具有通孔矩阵夹层连接的多层电路及其制造方法技术

揭示了一种用于电气连接第一和第二导电元件并且降低夹层对准要求的夹层连接。夹层连接包括；第一层，包括第一导电元件（２０）；第二层，包括第二导电元件（３０）；和第三层（１２），它位于第一层和第二层之间。第三层（１２）包括一电绝缘部分，由直接相邻的通孔（１６）组成的矩阵（１４）从电绝缘部分穿过。矩阵（１４）内被选中的多个直接相邻的通孔（１６）位于第一和第二导电元件（２０，３０）之间，并且包含导电材料，该导电材料在所述第一和第二导电元件（２０，３０）之间形成一导电通路。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及多层电路，尤其涉及一种降低了夹层的定位要求的多层电路及其制造方法。具体地说，本专利技术涉及一种具有通孔矩阵夹层连接的多层软性电路及其制造方法。2．现有技术的描述一般现有技术中的集成电路芯片载体，例如单芯片模块(SCM)和多芯片模块(MCM)，包括一固定在多层软性电路上的集成电路芯片，多层软性电路在集成电路芯片和其它电路(诸如，固定在印刷电路卡上的其它集成电路器件，其中印刷电路卡与集成电路芯片载体相连)之间提供相互连接。一般，集成电路芯片载体内的软性电路包括一电绝缘的软性薄膜，它由诸如聚酰亚胺等有机聚合物材料形成。软性薄膜起衬底的作用，用于支持一个或多个集成电路芯片，每片芯片都通过焊球或其它类似的连接装置与软性薄膜上表面上的一组接触焊接片电气连接和机械固定。软性薄膜上表面上的每个接触焊接片通过一金属化电路迹线与穿过软性薄膜延伸的单个金属化通孔相连。金属化通孔在软性薄膜的下表面又连接至信号迹线或铜质背面，这里信号迹线与集成电路芯片相互传送电信号，而铜质背面则为集成电路芯片提供参考(地)电压或电力。在许多用于制造软性电路的传统工艺中，在软性电路的至少一面沉积了一层金属层之后，在衬底中形成通孔。例如，在一种传统的工艺中，在软性薄膜衬底的上下表面上汽相沉积可以提高粘性的籽晶层。然后，在籽晶层上薄镀一层铜。接下来，用光敏抗蚀剂层合衬底的上下表面，并通过光掩模对衬底的上下表面曝光，以便在衬底上表面上勾勒出电路迹线，在衬底下表面上勾勒出相应的通孔图案。在对光敏抗蚀剂显影后，对上表面电镀，以形成金属化电路迹线。接下来，在下表面形成图案的位置上，用化学方法蚀刻通孔，使之贯穿软性薄膜。在形成通孔之后，从上下表面剥离光敏抗蚀剂，并使软性薄膜经历多次烘焙和清洁步骤，以制备通孔供后续工艺使用。必须小心确保在进行进一步的处理步骤之前适当清洁通孔，以避免与污染相关的问题(例如，水泡)。然后，在通孔侧壁和衬底的下表面上沉积一层薄的籽晶层。然后，在通孔侧壁和下表面上镀铜，形成金属化通孔和铜质背面，或者下表面电路。尽管在金属化之前在软性薄膜中预制通孔可以较佳地使制造工艺合理化(例如，允许对衬底的上下表面同时金属化)，并且避免通孔发生与污染有关的问题，但是在金属化之前在衬底中预制通孔也会产生一些困难。具体地说，与籽晶层汽相沉积相关联的高温会使软性薄膜出现明显的热变形。将软性薄膜加热至这样的温度极限会使软性薄膜在横带(横向)方向有规则地收缩，而在顺带方向上伸长。软性薄膜热变形引起的通孔移位是不希望有的，因为接下来在软性薄膜上表面上对金属化迹线进行光刻图案形成必须考虑通孔的移位，以便实现上表面金属化迹线与软性薄膜背面或下表面信号迹线之间的电气连接。尽管在某种程度上，可以用对金属化迹线制备图案的光掩模补偿通孔有规则的热位移，但是通孔的随机位移也是很普遍的，对于这种位移，静态光掩模是不能补偿的。由于通孔存在随机热位移，所以由具有预制通孔的软性薄膜制造出来的软性电路会存在缺陷。第二个与当今经济制造软性电路相关的更普遍的问题是接合区(land)、迹线和其它上表面金属化与金属化通孔和下表面金属化之间的夹层对准。由于不断增长的超小型化要求，尤其在助听器和蜂窝式电话等约束包装应用中，所以在电路金属化与软性电路中金属化通孔之间的对准必须极为精密。为了使夹层对准令人满意，诸如金属化迹线和金属化通孔等软性电路特征的对准需要昂贵的对准设备，该设备使用复杂的机械视觉技术。制造软性电路所伴随的第三个问题是通过金属化通孔在软性电路层之间建立可靠的连接。当使用的制造工艺在进行后续处理步骤之前形成通孔但不填充通孔时，在电镀期间，通孔内会带入污物，从而使夹层连接不良。当使用含水的处理方法时，这种对可靠性的考虑特别普遍，因为水性清洁剂的表面张力会阻止通孔湿润以及其它高纵横比电路特征。另外，由于上下表面金属化之间的连接一般通过单个通孔建立，所以如果在电源平面或下表面信号迹线与上表面金属化之间的单个通孔互连失败，那么就会造成集成电路芯片发生故障。由此可见，需要一种用于集成电路芯片载体的软性电路，它允许制造具有较小几何尺寸和较大密度的电路特征，并且可以降低夹层的对准要求。另外，需要一种软性电路夹层连接，以提高可靠性。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种改进的多层电路。本专利技术的另一个目的是提供一种改进的降低了夹层对准要求的多层电路及其制造方法。本专利技术的又一个目的是提供一种改进的具有通孔矩阵夹层连接的多层软性电路及其制造方法。以下叙述如何实现上述目的。揭示了一种用于电气连接第一和第二导电元件并且降低夹层对准要求的夹层连接。该夹层连接包括第一层，包括第一导电元件；第二层，包括第二导电元件；和第三层，它位于第一层和第二层之间。第三层包括一电绝缘部分，由直接相邻的通孔组成的矩阵从电绝缘部分穿过。矩阵内选定的多个直接相邻的通孔位于第一导电元件和第二导电元件之间，并且包含导电材料，所述导电材料在第一导电元件和第二导电元件之间形成一导电通路。通过阅读以下详细描述将清楚本专利技术的上述及其附加的目的、特征和优点。附图概述后附的权利要求书叙述了本专利技术的新颖特征。但是，当结合附图阅读时，通过参考以下对说明性实施例的详细描述将更好地理解专利技术本身、其较佳使用方式以及进一步的目的和优点，附图有附图说明图1A和1B分别示出了依照本专利技术第一较佳实施例的软性电路的通孔矩阵互连的平面和截面图；图2示出了依照本专利技术第二较佳实施例的通孔矩阵互连，其中矩阵中的通孔沿软性电路的非临界尺寸取向；图3是一流程图，示出了用于制造本专利技术软性电路的方法的较佳实施例；和图4示出了在对通孔和软性薄膜衬底的上下表面金属化之前，依照本专利技术的软性电路的截面图。较佳实施例的详细描述现参照附图，特别是图1A和1B，它们分别示出了依照本专利技术第一较佳实施例的软性电路内通孔矩阵夹层连接的平面图和截面图。图1B所示的截面图是沿图1A中直线1-1截得。如图所示，软性电路10包括一衬底12，衬底最好包含诸如聚酰亚胺等薄的、软性的电绝缘有机材料。一种合适的衬底材料是杜邦公司以商标Kapton E出售的聚酰亚胺。贯穿衬底12形成包括多个直接相邻通孔16的通孔矩阵14。依照本专利技术，通孔矩阵14包括一列或多列通孔16，每列有多个通孔，或者包括一行或多行通孔16，每行有多个通孔。另一种形式是，通孔矩阵14包括许多通孔16，它们以组织性较差的形式分布在衬底12的规定区域中。与传统软性电路通孔互连中使用的通孔相比，通孔矩阵14中的每个通孔16最好具有较小的直径。例如，每个通孔16的直径在10至15微米之间，而传统软性电路通孔互连中使用的通孔，其直径为25-250微米。依照本专利技术，用诸如铜等导电材料填充多个选中的直接相邻的通孔16(在第一较佳实施例中，它们包括通孔矩阵14内所有的通孔16)。相反，通孔矩阵14内未选中的通孔包括衬底中的空通道，它们不提供夹层电气连接。为了本专利技术的目的，术语“直接相邻”是指限制一组通孔的周长不包含任何该组未包括的通孔。如图所示，软性电路10还包括金属化迹线20、22和24。在本专利技术的另一个实施例中，这些迹线包括接触焊接片或其它电路金属化。如虚线所示，金属化迹线20覆盖在通孔矩阵14内多个选中的直接相邻的通孔16上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电气连接第一和第二导电元件并且降低夹层对准要求的夹层连接，其特征在于，包括：第一层，包括第一导电元件；第二层，包括第二导电元件；和第三层，它位于所述第一层和所述第二层之间，所述第三层包括一电绝缘部分，由直接相邻的通孔组成 的矩阵从所述电绝缘部分穿过，所述矩阵内多个直接相邻的通孔位于所述第一导电元件和所述第二导电元件之间，并且包含导电材料，所述导电材料在所述第一导电元件和所述第二导电元件之间形成一导电通路。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：玻尔麦兰哈维，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]