(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
1対の両側の略平行な主面を有する離散型の層状でない中実ボデーを備えた基板であって、前記中実ボデーは、それぞれが前記主面の部分を構成しかつ前記主面の一方から前記主面の他方に向かって内向きに伸びている外面の対を有する多孔質バルブ金属酸化物ベースの材料のボデー部分を有し、前記ボデー部分はこれに埋設された1個又は複数個の電気絶縁されたオリジナルのバルブ金属の導電経路を有する基板。
【請求項２】
前記1個又は複数個のオリジナルのバルブ金属の導電経路が前記主面の間を実質的に直角方向に伸びこれにより1個又は複数個の充填バイアスを構成している請求項1による基板。
【請求項３】
1個又は複数の充填バイアスは、前記主面の一方において25μmの直径を有し、前記主面の他方において150μmの直径に単調に広がっている請求項2による基板。
【請求項４】
充填バイアスは樽状で、前記主面の間の厚さ300μm以下である請求項2による基板。
【請求項５】
前記中実ボデーが、前記主面の一方において、前記主面の他方に向かって内向きに伸びていてこれにより対応数の薄い部分を形成する1個又は複数個の凹所を有し、前記薄い部分の少なくも1個が導電経路の経路部分を構成する請求項1ないし4のいずれか1による基板。
【請求項６】
凹所のない部分が前記主面間に200μmから10mmの間の厚さを有する請求項5による基板。
【請求項７】
凹所が円錐台状の形を有する請求項5による基板。
【請求項８】
1対の略平行な主面及び多孔質のバルブ金属酸化物ベースの材料に埋設された1個又は複数個の電気絶縁されたオリジナルのバルブ金属の導電性経路を有する離散型の層状でない中実ボデーを備えた基板であって、オリジナルのバルブ金属の中実ブランクの非マスク部分を多孔質のバルブ金属酸化物に変換し、これにより前記ブランクのマスクされた部分を前記1個又は複数個の電気絶縁されたオリジナルのバルブ材料の導電経路として保持するために選択的にマスクされた前記ブランクの多孔質陽極酸化の過程により形成される基板。
【請求項９】
前記1個又は複数個のオリジナルのバルブ金属の導電経路が前記主面の間を実質的に直角方向に伸びこれにより1個又は複数個の充填バイアスを構成する請求項8による基板。
【請求項１０】
前記1個又は複数の充填バイアスは、前記主面の一方において25μmの直径を有し、前記主面の他方において150μmの直径に単調に広がっている請求項9による基板。
【請求項１１】
充填バイアスは樽状で、前記主面の間の厚さが300μm以下である請求項9による基板。
【請求項１２】
前記中実ボデーが、前記主面の一方において、前記主面の他方に向かって内向きに伸びていてこれにより対応数の薄い部分を形成する1個又は複数個の凹所を有し、前記薄い部分の少なくも1個が導電経路の経路部分を構成する請求項8ないし11のいずれか1による基板。
【請求項１３】
凹所のない部分が前記主面間に200μmから10mmの間の厚さを有する請求項12による基板。
【請求項１４】
凹所が円錐台状の形を有する請求項12による基板。
【請求項１５】
希望の製品仕様を有する基板の製造方法であって、
(a)1対の両側の略平行な主面を有する離散型のバルブ金属の固体ブランクを準備し、
(b)希望の製品仕様に従ってブランクの主面の少なくも一方を選択的にマスクし、更に
(c)非マスク部分を多孔質バルブ金属酸化物に転換するために選択的にマスクされたブランクを多孔質陽極酸化させ、これによりマスクされた部分を、層状でない多孔質バルブ金属酸化物ベースの材料の中実ボデー内に埋設された前記1個又は複数個の電気絶縁されたオリジナルのバルブ金属の充填バイアスとして保持する
諸段階を含む製造方法。
【請求項１６】
導電経路が前記主面の間を実質的に直角方向に伸びこれにより1個又は複数個の充填バイアスを構成する請求項15による方法。
【請求項１７】
ブランクが片面の多孔質陽極酸化を受け、これによりバイアスを前記主面間の150μmの厚さに限定する請求項16による方法。
【請求項１８】
ブランクが両面の多孔質陽極酸化を受け、これによりバイアスを300μm以下の厚さに限定する請求項16による方法。
【請求項１９】
金属面を機械的にマスクするためのピン治具であって、電源に接続され、かつ各ピンが対応領域をマスクするために金属面に対して密に並置するための先端面を有するピンの床を備え、そして電源を密に並置された金属面に電気的に接続するために1個又は複数個の前記先端の面が電源に直結されるピン治具。
【請求項２０】
前記ピンの床が導電性金属ベースの材料より形成される請求項19によるピン治具。
【請求項２１】
前記爪の床が陽極酸化抵抗性のバルブ金属ベースの材料よりから形成される請求項20によるピン治具。
【請求項２２】
前記ピンの床の先端の面が実質的に同一面上にある請求項19ないし21のいずれかによるピン治具。
【請求項２３】
前記ピンが2種以上の異なった長さのものである請求項19ないし22のいずれかによるピン治具。
【請求項２４】
選択的にマスクされたバルブ金属面を調製する方法であって、(a)請求項19ないし23のいずれかによりピン治具を準備し、
(b)ピンの床の先端の面をバルブ金属面に密に並置し、
(c)ピン治具を電源に電気接続し、更に
(d)バルブ金属面を多孔質陽極酸化させる
諸段階を含んだ方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、特にボールグリッドアレイパッケージング（ＢＧＡ）、チップサイズ／スケールパッケージング（ＣＳＰ）及びマルチチップ／モジュールパッケージング（ＭＣＰ／ＭＣＭ）を含んだ電子装置パッケージングのための基板、並びにその製造方法に関する。更に、本発明は、マスキングのための治具、及び選択的にパターンの描かれたバルブ（valve）金属面を調製するための治具に関する。
発明の背景
電子装置パッケージングは、例えばＢＧＡの場合に、マース他の米国特許５３５５２８３号に図示され説明されたように、１個又は複数個の集積回路チップ（ＩＣＣ）が上側に取り付けられる離散型の基板を含む。離散型基板は、特にアルミニウムを含んだ広範囲の材料のものであり、そしてその材料とは無関係にその上下の面間に貫通孔が鑽孔される。アルミニウム基板の場合は、各孔は、その上下の面間の電気的及び熱的の連絡を可能とする金属ピンを挿入するより前に絶縁スリーブを形成するために、まず陽極酸化される。
電子装置のパッケージの意図された複雑性に応じて、例えばネフティンの米国特許５６６１３４１号に図示され説明されたように、ＩＣＣと基板との間に多層の相互接続された構造を置くことができる。かかる相互接続された多層構造は１個又は複数個のアルミニウム層を持ち、各層は予め準備された上面の上に蒸着され、かつ約０．５μmから約２０μmの間の厚さを有することが普通である。
選択的に陽極酸化する目的の区域に対する通常のマスキングは、写真製版及び蒸着技術を使用する不活性マスキング層の適用とこれに続く除去とを含んだ比較的複雑でありかつ費用を多く要する工程であり、層はフォトレジスト材料、濃酸化物層、タンタル金属薄膜及び同等品の形式のものである。
発明の概要
本発明の第１の態様により、電子装置パッケージング用の基板であって、両側の主面の対を有する離散型で略準角柱状の(prismatoid)最初は導電性であるバルブ金属の中実ボデーを備え、前記ボデーは前記主面に実質的に直角方向のオリジナルのバルブ金属の充填バイア（via、導電経路体）を１個又は複数個有し、前記充填バイアは互いに間隔を空けられかつこれを取り巻く多孔質の酸化されたボデー部分により個々に電気的に絶縁される。
本発明による基板は、アルミニウム、チタン、又はタンタル、及び特にＡｌ ５０５２，Ａｌ ５０８３、Ａｌ １１００、Ａｌ １１４５及び同等品の適切なバルブ金属ブランクより作ることができる。かかる基板は、希望の充填バイアのパターン、電気的特性、オリジナルのバルブ金属の充填バイアと多孔質酸化ボデー部分との相対比率、熱膨張係数（ＴＣＥ）のような熱−機械的特性、基板の強度、ヤング係数、弾性、熱伝導係数、及びその他の諸係数の諸項目における顧客の要求に従って容易に作ることができる。かかる基板は、充填バイアの最小直径が約２５μm及び隣接した充填バイア間の中心間最小距離が約５０μmで製造でき、これにより電子装置パッケージングの超小型化及び高周波作動ができる。
本発明の第２の態様により、
（ａ）１対の両側の主面を有し離散型で略準角柱状で最初は導電性のバルブ金属の中実ブランクを提供し、このブランクは間隔を空けられた複数の略円筒状の貫通部分を有し、各貫通部分は端面を有しかつ１対の両側の主面と実質的に直角方向に伸びていて、
（ｂ）１個又は複数個の貫通部分の両方の端面を選択的にマスキングし、そして
（ｃ）多孔質の酸化部分を通過部分のまわりに形成しその両方の端面がマスクされたときブランクを多孔質酸化し、これにより通過部分をオリジナル金属のバルブ充填バイアとして保持する
諸段階を含んだ電子装置パッケージング用の離散型基板の製造方法が提供される。
本発明による電子装置パッケージングのための離散型基板の製造方法は、少数の段階しか含まず、大面積パネルの生産に適している。陽極酸化の途中又はその後で、ブランクの酸化部分に適切な材料を含浸できる。この部分は、典型的に厚くされ、このため、これをオリジナルの厚さに回復させるために平坦化が必要である。
多孔質陽極酸化は、略円筒状の貫通部分の厚さに応じて片面又は両面にすることができ、貫通部分はオリジナルのバルブ金属の充填バイアとして保持される。典型的には、貫通部分の最大厚さ約１５０μmに対しては片面の多孔質陽極酸化が適用され、一方、貫通部分の最大厚さ約３００μmに対しては両面の多孔質陽極酸化が適用される。片面及び両面の多孔質陽極酸化は、例えばネフティンの米国特許５６６１３４１号に図示され説明されたような通常の方法で行うことができる。
本発明の第３の態様により、バルブ金属面を機械的にマスクするためのピン治具であって、各が金属面のある部分に対して密に並置しこれにより前記部分がマスクされる先端の面を有する陽極酸化抵抗ピン床を備えるピン治具が提供される。
本発明によるピン治具は、バルブ金属面に対して機械的にクランプすることによりバルブ金属面の１個又は複数個の部分を同時にマスクすることができる。ピンは同一面である平らな端面を有することが典型的であるが、ピン治具は異なった長さのピンを持ちこれによりそれらの端面が異なった平行面にあるようにすることができる。ピンの床は、セラミック、バルブ金属、及び同等品を含んだ適宜適切な陽極酸化抵抗材料より作ることができる。
ピン治具は、好ましくは、これによりマスクされた金属面を隣接して囲んでいる非マスク部分を直接酸化させるために使うことができ、これにより、この場合、ピンはバルブ金属より作られかつ電源に接続可能な導電性の端面を持つ。更に、ピン治具は、これはなければ必要となる基板の余分な部分を無くす。かかる部分は、通常は、最初は電源への接続に必要であるが続いて取り去られる部分である。
本発明の第４の態様により、
（ａ）各が先端の面を有する陽極酸化抵抗ピン床を有するピン治具を準備し、
（ｂ）バルブ金属面の部分をマスクするために先端の面をこの金属面に対して密に並置し、
（ｃ）マスクされた金属面を陽極酸化する
諸段階を含み、選択的にパターンの描かれたバルブ金属面を調製する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
本発明の理解のため、及びこれを如何に実行するか示すために、本発明を限定しない例示のみの方法で、好ましい実施例が付属図面を参照し説明されるであろう。図面において、
図１は本発明の第１の実施例による仕上げられた離散型アルミニウム基板の絵画的表現である。
図２は図１の基板の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
図３は図１の基板の製造中のブランクの多孔質酸化を示している絵画的表現である。
図４−６は本発明の第２の実施例による仕上げられた離散型アルミニウム基板の図１−３に相当する図である。
図７−９は本発明の第３の実施例による仕上げられた離散型アルミニウム基板の図１−３に相当する図である。
図１０−１２は本発明の第３の実施例による仕上げられた離散型アルミニウム基板の図１−３に相当する図である。
図１３は本発明によるピン治具の斜視図である。
図１４は図１３のピン治具の線Ｅ−Ｅに沿った断面図である。
図１５は２個の図１３のピン治具による基板の機械式クランプを示している側面図である。
図面の詳細な説明
図面において、本発明の装置の製造過程中の、アルミニウム金属、多孔質アルミニウム酸化物、及びマスクを含んだ異なった材料が異なった陰影で示される。更に、多孔質の陽極酸化体が曲がった尾を有する矢印で示される。
さて、図１−３を参照すれば、ＢＧＡ支持構造、ＭＣＭ支持呼応増、ＣＳＰ支持構造及び同等品として使用するための装置１は、略平行な主面３及び４を有する離散型の中実ボデー２を持つ。中実ボデー２は、シールされ又はシールされない多孔質のアルミニウム酸化物のボデー部分６を有し、このボデー部分６は、それぞれ主面３及び４の部分を構成している外面７及び８の対を持つ。ボデー部分６は、１個又はそれ以上の中に埋められた逆円錐台形のアルミニウムの電気的バイア（via、導電経路体）のアレイ９を持つ。各アルミニウムバイア１１は、電気絶縁されたオリジナルのバルブ金属導電トレースを構成し、かつ主面３及び４の部分をそれぞれ構成している外面１２及び１３を持つ。装置１は、アルミニウムブランク１４から製造され、その主面３には、一段階の片面の多孔質陽極酸化を受けるより前にその主面４に適用されたアルミニウムバイアのアレイ９に対応してフルマスク１６及び円形のマスク部材１８のアレイ１７が適用される。典型的な装置１は次の仕様を持つ。即ち、ｈ＝１００μm、ｂ＝３００μm、ｄ1＝７５μm、及びｄ2＝１５０μmである。
さて、図４−６を参照すれば、装置２１は図１の装置１と同様であり、両者の差は、装置２１は厚さがより厚く、かつ１個又は複数個の樽状のアルミニウムバイアのアレイ２２を有することであり、即ち、各アルミニウムバイア２３が、主面３の部分を構成している外面２４から主面４を構成している外面２６まで、最初は太くなり続いて細くなることである。装置２１は、１段階の両面の多孔質陽極酸化を受けるより前に、主面３及び４に２個の同様なアレイ１７が適用されるようにしてアルミニウムブランク２７から製造される。典型的な装置２１は次の仕様を持つ。即ち、ｈ＝５００μm、ｂ＝０．３mm、ｄ1＝１２０μm、及びｄ2＝１５０μmである。
さて、図７−９を参照すれば、装置２８は図１の装置１と同様であり、両者の差は、装置２８は薄い領域のアレイ３１を有するアルミニウムブランクから製造され、各薄い領域３２が円錐台状の凹所３３の上にあることである。アルミニウムブランク２９は、図３のアルミニウムブランク１４と同様に１段階の片側の多孔質陽極酸化を受け、薄い領域３２におけるアルミニウムバイアのアレイ９を形成し、これにより電気絶縁されたアルミニウムのポケット３４も形成される。典型的な装置２８は次の仕様を持つ。即ち、ｈ1＝５００μm、ｈ2＝１００μm、ｂ＝１０００μm、ｄ1＝１００μm、及びｄ2＝１５０μmである。
さて、図１０−１２を参照すれば、装置３６は図７の装置２８と同様であり、両者の差は、装置３６がより厚い薄い領域３２を有し、これにより、樽状のアルミニウムバイアのアレイ２２を導く図６のブランク２７と同様な方法で１段階の両側の多孔質陽極酸化を要することである。典型的な装置３６次の仕様を持つ。即ち、ｈ1＝５００μm、ｈ2＝２００μm、ｂ＝１０００μm、ｄ1＝１５０μm、及びｄ2＝２００μmである。
さて、図１３−１５を参照すれば、面１２４を有するバルブ金属ブランクに多孔質陽極酸化のために電源（ＰＳ）とともに使用するピン治具１２１は円錐状ピンの床１２６を備える。ピンの床１２６はチタンより作られかつ電源１２２に直結される。各ピン１２７は、ブランク１２３を電源１２２に接続するために面１２４に対して密に並置するための先端の面１２８を持つ。多孔質陽極酸化中、ピン１２７の周囲面１２９を含んだピン治具の１２１の望ましくない面の全ては密なチタン酸化物に変えられ、一方、ピン１２７のコア１３１を含んだその全てのないぶはチタンのままであり、従ってピン治具１２１は、複数の多孔質陽極酸化に適している。
１個のピン治具１２１は、片側の多孔質陽極酸化に、例えば、離散型アルミニウム基盤１及び２８の製造においてアルミニウムブランク１４及び２７に選択的にパターンを描くために使用することができる。或いは、１対の向かい合ったピン治具１２１を、両側の多孔質陽極酸化に、例えば、離散型アルミニウム基盤２１及び３６の製造においてアルミニウムブランク３９に選択的にパターンを描くために使用することができる。
本発明は、限定された数の実施例に関連して説明されたが、本発明の多くの変化、変更及びその他の応用をなし得ることが理解されたであろう。
【図１】
0004484251.tif 000002
【図２】
0004484251.tif 000003
【図３】
0004484251.tif 000004
【図４】
0004484251.tif 000005
【図５】
0004484251.tif 000006
【図６】
0004484251.tif 000007
【図７】
0004484251.tif 000008
【図８】
0004484251.tif 000009
【図９】
0004484251.tif 000010
【図１０】
0004484251.tif 000011
【図１１】
0004484251.tif 000012
【図１２】
0004484251.tif 000013
【図１３】
0004484251.tif 000014
【図１４】
0004484251.tif 000015
【図１５】
0004484251.tif 000016