包括翘曲稳定结构的部件载体

摘要

一种用于电连接部件的装置(100)，包括至少一个电绝缘的层结构(102)；至少一个导电的层结构(104)，该至少一个导电的层结构与至少一个电绝缘的层结构(102)堆叠且加固，以形成层堆叠体；以及至少部分地穿透层堆叠体的层结构(102、104)的翘曲稳定结构(106)，以抑制翘曲地稳定所述装置(100)。

权利要求

1.用于电连接部件的装置(100)，其中所述装置(100)包括：

至少一个电绝缘的层结构(102)；

至少一个导电的层结构(104)，所述导电的层结构与至少一个所述电绝缘的层结构(102)堆叠且加固，以形成层堆叠体；

翘曲稳定结构(106)，所述翘曲稳定结构至少部分地穿透所述层堆叠体的至少两个所述层结构(102、104)，以抑制翘曲地稳定所述装置(100)，其中借助于至少一个贯通连接件(108)，特别地借助于多个贯通连接件(108)形成所述翘曲稳定结构(106)，其主要延伸方向(114)与所述装置(100)的至少一个主表面(110)围成锐角(α)，并且其中借助于至少两个钻孔，特别是盲眼钻孔，形成至少一个所述贯通连接件(108)，所述钻孔彼此相连且彼此设计为不对称，特别是侧向上彼此偏移，特别是至少部分地填充有材料。

2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中所述锐角(α)处于70°到89°的范围内，特别地处于80°到88°的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的装置(100)，其中不同数量的多个贯通连接件(108)中的至少一部分布置为相对于至少一个所述主表面(110)成不同角度值的锐角(α)并且因此彼此之间不平行。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(100)，其中至少一个所述贯通连接件(108)的至少一部分至少部分地填充有导电的材料，特别是铜。

5.根据权利要求4所述的装置(100)，其中至少一个所述贯通连接件(108)的导电材料至少沿着至少一个所述贯通连接件(108)的延伸部的一部分，穿透所述装置(100)，与至少一个所述电绝缘的层结构(102)直接邻接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置(100)，其中至少一个所述贯通连接件(108)的至少一部分是无材料的。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置(100)，其中侧向上彼此偏移的所述钻孔取向为垂直于所述装置(100)的至少一个主表面(110)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置(100)，其中侧向上彼此偏移的所述钻孔分别基本上具有圆柱形的外形。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的装置(100)，其中侧向上彼此偏移的所述钻孔分别基本上具有椎体形或截锥体状的外形。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置(100)，其中所述钻孔的彼此之间的侧向偏移处于0.5μm到50μm的范围内，特别地处于0.5μm到3μm的范围内或者处于3μm到50μm的范围内。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置(100)，其中以对抗翘曲力的机械预应力，集成至少一个所述导电的层结构(104)中和/或至少一个所述电绝缘的层结构(102)中的至少一个所述贯通连接件(108)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置(100)，其中至少一个所述电绝缘的层结构(102)的材料所具有的热膨胀系数值比由至少一个所述导电的层结构(104)的材料和至少一个所述贯通连接件(108)的材料构成的组中的至少一个的热膨胀系数值更大。

13.根据权利要求1至11中任一项所述的装置(100)，其中至少一个所述电绝缘的层结构(102)的材料所具有的热膨胀系数值比由至少一个所述导电的层结构(104)的材料和至少一个所述贯通连接件(108)的材料构成的组中的至少一个的热膨胀系数值更小。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置(100)，其中至少一个所述贯通连接件(108)的至少一部分设计为在所述层堆叠体的堆叠方向上完全穿透所述装置(100)的金属化通孔，或者设计为在所述层堆叠体的堆叠方向上仅精确地部分穿透所述装置(100)的点键合。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置(100)，其中至少一个电子部件(1000)嵌入在至少一个所述电绝缘的层结构(102)中和/或嵌入在至少一个所述导电的层结构(104)中。

16.根据权利要求15所述的装置(100)，其中至少一个所述电子部件(1000)选自下列组，所述组由有源电子部件、无源电子部件、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、变压器、加密编码部件、电容、电阻器、发射和/或接收单元、机电换能器、电感器、开关、微机电系统、电池、照相机和天线构成。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的装置(100)，其中所述装置(100)的主表面-2 -2(110)的单位面积上的贯通连接件(108)的数量处于50mm 到1000mm 的范围内，特别地处于200mm-2到500mm-2的范围内，或者处于4000mm-2到8000mm-2的范围内。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的装置(100)，其中所述装置(100)的主表面(110)上的相邻贯通连接件(108)之间的间距，特别是平均间距，处于30μm到200μm的范围内，特别地处于50μm到90μm的范围内，或者处于1μm到30μm的范围内，特别地处于5μm到20μm的范围内。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的装置(100)，其中所述电绝缘的层结构(102)包括至少一种选自下列组的材料，所述组由：树脂，特别是双马来酰亚胺三嗪类树脂；氰酸酯；

玻璃，特别是玻璃纤维；预浸材料；聚酰亚胺；液晶聚合物；基于环氧树脂的累积膜；FR4材料；陶瓷和金属氧化物构成。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的装置(100)，其中至少一个所述导电的层结构(104)包括铜。

21.根据权利要求1至20中任一项所述的装置(100)，设计为印刷电路板或基板。

22.一种制造用于电连接部件的装置(100)的方法，其中所述方法包括：

将至少一个导电的层结构(104)与至少一个电绝缘的层结构(102)堆叠和加固，以形成层堆叠体；

形成至少部分地穿透所述层堆叠体的至少两个所述层结构(102、104)的翘曲稳定结构(106)，以抑制翘曲地稳定所述装置(100)，其中借助于至少一个贯通连接件(108)，特别地借助于多个贯通连接件(108)形成所述翘曲稳定结构(106)，其主要延伸方向(114)设计为与所述装置(100)的至少一个主表面(110)围成锐角(α)，并且其中借助于从所述装置(100)的两个相对主表面(110、112)出发的两次钻探，形成至少一个所述贯通连接件(108)。

23.根据权利要求22所述的方法，其中借助于离子轰击、化学侵蚀、机械钻探或者激光钻探实现至少一个所述电绝缘的层结构(102)的断裂，以形成至少一个所述贯通连接件(108)。

24.根据权利要求22或23中任一项所述的方法，其中在至少一个导电结构(104)中和/或在至少一个所述电绝缘的层结构(102)中产生至少一个所述贯通连接件(108)的过程中，至少一个所述贯通连接件(108)以对抗翘曲力的机械预应力集成在所述装置(100)的环绕其的材料中。

25.根据权利要求24所述的方法，其中通过将形成至少一个所述贯通连接件(108)时的温度设定得比加工至少一个所述电绝缘的层结构(102)和/或至少一个所述导电的层结构(104)时的温度更高，来产生所述机械预应力。

26.根据权利要求25所述的方法，其中相较于由至少一个所述导电的层结构(104)的材料和至少一个所述贯通连接件(108)的材料构成的组中的至少一种材料，选择具有更小热膨胀系数值的至少一个所述电绝缘的层结构(102)的材料。

27.根据权利要求24所述的方法，其中通过将形成至少一个所述贯通连接件(108)时的温度设定得比加工至少一个所述电绝缘的层结构(102)和/或至少一个所述导电的层结构(104)时的温度更低，来产生所述机械预应力。

28.根据权利要求27所述的方法，其中相较于由至少一个所述导电的层结构(102)的材料和至少一个所述贯通连接件(108)的材料构成的组中的至少一种材料，选择具有更大热膨胀系数值的至少一个所述电绝缘的层结构(102)的材料。

29.根据权利要求24至28中任一项所述的方法，其中通过在形成至少一个所述贯通连接件(108)后且在加工至少一个所述电绝缘的层结构(102)和/或至少一个所述导电的层结构(104)后，使所述装置(100)经受暂时的温度提升，来产生或增强所述机械预应力，由此产生所述装置(100)的材料的彼此匹配以及机械夹紧应力的构建。

说明书

包括翘曲稳定结构的部件载体

[0001] 本发明涉及一种用于电连接部件的装置以及一种用于制造用于电连接部件的装置的方法。

[0002] 在印刷电路板行业中，可以识别到下列发展方向：已知不同的用于将部件(无源的和有源的)嵌入在印刷电路板中的方法。该技术一般称为嵌入(Embedding)。通过不断的微型化，部件之间的连接越来越小并且越来越精细。印刷电路板的层厚变得越来越小。芯片装配在热膨胀系数(CTE)的兼容性数值方面对印刷电路板提出越来越高的要求，并且要求越来越高的分辨率和不断增长的精确性。其结果是，要用玻璃和其它刚性材料替换部分弹性的FR4材料。所有这些趋势都导致不期望的延迟。

[0003] 当前发明的目的在于，提供一种用于电连接部件的装置，该装置本身在变换的温度影响下受保护，以防损坏。

[0004] 该目的通过具有根据独立权利要求的特征的主题得以实现。进一步的实施例示出在从属权利要求中。

[0005] 根据当前发明的一种实施例，提供了一种用于电连接部件的装置(这些部件特别地能够装配在装置上和/或嵌入在装置中，其中此类部件可以是(例如密封的或者说有外壳的或者裸露的或者说无外壳的)半导体芯片、衬套等)，该装置包括至少一个电绝缘的层结构；至少一个导电的层结构，该导电的层结构与至少一个电绝缘的层结构堆叠且加固(特别是压制)，以形成层堆叠体；以及至少部分地穿透层堆叠体的层结构的至少一部分的翘曲稳定结构，以抑制翘曲地稳定装置。

[0006] 根据当前发明的另一实施例，提供了一种用于制造用于电连接部件的装置的方法，其中在该方法中，至少一个导电的层结构与至少一个电绝缘的层结构堆叠且加固(特别是压制)，以形成层堆叠体，并且形成了至少部分地穿透层堆叠体的至少两个层结构的翘曲稳定结构，以抑制翘曲地稳定装置。

[0007] 在当前申请的框架下，“层结构”理解为由一个或多个贯通的或结构化的层构成的平坦的或平整的布置，其例如可以由薄膜、薄金属板、薄片或者沉淀或涂覆的材料形成。可以例如以此方式实现此类层或层结构的结构化，即由于结构化，形成多个彼此分隔的岛，抑或形成连贯的结构。通过加固(特别是压制和/或粘贴，必要时在加入热量的情况下)，单独的层或者说层结构可以连接(例如层压)成统一的主体。

[0008] 在本申请的框架下，“翘曲稳定结构”特别地理解为完全或部分地穿透多个层结构的主体结构，该主体结构配置为，对抗装置的翘曲(特别是在存在热机械应力的情况下)。翘曲在此特别地理解为弯曲，其相对于平坦或平面的布置改变装置的外部形态。显然，翘曲稳定结构特别地通过提供装置的内部机械预应力，使得阻止翘曲的反作用力抵抗装置的翘曲倾向，使得完全或者部分地补偿翘曲应力和反向应力。这样的翘曲可以例如当装置的不同部件(特别是电绝缘的层结构的材料和导电的层结构的材料)具有不同的热膨胀系数值时，产生于温度影响，这在温度变化时会导致在装置内形成内部应力。翘曲稳定结构可以配置为对抗此类内部应力。然而，翘曲稳定结构的作用原理还可以如下地设计，即装置上和/或内的翘曲稳定结构还可以引起强化作用，在其影响下，根本不会形成翘曲。

[0009] 根据本发明的一种示例性实施例，可以通过将一个或多个翘曲稳定结构集成在装置中，有效地对抗其特别地在温度变化影响下形成翘曲的倾向。这能够以如下方式实现，即通过翘曲稳定结构在装置内部生成阻止翘曲倾向的反作用力。尤其有利地，翘曲稳定结构可以协同地作为装置的功能部件一同使用，例如通过将其设计为专门配置的导电的贯通连接件，其随即也用于装置的彼此相对的主面的电耦合(可能是与装配于其上的电子部件，例如与电子芯片)。

[0010] 此外，描述了该装置和该方法的额外的示例性实施例。

[0011] 根据一种示例性实施例，可以借助于至少一个(特别地借助于多个)贯通连接件形成翘曲稳定结构，其主要延伸方向与装置的至少一个主表面围成锐角。在当前申请的框架下，术语“主要延伸方向”理解为贯通连接件沿着其相对于装置延伸的有效方向。主要延伸方向特别地通过从贯通连接件的进口孔到贯通连接件的两个相对端部(特别地，当所属的贯通连接件设计为至少部分地填充有材料的通孔时，到装置的两个相对主表面)的两个彼此相对的面心之间的直线连接线产生。除了作为翘曲稳定结构的功能外，此类贯通连接件还可以用于维持装置的不同区域之间的导电耦合。举例而言，可以通过贯通连接件来维持装置的彼此相对的主面之间的导电耦合，以便例如使装配在此的电子芯片或其它电子部件彼此导电地耦合。同样可能的是，贯通连接件可以维持此类主表面和嵌入在装置内部的电子部件之间的电耦合，使得贯通连接件不再实施为直通钻孔，而是实施为填充有导电物的盲眼钻孔。

[0012] 然而，特别地传统使用的、垂直于板状装置的主表面定向且具有恒定半径的贯通连接件(即具有恒定半径且沿着层结构的堆叠方向延伸的圆柱状过孔)，由于其高度地对称，被证明不适合于发挥抑制翘曲的作用。显然，这可以由此阐明，即恰巧是与装置的主表面成锐角布置的、优选地构建为不对称的贯通连接件产生的机械张力有效地抵抗翘曲倾向。对于此类斜向贯通连接件的翘曲稳定作用而言，重要的是，这些贯通连接件与装置的主表面围成不同于0°或者说90°的角度，因为恰巧由此会出现抑制翘曲的对称损失，其以有利的方式在装置内部生成应力，而应力避免装置在温度影响下的不期望的弯拱。

[0013] 根据一种示例性实施例，该锐角可以处于70°到89°的范围内，特别地处于80°到88°的范围内。这示出了，特别是贯通连接件的主要延伸方向相对于板状装置的主表面的曲面法向的相对小的偏差引起尤其有效的翘曲抑制。如果角度过小，则一方面，翘曲稳定结构的材料耗费和面积耗费过大，另一方面，翘曲抑制的斜率再次下降。与此相反，如果角度过大，则贯通连接件过于接近传统上不抑制翘曲的竖直定向。特别地，80°到88°之间的角度范围证实了对于翘曲倾向的抑制是尤其有利的。

[0014] 根据一种示例性实施例，不同数量的多个贯通连接件中的至少一部分能够布置为相对于至少一个主表面成不同角度的锐角并且因此彼此之间不平行，优选地彼此倾斜。根据引起尤其有效的弯曲抑制的该设计方案，不仅贯通连接件相对于装置的主表面倾斜，并且不同贯通连接件的主要延伸方向也彼此倾斜。另外的期望的对称损失对抗形成贯通连接件的尽可能对称的布置的传统倾向，而通过该另外的期望的对称损失，会继续失去装置中的秩序，这令人惊奇地进一步降低装置形成翘曲的倾向。

[0015] 根据一种示例性实施例，至少一个贯通连接件的至少一部分可以至少部分地填充有导电的材料，特别是铜。当贯通连接件填充有例如铜等导电材料时，其除了抑制翘曲的功能，还能具有导电功能。在使用铜这一对于装置的键合而言常见的导电材料时，有利地可以省略将其它材料引入工艺的步骤，这使得可以成本低廉地形成装置。多种不同材料之间的界线上的粘附问题和导电接触问题都可以由此得以避免。另外，使用铜来填充贯通连接件，使得不用担心贯通连接件和导电的层结构(其有利地同样由铜形成)之间的取决于温度的翘曲。

[0016] 根据一种示例性实施例，至少一个贯通连接件的导电材料可以至少沿着至少一个贯通连接件的延伸部的一部分，穿透装置，与至少一个电绝缘的层结构直接邻接。通过具有斜向定向的贯通连接件沿着其在装置内部的延伸部的至少一部分与电绝缘材料邻接，可以在贯通连接件的导电材料和至少一个电绝缘的层结构的电绝缘材料之间实现有效的楔入或者说张紧。这进一步降低了形成翘曲的倾向。

[0017] 根据一种示例性实施例，至少一个贯通连接件的至少一部分可以是无材料的。根据该替换的设计方案，贯通连接件也可以保持为完全或部分地无材料，由此设计为中空的或仅部分地填充的盲孔或通孔，并且尽管如此仍能够发挥抑制翘曲的作用。这样的部分或完全未填充的贯通连接件可以协同地用作用于将部件机械地装配(例如插接)到装置上或将装置机械地装配到电子外围设备上的安装结构。

[0018] 根据一种示例性实施例，可以借助于特别地填充有材料的唯一的斜向钻孔形成至少一个贯通连接件，其中倾斜度是相对于装置的彼此平行的主表面而言的。唯一(例如基本上圆柱形)的斜向钻孔可以例如借助于机械钻头或者借助于在装置一侧起作用的激光束产生，且能够以尤其简单的方式加工并且引起良好的抑制翘曲的结果。为此，激光器或者说机械钻头的定向应相对于装置的主表面的法线方向倾斜。替换地，钻孔的中心可以相对于装置的中点向上或向下偏差。特别地，孔可以设计为相对于装置的主表面歪斜或者说成锐角。同样可能的是，孔的中心设计为在装置的厚度方向上不对称，其中特别地能够通过两个子钻孔之间的界线来定义此类中心，而为了共同形成孔，从装置的相对主面出发，在装置中形成这些子钻孔。

[0019] 根据一种示例性实施例，可以借助于至少两个彼此相连且彼此设计为不对称(特别地在侧向上彼此偏移和/或彼此倾斜)的钻孔(特别是盲眼钻孔)形成至少一个贯通连接件。根据引起翘曲倾向的突出抑制效果的该尤其优选的设计方案，通过由彼此连接且从装置的两个彼此相对的主表面上开始延伸的子钻孔产生贯通连接件，相应贯通连接件的不对称性得以提高。换言之，两个彼此相对的钻孔的端部上的子表面可以彼此恰好重叠或者说仅部分地重叠，以便由此特别地在界线范围内完成级状的过渡区域，在此过渡区域中对称性尤其低。这例如可以通过作用在两个相对的主表面(优选地先后作用，然而可选地也可以同时作用)上的激光器或者机械钻头的对应偏移来维持。由此，可以例如形成具有重叠区域的两个侧向上彼此偏移的圆柱形钻孔，或者通过两个侧向上彼此偏移地相连的圆锥状钻孔形成沙漏的几何形状。同样可能的是，作为两个子钻孔的侧向偏移的替换或者补充，在装置中预设具有不同直径、不同截面形状和/或不同透深(例如通过形成在从装置的主表面处开始形成的子钻孔时的不同的钻探时长和/或激光功率可调)的子钻孔，以引起不对称性。

[0020] 必要时，钻孔也可以形成为阶梯状。举例而言，具有更大直径的钻孔可以设计为不太深，并且具有更小直径的另一钻孔可以设计为更深。具有其倍数的实施例也是可能的，即阶梯状地引入至少三个不同直径的子钻孔。能够有选择地从装置的一侧或两侧或者说一个或两个主表面引入子钻孔。

[0021] 根据一种示例性实施例，侧向上彼此偏移的钻孔取向为垂直于装置的至少一个主表面。根据该设计方案，并非子钻孔自身的倾斜定向，而是其侧向偏移引起了与相对于装置的主表面的法向偏差的主要延伸方向。

[0022] 根据一种示例性实施例，侧向上彼此偏移的钻孔分别基本上具有圆柱形的外形。例如可以通过机械钻头实现此类圆柱形外形。

[0023] 根据一种示例性实施例，侧向上彼此偏移的钻孔分别基本上具有椎体形或截锥体状的外形。例如可以通过激光钻头实现此类几何形状，与内侧相比，该激光钻头在装置的外侧上通常产生具有更大横截面的子钻孔。

[0024] 根据一种示例性实施例，当装置被设计为印刷电路板或者说Printed Circuit Board(PCB)时，从装置的两个相对主表面开始延伸的钻孔的彼此之间的侧向偏移处于3μm到50μm的范围内。根据另一示例性实施例，当装置被设计为基板时，从装置的两个相对主表面开始延伸的钻孔的彼此之间的侧向偏移处于0.5μm到3μm的范围内(特别地处于0.5μm到2μm的范围内)(特别地由于基板整体具有比印刷电路板更小的尺寸而产生这样的结果)。如果侧向偏移过低，则抑制翘曲的效果过低或者说完全消失。如果侧向偏移过大，则翘曲稳定结构自身的机械稳定性可能会因该情况受损，因为重叠会过小并且可能会导致翘曲稳定结构的子部件被夹断。关于上述两种结果，所提及的范围已经被证实是尤其有利的范围。

[0025] 根据一种示例性实施例，能够以对抗部件载板固有的翘曲力的机械预应力，集成至少一个导电的层结构中和/或至少一个电绝缘的层结构中的至少一个贯通连接件。根据该尤其优选的实施例，通过贯通连接件自身的制造工艺，为装置注入机械预应力，而在出现翘曲之前，诱发翘曲的力必须克服该机械预应力。特别是在制造由异质材料构建的装置的过程中的热机械效应可能在后续的冷却过程中导致形成传统上不期望、而根据本发明的实施例而言高度期望的装置的内部应力，并且因此变得可用。换句话说，通过当前发明的实施例，认识到，传统上的偏见，即装置的内部机械应力必然会导致质量损失或者甚至功能损失，在该普遍性上并不适用。更确切地说，此类应力恰好会有助于抑制不期望的翘曲。

[0026] 根据一种示例性实施例，至少一个贯通连接件的至少一部分设计为完全穿透装置的金属化通孔或者设计为仅精确地部分穿透装置的点键合(接触导通，Ankontaktierung)。因此，根据一种设计方案，贯通连接件可以设计为过孔，该过孔使装置的两个主表面彼此导电地耦合。替换地，仅部分地填充的或者说盲孔状的元件也可以实现为贯通连接件，以例如键合嵌入在装置内部的电子部件。

[0027] 根据一种示例性实施例，当装置设计为印刷电路板时，装置的主表面的单位面积上的贯通连接件的数量可以处于50mm-2(即印刷电路板的每平方毫米主表面上有50个贯通-2 -2 -2连接件)到1000mm 的范围内，特别地处于200mm 到500mm 的范围内。根据另一示例性实施例，当装置设计为基板时，装置的主表面的单位面积上的贯通连接件的数量可以处于
4000mm-2(即基板的每平方毫米主表面上有4000个贯通连接件)到8000mm-2的范围内。通过所描述的印刷电路板或者说基板的贯通连接件数量的面密度，已经发现翘曲稳定在此尤其良好地起作用。如果不对称的贯通连接件或其它翘曲稳定结构的面密度过小，则期望的效果消失或者小到可忽略不计。与此相反，如果单位面积上贯通连接件的数量过大，则这一方面导致高面积耗费和形成寄生导电通道的危险，另一方面由此导致装置内部过量的内应力，再次通过贯通连接件造成翘曲抑制倾向的恶化。

[0028] 根据一种示例性实施例，当装置设计为印刷电路板时，装置的主表面上的相邻金属化通孔之间的间距，特别是平均间距，处于30μm到200μm的范围内，特别地处于50μm到90μm的范围内。与此相反，如果装置设计为基板，则该间距可以处于1μm到30μm的范围内，特别地处于5μm到20μm的范围内。如果具有斜向主要延伸方向的相邻贯通连接件(斜度)的间距过小，则斜向贯通连接件之间的电绝缘材料范围变得过小，使得其丧失机械强度并且不再能够承受装置内部所形成的内应力。由此会出现裂纹形成或者其它不期望的效果。与此相反，如果相邻金属化通孔之间的间距过大，则直到最后规格(即接下来的规格再也不可接受)为止会丧失翘曲稳定作用。

[0029] 根据一种示例性实施例，可以借助于机械钻探或者激光钻探，形成贯通连接件。不过，其它用于产生贯通连接件的方法同样是可能的，例如化学侵蚀法(可选地与蚀刻技术组合)。

[0030] 根据一种示例性实施例，可以借助于从装置的两个彼此相对的主表面开始的钻探，形成贯通连接件。由此，从相对侧上进行钻探时的可设定的偏移使得可以精确地设定不同贯通连接件部件之间的期望的不对称性。

[0031] 根据一种示例性实施例，在至少一个导电结构中和/或在至少一个电绝缘的层结构中产生至少一个贯通连接件的过程中，至少一个贯通连接件以对抗翘曲力的机械预应力集成在装置的环绕其的材料中。因此，通过有针对性地将机械张紧实施在装置中，翘曲稳定结构的翘曲抑制作用可以早在其制造工艺中就已经施加在装置中。所产生的装置的内力明显会引起其成分的楔入，从而对抗可能伴随着热膨胀出现的翘曲倾向。

[0032] 根据一种示例性实施例，可以通过将用于形成至少一个贯通连接件的温度设定得比用于加工至少一个电绝缘的层结构和/或至少一个导电的层结构的温度更高，来产生机械预应力。在用于形成填充有材料的贯通连接件的加热或者说冷却过程中，由此会出现所描述的预应力被注入到装置中并且在运行过程中出现降低了的形成翘曲的倾向。通过特别地在引入到装置中的过程中施加在翘曲稳定结构上的机械应力，也可以生成这种机械预应力。

[0033] 根据一种示例性实施例，相较于由至少一个导电的层结构的材料和至少一个贯通连接件的材料构成的组中的至少一种材料，选择具有更小热膨胀系数值的至少一个电绝缘的层结构的材料。在热膨胀系数值的这种配置中，在装置中产生内应力是尤其显著的，而内应力的产生取决于贯通连接件的温度密集的形成。

[0034] 根据一种示例性实施例，可以通过将用于形成至少一个贯通连接件的温度设定得比用于加工至少一个电绝缘的层结构和/或至少一个导电的层结构的温度更低，来产生机械预应力。根据该设计方案，与温度温和地形成贯通连接件相比，层结构的基于高温的加工引起装置的机械内应力。

[0035] 根据一种示例性实施例，相较于由至少一个导电的层结构的材料和至少一个贯通连接件的材料构成的组中的至少一种材料，选择具有更大热膨胀系数值的至少一个电绝缘的层结构的材料。对于热膨胀系数值的上述配置，之前描述的设计方案尤其强烈显著。

[0036] 根据一种示例性实施例，可以通过在形成至少一个贯通连接件后且在加工至少一个电绝缘的层结构和/或至少一个导电的层结构后，使装置经受暂时的温度提升，来产生机械预应力，由此产生装置材料的彼此匹配以及机械夹紧张力(作为机械预应力的特别实例)的构建。通过装置完成后的退火，可以产生内应力，并且同时，通过材料(例如至少一个电绝缘的层结构的树脂)流入来均衡装置内部可能残留的空腔，这进一步抑制了翘曲倾向。

[0037] 根据一种示例性实施例，至少一个电绝缘的层结构可以选自下列组，该组由树脂(特别是双马来酰亚胺三嗪类树脂)、玻璃纤维、预浸材料、聚酰亚胺、液晶聚合物、基于环氧树脂的累积膜和FR4材料构成。树脂材料可以用作机械稳定的基体，该基体同时赋予相应结构以电绝缘性能。玻璃纤维的预设机械地加强了电绝缘材料，并且还可以引起机械性能的期望的空间各向异性。预浸材料是FR4材料的预制件，并且具有树脂和玻璃纤维的混合物。通过使用对应的具有凹槽的预浸薄膜，可以为接下来的工作打下基础，即将电子组件容纳在开口中(或直接在材料中压制)，并且在用另外的预浸薄膜压制由此获得的结构之后，将电子组件完全嵌入在电绝缘材料中。FR4(阻燃(flame resistant))是指用于装置的通用材料，该材料对于根据本发明的实施例的装置，在低成本下实现高机械稳固性。至少一个电绝缘的层结构也可以包括玻璃或由此构成。陶瓷和/或金属氧化物也可以作为另外的用于至少一个电绝缘的层结构的材料。

[0038] 根据一种示例性实施例，至少一个导电的层结构可以包括铜或者由此构成。替换材料是铝、银、镍或其它合适的金属。

[0039] 根据一种实施例，装置可以设计为印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)。印刷电路板(其也可以称为电路卡或电路板)可以设计为用于电子组件的载体。印刷电路板有利于机械紧固和电连接。印刷电路板包括作为载体结构的电绝缘材料，其具有粘附于其上的导电连接件，即线路和接触结构。纤维增强塑料可以作为绝缘材料，特别地包括环氧树脂、FR4和/或预浸料。可以从薄的铜层蚀刻导体线路。

[0040] 根据一种替换实施例，装置可以设计为基板。在该上下文中，基板可以理解为用于电连接的载体或者说类似于PCB印刷电路板的部件载体，然而，基板具有明显更高密度的横向(线路)和/或竖直(钻孔)连接点，这些连接点用于例如建立带外壳或不带外壳的器件(特别是IC芯片)与PCB印刷电路板之间的电连接和机械连接。术语“基板”指的是“IC基板”。

[0041] 根据一种实施例，对于装置，至少一个电子部件可以嵌入在至少一个电绝缘的层结构和/或至少一个导电的层结构中。此类电子部件或者说此类“电子组件”特别地可以是任何有源电子部件(例如电子芯片，特别是半导体芯片)或任何任意无源电子部件(例如电容器、电阻器或电感器)。嵌入式组件或者说部件的示例是例如DRAM(或任何其它任意的存储器)的数据存储器、滤波器(其例如可以配置为高通滤波器、低通滤波器或者带通滤波器，并且其例如可以用于选频滤波)、集成电路(例如逻辑IC)、信号处理部件(例如微处理器)、功率管理部件、光电接口元件(例如光电子器件)、变压器(例如DC/DC转换器或者AC/DC转换器)、机电换能器(例如PZT(锆钛酸铅)传感器和/或致动器)、用于电磁波的发射和/或接收单元(例如RFID芯片或者应答器)、加密编码部件、电容、电感器、开关(例如基于晶体管的开关)以及这些和其它功能电子组件的组合。该部件还可以包括微机电系统(MEMS)、电池、照相机或天线。

[0042] 接下来，参考接下来的附图，详细地描述当前发明的示例性实施例。

[0043] 图1示出了根据本发明的一种示例性实施例的印刷电路板的截面视图。

[0044] 图2至图9示出了多种结构，根据这些结构推导出根据本发明的一种示例性实施例的印刷电路板的设计。

[0045] 图10至图15以及图17示出了根据本发明的另一示例性实施例的印刷电路板的截面视图。

[0046] 图16示出了根据本发明的一种示例性实施例的印刷电路板的俯视图。

[0047] 不同附图中的相同或相似部件用相同的附图标记标识。

[0048] 在参考附图描述本发明的示例性实施例之前，还应阐述本发明的若干通用方面：

[0049] 印刷电路板在其自身生产过程和/或后续组装过程的框架下会经受一定程度的翘曲。这是由于所涉材料的不同热膨胀系数值(CTE值)、处理中的机械负荷和/或凝结和干燥过程引起的。在最简单的情况下，该翘曲是质量保障意义上所组装的印刷电路板的性能变化，但是可能会导致整个印刷电路板的功能故障。印刷电路板生产商长期以来一直试图减少和最小化延迟。

[0050] 此外，已知印刷电路板中的金属化通孔和过孔制造为相对于印刷电路板(xy平面)成直角(z轴)。

[0051] 还已知在建筑领域，可以借助于预应力混凝土来实现特殊的构造和强度。在此，借助于嵌入式系统，针对压力稳定的承重构造来构建张拉应力。从建筑行业也知道，随后也可以通过将应力钢缆松散地浇筑在导套中并且随后张紧，来达到钢缆预应力。

[0052] 对于印刷电路板，借助于特殊技术，还可以产生不完全垂直于印刷电路板平面延展的金属化通孔。此外，特定的金属化通孔形式/形状也是可能的，其中作用的力基本上对应于斜向的金属化通孔，这就是说，可以根据金属化通孔的偏移垂直分量，构建对应于斜向金属化通孔的力等效系统。

[0053] 令人惊讶地发现了，通过相对于环绕的绝缘层(例如FR4，其类似于预应力混凝土，对应于混凝土)对金属化通孔(类似于预应力混凝土，用作预应力缆)的直径恰当地定尺寸，可以在印刷电路板内部实现类似效果。根据定尺寸，也可以产生具有部分预应力的系统。可以有针对性地对机械应力定尺寸，使得它们在生产过程中对抗翘曲。

[0054] 还发现了，这种应力可以通过原则上不同的机制来构建和控制：

[0055] 组A：如果绝缘层(即电绝缘的层结构)的CTE小于导体(即导电的层结构)的CTE，例如在使用玻璃/铜的组合的情况下：

[0056] 1)通过以比随后的运行温度介质更高的温度来完成金属化通孔，可以沿着期望的轨迹，在印刷电路板中有针对性地构建基本应力。这是通过铜的CTE高于绝缘子的CTE来实现的。

[0057] 2)在FR4的固化过程(或后固化过程)的框架下，层结构被加热到一定程度。在此，具有较大CTE的铜相对强烈地膨胀。在这种伸展状态下，FR4质量/预浸料和/或其它绝缘子适应于已膨胀的铜的新机械空间比。现已硬化的树脂的后续冷却通过在冷却时比绝缘材料收缩得更多的铜引起夹紧应力的构建。

[0058] 3)在整个印刷电路板的热处理过程中，加热正常产生的金属化通孔(该热处理过程既可以是在特定工艺步骤期间的基础材料的后固化，也可以发生在实际回流焊接过程的框架下)。由于铜基于其更大的CTE比其周围的绝缘子更强烈的膨胀，由此首先构建剥离应力，即，试图将印刷电路板构件的层沿基本垂直的方向拉开的机械应力。通过适当地对铜填充的孔径和壁厚定尺寸(直到完全填充)，可以发现一个点，铜在该点处通过绝缘层的内聚力(特别地对于玻璃而言极高)达到其弹性限度并且塑性变形(即拉伸)。对于铜(并且或许会有少量的合金添加剂)，该点可以计划在40MPa和300MPa之间。后续的冷却引起机械应力的构建，并且能够计划为，使得这些力对抗翘曲。

[0059] 组B：如果绝缘层的CTE大于导体的CTE(例如特定的FR4材料，其中x/y方向上的CTE不同于z方向上的CTE)：

[0060] 1)以比随后的运行温度介质更低的温度或者通过回流过程中提高的温度来完成金属化通孔，可以沿着可预设的线，有针对性地构建基本应力。这是通过铜的CTE低于FR4或者说其它绝缘子的CTE来实现的。

[0061] 2)通过在例如FR4的固化过程的框架下构建部分预应力，也可以在回流焊接之前调节受控的翘曲。后续的回流过程随即由于部分预应力引起较少的翘曲。

[0062] 3)可以设置钻孔，使得回流过程中的温度提升引起应力并且由此引起印刷电路板的受控制的强化。冷却后，例如没有这些强化的印刷电路板的性能，即该过程也适合于对应的柔性印刷电路板，只要柔性部分的弹性仅在低温下产生。在此可以使用具有取决于温度可变的弹性模量的绝缘材料。

[0063] 一种实施例在于预设至少一个斜向钻孔。作为其变型，可以仅预设金属化通孔或者有填充物的金属化通孔。可以预设终结在印刷电路板的主表面上的过孔和/或埋入(“buried”)的过孔作为翘曲稳定结构。翘曲稳定结构的预设可以在嵌入已经发生、恰巧正在发生或将要发生的时候进行。绝缘子可以是基板的一部分，而材料在此也可以是玻璃。另一实施例针对多个沿着不同方向或者说主要延伸方向延伸的金属化通孔。更进一步的另一实施例涉及两个(优选地在印刷电路板内部彼此相连的)盲孔，其从印刷电路板(printed circuit board，PCB)的相对侧开始延伸进入印刷电路板内部。另一实施例提供了锥状钻孔。更进一步的另一实施例涉及截锥体作为接触元件，即便对于斜向边缘的不同角度或者对于另外的不对称性。可以用具有一定CTE值的材料填充金属化通孔，这使得可以实现对温度改变的更有针对性的反应(例如铝)。

[0064] 例如，在该方法的一个实施例中，首先可以在印刷电路板中完成孔的钻探，然后施加由铜(或者另外的适合于此的金属)构成的无电流胚层或者种子层。之后可以进行电解铜的回填。可以选择最后一个过程，使得维持显著升高的温度(例如80℃)。作为良好的导热体的铜可以与基板环境和翘曲稳定结构的收缩不同，并且在板内引起机械应力，该机械应力强化、扭曲阻隔和/或稳定地起作用。

[0065] 根据一种实施例，可以提供印刷电路板，该印刷电路板包含至少一个金属化通孔，其以不同于90度的角度，相对于印刷电路板方向定向。替换地或者补充地，至少一个金属化通孔可以相对于直接且直线的金属化通孔具有不对称性。

[0066] 钻孔尺寸可以低于100μm(特别是低于30μm)。作为印刷电路板的电绝缘基础材料，例如可以使用FR4、环氧树脂、特氟隆、聚酰胺、聚酰亚胺、氰酸酯和/或双马来酰亚胺三嗪类树脂，替换地或者补充地，也可以是玻璃和玻璃类载体材料(例如多层玻璃)以及陶瓷或金属氧化物。根据一种示例性实施例的印刷电路板可以包括至少一个嵌入式部件。根据本发明的一种示例性实施例的印刷电路板可以具有一个或多个金属化通孔，该金属化通孔可以由印刷电路板每侧上的略微偏移的(特别是盲眼)钻孔产生。对于这种金属化通孔，钻孔直径可以随着钻孔的深度而变化(特别是以在截面中形成沙漏轮廓的方式)。根据一种示例性实施例的印刷电路板可以起到基板或者说芯片载体的作用。根据本发明的一种示例性实施例的印刷电路板的绝缘材料可以包含树脂、玻璃、陶瓷或金属氧化物。金属化通孔可以由铜、银或具有高电导性的类似材料构成。

[0067] 图1示出了根据本发明的一种示例性实施例的印刷电路板100(PCB，printed circuit board)的截面视图。

[0068] 印刷电路板100包含由FR4或者说预浸材料制成的、由一个或多个彼此压制的层或薄膜组成的电绝缘的层结构102。也可能预设多个电绝缘的层结构102。除此之外，印刷电路板100包括设计为结构化的铜箔的导电的层结构104，其与电绝缘的层结构102压制，以形成层压材料。在根据图1的竖直堆叠方向上，由电绝缘的层结构102和导电的层结构104构建而成的层堆叠体完全由翘曲稳定结构106穿透，以抑制翘曲地稳定印刷电路板100。

[0069] 借助于设计为过孔的多个斜向延展设计的贯通连接件108形成翘曲稳定结构106，其中出于简明的原因，在图1中仅显示一个贯通连接件。所示的贯通连接件108沿着主要延伸方向114延伸，并且与印刷电路板100的彼此相对的平行主表面110、112围成约80°的锐角α。相对于层堆叠体斜向地延展的贯通连接件108的主要延伸方向114通过贯通连接件108在印刷电路板100的主表面110、112上的暴露的端面的面重心120、122之间的直线连线得出。为了生成尤其有效的翘曲稳定结构106，不同的贯通连接件108能够布置为关于主表面110、
112成不同角度的锐角α，并且因此彼此不平行或倾斜地定向。贯通连接件108完全地填充有导电材料，在所示的实施例中，填充物为铜。贯通连接件108因此设计为填充有金属的斜向钻孔。贯通连接件108的导电材料邻接电绝缘的层结构102的材料和导电的层结构104的材料。

[0070] 以对抗翘曲力的机械预应力，集成导电的层结构104和电绝缘的层结构102中的贯通连接件108。

[0071] 根据图1，设计为斜向贯通连接件108的翘曲稳定结构106斜向地或者以锐角α，穿过平坦的印刷电路板100，特别是其彼此平行地布置的层结构102、104。相较于穿过印刷电路板的过孔的对称、竖直定向，根据所描述的本发明的实施例，降低了对称性并且为印刷电路板100赋予了固有的机械应力。由此，在温度影响下抑制了，由不同材料形成的层结构102、104或者说贯通连接件108自身由于其不同的热膨胀系数值形成内应力，而产生翘曲。
相反，通过贯通连接件108的斜向集成，抑制了这种翘曲倾向的形成。特别地，可以同时使用所示的具有其斜向定向的贯通连接件108，以便电键合在图1中未示出的、待装配到彼此相对的主表面110、112上的电子部件或者说将其彼此连接。由此，可以在一定程度上完成作为翘曲稳定结构106嵌入在印刷电路板功能中的贯通连接件108，而无需额外的硬件技术花费。

[0072] 图2至图9示出了来自建筑技术领域的结构。在当前发明的框架下，以下考虑应用至印刷电路板技术并且对此可用，以便发展本发明的示例性实施例。

[0073] 图2示出了固定电枢202和预应力电枢204之间的混凝土器件200。在图2中还示出了钢筋束204。图3示出了在施加预应力p后的混凝土器件200。张拉应力σc(参见参考标号300)和压应力σc(参见参考标号302)导致混凝土器件200的翘曲。图4示出了在施加外部负载q时的混凝土器件100。图5呈现了在施加预应力p和外部负载q时的混凝土应力的叠加。

[0074] 在建筑行业中，也可以随后通过将应力钢缆松散地浇筑在导套中并且随后张紧，来达到钢缆预应力。

[0075] 图6示出了覆层管602中的钢筋600是如何实施在混凝土组件200中的。图7示出了钢筋600相对于混凝土组件200的硬化混凝土的预张紧。在图8中示出了，当用水泥灰浆800压制覆层管602时复合体的制造。对应的侧视图示出在图9中。有针对性地在混凝土组件200中实施预张紧可以优化其机械强度。

[0076] 根据本发明的示例性实施例，例如斜向地或者以其它方式不对称的贯通连接件108作为翘曲稳定结构106集成在印刷电路板100中，以达到结构稳定性并抑制印刷电路板
100的翘曲倾向。可以通过不对称的翘曲稳定结构106，尤其有效地在印刷电路板100中实施机械预应力。

[0077] 图10示出了根据本发明的一种示例性实施例的印刷电路板100的截面视图。

[0078] 根据图10，分别通过两个彼此相连且彼此不对称地布置(在所示的实施例中侧向地彼此偏移)的、填充有材料的子钻孔1002、1004形成贯通连接件108。侧向上彼此偏移且分别设计为盲孔的子钻孔1002、1004取向为垂直于印刷电路板100的主表面110、112并且具有圆柱形外形。例如通过机械钻头形成子钻孔1002、1004，而机械钻头以材料削减的方式在印刷电路板100的两个主表面110、112上起作用。子钻孔1002、1004彼此之间可以具有处于3μm到50μm范围内的侧向偏移。根据图10，关于主要延伸方向114斜向地相对于主表面110、112延展的贯通连接件108通过两个圆柱形子钻孔1002、1004实现，这两个子钻孔具有重叠区域1010并且例如借助于机械钻头，通过磨削地作用于两个彼此相对的主表面110、112而产生。

[0079] 例如半导体芯片或者铜块等电子部件1000嵌入在电绝缘的层结构102中，并且借助于过孔1020，在印刷电路板100的主表面112上与导电的层结构104导电地连接。图10还示出了，电子部件1000嵌入在印刷电路板100中。在将电子芯片或者其它电子部件1000嵌入到印刷电路板100中的过程中，添加了另外的材料部件(特别是半导体芯片的硅)，其关于热膨胀系数，可以具有与层结构102、104或者说贯通连接件108的材料完全不同的性能。恰巧硅相对于在印刷电路板技术中传统使用的材料铜和FR4相比具有非常不同的热膨胀。因此，对于在图10中示出的具有嵌入式部件1000的配置，翘曲稳定结构106的实施引起特别的优点，并且甚至在翘曲方面尤其关键的该设计方案中，实现无翘曲的印刷电路板100。

[0080] 孔1002和1004可以但不必是圆孔，而是也可以具有矩形或磨圆的矩形形状或是椭圆形。特别是在高频应用的情况下，在电磁高频信号沿着导电路径的期望的尽可能无干扰的传播方面，可能有利的是，导线组和过孔的几何形状设计为尽可能相似，特别是相同的。由于导线组通常具有矩形或倒圆的矩形横截面，因此相应的过孔形状也是有利的。

[0081] 图11示出了根据本发明的另一示例性实施例的印刷电路板100的截面视图。图11示出了作为仅部分地穿透印刷电路板100或者说其层结构102、104的贯通连接件108形式的翘曲稳定结构106，贯通连接件由此设计为填充有材料(替换地为无材料的)且相对于主表面110、112斜向延展的盲孔。仅部分地形成没有完全穿透印刷电路板100的所有层结构102、104的贯通连接件108进一步减小了布置的不对称性，从而加强了翘曲抑制功能。

[0082] 图12示出了根据本发明的进一步的另一示例性实施例的印刷电路板100的截面视图。因此，图12示出了印刷电路板100的一种设计方案，其中示出了多个斜向的贯通连接件108，其(例如成组地)取向为不同的主要延伸方向114。因此，根据图12的各个贯通连接件
108彼此不平行，而是同样彼此成锐角地布置。这进一步改善了翘曲稳定作用，因为通过印刷电路板100的不同方向上的该非对称的布置，可以植入抑制翘曲的机械预应力。

[0083] 图13示出了根据本发明的另外的示例性实施例的印刷电路板100的截面视图。图13示出了再次由两个子钻孔1002、1004组成的贯通连接件108(见重叠区域1010)，其中通过预设具有不同直径的子钻孔1002、1004达到额外的不对称程度。这也优化了抑制翘曲的稳定作用。根据图13，子钻孔1002、1004设计为彼此之前没有侧向偏移，即轴向平行的。然而，替换地，子钻孔1002、1004之间的侧向偏移也是可能的，以便额外地提高不对称程度，从而额外地提高翘曲稳定作用。

[0084] 图14示出了根据本发明的一种示例性实施例的印刷电路板100的截面视图，其中根据图14的侧向上彼此偏移的子钻孔1002、1004分别基本上具有椎体形外形。根据图14，示出了在重叠区域1400中彼此重叠的两个椎体形子钻孔1402、1404，例如借助于从印刷电路板100的彼此相对主表面110、112开始的激光钻探获得这些子钻孔。特别地，在两个椎体形子钻孔1402、1404的适度偏移的情况下，可以达到突出的翘曲抑制作用，特别是在实现根据图16的密度条件或者说根据图17的间距条件时。

[0085] 图15示出了根据本发明的进一步的另一示例性实施例的印刷电路板100的截面视图。根据图15，两个子钻孔1002、1004设计为侧向上彼此偏移的截锥体。根据图15的不对称程度特别高，因为除了重叠区域1010之外，还形成了阶梯部段1500。

[0086] 图16示出了根据本发明的一种示例性实施例的印刷电路板100的俯视图，其具有设计为斜向贯通连接件108的翘曲稳定结构106。贯通连接件108在图16的纸面的两个彼此正交的方向上，沿着行和列，以矩阵状的方式布置。根据图16，主表面110上单位面积的贯通连接件108的数量密度为250个/mm2。根据图16，贯通连接件108是矩阵状布置的，也就是说，沿着行和列布置。然而，根据本发明的其它实施例，也可以在彼此相对的主表面110、112上实施贯通连接件108的不规则布置。

[0087] 图17示出了根据本发明的一种示例性实施例的印刷电路板100的截面视图，其中通过借助于在两个相对主表面110、112上激光钻探彼此相连的椎体形或者截锥体状子钻孔，获得贯通连接件108。根据图17，彼此异质地设计所形成的沙漏状结构，也就是说，具有不同的形式和主要延伸方向。特别地，根据该设计方案，翘曲性能的极好的优化成为可能。

[0088] 根据图17，印刷电路板100的其中一个主表面110、112上的相邻贯通连接件108之间的孔中点与孔中点之间的平均间距例如处于50μm到100μm的范围内。

[0089] 尽管参考附图所描述的本发明的实施例针对的是印刷电路板，针对印刷电路板描述的所有方面也都能够以对应的方式应用至基板(其具有可能已匹配的尺寸，参见上文中的描述)或者其它部件载体装置。

[0090] 要补充地指出的是，“包括”不排除任何其它元件或步骤，并且“一个”或“一种”不排除多数。另外，还要指出，参考上文中的实施例中的一个描述的特征或步骤也可以与上文描述的其它实施例的其它特征或步骤组合地使用。权利要求中的参考标号不能被视为限制。