專利名稱：采用成像阻焊層的方法和電路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用成像阻焊層(photo-imaged solder mask)的方法和電路結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著球柵陣列(BGA)技術(shù)的發(fā)展，在電路板上安裝更密和更高性能的器件的壓力越來越大。一種受歡迎的BGA封裝件或器件是陶瓷BGA(CBGA)封裝件，其中集成電路(IC)被安裝在陶瓷電路板上，以利用陶瓷襯底所提供的優(yōu)于傳統(tǒng)塑料襯底的電和熱方面的優(yōu)點(diǎn)。
構(gòu)造CBGA封裝件的一個(gè)通常很關(guān)鍵的特征是小焊球的精確對準(zhǔn)，所述小焊球作為封裝件與其所安裝于的電路板之間的互連。即，焊球與焊球所附接于的形成在封裝件上的焊盤這兩者的形狀、位置和尺寸容差對于在封裝件上產(chǎn)生精確界定和對準(zhǔn)的球柵陣列常常是關(guān)鍵的。
大多數(shù)CBGA封裝件是利用多層共燒陶瓷(MLCC)技術(shù)形成的，其中焊盤以其“未熟”(軟)狀態(tài)被淀積在陶瓷襯底上。隨后，陶瓷襯底被燒制并硬化。然而，在燒制期間，對陶瓷襯底的收縮的控制是受限的，硬化后的陶瓷上焊盤的界定和對準(zhǔn)可能與原來應(yīng)用到“未熟”陶瓷上的焊盤圖案不匹配。例如，參見圖1和圖2所示的燒制前后的焊盤圖案，其中圖2所示的圖案示出了陶瓷襯底100的收縮所導(dǎo)致的焊盤(例如焊盤102、104、106)的偏斜。
用于在襯底上淀積焊盤的第二種工藝是在硬化后的襯底(陶瓷或其它材料)上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷(screen print)。此后，只有焊盤受到固化或燒制工藝的影響。然而，焊盤的相對位置準(zhǔn)確度和尺寸控制受限于諸如絲網(wǎng)伸展(導(dǎo)致位置漂移)和絲網(wǎng)網(wǎng)孔干擾(導(dǎo)致焊盤形狀不精確，或淀積后厚膜塌陷)之類的因素。例如，參見圖3所示的焊盤圖案，其中圖1所示的焊盤圖案未在襯底300上實(shí)現(xiàn)，這是焊盤(例如焊盤302、304、306)淀積期間的絲網(wǎng)伸展所導(dǎo)致的。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，一種方法包括1)在電路結(jié)構(gòu)上淀積可成像材料，2)使可成像材料曝光于輻射圖案，從而使部分可成像材料聚合；3)去除可成像材料的未聚合部分，以界定出具有焊劑淀積區(qū)域的阻焊層；以及4)在焊劑淀積區(qū)域中淀積焊劑。
在另一實(shí)施例中，一種電路結(jié)構(gòu)包括襯底，該襯底具有暴露在其表面上的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體。成像阻焊層1)覆蓋暴露出(一個(gè)或多個(gè))導(dǎo)體的襯底表面的至少一部分，并且2)界定出至少一個(gè)焊劑淀積區(qū)域，所述焊劑淀積區(qū)域與所述暴露出的導(dǎo)體中的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體相交。焊劑被淀積在(一個(gè)或多個(gè))焊劑淀積區(qū)域中暴露出的導(dǎo)體上。
還公開了其它實(shí)施例。


在附圖中示出了本發(fā)明的說明性實(shí)施例，其中圖1示出了其上淀積了焊盤圖案的典型襯底的平面圖；圖2示出了支撐襯底收縮后的圖1的焊盤；圖3示出了淀積期間的絲網(wǎng)伸展所導(dǎo)致的圖1的焊盤；圖4示出了采用成像阻焊層的典型方法；圖5A-5I示出了可以根據(jù)圖4的方法構(gòu)造的電路結(jié)構(gòu)的各個(gè)階段。
具體實(shí)施例方式
圖4示出了可用來在電路結(jié)構(gòu)上形成焊盤的典型方法400。作為示例，所述電路結(jié)構(gòu)可以是包括諸如多層共燒陶瓷(MLCC)襯底之類的陶瓷襯底的電路結(jié)構(gòu)。
方法400包括1)在電路結(jié)構(gòu)上淀積(402)可成像材料；2)使可成像材料曝光(404)于輻射圖案，從而使可成像材料的部分聚合；3)去除(406)可成像材料的未聚合部分，以界定具有焊劑淀積區(qū)域的阻焊層，以及隨后4)在焊劑淀積區(qū)域中淀積(408)焊劑。
圖5A-5I中示出了方法400的典型應(yīng)用，這些附圖示出了可根據(jù)方法400構(gòu)造的電路結(jié)構(gòu)500的各個(gè)階段。
圖5A示出的典型電路結(jié)構(gòu)500包括襯底502。作為示例，襯底502被示出為在其中(例如通孔)或其上具有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體，所述導(dǎo)體中的至少一部分位于(例如暴露于)襯底502的一個(gè)表面上。在某些情況下，導(dǎo)體504、506、508、510可以是形成在襯底502上的厚膜電路層512的一部分。作為示例，結(jié)構(gòu)500的厚膜電路層512被示出為包括厚膜電阻器514，該電阻器例如是未修整的(untrimmed)厚膜電阻器。
在電路結(jié)構(gòu)500上淀積可成像材料518之前，可以對結(jié)構(gòu)500，或者至少是結(jié)構(gòu)500的要淀積可成像材料的區(qū)域(例如表面)進(jìn)行清潔。在一個(gè)實(shí)施例中，這是用氧氣(O2)等離子體516來完成的。
現(xiàn)在參照圖5B，可以利用絲網(wǎng)印刷工藝在電路結(jié)構(gòu)500上淀積可成像材料518(例如通過細(xì)孔絲網(wǎng)520來淀積材料518)?；蛘撸梢岳脟娡?spray coating)或簾式淋涂(curtain coating)工藝來淀積材料518。
淀積之后，可成像材料518可能看起來如圖5C所示。雖然可能常常優(yōu)選使材料518覆蓋電路結(jié)構(gòu)500的整個(gè)(或基本整個(gè))表面，但也可以如此淀積材料518以致其僅覆蓋電路結(jié)構(gòu)500的部分。在一個(gè)實(shí)施例中，可成像材料518以液態(tài)形式淀積，然后在曝光于輻射之前被固化(例如通過空氣干燥或加熱)成固態(tài)形式。材料518的液化度可以根據(jù)其要應(yīng)用到的電路結(jié)構(gòu)而調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，材料518應(yīng)當(dāng)薄得足以滲入并涂覆形成在導(dǎo)體504-510、元件514和電路結(jié)構(gòu)500的任何表面變化之間的更細(xì)小的腔。然而，材料518必須厚得足以使其能夠淀積成所需厚度——該厚度應(yīng)可被保持直到材料518被固化。
在可成像材料518被淀積之后，其隨后可被曝光于輻射圖案，從而使材料518的部分528聚合。參見圖5D和圖5E。使材料518曝光于輻射的一種方式是將紫外光522通過掩模元件524發(fā)送，所述掩模元件界定出輻射圖案(例如通過掩模元件524中的孔)。使材料518曝光于輻射的其它方法在本領(lǐng)域中也是公知的。有時(shí)，可成像材料518的特性將會(huì)決定材料518需要曝光的輻射類型。
照射之后，去除材料518的未聚合部分530，以界定出具有焊劑淀積區(qū)域534的阻焊層532。參見圖5F。材料518的未聚合部分530還可被去除以暴露未修整厚膜電阻器514的至少一部分。在去除了未聚合部分530之后，可以將阻焊層532固化(例如通過干燥或加熱)。
如果阻焊層532暴露了厚膜電阻器514，則可以例如使用激光器536來根據(jù)需要修整電阻器。參見圖5G。
最終，可在焊劑淀積區(qū)域534中淀積焊劑538(例如混有助焊劑的焊膏)以形成焊盤。參見圖5H。然后可以將一個(gè)或多個(gè)焊球540、542、544或其它電路元件置于焊盤上，并且焊劑538可被回流(reflow)以使焊球540、542、544牢固地附接于電路結(jié)構(gòu)500。參見圖5I。然后可以清洗完成的組件以去除任何助焊劑殘留。
方法400和電路結(jié)構(gòu)500是有利的，這是因?yàn)樗鼈兪沟煤副P可以比其它方法更精確地成形和定位。而且，用于界定阻焊層的方法不像使用絲網(wǎng)印刷工藝時(shí)可能發(fā)生的那樣受機(jī)器磨損或變形的影響。淀積的焊盤也不受“未熟”陶瓷燒制等引起的收縮的影響。
方法400是基于減除技術(shù)(subtraction technology)的，其中材料是被去除而非被增加以形成焊盤形狀。結(jié)果，阻焊層不受標(biāo)準(zhǔn)厚膜印刷操作中可能發(fā)生的焊膏塌陷或絲網(wǎng)網(wǎng)孔干擾的影響。因此，可以更接近理想情況地界定焊盤。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括在電路結(jié)構(gòu)上淀積可成像材料；使所述可成像材料曝光于輻射圖案，從而使所述可成像材料的部分聚合；去除所述可成像材料的未聚合部分，以界定具有焊劑淀積區(qū)域的阻焊層；以及在所述焊劑淀積區(qū)域中淀積焊劑。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述可成像材料淀積在其上的所述電路結(jié)構(gòu)包括陶瓷襯底。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述可成像材料淀積在其上的所述電路結(jié)構(gòu)是厚膜電路層。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述厚膜電路層包括至少一個(gè)未修整厚膜電阻器。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述可成像材料的未聚合部分還被去除以暴露出所述至少一個(gè)未修整厚膜電阻器的至少一部分。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括在去除所述可成像材料的未聚合部分之后和淀積所述焊劑之前，固化所述阻焊層的已聚合部分，并對已通過所述阻焊層露出的至少一個(gè)厚膜電阻器進(jìn)行修整。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在淀積所述可成像材料之前，使用氧氣等離子體至少對電路結(jié)構(gòu)的要在其上淀積所述可成像材料的區(qū)域進(jìn)行清潔。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中利用絲網(wǎng)印刷工藝來淀積所述可成像材料。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中利用噴涂工藝來淀積所述可成像材料。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中利用簾式淋涂工藝來淀積所述可成像材料。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中以液態(tài)形式淀積所述可成像材料，然后在將所述可成像材料曝光于輻射之前將其固化成固態(tài)形式。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過界定出所述輻射圖案的掩模元件，使所述可成像材料曝光于所述輻射圖案。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中對所述可成像材料進(jìn)行曝光的輻射是紫外光。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在去除所述可成像材料的未聚合部分之后和淀積所述焊劑之前，固化所述阻焊層的已聚合部分。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將焊球置于所述焊劑上；以及對所述焊劑進(jìn)行回流。
16.一種電路結(jié)構(gòu)，包括襯底，該襯底具有暴露在其表面上的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體；成像阻焊層，該成像阻焊層覆蓋暴露出導(dǎo)體的襯底表面的至少一部分，并且所述成像阻焊層界定出至少一個(gè)焊劑淀積區(qū)域，所述焊劑淀積區(qū)域與暴露出的導(dǎo)體中的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體相交；以及焊劑，其淀積在焊劑淀積區(qū)域中暴露出的導(dǎo)體上。
17.如權(quán)利要求16所述的電路結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)或多個(gè)焊球經(jīng)由所述焊劑附接到所述焊劑淀積區(qū)域中暴露出的導(dǎo)體上。
18.如權(quán)利要求16所述的電路結(jié)構(gòu)，其中所述襯底是陶瓷襯底。
19.如權(quán)利要求16所述的電路結(jié)構(gòu)，其中暴露在襯底的表面上的導(dǎo)體是厚膜導(dǎo)體。
20.如權(quán)利要求16所述的電路結(jié)構(gòu)，其中所述成像阻焊層暴露出所述襯底表面上的至少一個(gè)厚膜電阻器的至少一部分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用成像阻焊層的方法和電路結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，在電路結(jié)構(gòu)上淀積可成像材料。然后使可成像材料曝光于輻射圖案，從而使可成像材料的部分聚合。然后去除可成像材料的未聚合部分，以界定具有焊劑淀積區(qū)域的阻焊層。然后在焊劑淀積區(qū)域中淀積焊劑。本發(fā)明還公開了可以根據(jù)該方法產(chǎn)生的電路結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L21/28GK1870239SQ20061006682
公開日2006年11月29日 申請日期2006年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月24日
發(fā)明者劉玲, 艾伯特·安伯恩·耶, 保羅·托馬斯·卡森 申請人:安捷倫科技有限公司