DE10202923A1 - Process for drilling holes in connecting support for electrical components includes coating support with heat resistant material and removing and vaporizing and/or liquefying coating material and support material in the hole to be drilled - Google Patents
Process for drilling holes in connecting support for electrical components includes coating support with heat resistant material and removing and vaporizing and/or liquefying coating material and support material in the hole to be drilledInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bohren von Löchern in einem Anschlußträger aus Isolierstoff für elektrische oder elektronische Bauelemente mittels eines das Trägermaterial thermisch abtragenden Energiestrahls. The invention relates to a method for drilling holes in a connection carrier made of insulating material for electrical or electronic components by means of a carrier material thermal energy beam.
Zur Anschlußkontaktierung von elektrischen und elektronischen Bauelementen, insbesondere von Halbleiterchips, werden vielfach Anschlußträger aus Isolierstoff verwendet, die auf einer Seite Innenkontakte zur Kontaktierung des Bauelementes und auf der gegenüberliegenden Seite Außenanschlüsse, vorzugsweise in Form vorspringender Kontakthöcker, aufweisen. Die Verbindung zwischen Innenanschlüssen und Außenanschlüssen erfolgt über eine Leiterbahnstruktur und über Durchgangsbohrungen, die mit metallisierten Wänden als leitende Verbindungen von einer Seite des Trägers zur anderen dienen. Ein derartiges Anschlußsubstrat, das unter der Bezeichnung Polymer Stud Grid Aray (PSGA™) bekannt ist, ist beispielsweise in der US 62 49 048 B1 beschrieben. For contacting electrical and electronic Components, in particular semiconductor chips often used connection carrier made of insulating material on a Internal contacts for contacting the component and external connections on the opposite side, preferably in the form of projecting contact bumps. The Connection between internal connections and external connections takes place via a conductor track structure and via Through holes using metallized walls as conductive connections serve from one side of the carrier to the other. On such connection substrate, which under the name Polymer Stud Grid Aray (PSGA ™) is known for example in the US 62 49 048 B1.
Beim Anfertigen von Bohrungen in Kunststoffen mittels Energiestrahlung, insbesondere mittels Laserstrahlung, kommt es neben dampfförmiger Ablation des Materials auch zum Austrieb von schmelzflüssigem Material aus der Bohrung. Dieses lagert sich zu ungleichen Anteilen - in erster Linie an der Strahleintrittsseite - an den beiden Seiten der Bohrung an und weist eine feste Konsistenz auf. Im Gegensatz zu dem Materialdampf-Niederschlag auf der Oberfläche des Anschlußträgers, der sich mit üblichen Reinigungsprozessen entfernen läßt, kann man diesen Schmelzegrat nur durch erhebliche mechanische Einwirkung abtragen, was einen bedeutenden Aufwand im Fertigungsprozeß bedeuten würde, bzw. im oben genannten Fall bedingt durch die 3D-Struktur nicht möglich ist, da ein mechanisches Angreifen des Schmelzegrats durch oben genannte Kontakthöcker behindert wird. When drilling holes in plastics using Energy radiation, especially by means of laser radiation, occurs in addition to vapor ablation of the material, also for sprouting of molten material from the hole. This is stored themselves in unequal proportions - primarily in the Beam entry side - on both sides of the hole at and has a firm consistency. Contrary to that Material vapor precipitation on the surface of the connection carrier, which can be removed with normal cleaning processes, you can only achieve this melt ridge by considerable mechanical Remove action, which is a significant effort in Manufacturing process would mean, or in the case mentioned above due to the 3D structure is not possible as a mechanical attack of the melt ridge by the above Contact hump is obstructed.
Bei miniaturisierten Anschlußträgern für Halbleiterchips oder ähnliche Bauelemente, wie sie in der obengenannten US 62 49 048 B1 beschrieben sind, kann ein derartiger Schmelzegrat auf der Chipseite überhaupt nicht und auf der unter Umständen mit Anschlußhöckern versehenen Anschlußseite allenfalls in geringem Maße toleriert werden. With miniaturized connection carriers for semiconductor chips or similar components as in the above US 62 49 048 B1 are described, such a melt burr on not at all on the chip side and possibly on the Connection side provided connection bumps at most in are tolerated to a small extent.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bohren von Löchern der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem mit einfachen Verfahrensschritten im Fertigungsablauf der am Rand der Bohrlöcher auf der Oberfläche des Anschlußträgers verbleibende Schmelzegrat beseitigt bzw. auf ein unschädliches Maß reduziert werden kann. The aim of the present invention is to provide a method for Specify drilling holes of the type mentioned at the beginning which with simple procedural steps in the production process the at the edge of the holes on the surface of the Connection carrier remaining melt burr removed or on a harmless dimension can be reduced.
Erfindungsgemäß wird dieses Ziel mit den folgenden
Verfahrensschritten erreicht:
- a) die Oberfläche des Trägers wird auf der Strahl- Eintrittsseite und/oder gegebenenfalls der Strahl- Austrittsseite der Energiestrahlung mit einem löslichen, jedoch wärmeresistenten Material beschichtet;
- b) durch gezielte Einwirkung der Energiestrahlung wird die Beschichtung und das Trägermaterial in dem zu bohrenden Loch verdampft; und
- c) die Beschichtung wird von der Oberfläche des Trägers entfernt.
- a) the surface of the carrier is coated on the beam entry side and / or optionally the beam exit side of the energy radiation with a soluble but heat-resistant material;
- b) the coating and the carrier material are evaporated in the hole to be drilled by targeted action of the energy radiation; and
- c) the coating is removed from the surface of the carrier.
Durch die erfindungsgemäße Beschichtung des Trägers vor dem Bohren wird erreicht, daß sich der Schmelzegrad nicht unmittelbar am Rand der Bohrung und auf der Oberfläche des Trägers anlagert, sondern als dünnwandige Schicht in einem Austrittskanal der Beschichtung und auf der Oberfläche der Beschichtung, so daß mit Entfernung der Beschichtung, beispielsweise im Ultraschall-Bad, auch die Schmelzerückstände nahezu vollständig entfernt werden. Grundsätzlich wäre es denkbar, die Beschichtung durch Aufkleben einer Folie vorzunehmen, doch ist dies nur auf einer ebenen Oberfläche des Trägers möglich. Bei einem dreidimensional geformten Träger, der beispielsweise eine Anschlußseite mit vorstehenden Polymerhöckern als Außenkontakten aufweist, kann die Beschichtung nur in flüssiger Form, vorzugsweise durch Sprühen, Tauchen oder Gießen, aufgebracht werden. Als Material für die Beschichtung kann beispielsweise ein Fotoresist, Wasserglas, eine Pektinlösung, Gelatine, Lötstopplack oder ein Kleister Verwendung finden, wobei dem Material auch wasserlösliche oder auch wasserunlösliche Salze beigemischt werden können. By coating the carrier according to the invention before Drilling ensures that the degree of melting does not change directly at the edge of the hole and on the surface of the beam accumulates, but as a thin-walled layer in one Exit channel of the coating and on the surface of the Coating so that with removal of the coating, for example in the ultrasonic bath, even the melt residues almost be completely removed. Basically, it would be conceivable that Make coating by sticking a film, yes this is only possible on a flat surface of the carrier. In the case of a three-dimensionally shaped carrier, the for example a connection side with protruding polymer bumps as Has external contacts, the coating can only in liquid Mold, preferably by spraying, dipping or pouring, be applied. Can be used as material for the coating for example a photoresist, water glass, a pectin solution, Use gelatin, solder mask or paste, the material also being water soluble or else water-insoluble salts can be added.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt The invention is described below using exemplary embodiments explained in more detail with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 einen für Durchgangsbohrungen vorgesehenen Isolierstoffträger für Bauelemente, Fig. 1 is a provided for through holes insulating support for components,
Fig. 2 einen Ausschnitt des Isolierstoffträgers von Fig. 1 mit einer in herkömmlicher Weise eingebrachten Bohrung, Fig. 2 shows a section of the insulating body of Fig. 1 with an introduced in a conventional manner bore,
Fig. 3 den Isolierstoffträger von Fig. 1 mit einer erfindungsgemäß aufgebrachten Beschichtung, Fig. 3 shows the insulating body of Fig. 1 with a coating according to the invention applied,
Fig. 4, 5 und 6 einen Ausschnitt aus dem Isolierstoffträger von Fig. 3 in mehreren, erfindungsgemäß aufeinderfolgenden Verfahrensstadien nach dem Einbringen einer Bohrung. Fig. 4, 5 and 6, a section of the insulating body of Fig. 3 in a plurality of stages according to the invention aufeinderfolgenden process after introducing a bore.
Fig. 1 zeigt einen Anschlußträger für ein Bauelement, vorzugweise einen Halbleiterchip, mit einer Bauelementeseite 1a zum Auflegen des Chips und mit einer Anschlußseite 1b, auf der im Kunststoff angeformte und mit einer Metallisierung versehene Anschlußhöcker 2 ausgebildet sind. In der Zeichnung ist die normalerweise die Oberseite bildende Bauelementeseite 1a nach unten weisend dargestellt, während die Anschlußseite 1b mit den Höckern 2 bei dieser Darstellung nach oben zeigt. Sowohl die Bauelementeseite 1a als auch die Anschlußseite 1b des Anschlußträgers 1 ist mit einer Metallisierung versehen, die in nicht dargestellter Weise zu Leiterbahnen strukturiert ist, um elektrische Verbindungen zwischen den Anschlußelementen des jeweiligen Bauelementes und den durch die Höcker 2gebildeten Außenanschlüssen herzustellen. Um eine Durchkontaktierung von der Bauelementeseite 1a zu der Anschlußseite 1b zu erhalten, werden Durchgangslöcher 3 gebohrt, deren Wände dann metallisiert werden. Fig. 1 shows a connection carrier for a component, preferably a semiconductor chip, with a component side 1 a for placing the chip and with a connection side 1 b, on which molded bumps 2 formed in plastic and provided with a metallization are formed. In the drawing, the component side 1 a normally forming the upper side is shown facing downward, while the connection side 1 b with the bumps 2 in this illustration shows upward. Both the component side 1 a and the connection side 1 b of the connection carrier 1 is provided with a metallization which is structured in a manner not shown to form conductor tracks in order to produce electrical connections between the connection elements of the respective component and the external connections formed by the bumps 2 . In order to obtain a through-connection from the component side 1 a to the connection side 1 b, through holes 3 are drilled, the walls of which are then metallized.
Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung den Zustand nach dem Bohren eines Durchgangsloches 3 in dem Anschlußträger 1. Bei diesem Bohrvorgang, der üblicherweise mittels Laserstrahlung - dargestellt durch die Pfeile 4 - erfolgt, kommt es zu einem Austrieb von schmelzflüssigem Material 5 aus der Bohrung, welches sich an beiden Enden der Bohrung auf dem Rand als Schmelzegrat 6 bzw. 7 ablagert. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, ist dabei der Schmelzegrat 6 auf der Eintrittsseite der Laserstrahlung stärker als der Schmelzegrat 7 auf der Austrittsseite der Strahlung. Auf der Bauelementeseite 1b, die zur Aufnahme des Chips oder eines sonstigen Bauelementes dient, kann ein solcher Schmelzegrat überhaupt nicht toleriert werden, während auf der Anschlußseite 1b allenfalls ein geringer Schmelzegrat vorhanden sein darf, ohne daß er stört. Fig. 2 shows an enlarged representation of the state after the drilling of a through-hole 3 in the terminal support 1. During this drilling process, which is usually carried out by means of laser radiation - represented by the arrows 4 - there is an expulsion of molten material 5 from the bore, which deposits on the edge as melt burrs 6 and 7 at both ends of the bore. As shown in the drawing, the melt ridge 6 on the entry side of the laser radiation is stronger than the melt ridge 7 on the exit side of the radiation. On the component side 1 b, which serves to hold the chip or another component, such a melt burr cannot be tolerated at all, while on the connection side 1 b there may at best be a small melt burr without disturbing it.
Um den erwähnten Schmelzegrat auf möglichst einfache Weise zu beseitigen, wird erfindungsgemäß gemäß Fig. 3 auf beiden Seiten des Trägers 1 eine Beschichtung 8 bzw. 9 aufgesprüht, so daß mit der Laserstrahlung 4 jeweils zusammen mit dem Träger 1 auch jeweils die Beschichtungen 8 und 9 durchbohrt werden müssen. In order to eliminate the above-mentioned Schmelzegrat the simplest possible manner, the carrier 1 according to the invention shown in FIG. 3 on both sides sprayed coating 8 and 9, so that the laser beam 4 in each case together with the carrier 1, also in each case, the coatings 8 and 9 must be pierced.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird beim Bohren ein Austrittskanal 10 gebildet, der jeweils auf beiden Seiten des Trägers 1 Beschichtung 8 bzw. 9 durchsetzt. Die Schmelze wird in diesem Austrittskanal 10 geführt und lagert sich anschließend auf der Oberfläche der Beschichtung 8 als Grat 6 und auf der Beschichtung 9 als Grat 7 ab. Nach Auflösen der Beschichtung 9 auf der Bauelementeseite 1a wird der Grat 7 auf der Austrittsseite der Laserstrahlung durch die mechanische Beanspruchung im Ultraschall rückstandslos entfernt, da auf dieser Austrittsseite innerhalb des Austrittskanals 10 ohnehin nur eine sehr geringe Schmelzeschicht vorhanden ist (Fig. 5). As shown in Fig. 4, when drilling an exit passage 10 is formed, which in each case on both sides of the support 1 coated 8 and 9 penetrated. The melt is guided in this outlet channel 10 and is subsequently deposited on the surface of the coating 8 as a ridge 6 and on the coating 9 as a ridge 7 . After dissolving the coating 9 on the component side 1 a, the burr 7 on the exit side of the laser radiation is removed without residue by the mechanical stress in the ultrasound, since only a very small melt layer is present on this exit side within the exit channel 10 ( FIG. 5).
Da auch die Beschichtung 8 im Ultraschallbad entfernt wurde, weist der verbleibende Schmelzekanal 10 auf der Anschlußseite 1b eine so dünne Wandung auf, daß diese durch die mechanische Beanspruchung im Ultraschall gebrochen wird. Es verbleibt, wie in Fig. 6 gezeigt, lediglich ein geringer Rest dieses Schmelzekanals 10, der die Funktionsfähigkeit der Anschlüsse an den Höckern 2 nicht beeinträchtigt. Since the coating 8 was also removed in the ultrasonic bath, the remaining melt channel 10 on the connection side 1 b has a wall that is so thin that it is broken by the mechanical stress in the ultrasound. As shown in FIG. 6, only a small remnant of this melt channel 10 remains, which does not impair the functionality of the connections on the bumps 2 .
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8131 | Rejection |