模塊襯底及其制造方法

專利名稱：模塊襯底及其制造方法
技術領域：
本發明是有關模塊襯底(module substrate)的結構，通過焊接使母板與模塊襯底形成電連接，以及模塊襯底的制造方法。
最近幾年由于電子設備和電子器件的小型化，如半導體集成電路、有源器件、無源器件等電子元件在襯底上的安裝密度日益提高。從中間檢驗，安裝的方便性等的重要性考慮，電子元件組裝到模塊襯底上，然后，利用結合技術，如焊接等(例如，日本未審查專利申請公開JP63-204693等)使模塊襯底固定到母板上。
采用現有技術生產的模塊襯底包括由具有絕緣樹脂構成的四邊型的襯底1和由導體構成的布線，多個端面貫穿孔2形成在襯底1的外邊緣處，并具有弧面凹型如圖27～30所示。每個端面貫穿孔2具有半圓形的端面開口的凹槽2A和形成在端面開口的凹槽2A內壁上的端面電極2B。焊料2C填充在端面開口的凹槽2A里。端面電極2B與形成在襯底1的正面一側的布線3連接。端面電極2B通過布線3與位于襯底1的正面一側的中心處的電子元件4相連接。
如上所述的模塊襯底位于母板5上，在這種情況下對襯底加熱，使得位于端面貫穿孔2里的焊料2C被熔化，并且粘附到母板5上的電極焊盤6上。這樣，焊接就能形成。結果焊縫7由光滑的凹型焊料在端面電極2B和電極焊盤6之間形成的，如圖28～29所示。
按上述現有技術，導體構成的布線3形成在襯底1的正面以便安裝在襯底1的正面上的電子元件4和母板上的電極焊盤6形成連接。某些情況下，關于襯底1，采用其中提供有用于連接多個電子元件與地的接地布線圖形的多層襯底。
在這種情況下，因為由導體構成的布線3以及類似物和形成襯底1的樹脂材料的熱膨脹系數是相互不同的，因而當為焊接襯底1進行加工或者加熱時，可能會在襯底1上如圖28的箭頭A方向產生翹曲。由于同樣原因，翹曲也會在母板5上產生。因此在襯底1的端面電極2B和母板上的電極焊盤6之間就會形成間隙。
因此，當端面貫穿孔2里的焊料2C被加熱熔化時，焊料2C就會由于表面張力大致形成圓形，如圖30所示，這樣就導致焊料2C不能與母板5上的電極焊盤6接觸。因此就出現了在端面電極2B和電極焊盤6之間不能形成連接的問題。
進一步講，由于最近電子設備和器件的厚度在不斷的減小，并且襯底1的厚度和母板5的厚度也在逐漸被減小。由于這個原因，襯底1與母板5的翹曲增加，從而導致了端面電極2B和電極焊盤6之間不能很好的形成連接。
因此，本發明的目的是提供一種具有端面電極的模塊襯底及其制造方法，當襯底發生翹曲時，也能形成端面電極與母板間的良好的連接。
為了達到上述目的，本發明提供了一種模塊襯底，該模塊襯底由用于在其正面一側安裝電子元件的襯底和形成在襯底的外邊緣處的端面上的端面電極構成，且所述端面電極用于與電子元件相連接。
每個端面電極是通過焊料在襯底的背面一側與母板進行連接的，并且所述焊料在所述襯底的背面一側形成凸出。
因此，即使在襯底發生翹曲，導致在襯底的端面電極和母板的電極焊盤之間的間隙，突出在襯底的背面一側的焊料的端部也能與母板上的電極焊盤形成良好的接觸。由于這樣，當熔化焊料時，端面電極和電極焊盤就能相互形成連接，并在端面電極和電極焊盤之間形成焊縫。
更適宜的結構是，所述襯底具有每個開在襯底的端面上的端面開口的凹槽，所述端面電極是形成在端面開口的凹槽的內壁上，每個包含有一個電極形成部分面向端面電極并位于端面開口的凹槽里，并且一個凸出部分是從電極形成部分向襯底的背面一側處形成凸出。
因此，具有電極形成部分的焊料就能與端面開口的凹槽里的端面電極相接觸，通過凸出部分焊料就能與母板上的電極焊盤形成接觸。
同樣適宜的結構是，與端面電極連接的背面電極形成于襯底的背面一側并位于端面開口的凹槽的四周，特別是背面電極被焊料的凸出部分覆蓋。
因此，通過熔化焊料的凸出部分，背面電極和母板上的電極焊盤就能形成相互的連接。端面電極和電極焊盤之間就能通過背面電極形成相互的連接。
更適宜的結構是，每個端面開口的凹槽是開在襯底的正面和背面的一個基本半圓形的槽。因此，通過在襯底上開的圓孔，端面開口的凹槽就很容易地形成。
進一步適宜的結構是，每個焊料相對于僅位于襯底的內側特別在端面。由于這樣，焊料在沒有從襯底的端面凸出的情況下，也能被襯底的里側容納。
同樣更適宜的結構是，每個焊料相對襯底端面位于襯底的內側并且面向端面電極，另外每個焊料相對襯底端面從襯底向外突出。
因此，每個相對于襯底端面的位于襯底的內側的焊料能在端面電極上固定，另外，不能相對于襯底端面容納于襯底內側的大量焊料，可以相對于襯底的端面固定于襯底向外凸出的位置。
進一步的適宜的結構是，端面電極包括每個形成在襯底端面的平面電極，每個具有柱形結構的沿著襯底的厚度方向延伸的焊料固定在平面電極上，各焊料的一部分在襯底的背面一側形成突出。
因此，平面電極可以在襯底不被穿孔或進行相似的工藝的情況下被設置在襯底的端面上。進一步講，每個具有柱形結構的焊料通過襯底的背面一側凸出的各焊料部分而固定在平面電極上。因此，即使在襯底的端面電極和母板的電極焊盤之間產生間隙，焊料的端部也能與母板上的電極焊盤相接觸。
更適宜的結構是，每個焊料相對于端面僅設置在襯底的外側。
因此，通過每個相對于端面位于襯底外側的焊料，就能在襯底的端面電極和母板的電極焊盤之間形成焊縫。因而焊縫的形狀和尺寸就能容易而明顯地確定。也就是說，端面電極和電極焊盤之間的連接就能很容易被證實。
根據本發明，提供了一種制造模塊襯底的方法，模塊襯底包括在正面一側安裝電子元件的一個襯底構成，和在襯底外側邊緣處并適合與電子元件連接的端面電極，每個端面電極有一個焊料與母板連接，該方法包括以下步驟使焊料開成為比襯底厚度長的柱形結構，在端面電極上提供焊料，該焊料具有柱形結構的一部分突出于襯底的背面一側上。
因此，具有柱形結構的每個焊料能被固定在端面電極上，并且焊料的一部分能在襯底的背面一側形成突出。端面電極與電極焊盤之間產生的間隙由突出于襯底的背面一側的焊料填充，端面電極和電極焊盤之間可以形成相互的連接。
進一步講，本發明提供了一種制造模塊襯底的方法，模塊襯底包括正面一側安裝電子元件的襯底，在襯底的外圍邊緣處，設置有端面電極，該端面電極適合于與電子元件相連接，端面電極每個通過焊料與母板連接，模塊襯底的形成的步驟如下在加工襯底的上成一行形成許多貫穿孔，在每個貫穿孔的內壁上形成電極薄膜，將加工襯底放置在一個具有許多具有底的孔的夾具上，該具有底的孔位于一條線上并且與貫穿孔相對準，然后將焊料放置于貫穿孔內和具有底的孔內以便于相固定，穿過沿著各貫穿孔的中心的一條線切割加工襯底，然后從加工襯底上除去夾具，從而每個焊料設置在每個相對于襯底端面位于襯底的內側。
因此，具有多個貫穿孔的加工襯底設置在所述襯底的夾具，從而加工襯底上的貫穿孔能與夾具上的具有底的孔對準。進一步講，當焊料被放置在貫穿孔和具有底的孔里并被固定后，然后沿著穿過貫穿孔的中心的一條線對加工襯底的進行切割。因而，在襯底端面側開口的端面電極就能形成；當移開夾具后，焊料在襯底背面一側的凸出部分就能同時形成。
進一步講，本發明提供了一種模塊襯底的制造方法，模塊襯底是由在正面一側安裝有電子元件的襯底構成，限定在襯底的外圍邊緣處的端面處的端面電極適合與電子元件相連接，每個端面電極是通過焊料與母板相連接，模塊襯底的形成步驟如下在加工襯底上成一行形成許多貫穿孔，在每個貫穿孔的內壁上形成電極薄膜，在加工襯底的背面一側上形成背面電極薄膜，該背面電極薄膜設置在貫穿孔的四周，在襯底中形成多個焊料接收孔，并使每個焊料接收孔與具有半圓形的貫穿孔相鄰，從背面一側將焊料放置在貫穿孔和焊料接收孔內，貫穿孔的正面一側和焊料接收孔被封閉，然后加熱焊料，形成每個覆蓋在背面電極上的焊料凸出部分，然后沿著穿過焊料接收孔所一條線切割加工襯底，因而每個位于襯底端面一側的焊料就形成了。
因此，端面電極和背面電極就能通過鄰近貫穿孔形成焊料接收孔形成。進一步講，當貫穿孔和焊料接收孔的正面一側形成封閉，覆蓋在背面電極上的焊料的凸出部分就能通過從背面一側施加于貫穿孔內和焊料接收孔內加熱焊料。通過沿著穿過焊料接收孔的一條線進行加工襯底的切割后，開在襯底的端面上的端面開口的凹槽就同時形成，進一步講，每個包括電極形成部分和凸出部分的焊料就能在端面開口的凹槽里形成。
進一步講，本發明提供了一種制造模塊襯底的方法，模塊襯底由在正面安裝電子元件的襯底構成，位于所述襯底的外圍邊緣處的端面電極，端面電極適合與電子元件相連接，每個端面電極通過焊料與母板相連接，模塊襯底的形成的步驟如下在加工襯底上成一行形成許多貫穿孔，在每個貫穿孔的內壁上形成導電薄膜，在貫穿孔的四周并在襯底的背面上形成背面電極薄膜，然后在加工襯底上形成與具有半圓形的每個貫穿孔相對鄰的許多個焊料接收孔，然后沿著穿過焊料接收孔的一條線進行加工襯底的切割，將焊料從背面一側處放入貫穿孔和焊料接收孔，同時使貫穿孔的正面一側和焊料接收孔形成封閉，加熱焊料，形成覆蓋在背面電極上的焊料的凸出部分，因而在襯底的端面處的每個焊料就形成了。
因此，通過形成與貫穿孔相鄰的焊料接收孔，端面電極和背面表面電極就形成了。通過沿著穿過焊料接收孔的一條線切割加工襯底，開在襯底端面處的端面開口的凹槽就形成了。進一步講，通過從背面一側將焊料放入貫穿孔和焊料接收孔，同時貫穿孔和焊料接收孔的正面一側被封閉并加熱焊料，焊料的凸出部分就能覆蓋在背面電極上，因而包括面對電極部分和凸出部分的每個焊料就能在端面開口的凹槽處形成。


圖1根據本發明的第一實施例的襯底模塊的透視圖；圖2圖1中的端面電極，焊料等局部放大的透視圖；圖3形成在襯底的外平行邊緣的由端面開口的凹槽和端面電極構成的端面貫穿孔的局部放大的透視圖；圖4表明一個與襯底的端面的電極連接且具有柱形的焊料的局部放大的透視圖；圖5表明位于母板上的模塊襯底的側視圖；圖6表明襯底放置于母板上后熔化焊料的側視圖；圖7表明當焊料熔化后模塊襯底粘結在母板上的襯底的側視圖；圖8表明圖7中的Ⅷ-Ⅷ方向的放大的剖面圖；圖9根據本發明的第二實施例的加工襯底且具有一列貫穿孔的平面圖；圖10表明具有電極薄膜的加工襯底的局部放大了的剖面圖，所述電極薄膜是形成在設于夾具上的貫穿孔處，該剖面圖是沿圖8中箭頭表示的Ⅹ-Ⅹ方向取的；圖11表明圖10中的填充貫穿孔和底孔的焊料的局部放大了的剖面圖；圖12表明切割后的加工襯底的圖11中夾具的局部放大了的剖面圖13表明與圖12中的加工襯底與分開了的夾具的局部放大了的剖面圖；圖14根據本發明的第三實施例的模塊襯底的局部放大了的剖面圖；圖15根據本發明的第四實施例的模塊襯底的局部放大了的剖面圖；圖16根據本發明的第五實施例的模塊襯底的局部放大了的剖面圖；圖17是表示第5實施例的加工襯底的從底側取的底視圖，所述加工襯底具有多個貫穿孔；圖18是表示圖17中電極薄膜形成在貫穿孔上且背面具有電極薄膜在加工襯底上的“a”部分的局部放大了的底視圖；圖19是表示形成在圖18中的加工襯底的焊料接收孔的局部放大了的底視圖；圖20是表示設置在圖19中的焊料接收孔中的焊膏的局部放大了的底視圖；圖21是表示沿圖20中的ⅩⅪ-ⅩⅪ方向的局部放大了的剖面圖；圖22是表示圖20中的加工襯底加熱后局部放大了的底視圖；圖23是表示圖22中的ⅩⅩⅢ-ⅩⅩⅢ方向的局部放大了的剖面圖；圖24是表示圖22中的加工襯底被切開和分離后的局部放大了的底視圖；圖25是表示加工襯底被切開且焊膏在焊料接收孔后的第五實施例的加工襯底的局部放大了的剖面圖；圖26是表示圖25中的焊料助焊劑被加熱后的局部放大了的剖面圖；圖27是表示現有技術的模塊襯底的透視圖；圖28是表示圖27中連接在母板上的模塊襯底的剖面圖；圖29是表示圖28中的端面貫穿孔的局部放大了的剖面圖；圖30是表示與圖29類似位置處的在端面貫穿孔和電極焊盤之間因翹曲而形成間隙的加工襯底的局部放大了的剖面圖。
下面參照附圖1-26對本發明的一個實施例中的模塊襯底進行說明。
首先，圖1-8表明本發明的第一實施例的模塊襯底。在圖1-8中，襯底11包括交替疊層例如絕緣樹脂材料和導體構成的布線圖形(圖中未標出)而形成的疊層。多個端面貫穿孔13將在以后描述，它們形成在襯底11的外邊緣處。襯底11大致形成一個矩形，例如，面積為30mm×30mm。在襯底11的正面11A的中心處，安裝有一個電子元件12，如半導體IC，有源器件，無源器件等等。在襯底的背面11B處，連接一個母板5。
端面貫穿孔13形成在由限定襯底11外緣的四個側邊形成的端面11C上。各端面貫穿孔13由一個端面開口的凹槽14和一個端面電極15構成，所述端面貫穿孔13，將在以后加以描述。
端面開口的凹槽14形成在襯底11的端面11C上，具有一個彎曲的弧形。每一個端面開口的凹槽14具有一個直徑為D的大致半圓形的形狀，例如直徑大約1mm，位于襯底11的端面11C上，如圖2所示。端面開口的凹槽14沿襯底11的厚度方向穿過襯底板11。
端面電極15設置成在每個端面開口的凹槽14的整個內壁上延伸。每個端面電極15與襯底11的正面11A上的一個布線16相互連接，并通過布線16與襯底中心的一個電子元件12連接。
焊料17位于端面開口的凹槽14中并具有一個基本為半圓形的柱形結構。每個焊料17包括一個與端面電極15A相面對面對電極的部分17A，和從面對電極的部分17A處沿襯底11A的厚度方向延伸，并且在襯底11的背面11B突出的凸出部17B。面對電極的部分17A與端面電極15的整個表面接觸。在襯底11的背面11B形成的凸出部17B的尺寸為L，例如，大約為0.3mm-0.6mm。焊料17同母板5上的一個電極焊盤6相接觸并形成一個焊縫18，位于端面電極15和電極焊盤6之間的所述焊縫18將在以后進行說明。
上面對該實施例的模塊襯底的結構進行了描述。下面就圖3-4將對模塊襯底的制造方法進行說明。
首先，形成端面電極的過程，在襯底11的外邊緣處形成具有一個基本半圓形的端面開口的凹槽14，端面電極15是一層弧形薄膜，形成在每個端面開口的凹槽14的內壁上。因此，端面貫穿孔13就形成在襯底11的端面11C上，如圖3所示。每個貫穿孔具有一個基本的圓形開口，通過沿穿過著貫穿孔的中心的一條線切割貫穿孔，端面貫穿孔13就可以形成。
其次，形成一個柱形焊料的過程，將具有一個基本半圓形剖面(圖中未標出)的長絲形的焊料切割成比襯底11的厚度要長的大約0.5mm長度，因而柱形結構的焊料17就形成了。焊料可以通過如具有基本半圓形模制表面的模具進行澆鑄而成。
最后，粘貼焊料的過程，將端面電極15的內壁涂敷焊劑和有機粘結劑后，將焊料17緊壓在端面電極15的內壁上。此時，排列焊料17從而使焊料17的端部從襯底11的背面11B處突出大約0.5mm。因此，焊料17的電極形成部分17A就能與端面電極15相粘接，并且凸出部分17B就能將其突出部固定在襯底11的背面11B處。
代替被利用焊劑鍵合到端面電極15，焊料17可以被緊密粘貼在端面開口的凹槽14里與端面電極15接觸。可選擇的是，焊料17的面對電極的部分17A可以被加熱從而使焊料17與端面電極15焊接在一起。
根據上面描述的制造方法制造本實施例的模塊襯底。下面就圖5-8對模塊襯底與母板的粘接進行說明。
首先，同現有技術相似，將模塊襯底放置在母板5上，在這種情況下，進行加熱。假如襯底11和母板5發生翹曲，多個焊料17中位于兩端的焊料17就與母板5上的電極焊盤6分開，如圖5所示。
然后熔化與多個焊料17的電極焊盤相接觸的焊料17。那就是說襯底11的中心位置處并位于縱向方向上的焊料17比位于襯底11的縱向方向上兩端的焊料17要先熔化。因此襯底11會發生如圖6中箭頭B方向上的位移，由于自身的重量，導致位于襯底11的兩端的焊料17與母板5上的電極焊盤6接觸。
其結果是，例如，即使在襯底11上的端面電極15與母板5上的電極焊盤6之間有大約0.1～0.4mm的間隙，與在襯底11上發生翹曲的情況一樣，所有焊料17的端部最終也能與母板5上的電極焊盤6形成接觸，如圖6所示。因此，襯底11上的端面電極15通過熔化焊料17就能與母板5上的電極焊盤6相連。那就是說，焊縫18可以形成在端面電極15和電極焊盤6之間，如圖7和8所示。
在本實施例中，焊料17形成為在襯底11的背面11B處形成突出。由于這樣，即使在襯底11等上翹曲發生從而導致在襯底11的端面電極15和母板5的電極焊盤6之間發生間隙，突出在襯底11的背面11B的焊料17就能連接端面電極15和電極焊盤6在它們之間形成焊縫18。
每個焊料17包括位于端面開口的凹槽14的面對電極的部分17A并與端面電極15接觸，凸出部分17B形成為從面對電極的部分17A突出到襯底11的背面11B處。如上所述，端面電極15和電極焊盤6之間的間隙就能通過凸出部分17B填充，位于端面電極15和電極焊盤6之間的焊縫18就能通過熔化焊料17的面對電極的部分17A在端面開口的凹槽14處形成。
下面，圖9～13示出了本發明的第二實施例中制造模塊襯底的方法。本實施例的特點在于焊料通過夾具與端面電極接觸。與第1和第2實施例相似的元件通過同樣的數字標明并在此不在進行重復說明。本實施例中，一個例子是對四個模塊襯底由一個加工襯底形成的說明，如圖9所示。
首先，形成貫穿孔的步驟，利用圓形沖頭，對用于制造例如，四個模塊襯底的加工襯底21進行沖孔，因而成一行形成多個貫穿孔22。每個貫穿孔22具有例如大約1mm的內徑。
其次，形成電極薄膜的步驟，每個貫穿孔22進行電鍍等處理，如圖10所示，因而電極薄膜23就形成在整個貫穿孔22的內壁上。然后，一個如光致抗蝕膜等掩膜形成在加工襯底21的正面，然后進行腐蝕后，因而布線16就形成了并與電極薄膜23連接。
然后，放置襯底的過程，將加工襯底21放置在夾具24上，夾具24由樹脂材料包括環氧樹脂等在玻璃上捏制而成。夾具24上形成有與貫穿孔22相對應的位置處的具有底部的并排列成一行的多個孔25。每個貫穿孔22與具有底部的孔25分別對準。具有底部的每個孔25的深度大約為0.3-0.6mm是依據焊料17的凸出部分17B而設置的。
然后，填充焊料的過程，將熔化后的焊料26接收(填充)在貫穿孔22和具有底部的孔25中，如圖11所示。之后，加工襯底21等被冷卻后，具有基本柱形結構的焊料26就焊接并固定在貫穿孔22的電極薄膜23上。
最后步驟，切割襯底的過程，將加工襯底21和夾具24沿著穿過填充有焊料26的貫穿孔22的中心的一條線進行切割，利用金剛石刀具，從正面沿著俯視圖中的十字圖形進行切割，如圖9所示。
因此，襯底11通過切割加工襯底21就形成了，如圖12所示。每個具有基本半圓弧形狀的多個端面電極15(端面貫穿孔13)就在襯底11的端面11C上形成了，同時，具有半圓形的剖面和在襯底11的背面11B處具有凸出部分的柱形焊料17就與端面電極15相接觸。然后，如圖13所示，將所述襯底11從所述夾具24上移開，這樣，四個模塊襯底就同時形成了。
如上所述，依據這一制造方法，四個模塊襯底能同時形成，并且每個模塊襯底在襯底11的端面11C上有多個端面電極15。進一步講，特別是突出在襯底11的背面11B的焊料17就能很容易的固定在端面電極15上。因此，模塊襯底的生產效率提高了，生產成本也降低了。
下面，圖14示出了本發明的模塊襯底的第三實施例。本實施例的特點是在襯底端面上直接形成平面電極，以及將焊料分別固定在平面電極上。在該實施例中，與第1和第2實施例相似的元件通過同樣的數字標明并在此不在進行重復說明。
在該實施例中，襯底31是與第一實施例基本相似的四邊形，并由樹脂材料構成。
作為端面電極的平面電極32是直接形成在襯底31的端面31C上。平面電極32在襯底31的端面31C上，具有一個平面狀，并沿著襯底31的厚度方向延伸。平面電極32是與形成于襯底31的正面31A上的布線33相連。
具有基本半圓形剖面的焊料34與平面電極32相接觸。每個焊料34的扁平平面與平面電極32焊接在一起，并且焊料34的圓弧形的部分構成從襯底31的端面31C上突出的端面凸出部分34A。進一步講，焊料34向著襯底31的背面31B側沿著平面電極32的方向延伸，并且其上部構成一個凸出部分34B，該凸出部分是在襯底31的背面31B處突出形成的。
根據上面所述的本實施例，同樣的步驟和加工效果可以從第一實施例中獲得。在該實施例中，平面電極31是直接在所述襯底31的端面31C處形成的，因此，在襯底31上進行的貫穿孔加工等可以省略。焊縫也能在所述襯底31的端面31C上形成。每個焊縫的形狀和尺寸可以很容易明確的證實。容易證實通過焊料34能將平面電極32與母板上的電極焊盤焊接在一起。
進一步講，從襯底31的端面31C處突出的由大量焊料34構成的端面凸出部分34A是設置在平面電極31。由于這個原因，襯底31上的平面電極32和母板上電極焊盤之間即使存在間隙，在焊料34沒有短缺時也能相互連接。
下面，圖15示出了本發明的第四實施例。本實施例的特點是每個焊料面向相對于端面襯底內側的端面電極，因此，焊料的一部分突出在端面上，與上述第1實施例中相似的元件通過同樣的數字標明，并在此不在進行重復說明。
在該實施例中，每個焊料41都基本形成圓柱形。對于每個焊料41，一個電極形成部分41A是位于端面開口的凹槽14里并面向端面電極15，一個端面電極凸出部分41B是在襯底11的端面11C處向外突出，并且凸出部分41C是在襯底11的背面11B處形成突出。
因此，根據本實施例的上述說明，幾乎相同的操作和加工效果從第1實施例即可獲得。
下面，圖16～24示出了本發明的第五實施例。本實施例的特點在于襯底的背面上的背面電極的位置位于端面開口的凹槽的四周并與端面電極相連，并且焊料在襯底的背面形成突出，覆蓋在背面電極上。
本實施例中，襯底51與第1實施例中的襯底具有基本相似的四邊形，并由樹脂材料構成。
端面貫穿孔52位于襯底51的端面51C上。每個端面貫穿孔52包括一個端面開口的凹槽53，一個端面電極54和一個背面電極56，所述端面電極56將在以后進行說明。
端面開口的凹槽53形成在所述襯底51的端面51C上并限定成弧形。焊料接收部分53A從襯底51的端面51C處基本直線延伸，并具有相同的寬度W。焊料57設置在焊料接收部分53A處。進一步講，焊料57設置在電極構成部分53B處，該電極構成部基本具有半圓形。每個端面開口的凹槽53包括焊料接收部分53A和電極構成部分53B，并與焊料接收部分53A連接，用于容納焊料57。因為電極構成部分53B的內徑，為Φ1設置，為比焊料接收部分53A的寬度W要小，所以臺階部分就在在焊料接收部分53A和電極構成部分53B之間形成。端面開口的凹槽53沿著襯底11的厚度方向延伸。
端面電極54分別設置在端面開口的凹槽53的電極構成部分53B處。每個端面電極54基本形成圓弧形，并覆蓋在電極構成部分53B的內壁上，端面電極54與襯底51的正面51A上的布線55相連，并且通過布線55與襯底51中心處的電子元件相連。
背面電極56設置在襯底51的背面51B上的端面開口的凹槽53的四周。每個背面電極56，基本具有半圓弧形，設置在電極構成部分53B的四周，同時與背面電極54相連。背面電極56的外徑為Φ2例如與焊料接收部53A的寬度相等或者要小(Φ2≤W)，(參見圖19)。
焊料57基本具有半圓形，位于各背面開口的凹槽53處。每個焊料57包括一個電極形成部分57A和一個凸出部分57B，電極形成部分57A的位置是面向端面電極54，凸出部分57B從電極形成部分57A沿著襯底51的厚度方向延伸并從背面51B形成突出并覆蓋背面電極56。進一步講，電極形成部分57A與背面電極54的整個表面完全接觸。凸出部分57B基本具有半圓形，在襯底51的背面51B上形成突出。
本實施例的模塊襯底已在上面進行了說明。下面，參見圖17-24對模塊襯底的制造方法進行說明。本實施例中，例如一個模塊襯底是通過一個加工襯底形成的，如圖17所示。
首先，如圖17所示，形成一個貫穿孔的過程，利用原形沖頭在加工襯底61上沖孔，例如，在一個模塊襯底上，在一行形成多個貫穿孔62(成框架形狀)。在這種情況下，使每個貫穿孔62的內徑的設置與電極構成部分53B的內徑Φ1具有基本相同的數值。
其次，如圖18所示，舉例說明形成電極薄膜的過程，對貫穿孔62進行鍍敷處理等，因此，電極薄膜63分別形成在貫穿孔62的整個內壁上。然后一個光致抗蝕膜等掩模形成在加工襯底61的正面61A處，經過腐蝕，形成布線55與電極薄膜63相連。進一步講，在加工襯底61的背面61B上，背面電極64設置在貫穿孔62的四周并與電極薄膜63相連。在這種情況下，各背面電極薄膜64的外徑的設置與各背面電極56的外徑Φ2具有相同的數值。
下面，如圖19所示，形成焊料接收孔的過程，利用矩形沖頭在加工襯底61上沖孔，因而鄰近于各貫穿孔62的矩形焊料接收孔65就形成了。在這種情況下，然后，形成每個焊料接收孔65以便在每個貫穿孔62的一半處進行切割，由此具有基本半圓形電極形成部分53B和電極54就形成了。焊料接收孔65的寬度的設置為與焊料接收部53A的寬度W的數值基本一樣。因此，在加工襯底61的背面61B上，基本上是半圓形的背面電極56就形成了。為了防止在背面電極處毛刺的發生，焊料接收孔65的寬度方向的兩個邊緣定位成至少與背面電極56的外圍接觸，或者孔65的寬度與電極56的直徑相同。另外，焊料接收孔65的寬度方向上的兩個邊緣通常定位于背面電極56的最外周的徑向外側上，或者孔65的寬度比電極56的直徑要大。
下面，如圖20和21所示，容納焊料的過程，加工襯底61放置在平板夾具66上，平面夾具66由耐熱型樹脂材料或者相類似材料構成。在這種情況，加工襯底11疊于夾具66上，以便加工襯底61的正面61A正好面對所述夾具66的正面66A(加工襯底61朝下放置)。然后，焊膏67從加工襯底61的背面61B一側向焊料接收孔65和電極形成部分53B提供焊料。采用粒狀焊料來代替焊膏67，也可以向焊料接收孔65和電極形成部分53B提供焊料。
下面，如圖22和23所示，加熱襯底的過程，當焊膏67充滿焊料接收孔65和電極形成部分53B時，對加工襯底61和夾具66進行加熱。然后焊膏67熔化，同時，由于表面張力，熔化后的焊膏67就在焊料接收孔65內形成基本的圓柱形。然后，由于熔化后的焊膏67與端面電極54和背面電極56的焊接特性。將熔化后的焊膏67提起在背面電極56上，具有基本的半圓形，然后，將加工襯底61等冷卻，因而基本圓柱形的焊料57就固定在端面電極54上。因此，對焊料57，電極形成部分57A是面向端面電極54處形成的，凸出部分57B是在加工襯底61的背面61B一側形成突出以覆蓋在背面電極56上。
最后，如圖24所示，切割襯底的過程，加工襯底61和夾具66沿著圖17的兩點連線被切割形成襯底51。在這種情況下，焊料接收孔65被切割如圖24所示，形成在襯底51的端面51C開口的焊料接收部53A。因此，焊料57容納于焊料接收部分53A。然后將襯底51從夾具66上移開，模塊襯底就形成了。
因此，根據如上所述構成的本實施例，可以獲得基本與第一實施例相同的操作步驟和加工效果。然而，在本實施例中，每個背面電極56與端面電極54相連，并形成在所述襯底51的背面襯底51B上。焊料57的凸出部分57B覆蓋在背面電極56上。因此，通過熔化凸出部分57B，背面電極56和母板上的電極焊盤就能相互連接，背面電極54和電極焊盤通過背面電極56就能相互連接。
背面電極56設置在襯底51的背面51B上。因此，通過熔化容納于端面開口的凹槽53內的焊膏67，凸出部57B就很容易形成。因此，模塊襯底的生產效率就提高了。
在第5實施例中，一個例子是對一個模塊襯底形成在一個加工襯底61上的說明。與第2實施例一樣，多個模塊襯底(例如4個襯底)可以通過一個加工襯底形成。在這種情況下，鄰近的兩個模塊襯底上的兩個鄰近的貫穿孔可以通過四邊形沖頭沖壓而成，因此一個焊料接收孔包括所述兩個貫穿孔。通過沿著穿過焊料接收孔的中心線切割加工襯底，兩個端面電極就形成了。那就是說，四個模塊襯底同時形成，與第2實施例的情況相似。因此生產效率得到了提高。
進一步講，在第5實施例中，容納焊料和加熱襯底的過程之后，進行襯底的切割過程。本發明并不局限于以上工藝順序。例如切割襯底的過程可以在容納焊料和加熱襯底的過程之前進行，相似于第5實施例的改進例子，如圖25和26所示。
在這種情況下，當襯底用金剛石和類似物進行切割，夾具66’在切割前是接合在所述加工襯底61的正面61A上，因此在切割后就會防止襯底51’出現散裂。進一步講，當加工襯底61通過沖頭沖孔形成襯底51’。采用所謂的后推的方法，其中沖孔形成的襯底51’恢復致適應沖孔前加工襯底61原始位置。因此加工襯底61被切割后，焊料接收孔65能保持與焊膏67相適應的形狀和尺寸。
在這種情況下，切割襯底的過程是在容納焊料和加熱襯底之前進行的，可以防止切割后清洗襯底51’造成的電子元件等的退化，另外，襯底51’與端面電極54’之間的絕緣是有保證的。
詳細的講，在一些情況下，當焊料塊57’固定在襯底51’上時，電子元件同時被安裝在襯底51’上。在這種情況下，假如最后進行襯底切割過程，當對襯底51’進行切割時，為了防止毛刺的產生，清洗襯底51是必要的。新的問題是，清洗導致電子元件的特性變壞，如SAW(表面聲波)濾波器、絕緣子、或相似物的特性變壞。
在這種情況下，焊料57從襯底51’的端面51C’形成突出，當襯底51’被切割時，切割的焊料形成，并與襯底51’的端面51C’形成摩擦。這就導致了無法實現端面電極54’之間的絕緣的問題。
另一方面，當容納焊料和加熱襯底的過程在切割襯底前進行時，這些問題就能解決。
在第5實施例中，平板-電鍍的夾具66是由樹脂材料構成的。作為夾具，耐熱薄膜層需要具有大約數毫米的厚度。
進一步講，在第2實施例中，熔化的焊料26澆入貫穿孔22中。然而，可以容納焊膏或者細粒的焊料，加熱，和冷卻，因而焊料就固定在端面電極上。
更進一步講，在第1和第4實施例中，端面開口的凹槽14形成具有一個半圓形結構。本發明并不局限于半圓形結構，例如，端面開口的凹槽形成為矩形或者半圓形，并在內壁處，形成端面電極。
如上所述，即使翹曲發生在襯底上，導致襯底上端面電極和母板上電極焊盤之間形成間隙，在襯底的背面一側處的焊料凸出部分的端部也能與另一塊基板上的電極焊盤相接觸。因此，在這種情況下通過熔化焊料，端面電極和電極焊盤能夠相互連接，并且在端面電極和電極焊盤之間就能形成焊縫。
更適宜的方法是，端面電極是形成在端面開口的凹槽的內壁上，并且每個焊料包括一個位于端面開口的凹槽里的面對電極的部分，面向端面電極，和形成為在襯底的背面一側從面對電極的部分突出的凸出部分。通過面對電極的部分，焊料就能與端面開口的凹槽里的端面電極相接觸。通過凸出部分，焊料就能與母板上的電極焊盤形成接觸。
同樣適宜的方法是，每個背面電極形成在端面開口的凹槽的四周并在襯底的背面一側，同背面電極相連，背面電極分別被凸出部分覆蓋。由于這樣，當焊料的凸出部分被熔化后，背面電極和母板上的電極焊盤就能相互連接，并且端面電極和電極焊盤就能通過背面電極形成相互連接。更進一步講，由于背面電極設置在襯底的背面一側，因此，當焊膏或者類似物熔化后，凸出部分就很容易形成。模塊襯底的生產效率因此被提高了。
適宜的方法是，每個端面開口的凹槽是開在襯底的正面和背面的表面上并其中形成半圓形。因此，通過在襯底上沖成的圓孔，端面開口的凹槽就能很容易形成。
更適宜的方法是，每個焊料相對端面僅位于襯底的內側。由于這樣，焊料從襯底的端面沒有形成突出也能被襯底的里側容納，可以防止形成在端面電極和電極焊盤之間的焊縫向襯底的端面外側的過度延伸。
同時適宜的方法是，每個焊料相對于襯底的端面位于襯底的內側，因而焊料面對端面電極并從襯底的端面形成突出。因此，每個焊料形成于襯底的端面位于襯底的內側，能與端面電極固定，進一步講，大量在其它情況下相對于端面不能被襯底的內側容納的焊料，可以形成于其端面保持在從襯底突出的位置。因此，即使在襯底的端面電極和母板的電極焊盤之間形成間隙，在襯底的端面電極和母板的電極焊盤之間，在沒有焊料缺乏的情況下也能形成焊縫。
更適宜的方法是，每個端面電極包括在襯底的端面上形成的一個平面電極，每個焊料具有一個柱形結構，并沿著襯底的厚度方向伸展，并固定在平面電極上，并且焊料的一部分在襯底的背面一側形成突出。平面電極排列在沒有被打孔等的襯底的端面。具有柱形結構的焊料通過在襯底的背面一側形成的凸出的一部分與平面電極接觸。因此，即使在襯底上的端面電極和母板的電極焊盤之間產生間隙，焊料的端部也能與母板的電極焊盤形成接觸。
適宜的方法是，每個焊料相對于端面僅位于所述襯底的外側。因此，在襯底的端面電極和母板的電極焊盤之間就能形成焊縫。因此，與相對端面處形成在襯底內側的焊縫相比的形狀和尺寸就能很明顯很容易地證實。那就是說，容易證實端面電極和電極焊盤之間的連接就能很容易的形成。
根據本發明的母體襯底的制造方法，每個焊料是形成在端面電極上，具有柱形結構并比襯底的厚度還長，通過具有柱形結構并在襯底的背面一側形成突出的焊料的一部分固定在端面電極上。因此，具有柱形結構的每個焊料通過粘合劑等就很容易與端面電極固定。進一步講，每個焊料是通過在襯底的背面一側形成突出的焊料的一部分與端面電極形成固定。因此，通過在襯底的背面一側的突出的焊料可以填充端面電極和電極焊盤之間產生的間隙，端面電極和電極板就能相互連接。
進一步講，根據本發明的生產母體襯底的進一步制造方法，多個貫穿孔形成在加工襯底上成一行，電極薄膜形成每在個貫穿孔的內壁上，加工襯底設于一個具有成行的許多底孔的夾具上，貫穿孔與底孔相對應，焊料位于貫穿孔和底孔中并固定，加工襯底和夾具是通過穿過貫穿孔的中心的一條線進行切割，并使夾具從模塊襯底上分離。每個在襯底的端面上具有許多的端面電極的多個模塊襯底，都能同時制造。在襯底的背面一側形成突出的焊料就能很容易的與背面電極固定。為此，模塊襯底的生產效率提高了，生產成本降低了。
然而，根據制造模塊襯底的另一個方法，電極薄膜是形成在加工襯底的每個貫穿孔的內壁上，背面電極薄膜是設置在加工襯底的背面一側并在貫穿孔的四周，焊料接收孔形成在加工襯底上，與貫穿孔鄰近，以此方式每個貫穿孔都取半圓形，每個焊料從背面一側位于貫穿孔和焊料接收孔的里邊，且貫穿孔和焊料接收孔的正面一側被封閉，加熱焊料塊后形成每個覆蓋在背面電極上的焊料凸出部分，沿穿過焊料接收孔的一條線切割加工襯底，因而每個焊料就設置在襯底的端面一側。根據此方法，端面電極和背面電極就通過設置與貫穿孔和相鄰的焊料接收孔而形成。進一步講，覆蓋在背面電極上的焊料凸出部分就能通過從背面一側將焊料放入貫穿孔和焊料接收孔形成，同時貫穿孔和焊料在正面一側形成封閉，并加熱焊料。進一步講，沿著穿過焊料接收孔的一條線切割加工襯底，開在襯底端面的端面開口的凹槽就形成了，進一步講，每個包括一個面對電極的部分和凸出部分的焊料可以設在端面開口的凹槽里。
更進一步講，本發明的制造母體襯底的另一個方法，電極薄膜是形成在加工襯底的每個貫穿孔內壁上，背面電極薄膜形成在所述加工襯底的背面一側并位于貫穿孔的四周，焊料接收孔形成在襯底上，與具有半圓形的每個貫穿孔相鄰，加工襯底是沿著穿過焊料接收孔的一條線進行切割而成，焊料從背面一側設于貫穿孔和焊料接收孔內，所述貫穿孔和焊料接收孔的正面一側被封閉，加熱焊料形成每個覆蓋在背面電極上的焊料凸出部分，由此每個焊料設置在襯底的端面一側。焊料在加工襯底被沿著穿過焊料接收孔的一條線切割后形成在每個端面開口的凹槽里，同時端面開口的凹槽就形成。因此，襯底當被切割后，在焊料設置在端面開口的凹槽前，可以進行清洗。因此，即使當焊料被放置在端面開口的凹槽里時，電子元件也能安裝在襯底上，可以防止對襯底進行清洗引起的電子元件的特性被退化。這樣，可靠性得到了提高。
權利要求
1．一種模塊襯底，包括一個襯底，該襯底在其正面安裝有一個電子元件，和端面電極，該端面電極設置在限定襯底的外圍邊緣的端面上，適用于與電子元件相連接，所述端面電極每個設置有一個焊料并與襯底的背面一側上的母板相連接，所述焊料在襯底的背面一側形成突出。
2．根據權利要求1的模塊襯底，其特征在于所述襯底設置有端面開口的凹槽，每個端面開口的凹槽開在襯底的端面處，所述端面電極分別設置在端面開口的凹槽的內壁上，所述焊料每個包括一個面向端面電極設置在端面開口的凹槽里的電極形成部分，和設置成從電極形成部分到襯底的背面一側形成突出的一個凸出部分。
3．根據權利要求2的模塊襯底，其特征在于與端面電極相連接的每個背面電極設置在襯底的背面一側的端面開口的凹槽的四周，焊料的凸出部分分別覆蓋在背面電極上。
4．根據權利要求2或3的模塊襯底，其特征在于所述每個端面開口的凹槽開在襯底的正面和背面并基本具有半圓形。
5．根據權利要求1、2和3任意之一的模塊襯底，其特征在于所述每個焊料相對于襯底的端面僅位于在襯底的內側。
6．根據權利要求1、2和3任意之一的模塊襯底，其特征在于所述每個焊料相對于端面僅位于在襯底的內側，面向端面電極，并相對于端面從襯底形成突出。
7．根據權利要求1的模塊襯底，其特征在于每個端面電極包括一個設置在襯底的端面上的平面電極，每個焊料具有一個沿著襯底的厚度方向延伸的柱形結構，并且焊料是通過在襯底的背面一側的焊料凸出部分而固定在平面電極上。
8．根據權利要求1或7的模塊襯底，其特征在于每個焊料相對于端面僅位于在襯底的外側。
9．一種制造模塊襯底的方法，模塊襯底包括用于在其正面安裝一個電子元件的襯底，和端面電極，該端面電極設置在限定襯底的外側邊緣的端面上，適用于與電子元件相連接，所述端面電極每個設置有焊料，以便于與母板相連接，方法包括如下步驟將焊料形成為比襯底的厚度方向長的柱形結構，通過具有柱形結構并在襯底的背面一側形成突出的焊料的一部分將焊料設置在端面電極上。
10．一種制造模塊襯底的方法，模塊襯底包括用于在其正面安裝一個電子元件的襯底，和端面電極，該端面電極設置于限定襯底的外側邊緣的端面上，并適用于與電子元件相連接，所述端面電極每個設置有一個焊料，以便于與母板相連接，方法包括如下步驟在加工襯底上形成成行的多個貫穿孔，在每個貫穿孔的內壁上形成電極薄膜，將加工襯底放在一個夾具上，該夾具上有成行的具有底部的多個孔，使貫穿孔分別位于具有底部的孔上，分別將焊料放入貫穿孔和具有底部的孔里面，以形成固定，沿著穿過各貫穿孔的中心的一條線切割加工襯底和夾具，從加工襯底上將夾具分開，因而每個焊料相對于端面設置在襯底的內側。
11．一種制造模塊襯底的方法，模塊襯底包括用于在其正面安裝一個電子元件的襯底，和端面電極，該端面電極設置于限定襯底的外側邊緣的端面上，并適用于與電子元件相連接，所述端面電極每個設置有一個焊料，以便于焊料與母板相連接，方法包括如下步驟在加工襯底上形成成行的多個貫穿孔，在每個貫穿孔的內壁上形成電極薄膜，在加工襯底的背面一側上形成背面電極薄膜，并設置在特別是貫穿孔的四周，在加工襯底上形成與具有半圓形的每個貫穿孔相鄰的多個焊料接收孔，從襯底的背面一側將焊料放入貫穿孔和焊料接收孔，貫穿孔和焊料接收孔的正面被封閉，加熱焊料，形成每個覆蓋在背面電極上的焊料凸出部分，然后沿著穿過焊料接收孔的一條線切割加工襯底，因而焊料就設置在襯底的端面上。
12．一種制造模塊襯底的方法，模塊襯底包括用于在其正面安裝一個電子元件的襯底，和端面電極，該端面電極設置于限定襯底的外側邊緣的端面上，并適用于與電子元件相連接，所述端面電極每個設置有一個焊料，以便于焊料與母板相連接，方法包括如下步驟在加工襯底上形成成行的多個貫穿孔，在每個貫穿孔的內壁上形成電極薄膜，在加工襯底的背面一側上形成背面電極薄膜，該薄膜被設置在特別是貫穿孔的四周，在加工襯底上形成與具有半圓形的每個的貫穿孔相鄰的多個焊料接收孔，沿著穿過焊料接收孔的一條線切割加工襯底，從背面一側將焊料放入貫穿孔和焊料接收孔，貫穿孔和焊料接收孔的正面被封閉，加熱焊料，形成每個覆蓋在背面電極上的焊料凸出部分，因而焊料就設置在襯底的端面上。
全文摘要
每個端面貫穿孔由弧形凹面的端面開口的凹槽和覆蓋在凹槽內壁上的端面電極形成在所述襯底的端面。進一步講,具有半圓形的焊料與端面電極相連接。焊料包括面對端面開口的凹槽中的端面電極的面對電極的部分,從面對電極的部分延伸并在所述襯底的背面一側形成突出的凸出部分。因此,即使襯底等形成翹曲,焊料的凸出部分也可以填充端面電極和母板的電極焊盤之間形成的間隙,從而使端面電極和電極焊盤形成相互連接。
文檔編號H01L23/498GK1305338SQ0013422
公開日2001年7月25日 申請日期2000年10月25日 優先權日1999年10月25日
發明者岡田雅信, 古出朋之, 中谷和義, 中路博行 申請人:株式會社村田制作所