电气元件的基片及其制造方法技术

为按倒装法技术装配的元件且尤其是表面波元件提议，采用一种收缩小的陶瓷基片，在该基片上，在必要时通过金属沉积形成多层金属化体。通过自调整的金属沉积，也可以形成焊料球。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
借助倒装法技术，以比较简单的方式成功地将表面波元件固定在载体如线路板上并接点接通，元件结构同时受到机械保护并且整个结构的尺寸进一步缩小。为此，压电基片在表面上配备有能焊接的接点，在该压电基片上以金属化形式实现了表面波元件。在一基板上，如在由高温共烧(HTCC-)陶瓷制成的多层陶瓷板上，设有对应的对接接点即焊盘。这些焊盘设置在基板通孔之上，或者通过金属印制导线与通孔相连，从而可以实现与基板背面的电气连接。通过向下指的金属化层，表面波芯片被装配在基板上，并且借助焊料凸起或焊料球，在芯片上的可焊接点与焊盘之间建立连接。在这里，芯片上的元件结构与基板保持一定距离并且在芯片和基板之间形成的中间腔里受到机械保护。也可以在芯片装到基板上之前借助一个覆层对元件结构进行保护，该覆层例如可以按照集成方法由两层可光致结构化的材料制成。因此，元件结构更好地不受环境影响。为了进一步封装元件，可以将芯片盖住，例如用一层膜或在边缘区与该基板密封连接的一层。此外，借助一金属层或金属分层，还可以实现表面波元件的高频(HF-)屏蔽。随着按倒装法技术装配的表面波元件越来越微型化，对基板和所用结构技术的要求也越来越高。例如，单位面积需要更多的焊料球连接点，而这通常无法再通过传统的价廉方式实现。过去，通过经济方式并借助丝网印刷将焊料球和印刷导线涂覆在基板上。因而，可以产生最小为250μm的焊料球间距和最小达80μm的焊料球直径或印刷导线宽度。若要印制上更小的结构，就无法再准确地调整基板上的结构。这个问题由于在陶瓷生膜状态下已产生基板通孔而变得尖锐。通过烧结，使陶瓷生膜变为最终的坚硬陶瓷。可是，常用的HTCC-陶瓷存在表面收缩问题，它造成超过0.2％的误差。这使得可靠调整待印制焊料球和印制导线变为不可能。因而，本专利技术的任务是提供一种用于按倒装法进行涂覆的元件的且尤其是表面波元件的基片或基板，随着微型化的进一步发展，所述基片或基板可以可靠调整元件。另一个任务是制造这样的基片。按照本专利技术，通过具有权利要求1特征的基片来完成该任务。本专利技术的有利实施方式以及基片制造方法见其它的权利要求。本专利技术建议，将翘曲小的陶瓷作为用于按倒装法装配的元件的基片，借助光致结构化，通过加或减的方式在基片上呈多层金属化体形式地产生或许需要的印刷导线和焊料球金属化底区(焊盘)并且在其上面加上焊料球。通过这样的基片，就可以成功地显著小于迄今的250μm的焊料球间距下限和80μm的焊料球直径和印制导线直径的下限，因而可以简单地使元件进一步微型化。按照本专利技术，例如可以制造出外形尺寸为5毫米见方或更小的元件。由于可以在一个光刻形成的本专利技术焊料球金属化底区上在一定程度上自调整地形成焊料球，因而可以以小于100μm的间距为随后的倒装装配形成焊料球。因而，根据本专利技术，可以调整精度更高地实施所有的加工工序，从而可以更可靠且废品少地制造元件。本专利技术所用的翘曲小的陶瓷在烧结时显示出误差小于0.1％的收缩，这在允许的公差限范围内允许相对在烧结前加入的通孔对基片上的金属化区进行可靠调整。收缩非常小的陶瓷例如是选用的无收缩LTCC陶瓷(低温共烧陶瓷)。常见的如通过冲压生膜而产生的通孔的直径通常为150μm，按照要求严格的方法，也可以制造出直径为100μm或甚至80μm的通孔。然而，由于本专利技术基片可具有小于75μm的焊料球直径，因而，不直接在基片上制成用以限定出焊料球边界的焊盘是有利的，而是按照多层结构方式形成焊盘，它包括至少一个在基片上的绝缘层和至少一个在绝缘层上的导电层。在这种多层金属化体里，可以简单地实现任意的布线图形和焊盘几何形状。用于接通通孔的大面积连接面可以如此被绝缘层覆盖上，即随后可以在该绝缘层上以比焊料球金属化底区更小的间距形成面积更小的焊盘。因此，成功地补偿了因陶瓷基片引起的不精确性，这可以实现更小的焊料球尺寸和焊料球间距。用于多层金属化的绝缘层最好可以光致结构化并且特别有利地以光敏光刻胶形式来调整。适用于光致结构化绝缘层的基础聚合物可以是以耐高温知名的聚酰亚胺、聚苯并恶唑(PBO)或苯并环丁烯(BCB)。这些聚合物或可以作为照射范围内交联而又不溶解的并且提高耐热性和耐化学性的负性光刻胶，或者作为正性光刻胶来调整，这些聚合物的可溶性可以通过辐照来提高。按照加的方式，金属化体首先借助光刻胶或光致结构化绝缘层构成边界。为此，可以先涂上一层基础金属化层，例如通过溅射或蒸镀。接着，用一结构化抗蚀层或光刻胶层覆盖该金属化层，在该层中露出要金属化的区域。为使基础金属化层变厚，在露出区域里，从溶液中析出金属化材料。对此，无电流方法和电镀方法都是适用的，它们也可以有利地组合使用。一个多层金属化体例如包括一个粘附层或核心层、一个快速生长的导电层以及在上面还通常有一个由金属构成的钝化层，这种金属是抗氧化的或者具有薄氧化层的它显示出固有钝性。为了得到这样的金属化体，已知有一系列方法，但它们不是本专利技术的主题。按照同样可行的减的方式，首先在整个面上通过蒸镀或溅射涂覆上有理想层厚的金属化材料，随后才进行结构化，例如通过借助作为蚀刻掩模的结构化抗蚀层来进行蚀刻。以光致结构化层的形式准确确定金属化材料的几何形状可借助成图曝光来实现，这种曝光可以利用相应调整的光学掩模来实施。不过，也可以借助扫描式激光器照射来进行光致结构化层的曝光，这种激光器照射可借助基片上的定向标记来自调整地进行。在本专利技术的一实施方式中，可以将一个或多个通孔作为调整标记地用于自调整的扫描式激光器照射。这就保证了在基片层上相对已经有的通孔来准确地相对定位金属化结构。以下，根据一个实施例和所属七张图来详细描述本专利技术。附图以横断面示意图示出了在制造如装配有表面波元件的本专利技术基片时的不同加工过程阶段。附图只用于更好地理解专利技术，它没有按比例地示出各部件。由低温共烧陶瓷材料(LTCC材料)制成的陶瓷生膜例如通过冲压而具有外接通所需的通孔D。对膜进行烧结，在此，它具有精确按照规定的且误差小于0.1％的横向收缩。附图说明图1表示在该状态下的且具有通孔D的基片。现在，在基片S的整个面上涂上一个可光致结构化的第一层P1并按照图形来曝光，以便限定出一个第一金属化层M1。也起到随后的绝缘层作用的光致结构化层P1在显影后在规定地点被除去，这些地点是为第一金属化层M1设定的。图2表示具有已光致结构化的层P1的结构。在这里，为了金属化，借助无电流的金属沉积并最好借助电镀强化，在这些未被可光致结构化的第一层P1盖住的区域里沉积一个薄金属层M1，也就是说，在所需的印制导线和焊盘的区域里。通过适当的沉积条件，确定第一金属化层M1的厚度并与金属选择结合地共同确定金属化层的导电性。现在，在该结构的整个表面上涂上一个可光致结构化的第二层P2。通过光致结构化，露出第一金属化层M1的面，这些面就是用于接纳焊料球的焊盘，即焊料球金属化底区。图4表示在露出第一金属化层M1的作为焊盘LP区域后的结构。现在，在焊盘LP上形成焊料球B，这最好是通过电镀沉积适用作焊料的金属或合金如铅合金/锡合金来完成。由于可光致结构化的第二层P2在电镀沉积时用作掩模，因而，该方法自调整地用于产生焊料球。用于产生焊料球的掩模印刷也适用于产生50-100μm的焊料球尺寸。图5表示在产生焊料球B后的结构。此外，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
基片，在该基片之上按倒装法技术并借助焊料球（Ｂ）装有元件（Ｃ）即芯片，其特征在于，基片（Ｓ）包括至少一层翘曲小的陶瓷；设有一些穿过所述至少一层的通孔（Ｄ）；在该基片上，在芯片侧设有焊料球金属化底区（Ｍ１），它们通过印制导线与通孔连接；这些焊料球（Ｂ）是通过电镀沉积方式或无电流沉积方式由一多层金属化层（Ｍ１）构成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G费尔塔格，A施特尔茨尔，H克吕格尔，
申请(专利权)人：埃普科斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]