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DE102009023629B4 - Leiterplatte und Herstellungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Leiterplatte, umfassend: einen Isolator (10) angeordnet zwischen zwei Metallschichten (11, 12); eine Durchkontaktierung (15), die so ausgestaltet ist, dass sie die beiden Metallschichten (11, 12) der beiden Seiten des Isolators elektrisch verbindet; und einen Lötflächenteil (22), der an einer Seite des Isolators (10) im Bereich der Durchkontaktierung (15) ausgebildet ist, so dass sich Lötflächenteil (22) und Durchkontaktierung (15) unmittelbar berühren, wobei der Lötflächenteil (22) folgendes umfasst: einen Keimschichtteil (11'), gebildet aus der Metallschicht (11), der an einer Seite des Isolators (10) im Bereich der Durchkontaktierung (15) ausgebildet ist, so dass sich Keimschichtteil (11') und Durchkontaktierung (15) unmittelbar berühren; und eine Plattierschicht (22a), die auf dem Keimschichtteil (11') ausgebildet ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Keimschichtteil (11') unterhalb der Durchkontaktierung (15) einen Bereich (11b) aufweist, der dicker ausgebildet ist als in einem den Bereich (11b) umgebenden Randbereich (11a) des Keimschichtteils (11'), wobei die Fläche des dickeren Bereichs (11b) des Keimschichtteils (11') gleich oder größer ist als die Kontaktfläche der Durchkontaktierung (15) mit dem Keimschichtteil (11').

Description

  • Hintergrund
  • 1. Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplatte und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Im Zuge des Trends zu sehr dichten, hochintegrierten Schaltungen wird eine Baugruppe auf einem Substrat montiert, indem man im Wesentlichen eine Leitung oder eine Lötfläche 3 und eine Lotkugel 4 verwendet, die an der Unterseite eines Substrats 1 ausgebildet ist, wie in 1 gezeigt.
  • Die in 1 gezeigte Struktur erfordert jedoch Raum für eine Durchkontaktierung 2 bzw. die Lötfläche 3. Demgemäß wurde eine VOP-Struktur (via-on-pad: Durchkontaktierung auf Lötfläche) vorgeschlagen wie in 2 gezeigt, bei der eine Durchkontaktierung 7, die ein mit einer Schaltkreisstruktur 6 ausgebildetes Substrat 5 durchdringt, direkt mit einer Lötfläche 8 verbunden und eine Lotkugel 9 mit der Lötfläche 8 verbunden ist.
  • Bei der Bildung der VOP-Struktur wird häufig ein Kontaktloch unter Verwendung eines Laserbohrers gebildet. Im Falle eines Substrats, bei dem Metallfilme ausgebildet sind, zum Beispiel kupferbeschichtetes Laminat, wird der untere Metallfilm vom Laserbohrer durchdrungen.
  • Zur Lösung dieses Problems wurde der Versuch unternommen, die Dicke des unteren Metallfilms zu erhöhen. Bei einem dickeren unteren Metallfilm wird es jedoch schwierig, eine sehr kleine Schaltung zu bilden.
  • Auch wurde der Versuch unternommen, den Laserbohrer mit geringerer Energie zu betreiben. Ein Laserbohrer geringerer Energie ist jedoch nicht wirkungsvoll bei der Bildung eines Kontaktlochs.
  • Leiterplatten gemäß des Standes der Technik sowie Verfahren zu deren Herstellung sind beispielsweise in DE 699 37 153 T2 , JP 2000 012991 A , US 6534,852 B1 und US 5,774,340 offenbart.
  • Kurzbeschreibung
  • Die vorliegende Erfindung macht eine Leiterplatte nach den Ansprüchen 1 bis 2 und ein Verfahren zur Herstellung der Leiterplatte nach den Ansprüchen 3 bis 4 verfügbar, die das Durchdringen des unteren Substrats verhindern und die Prozessleistung verbessern kann.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Leiterplatte. Die Leiterplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann einen Isolator umfassen, eine Durchkontaktierung, die so ausgestaltet ist, dass sie die beiden Seiten des Isolators elektrisch verbindet, und einen Lötflächenteil, der an einer Seite des Isolators ausgebildet ist, so dass direkter Kontakt mit der Durchkontaktierung besteht. Der Lötflächenteil kann einen Keimschichtteil umfassen, der an einer Seite des Isolators ausgebildet ist, so dass direkter Kontakt mit der Durchkontaktierung besteht, und so abgesetzt ist, dass der der Durchkontaktierung entsprechende Teil hervorsteht, und eine Plattierschicht, die auf dem Keimschichtteil ausgebildet ist.
  • Auf der Plattierschicht kann eine Oberflächenbehandlungsschicht ausgebildet sein, und die Fläche des hervorstehenden Teils kann gleich dem oder größer als der Querschnitt der Durchkontaktierung sein, die mit dem Keimschichtteil in Kontakt ist.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte. Das Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Bildung eines Keimschichtteils auf einer Seite des Isolators umfassen, wobei ein Teil des Keimschichtteils hervorsteht, die Bildung eines Kontaktlochs durch Bearbeiten der anderen Seite des Isolators entsprechend dem hervorstehenden Teil des Keimschichtteils, die Bildung der Durchkontaktierung im Kontaktloch und die Bildung einer Plattierschicht auf dem Keimschichtteil entsprechend dem Lötflächenteil.
  • Das Verfahren kann auch die Bildung einer Oberflächenbehandlungsschicht auf der Plattierschicht umfassen, und die Fläche des hervorstehenden Teils kann gleich dem oder größer als der Querschnitt der Durchkontaktierung sein, die mit dem Keimschichtteil in Kontakt ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 und 2 sind Querschnittansichten, die eine herkömmliche Leiterplatte zeigen;
  • 3 ist ein Fließschema, das ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4 bis 9 zeigen die Abläufe des Verfahrens zur Herstellung einer Leiterplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 10 ist eine Querschnittansicht, die eine Baugruppe mit einer Leiterplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 11 bis 13 zeigen die Abläufe des Verfahrens zur Herstellung einer Leiterplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Da viele verschiedene Abwandlungen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung denkbar sind, sollen bestimmte Ausführungsformen anhand der begleitenden Zeichnungen erläutert und beschrieben werden. Die vorliegende Erfindung soll jedoch dadurch in keiner Weise auf bestimmte Ausführungsformen eingeschränkt werden und ist so zu verstehen, dass alle durch den Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abgedeckten Abwandlungen, Entsprechungen und Ersetzungen mit eingeschlossen sind. In den Zeichnungen werden ähnliche Elemente durchweg mit ähnlichen Bezugsziffern bezeichnet. Wird in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung eine bestimmte Technologie beschrieben, die von der Linie der vorliegenden Erfindung abweicht, so wird die zugehörige ausführliche Beschreibung stets weggelassen.
  • Im Folgenden soll eine Leiterplatte und ein Verfahren zur Herstellung der Leiterplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden. Gleiche oder sich entsprechende Elemente werden ungeachtet der Nummer der Figur mit gleichen Bezugsziffern versehen, und sich wiederholende Beschreibungen gleicher oder sich entsprechender Elemente sollen entfallen.
  • Im Folgenden soll zunächst das Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. 3 ist ein Fließschema, das das Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, 4 bis 9 zeigen die Abläufe des Verfahrens zur Herstellung einer Leiterplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Gezeigt in 4 bis 9 sind ein Isolator 10, Metallschichten 11 und 12, ein Keimschichtteil 11', ein Ätzresist 13, ein Kontaktloch 14, eine Durchkontaktierung 15, Strukturen 20 und 21, Lötflächenteile 22, ein Lötresist 30 und eine Oberflächenbehandlungsschicht 40.
  • Bei dem durch S110 dargestellten Prozess wird der Keimschichtteil 11' mit dem hervorstehenden Teil 11b auf einer Seite des Isolators 10 gebildet. Dies soll nachstehend ausführlicher beschrieben werden.
  • Wie in 4 gezeigt, wird ein Substrat hergestellt, wobei der Isolator 10 zwischen den Metallschichten 11 und 12, etwa Kupferfolien, angeordnet ist. Als Substrat kann ein kupferbeschichtetes Laminat verwendet werden.
  • Dann wird das strukturierte Ätzresist 13 auf der unteren Seite des Substrats gebildet wie in 5 gezeigt. Das Ätzresist 13 kann gebildet werden durch Auflegen eines trockenen Films auf das Substrat und anschließendes selektives Belichten und Entwickeln des trockenen Films.
  • Als nächstes wird die Metallschicht 11 geätzt. Dabei wird das Ätzen soweit durchgeführt, dass der Isolator 10 nicht freigelegt wird, wie in 6 gezeigt. Das heißt, das Ätzen wird durchgeführt bis die freiliegende Metallschicht 11 genügend dünn wird.
  • Mit den obigen Prozessen kann der Keimschichtteil 11' auf der Unterseite des Isolators 10 so g bildet werden, dass der Teil 11b, der vom Ätzresist 13 bedeckt war, hervorsteht.
  • Nach der Bildung des Keimschichtteils 11' erfolgt die Bildung des Kontaktlochs 14 durch Behandlung der anderen Seite, d. h., der oberen Seite des Isolators 10, entsprechend dem hervorstehenden Teil 11b des Keimschichtteils 11 in dem durch S120 dargestellten Prozess wie in 7 gezeigt. Zur Bildung des Kontaktlochs 14 kann ein Laserbohrer verwendet werden.
  • Da der der Position für die Bildung des Kontaktlochs 14 entsprechende Teil 11b in dem auf der Unterseite des Isolators 10 gebildeten Keimschichtteil 11' in der vorliegenden Ausführungsform hervorsteht, ist es weniger wahrscheinlich, dass der auf der Unterseite des Isolators 10 gebildete Keimschichtteil 11' beim Vorgang der Bildung des Kontaktlochs 14 unter Verwendung eines Laserbohrers durchdrungen wird. Dabei kann die Möglichkeit des Durchdringens des Keimschichtteils 11' weiter verringert werden, wenn der hervorstehende Teil 11b so gebildet wird, dass er größer ist als der Querschnitt der unteren Seite des Kontaktlochs 14.
  • Indem der Teil 11b, in dem das Kontaktloch 14 zu bearbeiten ist, selektiv dicker gemacht wird als der andere Teil 11a im Keimschichtteil 11', ist es außerdem möglich, durch einen späteren Plattierprozess eine Feinstruktur zu bilden.
  • Dann wird, wie in 8 gezeigt, in dem durch S130 dargestellten Prozess die Durchkontaktierung 15 im Kontaktloch 14 gebildet, und eine Plattierschicht 22a wird auf dem Keimschichtteil 11' entsprechend dem Lötflächenteil 22 in dem durch S140 dargestellten Prozess gebildet. Zur Bildung der Durchkontaktierung 15 kann ein Plattierverfahren angewandt werden. In diesem Falle kann die im Kontaktloch 14 zu bildende Durchkontaktierung 15 und die auf dem Keimschichtteil 11' zu bildende Plattierschicht 22a im gleichen Prozess gebildet werden.
  • Obwohl dies nicht in der Zeichnung dargestellt ist, kann die Plattierschicht 22a auf dem Keimschichtteil 11' auch so gebildet werden, dass – in dieser Reihenfolge – Bildung, Elektroplattieren und Schnellätzen eines strukturierten Plattierresists (nicht gezeigt) auf dem Keimschichtteil 11 erfolgt, der uf der Unterseite des Isolators 10 gebildet ist.
  • 8 zeigt die vollständig strukturierte Durchkontaktierung 15, die Schaltungsstrukturen 20 und 21 und den Lötflächenteil 22, erhalten durch die obigen Prozesse.
  • Nach Aufbringen des Lötresists 30 auf alle Bereiche, außer einige Bereiche, die freiliegen sollen, zum Beispiel der Lötflächenteil 22 (siehe 9), wird dann in dem durch S150 dargestellten Prozess die Oberflächenbehandlungsschicht 40 gebildet. Das heißt, die Oberflächenbehandlungsschicht 40 wird auf dem Lötflächenteil 22 gebildet, wo später eine Lotkugel gebildet werden soll. Die Oberflächenbehandlungsschicht 40 kann durch Plattieren von Nickel oder Gold gebildet werden.
  • 10 zeigt eine Baugruppe mit der durch die vorstehend erwähnten Prozesse hergestellten Leiterplatte. Wie in 10 gezeigt, ist die Oberflächenbehandlungsschicht 40 auf dem Lötflächenteil 22 ausgebildet, der direkt in Kontakt mit der Durchkontaktierung 15 steht, und die Lotkugel 50 ist auf der Oberflächenbehandlungsschicht 40 ausgebildet. Eine elektronische Vorrichtung 60, in der eine Elektrode 62 ausgebildet ist, ist auf die Oberseite der Leiterplatte aufgesetzt und zum Beispiel mit der Schaltkreisstruktur 20 durch die Leitung 70 verbunden. Die elektronische Vorrichtung 60 kann mit einem Formteil 65 bedeckt sein.
  • Auch wenn in der vorstehend erwähnten Ausführungsform eine dicke Metallschicht geätzt wird, um den Keimschichtteil mit dem hervorstehenden Teil zu bilden, ist es auch möglich, zur Bildung des Keimschichtteils eine dünne Metallschicht aufzuplattieren.
  • Zum Beispiel kann nach Herstellung eines Isolators 10 mit dünnen Metallfilmen 11-1 und 12' auf beiden Seiten, wie in 11 gezeigt, ein strukturiertes Plattierresist 13' auf der unteren Seite des Metallfilms 11-1 gebildet werden wie in 12 gezeigt. Anschließend kann das Plattieren durchgeführt werden, und das Plattierresist 13' kann entfernt werden, wie in 13 gezeigt.
  • Ähnlich der vorstehend erwähnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es demgemäß auch möglich, den Keimschichtteil 11' mit dem hervorstehenden Teil 11-2, in dem ein Kontaktloch zu bearbeiten ist, durch dieses Verfahren zu bilden.
  • Da die nachfolgenden Prozesse die gleichen sind wie die der vorstehend erwähnten Ausführungsform, sollen ausführliche Beschreibungen entfallen.
  • Zwar wurden bis hierher einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgezeigt und beschrieben, doch wird jedem Durchschnittsfachmann klar sein, dass zahlreiche Veränderungen, Abwandlungen und Ersetzungen innerhalb der Prinzipien und im Geist der Erfindung möglich sind, deren Umfang durch die beigefügten Patentansprüche und Äquivalente derselben definiert ist.
  • Zahlreiche andere Ausführungsformen können im Umfang der Patentansprüche der vorliegenden Erfindung enthalten sein.

Claims (4)

  1. Leiterplatte, umfassend: einen Isolator (10) angeordnet zwischen zwei Metallschichten (11, 12); eine Durchkontaktierung (15), die so ausgestaltet ist, dass sie die beiden Metallschichten (11, 12) der beiden Seiten des Isolators elektrisch verbindet; und einen Lötflächenteil (22), der an einer Seite des Isolators (10) im Bereich der Durchkontaktierung (15) ausgebildet ist, so dass sich Lötflächenteil (22) und Durchkontaktierung (15) unmittelbar berühren, wobei der Lötflächenteil (22) folgendes umfasst: einen Keimschichtteil (11'), gebildet aus der Metallschicht (11), der an einer Seite des Isolators (10) im Bereich der Durchkontaktierung (15) ausgebildet ist, so dass sich Keimschichtteil (11') und Durchkontaktierung (15) unmittelbar berühren; und eine Plattierschicht (22a), die auf dem Keimschichtteil (11') ausgebildet ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Keimschichtteil (11') unterhalb der Durchkontaktierung (15) einen Bereich (11b) aufweist, der dicker ausgebildet ist als in einem den Bereich (11b) umgebenden Randbereich (11a) des Keimschichtteils (11'), wobei die Fläche des dickeren Bereichs (11b) des Keimschichtteils (11') gleich oder größer ist als die Kontaktfläche der Durchkontaktierung (15) mit dem Keimschichtteil (11').
  2. Leiterplatte nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine Oberflächenbehandlungsschicht (40), die auf der Plattierschicht (22a) ausgebildet ist.
  3. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte mit einer Durchkontaktierung (15) und einem Lötflächenteil (22), wobei die Durchkontaktierung (15) so ausgestaltet ist, dass sie Metallschichten (11, 12) auf beiden Seiten eines Isolators (10) elektrisch verbindet, und der Lötflächenteil (22) an einer Seite des Isolators (10) ausgebildet ist, so dass direkter Kontakt mit der Durchkontaktierung (15) besteht, wobei das Verfahren folgendes umfasst: Bildung eines Keimschichtteils (11') aus der Metallschicht (11) auf einer Seite des Isolators (10), wobei ein Bereich (11b) des Keimschichtteils (11') dicker ist als ein anderer Bereich (11a) des Keimschichtteils (11') und wobei die Fläche des dickeren Bereichs (11b) des Keimschichtteils (11') gleich oder größer ist als die Kontaktfläche der Durchkontaktierung (15) mit dem Keimschichtteil (11'); Bildung eines Kontaktlochs (14) durch Bearbeiten der anderen Seite des Isolators (10) gegenüber dem dickeren Bereich (11b) des Keimschichtteils (11'); Bildung der Durchkontaktierung (15) im Kontaktloch (14); und Bildung einer Plattierschicht (22a) auf dem Keimschichtteil (11') entsprechend dem Lötflächenteil (22).
  4. Verfahren nach Anspruch 3, des Weiteren umfassend die Bildung einer Oberflächenbehandlungsschicht (40) auf der Plattierschicht (22a).
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