介质层叠衬底制造技术

本发明专利技术的介质层叠衬底包括填入堆叠过孔中的导电结构和连接到堆叠过孔的衬垫。所述衬垫包括连接到所述导电结构的第一连接部分、与所述第一连接部分隔开设置的第二连接部分，以及所述第一和第二连接部分之间的连通部分。所述第一连接部分为平板结构，具有基本上等于所述导电结构直径的直径。所述第二连接部分为包围在所述第一连接部分周围的环形平板结构，或位于所述第一连接部分附近的平板结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适用于高密度安装的介质层叠衬底。具体地说，本专利技术涉及具有衬垫结构并能够减小由共同构成介质层叠衬底的介质材料和导电材料的热膨胀系数之间的差异引起的应力集中的介质层叠衬底。
技术介绍
例如笔记本个人电脑、电子辞典、个人数字助手(PDA)和移动电话的便携式电子器件的使用变得日益广泛，因此对具有更高性能的更小的便携式电子器件的需求也变得越来越多。对应于此需求，通过交替形成有机介质薄层和导电布线层形成的介质层叠衬底已经被用作用于此类电子器件或半导体器件的衬底。此介质层叠衬底也称作构造(build-up)衬底。图1示出了常规电子层叠衬底10。此介质层叠衬底10可以通过专利文献1中所示的方法形成，并通过以下工艺形成。首先，在核心基础层11或基础衬底上形成有机介质薄层13。核心基础层11包括镀敷通孔(下文中称作PTH)11’、PTH衬垫12、和在与PTH衬垫12相同的层中形成的布线层。接下来，通过使用例如激光工艺或蚀刻的构图方法在有机介质薄层上形成用于层间互连的过孔14’。此后，通过使用例如镀敷的方法分别在有机介质薄层的表面和填入过孔的导电结构14上淀积水平布线(未示出)。重复建立有机介质薄层以及形成水平布线和层间互连，直到获得用于层叠衬底的所需数目的层。图1中，在核心基础层11的两侧上分别建立4层有机介质薄层。此时，为了获得更高的密度和更短的布线长度，填充的用于层间互连的过孔要在向上和向下的方向上对准，由此形成了填充堆叠过孔的导电结构15。通过镀敷等在最下和/或最上层的有机介质薄层的表面或多个表面上形成球栅阵列衬垫16和/或芯片凸起衬垫16’。将球栅阵列衬垫16和芯片凸起衬垫16’在直接位于导电结构15下面(或直接位于上面)的点处连接到填入过孔的导电结构15。此后，形成焊料掩模层17。上述填入堆叠过孔的导电结构15的直径可以设为10μm和100μm之间的范围内，这取决于使用的介质层叠衬底和其它条件。最近，为了获得更高的密度，构成导电结构15的过孔14’的直径被设为60μm和40μm之间或更小。另一方面，球栅阵列衬垫的直径通常设为200μm到700μm的量级上。如上所述，当导电结构的15的直径变得小于球栅阵列衬垫的直径时，因为共同构成介质层叠衬底的介质材料和导电材料的热膨胀系数之间的差异，在导电结构的颈部，也就是说，在导电结构和衬垫之间的连接部分中，应力变得更加集中。结果，其中形成了裂缝18，由此在有些情况下最终使布线断连。由于如下原因，施加给此介质层叠衬底的热负载是不可避免的。首先，制造使用介质层叠衬底的电子器件的工艺包括对置于介质层叠衬底的衬垫上的焊球实施回流的工艺，用于将介质层叠衬底连接到芯片或其它衬底。实施焊球回流所需的温度至少要200℃。通常，在使用铅焊料的情况下，温度在210℃到230℃的量级，而在使用无铅焊料的情况下，温度在240℃到260℃的量级。由于此热量被传递给整个介质层叠衬底，如上所述，就会因为各种材料的热膨胀系数之间的差异，具有在填入过孔的导电结构和衬垫之间的连接部分中形成微小裂缝的可能性。第二，当此介质层叠衬底被安装在使用中的电子器件中时，由流过堆叠过孔的电流产生的电阻热。由此，介质层叠衬底要经受其中衬底自身重复膨胀和收缩的热滞后现象。这意味着反复导致在填入堆叠过孔的导电结构和衬垫之间的连接部分中的应力集中。最终，可能在连接部分中形成裂缝。第三，在连接焊球的测试期间来自探针的压力也会引起导电结构和衬垫之间的连接部分中的应力集中。因此，也可能在其中形成裂缝。为了减小应力，如专利文献2中所示，公开了减小填入堆叠过孔的导电结构和衬垫的直径之间的尺寸差异的方法。然而，对于密度的增长，希望堆叠过孔的直径设为较小而且也希望将布线排布在直接位于BGA衬垫下面的堆叠过孔之间。由于此原因，从空间角度讲，不能采用专利文献2中公开的想法。日本专利申请公开2005-150424日本专利申请公开2001-217356http://www.ajinomoto-fine-techno.co.jp/Denzai/ABF.html
技术实现思路
本专利技术解决的问题考虑上述问题形成本专利技术。因此本专利技术的一个目的是在不牺牲获得高密度和不增加附加制造工艺的情况下提供包括具有用于充分减小应力的装置的衬垫结构的介质层叠衬底。此外，本专利技术的另一个目的是提供包括芯片组的电子器件，该芯片组包括安装在介质层叠衬底中的电子元件。用于解决问题的装置本专利技术为介质层叠衬底，包括填充入介质层叠衬底中的堆叠过孔中的导电结构，以及连接到所述导电结构的衬垫。所述衬垫具有连接到所述导电结构的第一连接部分、与所述第一连接部分隔开的第二连接部分，以及连通所述第一和第二连接部分之间的连通部分。本专利技术的结构使得可以充分减小施加到所述导电结构和所述衬垫之间的应力。这里，优选所述第一连接部分具有圆盘或平板结构，它们具有基本上等于所述导电结构直径的直径，而所述第二连接部分具有大于所述第一连接部分直径的外部直径。本专利技术的一个实施例提供了多层布线衬底，包括在衬底中提供的过孔导体，以及连接所述过孔导体的连接端。所述连接端包括第一连接部分和第二连接部分。所述第一连接部分具有基本上等于所述过孔导体直径的直径并连接到所述过孔导体。所述第二连接部分具有大于所述第一连接部分直径的直径，排布在所述第一连接部分附近，并电连接到所述第一连接部分。另外，本专利技术的另一个实施例提供了一种多层布线衬底，包括在衬底中提供的过孔导体，以及连接端，所述连接端连接到所述过孔导体，并用于将所述电子元件连接到所述多层布线衬底。在所述连接端中，分别在直径基本上等于所述过孔导体直径的区域的边缘部分中沿圆周方向提供通道。这里，所述通道的数目至少为二个，特别优选三个或四个。另外，本专利技术提供了一种电子器件，包括上述介质层叠衬底中的任何一个，以及连接到所述介质层叠衬底的所述衬垫的电子元件。附图说明图1为示出常规有机介质层叠衬底的结构截面图；图2A为示出本专利技术实施例的有机介质层叠衬底的结构的截面图；且图2B为示出其衬垫结构的平面图；图3A为示出本专利技术的另一个实施例的有机介质层叠衬底的结构的截面图；且图3B为示出其衬垫结构的平面图；元件图4示出了包括本专利技术的有机介质层叠衬底的电子器件。具体实施例方式下面将连同下面附图中所示的具体实施例描述本专利技术，但是本专利技术并非局限于下面描述的实施例。相同的标号可用于附图中共用的部件或元件。另外，应该注意，附图用于描述本专利技术，因此它们没必要按精确的比例绘制。图2A和2B示出了本专利技术的实施例的介质层叠衬底20。图2A为截面图，而图2B为从焊球侧观察时的平面图。介质层叠衬底20包括PTH 11’、具有PTH衬垫12和/或布线层的核心基础层11、多个有机介质薄层13、填入堆叠过孔的导电结构15，和具有减小应力的装置的球栅阵列衬垫21。图2示出的实施例中，使用了核心基础层11，但是使用核心基础层11的原因是为了防止介质层叠衬底20弯曲或变形。在介质层叠衬底等具有如此小的面积以致其中极难出现变形的情况下，或在需要薄层的情况下，没有必要使用核心基础层11。例如，通过使用基础衬底，在其上形成多层有机介质薄层，并接着除去基础衬底。作为有机介质薄层13，优选使用通过初始加热软化的树脂膜，由此相互粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种介质层叠衬底，包括：导电结构，其填充在所述衬底中提供的堆叠过孔内；以及衬垫，其具有连接到所述导电结构的第一连接部分、从所述第一连接部分隔开设置的第二连接部分，以及在所述第一和第二连接部分之间的连通部分。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：清野萨夫，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]