DE69733801T2 - Verfahren und herstellung erhöhter metallischer kontakte auf elektrischen schaltungen für permanente verbindungen - Google Patents

Verfahren und herstellung erhöhter metallischer kontakte auf elektrischen schaltungen für permanente verbindungen Download PDF

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Herstellung elektrischer Schaltungen mit Merkmalen, welche eine dreidimensionale Konfiguration besitzen, die sich in eine Richtung oder mehrere Richtungen von einer Ebene des Schaltkreises erstrecken.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Sowohl flexible als auch starre gedruckte Schaltungen werden mit ähnlichen Schaltungen oder anderen Komponenten mittels unterschiedlicher Verbindungsvorrichtungen verbunden. Flache, flexible Verbindungskabel für gedruckte Schaltungen gewährleisten den Einsatz von ähnlich konfigurierten Verbindungsvorrichtungen und sind so weit entwickelt worden, wo die Verbindung zwischen einem solchen Kabel für einen gedruckten Schaltkreis und einem anderen Schaltkreis hergestellt wird, indem eine Vielzahl von hervorstehenden metallischen Verbindungsmerkmalen vorgesehen ist, die entweder gegen ähnliche Merkmale oder ineinandergreifende metallische Verbindungsflächen auf der anderen Schaltkreiskomponente oder den anderen Schaltkreiskomponenten gedrückt werden. Flexible Schaltkreisabschlüsse oder Verbindungsscheiben dieser Art sind in US-Patentschrift Nr. 4,125,310; US-Patent Nr. 4,116,517 und US-Patent Nr. 4,453,795 beschrieben.
  • Die Verbinder gemäß dieser Patente beschreiben ein Substrat mit Bahnen, die darauf chemisch eingebracht sind, wobei das Substrat eine Vielzahl von metallischen erhöhten Merkmalen aufweist, die später ausgebildet werden, so dass sie von der Ebene des Schaltkreisleiter vorstehen. Wenn somit zwei derartige Verbinder zueinander plaziert werden, wobei die erhöhten Merkmale eines Substrates paßgenau und in Kontakt mit dem anderen Typ sind, so befinden sich die Ebenen der geätzten elektrischen Schaltkreise aufgrund des Überstandes der Merkmale in einem angemessenen Abstand voneinander. Die zwei Schaltungen können physikalisch zusammen geklemmt sein, um die Merkmale gegeneinander anzudrücken, wodurch ein fester und enger elektrischer Kontakt zwischen den beiden Schaltkreisen geschaffen wird.
  • Obgleich solche Anschlußanordnungen wirksam und zuverlässig im Betrieb funktionieren, sind sie schwierig, teuer und zeitaufwendig herzustellen. Die bei solchen Verbindern vorhandenen Schwierigkeiten in der Herstellung stammen daher, dass die überstehenden Kontaktpunkte getrennt von der Herstellung der Schaltkreise selbst (entweder vorher oder nachher) hergestellt werden müssen. Insbesondere nach dem Bohren angemessener Verbindungs- und Werkzeuglöcher durch ein kupferlaminiertes dielektrisches Kernmaterial oder ein Substrat und dem galvanischen Abscheiden in und durch einige der Löcher, so dass eine Verbindungsschaltung auf beiden Seiten des Kernmaterials erzielt. wird, wird das Kernmaterial zwischen der Schaltkreisdruckvorlage (optische Masken) plaziert, welche auf beiden Seiten des Kernmaterials positioniert sind, und die Löcher in der Druckvorlage oder die Bezugspunkte werden dann manuell mit den vorgebohrten Löchern im Kernmaterial ausgerichtet. Wo dutzende von Teilen auf einem einzelnen Paneel hergestellt werden können, welches eine Größe von 12'' × 18'' (304,8 mm × 457,2 mm) besitzt, und Ausrichtungstoleranzen innerhalb weniger Mikrometer gemessen werden, ist eine Lagegenauigkeit von sämtlichen oder zumindest den meisten Löchern in sämtlichen Teilen enorm schwierig, zeitaufwendig und häufig nicht möglich aufgrund von Änderungen in den Abmessungen der Paneele, welche während einiger Verarbeitungsschritte auftreten. Nach der Lagezuordnung der Druckvorlage wird die im wesentlichen planare Schaltung auf den Kupferoberflächen chemisch abgetragen oder geätzt (das Paneel kann für ein Doppelseitenpaneel oft mit einer Kupferbeschichtung auf beiden Seiten bedeckt sein).
  • Der Ätzprozeß beinhaltet das Aufbringen von Photoresistlack, Abdecken des Resistlackes, Belichten des Resistlackes, Entwickeln des Resistlackes, dann Ät zen durch die Abschnitte des Kupfers, welche vom Resistlack nicht geschützt worden sind, so dass nach dem Strippen des verbleibenden Resistlackes das Schaltkreismuster der Kupferleiter übrig bleibt.
  • Wo erhöhte Anschlußmerkmale vorgesehen sind, wie bei Anschlußwafern von einem flexiblen Schaltkreis, ist es dann notwendig, die vorstehenden Kontaktmerkmale auf Anschlußflächen zu galvanisieren, die in dem Schaltkreis ausgebildet sind, welcher zuvor geätzt worden war. Diese Merkmale müssen zu den ausgewählten Anschlußflächen und zu dem Bezugspunkt des Paneels genau zugeordnet werden. Jedoch sind die Paneele zuvor bearbeitet worden, um die Schaltkreisbahnen auszubilden, so dass weitere Spannungen, die bei einer solchen Verarbeitung auftreten, Veränderungen in den Abmessungen bewirken (üblicherweise, jedoch nicht immer, ein Schrumpfen). Die sich ändernden Abmessungen verursachen ernste Probleme bei der Lagezuordnung. Um die hervorstehenden Kontaktmerkmale (manchmal als "bumps" oder Kontaktfeature bezeichnet) herzustellen, wird der geätzte Schaltkreis mit einem Resistlack bedeckt. Erneut muß die zugehörige Druckvorlage zum Bestimmen des gewünschten Loches in dem Resistlack an dem Bump-Ort sorgfältig zugeordnet werden, was in einem solchen Fall eine deutlich schwierigere Aufgabe darstellt.
  • In einigen Fällen können die vorstehenden Verbindungsmerkmale oder Bumps zuerst ausgebildet werden, bevor der Rest des geätzten Schaltkreises ausgebildet wird. Jedoch muß immer das Merkmal getrennt ausgebildet werden, zu einer anderen Zeit, als der geätzte Schaltkreis ausgebildet wird, und somit werden Probleme bei der Lagezuordnung erzeugt oder erschwert.
  • Bei Schaltkreisen, bei denen eine Verbindung von der Schaltung von einer Seite des Kernmaterials zur Schaltung auf der anderen Seite des Kernmaterials hergestellt werden muß, werden Löcher gebohrt und das jeweilige Durchgangsloch wird galvanisiert, was noch weitere Schritte verlangt und bei denen andere Probleme bei der Lagezuordnung erzeugt werden, welche die Kosten und die Fertigungszeit erhöhen.
  • US-Patent Nr. 5,197,184 lehrt ein Verfahren des additiven Bildens einer dreidimensionalen elektrischen Schaltung mit erhöhten Kontaktpunkten, ohne dass Schaltungsätzprozesse angewendet werden. Die dreidimensionale elektrische Schaltung wird durch volladditive Verfahren hergestellt, bei denen ein Schaltkreisträger zum Einsatz kommt. Der Träger weist ein Substrat mit einer Arbeitsoberfläche auf, welches aus einem Material gebildet ist, auf dem ein elektrisch leitfähiges Element galvanoplastisch hergestellt werden kann, wobei der Träger ein erstes Merkmal besitzt, welches in Richtungen senkrecht zu der Arbeitsoberfläche vorsteht, um einen dreidimensionalen elektrischen Schaltkreis zu ermöglichen, welcher durch einen einzelnen galvanoplastischen Vorgang ausgebildet werden soll. Der Träger besitzt ein Muster, das aus elektrisch nicht leitendem Material ausgebildet ist. Somit können die gesamten dreidimensionalen Schaltkreisbahnen und erhöhten Verbindungsmerkmale in einem einzelnen Schritt galvanisch abgeschieden werden, wobei dies alles ohne irgendeinen photolitographischen Prozeß oder Ätzprozeß möglich ist. Ein letzter Schritt bei einem solchen Verfahren umfasst das Trennen des Substrates und der Schaltung von dem Träger, um ein dielektrisches Substrat zu schaffen, welches darauf ein Schaltkreismuster besitzt, einschließlich starrer, hervorstehender leitfähiger Kontaktpunkte, wobei sie so konfiguriert und angeordnet sind, dass sie gegen einen Kontakt eines anderen elektrischen Schaltkreises gedrückt werden können. Obgleich ein solches Verfahren erfolgreich durchgeführt werden kann, besitzt dieses Verfahren in gewissen Situationen viele Nachteile, welche die Zweckmäßigkeit dieses Verfahrens begrenzen.
  • Insbesondere verlangt der letzte Verfahrensschritt bei dem im US-Patent Nr. 5,197,184 beschriebenen Verfahren die mechanische Trennung des Substrates und der Schaltung von dem Träger. Dieses Trennverfahren kann schwierig durchzuführen sein, wenn eine physikalische Beschädigung des Substrates und der Schaltung nicht damit einhergehen soll. Die während dieser Trennung auf das Substrat und die Schaltung ausgeübten Spannungen können hoch genug sein, um eine Änderung bei den Abmessungen des Substrates zu bewirken. Diese Änderungen in der Abmessung können dazu führen, dass es unmöglich ist, sämtliche Bumps des Substrates mit ihren gegenüberliegenden Anschlußflächen auf dem Gegenschaltkreis auszurichten.
  • Ein anderer Nachteil des Verfahrens, das in US-Patent Nr. 5,197,184 beschrieben ist, liegt darin, dass die Adhäsion der Schaltkreisbahnen und Merkmale zum Dielektrikum viel größer sein muss als die Adhäsion der Schaltkreisbahnen zum Träger, um sicherzustellen, dass während des Trennverfahrens vom Träger die Schaltkreisbahnen im Dielektrikum zurückbleiben. Wenn die Adhäsion der Schaltkreisbahnen zum Dielektrikum geringer oder nur nahezu gleich der Adhäsion der Schaltkreisbahnen mit dem Träger ist, verbleiben einige oder sämtliche Schaltkreisbahnen auf dem Träger, was zu einem unbrauchbaren Schaltkreis führt.
  • Ein weiterer Nachteil bei dem Verfahren, was in US-Patent Nr. 5,197,184 beschrieben ist, liegt darin, dass das Verfahren, bei dem die Vertiefungen chemisch in das Gerippe geätzt werden, entlang der Oberfläche eines großen Paneels, wie z. B. einem Paneel mit 12'' × 18'', inkonsistent sein können. Das inkonsistente Ätzen kann zu einer Schwankung in der Tiefe der ausgebildeten Vertiefungen führen, was somit zu Schwankungen in der Höhe der Bumps auf. dem fertiggestellten Schaltkreis führt. Die Nicht-Planarität der Bumps kann nach dem Klemmen des fertiggestellten Schaltkreises mit seinem gegenüberliegenden Schaltkreis offene Schaltkreise verursachen.
  • Ein weiterer Nachteil des Verfahrens, dass in US-Patent Nr. 5,197,184 beschrieben worden ist, liegt darin, dass die Endform und insbesondere die Höhe der Bumps vollständig vom chemischen Ätzprozeß abhängig ist. Eine Steuerung der Höhe der Bumps muß durch die Größe der Basis der Bumps bestimmt werden. Wenn Bumps mit einer bestimmten Höhe gefordert sind, muß die Basis groß ausgebildet werden, so dass die Dichte des Bumpmusters begrenzt wird.
  • Die obigen Ausführungen zeigen, dass es Begrenzungen bei den vorhandenen Verfahren zum Ausbilden dreidimensionaler Schaltungen gibt. Somit wäre es vorteilhaft, ein verbessertes Verfahren zum Bilden dreidimensionaler Schaltungen zu schaffen, welches darauf gerichtet ist, einen oder mehrere der Begrenzungen oder Nachteile, die oben beschrieben worden sind, zu überwinden.
  • Demgemäß wird eine angemessene Alternative vorgeschlagen, welche Merkmale aufweist, die nachfolgend umfassend vorgestellt werden.
  • Zusätzlich zu den obigen Anwendungen, bei denen ein flexibler Schaltkreis oder Multilayer-Schaltkreis mit erhöhten metallischen Kontakten gegen andere Komponenten angedrückt werden kann, können diese erhöhten metallischen Kontakte bei Anwendungen gefordert sein, bei denen die erhöhten metallischen Kontakte permanent mit anderen Komponenten verbunden sind. Solche Anwendungen werden allgemein als "flip chip" Anordnungen bezeichnet und sind im Microelectronics Packaging Handbook, herausgegeben von Tummala et al., (Van Nostrand Reinhold: 1939); Seiten 366–369, beschrieben.
  • Eine Flip chip-Verbindung bietet Vorteile gegenüber dem üblicheren Drahtverbindungsverfahren, bei dem Kontaktflächen, die an der Peripherie des Chips plaziert sind, mit zugehörigen Kontaktflächen eines Substrates mit einem Golddraht oder Aluminiumdraht verbunden sind. Der primäre Vorteil der Flip chip-Verbindung liegt in der reduzierten Induktivität, die durch das Eliminieren des relativ langen Golddrahtes oder Aluminiumdrahtes erzielt wird. Die meisten Flip chip-Anwendungen verwenden heute Lötpunkte mit einem Durchmesser von 4 bis 6 mil (1 mil = 25,4 μm) in einem Abstand von 9 oder 10 mil, wobei 3 oder mehr Reihen um den Rand des Chips angeordnet sind. Chips mit einer Drahtverbindung verlangen bei äquivalenter Eingabe/Ausgabe-Leistung (I/O) Kontaktflächenabstände im Bereich von 4 mil, wobei diese in einer Reihe am Rand des Chips angeordnet sind.
  • Bei dem Flip chip-Verbindungsprozeß werden Lötpunkte auf den Kontaktflächen eines integrierten Schaltkreischips durch unterschiedliche Verfahren hergestellt, welche das Rastern durch eine Schablone und Aufschmelzen (reflow) einer Lötpaste, galvanisches Abscheiden und Bedampfen aufweisen oder durch das Lötverbinden vorgebildeter Lötpunkte einer hochschmelzenden Legierung. Die Kontaktflächen auf dem Chip werden allgemein in wenigen Reihen um den Rand des Chips herum angeordnet, können jedoch auch einen Array entlang des gesamten Chips ausbilden. Nachdem die Kontaktpunkte auf dem Chip gebildet worden sind, wird der Chip gewendet und zu Gegenkontaktflächen auf dem Substrat ausgerichtet, auf welches der Chip befestigt werden soll, und das Lot wird wieder aufgeschmolzen, um die Befestigung zu vervollständigen.
  • Es sind alternative Verfahren zur Befestigung entwickelt worden, welche die Bildung von Goldbumps auf den Chips durch galvanisches Abscheiden oder durch Drahtverbinden und Prägen beinhalten, wodurch sogenannte "Kugel-Bumps" erzeugt werden. Dann wird ein leitfähiges Adhäsiv verwendet, um die Verbindung mit dem Substrat herzustellen. Anstelle des leitfähigen Adhäsivs kann Wärme, Druck und Ultraschallenergie verwendet werden, um eine Goldverbindung mit dem Chip herzustellen.
  • Das Flip chip-Verbindungsverfahren erfordert, dass das Lot oder die Goldbumps eine sehr gleichbleibende Höhe aufweisen, um einen elektrischen Kontakt mit jeder Kontaktfläche zu erzielen. Es kann schwierig sein, bei vielen der oben beschriebenen Verfahren Bumps mit gleichbleibender Höhe auszubilden, insbesondere für die kleineren Lötbumps, welche erforderlich sind, wenn ein Verbinden von Chips mit hoher Dichte gewünscht wird, bei denen die Kontaktflächen eng beieinander plaziert sind.
  • Gegenstand der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schreibt den Stand der Technik zum Bilden dreidimensionaler metallischer Kontakte oder Bumps auf einem elektrischen Schaltkreis fort. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung auf eine Flip chip-Befestigung durch ein von mehreren möglichen Verfahren eingerichtet sein, wobei jedes Verfahren eine Befestigung eines Chips ohne Bumps mit einem Substrat mit erhöhten Kontakten beinhaltet.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:
    Schaffen eines Verbundmaterialbasissubstrates, welches durch mindestens eine erste leitfähige Schicht, ein dielektrisches Material und eine zweite leitfähige Schicht definiert ist;
    Entfernen eines vorbestimmten Abschnittes der ersten leitfähigen Schicht, um das dielektrische Material beizulegen,
    Entfernen des freigelegten Abschnittes des dielektrischen Materials bis zur zweiten leitfähigen Schicht, wodurch eine Vertiefung gebildet wird;
    Abscheiden von mindestens einer Schicht aus Lotmaterial auf mindestens Seitenwandabschnitten der Vertiefung;
    Abscheiden mindestens einer Schicht leitfähigen Materials auf der Lotschicht;
    Entfernen der zweiten leitfähigen Schicht; und
    Entfernen des dielektrischen Materials, wodurch ein erhöhter metallischer Kontakt gebildet wird, der sich senkrecht von der ersten leitfähigen Schicht fort erstreckt.
  • Mit einer ersten planaren Oberfläche des Verbundmaterialbasissubstrates kann mindestens ein zweites dielektrisches Material laminiert werden. Mit dem zweiten dielektrischen Material kann mindestens eine dritte leitfähige Schicht laminiert werden. Die dritte leitfähige Schicht kann elektrisch mit der ersten leitfähigen Schicht verbunden sein. Das Basissubstrat kann mit einer Leiterplatte laminiert werden.
  • Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu beschreiben, wodurch erhöhte metallische Kontakte auf einem elektrischen Schaltkreis ausgebildet werden können, ohne dass die mechanische Trennung des Schaltkreises von einem Träger erforderlich ist, wodurch die Nachteile vermieden werden, die mit einem solchen mechanischen Trennverfahren einhergehen. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Erzielen von Bumps oder Kontakten mit einer kontrollierbaren und gleichbleibenden Höhe zu schaffen. Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine dünne, steuerbare Lotmenge vorzusehen, die auf einen erhöhten metallischen Kontakt oder einen Bump aufgebracht wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Der zuvor beschriebene Gegenstand der Erfindung wie auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in Zusammenhang mit den angehängten Zeichnungen besser verstanden. Um die Erfindung zu illustrieren, ist in den Zeichnungen eine Ausführungsform dargestellt, die bevorzugt wird. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die gezeigte genaue Anordnung und Gerätschaften begrenzt ist. In den Zeichnungen sind dargestellt:
  • 1 zeigt eine Darstellung eines konventionellen organischen Substrates aus Leiter/Dielektrikum/Leiter, welches bei der Herstellung einer gedruckten Schaltung und einer flexiblen Schaltung zum Einsatz kommt;
  • 2 zeigt eine obere Leiterschicht, die durch ein Photoresistverfahren entfernt worden ist;
  • 3 zeigt einen mit einem Laser definierten "Graben";
  • 4 zeigt eine autokatalytische und elektrolytische Leiterabscheidung auf dem Substrat und in den Seitenwänden und der Basis des "Grabens";
  • 5 zeigt das Basissubstrat mit einer Lotschicht, die in dem Graben abgeschieden ist;
  • 6 zeigt, wie eine zusätzliche dünne Schicht aus Kupfer auf das Substrat aufgebracht ist, um eine zweite Schaltungsschicht auszubilden;
  • 7 zeigt eine zusätzliche Schicht, die auf dem Basissubstrat abgeschieden ist;
  • 8 zeigt eine Schicht aus einem dielektrischen Prepregmaterial und eine "Deckel" Schicht, die auf dem Basissubstrat laminiert ist;
  • 9 zeigt eine Durchgangsleitung, die ausgebildet ist, um Schaltungsebenen des Basissubstrates zu verbinden;
  • 10 zeigt das Basissubstrat, nachdem die untere leitfähige Ebene geätzt worden ist;
  • 11 zeigt das Basissubstrat, nachdem das dielektrische Material entfernt worden ist;
  • 12 zeigt ein fertiggestelltes Zweilagen-Substrat mit erhöhten metallischen Kontakten, wobei das Substrat eine dünne Lotaußenschicht und einen zusammengesetzten Leiter besitzt; und
  • 13 bis 18 zeigen alternative Verfahrensschritte gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das Basissubstrat mit erhöhten metallischen Kontakten mit einer Mehrlagen-Leiterplatte (multilayer) laminiert und elektrisch verbunden ist.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Bei einem Verfahren kann Lot auf zuvor gebildete erhöhte Kontakte durch irgendeines der oben beschriebenen Verfahren aufgebracht werden. Ein Verfahren, wodurch das Lot als ein einstückiges Teil des Kontaktes während dessen Herstellung galvanisch aufgebracht wird, kann einen besonderen Vorteil haben und wird nachfolgend beschrieben. Ein Chip, der keine Lotbumps, jedoch Kontaktflächen aus einem geeigneten Metall besitzt, kann dann mit dem Substrat ausgerichtet werden, welches lotbeschichtete Kontakte besitzt, wobei dann das Lot aufgeschmolzen wird (reflowed), um die Verbindung zu vervollständigen.
  • Bei einem anderen möglichen Verfahren würde ein Substrat zum Einsatz kommen, welches Kontakte aus einer Kupfer/Nickel/Gold-Legierung besitzt, die zu einem Chip passen, der mit einem nicht leitfähigen dielektrischen Material beschichtet worden ist, wobei der Chip Aussparungen besitzt, die an den Kontaktflächen des Chips ausgebildet sind, wobei diese Aussparungen mit Lot oder mit einem leitfähigen Haftmittel gefüllt sind. Das Lot würde aufgeschmolzen oder das Haftmittel würde ausgehärtet, um die Verbindung herzustellen.
  • Bei einem anderen Verfahren kann ein Substrat zum Einsatz kommen, welches Kontakte besitzt, die mit dickem, hoch reinem, weichem Gold beschichtet worden sind. Der zu verbindende Chip ist mit ähnlichem, dickem, weichem Gold beschichtet, wie es für ein TAB (tape automatic bonding) bzw. automatisches Folienbonden geeignet ist. Der Chip wird mit dem Substrat ausgerichtet, und Wärme, Druck und Ultraschallenergie werden aufgebracht, so dass ein Gold-zu-Gold-Kontakt entsteht.
  • Bei diesen Anwendungen, bei denen Lot auf dem erhöhten Kontakt zum Einsatz kommt, begrenzt die aufgebrachte Lotmenge die Dichte der Chips, die damit verbunden werden können. Wenn zuviel Lot auf den Kontakt aufgebracht ist, kann das Lot zum nächsten Kontakt reichen, wodurch ein Kurzschluß verursacht wird. Nachfolgend wird ein Verfahren beschrieben, bei dem eine dünne, steuerbare Lotmenge auf die Kontakte während ihrer Herstellung galvanisch aufgebracht wird. Dieses Verfahren kann eine Zunahme in der Dichte gegenüber bisherigen Flipchipanwendungen ermöglichen. Dieses Verfahren ermöglicht es auch, dass Chips, die derzeit für einen Drahtbonden vorgesehen sind und einen engen Umfangskontaktflächenabstand besitzen, wie ein Flipchip gebondet werden können. Für den Chiphersteller ist es nur erforderlich, dass der metallische Kontaktflächenwerkstoff geändert wird, so dass es möglich ist, dass der Chip wie ein Flipchip befestigt wird, ohne dass es notwendig ist, den Chip neu zu konstruieren, so dass mehrere Umfangsreihen in einem Kontaktflächenabstand von 9 oder 10 mil vorgesehen werden müssen.
  • Das Verfahren wird nun für einen Zweilagenschaltkreis beschrieben, es kann jedoch auch für einen Mehrlagenschaltkreis, wie oben beschrieben worden ist, angepaßt werden.
  • In den Zeichnungen zeigen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile an, wobei in den 1 bis 16 ein Verfahren dargestellt ist, um erhöhte metallische Kontakte oder Bumps auf elektrischen Schaltkreisen auszubilden. Obgleich in den 1 bis 16 ein Verfahren vorgestellt wird, um erhöhte metallische Kontakte auf einem elektrischen Zweilagenschaltkreis auszubilden, ist es für den Durchschnittsfachmann ersichtlich, dass die Lehre der vorliegenden Erfindung für eine beliebige Zahl von auszubildenden Schaltkreislagen angewendet werden kann.
  • Wie am besten aus 1 ersichtlich ist, ist ein Basissubstrat 10 vorgesehen, welches definiert ist durch: ein Laminat, welches eine leitfähige Lage 12 aufweist (wie z. B. Kupfer), eine dielektrische Lage 14 und eine leitfähige Lage 16 (wie z. B. Kupfer). Die dielektrische Lage 14 darf kein Material aufweisen, welches einem Ätzen durch einem Laserverfahren oder ein Plasmaverfahren widersteht, wie z. B. eine glasfaserverstärkte dielektrische Lage. Geeignete dielektrische Materialien weisen Polyimide und Polyamid-Laminat, Epoxidharz, organische Materialien oder dielektrische Materialien, die wenigstens teilweise Polytetrafluorehtylen aufweisen, auf. Ein bevorzugtes dielektrisches Material kann von W. L. Gore & Associates, Inc. unter dem Markennamen SPEED-BOARD® dielectric materials bezogen werden.
  • Die Dicke der dielektrischen Lage 14 ist von Bedeutung. Diese Dicke definiert die Höhe der resultierenden erhöhten metallischen Kontakte, die durch die hier vorgestellte Lehre der Erfindung ausgebildet werden. Ein zusätzliches bedeutendes Detail der dielektrischen Lage 14 wird nachfolgend beschrieben.
  • Ein Photoresistlack 18 wird jeweils auf die Kupferschichten 12 und 16 aufgebracht, und der Photoresistlack wird auf konventionelle Art und Weise verarbeitet, um Öffnungen in der Kupferlage 12 zu bilden, wo die erhöhten metalli schen Kontakte gebildet werden sollen. In einem freigelegten Bereich 20 wird das Kupfer durch irgendein geeignetes konventionelles Kupferätzmittel abgeätzt, wie z. B. durch eine Ätzlösung basierend auf Kupferchlorid. In 2 ist das Basissubstrat 10 dargestellt, nachdem das Kupfer mit dem freigelegten Bereich 20 abgeätzt worden ist. Ein freigelegter Abschnitt 22 der dielektrischen Lage 14 ist in 2 zu erkennen. Der Photoresistlack 18 kann dann vom Substrat entfernt werden.
  • Der freigelegte dielektrische Abschnitt 22 wird dann mit einem Laser abgetragen, um einen "Graben" 24 zu definieren, in den ein metallischer Kontakt ausgebildet wird, wie dies in 3 zu erkennen ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Kupferschicht 12 als eine Maske wirkt, um einen Abtrag des freigelegten elektrischen Abschnitts 22 zu erlauben. Die Kupferschicht 16 dient als ein Anschlag und definiert den Boden des Grabens 24.
  • Der Abtrag des freigelegten dielektrischen Abschnittes 22 kann durch irgendeinen Laser durchgeführt werden, welcher geeignet ist, selektiv organische dielektrische Materialien abzutragen, ohne eine Kupferschicht dabei zu entfernen. Besonders gut geeignet sind Laser, die mit Wellenlängen im Ultraviolettbereich arbeiten, wie z. B. Excimer-Laser und Frequenz verdreifachte oder Frequenz vervierfachte YAG-Laser. Jedoch sind auch andere Laserarten geeignet. Der Laser kann auch in einem Scan-Modus betrieben werden, bei dem die Oberfläche des Substrates mit einem großen Laserpunkt oder mit einem fokussierten Strahl abgetastet wird. Zusätzlich zum Laserabtrag des freigelegten dielektrischen Abschnittes 22 können auch andere Prozesse zum Einsatz kommen, um den freigelegten dielektrischen Abschnitt 2 selektiv zu entfernen, wie z. B., jedoch nicht darauf begrenzt, durch Plasmaätzen, reaktives Ionenätzen oder chemisches Ätzen. Jedoch ist ein Laserabtragsprozeß besonders gut geeignet, da er eine bessere Steuerung bezüglich der Form des Grabens 24 ermöglicht. Im Falle des Scan-Modus-Laserabtragprozesses schafft eine einfache Beugung eine spitz zulaufende konische Form.
  • Nachdem der Graben 24 definiert worden ist, wird das Basissubstrat 10 auf irgendeine geeignete Weise behandelt, bei der eine leitfähige Oberflächenlage 26, wie z. B. Kupfer, auf den Seitenwänden des Grabens 24 abgeschieden wird. Geeignete Verfahren sind, jedoch nicht ausschließlich, ein konventinelles chemisches Kupferbeschichten, Sputtern (Kathodenzerstäuben) Bedampfen, oder Abscheiden einer leitfähigen Schicht, die eine direkte galvanische Metallabscheidung ermöglicht, oder irgendein anderer geeigneter Prozeß. Zusätzlich kann elektrolytisch abgeschiedenes Kupfer aufgebracht werden, um die Abscheidungsdicke zu erhöhen, wodurch eine stärkere Oberfläche für zusätzliche Verfahrensschritte geschaffen wird. 4 zeigt das Basissubstrat 10 nach diesem Abscheidungsschritt.
  • Das Basissubstrat wird dann mit einem Photoresistlack 28 auf beide Seiten des Basissubstrates beschichtet, und der Photoresistlack wird dann verarbeitet, sodass Muster auf der leitfähigen Lage 12 definiert werden, in welche ein Lot 60 abgeschieden wird, um gleichzeitig mindestens einen Metallbumpkontakt zu bilden. Ein geeignetes Lot ist unter anderem ein eutektisches Lot mit einem Zinn- zu Bleiverhältnis von ungefähr 63 zu 37%, wobei dies einen Schmelzpunkt von etwa 180 bis 185°C besitzt. 5 zeigt ein Substrat mit den abgeschiedenen Metallen, wie sie oben beschrieben worden sind.
  • Wie mit Bezug auf 6 zu erkennen ist, wird, nachdem die Abscheidung vorgenommen worden ist, der Photoresistlack 28 vom Basissubstrat 10 entfernt. Das Basissubstrat 10 wird dann mit einer zusätzlichen dünnen Lage aus Kupfer 61 beschichtet, welches durch Sputtern oder Verdampfen aufgebracht wird. Der Zweck dieser Kupferlage liegt darin, eine zusätzliche galvanische Beschichtung auf die Lotabscheidung 60 zu ermöglichen, welche normalerweise oxidiert und daraufhin schwierig galvanisch zu beschichten ist.
  • Das Basissubstrat 10 wird dann mit Photoresistlack 28 auf beiden Seiten überzogen, und der Photoresistlack ist dann so verarbeitet, dass Muster auf der leitfähigen Lage 12 definiert werden, wobei zusätzliches Metall abgeschieden wird, um gleichzeitig den Kontakt und die Bahnen des elektrischen Schaltkreises zu bilden. Die Fläche um den Kontakt erstreckt sich in den meisten Fällen über die Region hinaus, in welche das Lot 60 abgeschieden worden war. Dann wird eine Nickelschicht 62 oder eine Schicht aus einem anderen Metall, welches dem Fluß aus geschmolzenen Weichlot widerstehen kann, abgeschieden. Danach wird eine Kupferschicht 63, welche die Metallmenge aufweist, abgeschieden. In 7 ist ein Substrat dargestellt, welches die abgeschiedenen Metalle aufweist, wie sie oben beschrieben worden sind.
  • Nach der Abscheidung wird der Photoresistlack 28 vom Basissubstrat 10 entfernt. Das Basissubstrat 10 kann dann in einem konventionellen Oxidprozeß behandelt werden, wie es bei der Produktion von bedruckten Schaltkreisen üblich ist. Das rauhe Oxid, welches auf der Oberfläche des freigelegten Kupfers des Basissubstrates gebildet wird, dient dazu, bei nachfolgenden Laminationsverfahren ein angemessenes Haften des Metalls mit einem dielektrischen Material zu schaffen.
  • Wie am besten aus 8 ersichtlich ist, wird auf das Basissubstrat 10 eine Lage aus einem dielektrischen Prepregmaterial 33 und einer "Deckel"-Lage aus Kupfer 32 laminiert. Die Temperatur, der Druck und die Zeit, die für den Laminationsprozeß erforderlich sind, sollten so gewählt werden, wie dies vom Hersteller des spezifischen dielektrischen Prepregs, das verwendet worden ist, spezifiziert ist. Während des Laminationsverfahrens fließt Harz vom dielektrischen Prepregmaterial 33 in den Raum des Durchgangslochs, welches in dem Graben 24 verblieben ist, und befüllt diesen Raum. In 9 ist ein Durchgangsloch 40 dargestellt, welches gebildet ist, um die obere leitfähige Lage 32 mit der leitfähigen Lage 12 zu verbinden. Das Durchgangsloch 40 wird so gebildet, indem das gleiche Verfahren zum Einsatz kommt, wie dies bei der Herstellung des Grabens 24 beschrieben worden ist, mit der Ausnahme, dass die Abscheidung des Lotes und eines dünnen gesputterten Kupfers nicht erforderlich ist.
  • Wie am besten aus 10 ersichtlich ist, wird dann die obere Metalllage 33 des Basissubstrates mit Photoresistlack 42 bedeckt. Dann wird eine leitfähige Lage 16 abgeätzt, indem ein geeignetes Ätzmittel zum Einsatz kommt. In 10 ist ein Basissubstrat 10 dargestellt, nachdem die untere leitfähige Lage 16 abgeätzt worden ist. Der Photoresistlack 42 wird dann von der leitfähigen Lage 32 entfernt.
  • Nachdem die leitfähige Lage 16 abgeätzt worden ist, wird das dann freigelegte dielektrische Material 14 durch irgendeinen geeigneten Prozeß entfernt, bei dem ein Dielektrikum von einem Leiter wie z. B. Kupfer selektiv entfernt wird. Geeignete Verfahren sind z. B. Plasmaätzen, Laserabtragen, reaktives Ionenätzen oder chemisches Ätzen, wobei auch andere Verfahren verwendet werden können. Es muß darauf geachtet werden, dass sämtliches dielektrisches Material 14 von der leitfähigen Lage 12 entfernt wird, da irgendein verbleibendes elektrische Material 14 die leitfähige Lage 12 daran hindert, bei nachfolgenden Verfahrensschritten abgeätzt zu werden. In 11 ist das Basissubstrat 10 dargestellt, nachdem das dielektrisches Material 14 entfernt worden ist.
  • Die obere Lage des Basissubstrats 10 wird dann mit Photoresistlack bedeckt, um sie von dem Ätzmittel zu schützen, welches verwendet wird, um die freigelegte leitfähige Lage 12 und die leitfähigen Oberflächenlagen 26 und 61 zu entfernen. Es kann irgendein geeignetes Ätzmittel verwendet werden, jedoch muß das Ätzmittel imstande sein, die leitfähigen Kupferlagen 12, 26 und 61 zu entfernen, wobei aber nicht die Lotschicht 60 und die Nickelschicht 62 entfernt wird. Gut geeignet ist ein basisches Kupferätzmittel, welches einen Kupferammoniumkomplex, Ammoniumchlorid, Ammoniumhydroxid, Natriumchlorid, Ammoniumbicarbonat, Ammoniumphosphat und Ammoniumnitrat aufweist und allgemein als basisches Ätzmittel oder ammoniumbasiertes Ätzmittel bezeichnet ist. Der Photoresistlack kann dann von dem Schaltkreis entfernt werden und das Lotmittel aufgeschmolzen werden. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbleibt eine Kupfer/Nickel-Verbindung, um die Verbindungsbahnen zu bilden, und eine Kupfer/Nickel/Dünnkupfer/Lot-Verbindung für einen Bump 70. Nickel, welches ein natürliches Oxid mit sich trägt, dient dazu, ein Fließen des Lotes auf die Bahnen während des nachfolgenden Reflow-Verfahrens und der Chipbefestigung zu verhindern. In 12 ist ein fertiggestellter Schaltkreis dargestellt, der gemäß der Lehre einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist.
  • Wie am besten in den 1 bis 12 zu erkennen ist, wird die Höhe der Bumps 70 durch die Dicke der dielektrischen Lage 14 minus der Summe aus der Dicke der Kupferlage 12 und der leitfähigen Oberflächenkupferlage 24 bestimmt. Da die unterschiedlichen leitfähigen Lagen 12 und 24 ziemlich dünn hergestellt werden können, wird die Höhe des Bump im wesentlichen durch die Dicke der dielektrischen Lage 14 bestimmt. Um eine gleichbleibende Höhe der Bumps quer über ein großes Paneel beizubehalten, muß man nur die Dicke der dielektrischen Schicht 14 steuern. Es ist üblich, dass heute verfügbare dielektrische Materialien eine Unsicherheit bezüglich der Dicke im Bereich von +/–10% oder besser erreichen, so dass die Planarität der erzeugten Bumps +/–10% beträgt. Die Möglichkeit, die Bumphöhe zu beeinflussen, indem die Dicke der dielektrischen Lage 14 gesteuert wird, und der durch dieses Verfahren erreichbare Planaritätsgrad sind eine beträchtliche Verbesserung gegenüber dem Verfahren, bei dem Vertiefungen in einen Träger geätzt werden, wie dies in der US-Patentschrift Nr. 5,197,184 beschrieben worden ist.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie dies am besten aus den 13 bis 18 zu sehen ist, werden Verfahrensschritte beschrieben, mit denen es möglich ist, dass ein Basissubstrat 10 mit erhöhten metallischen Kontakten 50 mit einer Mehrlagenleiterplatte laminiert und elektrisch verbunden wird.
  • Wie aus 13 ersichtlich ist, ist das Basissubstrat 10 dargestellt, wie es durch die Verfahrensschritte hergestellt worden ist, wie sie in Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben worden sind. Das Basissubstrat 10 ist mit einer Mehrlagenleiterplatte 80 mit einem dielektrischen Triebwerkmaterial laminiert, wie dies am besten in 14 zu erkennen ist. Die Temperatur, der Druck und die Zeit, welche für den Laminationsprozeß erforderlich sind, sollten so gewählt werden, wie dies vom Hersteller des verwendeten dielektrischen Prepregs spezifiziert worden ist.
  • Die Mehrlagenleiterplatte kann eine beliebige Zahl von Konfigurationen besitzen. Jedoch muß die Seite, welche mit dem Basissubstrat 10 laminiert werden soll, einige Kontaktflächen 60 besitzen, welche so angeordnet sind, dass später Durchgangslöcher 40 diese Kontaktflächen mit dem Basissubstrat 10 verbinden können, wie dies am besten in den aufeinanderfolgenden 14 bis 16 zu erkennen ist. Die gegenüberliegende Seite der Mehrlagenleiterplatte kann vor der Lamination fertiggestellt werden, oder sie kann nur eine noch nicht fertiggestellte Kupferlage besitzen, wobei in diesem Fall die Lage zur gleichen Zeit fertiggestellt wird, wie die Seite mit den erhöhten Kontakten.
  • Die obere Metalllage der Mehrlagenleiterplatte 80 wird dann mit einem Photoresistlack bedeckt, um sie vor einem Ätzmittel zu schützen, welches verwendet wird, um die leitfähige Lage 16 von dem Basissubstrat 10 zu ätzen. Es kann jedes geeignete Ätzmittel verwendet werden. Der Photoresistlack wird dann von der Mehrlagenleiterplatte 80 entfernt.
  • Nachdem die leitfähige Leiterplatte 16 abgeätzt worden ist, wird das dann freiliegende dielektrische Material 14 durch irgendeinen geeigneten Prozeß entfernt, um ein dielektrisches Material von einem Leiter, wie z. B. Kupfer, zu entfernen, wodurch die erhöhten metallischen Kontakte 50 freigelegt werden, wie dies am besten aus 15 ersichtlich ist. Ein solches geeignetes Verfahren kann z. B. ein Plasmaätzprozeß, ein Laserabtrag, reaktives Ionenätzen oder chemisches Ätzen sein, wobei auch andere Verfahren zum Einsatz kommen können. Es muß darauf geachtet werden, dass sämtliches dielektrisches Material von der leitfähigen Oberfläche entfernt wird, da irgendein verbleibendes dielektrisches Material das leitfähige Material daran hindert, bei nachfolgenden Verarbeitungsschritten geätzt zu werden.
  • Die obere Lage der Mehrlagenleiterplatte 80 wird dann durch einen Photoresistlack bedeckt, um sie von dem Ätzmittel zu schützen, welches zum Einsatz kommt, um die freigelegte leitfähige Lage 12 zu entfernen. Es kann jedes geeignete Ätzmittel verwendet werden, jedoch muß das Ätzmittel imstande sein, die leitfähigen Kupferlagen 12, 26 und 61, jedoch nicht die Lotlage 60 und die Mittellage 62, zu entfernen. Besonders gut geeignet ist ein alkalisches Kupferätzmittel, welches einen Kupferammoniumkomplex, Ammoniumchlorid, Ammoniumhydroxid, Natriumchlorid, Ammoniumbicarbonat, Ammoniumphosphat und Ammoniumnitrat aufweist, und welches üblicherweise als ein basisches oder ammoniumbasiertes Ätzmittel bezeichnet ist. Der Photoresistlack kann dann von dem Schaltkreis entfernt und das Lot aufgeschmolzen werden. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbleibt eine Kupfer/Nickelverbindung, um die Verbindungsbahnen zu bilden, wobei eine Kupfer/Nickel/Dünnkupfer/Lotverbindung für einen Bump 70 verbleibt. Das Nickel, welches ein natürliches Oxid mit sich trägt, dient dazu, ein Fließen des Lotes auf die Bahnen während des nachfolgenden Aufschmelzens und der Chipbefestigung zu verhindern. In 15 ist ein fertiggestellter Schaltkreis dargestellt, welcher gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist.
  • Anschließend werden Löcher 40 in das Basissubstrat 10 zur Schaltkreisverbindung gebohrt. Diese Löcher können entweder Sacklöcher oder Durchgangslöcher sein. Das Basissubstrat 10 wird dann bei einem konventionellen chemischen Kupferauftragsverfahren bearbeitet, wie es bei der Herstellung von gedruckten und flexiblen Schaltkreisen üblich ist. Das chemisch abgeschiedene Kupfer bildet eine Kupferlage auf dem Basissubstrat 10 und auf der Oberfläche der Seitenwände der Bohrungen. Zusätzlich kann ein elektrolytisch abgeschiedenes Kupfer aufgetragen werden, um eine dickere Abscheidung zu erzielen, und um eine festere Oberfläche für zusätzliche Verfahrensschritte zu schaffen. In 16 ist ein Basissubstrat 10 nach einer solchen Kupferabscheidung dargestellt. Wie es für den Durchschnittsfachmann ersichtlich ist, kann jeder geeignete Prozeß anstelle des Prozesses zur chemischen Kupferabscheidung verwendet werden, bei dem ein Leiter abgeschieden wird, wie z. B. Sputtern, Bedampfen oder Abscheiden einer leitfähigen Schicht, welche eine direkte galvanische Metallabscheidung ermöglicht, wobei jedoch auch andere Verfahren zum Einsatz kommen können.
  • Anschließend wird das Basissubstrat mit Photoresistlack 28 auf beiden Seiten bedeckt, und der Photoresistlack wird verarbeitet, um Muster zu bilden, in welche ein zusätzliches Metall abgeschieden wird, um Löcher und Kontaktflächenverbindungen zu bilden. Am besten wird zusätzlich Kupfer abgeschieden. Zum Schluß kann auch ein ätzfestes Metall wie z. B. Nickel, Gold oder ein Lot aufgebracht werden. In 17 ist ein Basissubstrat mit den abgeschiedenen Metallen dargestellt, wie sie oben beschrieben worden sind. Nach dem Abscheiden wird der Photoresistlack 28 vom Basissubstrat entfernt.
  • Dann wird das Basissubstrat 10 mit einem geeigneten Kupferätzmittel geätzt, um das Kupfer von den Bereichen zu entfernen, welche zuvor mit Photoresistlack bedeckt worden waren. Der Schaltkreis kann dann von einem Paneel durch einen Router bestimmt werden. In 18 ist ein fertiggestelltes Substrat dargestellt.
  • Obgleich einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail als Beispiel beschrieben worden sind, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass viele Modifikationen möglich sind, ohne sich im wesentlichen von der neuen Lehre und den Vorteilen der Erfindung zu entfernen, welche hier beschrieben worden sind. Demgemäß sind sämtliche Modifikationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung mit aufgenommen, welcher durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Bilden mindestens eines erhöhten metallischen Kontaktes auf einem elektrischen Schaltkreis, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Schaffen eines Verbundmaterialbasissubstrates (10), welche durch mindestens eine erste leitfähige Schicht (12), ein dielektrisches Material (14) und eine zweite leitfähige Schicht (16) definiert ist; Entfernen eines vorbestimmten Abschnittes der ersten leitfähigen Schicht (12), um das dielektrische Material (14) freizulegen; Entfernen des freigelegten Abschnittes (22) des dielektrischen Materials (14), bis zur zweiten leitfähigen Schicht (16), wodurch eine Vertiefung (24) gebildet wird; Abscheiden von mindestens einer Schicht aus Lotmaterial (60) auf mindestens Seitenwandabschnitten der Vertiefung (24); Abscheiden mindestens einer Schicht leitfähigen Materials (61) auf der Lotschicht (60); Entfernen der zweiten leitfähigen Schicht (16); und Entfernen des dielektrischen Materials (14), wodurch ein erhöhter metallischer Kontakt gebildet wird, der sich senkrecht von der ersten leitfähigen Schicht (12) fort erstreckt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt aufweist: Laminieren mindestens eines zweiten dielektrischen Materials auf das Verbundwerkstoffbasissubstrat (10).
  3. Verfahren nach Anspruch 2, welches ferner den Schritt der Abscheidung einer dritten leitfähigen Schicht auf dem zweiten dielektrischen Material umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, welches ferner die Schritte umfasst: Entfernen eines vorbestimmten Abschnittes der dritten leitfähigen Schicht, um einen Abschnitt des zweiten dielektrischen Materials freizulegen; Entfernen des freigelegten Abschnittes des zweiten dielektrischen Materials; und elektrisches Verbinden der dritten leitfähigen Schicht mit der ersten leitfähigen Schicht (12).
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste leitfähige Schicht (12) des Verbundwerkstoffbasissubstrates (10) durch mindestens eine erste Kupferschicht definiert ist, wobei die zweite leitfähige Schicht (16) durch eine zweite Kupferschicht definiert ist; wobei das Verfahren ferner die Schritte aufweist: Abscheiden mindestens einer Materialschicht auf der leitfähigen Schicht, wobei das Material flüssigem oder geschmolzenem Lot widersteht; und Laminieren mindestens eines zweiten dielektrischen Materials auf die erste planare Oberfläche des Verbundwerkstoffbasissubstrates (10).
  6. Verfahren nach Anspruch 5, welches nach dem Schritt der Abscheidung des Materials auf der leitfähigen Schicht ferner den zusätzlichen Schritt der Abscheidung von Kupfer auf dem Material umfasst.
  7. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 5, welches ferner den Schritt der Laminierung des Basissubstrates (10) auf eine Leiterplatte aufweist.
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US744842 1996-11-08
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5653144B2 (ja) * 2004-12-16 2015-01-14 新光電気工業株式会社 半導体パッケージの製造方法
JP2007157620A (ja) * 2005-12-08 2007-06-21 D D K Ltd 電気接点構造

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3319317A (en) * 1963-12-23 1967-05-16 Ibm Method of making a multilayered laminated circuit board
US5024734A (en) * 1989-12-27 1991-06-18 Westinghouse Electric Corp. Solder pad/circuit trace interface and a method for generating the same
US5197184A (en) * 1990-09-11 1993-03-30 Hughes Aircraft Company Method of forming three-dimensional circuitry
US5072520A (en) * 1990-10-23 1991-12-17 Rogers Corporation Method of manufacturing an interconnect device having coplanar contact bumps
US5326412A (en) * 1992-12-22 1994-07-05 Hughes Aircraft Company Method for electrodepositing corrosion barrier on isolated circuitry

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