包括双层结构的部件承载件及制造和使用双层结构的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造部件承载件(1)的双层结构，其中所述双层结构包括：导电的图案化层结构(2)；以及由二维材料制成的另外的图案化层结构(3)。图案化层结构(2)和另外的图案化层结构(3)至少部分地具有相同的图案。本发明专利技术还涉及一种部件承载件(1)，其中所述部件承载件(1)包括：叠置件，叠置件包括至少一个导电层结构(4)和/或至少一个电绝缘层结构(5)；和与叠置件连接的至少一个双层结构(2、3)。本发明专利技术还涉及一种制造用于制造部件承载件(1)的双层结构的方法。本发明专利技术还涉及一种在部件承载件(1)中使用双层结构以用于高频应用的方法。

【技术实现步骤摘要】
包括双层结构的部件承载件及制造和使用双层结构的方法
本专利技术涉及用于制造部件承载件的双层结构以及包括这种双层结构的部件承载件。
技术介绍
在高频(HF)和高速应用领域中，经常期望获得高电子迁移率、低电阻和具有低表面粗糙度的材料。石墨烯表现出这些特性并且是用于HF应用的良好的候选物。然而，由于在将石墨烯层在沉积到另一元件上的期望位置时的石墨烯层的很差的操控性，因此石墨烯的集成通常极其困难。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于制造部件承载件的双层结构、一种部件承载件、一种制造用于制造部件承载件的双层结构的方法以及一种使用双层结构的方法，从而使得诸如石墨烯之类的二维材料的集成变得廉价并且与制造部件承载件的常规技术(例如PCB技术)中的集成工艺相容，同时改进所得到的部件承载件的性能。为了实现上述目的，提供了根据本专利技术的用于制造部件承载件的双层结构、部件承载件、制造用于制造部件承载件的双层结构的方法以及使用双层结构的方法。根据本专利技术的一个示例性实施方案，提供了一种用于制造部件承载件的双层结构。该双层结构包括导电的图案化层结构和由二维材料制成的另外的图案化层结构，其中该图案化层结构和该另外的图案化层结构至少部分地具有相同的图案。根据本专利技术的一个示例性实施方案，提供了一种部件承载件。该部件承载件包括：叠置件，所述叠置件包括至少一个导电层结构和/或至少一个电绝缘层结构；以及与该叠置件连接的至少一个上述的双层结构。根据本专利技术的一个示例性实施方案，提供了一种制造用于制造部件承载件的双层结构的方法。该方法包括将导电层结构与由二维材料制成的另外的层结构相连接，以及对该导电层结构和该另外的层结构的一部分共同地进行图案化。根据本专利技术的一个示例性实施方案，提供了一种在部件承载件中使用双层结构以用于高频和/或高速应用的方法。示例性实施方案的详细说明二维材料通常是仅由一层原子组成的晶体材料。在一个实施方案中，另外的图案化层结构是一个单层，或者包括多个平行的二维材料的单层。二维材料可以是石墨烯，其可以例如通过卷对卷方法在铜片之上或之下获得。由于PCB(印刷电路板)技术中的基础导电材料是铜，所以铜片之上或之下的石墨烯可以在制造PCB的过程中很容易地集成。本专利技术不限于石墨烯作为二维材料。二维材料的其他合适的实例为石墨炔、硼烯、锗烯、硅烯、Si2BN、锡烯、磷烯、铋烯、辉钼矿、2D合金、2D超晶(supracrystal)及其复合物。二维材料的其他复合物为石墨烷(碳和氢的二维聚合物)、boronitren(纳米网，二维氮化硼，也被称为白石墨烯)、六方氮化硼、硼碳氮化物(borocarbonitride)、锗烷、硫化钼(IV)、过渡金属硫族化合物(TMDC)、MXene等。在本专利技术的一个实施方案中，铜层可以被图案化或结构化并在其上或其下具有石墨烯层。一旦在铜层上进行图案化(例如通过常规的PCB相关的制造工艺)，这种图案化的结构就可以在随后的存在于铜层之上或之下的石墨烯层的图案化或结构化中被用作掩膜。然后，如此获得的图案可以用于HF和高速应用，以利用石墨烯的物理性质。开发本专利技术的物理背景是在HF电子应用的HF或更高频带中发生的所谓的趋肤效应。作为电磁相互作用的结果，载流子倾向于更接近于导体的表面流动，从而形成层(皮肤)。载流子层的厚度与所施加的信号频率的平方根成反比，并与材料的比电阻的平方根成正比。换句话说，信号频率越高，则载流子就会更接近于导体的表面流动。例如，铜中的皮肤厚度可以从5Hz信号时的29.7mm下降到1.6THz信号时的52.4nm。在高频带中，铜导体表面上的瑕疵(例如粗糙度)可能由于电子路径(电子在导体中流动的实际物理距离)的增加而极大地干扰信号传输。例如，石墨烯由于其非常低的比电阻和能够有大量的电流密度而可以用于克服该问题。下文中，将解释本专利技术的进一步的示例性实施方案。在一个实施方案中，通过使用导电的图案化层结构或另外的图案化层结构中的一者作为掩膜来对导电的图案化层结构和另外的图案化层结构中的另一者进行图案化来获得双层结构。该制造过程是有利的，因为可以省略单独的掩膜。该掩挡是可能的，因为双层结构的导电的图案化层结构和另外的图案化层结构具有不同的物理和/或化学性质，从而在使用其中之一作为掩膜的同时对另一个进行图案化。在一个实施方案中，导电的图案化层结构是金属的板或箔，尤其是铜板或铜箔。在一个实施方案中，另外的图案化层结构由石墨烯制成。由于长的电子散射时间和低的电子有效质量，石墨烯材料显示非常高的电子迁移率。这允许石墨烯中的电子非常快地响应于EM刺激。石墨烯可以是非常好的对UHF的EM频谱中的高频的屏蔽材料。然而，石墨烯非常薄，并且对从特定的较低的临阈频率开始可以是可透过的。如果导电的图案化层结构由铜制成，则铜又可以屏蔽具有较低频率的信号。在一个实施方案中，双层结构形成电磁屏蔽、导电体或天线的一部分。由于双层结构，导电的图案化层结构和另外的图案化层结构的不同的物理特性可以组合，以获得协同效应。例如，如果双层结构形成导体的一部分，则由石墨烯制成的另外的图案化层结构可以在PCB应用中传输UHF信号，即，具有在铜层中产生趋肤效应的频率的信号。由于长的电子散射时间和低的电子有效质量，石墨烯材料表现出非常高的电子迁移率。这允许石墨烯中的电子非常快地响应于EM刺激(例如在UHF带或更高的带中)。在本专利技术的一个实施方案中，双层结构可以用于通过导电的图案化层结构(导电的图案化层结构可以由铜制成)传输HF信号，并通过另外的图案化层结构(另外的图案化层结构可以由石墨烯制成)传输UHF信号(或SHF和EHF信号)。铜层可以比石墨烯层更厚并具有更低的绝对电阻。对于UHF带或更高的带，铜的电阻会由于趋肤效应而过大。在这些频率处，信号可以沿着石墨烯层、在石墨烯层上或通过石墨烯层传输。例如，如果双层结构形成天线的一部分，则双层结构的叠加的原理也可以允许PCB形成用于信号传输的双通道。双层结构可以形成双频天线。两个通道(例如铜和石墨烯)可以独立地传输信号。例如，较低频率的信号可以在铜层中流动并产生低截止频率电磁波，而较高频率可以在石墨烯层上流动。双层结构还可以用作EM屏蔽。可以由石墨烯制成的另外的图案化层结构可以使PCB屏蔽较高的频率，否则其可能透过PCB。在一个实施方案中，另外的图案化层结构被至少部分地设置在导电的图案化层结构与至少一个电绝缘层结构之间。在一个实施方案中，导电的图案化层结构被至少部分地设置在另外的图案化层结构与至少一个电绝缘层结构之间。此外，在多层构型中，另外的层结构可以被集成在部件承载件的顶部以及底部上。在一个实施方案中，所述部件承载件包括被表面安装在和/或嵌入在所述部件承载件中的至少一个部件，其中，所述至少一个部件特别地选自：电子部件、非导电嵌体和/或导电嵌体、传热单元、光导元件、能量收集单元、有源电子部件、无源电子部件、电子芯片、存储装置、滤波器、集成电路、信号处理部件、功率管理部件、光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造部件承载件(1)的双层结构，其中所述双层结构包括：导电的图案化层结构(2)；以及/n由二维材料制成的另外的图案化层结构(3)；/n其中，所述图案化层结构(2)和所述另外的图案化层结构(3)至少部分地具有相同的图案。/n

【技术特征摘要】
20190410 EP 19168416.61.一种用于制造部件承载件(1)的双层结构，其中所述双层结构包括：导电的图案化层结构(2)；以及
由二维材料制成的另外的图案化层结构(3)；
其中，所述图案化层结构(2)和所述另外的图案化层结构(3)至少部分地具有相同的图案。


2.根据权利要求1所述的双层结构，其中，
所述双层结构(2、3)是通过使用所述导电的图案化层结构(2)或所述另外的图案化层结构(3)中的一者作为掩膜来对所述导电的图案化层结构(2)和所述另外的图案化层结构(3)中的另一者进行图案化而获得的。


3.根据权利要求1所述的双层结构，其中，
所述导电的图案化层结构(2)是金属的板或箔，尤其是铜板或铜箔。


4.根据权利要求1所述的双层结构，其中，
所述另外的图案化层结构(3)是由石墨烯制成的。


5.根据权利要求1所述的双层结构，其中，
所述另外的图案化层结构(3)是一个单层，或者所述另外的图案化层结构(3)包括多个平行的单层。


6.根据权利要求1所述的双层结构，其中，
所述双层结构(2、3)形成导电体、电磁屏蔽或天线的一部分。


7.一种部件承载件(1)，其中，所述部件承载件(1)包括：
叠置件，所述叠置件包括至少一个导电层结构(4)和/或至少一个电绝缘层结构(5)；以及
与所述叠置件相连接的根据权利要求1所述的至少一个双层结构(2、3)。


8.根据权利要求7所述的部件承载件(1)，其中，
所述另外的图案化层结构(3)至少部分地设置在所述导电的图案化层结构(2)与所述至少一个电绝缘层结构(5)之间。


9.根据权利要求7所述的部件承载件(1)，其中，
所述导电的图案化层结构(2)至少部分地设置在所述另外的图案化层结构(3)与所述至少一个电绝缘层结构(5)之间。


10.根据权利要求7所述的部件承载件(1)，包括以下特征中的至少一者：所述部件承载件(1)包括被表面安装在和/或嵌入在所述部件承载件中的至少一个部件，其中，所述至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔科·加瓦宁，赫尔诺特·舒尔茨，埃里克·施拉费尔，乔纳森·西尔瓦诺·德索萨，
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