CN116997070A - 部件承载件及其制造方法、部件承载件组件 - Google Patents

部件承载件及其制造方法、部件承载件组件 Download PDF

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Abstract

本申请涉及部件承载件(100)及其制造方法以及部件承载件组件，本申请还提供了一种使用深度铣的用途。该部件承载件包括：i)叠置件(110)，其包括至少一个电绝缘层结构(102)和至少一个电传导层结构(104)；ii)腔(120)，腔形成在叠置件中；iii)电绝缘材料层(130)，电绝缘材料层布置在叠置件(110)中，从而至少部分地限定出腔(120)的底部；以及iv)金属层(140)，金属层在叠置件(110)中布置在电绝缘材料层(130)的下方；腔(120)的底部包括由腔(120)的侧壁(121)环绕的底部表面，并且在腔(120)的底部上形成有周向凹部(131)。

Description

部件承载件及其制造方法、部件承载件组件
技术领域
本发明涉及部件承载件，部件承载件具有层叠置件和位于层叠置件中的腔，该腔已通过深度铣形成。此外，本发明涉及部件承载件组件，该部件承载件组件包括部件承载件和另外的部件承载件。此外，本发明涉及制造部件承载件的方法。此外，还描述了深度铣的特定用途。
因此，本发明可以涉及部件承载件及其制造的技术领域，该部件承载件比如为印刷电路板或IC基板。
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多并且这种电子部件的逐步小型化以及待安装在比如印刷电路板之类的部件承载件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。有效地防止电磁干扰(EMI)也成为一个日益严重的问题。同时，部件承载件应当是机械上稳定并且在电气和磁性方面是可靠的，以便即使在恶劣条件下也能够操作。
尤其是在部件承载件中提供精确的腔可能会被认为是一项挑战。传统上，当部件承载件包括位于叠置件中的一定数量的层时，通过机械或激光钻孔在电路板中形成腔，这可能是一个挑战。此处，准确的钻孔深度以及钻孔后的侧壁的形状可能会成为一个问题。
然而，在薄的部件承载件中可能需要高精度的腔，尽管薄的部件承载件包括位于叠置件中的大量层。例如，可能需要这样的腔以高效地将电子部件容纳在部件承载件组件中。
如在图4中可以看出，叠置的部件承载件310、340的这种常规组件300依赖于附加的中介层结构330来嵌入部件320，从而产生潜在的不可接受的较高的厚度。
发明内容
可能需要以准确且可靠的方式在部件承载件的层叠置件中形成腔。
提供了一种部件承载件、部件承载件组件、制造方法和使用深度铣的方法。
根据本发明的一方面，描述了一种部件承载件，包括：
i)叠置件，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；
ii)腔(凹部)，腔(凹部)形成在叠置件中；
iii)电绝缘材料层(结构)(特别地包括升高的中央部分和凹槽状的围绕部分)，电绝缘材料层布置在叠置件中，从而特别地至少部分地限定出腔的底部；以及
iv)金属层(例如连续或不连续的铜层)，金属层在叠置件中布置在电绝缘材料层的下方，特别地布置在电绝缘材料层的正下方。腔的底部包括由腔的侧壁(侧壁和底部可以限定出腔)环绕的底部表面，以及
周向凹部，周向凹部形成在腔的底部上(例如，周向凹部包括孔和凹槽、或者由孔和凹槽构成)。
根据本发明的另一方面，描述了一种部件承载件组件，该部件承载件组件包括：
i)另外的部件承载件(例如主板)，另外的部件承载件作为基部结构；
ii)电子部件(例如IC)，电子部件安装在另外的部件承载件上；以及
iii)如上所述的作为覆盖结构的部件承载件(例如，具有射频功能的板)。
因此，部件承载件布置在另外的部件承载件上，使得电子部件至少部分地位于腔中。
根据本发明的另外的方面，描述了一种制造部件承载件(例如，如上所述的部件承载件)的方法，该方法包括：
i)提供包括至少一个电绝缘层结构和至少一个电传导层结构的叠置件。
部件承载件还包括嵌入在叠置件中的电绝缘材料层。
ii)形成至少一个深度测定孔，该深度测定孔部分地穿过叠置件向下到达所嵌入的电绝缘材料层，以获得深度指示信息；以及
iii)通过基于深度指示信息的深度铣，在叠置件中形成腔，使得腔的底部包括电绝缘材料。
特别地，部件承载件还包括金属层，金属层位于电绝缘材料层的下方，特别地金属层位于电绝缘材料层的正下方，并且至少一个深度测定孔被形成为穿过电绝缘材料层向下到达金属层(下方)。
根据本发明的另外的方面，描述了一种使用深度铣(技术)的方法，从而对部件承载件的层叠置件中的深度进行测定并基于所测定的深度在所述部件承载件的层叠置件中形成腔。
根据本发明的另外的方面，描述了一种部件承载件，该部件承载件包括：
i)叠置件，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；ii)形成在叠置件中的多个腔(凹槽)；
iii)底部层(ground layer，例如上述金属层)，底部层在叠置件中布置在多个腔的下方，特别地底部层在叠置件中布置在多个腔的正下方；以及iv)电绝缘材料层(结构)(如上所述)，电绝缘材料层位于底部层的顶部上(特别地布置在底部层与至少一个腔底部之间)。
特别地，部件承载件可以包括至少一个深度(测定)孔，深度(测定)孔穿过电绝缘材料层向下延伸到达底部层。
在本文件的上下文中，术语“深度铣(depth routing)”也被称为“z轴铣削(z-axismilling)”或“高度铣削(level milling)”，深度铣可以特别指进入到部件承载件或穿过部件承载件进行铣削的技术。深度铣可以包括由具有(金属)加工头的深度铣机器执行的机械过程。与激光钻孔相比，通过深度铣而形成的通孔或盲孔可以包括大致直的竖向侧壁、即基本上不具有渐缩形部。虽然钻孔过程通常仅在压力下沿竖向方向进行切割，但铣削/铣过程也可以沿水平方向进行切割，而无需在竖向方向上施加强压力。
在本文件的上下文中，术语“(深度)孔”可以特别地指在部件承载件的竖向(沿z轴)上延伸的盲孔或通孔。
深度孔可以用于获得指示部件承载件的层叠置件中的深度的信息，因此深度孔也可以用作“深度测定孔”，这是因为可以获得深度信息，从而提供反映叠置件的区域上的深度信息的测定信息(map)。例如，可以向下钻削/铣削深度孔直到到达所嵌入的金属层。一旦与金属层建立物理接触，就会产生信号(例如通过闭合短路或电流/电压的变化)，该信号指示具体深度，在本示例中信号指示叠置件中的金属层的深度。具体地，可以应用深度孔来对布置在所述金属层正上方的层(特别是绝缘层)的深度进行测定。形成深度测定孔、特别地形成多个深度测定孔，可以提供这样的优点：当实际腔形成过程开始时，可以确定和考虑叠置件内的层的不规则高度。
在本文件的上下文中，术语“周向凹部”可以指形成在部件承载件的腔的底部处的孔和/或凹槽。因此，周向凹部可以定位成与距离腔的底部的中央部分相比更靠近腔的底部的周缘部分。除了底部，腔可以由侧壁限定，侧壁对腔进行限界。靠近侧壁的区域可以看作是腔底部的周缘区域。因此，周向凹部可以位于所述周缘区域中、或者与腔的至少一个侧壁物理接触、或者靠近(接近、邻近)腔的至少一个侧壁。虽然术语“孔”可以指沿着竖向(z)方向延伸的(环形的)凹部，但术语“凹槽”可以更确切地说是指沿着水平(x，y)方向伸长的凹部。
在本文件的上下文中，术语“部件承载件”可以具体表示能够在部件承载件上和/或部件承载件中容纳一个或更多个部件以提供机械支撑和/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、有机中介层、金属芯基板、无机基板和IC(集成电路)基板中的一者。部件承载件也可以是将上述类型的部件承载件中的不同的部件承载件组合的混合板。
根据示例性实施方式，本发明可以基于这样的思想：当深度测定孔部分地穿过层叠置件形成以得到深度指示信息，而该深度指示信息又用于对随后的深度铣过程进行控制，以在叠置件中提供具有特定尺寸和深度的腔时，可以以精确且可靠的方式在部件承载件的层叠置件中形成腔。
传统上，部件承载件的叠置件中的腔例如使用围绕叠置件的应被移除的一部分进行激光钻孔来形成。在钻孔之后，待移除的部分仅通过嵌入的释放层连接至叠置件的其余部分，使得可以与释放层一起轻松移除(所谓的帽移除技术)。然而，当叠置件包括多个层时，这种方法在准确性方面会受到限制。叠置件包含的层越多，这些层越薄，确定钻孔深度(例如向下到达释放层)可能就越困难。此外，激光的应用可能导致渐缩形侧壁的形成，而这在某些情况下可能是不希望的。
发明人现在已经出人意料地发现，可以通过深度铣提供非常精确的腔形成，深度铣应用铣削过程而不是钻孔形成过程。铣的深度会是特别可靠的，这是因为铣过程在此是由深度指示信息引导的，该深度指示信息在先前已通过深度测定孔的形成而确定。优选地，深度测定孔和深度铣可以均通过深度铣机器、特别是相同的深度铣机器来执行。因此，深度指示信息可以直接从一个过程步骤传递到另一过程步骤。
相应地提供的腔可以是高度精确的，即使叠置件可能包括多个(非常薄的)层的情况下也是如此。这种具有腔的叠置件可以用作具有表面安装部件的另外的部件承载件的覆盖结构，这是因为该部件可以直接容纳在高精度的腔内。以这种方式，现有技术中已知的体积大的中介层(参见图4)可能会变得过时。
所描述的制造方法可以进一步以简单且具有成本效益的方式直接实施到现有生产线中。
示例性实施方式的描述
根据实施方式，周向凹部包括穿过电绝缘材料层向下延伸到达金属层的孔。换言之，凹部可以在竖向方向上在金属层的上方并且在电绝缘层的下方延伸。
根据另外的实施方式，孔构造为深度测定孔。这种设计在电绝缘层结构的厚度太薄而不能通过深度铣机器有效地进行铣操作的情况下可能是有利的(机器可能在不被注意的情况下穿过较薄的层进行铣)。但是当与下方的金属层建立物理接触时，可以确定确切的深度。
根据另外的实施方式，周向凹部包括至少部分地沿着腔的至少一个侧壁设置的凹槽。当金属层包括一个或更多个突出部时，这种设计可能是有利的。即当突出部与铣机器相遇时，电接触可能建立得过早。然而，在周缘凹槽处于相同高度的情况下，可以进行校正。
根据另外的实施方式，凹槽与腔的至少一个侧壁相邻，特别地，凹槽与腔的至少一个侧壁物理接触。换言之，周向凹部包括至少部分地沿着腔的周缘壁设置的凹槽。在示例中，部件承载件在腔的底部处具有较高的翘曲(曲率)，从而导致仅在该周缘部的部分上提供凹槽(由于深度铣机器在恒定高度处的运动)。
在另外的实施方式中，周向凹部包括深度测定孔和周缘凹槽两者：此处，深度铣机器首先提供孔，然后移动到可以设置周向凹部的高度。
根据另外的实施方式，腔的至少一个侧壁(周缘壁)是(大致)竖向的侧壁。特别地，侧壁是基本上不渐缩的。这些结构特征可以反映深度铣的制造步骤。深度铣应用铣削而不是钻孔过程。尽管钻孔过程——特别是在激光钻孔的情况下——形成在钻孔方向上渐缩的侧壁，但铣削可能产生基本上直的并且不是渐缩形的侧壁。在这方面，术语“基本上”可以特别表示：即使微小的渐缩(和/或不完全直的侧壁)可能是不可避免的，但铣削情况下的渐缩与(激光)钻孔的情况下的渐缩相比不显著。
这可以提供可以以特别准确且可靠的方式形成腔的优点。
根据另外的实施方式，所述至少一个深度测定孔位于腔中。深度测定孔可以形成在相同的位置，稍后将在该位置形成深度铣孔/狭缝/凹槽。这可以提供以下优点：深度指示信息可以从一个过程步骤直接传递到另一过程步骤，因为深度的水平是大致相同的。
根据另外的实施方式，所述至少一个深度测定孔除了位于腔中还位于叠置件中。在该示例中，深度测定孔形成在与深度测定孔/狭缝/凹槽不同的位置中，例如形成在深度铣孔/狭缝/凹槽旁边/附近。以这种方式，可以获得关于叠置件中深度状态的更多的信息，例如可以提供更详细的深度测定信息。这可以进一步提供可以获得平均深度的优点，这可以进一步抵消翘曲的影响或者介电层厚度的变化。
根据另外的实施方式，电绝缘材料层包括中央部分和环绕部分(环绕部分至少部分地围绕中央部分)。环绕部分可以是(至少部分地)周向凹部，特别地，当周向凹部构造为凹槽时，环绕部分可以是(至少部分地)周向凹部。换言之，腔的底部可以包括升高部分和凹槽状部分。因此，凹槽状部分可以位于升高部分与腔的侧壁之间。中央部分相对于环绕部分是升高的，这可以反映深度铣的制造步骤。这是因为深度铣在帽移除方法期间仅在腔的外部形成凹槽。由于深度铣不铣削中央部分，因此该部分相对于环绕部分是升高的，这总的来说是铣削步骤的残留物。特别地，环绕部分包括至少部分地沿着腔的周缘壁延伸的凹槽。这种结构特征可能是深度铣步骤的遗留。
根据另外的实施方式，所述至少一个深度测定孔形成在环绕部分中。换言之，深度铣孔/狭缝形成在先前已经钻出(或在使用深度铣的情况下已经铣削)的深度测定孔的相同位置处。这可以提供以下优点：深度指示信息可以从深度测定孔直接传递到实际深度铣过程，因为要达到的深度水平在相似位置处是基本相同的。
根据另外的实施方式，部件承载件还包括布置在环绕部分处的电传导材料(特别是导体迹线)。在实施方式中，这样的电传导结构可以通过例如镀覆或PVD/CVD来提供。当腔用于容纳电子部件时，腔中的电传导材料可能特别令人感兴趣，该电子部件可以在腔体内被电连接。
在另一示例中，电传导材料附加地或替代地形成在中央部分处。
在示例中，电传导材料电连接至下方的金属层。因此，可以建立有效且稳健的电连接。
根据另外的实施方式，部件承载件还包括电连接至金属层的布线部(例如，包括金属迹线、垫/过孔、框架)，以使得：当深度铣机器与金属层物理接触时，建立电接触，特别地建立短路；特别地当金属铣削加工头与金属层物理接触时，建立电接触，特别地建立短路。这可以提供这样的优点：获得了高效警报***，当达到期望深度时高效警报***立即指示。根据金属层的位置，可以直接得出电绝缘材料层布置在哪个深度。因此，可以提供有价值的深度测定信息。
在示例中，金属层是(部分)底部层。特别地，底部层在部件承载件中布置在多个腔的下方，使得电绝缘层结构可以布置在至少一个(特别是所有的)腔底部与底部层之间。这可以提供以下优点：多个腔(特别是所有腔)连接至同一底部层，使得对于每个腔而言，可以仅使用一个底部层独立地(与钻孔机)建立电接触。在示例中，底部层以及一个或更多个传导迹线连接在腔之间并进一步连接至位于部件承载件(面板)中的卡或框架或垫。
在示例中，部件承载件包括金属迹线(金属迹线是布线部的一部分)，金属迹线将金属层或多个金属层(作为一个或更多个底部层)连接至(阵列)框架和/或连接至部件承载件的外表面(例如侧面或主表面)。
在示例中，多个金属层以金属层阵列的方式布置。每个金属层可以称为底部层，或者整个阵列可以称为不连续的底部层。金属阵列可以通过相应的金属迹线电连接至(阵列)框架和/或外表面。在示例中，(阵列)框架还电连接至外表面。电连接可以通过传导过孔来实现。在外表面处，可以布置传导连接结构，比如垫，传导连接结构还能够连接在叠置件/部件承载件的外部处，例如连接至深度铣机器。因此，可以在底部层与深度铣机器的加工头(通过布线部)之间建立电子电路。因此，底部层连接可以被多个不同的腔独立地使用。
在示例中，可以形成多个深度测定孔，从而可以导出详细的高度测定信息，该高度测定信息反映了叠置件内的较小的高度变化。
在另一示例中，金属层可以电连接至叠置件的底部层和/或框架(在金属层阵列的情况下，阵列框架)。底部层/框架可以连接至垫(例如通过金属迹线)或过孔，以连接至叠置件的外部。垫/过孔还可以电连接至深度铣机器，使得当通过布线部与金属层建立电接触时，机器自动减速或停止。
根据另外的实施方式，腔包括1mm或更大的深度，特别地，腔包括1.5mm或更大的深度，另外特别地，腔包括1.8mm或更大的深度。因此，即使腔可以形成为穿过大量的层结构，仍然可以满足对精度的要求。
根据另外的实施方式，电绝缘材料层包括100μm或更小的厚度，特别地，电绝缘材料层包括75μm或更小的厚度。因此，即使较薄的层被用作帽移除(cap removal)的基部层，叠置件中的深度仍然可以使用所描述的方法准确地确定。该厚度可能适用于一次性深度铣。在另一示例中，首先使用深度铣，其次使用激光切割，可以应用更大的厚度。
根据组件的另外的实施方式，位于腔的底部处的电传导材料(特别是位于环绕部分处和/或中央部分处的导体迹线)电连接至电子部件(电子部件夹置在部件承载件之间)。因此，可以以直接且具有成本效益的方式建立可靠的电连接。
根据该组件的另外的实施方式，另外的部件承载件配置为主板，并且部件承载件配置为射频RF板(或者，部件承载件配置为主板，并且另外的部件承载件配置为射频RF板)。这可以提供这样的优势：经济上重要的应用可以直接制造为仍高度准确且可靠的较薄的设计。
根据组件的另外的实施方式，另外的部件承载件包括另外的凹部，并且在腔和另外的腔中分别部分地容纳有电子部件。
根据组件的另外的实施方式，部件承载件和另外的部件承载件在部件承载件与另外的部件承载件之间没有中介层结构的情况下被连接。
在本文件的上下文中，术语“中介层(interposer)”可以指适于放置在部件承载件组件中的两个部件承载件之间的任何(层)结构。由此，中介层可以用作部件承载件之间的支撑结构和/或间隔结构。特别地，电子部件应布置(夹置)在部件承载件之间，由此中介层至少部分地围绕部件以形成伪腔。中介层可以例如包括诸如树脂的PCB材料。诸如粘合剂膏或焊球之类的部件承载件互连件可以不被视为中介层。
所描述的中介层导致组件的较大的厚度(z方向上的较大的厚度)和额外的材料/制造成本。鉴于高度和成本降低的要求，可以认为提供没有中介层的较薄的组件是有利的。
使用所描述的高精度腔(位于多层叠置件中)，部件可以被腔有效地保护(并且可选地在腔内电连接)(参见例如图3b)。
根据方法的另外的实施方式，形成至少一个深度测定孔是通过深度铣完成的。这可以提供以下优点：对于深度确定和深度铣而言，使用相同的工艺。以这种方式，深度铣可以是特别地准确的，同时可以节省处理成本。
根据方法的另外的实施方式，叠置件还包括位于电绝缘材料层下方的金属层，并且其中，方法还包括：穿过电绝缘材料层向下直至金属层而形成至少一个深度孔(见上文)。
根据方法的另外的实施方式，形成深度测定孔包括：在钻削穿过电绝缘材料层之后，当深度铣机器与金属层物理接触时，建立电接触，特别地建立短路；特别地当金属(铣削)加工头与金属层物理接触时，建立电接触，特别地建立短路。这可以提供以下优点：基本上无需采取另外的措施，就提供了高效深度确定***。
根据另外的实施方式，该方法还包括：当所述电接触建立时采取行动，特别是停止或减慢深度铣。因此，电接触可以用作警报***，当达到所需深度时，电接触提供信号。叠置件中的金属层的测量深度可以用作深度测定信息(depth map)或在深度测定信息中使用，以准确确定金属层(正)上方的电绝缘材料层的深度。在示例中，深度铣机器电连接成使得：在进行电接触时，深度铣将(立即)停止。
根据另外的实施方式，深度铣的公差为75μm或更小，特别地，深度铣的公差为45μm或更小，特别地，深度铣的公差为30μm或更小，更特别地，深度铣的公差为15μm或更小。换言之，可以使用所描述的深度铣与深度测定结合的方法来获得高度准确的结果(相对于腔的质量而言)。
根据另外的实施方式，该方法还包括：
i)在叠置件中，在电绝缘材料层的上方提供释放层，特别地，在叠置件中，直接在电绝缘材料层的上方提供释放层，以及
ii)在释放层的顶部上形成另外的层结构。
所描述的方法可以称为“帽移除”，并且基于将叠置件的应被移除的部分构建在释放层上的理念。释放层可以是适于嵌入在层叠置件中的任何种类的层，该层能够连同在上方形成的层被移除，特别地在不留下残留物的情况下被移除。
根据另外的实施方式，该方法还包括移除叠置件的一部分，该部分直接布置在释放层的上方，并且在深度铣之后，从叠置件去除释放层，使得在叠置件中留出腔。以这种方式，可以直接应用已知的和标准化的方法，以在围绕待移除的部件形成特别准确的深度铣的凹槽之后可以进行帽移除步骤。
在实施方式中，部件承载件包括叠置件，叠置件具有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及的电绝缘层结构(多个电绝缘层结构)和电传导层结构(多个电传导层结构)特别地通过施加机械压力和/或热能而形成的层压件。所提及的叠置件可以提供板状的部件承载件，该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。术语“层结构”可以特别地表示在同一平面内的连续层、图案化层或多个非连续的岛状件。
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，部件承载件仍为在部件承载件上的安装部件提供了较大的基底。此外，特别地，作为嵌入的电子部件的示例的裸晶片由于其较小的厚度可以方便地嵌入到比如印刷电路板的薄板中。
在实施方式中，部件承载件构造为印刷电路板、基板(特别是IC基板)和中介层中的一者。
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多个电传导层结构与多个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/或通过供给热能来进行。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。通过例如以激光钻孔或机械钻孔的方式形成穿过层压件的通孔，并且通过用电传导材料(特别是铜)填充该通孔从而形成过孔或任何其他通孔连接部，可以以期望的方式将各电传导层结构连接至彼此。被填充的孔将整个叠置件进行连接(通孔连接部延伸穿过多个层或整个叠置件)，或者，被填充的孔将至少两个电传导层进行连接，该孔被称为过孔。类似地，可以通过叠置件的各个层形成光学互连部，以接纳电光电路板(EOCB)。除了可以嵌入在印刷电路板中的一个或更多个部件以外，印刷电路板通常被构造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更多个部件。所述一个或更多个部件可以通过焊接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”可以特别地表示较小的部件承载件。相对于PCB而言，基板可以是供一个或更多个部件进行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)。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，并且可以用于提供所容纳的部件或未容纳的部件(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以下各者或由以下各者构成：至少一层玻璃、硅(Si)和/或可光成像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、聚苯并恶唑。
在实施方式中，所述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/或上述各者的组合。也可以使用例如由玻璃(多层玻璃)制成的增强结构，比如网状物、纤维或球体或其他类型的填充颗粒，以形成复合物。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属性命名，例如FR4或FR5，FR4或FR5描述了预浸料的阻燃特性。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)和可光成像的电介质材料。对于高频应用，可以优选高频材料，比如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯树脂。除了这些聚合物、低温共烧陶瓷(LTCC)或其他的低DK材料、较低DK材料或超低DK材料的材料可以作为电绝缘层结构应用在部件承载件中。
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、钨和镁中的至少一者。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，特别是相应地涂覆有超导电材料或传导聚合物、比如石墨烯或聚(3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)也是可以的。
至少一个部件可以嵌入在部件承载件中和/或可以被表面安装在部件承载件上。该部件可以选自：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、或上述各者的组合。嵌体可以例如是具有或不具有绝缘材料涂层(IMS-嵌体)的金属块，金属块可以嵌入或表面安装以促进散热。合适的材料根据其热导率来定义，热导率至少应为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(具有实现的至少一个p-n结)、无源电子部件如电阻器、电感或电容器、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(例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(例如场效应晶体管(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)、或绝缘栅场效应晶体管(IGFET)，上述功率管理部件全部基于半导体材料，例如碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、氧化镓(Ga2O3)、砷化铟镓(InGaAs)和/或任何其他合适的无机复合物)、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***(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。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、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/或热而叠置并连接在一起的多层结构的复合物。
在对部件承载件的内部层结构进行处理之后，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主表面或相反的两个主表面。换句话说，可以持续堆积，直到获得期望的层数为止。
在电绝缘层结构和电传导层结构的叠置件的形成已完成之后，可以进行对所获得的层结构或部件承载件的表面处理。
特别地，在表面处理方面，可以将电绝缘的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该阻焊剂并且随后对阻焊剂层进行图案化以暴露一个或更多个电传导表面部分，这些电传导表面部分将用于将部件承载件电耦接至电子***件。部件承载件的保持被阻焊剂覆盖的表面部分可以被有效地保护以免受氧化或腐蚀，特别是包含铜的表面部分可以被有效地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施加到部件承载件的暴露的电传导表面部分。这样的表面修整部可以是位于部件承载件的表面上的暴露的电传导层结构(诸如垫、传导迹线等，特别是包括铜或由铜构成)上的电传导覆盖材料。如果不保护这样的暴露的电传导层结构，暴露的电传导部件承载件材料(特别是铜)就可能会氧化，从而使部件承载件的可靠性较低。
然后，可以将表面修整部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)并且例如通过焊接来实现与一个或更多个部件的结合过程的功能。用于表面修整部的合适材料的示例是有机可焊性防腐剂(OSP)、化学镍浸金(ENIG)、化学镍浸钯浸金(ENIPIG)、金(特别是硬金)、化学锡、镍金、镍钯等。
附图说明
本发明的上面定义的方面和其他方面根据下文中描述的实施方式的示例是明显的，并且本发明的上面定义的方面和其他方面参照这些实施方式的示例进行说明。
图1示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件的侧视图。
图2示出了根据本发明的示例性实施方式的腔的详细视图。
图3a和图3b示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件组件。
图4示出了现有技术的组件。
图5示出了根据本发明的示例性实施方式的通过深度铣机器形成深度测定孔的方法。
图6示出了根据本发明的示例性实施方式的层叠置件的横截面的俯视图。
图7a至图7f示出了根据本发明的示例性实施方式的制造部件承载件的方法。
图8至图12是根据本发明的示例性实施方式的金属层的布线部。
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。
在参照附图对示例性实施方式进行更详细的描述之前，将基于已经研发的本发明的示例性实施方式对一些基本考虑进行概述。
根据示例性实施方式，提供了一种用于HVM(大批量制造)生产的可靠的帽移除方法，该方法具有较厚的腔凹部以满足所组装的PCB的Z高度要求。与激光切割帽移除相比，较厚的腔的形成可以节省成本。
图1示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件100的侧视图。部件承载件100包括具有多个电绝缘层结构102和电传导层结构104的叠置件110。部件承载件100可以相对于腔120分成上部分110a(腔周围的叠置件)和下部分110b(基部叠置件)。上部分110a可以包括芯层结构115，芯层结构115例如为完全固化的介电材料、比如FR4。在叠置件110中设置有多个交替的电绝缘层结构102和电传导层结构104。在上部分110a(在本示例中，在芯层结构115的下方)中，设置有电绝缘材料层结构130，例如预浸料。
腔120在叠置件110的上部分110a中形成为穿过多个层结构102、104。由此，电绝缘材料层130形成所述腔120的底部。电绝缘材料层130包括中央部分132(升高的)和周向凹部(环绕部分)131，周向凹部131在中央部分132与腔120的侧壁121之间形成凹槽。
在腔120的正下方，设置有部件承载件下部分110b，部件承载件下部分110b包括另外的多个电绝缘层结构102和电传导层结构104(但是，在该示例中，没有芯层)。金属层140(例如，镀覆在树脂层上)在叠置件110中布置在电绝缘材料层130的正下方，并且形成下部件承载件部分110b的最上层。在环绕部分131处，留有一小层电绝缘材料层130以对金属层140进行覆盖。环绕部分131是显示了通过深度铣在叠置件110中形成孔的制造方法的结构特征。铣削/铣部分地延伸到电绝缘材料层130中，从而形成环绕部分131。相反，中央部分132是升高的，这是因为中央部分132不受深度铣的影响(也参见下面的图7)。至少一个深度测定孔150穿过电绝缘材料层130向下延伸至下方的金属层140(在该图中未示出，而是参见图2)。
换言之，腔120的底部具有由腔的周缘壁121环绕的底部表面，其中周向凹部131设置在腔120的所述底部上。周向凹部131包括延伸穿过电绝缘材料层130直到金属层140的孔150(所述孔150构造为深度测定孔)。周向凹部131包括凹槽，该凹槽至少部分地沿着腔的周缘壁121设置并且与腔的周缘壁121相邻(接触)。
图2示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件100中的腔120的详细的侧视图。在该视图中，四个深度测定孔150穿过电绝缘材料层130向下延伸至下方的金属层140，从而使金属层140的表面部分地暴露。电传导材料135——此处为导体迹线——布置在环绕部分131处(在凹槽中)。电传导材料135还可以附加地布置在腔120中，例如，电传导材料135通过镀覆布置在腔120中。电传导材料135还可以电连接至下方的金属层140。
图3a和图3b示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件组件200。
图3a：具有腔120的如上所述的部件承载件100(例如，此处配置为射频板)被用作覆盖结构。另外的部件承载件210(例如，配置为主板)被用作基部结构，另外的部件承载件210不包括腔而包括表面安装的电子部件220(例如IC)。
图3b：部件承载件100布置在另外的部件承载件210上，使得电子部件220至少部分地位于腔120中。在该示例中，通过焊球230建立连接。以上描述的位于腔120的底部处的电传导材料135此时可以用于与表面安装的电子部件220建立电连接。与图4所示的现有技术的示例相比，部件承载件和另外的部件承载件是在部件承载件与另外的部件承载件之间没有中介层结构的情况下被连接的。
图5示出了根据本发明的示例性实施方式的由深度铣机器形成的深度铣(测定)孔。在电绝缘材料层130下方，布置有金属层140。待处理的叠置件110放置在机器台153上。深度铣机器151包括金属加工头152，金属加工头152铣削穿过叠置件110和电绝缘材料层130。一旦金属加工头152与金属层140物理接触，就形成电接触，例如短路。这是因为部件承载件100包括布线部154，布线部154电连接至金属层140，从而形成电接触并向叠置件110的外部(例如通过过孔或垫)提供信号，该信号表明金属层140已经被钻到。所述信号可以触发以下过程：深度铣过程的减速或停止，并且也可以触发对铣的深度/高度的记录。
图6示出了根据本发明的示例性实施方式的穿过层叠置件110、特别在电绝缘材料层130上的横截面的俯视图。电绝缘材料层130包括若干个不同形状的部分，其中每个部分包括相应的中央部分132，该中央部分132由环绕部分131围绕，环绕部分131呈位于中央部分132与腔的侧壁121之间的凹槽的形式。对于右侧的示例性部分，已形成四个深度测定孔150以对不同位置处的深度铣的深度进行测定。环绕部分131是在深度铣步骤之后保留在电绝缘材料层130中的结构特征。
图7a至图7f示出了根据本发明的示例性实施方式的制造部件承载件100(如上所述)的方法。
图7a：提供芯层结构115。
图7b：将释放层160附接至芯层结构115。
图7c：在释放层160的正下方，对电绝缘材料层130(预浸料)进行布置/层压。此外，分别在芯层结构115上方和电绝缘材料层130下方使多个电绝缘层结构102和电传导层结构104进行积层，从而形成部件承载件上部分110a和部件承载件下部分110b。释放层160此时嵌入在叠置件110中。
图7d：通过深度铣而形成至少一个深度测定孔150，深度测定孔150穿过叠置件(上部分110a)和电绝缘材料层130向下到达金属层140。如上所述，深度铣机器151与金属层140之间的物理接触触发电信号，从而可以获得深度指示信息。基于深度指示信息，深度铣停止或减慢。
图7e：基于深度指示信息，深度铣(例如，通过较大加工头)向下执行到电绝缘材料层130(而不是进入金属层140)。在该图中，为清楚起见未示出深度测定孔150。深度铣在叠置件110中形成狭缝155，该狭缝155围绕待移除部分118。通过形成狭缝155，电绝缘材料层130中的环绕部分131被形成为结构特征。因此，叠置件110与待移除部分118分开，该部分118直接布置在释放层160的上方。
图7f：释放层160和上方的待移除部分118(位于释放层160的顶部上的另外的层结构102、104)在深度铣之后从叠置件110移除，从而留下叠置件110中的腔120。电绝缘材料层130形成腔120的底部，腔120的底部具有中央部分132和环绕部分131。
图8至图12示出了根据本发明的示例性实施方式的金属层140的布线部154。
图8和图9示出了沿着x-y平面(水平的)截取的横截面的俯视图，该俯视图以详细视图示出了若干个金属层140作为底部层。金属迹线146将金属层140分别连接至(阵列)框架142并且另外经由过孔144连接至外表面。图8在左侧示出了金属层140的俯视图以及两个放大的详细俯视图。
图10示出了金属层阵列中的每个金属层140通过相应的金属迹线146电连接至阵列框架142。如在右侧的详细视图中可以看出，阵列框架142还通过过孔(机械或激光钻孔的)144电连接至起始层。阵列框架142的这些过孔还可以在叠置件/部件承载件的外部互连。
图11示出了下述示例：在该示例中，阵列框架142电连接至垫148，垫148还能够连接至叠置件/部件承载件的外部，例如连接至深度铣机器。因此，可以在金属层140与深度铣机器的加工头之间通过布线部154建立电子电路。
图12示出了整个部件承载件100的俯视图的示例，其中仅四个垫148用于多个(互连的)深度测定孔150。
附图标记列表
100 部件承载件
102 电绝缘层结构
104 电传导层结构
110 叠置件
110a 上部分，围绕腔的叠置件
110b 下部分，基部叠置件
115 芯层结构
118 叠置件的待移除部分
120 腔
121 腔的侧壁
130 电绝缘材料层，预浸料
131 周向凹部，环绕部分
132 中央部分
135 电传导材料，导体迹线
140 金属层
142 阵列框架
144 过孔(通向外层表面)
145 底部层连接部
146 金属迹线，底部层
148 垫
150 深度(铣)测定孔
151 深度铣机器
152 金属加工头
153 机器台
154 布线部
155 深度铣孔/狭缝
160 释放层
200 部件承载件组件
210 另外的部件承载件
220 电子部件
230 互连件
300 现有技术的组件
310 现有技术的第一电路板
320 现有技术的集成电路
330 现有技术的中介层
340 现有技术的第二电路板。

Claims (22)

1.一种部件承载件(100)，包括：
叠置件(110)，所述叠置件(110)包括至少一个电绝缘层结构(102)和至少一个电传导层结构(104)；
腔(120)，所述腔(120)形成在所述叠置件(110)中；
电绝缘材料层(130)，所述电绝缘材料层(130)布置在所述叠置件(110)中，从而至少部分地限定出所述腔(120)的底部；以及
金属层(140)，所述金属层(140)在所述叠置件(110)中布置在所述电绝缘材料层(130)的下方；
其中，所述腔(120)的所述底部包括由所述腔(120)的侧壁(121)环绕的底部表面，以及
其中，在所述腔(120)的所述底部上形成有周向凹部(131)。
2.根据权利要求1所述的部件承载件(100)，
其中，所述周向凹部(131)包括穿过所述电绝缘材料层(130)向下延伸至所述金属层(140)的孔。
3.根据权利要求2所述的部件承载件(100)，
其中，所述孔构造为深度测定孔(150)。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的部件承载件(100)，
其中，所述周向凹部(131)包括至少部分地沿着所述腔(120)的至少一个侧壁(121)设置的凹槽。
5.根据权利要求4所述的部件承载件(100)，
其中，所述凹槽与所述腔(120)的至少一个侧壁(121)相邻，特别地，所述凹槽与所述腔(120)的至少一个侧壁(121)物理接触。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的部件承载件(100)，
其中，所述腔(120)的至少一个侧壁(121)是大致直的侧壁，所述侧壁反映出深度铣的制造步骤，
特别地其中，所述侧壁(121)是基本上不渐缩的。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的部件承载件(100)，
其中，所述周向凹部(131)反映出深度铣的制造步骤。
8.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：
电传导材料(135)，所述电传导材料(135)布置在所述周向凹部(131)处，特别地，所述电传导材料(135)是导体迹线，
特别地其中，所述电传导材料(135)电连接至下方的所述金属层(140)。
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：
布线部(154)，所述布线部(154)电连接至所述金属层(140)，以使得：当深度铣机器(151)与所述金属层(140)物理接触时，建立电接触，特别地建立短路；
特别地，所述布线部(154)电连接至所述金属层(140)，以使得：当深度铣机器(151)的金属加工头(152)与所述金属层(140)物理接触时，建立电接触，特别地建立短路。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的部件承载件(100)，
其中，所述腔(120)包括1mm或更大的深度，特别地，所述腔(120)包括1.5mm或更大的深度，和/或
其中，所述电绝缘材料层(130)包括100μm或更小的厚度，特别地，所述电绝缘材料层(130)包括75μm或更小的厚度。
11.一种部件承载件组件(200)，包括：
另外的部件承载件(210)，所述另外的部件承载件(210)作为基部结构；
电子部件(220)，所述电子部件(220)安装在所述另外的部件承载件(210)上；以及
根据前述权利要求1至10中的任一项所述的部件承载件(110)，所述部件承载件(110)作为覆盖结构，
其中，所述部件承载件(110)设置在所述另外的部件承载件(210)上，使得所述电子部件(220)至少部分地位于所述腔(120)中。
12.根据权利要求11所述的部件承载件组件(200)，
其中，位于所述腔(120)的所述底部处的所述电传导材料(135)被电连接至所述电子部件(220)，特别地，位于所述腔(120)的所述底部处的金属迹线被电连接至所述电子部件(220)。
13.根据权利要求11或12所述的部件承载件组件(200)，
其中，所述另外的部件承载件(210)配置为主板，以及
其中，所述部件承载件(100)配置为射频板。
14.根据权利要求11至13中的任一项所述的部件承载件组件(200)，
其中，所述部件承载件(100)和所述另外的部件承载件(210)是在所述部件承载件(100)与所述另外的部件承载件(210)之间没有中介层结构(330)的情况下被连接的。
15.一种制造部件承载件(100)的方法，所述方法包括：
提供叠置件(110)，所述叠置件(110)包括至少一个电绝缘层结构(102)和至少一个电传导层结构(104)，并且所述叠置件(110)还包括嵌入在所述叠置件(110)中的电绝缘材料层(130)；
形成至少一个深度测定孔(150)，所述深度测定孔(150)部分地穿过所述叠置件(110)向下到达所嵌入的所述电绝缘材料层(130)，以获得深度指示信息；以及
通过基于所述深度指示信息进行深度铣而在所述叠置件(110)中形成腔(120)，使得所述腔(120)的底部包括所述电绝缘材料层(130)。
16.根据权利要求15所述的方法，
其中，形成所述至少一个深度测定孔(150)包括进行深度铣。
17.根据权利要求15或16所述的方法，
其中，所述叠置件(110)还包括布置在所述电绝缘材料层(130)下方的金属层(140)，
并且其中，所述方法还包括：
将所述至少一个深度测定孔(150)形成为穿过所述电绝缘材料层(130)向下到达所述金属层(140)。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
当深度铣机器(151)在铣削穿过所述电绝缘材料层(130)之后与所述金属层(140)的物理接触时，建立电接触，特别地建立短路，
特别地，当深度铣机器(151)在铣削穿过所述电绝缘材料层(130)之后，所述深度铣机器(151)的金属加工头(152)与所述金属层(140)物理接触时，建立电接触，特别地建立短路，
特别地，所述方法还包括：
在所述电接触被建立时采取行动，特别地，在所述电接触被建立时停止或减慢所述深度铣。
19.根据权利要求16至18中的任一项所述的方法，
其中，所述深度铣的公差为75μm或更小，特别地，所述深度铣的公差为45μm或更小，特别地，所述深度铣的公差为30μm或更小，更特别地，所述深度铣的公差为15μm或更小。
20.根据权利要求16至19中的任一项所述的方法，还包括：
在所述叠置件(110)中于所述电绝缘材料层(130)上方提供释放层(160)，特别地，在所述叠置件中直接在所述电绝缘材料层(130)上方提供释放层(160)，以及
在所述释放层(160)的顶部上形成另外的层结构。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括：
在所述深度铣之后，将所述叠置件(110)的直接布置在所述释放层(160)上方的部分(118)移除以及将所述释放层(160)从所述叠置件(110)移除，使得所述腔(120)留在所述叠置件(110)中。
22.一种使用深度铣的用途，使用所述深度铣来对部件承载件的层的叠置件(110)中的深度进行测定并且基于所测定的深度在所述部件承载件的层的所述叠置件(110)中形成腔(120)。
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