CN109863835B - 部件承载件及其组成件的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种制造用于部件承载件(300)的组成件(350)的制造方法，其中，该方法包括：设置导电结构(100)；在导电结构(100)上形成高导热且电绝缘或半导电的结构(102)；以及随后在高导热且电绝缘或半导电的结构(102)的暴露表面上附接导热且电绝缘的结构(200)，该导热且电绝缘的结构具有比该高导热且电绝缘或半导电的结构(102)低的热导率。此外，本发明还涉及一种制造用于承载至少一个部件(1000)的部件承载件(300)的方法。

Description

部件承载件及其组成件的制造方法

技术领域

本发明涉及制造方法并涉及制造部件承载件的方法。此外，本发明涉及用于部件承载件的组成件(consituent，构成件、组成部分)、涉及部件承载件并涉及使用方法。

背景技术

随着电子工业的发展，电子产品具有朝向微型化和高性能的趋势，并且相应地，开发了多层板以便满足对高密度集成电路的需求并同时减小封装基板的厚度。在部件承载件技术的现代应用中，实施了复杂的电子功能。这也涉及高功率密度和高电压应用。因此，通过安装在部件承载件上和/或嵌入部件承载件内的一个或多个部件可以生成大量的热，该部件承载件诸如印刷电路板(PCB)。这可能对可靠性有影响。

传统的PCB依赖于将FR4和铜作为散热(heat spread，热散布)结构。FR4用作PCB积层中的机械体和电介质。尽管FR4在一定程度上导热，但是其热导率并不很高(通常约0.5W/mK)。出于该原因，热主要经由铜结构散发。

然而，在具有复杂电子功能和高集成密度导电结构的现代印刷电路板应用的场景中可以发生的是，印刷电路板和/或安装在其上和/或其中的部件在运行期间被显著地加热，并且不能充分地移除所生成的热。这引起可靠性问题和过热危险。

发明内容

本发明的目的在于使能够利用合理的制造努力来制造可靠的部件承载件。

为了实现上文限定的目的，提供了根据本发明的制造方法、制造部件承载件的方法、用于部件承载件的组成件、以及部件承载件。

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种制造用于部件承载件的组成件的制造方法，该方法包括：设置导电结构；在导电结构上形成高导热且电绝缘或半导电的结构；以及随后，在高导热且电绝缘或半导电的结构的暴露表面上附接导热且电绝缘的结构，该导热且电绝缘的结构具有比该高导热且电绝缘或半导电的结构低的热导率。可选地，可以移除(特别是在附接之后)导电结构的至少一部分。

根据本发明的另一示例性实施方式，提供了一种制造用于承载至少一个部件的部件承载件的方法，其中，该方法包括：通过实施具有上述特征的制造方法，形成部件承载件的至少一个组成件；以及形成多个导电层结构和多个电绝缘层结构的层压堆叠体，其中，电绝缘层结构中的至少一个由至少一个组成件的至少一部分提供。

根据本发明的又一示例性实施方式，提供了一种用于部件承载件的组成件，其中，组成件包括下述或者由下述构成：高导热且电绝缘或半导电的结构；以及附接在高导热且电绝缘或半导电的结构的表面上的导热且电绝缘的结构，该导热且电绝缘的结构具有比高导热且电绝缘或半导电的结构低的热导率。当可选地组成件在高导热且电绝缘或半导电的结构上额外地包括导电结构时，该组成件可以仅由高导热且电绝缘或半导电的结构、导热且电绝缘的结构、以及导电结构构成。

根据本发明的再一示例性实施方式，提供了一种用于承载至少一个部件的部件承载件，其中，部件承载件包括多个导电层结构以及多个电绝缘层结构，其中，该多个导电层结构和该多个电绝缘层结构形成层压堆叠体，并且其中，电绝缘层结构中的至少一个被配置成或者包括具有上述特征的组成件的至少一部分。

根据本发明的再一示例性实施方式，在设计部件承载件时使用具有上述特征的一个或多个组成件来代替一个或多个导热且电绝缘的层结构。

在本申请的上下文中，术语“高导热且电绝缘或半导电的结构”可以特别地表示具有至少8W/mK、特别地至少10W/mK、更特别地至少50W/mK的热导率值的介电结构或半导体材料(即不显示金属导电性的材料)。下述两方面之间的比率可以为至少3、特别地至少5、更特别地至少10：该两方面中的一方面为高导热且电绝缘或半导电的结构热导率，该两方面中的另一方面为导热且电绝缘的结构的热导率。这种热导率值显著地优于传统使用的部件承载件诸如印刷电路板的导热且电绝缘的材料的热导率(例如FR4：≈0.5W/mK)，这因此显著地改进了在其上安装有部件(诸如封装的半导体芯片等)的部件承载件运行期间从该部件承载件移除热或使散热。

在本申请的上下文中，术语“牺牲性结构”可以特别地表示临时性基部结构或辅助结构，该临时性基部结构或辅助结构不一定或不整体地形成已制造好的部件承载件的一部分，但在该部件承载件的制造过程期间被主要地用作用于在其上形成高导热且电绝缘的层结构的足够坚固的基部或支撑件，并且该临时性基部结构或辅助结构能够耐受在高导热且电绝缘的层结构的制造中可能涉及的高温条件。在形成高导热且电绝缘的层结构之后并且在将其连接至电绝缘层结构之后，牺牲性结构可以被再次使用以用于制造用于部件承载件的另外的组成件，可以至少部分地保留于已制造好的部件承载件；或者可以被完全处置或移除，即牺牲性的。

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部件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、有机内插物和IC(集成电路)基板中的一种。部件承载件还可以是将上述类型的部件承载件中的不同部件承载件进行组合的混合板。

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种制造用于部件承载件的组成件的方法，该方法可以用于有效地防止部件承载件在运行期间过热，甚至是存在复杂的部件承载件电子功能和/或高集成密度的情况下。这还可以通过将高导热电绝缘的结构夹层在部件承载件内来完成，该高导热电绝缘的结构由于其高热导率而用于有效地移除热并且还可以有助于散热。然而，并没有很多同时能够可靠地电绝缘并且提供高热导率的材料是可用的。然而，能够实现这两个任务并同时与部件承载件技术(特别是印刷电路板技术)的要求相容的少数材料中的很多需要非常极端的制造条件。特别地，陶瓷层在例如通过沉积来形成时需要非常高的温度。这种温度可能显著地超出电绝缘结构——诸如用于部件承载件技术的预浸料——可以耐受而不劣化或损坏的最大温度。例如，在高导热且电绝缘或半导电的结构的沉积中所涉及的高温可能不期望地触发作为导热且电绝缘的结构的实施例的预浸材料的树脂的至少部分的交联。当在高导热且电绝缘或半导电的结构在导热且电绝缘的结构上沉积期间发生这种交联和/或熔化时，这可以负面地影响导热且电绝缘的结构通过层压促进部件承载件的不同元件之间进行连接的能力。本发明的示例性实施方式通过将导电结构用作牺牲性结构克服了该问题，该牺牲性结构用作用于在其上沉积或者更一般地形成高导热且电绝缘或半导电的结构的基部或支撑件，并且作为金属材料通常与高沉积温度完全相容。当沉积程序完成时，导热且电绝缘的结构可以连接至高导热且电绝缘或半导电的结构，特别是通过层压连接，并且，如果期望的话，导电结构的牺牲性结构可以被部分地或完全地移除。该程序的结果是可恰当层压的导热且电绝缘的层结构与在散热以及热移除方面具有极好性质的高导热且电绝缘的层结构的双层。因此，当形成高导热且电绝缘或半导电的结构的形成程序完成并且温度可以降低至再次低于导热且电绝缘的结构可以耐受的临界最大温度时，可以完成下述两方面之间的连接：该两方面中的一方面是导电结构和高导热且电绝缘或半导电的结构的双结构，该两方面中的另一方面是导热且电绝缘的结构。在此之后，可以仅部分地(使得之后其可以用作例如图案化的导电结构，以在待制造的部件承载件中提供布线功能)或完全地(使得所得的高导热且电绝缘或半导电的结构与另一方面的导热且电绝缘的结构的双结构可以有利地用作用于部件承载件的纯粹的介电组成件，可以取代地使用该介电组成件或者该介电组成件可以替换传统的电绝缘层结构诸如纯预浸料层)移除导电结构。通过所提供的制造技术，可以制造由于在运行期间移除热的恰当能力而具有高可靠性的部件承载件。同时，鉴于其上述制造，选择用于高导热且电绝缘或半导电的结构的材料具有高度灵活性。然后，在另一导热且电绝缘的结构上的形成这种高导热且电绝缘或半导电的结构不再限制于与最大温度条件相容的材料，该最大温度条件为直接相邻的导热且电绝缘的结构诸如预浸料可以耐受的最大温度条件。此外，可以改进组成部件承载件的对应层压堆叠体的机械集成性。

更具体地，示例性实施方式的一种构思是，将铜用作牺牲性层以避免在用高导热的材料涂覆期间FR4材料上的高温。涂覆温度在280℃可能已经是成问题的。因此，使用铜或可以耐受较高温度的任何其他材料以便获得用于高导热的陶瓷材料或类似材料的良好晶体结构提供了所制造的结构的良好热导率和集成性。实验显示，对于直接在FR4基板上涂覆来说，在降低的温度下达到了7W/mK或更大。

在下文中，将对制造方法、制造部件承载件的方法、用于部件承载件的组成件、部件承载件、以及使用方法的另外的示例性实施方式进行说明。

在实施方式中，形成高导热且电绝缘或半导电的结构，以完全地或部分地覆盖导电结构。因此，高导热且电绝缘或半导电的结构(诸如AIN)的连续层或图案化层两者可以施加在导电结构上。

在实施方式中，导热且电绝缘的结构包括树脂基体，特别是环氧树脂基体，具有嵌入的纤维，特别是具有嵌入的玻璃纤维。这种先前未固化的材料(其也可以表示为B阶预浸料)可以在层压时固化(特别是可以熔化并随后凝固)并且可以由此形成与相邻的高导热且电绝缘或半导电的结构的连接。

在实施方式中，高导热且电绝缘或半导电的结构在高温下、特别是在大于300℃的温度下形成在导电结构上，该高温与导热且电绝缘的结构的完整性不相容。例如，高导热且电绝缘或半导电的结构的形成可能涉及大于300℃的温度，特别是大于400℃，例如通过使用化学气相沉积形成。与此相反，导热且电绝缘的电路板材料(诸如预浸料)开始交联或熔化所在的最大温度可以较低。因此，利用这种群集，通过在预浸料上直接沉积陶瓷(诸如金属氧化物或金属氮化物)来形成一方面的预浸料与另一方面的陶瓷的双层，而不使预浸料的层压性能劣化是不可能的。

在实施方式中，通过由下述构成的组中的至少一种，在导电结构上形成高导热且电绝缘或半导电的结构：溅射、物理气相沉积、化学或物理气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、施加纳米颗粒、烧结以及电弧沉积。通过这些沉积方法，可以沉积可靠且均匀的高导热且电绝缘的材料诸如陶瓷。然而，这些程序可以涉及下述温度：该温度与用于部件承载件技术的导热且电绝缘的材料诸如FR4/预浸料不相容。

在实施方式中，通过层压来完成附接。层压可以限定为下述连接技术：该连接技术将压力和增加的温度施加到导热且电绝缘的层结构、高导热且电绝缘的层结构、导电层结构等的层堆叠体，以连接它们。可以通过使导热且电绝缘的层结构的材料固化来触发实际连接，例如这种导热且电绝缘的材料的树脂材料(其先前可以处于所谓的双阶)的温度和压力触发的交联。组成件可以是层类型，以便高度适用于这种层压程序。

在实施方式中，高导热且电绝缘或半导电的结构形成为薄层，特别地具有小于或等于10μm的厚度，更特别地具有小于或等于5μm的厚度，甚至更特别地具有在100nm至5μm之间的范围中的厚度。已经证明，已经提及的小厚度的层能够在运行期间有效地移除热并且额外地不妨碍部件承载件的一般物理性质，该一般物理性质由作为导电材料的铜和另一方面的预浸料/FR4(即树脂和玻璃纤维的混合物)主导。由这种薄层来配置高导热且电绝缘或半导电的结构将还具有正面影响，该正面影响是热膨胀系数(CTE)将不受额外的高导热且电绝缘的材料的显著影响。这减小了部件承载件翘曲的趋势和其中固有的机械应力。

在实施方式中，将导电结构完全移除，特别是通过蚀刻移除(参见图2和图3)。在该实施方式中，导电结构仅用作牺牲性层，该牺牲性层不形成最终的部件承载件的一部分。然后导电结构提供了坚固且稳固的安装基部的功能，在具有高可靠性且所形成的部件承载件的任何元件没有劣化的情况下，在该安装基部上可以执行高导热且电绝缘或半导电的结构的形成。

在另一实施方式中，对导电结构图案化，特别是通过光刻和蚀刻进行图案化，使得图案化的导电结构保持附接至高导热且电绝缘或半导电的结构。在这种实施方式中，导电结构可以协同地实现两个任务：首先，其用作用于形成高导热且电绝缘或半导电的结构的温度坚固的基部或支撑件。其次，其可以用作最终的部件承载件产品中的导电迹线。有利地，陶瓷材料诸如金属氧化物和金属氮化物(其可以用于高导热且电绝缘或半导电的结构)能够耐受光刻和(特别是金属)蚀刻程序，并且与过孔形成(例如通过激光、机械钻孔)、以及去污和镀覆过程相容。

在实施方式中，在导电结构上的高导热且电绝缘或半导电的结构包括由下述构成的组中的至少一种：无机材料、陶瓷、金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物、氧化铝、氮化铝以及类金刚石碳。这些材料具有的有利效果是，它们可以制造成非常薄的层并且具有非常高的热导率而同时显示出可靠的介电性质。它们在部件承载件诸如印刷电路板中的集成性因此满足在这种部件承载件中所期望的所有要求和有利性质。

在实施方式中，导热且电绝缘的结构包括由下述构成的组中的至少一种：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，更具体为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、类玻璃材料)；预浸材料；聚酰亚胺；聚酰胺；液晶聚合物(LCP)；环氧基积层膜；聚四氟乙烯(特氟隆)；陶瓷；以及金属氧化物。也可以使用例如由玻璃(多层玻璃)制成的增强材料诸如网、纤维或球体。尽管通常优选预浸料或FR4，但是也可以使用其他材料。对于高频应用，可以将高频材料诸如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯树脂在部件承载件中实施为电绝缘层结构。

在实施方式中，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。尽管通常优选铜，但是其他材料或其涂覆变型也是可以的，特别是涂覆有超导材料诸如石墨烯。

在实施方式中，在附接之前，将导热且电绝缘的结构连接至完全固化的结构(诸如芯部或多层)，特别是连接至涂覆有至少一个导电层结构的完全固化的结构。这种完全固化的结构可以是例如由已经完全固化的FR4材料制成的相对厚的基部本体，其提供了高的稳定性和坚固性，以确保在层压程序期间待制造的部件承载件的机械集成性。这种完全固化的FR4结构可以在一侧或两侧上覆盖有铜箔或任何其他导电层结构。通过在制造程序中实施这种完全固化的结构，可以在另外的部件承载件积层的框架中将上述组成件与完全固化的结构连接。

在实施方式中，将高导热且电绝缘或半导电的结构被配置成光学透明的，即可传递光。这允许在光学设备中实施高导热且电绝缘或半导电的结构，在该光学设备中，电磁辐射诸如可见光倾向于传播通过光学透明的高导热且电绝缘或半导电的结构。特别地，上述薄层的高导热且电绝缘或半导电的结构对光显示出恰当的传递性。

相应地，光学透明的高导热且电绝缘或半导电的结构可以布置在导电层结构中的一个的顶部上，特别是布置在部件承载件的外部表面上。该导电层结构可以具有光学反射性的上部表面，该上部表面更特别地经抛光。这种组合可以允许光穿过高导热且电绝缘或半导电的结构并且随后在反射性导电层结构上向上反射。由光源(诸如LED)生成的热可以经由高导热且电绝缘或半导电的结构被迅速且有效地移除。

在实施方式中，在形成高导热且电绝缘或半导电的结构之前对导电结构进行抛光。已经证明在形成高导热的结构之前对导电结构进行抛光改进了该高导热的结构在该导电结构上的粘附性。在不希望受到具体理论束缚的情况下，现在确信在形成高导热的结构之前对导电结构进行抛光对该高导热的结构的结晶度具有正面影响。

在实施方式中，将光源特别是发光二极管布置在高导热且电绝缘或半导电的结构的顶部上并且暴露于部件承载件的环境。高度有利地，薄层的所述高导热且电绝缘或半导电的结构(例如具有小于100nm、特别是小于10nm的厚度，例如由氮化铝或氧化铝制成)也显示出光学透明性质。因此，光学透明的高导热且电绝缘的层结构可以在例如待制造的部件承载件的顶部上使用，以允许光传递到其内部。这例如使得可以将反射性结构(诸如铝层)直接布置在光学透明的高导热且电绝缘的层结构的下方，并且可以反射从部件承载件外部传播通过光学透明的高导热且电绝缘或半导电的结构传播直至反射层的光。这种配置可以例如在以下应用中是有利的，在该应用中，发光二极管或任何其他光源安装在部件承载件顶部，使得在向下方向上发射的光可以反射回应用，并且增加了光能方面的得率。光学透明的高导热且电绝缘的层结构同时确保了有效地移除在光源运行期间生层的热。

在实施方式中，导电层结构中的至少一个由至少一个组成件的一部分提供。特别地，组成件还可以包括在高导热且电绝缘或半导电的结构上的图案化导电结构。组成件的这种图案化导电结构可以形成最终的部件承载件的一部分。

在实施方式中，部件承载件具有表面安装在该部件承载件上和/或嵌入该部件承载件中的至少一个部件。该至少一个部件可以选自由下述构成的组：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)、电子部件、或它们的组合。例如，该部件可以是有源电子部件、无源电子部件、电子芯片、存储设备(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、摄像机、天线、逻辑芯片以及能量收集单元。然而，其他部件可以嵌入部件承载件中。例如，磁性元件可以用作部件。这种磁性元件可以是永磁性元件(诸如铁磁性元件、反铁磁性元件或铁淦氧磁性元件，例如铁氧体芯)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。部件可以表面安装在部件承载件上和/或可以嵌入部件承载件的内部。此外，其他的部件，特别是生成和发射电磁辐射和/或对于自环境传播的电磁辐射敏感的那些部件，也可以用作部件。

在实施方式中，将部件承载件配置成由印刷电路板和基板(特别是IC基板)构成的组中的一种。

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式的实施例，本发明的以上限定的方面和其他方面变得明显，并且参考实施方式的这些实施例对其进行说明。

下文将参考实施方式的实施例更详细地描述本发明，但本发明不限于所述实施例。

附图说明

图1至图4示出了在实施根据本发明的示例性实施方式的制造部件承载件的方法期间所获得的结构的截面图。

图5至图8示出了在实施根据本发明的另一示例性实施方式的制造部件承载件的方法期间所获得的结构的截面图。

图9示出了半成品的或已制造好的板件级产品的平面图，可以基于该板件级产品形成根据本发明的示例性实施方式的部件承载件。

图10示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件的细节的截面图，该部件承载件具有表面安装的发光二极管。

图11示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件的截面图，该部件承载件具有表面安装的发光二极管。

图12示出了根据本发明的示例性实施方式的用于部件承载件的组成件的截面图，该组成件用作传统预浸料层的代替物。

图13和图14示出了在实施根据本发明的示例性实施方式的制造部件承载件的方法期间所获得的结构的截面图。

具体实施方式

附图中的例示是示意性的。

在参考附图对示例性实施方式进一步详细描述之前，将概述展开了本发明的示例性实施方式所基于的一些基本考虑。

根据本发明的示例性实施方式，将牺牲性层用作用于高导热且电绝缘或半导电的结构——诸如陶瓷层——的沉积基部，改进了部件承载件内的散热。更具体地，提供了一种使用牺牲性层的用于印刷电路板(PCB)中的无机的或半导电的介电散热层的制备方法。

尤其对于发光二极管(LED)和电力设备来说，由于陶瓷(例如氮化铝和氧化铝)、碳化物和类金刚石碳(DLC)的两个特点，这些材料可以用作散热器。一方面，它们是介电材料。另一方面，它们是非常好的热导体。然而，与待用作散热层的PCB的尺寸相容的薄陶瓷层的创建涉及经受极端温度的过程。甚至在溅射过程(PVD、CVD、电弧，等等)中，过程温度可以达到超过300℃。按照这种温度，经常使用的PCB电介质诸如预浸料可以经历不期望的现象，诸如它们通过层压连接结构的能力的降低或损失。

除此之外，良好的热导率取决于陶瓷层结晶度的品质。该性质与下述参数强烈相关：陶瓷材料在该参数下沉积在基板上(例如，PECVD腔室压力和基板温度)。这些过程特点使得材料诸如氮化铝、氧化铝和DLC在PCB积层中难以使用。

然而，根据本发明的示例性实施方式，提供了一种可以使用薄膜散热介电层或半导体的制造方法，该薄膜散热介电层或半导体需要在与FR4过程温度不相容的高温下经由极端过程被合成。为了做到这一点，可以使用耐受PVD过程温度并且与PCB制造过程相容的承载件材料。

例如，铜箔可以用作用于在PCB中引入氮化铝的承载件。可以利用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)涂覆技术使用薄层氮化铝(例如达5μm)的掩模过程来完全地或部分地涂覆该箔。在第二阶段中，可以通过将承载件的氮化铝侧按压抵靠预浸料层来将该箔插入在PCB积层中。如果需要的话，可以蚀刻铜箔以释放氮化铝(参见图2和图3)或结构化(参见图6和图7)。可以使制造过程继续。如果需要更多的氮化铝层，那么可以重复该程序。

本发明的示例性实施方式的示例性应用是汽车应用、照明应用、移动设备方面的应用、以及电力电子器件应用。对于这些和其他应用来说，存在对于具有板中热管理的有效解决方案的需求。特别有利地可以是阻燃剂散热层在移动设备(诸如智能手机、平板电脑、照相机、强力笔记本电脑，等等)中的实施。

在实施方式中，可以实施PCB的混合化。还可以根据示例性实施方式在PCB积层中实施无机材料。此外，可以增加PCB的热散发能力，而不会对PCB积层添加显著的质量或厚度(适当的陶瓷层可以具有5μm量级的厚度)。当使用承载件结构(牺牲性层)在PCB上制造氧化物、氮化物、碳化物、半导体和DLC层时，对沉积温度存在较少的限制。

高度有利地，这使得可以的是，PCB可以处理更多热并且更有效地将其散发。可以提供具有改进的热散发的混合PCB。对于PCB积层上的半导体材料存在另外的选项(与直接内置在PCB堆积体中的二极管和传感器有关的示例性应用)。

在下文中，将对本发明在PCB上安装发光二极管方面的示例性实施方式的具体实施方案进行描述。在对应的实施方式中，高导热且电绝缘或半导电的结构也可以用作透明的介电或半导电层。更具体地，提供了具有超薄透明介电层的PCB，该超薄透明介电层用于在该PCB表面上安装LED。如上所述，陶瓷可以用作LED的散热器，因为陶瓷是电介质并且是良好的热导体。在本上下文中，氮化铝是高度有利的，因为其有吸引力的性质，诸如化学稳定性、高热导率、电气隔离、宽带隙(大约6.2eV)以及高声速。因此，氮化铝膜对于微电子和光电子设备具有巨大潜力。氮化铝膜不仅可以应用到半导体和绝缘体的表面钝化，还可以应用到紫外光谱区中的光学设备、声光设备和表面声波设备。

根据示例性实施方式，可以应用在PCB表面中的超薄陶瓷层可以用于将LED电隔离到反射性表面(诸如抛光铝)。可实现的优点在于，超薄陶瓷层(具有从小于100nm至达5μm或更大的厚度)对于LED光发射频率范围可以是透明的并且取决于涂覆参数和基板可以仍然运输大于30W/mK的热。它们还可以防止表面腐蚀。薄膜陶瓷在PCB结构上对应的应用可以利用沉积方法完成，诸如PVC、PCVD、DC弧、溅射、纳米颗粒应用、烧结，等等。特别地，可以使用下述超薄陶瓷层：该超薄陶瓷层可以应用在PCB表面中以将LED电隔离到反射性金属表面(诸如抛光铝)并且作为从LED(作为热点)至照明PCB积层金属基础(散热器)的热路径仍然起作用。

层可以经由PVD、PECVD、DC弧溅射、纳米颗粒应用等等利用不同的陶瓷材料(例如，诸如氮化物(例如氮化铝)、碳化物(诸如碳化硅)和氧化物(诸如氧化铝))形成。也可以使用其他材料像DLC或石墨烯。取决于一定应用的要求，陶瓷层可以应用在PCB中的任何其他层之间(诸如FR4/FR4、FR4/铜或铜/铜)。例如，所提及的陶瓷可以具有从小于100nm至达5μm厚度的近似厚度并且可以利用诸如化学和等离子体蚀刻的方法被结构化。陶瓷材料可以呈现在高功率LED的情况下所期望的非常良好的电绝缘性。

因此，本发明的示例性实施方式提供了一种透明的无机电介质。此外，提供了一种透明的高导热的电介质。根据实施方式，无机材料可以被实施在PCB积层中。此外，可以获得PCB热散发能力上的增加，而不会对PCB积层添加显著的质量或厚度(例如，所实施的陶瓷层可以具有5μm量级的厚度)。

在实施方式中，具有高热导率的透明电介质可以用于基于LED的照明。可以经由电介质获得增强的热扩散。因此，可以实现更有效的LED冷却。此外，可以获得反射性结构抵抗氧化的钝化。反射性结构可以与FR4 PCB本体集成。陶瓷绝缘优于印刷溶液的优点是由于陶瓷层的一致性带来的缺陷(针孔)减少。这些陶瓷材料中的一些(尤其是氮化铝)的另外的优点在于，不必实施任何粘附性促进材料(诸如钛)或预处理(诸如离子轰击)。一些陶瓷还可以直接施加在预浸料、铝或铜上，无需任何预处理或粘附性促进材料。可以在组装散热器本体之后利用单个涂覆过程完成嵌入部件或板的电隔离。这种散热层的处理对于PCB制造商来说可以更容易。也可以利用金属化过程将铜直接施加在陶瓷上。所述的超薄陶瓷层还可以用作对PCB表面和反射性结构的钝化，由此有效地避免氧化、潮湿，等等。这些超薄陶瓷层也可以作为UV过滤器起作用，以避免材料降解。

图1至图4示出了在实施制造组成件350及实施这种组成件350的最终部件承载件300的方法期间所获得的结构的截面图。根据本发明的示例性实施方式，所制造的部件承载件300被配置成承载表面安装的部件(参见下文描述的实施方式中的附图标记1000)。部件1000也可以嵌入所制造的部件承载件300中。

为了获得图1中所示的结构，将在这里体现为铜箔的导电结构100用作牺牲性基部或支撑件。随后，通过沉积(例如PVD或溅射)在导电结构100上形成在这里体现为氮化铝膜的高导热且电绝缘或半导电的结构102。在导电结构100上形成高导热且电绝缘或半导电的结构102涉及例如300℃或以上的高处理温度。高导热且电绝缘或半导电的结构102可以在导电结构100上直接形成为具有例如500nm厚度的均匀薄层，并且可以具有大于8W/mK的热导率。

所提及的沉积温度将与预浸料箔形式的导热且电绝缘的结构200(参见图2)的集成不相容。这种预浸料箔包括具有嵌入玻璃纤维的树脂基体，其中，树脂可以是B级树脂即未固化的。在将导热且电绝缘的结构200与其他结构层压时，树脂可以熔化、交联和再凝固，从而形成与其他结构的连接。如果高导热且电绝缘或半导电的结构102被直接沉积在导热且电绝缘的结构200上，那么300℃或更大的高处理温度可能无意中修改导热且电绝缘的结构200，以至于使其性质劣化，特别是在层压能力方面。

为了获得图2中所示的结构，将在这里体现为预浸料箔的导热且电绝缘的结构200定位在高导热且电绝缘或半导电的结构102上。预浸材料具有比高导热且电绝缘或半导电的结构102低的热导率(例如大约0.5W/mK)。

此外，导热且电绝缘的结构200可以连接至芯部202，该芯部作为完全固化的结构在其两个相反的主表面上覆盖有导电层结构204。芯部202可以例如由固化的FR4材料制成。导电层结构204可以是铜箔。

随后，由元件100、102、200、204、202、204构成的层堆叠体通过层压——即通过施加由温度增加支持的机械压力——互连。通过压力和热的这一施加，组成导热且电绝缘的结构200的预浸料树脂材料层将交联并且在下述两方面之间建立连接：该两方面中的一方面是高导热且电绝缘或半导电的结构102，该两方面中的另一方面是导热且电绝缘的结构200。

为了获得图3中所示的结构，从根据图2所获得的层压堆叠体中完全移除导电结构100。该移除可以通过蚀刻、通过研磨或者通过剥离来完成。

如从图3也可以得出的，可以将在这里体现为另外的预浸料箔的另外的导热且电绝缘的结构200附接至高导热且电绝缘或半导电的结构102暴露的下部主表面，特别是通过层压附接。

通过高导热且电绝缘或半导电的结构102结合位于其顶部的导热且电绝缘的结构200的互连(在这里是层压)的双层堆叠体来提供根据本发明示例性实施方式的部件承载件300的组成件350。这种组成件350也可以与图3中所示结构的其余部分分开并且设置为分开的双层结构形式的半成品，该半成品可以用作用于待设计的任何期望的部件承载件300的元件。

参考图3描述的程序的另外的结果是提供了在其两个主表面上覆盖有相应的预浸料的导热且电绝缘的层结构200的高导热且电绝缘或半导电的结构102，如由附图标记370所指示的(其也可以用作用于部件承载件300的组成件)。所描述的制造程序的结果是图3中所示的部件承载件300。

为了获得图4中所示的结构，提供了另外的芯部202，其中，该另外的芯部202的两个相反的主表面可以覆盖有相应的另外的导电层结构204诸如另外的铜箔。图4中所示的元件可以通过层压彼此连接。

尽管未在附图中示出，但是可以对示出的部件承载件300完成另外的程序，诸如过形成孔、对某些层图案化、嵌入部件。

图5至图8示出了根据本发明的另一示例性实施方式的在实施制造部件承载件300的方法期间所获得的结构的截面图。

为了获得图5中所示的结构以及图6中所示的结构，可以实施如上文参考图1和图2所描述的相同程序。

然而，为了获得图7中所示的结构，导电结构100未被整体移除(如上文参考图3所描述的)，而是通过图案化仅移除其部分。图案化可以涉及光刻和蚀刻程序。

为了获得图8中所示的结构，将图4中所示的四个最低层结构(参见附图标记200、204、202、204)附接至图7中所示的层压堆叠体的底部并且通过层压互连。因此，根据图5至图8，导电结构100仅部分地用作牺牲性层，并且在最终的部件承载件300中被部分地保持为图案化的导电层。

图9示出了板件级已制造好的产品或半成品900的平面图，根据本发明的示例性实施方式的部件承载件300可以基于该已制造好的产品或半成品形成。图9示出了铝反射性结构的平面图，该铝反射性结构在其顶部具有高导热性质的透明的介电材料，诸如氮化铝薄层。可以利用金属气相沉积或在氮化铝上直接印刷来制成铜接触件。

图9中所示的结构已经可以被用作产品，其中，氮化铝结构既可以用作反射器也可以用于LED的散热。有利地，氮化铝的透明性和电绝缘两者可以同时使用。图9实际上示出了所公开的技术对于安装在反射性结构(例如铝)上的LED的一种可能的使用，其中，也可以应用透明的陶瓷层以提供电绝缘。

可替代地，电绝缘结构(例如由预浸料或FR4制成)可以被施加在氮化铝层上，使得所得结构可以用作用于制造部件承载件300的半成品900。因此，图9的实施方式示出了氮化铝在铝板上的直接施加。铝板可以直接作为散热器起作用，并且氮化铝层可以用作电介质。

图10示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件300的细节的截面图，该部件承载件具有作为表面安装的部件1000的实施例的表面安装的发光二极管。

部件承载件300被配置成承载该部件1000。在图10中所示的部件承载件300的中心部分中，体现为光学透明的、高导热且电绝缘或半导电的结构102的氮化铝层被直接布置在导电结构100诸如铝本体上。尽管未在图10中示出，但是电绝缘PCB材料(参见图11中的附图标记200)可以在横向上环绕导电结构100进行布置。换言之，导电结构100可以在横向上嵌入电绝缘PCB材料中。如图11中的，光学透明的、高导热且电绝缘或半导电的结构102的一部分可以因此直接定位在所述电绝缘PCB材料上，并且另一部分直接定位在导电材料100的铝材料上。

根据图10，高导热且电绝缘或半导电的结构102由于其材料选择(AIN)及其非常小的例如100nm的厚度是光学透明的。高导热且电绝缘或半导电的结构102布置在导电层结构100的顶部以及横向电绝缘PCB材料(未示出在图10中)的顶部上。组成部件1000的发光二极管被布置在高导热且电绝缘或半导电的结构102的顶部上并且暴露于部件承载件300的环境。成形为夹件的导电接触件1010耦接至部件1000的一个或多个焊盘，以用于向部件1000施加电供应信号。根据图10的部件300的功能与下文所述的根据图11的部件的功能类似。

图11示出了根据本发明的示例性实施方式的整体部件承载件300的截面图，该部件承载件具有作为部件1000的表面安装的发光二极管。

根据图11，发光二极管的焊盘经由接合线1100接触并由此电连接至氮化铝层(参见附图标记102)顶部的图案化的铜层(参见附图标记204)。尽管未在图11示出中，但是所示实施方式的底部可以连接至散热器。

在运行期间，发光二极管生成光和热。光传递透明的高导热且电绝缘或半导电的结构102并且被由附图标记100组成的抛光铝结构反射并且向上传播使得不损失其光能。可以通过高导热且电绝缘或半导电的结构102的热移除和散热功能来有效地移除在发光二极管运行期间散发的任何热。

为了制造图11中所示的布置，高导热且电绝缘或半导电的结构102也部分地形成在导热且电绝缘的结构200的顶部上。这可以通过如图1至图8中所示的程序来完成。

图12示出了根据本发明的示例性实施方式的用作传统预浸料层的代替物的、用于部件承载件300的组成件350的截面图。图12中所示的组成件350可以被设置为例如独立的双层200、102，该独立的双层可以用作用于待制造的任何印刷电路板的组成件。其可以代替传统使用的预浸料层。

图13和图14示出了在实施根据本发明的示例性实施方式的制造部件承载件300的方法期间所获得的结构的截面图。

图13基本上对应于图1。然而，根据图13，高导热且电绝缘或半导电的结构102被形成为仅部分地(而不是如图1中全部地)覆盖导电结构100。这可以通过掩模过程完成。

根据图14，导热且电绝缘的结构200形成为覆盖图案化的高导热且电绝缘或半导电的结构102以及导电结构100的暴露部分。尽管未示出，但是如果期望或需要的话，随后可以从图14中所示的结构中移除导电结构100。

应当注意，术语“包括”不排除其他元件或步骤并且“一(a)”或“一(an)”不排除多个。与不同实施方式关联描述的元件还可以进行组合。

还应当注意，权利要求中的参考标记不应当被认为是对权利要求范围的限制。

本发明的实施不限制于附图中所示和上文所描述的优选实施方式。相反，即使是在根本上不同的实施方式的情况下，使用示出的方案和根据本发明的原理的多样性变型也是可以的。

Claims (29)

1.一种制造用于部件承载件(300)的组成件(350)的制造方法，所述方法包括：

设置导电结构(100)；

在所述导电结构(100)上形成高导热且电绝缘或半导电的结构(102)；

随后，在所述高导热且电绝缘或半导电的结构(102)的暴露表面上附接导热且电绝缘的结构(200)，所述导热且电绝缘的结构具有比所述高导热且电绝缘或半导电的结构(102)低的热导率；以及

在将所述导热且电绝缘的结构附接之后，移除所述导电结构的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，将所述导电结构(100)完全移除。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，使所述高导热且电绝缘或半导电的结构(102)形成为全部地或部分地覆盖所述导电结构(100)。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述高导热且电绝缘或半导电的结构(102)在大于300℃的高温下形成在所述导电结构(100)上，所述高温与所述导热且电绝缘的结构(200)的完整性不相容。

5.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述高导热且电绝缘或半导电的结构(102)通过由下述构成的组中的至少一种形成在所述导电结构(100)上：溅射、物理气相沉积、化学气相沉积、施加纳米颗粒、烧结以及电弧沉积。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述高导热且电绝缘或半导电的结构(102)通过等离子体增强化学气相沉积形成在所述导电结构(100)上。

7.根据权利要求1所述的制造方法，其中，通过层压完成所述附接。

8.根据权利要求1所述的制造方法，其中，将所述高导热且电绝缘或半导电的结构(102)形成为具有小于或等于10μm的厚度的薄层。

9.根据权利要求1所述的制造方法，其中，将所述高导热且电绝缘或半导电的结构(102)形成为具有小于或等于5μm的厚度的薄层。

10.根据权利要求1所述的制造方法，其中，将所述高导热且电绝缘或半导电的结构(102)形成为具有在100nm至5μm之间的范围内的厚度的薄层。

11.根据权利要求2所述的制造方法，其中，通过蚀刻将所述导电结构(100)移除。

12.根据权利要求1所述的制造方法，其中，对所述导电结构(100)图案化，使得图案化的导电结构(100)保持附接至所述高导热且电绝缘或半导电的结构(102)。

13.根据权利要求12所述的制造方法，其中，通过光刻和蚀刻对所述导电结构(100)进行图案化。

14.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述导电结构(100)上的所述高导热且电绝缘或半导电的结构(102)包括由下述构成的组中的至少一种：金属氧化物、金属碳化物以及金属氮化物。

15.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述导电结构(100)上的所述高导热且电绝缘或半导电的结构(102)包括无机材料。

16.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述导电结构(100)上的所述高导热且电绝缘或半导电的结构(102)包括由下述构成的组中的至少一种：陶瓷、氧化铝、氮化铝、类金刚石碳以及石墨烯。

17.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述导电结构(100)包括由下述构成的组中的至少一种：铜、铝、镍、银、金、钯和钨，所提及的材料中的任意一种涂覆有超导材料。

18.根据权利要求17所述的制造方法，其中，所述超导材料是石墨烯。

19.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述导热且电绝缘的结构(200)包括由下述构成的组中的至少一种：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。

20.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述导热且电绝缘的结构(200)包括树脂。

21.根据权利要求20所述的制造方法，其中，所述树脂是增强树脂或非增强树脂。

22.根据权利要求20所述的制造方法，其中，所述树脂是环氧树脂或双马来酰亚胺-三嗪树脂。

23.根据权利要求20所述的制造方法，其中，所述树脂是FR-4、FR-5。

24.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述附接之前，将所述导热且电绝缘的结构(200)连接至完全固化的结构(202)。

25.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述附接之前，将所述导热且电绝缘的结构(200)连接至覆盖有至少一个导电结构(204)的完全固化的结构(202)。

26.根据权利要求24或25所述的制造方法，其中，所述完全固化的结构(202)为芯部或多层件。

27.根据权利要求1所述的制造方法，其中，将所述高导热且电绝缘或半导电的结构(102)配置成光学透明的。

28.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在形成所述高导热且电绝缘或半导电的结构(102)之前，对所述导电结构(100)进行抛光。

29.一种制造用于承载至少一个部件(1000)的部件承载件(300)的方法，其中，所述方法包括：

通过实施根据权利要求1所述的制造方法，形成所述部件承载件(300)的至少一个组成件(350)；

形成多个导电层结构和多个电绝缘层结构的层压堆叠体，其中，所述电绝缘层结构中的至少一个由所述至少一个组成件(350)的至少一部分提供，以及，在所述导电结构被部分移除的情况下，所述导电层结构中的至少一个由所述至少一个组成件(350)的一部分提供。

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