Beschreibung Verfahren zur Herstellung von Verdrahtungen mit Lothöckern Integrierte Schaltkreise bekommen immer höhere Anschlußzahlen und werden dabei immer weiter miniaturisiert. Die bei dieser zunehmenden Miniaturisierung erwarteten Schwierigkeiten mit Lotpastenauftrag und Bestückung sollen durch neue Gehäusefor- men behoben werden, wobei hier insbesondere Single-, Few- oder Multi-Chip-Module im Ball Grid Array Package hervorzuhe- ben sind (DE-Z productronic 5,1994, Seiten 54,55). Diese Mo- dule basieren auf einem durchkontaktierten Substrat, auf wel- chem die Chips beispielsweise über Kontaktierdrähte oder mit- tels Flipchip-Montage kontaktiert sind. An der Unterseite des Substrats befindet sich das Ball Grid Array (BGA), das häufig auch als Solder Grid Array oder Solder Bump Array bezeichnet wird. Das Ball Grid Array umfaßt auf der Unterseite des Sub- strats flächig angeordnete Lothöcker, die eine Oberflächen- montage auf den Leiterplatten oder Baugruppen ermöglichen.

Durch die flächige Anordnung der Lothöcker können hohe An- schlußzahlen in einem groben Raster von beispielsweise 1,27 mm realisiert werden.

Aus der DE-C-195 35 622 ist ein Verfahren zum Aufbringen von Lothöckern auf flächig verteilte Anschluß-Pads eine Substrats bekannt, bei welchem scheibchenförmige Lotformteile mit einem Vielfach-Sauggreifer in der gewünschten Konfiguration auf den Anschluß-Pads positioniert und danach zu kugelförmigen Lothöckern umgeschmolzen werden.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu- grunde, ein Verfahren zur Herstellung von Verdrahtungen mit Lothöckern zu schaffen, welches eine einfache, schnelle und wirtschaftliche Erzeugung der Lothöcker ermöglicht.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß auf die An- schluß-Pads eines Leitermusters aufgebrachte Lotschichten

praktisch selbsttätig zu Lothöckern umgeschmolzen werden kön-- nen, sofern durch in der Breite reduzierte Leiterbereiche ein Abfließen des aufgeschmolzenen Lotes über die anschließenden Leiterzüge verhindert wird. Das auf den in der Breite redu- zierten Leiterbereichen aufgeschmolzene Lot fließt dabei zu den Anschluß-Pads hin und vergrößert dementsprechend das Vo- lumen der dort entstehenden Lothöcker. Die für die Bildung der Lothöcker erforderlichen, in der Breite reduzierten Lei- terbereiche können bei der Erstellung des Leitermusters der Verdrahtung praktisch ohne zusätzlichen Aufwand realisiert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den Ansprüchen 2 bis 15 hervor.

Die in der Breite reduzierten Leiterbereiche können gemäß den Ansprüchen 2 und 3 auf besonders einfache Weise durch eine Einschnürung der Leiterzüge oder durch in den mittleren Be- reich der Leiterzüge eingebrachte Löcher gebildet werden.

Die im Anspruch 4 angegebene Geometrie der Anschluß-Pads und der in der Breite reduzierten Leiterbereiche ermöglicht eine optimale Bildung der Lothöcker durch Umschmelzen der aufge- brachten Lotschicht.

Die Weiterbildung nach Anspruch 5 ermöglicht eine zusätzliche Vergrößerung der Lothöcker, da auch das auf den Lotzufuhr- strukturen aufgeschmolzene Lot zu den Anschluß-Pads hin fließt. Dabei ergeben sich optimale Bedingungen, wenn die im Anspruch 6 angegebene Geometrie der entsprechenden Lotzufuhr- strukturen eingehalten wird.

Gemäß Anspruch 7 sind Lotschichten aus einer Zinn-Blei- Legierung für die Bildung von Lothöckern und auch im Hinblick auf die an die Lothöcker gestellten Anforderungen besonders gut geeignet.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 8 ermöglicht eine besonders einfache und sichere Aufbringung der Lotschichten durch gal- vanische Metallabscheidung. Außerdem kann bei der galvani- schen Abscheidung der Lotschichten deren die Größe der Lothöcker bestimmende Stärke leicht überwacht und ggf. auch variiert werden.

Die Weiterbildung nach Anspruch 9 ermöglicht eine einfache kathodische Kontaktierung des Leitermusters bei der galvani- schen Abscheidung von Lotschichten.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 10 ermöglicht ein sele. ktives Umschmelzen der Lotschichten ohne Erhitzung der gesamten Ver- drahtung. Da das Umschmelzen der Lotschichten mit Hilfe eines Laserstrahls außerdem extrem schnell vorgenommen werden kann, ergibt sich eine minimale thermische Belastung der Verdrah- tungen.

Die Weiterbildung nach Anspruch 11 ermöglicht eine weitere Reduzierung der thermischen Belastung der Verdrahtung, da hier die Lotschichten nur in den für die Bildung der Lothök- ker erforderlichen Bereichen selektiv aufgeschmolzen werden.

Diese Bereiche umfassen die Anschluß-Pads, die in der Breite reduzierten Leiterbereiche und-sofern vorhanden-gemäß An- spruch 12 auch die Lotzufuhrstrukturen.

Die Weiterbildung nach Anspruch 13 ermöglicht ein sehr ra- sches Umschmelzen der Lotschichten mit einer besonders gerin- gen thermischen Belastung der Verdrahtung.

Gemäß Anspruch 14 haben sich für das Umschmelzen von Lot- schichten zur Bildung von Lothöckern Nd : YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 1,06 um besonders gut bewährt.

Das Laserumschmelzen von Lotschichten kann prinzipiell auch mit einem Diodenlaser-Array oder mit einem streifenförmigen Laserstrahl vorgenommen werden. Gemäß Anspruch 15 wird jedoch

das Laserumschmelzen mit Hilfe eines ablenkbaren Laserstrahls- bevorzugt, da sich hierdurch eine sehr hohe Flexibilität er- gibt und eine gezielte Auswahl der aufzuschmelzenden Bereiche ermöglicht wird. Außerdem können mit einem ablenkbaren Laser- strahl die aufzuschmelzenden Bereiche einer Lotschicht extrem schnell abgerastert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar- gestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen : Figur 1 bis Figur 6 verschiedene Verfahrensstadien bei der Herstellung einer Verdrahtung und der Bildung von Lothöckern auf den Anschluß-Pads dieser Verdrah- tung, Figur 7 die fertige Verdrahtung nach dem Auflöten eines Halb- leiterbausteins, Figur 8 eine Variante mit mehreren zu den Anschluß-Pads hin führenden Lotzufuhrstrukturen und Figur 9 eine Variante für die Bildung von in der Breite re- duzierten Leiterstrukturen durch in die Leiterzüge mittig eingebrachte Löcher.

Figur 1 zeigt ein elektrisch isolierendes Substrat S mit ei- ner einseitig aufgebrachten Metallisierung M. Bei dieser Me- tallisierung M handelt es sich um eine dünne Kupferkaschie- rung oder um eine durch chemische Abscheidung von Kupfer auf- gebrachte Schicht. Die Metallisierung M wird dann mit einem Nd : YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 1,06 um strukturiert, wobei diese Laserstrukturierung in Figur 1 durch einen Laser- strahl LS1 angedeutet ist.

Gemäß Figur 2 entstehen bei der Laserstrukturierung Anschluß- Pads Pl und Leiterzüge LZ, wobei die Anschluß-Pads P1 jeweils

über in der Breite reduzierte Leiterbereiche LB1 mit den wei-- terführenden Leiterzügen LZ verbunden sind. Die Verdrahtung weist außerdem eine Sammelleitung SL auf, die über in der Breite gegenüber den Leiterzügen LZ ebenfalls reduzierte Lot- zufuhrstrukturen LS mit den einzelnen Anschluß-Pads Pl ver- bunden ist. Die Sammelleitung SL ermöglicht eine kathodische Kontaktierung des gesamten Leitermusters und damit eine gal- vanische Metallabscheidung auf das Leitermuster.

Gemäß Figur 3 werden auf das Leitermuster nacheinander durch galvanische Metallabscheidung eine Verstärkungsschicht V aus Kupfer und eine Lotschicht L aus einer Zinn-Blei-Legierung aufgebracht. Die elektrische Trennung der Sammelleitung SL vom übrigen Leiterbild wird durch einen in Figur 3 durch ei- nen Pfeil LS2 angedeuteten Laserstrahl eingeleitet. Hierbei wird mit einem Nd : YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 0,355 um oder 1,06 um die Lotschicht in den unmittelbar an die Sammelleitung SL angrenzenden Bereichen der Lotzufuhr- strukturen LS entfernt, wobei das hierdurch freigelegte Kup- fer der Verstärkungsschicht V und der Metallisierung M gemäß Figur 4 durch Atzen bis zur Oberfläche des Substrats S abge- tragen wird.

Figur 4 zeigt ferner einen ablenkbaren Laserstrahl LS3, mit welchem jeweils die Lotschicht L auf einem Anschluß-Pad P1 auf dem davon wegführenden Leiterbereich LB1 und auf der da- von wegführenden Lotzufuhrstruktur LS gleichzeitig aufge- schmolzen wird. Hierfür wird ein Nd : YAG-Laser mit einer Wel- lenlänge von 1,06 um verwendet, dessen Laserstrahl LS3 stark außer Fokus gestellt ist.

Bei dem geschilderten Laserumschmelzen der Lotschicht L fließt das flüssige Lot von der schmalen Lotzufuhrstruktur L S und von dem schmalen Leiterbereich LB1 zum Anschluß-Pad P1 hin, so daß dort gemäß Figur 5 von selbst ein Lothöcker LH entsteht. Das Volumen des Lothöckers LH kann ggf. durch an-

hand der Figuren 8 und 9 noch zu erläuternde Maßnahmen weiter- vergrößert werden.

Figur 6 zeigt die Anordnung eines höckerlosen Halbleiterbaus- eins HB auf der Verdrahtung, dessen beispielsweise aus einer Schichtenfolge von Aluminium, Nickel und Gold bestehenden An- schlußflächen AF unmittelbar auf den Kuppen der zugeordneten Lothöcker LH aufliegen. Werden anschließend alle dem Halblei- terbausein HB zugeordneten Lothöcker LH beispielsweise durch Reflow-Löten oder durch Laserlöten gleichzeitig aufgeschmol- zen, so ergeben sich zuverlässige Lötverbindungen mit der aus Figur 7 ersichtlichen konkaven Form der Lothöcker LH.

Figur 8 zeigt ein hier mit P2 bezeichnetes Anschluß-Pad, wel- ches über einen eingeschnürten Leiterbereich LB2 mit dem wei- terführenden Leiterzug LZ verbunden ist. Außerdem führen zu dem Anschluß-Pad P2 insgesamt drei blind endende Lotzufuhr- strukten LS hin, die eine entsprechende Vergrößerung des Lot- volumens des auf dem Anschluß-Pad P2 entstehenden Lothöckers bewirken.