DE69507941T2 - Verfahren zum austausch eines detektormodules montiert mittels lotkugeln - Google Patents

Verfahren zum austausch eines detektormodules montiert mittels lotkugeln

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austauschen eines mittels Lotkugeln montierten bzw. hybridisierten Strahlungsdetektionsmoduls.
  • Sie wird auf den Gebieten der Mikroelektronik und der Optoelektronik angewendet.
  • Die Strahlung kann eine Infrarotstrahlung, eine Röntgenstrahlung oder eine Gammastrahlung sein.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht z.B. das Reparieren einer mikroelektronischen Vorrichtung, bestehend aus mehreren elementaren Modulen, z.B. Detektionsmodulen von Infrarotstrahlung, wenn die Vorrichtung nicht mehr funktioniert, weil einer der Module defekt ist.
  • Die Infrarot-Detektionselemente (auch "Pixel" oder "Photosites" genannt) jedes Moduls befinden sich in einer Ebene, "Detektionsebene der mikroelektronischen Vorrichtung" genannt. Bei der Reparatur, darin bestehend, den defekten Modul auszutauschen, muß es möglich sein, daß sich identische Detektionselemente wieder genau in der räumlichen Lage befinden (entsprechend drei rechtwinkligen Achsen x, y, z), in der sich die Detektionselemente des ausgetauschten Moduls befunden haben, und wieder in der Detektionsebene der Vorrichtung.
  • Diese Module werden aneinandergefügt und mittels Lotkugeln entsprechend der "Flip-Chip"-Technik hybridisiert, z.B. auf einen Träger eines Zwischenverbindungsrasters oder einer Leseschaltung.
  • Die Erfindung ermöglicht, den defekten Modul durch einen Modul desselben Typs zu ersetzen, ohne die Ausgangsspezifikationen der Vorrichtung zu modifizieren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren hält alle elektrischen Spezifikationen ein, ist aber insbesondere betrebt, die sehr genauen Spezifikationen der räumlichen Postionierung (entsprechend x, y und z) der Pixel des Moduls einzuhalten, der einen defekten Modul ersetzt und der auf den Träger des Zwischenverbindungsrasters der mikroelektronischen Vorrichtung rehybridisiert wird.
  • Die mikroelektronischen Vorrichtungen der oben erwähnten Art sind sehr teuer, einerseits weil sie aus einer komplexen mikroelektronischen Technik resultieren, wobei die Betriebsfrequenzen immer höher werden, und andererseits, weil diese Vorrichtungen eine immer größere Anzahl Elementarmodule umfassen, die man in ein und demselben System zusammenfassen möchte, um dessen Gesamtleistungen zu verbessern.
  • Es ist außerdem sehr schwierig, solche mikroelektronischen Vorrichtungen zu realisieren.
  • Ihre Herstellung kann ganz einfach in Frage gestellt sein, wenn man nicht über die Mittel verfügt, nach Zusammenbau und Messungen einen oder mehrere Elementarmodule auszutauschen, die sich als defekt erweisen oder nicht den durch den Benutzer gelieferten Spezifikationen entsprechen.
  • Betrachten wir z.B. eine Infrarot-Detektionsvorrichtung wie schematisch in Fig. 1 dargestellt.
  • Diese Detektionsvorrichtung umfaßt Module 2 zur Detektion einer Infrarotstrahlung 3, die man aneinander festmacht, um eine kontinuierliche Linie von Detektionspixeln zu erhalten (nicht dargestellt), auch "Photosites" genannt, ohne die Teilung zu verlieren, die sich gegenseitig in einer sehr genauen räumlichen Lage befinden.
  • Das Material CMT/CZT (C für Cadmium, M für Quecksilber, T für Tellur und Z für Zink), auf dem diesen Pixeln realisiert werden, und die erzielte Herstellungsausbeute sind Bedingungen, die die relativ kleine Größe jedes Detektionsmoduls 2 definieren.
  • Die in der Fig. 1 dargestellte schematische Vorrichtung umfaßt ebenfalls Module 4 zum Lesen der durch die Pixel gelieferten Informationen.
  • Diese Module 2 und 4 werden mittels Indiumkugeln (nicht dargestellt) auf einen Träger 6 eines Zwischenverbindungsraster aus Silicium oder Saphir hybridisiert.
  • Man sieht in der Fig. 1 auch Eingang-Ausgangs-Verbindungen 8, mit denen der Träger des Zwischenverbindungsrasters 6 versehen ist.
  • Die Module 2 und 4 werden auf den Träger 6 mittels einer Selbstausrichtungstechnik hybridisiert, die in folgendem Dokument, auf das Bezug genommen wird, beschrieben ist:
  • Französische Patentanmeldung Nr. 8905542 von 26. April 1989 (s. auch EP-A-0395488 und US-A-5131584).
  • Der Träger des Zwischenverbindungsrasters 6 ermöglicht, die Module über kurze Entfernungen elektrisch miteinander zu verbinden und Eingang-Ausgangs-Schnittstellen der Vorrichtung herzustellen.
  • Die Fig. 2A ist eine schematische und partielle Ansicht derjenigen Seite eines der Detektionsmodule 2, auf der sich die Pixel befinden.
  • Man sieht in dieser Fig. 2A einige dieser Pixel 10 des Moduls, die versetzt angeordnet sind und derart eine Detektionsebene bilden.
  • Man sieht in Fig. 2A auch eine Mittelachse des Detektionsmoduls 2, beiderseits der sich die Pixel befinden.
  • Die Fig. 2B ist eine schematische und partielle Schnittansicht der Detektionsmodule 2, die aneinandergefügt und durch Indiumkugeln 12 auf den Träger 6 des Zwischenverbindungsrasters hybridisiert sind.
  • Die folgenden Werte sind typisch für die Vorrichtungen der Fig. 1 und 2B:
  • - Dimension jedes Detektionsmoduls: 3·9 mm²
  • - Pixel von quadratischer Form mit der Seitenlänge C gleich 40 um,
  • - versetzte Anordnung der Pixel mit einer Teilung P von 80 um,
  • - Dicke E1 jedes Detektionsmoduls 2: 400 um,
  • - Dicke E2 der Indiumkugeln: 20 um,
  • - Dicke E3 des Trägers des Zwischenverbindungsrasters: 500 um.
  • Dank der weiter oben erwähnten Selbstausrichtungstechnik halten alle Module nach der Hybridisierung sehr genaue Spezifikationen der räumlichen Lage ein, definiert durch das Volumen der Indiumkugeln und durch die benetzbaren Oberflächen, die auf dem Träger des Zwischenverbindungsrasters aus Silicium 6 realisiert werden und auf denen die Indiumkugeln befestigt werden.
  • Die Fig. 3A bis 3D erläutern einige der Spezifikationen, die die Detektionsmodule einhalten müssen.
  • Die Fig. 3A ist eine schematische Schnittansicht, die auf den Träger 6 hybridisierte Detektionsmodule 2 in einem Idealfall darstellt.
  • Man sieht in der Fig. 3A die Pixel 10, Verbindungskontaktflächen 14 der Module 2 zugeordnet, und die Indiumkugeln 12, die diese Kontaktflächen 14 mit Verbindungskontaktflächen 16 verbinden, die durch eine Fläche F des Trägers 6 getragen werden, wobei diese Seite eine Bezugsebene der Pixel bildet.
  • Die Fig. 3B zeigt schematisch und übertrieben die natürliche Verformung des Zwischenverbindungsraster-Trägers 6.
  • Die Fig. 3C zeigt schematisch die Ausrichtung der Detektionsmodule 2, wo die Mittelachsen X dieser Module zusammenfallen mit der theoretischen Hauptausrichtungslinie Y der Module. Sie zeigt auch die Kontinuität bei den Positionen der Pixel 10, deren Teilung P von einem zum anderen Modul eingehalten wird (einschließlich zwischen zwei Modulen).
  • Bei dem Beispiel der Fig. 3C "fluchtet" der Rand eines auf einer Seite der Achse X befindlichen Pixels mit dem Rand eines auf der anderen Seite dieser Achse befindlichen Pixels.
  • Hinsichtlich der Beibehaltung der Teilung P entscheidet man sich dann dafür, parallelogrammförmige Module zu verwenden.
  • Die Fig. 3D zeigt schematisch und übertrieben den realen Fall, wo diese Mittelachsen X nicht zusammenfallen mit dieser theoretischen Hauptausrichtungslinie Y.
  • Zurückkommend auf die oben erwähnten Spezifikationen sei präzisiert, daß die Detektionsmodule insbesondere die Form der "Detektionsebene" D respektieren.
  • Diese Detektionsebene befindet sich in der konstanten Höhe 21 (Fig. 3A und 3B), z.B. gleich 20 um, und folgt der natürlichen Verformung des Zwischenverbindungsraster-Trägers (der bauchig bzw. konvex sein kann oder im Gegenteil hohl bzw. konkav).
  • Diese Verformung ist in der Größenordnung von 10 um bei einer Siliciumscheibe mit einem Durchmesser von 100 mm (s. Fig. 3B).
  • Die Detektionsmodule halten auch den "Gier"- bzw. Verdrehungswinkel ein, der dem Positionierungsfehler eines Detektionsmoduls in bezug auf die benachbarten Module entspricht.
  • Es handelt sich um den Winkel, den die Mittelachse X dieses Moduls mit der theoretischen Hauptausrichtungsachse Y bildet, wobei diese Linie durch die zur Herstellung des Zwischenverbindungsraster-Trägers benutzte Technik definiert wird (Fig. 3D).
  • Trotz all dieser Relativfehler entspricht die Vorrichtung in dem Zustand, den sie aufweist, den von ihr verlangten Spezifikationen.
  • Wie man in der Folge aufgrund dieser Bedingungen und nach Demontage eines defekten Moduls sehen wird, ermöglicht die Erfindung, einen neuen Modul sehr genau zu positionieren und dabei dieselben Spezifikationen einzuhalten.
  • Die Fig. 4A und 4B ermöglichen zu verstehen, was sich ereignen würde, wenn man versuchte, einen defekten Detektionsmodul in der Vorrichtung der Fig. 1 zu ersetzen.
  • Die Fig. 4A zeigt die Seite eines Detektionsmoduls, auf der sich die empfindlichen Flächen der Pixel 10 befinden, die versetzt angeordnet sind, beiderseits der Mittelachse X des Moduls.
  • Man sieht in der Fig. 4A auch elektrische Verbindungen 18, die mittels Zwischenverbindungsraster-Träger 6 ermöglichen, die Pixel 10 mit den entsprechenden Lesemodulen 4 (Fig. 1) zu verbinden.
  • Man sieht außerdem in Fig. 4A die Verbindungskontaktflächen 14, die jeder Detektionsmodul 2 umfaßt und deren Flächen durch Indium benetzbar sind.
  • Diese Kontaktflächen haben selbstverständlich elektrischen Kontakt mit den entsprechenden elektrischen Verbindungen 18.
  • In dem dargestellten Beispiel sind jedem Pixel zwei Kontaktflächen 14 zugeordnet, um eine elektrische und thermische Redundanz sowie einen besseren mechanischen Halt dieses Detektionsmoduls auf dem Zwischenverbindungsraster-Träger zu erhalten.
  • Während der Hybridisierung, die bei Schmelztemperatur des Indiums durchgeführt wird, wird jeder der Verbindungskontaktpunkte des Moduls sehr genau mit einer Indiumkugel bedeckt, die aus dem Schmelzen eines Indiumscheibchens resultiert, das vorher auf dem Zwischenverbindungsraster-Träger ausgebildet wurde (s. das weiter oben erwähnte Dokument).
  • Um einen defekten Modul 2 zu ersetzen, wird zunächst eine Demontageoperation durchgeführt, d.h. eine Demontage dieses Moduls.
  • Diese Operation wird ebenfalls bei Schmelztemperatur des Indiums durchgeführt.
  • Unter diesen Bedingungen sind die auf den Zwischenverbindungsraster-Träger zurückbleibenden Indiumkugeln 12a zugleich reduziert in bezug auf die Anfangsvolumen (ein Teil 12b des Indiums ist an dem demontierten Modul hängengeblieben) und ungleichmäßig, wie die Fig. 4B schematisch zeigt.
  • Es besteht daher bezüglich des Einhaltens der Spezifikationen ein doppeltes Risiko für den neuen Modul, der den defekten Modul ersetzen soll.
  • Zunächst besteht das Risiko der schlechten Position bzw. Lage, des Kippens und des Versetzens der Höhe der Detektionsebene dieses neuen Moduls in bezug auf die Detektionsebenen der anderen Module.
  • Es besteht ebenfalls ein Risiko einer nicht einwandfreien Rehybridisierung aller Pixel dieses neuen Moduls.
  • Weitere Verfahren sind beschrieben in Patent Abstracts of Japan, Bd. 17, Nr. 599 (E-1455), 2. Nov. 1993 und JP-A-05183011 und in IBM Tech. Bull. Bd. 25, Nr. 2, Juli 1982, S. 752-753). Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Beseitigung der vorhergehenden Nachteile.
  • Die Erfindung ermöglicht dem neuen Strahlungsdetektionsmodul eine sehr genaue Positionierung in der Lage, die der zu ersetzende Modul eingenommen hatte.
  • Die Erfindung ermöglicht, diesen neuen Modul in einer Umgebung zu hybridisieren, die die Vollständigkeit des Volumens der Indiumkugeln bewahrt.
  • Noch allgemeiner ermöglicht die vorliegende Erfindung, einen Austauschmodul sehr genau in der Lage anzubringen, die der vorhergehende, zu ersetzende Modul auf einem Zwischenverbindungsträger eingenommen hatte (auf den dieser vorhergehende Modul montiert war), und diesen Austauschmodul in einer Umgebung zu hybridisieren, in der die Vollständigkeit des Volumens der die Hybridisierung ermöglichenden Lotkugeln erhalten bleibt.
  • Unter "Zwischenverbindungsträger" versteht man ein Substrat, das einen Zwischenverbindungs-Raster und/oder eine Komponente oder Vorrichtung trägt, von der ein Teil der Zwischenverbindung dient.
  • Genaugenommen hat die vorliegende Erfindung eine Verfahren zum Austausch eines ersten, mittels Lotkugeln auf einen Zwischenverbindungsträger montierten Detektormoduls zum Gegenstand, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Zwischenverbindungsträger herstellt, indem man ihn mit wenigstens einer ersten Gruppe von Lotelementen versieht, bestimmt zur Hybridisierung bzw. Montage des ersten Detektormoduls auf dem Zwischenverbindungsträger, sowie wenigstens einer zweiten Gruppe von Lotelementen, bestimmt zur Hybridisierung bzw. Montage eines zweiten, als Austausch für den ersten Detektormodul dienenden Detektormoduls, dadurch, daß man den ersten Detektormodul herstellt, indem man ihn mit Verbindungskontaktelementen ausstattet, deren Oberfläche durch das Lot benetzbar ist und die so angeordnet werden, daß sie bei der Montage jeweils Elementen der ersten Gruppe von Lotelementen gegenüberstehen, wobei diejenigen Zonen dieses ersten Detektormoduls, die dazu bestimmt sind, bei dieser Montage den Elementen der zweiten Gruppe von Lotelementen gegenüberzustehen, nicht durch das Lot benetzbar sind, dadurch, daß man den Austauschdetektormodul herstellt, indem man diesen mit Verbindungskontaktelementen versieht, deren Oberfläche durch das Lot benetzbar ist und die so angeordnet sind, daß sie bei der Montage dieses Austauschdetektormoduls auf den Zwischenverbindungsträger jeweils Elementen der zweiten Gruppe von Lotelementen gegenüberstehen, wobei diejenigen Zonen dieses Austauschdetektormoduls, die dazu bestimmt sind, bei der Montage bzw. Hybridisierung den Elementen der ersten Gruppe von Lotelementen gegenüberzustehen, nicht benetzbar sind durch das Lot, dadurch, daß zum Austauschen des ersten Detektormoduls, montiert mittels der ersten Gruppe von Lotelementen, man diesen ersten Detektormodul demontiert und man den Austauschdetektormodul mittels der zweiten Gruppe von Lotelementen montiert, dadurch, daß die zweite Gruppe von Lotelementen von der ersten Gruppe von Lotelementen abgeleitet wird durch eine Drehung von 180º, um eine Achse senkrecht zu der Fläche des Zwischenträgers, der diese erste und zweite Gruppe von Lotelementen trägt, und dadurch, daß der Austauschdetektionsmodul auf den Zwischenverbindungsträger montiert wird, nachdem er in eine Lage gebracht wurde, die sich durch diese Drehung von der Lage herleiten läßt, die durch den ersten Detektormodul eingenommen wurde, als dieser montiert war.
  • Vorzugsweise sind die Detektorelemente jedes Moduls symmetrisch verteilt bezüglich einer Achse, die senkrecht zu der diese Detektorelemente tragenden Fläche des Moduls ist.
  • Dies ermöglicht, bei der Hybridisierung und der Rehybridisierung genau gleiche Detektionsmodule zu verwenden Vorzugsweise, um eine elektrische und thermische Redundanz und/oder einen guten mechanischen Halt des ersten Moduls und des genannten Austauschmoduls zu gewährleisten, umfaßt der Träger zwei erste Gruppen von Lotelementen und zwei zweite Gruppen von Lotelementen.
  • Die erfindungsgemäß zur Hybridisierung verwendeten Lotelemente können Lotkugeln sein (die vorher auf dem Träger ausgebildet werden).
  • Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Lotelemente jeder ersten und jeder zweiten Lotelementegruppe jedoch Lotscheibchen.
  • Dies ermöglicht die Anwendung der Hybridisierungstechnik mittels Selbstausrichtung, die in dem weiter oben genannten Dokument beschrieben wird.
  • Das Lot kann ein Material sein, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die Indium, Zinn, Blei und die metallischen Legierungen umfaßt, deren Schmelztemperatur 350ºC nicht überschreitet und die Indium, Zinn oder Blei enthalten (und eventuell weitere Materialien wie z.B. Wismuth oder Silber).
  • Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich durch die Lektüre der nachfolgenden, erläuternden und keinesfalls einschränkenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, bezogen auf die beigefügten Zeichnungen:
  • - die Fig. 1, schon beschrieben, ist eine schematische Ansicht einer bekannten Strahlungsdetektionsvorrichtung,
  • - die Fig. 2A, schon beschrieben, zeigt die Pixel, die die Detektionsmodule der Vorrichtung der Fig. 1 umfassen,
  • - die Fig. 2B, schon beschrieben, ist eine schematische Ansicht dieser auf einen Zwischenverbindungsraster-Träger montierten Detektionsmodule, den die Vorrichtung der Fig. 1 umfaßt,
  • - die Fig. 3A, schon beschrieben, zeigt schematisch einen Idealfall einer Montage bzw. Hybridisierung der Detektionsmodule auf dem Träger der Vorrichtung der Fig. 1,
  • - die Fig. 3B, schon beschrieben, zeigt schematisch in übertriebener Form einen realen Hybridisierungsfall dieser Module,
  • - die Fig. 3C, schon beschrieben, zeigt schematisch einen Fall idealer Ausrichtung der Detektionsmodule der Vorrichtung der Fig. 1,
  • - die Fig. 3D, schon beschrieben, zeigt schematisch in übertriebener Form den Gier- bzw. Verdrehungsfehler, der in der Realität bei diesen Detektionsmodulen existiert,
  • - die Fig. 4A, schon beschrieben, zeigt schematisch die Pixel eines Detektionsmoduls, die elektrischen Verbindungen zugeordnet sind, die diese Pixel mit Lesemodulen verbinden, die die Vorrichtung der Fig. 1 umfaßt,
  • - die Fig. 4B, schon beschrieben, zeigt schematisch die Nicht- Beibehaltung des Volumens der Indiumkugeln, die die Hybridisierung eines Detektionsmoduls ermöglichen, wenn dieser Modul von dem Zwischenverbindungsraster-Träger der Vorrichtung der Fig. 1 getrennt wird,
  • - die Fig. 5A ist eine schematische und partielle Ansicht eines für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Zwischenverbindungsraster-Trägers,
  • - die Fig. 5B ist eine schematische und partielle Ansicht eines Detektionsmoduls, der mit dem in der Fig. 5A dargestellten Träger zur Anwendung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbar ist,
  • - die Fig. 5C illustriert schematisch dieses erfindungsgemäße Verfahren,
  • - die Fig. 6A zeigt schematisch die Montage eines Detektionsmoduls auf dem Zwischenverbindungsraster-Träger nach diesem verbindungsgemäßen Verfahren,
  • - die Fig. 6B zeigt schematisch die Demontage des Detektionsmoduls der Fig. 6A,
  • - die Fig. 7A zeigt schematisch den Austausch dieses Detektionsmoduls gegen einen anderen Detektionsmodul im Verlauf dieses erfindungsgemäßen Verfahrens, und
  • - die Fig. 7B zeigt schematisch die Montage dieses anderen Austauschmoduls auf den Zwischenverbindungsraster-Träger.
  • Nun wird mit Bezug auf die Fig. 5A bis 7B eine besondere Art der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.
  • Diese spezielle Durchführungsart wird erläutert anhand eines Austauschbeispiels eines Strahlungsdetektionsmoduls, der mittels Indiumkugeln auf einen Zwischenverbindungsraster-Träger z.B. aus Silicium montiert ist.
  • Die Fig. 5A ist eine schematische und partielle Ansicht dieses Zwischenverbindungsraster-Trägers als Draufsicht. Die Fig. 5A zeigt die Oberseite dieses Trägers, der Verbindungskontaktflächen trägt, auf denen sich Indiumscheibchen 22a und 22b befinden (wobei diese Verbindungskontaktflächen in der Fig. 5A in Wirklichkeit nicht sichtbar sind).
  • Der Träger 20 ist vor der Montage des Detektionsmoduls dargestellt.
  • Dieser Detektionsmodul ist schematisch und partiell in Fig. 5B dargestellt, wo er das Bezugszeichen 24 trägt. Die Fig. 5B zeigt die Seite dieses Detektionsmoduls, auf der sich die Pixel 26 befinden.
  • Der Modul 24 umfaßt außerdem elektrische Verbindungen 28, die die Pixel mit einer Leseschaltung (nicht dargestellt) verbinden, über den Träger 20 (wenn dieser Modul 24 auf diesen Träger montiert ist).
  • Man sieht in der Fig. 5B ebenfalls Verbindungskontaktflächen 30a, die mit den Verbindungen 28 elektrischen Kontakt haben.
  • Diese Verbindungskontaktflächen 30a sind durch Indium benetzbar, während ihre Umgebung es nicht ist.
  • Man sieht in der Fig. 5A elektrische Verbindungen 32, die über in Fig. 5A nicht sichtbare Verbindungskontaktflächen elektrischen Kontakt mit den Lotscheibchen 22a und 22b haben.
  • Diese Kontaktflächen sind durch Indium benetzbar, während ihre Umgebung es nicht ist.
  • Jede der elektrischen Verbindungen 32 ermöglicht, das von einem Pixel stammende Signal an die entsprechende Leseschaltung zu übertragen.
  • Dieses Signal wird also von dem Pixel zu dieser Leseschaltung übertragen, über die entsprechenden elektrischen Verbindungen 28 und 32.
  • Erfindungsgemäß, damit der den auf den Träger 20 montierten Modul 24 ersetzende Modul sich sehr genau in der Lage dieses Moduls 24 befinden kann, wird der Austauschmodul in einer Umgebung montiert, in der das gesamte Volumen der Indiumkugeln erhalten bleibt, die sich bei der Montage des Moduls 24 auf den Träger 20 gebildet hatten.
  • Dazu wurde erfindungsgemäß die Anzahl der Indiumscheibchen des Trägers 20 verdoppelt in bezug auf einen klassischen Träger von der Art derjenigen, von denen in der Beschreibung der Fig. 1 bis 4B die Rede war.
  • Die eine Hälfte der Scheibchen ist dem Modul 24 zugeordnet und die andere Hälfte dem Austauschmodul.
  • Die durch Indium benetzbaren Verbindungskontaktflächen, die sich auf dem Modul 24 befinden und die zur Montage dieses Moduls bestimmt sind, sind so angeordnet, daß bei der Montage dieses Moduls 24 der Hälfte der Indiumscheibchen gegenüberstehen, die sich auf dem Träger 20 befinden.
  • Nach dieser Montage gewährleistet also jede gebildete Indiumkugel, die in Kontakt mit einer Kontaktfläche des Trägers 20 ist, eine elektrische Verbindung mit der entsprechenden Kontaktfläche des Moduls 24.
  • Die andere Hälfte der im Laufe der Montage gebildeten Indiumkugeln steht Flächen des Moduls gegenüber, die nicht durch Indium benetzbar sind, wird abgeplattet beim Kontakt mit diesen Flächen des Moduls und stellt keine elektrische Verbindung her.
  • Bei der Demontage (Austausch des Moduls) verändern sich diese abgeplatteten Kugeln hinsichtlich des Volumens nicht und nehmen quasi Kugelform an.
  • Bei der Montage des Austauschmoduls ermöglichen diese Kugeln, diesen mittels Selbstausrichtung zu installieren, sehr genau in der durch den vorhergehenden Modul 24 eingenommenen Lage.
  • Wie in der Folge besser zu sehen, ermöglicht eine spezielle Anordnung der Verbindungskontaktflächen, denselben Modultyp zu verwenden, sowohl bei der ersten Montage (Hybridisierung des Moduls 24), als auch bei der Montage des Austauschmoduls.
  • Es genügt, den Austauschmodul umzudrehen in bezug auf die durch den ausgetauschten Modul eingenommene Lage (als dieser montiert wurde), so daß alle Verbindungskontaktflächen dieses Austauschmoduls Indiumkugeln gegenüberstehen, die bei der Montage des Moduls 24 nicht benutzt wurden.
  • Noch genauer sind bei dem in den Fig. 5A und 5B dargestellten Beispiel die Pixel der Module 24 versetzt angeordnet und befinden sich beiderseits der Mittelachse X1 dieses Moduls.
  • Der Träger 20 hat ebenfalls eine Mittelachse X2, die man bei der Montage des Moduls 24 auf den Trägers 20 in Übereinstimmung mit der Achse X1 bringt.
  • Die Indiumscheibchen 22a und 22b befinden sich beiderseits der Achse X2, die eine Übereinanderlagerungsachse bildet.
  • Der Träger 20 könnte nur zwei Indiumscheibchen pro Pixel umfassen, aber er umfaßt davon vorzugsweise ein Mehrfaches von zwei, z.B. vier, wie zu sehen in Fig. 5A, sowohl aus Gründen der elektrischen und thermischen Redundanz als auch des besseren mechanischen Halts des Moduls auf dem Träger wegen.
  • Die Anzahl der Verbindungskontaktflächen 30a (durch Indium benetzbar) des Moduls 24 ist sehr genau gleich der Hälfte des Gesamtzahl der Indiumscheibchen 22a und 22b des Trägers 20.
  • Wie in Fig. 5A zu sehen, befinden sich die Indiumscheibchen auf den Zeilen A1, A2, A3 und A4, die sich auf einer Seite der Achse X2 befinden, parallel zu dieser Achse, und auf weiteren Zeilen B1, B2, B3 und B4, ebenfalls parallel zur Achse X2 und auf der anderen Seite dieser Achse X2 befindlich.
  • Die Kontaktflächen des Moduls 24, die durch Indium benetzbar sind, befinden sich auf einer Seite der Achse X1, um in Kontakt mit den Indiumscheibchen 22a der Zeilen A2 und A4 zu kommen, und auf der anderen Seite der Achse X1, um in Kontakt mit den Indiumscheibchen 22a der Zeilen B1 und B3 zu kommen.
  • Der Modul 24 umfaßt keine Verbindungskontaktflächen sondern durch Indium nicht benetzbare Zonen in Übereinstimmung mit den Indiumscheibchen der Zeilen A1 und A3.
  • Ebenso umfaßt dieser Modul 24 keine Verbindungskontaktflächen sondern durch Indium nicht benetzbare Zonen in Übereinstimmung mit den Indiumscheibchen der Zeilen B2 und B4.
  • Nach der Demontage des Moduls 24 sind also die aus den Indiumscheibchen der Zeilen A1, A3, B2 und B4 resultierenden Indiumkugeln intakt, die sich auf den nicht benetzbaren Zonen des Moduls 24 abstützten.
  • Der verwendete Austauschmodul entspricht dem Modul 24.
  • Die Verbindungskontaktflächen, mit denen dieser Austauschmodul versehen ist, sind genauso angeordnet wie diejenigen des Moduls 24.
  • Außerdem weist die Verteilung der Pixel jedes dieser Module eine Symmetrie in bezug auf eine zu derjenigen Seite senkrechte Achse, die diese Pixel trägt. Die Spur dieser Achse ist in der Fig. 5B mit O bezeichnet.
  • Zudem, wie in Fig. 5C zu sehen, lassen sich die Indiumscheibchen 22b, die bei der Montage des Moduls 24 nicht gedient haben und sich auf den Zeilen A1, A3, B2 und B4 befinden, von den Indiumkugeln der Zeilen A2, A4, B1 und B3 herleiten, durch eine Rotation um 180º um eine Achse, die senkrecht ist zur die Indiumscheibchen tragenden Seite des Trägers, deren Spur in Fig. 5C das Bezugszeichen O trägt.
  • Es wurde dasselbe Bezugszeichen O wie vorhergehend benutzt, denn diese Achse fällt zusammen mit der Symmetrieachse, deren Spur in der Fig. 5B erscheint (wenn der Modul der Fig. 5B auf den Träger montiert wird). Zudem läßt das Zentrum I jeder nicht benetzbaren Zone (Fig. 5B) durch diese axiale Symmetrie vom Zentrum von einer der Kontaktflächen 30a des Moduls herleiten.
  • Vor der Montage des Austauschmoduls unterzieht man diesen einer Drehung um 180º um diese Achse O (wobei die Seite dieses Austauschmoduls, auf der sich die Verbindungskontaktflächen befinden, der die Indiumkugeln tragenden Seite des Trägers gegenübersteht, parallel zu dieser Seite), bezogen auf die Lage, die der Modul 24 einnahm, als er montiert wurde.
  • Derart kommen die Verbindungskontaktflächen des Austauschmoduls in Kontakt mit den Kugeln, die den Indiumscheibchen 22b der Zeilen A1, A3, B2 und B4 entsprechen, wobei diese Kugeln nach Demontage des Moduls 24 intakt sind.
  • Die Fig. 6A ist eine schematische und partielle Schnittansicht des auf den Zwischenverbindungsraster-Träger 20 montierten Moduls 24.
  • In Fig. 6A sieht man zwei Indiumkugeln 34, einerseits an Kontaktflächen 37a des Trägers 20 und andererseits an Kontaktflächen 30a des Moduls 24 festgelötet.
  • Man sieht ebenfalls eine Indiumkugel 36, die auf einer Kontaktfläche 37b des Trägers 20 ruht, die aber nicht an dem Detektionsmodul 24 festgelötet ist, da sie sich in Kontakt mit der nicht durch Indium benetzbaren Fläche dieses Moduls 24 befinden.
  • In Höhe dieser Indiumkugel 36 gibt es keine elektrische Verbindung zwischen dem Träger 20 und dem Modul 24.
  • Je nach einzuhaltenen Spezifikationen hat der Modul 24 einen entsprechenden Abstand 22 vom Träger 20.
  • Was die Montage bzw. Hybridisierung des Moduls 24 betrifft, kann man sich auf das weiter oben genannte Dokument beziehen.
  • Es sei hier nur präzisiert, daß bei dieser Montage die Verbindungskontaktflächen 30a des Moduls 24 in Kontakt gebracht werden mit den entsprechenden Indiumscheibchen 22a des Trägers 20, und der erhaltene Aufbau aus Modul und Träger wird auf die Schmelztemperatur des Indiums gebracht, was zur Bildung der Indiumkugeln 34 und 36 führt.
  • Nach dem Abkühlen ist die Montage bzw. Hybridisierung realisiert.
  • Die Fig. 6B ist eine schematische und partielle Ansicht des Trägers 20 und des Moduls 24 nach der Demontage des Moduls 24.
  • Die Indiumkugel 36, die eine abgeplattete Kugelform aufwies, ist nun quasi kugelförmig, wie zu sehen in Fig. 6B.
  • Hingegen befinden sich die Kugeln 34, die mit den Kontaktflächen 30a und 37a verlötet waren, wieder auf diesen diversen Kontaktflächen, mit Volumen 39, die verschieden sind und deren Verteilung völlig zufällig ist.
  • Die Fig. 7A ist eine schematische und partielle Schnittansicht des Austauschmoduls 40, den man dem Zwischenverbindungsraster-Träger 20 nähert, um diesen Modul 40 zu montieren.
  • Dieser umfaßt Verbindungskontaktflächen wie z.B. die Kontaktfläche 30b, die dazu bestimmt sind, in Kontakt mit den intakt gebliebenen Indiumkugeln 36 zu kommen.
  • Die auf den Verbindungskontaktflächen 37a des Trägers 20 verbleibenden Indiumvolumen 39 stehen Zonen des Austauschmoduls 40 gegenüber, die nicht durch Indium benetzbar sind.
  • Zur Hybridisierung des Austauschmoduls 40 werden dessen Verbindungskontaktflächen 30b in Kontakt gebracht mit den entsprechenden Kugeln 36 des Trägers 20 und der erhaltene Aufbau wird auf die Schmelztemperatur des Indiums gebracht.
  • Nach Abkühlung dieses Aufbaus ist die Montage bzw. Hybridisierung realisiert.
  • Die Fig. 7B ist eine schematische und partielle Schnittansicht des auf den Zwischenverbindungsraster-Träger 20 montierten Austauschmoduls 40.
  • Man sieht in dieser Fig. 7B, daß die Indiumkugeln wie z.B. die Indiumkugel 36 einerseits mit den Kontaktflächen des Trägers 20, wie z.B. der Kontaktfläche 37b, und andererseits mit den Kontaktflächen des Moduls 40, wie z.B. der Kontaktfläche 30b, verlötet sind.
  • Die Indiumvolumen 39 sind mit diesem Modul 40 nicht verlötet.
  • Diese Montage bzw. Hybridisierung des Moduls 40 hält die vorgeschriebenen Spezifikationen ein.
  • Die Montage bzw. Hybridisierung des Austauschmoduls 40 ermöglicht diesem, sich in dem gleichen Abstand 22 von dem Träger 20 wie vorhergehend zu befinden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Austausch eines ersten, mittels Lotkugeln (34) auf einen Zwischenverbindungsträger (20) montierten Detektormoduls (24),
dadurch gekennzeichnet,
daß man den Zwischenverbindungsträger (20) herstellt, indem man ihn mit wenigstens einer erste Gruppe von Lotelementen (22a) versieht, bestimmt zur Montage des ersten Detektormoduls auf dem Zwischenverbindungsträger, sowie wenigstens einer zweiten Gruppe von Lotelementen (22b), bestimmt zur Montage eines zweiten, als Austausch für den ersten Detektormodul dienenden Detektormoduls (40), dadurch, daß man den ersten Detektormodul (24) herstellt, indem man ihn mit Verbindungskontaktelementen (30a) ausstattet, deren Oberfläche durch das Lot benetzbar ist, und die so angeordnet werden, daß sie bei der Montage jeweils Elementen (22a) der ersten Gruppe von Lotelementen gegenüberstehen, wobei diejenigen Zonen dieses ersten Detektormoduls, die dazu bestimmt sind, bei dieser Montage den Elementen (22b) der zweiten Gruppe von Lotelementen gegenüberzustehen, nicht durch das Lot benetzbar sind, dadurch, daß man den Austauschdetektormodul (40) herstellt, indem man diesen mit Verbindungskontaktelementen (30b) versieht, deren Oberfläche durch das Lot benetzbar ist und die so angeordnet sind, daß sie bei der Montage dieses Austauschdetektormoduls (40) auf den Zwischenverbindungsträger (20) jeweils Elementen (22b) der zweiten Gruppe von Lotelementen gegenüberstehen, wobei diejenigen Zonen dieses Austauschdetektormoduls, die dazu bestimmt sind, bei der Montage den Elementen (22a) der ersten Gruppe von Lotelementen gegenüberzustehen, nicht benetzbar sind durch das Lot, dadurch, daß zum Austauschen des ersten Detektormoduls (24), montiert mittels der ersten Gruppe von Lotelementen, man diesen ersten Detektormodul demontiert und man den Austauschdetektormodul (40) mittels der zweiten Gruppe von Lotelementen montiert, dadurch, daß die zweite Gruppe von Lotelementen (22b) von der ersten Gruppe von Lotelementen (22a) abgeleitet wird durch eine Drehung von 180º, um eine Achse (O), senkrecht zu der Fläche des Zwischenträgers (20), der diese erste und zweite Gruppe von Lotelementen trägt, und dadurch, daß der Austauschdetektionsmodul (40) auf den Zwischenverbindungsträger montiert wird, nachdem er in eine Position gebracht wurde, die sich durch diese Drehung von der Position herleiten läßt, die durch den ersten Detektormodul (24) eingenommen wurde, als dieser montiert war.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorelemente jedes Moduls (24, 40) symmetrisch verteilt sind bezüglich einer Achse, die senkrecht zu der diese Detektorelemente tragenden Fläche des Moduls ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenverbindungsträger zwei erste Gruppen von Lotelementen (22a) und zwei zweite Gruppen von Lotelementen (22b) umfaßt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotelemente der ersten und zweiten Lotelementegruppe Lotkugeln (22a, 22b) sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot ein Material ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die Indium, Zinn, Blei und die metallischen Legierungen umfaßt, deren Schmelztemperatur 350ºC nicht überschreitet und die Indium, Zinn oder Blei enthalten.
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