本发明涉及电子装置以及电子装置的制造方法。
背景技术：
在配装有一个或更多个电子部件的部件承载件的产品功能的增加以及这种电子部件的小型化以及要安装在诸如印刷电路板之类的部件承载件上的电子部件数量增加的环境下，正在使用具有若干电子部件的更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，这些接触部之间的间隔越来越小。同时，部件承载件应当机械上稳定且电气上可靠，以便即使在恶劣的条件下也能够进行操作。还希望部件承载件与高频信号的处理兼容。
技术实现要素：
可能需要一种具有多个部件和高热性能的简单可制造的电子装置。
根据一个示例性实施方式，提供了一种电子装置，该电子装置包括：第一部件承载件；第二部件承载件，第二部件承载件与第一部件承载件连接成使得在第一部件承载件与第二部件承载件之间形成热解耦间隙；第一部件，第一部件位于第二部件承载件上和/或第二部件承载件中；以及第二部件，第二部件具有第一主表面，第一主表面安装在热解耦间隙中，使得第二部件的相反的第二主表面的至少一部分和整个侧壁相对于第一部件承载件的材料以及相对于第二部件承载件的材料是暴露的。
根据另一个示例性实施方式，提供了一种制造电子装置的方法，其中，该方法包括：提供第一部件承载件；提供具有第一部件(第一部件可以是嵌入式部件或表面安装的部件)的第二部件承载件；将第二部件承载件与第一部件承载件连接成使得在第一部件承载件与第二部件承载件之间形成热解耦间隙；以及将第二部件的第一主表面安装在该热解耦间隙中，使得第二部件的相反的第二主表面的至少一部分和整个侧壁的至少一部分相对于第一部件承载件的材料以及相对于第二部件承载件的材料是暴露的。
实施方式概述
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该部件承载件上方和/或部件承载件中容置一个或更多个部件以提供机械支承和/或电连接性的任何支承结构。换言之，部件承载件可以构造成用于部件的机械承载件和/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结合有上述类型的部件承载件中的不同类型的部件承载件的混合板。
在本申请的上下文中，术语“部件”可以特别地表示镶嵌型构件。这样的部件特别地可以分别布置在第一部件承载件和/或第二部件承载件的内部或上方。考虑到欧姆损耗，部件特别地可以具有电子功能，因此部件可以是热源。例如，这样的部件可以是半导体晶片。
在本申请的上下文中，术语“热解耦间隙”可以特别地表示电子装置的内部中的腔，该腔具有被热隔离的部分。例如，这种腔可以不填充固体材料，而可以是空的或填充有气体(特别是填充有空气)。因此，热解耦间隙可以例如是空气间隙。特别地，第一部件承载件与第二部件承载件之间的热解耦间隙型腔可以被第二部件部分地填充并且可以保持部分地未填充。在某些情况下，热解耦间隙可以实现为或可以表示为热解耦结构、热解耦间隙、缓冲间隙或隔离间隙。
根据示例性实施方式，提供了一种电子装置或模块，该电子装置或模块包括第一部件承载件(比如基板或印刷电路板)和具有至少一个封装的或表面安装的第一部件的第二部件承载件(比如另外的基板或另外的印刷电路板)。在第一部件承载件与第二部件承载件之间夹置有至少一个第二部件，然而，在第一部件承载件与第二部件承载件之间具有热解耦间隙。更具体地，所述至少一个第二部件在所述至少一个第二部件的一个主表面(与安装表面相反)和整个侧壁处相对于第二部件承载件的材料以及相对于第一部件承载件的材料均是暴露的。通过采取这种措施，可以确保在所述至少一个第二部件(比方说例如处理器芯片的热源)与所述至少一个第一部件(比方说例如存储器芯片之类的热敏感单元)之间进行可靠的热解耦。高度有利地，第一部件与第二部件之间沿着竖向方向和沿着侧向方向的两个热路径均可以被具有上述特性的热隔离的热解耦间隙所中断。这阻止了通过所述至少一个第二部件对所述至少一个第一部件进行不希望的加热，或者阻止了通过所述至少一个第一部件对所述至少一个第二部件进行不希望的加热。模拟已经证实，空气间隙对第一部件与第二部件之间的热解耦具有有利的显著影响。因此，可以在维持电子装置的紧凑构型的同时，安全地防止部件失效或损坏。
在下文中，将说明电子装置和方法的另外的示例性实施方式。
示例性实施方式的要点是提供竖向和侧向热解耦间隙，以用于将封装在第二部件承载件中或表面安装在第二部件承载件上的至少一个第一部件(特别是存储器芯片)与布置在两个部件承载件(比如pcb或ic基板)之间的至少一个第二部件(特别是处理器)热隔离。通过采取这种措施，特别有可能的是，由第二部件产生的热(特别是处理器热)可以经由竖向连接部和/或热传导板(优选地由铜制成)被移除至底部侧、远离一个或更多个第一部件。在第一部件承载件和第二部件承载件的材料不能为部件(特别是半导体晶片)提供抵抗环境的足够的保护(例如，保护免于水分)的情况下，则可以将部件中的一个或更多个部件密封或通过附加的涂层或阻隔层(例如由聚对二甲苯、聚四氟乙烯(ptfe)制成)涂层将所述一个或更多个部件至少部分地覆盖，同时保持热解耦间隙或腔以用于热隔离。示例性实施方式还提供了用于附加部件嵌入的方法和结构，以同时解决竖向高度或模块厚度方面的问题。可以实现电气和热性能的改进以及可靠性的改进。示例性实施方式尤其用于将热隔离和热通道的热解耦间隙与适当的热管理以及与部件的嵌入相结合，以使电子装置的竖向高度保持较小。根据示例性实施方式的电子装置(例如封装体叠层、pop结构)可以使用顶部基板或封装件或附加的连接本体(比如间隔框架)的背侧腔，该附加的连接本体具有用于限定热解耦间隙的集成的孔(例如通孔)或开口。从描述意义上来说，连接本体可以用作机电互连件。还可以实施层结合方法(例如，对具有或不具有焊料盖的铜垫进行的热压缩结合)，以精简制造过程并保持电子装置的竖向厚度较小。
各实施方式提供了一种方法和一种电子装置，以将电子装置顶部上的第一部件(例如，存储器芯片)与位于第一部件的底部侧上的另一第二部件(例如，处理器或热源)热隔离，并且确保沿着侧向和竖向的热移除路径移除热，以避免对所述部件的不希望的过热。另外，该电子装置能够通过可选地将至少一个另外的部件(例如电源管理集成电路、一个或更多个无源部件等)嵌入到第一部件承载件中来减小竖向方向上的高度。特别地，沿着布置在第一部件承载件与第二部件承载件之间的第二部件的竖向和侧向上可以形成有热解耦间隙，以用于对第一部件(比如存储器)的热隔离。电子装置的高度可以非常小，同时还可以使电子装置在水平面上保持较小的占地面积，以由电子装置在安装基部(比如pcb主板)上占用的空间保持较小。通过在制造过程期间尽可能晚地连接芯片类型的部件(例如处理器、存储器)的后安装芯片的制造过程，可以以较低的成本实现高成品率。
在实施方式中，第二部件的第一主表面安装在第一部件承载件上。当将第二部件的机械连接部安装在第一部件承载件上时，第一部件承载件又待安装在比如母板pcb之类的安装基部上，则第二部件的机械连接部还可以同时建立与第一部件承载件的竖向较短的电连接。
在实施方式中，第一部件承载件包括连接的叠置件、特别是层压的叠置件，该叠置件包括至少一个电传导层结构和/或至少一个电绝缘层结构。在本申请的上下文中，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岛。第一部件承载件作为层压叠置件的构型可以提供电子装置稳定的底部部分以及在竖向方向上以低的劳动量和高的紧凑性提供适当的电连接。将第一部件承载件设置为层压叠置件还可以允许将部件以较小的占用空间嵌入第一部件承载件中，从而进一步增加电子装置的厚度。
在实施方式中，第一部件嵌入到第二部件承载件上的模制化合物中。通过模制封装第一部件，可以以低的劳动量制造第二部件承载件。特别地，可以将一组第一部件安装在第二组部件的顶部上，以形成单个三维封装。所述第一部件和所述第二部件可以通过腔、即热解耦间隙至少部分地分开。
在实施方式中，第二部件承载件包括连接的(特别是层压的)叠置件，该叠置件包括至少一个电传导层结构和/或至少一个电绝缘层结构，其中，第一部件嵌入到叠置件中或表面安装在叠置件上。因此，第二部件承载件可以替代性地被设置为层压封装件、例如pcb。
在实施方式中，部件的整个第二主表面相对于第一部件承载件的材料以及相对于第二部件承载件的材料是暴露的。这可以确保第一部件与第二部件之间的特别明显的热解耦。
在实施方式中，第一部件和第二部件中的至少一者是半导体芯片。半导体芯片或晶片在竖向方向上特别薄，因此可以有助于电子装置在竖向方向上的接触设计。然而，第一部件和第二部件也可以是其他部件、比如无源部件(例如以陶瓷技术制造)。
在实施方式中，第一部件是用于存储数据的存储器芯片。多个这样的存储器芯片可以并排布置和/或竖向叠置的。存储器芯片可能对过热敏感，但是可以通过所述热解耦间隙和/或通过将由第二部件所产生的热适当地引导远离顶部侧第一部件并朝向底部侧第一部件承载件来可靠地保护存储器芯片免于被处理器类型第二部件所生成的热过度加热。然而，在另一实施方式中，第一部件可以是一个或更多个图像传感器或可以是暴露于环境的任何其他种类的传感器(例如气体传感器)。
在实施方式中，第二部件是处理器芯片。在电子装置的操作期间，这样的处理器芯片可以是重要的热源。然而，这种热可以通过第一部件承载件的一个或更多个重新分布层和电传导层结构从电子装置有效地被移除至底部侧。通过所描述的热解耦间隙构型可以防止这种热向上过度传播至第二部件承载件的一个或更多个第一部件。
在实施方式中，第二部件承载件包括位于面向第一部件承载件的一侧处的用于至少部分地容置第二部件并限定热解耦间隙的凹部。这样的凹部可以允许在凹部中容置第二部件，同时保持热隔离的热解耦间隙。可以通过第一部件承载件从底部侧封闭凹部来实现对这种凹部的封闭(特别是气密地封闭)。相应形成的腔可以同时用于容置第二部件并用于提供热解耦间隙。
在实施方式中，电子装置包括连接本体，该连接本体连接在第一部件承载件与第二部件承载件之间，并具有至少部分地容置第二部件并限定或补充热解耦间隙的开口(特别是通孔、替代性地盲孔、或者向外的孔)。例如，这样的连接本体可以以pcb或基板技术来制造，即可以是具有中央孔的层压件。这可以允许精确地限定热解耦间隙，同时能够以较低的劳动量制造连接本体。例如，连接本体可以是环形的或环状的。
在实施方式中，连接本体包括至少一个竖向贯通连接部，所述至少一个竖向贯通连接部填充有电传导材料并将第一部件与第二部件电联接。这样的竖向贯通连接部可以是填充有铜的过孔，该过孔特别是通过激光钻孔或机械钻孔形成并且通过电镀填充有电传导材料。利用这样的一个或更多个竖向贯通连接部可以实现第一部件承载件、第二部件承载件与部件之间的电连接，而在运行期间没有过多的热从第二部件流向第一部件。
在实施方式中，电子装置包括涂层(比如薄膜)，该涂层至少部分地涂覆第二部件的暴露表面。例如，涂层可以包括高热传导率涂层(比如铜)和/或保护性涂层(比方说例如疏水涂层的防腐涂层、抑制迁移涂层、耐化学或耐气体涂层、高击穿电压保护涂层、静电放电(esd)涂层等)。例如，防腐蚀涂层可以避免例如在敞开腔的情况下产生腐蚀和碎屑污染。通过用防腐蚀材料来涂覆第二部件，可以可靠地防止第二部件被水分污染。高热传导率涂层可以促进从第二部件移除热以避免使第二部件过热。因此，用热传导率高的材料、比如铜来涂覆第二部件可以允许将热从第二部件优选地主要经由底部侧上的第一部件承载件来有效地移除。这可以以较低的劳动量来防止对第二部件的不期望的过热。
在实施方式中，连接本体的限定热解耦间隙的侧壁的至少一部分包括涂层。可以对第二部件的涂层附加地或替代性地设置这种涂层。涂覆连接本体的侧壁(代替涂覆第二部件本身或除了涂覆第二部件本身之外)可以使电路设计者的设计自由度增加。连接本体的侧壁的涂层可以以如上所述的用于第二部件的涂层的相应方式来进行功能化，即特别地可以是热传导率高的涂层和/或防腐涂层。例如，侧壁可以是连续的金属环，该连续的金属环有助于改进热性能。
优选地，附加的金属化(metallization)可以对处理器封装件的侧壁和顶部进行覆盖，以用于侧向和基于侧壁的热散播或热移除。
在实施方式中，电子装置包括嵌入到第一部件承载件中的至少一个第三部件。将这种至少一个另外的第三部件嵌入到第一部件承载件中，而不是将至少一个附加的第三部件表面安装在第一部件承载件中，可以有助于电子装置紧凑的竖向设计。此外，这可以促进性能的改进、电力输送方面的改进(例如，解耦帽(de-couplingcaps))和/或可靠性的改进。
在实施方式中，第三部件包括选自无源部件和电力供给控制器中的至少一者。例如，这种无源部件可以是电容器、电感、电阻器、集成无源设备(ipd)或天线。电力供给控制器可以例如根据电子装置的一个或更多个半导体晶片的要求来调节电压供给。第三部件还可以是有源部件。
在实施方式中，电子装置包括嵌入到上述连接本体中的一个或更多个第四部件。例如，第四部件可以包括无源部件、比如电容器。通过这种实施方式，还可以有效地利用连接本体的其他未使用区域来嵌入一个或更多个附加部件，从而进一步减小装置的占用空间。
在实施方式中，第二部件承载件包括嵌入到第二部件承载件中和/或表面安装在第二部件承载件上的多个第一部件。所述第一部件中的至少一部分第一部件可以并排布置，从而促进电子装置紧凑的竖向构造。附加地或替代性地，第三部件中的一些第三部件可以被叠置(优选地直接叠置)，以便在有限的占用空间下获得高功能性。
在实施方式中，第一部件承载件包括位于暴露的主表面上的至少一个柱(例如，至少一个铜柱)，以用于建立电子装置与安装板的电连接。高度有利的是，与笨重的焊料凸块相比，这种柱对电子装置的竖向厚度的贡献低得多。尽管在其他实施方式中也可以使用焊料凸块，但是为了获得紧凑的构型，通过柱(特别是铜柱)实现电连接可能是优选的选择。
在实施方式中，第一部件承载件包括位于暴露的主表面上的重新分布层。附加地或替代性地，第一部件承载件可以包括位于面向第二部件的主表面处的另外的重新分布层。这样的重新分配层可以实现两个功能。首先，这样的一个或更多个重新分布层可以重新分布电连接结构，并因此可以用于使信号发出(fan-out)。换言之，重新分布层可以是在芯片世界的较小尺寸的芯片与pcb世界的较大尺寸的pcb之间进行转移的电传导转移结构。其次，这样的一个或更多个重新分布层还可以有助于将热从第二部件(第二部件在电子装置的实施方式中可能是最重要的热源)移除，并且使该热显著地远离一个或更多个第一部件，因此可以有助于对热的底部侧引导。
在实施方式中，第二部件承载件包括位于面向第一部件承载件的主表面处的重新分布层。在第二部件承载件的底部侧上的另一重新分布层可以确保第一部件承载件与第二部件承载件之间的适当电联接，可选地通过连接本体进行适当电联接。
在实施方式中，第一部件承载件的一个或更多个重新分布层中的至少一个重新分布层的铜体积百分比可以为至少1体积％、特别为至少10体积％、更特别为至少50体积％。从描述上来说，由于铜具有极高的导热能力，因此第一部件承载件的一个或更多个重新分布层中的铜含量越高，相应的重新分布层的热移除能力就越大。利用提到的显著的铜贡献，可以强烈地促进将热从第二部件移除出电子装置，同时使一个或更多个第一部件由于沿着向上方向的热路径而过热的风险降低。为了获得所述有利效果，在第一部件承载件包括在水平面内有效热传导率的范围在5w/mk至20w/mk、特别地范围在10w/mk至15w/mk的重新分布层时是有利的。提到的热传导率值可能与均质化或平均热传导率、即由电传导材料和非电传导材料提供的有效热传导率有关。附加地或替代性地，第一部件承载件可以包括至少一个重新分布层，所述至少一个重新分布层在竖向方向上的有效热传导率的范围在2w/mk至10w/mk、特别地范围在3w/mk至8w/mk。为了避免疑问，热传导率数值仅用于说明目的。根据本发明的实施方式的实际数字也可以更高或更低。例如，与诸如环氧树脂或聚酰亚胺的介电层压材料相比，重新分布层的热传导率可以由具有显著更高的热传导率值的铜来主导。从描述上来说，由于重新分配层的铜材料中的大部分铜材料可以以在许多情况下具有与铜的竖向贯通连接部、比如填充有铜的激光过孔相比更高数量的平面图案化的铜箔的形式来提供，因此与第一部件承载件的厚度方向的热传导率相比，在第一部件承载件的水平面中的热传导率可以更大。
在实施方式中，第一部件承载件包括位于第二部件的第一主表面与第一部件承载件的暴露的主表面之间的热移除结构，该热移除结构用于将热从第二部件通过第一部件承载件的暴露的主表面移除。通过在向下、即从第二部件朝向第一部件承载件的方向上良好控制的路径可以有效地将热移除出电子装置的内部，而不是主要地向上传播至第一部件。为此，从描述上来说，热解耦间隙可以面向第二部件承载件而不是第一部件承载件。特别地，热移除结构可以通过第一构件承载件的填充有热传导材料(比如铜)的至少一个未电连接的竖向贯通连接部形成。在底部处理器板中没有电气功能的情况下，通过这样的一个或更多个附加热过孔可以实现改进的热移除性能。
在实施方式中，该方法包括恰好在将第一部件承载件与第二部件承载件连接之前或在将第一部件承载件与第二部件承载件连接紧之前，将第二部件的第一主表面安装在第一部件承载件上。因此，电子装置的制造可以基于后安装芯片的原理，特别是在许多情况下涉及非常昂贵的第二部件的情况下。
例如，该方法可以包括在将第二部件安装在第一部件承载件上之后用涂层涂覆第二部件。例如，可以通过溅射、物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)或任何其他适当的沉积工艺来完成对第二部件的涂覆。
在实施方式中，该方法包括通过热压缩将第一部件承载件与第二部件承载件连接，可选地使用位于第一部件承载件与第二部件承载件之间的连接本体通过热压缩将第一部件承载件与第二部件承载件连接。热压缩结合可以对应于两个金属结构的结合，所述结合可以特别是通过同时施加力和热来进行原子接触。由于原子运动，表面之间的原子接触促进了在热压缩结合方面发生的扩散。原子相互作用可以将界面粘结在一起。可以通过设置在两个连接表面之间的非传导膜来提供热压缩结合。相应地，该方法可以包括通过热压缩来连接第一部件承载件和第二部件。
在实施方式中，第一部件承载件和/或第二部件承载件包括具有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。例如，部件承载件可以是所提到的特别是通过施加机械压力和/或热能而形成的一个或更多个电绝缘层结构和一个或更多个电传导层结构的层压件。所提到的叠置件可以提供板状的部件承载件，该板状的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。
在实施方式中，第一部件承载件和/或第二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该部件承载件上安装部件提供了很大的基部。此外，特别地，例如裸晶片作为嵌入式电子部件的示例，由于裸晶片较小的厚度，因此裸晶片可以方便地嵌入到比如印刷电路板之类的薄板中。板状的部件承载件还确保短的电连接路径，因此抑制了运输期间的信号失真。
在实施方式中，第一部件承载件和/或第二部件承载件构造成包括选自以下各者中的一者：印刷电路板、基板(特别是ic基板)和中介层。
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电传导层结构与若干电绝缘层结构层压而形成的板状部件承载件，例如通过施加压力、根据需要通过供给热能来层压而形成的板状部件承载件。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、所谓的预浸材料或fr4材料。通过例如激光钻孔或机械钻孔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作为通孔连接部的过孔，可以以期望的方式将各电传导层结构彼此连接。除了可以嵌入在印刷电路板中的一个或多个部件以外，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相反的两个表面上容纳一个或多个部件。所述一个或多个部件可以通过焊接而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(诸如玻璃纤维)的树脂。
在本申请的上下文中，术语“基板”可以特别地表示小的部件承载件，该小的部件承载件可以例如具有与要安装在小的部件承载件上的部件(特别是电子部件)基本上相同的尺寸。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，然而，基板的侧向和/或竖向布置的连接部的密度相当高。侧向连接部例如是导电路径，而竖向连接部例如可以是钻孔。这些侧向和/或竖向连接部布置在基板内，并且可以用于提供容置部件或未容置部件(例如裸芯片)、特别是ic芯片、背侧盖(lsc)和/或晶片侧盖(dsc)与印刷电路板或中间印刷电路板的电气和/或机械连接。因此，术语“基板”也包括“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、特别地玻璃球)的树脂。
基板或中介层可以包括下述各者或由下述各者构成：至少一层玻璃、硅(si)或可光成像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)或聚合物复合物如聚酰亚胺、聚苯并恶唑或苯并环丁烯。这可以指的是芯和/或一个或更多个累积层。
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(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)、氰酸酯、聚亚苯基衍生物、玻璃(特别是玻璃纤维或球体、多层玻璃、玻璃状材料)、预浸材料(比如fr-4或fr-5)、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，诸如网状物、纤维或球体。尽管预浸料、特别地fr4对于刚性pcb而言通常是优选的，但是也可以使用其他材料，特别地使用环氧基积层膜或可光成像的电介质材料。对于高频的应用，诸如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯树脂、低温共烧陶瓷(ltcc)或其他低的dk材料、非常低或超低的dk材料之类的高频材料可以在部件承载件中被实现为电绝缘层结构。
在实施方式中，上述提到的电传导层结构中的任一电传导层结构包括下述各者中的至少一者：铜、铝、镍、银、金、钯和钨。尽管铜通常是优选的，但是其他的材料或其涂覆的其他类型也是可以的，特别地电传导层结构被涂覆有诸如石墨烯之类的超导材料。
在实施方式中，上文提到的部件中的任一部件可以是：不导电的嵌体、导电的嵌体(例如金属嵌体，优选地包括铜或铝)、热传递单元(例如热管)、光引导元件(例如光波导或光导体连接件)、光学元件(例如透镜)、电子部件或其组合。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或其他数据存储器)、滤波器、集成电路、信号处理部件、电源管理部件、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、发送器和/或接收器、机电转换器、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、相机、天线、逻辑芯片和能量收集单元。但是，其他部件也可以嵌入在部件承载件中。例如，磁性元件可以用作部件。这样的磁性元件可以是永磁元件(比如铁磁元件、反铁磁元件、多铁磁元件或亚铁磁元件，例如铁氧体芯)或可以是顺磁元件。然而，该部件也可以是基板、中介层或另外的例如呈板中板构型的部件承载件。部件可以表面安装在部件承载件上和/或可以嵌入在部件承载件内部。此外，还可以使用其他的部件作为部件，其他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。
在实施方式中，第一部件承载件和第二部件承载件是层压型部件承载件。在这种实施方式中，部件承载件是通过施加按压力和/或热而叠置和连接在一起的多层结构的复合物。
在处理第一部件承载件和第二部件承载件的内层结构之后，可以用一个或更多个另外的电绝缘层结构和/或电传导层结构而对称地或不对称地覆盖(特别是通过层压)被处理的层结构的一个或相反的两个主表面。换言之，累加可以持续直到获得期望的层数。
在使具有电绝缘层结构和电传导层结构的叠置件的形成完成之后，可以对获得的层结构或部件承载件进行表面处理。
特别地，就表面处理而言，电绝缘的阻焊剂可以施用至层叠置件或部件承载件的一个或相反的两个主表面上。例如，可以在整个主表面上形成例如阻焊剂，然后对阻焊剂层进行图案化，以使一个或更多个电传导表面部分暴露，该电传导表面部分将用于将部件承载件电联接至电子外围件。可以有效地保护部件承载件的保持覆盖有阻焊剂的表面部分免受氧化或腐蚀，该表面部分特别是包含铜的表面部分。
就表面处理而言，也可以对部件承载件的暴露的电传导表面部分选择性地施用表面精加工部。这样的表面精加工部可以是在部件承载件的表面上的暴露的电传导层结构(比如垫、导电迹线等，特别地包括铜或由铜组成)上的电传导覆盖材料。如果不保护这种暴露的电传导层结构，则暴露的导电部件承载件材料(特别是铜)可能被氧化，从而降低部件承载件的可靠性。然后表面精加工部例如可以形成为表面安装的部件与部件承载件之间的接合部。表面精加工部具有保护暴露的电传导层结构(特别是铜电路)的功能并且例如通过焊接实现与一个或更多个部件的接合过程。用于表面精加工部的合适材料的示例是osp(有机可焊性防腐剂)、化学镍浸金(enig)、金(特别地是硬金)、化学锡、镍金、镍钯等。特别是用于ic基板的表面精加工部的合适材料的示例是化学镀镍化学钯浸金(enepig)、化学镀镍浸钯浸金(enipig)和镀锡。用于特别是印刷电路板的表面精加供部的合适材料的其他示例是无镍表面精加工部、例如化学镀钯自动催化金(epag)和浸银浸金(isig)。
附图说明
图1示出了根据示例性实施方式的电子装置的横截面图。
图2示出了根据示例性实施方式的层压的第二部件承载件的横截面图，其中，环形连接本体作为电子装置的顶部部分。
图3示出了根据示例性实施方式的第一部件承载件的横截面图，其中，嵌入的无源部件作为电子装置的底部部分。
图4示出了根据示例性实施方式的第一部件承载件的横截面图，其中，嵌入的无源部件和表面安装在嵌入的无源部件上的部件以及环形连接本体作为电子装置的底部部分。
图5示出了根据另一示例性实施方式的电子装置的横截面图。
图6示出了根据示例性实施方式的电子装置的底部部分的横截面图。
图7示出了根据另一示例性实施方式的电子装置的底部部分的横截面图。
图8示出了根据示例性实施方式的电子装置的组成部分在连接之前的横截面图。
图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17、图18和图19示出了在执行制造根据示例性实施方式的电子装置的方法期间所获得的结构的横截面图。
图20示出了根据示例性实施方式的电子装置的模拟结果，并且示出了在第二部件承载件中的部件与在热解耦间隙中的另一部件之间改进的热解耦。
图21和图22示出了根据另一实施方式的电子装置的横截面图。
图23、图24和图25示出了根据示例性实施方式的电子装置的组成部分的横截面图，并示意性地示出该电子装置的制造方法。
具体实施方式
从下面将要描述的实施方式的示例中，本发明的上述定义的方面和其他方面将变得明显，并参照实施方式的这些示例进行了解释。
附图中的图示被示意性地呈现。在不同的附图中，相似或相同的元件具有相同的附图标记。
在参照附图之前，将进一步详细描述示例性示例，将基于本发明的已开发的示例性实施方式来总结一些基本考虑因素。
特别是用于移动电话的常规的封装体叠层(pop)结构具有两种主要架构。应用处理器可以基于晶圆级封装处理，该处理使用来自线半导体行业后端的材料和工艺。这些材料(即环氧树脂模制化合物)在热传导率方面受到限制，并为封装增加了不同的功能(例如电磁屏蔽、信号稳定、电源)。第二种类型具有在基板上倒装芯片式安装的处理器、例如加上用于保护的包覆成型。由于通常用于所述处理器的半导体芯片的输入和/或输出端子的数量很多，因此这些基板可以使用半加成工艺由abf(味之素堆积膜)制成。在这两种情况下，处理器都被模制材料完全封装，该模制材料表现出较差的热传导率。因此，在处理器运行期间产生的热可以容易地传递至通常包括存储器的顶部部件承载件，反之亦然。此外，还需要第二部件承载件内的进一步小型化以及对功率传递进行改进。侧向空间是有限的，因此集成电路部件必须叠置在封装体叠层中，这又会增加竖向高度。此外，还可能希望提供一种电子装置，在该电子装置中可以在制造过程的后期、特别是以最后安装芯片的方式来集成最昂贵的部件(例如，处理器、存储器)，以避免产率(yield)风险和相关的损失。
根据示例性实施方式，提供了一种电子装置(例如配置为封装结构上的封装件)，该电子装置具有位于顶部侧部件承载件与底部侧部件承载件之间的热解耦间隙，以用于在竖向间隔开的部件之间在侧向方向与竖向方向两者上提供热隔离，并确保沿着所需的竖向方向和侧向方向的移除热。这样的热移除路径可以优选地定向成远离部件，从而避免对部件进行不期望的加热。优选地，热解耦间隙可以竖向地布置在部件之间、即可以竖向地背离第一部件承载件。热解耦间隙还可以周向围绕容置在热解耦间隙内的部件的整个侧壁，以进一步促进在向下方向上朝向第一部件承载件而不是在向上方向上朝向嵌入到第二部件承载件中的部件的热移除。
此外，示例性实施方式可以提供热(例如铜)过孔(vias)和(例如铜)线，以促进沿期望方向的热移除。因此，底部部件承载件和顶部部件承载件两者均可以热分离，结果电子装置的性能可以得到提高。在第一部件承载件(例如pcb或ic基板)和第二部件承载件不提供对部件的适当保护以免受环境(例如水分)的不利影响的情况下，则可以使用附加的涂层或阻隔层来密封相应的一个或更多个部件，同时保持空气腔热隔离。通过将部件嵌入到电子装置的内部中而不是将部件表面安装在电子装置的内部，可以进一步增强紧凑构型。通过将位于电子装置的底部侧处的连接端子实施为电传导柱而不是焊料凸块以用于电连接至电子环境(比方说安装基座、例如印刷电路板)，可以进一步减少电子装置的竖向厚度。
特别地，可以提供能够在水平面内和竖向方向两者上都起作用的热解耦间隙，以用于温度敏感部件(比如一个或更多个存储器芯片、一个或更多个图像传感器、一个或更多个光子ic等)相对于热生成部件(例如处理器)的热隔离。例如，可以通过底部竖向连接部和/或由热传导率高的材料、比如铜制成的板来移除处理器的热。可能有利的是，在制造过程的晚期阶段安装(例如根据最后安装芯片的架构(chip-last-architecture)安装)热敏感部件，以将制造期间对热敏感部件的热影响保持为尽可能小。
图1示出了根据示例性实施方式的电子装置100的横截面图。
电子装置100包括位于底部侧的第一部件承载件102，该第一部件承载件可以实施为ic(集成电路)基板或印刷电路板(pcb)。因此，第一部件承载件102可以是包括多个电传导层结构120和多个电绝缘层结构122的板形的层压型层叠置件118。例如，电传导层结构120可以包括图案化的铜结构和例如填充有铜的激光过孔的竖向贯通连接部。电绝缘层结构122可以包括树脂(比如环氧树脂)和可选地位于该树脂中的增强颗粒(例如玻璃纤维或玻璃球)。例如，电绝缘层结构122可以由fr4或abf制成。此外，第一部件承载件102包括多个未电连接的填充有铜的竖向贯通连接部190，该竖向贯通连接部190用于将热从下面描述的第二部件110移除至电子装置100的底部表面。因此，不具有电作用且没有电连接至部件108、110的竖向贯通连接部可以用作热通孔，该热通孔填充有比如铜之类的高热传导材料。因此，竖向贯通连接部190可以将热从第二部件110朝向电子装置100的底部区域移除，并且由此还抑制朝向下面描述的部件108传播不期望的热。
如所示出的，第一部件承载件102的底部表面配备有多个电传导柱136(例如铜柱)。在第一部件承载件102的设置有柱136的暴露的下部主表面处，可以以竖向紧凑的方式实现电子装置100与安装板(未示出，例如pcb母板)的电连接。
如在图1中还可以看到的，第一部件承载件102包括中央芯150(例如由比如fr4之类的完全固化的材料制成)或多层结构，在所述中央芯150的两个相反的主表面中的每个主表面上设置有相应的重新分布层137和另外的重新分布层138，其中，重新分布层137设置在暴露的主表面处，并且另外的重新分布层138设置在面向第二部件承载件104的主表面处，这还将在下面描述。从描述上来说，重新分布层137、138中的每一者一方面提供了各种示出的部件108、110、134的较小尺寸的垫(pad)与较大尺寸的第一部件承载件102的之间的过渡。
如从图1同样可以看出，电子装置100的上部由第二部件承载件104形成，第二部件承载件104通过位于第二部件承载件104与第一部件承载件102之间的框架形的连接本体126而与第一部件承载件102竖向连接。该连接被实现成使得在连接本体126的竖向方向上在第一部件承载件102与第二部件承载件104之间形成热解耦间隙106。热解耦间隙106可以是位于电子装置100内部的没有固体材料的空隙区域或中空空间或腔，并且例如(但不一定)可以填充有空气。从顶部侧，热解耦间隙106由第二部件承载件104的底部表面限定。从底部侧，热解耦间隙106由第一部件承载件102的顶部表面限定。侧向地，热解耦间隙106由连接本体126限定。第二部件110在热解耦间隙106中被容置成使得热解耦间隙106的上部和侧部、即周向空隙被保持。
图1还示出了第一部件108可以嵌入到第二部件承载件104中(或表面安装在第二部件承载件104上)。如所示出的，第一部件108可以以倒装芯片构型、或者可以替代性地通过结合线(未示出)来布置。第一部件108在此实施为对温度敏感的存储器芯片。所述第一部件108嵌入到第二部件承载件104的模制化合物124中。因此，第二部件承载件104在此实施为具有重新分布层的模制封装件，但是也可以包括另一种封装材料、比如层压材料。
此外，设置有第二部件110(在此实施为热生成处理器芯片)，该第二部件110具有下部第一主表面112，该第一主表面112安装在热解耦间隙106中并且机械地和电气地连接在第一部件承载件102上。如所示出的，第二部件110的完全相反的上部第二主表面114以及完整的侧壁116相对于第一部件承载件102的材料和相对于第二部件承载件104的材料是暴露的。换言之，在电子装置100的内部提供空气空间，从而使第二部件110的第二主表面114与第二部件承载件104热解耦，并且还使第二部件110的侧壁116与第二部件承载件104热解耦。第二主表面114和侧壁116两者均不被第一部件承载件102的材料或第二部件承载件104的材料覆盖。通过采取该措施，极大地阻止了从第二部件110流动至第一部件108的热流动，从而保护温度敏感的第一部件108在电子装置100的操作期间不受第二部件110的过热影响。如已经提到的，第二部件110的第一主表面112被安装在第一部件承载件102上。该安装被实现成使得第二部件110的垫152(替代性地柱)电连接至第一部件承载件102的电传导层结构120。
如所提到地，电子装置100包括连接本体126，该连接本体126竖向地连接在第一部件承载件102与第二部件承载件104之间，并且具有用于容置第二部件110并侧向地限定热解耦间隙106的通孔(参见图2中的附图标记128)。连接本体126用于提供z轴连接，并有助于限定热解耦间隙106。例如，金属竖向贯通连接部130延伸所穿过的连接本体126的电绝缘材料可以是fr4、玻璃、陶瓷或abf。竖向贯通连接部130在第二部件承载件104与第一部件承载件102之间、更确切地在第一部件108与第二部件110之间建立电连接。
同样如所示出的，连接本体126包括竖向贯通连接部130，该竖向贯通连接部130将第一部件108与第二部件110电联接。竖向贯通连接部130可以是填充有铜的过孔。更具体地，连接本体126中的竖向贯通连接部130连接至位于第一部件承载件102的顶部侧上的重新分配层138并连接至位于第二部件承载件104的底部侧处的另一重新分配层139。结果，可以形成从第一部件108经由第一部件108的垫154、经由所述竖向贯通连接部130、经由重新分布层138、可选地经由第一部件承载件102的电传导层结构120、直至第二部件110的垫152的电传导路径。
作为设置连接本体126的替代，第二部件承载件104可以包括位于面向第一部件承载件102的底部侧处的用于容置第二部件110并限定热解耦间隙106(未示出)的凹部。在这样的实施方式中，第一部件承载件102和第二部件承载件104可以与彼此直接连接、即在没有连接本体126的情况下直接连接。
此外，在第一部件承载件102中可以嵌入有一个或更多个第三部件134。例如，第三部件134可以是无源部件(例如电容器、电感器等)、电力供给控制器(例如，用于调节供给电压以使该电压适于部件108、110)等，经由第一部件承载件102的重新分布层137、138和/或其他电传导层结构120，所述一个或更多个第三部件134的垫156可以与第一部件108和第二部件110电联接。通过将第三部件134嵌入到第一部件承载件102中，而不是将第三部件134表面安装在第一部件承载件102上，可以获得电子装置100的竖向紧凑构型。
如所示出的，热解耦间隙106内的第二电子部件110的暴露表面可以覆盖有涂层132。优选地，涂层132可以是热传导率高的涂层、例如溅射的铜层。附加地或替代性地，涂层132可以由保护性(例如，抗腐蚀)材料(比如ptfe)制成，以用于防止水分到达敏感的第二电子部件110。
优选地，可以包括电传导材料(优选为铜)和电绝缘材料(例如，环氧树脂或聚酰亚胺)的重新分布层137、138可以富含铜。有利地，重新分布层137、138中的相应一个重新分布层的至少10体积％、并且优选地至少50体积％的材料可以是铜。铜具有非常高的热传导率，因此可以有效地将热从第二部件110(特别是比如处理器之类的热源)移除至电子装置100的底部侧，从而使热远离热敏感的第一部件108(例如半导体存储器芯片)。为此，还优选的是，重新分布层137、138中的一个或两个重新分布层在根据图1的水平面中具有在10w/mk至15w/mk范围内的有效热传导率。在根据图1的竖向方向上，所述热传导率可以优选地在3w/mk至8w/mk的范围中。
尽管未示出，除了热竖向贯通连接部190之外，第一部件承载件102还可以包括另一热移除结构，该另一热移除结构位于第二部件110的第一主表面112与第一部件承载件102的暴露的下部主表面之间，比如为铜板，以用于附加地帮助从第二部件110移除热。
参照根据图1的电子装置100的制造方法，可能优选的是仅在通过第二部件承载件104与第一部件承载件102之间的连接本体126将第二部件承载件104与第一部件承载件102连接在一起之前直接将第二部件110安装在第一部件承载件102上。利用这种后安装芯片的制造架构，可以确保昂贵的第二部件110仅在非常晚期的阶段才安装在电子装置100的半成品结构上，使得收率可以非常高。还可以有利的是，在将第二部件110例如通过溅射安装在第一部件承载件102上之后施加第二部件110的涂层132。
优选地，在连接本体126位于第一部件承载件102与第二部件承载件104之间的情况下，第一部件承载件102和第二部件承载件104可以通过例如在第一部件承载件102与第二部件承载件104之间使用非传导膜158或浆料(未示出)进行热压缩来连接。这也有助于紧凑的竖向构型。相应地，可以例如通过使用非传导膜158进行热压缩来将第一部件承载件102与第二部件110连接。
因此，图1提供了一种构造成集成叠置件ic模块的电子装置100。电子装置100具有集成的计算或处理能力，参见第二部件110。电子装置100还具有由第三部件134提供的集成电源，从而促进了集成信号的稳定性。从而提供了集成的且节省空间的实施方式以用于处理器类型的第二部件110与存储器类型的第一部件108之间的连接。在实施方式中，在电子装置100中还可以实现附加功能(例如，通信能力、反欺诈特征等)。热解耦间隙106有利地用于提供第二部件110相对于第一部件108在侧向方向和竖向方向两者上的热分离。可以提供溅射层作为涂层132，以实现将在电子装置100的操作期间由第二部件110产生的热进行热扩散。
非常有利的是，热解耦间隙106确保了存储器芯片与处理器的热隔离。处理器的热可以通过底部的竖向连接部(参见重新分布层137、138和电传导层结构120)以及可选地通过一个或更多个铜板(未示出)被移除。
因此，图1的实施方式提供了一种电子装置100，该电子装置100构造成将顶部侧上的第一部件108与底部侧上的第二部件110热隔离，并确保侧向和竖向两个方向上的热移除，从而避免对第一部件108进行不希望的加热。此外，鉴于还嵌入有第三部件134(例如包括电力管理ic、无源部件等)，因此电子装置100具有减小的竖向高度。
图2示出了根据示例性实施方式的层压第二部件承载件104的横截面图，其中，环形连接本体126作为电子装置100的顶部部分。
在图2的实施方式中，第二部件承载件104包括第一部件108的叠置的构型。更具体地，两个存储器芯片被直接叠置以改进存储器性能。因此，图2涉及改进的存储器封装件。
此外，图2的第二部件承载件104被实施为纯层压的部件承载件(例如，pcb或ic基板)。因此，根据图2的第二部件承载件104可以是由多个电传导层结构160和多个电绝缘层结构162组成的板状层压型层叠置件。例如，电传导层结构160可以包括图案化的铜箔和竖向贯穿连接部，该竖向贯穿连接部例如填充有铜的激光过孔。电绝缘层结构162可以包括树脂(例如环氧树脂)和位于该树脂中的可选地增强颗粒(例如玻璃纤维或玻璃球)。例如，电绝缘层结构162可以由fr4或abf制成。
此外，第二部件承载件104具有位于第二部件承载件104的两个相反的主表面上的重新分布层139、141。
此外，图2示出了可选地可以将至少一个第四部件164(比方说例如电容器之类的无源部件)嵌入到框架形的连接本体126中。
图3示出了根据示例性实施方式的第一部件承载件102的横截面图，其中，嵌入的无源第三部件134作为电子装置100的底部部分。
根据图3，第一部件承载件102的上部主表面配装有导电连接元件164，该导电连接元件164能够与第二部件110的垫152和延伸穿过连接本体126的竖向贯通连接部130连接。
因此，图3示出了在由第三部件134的至少一部分提供的集成电力管理的情况下的改进的基板型部件承载件102。
图4示出了根据示例性实施方式的第一部件承载件102的横截面图，其中，嵌入的无源第三部件134和表面安装在第一部件承载件102上的第二部件110以及环形连接本体126作为电子装置100的底部部分。
图4示出了各种组件的示例性竖向尺寸，从而示出了所描述的制造架构允许实现在竖向方向上具有高紧凑度的电子装置100。
图5示出了根据另一示例性实施方式的电子装置100的横截面图。
图5也示出了所示出的电子装置100在竖向方向上的尺寸，从而示出了在z轴方向上的高紧凑度的构型。
此外，图5示出了连接本体126的限定热解耦间隙106的侧向范围的内侧壁166可以覆盖有涂层133。相对于图1中所示的涂层132，可以附加地或替代性地设置涂层133。优选地，涂层133可以由防腐蚀材料(比如ptfe)制成，以用于防止水分到达敏感的第二电子部件110。
图6示出了根据示例性实施方式的电子装置100的底部部分的横截面图。
图6详细示出了电子装置100的下部的各个组成部分的竖向尺寸。有利地，图6中所示的电子装置100的下部的整个竖向厚度168(特别地取决于呈扇形的层的数量和实施的制造技术)可以非常小。
图7示出了根据另一示例性实施方式的电子装置100的底部部分的横截面图。
与图6相反，在图7中省略了根据图6的用于热压缩的非传导膜158。
图8示出了根据示例性实施方式的电子装置100的组成部分在连接之前的横截面图。
图8示出了在存储器板组装之后，可以从背侧施加非传导膜158。图8示出了在第一部件承载件102与连接本体126之间形成热压缩结合之后所获得的结构。
图8还示出了如何形成热解耦间隙106，以用于提供存储器芯片(第一部件108)与处理器(第二部件110)的热隔离。因此，可以通过底部侧的竖向连接部来移除存储器热，参见竖向贯通连接部190和可选的铜板(未示出)。
图9至图19示出了在执行制造根据示例性的电子装置100的方法期间获得的结构的横截面图。
参照图9，连接本体126的实施方式被示出为具有焊料盖170的z轴连接器框架，以用于建立与第一部件承载件102的电传导连接。因此，使用所述焊料盖170，连接本体126可以通过底部侧上的嵌入的第三部件134被结合在第一部件承载件102的顶部上。
pcb或ic基板类型的组成部分102、126可以在面板水平部上被制造和处理。
参照图10，示出了第一部件承载件102与图9的连接本体126的连接结果。该连接可以通过大量回流焊接(例如在250℃的温度下)完成。
图11示出了如何准备处理器类型的第二部件110，该第二部件110与焊料凸块或铜柱连接，该焊料凸块或铜柱设置为电传导层结构120的位于第一部件承载件102的顶部上的一部分。第二部件110可以在第二部件110的底部侧处设置有焊料盖和/或非传导膜158。此后，可以通过热压缩结合将第二部件110结合至位于基板型第一部件承载件102的顶部上的铜柱。图12示出了该结合过程的结果。
图13示出了施加至第二部件110的暴露表面部分和连接本体126的涂层132。例如，涂层132可以是沉积水分阻挡层，该沉积水分阻挡层例如可以通过化学气相沉积(cvd)或物理气相沉积(pvd)来应用。
参照图14，可以预制的模制第二部件承载件104可以接近于在执行参照图13所描述的过程之后获得的结构。
参照图15，示出了在结合之前(例如在形成热压缩结合部之前)的第一部分和第二本体，该第一本体由已经连接的第一部件承载件102和连接本体126组成，该第二本体呈第二部件110形式。
参照图16，除了图15中所示的本体之外，还示出了预制的模制第二部件承载件104。
参照图17，示出了第二部件110结合(例如热压缩结合)在第一部件承载件102上的结果。
参照图18，示出了(例如处理器类型)第二部件110被(例如模制类型)涂层132完全封装的实施方式。在该实施方式中，涂层132可以用于结合(例如热压缩结合)并提供模制底部填充。
图19示出了在连接本体126与第二部件承载件104之间形成热压缩结合之前的电子装置100的预成型件。
图20示出了根据示例性实施方式的电子装置100的模拟结果，并且示出了第二部件承载件104中的第一部件108与第一部件承载件102中的热解耦间隙106中的另一第二部件110之间改进的热解耦。
图20示出了根据示例性实施方式的电子装置100的平面图，其中，在处理器类型的第二部件110上方具有两个存储器类型的第一部件108。附图标记180表示用于获得在图20的右手侧示出的三个横截面图的切割线。所述三个横截面图对应于用于模拟提供热解耦间隙106的效果的模拟结果，如上所示。此外，模拟结果提供了与第二部件110下方的不同热传导率影响有关的信息。
如第一横截面182中所示出的，在设想没有热解耦间隙的情况下，示出了第二部件110周围的热分布的模拟。假定均质化或平均化的重新分布层的热传导率在竖向方向为4w/mk，并且在每个水平方向为15w/mk。模拟的结果是，第二部件110的位置处与第一部件108的位置相比的温度差相对较小，该温度差为35k。存储器类型的第一电子部件108的最高温度为76℃，这个温度很高。该模拟结果示出，在没有热解耦间隙的情况下，存在从第二部件110向第一部件108进行大量热传递的风险。
如第二横截面184中所示，在没有热解耦间隙的情况下，再次示出了围绕第二部件110的热分布的模拟。假定重新分配层的热传导率在竖向方向为4w/mk，并且在每个水平方向上为10w/mk。存储器类型的第一电子部件108的最高温度为77℃。
如第三横截面186中所示，示出了在具有热解耦间隙106的情况下的围绕第二部件110的热分布的模拟，例如与图1进行比较。假定重新分布层的热传导率在竖向方向上为4w/mk，并且在每个水平方向上为15w/mk。模拟的结果是，第二部件110的位置处与第一部件108的位置相比的温度差明显更大，该温度差为65k。存储类型的第一电子部件108的最高温度仅为60℃。具有更高温度稳定的第二部件110的温度比没有热解耦间隙106的温度稍高，但仍处于可接受的范围内。
将第一横截面182与第三横截面186进行比较，模拟结果示出具有热解耦间隙106的顶部封装与底部封装之间的温度差高得多。因此，尽管第二部件110的温度(更耐高温)在第三横截面186中稍高，但是与第一横截面182相比，对温度更敏感的第一部件108的温度在第三横截面186中明显更低。
第二横截面184与第一横截面186的比较相对于第三横截面186与第一横截面182的比较示出，热解耦间隙106的积极影响甚至大于重新分布层的热传导率。然而，增加重新分布层的热传导率可能仍然对第二部件110的温度产生积极影响。
结论是，提供热解耦间隙106对于保护第一部件108以避免过热是非常有利的。重新分布层137、138的热传导率的增加也对第二部件110的冷却具有积极的但在量级上上较小的影响。
图21和图22示出了根据另一示例性实施方式的电子装置100的横截面图。
参照图21，虚线表示一个或更多个第一部件108可以表面安装在第二部件承载件104上、或者可以嵌入到第二部件承载件104的上部部分中的模制化合物124等内。在图21中示出了两个第一部件108。
图21还示出，在第一部件承载件102与第二部件承载件104之间可以形成多个腔或热解耦间隙106，所述多个腔或热解耦间隙106中的每一者用于容置一个或更多个第二部件110。图21中示出了三个热解耦间隙106，所述三个热解耦间隙106中的每个热解耦间隙容置一个第二部件110。
参照图22，示出了第一部件108安装在第二部件承载件104上，从而暴露于环境的实施方式。这样的实施方式例如在第一部件108是光敏传感器时可以是有利的。由于光敏传感器在过热的情况下易于失效，所以有利的是，如上所述，热解耦间隙106中的(此处为两个)第二部件110与表面安装的第一部件108热解耦。
第一部件108还可以构造成透镜和/或任何其他光学元件。透镜或任何其他光学元件也可以安装在第一部件108上，特别地透镜或任何其他光学元件在实施为光敏传感器时也可以安装在第一部件108上。此外，第一部件108可以包括或连接至诸如光纤(未示出)之类的波导。
图23至图25示出根据示例性实施方式的模块型电子装置100的组成部分的横截面图，并且示意性示出模块型电子装置100的制造方法。可以将三个不同的概念应用于制造根据本发明的示例性实施方式的电子装置100。
参照图23，可以通过将具有开口的连接本体126夹置在第一部件承载件102与第二部件承载件104之间来形成热解耦间隙106。一个或更多个功能元件可以集成在连接本体126中和/或被引导通过连接本体126。例如，可以设置至少部分地延伸穿过连接本体126的波导，以例如在第一部件承载件102(或第一部件承载件102的第二部件110)与第二部件承载件104(或第二部件承载件104的第一部件108)之间传输光信号。
参照图24，可以形成将凹形的第一部件承载件102与平面的第二部件承载件104连接的热解耦间隙106。
参照图25，可以形成将平面的第一部件承载件102与凹形的第二部件承载件104连接的热解耦间隙106。
在上面描述的实施方式中，已经将第二部件承载件104上和/或第二部件承载件104中的第一部件108描述为温度敏感元件，而热解耦间隙106中的第二部件110已经被描述为热生成元件。然而，在其他示例性实施方式中，所述功能可以是颠倒的，即，第二部件承载件104上和/或第二部件承载件104中的第一部件108可以是热生成元件，而热解耦间隙106中的第二部件110可以是温度敏感元件，通过使温度敏感元件与热生成元件的热解耦来保护该温度敏感元件。
应当指出的是，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且冠词“一”或“个”不排除多个。而且，可以将与不同实施方式相关联地描述的元件进行组合。
本发明的实现不限于附图中所示和上面描述的优选实施方式。而是，即使在根本不同的情况下，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。
1.一种电子装置，包括：
第一部件承载件；
第二部件承载件，所述第二部件承载件与所述第一部件承载件连接而使得在所述第一部件承载件与所述第二部件承载件之间形成热解耦间隙；
第一部件，所述第一部件位于所述第二部件承载件上和/或所述第二部件承载件中；
第二部件，所述第二部件具有第一主表面，所述第二部件在所述第一主表面处安装在所述热解耦间隙中而使得：所述第二部件的相反的第二主表面的至少一部分以及整个侧壁相对于所述第一部件承载件的材料以及相对于所述第二部件承载件的材料是暴露的。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第二部件的所述第一主表面安装在所述第一部件承载件上。
3.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第一部件承载件包括连接的叠置件，所述连接的叠置件特别地是层压的叠置件，所述叠置件包括至少一个电传导层结构和/或至少一个电绝缘层结构。
4.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第一部件是被嵌入的或被表面安装的。
5.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第二部件承载件包括连接的叠置件，所述连接的叠置件特别地是层压的叠置件，所述叠置件包括至少一个电传导层结构和/或至少一个电绝缘层结构，其中，特别地，所述第一部件被嵌入到所述叠置件中或被表面安装在所述叠置件上。
6.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第二部件的整个所述第二主表面相对于所述第一部件承载件的材料以及相对于所述第二部件承载件的材料是暴露的。
7.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第一部件和所述第二部件中的至少一者是半导体芯片。
8.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第一部件是存储器芯片或传感器芯片，特别地，所述第一部件是图像传感器芯片。
9.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第二部件是处理器芯片。
10.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第二部件承载件在面向所述第一部件承载件的一侧处包括用于至少部分地容置所述第二部件并限定所述热解耦间隙的凹部。
11.根据权利要求1所述的电子装置，还包括：
连接本体，所述连接本体连接在所述第一部件承载件与所述第二部件承载件之间，并且具有至少部分地容置所述第二部件并限定所述热解耦间隙的开口。
12.根据权利要求11所述的电子装置，其中，所述连接本体包括至少一个竖向贯通连接部，所述竖向贯通连接部填充有电传导材料并将所述第一部件与所述第二部件电联接。
13.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第一部件承载件包括至少一个未电连接的竖向贯通连接部，所述竖向贯通连接部填充有热传导材料。
14.根据权利要求1所述的电子装置，还包括：
涂层，所述涂层将所述第二部件的暴露表面中的至少一者至少部分地涂覆，以及
热解耦间隙，所述热解耦间隙限定将所述第一部件承载件与所述第二部件承载件连接的连接本体的侧壁。
15.根据权利要求14所述的电子装置，其中，所述涂层包括热传导率高的涂层和保护性涂层中的至少一者，所述保护性涂层特别地是防腐蚀涂层。
16.根据权利要求1所述的电子装置，还包括：
第三部件，所述第三部件嵌入到所述第一部件承载件中，其中，特别地，所述第三部件包括无源部件和电力供给控制器中的至少一者。
17.根据权利要求16所述的电子装置，还包括：
第四部件，所述第四部件嵌入到所述连接本体中，其中，特别地，所述第四部件包括无源部件或有源部件。
18.根据权利要求1所述的电子装置，还包括以下特征中的至少一者：
其中，所述第一部件承载件包括至少一个柱，所述至少一个柱位于暴露的主表面处以用于提供所述电子装置的外部电连接；
其中，所述第一部件承载件包括位于暴露的主表面上的重新分布层，其中，特别地，所述第一部件承载件包括位于面向所述第二部件的主表面处的另外的重新分布层；
其中，所述第二部件承载件包括位于面向所述第一部件承载件的主表面处的重新分布层；
其中，所述第一部件承载件包括至少一个重新分布层，所述至少一个重新分布层的铜的体积百分比为至少1体积百分比、特别是至少10体积百分比、更特别是至少50体积百分比；
其中，所述第一部件承载件包括至少一个重新分布层，所述至少一个重新分布层在水平面中的均质化或平均化的热传导率在介于5w/mk至20w/mk的范围中、特别地在介于10w/mk至15w/mk的范围中；
其中，所述第一部件承载件包括至少一个重新分布层，所述至少一个重新分布层在竖向方向上的均质化或平均化的热传导率在介于2w/mk至10w/mk的范围中、特别地在介于3w/mk至8w/mk的范围中；
其中，所述第一部件承载件包括位于所述第二部件的所述第一主表面与所述第一部件承载件的暴露的主表面之间的热移除结构，所述热移除结构用于将来自所述第二部件的热通过所述第一部件承载件的暴露的所述主表面移除；
其中，所述第二部件承载件包括至少一个另外的第一部件，其中，所述第一部件和所述至少一个另外的第一部件根据并排形式和竖向叠置形式的中的至少一种形式进行布置；
其中，所述第一部件和所述第二部件中的至少一者特别地选自以下各者：电子部件、非导电嵌体和/或导电嵌体、热传递单元、光引导元件、光学元件、能量收集单元、有源电子部件、无源电子部件、电子芯片、存储设备、滤波器、集成电路、信号处理部件、电源管理部件、光电接口元件、电压转换器、密码部件、发送器和/或接收器、机电换能器、执行器、微机电系统、微处理器、电容器、电阻器、电感、蓄能器、开关、相机、天线、磁性元件、另外的部件承载件和逻辑芯片；
其中，所述第一部件承载件和所述第二部件承载件中的至少一者的至少一个电传导层结构包括铜、铝、镍、银、金、钯和钨中的至少一者，并且所提及的铜、铝、镍、银、金、钯和钨中的任意一者可选地被涂覆有诸如石墨烯之类的超导材料；
其中，所述第一部件承载件和所述第二部件承载件中的至少一者的至少一个电绝缘层结构包括以下各者中的至少一者：树脂、特别是增强树脂或非增强树脂、例如为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、陶瓷和金属氧化物中的至少一者；
其中，所述第一部件承载件和所述第二部件承载件中的至少一者成形为板；
其中，所述第一部件承载件和所述第二部件承载件中的至少一者构造成印刷电路板和基板中的一者；
其中，所述第一部件承载件和所述第二部件承载件中的至少一者构造为层压型部件承载件。
19.一种制造电子装置的方法，所述方法包括：
提供第一部件承载件；
提供具有第一部件的第二部件承载件；
将所述第二部件承载件与所述第一部件承载件连接而使得在所述第一部件承载件与所述第二部件承载件之间形成热解耦间隙；
将第二部件的第一主表面安装在所述热解耦间隙中而使得：所述第二部件的相反的第二主表面的至少一部分以及整个侧壁相对于所述第一部件承载件的材料以及相对于所述第二部件承载件的材料是暴露的。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括以下特征中的至少一者：
其中，所述方法包括在将所述第一部件承载件与所述第二部件承载件连接之前，特别是在将所述第一部件承载件与所述第二部件承载件连接紧之前，将所述第二部件的所述第一主表面安装在所述第一部件承载件上；
其中，所述方法包括在将所述第二部件安装在所述第一部件承载件上之后用涂层涂覆所述第二部件，其中，所述方法特别地包括通过溅射来涂覆所述第二部件；
其中，所述方法包括通过热压缩将所述第一部件承载件与所述第二部件承载件连接，可选地使用位于所述第一部件承载件与所述第二部件承载件之间的连接本体通过热压缩将所述第一部件承载件与所述第二部件承载件连接；
其中，所述方法包括通过热压缩将所述第一部件承载件与所述第二部件连接。
技术总结