中间材料的翘曲控制制造技术

一种用于安装电子部件的安装装置(100)，其中安装装置(100)包括：导电结构(102)，该导电结构在至少一个预定的空间方向上具有第一热膨胀值；电绝缘结构(104)，该电绝缘结构在该至少一个预定的空间方向上具有不同于特别是小于上述第一值的第二热膨胀值，并且其布置在导电结构(102)上；以及热膨胀调节结构(106)，该热膨胀调节结构特别地在导电结构(102)中和/或在该导电结构上，该热膨胀调节结构在该至少一个预定的空间方向上具有第三热膨胀值；其中，第三值被选择并且热膨胀调节结构(106)被定位成使得由热膨胀调节结构(106)至少部分地补偿由第一值和第二值之间的差导致的安装装置(100)的热致翘曲。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】中间材料的翘曲控制本专利技术涉及一种安装装置以及一种制造安装装置方法。在配备有一个或多个电子部件的安装装置的产品功能增多和这样的电子部件日益微型化以及待安装在安装装置诸如印刷电路板上的电子部件的数量不断增加的背景下，日益采用具有若干电子部件的更加强大的阵列状部件或者封装件，这些部件或者封装件具有多个触点或者连接件，在这些触点之间的间距不断减小。使由这样的电子部件和安装装置本身在运行期间产生的热量散发成为日益凸显的问题。同时，安装装置应具有机械稳固性，以便即使在恶劣条件下也能运行。随着安装装置的进一步微型化并且尤其是厚度进一步减小，可能在温度在宽范围内变化的情况下发生不受控制的弯曲和扭曲。这种翘曲(warpage)可能导致配准问题、部件错位、粘合问题等。DE10393851B4公开了一种半导体元件散热元件，其包括被布置在电绝缘非晶碳膜上的半导体元件。该半导体元件散热元件还包括散热板，该散热板可以由金属制成并且被布置在电绝缘非晶碳膜和冷却板之间。可以调节散热板的热膨胀系数(CTE)，使得散热板的热膨胀系数的值在电绝缘非晶碳膜的CTE与冷却板的CTE之间。EP0864623B1公开了一种用于涂覆太阳能模块、光学数据载体或者显示器的热熔网。该热熔网包括由耐热树脂制成的支撑件和在该支撑件上的层形式的粘合剂。耐热树脂和粘合剂可以被热压到太阳能电池模块等的表面上，使得可以校正具有不同收缩因数的层的不期望变形和内应力。本专利技术的目的是提供一种安装装置，其允许有效地处理作用在安装装置上的热应力，以抑制安装装置的翘曲。为了实现上述目的，提供了根据独立权利要求的安装装置和制造安装装置的方法。根据本专利技术的示例性实施方案，提供了一种用于安装电子部件(诸如封装的半导体芯片)的安装装置，其中该安装装置包括：导电结构，其在至少一个预定的空间方向上具有第一热膨胀值；电绝缘结构，该电绝缘结构在该至少一个预定的空间方向上具有不同于(特别是小于)上述第一值的第二热膨胀值，并且该电绝缘结构被布置在导电结构上；以及热膨胀调节结构，(特别是在导电结构中和/或在导电结构上)，该热膨胀调节结构在该至少一个预定的空间方向上具有第三热膨胀值，其中第三值被选择并且热膨胀调节结构被定位(特别是在安装装置内)成使得由第一值和第二值之间的差导致的安装装置的热致翘曲(即，由安装装置的不同材料在该至少一个预定的空间方向上的不同热膨胀所导致的翘曲)由热膨胀调节结构至少部分地进行补偿(特别地，使翘曲比在相同的但缺少热膨胀调节结构的安装装置中小)。根据本专利技术的另一示例性实施方案，提供了一种制造用于安装电子部件的安装装置的方法，其中该方法包括：提供在至少一个预定的空间方向上具有第一热膨胀值的导电结构；在该导电结构上布置电绝缘结构，其中该电绝缘结构在该至少一个预定的空间方向上具有不同于(特别是小于)第一值的第二热膨胀值；形成在该至少一个预定的空间方向上具有第三热膨胀值的热膨胀调节结构(特别是形成在导电结构中和/或在导电结构上)；以及选择第三值并定位热膨胀调节结构，使得由热膨胀调节结构至少部分地补偿由第一值和第二值之间的差导致的安装装置的热致翘曲。在本申请的上下文中，“安装装置”可以表示具有——特别是在安装装置的至少一个表面上具有——一个或多个电绝缘结构和一个或多个导电结构的(特别是板状的)主体。这样的安装装置可以用作在其上和/或在其中安装一个或多个电子部件(诸如，封装的电子芯片、有源和/或无源电子构件、插座等)的基底，并且也用作机械支撑平台和电接线布置。在本申请的上下文中，术语“热膨胀值”可以表示在对应的空间方向上的热膨胀系数或者热膨胀的系数(CTE)的值。其可以表示由于温度增加(或者降低)一定值而引起的安装装置的结构部件的几何或物理延伸增加(或者减少)的量。特别地，术语“热膨胀值”可以表示沿着相应的空间方向、更特别地在20℃下的正线性膨胀系数。对于一些材料(诸如以铜作为导电结构的示例)，热膨胀值是各向同性的或者至少基本上是各向同性的，即，在所有空间方向上完全相同或者近似相同。对于其他材料(诸如以FR4作为电绝缘结构的示例)，热膨胀值是各向异性的，即，在不同的空间方向上显著不同。在本申请的上下文中，术语“热致翘曲”可以表示安装装置的弓曲(bow，弓形弯曲、弯曲)和/或扭曲，该弓曲和/或扭曲在温度变化的情况下通常由安装装置的不同结构部件的不均衡的不同热膨胀值导致。在本申请的上下文中，术语“热膨胀调节结构”可以表示插入在安装装置的不同结构部件(诸如，导电结构和/或电绝缘结构)之间和/或嵌入在一个或多个这样的结构部件中的一个或多个物体。这样的热膨胀调节结构可以被定位在适当的位置并且可以关于其材料性质被配置成以对应的膨胀或压缩对温度的变化做出响应，该膨胀或压缩至少部分地补偿由于安装装置的其他结构部件的不同热膨胀行为而在安装装置内引起的机械应力。对应的设计参数是用于热膨胀调节结构的材料，这是因为这对补偿效果的量和/或方向以及热膨胀调节结构在安装装置内的位置具有定量性影响，这是因为这限定了热膨胀调节结构的应力补偿和翘曲抑制效果对安装装置产生影响的位置。根据一种示例性实施方案，热膨胀调节结构被集成在安装装置内，以便至少部分地补偿或平衡安装装置内部应力，特别是在不同材料(诸如导电结构和电绝缘结构的材料)之间的界面处或界面附近进行上述补偿或平衡。当这些材料的不同的热膨胀特性在安装装置内生成内在力时，这可能常规地导致这些不同材料的部件之间的结构解体(诸如弯曲或甚至断裂)和/或分层以及/或者导致安装装置的扭曲和弓曲效应。这限制了常规安装装置的寿命以及常规安装装置的应用范围二者。根据示例性实施方案的热膨胀调节结构可以根据材料选择在安装装置内被定位和配置成使得上述热致应力减小或者甚至消除。这可以通过将热膨胀调节结构配置为使膨胀力分散在安装装置上的加强板(stiffener)结构来实现。还可能的是，热膨胀调节结构产生反作用力，并且展现出与安装装置的产生待平衡的机械应力的结构部件相反的热行为和应力生成行为。在下文中，将说明安装装置和方法的其他示例性实施方案。在一种实施方案中，安装装置被配置为具有在所谓的z方向上延伸的厚度并具有在所谓的x方向上的长度和在所谓的y方向上的宽度的板，上述长度和宽度均大于上述厚度。x方向、y方向和z方向可以彼此垂直。特别地，安装装置在x方向和y方向二者上的延伸可以是安装装置在z方向上的延伸的至少五倍，特别是至少十倍。例如，在x方向和y方向上的延伸可以在1cm至20cm之间的范围内。在z方向上的延伸可以在0.5mm至3mm之间的范围内。特别地，这样的平板在存在热负载时可能特别容易翘曲，这是由于此几何形状在xy平面中导致大的膨胀绝对值，而沿着z方向的薄配置始终无法提供足够的承载能力来应对所产生的作用在板上的扭曲力和弯曲力。在一种实施方案中，该至少一个预定的空间方向包括x方向和y方向中的至少一个。鉴于板状安装装置在x方向和y方向上的大的空间延伸，即使在xy平面内的相对小的热膨胀差异也可能生成显著的翘曲。因此，在xy平面内的补偿是特别有利的。另外地或可替代地，该至少一个预定的空间方向包括z方向。广泛用于安装装置诸如印刷电路板的材料特别是FR4(即，包括具有各向异性地排列的玻璃纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于安装电子部件的安装装置(100)，其中，所述安装装置(100)包括：导电结构(102)，所述导电结构在至少一个预定的空间方向上具有第一热膨胀值；电绝缘结构(104)，所述电绝缘结构在所述至少一个预定的空间方向上具有不同于特别是小于所述第一值的第二热膨胀值，并且所述电绝缘结构被布置在所述导电结构(102)上；热膨胀调节结构(106)，所述热膨胀调节结构特别地在所述导电结构(102)中和/或在所述导电结构上，所述热膨胀调节结构在所述至少一个预定的空间方向上具有第三热膨胀值；其中，所述第三值被选择并且所述热膨胀调节结构(106)被定位成使得由所述热膨胀调节结构(106)至少部分地补偿由所述第一值和所述第二值之间的差导致的所述安装装置(100)的热致翘曲；其中，所述第三值被选择为小于所述第一值和所述第二值二者。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.05 DE 102014111148.61.一种用于安装电子部件的安装装置(100)，其中，所述安装装置(100)包括：导电结构(102)，所述导电结构在至少一个预定的空间方向上具有第一热膨胀值；电绝缘结构(104)，所述电绝缘结构在所述至少一个预定的空间方向上具有不同于特别是小于所述第一值的第二热膨胀值，并且所述电绝缘结构被布置在所述导电结构(102)上；热膨胀调节结构(106)，所述热膨胀调节结构特别地在所述导电结构(102)中和/或在所述导电结构上，所述热膨胀调节结构在所述至少一个预定的空间方向上具有第三热膨胀值；其中，所述第三值被选择并且所述热膨胀调节结构(106)被定位成使得由所述热膨胀调节结构(106)至少部分地补偿由所述第一值和所述第二值之间的差导致的所述安装装置(100)的热致翘曲；其中，所述第三值被选择为小于所述第一值和所述第二值二者。2.根据权利要求1所述的安装装置(100)，所述安装装置被配置为具有在z方向上延伸的厚度并且具有在x方向上的长度和在y方向上的宽度的板，所述长度和所述宽度二者均大于所述厚度。3.根据权利要求2所述的安装装置(100)，其中，所述至少一个预定的空间方向包括所述x方向和所述y方向中的至少一个。4.根据权利要求2或3所述的安装装置(100)，其中，所述至少一个预定的空间方向包括所述z方向。5.根据权利要求1至4中任一项所述的安装装置(100)，其中，所述导电结构(102)包括铜或由铜构成。6.根据权利要求1至5中任一项所述的安装装置(100)，其中，所述电绝缘结构(104)包括下述组成的组中的至少一种或者由下述组成的组中的至少一种组成：树脂、预浸料、FR4和树脂浸渍的玻璃纤维。7.根据权利要求1至6中任一项所述的安装装置(100)，其中，所述热膨胀调节结构(106)包括下述组成的组中的一种或者由下述组成的组中的一种组成：类金刚石碳、氮化物和氧化物。8.根据权利要求1至7中任一项所述的安装装置(100)，其中，所述导电结构(102)、所述电绝缘结构(104)和所述热膨胀调节结构(106)构成层堆叠体。9.根据权利要求1至8中任一项所述的安装装置(100)，其中，所述热膨胀调节结构(106)被嵌入特别是对称地嵌入在所述导电结构(102)的不同的在空间上分离的部分之间。10.根据权利要求1至9中任一项所述的安装装置(100)，还包括粘合促进结构(108)，所述粘合促进结构被布置在所述热膨胀调节结构(106)和所述导电结构(102)之间，特别地与所述热膨胀调节结构和所述导电结构中的一个或者两个直接接触，并且所述粘合促进结构被配置用于促进所述热膨胀调节结构(106)粘合在所述导电结构(102)上。11.根据权利要求10所述的安装装置(100)，其中，所述粘合促进结构(108)在所述导电结构(102)和所述热膨胀调节结构(106)中的至少一个的仅部分表面或整个表面上延伸。12.根据权利要求10或11所述的安装装置(100)，其中，所述粘合促进结构(108)包括下述组成的组中的至少一种或者由下述组成的组中的至少一种组成：钛、钨、铬、碳化物促进剂、碳复合物以及石墨烯特别是单层石墨烯。13.根据权利要求1至12中任一项所述的安装装置(100)，其中，所述导电结构(102)包括布置在所述热膨胀调节结构(106)的两个相反侧特别是布置在所述热膨胀调节结构的两个相反主表面上的在空间上分离的两个部分，并且所述电绝缘结构(104)包括布置在所述导电结构(102)的所述两个部分的两个相反侧特别是布置在所述导电结构的所述两个部分的两个露出主表面上的在空间上分离的两个部分。14.根据权利要求13所述的安装装置(100)，其中，所述导电结构(102)的所述两个部分、所述电绝缘结构(104)的所述两个部分和所述热膨胀调节结构(106)形成对称布置，特别地为垂直于所述至少一个预定的空间方向的对称布置。15.根据权利要求1至14中任一项所述的安装装置(100)，其中，所述热膨胀调节结构(106)由导热且电绝缘的材料制成。16.根据权利要求1至15中任一项所述的安装装置(100)，其中，所述热膨胀调节结构(106)由具有至少2W/mK、特别地至少50W/mK、更特别地至少400W/mK的热导率值的...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊丽莎白·克勒茨维斯纳，赫尔诺特·舒尔茨，
申请(专利权)人：奥特斯奥地利科技与系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT