用於與一個布線焊接的至少帶有兩個用金屬噴塗的聚合物突起的基底的製作方法
2023-12-11 10:37:37 2
專利名稱：用於與一個布線焊接的至少帶有兩個用金屬噴塗的聚合物突起的基底的製作方法
集成開關電路總是具有較高的接線點數，並且越來越微型化。隨著微型化程度的增加，預計焊膏塗覆和裝備會出現困難，這應該通過新的外殼形狀得以消除，在這裡，特別是在球狀柵格點陣組件中的單個的、少量的或者多個晶片的微型模件非常突出(DE-Z 1994年5月刊，54，55頁)。這些模件基於一個通體接觸的基底，在基底上，這些晶片例如通過接觸線或使用倒裝法而接觸。在此基底的下表面有球狀柵格點陣(BGA)，它也經常被稱作焊接柵格點陣或焊接突起點陣。此球狀柵格點陣包括布置在基底下表面上的焊接突起，其使一個在印刷電路板或標準組件上的表面安裝成為可能。通過這個焊接突起的平面布置，在一個粗糙的網柵中，比如1.27mm，可以實現較高的接線點數。
在所謂的MID技術中(MID＝Moulded Interconnection Devices)使用帶有集成導線組的壓鑄件來代替傳統的印刷電路。適用於三維基底壓鑄的高級熱塑性塑料，是這個技術的基礎。這種熱塑性塑料與用於印刷電路的傳統的基底材料相比，其特點在於它具有較好的機械的、化學的、電的、和環境技術的特性。在MID技術的一個特殊的方向，也就是所謂的SIL技術(SIL＝Spritzgiepteile mit integriertenLeiterziigen即帶有集成導線組的壓鑄件)，放棄通常的掩模技術，通過使用一種特殊的雷射結構化分解處理，得到一個在壓鑄件上的金屬層結構。因此在這個帶有結構化的金屬塗層的三維壓鑄件中，可集成更多的機械的和電的功能。殼體託架同時具有引導功能和開關連接功能，而金屬化層除了具有布線和連接功能外，還可以用作電磁屏蔽，並保障一個良好的熱漂移。為了使在壓鑄件的表面上的兩個布線設備產生導電性的橫向連接，在壓鑄時已經製造出了相應的通體接觸孔。在壓鑄件的金屬噴塗時，這個通體接觸孔的內壁也被金屬層所覆蓋。生產帶有集成導線組的三維壓鑄件的其它細節例如可參見DE-A-37 32249或EP-A-0 361 192。
可以看出，WO-A-89/00346所示的是一個單晶片模塊，由一個電絕緣的在基底底面上的聚合物而製成的三維壓鑄基底在壓鑄時與突起共同成形，這些突起也是平面布置的。在這個基底的上側，布置有一個集成電路晶片(IC晶片)，其接線點通過精細的線束與在基底表面上形成的導軌連接在一起。這些導軌本身越過通體接觸與在突起上形成的外部接線點連接在一起。
可以看出，WO-A-96 096 46所示的是一個所謂的聚合物柱狀柵格點陣(PSGA)，它將球狀柵格點陣(BGA)的優點與MID技術的優點結合在一起。這個被稱作聚合物柱狀柵格點陣(PSGA)的新型結構形式是根據球狀柵格點陣(BGA)而來的，其中「聚合物柱」的概念應是指在基底的壓鑄時共同成形的聚合物突起。這個新的對於單個的、少量的或多個晶片模件合適的結構形式包括——一個由電絕緣的聚合物壓鑄而成的三維基底；——在基底底面上平面布置的，並且在壓鑄過程中共同成形的聚合物突起；——在聚合物突起上，通過一個可拆卸的終端表面而成的外部接線點——至少在基底底面上形成的導線組，其將外部接線點與內部接線點相連接。
——至少布置在基底上的一個晶片，它的接線點與內部接線點導電性地連接在一起。
在此基底的壓鑄過程中，聚合物突起的製造是簡單的，並且成本也是適宜的。除此之外，也可以優選使用最少的費用在聚合物突起上製造外部接線點，而同時應用MID技術或者SIL技術製造導線組。通過利用SIL技術所優選的雷射最精細結構化，在聚合物突起之上，在一個精細的網柵內，可以實現一個高接線點數的外部接線點。
還要強調的是，聚合物突起的溫度的增加，與裝納模件的電路溫度和基底的溫度增加相對應。由此，在頻繁的溫度變化的情況下，可以實現焊接的高度的可靠性。
由US-A-5 477 087中也可以看出，在與電子元件，比如半導體連接時，聚合物突起的彈性特性與溫度特性得以充分利用。為此，首先在電子元件的鋁電極上產生一個起阻擋作用的金屬層，在這層金屬層上形成聚合物突起。然後這個已經成形的聚合物突起被一層金屬所覆蓋，這種金屬具有較低的熔點。
如果通過回流焊接來實現聚合物柱狀柵格點陣或者其它帶有金屬噴塗層的電氣元件與布線例如印刷電路板之間的連接，則存在這種危險，即融化了的焊劑沿著這種聚合物突起的金屬噴塗層被向上引起來。但這種在約75％的聚合物突起處出現的現象本身會導致在聚合物突起之下不可複製的焊劑層厚度，甚至可能會與相鄰的導體線路短路。
權利要求1給出的本發明要解決的問題是，在一個帶有用於與布線相焊接的聚合物突起的基底中保證在聚合物突起之下產生可複製的焊劑層厚度。
本發明基於以下知識，即，通過帶有至少一個隆起的聚合物突起的幾何形狀，由此形成的臺肩或者由此而形成的多個臺肩，阻止融化了的焊劑的躍升。因此在聚合物突起之下可以產生可複製的焊劑層厚度，聚合物突起本身可以保證產生一個高度可靠的焊接。這也可以使因為躍升了的焊劑而造成的短路的危險成為不可能。
本發明的優選方案在從屬權利要求中給出。
按照權利要求2的設計方案，特別適用於通過壓鑄製造帶有集成聚合物突起的基底。在權利要求3中所給出的聚合物柱狀柵格陣列的圓柱形隆起的尺寸致使焊接特別可靠。
在權利要求4，5和6中所說明的那些變型方案，對於聚合物突起的幾何形狀，也可以通過臺肩來阻止那些焊劑的躍升。因此，存在這樣的可能性，可以調整聚合物突起的幾何形狀以配合具體的應用形式。
本發明的實施例在圖中示出並在下面進行更進一步的描述。
圖1所示的是一個帶有整體成形的階梯形的聚合物突起的基底截斷的視圖。
圖2所示的是圖1所示基底的一個聚合物突起，在其上設有金屬塗層和由聚合物突起引開的導線組。
圖3所示的是，在圖2中所示的聚合物突起與布線之間的焊接。
圖4所示的是，帶有雙層階梯形聚合物突起的第一種變型。
圖5所示的是帶有布置在一個臺肩上的多個隆起的聚合物突起的第二種變型。
圖6所示的是，帶有一個環形隆起的聚合物突起的第三種變型。
圖1所示的是一個基底S的一個剖面圖，在壓鑄基底時，為了形成聚合物柱狀柵格陣列，在它的底面U上布置了共同成形的聚合物突起PS，或者說是聚合物柱。可以看出，簡單的錐形構造的聚合物突起PS在其底端設有圓柱形隆起E。圓柱形隆起E的直徑這樣來定尺寸，即產生一個向其它聚合物突起PS過渡的環形臺肩ST。在所述的實施例中顯示出，一個聚合物突起PS在其底座範圍中其直徑D為400μm，而作為基底S底面U與臺肩ST之間的間距的高度H為400μm。圓柱形隆起E的直徑d為160μm，而圓柱形隆起E的高度h為50μm。
圖2所示的是對圖1所示突起在基底S整個平面上所獲得的一層金屬層進行雷射最精細結構化而來的一個聚合物突起PS。可以看出，包括圓柱形隆起E在內的聚合物突起PS設有一個金屬塗層M，一個導線組LZ由此基底S底面U上的聚合物突起PS引導。
圖3所示的是在圖2中所示的聚合物突起PS與一個布線V之間的焊接，此布線在所示的實施例中作為印刷電路板LP與在表面上布置有連接墊圈構造而成。可以清楚地看出，在回流焊接時，全部焊劑L停留在臺肩ST和連接墊圈AP之間的範圍中；並不像在沒有階梯結構的聚合物突起時，焊劑在側面一直躍升到導線組LZ處。通過階梯形的聚合物突起PS的幾何形狀，保證了焊劑L的可重複出現的層厚度。
在圖4中所示的第一種變型是稱作PS的聚合物突起，它整體地成形於一個基底S1上。通過這個聚合物突起PS1的一個兩層階梯構造出一個環形隆起E1和一個圓柱形隆起E10。相應的環形臺肩被稱作ST1或ST10。
在圖5中所示的第二種變型是稱作PS2的聚合物突起，它整體地成形於一個基底S2上。在一個作為平臺而構造的臺肩ST2上，布置有總共四個有一定間距的圓柱形隆起E2。
在圖6中所示的第三種變型是稱作PS3的聚合物突起，它整體地成形於一個基底S3上。這裡有一個環形隆起E3處於一個同樣作為平臺而構造的臺肩ST3之上。
除了在圖1到6中所示的簡單的具有截錐形狀的聚合物突起之外，也可以應用聚合物突起或隆起的其它橫截面形式。但在此處，至少一個臺肩的構造有決定性的作用，此臺肩在回流焊接時阻止焊劑的沿側面的躍升。
權利要求
1.用於與一布線(V)焊接的基底(S；S1；S2；S3)，帶有至少兩個金屬噴塗的聚合物突起(PS；PS1，PS2；PS3)和在基底(S；S1；S2；S3)下表面(U)上由聚合物突起(PS；PS1；PS2；PS3；)引導的導線組(LZ)，其中，這些聚合物突起(PS；PS1；PS2；PS3)具有至少一個用於構造至少一個隆起(E；E1；E10；E2；E3)的臺肩(ST；ST1，ST10；ST2；ST3)。
2.根據權利要求所述的基底(S)，其特徵在於，一個與聚合物突起(PS)同心布置的圓柱形隆起(E)。
3.根據權利要求2所述的基底(S)，其特徵在於，圓柱形隆起(E)的直徑(d)在100μm到300μm之間，其高度(h)在25μm到250μm之間。
4.根據權利要求1所述的基底(S1)，其特徵在於，聚合物突起(PS1)設置有兩個隆起(E1；E10)和兩個臺肩(ST1；ST10)。
5.根據權利要求1所述的基底(S2)，其特徵在於，聚合物突起(PS2)設置有布置在一個臺肩(ST2)上的多個有一定間距的隆起(E2)。
6.根據權利要求1所述的基底(S3)，其特徵在於，聚合物突起(PS3)設置有布置在一個臺肩(ST3)上的環形隆起(E3)。
全文摘要
至少帶有兩個用金屬噴塗的聚合物突起(PS)的一個基底(S),特別是一個聚合物柱狀柵格點陣,它是這樣構成的,此聚合物突起(PS)設置有至少一個臺肩(ST)和至少一個隆起(E)。這些焊頭(PS)的幾何形狀可以保證與一個布線(V)和可以複製出現的焊劑(L)層厚的可靠的焊接。
文檔編號H01L23/13GK1352805SQ0080783
公開日2002年6月5日 申請日期2000年5月11日 優先權日1999年5月20日
發明者J·范普伊姆布雷克 申請人:西門子公司