半柔性部件承载件及其制造方法与流程

[0001]
本发明涉及一种半柔性部件承载件，并涉及一种制造半柔性部件承载件的方法。


背景技术：

[0002]
在配备有一个或多个电子部件的部件承载件的产品功能越来越多、并且这种部件的小型化增加、以及待安装在部件承载件诸如印刷电路板上的部件数量增多的背景下，越来越强大的类阵列部件或具有若干部件的封装被采用，该类阵列部件或封装具有多个触点或连接部，在这些触点之间具有更小的间隔。移除由这种部件和部件承载件自身在操作期间产生的热变成了日益增加的问题。同时，部件承载件应该是机械上坚固并且电气上可靠的，以便甚至在恶劣条件下是可操作的。
[0003]
存在不同类型的部分柔性且部分刚性的部件承载件。“刚柔结合部件承载件”包括有完全柔性部分，该完全柔性部分由与刚性部分的更硬的介电材料不同的材料例如聚酰亚胺制成。然而，在部件承载件中实施例如聚酰亚胺之类的完全柔性材料是麻烦的，并且涉及可靠性问题。
[0004]
另一传统类型的部分柔性且部分刚性的部件承载件是“半柔性部件承载件”，“半柔性部件承载件”是这样的部件承载件：在该部件承载件中，其半柔性部分可以包括与刚性部分相同的介电(例如fr4)材料，使得所述半柔性部分的可弯曲性仅由所述半柔性部分中的厚度减小引起。然而，传统的半柔性部件承载件在使该传统的半柔性部件承载件的半柔性部分弯曲时可能易于损坏。


技术实现要素：

[0005]
可能需要提供一种具有高功能性和高可靠性的部分刚性且部分柔性的部件承载件。
[0006]
根据本发明的示例性实施方式，提供了一种半柔性部件承载件，所述半柔性部件承载件包括叠置件(特别是层压的叠置件，即叠置件中的层结构通过施加热量和/或压力而被连接的叠置件)，所述叠置件包括：至少一个电绝缘层结构(特别是多个电绝缘层结构)和/或至少一个导电层结构(特别是多个导电层结构)；其中，所述叠置件限定至少一个刚性部分和至少一个半柔性部分以及嵌入在所述至少一个刚性部分中的部件(特别是一个或多个部件)；其中，所述叠置件的至少一个电绝缘层结构包括机械缓冲结构，所述机械缓冲结构(特别是直接地，即，其间没有其他材料)围绕(特别是部分地或全部地)所述部件的至少一部分，并且所述机械缓冲结构具有比该叠置件的其他电绝缘材料(特别是比该叠置件的所有其他电绝缘材料)更低的杨氏模量值，(特别地，机械缓冲结构具有比该叠置件的围绕机械缓冲结构的电绝缘材料更低的杨氏模量值，更具体地机械缓冲结构具有比该叠置件的直接围绕机械缓冲结构的电绝缘材料更低的杨氏模量值)。
[0007]
根据本发明的另一示例性实施方式，提供了一种制造半柔性部件承载件的方法，其中，该方法包括：提供(特别是层压，即通过施加热量和/或压力来连接)叠置件，所述叠置
件包括至少一个电绝缘层结构和/或至少一个导电层结构，其中，所述叠置件限定至少一个刚性部分和至少一个半柔性部分；以及将部件嵌入到所述至少一个刚性部分中，其中，所述叠置件的至少一个电绝缘层结构包括有机械缓冲结构，所述机械缓冲结构围绕所述部件的至少一部分并且具有比所述叠置件的其他电绝缘材料更低的杨氏模量值。
[0008]
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提供机械支撑和/或电连接的任意支撑结构。换而言之，部件承载件可以被构造成用于部件的机械和/或电子承载件。特别地，部件承载件可以是印刷电路板、有机中介层和ic(集成电路)基板中的一者。部件承载件也可以是组合上述类型的部件承载件中的不同部件承载件的混合板。
[0009]
在本申请的上下文中，术语“刚性部分”可以特别地表示部件承载件的这样的部分：当应用或施加通常在部件承载件的操作期间发生的普通力时，该刚性部分将保持基本上不变形。换而言之，当在部件承载件的操作期间施加力时，刚性部分的形状将不会改变。
[0010]
在本申请的上下文中，术语“半柔性部分”可以特别地表示部件承载件的这样的部分：当施加在部件承载件的操作期间发生的典型力时可以导致半柔性部分的变形。所述半柔性部分的变形可以达到这样的程度：整个部件承载件的形状可以通过使半柔性部分变形而受到显著影响。然而，这种半柔性部分可以比(例如由聚酰亚胺形成的)完全柔性部分的柔性更小。特别地，这种半柔性部分可以是非聚酰亚胺的结构。
[0011]
在本申请的上下文中，术语“具有半柔性部分的半柔性部件承载件”可以特别地表示这样一种部件承载件：该部件承载件中的半柔性部分可以部分地或全部地由与一个或多个相邻的刚性部分相同的介电材料和/或金属材料制成，但是该部件承载件中的半柔性部分例如可以仅比(一个或多个)所连接的刚性部分具有局部更小的厚度。在这样的示例性构型中，半柔性部分的可弯曲性仅由厚度减小产生而不是由柔性部分中的更柔性的材料产生。与这种半柔性部件承载件相比，刚柔结合部件承载件(即，另一类型的部分柔性且部分刚性的部件承载件)包括完全柔性部分，例如由聚酰亚胺制成的完全柔性部分。在这样的实施方式中，柔性部分的材料可以与一个或两个相邻的刚性部分的材料不同，并且柔性部分的材料可以被具体选择为具有高弹性或高柔性。例如特别地，根据本发明的示例性实施方式，可以在至少一个层上使用没有玻璃纤维(或其他增强颗粒)和/或低模量(或甚至超低模量)的材料(其中，这种材料既可以用在刚性部分中也可以用在半柔性部分中)。
[0012]
在本申请的上下文中，术语“机械缓冲结构”可以特别地表示对在半柔性部件承载件的刚性部分中的嵌入的部件进行(特别是直接地)围绕的机械上相对柔性或弹性的电绝缘结构。这种机械缓冲结构可以具有局部减小的杨氏模量值，并且因此这种机械缓冲结构例如在存在弯曲应力的情况下可以用作机械阻尼或力平衡结构。
[0013]
在本申请的上下文中，术语“杨氏模量”可以特别地表示弹性模量，即固体材料的刚度的度量，并且定义材料中的应力(每单位面积的力)和应变(成比例的变形)之间的关系。较软的材料具有比较刚性的材料更小的杨氏模量值。
[0014]
根据本发明的示例性实施方式，提供了一种半柔性部件承载件，该半柔性部件承载件包括机械缓冲结构，该机械缓冲结构作为介电材料至少位于该半柔性部件承载件的刚性部分中，并且该机械缓冲结构至少部分地包封嵌入在该刚性部分中的部件。所述机械缓冲结构具有的杨氏模量(即，扩张力与空间扩张之间的比率)的值小于所述叠置件的围绕用
电绝缘材料的杨氏模量的值。描述性地说，这种部分围绕或完全围绕被嵌入在半柔性部件承载件的刚性部分中的部件的介电材料具有比叠置件的例如由fr4材料制成的其他介电材料更高的弹性。结果，当所述半柔性部分弯曲时，所述半柔性部件承载件可能不易于失效(特别是不易于形成裂纹或不易于破裂)，特别是在对应于嵌入的部件的体积部分中不易于失效。因此，构造为在嵌入技术中提供的完整封装件的部件承载件可以与半柔性技术组合。通过采取这些措施，具有嵌入的部件且具有半柔性特性的基于半柔性(特别是非聚酰亚胺的)的部件承载件可以被构造为具有抗弯曲应力的鲁棒性。
[0015]
因此，本发明的示例性实施方式将低模量材料选择性地应用于例如半柔性的印刷电路板(pcb)之类的半柔性部件承载件的嵌入的部件周围。结果，可以有利地将机械缓冲的部件可靠地嵌入叠置件的刚性部分中，同时实现具有小弯曲半径的半柔性部件承载件。因此，本发明的示例性实施方式可以解决传统半柔性应用的问题。特别地，本发明的示例性实施方式协同地实现具有低杨氏模量的介电材料围绕所述嵌入的部件，即选择性地位于嵌入在刚性部分中的部件周围的区域中。刚性部分中的其余介电材料可以由具有较高的杨氏模量值的材料形成，即从而提供适当的稳定性。
[0016]
在下文中，将解释该方法和部件承载件的其他示例性实施方式。
[0017]
在一实施方式中，所述部件仅(优选地，但不是必须直接地)被机械缓冲结构围绕，并且被一个或多个接触过孔围绕，所述接触过孔使所述部件与所述至少一个导电层结构进行电接触。换而言之，围绕所述部件的壳可以仅由机械缓冲结构和一个或多个接触过孔组成。因此，适当的弹性阻尼效果并因此高的机械可靠性可以有利地与适当的电连接性结合，并因此具有高的电可靠性。
[0018]
在一实施方式中，所述部件和/或所述机械缓冲结构的至少一部分位于叠置件的芯部中。这种芯部可以由例如fr4之类的完全固化的材料制成，任选地这种芯部在两个相反的主表面中的一个或两个主表面上覆盖有铜箔。这种完全固化的芯部的介电材料在层压时不会再熔化或变得可流动，并因此在积层和操作期间可以提供强大的机械支撑。芯部可以布置在部件承载件的竖向的中间区域中。将部件集成在这种芯部中并用弹性介电材料的机械缓冲结构包封所述部件的至少一部分，可以可靠地保护所述部件免受在半柔性部件承载件的操作期间的弯曲应力。
[0019]
在一实施方式中，所述机械缓冲结构属于如下电绝缘层结构并且由与如下电绝缘层结构相同的材料制成：所述电绝缘层结构从所述至少一个刚性部分延伸到所述至少一个半柔性部分。因此，机械缓冲结构的机械缓冲功能可以在空间上从嵌入用区域延伸到半柔性部件承载件的半柔性部分。通过采取这种措施，已经证明了可以进一步增加部件承载件的抵抗弯曲应力的鲁棒性。同时，在所述至少一个半柔性部分中也存在的机械缓冲结构可以增加其柔性。
[0020]
在另一实施方式中，所述机械缓冲结构仅在至少一个刚性部分内延伸。在这种有利的实施方式中，有利地，机械缓冲结构对叠置件的影响较小。
[0021]
在一实施方式中，所述机械缓冲结构的杨氏模量小于10gpa，特别是小于5gpa，更特别地小于1gpa(所述值中的每个值，特别是在300℃的温度下)。如此低的杨氏模量值可以对保护部件抵抗弯曲应力方面产生积极影响。
[0022]
在一实施方式中，所述机械缓冲结构的热膨胀系数(cte)小于150ppm/k，特别是小
于100ppm/k，更特别地小于70ppm/k(每个所述值，特别是在300℃的温度下)。已经证明，特别是低杨氏模量(特别是小于5gpa)和高伸长率(特别是大于3％)与所述足够低的cte值的组合提供了用于保护半柔性部件承载件中的嵌入的部件的机械缓冲结构的优异性能。
[0023]
在一实施方式中，所述机械缓冲结构的伸长率大于3％，特别是大于4％，更特别地大于5％，优选大于10％(每个所述值，特别是在300℃的温度下)。在本申请的上下文中，术语“伸长率”、“伸长百分比”或“伸长百分率”可特别地表示断裂后的本体相对于该本体的初始长度的剩余伸长率。伸长百分比可以是捕获材料塑性和/或弹性变形直至断裂的量的量度。伸长百分比是测量和量化材料的延展性的一种方法。可以将材料的最终长度与该材料的初始长度进行比较，以确定伸长百分比和材料的延展性。为了计算伸长百分比，可以从最终长度中减去计量器跨度(标跨)的初始长度。然后可以将该减法得到的结果除以初始长度并乘以100以获得伸长百分比。公式为：伸长率＝100
×
[(最终长度-初始长度)/初始长度]。因此，伸长率表明材料的延展性。具有较高伸长率的材料是更具延展性的材料，而具有较低百分率的材料将更脆。例如，fr4可以具有约1-2％的伸长率。特别地，机械缓冲结构的介电材料可以具有低杨氏模量(例如小于5gpa)和高伸长率(例如伸长率，即在失效点处的相对长度扩张，大于3％)的组合。描述性地说，在半柔性部件承载件的刚性部分中并且围绕所述嵌入的部件的这种介电材料比传统的fr4材料具有更高的弹性并且更具延展性。结果，当半柔性部分被弯曲时，半柔性部件承载件，特别是该半柔性部件承载件的嵌入的部件可能不易于失效(特别是不易于形成裂纹或破裂)。
[0024]
此外，所述材料优选具有小于20％的伸长率(特别是在300k的温度下)，以防止所述刚性部分(所述介电层可能位于该刚性部分中)的过度柔性或可弯曲性。过度的伸长率可能会使作为整体的部件承载件的机械稳定性变差。
[0025]
在一实施方式中，所述部件的竖向延伸范围不包括在所述至少一个刚性部分与所述至少一个半柔性部分之间的一个或多个弯曲点的竖向水平位置。通过将嵌入的部件布置在与所述半柔性部分和所述刚性部分之间的弯曲的竖向位置不同的竖向高度处，可以进一步增强被包封在所述机械缓冲结构中的所述嵌入的部件的鲁棒性。
[0026]
在一实施方式中，部件承载件包括在所述至少一个刚性区域和所述至少一个半柔性部分之间的界面区域中的应力传播抑制屏障(特别地，该应力传播抑制屏障包括至少部分地由导电材料填充的多个叠置的过孔、或者该应力传播抑制屏障由至少部分地由导电材料填充的多个叠置的过孔构成)，并且所述应力传播抑制屏障构造成用于抑制从所述至少一个半柔性部分向所述部件的应力传播。描述性地说，所提及的应力传播抑制屏障可以布置成横过从弯曲点到所述嵌入的部件的应力传播轨迹并且因此可以用于在半柔性部件承载件的弯曲期间防止应力从半柔性部分传播到所述嵌入的部件。与使用机械屏障结构来包封所述部件协同，这种防止弯曲应力到达所述部件的应力传播抑制机构已经被证明是保护部件的有效机构。
[0027]
在一实施方式中，所述至少一个半柔性部分具有比所述至少一个刚性部分更少数量的层结构，使得所述至少一个刚性部分的至少一个层结构在所述叠置件的所述至少一个刚性部分中的顶侧和/或底侧不存在于所述至少一个半柔性部分中。因此，一个或多个缺失的层可以位于叠置件的顶部、叠置件的底部(参见图1)、或者位于叠置件的底部和顶部(参见图2)。因此，与刚性部分相比，所述至少一个半柔性部分中的仅厚度减小而不是该半柔性
部分中的更柔性的介电材料可以提供所述半柔性部分的半柔性特性。
[0028]
在一实施方式中，所述至少一个半柔性部分和所述至少一个刚性部分之间的过渡区域具有倾斜的侧壁。弯曲位置处的倾斜的侧壁已经证明减少该部件承载件内的应力传播。
[0029]
在一实施方式中，在所述部件的嵌入用区域和所述至少一个半柔性部分之间共享所述至少一个电绝缘层结构中的至少一个电绝缘层结构。结果，可以获得具有高机械完整性的、也是在半柔性部分和刚性部分之间的高机械完整性的部件承载件。
[0030]
在一实施方式中，在围绕被嵌入的部件的在所有三个空间方向上的尺寸都为20mm的体积中，围绕所述部件的竖向贯通连接部特别是被铜填充的激光过孔的密度特别是用于每个体积的数量为至少10个过孔。这种高密度的过孔还可以有助于保护所述嵌入的部件免受由于弯曲应力而导致的损坏。
[0031]
在一实施方式中，该部件嵌入在顶部电绝缘层结构和底部电绝缘层结构之间并且在另一电绝缘层结构内，其中所有三个电绝缘层结构延伸至所述至少一个半柔性部分。所述电绝缘层结构中的一个或多个电绝缘层结构可以由低杨氏模量且高伸长率以及低cte的材料制成，以保护所嵌入的部件。所述电绝缘层结构中的一个或多个电绝缘层结构可以由较高杨氏模量且较低伸长率以及较高cte的材料制成，以提供稳定性。
[0032]
在一实施方式中，机械缓冲结构包含树脂或由树脂构成，所述树脂特别地是环氧树脂。特别地，适当选择基础树脂和/或一种或多种添加剂可以允许调节所述介电层在弹性/杨氏模量和延展性/伸长率方面的性能。
[0033]
在一实施方式中，机械缓冲结构包含环氧衍生物，特别是增强膜(积层膜)。这种材料可以是在低杨氏模量和高伸长率方面提供上述性能的合适选项。
[0034]
在一实施方式中，机械缓冲结构不含玻璃布。在具有低杨氏模量和高伸长率的至少一个电绝缘层结构的树脂基质中省略玻璃纤维、玻璃球或任何其他增强颗粒可以有利于获得高弹性和高延展性。
[0035]
在一实施方式中，机械缓冲结构在(特别是整个)至少一个半柔性部分上面并且在(特别是整个)至少一个刚性部分上面延伸。换而言之，可以在部件承载件的(一个或多个)半柔性部分和(一个或多个)刚性部分之间共享具有低杨氏模量和高伸长率的所述介电层。在所述半柔性部分和所述至少一个刚性部分两者上形成具有低杨氏模量和高伸长率的所述介电层可以防止在所述半柔性部分与一个或多个刚性部分之间的一个或多个材料界面处的机械弱化点。这种材料界面可以由所述部分中的介电的不同材料产生，并且可以通过在所述部件承载件的整个水平扩展部上延伸具有低杨氏模量和高伸长率的至少一个连续均匀介电层来避免。这种均匀的介电层也可以有利于抑制cte(热膨胀系数)失配。
[0036]
在一实施方式中，所述半柔性部分的所有的层结构也沿着所述至少一个刚性部分延伸。非常有利地，(特别是由铜制成的)导电层结构以及半柔性部分的电绝缘层结构(该电绝缘层结构例如包含预浸料、fr4和/或具有低杨氏模量和高伸长率的材料)也可以都延伸到一个或多个所连接的刚性部分中。这确保了作为整体的部件承载件的高均匀性和高机械坚固性(鲁棒性)。特别地，所有的层结构由相同的材料制成，和/或所有的层结构在所述半柔性部分和所述至少一个刚性部分中具有相同的厚度。通过采取这种措施，可以进一步增强所述半柔性部分和所连接的所述一个或多个刚性部分的区域的均匀性。
[0037]
在一实施方式中，部件承载件在两个相对的刚性部分之间具有半柔性部分。或者，也可以是半柔性部分在一侧连接到刚性部分，而该半柔性部分相反的另一侧是不连接的。
[0038]
在一实施方式中，所述至少一个半柔性部分具有较少数量的层结构和/或具有比所述至少一个刚性部分更小的厚度。相应地，可以在半柔性部分的上面和/或下面形成空缺区域，该空缺区域与在半柔性部分中缺少的所连接的刚性部分的层结构相对应。
[0039]
在一实施方式中，机械缓冲结构包含聚合物，所述聚合物具有介于反应链段与硬链段之间的柔性链段。特别地，硬链段可以具有耐高温性，柔性链段可以表现出低翘曲和内应力松弛，和/或反应链段可以配置成用于与环氧树脂反应。描述性地说，硬链段可以具有耐高温性。反应链段能够与环氧树脂反应，例如通过交联和/或通过形成化学键来与环氧树脂反应。反应链段和硬链段之间的柔性链段可以起到表现出低翘曲并有利于内应力松弛的柔性粘合剂的作用。通过将这种聚合物用于具有低杨氏模量和高伸长率的机械缓冲结构，可以进一步改善所述部件承载件的适当的弯曲性和高的机械稳定性。
[0040]
在一实施方式中，所述叠置件中的与所述机械缓冲结构不同的电绝缘层结构中的一个电绝缘层结构、一些电绝缘层结构或全部电绝缘层结构具有的杨氏模量值大于20gpa，特别是大于30gpa。附加地或可替代地，所述叠置件中的与所述机械缓冲结构不同的电绝缘层结构中的一个电绝缘层结构、一些电绝缘层结构或全部电绝缘层结构可以由预浸料或fr4制成。进一步附加地或可替代地，所述叠置件中的与所述机械缓冲结构不同的电绝缘层结构中的一个电绝缘层结构、一些电绝缘层结构或全部电绝缘层结构的伸长率可以在从1％至2％的范围内。换而言之，所述叠置件中的不属于所述机械缓冲结构的其余介电材料可以由普通的pcb(印刷电路板)介电材料制成，例如由具有增强玻璃纤维的环氧树脂制成。因此，可以以低成本制造部件承载件的叠置件，并且通过提供具有上述性能的机械缓冲结构，仅选择性地使部件周围的区域具有局部弹性和延展性。
[0041]
在一实施方式中，半柔性部分具有至少1mm的水平长度。通过实现该设计规则，可以进一步增加所述半柔性部分的可弯曲性，同时保持弯曲期间裂纹形成等的风险小。
[0042]
在一实施方式中，形成所述半柔性部分的至少一部分的所述至少一个电绝缘层结构中的至少一个电绝缘层结构弯曲在0
°
到180
°
之间的范围内的弯曲角度。例如，弯曲可以在60
°
和160
°
之间的范围内的弯曲角度发生而没有失效的风险。
[0043]
在一实施方式中，至少一个另外的部件可以嵌入在部件承载件的半柔性部分中。附加地或可替代地，至少一个部件可以表面安装在所述部分柔性且部分刚性的部件承载件上，特别是在在所述部分柔性且部分刚性的部件承载件的刚性部分上。还可以将至少一个部件表面安装在这种部件承载件的半柔性部分上。
[0044]
所述一个或多个部件可以选自由非导电嵌体、导电嵌体(诸如金属嵌体，优选地包括铜或铝)、传热单元(例如热管)、光导元件(例如光波导或光导体连接件)、电子部件或其组合所组成的组。例如，所述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或其他数据存储器)、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)、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、光导和能量收集单元。但是，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(诸如铁磁元件、反铁磁元
件或亚铁磁元件，例如铁氧体基础结构)或者可以是顺磁元件。然而，该部件也可以是例如板中板构型的另外的部件承载件。一个或多个部件可以被表面安装在部件承载件上和/或可以被嵌入部件承载件内部。此外，除了所提及的部件之外的其他部件也可以被用作所述部件。
[0045]
在一实施方式中，部件承载件包括至少一个电绝缘层结构和至少一个导电层结构的叠置件。例如，部件承载件可以是所提到的(一个或多个)电绝缘层结构和(一个或多个)导电层结构的层压件，特别是通过施加机械压力——如果需要的话，用热能支持——形成的层压件。所提到的叠置件可以提供为板形部件承载件，该板形部件承载件能够为其他的部件提供大的安装表面并且仍然非常薄且紧凑。术语“层结构”可以特别地表示连续层、图案化层或在共同平面内的多个非连续的岛。
[0046]
在一实施方式中，部件承载件成形为板。这有助于紧凑的设计，其中部件承载件仍然为在部件承载件上安装部件提供了大的基底。此外，特别是作为嵌入的电子部件的示例的裸管芯，得益于其较小的厚度，裸管芯可以被方便地嵌入例如印刷电路板之类的薄板中。
[0047]
在一实施方式中，部件承载件被构造为由印刷电路板和基板(特别是ic基板)组成的组中的一者。
[0048]
在本申请的上下文中，术语“印刷电路板”(pcb)可以特别地表示部件承载件(所述部件承载件可以是板形的(即平面的)、三维弯曲的(例如当使用3d打印制造时)或者所述部件承载件可以具有任何其他形状)，该部件承载件通过将若干导电层结构与若干电绝缘层结构进行层压而形成，例如通过施加压力，如果需要的话，伴随着供应热能来进行层压而形成。作为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含树脂和/或玻璃纤维、所谓的预浸料或fr4材料。各种导电层结构可以通过如下过程以期望的方式彼此连接：形成穿过层压件的通孔，例如通过激光钻孔或机械钻孔形成穿过层压板的通孔，并通过用导电材料(特别是铜)填充所述通孔，从而形成过孔作为通孔连接部。除了可以被嵌入印刷电路板中的一个或多个部件之外，印刷电路板通常被构造成用于在板状的pcb的一个或两个相反的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)的树脂组成。
[0049]
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部件承载件上的部件(特别是电子部件)基本相同尺寸的小型部件承载件。更具体地，基板可以被理解为用于电连接或电网络的承载件以及与印刷电路板(pcb)相当的部件承载件，但是所述基板具有相当较高密度的侧向和/或竖向布置的连接部。侧向连接部是例如导电路径，而竖向连接部可以是例如钻孔。这些侧向和/或竖向连接部布置在基板内，并且可用于提供(特别是ic芯片的)所容置的部件或未容置的部件(例如裸管芯)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”还可以包括“ic基板”。基板的介电部分可以由具有增强球(诸如玻璃球)的树脂组成。
[0050]
在一实施方式中，所述至少一个电绝缘层结构的介电材料包括由树脂(诸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，更具体地是fr-4或fr-5)、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、环氧基增强膜、聚四氟乙烯(特氟隆)、陶瓷和金属氧化物组成的组中的至少一者。也可以使用例如由玻璃(多层玻璃)制成的增强材料，诸如网状物、纤维或球。虽然预浸料或fr4通常是优选
的，但也可以使用其他材料。对于高频应用，可以在部件承载件中施用诸如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯树脂之类的高频材料作为电绝缘层结构。
[0051]
在一实施方式中，所述至少一个导电层结构的导电材料可以包括由铜、铝、镍、银、金、钯和钨组成的组中的至少一者。虽然铜通常是优选的，但是其他材料或其涂层形式也是可能的，特别是涂覆有例如石墨烯之类的超导材料。
[0052]
在一实施方式中，所述部件承载件是层压型本体。在这样的实施方式中，半成品或部件承载件是通过施加压力(如果需要的话，伴随有热量)而叠置并连接在一起的多层结构的组合件。
[0053]
在处理部件承载件的内层结构之后，可以用一个或多个另外的电绝缘层结构和/或导电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或两个相反的主表面。换而言之，可以继续增层直到获得所需数量的层。
[0054]
在完成电绝缘层结构和导电层结构的叠置件的形成之后，可以对所获得的层结构或部件承载件进行表面处理。
[0055]
特别地，在表面处理方面，可以将电绝缘阻焊剂施加到层叠置件或部件承载件的一个或两个相反的主表面上。例如，可以在整个主表面上形成例如阻焊剂并随后对阻焊剂的层进行图案化，以暴露一个或多个导电表面部分，该导电表面部分将用于将部件承载件与电子外围进行电耦接。可以有效地防止保持被阻焊剂覆盖的部件承载件的表面部分、特别是含铜的表面部分被氧化或腐蚀。
[0056]
在表面处理方面，还可以选择性地将表面修饰应用于部件承载件的暴露的导电表面部分。这种表面修饰可以是在部件承载件的表面上暴露的导电层结构(例如特别是包含铜或由铜组成的垫、导电迹线等)上的导电覆盖材料。如果这种暴露的导电层结构不受保护，则暴露的导电部件承载件材料(特别是铜)可能氧化，使得部件承载件不太可靠。然后可以形成表面修饰，例如作为表面安装的部件和部件承载件之间的界面。表面修饰具有以下功能：保护暴露的导电层结构(特别是铜电路)，并且能够例如通过焊接而与一个或多个部件连接。用于表面修饰的适当材料的示例是osp(有机可焊性保护材料)、无电镀镍浸金(enig)、金(特别是硬金)、化学锡、镍-金、镍-钯等。
[0057]
根据下文将要描述的实施方式的示例，本发明的上述方面和其他方面是显而易见的，并且参考这些实施方式的示例进行解释。
附图说明
[0058]
图1示出了根据本发明示例性实施方式的部件承载件的剖视图。
[0059]
图2示出了根据本发明另一示例性实施方式的部件承载件的剖视图。
[0060]
图3示出了根据本发明又一示例性实施方式的部件承载件的三维视图。
[0061]
图4示出了根据本发明另一示例性实施方式的部件承载件的设计。
[0062]
图5示出了根据本发明又一示例性实施方式的部件承载件的剖视图。
[0063]
图6示出了根据本发明示例性实施方式所用的具有不同功能链段的聚合物。
具体实施方式
[0064]
附图中的图示是示意性的。在不同的附图中，相似或相同的部件设置有相同的附
图标记。
[0065]
在参考附图之前，将进一步详细地描述示例性实施方式，将基于已经被开发的本发明的示例性实施方式来总结一些基本的考虑因素。
[0066]
根据本发明的示例性实施方式，可以提供板形的嵌入部件的半柔性部件承载件，其中嵌入的部件由弹性的低杨氏模量材料围绕，该弹性的低杨氏模量材料具有较小的杨氏模量值并因此具有比该部件承载件的刚性部分中的远程部件介电材料更高的弹性。考虑到这种介电材料的局部增加的弹性，这种介电材料可以被表示为机械缓冲结构的机械缓冲材料。特别地，本发明的示例性实施方式涉及利用适合于在同一板上的部件嵌入和半柔性应用的(特别是介电)材料的特殊等级来创建部件承载件(诸如印刷电路板，pcb)的概念。
[0067]
在一实施方式中，所述机械缓冲结构的材料特性可以限定如下：
[0068]-杨氏模量小于10gpa，特别是小于5gpa，优选地小于1gpa；
[0069]-cte(热膨胀系数)值小于150ppm/k，特别是小于100ppm/k，优选地小于70ppm/k；
[0070]-伸长率大于3％，特别是大于5％，优选地大于10％；
[0071]
本发明的示例性实施方式可以关注与嵌入技术相结合的半柔性技术，从而提供具有高可靠性的模块型部件承载件。
[0072]
图1示出了根据本发明示例性实施方式的部件承载件100的剖视图。
[0073]
半柔性部件承载件100包括与竖向较薄的半柔性部分110成一体连接的竖向较厚的刚性部分108。半柔性部件承载件100在此实施为印刷电路板(pcb)并且包括由导电层结构104和电绝缘层结构106组成的层压的叠置件102。层结构104、106可以通过层压即施加压力和/或热量而被连接。
[0074]
例如，导电层结构104可以包括图案化的铜箔和竖向贯通的连接部，例如铜填充的激光过孔。电绝缘层结构106可以包括树脂(例如环氧树脂)和在其中的增强颗粒(例如玻璃纤维或玻璃球)。例如，所述电绝缘层结构106中的一些结构可以由预浸料或fr4制成。
[0075]
电绝缘层结构106还包括笼形的或壳形的局部弹性的机械缓冲结构144，该机械缓冲结构选择性地围绕刚性部分108中的嵌入的部件132。所述机械缓冲结构144可以是没有玻璃纤维的、并且与其余的电绝缘层结构106的材料相比具有较低的杨氏模量(例如低于1gpa)和较高的伸长率(例如高于5％)的环氧树脂层。如所示出的，具有低杨氏模量和高伸长率的所述机械缓冲结构144基本上围绕除了使部件132与导电层结构104电接触的接触过孔156之外的整个嵌入的部件132(例如半导体芯片)。更具体地，机械缓冲结构144覆盖所述部件132的水平表面部分以及竖向侧壁。机械缓冲结构144被成形为基本上围绕仅除了接触所述部件132的水平主表面(在所示实施方式中为下主表面)上的一个或多个垫(未示出)的所述一个或多个过孔156之外的整个部件132的壳。所述机械缓冲结构144包封了在半柔性部件承载件100的弯曲期间特别容易形成裂纹的部件132。因此，由具有低杨氏模量和高伸长率的材料构造所述机械缓冲结构144可以最有效地抑制伸长应力。描述性地讲，嵌入到所述刚性部分108中的部件132的弹性且可延展的包封件可以在将半柔性部件承载件100绕弯曲点148弯曲时可靠地保护敏感的半导体部件132免受损坏。除了通过提供机械缓冲结构144而将所述部件132周围的材料成分直接选择性地单独改变之外，叠置件102的其余部分可以由常规的和良好可用的材料制成。
[0076]
半柔性部分110可以具有的水平长度l为至少1mm，例如2mm。利用这样的长度值，可
以在刚性部分108与半柔性部分110之间的界面处围绕弯曲点148进行适当的弯曲，而不会产生过大的弯曲载荷。特别是在嵌入刚性部分108中的部件132周围，在半柔性部分110的弯曲期间形成裂纹的风险是特别显著的。然而，考虑到柔软和弹性的低杨氏模量和高伸长率，比脆性的电绝缘机械缓冲结构144更具延展性，特别是在部件132的周围的机械耐久性可以显著被提高。
[0077]
更具体地，根据图1的半柔性部件承载件100可以包括两个外部刚性部分108(图1中仅示出左侧的一个)、中间的半柔性部分110和将所述半柔性部分110与所述刚性部分108限界开的空缺区域130。换而言之，半柔性部分110布置在不同的刚性部分108之间、或者是由不同的刚性部分108围绕。而刚性部分108和半柔性部分110包括基本相同的材料(除了部件132的直接围绕是通过弹性机械缓冲结构144来实现的之外)，通过使刚性部分108具有比半柔性部分110更大的竖向厚度来使刚性部分108变得更刚性。半柔性部分110由于该半柔性部分110小的厚度而是更柔性的。同样可以从图1中看出，刚性部分108和半柔性部分110共享共同的连续的电绝缘层结构106和共同的(连续的或带图案的)导电层结构104。
[0078]
如所示出的，半导体部件132被嵌入所述刚性部分108的主要由机械缓冲结构144围绕的部分中，该机械缓冲结构144具有比叠置件102的其余的电绝缘层结构106的其他电绝缘材料更低的杨氏模量。因此，在弯曲期间，可以适当地保护嵌入的部件132免受损坏，即抵抗弯曲应力。如所示出的，机械缓冲结构144的一部分和整个部件132是位于叠置件102的芯部146中。芯部146是竖向最厚的电绝缘层结构106，并且芯部146是由诸如fr4之类的完全固化的材料制成的。除了机械缓冲结构的局部减小的杨氏模量值(例如低于5gpa，优选地低于1gpa)之外，机械缓冲结构144还具有局部减小的伸长率(与电绝缘层结构106的其他电绝缘材料相比)并且具有局部减小的热膨胀系数(再次与电绝缘层结构106的其他电绝缘材料相比)。优选地，所述机械缓冲结构144具有的伸长率大于3％，并且更优选地大于5％。所述机械缓冲结构144的热膨胀系数优选小于70ppm/k。这种高弹性、高延展性和低cte特性的组合使得机械缓冲结构144非常适合于防止嵌入的部件132由于弯曲应力而受到损坏。
[0079]
同样可以从图1中看出，部件132的竖向延伸范围l不包括所示刚性部分108和所示半柔性部分110之间的弯曲点148的竖向水平位置。此外，应力传播抑制屏障150抑制了在弯曲期间应力从柔性部分110传播到刚性区域108中并且直到部件132，所述应力传播抑制屏障150是以在所示的刚性区域108和所示的柔性部分110之间的界面区域中的、填充有诸如铜之类的导电材料的多个竖向叠置的过孔152的形式。所述措施，即部件132的相对于弯曲点148的竖向位移和应力传播抑制结构150的设置，附加地有助于可靠地保护嵌入的部件132在弯曲期间免受损坏。
[0080]
图2示出了根据本发明另一示例性实施方式的部件承载件100的剖视图。
[0081]
图2的实施方式与图1的实施方式的不同之处尤其在于：根据图2，所述机械缓冲结构144从所示的刚性部分108延伸到半柔性部分110并延伸进入所述半柔性部分110中。因此，在刚性部分108中的部件132的嵌入用区域和所连接的半柔性部分110之间共享由与机械缓冲结构144相同的材料制成并且与机械缓冲结构144一体形成的绝缘层结构106'。已经证明了采取这种措施，即，使机械缓冲结构144的材料的高弹性和高延展性延伸到半柔性部分110，防止了整个部件承载件100在弯曲期间受损并且有利于改进所述半柔性部分110的柔性。
[0082]
根据图2，部件132是嵌入在顶部电绝缘层结构106'与底部电绝缘层结构106之间并且在以芯部146形式的另一电绝缘层结构106内，其中，所有三个电绝缘层结构106、106'都延伸到整个半柔性部分110并沿着所述整个半柔性部分110延伸。
[0083]
此外，根据图2的部件承载件100在半柔性部分110的上方和下方具有两个空缺区域130和对应的两个弯曲点148。
[0084]
图3示出了根据本发明的又一示例性实施方式的半柔性部件承载件100的三维视图。根据图3，半柔性部分110可以弯曲在介于0
°
与180
°
之间的范围内的可自由限定的弯曲角度β，在本实施方式中该弯曲角度β约为90
°
。虽然部件132在弯曲期间通常易于损坏，但是将所示的嵌入的部件132中的每个部件包封在机械缓冲结构144的弹性材料中可靠地防止了部件132在弯曲期间损坏。
[0085]
图4示出了根据本发明的又一示例性实施方式的半柔性部件承载件100的剖视图。
[0086]
在图4的实施方式中，半柔性部分110形成为叠置件102的中间部分。叠置件102的整个厚度部分构成刚性部分108。从半柔性部分110中的两个相反的主表面移除叠置件102的材料，使得在部件承载件100的两个相反的主表面处形成两个空缺区域130，从而限界出半柔性部分110。
[0087]
非常有利地，可以将一个或多个部件132(例如半导体芯片)嵌入到所述半柔性部件承载件100中。在所示实施方式中，一个部件132被嵌入所述刚性部分108中的中间芯部146中。另一部件132被嵌入所述半柔性部分110中的中间芯部146中。如上所述，所述部件132中的每个部件都用机械缓冲结构144的弹性材料来包封。
[0088]
如图4所示，半柔性部分110与刚性部分108之间的过渡区域在顶侧和底侧都具有倾斜的侧壁154。这进一步有助于保护部件承载件100在弯曲期间免受损坏。
[0089]
图5示出了根据本发明又一示例性实施方式的半柔性部件承载件100的剖视图。
[0090]
图5中所示的半柔性部件100与上述架构相对应，但具有嵌入在刚性部分108和半柔性部分110两者中的部件132，部件132延伸到部件承载件100的上主表面。所述部件132中的每个部件都嵌入在由具有上述特性的相应机械缓冲结构144构成的弹性介电材料的指定壳中。
[0091]
令人惊讶地发现，将相应的部件132嵌入由具有低杨氏模量和高伸长率的机械缓冲结构144包封的半柔性部分110中，对于弯曲性和在半柔性部分110中的形成裂纹的风险来说没有显著的负面影响。
[0092]
如图5所示，半柔性部分110和刚性部分108之间的过渡区域在顶侧具有倾斜的侧壁154。
[0093]
图6示意性地示出了根据本发明示例性实施方式的具有不同功能链段112、115、116的可用于形成电机械缓冲结构144和/或电绝缘层结构106'的聚合物。
[0094]
所示聚合物在一侧的反应链段115和相反的另一侧的硬链段116之间具有中间的柔性链段112。硬链段116可以配置成具有耐高温性。柔性链段112有利于低翘曲并且用于缓解内部应力。反应链段115可以配置成用于与环氧树脂反应，从而形成更大的化合物。
[0095]
应当注意，术语“包括”或“包含”不排除其他元件或步骤，并且冠词“一”或“一种”不排除复数。还可以将结合不同实施方式描述的元件组合起来。
[0096]
还应注意，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。
[0097]
本发明的实现不限于图中所示和上面描述的优选实施方式。相反，即使在基本上不同的实施方式的情况下，也可以使用所示的解决方案和根据本发明的原理的多种变型。