用於在電絕緣的底座上形成金屬的線路圖的方法
2023-04-29 10:00:51 2
專利名稱：用於在電絕緣的底座上形成金屬的線路圖的方法
US-A-4 804 615公開了一種用於形成具有可焊的連接範圍的、金屬的線路圖的方法，該方法從雙側覆銅的、電絕緣的、平的底座出發。在鑽出金屬化孔之後，一銅層在化學的澱積槽浴中被澱積，該銅澱積層也沿孔壁伸展。然後，一層抗電鍍劑被覆到上述被澱積的銅層上，所述的抗電鍍劑唯獨不覆蓋後來的連接範圍，據此，在後來的連接範圍上可以電鍍方式相繼澱積銅和錫-鉛合金。其中，錫-鉛合金形成連接範圍的可焊的終端表面。在完全去除抗電鍍劑之後，塗覆抗蝕劑，該抗蝕劑覆蓋後來的線路圖的整個範圍，其中的連接範圍除外。隨後，以化學方式澱積的銅層的和銅鍍覆層的所有的、不是線路圖的範圍被蝕刻掉，直到蝕刻至底座的表面為止。在該蝕刻過程中，不僅是原來的抗蝕劑，而且還有連接範圍的抗蝕的終端表面均保護處於其下方的銅，使其免受腐蝕。在完全去除抗蝕劑之後，覆上止焊膠，該止焊膠唯獨不覆蓋線路圖的可焊的連接範圍。
US-A-4 608 274公開了一種用於形成具有可焊的連接範圍的、金屬的線路圖的方法，該方法從預先鑽過孔的、電絕緣的、平的底座出發，在底座兩側和在孔中無電地澱積銅之後，抗蝕刻被塗覆到銅層上，上述抗蝕劑覆蓋後來的線路圖的所有範圍，後來的連接範圍除外。隨後，敷上抗電鍍劑，該抗電鍍劑唯獨不覆蓋後來的連接範圍，據此，在後來的連接範圍上可以電鍍方式相繼澱積銅和錫-鉛合金。在完全去除抗電鍍劑之後，暴露的銅層的所有範圍被蝕刻掉，直到蝕刻至底座的表面為止，屆時，在線路圖的範圍內，抗蝕劑和連接範圍的抗蝕的終端表面均保護處於其下方的銅層，使其免受腐蝕。在全部去除抗蝕劑之後，也重新敷上止焊膠。該止焊膠唯獨不覆蓋線路圖的可焊的連接範圍。
WO 95/29573公開了另一種用於在電絕緣的底座上形成具有可焊的和/或可鍵合的連接範圍的、金屬的線路圖的方法。該方法包括如下方法步驟1)把金屬化覆層覆到底座上，
2)在電浸漬槽浴中把一有機的、抗電鍍和抗蝕的保護層覆到金屬化覆層上，3)藉助雷射輻射去除後來的連接範圍中的保護層，4)通過電鍍把抗蝕的、可焊的和/或可鍵合的終端表面澱積到金屬化覆層的在方法步驟3)中暴露的範圍，5)藉助雷射輻射去除至少在緊靠後來的線路圖的範圍中的保護層，6)蝕刻掉金屬化覆層的在方法步驟5)中暴露的範圍，直到蝕刻至底座的表面為止。
上述方法的優點特別是在於，在電浸漬槽浴中只須覆上一層唯一的、有機的保護層，該保護層在藉助雷射輻射第一次建立結構之後用作抗電鍍劑和在藉助雷射輻射第二次建立結構之後用作抗蝕劑並且在形成線路圖之後也無需被去除。根據情況，事前被用作抗電鍍劑和抗蝕劑的保護層尚還可附加地被用作止焊掩膜。
有WO 96/09646中描述了一種所謂的、由聚合物構成的柱狀柵陣列(Polymer Stud Grid Array，簡稱PSGA)，該PSGA兼有球狀柵陣列(Ball Grid Array，簡稱BGA)和MID工藝兩者的優點。其中，把新的結構形式稱作聚合物構成的柱狀柵陣列)(PSGA)的根據是球狀柵陣列(BGA)，其中，概念「由聚合物構成的柱」應提及在注塑底座時一併被成型的、由聚合物構成的凸起。新的適合於單、少或多晶片模件的結構形式包括-注塑的、三維的、由電絕緣的聚合物構成的底座，-呈面狀位於底座的下側上的、在注塑中被一併成型的、由聚合物構成的凸起，-在由聚合物構成的凸起上通過可焊的終端表面形成的外接頭，-至少在底座的下側上形成的、用以使外接頭與內接頭相連的線路和-至少一個位於底座上的晶片，該晶片的接頭與內接頭導電地相連。
在權利要求1中所描述的本發明的任務在於，提供一種簡單的和經濟的、用於在電絕緣的底座上形成具有可焊的和/或可鍵合的連接範圍的、金屬的線路圖的方法，該方法特別是還適於建立撓性電路和由聚合物構成的柱狀柵陣列(PSGA)。在該方法中，在對現代化晶片封裝提出的要求方面，應在底座上形成具有極顯微的結構的線路圖。
發明的解決問題的技術方案的基礎是藉助雷射建立顯微結構，使在譬如5×5cm2的加工面上在沒有淨化室的條件下能實現導線寬度為約80微米的和絕緣距離為30微米的結構。據此，在單列或多列晶片接頭和多列線路板接頭之間可實現密集的、單層的布線。
在從屬權利要求中描述了發明的優選的實施形式。
在附圖中示出了發明的實施例，下面詳細描述這些實施例。
附圖所示為
圖1至8以極簡化的示意形式示出了在電絕緣的底座上形成金屬的、具有可焊的連接範圍的線路圖時的不同的方法階段，圖9具有位於薄膜的相互面對的側上的連接範圍的、薄膜結構的底座的截面圖，圖10具有在集成的、由聚合物構成的凸起上形成的連接範圍的PSGA截面，圖11線路圖的各條導線的導電連接的一個實施例，圖12具有單側設置的晶片接頭的撓性電路的第一實施例，圖13具有雙列設置的晶片接頭的撓性電路的第二實施例。
按照圖1，發明的方法從電絕緣的底座U1出發，該底座U1在所述的實施例為一柔性薄膜。
為了提高以後待覆的線路圖的附著強度，在圖1中示出的底座U1首先被蝕鏤並隨後被清洗。在清洗過後，譬如通過浸入Pd-Cl2-SnCl2槽浴使底座長出在附圖中不能詳細看出的籽晶。
在籽晶活化後，一層可在圖2中看到的金屬化覆層M1被覆到底座U1上，其中，該金屬化覆層通過一無外電地化學澱積的銅層被形成。根據情況，金屬化層M1還可通過隨後進行的銅的電鍍澱積得以加厚。
隨後，按照圖3，藉助雷射輻射LS，在緊靠所需的線路圖的範圍內去除金屬化覆層M1，其去除準則在於，線路圖的各條導線L1保持相互電氣連接。在後文中，將結合圖11詳細說明各條導線L1的在圖3中看不出的電氣連接。
隨後，如圖4所示，在電浸漬槽浴中，一層有機的、抗電鍍的保護層S被敷到線路圖上，屆時，線路圖的相互電氣連接的導線L1根據電浸漬槽浴的具體結構被陽極地或陰極地鍵合。
按照圖5，保護層S也可被用作抗蝕刻，屆時，金屬化覆層M1的所有不是線路圖的範圍在一個相應的蝕刻槽浴中被去除。可是，金屬化覆層M1的不是線路圖的範圍也可保留在底座U1上並且後來譬如被用作電磁屏蔽。在後一情況下，金屬化覆層M1的保留的範圍同樣被陽極地或陰極地鍵合併被覆加保護層S。
圖6以底座U1的相對於圖5轉90°的截面形式示出了導線L1的和覆於其上的保護層S的縱向伸展情況。
如圖7所示，保護層S現藉助雷射輻射LS在線路圖的後來的連接範圍中重新被去除。在圖7中可看到後來待用作晶片接頭的連接範圍CA1和後來待用作線路板接頭的連接範圍LA1。
隨後，如圖8所示，一個可焊的終端表面E通過金屬的電鍍澱積被覆到線路圖的藉助雷射輻射被暴露了的範圍上。在圖示的實施例中，該終端表面E是一種錫-鉛合金。
圖9示出了一個派生形式，在該派生形式中，通過撓性薄膜構成的底座U1在後來用作晶片接頭的連接範圍CA1的範圍內具有金屬化孔DL。據此，在底座U1的下側上可設置線路板接頭結構的連接範圍LA1和由此引出的導線L1，而晶片接頭結構的連接範圍CA1被設在底座U1的上側上。其中，晶片接頭結構的連接範圍CA1通過可焊的終端表面E的電鍍澱積在金屬化孔DL的範圍內被建立。
圖10示出了另一實施例，在該實施例中，圖1至8所述的方法步驟被用於建立由聚合物構成的柱狀柵陣列。在該實施例中，採用三維的，通過注塑熱塑性成型料建立的底座U2，在注塑時，呈面狀位於底座U2的下側上的、由聚合物構成的凸起被一併成型。此外，從該圖中還可看到的是，在注塑時，還在底座U2的下側上一併成型出用於容納晶片的凹穴M並且在注塑時，在該凹穴M的範圍內同樣地一併成型出由聚合物構成的凸起PH。然後，晶片接頭結構的連接範圍CA2被建立在這些由聚合物構成的凸起PH上。線路板接頭結構的連接範圍LA2和晶片接頭結構的連接範圍CA2之間的連接是通過導線L2進行的。保護層S覆蓋線路圖的所有的、不是連接範圍LA2和CA2的範圍。
圖11示出了一個對線路圖的導線L1進行導電連接的實施例。該連接是通過一個橫向橋形接片QS進行的，該橫向橋形接片QS使所有的晶片接頭結構的連接範圍CA1相互連接。然後，該橫向橋形接片QS在電浸漬槽浴中塗覆保護層S時，根據槽浴的具體結構形式被陽極或陰極地鍵合。在電鍍澱積終端表面之後，橫向橋形接頭QS可譬如通過衝壓被切除。另一簡單的和經濟的可能性在於，藉助雷射輻射，從所屬的連接範圍去除橫向橋形接片QS。
圖12示出了撓性電路的第一實施例，在該撓性電路中，晶片接頭結構的連接範圍CA1和導線L1被形成在底座U1的一側上。其中晶片接頭結構的連接範圍CA1單列地位於底座U1的邊部。線路板接頭結構的連接範圍LA1兩列地位於底座U1的另一側上。這些線路板接頭的建立是根據結合圖9所述的方法步驟在金屬化孔的範圍內進行的，而在圖12中沒有詳細示出這些金屬化孔。
圖13示出了撓性電路的第二實施例，該撓性電路中，與圖12所示的實施形式的區別在於，規定了兩列相互交錯設置的、晶片接頭結構的連接範圍CA1。通過連接範圍CA1的兩列交錯設置，可在各導線L1之間實現特別小的絕緣距離。
權利要求
1.用於在電絕緣的底座(U1、U2)上形成金屬的、具有可焊的和/或可鍵合的連接範圍(CA1、LA1、CA2、LA2)的線路圖的方法，具有如下方法步驟1)把金屬化覆層(M1、M2)覆到底座(U1、U2)上，2)至少在緊靠所需的線路圖的範圍內去除金屬化覆層(M1、M2)，其去除準則在於，線路圖的各條導線(L1、L2)保持電氣相互連接，3)在電浸漬槽浴中，把一有機的、抗電鍍的保護層(S)覆到線路圖上，4)去除後來的連接範圍(CA1、LA1、CA2、LA2)中的保護層(S)，5)把可焊的和/或可鍵合的終端表面(E)電鍍澱積到金屬化覆層(M1、M2)的在方法步驟4)中被暴露了的範圍上。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，撓性薄膜被用作底座(U1)。
3.按照權利要求2所述的方法，其特徵在於，線路板接頭結構的連接範圍(LA1)和由此引出的線路(LZ1)被布置在底座(U1)的下側上，並且晶片接頭結構的連接範圍(CA1)被布置在底座(U1)的上側上，其中，晶片接頭結構的連接範圍(CA1)通過在金屬化孔(DL)的範圍中電鍍澱積可焊的和/或可鍵合的終端表面(E)被建立。
4.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，三維的、通過注塑熱塑性成型料建立的底座(U2)被採用。
5.按照權利要求4所述的方法，其特徵在於，呈面狀布置的、由聚合物構成的凸起(PS)在注塑時被一併成型在底座(U2)的下側上、並且線路板接頭結構的連接範圍(LA2)被建立在這些由聚合物構成的凸起(PS)上。
6.按照權利要求5所述的方法，其特徵在於，在注塑時，用於容納晶片的凹穴(M)被成型在底座(U2)的下側上並且由聚合物構成的凸起(PS)被布置在凹穴範圍之外。
7.按照權利要求6所述的方法，其特徵在於，在注塑時，由聚合物構成的凸起(PH)被一併成型在凹穴(M)的範圍中並且晶片接頭結構的連接範圍(CA2)被建立在這些由聚合物構成的凸起(PH)上。
8.按照以上權利要求之一所述的方法，其特徵在於，金屬化覆層(M1、M2)通過化學的金屬澱積被覆到底座(U1、U2)上。
9.按照權利要求8所述的方法，其特徵在於，金屬化覆層(M1、M2)通過銅的化學澱積被建立。
10.按照權利要求8或9所述的方法，其特徵在於，金屬化覆層(M1、M2)在其建立結構之前或之後在方法步驟2)中通過電鍍澱積金屬被加厚。
11.按照權利要求10所述的方法，其特徵在於，金屬化覆層(M1、M2)通過電鍍澱積銅被加厚。
12.按照以上權利要求之一所述的方法，其特徵在於，藉助雷射建立顯微結構，在方法步驟2)中，局部地去除金屬化覆層(M1、M2)。
13.按照權利要求12所述的方法，其特徵在於，在藉助雷射建立顯微結構時，具有寬度(b)約35～45微米和絕緣距離(a)約25-35微米的線路被建立。
14.按照以上權利要求之一所述的方法，其特徵在於，金屬化覆層(M1、M2)全面地被覆到底座(U1、U2)上。
15.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，在方法步驟(3)中，在電浸漬槽浴中，作為保護層(S)，一種耐熱的、適用作止焊掩膜的膠被覆到線路圖上。
16.按照權利要求15所述的方法，其特徵在於，保護層(S)在覆到線路圖上之後被乾燥。
17.按照權利要求15或16所述的方法，其特徵在於，在方法步驟4)中建立結構後保留的保護層(S)被固化。
18.按照以上權利要求之一所述的方法，其特徵在於，在方法步驟4)中，通過雷射建立結構，建立保護層(S)的結構。
19.按照以上權利要求之一所述的方法，其特徵在於，在權利要求1的方法步驟3)中或在權利要求2的方法步驟5)中，作為終端表面(E)，錫或錫-鉛合金被澱積。
20.按照以上權利要求之一所述的方法，其特徵在於，在權利要求1的方法步驟3)中或在權利要求2的方法步驟5)中，作為終端表面(E)，鎳和金被澱積。
全文摘要
為了在絕緣的底座(U1)上形成金屬的、具有可焊的和/或可鍵合的連接範圍(CA1、LA1)的線路圖,首先,金屬化覆層被覆到底座上並至少在與所需的線路圖交界的範圍內重新被去除。然後,把可焊的和/或可鍵合的終端表面(E)電鍍澱積到連接範圍(CA1、LA1)上。淨化室條件是不需要的。
文檔編號H05K3/24GK1250588SQ98803237
公開日2000年4月12日 申請日期1998年3月3日 優先權日1997年3月11日
發明者M·赫爾曼, H·德施託伊爾 申請人:比利時西門子公司