部件承载件中用于散热的高导热介电结构制造技术

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。

High Thermal Conductivity Dielectric Structure for Heat Dissipation in Component Bearing Parts

A manufacturing method for a component (350) for a component bearing member (300) includes: setting a conductive structure (100); forming a highly conductive and electrically insulated or semi-conductive structure (102) on the conductive structure (100); and subsequently attaching a thermally conductive and electrically insulated structure (200) to an exposed surface of a highly conductive and electrically insulated or semi-conductive structure (102), which is thermally conductive and electrically insulated. The structure has a lower thermal conductivity than the high thermal conductivity structure (102), which is electrically insulated or semi-conductive.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】部件承载件中用于散热的高导热介电结构本专利技术涉及制造方法并涉及制造部件承载件的方法。此外，本专利技术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。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(heatspread，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。本专利技术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，提供了根据独立权利要求的制造方法、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。根据本专利技术的示例性实施方式，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。根据本专利技术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。根据本专利技术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。根据本专利技术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。根据本专利技术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。根据本专利技术的示例性实施方式，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。本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.27 DE 102016118275.31.一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。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述方法包括移除所述导电结构(100)的至少一部分。3.根据权利要求1或2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至3中任一项所述的制造方法，其中，所述高导热且电绝缘或半导电的结构(102)在高温下、特别是在大于300℃的温度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至4中任一项所述的制造方法，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、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。6.根据权利要求1至5中任一项所述的制造方法，其中，通过层压完成所述附接。7.根据权利要求1至6中任一项所述的制造方法，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之间的范围内的厚度。8.根据权利要求1至7中任一项所述的制造方法，其中，将所述导电结构(100)完全移除，特别地通过蚀刻来移除。9.根据权利要求1至8中任一项所述的制造方法，其中，对所述导电结构(100)图案化，特别地通过光刻和蚀刻进行所述图案化，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)。10.根据权利要求1至9中任一项所述的制造方法，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：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、类金刚石碳以及石墨烯。11.根据权利要求1至10中任一项所述的制造方法，其中，所述导电层结构(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可选地涂覆有超导材料诸如石墨烯。12.根据权利要求1至11中任一项所述的制造方法，其中，所述导热且电绝缘的结构(102)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。13.根据权利要求1至12中任一项所述的制造方法，其中，在所述附接之前，将所述导热且电绝缘的结构(102)连接至完全固化的结构(202)，特别是连接至覆盖有至少一个导电层结构(204)的完全固化的结构(202)，诸如芯部或多层件。14.根据权利要求1至13中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森·西尔瓦诺·德索萨，汉内斯·沃拉伯格，马库斯·莱特格布，
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