例如另一PCB)
-电池(例如固态锂离子电池)
-磁芯(例如铁氧体块)。
本发明的示例性实施方案的嵌入架构依赖于使用过渡件形式的材料，其能够通过引入例如塑性变形或通过能够补偿体积收缩来缓解应力。根据其最终用途，这些材料可以呈现出定制的CTE、玻璃温度、杨氏模量等中的一种或多种。通过使用具有提供稳定性的预切孔的完全固化的电介质也可以减少翘曲，同时环绕部件的材料可以是未固化的电介质，该未固化的电介质均匀地填充在电子部件与固化的介电部件承载件材料之间的间隙。
通过材料补偿因温度诱发的预浸料以及嵌入的电子部件(诸如半导体晶片)的机械变形的能力可以实现应力缓解。可以施加的材料提供相对高的压缩性，即材料能够在不生成高应力的情况下进行体积变化，并且同样提供相对高的可塑性。有利地，杨氏模量的范围可以相对低，例如低于1000MPa。
适用于根据示例性实施方案的过渡件的材料是化学交联材料(诸如松散链接的热固性材料、弹性体)以及热塑性材料，例如具有均一的容量、多相(以第二可塑性相为特征的材料，类似于高抗冲聚苯乙烯中的丁二烯部分)或泡沫结构。
此外，如果嵌入内部的状态下的电子部件需要高频率地使用，则可以选择以非常低的介电常数和低损耗表征的合适的过渡件。以这种方式，这种高性能材料可以仅局部地集成，而不是在整个板或部件承载件上使用。
本发明的示例性实施方案的另一优点在于，对于大的部件，可以在过渡件中预切适当的材料并将该适当的材料定位在部件承载件材料与电子部件之间的间隙中，从而减少通过点胶、喷墨、丝网印刷等填充这种间隙所需的时间。
根据本发明的一种示例性实施方案，可以通过取放机器完成过渡件的处理。另一种可能是将预切的过渡件定位在真空板件上，将这种真空板件与部件承载件材料上的预切孔对准，并中断真空，使过渡件因重力落入孔中。以这种方式，可以用过渡件同时填充所有的间隙。这种程序与批量制造工艺兼容。
在另一实施方案中，可以首先将部件(例如晶片)固定到过渡件中，然后将二者组装到孔中。在另一实施方案中，也可以直接围绕晶片生产过渡件。这可以允许利用该部件作为用于过渡件的承载件。相较于首先将过渡件组装到孔中，并随后将晶片组装到过渡件中(然而这根据本发明的另一示例性实施方案是可能的)而言，采取这种措施可以允许进一步降低或缓解过渡件故障的风险。
本发明的示例性实施方案适用于所有嵌入的和板中板的理念。示例性实施方案促进实现微型化和高集成度的目标。
此外，根据待集成的部件，通过本发明的示例性实施方案也能够给部件承载件添加除了有助于电力之外的功能。一种示例性实施方案可以将固态电池集成为部件，这可以通过实现自主能量系统的能量采集器来支持。另一示例性实施方案可以使用具有不同属性的部件承载件或者板(例如高频率兼容板和普通板)并且使用使这些板或者部件承载件成一体的过渡件。
本发明的一个示例性实施方案是一种电池装置，其可以直接从部件承载件供电。此外，具有不同属性的板可以组合成一种PCB构造组或拼板(puzzle，拼图)，从而在一个独特的平台中满足CTE、介电常数、损耗因子等方面的不同要求。
图1至图3示出了根据本发明的示例性实施方案的用于将部件102嵌入部件承载件104中的辅助结构100的俯视图。
参考图1，显示了辅助结构100，其包括用于完全周向地包围部件102(对照图4)的矩形固态过渡件106。根据图1，过渡件106有利地被配置为周向封闭的环形框架。固态过渡件106由在液体状态下变得有粘性并且通过热和/或压力能够液化的材料制成，以便通过施加热和/或压力来填充部件102与周围的部件承载件材料108之间的间隙(对照图4)。根据图1，过渡件106被配置为单个一体化主体。固态过渡件106由未固化或可固化的材料制成。在所显示的实施方案中，固态过渡件106由B阶预浸料制成。通过设置来自预浸料或任何其它B阶材料的固态过渡件106，该材料可以在层压期间再熔化，使得树脂(或类似物)可以流动用于互连各种元件并用于封闭间隙或空隙，并且因此可以有助于在制造中的部件承载件104内的稳定的内在互连。有利地，可以通过在固态过渡件106的材料的固化温度以下的模制温度下进行模制，来以较少的努力制造辅助结构100。
参考图2，所显示的过渡件106由四个带状的单独的过渡件构成部分构成，该过渡件构成部分在此被布置以形成用于基本上完全周向地环绕部件102的矩形。仅在四个边缘部分中保留非常小的间隙，放置在过渡件106内部的部件102在该间隙中没有完全被过渡件材料环绕。根据图2，带状的单独的过渡件构成部分具有彼此匹配的逐渐变细的端部。然而，可替代地，整个过渡件构成部分可以在其整个长度上具有均一的宽度。例如，过渡件106的材料可以是热塑性材料或热熔性粘合剂。
参考图3，显示了过渡件106，其由布置在矩形布置结构的固体微粒的颗粒形成。根据图3，过渡件106的材料可以是砂砾并且可以分散到部件102与部件承载件材料108之间的间隙中。例如，根据图3的过渡件106的材料可以是粘性泡沫的前体(precursor，前驱体)。例如，过渡件106的材料可以是基于微囊体的双部件系统。微囊体可以填充有聚氨酯(PU)泡沫等的前体。若需要，过渡件106的材料还可以包括发泡剂。例如通过施加机械压力和/或热，微囊体可以破裂并且可以触发发泡反应。结果可以是生成将部件承载件材料108和电子部件102胶粘或粘附在一起的粘性泡沫。同时，所形成的泡沫是可适当压缩的，并因此能够平衡机械张力(该机械张力例如可能由于部件102的材料与部件承载件材料108之间的不同的热膨胀系数而造成)。
图4示出了根据本发明的一种示例性实施方案的在实施制造多个部件承载件104(对照例如图11至图16)的批量程序期间获得的半成品177的俯视图。
所示出的半成品177包括具有多个凹槽110的部件承载件材料108(例如PCB材料，例如诸如FR4或预浸料的介电材料和/或诸如铜的导电材料)，以及多个辅助结构100(例如参考图1至图3中的任一个所描述的)。每个辅助结构100的固态过渡件106都位于对应的一个凹槽110内，以便限定用于将多个电子部件102中的相应一个的相应容纳体积。从图4中可以看出，每个部件102都容纳在相应的一个容纳体积中。例如，部件102可以是半导体芯片、电池或另外的部件承载件(用于制造板中板装置)。由于在将根据图4的批量型载板尺寸的半成品177与至少一个导电层结构和/或以至少一个电绝缘层结构(未显示在图4中)进行层压时，可以通过辅助结构100的材料实现相应的电子部件102与部件承载件材料108之间的粘合，因此部件承载件材料108可以是完全固化的芯(例如由FR4和铜构成)。
为了基于半成品177制造部件承载件104，可以通过热和/或压力来临时地液化过渡件106的材料，以便填充部件102与周围的部件承载件材料108之间的间隙并由此通过现在有粘性的过渡件材料将它们粘附在一起。如上所述，可以在图4中所显示的半成品177的顶部和/或底部上层压一个或多个另外的电绝缘层结构和/或一个或多个导电层结构。这种层压和过渡件材料的固化可以有利地在施加压力和/或热的单个共同同步程序中实施。
为了完成部件承载件104的形成，随后可以将如此获得的结构单一化为多个单独的部件承载件104，每个部件承载件都包括一部分部件承载件材料108、一个部件102以及一个过渡件106(不过现在处于完全固化状态)。在单一化时，可选地可以从所制造的部件承载件104移除前一辅助结构100的至少一部分材料。
图5至图7示出了俯视图，该俯视图显示了根据本发明的示例性实施方案的使用辅助结构100将电子部件102嵌入部件承载件材料108的凹槽110中的三种不同程序。
参考图5，部件102与周围的过渡件106一体地形成，使得一体化部件-过渡件主体可以作为单件放置(对照附图标记151)到凹槽110中(例如通过取放设备)。
参考图6，部件承载件材料108与凹槽110中的过渡件106一体地形成并环绕过渡件。根据图6，部件102被单独放置(对照附图标记153)到已经由辅助结构100环绕的凹槽110中。
参考图7，显示了再一安装程序。如所显示的，辅助结构100、部件102和部件承载件材料108被设置为三个单独的主体。因此，可以首先将辅助结构100放置到凹槽110中(对照附图标记157)，并随后将部件102插入过渡件型辅助结构100的通孔中(对照附图标记155)，或者首先将部件插入辅助结构的通孔中，并随后将部件型辅助结构放置到凹槽中。
图8至图10示出了根据本发明的示例性实施方案的半成品177的俯视图。
参考图8，通过其间的辅助结构100，只有单个电子部件102嵌入部件承载件材料108内。
参考图9，根据本发明的另一示例性实施方案，通过两个单独的、间隔开的且未连接的辅助结构100将两个电子部件102嵌入部件承载件材料108内。根据图9，过渡件106中的一个被配置为在部件承载件材料108的内部完全周向地环绕一个部件102的框架。在图9中所显示的过渡件106中的另一个被配置为具有两个自由端的开放式结构，该开放式结构仅部分地环绕在部件承载件材料108的边缘部分(在此为转角部分)中的另一个部件102。
参考图10，一个辅助结构100和另外的辅助结构100位于部件承载件材料108的共同凹槽110中，以便由此界定用于两个不同电子部件102的两个不同的容纳体积。如所显示的，辅助结构100和另外的辅助结构100一起基本上完全周向地环绕共同凹槽110。而且，辅助结构100贯穿凹槽110的内部并且因此将凹槽110分成两个不同的容纳体积。两个电子部件102中的每一个都被放置由辅助结构100组合地限定的容纳体积或隔室的相应的一个中。
作为图10中所显示的配置的替代方案，两个辅助结构100也可以不插入共同凹槽110中，而是插入到两个单独的凹槽中，这两个凹槽由部件承载件材料108的薄网分离(例如类似于图9中所示的，但是具有根据图10的几何形状)。
图11至图16示出了通过根据本发明的示例性实施方案的制造部件承载件104的方法制造的部件承载件104的截面图。因此，图11至图16显示了通过使用不同的过程，由辅助结构100框定部件102而产生的最终产品的示意图。与图1至图10相比，在与至少一个电绝缘层结构112和至少一个导电层结构114进行层压期间施加的机械压力和热的影响下，同时完全固化根据图11至图16中的任一个的辅助结构100的材料。根据图11至图16的前一辅助结构100的材料完全固化的事实由附图标记100'表示。
在图11、图13和图15中，部件102朝外(即暴露于环境)，而在图12、图14和图16中，该部件嵌入主PCB的内部。此外，在图11和图12中，部件102具有与部件承载件材料108(特别是芯)相同的高度。在图13和图14中，部件102比部件承载件材料108(也可以表示为主PCB)薄，而在图15和图16中，部件102比部件承载件材料108厚。在图11、图13和图15中，部件100和部件承载件材料108的上主表面由电绝缘层结构112和导电层结构114覆盖，而只有导电层结构114设置在底表面。在图12、图14和图16中，部件100和部件承载件材料108的上主表面由电绝缘层结构112和导电层结构114覆盖，并且导电层结构114和电绝缘层结构112也设置在底表面。
在右侧上的图12、图14和图16中的每一个上，基本上都将H形的电镀通孔显示为导电层结构114。尽管在图11、图13和图15中没有显示出对应的电镀通孔，但是这些实施方案也可以配备有一个或多个这种基本上H形的电镀通孔(为了简单起见未在这些图中示出)。
图17至图21示出了在实施根据本发明的示例性实施方案的制造部件承载件104的方法期间获得的结构的截面图。
在图18至图21中，显示了制造方法的三个不同实施方案。待嵌入或待集成的部件102可以与部件承载件材料108一样厚(参见图18至图21中的任一个的左侧)、比部件承载件材料108薄(参见图18至图21中的任一个的中间部分)，或者比部件承载件材料108厚(参见图18至图21中的任一个的右侧)。为了简单起见，介电部件承载件材料108仅显示为单层。然而，介电部件承载件材料108也可以被实施为N层PCB，其中2<N<20。
参考图17，过程开始于将作为部件承载件材料108的预切芯(对照附图标记171)固定在由覆盖有胶合层163的支撑件161构成的基部165上。
参考图18，作为辅助结构100的一个或多个预切过渡件被放入凹槽110中，该凹槽在此处是通孔。在左侧和右侧上堆叠了三个过渡件。在中间部分堆叠了两个过渡件。因此，可以自由地选择堆叠在凹槽110中的过渡件的数量，特别地取决于待嵌入的部件102的厚度。由此，板设计者能够以适当的方式从一个或多个过渡件106中配置辅助结构100。
除了其在固体状态下的非粘性属性以及在液体状态下的粘性属性之外，可以选择辅助结构100的材料，用于改善或调整待制造的部件承载件104的属性。例如，可以选择辅助结构100的材料，以便：
-减小部件承载件材料108与部件102之间的过渡区域中的机械载荷；和/或
-减小部件承载件材料108与部件102的材料之间的热膨胀失配；和/或
-提供比部件承载件材料108和部件102的热导率高的热导率；和/或
-提供比部件承载件材料108和部件102的高频率兼容性高的高频率兼容性。
参考图19，相应的电子部件102插入部件承载件材料108中的相应凹槽110中，使得部件102由固体辅助结构100完全周向地环绕，该固定辅助结构在固体状态下具有非粘性属性且在液体状态下具有黏性或粘性属性。换言之，部件102插入过渡件106的中心通孔中，以便将过渡件106置于部件承载件材料108与部件102之间。
参考图20，一个或多个电绝缘层结构112(例如预浸料层)和导电层结构114(例如铜箔)被附接到在图19中所显示的结构的上主表面。换言之，电绝缘材料(其可以是与过渡件106和/或芯型部件承载件材料108相同的材料或者与其材料不同的另一材料)和导电材料可以定位在整个PCB表面上。
参考图21，通过施加压力将图20中所显示的各种层结构(包括至少一个导电层结构114和至少一个电绝缘层结构112以及辅助结构100)层压在一起，若需要该层压受热能支持。在该层压程序期间，辅助结构100的材料通过在层压方面施加的压力和/或热临时地液化。由此，部件102与周围的部件承载件材料108之间的间隙填充有现在为液态、可流动且有粘性的过渡件106的材料。由此，辅助结构100的材料被固化，并且在再凝固之后桥接部件102与部件承载件材料108之间的间隙。
图22至图25示出了在实施参考图17至图21描述的方法期间获得的另外的结构的另外的截面图。因此，图22至图25显示了参考图17至图21所描述的过程的延续。从图21中所显示的结构开始可以采取两种不同的路线，使部件朝外(对照图22至图25)或者集成在内层中(对照图26至图29)。在此描述的过程对于所有三种情况(部件比芯薄、比芯厚以及与芯一样厚)都有效。
参考图22，从表面到内层中的部件102或接触垫形成开口169。
参考图23，在表面处和内层中直到部件102形成接触件。
参考图24，最外面的导电层在表面上被结构化或图案化。
参考图25，可以可选地移除支撑件165。
图26至图29示出了在实施参考图17至图21描述的方法期间获得的另外的结构的替代的另外的截面图。换言之，参考图26至图29所描述的程序是参考图22至图25所描述的程序的替代方案。
参考图26，可选地移除支撑件165。电绝缘层结构112和导电层结构114被层压到所显示的结构的下主表面上。
参考图27，从两个相反的主表面到内层中的部件102或接触垫形成开口169。
参考图28，在表面处和内层中直到部件102形成接触件。
参考图29，最外面的导电层在表面上被结构化或图案化。
在右侧的图27至图29的每一个中，电镀通孔被显示为导电层结构114。尽管在图22至图26中没有显示出对应的电镀通孔，但是这些实施方案也可以配备有一个或多个这种电镀通孔(为了简单起见未在这些图中示出)。
图30至图34示出了在实施根据本发明的其它示例性实施方案的制造部件承载件104的方法期间获得的结构的截面图。
参考图30，过程开始于将作为部件承载件结构108的预切且无涂层的介电层通过胶合层163固定在导电层结构114(在此实施为铜箔)上。由此，凹槽110形成为盲孔。
在图31至图34中，显示了制造方法的三个不同实施方案。待嵌入或待集成的部件102可以与部件承载件材料108一样厚(参见图31至图34中的任一个的左侧)、比部件承载件材料108薄(参见图31至图34中的任一个的中间部分)，或者比部件承载件材料108厚(参见图31至图34中的任一个的右侧)。
参考图31，作为辅助结构100的一个或多个预制过渡件106被放入凹槽110中，该凹槽在此是盲孔(而非通孔)。在左侧和右侧上堆叠了三个过渡件106。在中间部分堆叠了两个过渡件106。因此，可以根据待嵌入的部件102的厚度选择堆叠在凹槽110中的过渡件106的数量，从而以适当的方式配置辅助结构100。
参考图32，相应的电子部件102插入部件承载件材料108中的相应凹槽110中，使得部件102由固体辅助结构100完全周向地环绕。相应的电子部件102以其底表面粘附在胶合层163上。
参考图33，电绝缘层结构112(例如预浸料层)和导电层结构114(例如铜箔)附接到在图32中所显示的结构的上主表面。
参考图34，通过施加压力将图33中所显示的各种层结构层压在一起，若需要该层压受热能支持。在该层压程序期间，辅助结构100的材料通过在层压方面施加的压力和/或热临时地液化。由此，部件102与周围的部件承载件材料108之间的间隙填充有现在为液态且有粘性的过渡件106的材料。由此，辅助结构100的材料被固化，并且在再凝固之后桥接部件102与部件承载件材料108(对照附图标记100')之间的的间隙。
图35至图37示出了在实施参考图30至图34描述的方法期间获得的另外的结构的另外的截面图。
因此，图35至图37显示了在图30至图34中所描述的过程的延续。在此描述的过程对于所有三种情况(电子部件102比部件承载件材料108形式的介电层薄、厚以及一样厚)都有效。
参考图35，从两个相反的主表面到内层中的部件102或接触垫形成开口169。
参考图36，在表面处和内层中直到部件102形成接触件。
参考图37，最外面的导电层在表面上被结构化或图案化。
图38显示了根据本发明的一种示例性实施方案的在制造部件承载件104期间获得的批处理级的半成品177的三维视图。部件承载件材料108设置有预切孔，参见凹槽110。作为辅助结构100的介电过渡件106以及部件102被插入这些孔中。附图标记181表示在层压期间将通过固化介电过渡件106填充的间隙。
图39显示了根据本发明的另一示例性实施方案的部件承载件104的俯视图，其中端开放型的过渡件106使部件承载件材料108和待与其连接的部件102成一体。根据图39，过渡件106成角度或基本上为L形，以便在矩形部件承载件104的转角区域中的矩形凹槽处形成部件承载件材料108与部件102之间的界面。
图40显示了根据本发明的另一示例性实施方案的部件承载件104的俯视图，其中自由成型的过渡件106被布置在周围的部件承载件材料108与待内置于或嵌入部件承载件材料108中的部件102之间。图40示出了部件102和过渡件106中的一个或两个可以具有自由形式或形状。在所显示的实施方案中，框架型过渡件106具有波浪形状，这因此增加了在部件102周围的过渡件106的长度。这种长度的增加还改善了过渡件106的机械稳固性，并且由此改善部件承载件104的机械稳固性。
图41显示了根据本发明的另一示例性实施方案的部件承载件104的俯视图，其中过渡件106被布置在部件承载件材料108与待内置于或嵌入部件承载件材料108中的多个部件102之间。因此，图41示出了多个部件102(在所显示的实施方案中为四个部件102)可以通过过渡件106连接至部件承载件材料108，该过渡件具有多个内部凹槽，该内部凹槽的形状和尺寸被设置成对应于部件102的形状和尺寸。
应该注意，术语“包括”不排除其它元件或步骤，并且“一”或“一种”不排除多个。也可以将结合不同实施方案描述的元件进行组合。
还应该注意，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。
本发明的实施不限于附图中所示和上文描述的优选实施方案。相反，即使在根本上不同的实施方案的情况下，也可以使用所示的方案并根据本发明的原理进行多种变型。