專利名稱：利用導電的互連接在基片的上下側(cè)之間制造接線的方法和具有該互連接的接線的制作方法
集成電路的接線數(shù)量日漸增多，而它們同時也更加趨向于小型化。在這種越來越小型化的過程中，所帶來的焊膏敷設(shè)及裝配的難度需要通過新的外殼形狀來克服，其中，此處尤其應(yīng)強調(diào)的是球柵陣列封裝中的單芯片模塊、少量芯片模塊或多芯片模塊(DE-Z電子產(chǎn)品(productronic)5,1994，頁54、55)。這些模塊基于的是一種穿透接觸的基片，芯片在該基片上譬如通過連接導線或利用倒裝法進行接觸。球柵陣列(BGA)位于基片的下側(cè)，它也經(jīng)常被稱為焊柵陣列或焊塊陣列。球柵陣列在基片的下側(cè)包括有一些平面布置的焊柱，由這些焊柱在印刷電路板或組件上實現(xiàn)一種表面安裝。利用焊柱的平面布置，在一個譬如1.27mm的粗網(wǎng)格內(nèi)可實現(xiàn)很多的接線數(shù)量。
在所謂的MID工藝中(MID=模塑互接裝置)，采用了具有集成導線組的注塑件，以代替常規(guī)的印刷電路。適用于三維基片的注塑的高值熱塑性塑料是該工藝的基礎(chǔ)。與用于印刷電路的常規(guī)基片材料相比，這種熱塑性塑料的突出點在于其較好的機械、化學、電學和環(huán)境工程的性能。在MID工藝的一種特殊流派中，亦即在所謂的SIL技術(shù)中(SIL=具有集成導線組的注塑件)，在注塑件上淀積金屬層是通過一種特殊的激光構(gòu)造法來進行構(gòu)造的，而不是采用通常的殼型技術(shù)。在此，在具有結(jié)構(gòu)化金屬敷層的三維注塑件中，可以集成多種機械和電學功能。外殼載體功能同時還被用作導軌和翻轉(zhuǎn)連接，而金屬敷層除了用于接線和連接功能外，也可以用來進行電磁屏蔽和負責較好地排熱。為了在位于注塑件相對表面上的兩個接線裝置之間制造導電的互連接，已經(jīng)在注塑過程中制作了相應(yīng)的穿透接觸孔。于是，該穿透接觸孔在注塑件的金屬化過程中同樣也被覆蓋一個金屬層。制造具有集成導線組的三維注塑件的其它細節(jié)可譬如參見DE-A-37 32 249或EP-A-0 361 192。
根據(jù)EP-A-0 645 953公開的MID工藝方案，在一種通過注塑制成的、且設(shè)有溝槽的基片上，依次形成第一導電平面、介電層和第二導電平面，由此在所述溝槽內(nèi)裝入電子元件，元件的接線端優(yōu)選地通過連接線被電氣地連接在基片上的所屬接線平面上，然后利用塑料填充所述的溝槽，由此為元件形成封裝。這樣便得到一種緊湊的、具有較高接線密度的薄結(jié)構(gòu)。通過在注塑基片的溝槽內(nèi)進行埋入裝配和封裝，除了能減小厚度外，還可以實現(xiàn)元件及其端子接線的最佳保護。
WO-A-96 096 46公開過一種所謂的聚合物柱柵陣列(PSGA)，它把球柵陣列(BGA)的優(yōu)點和MID工藝的優(yōu)點結(jié)合了起來。在此，根據(jù)球柵陣列(BGA)，產(chǎn)生了新結(jié)構(gòu)形式的名稱“聚合物柱柵陣列”(PSGA)，其中，概念“聚合物柱”指的是在基片注塑過程中一起形成的聚合物柱。該適合于單芯片模塊、少量芯片模塊或多芯片模塊的新結(jié)構(gòu)形式包括-由電氣絕緣的聚合物組成的注塑三維基片，-在基片下側(cè)呈平面布置的、在注塑過程中一起形成的聚合物柱，-在聚合物柱上以可焊的端表面形式構(gòu)成的外部接線端，-至少在基片的下側(cè)構(gòu)造的、連接所述外部接線端和內(nèi)部接線端的導線組，以及-至少一個設(shè)置在基片上的芯片，其接線端電氣地連接在所述內(nèi)接線端上。
在基片的注塑過程中，除了能夠簡單且成本效率高地制造聚合物柱之外，還能以極小的費用在聚合物柱上制作外部接線端，而且還能在MID工藝或SIL技術(shù)中按照常規(guī)制造導線組。利用在SIL技術(shù)中優(yōu)選采用的激光精細構(gòu)造法，可以在具有較多接線數(shù)目的聚合物柱上實現(xiàn)極細間隔的外部接線端。另外需強調(diào)指出的是，聚合物柱的溫度膨脹與基片的溫度膨脹、用于接收模塊的印刷電路板的溫度膨脹是一致的。如果產(chǎn)生機械應(yīng)力，聚合物柱便利用其彈性進行至少是部分地補償。與通過其焊柱形成接線端的球柵陣列相比，利用在聚合物柱上形成的外部接線端的形狀穩(wěn)定性，還可以大大提高維修和更換時的安全性。在聚合物柱柵陣列中，聚合物柱和單個或單個芯片通常被放置在基片的同一側(cè)。在設(shè)有穿透接觸的基片中，該聚合物柱和單個或多個芯片也可以由此放置在基片的不同側(cè)。當大量的芯片需要許多相關(guān)的外部接線端時，這種把聚合物柱和芯片放置在基片的相對側(cè)是很有意義的。
WO-A-89 00346曾公開過適用于表面安裝的單芯片模塊，該模塊基于的是一種具有穿透接觸孔的注塑三維基片。除了該穿透接觸孔之外，所述基片在注塑過程中還采取了一個位于上側(cè)中心的溝槽，此外，它還采取了許多以一個或兩個外圍排的形式而安放在下側(cè)的聚合物柱。從上側(cè)安放在溝槽內(nèi)的芯片通過細的接觸導線與所屬的、導向外邊的條形印刷線路相接。然后，該印刷線路通過設(shè)置在外部區(qū)域的穿透接觸而與所屬的、表面被金屬化的聚合物柱電氣地相連。于是，如果利用從中間穿過穿透接觸孔的剖面線把基片的邊緣區(qū)域分開，便產(chǎn)生了具有半圓剖面的導電互連接，它把放置在基片表面的印刷線路的外部端電氣地連接到所屬的、放置在基片下側(cè)的聚合物柱上。
由權(quán)利要求1和9給出的本發(fā)明基于的是如下問題，即在MID工藝中簡化基片上下側(cè)的導電結(jié)構(gòu)之間的導電互連接的制造。在此，該互連接尤其也適用于上文所述的聚合物柱柵陣列。
本發(fā)明以如下知識為基礎(chǔ)，即只要在具有傾斜、V形或凸形輪廓的邊緣產(chǎn)生互連接，就能同時通過對導電結(jié)構(gòu)進行激光構(gòu)造來制造互連接。在此，互連接既可以在基片的前側(cè)處又可以在基片空隙的內(nèi)壁處制造。與常規(guī)的穿透接觸孔相反，在后一種情形下，每個空隙可以實現(xiàn)多種印刷線路形的互連接。然而，此處的概念“空隙”應(yīng)理解為給上下側(cè)之間單個互連接而相應(yīng)構(gòu)造的穿透接觸。本發(fā)明的互連接的構(gòu)造可以利用極小的費用來實現(xiàn)，因為它無需附加的處理過程。
本發(fā)明的方法的優(yōu)選擴展方案由權(quán)利要求2～8給出。
本發(fā)明的接線的優(yōu)選擴展方案由權(quán)利要求10～12給出。
利用權(quán)利要求2所述的擴展方案，可以通過注塑實現(xiàn)簡單的、尤其適合于大量生產(chǎn)的基片制造。
與凸形的輪廓相比，權(quán)利要求3和10中給出的輪廓可以通過其較顯露的邊緣而使互連接的激光構(gòu)造變得更加容易。在此，根據(jù)權(quán)利要求4和11，傾斜角至少與水平面成110°，或至少與垂直面成20°，以確?；ミB接能進行有效地激光構(gòu)造。
權(quán)利要求5所述的擴展方案可以使本發(fā)明的互連接在聚合物柱柵陣列的情況下實現(xiàn)。
權(quán)利要求6所述的擴展方案的優(yōu)點在于，在淀積金屬層時，可以動用長期以來在印刷電路制造中被證明是可靠的工藝。
雖然本發(fā)明的方法在原理上也可以在半加法技術(shù)中實現(xiàn)，但權(quán)利要求7所述的減法技術(shù)可以提供好幾個優(yōu)點。在此，除了能簡單經(jīng)濟地生產(chǎn)所需的導體樣板之外，尤其還能對抗蝕層進行簡單地激光構(gòu)造。對此，根據(jù)權(quán)利要求8，抗蝕層尤其可以簡單地通過化學或電鍍的錫離析或錫鉛離析來進行鍍敷。
根據(jù)權(quán)利要求12，本發(fā)明的互連接可優(yōu)選地應(yīng)用于聚合物柱柵陣列與安放于基片上側(cè)的芯片之間的連接。在此，通過把芯片放置在基片的上側(cè)，以及把聚合物柱放置在基片的下側(cè)，便可以為實現(xiàn)所謂的芯片比例封裝而提供理想的條件，在所述的芯片比例封裝中，陣列的尺寸基本上與芯片的尺寸一致。
附圖給出了本發(fā)明的實施例，下面來對它進行詳細說明。
其中

圖1為一種基片剖面圖，其用于互連接的相關(guān)邊緣具有V形輪廓，圖2為一種基片剖面圖，其用于互連接的相關(guān)邊緣具有傾斜的輪廓，圖3為一種基片剖面圖，其用于互連接的相關(guān)邊緣具有凸形輪廓，圖4為經(jīng)過淀積金屬層之后的圖1所示的基片，圖5為經(jīng)過淀積抗蝕層之后的圖4所示的基片，圖6為沿圖5中的線Ⅵ-Ⅵ看過去的基片的V形輪廓剖面圖，圖7示出了在圖6所示的V形輪廓剖面中對抗蝕層進行激光構(gòu)造，圖8示出了在圖6所示的V形輪廓剖面中構(gòu)造互連接，圖9為具有印刷線路和互連接的基片的上側(cè)部分俯視圖，圖10為具有印刷線路和互連接的基片的下側(cè)部分俯視圖，以及圖11為以聚合物柱柵陣列形式構(gòu)造的基片的側(cè)視圖。
圖1截斷地畫出了基片S1的剖面圖，其可識別的前側(cè)具有V形的輪廓K1。在基片S1的可以為圓形、橢圓形、矩形或正方形的空隙A1的區(qū)域內(nèi)，內(nèi)壁同樣也具有V形的輪廓K1?；琒1的上下側(cè)分別用O及U標示。該示出的V形輪廓K1被設(shè)置用來制造互連接，這還要借助圖4至10繼續(xù)進行講述。V形輪廓K1與上下側(cè)O、U之間的傾斜角被標示為α，其中α大于90°。
包括有空隙A1和V形輪廓K1的基片S1的制造是通過注塑來進行的，其中，諸如聚醚酰亞胺、聚醚砜或聚酰胺等耐高溫的熱塑性塑料適合用作該基片材料。
圖2截斷地示出了基片S2的剖面圖，與圖1所示的基片不同的是，它在前側(cè)區(qū)域和空隙A2的區(qū)域內(nèi)具有一種傾斜的輪廓K2。傾斜輪廓K2與基片S2的上側(cè)O之間的傾斜角同樣被標示為α，其中α在此也大于90°。
圖3截斷地示出了基片S3的剖面圖，與圖1和2所示的基片不同的是，它在前側(cè)區(qū)域和空隙A3的區(qū)域內(nèi)具有一種凸形的輪廓K3。
圖1和3所示的基片S1、S2及S3通過其特殊的輪廓K1、K2及K3而對那兒淀積的金屬層進行激光構(gòu)造。對于輪廓K1和K3的情況，為了形成互連接，需從上側(cè)O和從下側(cè)U來實施該激光構(gòu)造。而對于輪廓K2的情況，只需從上側(cè)O對互連接進行激光構(gòu)造。與圖1所示的實施例稍微不同的是，V形輪廓K1也可以是不對稱的V形。
首先，對圖1所示的基片S1進行一系列普通的預(yù)處理，尤其是腐蝕、清洗、成芽以及芽活化。然后，按照圖4通過無電流的銅離析和隨后電鍍的銅離析在基片S1的整個平面上淀積一個金屬層M。
然后，按照圖5通過無電流或電鍍的錫離析在金屬層M上淀積一種抗蝕層AR。
圖6截斷地示出了沿圖5的線Ⅵ-Ⅵ看過去的基片S1的V形輪廓K1的剖面圖。
如圖7所示，通過借助激光輻射LS進行結(jié)構(gòu)化，抗蝕層AR在V形輪廓K1(參見圖5)上的那些不用于以后互連接的區(qū)域重新被拿掉。在此，激光輻射LS并不垂直于V形輪廓K1的表面，而是被校準為垂直于基片S1的上表面O(參見圖5)。通過對抗蝕層AR進行激光構(gòu)造之后，金屬層M的撥露區(qū)域又按照圖8被腐蝕，一直到基片S1的表面時止，由此形成印刷線路形的互連接Q。
圖9用部分俯視圖的形式示出了基片S1的上側(cè)O和在其上形成的印刷線路L，所述印刷線路成行地通過V形輪廓K1區(qū)域中的所屬互連接Q。在基片S1的上側(cè)O制造印刷線路L是與圖7所示的制造相鄰互連接Q同時進行的，方法是通過對抗蝕層AR進行激光構(gòu)造，然后再腐蝕金屬層M的撥露區(qū)域。
相應(yīng)于圖9，圖10用部分俯視圖的形式示出了基片S1的下側(cè)U和在其上形成的印刷線路L，所述印刷線路也成行地通過V形輪廓K1區(qū)域中的所屬互連接Q。在基片S1的下側(cè)U制造印刷線路L是與制造相鄰的連接Q同時進行的，方法是通過對抗蝕層AR進行激光構(gòu)造，然后再腐蝕金屬層M的撥露區(qū)域。在此，激光構(gòu)造是利用被校準為垂直于基片S1下側(cè)U的激光輻射LS(參見圖7)來進行的。
圖11示出了基片S1的側(cè)視圖，所述基片具有印刷線路L、位于V形輪廓K1區(qū)域內(nèi)的互連接Q、以及上文所述的聚合物柱H，所述聚合物柱H在下側(cè)U上是平面布置的?；琒1的上側(cè)O上裝有芯片C，其接觸要么通過左邊所示的、利用連接導線B的線連接技術(shù)來實現(xiàn)，要么通過右邊所示的、利用接線端AS的倒裝技術(shù)來實現(xiàn)。
在線連接技術(shù)中，芯片C通過粘結(jié)層KL與基片S的上側(cè)O相連。
從圖11可明顯看出，芯片C的各個接線端通過上側(cè)O上的印刷線路L、再經(jīng)V形輪廓K1區(qū)域內(nèi)的前側(cè)互連接Q、然后經(jīng)下側(cè)U上的印刷線路L被電氣地連接在所屬的聚合物柱H上。在金屬化的聚合物柱H的下側(cè)淀積了一種可焊的端表面，譬如它可以由鎳與金的層序列構(gòu)成。
圖11所示的形成物涉及一種聚合物柱柵陣列，它簡稱為PSGA。這種聚合物柱柵陣列的細節(jié)譬如可以從WO-A 96 09 646中查取。
在圖11所示的聚合物柱柵陣列PSGA中，芯片C的外部尺寸和基片S1大致相同。由此涉及到一種通常被稱為芯片比例封裝的外殼形狀。顯然，也可以看出，利用其較高的結(jié)構(gòu)精度，V形輪廓K1區(qū)域內(nèi)的前側(cè)互連接Q可以為整個聚合物柱柵陣列PSGA實現(xiàn)一種極為緊湊的構(gòu)造，并由此為實現(xiàn)芯片的比例封裝起到了決定性作用。
權(quán)利要求
1．利用導電的互連接(Q)在基片(S1；S2；S3)上側(cè)(O)和下側(cè)(U)的導電結(jié)構(gòu)之間制造接線的方法，具有如下步驟a)通過注塑、壓鑄或模壓，用電氣絕緣塑料制造基片(S1；S2；S3)，其中，所述基片(S1；S2；S3)的至少一個前側(cè)和/或基片(S1；S2；S3)的空隙(A1；A2；A3)的至少一個內(nèi)壁保持一種傾斜、V形或凸形的輪廓(K1；K2；K3)；b)在基片(S1；S2；S3)上淀積金屬層(M)；c)通過借助激光輻射(LS)進行構(gòu)造，部分地拿掉所述金屬層(M)，以便在所述基片(S1；S2；S3)的上側(cè)(O)和下側(cè)(U)形成導電結(jié)構(gòu)，以及在所述基片(S1；S2；S3)的至少一個前側(cè)區(qū)域內(nèi)和/或在基片(S1；S2；S3)的空隙(A1；A2；A3)的至少一個內(nèi)壁區(qū)域內(nèi)形成印刷線路形的互連接(Q)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述基片(S1；S2；S3)通過注塑來制造。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述基片(S1；S2)的至少一個前側(cè)和/或基片(S1；S2)的空隙(A1；A2)的至少一個內(nèi)壁保持一種傾斜或V形的輪廓(K1；K2)。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述前側(cè)或內(nèi)壁相對于基片(S1；S2)上側(cè)(O)或下側(cè)(U)傾斜了至少110°角(α)。
5．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于在所述步驟a)中，當制造基片(S1)時在其下側(cè)(U)一起形成平面布置的聚合物柱(H)；在淀積金屬層(M)之后，在聚合物柱(H)上淀積一種可焊的端表面(E)。
6．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于所述金屬層(M)通過無電流和電鍍的銅離析而淀積在基片(S1)上。
7．根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于在所述步驟b)之后，在金屬層(M)上淀積一種抗蝕層(AR)；在那些與所需的導體樣板不相對應(yīng)的區(qū)域，所述抗蝕層(AR)通過借助于激光輻射(LS)的構(gòu)造而被重新拿掉；然后再腐蝕金屬層(M)的撥露區(qū)域，直到基片(S1)的表面時止。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述抗蝕層(AR)是通過電鍍的錫離析或錫鉛離析而進行淀積的。
9．位于基片(S1；S2；S3)上側(cè)(O)和下側(cè)(U)的導電結(jié)構(gòu)之間、且具有導電的互連接(Q)的接線，其中-所述基片(S1；S2；S3)的至少一個前側(cè)和/或基片(S1；S2；S3)的空隙(A1；A2；A3)的至少一個內(nèi)壁具有一種傾斜、V形或凸形的輪廓(K1；K2；K3)，以及其中-所述互連接(Q)被構(gòu)造為印刷線路形，并且布置在所述基片(S1；S2；S3)的至少一個前側(cè)區(qū)域內(nèi)和/或基片(S1；S2；S3)的空隙(A1；A2；A3)的至少一個內(nèi)壁區(qū)域內(nèi)。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的接線，其特征在于所述基片(S1；S2)的至少一個前側(cè)和/或基片(S1；S2)的空隙(A1；A2)的至少一個內(nèi)壁具有一種傾斜或V形的輪廓(K1；K2)。
11．根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述前側(cè)或內(nèi)壁相對于基片(S1；S2)上側(cè)(O)或下側(cè)(U)傾斜了至少110°角(α)。
12．根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的接線，具有-在基片(S1)的下側(cè)(U)上平面布置的、且整體地形成的聚合物柱(H)，-在基片(S1)的上側(cè)(O)以線連接技術(shù)或以倒裝技術(shù)布置的芯片(C)，-淀積在所述聚合物柱(H)上的可焊端表面(E)，其中-所述聚合物柱(H)的可焊端表面(E)總是通過基片(S1)下側(cè)(U)的印刷線路(L)、互連接(Q)以及基片(S1)上側(cè)(O)的印刷線路(L)而被電氣地連接在芯片(C)的所屬接線端(AS)上。
全文摘要
基片(S1)在至少一個前側(cè)的區(qū)域內(nèi)和/或在空隙的至少一個內(nèi)壁區(qū)域內(nèi)保持一種傾斜、V形或凸形的輪廓(K1)。在基片(S1)上淀積金屬層之后,可以在基片(S1)的上側(cè)(O)及下側(cè)(U)同時對印刷線路(L)進行激光構(gòu)造,以便在所述的輪廓(K1)區(qū)域內(nèi)形成印刷線路形的互連接(Q)。
文檔編號H01L23/13GK1308839SQ99808495
公開日2001年8月15日 申請日期1999年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月10日
發(fā)明者L·布恩, H·德斯托伊爾, M·赫爾曼, J·范皮姆布雷克 申請人:比利時西門子公司