DE102008026636B4 - Circuit carrier, integrated circuit with a circuit carrier and manufacturing method - Google Patents

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Abstract

Schaltungsträger mit einer ersten Seite (104) und einer zweiten Seite (105), wobei die erste Seite (104) zur Aufnahme eines Halbleiterbauelementes (117) vorgesehen und auf der zweiten Seite (105) mindestens ein Kontaktelement (114, 115) angeordnet ist, wobei das Kontaktelement (114, 115) einen Lötball (114) und mindestens einen durch eine Durchgangsbohrung (102) im Schaltungsträger reichenden Schaft (115) aufweist und durch Umschmelzen eines Metalls (113) oder einer Legierung mit einem ersten Schmelzpunkt erhältlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Deckschicht (107) zumindest einen Teilbereich der ersten Seite (104) des Substrates (100) bedeckt und die Durchgangsbohrung (102) zur Aufnahme des Schaftes verschließt, wobei die Deckschicht (107) mit dem Metall oder der Legierung benetzbar ist, und wobei mindestens ein Sackloch (101) auf der zweiten Seite (105) des Substrates (100) vorgesehen ist, welches benachbart zur Durchgangsbohrung (102) angeordnet ist und eine Oberfläche aufweist, welche mit dem Metall oder der Legierung nicht benetzbar ist.A circuit carrier having a first side (104) and a second side (105), wherein the first side (104) is provided for receiving a semiconductor component (117) and at least one contact element (114, 115) is arranged on the second side (105). wherein the contact element (114, 115) comprises a solder ball (114) and at least one shaft (115) extending through a throughbore (102) in the circuit carrier and is obtainable by remelting a metal (113) or an alloy having a first melting point, characterized in that a cover layer (107) covers at least a portion of the first side (104) of the substrate (100) and closes the through bore (102) for receiving the shaft, the cover layer (107) being wettable with the metal or alloy, and wherein at least one blind hole (101) is provided on the second side (105) of the substrate (100), which is disposed adjacent to the through hole (102) and a surface which is not wettable with the metal or alloy.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft einen Schaltungsträger mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, wobei die erste Seite zur Aufnahme eines Halbleiterbauelementes vorgesehen und auf der zweiten Seite mindestens ein Kontaktelement angeordnet ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktes auf einem Schaltungsträger.The invention relates to a circuit carrier having a first side and a second side, wherein the first side is provided for receiving a semiconductor component and on the second side at least one contact element is arranged. In particular, the invention relates to a method for producing a contact on a circuit carrier.

Die gattungsgemäßen Schaltungsträger dienen zur Aufnahme mindestens eines Halbleiterbauelementes. Der Schaltungsträger dient dabei sowohl der mechanischen Fixierung des Halbleiterbauelementes als auch dessen elektrischer Kontaktierung auf einer Leiterplatte. Hierzu ist der Schaltungsträger an seiner der Leiterplatte zugewandten Seite mit mindestens einem Kontaktelement versehen, welches beispielsweise in einem Lötverfahren mit einer Leiterplatte verbindbar ist. Die Kontaktelemente sind elektrisch mit Leiterbahnen verbunden, welche einen elektrischen Kontakt zu Anschlusselementen auf der anderen, den Kontaktelementen des Schaltungsträgers entgegen gesetzten Seite vermitteln.The generic circuit carriers serve to receive at least one semiconductor component. The circuit carrier serves both the mechanical fixation of the semiconductor device and its electrical contacting on a circuit board. For this purpose, the circuit carrier is provided on its side facing the printed circuit board with at least one contact element, which is connectable, for example, in a soldering process with a circuit board. The contact elements are electrically connected to conductor tracks, which provide an electrical contact to connection elements on the other, the contact elements of the circuit substrate opposite side.

Auf der anderen, den Kontaktelementen des Schaltungsträgers entgegen gesetzten Seite befindet sich mindestens ein Halbleiterbauelement in Form eines strukturierten Halbleitermaterials. Aufgrund der Strukturierung kann das Halbleiterbauelement verschiedene Funktionen übernehmen. Beispielsweise kann das Halbleiterbauelement einen Widerstand, einen Kondensator, einen Transistor, ein Rechenwerk, eine Speicherzelle, eine Diode oder ein logisches Gatter enthalten. Fallweise kann das elektronische Bauelement auch eine Vielzahl der genannten Bauelemente auf einem einzelnen Halbleitersubstrat verwirklichen. Zur elektrischen Kontaktierung stehen auf dem Halbleitersubstrat metallisierte Anschlusskontakte zur Verfügung, beispielsweise Lötflächen oder Bondpads. Die Anschlusskontakte des Halbleiterbauelementes sind dazu-vorgesehen, mit zugeordneten Anschlusselementen des Schaltungsträgers verbunden zu werden. Dies kann beispielsweise mit Bonddrähten erfolgen oder mittels eines Lötverfahrens. On the other, the contact elements of the circuit substrate opposite side is at least one semiconductor device in the form of a structured semiconductor material. Due to the structuring, the semiconductor component can assume various functions. For example, the semiconductor device may include a resistor, a capacitor, a transistor, an arithmetic unit, a memory cell, a diode or a logic gate. In some cases, the electronic component can also realize a plurality of said components on a single semiconductor substrate. For electrical contacting metallized connection contacts are available on the semiconductor substrate, for example, solder pads or bond pads. The connection contacts of the semiconductor component are intended to be connected to associated connection elements of the circuit carrier. This can be done, for example, with bonding wires or by means of a soldering process.

Fallweise können auch mehrere Halbleiterbauelemente in Form von mehreren Halbleitersubstraten auf einem Schaltungsträger eingesetzt werden. In diesem Fall können Anschlusskontakte des ersten Halbleitersubstrates mit Anschlusskontakten des zweiten Halbleitersubstrates verbunden sein, beispielsweise durch Bonddrähte.In some cases, it is also possible to use a plurality of semiconductor components in the form of a plurality of semiconductor substrates on a circuit carrier. In this case, connection contacts of the first semiconductor substrate may be connected to connection contacts of the second semiconductor substrate, for example by bonding wires.

Aus der US 5 629 835 A ist ein Schaltungsträger mit einer Durchgangsbohrung bekannt, bei der sowohl benetzbare als auch nicht benetzbare Oberflächen vorgesehen sind. Diese Entgegenhaltung ist als gattungsgemäßer Stand der Technik anzusehen.From the US 5 629 835 A a circuit carrier with a through-hole is known in which both wettable and non-wettable surfaces are provided. This reference is to be regarded as a generic prior art.

In der DE 10 2006 049 562 A1 ist ein weiterer Schaltungsträger mit Durchgangsbohrungen zur Aufnahme einer Durchkontaktierung bekannt.In the DE 10 2006 049 562 A1 is another circuit substrate with through holes for receiving a via known.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Schaltungsträger und ein verbessertes Verfahren zum Ausbilden einer Durchkontaktierung bereitzustellen.The object of the invention is to provide an improved circuit carrier and an improved method for forming a via.

Diese Aufgabe wird mit einem Schaltungsträger gemäß Anspruch 1, einem integrierten Schaltkreis gemäß Anspruch 10, einem Verfahren gemäß Anspruch 11 und einem Verfahren gemäß Anspruch 27 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved with a circuit carrier according to claim 1, an integrated circuit according to claim 10, a method according to claim 11 and a method according to claim 27. Preferred developments are specified in the dependent claims.

Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft einen Schaltungsträger mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, wobei die erste Seite zur Aufnahme eines Halbleiterbauelementes vorgesehen und auf der zweiten Seite mindestens ein Kontaktelement angeordnet ist, wobei das Kontaktelement einen Lötball und mindestens einen durchAn embodiment of the invention relates to a circuit carrier having a first side and a second side, wherein the first side is provided for receiving a semiconductor device and on the second side at least one contact element is arranged, wherein the contact element comprises a solder ball and at least one

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft einen integrierten Schaltkreis mit einen Schaltungsträger mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, wobei die erste Seite zur Aufnahme eines Halbleiterbauelementes vorgesehen und auf der zweiten Seite mindestens ein Kontaktelement angeordnet ist, wobei das Kontaktelement einen Lötball und mindestens einen durch eine Durchgangsbohrung im Schaltungsträger reichenden Schaft aufweist und durch Umschmelzen eines Metalls oder einer Legierung mit einem ersten Schmelzpunkt erhältlich ist, wobei eine Deckschicht zumindest einen Teilbereich der ersten Seite des Substrates bedeckt und die Durchgangsbohrung zur Aufnahme des Schaftes verschließt, wobei die Deckschicht mit dem Metall oder der Legierung benetzbar ist, und wobei mindestens ein Sackloch auf der zweiten Seite des Substrates vorgesehen ist, welches benachbart zur Durchgangsbohrung angeordnet ist und eine Oberfläche aufweist, welche mit dem Metall oder der Legierung nicht benetzbar ist.A further embodiment of the invention relates to an integrated circuit having a circuit carrier having a first side and a second side, wherein the first side is provided for receiving a semiconductor device and on the second side at least one contact element is arranged, wherein the contact element comprises a solder ball and at least one has a through hole in the circuit carrier reaching shank and is obtainable by remelting a metal or an alloy having a first melting point, wherein a cover layer covers at least a portion of the first side of the substrate and closes the through hole for receiving the shank, wherein the cover layer with the metal or is wettable to the alloy, and wherein at least one blind hole is provided on the second side of the substrate, which is disposed adjacent to the through hole and has a surface which is not be with the metal or alloy is networkable.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktelementes auf einem Schaltungsträger, bei welchem ein Substrat mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite bereitgestellt wird. In das Substrat wird mindestens eine Durchgangsbohrung an der zur Herstellung des Kontaktelementes vorgesehenen Stelle eingebracht, welche sich von der ersten Seite des Substrates zur zweiten Seite des Substrates erstreckt. Weiterhin wird mindestens ein Sackloch in das Substrat eingebracht, welches sich von der zweiten Seite des Substrates mit einer vorgebbaren Tiefe in das Substrat erstreckt und welches benachbart zur mindestens einen Durchgangsbohrung angeordnet ist. Auf die erste Seite des Substrates wird eine Deckschicht aufgebracht, welche zumindest einen Teilbereich der ersten Seite des Substrates bedeckt und die Durchgangsbohrung verschließt. Sodann wird ein Metall und/oder eine Legierung zumindest in einem Teilvolumen der mindestens einen Durchgangsbohrung und zumindest in einem Teilvolumen des mindestens einen Sackloches eingebracht und umgeschmolzen, wobei das Metall und/oder die Legierung zumindest teilweise aus dem Sackloch ausgetrieben wird und sich mit dem in der Durchgangsbohrung angeordneten Metall und/oder der Legierung zu einem Lötball verbindet.A further embodiment of the invention relates to a method for producing a contact element on a circuit carrier, in which a substrate having a first side and a second side is provided. At least one through-hole is introduced into the substrate at the point provided for producing the contact element, which extends from the first side of the substrate to the second side of the substrate. Furthermore, at least one blind hole is introduced into the substrate, which extends from the second side of the substrate with a predeterminable depth into the substrate and which is arranged adjacent to the at least one through-hole. On the first side of the substrate, a cover layer is applied, which covers at least a portion of the first side of the substrate and closes the through hole. Then, a metal and / or an alloy is introduced and remelted at least in a partial volume of the at least one through-hole and at least in a partial volume of the at least one blind hole, wherein the metal and / or the alloy is expelled at least partially from the blind hole and with the in the through hole arranged metal and / or the alloy connects to a solder ball.

Figurenlistelist of figures

Um ein detaillierteres Verständnis der oben beschriebenen Merkmale der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, wird im Folgenden eine genauere Beschreibung der oben kurz zusammengefassten Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsformen angegeben, von denen manche in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Zeichnungen lediglich typische Ausführungsformen der Erfindung zeigen und daher ihren Umfang nicht einschränken. Die Erfindung kann weitere, ebenso wirksame Ausführungsformen zulassen.

  • 1 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung eines Substrates, welches zur Herstellung eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schaltungsträgers geeignet ist.
  • 2 bis 9 zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltungsträgers während zahlreicher Fertigungsschritte.
  • 10 bis 12 zeigen die Herstellung eines integrierten Schaltkreises mit einem Gehäuse, welches eine Ausführungsform des vorgeschlagenen Schaltungsträgers enthält.
  • 13 und 14 zeigen zwei Fertigungsschritte eines weiteren Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Schaltungsträgers.
In order to provide a more detailed understanding of the above-described features of the present invention, a more particular description of the invention briefly summarized above will be provided below with reference to embodiments, some of which are illustrated in the accompanying drawings. It should be understood, however, that the drawings illustrate only typical embodiments of the invention and are therefore not limiting of its scope. The invention may admit further equally effective embodiments.
  • 1 shows a device for producing a substrate which is suitable for producing a circuit carrier proposed according to the invention.
  • 2 to 9 show an embodiment of a circuit substrate according to the invention during numerous manufacturing steps.
  • 10 to 12 show the manufacture of an integrated circuit with a housing containing an embodiment of the proposed circuit substrate.
  • 13 and 14 show two production steps of a further manufacturing method of the circuit substrate according to the invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

In der nachfolgenden Beschreibung werden zahlreiche technische Merkmale erläutert. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass einzelne Ausführungsformen der Erfindung nicht sämtliche dargelegten Details aufweisen müssen. Weiterhin ist anzumerken, dass bekannte Schaltkreise, Strukturen und Techniken nicht in allen Einzelheiten beschrieben werden, um das Verständnis der Beschreibung zu erleichtern.In the following description, numerous technical features are explained. It should be understood, however, that individual embodiments of the invention need not have all the details set forth. It should also be understood that known circuits, structures and techniques are not described in detail to aid in understanding the description.

Sofern die nachfolgende Beschreibung von „einer Ausführungsform“ spricht, so meint dies, dass ein spezielles Merkmal, welches in Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wurde, in mindestens einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Somit meint die Angabe „eine Ausführungsform“ nicht zwingend immer dieselbe Ausführungsform. Vielmehr können die beschriebenen Merkmale in allen möglichen Kombinationen verwirklicht sein, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu erhalten.When the following description refers to "one embodiment", it is meant that a particular feature described in connection with the embodiment is present in at least one embodiment of the invention. Thus, the phrase "one embodiment" does not necessarily mean the same embodiment. Rather, the described features can be implemented in all possible combinations in order to obtain further embodiments of the invention.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Schaltungsträger aus einem Substrat 100 zu fertigen, welches eine erste Seite 104 und eine dieser Seite gegenüberliegende zweite Seite 105 aufweist. Dabei ist die zweite Seite 105 dazu vorgesehen, mindestens ein Kontaktelement 114, 115 aufzunehmen, mit welchem der Schaltungsträger und ein darauf befestigtes Halbleiterbauelement 117 auf einer Leiterplatte mechanisch befestigt und elektrisch kontaktiert werden kann.According to the invention, a circuit carrier is made of a substrate 100 to make a first page 104 and a second page opposite this page 105 having. This is the second page 105 provided, at least one contact element 114 . 115 with which the circuit carrier and a semiconductor component mounted thereon 117 can be mechanically fixed and electrically contacted on a printed circuit board.

Die erste Seite 104 des Substrates 100 ist dazu vorgesehen, mindestens ein Halbleiterbauelement 117 aufzunehmen. Zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauelementes 117 auf der ersten Seite 104 des Substrates 100 mit einem Kontaktelement auf der zweiten Seite 105 müssen elektrische Signale von der ersten Seite 104 zur zweiten Seite 105 oder vice versa geleitet werden. Die Erfindung beschreibt ein Kontaktelement, welches diese Aufgabe übernehmen kann. Dabei wird beispielhaft die Herstellung eines einzelnen Kontaktelementes dargestellt. Dem Fachmann ist selbstverständlich geläufig, dass ein einzelnes Substrat 100 eine Vielzahl von Kontaktelementen aufweisen kann, beispielsweise 2 Kontaktelemente bis 1000 Kontaktelemente. Diese können in einem regelmäßigen Raster auf der zweiten Seite 105 des Substrats 100 angeordnet sein.The first page 104 of the substrate 100 is intended to at least one semiconductor device 117 take. For electrical contacting of the semiconductor component 117 on the first page 104 of the substrate 100 with a contact element on the second side 105 need electrical signals from the first page 104 to the second page 105 or vice versa. The invention describes a contact element which can take on this task. In this case, the production of a single contact element is exemplified. It will be understood by those skilled in the art that a single substrate 100 may have a plurality of contact elements, for example 2 contact elements to 1000 contact elements. These can be in a regular grid on the second page 105 of the substrate 100 be arranged.

Zur Herstellung des Kontaktelementes wird in das Substrat 100 an der zur Aufnahme des Kontaktelementes vorgesehenen Stelle mindestens eine Durchgangsbohrung 102 angebracht. Zu dieser Durchgangsbohrung benachbart befindet sich mindestens ein Sackloch 101. Die Durchgangsbohrung und das Sackloch können in einer Ausführungsform durch Laserablation in das Substrat 100 eingebracht werden.For the preparation of the contact element is in the substrate 100 at the intended for receiving the contact element at least one through hole 102 appropriate. Adjacent to this through hole is at least one blind hole 101 , The through-hole and the blind-hole may in one embodiment be laser ablated into the substrate 100 be introduced.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine Vielzahl von Löchern im Substrat angeordnet ist. Einige dieser Löcher werden dabei als Durchgangsbohrung 102 verwendet und weitere, benachbart angeordnete Löcher als Sacklöcher 101. Der Durchmesser jedes einzelnen Loches kann dabei in einer Ausführungsform etwa 2 µm bis etwa 20 µm betragen. Der Abstand dieser Löcher kann etwa 10 µm bis etwa 50 µm betragen Die Erfindung ist jedoch nicht auf die strikte Einhaltung dieser Maße beschränkt. Auch ist die Wirksamkeit der Erfindung nicht davon abhängig, dass die Löcher in einem regelmäßigen Raster oder in einem gleichmäßigen Abstand zueinander eingebracht werden.Particularly preferred is an embodiment of the invention in which a plurality of holes is arranged in the substrate. Some of these holes are used as a through hole 102 used and other, adjacent holes arranged as blind holes 101 , The diameter of each individual hole can be in one embodiment about 2 microns to about 20 microns. The distance between these holes may be about 10 microns to about 50 microns However, the invention is not limited to strict compliance with these dimensions. Also, the effectiveness of the invention is not dependent on the holes being introduced in a regular grid or at a uniform distance from each other.

Mit Hinblick auf 1 wird ein erster Verfahrensschritt beschrieben, mit welchem eine Vielzahl von Löchern, beispielsweise 1.000.000 bis 100.000.000 Löcher/cm2 gleichzeitig in ein Substrat 100 eingebracht werden kann.With regard to 1 For example, a first method step is described in which a plurality of holes, for example, 1,000,000 to 100,000,000 holes / cm 2 simultaneously in a substrate 100 can be introduced.

Eine Herstellvorrichtung 203 für ein makroporöses Substrat 100 umfasst ein Säurebecken 204, in dem ein Säurebad 202 enthalten ist, welches 2 bis 50 Gewichtsprozent Flusssäure und im Übrigen Ethanol und Wasser enthält. In das Säurebad 202 sind in sich gegenüberstehender, voneinander beabstandeter Anordnung eine Anode 205 und eine Kathode 206 eingebracht. Die Anode 205 und die Kathode 206 können mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden, welche zu einem elektrischen Stromfluss zwischen Anode 205 und Kathode 206 durch das Säurebad 202 hindurch führt.A manufacturing device 203 for a macroporous substrate 100 includes an acid basin 204 in which an acid bath 202 containing 2 to 50 weight percent hydrofluoric acid and otherwise contains ethanol and water. In the acid bath 202 are in an opposing, spaced-apart arrangement an anode 205 and a cathode 206 brought in. The anode 205 and the cathode 206 can be acted upon by an electrical voltage, which leads to an electric current flow between the anode 205 and cathode 206 through the acid bath 202 leads through.

Eine Haltevorrichtung 207 ist an ihrer Peripherie derart ausgestaltet, dass sie dichtend an den Wandungen des Säurebeckens 204 anliegt, wenn sie von oben in das Säurebecken 204 eingeschoben ist. Die Haltevorrichtung 207 weist eine mittige Ausnehmung 208 auf. In die Ausnehmung 208 ist das Substrat 100 in einer an seinem Randbereich dichtend umschlossenen Art gehaltert. Das Substrat 100 besteht dabei aus einem Siliziummaterial. Das Silizium kann zur Erhöhung der Leitfähigkeit mit einem Dotierstoff versehen sein. Weiterhin kann das Silizium unvermeidbare Verunreinigungen enthalten. An der Oberfläche des Siliziummaterials kann sich eine Passivierungsschicht aus einem Oxid oder einem Nitrid befinden. Die Erfindung lehrt nicht die Einhaltung eines besonderen Reinheitsstandards für das Material des Substrates 100.A holding device 207 is designed on its periphery such that it seals against the walls of the acid tank 204 abuts when in the acid basin from the top 204 is inserted. The holding device 207 has a central recess 208 on. In the recess 208 is the substrate 100 held in a sealed manner at its edge area kind. The substrate 100 consists of a silicon material. The silicon may be provided with a dopant to increase the conductivity. Furthermore, the silicon may contain unavoidable impurities. On the surface of the silicon material may be a passivation layer of an oxide or a nitride. The invention does not teach compliance with a particular purity standard for the material of the substrate 100 ,

Wie aus 1 ersichtlich ist die Anordnung der Haltevorrichtung 207 dergestalt, dass ein Stromfluss zwischen der Anode 205 und der Kathode 206 den Silizium-Wafer 100 vertikal zu dessen Hauptflächen durchlaufen muss.How out 1 it can be seen the arrangement of the holding device 207 such that a current flow between the anode 205 and the cathode 206 the silicon wafer 100 must pass vertically to the main surfaces.

Eine Beleuchtungsvorrichtung 209 ist derart oberhalb des Säurebades 2 angeordnet, dass der Silizium-Wafer 100 von seiner anodischen Seite her beleuchtet wird.A lighting device 209 is so above the acid bath 2 arranged that the silicon wafer 100 illuminated from its anodic side.

Nach Einbringen des Substrates 100 wird dieses durch Anlegen eines entsprechenden Gleichstroms an Anode 205 und Kathode 206 mit einer Stromdichte von etwa 2 bis etwa 100 mA/cm2 anodisiert, wobei das Substrat 100 an einer seiner Hauptflächen eine Umwandlung des einkristallinen Siliziums in eine makroporöse Siliziumschicht erfährt. Dies bedeutet, dass in Abhängigkeit der Beleuchtungsstärke, der Säurekonzentration, der Stromstärke und der Behandlungszeit Löcher 101 mit vorgebbarer Tiefe und vorgebbarem Durchmesser im Substrat 100 entstehen.After introduction of the substrate 100 this is done by applying a corresponding direct current to the anode 205 and cathode 206 anodized at a current density of about 2 to about 100 mA / cm 2 , wherein the substrate 100 undergoes conversion of the monocrystalline silicon into a macroporous silicon layer on one of its major surfaces. This means that there are holes depending on illuminance, acid concentration, current intensity and treatment time 101 with predeterminable depth and predeterminable diameter in the substrate 100 arise.

In einer Ausführungsform der Erfindung können die Löcher 101 im Substrat 100 statt mittels des oben beschriebenen elektrochemischen Ätzverfahrens auch in einem Plasma-Ätz-Verfahren oder durch reaktives lonenätzen erzeugt werden. In einer weiteren Ausführungsform können verschiedene Ätzverfahren miteinander kombiniert werden.In one embodiment of the invention, the holes 101 in the substrate 100 instead of being generated by the above-described electrochemical etching process also in a plasma etching process or by reactive ion etching. In a further embodiment, different etching methods can be combined with each other.

2 zeigt ein Substrat 100 mit einer ersten Seite 104 und einer zweiten Seite 105 im Querschnitt. Im Substrat 100 gemäß 2 befinden sich eine Vielzahl von Löchern 101, welche in einer Ausführungsform der Erfindung mittels des in 1 dargestellten Verfahrens erhalten wurden. Das Substrat 100 gemäß 2 weist eine Dicke von etwa 200 µm bis etwa 800 µm auf. Die Löcher 101 weisen demgegenüber eine Tiefe von etwa 50 % bis etwa 95 % der Substratdicke auf. Die Sacklöcher 101 müssen nicht zwangsläufig alle die gleiche Tiefe aufweisen. 2 shows a substrate 100 with a first page 104 and a second page 105 in cross section. In the substrate 100 according to 2 There are a lot of holes 101 , which in one embodiment of the invention by means of in 1 were obtained. The substrate 100 according to 2 has a thickness of about 200 microns to about 800 microns. The holes 101 On the other hand, they have a depth of about 50% to about 95% of the substrate thickness. The blind holes 101 not necessarily all have the same depth.

3 zeigt einen Verfahrensschritt, mit welchem aus einer Untermenge der Sacklöcher 101 Durchgangsbohrungen 102 erzeugt werden. Hierzu wird an der zur Herstellung des Kontaktelementes 114, 115 vorgesehenen Stelle des Substrates eine Teilfläche der ersten Seite 104 des Substrates 100 entfernt. Durch die Entfernung dieser Teil fläche entsteht eine Ausnehmung 106 auf der ersten Seite 104 des Substrates 100. Die Ausnehmung 106 ist dabei mindestens so tief, dass eine die Löcher 102 überdeckende Materiallage 121 entfernt wird. Auf diese Weise wird eine durchgängige Verbindung der zweiten Seite 105 durch die Durchgangslöcher 102 zur Ausnehmung 106 und damit zur ersten Seite 104 hergestellt. 3 shows a method step, with which from a subset of the blind holes 101 Through holes 102 be generated. For this purpose, at the for the production of the contact element 114 . 115 provided location of the substrate, a partial surface of the first side 104 of the substrate 100 away. The removal of this part surface creates a recess 106 on the first page 104 of the substrate 100 , The recess 106 it is at least as deep that one of the holes 102 covering material situation 121 Will get removed. In this way, a continuous connection of the second page 105 through the through holes 102 to the recess 106 and thus to the first page 104 produced.

Die Ausnehmung 106 befindet sich dabei zumindest in dem Bereich der Oberfläche 104, in welchem ein Kontaktelement ausgebildet werden soll. Über die Flächenausdehnung der Ausnehmung 106 kann der Querschnitt des Kontaktelementes eingestellt werden. Der Fachmann wird diesen Querschnitt insbesondere anhand der zu übertragenden Stromstärke und/oder der Frequenz des Signals und dem Durchmesser der Durchgangsbohrungen 102 wählen. Insbesondere zur Unterdrückung des Skin-Effektes bei Übertragung hochfrequenter Signale durch das erfindungsgemäße Kontaktelement kann es vorteilhaft sein, eine größere Anzahl von Durchgangsbohrungen 102 mit geringerem Durchmesser zur Herstellung des Kontaktes bereitzustellen.The recess 106 is located at least in the area of the surface 104 in which a contact element is to be formed. About the surface area of the recess 106 the cross section of the contact element can be adjusted. The person skilled in the art will use this cross-section in particular on the basis of the current intensity to be transmitted and / or the frequency of the signal and the diameter of the through-holes 102 choose. In particular for suppressing the skin effect when transmitting high-frequency signals by the contact element according to the invention, it may be advantageous to use a larger number of Through holes 102 to provide a smaller diameter for making the contact.

Die Tiefe der Ausnehmung 106 ist nicht auf die die Sacklöcher 101 überdeckende Materiallage beschränkt. Vielmehr wird der Fachmann diese Untergrenze fallweise auch überschreiten und eine tiefere Ausnehmung 106 vorsehen.The depth of the recess 106 is not on the blind holes 101 limited material layer. Rather, the expert will exceed this lower limit occasionally and a deeper recess 106 provide.

Vor oder nach dem Herstellen der Ausnehmung 106 kann das Substrat 100 mit den Löchern 101 und den Durchgangslöchern 102 fallweise mit einer nicht benetzenden Isolationsschicht versehen werden. Eine solche Isolationsschicht kann beispielsweise Siliziumoxid und/oder Siliziumnitrid und/oder ein Polymer enthalten. Die Beschichtung kann auf der ersten Oberfläche 104 und/oder der zweiten Oberfläche 105 und/oder auf den Innenseiten der Löcher 101 und/oder den Innenseiten der Durchgangslöcher 102 aufgebracht sein. Eine solche Beschichtung verhindert einen elektrischen Kurzschluss über das Substrat 100 zwischen benachbarten Kontaktelementen und erleichtert die Herstellung des Lötballs 114 und der Anschlusskontakte 112. Sofern das verwendete Substrat bereits eine nichtbenetzende und/oder nichtleitende Oberfläche aufweist, kann die Isolationsschicht auch entfallen. Die Dicke der Isolationsschicht wird der Fachmann dabei so wählen, dass die Isolationsschicht die genannten Aufgaben erfüllen kann.Before or after making the recess 106 can the substrate 100 with the holes 101 and the through holes 102 occasionally be provided with a non-wetting insulation layer. Such an insulating layer may contain, for example, silicon oxide and / or silicon nitride and / or a polymer. The coating may be on the first surface 104 and / or the second surface 105 and / or on the insides of the holes 101 and / or the insides of the through holes 102 be upset. Such a coating prevents an electrical short across the substrate 100 between adjacent contact elements and facilitates the production of the solder ball 114 and the connection contacts 112 , If the substrate used already has a non-wetting and / or non-conductive surface, the insulating layer can also be omitted. The thickness of the insulation layer will be chosen by the person skilled in the art so that the insulation layer can fulfill the stated tasks.

In 4 ist der Querschnitt durch das Substrat 100 gezeigt, nachdem ein weiterer Verfahrensschritt durchgeführt wurde. Wie aus 4 ersichtlich, wurde in die Ausnehmung 106 eine Deckschicht 107 eingebracht. Die Deckschicht 107 besteht dabei bevorzugt aus einem Metall oder einer Legierung, welche eine hinreichende elektrische Leitfähigkeit für die geplante Anwendung des Kontaktelementes bereitstellen kann. Weiterhin kann für die Deckschicht 107 ein Material verwendet werden, welches gegenüber einem später einzubringenden flüssigen Metall oder einer flüssigen Legierung, beispielsweise einem Lot, ein anderes Benetzungsverhalten aufweist als das Substrat 100. Dadurch ergeben sich im Substrat 100 erste Sacklöcher 101, welche von einem flüssigen Metall oder einer Legierung nicht benetzt werden sowie zweite Sacklöcher 103, welche zumindest eine Teilfläche aufweisen, welche vom flüssigen Metall bzw. der Legierung benetzt werden. Unter einer benetzenden Oberfläche soll im Zusammenhang mit dieser Erfindung verstanden werden, dass das entsprechende Material eine niedrige Oberflächenenergie aufweist, so dass sich das Material zumindest teilweise in einem flüssigen Metall bzw. einer Legierung löst oder dass es eine Lötverbindung mit dem flüssigen Metall bzw. der Legierung eingeht. Eine solche benetzende Oberfläche kann beispielsweise durch eine Metalloberfläche bereitgestellt werden, welche Kupfer, Silber, Gold oder Zinn enthält oder einer Legierung, welche zumindest eines der genannten Elemente enthält.In 4 is the cross section through the substrate 100 shown after another process step has been performed. How out 4 seen, was in the recess 106 a cover layer 107 brought in. The cover layer 107 consists preferably of a metal or an alloy, which can provide sufficient electrical conductivity for the planned application of the contact element. Furthermore, for the topcoat 107 a material may be used which has a different wetting behavior than the substrate compared with a liquid metal or a liquid alloy, for example a solder, to be introduced later 100 , This results in the substrate 100 first blind holes 101 , which are not wetted by a liquid metal or alloy and second blind holes 103 which have at least one partial surface, which are wetted by the liquid metal or the alloy. In the context of this invention, a wetting surface should be understood to mean that the corresponding material has a low surface energy, so that the material dissolves at least partially in a liquid metal or an alloy, or that it makes a solder connection with the liquid metal or the metal Alloy is received. Such a wetting surface may for example be provided by a metal surface containing copper, silver, gold or tin or an alloy containing at least one of said elements.

Dementsprechend wird unter einer nichtbenetzenden Oberfläche eine Oberfläche verstanden, welche sich mit dem betreffenden Material nicht vermischt, löst oder keine Lötverbindung mit diesem eingeht.Accordingly, a non-wetting surface is understood to mean a surface which does not mix, dissolve, or solder-bond with the material in question.

Die Decklage 107 wird zumindest als Teilbeschichtung der Öffnung 106 und/oder der ersten Seite 104 des Substrates 100 aufgebracht. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Deckschicht 107 auch als Vollbeschichtung der Oberfläche 104 ausgeführt werden. Sofern die Deckschicht 107 als Teilbeschichtung der Oberfläche 104 ausgeführt werden soll, kann die Oberfläche 104 in einer Ausführungsform der Erfindung mit einer strukturierten Lackmaske versehen werden, welche die zur Beschichtung mit der Deckschicht 107 vorgesehenen Flächenbereiche freilässt. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Deckschicht 107 auch vollflächig auf die erste Seite 104 des Substrates 100 aufgebracht und danach auf die Deckschicht 107 eine strukturierte Maske aufgebracht werden, so dass die Deckschicht 107 von vorgebbaren Flächenbereichen der ersten Seite 104 des Substrates 100 wieder entfernt werden kann, beispielsweise durch einen Ätzschritt. Verfahren zur Erzeugung einer strukturierten Maske, beispielsweise aus einem Fotolack, welcher einer maskierten Strahlung ausgesetzt wurde, sind dem Fachmann geläufig und daher nicht detailliert beschrieben.The top layer 107 is at least as a partial coating of the opening 106 and / or the first page 104 of the substrate 100 applied. In a further embodiment of the invention, the cover layer 107 also as full coating of the surface 104 be executed. Unless the topcoat 107 as a partial coating of the surface 104 To be executed, the surface can 104 be provided in one embodiment of the invention with a structured resist mask, which for coating with the cover layer 107 cleared surface areas. In a further embodiment of the invention, the cover layer 107 also completely on the first page 104 of the substrate 100 applied and then on the cover layer 107 a textured mask can be applied so that the topcoat 107 of predeterminable surface areas of the first page 104 of the substrate 100 can be removed again, for example by an etching step. Methods for producing a patterned mask, for example from a photoresist, which has been exposed to a masked radiation, are familiar to the person skilled in the art and therefore not described in detail.

Die Dicke der Deckschicht 107 kann in einer Ausführungsform der Erfindung so gewählt werden, dass die Ausnehmung 106 vollständig aufgefüllt wird und die Oberseite der Deckschicht 107 plan mit der ersten Seite 104 des Substrates 100 wird. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Deckschicht 107 auch dünner ausgeführt werden als die Tiefe der Ausnehmung 106. In diesem Fall verbleibt eine kleinere Ausnehmung 106 in der ersten Seite 104 des Substrates 100.The thickness of the cover layer 107 can be selected in one embodiment of the invention so that the recess 106 is completely filled and the top of the topcoat 107 plan with the first page 104 of the substrate 100 becomes. In a further embodiment of the invention, the cover layer 107 be made thinner than the depth of the recess 106 , In this case, a smaller recess remains 106 in the first page 104 of the substrate 100 ,

Die Herstellung der Deckschicht 107 kann beispielsweise durch thermisches Verdampfen eines Materials im Vakuum erfolgen. Alternativ kann die Deckschicht 107 auch durch Sputtern, Ionenplattieren, Molekularstrahlepitaxie oder ähnliche Verfahren erzeugt werden. Diese Verfahren sind dem Fachmann geläufig und werden daher im Rahmen dieser Beschreibung nicht detailliert erläutert.The production of the cover layer 107 can be done for example by thermal evaporation of a material in a vacuum. Alternatively, the cover layer 107 also be produced by sputtering, ion plating, molecular beam epitaxy or similar methods. These methods are familiar to the person skilled in the art and are therefore not explained in detail in the context of this description.

Fallweise kann die Deckschicht 107 auch aus einer Vielzahl von Einzelschichten zusammengesetzt werden. Diese Einzelschichten können stufenweise oder kontinuierlich ineinander übergehen. Die Einzelschichten können beispielsweise die Oberflächeneigenschaften, die Gitterfehlanpassung, die Haftfestigkeit oder die elektrischen Eigenschaften der Deckschicht 107 verändern.In some cases, the cover layer 107 also be composed of a variety of individual layers. These individual layers can merge stepwise or continuously. The monolayers may, for example, the surface properties, the lattice mismatch, the Adhesive strength or the electrical properties of the cover layer 107 change.

Die Deckschicht 107 wird in einer Ausführungsform der Erfindung so aufgebracht, dass die Durchgangslöcher 102 im Substrat 100 abgedichtet werden und Sacklöcher 103 bilden. Eine Abdichtung im Sinne dieser Erfindung liegt dabei dann vor, wenn ein flüssiges Metall bzw. eine Legierung, welche in die Öffnungen 103 von der Seite 105 eingebracht wird, nicht oder nur in geringer Menge auf der zweiten Seite 104 austritt. Die Erfindung lehrt nicht die vollständige Abdichtung der Öffnungen 103 gegen den Durchtritt sämtlicher denkbarer gasförmiger oder flüssiger Medien.The cover layer 107 is applied in one embodiment of the invention so that the through holes 102 in the substrate 100 be sealed and blind holes 103 form. A seal in the sense of this invention is then present when a liquid metal or an alloy, which in the openings 103 of the page 105 is introduced, not or only in small quantities on the second page 104 exit. The invention does not teach the complete sealing of the openings 103 against the passage of all conceivable gaseous or liquid media.

5 zeigt den Querschnitt durch das Substrat 100 nach der Ausführung weiterer Verfahrensschritte. Aus 5 ist ersichtlich, dass auf die erste Seite 104 des Substrates 100 ein Netzwerk aus zueinander isolierten Leiterbahnen aufgebracht wurde. Hierzu kann beispielsweise eine Isolierschicht 108 vollflächig auf die Oberfläche 104 des Substrates 100 aufgebracht werden. Die Isolierschicht 108 wird nachfolgend im Bereich der Ausnehmung 106 bzw. der Deckschicht 107 geöffnet, beispielsweise durch nass- oder trockenchemisches Ätzen, wobei Flächenbereiche der Isolierschicht, welche nicht entfernt werden sollen, mittels einer Maskierungsschicht geschützt werden. 5 shows the cross section through the substrate 100 after the execution of further process steps. Out 5 you can see that on the first page 104 of the substrate 100 a network of mutually insulated tracks was applied. For this purpose, for example, an insulating layer 108 full surface on the surface 104 of the substrate 100 be applied. The insulating layer 108 is subsequently in the region of the recess 106 or the cover layer 107 opened, for example by wet or dry chemical etching, wherein surface areas of the insulating layer, which are not to be removed, are protected by means of a masking layer.

Auf die geöffnete Isolierschicht 108 kann eine leitfähige Schicht 109 abgeschieden werden. Die leitfähige Schicht 109 kann beispielsweise aus einem Metall oder einer Legierung bestehen. Beispielsweise kann die leitfähige Beschichtung 109 aus Kupfer, Zinn, Gold, Silber und/oder Titan bestehen oder aus einer Legierung, welche zumindest eines der genannten Elemente enthält. Weiterhin kann die leitfähige Beschichtung 109 auch aus mehreren einzelnen Schichten zusammengesetzt sein.On the opened insulating layer 108 can be a conductive layer 109 be deposited. The conductive layer 109 may for example consist of a metal or an alloy. For example, the conductive coating 109 consist of copper, tin, gold, silver and / or titanium or of an alloy containing at least one of said elements. Furthermore, the conductive coating 109 also be composed of several individual layers.

Auch die leitfähige Beschichtung 109 erhält in an sich bekannter Weise eine Strukturierung, beispielsweise durch nachträgliches Entfernen von Teilflächen der Beschichtung oder durch Maskierung der Oberfläche während der Herstellung der leitfähigen Beschichtung 109. Die Strukturierung der leitfähigen Beschichtung 109 kann dazu verwendet werden, ein Anschlusselement 112a oder 112b bereitzustellen und dieses mit der Deckschicht 107 elektrisch zu verbinden. Auf die leitfähige Beschichtung 109 kann eine weitere isolierende Beschichtung 108 aufgebracht werden. Diese kann wiederum an bestimmten, vorgebbaren Flächenbereichen entfernt werden, um nachfolgend eine weitere leitfähige Beschichtung 109 aufzubringen. Der Fachmann wird die Anzahl der leitfähigen Beschichtungen 109 und der isolierenden Beschichtungen 108 jeweils gemäß der Anzahl der einzelnen Deckschichten 106 und der einzelnen Anschlusselement 112 festlegen. Der finale Zweck der isolierenden Beschichtungen 108 und der leitfähigen Beschichtungen 109 besteht darin, an der Oberfläche der abschließenden isolierenden Schicht 108 eine bestimmte Anzahl von Anschlusselementen 110 in vorgebbarer Lage bereitzustellen, welche jeweils mit einem oder mehreren Teilflächen einer Deckschicht 106 verbunden sind.Also the conductive coating 109 obtained in a conventional manner structuring, for example by subsequent removal of partial surfaces of the coating or by masking the surface during the production of the conductive coating 109 , The structuring of the conductive coating 109 Can be used to connect a connector 112a or 112b provide and this with the topcoat 107 electrically connect. On the conductive coating 109 can be another insulating coating 108 be applied. This can in turn be removed at certain, predefinable surface areas, followed by another conductive coating 109 applied. The person skilled in the art will be aware of the number of conductive coatings 109 and the insulating coatings 108 each according to the number of individual cover layers 106 and the individual connection element 112 establish. The final purpose of the insulating coatings 108 and the conductive coatings 109 It is at the surface of the final insulating layer 108 a certain number of connection elements 110 to provide in a predeterminable position, each with one or more faces of a cover layer 106 are connected.

Wie eingangs bereits erläutert, wird in den 2 bis 12 nur die Herstellung eines einzelnen Kontaktelementes exemplarisch dargestellt. Daher zeigt 4 bis 12 auch nur eine einzelne Deckschicht 107. Dem Fachmann ist selbstverständlich geläufig, eine größere Anzahl von Deckschichten 107 entsprechend der Anzahl der Kontaktelemente in unterschiedlichen Flächenbereichen der ersten Oberfläche 104 bereitzustellen und diese jeweils mit einem Anschlusselement 112 elektrisch zu verbinden.As already explained, is in the 2 to 12 only the production of a single contact element illustrated by way of example. Therefore shows 4 to 12 even a single topcoat 107 , The skilled person is of course familiar, a larger number of outer layers 107 corresponding to the number of contact elements in different surface areas of the first surface 104 to provide and each with a connection element 112 electrically connect.

Weiterhin zeigt 5 eine Maskierungsschicht 111, welche auf der zweiten Seite 105 des Substrates 100 aufgebracht ist. Die Maskierungsschicht 111 kann beispielsweise aus einem Polymer bestehen. Das Polymer kann in einer Ausführungsform der Erfindung Bestandteil eines Fotolackes sein. Die Herstellung und Strukturierung einer solchen Maske ist dem Fachmann geläufig.Further shows 5 a masking layer 111 which is on the second page 105 of the substrate 100 is applied. The masking layer 111 may for example consist of a polymer. The polymer may be part of a photoresist in one embodiment of the invention. The production and structuring of such a mask is familiar to the person skilled in the art.

Die Maskierungsschicht 111 wird dergestalt strukturiert, dass ein Teil der Öffnungen 101 und 103 unbedeckt bleibt und ein anderer Teil der Öffnungen 101 bedeckt wird, um das Eindringen von flüssigem Metall bzw. einer flüssigen Legierung in diese Öffnungen zu verhindern.The masking layer 111 is structured such that a part of the openings 101 and 103 remains uncovered and another part of the openings 101 is covered to prevent the ingress of liquid metal or a liquid alloy in these openings.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Maskierungsschicht 111 weiter dazu verwendet werden, zusätzliches Lotvolumen zu schaffen. Der Fachmann wird dazu insbesondere die Dicke und die Fläche der Maskierungsschicht 111 entsprechend wählen, dass dieser Zweck erreicht wird.In one embodiment of the invention, the masking layer 111 can be further used to create additional solder volume. The skilled person will in particular the thickness and the area of the masking layer 111 choose accordingly that this purpose is achieved.

7 zeigt eine Aufsicht auf die Oberfläche 105 des Substrates 100 mit der aufgebrachten Maskierungsschicht 111. In der Aufsicht erkennt man, dass ein Großteil der Öffnungen 101 durch die Maskierungsschicht 111 verdeckt wird. Ein kleinerer Teil der Öffnungen 101 wird von der Maskierungsschicht 111 nicht bedeckt und ist daher dem nachfolgenden Verfahrensschritt zugänglich. Weiterhin wird keine der Öffnungen 103 von der Maskierungsschicht 111 bedeckt. Somit kann im nachfolgenden Verfahrensschritt eine Flüssigkeit in die Öffnungen 103 und die unbedeckten Öffnungen 101 eintreten. Weiterhin ist durch die Öffnungen 103 hindurch die Deckschicht 107 sichtbar. Die Deckschicht 107 hat im dargestellten Beispiel eine runde Grundfläche. Selbstverständlich kann der Fachmann für die Aussparung 118 in der Maskierungsschicht 111 und die Deckschicht 107 auch andere Formen wählen. Die Erfindung lehrt nicht das Einhalten der dargestellten Geometrie als Lösungsprinzip. 7 shows a view of the surface 105 of the substrate 100 with the applied masking layer 111 , In the supervision one recognizes that a majority of the openings 101 through the masking layer 111 is covered. A smaller part of the openings 101 is from the masking layer 111 not covered and is therefore accessible to the subsequent process step. Furthermore, none of the openings 103 from the masking layer 111 covered. Thus, in the subsequent process step, a liquid in the openings 103 and the uncovered openings 101 enter. Furthermore, through the openings 103 through the top layer 107 visible, noticeable. The cover layer 107 has a round base in the example shown. Of course, the expert for the recess 118 in the masking layer 111 and the topcoat 107 also choose other shapes. The invention does not teach adherence to the illustrated geometry as a solution principle.

Weiterhin ist aus 5 ersichtlich, dass auch auf der Oberseite der isolierenden Deckschicht 108 jeweils eine Maskierungsschicht 110a und 110b an zugeordneten Anschlusskontakten angebracht ist. Die Anschlusskontakte werden dabei von Teilflächen der leitfähigen Beschichtung 109 gebildet, welche nicht von der isolierenden Beschichtung 108 verdeckt sind. Um die Teilflächen der Beschichtung 109 herum ist jeweils eine Maskierungsschicht 110a und 110b aufgebracht. Zur Herstellung der Maskierungsschicht kann ebenso wie bei der Maskierungsschicht 111 ein Polymer verwendet werden, beispielsweise ein Fotolack. Die Herstellung und Strukturierung einer solchen Maske ist dem Fachmann geläufig. Die Maskierungsschichten 110a und 110b umgrenzen jeweils eine Kavität 119.Furthermore, it is off 5 seen that even on the top of the insulating cover layer 108 one masking layer each 110a and 110b attached to associated terminal contacts. The connection contacts are thereby of partial surfaces of the conductive coating 109 which does not form the insulating coating 108 are covered. To the partial surfaces of the coating 109 around is a masking layer 110a and 110b applied. For the preparation of the masking layer can as well as in the masking layer 111 a polymer may be used, for example a photoresist. The production and structuring of such a mask is familiar to the person skilled in the art. The masking layers 110a and 110b each define a cavity 119 ,

6 zeigt eine Aufsicht auf die erste Seite 104 des Substrates 100 nach Abschluss der in 5 im Querschnitt dargestellten Verfahrensschritte. 6 shows a view of the first page 104 of the substrate 100 after completing the in 5 shown in cross section process steps.

6 zeigt, dass die Oberfläche 104 des Substrates 100 vollflächig von der leitfähigen Beschichtung 108 bedeckt ist. An den zur Herstellung der Anschlusskontakte vorgesehenen Stellen ist die isolierende Beschichtung 108 geöffnet und zwei Teilflächen mit etwa kreisrunder Form der leitfähigen Schicht 109 sind an der Oberfläche sichtbar. Die Maskierungsschicht 110 besteht aus zwei Teilflächen 110a und 110b mit etwa rechteckiger Grundform. Jede Teilfläche der Maskierungsschicht 110a und 110b weist eine runde Öffnung auf, welche zumindest die Fläche der leitfähigen Beschichtung 109 exponiert und oberhalb der leitfähigen Beschichtung 109 eine Kavität 119 bildet. 6 shows that the surface 104 of the substrate 100 full surface of the conductive coating 108 is covered. At the places provided for the production of the connection contacts is the insulating coating 108 opened and two faces with approximately circular shape of the conductive layer 109 are visible on the surface. The masking layer 110 consists of two subareas 110a and 110b with approximately rectangular basic shape. Each subarea of the masking layer 110a and 110b has a round opening which at least the surface of the conductive coating 109 exposed and above the conductive coating 109 a cavity 119 forms.

Selbstverständlich ist auch die Geometrie der leitfähigen Beschichtung 109 und der Maskierungsschichten 110a und 110b nur beispielhaft dargestellt. Der Fachmann wird in Abhängigkeit des zu kontaktierenden Halbleiterelementes auch eine andere Geometrie vorsehen.Of course, the geometry of the conductive coating is also 109 and the masking layers 110a and 110b shown only as an example. The person skilled in the art will also provide a different geometry depending on the semiconductor element to be contacted.

Im nachfolgenden Verfahrensschritt erhält der Schaltungsträger die in 8 im Querschnitt dargestellte Form. Der Verfahrensschritt sieht vor, sowohl die durch die Maskierungsschichten 110a, 110b und 111 erhaltenen Aussparungen 118 und 119 als auch die Löcher 101 und 103, soweit diese nicht von der Maske 111 verdeckt sind, mit einem flüssigen Metall oder einer Legierung zu füllen. Der Schmelzpunkt des Metalls bzw. der Legierung ist dabei so gewählt, dass das Substrat 100 sowie die leitfähigen Beschichtungen 107 und 109 und die isolierende Beschichtung 108 sowie die Maskierungsschichten 110a, 110b und 111 durch die einwirkende Temperatur nicht beschädigt werden. Beispielsweise kann eine Legierung verwendet werden, welche Zinn und/oder Silber und/oder Kupfer enthält.In the subsequent process step, the circuit carrier receives the in 8th shown in cross-section shape. The process step envisages both through the masking layers 110a . 110b and 111 recesses obtained 118 and 119 as well as the holes 101 and 103 as far as these are not from the mask 111 are covered with a liquid metal or an alloy to fill. The melting point of the metal or alloy is chosen so that the substrate 100 as well as the conductive coatings 107 and 109 and the insulating coating 108 as well as the masking layers 110a . 110b and 111 not be damaged by the applied temperature. For example, an alloy containing tin and / or silver and / or copper may be used.

Bevorzugt, aber nicht zwingen, wird auch der Hohlraum 118, welcher durch die Maskierungsschicht 111 gebildet wird, mit flüssigem Metall gefüllt. Dies führt zur Ausbildung einer Metallschicht 113 auf der Oberfläche 105 des Substrates 100, wobei die Metallschicht 113 in etwa der Dicke der Maskierungsschicht 111 entspricht. In Abhängigkeit der Oberflächenspannung des flüssigen Metalls kann die Metallschicht 113 an einigen Stellen eine höhere Dicke als die Maskierungsschicht 111 aufweisen.Preferably, but not force, is also the cavity 118 which passes through the masking layer 111 is formed, filled with liquid metal. This leads to the formation of a metal layer 113 on the surface 105 of the substrate 100 where the metal layer 113 in about the thickness of the masking layer 111 equivalent. Depending on the surface tension of the liquid metal, the metal layer 113 in some places a higher thickness than the masking layer 111 exhibit.

Weiterhin wird auch der Hohlraum 119, welcher durch die Maskierungsschicht 110 gebildet wird, mit flüssigem Metall gefüllt. Dies führt zur Ausbildung einer Metallschicht 112 auf der Oberfläche 104 des Substrates 100, wobei die Dicke der Metallschicht 112 in etwa der Dicke der Maskierungsschicht 110 entspricht. In Abhängigkeit der Oberflächenspannung des flüssigen Metalls kann die Metallschicht 112 an einigen Stellen eine höhere Dicke als die Maskierungsschicht 110 aufweisenFurthermore, the cavity is also 119 which passes through the masking layer 110 is formed, filled with liquid metal. This leads to the formation of a metal layer 112 on the surface 104 of the substrate 100 where the thickness of the metal layer 112 in about the thickness of the masking layer 110 equivalent. Depending on the surface tension of the liquid metal, the metal layer 112 in some places a higher thickness than the masking layer 110 exhibit

Um ein zuverlässiges Eindringen des flüssigen Metalls in die Löcher 101 und 103 zu erleichtern, kann in einer Ausführungsform der Erfindung ein relativer Überdruck angelegt werden, beispielsweise ein Druck von etwa 2 bar bis etwa 10 bar. Dadurch kann das flüssige Metall zuverlässiger in die Löcher 101 und 103 eingebracht werden. Die Erfindung lehrt jedoch nicht das vollständige Ausfüllen der Löcher 101 und 103 mit flüssigem Metall als Lösungsprinzip. Die Wirkungsweise der Erfindung wird durch die Bildung einzelner Lunker in einzelnen Löchern 101 und 103 nicht beeinträchtigt.To ensure reliable penetration of the liquid metal into the holes 101 and 103 To facilitate, in one embodiment of the invention, a relative overpressure may be applied, for example a pressure of about 2 bar to about 10 bar. This makes the liquid metal more reliable in the holes 101 and 103 be introduced. However, the invention does not teach complete filling of the holes 101 and 103 with liquid metal as a solution principle. The operation of the invention is characterized by the formation of individual voids in individual holes 101 and 103 not impaired.

Nach dem Erstarren der Metallschichten 113 und 112 kann der vorbereitete Schaltungsträger in unterschiedlicher Weise weiter verarbeitet werden. Nachfolgend wird dabei vereinfachend nur von „Metall“ gesprochen, auch wenn in einer Ausführungsform der Erfindung eine Legierung verwendet wurde.After the solidification of the metal layers 113 and 112 the prepared circuit carrier can be further processed in different ways. In the following, for the sake of simplification, only "metal" is used, even if an alloy was used in one embodiment of the invention.

Beispielsweise ist in 9 dargestellt, den Schaltungsträger erneut über die Schmelztemperatur der Metallschicht 113 und 112 zu erhitzen. Aufgrund der Oberflächenspannung der Metallschicht 112 und dem Benetzungsverhalten der Maskierungsschicht 110 führt dies zum Austreten des flüssigen Metalls über das Niveau der Maskierungsschicht 110a und 110b hinaus.For example, in 9 shown, the circuit carrier again above the melting temperature of the metal layer 113 and 112 to heat. Due to the surface tension of the metal layer 112 and the wetting behavior of the masking layer 110 this leads to leakage of the liquid metal above the level of the masking layer 110a and 110b out.

Auf der Unterseite 105 wird durch erneutes Erwärmen des Schaltungsträgers über die Schmelztemperatur der Metallschicht 113 hinaus ein Anschlusskontakt in Form eines Lötballes 114 gebildet, welcher mittels eines Schaftes 115 elektrisch mit der Deckschicht 107 verbunden ist. Aufgrund der leitfähigen Schicht 109 besteht somit eine elektrische Verbindung des Lötballes 114 mit dem Anschlusselement 112a und/oder 112b.On the bottom 105 is achieved by reheating the circuit substrate above the melting temperature of the metal layer 113 In addition, a connection contact in the form of a solder ball 114 educated, which by means of a shank 115 electrically with the cover layer 107 connected is. Due to the conductive layer 109 thus there is an electrical connection of the solder ball 114 with the connection element 112a and or 112b ,

Das Ausbilden des Lötballes 114 erfolgt dabei durch einfaches Umschmelzen der Metallschicht 113. Beim erneuten Erwärmen des Schaltungsträgers über den Schmelzpunkt der Metallschicht 113 wird diese verflüssigt, was zu einem Festigkeitsverlust der Metallschicht 113 führt. Diese wird daher aufgrund der wirkenden Kapillarkraft aus den Sacklöchern 101 ausgetrieben, da diese weitgehend mit einer nichtbenetzenden Oberfläche ausgestattet sind. Gleichzeitig wird die Metallschicht 113 aufgrund der Kapillarkraft aus der Aussparung 118 ausgetrieben. Aufgrund der Oberflächenspannung bildet sich ein etwa kugelförmiger Tropfen 114, welcher bei der weiteren Verwendung des Schaltungsträgers 100 als Lötball einsetzbar ist. Durch die Anzahl der im vorhergehenden Schritt mit Metall gefüllten Löcher 101, deren Durchmesser, deren Tiefe und die Größe der Kavität 118 kann die Menge des im Umschmelzprozess zur Verfügung stehenden Metalls und damit die Größe des Lötballs 114 gesteuert werden.Forming the solder ball 114 takes place by simply remelting the metal layer 113 , Upon reheating the circuit substrate above the melting point of the metal layer 113 this is liquefied, resulting in a loss of strength of the metal layer 113 leads. This is therefore due to the acting capillary force from the blind holes 101 expelled because they are largely equipped with a non-wetting surface. At the same time, the metal layer 113 due to the capillary force from the recess 118 expelled. Due to the surface tension, an approximately spherical drop forms 114 , which in the further use of the circuit substrate 100 can be used as solder ball. By the number of holes filled with metal in the previous step 101 , their diameter, their depth and the size of the cavity 118 can the amount of metal available in the remelting process, and thus the size of the solder ball 114 to be controlled.

Der Lötball 114 ist einstückig mit dem Schaft 115 verbunden. Der Schaft 115 ist aus demselben Metall bzw. derselben Legierung wie der Lötball 114. Der Schaft wird jedoch in den Öffnungen 103 des Substrates 100 gehalten, da das Metall in den Öffnungen 103 an der Grenzfläche zur Deckschicht 107 eine Lötverbindung eingegangen ist. Daher wird auch bei erneutem Erwärmen des Schaltungsträgers über den Schmelzpunkt der Metallschicht 113 das Metall nicht aus den Öffnungen 103 ausgetrieben.The solder ball 114 is integral with the shaft 115 connected. The shaft 115 is made of the same metal or alloy as the solder ball 114 , The shaft, however, is in the openings 103 of the substrate 100 held, as the metal in the openings 103 at the interface with the cover layer 107 a solder connection has been received. Therefore, even when the circuit substrate is reheated above the melting point of the metal layer 113 Do not remove the metal from the openings 103 expelled.

Sofern auf der Metallschicht 113 aufgrund der Temperatureinwirkung und/oder der Lagerung eine Oxidschicht ausgebildet ist, kann diese Oxidschicht das Umschmelzen der Metallschicht 113 zum Lötball 114 verhindern. In diesem Fall kann das Umschmelzen in einer reduzierenden Atmosphäre durchgeführt werden. Die reduzierende Atmosphäre kann dabei beispielsweise ein Wasserstoffplasma oder Ameisensäure enthalten. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein festes oder flüssiges Flussmittel auf die Oberfläche der Metallschicht 113 und/oder 112 aufgebracht werden, um die Oxidschicht zu entfernen.Unless on the metal layer 113 Due to the effect of temperature and / or storage, an oxide layer is formed, this oxide layer, the remelting of the metal layer 113 to the soldering ball 114 prevent. In this case, the remelting can be carried out in a reducing atmosphere. The reducing atmosphere may contain, for example, a hydrogen plasma or formic acid. In a further embodiment of the invention, a solid or liquid flux may be applied to the surface of the metal layer 113 and or 112 be applied to remove the oxide layer.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Umschmelzen im Vakuum erfolgen, nachdem die das Umschmelzen behindernde Oxidschicht in einer reduzierenden Atmosphäre und/oder durch ein festes oder flüssiges Flussmittel entfernt wurde.In a further embodiment of the invention, the remelting may be carried out in a vacuum after the reflow-inhibiting oxide layer has been removed in a reducing atmosphere and / or by a solid or liquid flux.

Der in 9 dargestellte Schaltungsträger kann nun weiter verarbeitet werden, beispielsweise indem ein Halbleiterbauelement 117 mit den Anschlusskontakten 112a, 112b verbunden wird und der Schaltungsträger mit dem Halbleiterbauelement 117 in ein Gehäuse eingesetzt wird.The in 9 illustrated circuit carrier can now be further processed, for example by a semiconductor device 117 with the connection contacts 112a . 112b is connected and the circuit carrier with the semiconductor device 117 is inserted into a housing.

10 zeigt eine alternative Form der Weiterbearbeitung des Schaltungsträgers gemäß 8. Bei der in 10 dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, zunächst ein Halbleiterbauelement 117 mit den Anschlusskontakten 112a, 112b zu verbinden und erst in einem späteren Verfahrensschritt durch Umschmelzen der Metallschicht 113 den Lötball 114 auszubilden. 10 shows an alternative form of further processing of the circuit substrate according to 8th , At the in 10 illustrated embodiment is provided, first a semiconductor device 117 with the connection contacts 112a . 112b to connect and only in a later process step by remelting of the metal layer 113 the solder ball 114 train.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist dazu vorgesehen, die Metalloberfläche 113 mit einer Oxidschicht 120 zu versehen, um die Oberflächenspannung bei einer Verflüssigung der Metallschicht 113 zu erhöhen. Auf diese Weise wird das Austreten der flüssigen Metallschicht 113 aus den Öffnungen 101 und der Kavität 118 zuverlässig verhindert.In one embodiment of the invention, the metal surface is provided for this purpose 113 with an oxide layer 120 to provide the surface tension at a liquefaction of the metal layer 113 to increase. In this way, the leakage of the liquid metal layer 113 from the openings 101 and the cavity 118 reliably prevented.

Eine Oxidschicht 120 kann auf der Oberfläche 113 beispielsweise dadurch gebildet werden, dass der Schaltungsträger 100 bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Metallschicht 113 in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre getempert wird. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine Oxidschicht 120 auch durch anodische Oxidation der Oberfläche der Metallschicht 113 erzielt werden. Weiterhin kann der Fachmann vorsehen, einen Oxidschicht 120 durch einwirken eines Sauerstoffplasmas auf die Oberfläche der Metallschicht 113 zu erzeugen.An oxide layer 120 can on the surface 113 For example, be formed by the fact that the circuit carrier 100 at a temperature below the melting point of the metal layer 113 is annealed in an oxygen-containing atmosphere. In a further embodiment of the invention, an oxide layer 120 also by anodic oxidation of the surface of the metal layer 113 be achieved. Furthermore, the person skilled in the art can provide an oxide layer 120 by the action of an oxygen plasma on the surface of the metal layer 113 to create.

In weiteren Ausführungsformen der Erfindung können auch andere Schichten 120 anstatt oder zusätzlich zu Oxidschichten auf der Metallschicht 113 ausgebildet werden, welche die Oberflächenspannung erhöhen, so dass ein Austreten des verflüssigten Metalls aus den Öffnungen 101 und der Kavität 118 verhindert wird. Eine solche Schicht kann beispielsweise ein Nitrid oder ein Oxinitrid oder ein Polymer umfassen. Nach Ausbilden der Schicht 120 auf der Metallschicht 113 kann der Schaltungsträger mit dem Substrat 100 über den Schmelzpunkt der Metallschichten 113, 112a und 112b erwärmt werden, ohne dass die Metallschicht 113 zu einem Kontaktelement 114 umgeschmolzen wird. Dennoch ist es möglich, eine Lötverbindung zwischen den Anschlusskontakten eines Halbleiterbauelementes 117 und den Anschlusselementen 112a und 112b herzustellen.In other embodiments of the invention, other layers may be used 120 instead of or in addition to oxide layers on the metal layer 113 be formed, which increase the surface tension, so that leakage of the liquefied metal from the openings 101 and the cavity 118 is prevented. Such a layer may comprise, for example, a nitride or an oxynitride or a polymer. After forming the layer 120 on the metal layer 113 can the circuit carrier with the substrate 100 above the melting point of the metal layers 113 . 112a and 112b are heated without the metal layer 113 to a contact element 114 is remelted. Nevertheless, it is possible, a solder joint between the terminal contacts of a semiconductor device 117 and the connection elements 112a and 112b manufacture.

Das Halbleiterbauelement 117 kann dabei ein Halbleitersubstrat umfassen, welches wiederum elektronische, optische und/oder weitere funktionale Elemente enthält. Solche Elemente können beispielsweise Transistoren, Widerstände, Leiterbahnen, Kapazitäten, Induktivitäten, Dioden, Sensoren, Isolatoren, Laser, Rechenwerke und/oder andere funktionale Einheiten umfassen. Beispielsweise kann das Halbleiterbauelement 117 ein integrierter Schaltkreis sein, beispielsweise ein Speicherbaustein. Weiterhin kann das Halbleiterbauelement 117 mehr als ein einzelnes Halbleitersubstrat umfassen. In diesem Fall können weitere Halbleitersubstrate nebeneinander oder aufeinander angeordnet werden. Die Halbleitersubstrate können dann untereinander verbunden sein, beispielsweise durch mindestens eine Lötverbindung oder mindestens einen Bonddraht. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist jedoch in den 10 bis 12 nur ein einzelnes Halbleitersubstrat 117 dargestellt.The semiconductor device 117 may include a semiconductor substrate, which in turn contains electronic, optical and / or other functional elements. Such elements may include, for example, transistors, resistors, Conductors, capacitances, inductors, diodes, sensors, insulators, lasers, arithmetic units and / or other functional units. For example, the semiconductor device 117 be an integrated circuit, such as a memory module. Furthermore, the semiconductor device 117 comprise more than a single semiconductor substrate. In this case, further semiconductor substrates can be arranged side by side or one on top of another. The semiconductor substrates can then be interconnected, for example by at least one solder connection or at least one bonding wire. For the sake of clarity, however, in the 10 to 12 only a single semiconductor substrate 117 shown.

11 zeigt den Schaltungsträger mit einem aufgebrachten Halbleiterbauelement gemäß 10, nachdem dieser in ein Gehäuse 116 eingesetzt wurde. Das Gehäuse 116 kann dabei beispielsweise aus einem Polymer oder einer Sinterkeramik gebildet werden.
Fallweise kann das Gehäuse 116 auch Teile enthalten, welche aus einem Metall oder einer Legierung gefertigt wurden. Solche Gehäuseteile können beispielsweise als Kühlfläche für das Halbleiterbauelement 117 verwendet werden. 11 shows the circuit carrier with a mounted semiconductor device according to 10 after this in a housing 116 was used. The housing 116 can be formed for example from a polymer or a sintered ceramic.
Case by case, the housing 116 also contain parts which were made of a metal or an alloy. Such housing parts can, for example, as a cooling surface for the semiconductor device 117 be used.

Das Gehäuse 116 kann beispielsweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden. Ein solches Herstellungsverfahren eines Gehäuses ist bekannt und daher im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht detailliert dargestellt.The housing 116 can be produced, for example, in an injection molding process. Such a manufacturing method of a housing is known and therefore not shown in detail in the context of the present description.

12 zeigt das Bauelement gemäß 11 nach einem weiteren Verfahrensschritt. Dieser Verfahrensschritt umfasst das erneute Erwärmen des Bauelementes oberhalb des Schmelzpunktes der Metallschicht 113. Gleichzeitig oder vorher wurde die die Oberflächenspannung erhöhende Schicht 120 von der Metallschicht 113 entfernt. Sofern die Schicht 120 eine Oxidschicht umfasst, kann zum Entfernen dieser Oxidschicht ein Reduktionsmittel dienen. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, in welcher die Beschichtung 120 keine Oxidschicht umfasst, kann die Beschichtung 120 auch durch ein Oxidationsmittel entfernt werden. Weiterhin kann die Beschichtung 120 auch durch mechanisches Polieren oder Ätzen der Oberfläche entfernt werden. 12 shows the device according to 11 after a further process step. This process step involves re-heating the device above the melting point of the metal layer 113 , At the same time or before, the surface tension increasing layer became 120 from the metal layer 113 away. Unless the layer 120 an oxide layer, a reducing agent may serve to remove this oxide layer. In another embodiment of the invention, in which the coating 120 does not include any oxide layer, the coating may be 120 also be removed by an oxidizing agent. Furthermore, the coating 120 also be removed by mechanical polishing or etching of the surface.

Ein Oxidations- oder Reduktionsmittel zum Entfernen der Beschichtung 120 kann beispielsweise in flüssiger oder gasförmiger Form auf die Beschichtung 120 einwirken. Fallweise kann ein Oxidations- oder Reduktionsmittel auch in Form eines Plasmas mit der Beschichtung 120 in Kontakt gebracht werden.An oxidizing or reducing agent to remove the coating 120 may, for example, in liquid or gaseous form on the coating 120 act. Occasionally, an oxidizing or reducing agent may also be in the form of a plasma with the coating 120 be brought into contact.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Umschmelzprozess, welcher zur Ausbildung des Lötballs 114 führt, in einer reduzierenden Gasatmosphäre ausgeführt, wenn die Beschichtung 120 durch ein Oxid gebildet wurde. In diesem Fall kann das Entfernen der Oxidschicht und der Umschmelzvorgang in einem Arbeitsgang erfolgen. Weiterhin wird durch die reduzierende Atmosphäre eine Oxidation des Lötballs 114 zuverlässig verhindert.In one embodiment of the invention, the remelting process used to form the solder ball 114 performs, in a reducing gas atmosphere, when the coating 120 was formed by an oxide. In this case, the removal of the oxide layer and the remelting can be done in one operation. Furthermore, the reducing atmosphere causes oxidation of the solder ball 114 reliably prevented.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Entfernung der Beschichtung 120 und das Umschmelzen auch sequentiell durchgeführt werden, wobei das Umschmelzen in einem Vakuum durchgeführt wird.In a further embodiment, the removal of the coating 120 and the remelting also be carried out sequentially, wherein the remelting is carried out in a vacuum.

Der Umschmelzvorgang selbst läuft wie im Zusammenhang mit 9 beschrieben ab. Das Metall aus den nichtbenetzend ausgestatteten Öffnungen 101 und der Kavität 118 formt sich aufgrund der einwirkenden Kapillarkraft und der Oberflächenspannung zu einem Lötball 114, welcher einstückig am Schaft 115 befestigt ist. Der Schaft 115 wird durch die Lötverbindung mit der Deckschicht 107 am Austritt aus den Öffnungen 103 gehindert.The remelting itself runs as related to 9 described from. Metal from non-wetted apertures 101 and the cavity 118 Forms due to the acting capillary force and the surface tension to a solder ball 114 , which integrally on the shaft 115 is attached. The shaft 115 is through the solder joint with the cover layer 107 at the exit from the openings 103 prevented.

Gleichzeitig mit der Umformung der Metallschicht 113 zum Lötball 114 wird auch das Material der Anschlusselemente 112a und 112b nochmals verflüssigt. Dies ist jedoch unschädlich, da das Halbleiterbauelement 117 zuverlässig im Gehäuse 116 gehaltert ist. Daher werden die Anschlusselemente 112a, 112b während ihrer Verflüssigung nicht mechanisch belastet und die Zuverlässigkeit der Lötverbindung zum Halbleiterbauelement 117 ist nicht beeinträchtigt. Auch ist durch das Gehäuse 116 der Zutritt von Luftsauerstoff an die Kontaktstellen zuverlässig verhindert.Simultaneously with the transformation of the metal layer 113 to the soldering ball 114 is also the material of the connection elements 112a and 112b liquefied again. However, this is harmless since the semiconductor device 117 reliable in the housing 116 is held. Therefore, the connection elements become 112a . 112b not mechanically stressed during its liquefaction and the reliability of the solder joint to the semiconductor device 117 is not affected. Also is through the case 116 the access of atmospheric oxygen to the contact points reliably prevented.

Die 13 und 14 zeigen zwei Verfahrensschritte einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. Gemäß der Verfahrensführung nach 13 werden im Bereich der Kontaktelemente Sacklöcher 102 vorgesehen, welche eine größere Tiefe aufweisen als die benachbarten Sacklöcher 101. Sowohl die Sacklöcher 101 als auch die Sacklöcher 102 können mittels des anhand von 1 beschriebenen Verfahrens eingebracht werden. Durchmesser, Lage und Tiefe der Sacklöcher können dabei beispielsweise durch selektive Beleuchtung mit der Beleuchtungsquelle 209 gesteuert werden.The 13 and 14 show two process steps of an alternative embodiment of the manufacturing method according to the invention. According to the procedure according to 13 become blind holes in the area of the contact elements 102 provided, which have a greater depth than the adjacent blind holes 101 , Both the blind holes 101 as well as the blind holes 102 can by means of the basis of 1 described method can be introduced. Diameter, position and depth of the blind holes can, for example, by selective illumination with the illumination source 209 to be controlled.

In einer weiteren Ausführungsform können die Sacklöcher 101 und die Sacklöcher 102 ganz oder Teilweise mittels reaktivem Ionenätzen eingebracht werden, wobei größere Löcher 102 tiefer geätzt werden als kleinere Löcher 101 In a further embodiment, the blind holes 101 and the blind holes 102 wholly or partially introduced by reactive ion etching, with larger holes 102 etched deeper than smaller holes 101

In 14 wurde der die Sacklöcher 102 überdeckende Teil 121 des Substrats 100 durch Polieren entfernt. Der Polierschritt wird jedoch so rechtzeitig unterbrochen, dass die Sacklöcher 101 an der ersten Seite 104 des Substrates 100 geschlossen bleiben. Aufgrund der größeren Tiefe der Sacklöcher 102 werden diese jedoch nach Entfernung der überdeckenden Materiallage 121 geöffnet und bilden somit Durchgangsbohrungen 102. Diese Durchgangsbohrungen können nachfolgend mit einer strukturierten Deckschicht 107 wieder verschlossen werden. Die weitere, sich an 14 anschließende Verfahrensführung unterscheidet sich somit nicht von dem in 4 bis 12 beschriebenen Verfahren.In 14 became the blind holes 102 covering part 121 of the substrate 100 removed by polishing. However, the polishing step is interrupted in time so that the blind holes 101 on the first page 104 of the substrate 100 stay closed. Due to the greater depth of the blind holes 102 However, these are after removal of the overlapping material layer 121 open and thus form through holes 102 , These through holes may subsequently be textured with a topcoat 107 be closed again. The others, at 14 The subsequent procedure does not differ from that in 4 to 12 described method.

Claims (27)

Schaltungsträger mit einer ersten Seite (104) und einer zweiten Seite (105), wobei die erste Seite (104) zur Aufnahme eines Halbleiterbauelementes (117) vorgesehen und auf der zweiten Seite (105) mindestens ein Kontaktelement (114, 115) angeordnet ist, wobei das Kontaktelement (114, 115) einen Lötball (114) und mindestens einen durch eine Durchgangsbohrung (102) im Schaltungsträger reichenden Schaft (115) aufweist und durch Umschmelzen eines Metalls (113) oder einer Legierung mit einem ersten Schmelzpunkt erhältlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Deckschicht (107) zumindest einen Teilbereich der ersten Seite (104) des Substrates (100) bedeckt und die Durchgangsbohrung (102) zur Aufnahme des Schaftes verschließt, wobei die Deckschicht (107) mit dem Metall oder der Legierung benetzbar ist, und wobei mindestens ein Sackloch (101) auf der zweiten Seite (105) des Substrates (100) vorgesehen ist, welches benachbart zur Durchgangsbohrung (102) angeordnet ist und eine Oberfläche aufweist, welche mit dem Metall oder der Legierung nicht benetzbar ist.A circuit carrier having a first side (104) and a second side (105), wherein the first side (104) is provided for receiving a semiconductor component (117) and at least one contact element (114, 115) is arranged on the second side (105). wherein the contact element (114, 115) comprises a solder ball (114) and at least one shaft (115) extending through a throughbore (102) in the circuit carrier and is obtainable by remelting a metal (113) or an alloy having a first melting point, characterized in that a cover layer (107) covers at least a portion of the first side (104) of the substrate (100) and closes the through bore (102) for receiving the shaft, the cover layer (107) being wettable with the metal or alloy, and wherein at least one blind hole (101) is provided on the second side (105) of the substrate (100), which is disposed adjacent to the through hole (102) and a surface which is not wettable with the metal or alloy. Schaltungsträger nach Anspruch 1, wobei die Deckschicht (107) ein Metall oder eine Legierung mit einem zweiten Schmelzpunkt (107) enthält, wobei der zweite Schmelzpunkt größer ist als der erste Schmelzpunkt.Circuit carrier after Claim 1 wherein the cover layer (107) contains a metal or an alloy having a second melting point (107), wherein the second melting point is greater than the first melting point. Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei dass-dieser ein Substrat (100) aufweist, welches Silizium enthält.Circuit carrier according to one of Claims 1 or 2 wherein it comprises a substrate (100) containing silicon. Schaltungsträger nach Anspruch 3, wobei das Substrat (100) eine Vielzahl von Öffnungen ( 101) aufweist, welche die Durchgangsbohrung (102) und das Sackloch bilden und durch Anodisieren des Substrates (100) in einem Säurebad (202) einbringbar sind.Circuit carrier after Claim 3 wherein the substrate (100) has a plurality of openings (101) forming the throughbore (102) and the blind hole and can be introduced into an acid bath (202) by anodizing the substrate (100). Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Seite (105) und/oder die erste Seite (104) und/oderdie Oberfläche der Durchgangsbohrung (102) und/oder die Oberfläche des Sackloches (101) zumindest teilweise von einer Isolationsschicht bedeckt sind, insbesondere eine Isolationsschicht, welche Siliziumoxid und/oder Siliziumnitrid und/oder ein Polymer enthält.Circuit carrier according to one of Claims 1 to 4 wherein the second side (105) and / or the first side (104) and / or the surface of the through-bore (102) and / or the surface of the blind hole (101) are at least partially covered by an insulating layer, in particular an insulating layer, which is silicon oxide and / or silicon nitride and / or a polymer. Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Seite (105) eine Maskierungsschicht (111) aufweist,Circuit carrier according to one of Claims 1 to 5 wherein the second side (105) has a masking layer (111), Schaltungsträger nach Anspruch 6, wobei die von der Maskierungsschicht (111) ausgenommenen Bereiche (118) mit dem Metall (113) oder der Legierung mit einem ersten Schmelzpunkt bedeckt sind.Circuit carrier after Claim 6 wherein the regions (118) recessed from the masking layer (111) are covered with the metal (113) or the alloy having a first melting point. Schaltungsträger nach Ansrpuch 7, wobei auf der Oberfläche des Metalls (113) oder der Legierung mit einem ersten Schmelzpunkt eine Oxidschicht (120) vorhanden ist, welche dicker ist als eine unter Umgebungsbedingungen erzeugte Oxidschicht.Circuit carrier according to claim 7, wherein on the surface of the metal (113) or the alloy with a first melting point, an oxide layer (120) is present, which is thicker than an oxide layer produced under ambient conditions. Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei auf der ersten Seite ein Netzwerk (108, 109) aus zueinander isolierten Leiterbahnen aufgebracht ist, welches auf seiner Außenseite mindestens ein Anschlusselement aufweist, welches zur Aufnahme des Halbleiterbauelementes (117) vorgesehen ist und welches mit dem Kontaktelement (114, 115) elektrisch leitfähig verbunden ist.Circuit carrier according to one of Claims 1 to 8th , wherein on the first side of a network (108, 109) of mutually insulated tracks is applied, which has on its outer side at least one connection element which is provided for receiving the semiconductor device (117) and which with the contact element (114, 115) electrically is conductively connected. Integrierter Schaltkreis mit einem Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Integrated circuit with a circuit carrier according to one of Claims 1 to 9 , Verfahren zur Herstellung eines Kontaktelementes auf einem Schaltungsträger, welches die folgenden Schritte enthält: • Bereitstellen eines Substrates (100) mit einer ersten Seite (104) und einer zweiten Seite (105), • Einbringen mindestens einer Durchgangsbohrung (102) in das Substrat an der zur Herstellung des Kontaktelementes (114, 115) vorgesehenen Stelle, welche sich von der ersten Seite (104) des Substrates (100) zur zweiten Seite (105) des Substrates (100) erstreckt, • Einbringen mindestens eines Sackloches (101) in das Substrat (100), welches sich von der zweiten Seite (105) des Substrates (100) mit einer vorgebbaren Tiefe in das Substrat (100) erstreckt und welches benachbart zur mindestens einen Durchgangsbohrung (102) angeordnet ist, • Aufbringen einer Deckschicht (107) auf die erste Seite des Substrates (100), welche zumindest einen Teilbereich der ersten Seite (104) des Substrates (100) bedeckt und die Durchgangsbohrung (102) verschließt, • Einbringen eines Metalls und/oder einer Legierung (113) zumindest in einem Teilvolumen der mindestens einen Durchgangsbohrung (102) und zumindest in einem Teilvolumen des mindestens einen Sackloches (101), • Umschmelzen des Metalls und/oder der Legierung (113), wobei das Metall und/oder die Legierung zumindest teilweise aus dem Sackloch (101) ausgetrieben wird und sich mit dem in der Durchgangsbohrung (102) angeordneten Metall und/oder der Legierung zu einem Lötball (114) verbindet.Method for producing a contact element on a circuit carrier, comprising the following steps: providing a substrate (100) having a first side (104) and a second side (105), inserting at least one through-hole (102) into the substrate at the for the production of the contact element (114, 115) provided point which extends from the first side (104) of the substrate (100) to the second side (105) of the substrate (100), • introducing at least one blind hole (101) in the substrate (100), which extends from the second side (105) of the substrate (100) with a predetermined depth in the substrate (100) and which is adjacent to the at least one through hole (102), • applying a cover layer (107) the first side of the substrate (100) covering at least a portion of the first side (104) of the substrate (100) and closing the throughbore (102), • inserting a met alls and / or an alloy (113) at least in a partial volume of the at least one through-bore (102) and at least in a partial volume of the at least one blind hole (101), • remelting of the metal and / or the alloy (113), wherein the metal and or the alloy at least partially from the blind hole (101) is expelled and connects to the in the through hole (102) arranged metal and / or the alloy to a solder ball (114). Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Substrat (100) ein Halbleitermaterial, insbesondere Silicium, umfasst.Method according to Claim 11 wherein the substrate (100) comprises a semiconductor material, in particular silicon. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei an der zur Herstellung des Kontaktelementes (114, 115) vorgesehenen Stelle eine Vielzahl von zueinander benachbarten Durchgangsbohrungen (102) in das Substrat (100) eingebracht werden, welche von einer Vielzahl von Sacklöchern (101) umgeben sind.Method according to one of Claims 11 to 12 , wherein at the location provided for the production of the contact element (114, 115) a plurality of mutually adjacent through holes (102) are introduced into the substrate (100), which are surrounded by a plurality of blind holes (101). Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Vielzahl von Durchgangsbohrungen (102) und/oder die Vielzahl von Sacklöchern (101) durch Anodisieren des Substrates (100) in einem Säurebad (202) eingebracht wird.Method according to Claim 13 wherein the plurality of through holes (102) and / or the plurality of blind holes (101) are formed by anodizing the substrate (100) in an acid bath (202). Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei der Durchmesser einer einzelnen Durchgangsbohrung (102) und/oder eines Sacklochs (101) etwa 2 µm bis etwa 20 µm beträgt.Method according to one of Claims 13 or 14 wherein the diameter of a single through-hole (102) and / or a blind hole (101) is about 2 μm to about 20 μm. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, die mindestens eine Durchgangsbohrung aus mindestens einem Sackloch gebildet wird, indem von der ersten Seite des Substrates zumindest ein das Sackloch überdeckender Teilbereich entfernt wird.Method according to one of Claims 11 to 14 in that at least one through hole is formed from at least one blind hole by removing from the first side of the substrate at least one partial area covering the blind hole. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die mindestens eine Durchgangsbohrung (102) aus mindestens einem Sackloch gebildet wird, welches von der zweiten Seite (105) des Substrates (100) ausgehend eine größere Tiefe aufweist als mindestens ein benachbartes Sackloch (101), und die erste Seite (104) des Substrates (100) vollflächig abgetragen wird, um die Öffnung des Sackloches mit größerer Tiefe (102) freizulegen.Method according to Claim 16 wherein the at least one through-hole (102) is formed from at least one blind hole, which has a greater depth from the second side (105) of the substrate (100) than at least one adjacent blind hole (101), and the first side (104). the substrate (100) is removed over the entire surface to expose the opening of the blind hole with greater depth (102). Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei die erste Seite (104) des Substrates (100) durch Ätzen oder/und Polieren entfernt wird.Method according to one of Claims 16 or 17 wherein the first side (104) of the substrate (100) is removed by etching and / or polishing. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei auf die zweite Seite (105) und/oder die erste Seite (104) und oder die Oberfläche der Durchgangsbohrung (102) und/oder die Oberfläche des Sackloches (101) zumindest teilweise eine Isolationsschicht aufgebracht wird, insbesondere eine Isolationsschicht, welche Siliziumoxid und/oder Siliziumnitrid und/oder ein Polymer enthält.Method according to one of Claims 11 to 18 , wherein on the second side (105) and / or the first side (104) and / or the surface of the through hole (102) and / or the surface of the blind hole (101) at least partially an insulating layer is applied, in particular an insulating layer, which silicon oxide and / or silicon nitride and / or a polymer. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei auf der ersten Seite (104) des Substrates ein Netzwerk aus zueinander isolierten Leiterbahnen (108, 109) aufgebracht wird, welches auf seiner Außenseite mindestens ein Anschlusselement aufweist, welches mit mindestens einem Teilbereich der Deckschicht (107) über eine Teilfläche der Beschichtung (109) elektrisch verbunden ist.Method according to one of Claims 11 to 19 , wherein on the first side (104) of the substrate, a network of mutually insulated conductor tracks (108, 109) is applied, which has on its outer side at least one connection element, which with at least a portion of the cover layer (107) over a partial surface of the coating ( 109) is electrically connected. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei ein Teilbereich der zweiten Seite (105) des Substrates und/oder das Anschlusselement (112) auf der Außenseite des Netzwerks (108, 109) mit einer Maske (110) versehen wird.Method according to one of Claims 11 to 20 in that a partial region of the second side (105) of the substrate and / or the connection element (112) on the outside of the network (108, 109) is provided with a mask (110). Verfahren nach Anspruch 21, wobei ein Metall und/oder eine Legierung (112) zumindest in ein Teilvolumen eingebracht wird, welches von der Maske (110) begrenzt wird.Method according to Claim 21 , wherein a metal and / or an alloy (112) is introduced at least into a partial volume, which is bounded by the mask (110). Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei zumindest ein Halbleiterbauelement (117) mit zumindest einem Anschlusskontakt auf der Außenseite des Netzwerks (108, 109) verbunden wird..Method according to one of Claims 20 to 22 wherein at least one semiconductor device (117) is connected to at least one terminal contact on the outside of the network (108, 109). Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 23, wobei das Umschmelzen in einer reduzierenden Atmosphäre oder unter Vakuum erfolgt.Method according to one of Claims 11 to 23 wherein the remelting takes place in a reducing atmosphere or under vacuum. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 24, wobei die Deckschicht (107) ein Metall oder eine Legierung enthält.Method according to one of Claims 11 to 24 wherein the cover layer (107) contains a metal or an alloy. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 25, wobei die Deckschicht (107) aus der Gasphase und/oder elektrochemisch abgeschieden wird.Method according to one of Claims 11 to 25 wherein the cover layer (107) is deposited from the gas phase and / or electrochemically. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes (117) mit einem Gehäuse (116) unter Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 26.A method of making a semiconductor device (117) having a housing (116) using the method of any one of Claims 11 to 26 ,
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