在无芯基板上包括柱体的部件承载件的制作方法

本发明涉及一种部件承载件、一种制造该部件承载件的方法以及一种包括该部件承载件的布置结构(arrangement)。

背景技术：

当前，客户需求的是包括柱体的超薄基板。稳固且可行的过程对于这种应用来说是非常重要的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种部件承载件、一种制造该部件承载件的方法以及一种包括该部件承载件的布置结构，其中，该部件承载件可以形成为超薄基板。

为了实现以上所定义的目的，提供了根据本发明实施方式的部件承载件、制造该部件承载件的方法以及包括该部件承载件的布置结构。

根据本发明的一示例性实施方案，提供了一种部件承载件，其中，该部件承载件包括堆叠体，该堆叠体包括导电层结构和电绝缘层结构；该导电层结构包括第一镀覆结构，以及柱体，该柱体包括在第一镀覆结构上的籽晶层(seedlayer，种子层)部分和在该籽晶层部分上的第二镀覆结构。

根据本发明的另一示例性实施方案，一种制造部件承载件的方法包括下述步骤：a)形成包括导电层结构和电绝缘层结构的堆叠体；以及b)使导电层结构形成为包括第一镀覆结构和柱体，该柱体包括在第一镀覆结构上的籽晶层部分和在籽晶层部分上的第二镀覆结构。

根据本发明的一示例性实施方案，一种包括如上所描述的部件承载件和另外的部件承载件的布置结构，其中，部件承载件的柱体与该另外的部件承载件的导电层结构电接触。

有利地，在所有的实施方案中存在对于柱体处理的短的流程和较少的投资成本。此外，存在用于柱体的稳固连接，并且实现对于无芯柱体技术的灵活的应用。

在本申请的上下文中，术语“柱体”不仅指的是柱体形结构，但也可以指的是隆起物或焊盘。柱体的纵横比即柱体的高度对直径的比例可以优选地在0.01至40之间的范围内，更优选地在0.4至2之间的范围内，并且最优选地在0.4至1之间的范围内。例如，柱体可以具有在5至200μm的范围内的直径以及在2至200μm的范围内的高度。

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用于提供机械支撑和/或电连接的任何支撑结构。换言之，部件承载件可以被配置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、有机内插物和ic(集成电路)基板中的一种。部件承载件也可以是将以上所提到的类型的部件承载件中的不同部件承载件组合的混合板。部件承载件也可以用于使若干模块彼此相互连接。一个模块可以由两个或更多个部件承载件承载。例如，模块的同一主表面可以被两个或更多个部件承载件连接或承载。部件承载件本身也可以是又被一个或多个其他部件承载件承载或连接的模块。

在一实施方案中，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，部件承载件可以是所提到的电绝缘层结构和导电层结构的层压体，该层压体特别地通过施加机械压力和/或热能而形成。所提到的堆叠体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和紧凑的板状部件承载件。术语“层结构”可以特别地表示在公共平面内的连续层、图案化层或多个不连续的岛状件。

在一实施方案中，部件承载件被成形为板。这有助于紧凑设计，然而其中部件承载件为在其上安装的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得益于其厚度小可以方便地嵌入薄板诸如印刷电路板中。

在一实施方案中，部件承载件被配置为由印刷电路板和基板(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而形成的板状部件承载件，该层压例如通过施加压力和/或通过热能的供应来进行。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，所谓的预浸料诸如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体的孔，并且通过用导电材料(特别是铜)填充该孔从而形成作为孔连接的过孔，可以以期望的方式将各导电层结构连接至彼此。除了可以嵌入印刷电路板中的一个或多个部件之外，印刷电路板通常被配置为在板状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至相应的主表面。pcb的介电部分可以由具有玻璃材料(诸如玻璃纤维或玻璃球体)的树脂构成。

在下文中，将对部件承载件、布置结构以及制造部件承载件的方法的另外的示例性实施方案进行解释。

在部件承载件的实施方案中，籽晶层部分是箔部分；并且柱体的箔部分和第二镀覆结构优选地由铜制成。铜箔可以具有大约0.5至5μm、特别是1至3μm、并且更特别是2至3μm的厚度。

在一实施方案中，部件承载件是堆叠体没有支撑在芯部上的无芯部件承载件。

在一实施方案中，籽晶层部分具有相对于第一镀覆结构和第二镀覆结构的底切。底切可以具有在0.3μm至5μm之间的范围内的深度。

在一实施方案中，第一镀覆结构被布置成至少部分地在横向上位于电绝缘层结构内。

在一实施方案中，表面涂层(finish，面层、保护层)覆盖柱体的仅顶部表面或者覆盖柱体的顶部表面和侧壁。

在优选的实施方案中，表面涂层包括：单层，特别是银、enepig、enig、osp；或者多个层如双层，特别是镍/金、镍/银。

在一实施方案中，柱体从籽晶层部分到第二镀覆结构是渐缩的。

在一实施方案中，围绕柱体的电绝缘层结构具有至少一个凹表面部分。

在一实施方案中，堆叠体在布置有柱体的一侧上没有设置阻焊剂。

在以上所描述的方法的一实施方案中，第一镀覆结构被布置成至少部分地在横向上位于电绝缘层结构内。

在一实施方案中，以上所描述的方法的步骤a)包括下述子步骤：a1)提供具有被籽晶层覆盖的芯部基部的临时芯部，该籽晶层形成临时芯部的外表面；a2)将堆叠体形成到临时芯部的籽晶层上；以及a3)将包括第一镀覆结构的堆叠体和籽晶层与临时芯部的芯部基部分离；并且其中步骤b)包括下述子步骤：b1)将抗蚀剂施加到籽晶层上；b2)移除部分的抗蚀剂，例如通过平版印刷术或成像和蚀刻，由此形成图案；b3)对该图案进行镀覆，由此根据该图案形成柱体的第二镀覆结构；b4)如果在镀锡的步骤之后适用，则移除剩余的抗蚀剂；b5)蚀刻籽晶层以减少籽晶层在未被柱体覆盖的位置处的厚度，由此形成籽晶层部分；以及b6)将表面涂层提供到柱体上。

籽晶层用于柱体镀覆并且仅用于蚀刻过程。附加的金属化过程诸如无电镀镀覆和溅射(sputtering，溅镀、喷镀)不是必要的。这特别是在无芯籽晶层上实现了较高的可靠性。

在步骤b2)中，可以使用dfr抗蚀剂(干膜抗蚀剂)。

在步骤b4)中，通过剥离化学特别是通过蚀刻可以剥离剩余的抗蚀剂。

因为在步骤a1)中已经提供有籽晶层，所以在步骤b3)中不一定要如现有技术中的形成籽晶层的单独步骤。

在以上所描述的方法的步骤b5)中的实施方案中，在籽晶层部分中相对于第一镀覆结构和第二镀覆结构可以形成底切。底切可以具有在0.3μm至5μm之间的范围内的深度。

在步骤b6)中，可以在蚀刻籽晶层的步骤b5)之前或之后将表面涂层提供到柱体上。如果在蚀刻籽晶层的步骤之前将表面涂层提供到柱体上，则可以想到以下程序：首先，可以将镍层和随后的金层施加或镀覆到柱体上以形成表面涂层。此后，实施蚀刻步骤，使得只有柱体的顶部表面被表面涂层覆盖或仍然被表面涂层覆盖。

如果在蚀刻籽晶层的步骤之后将表面涂层提供到柱体上，则可以想到以下程序：将enepig、enig或osp的表面涂层施加到柱体的顶部表面和侧壁。

在一实施方案中，籽晶层由箔形成；以及柱体的箔和第二镀覆结构优选地由铜制成。

在一实施方案中，表面涂层包括：单层，特别是银、enepig、enig、osp；或者双层，特别是镍/金、镍/银。

在一实施方案中，使柱体形成为从籽晶层到第二镀覆结构渐缩。

在一实施方案中，该方法还包括步骤c)：在围绕柱体的电绝缘层结构中形成至少一个凹表面部分。

在该布置结构的一实施方案中，部件承载件和另外的部件承载件中的至少一个是印刷电路板或层压型部件承载件。

在该布置结构的一实施方案中，在另外的部件承载件的面向部件承载件的一侧处，形成有电绝缘层结构，在该电绝缘层结构中形成有与该另外的导电层结构对应的凹部，使得该另外的导电层结构在该另外的电绝缘层结构的该凹部中露出。有利地，可以实现两个部件承载件之间可靠且稳固的连接。

在一实施方案中，该部件还包括安装在至少一个电绝缘层结构和/或至少一个导电层结构上以及/或者嵌入至少一个电绝缘层结构和/或至少一个导电层结构中的部件，特别是电子部件。

在一实施方案中，该部件选自由下述构成的组：电子部件、不导电嵌体和/或导电嵌体、传热单元、光导元件、能量收集单元、有源电子部件、无源电子部件、电子芯片、存储设备、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、加密部件、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、累加器、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。

在一实施方案中，该至少一个导电层结构包括由下述构成的组中的至少一种：铜、铝、镍、银、金、钯和钨，所提到的材料中的任何一种可选地涂覆有超导材料诸如石墨烯。

在一实施方案中，该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，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；以及金属氧化物。

在一实施方案中，部件承载件被成形为板。

在一实施方案中，部件承载件被配置为由印刷电路板和基板构成的组中之一。

在一实施方案中，部件承载件被配置为层压型部件承载件。

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而形成的部件承载件(其可以是板状的(即，平面的)、三维弯曲的(例如当使用3d打印制造时)或者其可以具有任何其他形状)，该层压例如通过施加压力——如果期望的话伴随有热能的供应——来进行。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。通过例如以激光钻孔或机械钻孔的方式形成穿过层压体的通孔，并且通过用导电材料(特别是铜)填充该通孔从而形成作为通孔连接的过孔，可以以期望的方式将各导电层结构连接至彼此。除了可以嵌入印刷电路板中的一个或多个部件之外，印刷电路板通常被配置为在板状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至相应的主表面。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”可以特别地表示具有与待安装在其上的部件(特别是电子部件)基本上相同大小的小型部件承载件。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(诸如裸晶片)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由具有增强球体(诸如玻璃球体)的树脂构成。

根据下面将描述的实施方案的实施例，本发明的以上限定的方面和其他方面变得明显，并且参考实施方案的这些实施例对其进行说明。

附图说明

图1示出了根据本发明的示例性实施方案的部件承载件的截面图。

图2示出了根据本发明的另一示例性实施方案的部件承载件的在柱体周围的截面图。

图3示出了根据本发明的又一示例性实施方案的部件承载件的在柱体周围的截面图。

图4示出了根据本发明的又一示例性实施方案的部件承载件的在柱体周围的截面图。

图5示出了根据本发明的示例性实施方案的当前在制造中的部件承载件的截面图。

图6示出了两个部件承载件的布置结构的示例性实施方案，其中，它们中的至少一个根据本发明被制造。

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。

在参考附图进一步详细地描述示例性实施方案之前，将先概述发展本发明的示例性实施方案所基于的一些基本考虑。

根据示例性实施方案，纳米涂覆结构可以用于部件承载件技术，特别是用作干式粘合剂结构。实现这种表面配置的粘合剂层也可以被表示为壁虎膜。这种表面的粘性效果可以基于范德华力。描述性地说，可以通过这种概念形成多个小尺寸吸杯。根据本发明的示例性实施方案，可靠的基板和/或结构化材料由于该表面上对应的纳米结构和/或微结构配置而被提供用于嵌入和/或表面安装具有特定粘附特性的应用。示例性实施方案具有下述优点：可以以低材料消耗、低生产成本、小污染风险和高过程可靠性获得所提到的表面粘附性特性的可调整性。

在一实施方案中，所提到的材料在嵌入技术中可以用作用于部件放置的支撑件。与取决于温度和时间的传统胶带系统相比，示例性实施方案使用了支撑件(其可以是刚性或柔性的)或pcb元件(诸如芯部、预浸料、铜箔等)的下述表面：该表面得益于纳米结构和/或微结构而呈现出范德华吸引力、壁虎效应、高抓持力(grip)，并且该表面是干燥的且因此可以被清洁和再使用。具有纳米结构和/或微结构的片材也可以被包括在最终产品中。当被用于嵌入概念时，部件可以在部件层压之前被放置在干燥表面上并且可以通过弱结合(如范德华力、壁虎效应、高抓持力值)被保持在适当位置。

这种架构允许实现部件与保持基板之间干燥的相互作用。不需要附加的液体粘性。这具有干燥的相互作用以及减少来自基板的污染的风险的优点。

图1示出了根据本发明的示例性实施方案的部件承载件1的截面图。

部件承载件1包括堆叠体2，该堆叠体包括导电层结构3和电绝缘层结构4。该导电层结构3包括第一镀覆结构5和多个柱体6。每个柱体6包括在第一镀覆结构5上的籽晶层部分7和在籽晶层部分7上的第二镀覆结构8。柱体6可以具有在5至200μm的范围内的直径以及在2至200μm的范围内的高度。导电层结构3可以具有在0.5至30μm的范围内、优选地在1至5μm的范围内的厚度。

籽晶层部分7是由铜制成的箔部分。该铜箔可以具有在0.5至5μm的范围内、更优选地在2至3μm的范围内的厚度。柱体6的第二镀覆结构8同样地由铜制成。然而，该籽晶层部分和该第二镀覆结构两者都可以由任何其他金属材料制成。

部件承载件1是其中堆叠体2没有被支撑在芯部上的无芯部件承载件1。

第一镀覆结构5被布置成至少部分地在横向上位于电绝缘层结构4内。

表面涂层10覆盖柱体6的顶部表面和侧壁。

在另一实施方案中，表面涂层10覆盖柱体6的仅顶部表面。

在一个实施方案中，表面涂层10包括单层，特别是银、enepig、enig、osp。在另一实施方案中，表面涂层10包括双层，特别是镍/金、镍/银。

堆叠体2在布置有柱体6的一侧上不提供阻焊剂。

部件承载件1可以包括安装在至少一个电绝缘层结构4和/或至少一个导电层结构3上以及/或者嵌入该至少一个电绝缘层结构和/或该至少一个导电层结构中的部件，特别是电子部件。

该部件可以选自由下述构成的组：电子部件、不导电嵌体和/或导电嵌体、传热单元、光导元件、能量收集单元、有源电子部件、无源电子部件、电子芯片、存储设备、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、加密部件、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、累加器、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。

该至少一个导电层结构3可以包括由下述构成的组中的至少一种：铜、铝、镍、银、金、钯和钨，所提到的材料中的任何一种可选地涂覆有超导材料诸如石墨烯。

该至少一个电绝缘层结构4可以包括由下述构成的组中的至少一种：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；以及金属氧化物。

在所描绘的实施方案中，部件承载件1被成形为板。

部件承载件1可以被配置为由印刷电路板和基板构成的组中之一。部件承载件1同样地可以被配置为层压型部件承载件。

图2示出了根据本发明的另一示例性实施方案的部件承载件的在柱体6周围的截面图。籽晶层部分7具有相对于第一镀覆结构5和第二镀覆结构8的底切9。

图3示出了根据本发明的又一示例性实施方案的部件承载件的在柱体6周围的截面图。柱体6从籽晶层部分7到第二镀覆结构8是渐缩的。

图4示出了根据本发明的又一示例性实施方案的部件承载件的在柱体6周围的截面图。围绕柱体6的电绝缘层结构4具有至少一个凹表面部分11。

图5示出了根据本发明的示例性实施方案的当前在制造中的部件承载件1的截面图。图5因此描述了制造部件承载件1的方法。

该方法基本上包括：步骤a)形成堆叠体2，该堆叠体包括导电层结构3和电绝缘层结构4，以及步骤b)使导电层结构3形成为包括第一镀覆结构5和柱体6，该柱体包括在第一镀覆结构5上的籽晶层部分7以及在籽晶层部分7上的第二镀覆结构8。

导电层结构3可以由介电材料积层，诸如预浸料、环氧基积层材料如普通无芯过程(ets，嵌入式迹线基板)中的环氧基积层膜。

在一实施方案中，步骤a)包括稍后描述的子步骤a1)至a3)，并且步骤b)包括稍后更详细描述的子步骤b1)至b6)。

在根据实施方案的方法中，步骤a)包括以下子步骤：a1)提供具有被籽晶层14覆盖的芯部基部13的临时芯部12，该籽晶层形成临时芯部12的外表面；a2)将堆叠体2形成到临时芯部12的籽晶层14上，其中，第一镀覆结构5可以被布置成至少部分地在横向上位于电绝缘层结构4内，以及a3)将包括第一镀覆结构5的堆叠体2和籽晶层14与临时芯部12的芯部基部13分离。在完成最后的积层层后，可以施加阻焊剂，然而这不是必需的。

步骤b)包括以下子步骤：b1)将抗蚀剂15施加到籽晶层14上，该抗蚀剂是例如dfr抗蚀剂(干燥膜抗蚀剂)；b2)移除部分的抗蚀剂15，例如通过平版印刷术或成像和蚀刻，由此形成图案；b3)对该图案进行镀覆，由此根据该图案形成柱体6的第二镀覆结构8；b4)如果在镀锡的步骤之后适用，则例如通过蚀刻来移除剩余的抗蚀剂15；b5)蚀刻该籽晶层14以减少籽晶层14在未被柱体6覆盖的位置处的厚度，由此形成籽晶层部分7；以及b6)将表面涂层10提供到柱体6上。在该方法中，只有一个蚀刻过程是必要的。

在一实施方案中，步骤b6)可以在步骤b5)之前实施。

该方法还包括通过表面涂层10覆盖柱体6的顶部表面和侧壁的步骤。在另一实施方案中，只有柱体6的顶部表面被表面涂层10覆盖。在一个实施方案中，表面涂层10包括单层，特别是银、enepig、enig、osp。在另一实施方案中，表面涂层10包括双层，特别是镍/金、镍/银。

依赖于通常通过湿式蚀刻的蚀刻速度和化学物，可以生成如图2至图4中所示的不同的柱体形状。

在图2的实施方案中，在步骤b5)中，在籽晶层部分7中形成相对于第一镀覆结构5和第二镀覆结构8的底切9。底切9可以具有在0.3μm至5μm之间的范围内的深度。第二镀覆结构8具有直径基本上恒定的柱形。该形状可以通过快速蚀刻实现，例如通过使用侵蚀性蚀刻化学物诸如h2o2+h2so4+添加剂。

籽晶层14通过由铜制成的箔形成。柱体6的第二镀覆结构8同样由铜制成。然而，该籽晶层和该第二镀覆结构二者都可以由任何其他的金属材料制成。

在图3的实施方案中，柱体6形成为从籽晶层14到第二镀覆结构8渐缩。该形成通过缓慢蚀刻实现，例如通过使用可以由添加剂调整的较弱侵蚀性蚀刻化学物来进行。

在图4的实施方案中，该方法还包括步骤c)：在围绕柱体6的电绝缘层结构4中形成至少一个凹陷或凹表面部分11。凹表面部分11可以通过过蚀刻、高的蚀刻喷射压力和/或较高的蚀刻量(较长的处理时间)形成。

图6示出了两个部件承载件1、16的布置结构的示例性实施方案，其中，至少部件承载件1根据本发明被制造。

部件承载件1的柱体6与另外的部件承载件16的另一导电层结构17电接触。

部件承载件1和该另外的部件承载件16中的至少一个可以是印刷电路板(pcb)、基板或内插物。在这种情况下，该布置结构是所谓的板上板布置结构。有利地，倒装芯片连接既不是必需的也不是必要的。

在另外的部件承载件16的面向部件承载件1的一侧处，形成有电绝缘层结构18，在该电绝缘层结构中形成有与该另外的导电层结构17对应的凹部。该另外的导电层结构17中的每一个在该另外的电绝缘层结构18的对应凹部中露出。有利地，可以实现两个部件承载件1与16之间可靠且稳固的连接。此外，不一定要在部件承载件1的顶部上施加阻焊剂。

可以通过若干选项实现该另外的部件承载件16与部件承载件1之间的电(以及可选地机械)连接。第一个选项涉及将导电粘合剂、导电膏或焊料施加到柱体6上。第二个选项涉及将导电粘合剂、导电膏或焊料施加到该另外的部件承载件16的电绝缘层结构18的凹部中。在第三个选项中，不涉及导电粘合剂、导电膏和焊料。相反，该另外的部件承载件16和部件承载件1通过直接的铜对铜的连接诸如铜-铜直接结合来耦接。

可以通过使用下述技术建立连接：如大规模回流、铜-铜直接结合、热压缩结合、焊接、任何期望的表面安装技术(诸如直接芯片附接、回流焊接、使用各向异性传导膜(acf)或各向异性传导膏(acp))或其他已知的连接技术如alivh或b²it。

应当注意，术语“包括”不排除其他的元件或步骤，并且“一(a)”或“一(an)”不排除多个。还有，可以将结合不同的实施方案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当被认为是对权利要求范围的限制。

本发明适用于具有柱体诸如由铜制成的柱体的所有无芯产品。本发明适用于用于先进封装件的超薄板。

本发明的实现不限于在附图中示出的和以上所描述的优选的实施方案。相反，即使在根本不同的实施方案中，使用所示出的方案和根据本发明的原理的各种变型也是可能的。