专利名称：用于与一个布线焊接的至少带有两个用金属喷涂的聚合物突起的基底的制作方法
集成开关电路总是具有较高的接线点数，并且越来越微型化。随着微型化程度的增加，预计焊膏涂覆和装备会出现困难，这应该通过新的外壳形状得以消除，在这里，特别是在球状栅格点阵组件中的单个的、少量的或者多个芯片的微型模件非常突出(DE-Z 1994年5月刊，54，55页)。这些模件基于一个通体接触的基底，在基底上，这些芯片例如通过接触线或使用倒装法而接触。在此基底的下表面有球状栅格点阵(BGA)，它也经常被称作焊接栅格点阵或焊接突起点阵。此球状栅格点阵包括布置在基底下表面上的焊接突起，其使一个在印刷电路板或标准组件上的表面安装成为可能。通过这个焊接突起的平面布置，在一个粗糙的网栅中，比如1.27mm，可以实现较高的接线点数。
在所谓的MID技术中(MID＝Moulded Interconnection Devices)使用带有集成导线组的压铸件来代替传统的印刷电路。适用于三维基底压铸的高级热塑性塑料，是这个技术的基础。这种热塑性塑料与用于印刷电路的传统的基底材料相比，其特点在于它具有较好的机械的、化学的、电的、和环境技术的特性。在MID技术的一个特殊的方向，也就是所谓的SIL技术(SIL＝Spritzgiepteile mit integriertenLeiterziigen即带有集成导线组的压铸件)，放弃通常的掩模技术，通过使用一种特殊的激光结构化分解处理，得到一个在压铸件上的金属层结构。因此在这个带有结构化的金属涂层的三维压铸件中，可集成更多的机械的和电的功能。壳体托架同时具有引导功能和开关连接功能，而金属化层除了具有布线和连接功能外，还可以用作电磁屏蔽，并保障一个良好的热漂移。为了使在压铸件的表面上的两个布线设备产生导电性的横向连接，在压铸时已经制造出了相应的通体接触孔。在压铸件的金属喷涂时，这个通体接触孔的内壁也被金属层所覆盖。生产带有集成导线组的三维压铸件的其它细节例如可参见DE-A-37 32249或EP-A-0 361 192。
可以看出，WO-A-89/00346所示的是一个单芯片模块，由一个电绝缘的在基底底面上的聚合物而制成的三维压铸基底在压铸时与突起共同成形，这些突起也是平面布置的。在这个基底的上侧，布置有一个集成电路芯片(IC芯片)，其接线点通过精细的线束与在基底表面上形成的导轨连接在一起。这些导轨本身越过通体接触与在突起上形成的外部接线点连接在一起。
可以看出，WO-A-96 096 46所示的是一个所谓的聚合物柱状栅格点阵(PSGA)，它将球状栅格点阵(BGA)的优点与MID技术的优点结合在一起。这个被称作聚合物柱状栅格点阵(PSGA)的新型结构形式是根据球状栅格点阵(BGA)而来的，其中“聚合物柱”的概念应是指在基底的压铸时共同成形的聚合物突起。这个新的对于单个的、少量的或多个芯片模件合适的结构形式包括——一个由电绝缘的聚合物压铸而成的三维基底；——在基底底面上平面布置的，并且在压铸过程中共同成形的聚合物突起；——在聚合物突起上，通过一个可拆卸的终端表面而成的外部接线点——至少在基底底面上形成的导线组，其将外部接线点与内部接线点相连接。
——至少布置在基底上的一个芯片，它的接线点与内部接线点导电性地连接在一起。
在此基底的压铸过程中，聚合物突起的制造是简单的，并且成本也是适宜的。除此之外，也可以优选使用最少的费用在聚合物突起上制造外部接线点，而同时应用MID技术或者SIL技术制造导线组。通过利用SIL技术所优选的激光最精细结构化，在聚合物突起之上，在一个精细的网栅内，可以实现一个高接线点数的外部接线点。
还要强调的是，聚合物突起的温度的增加，与装纳模件的电路温度和基底的温度增加相对应。由此，在频繁的温度变化的情况下，可以实现焊接的高度的可靠性。
由US-A-5 477 087中也可以看出，在与电子元件，比如半导体连接时，聚合物突起的弹性特性与温度特性得以充分利用。为此，首先在电子元件的铝电极上产生一个起阻挡作用的金属层，在这层金属层上形成聚合物突起。然后这个已经成形的聚合物突起被一层金属所覆盖，这种金属具有较低的熔点。
如果通过回流焊接来实现聚合物柱状栅格点阵或者其它带有金属喷涂层的电气元件与布线例如印刷电路板之间的连接，则存在这种危险，即融化了的焊剂沿着这种聚合物突起的金属喷涂层被向上引起来。但这种在约75％的聚合物突起处出现的现象本身会导致在聚合物突起之下不可复制的焊剂层厚度，甚至可能会与相邻的导体线路短路。
权利要求1给出的本发明要解决的问题是，在一个带有用于与布线相焊接的聚合物突起的基底中保证在聚合物突起之下产生可复制的焊剂层厚度。
本发明基于以下知识，即，通过带有至少一个隆起的聚合物突起的几何形状，由此形成的台肩或者由此而形成的多个台肩，阻止融化了的焊剂的跃升。因此在聚合物突起之下可以产生可复制的焊剂层厚度，聚合物突起本身可以保证产生一个高度可靠的焊接。这也可以使因为跃升了的焊剂而造成的短路的危险成为不可能。
本发明的优选方案在从属权利要求中给出。
按照权利要求2的设计方案，特别适用于通过压铸制造带有集成聚合物突起的基底。在权利要求3中所给出的聚合物柱状栅格阵列的圆柱形隆起的尺寸致使焊接特别可靠。
在权利要求4，5和6中所说明的那些变型方案，对于聚合物突起的几何形状，也可以通过台肩来阻止那些焊剂的跃升。因此，存在这样的可能性，可以调整聚合物突起的几何形状以配合具体的应用形式。
本发明的实施例在图中示出并在下面进行更进一步的描述。
图1所示的是一个带有整体成形的阶梯形的聚合物突起的基底截断的视图。
图2所示的是图1所示基底的一个聚合物突起，在其上设有金属涂层和由聚合物突起引开的导线组。
图3所示的是，在图2中所示的聚合物突起与布线之间的焊接。
图4所示的是，带有双层阶梯形聚合物突起的第一种变型。
图5所示的是带有布置在一个台肩上的多个隆起的聚合物突起的第二种变型。
图6所示的是，带有一个环形隆起的聚合物突起的第三种变型。
图1所示的是一个基底S的一个剖面图，在压铸基底时，为了形成聚合物柱状栅格阵列，在它的底面U上布置了共同成形的聚合物突起PS，或者说是聚合物柱。可以看出，简单的锥形构造的聚合物突起PS在其底端设有圆柱形隆起E。圆柱形隆起E的直径这样来定尺寸，即产生一个向其它聚合物突起PS过渡的环形台肩ST。在所述的实施例中显示出，一个聚合物突起PS在其底座范围中其直径D为400μm，而作为基底S底面U与台肩ST之间的间距的高度H为400μm。圆柱形隆起E的直径d为160μm，而圆柱形隆起E的高度h为50μm。
图2所示的是对图1所示突起在基底S整个平面上所获得的一层金属层进行激光最精细结构化而来的一个聚合物突起PS。可以看出，包括圆柱形隆起E在内的聚合物突起PS设有一个金属涂层M，一个导线组LZ由此基底S底面U上的聚合物突起PS引导。
图3所示的是在图2中所示的聚合物突起PS与一个布线V之间的焊接，此布线在所示的实施例中作为印刷电路板LP与在表面上布置有连接垫圈构造而成。可以清楚地看出，在回流焊接时，全部焊剂L停留在台肩ST和连接垫圈AP之间的范围中；并不像在没有阶梯结构的聚合物突起时，焊剂在侧面一直跃升到导线组LZ处。通过阶梯形的聚合物突起PS的几何形状，保证了焊剂L的可重复出现的层厚度。
在图4中所示的第一种变型是称作PS的聚合物突起，它整体地成形于一个基底S1上。通过这个聚合物突起PS1的一个两层阶梯构造出一个环形隆起E1和一个圆柱形隆起E10。相应的环形台肩被称作ST1或ST10。
在图5中所示的第二种变型是称作PS2的聚合物突起，它整体地成形于一个基底S2上。在一个作为平台而构造的台肩ST2上，布置有总共四个有一定间距的圆柱形隆起E2。
在图6中所示的第三种变型是称作PS3的聚合物突起，它整体地成形于一个基底S3上。这里有一个环形隆起E3处于一个同样作为平台而构造的台肩ST3之上。
除了在图1到6中所示的简单的具有截锥形状的聚合物突起之外，也可以应用聚合物突起或隆起的其它横截面形式。但在此处，至少一个台肩的构造有决定性的作用，此台肩在回流焊接时阻止焊剂的沿侧面的跃升。
权利要求
1.用于与一布线(V)焊接的基底(S；S1；S2；S3)，带有至少两个金属喷涂的聚合物突起(PS；PS1，PS2；PS3)和在基底(S；S1；S2；S3)下表面(U)上由聚合物突起(PS；PS1；PS2；PS3；)引导的导线组(LZ)，其中，这些聚合物突起(PS；PS1；PS2；PS3)具有至少一个用于构造至少一个隆起(E；E1；E10；E2；E3)的台肩(ST；ST1，ST10；ST2；ST3)。
2.根据权利要求所述的基底(S)，其特征在于，一个与聚合物突起(PS)同心布置的圆柱形隆起(E)。
3.根据权利要求2所述的基底(S)，其特征在于，圆柱形隆起(E)的直径(d)在100μm到300μm之间，其高度(h)在25μm到250μm之间。
4.根据权利要求1所述的基底(S1)，其特征在于，聚合物突起(PS1)设置有两个隆起(E1；E10)和两个台肩(ST1；ST10)。
5.根据权利要求1所述的基底(S2)，其特征在于，聚合物突起(PS2)设置有布置在一个台肩(ST2)上的多个有一定间距的隆起(E2)。
6.根据权利要求1所述的基底(S3)，其特征在于，聚合物突起(PS3)设置有布置在一个台肩(ST3)上的环形隆起(E3)。
全文摘要
至少带有两个用金属喷涂的聚合物突起(PS)的一个基底(S),特别是一个聚合物柱状栅格点阵,它是这样构成的,此聚合物突起(PS)设置有至少一个台肩(ST)和至少一个隆起(E)。这些焊头(PS)的几何形状可以保证与一个布线(V)和可以复制出现的焊剂(L)层厚的可靠的焊接。
文档编号H01L23/13GK1352805SQ0080783
公开日2002年6月5日 申请日期2000年5月11日 优先权日1999年5月20日
发明者J·范普伊姆布雷克 申请人:西门子公司