DE10103456C1 - Vorrichtung mit mindestens einem Halbleiterbauteil und einer Leiterplatte und Verfahren zur Herstellung einer elektromechanischen Verbindung zwischen beiden - Google Patents

Vorrichtung mit mindestens einem Halbleiterbauteil und einer Leiterplatte und Verfahren zur Herstellung einer elektromechanischen Verbindung zwischen beiden

Info

Publication number
DE10103456C1
DE10103456C1 DE10103456A DE10103456A DE10103456C1 DE 10103456 C1 DE10103456 C1 DE 10103456C1 DE 10103456 A DE10103456 A DE 10103456A DE 10103456 A DE10103456 A DE 10103456A DE 10103456 C1 DE10103456 C1 DE 10103456C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
circuit board
semiconductor component
contact connections
external contacts
printed circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10103456A
Other languages
English (en)
Inventor
Erik Heinemann
Josef Heitzer
Frank Pueschner
Bernd Barchmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE10103456A priority Critical patent/DE10103456C1/de
Priority to US10/057,127 priority patent/US6806562B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10103456C1 publication Critical patent/DE10103456C1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/563—Encapsulation of active face of flip-chip device, e.g. underfilling or underencapsulation of flip-chip, encapsulation preform on chip or mounting substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49838—Geometry or layout
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L24/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/11—Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K1/111—Pads for surface mounting, e.g. lay-out
    • H05K1/112—Pads for surface mounting, e.g. lay-out directly combined with via connections
    • H05K1/113—Via provided in pad; Pad over filled via
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/325—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by abutting or pinching, i.e. without alloying process; mechanical auxiliary parts therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/0556—Disposition
    • H01L2224/05568—Disposition the whole external layer protruding from the surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/05573—Single external layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16235—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a via metallisation of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16237—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bonding area disposed in a recess of the surface of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8112—Aligning
    • H01L2224/81136—Aligning involving guiding structures, e.g. spacers or supporting members
    • H01L2224/81138—Aligning involving guiding structures, e.g. spacers or supporting members the guiding structures being at least partially left in the finished device
    • H01L2224/81141—Guiding structures both on and outside the body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8119—Arrangement of the bump connectors prior to mounting
    • H01L2224/81191—Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed only on the semiconductor or solid-state body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8119—Arrangement of the bump connectors prior to mounting
    • H01L2224/81193—Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed on both the semiconductor or solid-state body and another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/818—Bonding techniques
    • H01L2224/81897—Mechanical interlocking, e.g. anchoring, hook and loop-type fastening or the like
    • H01L2224/81898—Press-fitting, i.e. pushing the parts together and fastening by friction, e.g. by compression of one part against the other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09209—Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/09654—Shape and layout details of conductors covering at least two types of conductors provided for in H05K2201/09218 - H05K2201/095
    • H05K2201/0969—Apertured conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10621—Components characterised by their electrical contacts
    • H05K2201/10674—Flip chip
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/20—Details of printed circuits not provided for in H05K2201/01 - H05K2201/10
    • H05K2201/209—Auto-mechanical connection between a component and a PCB or between two PCBs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Halbleiterbauteil (1) und einer Leiterplatte (2). Das Halbleiterbauteil (1) weist Außenkontakte (3) und die Leiterplatte (2) weist Kontaktanschlüsse (4) auf. Die Kontaktanschlüsse (4) zeigen eine zentrale Blindöffnung (5), in welche die Außenkontakte (3) des Halbleiterbauteils (1) hineinragen und kraftschlüssig mit den Kontaktanschlussflächen (4) in Eingriff stehen. Bei dem Verfahren zum elektromechanischen Verbinden der beiden Teile zu einer Vorrichtung werden lediglich nach dem Ausrichten die beiden Komponenten aufeinander gepresst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mindestens einem Halbleiterbauteil und mindestens einer Leiterplatte und ein Verfahren zur Herstellung einer elektromechanischen Verbin­ dung zwischen beiden, entsprechend der Gattung der unabhängi­ gen Ansprüche.
Zum Verbinden eines Halbleiterbauteils, insbesondere eines Halbleiterbauteils in Flip-Chip-Technologie, mit einer Lei­ terplatte aus Keramik oder Kunststoff muss der Halbleiterchip unter Erwärmung und unter Druck so lange mit seinen lötbaren Außenkontakten auf Kontaktanschlüsse der Leiterplatte ge­ drückt werden, bis eine Lotverbindung vollständig hergestellt ist und das Lot erstarrt ist. Danach kann der Zwischenraum zwischen Halbleiterbauteil und Leiterplatte, falls erforder­ lich, mit einem Füllmaterial aufgefüllt werden. Solange das Lot nicht erstarrt ist, ist es erforderlich, das Halbleiter­ bauteil in Position zu halten, wobei das Ausrichten und das Halten in Position zu Fehlbestückungen führen kann, zumal, wenn Erschütterungen und andere Störungen die aufeinander ausgerichteten Komponenten gegeneinander verschieben.
Eine Vorrichtung mit einem Halbleiterbauteil und einer Lei­ terplatte der gattungsgemäßen Art ist beispielsweise aus der JP 11017307 A bekannt. Das Halbleiterbauteil weist Außenkon­ takte auf, die mit Kontaktanschlüssen der Leiterplatte ver­ bunden sind, wobei die Kontaktanschlüsse zentrale Blindöff­ nungen aufweisen, in welche die Außenkontakte des Halbleiterbauteils hineinragen und kraftschlüssig mit den Kontaktan­ schlüssen in Eingriff stehen. Ein Verfahren sowie eine Vor­ richtung zur Montage eines Elektronikbauteils auf einer Lei­ terplatte ist weiterhin aus der EP 954 208 A1 bekannt, bei dem Außenkontakte des Elektronikbauteils beim Aufsetzen auf Kontaktflächen der Leiterplatte plastisch verformt werden und mit diesen kraft- und formschlüssig verbunden werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung mit mindestens einem Halbleiterbauteil und mindestens einer Leiterplatte und ein Verfahren zur Herstellung einer elektromechanischen Ver­ bindung zwischen beiden zu schaffen, mit denen die oben er­ wähnten Nachteile überwunden werden und die Gefahr einer Dejustage der beiden miteinander zu verbindenden Komponenten vermindert wird.
Diese Aufgabe wird mit den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Merkmale vorteilhafter Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung mindestens ein Halblei­ terbauteil und mindestens eine Leiterplatte auf. Das Halblei­ terbauteil besitzt Außenkontakte, die mit Kontaktanschlüssen auf der Leiterplatte zu verbinden sind, wobei die Kontaktan­ schlüsse auf der Leiterplatte zentrale Blindöffnungen aufwei­ sen, in welche die Außenkontakte des Halbleiterbauteils hin­ einragen und mindestens kraftschlüssig mit den Kontaktan­ schlüssen in Eingriff stehen. Durch das Vorsehen von zentra­ len Blindöffnungen in den Kontaktanschlüssen der Leiterplatte wird eine Dejustage nach dem Aufsetzen des Halbleiterbauteils auf die Leiterplatte unterbunden, da die Außenkontakte des Halbleiterbauteils in diese Blindöffnungen kraftschlüssig hineinragen. Damit erübrigt es sich auch, eine klammernde Vorrichtung vorzusehen, die während eines Lötvorgangs das Halbleiterbauteil auf der Leiterplatte fixiert. Ferner kann aufgrund des Kraftschlusses, der gleichzeitig auch einen elektrischen Kontakt verwirklicht, eine lötfreie elektrische Verbindung zwischen Außenkontakten des Halbleiterbauteils und Kontaktanschlüssen der Leiterplatte erreicht werden, so dass das Aufsetzen und elektrische Verbinden des Halbleiterbau­ teils mit einer Leiterplatte aufgrund der erfindungsgemäßen Kontaktanschlüsse keine thermische Behandlung erfordert.
Die Position des Halbleiterbauteils auf der Leiterplatte kann neben dem reinen Kraftschluss durch einen klebenden Füller, der zwischen Halbleiterbauteil und Leiterplatte angeordnet ist, langzeitig unterstützt und gesichert werden.
Die Kontaktan­ schlüsse auf der Leiterplatte weisen Blindöffnungen auf, deren Ba­ sisbereich eine größere Abmessung aufweist als deren Kopfbe­ reich. Die Außenkontakte des Halbleiterbauteils ragen durch den Kopfbereich der Blindöffnung in den Kontaktanschlüssen hindurch und sind durch den Andruck auf das Halbleiterbauteil in den Blindöffnungen derart verformt, dass sie formschlüssig mit den Kontaktanschlüssen der Leiterplatte in Eingriff ste­ hen. Dieser Formschluss wird durch die größere Abmessung des Basisbereichs der Blindöffnung gewährleistet. Ein Halbleiter­ bauteil, das auf diese Weise mit derart vorgeformten Kontak­ tanschlüssen der Leiterplatte in Eingriff steht, ist auf der Leiterplatte derart verankert, dass ein Auffüllen mit Hilfe eines dazwischen angeordneten Füllens oder Klebstoffs nicht unbedingt erforderlich ist, um eine langzeitige elektromecha­ nische Verbindung zu gewährleisten.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die zen­ trale Blindöffnung in den Kontaktanschlüssen als Schlitz aus­ gebildet. Eine derartige schlitzförmige Blindöffnung hat den Vorteil, dass bei Aufsetzen des Halbleiterchips auf die Kon­ taktanschlüsse der Leiterplatten eine größere Toleranz beim Ausrichten zugelassen werden kann und dennoch eine sichere langzeitige elektromechanische Verbindung zwischen Halblei­ terbauteil und Leiterplatte gewährleistet werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die zen­ trale Blindöffnung in den Kontaktanschlüssen eine Säule. Die­ se Säule kann einen polygonalen Querschnitt oder einen kreis­ förmigen Querschnitt aufweisen und mit ihrem Kopfbereich, der die Außenkontakte des Halbleiterbauteils aufnimmt, eine pla­ stische Verformung der Außenkontakte beim Aufsetzen bewirken, so dass eine kraftschlüssige elektromechanische Verbindung auftritt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vor­ gesehen, die zentrale Blindöffnung in den Kontaktanschlüssen als Kegelstumpf auszubilden, dessen Grundfläche auf der Grundfläche der Kontaktanschlüsse angeordnet ist und dessen Spitze auf der Oberfläche der Kontaktanschlüsse positioniert ist. Ein derartiger Kegelstumpf bewirkt beim Zusammenfügen von Halbleiterbauteil und Leiterplatten, dass sich die Außen­ kontakte des Halbleiterbauteils innerhalb der Blindöffnung in Form eines Kegelstumpfes verformen und zur Grundfläche des Kegelstumpfes hin verbreitern, so dass eine formschlüssige elektromechanische Verbindung zwischen Außenkontakten des Halbleiterbauteils und Kontaktanschlüssen der Leiterplatte entstehen.
Die Außenkontakte des Halbleiterbauteils können eine Nietform aufweisen, wobei der Nietkopf mit einer Kontaktfläche des Halbleiterbauteils verbunden ist und die Nietspitze aus dem Halbleiterbauteil herausragt. Diese Kon­ taktflächen des Halbleiterbauteils können entweder unmittel­ bar auf einem Halbleiterchip angeordnet sein oder auf einer Umverdrahtungsfolie, die auf der aktiven Oberseite des Halb­ leiterchips angeordnet ist. Die Nietspitze ragt aus dem Halb­ leiterbauteil heraus, so dass das Halbleiterbauteil in Flip- Chip-Technik auf einer Leiterplatte angebracht werden kann und mit den Kontaktanschlüssen der Leiterplatte elektromecha­ nisch verbunden werden kann. Die Nietspitzen der Nietform er­ leichtern das Einführen der Außenkontakte in die Blindöffnun­ gen der Kontaktanschlüsse der Leiterplatte beim Zusammenbau von Halbleiterbauteil und Leiterplatte zu einer erfindungsge­ mäßen Vorrichtung. Je nach Ausbildung der Blindöffnung in dem Material der Kontaktanschlüsse der Leiterplatte kann ein kraftschlüssiger Eingriff, beispielsweise bei einer Säulen­ form der Blindöffnung oder ein formschlüssiger Eingriff, bei­ spielsweise bei einer Kegelstumpfform der Blindöffnung, ver­ wirklicht werden. Dazu weist die Spitze der Nietform eine kleinere Abmessung als die zentrale Blindöffnung der Kontak­ tanschlüsse der Leiterplatte auf, während der Fußbereich der Nietform eine größere Abmessung als die Blindöffnung der Lei­ terplatte aufweist. Dieses gewährleistet, dass die Außenkon­ takte des Halbleiterbauteils relativ problemlos in die Blin­ döffnungen der Kontaktanschlüsse der Leiterplatte beim Zusam­ menbau eingeführt werden können.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Außenkontakte des Halbleiterbauteils eine Kegelstumpfform aufweisen, wobei die Spitze des Kegelstumpfes eine kleinere Abmessung als die zentrale Blindöffnung und der Fußbereich des Kegelstumpfes eine größere Abmessung als die zentrale Blindöffnung aufweist. Bei einer derartigen Ausfüh­ rungsform der Außenkontakte können diese in die Blindöffnun­ gen durch Andrücken des Halbleiterbauteils auf die Leiter­ platte unter Verformung der kegelstumpfförmigen Außenkontakte eingebracht werden. Die Einführung der ke­ gelstumpfförmigen Außenkontakte in die Blindöffnungen wird durch die Spitze des Kegelstumpfes, die eine kleinere Abmes­ sung als die zentrale Blindöffnung aufweist, erleichtert. Als Leiterplatte können Keramikleiterplatten oder Kunststofflei­ terplatten vorgesehen werden, wobei in einer weiteren Ausfüh­ rungsform der Erfindung diese Leiterplatten mehrschichtig mit Leiterbahnlagen und die Leiterbahnlagen verbindenden Durch­ kontakten ausgebildet sind.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Leiterplatte unter jeder zentralen Blindöffnung einen Durchkontakt aufweist, der mit einer vergrabenen Leiterbahn einer mehrschichtigen Leiterplatte oder mit einer Leiterbahn auf der Rückseite der Leiterplatte in Verbindung steht. Die metallischen Durchkontakte verbessern die elektrische Leitfä­ higkeit beim Einbringen der Außenkontakte des Halbleiterbau­ teils in die Blindöffnung der Kontaktanschlüsse der Halblei­ terplatte.
Um einen Formschluss zwischen einer speziell ausgeformten Blindöffnung der Kontaktanschlüsse der Leiterplatte von den Außenkontakten des Halbleiterbauteils zu gewährleisten, sind die Außenkontakte des Halbleiterbauteils aus einer plastisch verformbaren Metalllegierung hergestellt. Diese verformbare Metalllegierung kann eine Silberlotlegierung aufweisen. Wäh­ rend das Material der Außenkontakte des Halbleiterbauteils ein relativ weiches Material ist, ist das Material der Kon­ taktanschlüsse der Leiterplatten aus härterem Material gebil­ det. Somit wird beim Zusammenbau von Halbleiterbauteil mit Leiterplatte die Form der Blindöffnung in den Kontaktan­ schlüssen der Leiterplatte den Außenkontakten des Halbleiter­ bauteils aufgeprägt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Mate­ rial der Kontaktanschlüsse der Leiterplatte eine Kupferlegie­ rung, die gegenüber einer Silberlotlegierung der Außenkontak­ te des Halbleiterbauteils wesentlich härter ist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer elektromechanischen Ver­ bindung zwischen mindestens einem Halbleiterbauteil und min­ destens einer Leiterplatte umfasst die folgenden Schritte:
  • - Bereitstellen eines Halbleiterbauteils mit Außenkontak­ ten, die eine Nietform aufweisen,
  • - Bereitstellen einer Leiterplatte, die Kontaktanschlüsse mit zentralen sich nach innen erweiternden Blindöffnungen aufweist,
  • - Ausrichten und Zusammenführen des Halbleiterbauteils und der Halbleiterplatte, so dass die Außenkontakte des Halbleiterbauteils in die zentralen Blindöffnungen der Kontaktanschlüsse der Leiterplatte unter Aufbringen ei­ ner Druckkraft kraftschlüssig und/oder unter plastischer Verformung der Außenkontakte formschlüssig eingreifen können.
Bei diesem Verfahren erfolgt in vorteilhafter Weise lediglich ein Andrücken des Halbleiterbauteils in Form eines Halblei­ terchips mit entsprechenden Außenkontaktanschlüssen auf die Leiterplatte, so dass auf ein Erwärmen beider Komponenten vollständig verzichtet werden kann. Wenn die Materialien der Außenkontakte und der Kontaktanschlüsse mit ihren Blindöff­ nungen aufeinander in ihrer Härte abgestimmt sind, so kann eine mindestens kraftschlüssige Verbindung durch das Andrüc­ ken des Halbleiterbauteils auf die Leiterplatte unter Einfüh­ rung der Außenkontakte des Halbleiterbauteils in die Blin­ döffnungen der Kontaktanschlüsse erreicht werden.
Nach dem elektromechanischen Verbinden des Halbleiterbauteils über seine Außenkontakte und die Kontaktanschlüsse der Lei­ terplatte mit der Leiterplatte, kann der Zwischenraum zwi­ schen dem Halbleiterbauteil und der Leiterplatte mit einem Füllstoff aufgefüllt werden. Dieser Füllstoff kann bei einem Durchführungsbeispiel des Verfahrens ein Zweikomponentenkle­ ber sein, der bei Raumtemperatur aushärtet bzw. vernetzt ist und damit eine hochtemperaturfeste mechanische Verbindung zwischen dem Halbleiterbauteil und der Leiterplatte her­ stellt.
In einem weiteren Durchführungsbeispiel der Erfindung werden die Außenkontakte des Halbleiterbauteils durch einen mikrome­ chanischen Klemmeffekt in den zentralen Blindöffnungen der Kontaktanschlüsse der Leiterplatte während des Verklebens des Halbleiterbauteils mit der Leiterplatte gehalten und elektro­ mechanisch verbunden. Da die Kontaktanschlüsse der Leiter­ platte eine Dicke von wenigen µm aufweisen und die Abmessun­ gen der zentralen Blindöffnungen in den Kontaktanschlüssen sowie die Abmessungen der Außenkontakte des Halbleiterbauele­ ments nur wenige 10 µm bis zu einigen 100 µm aufweisen, be­ schränkt sich der Klemmeffekt in kraftschlüssiger oder in formschlüssiger Form auf die Dicke der Kontaktanschlüsse von nur wenigen µm. Ein mikromechanischer Klemmeffekt wird noch dadurch verbessert, dass bei dem mikromechanischen Verklemmen Mikroverschweißungen auftreten können, welche die zuverlässi­ ge und zeitliche Langlebigkeit der elektromechanischen Ver­ bindungen zwischen dem Halbleiterbauteil und der Leiterplatte erhöhen.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass mit der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren eine zuverlässige elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Diepads oder Außenkontakten eines Halbleiterbauteils und den Substratpads oder Kontaktanschlüssen einer Leiterplatte herstellbar ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Verfahren wird eine ständige Druckbeaufschlagung der Fü­ gepartner, nämlich des Halbleiterbauteils und der Leiterplat­ te beim Löten oder Kleben bis zum Erkalten eines Lotes oder bis zum Aushärten eines Klebers oder Füllstoffes vermieden.
Durch ein zusätzliches Deformieren der Studbumps oder auch Außenkontakte des Halbleiterbauteils beim Diebonden, dem Ver­ binden des Halbleiterbauteils mit der Leiterplatte, entsteht eine formschlüssige Verbindung. Damit kann der auszuhärtende Füllstoff zwischen der Leiterplatte und dem Halbleiterbauteil ohne Druckbeaufschlagung ausgehärtet werden. Dieses bedeutet gleichzeitig eine wesentliche Vereinfachung des Montagepro­ zesses beim Aufbringen von Halbleiterbauteilen des BOC-Typs (Board-on-Chip-Typs) in Flip-Chip-Technologie, da eine An­ druckvorrichtung oder Andruckstation entfällt. Durch eine Niet- oder Keilform der Außenkontakte des Halbleiterbauteils bzw. der Studbumps kann das Zusammenführen und das elektrome­ chanische Verbinden von einem Halbleiterbauteil mit der Lei­ terplatte wesentlich vereinfacht werden.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleiterbauteils mit kegelstumpfförmigen Außen­ kontakten gemäß bekanntem Stand der Technik
Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Leiterplatte mit Kontaktanschlüssen, die säulenför­ mige zentrale Blindöffnungen aufweisen, wie sie ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Fig. 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung.
Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleiterbauteils mit nietförmigen Außenkontakten.
Fig. 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Leiterplatte mit Kontaktanschlüssen, die kegel­ stumpfförmige Blindöffnungen aufweisen.
Fig. 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleiterbauteils 1 mit kegelstumpfförmigen Außenkontakten 3, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Das Halb­ leiterbauteil 1 weist eine passive Rückseite 27 und eine ak­ tive Vorderseite 28 auf, die beispielsweise einen integrier­ ten Schaltkreis trägt. Auf der aktiven Vorderseite 28 des Halbleiterchips sind Kontaktflecken 29 angeordnet, die über Umverdrahtungsleitungen 30 mit Kontaktflächen 17 einer Umver­ drahtungsfolie 31 verbunden sind. Auf den Kontaktflächen 17 sind kegelstumpfförmige Außenkontakte 3 des Halbleiterbauele­ ments 1 angeordnet, wobei die Flächen zwischen den Kontaktan­ schlussflächen 17 von einer Isolierschicht 32 bedeckt sind. Die Spitze 21 der Kegelstumpfform 20 ragt aus dem Halbleiter­ bauteil 1 heraus und ist in Fig. 1 nach unten gerichtet, um das Halbleiterbauteil 1 mittels einer Flip-Chip-Technologie mit einer Keramikleiterplatte oder einer Kunststoffleiter­ platte elektromechanisch zu verbinden. Im Querschnitt gesehen bildet die Kegelstumpfform 20 einen Keil, der in Richtung auf entsprechende Kontaktanschlüsse einer Leiterplatte ausricht­ bar ist.
Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Leiterplatte 2 mit Kontaktanschlüssen 4, die eine säulenför­ mige zentrale Blindöffnung 5 aufweisen. Auch diese Form der Kontaktanschlüsse ist bereits aus dem Stand der Technik be­ kannt. Diese säulenförmige zentrale Blindöffnung 5 kann einen polygonalen oder einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wobei der Öffnungsquerschnitt auf der Oberfläche 14 der Kontaktanschlüsse 4 größer ist als der Querschnitt der Spitze 21 der Kegelstumpfform 20 der Außenkontakte des in Fig. 1 gezeigten Halbleiterbauele­ ments 1. Unterhalb der säulenförmigen zentralen Blindöffnung 5 weist jeder Anschlusskontakt 4 einen Durchkontakt 23 auf, der den Kontaktanschluss 4 mit einer Leiterbahn 24 auf der Unterseite der Leiterplatte 2 verbindet. Bei mehrschichtigen Leiterplatten, die mehrere Lagen von Leiterbahnen 24 aufwei­ sen, kann der Durchkontakt 23 mit einer der Leiterbahnen 24 einer Leiterbahnzwischenlage verbunden sein.
Durch einen einfachen Justageschritt des Halbleiterbauteils 1 mit Außenkontakten gegenüber der Leiterplatte 2 mit Kontak­ tanschlüssen 4, die ihrerseits zentrale Blindöffnungen 5 auf­ weisen, können die beiden Komponenten Halbleiterbauteil und Leiterplatte zueinander ausgerichtet werden und unter Druck zusammengefügt werden. Bei diesem Andrücken des Halbleiter­ bauteils sind die Spitzen 21 des Kegelstumpfes selbstjustie­ rend gegenüber den etwas größeren Blindöffnungen der Kontak­ tanschlüsse 4 und werden durch plastische Verformung der Au­ ßenkontakte 3 in den säulenförmigen Blindöffnungen 5 der Kon­ taktanschlüsse 4 der Leiterplatte 2 kraftschlüssig und elek­ tromechanisch mit der Leiterplatte 2 verbunden. Diese Verbin­ dung kann durch Positionieren eines Füllstoffes 26 zwischen dem Halbleiterbauteil 1 und der Leiterplatte 2 geschützt wer­ den. Unter Verwendung eines Zweikomponentenklebers als Füll­ stoff 26 kann eine zusätzliche Sicherung der Position des Halbleiterbauteils 1 auf der Leiterplatte 2 geschaffen wer­ den. Bei dieser ersten Ausführungsform der Erfindung wird le­ diglich ein Kraftschluss zwischen den beiden Komponenten er­ reicht, der jedoch ausreicht, insbesondere bei Unterstützung durch eine Füllstoffmasse, die gleichzeitig klebend wirkt, um eine langzeitige elektromechanische Verbindung zwischen dem Halbleiterbauteil 1 und der Leiterplatte 2 zu gewährleisten.
Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleiterbauteils 1 mit nietförmigen Außenkontakten 3. Die Umverdrahtungsfolie 31 und die Kontaktflecken 29 auf der ak­ tiven Oberseite 28, wie in Fig. 1 gezeigt, wurden in Fig. 4 zur Vereinfachung weggelassen. In dieser Ausführungsform der Fig. 4 des Halbleiterbauteils 1 besteht dieses im wesentli­ chen aus einem Halbleiterchip 1, der über eine nicht gezeigte Umverdrahtungsfolie auf seiner aktiven Oberseite Kontaktflä­ chen 17 trägt, auf die der Nietkopf 16 des nietförmigen Au­ ßenkontaktes 3 befestigt ist, während die Nietspitze 18 aus dem Halbleiterbauteil herausragt. Der nietförmige Anschluss­ kontakt 3 ist aus einem weichen plastisch verformbaren Mate­ rial hergestellt und besteht in dieser Ausführungsform aus einem Silberlotmaterial. Die Nietkopfspitze 18 ist relativ schlank und kleiner als die Blindöffnug ausgebildet, so dass die Nietkopfspitze 18 in die entsprechende Blindöffnung eines Kontaktanschlusses einer Leiterplatte passt.
Fig. 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Leiterplatte 2 mit Kontaktanschlüssen 4, die kegelstumpfför­ mige Blindöffnungen 5 aufweisen. Die kegelstumpfförmigen Blindöffnungen 5 sind mit ihrer Grundfläche 11 im Bereich der Grundfläche 12 der Kontaktanschlüsse 4 angeordnet. Die Spitze 13 des Kegelstumpfes schließt mit der Oberfläche 14 der Kon­ taktanschlüsse 4 ab. Der Öffnungsquerschnitt auf der Oberflä­ che 14 der Kontaktanschlüsse ist größer als der Durchmesser der Nietspitzen 18 des Halbleiterbauteils, die in Fig. 4 ge­ zeigt werden. Somit ist es relativ einfach, die Außenkontakte 3 in den Blindöffnungen 5 der Kontaktanschlüsse 4 anzuordnen. Durch einen leichten Druck auf das Halbleiterbauteil 1 verformen sich die Außenkontakte 3 und bilden eine formschlüssi­ ge Verbindung mit der kegelstumpfförmigen Blindöffnung 5 der Kontaktanschlüsse 4. Unter jeder Blindöffnung 5 ist ein Durchkontakt 23 angeordnet, der mit einer Leiterbahn 24 auf der Unterseite der Leiterplatte 2 in Verbindung steht. Wenn die Leiterplatte 2 mehrere Lagen von Leiterbahnen 24 auf­ weist, so kann der Durchkontakt 23 auch mit einer Zwischenla­ ge der Leiterbahnen verbunden sein. Das Material der Kontak­ tanschlüsse 4 ist härter als das Material der Außenkontakte 3 des in Fig. 4 gezeigten Halbleiterbauelements 1. Insbesonde­ re arbeiten sich beim Aufeinanderdrücken des in Fig. 4 ge­ zeigten Bauelements mit seinen Außenkontakten 3 und der in Fig. 5 gezeigten Leiterbahn 2 mit ihren Kontaktanschlüssen 4 und zentraler kegelstumpfförmiger Blindöffnung 5 die scharfen Kanten 33 der zentralen Blindöffnung 5 in das Material der Außenkontakte 3 ein, so dass eine formschlüssige Mikroklemm­ verbindung zwischen dem Halbleiterbauteil 1 und der Leiter­ platte 2 über einen Mikroklemm-effekt entsteht.
Fig. 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In Fig. 6 sind Komponenten, die eine gleiche Funktion wie in den vorhergehenden Figuren zeigen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese zweite Ausführungsform der Erfindung unter­ scheidet sich von der in Fig. 4 abgebildeten ersten Ausfüh­ rungsform der Erfindung darin, dass die Blindöffnung 5 keine Säulenform aufweist, sondern eine Kegelstumpfform. Dabei kann die Blindöffnung 5 auch ein langgestreckter Schlitz sein, der im Querschnitt einer Kegelstumpfform entspricht. Ein langge­ streckter Schlitz hat den Vorteil, dass das Ausrichten des Halbleiterbauteils 1 gegenüber den Kontaktanschlüssen 4 der Leiterplatte erleichtert wird. Sobald in Pfeilrichtung A das ausgerichtete Halbleiterbauteil 1 auf die Leiterplatte 2 gepresst wird, verformt sich die Spitze 18 des nietförmigen Au­ ßenkontaktes 3 des Halbleiterbauteils 1 und verankert das Halbleiterbauteil 1 in der Blindöffnung 5 der Kontaktan­ schlüsse 4 der Leiterplatte 2. Dazu besteht der nietförmige Außenkontakt 3 aus einem weicheren Material als der Kontak­ tanschluss 4 der Leiterplatte 2. Gleichzeitig kontaktiert die Spitze 18 des nietförmigen Außenkontaktes 3 beim Eindringen in die Blindöffnung 5 des Kontaktanschlusses 4 den Durchkon­ takt 23, so dass der Außenkontakt 3 des Halbleiterbauteils 1 mit einer Leiterbahn 24 auf der Unterseite der Leiterplatte 2 über den Durchkontakt 23 verbunden ist.
Nach einem Ausrichten und Aufbringen des Halbleiterbauteils 1 auf der Leiterplatte 2 kann der Zwischenraum 25 zwischen dem. Halbleiterbauteil 1 und der Leiterplatte 2 durch einen Füll­ stoff 26 aufgefüllt werden. Während dieses Ruffüllens ist es nicht notwendig, das Halbleiterbauteil 1 mit entsprechenden Hilfs- und Haltewerkzeugen in einer ausgerichteten Position durch Klemmung zu halten, da die Verankerung der Außenkontak­ te 3 in den zentralen Blindöffnungen 5 der Kontaktanschlüs­ se 4 eine zusätzliche Klemmvorrichtung überflüssig macht.
Bezugszeichenliste
1
Halbleiterbauteil
2
Leiterplatte
3
Außenkontakte des Halbleiterbauteils
4
Kontaktanschlüsse
5
zentrale Blindöffnung
6
Basisbereich der Blindöffnung
7
Kopfbereich der Blindöffnung
8
Schlitz
9
Säule
10
Kegelstumpf
11
Grundfläche des Kegelstumpfes
12
Grundfläche der Kontaktanschlüsse
13
Spitze des Kegelstumpfes
14
Oberfläche der Kontaktanschlüsse
15
Nietform
16
Nietkopf
17
Kontaktfläche
18
Nietspitze
19
Fußbereich der Nietform
20
Kegelstumpfform
21
Spitze des Kegelstumpfes
22
Fußbereich des Kegelstumpfes
23
Durchkontakt
24
Leiterbahnen
25
Zwischenraum
26
Füllstoff
27
passive Rückseite des Halbleiterbauteils
28
aktive Oberseite des Halbleiterbauteils
29
Kontaktflecken
30
Umverdrahtungsleitungen
31
Umverdrahtungsfolie
32
Isolierschicht
33
scharfe Kanten

Claims (18)

1. Vorrichtung mit mindestens einem Halbleiterbauteil (1) und mindestens einer Leiterplatte (2), wobei das Halb­ leiterbauteil (1) Außenkontakte (3) aufweist, die mit Kontaktanschlüssen (4) auf der Leiterplatte (2) verbun­ den sind, wobei die Kontaktanschlüsse (4) zentrale, sich nach innen erweiternde Blindöffnungen (5) aufweisen, in welche die Außenkontakte (3) des Halbleiterbauteils (1) hineinragen und kraft- und formschlüssig mit den Kontak­ tanschlüssen (4) in Eingriff stehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Blindöffnung (5) in den Kontaktanschlüssen (4) ein Schlitz (1) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Blindöffnung in den Kontaktanschlüssen eine Säule (9) ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Blindöffnung (5) in den Kontaktanschlüssen (4) ein Kegelstumpf (10) ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontakte (3) des Halbleiterbauteils (1) eine Nietform (15) aufweisen, wobei der Nietkopf (16) mit ei­ ner Kontaktfläche (17) des Halbleiterbauteils (1) ver­ bunden ist und der Niethals (18) aus dem Halbleiterbau­ teil (1) herausragt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Niethals (18) eine kleinere Abmessung als die zen­ trale Blindöffnung (5) der Kontaktanschlüsse (4) der Leiterplatte (2) aufweist und der Nietkopf (16) eine größere Abmessung als die zentrale Blindöffnung (5) auf­ weist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontakte (3) des Halbleiterbauteils (1) eine Kegelstumpfform (20) aufweisen, wobei die Spitze (21) des Kegelstumpfes (20) eine kleinere Abmessung als die zentrale Blindöffnung (5) aufweist und der Fußbereich (22) des Kegelstumpfes (20) eine größere Abmessung als die zentrale Blindöffnung (5) aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2) eine mehrschichtige Keramikleiter­ platte ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2) eine mehrschichtige Kunststofflei­ terplatte ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2) unter jeder zentralen Blindöffnung (5) einen Durchkontakt (23) aufweist, der mit Leiterbah­ nen (24) der Leiterplatte (2) in Verbindung steht.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontakte (3) des Halbleiterbauteils (1) eine plastisch verformbare Metalllegierung aufweisen.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontakte (3) des Halbleiterbauteils (1) eine Silberlotlegierung aufweisen.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Außenkontakte (3) des Halbleiterbau­ teils (1) weicher ist als das Material der Kontaktan­ schlüsse (4) der Leiterplatte (2).
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Kontaktanschlüsse (4) eine Kupferlegie­ rung aufweist.
15. Verfahren zur Herstellung einer elektromechanischen Ver­ bindung zwischen mindestens einem Halbleiterbauteil (1) und mindestens einer Leiterplatte (2), wobei das Halb­ leiterbauteil (1) Außenkontakte (3) aufweist, die in ei­ ne zentrale Blindöffnung (5) von Kontaktanschlüssen (4) der Leiterplatte (2) hineinragen und kraftschlüssig und formschlüssig mit den Kontaktanschlüssen (4) in Eingriff stehen, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist..
  • - Bereitstellen eines Halbleiterbauteils (1) mit Au­ ßenkontakten (3), die eine Nietform (15) aufweisen,
  • - Bereitstellen einer Leiterplatte (2), die Kon­ taktanschlüsse (4) mit zentralen, sich nach innen erweiternden Blindöffnungen (5) aufweist,
  • - Ausrichten und Zusammenführen des Halbleiterbau­ teils (1) und der Leiterplatte (2), so dass die Au­ ßenkontakte (3) des Halbleiterbauteils (1) in die zentralen Blindöffnungen (5) der Kontaktanschlüsse (4) der Leiterplatte (2) unter Aufbringen einer Druckkraft kraftschlüssig und unter plastischer Verformung der Außenkontakte (3) formschlüssig ein­ greifen.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (25) zwischen Halbleiterbauteil (1) und Leiterplatte (2) mit einem Füllstoff (26) aufgefüllt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoff (26) ein Zweikomponentenkleber eingesetzt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontakte (3) des Halbleiterbauteils (1) durch einen mikromechanischen Klemmeffekt in den zentrale Blindöffnungen (5) der Kontaktanschlüsse (2) der Leiter­ platte während des Verklebens des Halbleiterbauteils (1) mit der Leiterplatte (2) gehalten und elektromechanisch verbunden werden.
DE10103456A 2001-01-25 2001-01-25 Vorrichtung mit mindestens einem Halbleiterbauteil und einer Leiterplatte und Verfahren zur Herstellung einer elektromechanischen Verbindung zwischen beiden Expired - Fee Related DE10103456C1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10103456A DE10103456C1 (de) 2001-01-25 2001-01-25 Vorrichtung mit mindestens einem Halbleiterbauteil und einer Leiterplatte und Verfahren zur Herstellung einer elektromechanischen Verbindung zwischen beiden
US10/057,127 US6806562B2 (en) 2001-01-25 2002-01-25 Device with at least one semiconductor component and a printed circuit board and method of establishing an electromechanical connection between the two

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10103456A DE10103456C1 (de) 2001-01-25 2001-01-25 Vorrichtung mit mindestens einem Halbleiterbauteil und einer Leiterplatte und Verfahren zur Herstellung einer elektromechanischen Verbindung zwischen beiden

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10103456C1 true DE10103456C1 (de) 2002-08-29

Family

ID=7671804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10103456A Expired - Fee Related DE10103456C1 (de) 2001-01-25 2001-01-25 Vorrichtung mit mindestens einem Halbleiterbauteil und einer Leiterplatte und Verfahren zur Herstellung einer elektromechanischen Verbindung zwischen beiden

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6806562B2 (de)
DE (1) DE10103456C1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG191562A1 (en) * 2004-11-04 2013-07-31 Microchips Inc Compression cold welding process for forming vias
DE102005005749A1 (de) * 2005-02-07 2006-08-17 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauteil mit oberflächenmontierbaren Aussenkontakten und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102010063387A1 (de) * 2010-12-17 2012-06-21 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Schaltungsanordnung mit mindestens zwei Teilmoduln
US9583425B2 (en) 2012-02-15 2017-02-28 Maxim Integrated Products, Inc. Solder fatigue arrest for wafer level package
US8643150B1 (en) 2012-02-15 2014-02-04 Maxim Integrated Products, Inc. Wafer-level package device having solder bump assemblies that include an inner pillar structure
DE102017108871A1 (de) 2017-04-26 2018-10-31 Infineon Technologies Ag Flip-Chip-Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Flip-Chip-Vorrichtung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0954208A1 (de) * 1996-12-27 1999-11-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Verfahren und vorrichtung zum befestigen von einem elektronischen bauteil auf einer leiterplatte

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4507834A (en) * 1983-05-27 1985-04-02 Sperry Corporation Drilling monitor
US5413489A (en) * 1993-04-27 1995-05-09 Aptix Corporation Integrated socket and IC package assembly
US5610801A (en) * 1995-03-20 1997-03-11 Intel Corporation Motherboard assembly which has a single socket that can accept a single integrated circuit package or multiple integrated circuit packages
JP3055496B2 (ja) 1997-06-26 2000-06-26 日本電気株式会社 半導体装置の実装構造
US5994774A (en) * 1997-10-30 1999-11-30 Stmicroelectronics, Inc. Surface mountable integrated circuit package with detachable module and interposer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0954208A1 (de) * 1996-12-27 1999-11-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Verfahren und vorrichtung zum befestigen von einem elektronischen bauteil auf einer leiterplatte

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 11017307A (abstr.) In: Pat. Abstr. of Japan [CD-ROM] *

Also Published As

Publication number Publication date
US20020113311A1 (en) 2002-08-22
US6806562B2 (en) 2004-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69737375T2 (de) Verfahren zur Befestigung eines elektronischen Bauteils auf einer Leiterplatte und System zum Ausführen des Verfahrens
DE10016132A1 (de) Elektronisches Bauelement mit flexiblen Kontaktierungsstellen und Verfahren zu dessen Herstellung
DE19754874A1 (de) Verfahren zur Umformung eines Substrats mit Randkontakten in ein Ball Grid Array, nach diesem Verfahren hergestelltes Ball Grid Array und flexible Verdrahtung zur Umformung eines Substrats mit Randkontakten in ein Ball Grid Array
DE19848834A1 (de) Verfahren zum Montieren eines Flipchips und durch dieses Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung
WO2000048249A1 (de) Halbleiterbauelement mit einem chipträger mit öffnungen zur kontaktierung
EP2566308A1 (de) Verfahren zur Bestückung einer Leiterplatte
WO1993009655A1 (de) Verfahren zur herstellung einer gedruckten schaltung sowie gedruckte schaltung
EP1273038A1 (de) Vorrichtung zum befestigen einer wärmeverteilungsabdeckung auf einer leiterplatte
DE10103456C1 (de) Vorrichtung mit mindestens einem Halbleiterbauteil und einer Leiterplatte und Verfahren zur Herstellung einer elektromechanischen Verbindung zwischen beiden
WO2006013145A1 (de) Leiterplatte mit smd-bauteilen und mindestens einem bedrahteten bauteil sowie ein verfahren zum bestücken, befestigen und elektrischen kontaktieren der bauteile
DE4446471C2 (de) Verfahren zur Montage eines Chips auf einem flexiblen Schaltungsträger
EP1665914A1 (de) Leiterplatte mit einer haltevorrichtung zum halten bedrahteter elektronischer bauteile, verfahren zur herstellung einer solchen leiterplatte und deren verwendung in einem lötofen
DE10141571B4 (de) Verfahren zum Zusammenbau eines Halbleiterbauelements und damit hergestellte integrierte Schaltungsanordnung, die für dreidimensionale, mehrschichtige Schaltungen geeignet ist
DE19701163C2 (de) Elektrische Schaltung insbesondere für eine Chipkarte
DE10145468C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Befestigen von Halbleitereinrichtungen auf einer Schalteinrichtung
EP1309998B1 (de) Verfahren zur elektrischen verbindung eines halbleiterbauelements mit einer elektrischen baugruppe
DE19729073A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Klebeverbindung zwischen einem elektronischen Bauelement und einem Trägersubstrat
DE10313622B3 (de) Verfahren zur elektrischen und mechanischen Verbindung zweier Leiterplatten
EP2609795B1 (de) Verfahren zur bestückung einer leiterplatte mit mehreren bauteilen und elektrische schaltung mit einer leiterplatte und darauf montierten mehreren bauteilen
DE3801352C2 (de)
DE10233641A1 (de) Verfahren zur Verbindung einer integrierten Schaltung mit einem Substrat und entsprechende Schaltungsanordnung
DE19831876A1 (de) Kontakt sowie Verfahren zur Herstellung eines Kontaktes
DE10007414B4 (de) Verfahren zur Durchkontaktierung eines Substrats für Leistungshalbleitermodule durch Lot und mit dem Verfahren hergestelltes Substrat
DE19529490A1 (de) Chipkontaktierungsverfahren, damit hergestellte elektronische Schaltung und Trägersubstrat zur Kontaktierung von Chips
DE102008002969B4 (de) Kontaktstift für Durchkontaktierungen

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of patent without earlier publication of application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee