DE69535629T2 - Montage von elektronischen komponenten auf einer leiterplatte - Google Patents
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- G01R1/0408—Test fixtures or contact fields; Connectors or connecting adaptors; Test clips; Test sockets
- G01R1/0433—Sockets for IC's or transistors
- G01R1/0483—Sockets for un-leaded IC's having matrix type contact fields, e.g. BGA or PGA devices; Sockets for unpackaged, naked chips
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
- G01R1/02—General constructional details
- G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
- G01R1/067—Measuring probes
- G01R1/073—Multiple probes
- G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
- G01R1/07314—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being perpendicular to test object, e.g. bed of nails or probe with bump contacts on a rigid support
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
- G01R1/02—General constructional details
- G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
- G01R1/067—Measuring probes
- G01R1/073—Multiple probes
- G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
- G01R1/07342—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being at an angle other than perpendicular to test object, e.g. probe card
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- G—PHYSICS
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- G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
- G01R1/02—General constructional details
- G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
- G01R1/067—Measuring probes
- G01R1/073—Multiple probes
- G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
- G01R1/07357—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card with flexible bodies, e.g. buckling beams
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- G—PHYSICS
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
- G01R1/02—General constructional details
- G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
- G01R1/067—Measuring probes
- G01R1/073—Multiple probes
- G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
- G01R1/07364—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card with provisions for altering position, number or connection of probe tips; Adapting to differences in pitch
- G01R1/07371—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card with provisions for altering position, number or connection of probe tips; Adapting to differences in pitch using an intermediate card or back card with apertures through which the probes pass
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01R1/02—General constructional details
- G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
- G01R1/067—Measuring probes
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- G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
- G01R1/07364—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card with provisions for altering position, number or connection of probe tips; Adapting to differences in pitch
- G01R1/07378—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card with provisions for altering position, number or connection of probe tips; Adapting to differences in pitch using an intermediate adapter, e.g. space transformers
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- 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
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4814—Conductive parts
- H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
- H01L21/4853—Connection or disconnection of other leads to or from a metallisation, e.g. pins, wires, bumps
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- H—ELECTRICITY
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- 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
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4814—Conductive parts
- H01L21/4885—Wire-like parts or pins
- H01L21/4889—Connection or disconnection of other leads to or from wire-like parts, e.g. wires
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- 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
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- 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
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67138—Apparatus for wiring semiconductor or solid state device
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/32—Holders for supporting the complete device in operation, i.e. detachable fixtures
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- 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
- H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
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- 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
- H01L24/11—Manufacturing methods
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- 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
-
- 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
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- 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
- H01L24/71—Means for bonding not being attached to, or not being formed on, the surface to be connected
- H01L24/72—Detachable connecting means consisting of mechanical auxiliary parts connecting the device, e.g. pressure contacts using springs or clips
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- 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
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L25/0652—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the devices being arranged next and on each other, i.e. mixed assemblies
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/02—Contact members
- H01R13/22—Contacts for co-operating by abutting
- H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
- H01R13/2407—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/02—Contact members
- H01R13/22—Contacts for co-operating by abutting
- H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
- H01R13/2464—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the contact point
-
- 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
- H05K3/326—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 the printed circuit having integral resilient or deformable parts, e.g. tabs or parts of flexible 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
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
- H05K3/4007—Surface contacts, e.g. bumps
- H05K3/4015—Surface contacts, e.g. bumps using auxiliary conductive elements, e.g. pieces of metal foil, metallic spheres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/36—Electric or electronic devices
- B23K2101/40—Semiconductor devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
- C25D21/02—Heating or cooling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/22—Electroplating combined with mechanical treatment during the deposition
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
- G01R1/02—General constructional details
- G01R1/04—Housings; Supporting members; Arrangements of terminals
- G01R1/0408—Test fixtures or contact fields; Connectors or connecting adaptors; Test clips; Test sockets
- G01R1/0433—Sockets for IC's or transistors
- G01R1/0441—Details
- G01R1/0466—Details concerning contact pieces or mechanical details, e.g. hinges or cams; Shielding
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
- G01R1/02—General constructional details
- G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
- G01R1/067—Measuring probes
- G01R1/06711—Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
- G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
- G01R31/2884—Testing of integrated circuits [IC] using dedicated test connectors, test elements or test circuits on the IC under test
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
- G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
- G01R31/2886—Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
- G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
- G01R31/2886—Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks
- G01R31/2889—Interfaces, e.g. between probe and tester
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- 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
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76897—Formation of self-aligned vias or contact plugs, i.e. involving a lithographically uncritical step
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- 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
- H01L2224/0401—Bonding areas specifically adapted for bump connectors, e.g. under bump metallisation [UBM]
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- 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
- H01L2224/05001—Internal layers
- H01L2224/05099—Material
- H01L2224/051—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/05117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
- H01L2224/05124—Aluminium [Al] as principal constituent
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- 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
- H01L2224/05001—Internal layers
- H01L2224/05099—Material
- H01L2224/051—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/05163—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
- H01L2224/05166—Titanium [Ti] as principal constituent
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- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
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- H01L2224/136—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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- H01L2224/136—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13644—Gold [Au] as principal constituent
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- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
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- H01L2224/136—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13647—Copper [Cu] as principal constituent
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- 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
- H01L2224/1354—Coating
- H01L2224/13599—Material
- H01L2224/136—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13655—Nickel [Ni] as principal constituent
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- 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
- H01L2224/1354—Coating
- H01L2224/13599—Material
- H01L2224/136—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13657—Cobalt [Co] as principal constituent
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- 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
- H01L2224/16135—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/16145—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
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- 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
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/29101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
- H01L2224/29111—Tin [Sn] as principal constituent
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- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/4501—Shape
- H01L2224/45012—Cross-sectional shape
- H01L2224/45014—Ribbon connectors, e.g. rectangular cross-section
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- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/4501—Shape
- H01L2224/45012—Cross-sectional shape
- H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
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- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
- H01L2224/45111—Tin (Sn) as principal constituent
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- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
- H01L2224/45124—Aluminium (Al) as principal constituent
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- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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- H01L2224/48225—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
- H01L2224/48227—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 connecting the wire to a bond pad of the item
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Description
- Die Erfindung betrifft das Ausbilden von Verbindungen zwischen elektronischen Komponenten, vor allem mikroelektronischen Komponenten, und insbesondere das Vorsehen von Techniken zum lösbaren Befestigen (Sockelmontieren) von Halbleiterchips und -gehäusen an Leiterplatten.
- Elektronische Komponenten, insbesondere mikroelektronische Komponenten, wie z. B. Halbleiterbauelemente (Chips), weisen oft eine Vielzahl von Anschlüssen auf (auch als Bondkontaktstellen, Elektroden oder leitende Flächen bezeichnet). Um derartige Bauelemente zu einem nützlichen System (oder Teilsystem) zusammenzubauen, muss eine Anzahl von einzelnen Bauelementen elektrisch miteinander verbunden werden, typischerweise durch Zwischenschaltung einer Leiterplatte (oder gedruckten Schaltung) (PCB, PWB).
- Halbleiterbauelemente sind typischerweise innerhalb eines Halbleitergehäuses mit einer Vielzahl von externen Verbindungspunkten in Form von Stiften, Kontaktstellen, Anschlüssen, Lotkugeln und ähnlichem angeordnet. Viele Arten von Halbleitergehäusen sind bekannt, und Techniken zum Verbinden des Halbleiterbauelements innerhalb des Gehäuses umfassen Bonddrähte, Automatikfilmbonden (TAB) und ähnliches. In einigen Fällen ist ein Halbleiterbauelement mit erhöhten Bondkontakten versehen, und ist durch Flip-Chip-Techniken mit einer anderen elektronischen Komponente verbunden.
- Verbindungen zwischen elektronischen Komponenten können allgemein in die zwei großen Kategorien "relativ permanent" und "leicht wiederlösbar" klassifiziert werden.
- Ein Beispiel einer "relativ permanenten" Verbindung ist eine Lötverbindung: Sobald zwei Komponenten aneinandergelötet sind, muss ein Ablötverfahren angewendet werden, um die Komponenten zu trennen. Drahtbonden ist ein weiteres Beispiel einer "relativ permanenten" Verbindung.
- Ein Beispiel einer "leicht wiederlösbaren" Verbindung ist, wenn steife Stifte einer elektronischen Komponente durch elastische Sockelelemente einer anderen elektronischen Komponente aufgenommen werden. Die Sockelelemente üben eine Anpresskraft (Druck) in einem Ausmaß auf die Stifte aus, das ausreicht, um dazwischen eine zuverlässige, elektrische Verbindung sicherzustellen. Die Verbindungselemente, die Druckkontakt mit einer elektronischen Komponente ausüben sollen, werden hier als "Federn" oder "Federelemente" bezeichnet.
- Federelemente sind wohlbekannt und tauchen in einer Vielzahl von Formen und Größen auf. Im heutigen mikroelektronischen Umfeld gibt es einen großen Bedarf dafür, dass alle Verbindungselemente, einschließlich Federn, immer kleiner werden, damit eine große Vielzahl derartiger Verbindungselemente auf einer kleinen Fläche angeordnet werden können, um eine hohe Dichte von Verbindungen mit elektronischen Komponenten zu bewirken.
- Herkömmliche Techniken zum Ausbilden von Federelementen umfassen im Allgemeinen das Stanzen (Lochen) oder Ätzen eines Federmaterials, wie z. B. Phosphorbronze oder Berylliumkupfer oder Stahl oder eine Nickel-Eisen-Kobalt-Legierung (z. B. Kovar), um einzelne Federelemente auszubilden, das Formen der Federelemente, um eine Federform (z. B. gebogen etc.) aufzuweisen, das Plattieren der Federelemente mit einem guten Kontaktmaterial (z. B. ein Edelmetall, wie z. B. Gold, das beim Kontaktieren eines ähnlichen Materials einen geringen Kontaktwiderstand aufzeigen wird), und das Formen einer Vielzahl von derartig geformten, plattierten Federelementen zu einem linearen, einem peripheren oder einem Arraymuster. Beim Plattieren von Gold auf die zuvor genannten Materialien ist manchmal eine dünne (beispielsweise 0,912–1,5 μm (30–50 Mikro-Inches)) Sperrschicht aus Nickel geeignet.
- Verschiedene Probleme und Beschränkungen gehen mit derartigen Techniken für das Ausbilden von Federelementen einher.
- Beispielsweise sind diese Prozesse beschränkt, wenn Anwendungen es erforderlich machen, dass eine Vielzahl von Federn (Verbindungselementen) in einem feinen Rastermaß (z. B. 0,254 mm (10 mil)) angeordnet sind. Ein derartig feines Rastermaß verlangt schon an sich, dass jede Feder im Wesentlichen kleiner (z. B. 0,0762 mm (3 mil)) als das Rastermaß bemessen ist (d. h. im Querschnitt).
- Eine Ausstanzfläche muss untergebracht werden und beschränkt, wie viel Material zum Ausbilden von Federn übrig ist. Auch wenn es im besten Fall relativ unkompliziert sein kann, kleine Federn mit nur 25,4 μm (1 mil) auszustanzen, so auferlegen derartig kleine Größen Beschränkungen bei der Anpresskraft, die zuverlässig durch Federn ausgeübt werden kann. Dies ist besonders bitter im Zusammenhang mit der Herstellung von Flächen-Arrays von Federn.
- Im Allgemeinen ist eine gewisse Minimalanpresskraft erwünscht, um einen verlässlichen Druckkontakt auf elektronische Komponenten (z. B. auf Anschlüsse auf elektronischen Komponenten) zu bewirken. Beispielsweise kann eine Anpress-(Belastungs-)-Kraft von ungefähr 15 Gramm (einschließlich bis herab zu 2 Gramm oder weniger und herauf bis zu 150 Gramm oder mehr pro Kontakt) erwünscht sein, um sicherzustellen, dass eine verlässliche, elektrische Verbindung mit einem Anschluss einer elektronischen Komponente ausgebildet wird, die auf ihrer Oberfläche mit Schichten verunreinigt sein kann oder die Korrosion- oder Oxidationsprodukte auf ihrer Oberfläche aufweist. Die benötigte minimale Anpresskraft jeder Feder macht es entweder erforderlich, dass die Formänderungsfestigkeit des Federmaterials oder dass die Größe des Federelements erhöht wird. Eine allgemeine Prämisse besteht darin, dass, je höher die Formänderungsfestigkeit eines Materials ist, es umso schwieriger sein wird, damit zu arbeiten (z. B. stanzen, biegen etc.). Und der Wunsch, Federn kleiner auszubilden, macht es im Wesentlichen unmöglich, sie im Querschnitt größer auszubilden.
- Eine weitere Beschränkung, die mit herkömmlichen Verbindungselementen einhergeht, ist, dass, wenn harte Materialien (solche, wie für das Ausbilden von Federn verwendet werden würden) verwendet werden, relativ "feindliche" (z. B. hohe Temperatur) Prozesse, wie z. B. Hartlöten, erforderlich sind, um die Verbindungselemente an den Anschlüssen einer elektronischen Komponente zu befestigen. Beispielsweise ist bekannt, relativ steife Stifte an relative "beständige" Halbleitergehäuse zu löten bzw. hartzulöten. Solche "feindlichen" Prozesse sind zusammen mit gewissen, relativ "anfälligen", elektronischen Komponenten, wie z. B. Halbleiterbauelementen, im Allgemeinen nicht erstrebenswert (und oft nicht praktikabel). Im Gegensatz dazu ist Drahtbonden ein Beispiel eines relativ "freundlichen" Prozesses, was für anfällige, elektronische Komponenten viel weniger potentiell schädigend ist als Hartlöten. Weichlöten ist ein weiteres Beispiel eines relativ "freundlichen" Prozesses.
- Ein weiteres Problem beim Befestigen von Federn an elektronischen Komponenten ist weitgehend mechanischer Natur. In Fällen, in denen eine Feder an einem Ende an einem Substrat befestigt ist (das zum Zwecke dieser Prämisse als ein unbewegliches Objekt erachtet wird) und auf Kräfte reagieren muss, die auf ihr freies Ende wirken, wird das "schwache Glied" (schwächster Punkt, in Betrieb) oft der Punkt sein, an dem die Feder am Substrat (z. B. Anschluss einer elektronischen Komponente) befestigt ist (z. B. ist die Basis der Feder gebondet). Dies erklärt zumindest teilweise das Erfordernis, "feindliche" Prozesse (z. B. Hartlöten) zu verwenden, um die Federn am Substrat zu befestigen.
- Ein weiteres subtiles Problem in Verbindung mit Verbindungselementen, einschließlich Federkontakten, ist, dass die Anschlüsse einer elektronischen Komponente oft nicht perfekt koplanar sind. Verbindungselemente, denen es an einem integrierten Mechanismus zum Aufnehmen dieser "Toleranzen" (grober Nicht-Planaritäten) mangelt, werden hart gepresst werden, um gleichmäßige Kontaktdruckkontakte mit den Anschlüssen der elektronischen Komponente auszubilden.
- Bei vielen modernen elektronischen Systemen sind ein oder mehrere Halbleiterbauelemente mit Gehäuse an Leiterplatten befestigt. Verschiedene Gehäusetypen sind wohlbekannt. Im Allgemeinen weisen alle Halbleitergehäuse externe Verbindungen auf, die entweder Stifte, Kontaktstellen, Anschlüsse, Kugelbondhügel (ball bumps) oder ähnliches sind.
- Ein Halbleitergehäusetyp ist durch die
US-A-4,700,276 ("FREYMAN") mit dem Titel ULTRA HIGH DENSITY PAD ARRAY CHIP CARRIER verkörpert. Wie darin allgemein offenbart, ist ein Keramiksubstrat vorgesehen mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern, die auf dessen Unterseite mit Lötmittel verstopft sind. Diese Löstecker (206 ) sind in einem Arraymuster angeordnet und bilden externe Oberflächenmontage-Verbindungspunkte für die endgültige Chipträgeranordnung aus. Die Lötstecker sind im Allgemeinen halbkugelförmig und ermöglichen, dass das Substrat hoch über der Platte sitzt, an der der Träger befestigt ist. Ein Halbleitergehäuse mit einem Array von Lotkugeln als dessen Verbindungspunkte an dessen Außenfläche wird hierin als ein Ball-Grid-Array-(BGA)-Typ-Gehäuse bezeichnet. - Im Allgemeinen gibt es zwei Typen von BGA-Lotkugeln: (1) eutektische Massen, die beim Aufschmelzen schmelzen; und (2) Massen, wie z. B. 90:10 Blei:Zinn, die nicht geschmolzen werden, sondern vielmehr mit einem eutektischen Material befestigt werden. Der erste Lotkugeltyp wird nach dem Aufschmelzen leicht kollabieren (z. B. ungefähr 0,1524 mm (6 mils)), was zu einigen Bedenken über die endgültige Planarität der Vielzahl von dadurch hervorgerufenen Verbindungen führt. Der zweite Lotkugeltyp kollabiert nicht, da sie nicht aufgeschmolzen werden. Da jedoch ein eutektisches Material verwendet wird, um den zweiten Lotkugeltyp zu befestigen, können gewisse Substratmaterialien, die der Hitze bei eutektischen Befestigungsprozessen nicht widerstehen können, nicht verwendet werden. Diese Information ist zum Zweck von allgemeinem Hintergrundwissen vorgesehen.
- Ein weiterer Halbleitergehäusetyp ist das Land-Grid-Array (LGA), das mit einer Vielzahl (z. B. einem Array) von Anschlüssen (Kontaktstellen (oder "Lötaugen")) an seiner Oberfläche versehen ist. Im Allgemeinen werden elastische Verbindungselemente verwendet, um elektrische Verbindungen mit den Lötaugen eines LGA's auszubilden. Die vorliegende Erfindung offenbart einen "Sockel" mit einer Vielzahl von elastischen Verbindungselementen zum Ausbilden elektrischer Verbindungen mit den Anschlüssen einer elektronischen Komponente, wie z. B. einem LGA-Typ-Halbleitergehäuse.
- Im Allgemeinen ist es erwünscht, dass Sockel für LGA- und BGA-Typ-Halbleitergehäuse an einer Leiterplatte festgelötet (z. B. oberflächenmontiert) sind. Herkömmliche Sockel, die auf Stifte angewiesen sind, erfordern entsprechende Löcher durch die Leiterplatte. Unter Verwendung herkömmlicher Techniken zur Herstellung von Löchern (z. B. plattierter Durchgangslöcher) bei Leiterplatten ist der Abstand zwischen benachbarten Löchern (Rastermaß) typischerweise auf nicht weniger als 2,54 mm (100 mils) zwischen benachbarten Löchern beschränkt. Darüberhinaus stellen plattierte Durchgangslöcher einen zusätzlichen Kostenfaktor bei der Herstellung von Leiterplatten dar. Was benötigt wird, ist ein "festlötbarer" oder "oberflächenmontierbarer" Sockel, um zu ermöglichen, dass Verbindungen in einem feineren Rastermaß (z. B. 1,27 mm (50 mils)) und zu reduzierten Kosten hergestellt werden.
- Zusätzliche interessierende Literaturnachweise gegenüber BGA- und LGA-Typ-Gehäusen umfassen die folgenden
US-Patente: 5,241,133 ;5,136,366 ;5,077,633 ;5,006,673 ; und4,700,473 . - Das zuvor genannte BGA-Typ-Gehäuse ist oberflächenmontiert, indem das Halbleitergehäuse auf eine PCB festgelötet wird. Dies bewirkt eine mehr oder weniger permanente Verbindung des mit einem Gehäuse verschlossenen Halbleiterbauelements mit der PCB. Um das Halbleiterbauelement mit Gehäuse zu entfernen (wie z. B. zur Ersetzung oder Aufrüstung), wäre es notwendig, das gesamte Gehäuse von der PCB abzulöten – ein Prozess, der entweder die PCB oder das innerhalb des Halbleitergehäuses enthaltene Halbleiterbauelement beschädigen kann. Um eine Komponente von einer PCB abzulöten, ist es darüber hinaus allgemein notwendig, dass die PCB vom System, in dem sie angeordnet ist, zu entfernen.
- Techniken, um Halbleitergehäuse wiederlösbar mit PCBs zu verbinden, leiden nicht unter derartigen Launen. Beispielsweise wird ein Halbleitergehäuse mit Stiften leicht in einen Sockel gesteckt, der permanent an einer PCB befestigt ist, und wird genauso leicht vom Sockel entfernt.
- Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet sich auf das Vorsehen einer Technik, durch die jede elektronische Komponente, wie z. B. ein BGA- oder ein LGA-Typ-Halbleitergehäuse, leicht und ohne Ablöten von einer PCB abgenommen werden kann – mit anderen Worten, auf das Vorsehen von "Sockeln" für BGA- und LGA-Typ-Halbleitergehäuse. Dies erleichtert nicht nur das Ersetzen/Aufrüsten des Halbleiterbauelements im Gehäuse, sondern sieht auch die Möglichkeit vor, das Halbleiterbauelement im Gehäuse in Fällen zu testen, in denen die PCB eine Prüfkarte oder ein Prüfkarteneinsatz ist.
- Als eine allgemeine Prämisse erfordern wiederlösbare Verbindungen eine gewisse Art von zwischen den elektronischen Komponenten herzustellendem Druckkontakt. Sockel zum Aufnehmen verstifteter Halbleitergehäuse weisen typischerweise lamellenartige Federelemente zum Aufnehmen der Gehäusestifte auf.
-
- Techniken zum Ausbilden von Lotkugeln und/oder erhöhten Lötkontakthügeln auf elektronischen Komponenten umfassen lediglich beispielhaft:
- (1) Aufbringen von Klacksen (kleinen Mengen) von Lötpaste auf Kontaktstellen und Aufschmelzen der Lötpaste;
- (2) Bilden von Lötsteckern
bei plattierten Flächen (siehe
z. B.
2c von FREYMAN); - (3) Ausformen von Lotkugelkontakten direkt auf einem Substrat
(siehe, z. B.
US-A-5,381,846 ); und - (4) Füllen
von Löchern
in einem Filmträger
mit einem Lötmittel,
Platzieren des Trägers über dem Substrat,
und Aufschmelzen des Lötmittels,
so dass es an den Kontaktstellen auf dem Substrat haftet (siehe
z. B.
US-A- 5,388,327 ). - Weitere Verfahren zum Ausbilden erhöhter Lötkontakte sind die Techniken, die im zuvor genannten, gemeinsamen U.S.-Patent
US-A-5476211 ,US-A-5917707 offenbart sind, die im Allgemeinen das Bonden eines Drahtes an zwei (beiden) Enden an einen Anschluss einer elektronischen Komponente und das Überziehen bzw. Beschichten des Drahtes mit einem Lötmittel umfasst. (Siehe z. B.16 derUS-A-5917707 und die2 –5 derUS-A-5476211 .) - Ferner offenbart die
US-A-3616532 ein Verfahren zum Herstellen von Verbindungen zwischen leitenden Schichten bei einer mehrschichtigen Leiterplattenbaugruppe, wobei eine mit einem Lötmittel beschichtete Druck-Typ-Schraubenfeder in eine Öffnung bei einem isolierenden Substrat eingefügt ist, das zwischen den Schichten der zu verbindenden Schaltung positioniert ist. Beim Erhitzen schmilzt das Lötmittel, um zu ermöglichen, dass sich die Feder ausdehnt und dabei Kontakt zwischen den Leiterflächen herstellt. Wenn das Lötmittel wieder abkühlt, ist eine sichere und extrem verlässliche Verbindung hergestellt. - Die
EP-A-0 145 327 offenbart eine elektrische Schnittstellenanordnung, die aus einem elektrisch isolierenden, elastisch nachgiebigem Material ausgebildet ist, in dem leitende Stifte aus einem ähnlichen Material befestigt sind. Die Flexibilität des Materials ermöglicht, dass elektronische Komponenten mit unterschiedlicher Größe in die Schnittstelle eingefügt und leicht aus ihr entfernt werden, und fest in der richtigen Position gehalten werden. Diese Anordnung ist insbesondere für das Befestigen kleiner Halbleiterchipbauelemente auf keramischen Mikroschaltkreisen geeignet. - Die
FR-A-2 643 753 - Die
FR-A-2 680 284 - Die
US-A-5 098 305 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von Leiterplattenbaugruppen unter Verwendung von Memorymetalldrähten, die mechanisch in durchplattierten Löchern eingefügt sind. Memorymetalllegierungen werden bei der Herstellung von Memorymetalldrähten verwendet, um das pseudo-elastische Verhalten von Legierungen in der Austenitphase unterhalb des Formtemperaturbereichs auszunutzen. - Das IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN, Ausgabe 36, Nr. 07, Juli 1993, NEW YORK US, Seiten 137–138, beschreibt einen Interposer for Direct Chip Attach or Surface Mount Array Device. Offenbart ist eine Vorrichtung und ein Herstellungsprozess, die ein Mittel vorsehen, um zeitweise Elektronikkomponenten für eine direkte Chipbefestigung (Direct Chip Attach – DCA) oder ein oberflächenmontiertes Array (Surface Mount Array – SMA) zu befestigen. Die Vorrichtung dient als Zwischenelement (Interposer) zwischen einem Schaltkreisträger und der elektronischen Komponente. Dendritverbindungen werden bei den DCA-Kontakten verwendet, die in der in Bezug genommenen
US 5,137,461 offenbart sind. - Das IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN, Ausgabe 26, Nr. 3B, August 1983, NEW YORK US, Seite 1548, offenbart ein Kühlsystem für Halbleitermodule. Ein typisches Halbleitermodul besteht aus einem Keramiksubstrat mit Kontaktstellen und Leitern, an das Halbleiterchips durch Lotkugeln gelötet sind. Diese Anordnung ist in einer Metallkappe eingeschlossen. Die in den Halbleiterchips erzeugte Betriebswärme wird durch eine Wärmeleiterbrücke zur Metallkappe abgeleitet, von wo sie entfernt wird, beispielsweise durch Kühlrippen. Um die Wärmeableitungsrate zu verbessern, wird die Wärme direkt vom Chip zur Kappe abgeführt. Hierfür sind die Rückseiten der Chips direkt mit der Innenseite der Kappe verbunden, so dass der thermische Widerstand zwischen Chip und Kappe unerheblich ist. Durch elastische Stifte oder Drähte werden Lotkugeln der Chips mit den Kontaktstellen auf der Oberfläche des Substrats verbunden.
- Die
US-A-5 067 007 offenbart ein Halbleiterbauelement mit Anschlussstiften zum Befestigen an einer Oberfläche einer Leiterplatte. Die Anschlussstifte bestehen aus einem Material mit großer Elastizität, um die Verlässlichkeit beim Herstellen der Gehäuse des oberflächenmontierten Typs, der eine erhöhte Anzahl von Stiften aufweist, zu verbessern. - Das IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN, Ausgabe 29, Nr. 11, April 1987, NEW YORK US, Seiten 5021–5022, offenbart bimetallische VLSI-Chipverbinder, bei denen der Chip einsteckbar und aussteckbar ist. Bimetallische Kontakte üben einen elastischen Druck auf die Kontaktstellen des Chips aus und erstrecken sich von einer ersten Fläche des Verbinders weg. Diese Kontakte sind mit einer Verdrahtung auf der gegenüberliegenden Fläche des Verbinders verbunden.
- Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und einen Sockel mit Verbindungselementen vorzusehen, die geeignet sind, um einen verlässlichen und lösbaren Druckkontakt mit den elektronischen Komponenten auzubilden.
- Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 bzw. 14 definiert. Spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
- Es werden Techniken zum Herstellen von Verbindungselementen, insbesondere Federelementen, und zum Befestigen der Verbindungselemente an elektronischen Komponenten offenbart. Die offenbarten Techniken beseitigen die Probleme im Zusammenhang mit der Herstellung von Federelementen von extrem geringer Größe, die dennoch in der Lage sind, ausreichend starke Anpresskräfte auszuüben, um verlässliche Verbindungen sicherzustellen. Die offenbarten Techniken beseitigen auch die Probleme im Zusammenhang mit dem Befestigen von Federn an elektronischen Komponenten, wie z. B. Halbleiterbauelementen.
- Ein "zusammengesetztes" (mehrschichtiges) Verbindungselement wird hergestellt durch: Befestigen eines länglichen Elements ("Kerns") an einer elektronischen Komponente; Formen des Kerns, um eine Federform aufzuweisen; und Beschichten des Kerns, um die physikalischen (z. B. Feder-)Eigenschaften des resultierenden, zusammengesetzten Verbindungselements zu verbessern und/oder um das resultierende Verbindungselement sicher an der elektronischen Komponente zu befestigen.
- Die Verwendung des Begriffs "zusammengesetzt" in der ganzen, hierin dargelegten Beschreibung stimmt mit einer 'allgemeinen' Bedeutung des Begriffs überein (z. B. ausgebildet aus zwei oder mehr Elementen), und soll nicht verwechselt werden mit irgendeiner Verwendung des Begriffs "Verbund" in anderen Bereichen des Strebens, beispielsweise wie er angewendet werden kann auf Materialien, wie z. B. Glas, Karbon oder andere Fasern, die in einer Matrix aus Harz oder ähnlichem getragen werden.
- Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "Federform" auf geradezu jede Form eines länglichen Elements, das eine elastische (stärkende) Bewegung eines Endes (Spitze) des länglichen Elements hinsichtlich einer an die Spitze angelegten Kraft aufweist. Dies umfasst längliche Elemente, die so geformt sind, dass sie ein oder mehrere Biegungen aufweisen, sowie im Wesentlichen gerade, längliche Elemente.
- Wie hierin verwendet, beziehen sich die Begriffe "Kontaktfläche", "Anschluss", "Kontaktstelle" und ähnliche auf jede leitende Fläche auf irgendeiner elektronischen Komponente, an der das Verbindungselement befestigt ist und mit dem das Verbindungselement einen Kontakt ausbildet.
- Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "Lotkugel" auf jedwedes Lötmittel oder ähnliches und sieht eine lötbare, erhöhte Kontaktstruktur auf einer Oberfläche einer elektronischen Komponente vor, wie z. B. einem Halbleitergehäuse oder einem Trägersubstrat. Derartige Lotkugeln werden verwendet, um permanente, elektrische Verbindungen auszubilden zwischen der elektronischen Komponente, an der sie befestigt sind, und den Anschlüssen einer weiteren elektronischen Komponente.
- Alternativ wird der Kern geformt, bevor er an eine elektronische Komponente befestigt wird.
- Alternativ ist der Kern an einem Opfersubstrat, das keine elektronische Komponente ist, befestigt oder ist ein Teil von ihr. Das Opfersubstrat wird nach dem Formen, und entweder vor oder nach dem Beschichten entfernt.
- Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Kern ein "weiches" Material mit einer relativ geringen Formänderungsfestigkeit und ist mit einem "harten" Material mit einer relativ hohen Formänderungsfestigkeit beschichtet. Beispielsweise wird ein weiches Material, wie z. B. ein Golddraht, an einer Bondkontaktstelle eines Halbleiterbauelements befestigt (z. B. durch Drahtbonden) und mit einem harten Material, wie z. B. Nickel und dessen Legierungen, beschichtet (z. B. durch elektrochemisches Plattieren).
- Gegenüber dem Beschichten des Kerns sind einzelne und mehrschichtige Beschichtungen, "raue" Beschichtungen mit Mikrovorsprüngen, und Beschichtungen, die sich über die gesamte Länge des Kerns oder nur einen Teil der Länge des Kerns erstrecken, beschrieben. Im letzteren Fall kann die Spitze des Kerns entsprechend freigelegt sein, um einen Kontakt mit einer elektronischen Komponente auszubilden.
- Im Allgemeinen wird in der ganzen, hierin dargelegten Beschreibung der Begriff "Plattieren" als Beispiel für eine Anzahl von Techniken zum Beschichten des Kerns verwendet. Es liegt innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass der Kern durch jede geeignete Technik beschichtet werden kann, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: verschiedene Prozesse, die die Abscheidung von Materialien aus wässrigen Lösungen umfassen; elektrolytisches Plattieren; stromloses Plattieren; chemische Gasphasenabscheidung (CVD); physikalische Gasphasenabscheidung (PVD); Prozesse, die die Abscheidung von Materialien durch Auflösung flüssiger oder fester Ausgangsmaterialien verursacht; und ähnliches, wobei all diese Techniken zum Abscheiden von Materialien im Allgemeinen wohlbekannt sind.
- Im Allgemeinen werden zum Beschichten des Kerns mit einem metallischen Material, wie z. B. Nickel, elektrochemische Prozesse, insbesondere stromloses Plattieren, bevorzugt.
- Bei einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Kern ein längliches Element aus einem "harten" Material, das schon an sich geeignet ist, um als ein Federelement zu funktionieren, und ist an einem Ende an einen Anschluss einer elektronischen Komponente befestigt. Der Kern und zumindest eine benachbarte Fläche des Anschlusses sind mit einem Material beschichtet, das die Verankerung des Kerns an den Anschluss verbessert. Auf diese Weise ist es nicht nötig, dass der Kern vor dem Beschichten fest am Anschluss befestigt wird, und Prozesse, die weniger potentiell schädigend für die elektronische Komponente sind, können verwendet werden, um den Kern für das anschließende Beschichten an Ort und Stelle zu "heften". Diese "freundlichen" Prozesse umfassen Löten, Kleben und das Stecken eines Endes des harten Kerns in einen weichen Abschnitt des Anschlusses.
- Ausführungsbeispiele, bei denen der Kern ein Draht ist, sind offenbart. Ausführungsbeispiele, bei denen der Kern ein flacher Streifen (leitendes, metallisches Band) ist, sind ebenso offenbart.
- Typische Materialien, sowohl für den Kern als auch für die Beschichtungen, sind offenbart.
- Nachstehend sind hauptsächlich Techniken beschrieben, die das Beginnen mit einem relativ weichen (geringe Formänderungsfestigkeit) Kern umfassen, der im Allgemeinen von sehr kleiner Größe ist (z. B. 0,0762 mm (3,0 mil) oder weniger). Weiche Materialien, wie z. B. Gold, die leicht an Halbleiterbauelementen haften, fehlt es im Allgemeinen an ausreichender Elastizität, um als Federn zu funktionieren. (Derartige weiche, metallische Materialien weisen vor allem plastische anstatt elastische Deformation auf.) Weitere weiche Materialien, die leicht an Halbleiterbauelementen anhaften und eine entsprechende Elastizität besitzen, sind oft elektrisch nicht-leitend, wie im Fall der meisten elastomeren Materialien. In jedem Fall können durch die auf den Kern aufgebrachte Beschichtung gewünschte strukturelle und elektrische Eigenschaften auf das resultierende, zusammengesetzte Verbindungselement übertragen werden. Das resultierende, zusammengesetzte Verbindungselement kann sehr klein ausgebildet sein, und kann dennoch geeignete Kontaktkräfte aufweisen. Darüberhinaus kann eine Vielzahl derartig zusammengesetzter Verbindungselemente in einem feinen Rastermaß (z. B. 0,254 mm (10 mils)) angeordnet werden, selbst wenn sie eine Länge aufweisen (z. B. 2,57 mm (100 mils)), die viel größer als der Abstand zu einem benachbarten, zusammengesetzten Verbindungselement ist (der Abstand zwischen benachbarten Verbindungselementen wird "Rastermaß" bezeichnet).
- Es liegt innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass zusammengesetzte Verbindungselemente auf einer Mikrominiaturskala, beispielsweise als "Mikrofedern" für Verbinder und Sockel hergestellt werden können, mit Querschnittsabmessungen im Bereich von 25 Mikrometern (μm) oder weniger. Diese Fähigkeit, verlässliche Verbindungen mit eher in Mikrometern als in mils gemessenen Abmessungen herzustellen, spricht voll und ganz den entstehenden Bedarf der existierenden Verbindungstechnologie und der künftigen Flächen-Array-Technologie an.
- Die zusammengesetzten Verbindungselemente der vorliegenden Erfindung weisen bessere elektrische Eigenschaften auf, einschließlich elektrischer Leitfähigkeit, Lötbarkeit und geringem Kontaktwiderstand. In vielen Fällen resultiert das Durchbiegen des Verbindungselements in Reaktion auf die angewandten Anpresskräfte in einem "wischenden" Kontakt, was hilft, sicherzustellen, dass ein verlässlicher Kontakt ausgebildet wird.
- Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass Verbindungen, die mit den Verbindungselementen der vorliegenden Erfindung ausgebildet wurden, leicht wiederlösbar sind. Das Löten, um die Verbindung mit einem Anschluss einer elektronischen Komponente zu bewirken, ist optional, wird aber auf einer Systemebene im Allgemeinen nicht bevorzugt.
- Es werden Techniken beschrieben, um Verbindungselemente mit kontrollierter Impedanz auszubilden. Diese Techniken umfassen im Allgemeinen das Beschichten (z. B. elektrophoretisch) eines leitenden Kerns oder eines gesamten, zusammengesetzten Verbindungselements mit einem dielektrischen Material (Isolierschicht), und das Überziehen bzw. Beschichten des dielektrischen Materials mit einer Außenschicht eines leitenden Materials. Durch Erdung der Außenschicht aus leitendem Material kann das resultierende Verbindungselement effektiv abgeschirmt und dessen Impedanz leicht kontrolliert werden.
- Verbindungselemente können als einzelne Einheiten für das spätere Befestigen an elektronischen Komponenten vorgefertigt werden. Verschiedene Techniken zur Erfüllung dieser Aufgabe sind hierin dargelegt. Obwohl in diesem Dokument nicht speziell enthalten, wird es als relativ unkompliziert angesehen, eine Maschine herzustellen, die das Befestigen einer Vielzahl von einzelnen Verbindungselementen an einem Substrat oder alternativ das Lager einer Vielzahl von einzelnen Verbindungselementen in einem Elastomer oder auf einem Trägersubstrat erledigt.
- Es sollte klar sein, dass das zusammengesetzte Verbindungselement, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, sich grundlegend unterscheidet von Verbindungselementen des Stands der Technik, die beschichtet wurden, um ihre Eigenschaften bzgl. elektrischer Leitfähigkeit zu verbessern oder um ihren Korrosionswiderstand zu verbessern.
- Die Beschichtung ist speziell dazu gedacht, die Verankerung des Verbindungselements an einem Anschluss einer elektronischen Komponente im Wesentlichen zu verbessern und/oder um die gewünschten, elastischen Eigenschaften auf das resultierende, zusammengesetzte Verbindungselement zu übertragen. Spannungen (Anpresskräfte) werden auf Abschnitte des Verbindungselements geleitet, die speziell dazu vorgesehen sind, die Spannungen zu absorbieren.
- Es sollte auch gewürdigt werden, dass die vorliegende Erfindung im Wesentlichen eine neue Technik zum Herstellen von Federstrukturen vorsieht. Im Allgemeinen ist die funktionsfähige Struktur der resultierenden Feder eher ein Produkt des Plattierens als des Biegens und Formens. Dies öffnet die Tür für die Verwendung einer umfangreichen Auswahl an Materialien für die Bildung der Federform und einer Auswahl an "freundlichen" Prozessen für das Befestigen der "Hilfsstruktur" des Kerns an die elektronische Komponente. Das Beschichten wirkt als eine "Überstruktur" auf der "Hilfsstruktur" des Kerns, wobei beide Begriffe aus dem Bereich des Bauingenieurwesens stammen.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden "Sockel" vorgesehen, um zu ermöglichen, dass LGA- und BGA-Typ-Halbleitergehäuse mit einer elektronischen Komponente, wie z. B. einer Leiterplatte (PCB, PWB), lösbar verbunden (sockelmontiert) werden. Im Allgemeinen umfassen die Sockel ein Trägersubstrat mit einer Oberseite und einer Unterseite. Lotkugeln oder ähnliches sind an der Unterseite des Trägersubstrats vorgesehen, um den Sockel an die Leiterplatte zu löten, und bewirken dabei eine permanente (obgleich wiederlösbare) Verbindung zwischen dem Sockel und einer Leiterplatte (daher der Begriff "festlöten", wie hierin verwendet). Eine Vielzahl von elastischen Kontaktstrukturen ist an der Oberseite des Trägersubstrats vorgesehen (oder auf jegliche geeignete Art und Weise, die ermöglicht, dass sich die elastischen Kontaktstrukturen von der Oberfläche des Trägersubstrats nach oben erstrecken), um Druckverbindungen mit den externen Verbindungspunkten (Kontaktstellen, Kugeln) eines LGA- bzw. eines BGA-Typ-Gehäuses auszubilden.
- Im Allgemeinen kann jede elastische Kontaktstruktur überall in den ganzen, hierin offenbarten Sockelausführungsbeispielen verwendet werden. Die zusammengesetzten Verbindungselemente, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind lediglich ein Beispiel geeigneter, elastischer Kontaktstrukturen für derartige Sockel und werden im Allgemeinen aufgrund ihrer zuvor genannten, relativen Herstellungsfreundlichkeit in kleinen Abmessungen bevorzugt.
- Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das als ein Sockel für ein LGA-Typ-Gehäuse dient, ist der Druckkontakt ausgebildet zu den Spitzen der elastischen Kontaktstrukturen in einer Richtung, die im Allgemeinen senkrecht zur Oberseite des Trägersubstrats ist.
- Im Allgemeinen sehen die Ausführungsbeispiele von hierin beschriebenen Festlöt-Sockeln eine effektive Technik vor, um Druckverbindungen mit Anschlüssen jeglicher elektronischen Komponente, einschließlich Halbleitergehäusen und blanken, gehäuselosen Halbleiterchips auszubilden. Der Festlöt-Sockel umfasst ein Trägersubstrat mit einer Oberseite und einer Unterseite, eine Vielzahl von elastischen Kontaktstrukturen, die sich von der Oberseite des Trägersubstrats erstrecken, wobei jede elastische Kontaktstruktur eine Spitze an ihrem freien Ende aufweist, und Mittel zum Bewirken einer Druckverbindung zwischen den Spitzen der elastischen Kontaktstrukturen und den Anschlüssen der elektronischen Komponente. Im Allgemeinen müssen entweder die eine oder die andere elektronische Komponente oder die Spitzen der elastischen Kontaktstrukturen relativ zur anderen bewegt werden, um derartige Druckverbindungen zu bewirken. Beispielsweise kann das Mittel zum Bewirken der Druckverbindung ein bewegliches Gleitelement sein, an das die elektronische Komponente befestigt ist, welches geeignet ist, um die Anschlüsse der elektronischen Komponente gegen die Spitzen der elastischen Kontaktstrukturen zu bewegen. Alternativ kann das Mittel zum Bewirken der Druckverbindung ein auf die elastischen Kontaktstrukturen wirkendes, bewegliches Gleitelement sein, das geeignet ist, um die Spitzen der elastischen Kontaktstrukturen gegen die Anschlüsse der elektronischen Komponente zu bewegen. In jedem Fall ist es erstrebenswert, eine Wischbewegung der Spitzen der elastischen Kontaktstrukturen gegenüber den Anschlüssen der elektronischen Komponente zu bewirken. Ungeachtet dessen, ob es die Spitzen der elastischen Kontaktstrukturen oder die Anschlüsse selbst sind, die bewegt werden, ist vorzugsweise ein Mechanismus vorgesehen, der begrenzt, wie weit sich die Spitzen der elastischen Kontaktstrukturen über die Anschlüsse der elektronischen Komponente bewegen, um sicherzustellen, dass sie in Druckkontakt mit den Anschlüssen der elektronischen Komponente bleiben. Wie erwähnt, ist es vorzuziehen, dass der Sockel permanent an eine Leiterplatte befestigt ist. Zu diesem Zweck ist es vorzuziehen, dass eine Vielzahl von lötbaren, erhöhten Kontaktstrukturen an der Oberseite des Trägersubstrats angeordnet und über das Trägersubstrat mit der Vielzahl von elastischen Kontaktstrukturen verbunden ist.
- Es sollte klar sein, dass die hierin offenbarten LGA-Typ-Sockel geeignet sind, um Druckverbindungen zu blanken Chips auszubilden, die an ihrer Oberfläche angeordnete Bondkontaktstellen aufweisen, und dass die hierin offenbarten BGA-Typ-Sockel geeignet sind, um Druckverbindungen zu blanken Chips auszubilden, die an ihrer Oberfläche erhöhte Kontaktstrukturen aufweisen. Ein Beispiel von erhöhten Kontaktstrukturen auf einer Oberfläche eines Halbleiterchips sind erhöhte Lötkontakte (Bondhügel), die durch den IBM-Prozess "C4" hergestellt werden. Wie hierin verwendet, ist ein "blanker Chip" ein Halbleiterchip (Bauelement), der nicht in einem Gehäuse verschlossen wurde, unabhängig davon, ob der Chip mit anderen Chips auf einem Halbleiterwafer gehäuft ist oder nachdem einzelne Chips von einem Halbleiterwafer abgetrennt wurden.
- Zusätzlich wird eine neue Technik offenbart, um Lotkugeln auf Kontaktstellen (Kontaktflächen, Anschlüssen) einer elektronischen Komponente zu befestigen. Beispielsweise kann diese Technik verwendet werden, um die zuvor genannten Lotkugeln an den zuvor genannten Trägersubstraten für LGA- und BGA-Festlöt-Sockel zu befestigen.
- Im Allgemeinen umfasst die Lötvorform eine Vielzahl von großen Lötmassen, die miteinander durch eine Vielzahl von kleineren Lötbrücken verbunden sind. Die Lötvorform ist gegen eine Oberfläche einer elektronischen Komponente angeordnet, auf der es erwünscht ist, Lotkugeln zu befestigen, und die Lötvorform wird erhitzt, um die Lötmassen und Lötbrücken aufzuschmelzen. Während des Aufschmelzens werden die Lötmassen zu Lotkugeln, und die Lötbrücken werden in den Lotkugeln zusammengeszogen. Vorzugsweise ist vor dem Aufschmelzerhitzen ein Lötflussmittel oder eine Lötpaste auf entweder der Lötvorform oder auf den Kontaktstellen der elektronischen Komponente vorgesehen.
- Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden angesichts deren nachstehenden Beschreibung deutlich.
- Es wird detailliert auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind.
-
1A ist eine Querschnittsansicht eines Längsabschnitts mit einem Ende eines Verbindungselements, der bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
1B ist eine Querschnittsansicht eines Längsabschnitts mit einem Ende eines Verbindungselements, der bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
1C ist eine Querschnittsansicht eines Längsabschnitts mit einem Ende eines Verbindungselements, der bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
1E ist eine Querschnittsansicht eines Längsabschnitts mit einem Ende eines Verbindungselements, der bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
2A ist eine Querschnittsansicht eines Verbindungselements, das an einen Anschluss einer elektronischen Komponente befestigt ist und eine mehrschichtige Ummantelung aufweist, welches bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
2B ist eine Querschnittsansicht eines Verbindungselements mit einer mehrschichtigen Ummantelung, wobei eine Zwischenschicht aus einem dielektrischen Material besteht, welches bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
2C ist eine perspektivische Ansicht einer Vielzahl von an einer elektronischen Komponente (z. B. einem Prüfkarteneinsatz) befestigten Verbindungselementen, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
2D ist eine Querschnittsansicht eines exemplarischen, ersten Schritts einer Technik zum Herstellen von Verbindungselementen, der bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
2E ist eine Querschnittsansicht eines exemplarischen, weiteren Schritts der Technik von2D zum Herstellen von Verbindungselementen, der bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
2F ist eine Querschnittsansicht eines exemplarischen, weiteren Schritts der Technik von2E zum Herstellen von Verbindungselementen, der bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
2G ist eine Querschnittsansicht einer exemplarischen Vielzahl von einzelnen, gemäß der Technik von2D –2F hergestellten Verbindungselementen, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
2H ist eine Querschnittsansicht einer exemplarischen Vielzahl von Verbindungselementen, die gemäß der Technik von2D –2F hergestellt wurden und miteinander in einer vorgeschriebenen räumlichen Beziehung zugeordnet sind, welche bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
2I ist eine Querschnittsansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels zum Herstellen von Verbindungselementen und zeigt ein einendigen Abschnitt eines Verbindungselements, welches bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
3 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines LGA-Sockels, der bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
3A ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen LGA-Sockels. -
3B ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Sockels und zeigt ein einendigen Abschnitt eines Verbindungselements, gemäß der vorliegenden Erfindung. -
3C ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Sockels und zeigt ein einendigen Abschnitt eines Verbindungselements, gemäß der vorliegenden Erfindung. - Die
4 bis4D sind gestrichen. -
5B ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines LGA-Sockels, gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung. -
5C ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Festlöt-Sockels, gemäß der vorliegenden Erfindung. -
6A ist eine perspektivische Ansicht einer Technik zum Befestigen von Paaren von Verbindungselementen als Verbindungsstrukturen an ein Substrat, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
6E ist eine Seitenansicht eines Verbindungselements, das Kontakt zu einem Kugelbondhügel-(ball bump)-Anschluss einer elektronischen Komponente herstellt, welches bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
7A ist eine perspektivische Ansicht, teilweise im Querschnitt, einer Lötvorform für die Verwendung beim Befestigen einer Vielzahl von Kugelbondhügel-Typ-Anschlüssen an einer elektronische Komponente, welche bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann. -
7B ist eine seitliche Querschnittsansicht der Lötvorform von7A bei einem nachfolgenden Schritt der Technik zum Befestigen von Kugelbondhügeln an einer elektronischen Komponente, die bei der Erfindung verwendet werden könnte. -
7C ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, von Kugelbondhügel-Anschlüssen, die an einer elektronischen Komponente befestigt sind, welche bei der Erfindung verwendet werden könnten. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Ein "zusammengesetztes" Verbindungselement kann ausgebildet werden, indem man mit einem Kern beginnt (der an einem Anschluss einer elektronischen Komponente befestigt sein kann), dann den Kern mit einem geeigneten Material beschichtet, um: (1) die mechanischen Eigenschaften des resultierenden, zusammengesetzten Verbindungselements herzustellen; und/oder (2), wenn das Verbindungselement an einem Anschluss einer elektronischen Komponente befestigt ist, das Verbindungselement sicher am Anschluss zu verankern. Auf diese Weise kann ein elastisches Verbindungselement (Federelement) hergestellt werden, indem man beginnt mit einem Kern aus einem weichen Material, der leicht zu einer federnden Form geformt wird und der selbst an den zerbrechlichsten elektronischen Komponenten leicht befestigt wird. Angesichts der herkömmlichen Techniken für das Ausbilden von Federelementen aus harten Materialien ist es nicht leicht ersichtlich, und wohl eher nicht eingängig, dass weiche Materialien die Basis von Federelementen ausbilden können. Ein derartig "zusammengesetztes" Verbindungselement ist im Allgemeinen die bevorzugte Form einer elastischen Kontaktstruktur für die Verwendung bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
- Die
1A ,1B und1C stellen auf eine allgemeine Art und Weise verschiedene Formen für zusammengesetzte Verbindungselemente dar, die bei der Erfindung verwendet werden können. - Nachstehend sind hier hauptsächlich Elastizität aufweisende, zusammengesetzte Verbindungselemente beschrieben.
- Ferner sind hier nachstehend hauptsächlich zusammengesetzte Verbindungselemente beschrieben, die einen weichen (leicht geformten, und für das Befestigen an elektronischen Komponenten durch freundliche Prozesse zugänglichen) Kern aufweisen, der durch harte (federnde) Materialien beschichtet ist. Es liegt jedoch innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, dass der Kern ein hartes Material sein kann – wobei die Beschichtung in erster Linie dazu dient, das Verbindungselement sicher an einem Anschluss einer elektronischen Komponente zu verankern.
- Bei
1A umfasst ein elektrisches Verbindungselement110 einen Kern112 aus einem "weichen" Material (z. B. einem Material mit einer Formänderungsfestigkeit von weniger als 276 MPa. (40.000 psi)) und eine Ummantelung (Beschichtung)114 aus einem "harten" Material (z. B. ein Material mit einer Formänderungsfestigkeit von mehr als 552 MPa. (80.000 psi)). Der Kern112 ist ein längliches Element, das als ein im Wesentlichen gerader Auslegerbalken geformt (ausgestaltet) ist, und kann ein Draht mit einem Durchmesser von 12,7–76,2 μm (0,0005–0,0030 Inch) sein. Die Ummantelung114 ist auf dem bereits geformten Kern112 durch irgendeinen geeigneten Prozess aufgebracht, wie z. B. durch einen geeigneten Plattierungsprozess (z. B. durch elektrochemisches Plattieren). -
1A stellt das dar, was vielleicht die einfachste Federform für ein Verbindungselement ist, das bei der Erfindung verwendet werden kann – nämlich ein gerader Auslegerbalken, der in einem Winkel zu einer an seiner Spitze110b ausgeübten Kraft "F" ausgerichtet ist. Wenn eine derartige Kraft durch einen Anschluss einer elektronischen Komponente ausgeübt wird, mit der das Verbindungselement einen Druckkontakt ausbildet, wird die Durchbiegung der Spitze nach unten (wie dargestellt) offensichtlich dazu führen, dass sich die Spitze in einer "wischenden" Bewegung über den Anschluss bewegt. Ein derartiger Wischkontakt stellt einen verlässlichen Kontakt sicher, der zwischen dem Verbindungselement und dem kontaktierten Anschluss der elektronischen Komponente ausgebildet wird. - Aufgrund ihrer "Härte" und durch Kontrollieren ihrer Dicke (0,00635–0,127 μm (0,00025–0,00500 Inch) überträgt die Ummantelung
114 eine gewünschte Elastizität auf das gesamte Verbindungselement110 . Auf diese Weise kann eine elastische Verbindung zwischen elektronischen Komponenten (nicht gezeigt) zwischen den zwei Enden110a und110b des Verbindungselements110 erfolgen. (Bei1A gibt das Bezugszeichen110a einen Endabschnitt des Verbindungselements110 an, und das tatsächliche Ende gegenüber dem Ende110b ist nicht gezeigt.) Beim Kontaktieren eines Anschlusses einer elektronischen Komponente würde das Verbindungselement110 einer Anpresskraft (Druck) unterliegen, wie durch den mit "F" gekennzeichneten Pfeil angegeben. - Das Verbindungselement (z. B.
110 ) wird sich in Reaktion auf eine ausgeübte Anpresskraft biegen, wobei die Biegung (Elastizität) teilweise durch die Gesamtform des Verbindungselements, teilweise durch die dominante (größere) Formänderungsfestigkeit des Beschichtungsmaterials (im Vergleich zu der des Kerns), und teilweise durch die Dicke des Beschichtungsmaterials festgelegt ist. - Wie hierin verwendet, werden die Begriffe "Ausleger" und "Auslegerbalken" verwendet, um anzugeben, dass eine längliche Struktur (z. B. der beschichtete Kern
112 ) an einem Ende befestigt (fixiert) ist, und dass das andere Ende frei ist, um sich zu bewegen, typischerweise in Reaktion auf eine Kraft, die im Allgemeinen quer zur Langsachse des länglichen Elements wirkt. Keine weitere spezielle oder einschränkende Bedeutung soll durch die Verwendung dieser Begriffe übertragen oder konnotiert werden. - Bei
1B umfasst ein elektrisches Verbindungselement120 gleichermaßen einen weichen Kern122 (vergleiche112 ) und eine harte Ummantelung124 (vergleiche114 ). Bei diesem Beispiel ist der Kern122 so geformt, dass er zwei Biegungen aufweist, und somit als S-förmig erachtet werden kann. Wie bei dem Beispiel von1A kann auf diese Weise eine elastische Verbindung zwischen elektronischen Komponenten (nicht gezeigt) zwischen den zwei Enden120a und120b des Verbindungselements120 bewirkt werden. (Bei1B gibt das Bezugszeichen120a einen Endabschnitt des Verbindungselements120 an, und das tatsächliche Ende gegenüber dem Ende120b ist nicht gezeigt.) Beim Kontaktieren eines Anschlusses einer elektronischen Komponente würde das Verbindungselement120 einer Anpresskraft (Druck) unterzogen werden, wie durch den mit "F" gekennzeichneten Pfeil angegeben. - Bei
1C umfasst ein elektrisches Verbindungselement130 gleichermaßen einen weichen Kern132 (vergleiche112 ) und eine harte Ummantelung134 (vergleiche114 ). - Bei diesem Beispiel ist der Kern
132 so geformt, dass er eine Biegung aufweist und als U-förmig erachtet werden kann. Wie bei dem Beispiel von1A kann auf diese Weise eine elastische Verbindung zwischen elektronischen Komponenten (nicht gezeigt) zwischen den zwei Enden130a und130b des Verbindungselements130 bewirkt werden. (Bei1C gibt das Bezugszeichen130a einen Endabschnitt des Verbindungselements130 an, und das tatsächliche Ende gegenüber dem Ende130b ist nicht gezeigt.) Beim Kontaktieren eines Anschlusses einer elektronischen Komponente würde das Verbindungselement130 einer Anpresskraft (Druck) unterzogen werden, wie durch den mit "F" gekennzeichneten Pfeil angegeben. Alternativ könnte das Verbindungselement130 verwendet werden, um einen Kontakt bei einem anderen als seinem Ende130b auszubilden, wie durch den mit "F" gekennzeichneten Pfeil angegeben. -
1E stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines elastischen Verbindungselements150 mit einem weichen Kern152 und einer harten Ummantelung154 dar. Bei diesem Beispiel ist das Verbindungselement150 im Allgemeinen "C-förmig", vorzugsweise mit einer leicht gebogenen Spitze150b , und ist geeignet, um einen Druckkontakt auszubilden, wie durch den mit "F" gekennzeichneten Pfeil angegeben. - Es sollte klar sein, dass der weiche Kern leicht in jeder federfähigen Form ausgebildet sein kann – mit anderen Worten, einer Form, die dazu führt, dass sich ein resultierendes Verbindungselement in Reaktion auf eine an dessen Spitze ausgeübte Kraft elastisch verbiegt. Beispielsweise könnte der Kern mit einer herkömmlichen Spulenform ausgebildet werden. Eine Spulenform jedoch würde nicht bevorzugt sein aufgrund der Gesamtlänge des Verbindungselements und den damit verbundenen Induktivitäten (und ähnlichem) und ihrer negativen Auswirkung auf eine Schaltung, die bei hohen Frequenzen (Geschwindigkeiten) arbeitet.
- Das Material der Ummantelung, oder zumindest eine Schicht einer mehrschichtigen Ummantelung (hier nachstehend beschrieben) weist eine beträchtlich höhere Formänderungsfestigkeit auf als das Material des Kerns. Deshalb überschattet die Ummantelung den Kern beim Festlegen mechanischer Eigenschaften (z. B. Elastizität) der resultierenden Verbindungsstruktur. Die Verhältnisse der Formänderungsfestigkeiten von Ummantelung: Kern liegen vorzugsweise mindestens bei 2:1, einschließlich mindestens 3:1 und mindestens 5:1, und kann so hoch wie 10:1 sein. Es ist ebenso klar, dass die Ummantelung oder zumindest eine äußere Schicht einer mehrschichtigen Ummantelung elektrisch leitend sein sollte, besonders in Fällen, bei denen die Ummantelung das Ende des Kerns bedeckt.
- Nach einem akademischen Standpunkt ist es lediglich nötig, dass der federnde (federförmige) Abschnitt des resultierenden, zusammengesetzten Verbindungselements mit dem harten Material beschichtet ist. Nach diesem Standpunkt ist es im Allgemeinen nicht unbedingt notwendig, dass beide der zwei Enden des Kerns beschichtet sind. Praktischerweise jedoch wird es bevorzugt, den gesamten Kern zu beschichten. Spezielle Gründe und hinzukommende Vorteile für das Beschichten eines Endes des Kerns, der an einer elektronischen Komponente verankert (befestigt) ist, werden nachstehend detaillierter beschrieben.
- Geeignete Materialien für den Kern (
112 ,122 ,132 ,142 ) umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf: Gold, Aluminium, Kupfer, und deren Legierungen. Diese Materialien sind typischerweise mit kleinen Mengen anderer Metalle legiert, um die gewünschten physikalischen Eigenschaften zu erhalten, wie z. B. bei Beryllium, Kadmium, Silizium, Magnesium und ähnlichen. Es ist auch möglich Silber, Palladium, Platin, Metalle oder Legierungen, wie z. B. Metalle der Platinreihe der Elemente, zu verwenden. Aus Blei, Zinn, Indium, Bismuth, Kadmium, Antimon und deren Legierungen erzeugte Lötmittel können verwendet werden. - Im Vergleich zum Befestigen eines Endes des Kerns (Drahts) an einen Anschluss einer elektronischen Komponente (nachstehend detaillierter erörtert), wäre für die Ausübung der Erfindung im Allgemeinen ein Draht aus jeglichem Material (z. B. Gold) geeignet, das zum Bonden (unter Verwendung von Temperatur-, Druck- und/oder Ultraschallenergie, um das Bonden zu bewirken) zugänglich ist. Es liegt innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass jegliches Material für den Kern verwendet werden kann, das zum Beschichten (z. B. Plattieren) zugänglich ist, einschließlich nichtmetallisches Material.
- Geeignete Materialien für die Ummantelung (
114 ,124 ,134 ,144 ) (und, wie nachstehend erörtert, für einzelne Schichten einer mehrschichtigen Ummantelung) umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf: Nickel und dessen Legierungen; Kupfer, Kobalt, Eisen und deren Legierungen; Gold (insbesondere Hartgold) und Silber, wobei beide ausgezeichnete Stromführungsfähigkeiten und gute Kontaktwiderstandseigenschaften aufweisen; Elemente der Platinreihe; Edelmetalle; Halbedelmetalle und deren Legierungen, insbesondere Elemente der Platinreihe und deren Legierungen; Wolfram und Molybdän. In Fällen, wo ein lotartiges Finish gewünscht ist, können ebenso Zinn, Blei, Bismut, Indium und deren Legierungen verwendet werden. - Die Technik, die ausgewählt wurde, um diese Beschichtungsmaterialien auf verschiedenen, hier vorstehend dargelegten Kernmaterialien anzubringen, wird natürlich von Anwendung zu Anwendung verschieden sein. Elektroplattieren bzw. Galvanisieren und stromloses Plattieren sind im Allgemeinen bevorzugte Techniken. Im Allgemeinen jedoch wäre es nicht eingängig, auf einen Goldkern zu plattieren. Beim Plattieren (insbesondere stromlosen Plattieren) einer Nickelummantelung auf einen Goldkern ist es erstrebenswert, zuerst eine dünne Anfangsschicht aus Kupfer auf den Schaft aus Golddraht aufzubringen, um den Plattierungsbeginn zu erleichtern.
- Ein exemplarisches Verbindungselement, wie z. B. in den
1A –1E dargestellt, kann einen Kerndurchmesser von ungefähr 25,4 μm (0,001 Inch) und eine Ummantelungsdicke von 25,4 μm (0,001 Inch) aufweisen – wobei das Verbindungselement damit einen Gesamtdurchmesser von ungefähr 76,2 μm (d. h. 0,003 Inch) aufweist (d. h. Kerndurchmesser zzgl. die zweifache Ummantelungsdicke). Im Allgemeinen wird diese Dicke der Ummantelung im Bereich von 0,2–0,5 (ein fünftel bis fünf) mal der Dicke (z. B. Durchmesser) des Kerns liegen. - Einige exemplarische Parameter für zusammengesetzte Verbindungselemente sind:
- (a)
Ein Golddrahtkern mit einem Durchmesser von 38,1 μm (1,5 mils)
ist so geformt, dass er eine Gesamthöhe von 40 mils und eine allgemein C-förmige Krümmung (vergleiche
1E ) mit einem Radius von 9 mils aufweist, ist mit 19,05 μm (0,75 mils) Nickel (Gesamtdurchmesser = 76,2 μm (1,5 + 2 × 0,75 = 3 mils)) plattiert, und nimmt optional eine letzte Beschichtung von 1,27 μm (50 mils) Gold auf (z. B. um den Kontaktwiderstand zu verringern und zu verbessern). Das resultierende, zusammengesetzte Verbindungselement weist eine Federkonstante (k) von ungefähr 76,2–127 gr/μm (3–5 Gramm/mil) auf. Bei der Verwendung wird eine Durchbiegung von 76,2–127 μm (3–5 mils) zu einer Anpresskraft von 9–25 Gramm führen. Dieses Beispiel ist im Zusammenhang mit einem Federelement für ein Zwischenelement nützlich. - (b) Ein Golddrahtkern mit einem Durchmesser von 25,4 μm (1,0 mils) ist so geformt, dass er eine Gesamthöhe von 35 mils aufweist, ist mit 31,75 μm (1,25 mils) Nickel (Gesamtdurchmesser = 88,0 μm (1,0 + 2 × 1,25 = 3,5 mils)) plattiert und nimmt optional eine letzte Beschichtung von 50 Mikroinch Gold auf. Das resultierende, zusammengesetzte Verbindungselement weist eine Federkonstante (k) von ungefähr 0,118 gr/μm (3 Gramm/mil) auf und ist im Zusammenhang mit einem Federelement für einen Prüfkopf nützlich.
- (c) Ein Golddrahtkern mit einem Durchmesser von 38,1 μm (1,5 mils) ist so geformt, dass er eine Gesamthöhe von 508 μm (20 mils) und eine allgemein S-förmige Krümmung mit Radien von ungefähr 127 μm (5 mils) aufweist, ist mit 19 μm (0,75 mils) Nickel oder Kupfer (Gesamtdurchmesser = 76,2 μm (1,5 + 2 × 0,75 = 3 mils)) plattiert. Das resultierende, zusammengesetzte Verbindungselement weist eine Federkonstante (k) von ungefähr 0,0787–0,118 gr/μm (2–3 Gramm/mil) auf, und ist im Zusammenhang mit einem Federelement zum Befestigen an einem Halbleiterbauelement nützlich.
- Wie nachstehend detaillierter beschrieben werden wird, muss der Kern keinen runden Querschnitt aufweisen, sondern muss vielmehr ein flacher Streifen (mit einem rechteckigen Querschnitt) sein, der sich von einem Blech erstreckt. Es sollte klar sein, dass, wie hierin verwendet, der Begriff "tab" (Streifen) nicht mit dem Begriff "TAB" (Tape Automated Bonding) verwechselt werden soll.
- MEHRSCHICHTIGE UMMANTELUNGEN
-
2A stellt ein Ausführungsbeispiel200 eines Verbindungselements210 dar, das an einer elektronischen Komponente212 befestigt ist, die mit einem Anschluss214 versehen ist. Bei diesem Beispiel ist ein weicher (z. B. Gold) Drahtkern216 an einem Ende216a an den Anschluss214 gebondet (befestigt), ist so ausgestaltet, dass er sich vom Anschluss erstreckt und eine Federform aufweist (vergleiche die in1B gezeigte Form), und ist abgetrennt, so dass er ein freies Ende216b aufweist. Bonden, Formen und Abtrennen eines Drahtes auf diese Weise wird unter Verwendung einer Drahtbondausrüstung ausgeführt: Die Bondstelle am Ende216a des Kerns deckt nur einen relativ kleinen Abschnitt der freigelegten Oberfläche des Anschlusses214 ab. - Eine Ummantelung, die bei diesem Beispiel mehrschichtig gezeigt ist, ist über dem Drahtkern
216 angeordnet und weist eine innere Schicht218 und einer äußere Schicht220 auf, wobei geeigneterweise beide Schichten entsprechend durch Plattierungsprozesse aufgebracht werden können. Eine oder mehrere Schichten der mehrschichtigen Ummantelung ist/sind aus einem harten Material (wie z. B. Nickel und dessen Legierungen) ausgebildet, um dem Verbindungselement210 eine gewünschte Elastizität zu verleihen. Beispielsweise kann die äußere Schicht220 aus einem harten Material sein, und die innere Schicht kann aus einem Material sein, das als Puffer- oder Sperrschicht (oder als eine Aktivierungsschicht oder Haftschicht) beim Plattieren des harten Materials220 auf das Kernmaterial216 wirkt. Alternativ kann die innere Schicht das harte Material sein, und die äußere Schicht220 kann ein Material sein (wie z. B. Weichgold), das bessere elektrische Eigenschaften aufweist, einschließlich elektrische Leitfähigkeit und Lötbarkeit. Wenn ein weichlot- oder hartlotartiger Kontakt gewünscht ist, kann die äußere Schicht des Verbindungselements ein Blei-Zinn-Weichlot- bzw. ein Gold-Zinn-Hartlotmaterial sein. - VERANKERN AN EINEM ANSCHLUSS
-
2A stellt auf eine allgemeine Art und Weise ein weiteres, optionales Merkmal der Erfindung dar – nämlich, dass das elastische Verbindungselement sicher an einem Anschluss einer elektronischen Komponente verankert werden kann. Das befestigte Ende210a des Verbindungselements wird infolge einer Druckkraft (Pfeil "F"), die auf das freie Ende210b des Verbindungselements ausgeübt wird, einer beträchtlichen, mechanischen Belastung unterliegen. - Wie in
2A dargestellt bedeckt die Beschichtung (218 ,220 ) nicht nur den Kern216 , sondern auch die gesamte, restliche (d. h. anders als die Bondstelle216a ) freigelegte Oberfläche des Anschlusses214 nahe dem Kern216 auf eine kontinuierliche (nicht unterbrochene) Art und Weise. Dies verankert das Verbindungselement210 sicher und zuverlässig an den Anschluss, wobei das Beschichtungsmaterial einen wesentlichen (z. B. größer als 50%) Beitrag zum Verankern des resultierenden Verbindungselements an den Anschluss leistet. Im Allgemeinen ist es nur erforderlich, dass das Beschichtungsmaterial zumindest einen Abschnitt des Anschlusses nahe dem Kern bedeckt. Es wird jedoch im Allgemeinen bevorzugt, dass das Beschichtungsmaterial die gesamte restliche Oberfläche des Anschlusses bedeckt. Vorzugsweise ist jede Schicht der Ummantelung metallisch. - Als eine allgemeine Prämisse ist die relativ kleine Fläche, an dem der Kern an den Anschluss befestigt (z. B. gebondet) ist, nicht gut geeignet, um Belastungen auszugleichen, die sich aus den Anpresskräften ("F") ergeben, die auf das resultierende, zusammengesetzte Verbindungselement ausgeübt werden. Aufgrund der Ummantelung, die die gesamte freigelegte Oberfläche des Anschlusses bedeckt (anders als bei der relativ kleinen Fläche, die die Befestigung des Kernendes
216a am Anschluss umfasst), ist die gesamte Verbindungsstruktur fest am Anschluss verankert. Die Haftstärke der Beschichtung und die Fähigkeit, auf Anpresskräfte zu reagieren, wird diejenige des Kernendes (216a ) weit überschreiten. - Wie hierin verwendet umfasst der Begriff "elektronische Komponente" (z. B.
212 ), ist aber nicht beschränkt auf: Verbindungs- und Zwischenelementsubstrate; Halbleiterwafer und -chips aus jedem geeigneten Halbleitermaterial, wie z. B. Silizium (Si) oder Galliumarsenid (GaAs); Produktionsverbindungssockel; Testsockel; Opferteile, -elemente und -substrate, wie in der Stammanmeldung beschrieben; Halbleitergehäuse, einschließlich Keramik- und Plastikgehäuse, und Chipträger; und Verbinder. - Das Verbindungselement, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist insbesondere gut geeignet für die Verwendung als:
- • Verbindungselemente, die direkt an Siliziumchips befestigt sind und den Bedarf an einem Halbleitergehäuse beseitigen;
- • Verbindungselemente, die sich als Prüfköpfe von den Substraten erstrecken (nachstehend detaillierter beschrieben), zum Testen von elektronischen Komponenten; und
- • Verbindungselemente von Zwischenelementen (nachstehend detaillierter erörtert).
- Das Verbindungselement, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist einzigartig, dadurch dass es von den mechanischen Eigenschaften (z. B. hoher Formänderungsfestigkeit) eines harten Materials profitiert, ohne durch die begleitenden, typischerweise schlechten Bondeigenschaften von harten Materialien beschränkt zu sein. Wie in der Stammanmeldung näher ausgeführt, wird dies größtenteils durch die Tatsache ermöglicht, dass die Ummantelung (Beschichtung) als eine "Überstruktur" auf der "Hilfsstruktur" des Kerns funktioniert, wobei die zwei Begriffe aus dem Bereich des Bauingenieurwesens entlehnt sind. Dies unterscheidet sich sehr von den plattierten Verbindungselementen des Stands der Technik, bei denen das Plattieren als eine schützende (z. B. anti-korrosive) Beschichtung verwendet wird, und im Allgemeinen nicht in der Lage ist, der Verbindungsstruktur die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu verleihen. Und dies steht sicherlich in merklichem Kontrast zu jeder nicht-metallischen, anti-korrosiven Beschichtung, wie z. B. auf elektrische Verbindungen aufgebrachtes Benzotriazol (BTA).
- Zu den zahlreichen Vorteilen der vorliegenden Erfindung zählt, dass eine Vielzahl von frei stehenden Verbindungsstrukturen leicht von verschiedenen Niveaus auf Substraten (wie z. B. einer PCB mit einem Entkoppelungskondensator) bis zu einer gemeinsamen Höhe über dem Substrat ausgebildet wird, so dass deren freie Enden zueinander koplanar sind. Zusätzlich werden sowohl die elektrischen als auch die mechanischen (z. B. plastischen und elastischen) Eigenschaften eines ausgebildeten Verbindungselements, das bei der Erfindung verwendet werden kann, auf einfache Weise für spezielle Anwendungen zugeschnitten. Beispielsweise kann es bei einer vorgegebenen Anwendung erstrebenswert sein, das die Verbindungselemente sowohl plastische als auch elastische Deformation aufweisen. (Die plastische Deformation kann erstrebenswert sein, um grobe Nicht-Planaritäten bei Komponenten aufzunehmen, die durch die Verbindungselemente verbunden sind.) Wenn elastisches Verhalten erwünscht ist, ist es nötig, dass das Verbindungselement eine minimale Höhe des Grenzwertes an Anpresskraft erzeugt, um einen verlässlichen Kontakt herzustellen. Es ist auch vorteilhaft, dass, wegen des gelegentlichen Vorhandenseins von Verunreinigungsschichten auf den Kontaktflächen, die Spitze des Verbindungselements einen streifenden Kontakt zu einem Anschluss einer elektronischen Komponente ausbildet.
- Wie hierin verwendet impliziert der Begriff "elastisch", wie auf die Kontaktstrukturen angewendet, Kontaktstrukturen (Verbindungselemente), die in erster Linie elastisches Verhalten in Reaktion auf eine ausgeübte Kraft (Anpresskraft) zeigen, und der Begriff "nachgiebig" impliziert Kontaktstrukturen (Verbindungselemente), die sowohl elastisches als auch plastisches Verhalten in Reaktion auf eine ausgeübte Kraft (Anpresskraft) zeigen. Wie hierin verwendet, ist eine "nachgiebige" Kontaktstruktur eine "elastische" Kontaktstruktur. Die zusammengesetzten Verbindungselemente, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind ein besonderer Fall von entweder nachgiebigen oder elastischen Kontaktstrukturen.
- Eine Reihe von Merkmalen sind in der Stammanmeldung detailliert herausgearbeitet, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: Herstellen der Verbindungselemente auf Opfersubstraten; Gruppen-Übertragen einer Vielzahl von Verbindungselementen an eine elektronische Komponente; Versehen der Verbindungselemente mit Kontaktspitzen, vorzugsweise mit einer rauen Oberflächenbeschaffenheit; Verwenden der Verbindungselemente an einer elektronischen Komponente, um temporäre, dann permanente Verbindungen zu der elektronischen Komponente auszubilden; Anordnen der Verbindungselemente, um an deren einen Enden unterschiedliche Abstände als an deren gegenüberliegenden Enden zu haben; Herstellen von Federklemmen und Passstiften bei den gleichen Prozessschritten wie beim Herstellen der Verbindungselemente; Verwenden der Verbindungselemente, um Unterschiede bei der thermischen Ausdehnung zwischen verbundenen Komponenten aufzunehmen; Beseitigen des Bedarfs an diskreten Halbleitergehäusen (wie z. B. für SIMMs); und wahlweise Löten elastischer Verbindungselemente (elastischer Kontaktstrukturen).
- Kontrollierte Impedanz
-
2B zeigt ein zusammengesetztes Verbindungselement220 mit mehreren Schichten. Ein innerster Abschnitt (inneres, längliches, leitendes Element)222 des Verbindungselements220 ist entweder ein unbeschichteter Kern oder ein Kern, der beschichtet wurde, wie hier vorstehend beschrieben. Die Spitze222b des innersten Abschnitts222 ist mit einem geeigneten Maskenmaterial (nicht gezeigt) abgedeckt. Eine dielektrische Schicht224 ist auf dem innersten Abschnitt222 aufgebracht, wie z. B. durch einen elektrophoretischen Prozess. Eine äußere Schicht226 eines leitenden Materials ist auf der dielektrischen Schicht224 aufgebracht. - Bei der Verwendung wird das elektrische Erden der äußeren Schicht
226 dazu führen, dass das Verbindungselement220 kontrollierte Impedanz aufweist. Ein exemplarisches Material für die dielektrische Schicht224 ist ein Polymermaterial, das auf jede geeignete Weise und mit jeder geeigneten Dicke (z. B. 2,54–76,2 μm (0,1–3,0 mils)) aufgebracht wird. - Die äußere Schicht
226 kann mehrschichtig sein. In Fällen beispielsweise, wo der innerste Abschnitt222 ein unbeschichteter Kern ist, ist zumindest eine Schicht der äußeren Schicht226 ein Federmaterial, wenn es erwünscht ist, dass das gesamte Verbindungselement eine Elastizität aufweist. - Prüfkarteneinsatz
-
2C stellt ein Ausführungsbeispiel250 dar, bei dem eine Vielzahl (sechs von vielen gezeigt) der Verbindungselemente251 ..256 an einer Oberfläche einer elektronischen Komponente260 befestigt sind, wie z. B. ein Prüfkarteneinsatz (eine Unterbaugruppe, die auf eine herkömmliche Weise an einer Prüfkarte befestigt ist). Anschlüsse und Leiterbahnen des Prüfkarteneinsatzes hat man der illustrativen Übersichtlichkeit wegen bei dieser Ansicht weggelassen. Die befestigten Enden251a ..256a der Verbindungselemente251 ..256 entspringen unter einem ersten Rastermaß (Abstand), wie z. B. 0,254 mm (0,010 Inch). Die Verbindungselemente251 ..256 sind so geformt und/oder ausgerichtet, dass sich deren freie Enden (Spitzen) unter einem zweiten, feineren Rastermaß befinden, wie z. B. 127 μm (0,005 Inch). Eine Verbindungsanordnung, die Verbindungen von einem Rastermaß zum anderen Rastermaß herstellt, bezeichnet man typischerweise als einen "Raumtransformator". - Wie dargestellt, sind die Spitzen
251b ..256b der Verbindungselemente in zwei parallelen Reihen angeordnet, wie z. B. zum Ausbilden eines Kontakts zu (zum Testen und/oder Alterungstesten) einem Halbleiterbauelement mit zwei parallelen Reihen von Bondkontaktstellen (Kontaktpunkte). Die Verbindungselemente können so angeordnet sein, dass sie andere Spitzenmuster aufweisen, um eine Verbindung zu elektronischen Komponenten auszubilden, die andere Kontaktpunktmuster, wie z. B. Arrays, aufweisen. - Obwohl nur ein Verbindungselement dargestellt sein kann, ist die Erfindung, wie überall in den hierin offenbarten Ausführungsbeispielen, allgemein geeignet, um eine Vielzahl von Verbindungskomponenten herzustellen und um die Vielzahl von Verbindungselementen zueinander in einer vorgeschriebenen räumlichen Beziehung anzuordnen, wie z. B. in einem peripheren Muster oder in einem rechteckigen Arraymuster.
- VERWENDUNG VON OPFERSUBSTRATEN
- Das Befestigen von Verbindungselementen direkt an Anschlüssen der elektronischen Komponenten wurde vorstehend erörtert. Im Allgemein können die Verbindungselemente, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, hergestellt werden auf oder befestigt werden an jeder geeigneten Oberfläche irgendeines geeigneten Substrats, einschließlich Opfersubstraten.
- Die
2D –2F stellen eine Technik zum Herstellen einer Vielzahl von Verbindungselementen mit vorgeformten Spitzenstrukturen unter Verwendung eines Opfersubstrats dar. -
2D stellt einen ersten Schritt der Technik250 dar, bei dem eine strukturierte Schicht des Maskenmaterials252 auf eine Oberfläche eines Opfersubstrats254 aufgebracht wird. Das Opfersubstrat254 kann beispielsweise aus einer dünnen (25,4–254 μm (1–10 mil)) Kupfer- oder Aluminiumfolie bestehen und das Maskenmaterial252 kann ein herkömmlicher Photolack sein. Die Maskenschicht252 wird strukturiert, damit sie eine Vielzahl (drei von vielen gezeigt) von Öffnungen an den Positionen256a ,256b ,256c aufweist, an denen es erwünscht ist, Verbindungselemente herzustellen. Die Positionen256a ,256b und256c sind in diesem Sinne vergleichbar mit Anschlüssen einer elektronischen Komponente. Die Positionen256a ,256b und256c werden vorzugsweise in diesem Stadium behandelt, damit sie eine raue oder strukturierte Oberflächenstruktur aufweisen. Wie gezeigt, kann dies mechanisch mit einem Prägewerkzeug257 erreicht werden, das Vertiefungen in der Folie254 an den Positionen256a ,256b und256c ausbildet. Alternativ kann die Oberfläche der Folie an diesen Positionen chemisch geätzt werden, so dass sie eine Oberflächenstruktur aufweist. - Als nächstes wird eine Vielzahl (eine von vielen gezeigt) von leitenden Spitzenstrukturen
258 an jeder Position (z. B.256b ) ausgebildet, wie durch Figur E dargestellt. Dies kann unter Verwendung irgendeiner geeigneten Technik erreicht werden, wie z. B. Elektroplattieren, und kann Spitzenstrukturen umfassen, die mehrere Materialschichten aufweisen. Beispielsweise kann die Spitzenstruktur258 eine dünne (z. B. 0,254–2,54 μm (10–100 Mikroinch)) Sperrschicht aus Nickel aufweisen, die auf das Opfersubstrat aufgebracht ist, gefolgt von einer dünnen (z. B. 0,254 μm (10 Mikroinch)) Schicht aus Weichgold, gefolgt von einer dünnen (z. B. 0,508 μm (20 Mikroinch)) Schicht aus Hartgold, gefolgt von einer relativ dicken (z. B. 5,08 μm (200 Mikroinch)) Schicht aus Nickel, gefolgt von einer letzten dünnen (z. B. 2,54 μm (100 Mikroinch)) Schicht aus Weichgold. Im Allgemeinen ist die erste dünne Sperrschicht aus Nickel vorgesehen, um die nachfolgende Schicht aus Gold davor zu schützen, durch das Material (z. B. Aluminium, Kupfer) des Substrats254 "vergiftet" zu werden, die relativ dicke Schicht aus Nickel soll die Spitzenstruktur verstärken, und die letzte dünne Schicht aus Weichgold sieht eine Oberfläche vor, an die leicht zu bonden ist. Die Erfindung ist nicht beschränkt auf irgendwelche Einzelheiten bezüglich dessen, wie die Spitzenstrukturen auf dem Opfersubstrat ausgebildet werden, da diese Einzelheiten zwangsläufig von Anwendung zu Anwendung variieren würden. - Wie durch
2E dargestellt, kann eine Vielzahl (einer von vielen gezeigt) von Kernen260 für Verbindungselemente auf den Spitzenstrukturen258 ausgebildet sein, wie z. B. durch irgendeine der Techniken zum Bonden eines weichen Drahtkerns an einen Anschluss einer hier vorstehend beschriebenen, elektronischen Komponente. Die Kerne260 werden dann mit einem vorzugsweise harten Material262 auf die hier vorstehend beschriebene Weise beschichtet, und das Maskenmaterial252 wird dann entfernt, was zu einer Vielzahl (drei von vielen gezeigt) von frei stehenden Verbindungselementen264 führt, die an eine Oberfläche des Opfersubstrats befestigt sind, wie durch2F dargestellt. - Auf analoge Weise zum Beschichtungsmaterial, das zumindest die benachbarte Fläche eines hinsichtlich
2A beschriebenen Anschlusses (214 ) bedeckt, verankert das Beschichtungsmaterial262 die Kerne260 fest an ihren entsprechenden Spitzenstrukturen258 und verleiht, wenn gewünscht, den resultierenden Verbindungselementen264 elastische Eigenschaften. Die Vielzahl von Verbindungselementen, die an das Opfersubstrat befestigt ist, kann gemeinsam auf die Anschlüsse einer elektronischen Komponente übertragen werden. Alternativ können zwei weit divergierende Pfade genommen werden. - Wie durch
2G dargestellt, kann das Opfersubstrat254 durch irgendeinen geeigneten Prozess, wie z. B. selektives chemisches Ätzen, einfach entfernt werden. Da die meisten Prozesse für selektives chemisches Ätzen ein Material mit einer höheren Rate als ein anderes Material ätzen werden und das andere Material bei diesem Prozess leicht angeätzt werden kann, wird dieses Phänomen vorteilhafterweise verwendet, um zeitgleich mit dem Entfernen des Opfersubstrats die dünne Sperrschicht aus Nickel in der Spitzenstruktur zu entfernen. Bei Bedarf jedoch kann die dünne Sperrschicht aus Nickel bei einem nachfolgenden Ätzschritt entfernt werden. Dies führt zu einer Vielzahl (drei von vielen gezeigt) von einzelnen, diskreten, abgetrennten Verbindungselementen264 , wie durch die gestrichelte Linie266 dargestellt, die später an Anschlüsse auf elektronischen Komponenten befestigt werden können (wie z. B. durch Weichlöten oder Hartlöten). - Es ist erwähnenswert, dass das Beschichtungsmaterial beim Prozess des Entfernen des Opfersubstrats und/oder der dünnen Sperrschicht leicht dünner gemacht werden kann. Es ist jedoch vorzuziehen, dass dies nicht auftritt.
- Um das Dünnerwerden der Beschichtung zu verhindern, ist es vorzuziehen, dass eine dünne Schicht aus Gold oder beispielsweise ungefähr 10 Mikroinch Weichgold, das auf ungefähr 20 Mikroinch Hartgold aufgebracht ist, als eine letzte Schicht auf das Beschichtungsmaterial
262 aufgebracht wird. Eine derartige äußere Schicht aus Gold ist in erster Linie wegen ihrer besseren Leitfähigkeit, ihrem besseren Kontaktwiderstand und ihrer besseren Lötbarkeit vorgesehen, und ist im Allgemeinen höchst undurchlässig für die meisten Ätzlösungen, die vorgesehen sind, dafür verwendet zu werden, die dünne Sperrschicht und das Opfersubstrat zu entfernen. - Alternativ, wie durch
2H dargestellt, kann vor dem Entfernen des Opfersubstrats254 die Vielzahl (drei von vielen gezeigt) der Verbindungselemente264 in einer gewünschten räumlichen Beziehung zueinander durch irgeneine geeignete Trägerstruktur266 "befestigt" werden, wie z. B. durch eine dünne Platte mit einer Vielzahl von Löchern darin, woraufhin das Opfersubstrat entfernt wird. Die Trägerstruktur266 kann aus einem dielektrischen Material sein, oder aus einem leitenden Material, das mit einem dielektrischen Material beschichtet ist. Weitere Bearbeitungsschritte (nicht dargestellt), wie z. B. das Befestigen der Vielzahl von Verbindungselementen an einer elektronischen Komponente, wie z. B. einem Siliziumwafer oder einer Leiterplatte, können dann fortfahren. Zusätzlich kann es bei einigen Anwendungen erstrebenswert sein, die Spitzen (gegenüber den Spitzenstrukturen) der Verbindungselemente264 gegen Bewegung zu stabilisieren, insbesondere wenn Anpresskräfte darauf ausgeübt werden. Zu diesem Zweck kann es auch erstrebenswert sein, die Bewegung der Spitzen der Verbindungselemente einzuschränken mittels eines geeigneten Blechs268 , das eine Vielzahl von Löchern aufweist, wie z. B. ein aus einem dielektrischen Material ausgebildetes Netz. - Ein deutlicher Vorteil der vorstehend beschriebenen Technik
250 ist, dass Spitzenstrukturen (258 ) aus nahezu jedem gewünschten Material und mit nahezu jeder gewünschten Struktur ausgebildet werden können. Wie vorstehend erwähnt, ist Gold ein Beispiel eines Edelmetalls, das ausgezeichnete elektrische Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit, geringen Kontaktwiderstand, Lötfahigkeit und Korrosionswiderstand aufweist. Da Gold auch verformbar ist, ist es extrem gut als eine letzte Beschichtung geeignet, die über irgendeines der hierin beschriebenen Verbindungselemente, insbesondere der hierin beschriebenen elastischen Verbindungselemente, aufgebracht wird. Andere Edelmetalle weisen ähnliche, erstrebenswerte Eigenschaften auf. Bestimmte Materialien jedoch, wie z. B. Rhodium, das derartig ausgezeichnete elektrische Eigenschaften aufweist, würden im Allgemeinen ungeeignet sein für das Beschichten eines gesamten Verbindungselements. Rhodium beispielsweise ist besonders brüchig und würde als eine letzte Beschichtung auf einem elastischen Verbindungselement nicht gut abschneiden. In dieser Beziehung beseitigen die Techniken, die durch die Technik250 als Beispiel dargestellt sind, diese Beschränkung leicht. Beispielsweise kann die erste Schicht einer mehrschichtigen Spitzenstruktur (siehe258 ) Rhodium sein (eher als Gold, wie vorstehend beschrieben) und nutzt dabei dessen bessere elektrische Eigenschaften zum Ausbilden eines Kontakts zu elektronischen Komponenten aus, ohne die geringste Auswirkung auf das mechanische Verhalten des resultierenden Verbindungselements zu haben. -
2I stellt ein alternatives Ausführungsbeispiel270 für das Herstellen von Verbindungselementen dar. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird auf eine Art und Weise, die der hier vorstehend beschriebenen Technik hinsichtlich2D ähnelt, ein Maskenmaterial272 auf die Oberfläche eines Opfersubstrats274 aufgebracht und wird strukturiert, so dass es eine Vielzahl (eine von vielen gezeigt) von Öffnungen276 aufweist. Die Öffnungen276 legen Flächen fest, an denen Verbindungselemente als frei stehende Strukturen hergestellt werden. (Wie überall in den hierin dargelegten Beschreibungen verwendet, ist ein Verbindungselement "frei stehend", wenn es ein Ende aufweist, das an einen Anschluss einer elektronischen Komponente oder an eine Fläche eines Opfersubstrats gebondet ist, und wenn das gegenüberliegende Ende des Verbindungselements nicht an die elektronische Komponente oder das Opfersubstrat gebondet ist.) - Die Fläche innerhalb der Öffnung kann auf jede geeignete Weise strukturiert sein, wie z. B. indem sie eine oder mehrere Vertiefungen aufweist, wie durch die einzelne Vertiefung
278 angezeigt, die sich in die Oberfläche des Opfersubstrats274 hineinerstreckt. - Ein Kern (Drahtschaft)
280 ist an die Oberfläche des Opfersubstrats innerhalb der Öffnung276 gebondet und kann irgendeine geeignete Form aufweisen. Bei dieser Darstellung ist nur ein Ende eines Verbindungselements der illustrativen Übersichtlichkeit wegen gezeigt. Das andere Ende (nicht gezeigt) kann an einer elektronischen Komponente befestigt sein. Es kann nun leicht beobachtet werden, dass sich die Technik270 von der zuvor erwähnten Technik250 darin unterscheidet, dass der Kern280 direkt an das Opfersubstrat274 anstatt an eine Spitzenstruktur258 gebondet ist. Beispielsweise wird auf einfache Weise ein Golddrahtkern (280 ) unter Verwendung herkömmlicher Drahtbondtechniken an die Oberfläche eines Aluminiumsubstrats (274 ) gebondet. - In einem nächsten Schritt des Prozesses (
270 ) wird eine Schicht282 aus Gold aufgebracht (z. B. durch Plattieren) auf den Kern280 und auf die freigelegte Fläche des Substrats274 innerhalb der Öffnung276 , einschließlich innerhalb der Vertiefung278 . Der Hauptzweck dieser Schicht282 ist, eine Kontaktfläche am Ende des resultierenden Verbindungselements auszubilden (d. h. sobald das Opfersubstrat entfernt ist). - Als nächstes wird eine Schicht
284 aus relativ hartem Material, wie z. B. Nickel, auf die Schicht282 aufgebracht. Wie hier vorstehend erwähnt, ist ein Hauptzweck dieser Schicht284 , dem resultierenden, zusammengesetzten Verbindungselement gewünschte mechanische Eigenschaften (z. B. Elastizität) zu verleihen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein weiterer Hauptzweck der Schicht284 , die Beständigkeit der Kontaktfläche zu verbessern, die am unteren (wie dargestellt) Ende des resultierenden Verbindungselements hergestellt wird. Eine letzte Schicht aus Gold (nicht gezeigt) kann auf die Schicht284 aufgebracht werden, um die elektrischen Eigenschaften des resultierenden Verbindungselements zu verbessern. - In einem letzten Schritt werden das Maskenmaterial
272 und das Opfersubstrat274 entfernt, was entweder zu einer Vielzahl von vereinzelten Verbindungselementen (vergleiche2G ) oder zu einer Vielzahl von Verbindungselementen führt, die eine vorbestimmte räumliche Beziehung zueinander aufweisen (vergleiche2H ). - Dieses Ausführungsbeispiel
270 ist beispielhaft für eine Technik zum Herstellen strukturierter Kontaktspitzen auf den Enden von Verbindungselementen. In diesem Fall wurde ein ausgezeichnetes Beispiel einer "Gold-über-Nickel"-Kontaktspitze beschrieben. Es liegt jedoch innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, dass, gemäß den hierin beschriebenen Techniken, weitere analoge Kontaktspitzen an den Enden der Verbindungselemente hergestellt werden könnten. Ein weiteres Merkmal dieses Ausführungsbeispiels270 ist, dass die Kontaktspitzen vollständig oben auf dem Opfersubstrat (274 ) anstatt innerhalb der Oberfläche des Opfersubstrats (254 ) ausgebildet werden, wie durch das vorhergehende Ausführungsbeispiel250 genannt. - AUSBILDEN VON VERBINDUNGSELEMENTEN AUS BLECHEN BZW. FOLIEN
- Die hier vorstehend dargelegte Erörterung hat sich im Allgemeinen hauptsächlich auf das Ausbilden von zusammengesetzten Verbindungselementen aus Drahtkernen konzentriert, wobei die geformten und beschichteten weichen Drahtkerne und harten Beschichtungen beispielhaft sind.
- Die vorliegende Erfindung ist auch geeignet, um Verbindungselemente auszubilden, die aus Metallblechen, vorzugsweise weichen Metallblechen ausgebildet sind, die so strukturiert werden (wie z. B. durch Stanzen oder Ätzen), dass sie flache, längliche Elemente (Streifen) ausbilden, die vorzugsweise geformt und mit einem harten Material beschichtet werden.
- Ein Vorteil dieser und, wie klar werden wird, den anschließend beschriebenen Techniken ist, dass eine leicht auszubildende (gelochte und geformte), weiche, nicht elastische Metallplatte beschichtet werden kann, so dass sie gewünschte elastische Eigenschaften aufweist, und zwar auf eine Art und Weise, die der bzgl. den vorher beschriebenen weichen Drahtkernen ähnelt, die mit einem harten Material geformt und beschichtet werden, so dass sie Elastizität aufweisen.
- Es liegt innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass eine Vielzahl von flachen Streifenverbindungselementen als einzelne Kontaktstrukturen ausgebildet werden kann, um anschließend nahe beieinander getragen zu werden, wie z. B. mit einem Trägerblech.
- LGA Sockel
- Land-Grid-Array-(LGA)-Halbleitergehäuse wurden hier vorstehend erörtert, sind bei vielen Anwendungen vorteilhaft und sind im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beispielhaft für jede elektronische Komponente, die ein Array von Anschlüssen (Kontaktstellen, Kontaktflächen) auf ihrer Oberfläche aufweist und bei der es erstrebenswert ist, dass die elektronische Komponente leicht befestigt werden kann an und leicht wieder gelöst werden kann von einer weiteren elektronischen Komponente, wie z. B. einer Leiterplatte.
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3 stellt ein Ausführungsbeispiel eines Festlöt-(Oberflächenmontage)-LGA-Sockels300 zum Befestigten an ein Leiterplatten-(PCB)-Substrat302 und zum Ausbilden von Druckkontakten zu den Kontaktstellen eines LGA-Gehäuses304 dar. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "Sockel" auf eine elektronische Komponente mit Verbindungselementen und ist zum Ausbilden elektrischer Verbindungen zu Anschlüssen oder Verbindungspunkten einer weiteren elektronischen Komponente geeignet. Die Sockel der vorliegenden Erfindung sind hauptsächlich dazu gedacht, zu ermöglichen, dass ein Halbleitergehäuse lösbar mit einer Leiterplatte verbunden ist. - Die PCB
302 weist eine Vielzahl (vier von vielen gezeigt) von Anschlüssen306 an ihrer Oberseite (wie dargestellt) auf und das LGA-Gehäuse304 weist eine Vielzahl (vier von vielen gezeigt) von Anschlüssen (externen Verbindungspunkten)308 auf, die an seiner Unterseite304a angeordnet sind. Der Sockel300 bewirkt eine Vielzahl von Verbindungen zwischen entsprechenden Kontaktflächen (Anschlüssen, Kontaktstellen) der Leiterplatte302 und des LGA-Gehäuses304 auf die nachstehende Weise. - Der Sockel
300 umfasst ein Trägersubstrat310 , das beispielsweise aus herkömmlichem PCB-Material ausgebildet ist und auf herkömmliche Weise mit einer Vielzahl (vier von vielen gezeigt) von plattierten Durchgangslöchern312 versehen ist. Jedes Durchgangsloch312 weist Abschnitte auf, die sich an der Oberseite310a und Unterseite310b des Trägersubstrats310 befinden. Eine Vielzahl (vier von vielen gezeigt) von lötbaren, erhöhten Kontaktstrukturen314 (wie z. B. herkömmliche Lotkugeln) sind an der Unterseite310b des Trägersubstrats310 auf Abschnitten der Unterseite der plattierten Durchgangslöcher312 angeordnet. Viele Techniken, wie z. B. die hier vorstehend beschriebenen Techniken, sind zum Befestigen dieser Lotkugeln314 an der Unterseite des Isoliersubstrats geeignet. Eine weitere geeignete Technik zum Befestigen von Lotkugeln an einer elektronischen Komponente ist hier nachstehend mit Bezug auf die7A bis7C beschrieben. - Die Lotkugeln von diesem und den anschließend beschriebenen Ausführungsbeispielen dienen als "Kontaktstrukturen", die auf der Unterseite des Trägersubstrats angeordnet sind. Es wird nicht in Erwägung gezogen, dass diese Kontaktstrukturen irgendeine maßgebliche Elastizität aufweisen, und es wird in Erwägung gezogen, dass diese Kontaktstrukturen vorzugsweise Lotkugeln sind.
- Eine Vielzahl (vier von vielen gezeigt) von frei stehenden, elastischen Kontaktstrukturen
320 sind durch Bonden eines Kerns an die Oberseitenabschnitte der plattierten Durchgangslöcher312 und durch Beschichten der Kerne mit einem harten Material an der Oberseite310a des Trägersubstrats310 befestigt, wie hier vorstehend detaillierter beschrieben. Diese elastischen Kontaktstrukturen320 können sich beispielsweise ungefähr 0,508–2,54 mm (20–100 mils) von der Oberseite310a des Trägersubstrats310 erstrecken und sind geeigneterweise die zusammengesetzten Verbindungselemente der vorliegenden Erfindung. - Es liegt innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass die hierin offenbarten Festlötsockel elastische Kontaktstrukturen aufweisen können, die, anders als die hierin offenbarten zusammengesetzten Verbindungselemente, an der Oberseite des Trägersubstrats befestigt sind. Nachstehend werden hauptsächlich die elastischen Kontaktstrukturen, die oben auf dem Trägersubstrat befestigt sind, einfach als "Verbindungselemente" bezeichnet.
- Jedes der Verbindungselemente
320 ist an seiner Basis (proximales Ende)320a am Trägersubstrat310 verankert und weist eine Spitze (distales Ende)320b auf. Diese Spitzen320b sind vorzugsweise zueinander koplanar. Bei einem vorgegebenen LGA-Halbleitergehäuse304 , das Kontaktstellen308 aufweist, die in einem vorgegebenen Muster und mit einem vorgegebenen Rastermaß angeordnet sind, sind die Verbindungselemente so ausgebildet, dass die Spitzen320b in einem Muster und mit einem dem Kontakt308 entsprechenden Rastermaß angeordnet sind. - Der Sockel
300 weist somit auf: eine Vielzahl von frei stehenden Verbindungsstrukturen320 , die sich von der Oberseite310a des Trägersubstrats310 erstrecken und eine Vielzahl von Lotkugeln314 , die an der Unterseite310b des Trägersubstrats310 angeordnet sind. Wie hier nachstehend erörtert, ermöglicht dies, dass ein LGA-Gehäuse, oder eine ähnliche elektronische Komponente, wiederlösbar mit einer PCB-Platte verbunden ist. - Bei seiner Verwendung wird der Sockel
300 durch Aufschmelzen der Lotkugeln314 auf die PCB302 festgelötet, und ein LGA-Gehäuse304 wird auf dem Sockel300 angeordnet, so dass dessen Kontaktstellen308 die Spitzen320b der Verbindungselemente320 kontaktieren, so dass sie zu diesen eine Druckverbindung herstellen. Um zwischen den Kontaktstellen308 und den Spitzen320b die Ausrichtung zu bewahren, ist um den Sockel300 ein Rahmenelement330 vorgesehen. - Wenn das LGA-Gehäuse (oder eine andere elektronische Komponente, einschließlich eines Halbleiterchips) auf die elastischen Kontaktstrukturen (in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberseite des Trägersubstrats
310 ist) nach unten gedrängt wird (vertikal nach unten, wie dargestellt), werden sich die Spitzen320b der elastischen Kontaktstrukturen hauptsächlich in die vertikale (wie dargestellt) Richtung biegen, so dass sie eine Druckverbindung zwischen den Spitzen320b und den Anschlüssen (308 ) bewirken. Jedoch wird es auch eine Spitzenablenkungskomponente bei der horizontalen (wie dargestellt) Richtung (generell parallel zur Oberseite des Trägersubstrats310 ) geben, was dazu führt, dass die Spitzen320b über die Anschlüsse308 wischen. Dieser Wischvorgang, wenngleich beschränkt, ist erstrebenswert, um eine verlässliche Druckverbindung zwischen den Spitzen320b und den Anschlüssen308 sicherzustellen. - Das Rahmenelement
330 ist aus jedem geeigneten, vorzugsweise isolierenden Material ausgebildet, wie z. B. Thermoplastik, ist im Allgemeinen ringförmig (annulär) und ist so bemessen, dass es um den Umfang des Trägersubstrats310 passt. Das Rahmenelement330 weist einen Körperabschnitt332 und eine Innenseite334 auf. Die Innenseite334 des Rahmenelements330 ist mit einem abgestuften Abschnitt (Bereich mit vermindertem Durchmesser)336 versehen. - Die Oberseite
310a des Trägersubstrats310 ist entsprechend an einer Unterseite (wie dargestellt) des abgestuften Abschnitts336 angeordnet, und kann daran mit einem geeigneten Haftmittel (nicht gezeigt) befestigt sein. Auf diese Weise wird das Rahmenelement330 das Trägersubstrat310 aufnehmen. Ein kleiner (z. B. 50,8 μm (2 mil) oder weniger) Zwischenraum zwischen der peripheren Kante des Trägersubstrats310 und dem Körper332 des Rahmenelements330 ist erlaubt. - Die Unterseite
304a des LGA-Gehäuses304 ist auf geeignete Weise an einer Oberseite (wie dargestellt) des abgestuften Abschnitts336 angeordnet. Auf diese Weise wird das Rahmenelement330 eine zum Trägersubstrat310 relative Position für das LGA-Gehäuse304 herstellen. Ein kleiner (z. B. 25,4–50,8 μm (1–2 mil)) Zwischenraum zwischen der peripheren Kante des LGA-Gehäuses304 und dem Körper332 des Rahmenelements330 ist generell wünschenswert. - Es sollte klar sein, dass für rechteckige oder quadratische elektronische Komponenten (z. B. Halbleitergehäuse
304 , Trägersubstrate310 ) das Rahmenelement in Form eines rechteckigen oder quadratischen Rings anstatt eines runden (kreisförmigen) Rings ausgebildet sein wird, wobei in diesem Fall der Begriff "Durchmesser", wie hier vorstehend verwendet, einfach als eine Querabmessung des Rahmenelements erachtet wird. - Beim Sockel
300 des Ausführungsbeispiels der Erfindung sind die Verbindungselemente320 elastisch, und es ist notwendig, dass das LGA-Gehäuse304 für das Durchbiegen der Verbindungselemente320 sorgt, um einen Druckkontakt zu den Kontaktstellen308 des LGA-Gehäuses304 auszubilden. Dies erfordert, dass die vertikale (wie dargestellt) Erstreckung des abgestuften Abschnitts336 merklich geringer ist als die ungebogene Höhe der Verbindungselemente. Anders gesagt ist die Oberseite (wie dargestellt) des abgestuften Abschnitts336 um einen Abstand "x" näher an der Oberseite310a des Trägersubstrats310 als die Spitzen320b der Verbindungselemente320 . Dieser Abstand "x" hängt von der Größe der Durchbiegung ab, die für die Verbindungselemente320 angestrebt ist, wobei Durchbiegungen von 254–508 μm (10–20 mil) zum Herbeiführen von Druckverbindungen zu mikroelektronischen Komponenten "nominal" sind. Als allgemeine Prämisse sind zum Ausbilden einer effektiven Druckverbindung zu einer mikroelektronischen Komponente Anpresskräfte von ungefähr 5–20 Gramm erstrebenswert. Diese Anpresskraft wird ein Ergebnis der Federkonstante des Verbindungselements (320 ) und der Größe der auf das Verbindungselement (320 ) übertragenen Durchbiegung sein. - Offensichtlich ist es wichtig, Mittel vorzusehen, um das LGA-Gehäuse
304 unten (wie dargestellt) gegen die Verbindungselemente320 zu halten (drängen, mechanisch vorzuspannen). Zu diesem Zweck kann jeder geeignete Mechanismus verwendet werden, wie z. B. eine Federklemme340 , die sich ganz über den Körper332 des Rahmenelements330 erstreckt. - Die exemplarische Federklemme
340 weist zwei Enden342 und344 auf. Jedes Ende342 und344 kann, wie gezeigt, in eine entsprechende Aussparung (gezeigt, ohne Ziffer) auf eine Außenfläche des Rahmenelements330 geklemmt werden. Die exemplarische Federklemme340 ist gebogen, so dass ihr Mittelabschnitt346 eine Abwärtskraft (wie gezeigt) auf die Oberseite304b des LGA-Gehäuses304 vorsieht. Die Abwärts-"Bewegung" des LGA-Gehäuses ist durch die Oberseite des abgestuften Abschnitts336 des Rahmenelements330 beschränkt. - Es liegt innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass die Enden (
342 und344 ) der Federklemme (340 ) in Löcher (nicht gezeigt) eingefügt werden können, die sich durch die Leiterplatte (302 ) erstrecken, um die elektronische Komponente (304 ) an Ort und Stelle zu halten. - Es liegt auch innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass die Federklemme (
340 ), oder irgendein analoger Niederhalte-Mechanismus, auf einen der elektronischen Komponente (304 ) zugeordneten Kühlkörper (nicht gezeigt) wirken kann oder als eine Komponente eines auf der elektronischen Komponente (304 ) angeordneten Kühlkörpers integriert sein kann. - Es liegt innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass, außer der exemplarischen Federklemme
340 , Mittel verwendet werden können, um das LGA-Gehäuse304 mechanisch gegen die Spitzen der Verbindungselemente320 vorzuspannen. - Bei seiner Verwendung ist der Sockel
300 auf die PCB302 festgelötet, und eine elektronische Komponente (z. B. LGA-Gehäuse304 ) ist in das Rahmenelement330 geklemmt, um die externen Verbindungspunkte (308 ) des Halbleitergehäuses (304 ) gegen die Spitzen (320b ) der elastischen Kontaktstrukturen (320 ) in eine Richtung zu drängen, die im Wesentlichen senkrecht (d. h. unter neunzig Grad) zur Oberseite (310a ) des Trägersubstrats (310 ) ist. Auf diese Weise sind lösbare Verbindungen zwischen der Vielzahl von externen Verbindungspunkten (308 ) und den elastischen Kontaktstrukturen (320 ) ausgebildet. Das Ersetzen des LGA-Gehäuses304 ist eine einfache Angelegenheit des Entfernen der Klemme (340 ), des Ersetzens des LGA-Gehäuses, und des Ersetzens der Klemme. - Offenbar, da die elektronische Komponente
304 nach unten (wie dargestellt) auf die Verbindungselemente320 gedrängt wird, werden sich die Spitzen320b der Verbindungselemente320 sowohl in Abwärtsrichtung (vertikal, wie in der Figur dargestellt) und, in einem geringeren Ausmaß, in eine laterale Richtung (horizontal, wie in der Figur dargestellt) biegen. Die horizontale Bewegung der Spitzen320b führt dazu, dass die Spitzen320b über die Anschlüsse308 der elektronischen Komponente304 "wischen", und stellt ferner sicher, dass eine verlässliche Druckverbindung zwischen den Spitzen320b der Verbindungselemente320 und den Anschlüssen308 der elektronischen Komponente304 bewirkt wird. - In
3 sind die Lotkugeln314 der illustrativen Übersichtlichkeit wegen so gezeigt, als wären sie im Festlötprozess nicht aufgeschmolzen. Zusätzlich sind der illustrativen Übersichtlichkeit wegen Löt-"Ausrundungen", die den Übergang zwischen den Lotkugeln314 und den Kontaktflächen312 glätten, in der Figur weggelassen. - Es liegt innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass die Basen
320a der Verbindungselemente320 in einem Muster und mit einem Rastermaß angeordnet sind, die von dem Muster und dem Rastermaß der Spitzen320b verschieden sind. Techniken, um eine derartige Aufgabe zu erfüllen, und die potentielle Attraktivität derselben sind hier vorstehend in2C dargestellt und auch in der PCT Patentanmeldung Nr.WO 95/14914 23 ). - Es liegt auch innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass die Lotkugeln
314 auf der Unterseite des Trägersubstrats310 in einem Muster und mit einem Rastermaß angeordnet sind, die von dem Muster und dem Rastermaß der Basen320a verschieden sind. Techniken, um eine derartige Aufgabe zu erfüllen, sind wohl bekannt, beispielsweise durch Umleiten von Verbindungen durch die Verwendung von mehrlagien Leiterplatten. - Es liegt innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass das harte Material, das den Kern der zusammengesetzten Verbindungselemente (
320 ) überzieht, dendritisch ist, oder ähnliches, und Mikrovorsprünge aufweist. -
3 stellt auch einen exemplarischen Mechanismus zum Anordnen (Ausrichten) des Rahmenelements330 und damit des Trägersubstrats310 gegenüber der Leiterplatte302 dar. Zu diesem Zweck ist eine Unterseite des Rahmenelements330 mit Positionierstiften350 versehen, die damit einteilig ausgebildet sein können, und die PCB310 ist mit entsprechenden Löchern352 versehen. Die Stifte350 haben einen Durchmesser, der nur leicht (z. B. 76,2 μm (0,003'')) geringer als der Durchmesser der Löcher352 ist, und können konisch zulaufen. Auf diese Weise werden sich die Stifte350 leicht in die Löcher352 einfügen, und das Rahmenelement330 kann an der PCB302 befestigt werden, wenn gewünscht mit einem Klacks irgendeines geeigneten Haftmittels. Die Stifte350 und Löcher352 sind ein optionales Merkmal. Sie können umgekehrt oder weggelassen werden, und irgendein anderes geeignetes Mittel zum Anordnen des Rahmenelements (330 ) gegenüber der PCB (302 ) kann verwendet werden, einschließlich Ausrichtstifte, die sich von (oder zu) dem Trägersubstrat selbst erstrecken. Eine lose Stiftausrichtung wird auf einfache Weise erreicht, indem die Löcher352 um 50,8–127 μm (2–5 mil) größer (im Durchmesser) als die Stifte350 bemessen sind. - Es liegt innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass die Stifte
350 entweder einteilig mit dem Körperabschnitt332 des Rahmenelements330 ausgebildet sind, oder als separate und abgetrennte Elemente ausgebildet sind, die durch irgendeine geeignete Technik (z. B. Einfügung in Löcher, Haftmittel, kombiniertes Thermokompressions- und Ultraschallschweißen, etc.) an den Körperabschnitt332 des Rahmenelements330 befestigt sind. - Anstelle von alternativen Verfahren zum Bewirken elektrischer Verbindungen (beispielsweise Stifte, Kontaktstellen, Anschlüsse), werden Lotkugeln (
314 ) bevorzugt als Mechanismus zum Ausbilden elektrischer Verbindungen zwischen dem Sockel (300 ) und den Kontaktflächen (306 ) der Leiterplatte (302 ) verwendet. Wenn sie aufgeschmolzen werden, neigen Lotkugeln (314 ) dazu, sich selbst zu den entsprechenden Kontaktflächen (306 ) auf der Leiterplatte (302 ) auszurichten, und werden auch dazu dienen, den Sockel auf eine mit den Komponentenassemblern leicht vorgenommene, "herkömmliche" Weise sicher und permanent an die Leiterplatte zu befestigen. - Es liegt innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass der Mechanismus zum Ausrichten des Sockels zur Leiterplatte ein anderer als der Stift
350 und das Loch352 sein kann, und dass mit einem derartigen Ausrichtmechanismus zusätzliche Funktionalität bzgl. des Befestigens des Sockels an der Leiterplatte erreicht werden kann. Beispielsweise würden Schrauben (nicht gezeigt), die durch die Löcher (352 ) in (oder durch) den Sockelkörper (332 ) führen, den Sockel an der Leiterplatte (302 ) befestigen. -
3A stellt ein alternatives Ausführungsbeispiel300A des Sockels300 der vorliegenden Erfindung dar. Wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist das Rahmenelement330A mit einem Körperabschnitt332 versehen, der sich ausreichend unter die Unterseite310b des Trägersubstrats310 erstreckt, beispielsweise ungefähr381 μm (15 mil), um eine vorbestimmte Höhe (vertikal, wie dargestellt) für die Lötverbindungen herzustellen, die sich aus dem Aufschmelzen der Lotkugeln314 ergeben. -
3A stellt auch ein optionales Versteifungselement360 (vergleiche268 ) dar. Das Versteifungselement360 ist einfach ein flaches, planares Element mit einer Vielzahl von Öffnungen, durch die sich die Verbindungselemente (320 ) erstrecken, und ist nahe der Spitzen (320b ) der Verbindungselemente (320 ) angeordnet. Das Versteifungselement360 ist aus einem Isoliermaterial ausgebildet und kann einteilig mit dem Rahmenelement330A ausgebildet sein. - Alternativ ist das Versteifungselement
360 ein diskretes Element, wie z. B. eine maschenartige Rasterung oder Lochblech, aus irgendeinem geeigneten Material, wie z. B. Polyethylen, Polypropylen, Glasfaser, Neopren, Nylon, Saran oder ähnlichem. Das Versteifungselement360 kann mehr Öffnungen aufweisen als die Anzahl der Verbindungselemente, und wird nicht auf merkliche Weise die elastische Natur der Verbindungselemente nachteilig beeinflussen. Im Allgemeinen sollten die Öffnungen groß genug sein, damit sich die Verbindungselemente hindurcherstrecken. Das Versteifungselement360 kann auch ein metallisches Material sein, das durch ein isolierendes (dielektrisches) Material beschichtet ist. - Ein Hauptzweck des Versteifungselements
360 ist, mechanischen Schaden an den Verbindungselementen (320 ) während der Handhabung (zufälliger Kontakt mit den Spitzen) zu verhindern. Zusätzlich sind das Versteifungselement360 und die dort hindurch gehenden Löcher so bemessen, geformt und angeordnet, dass sie das Ausmaß der wischenden (horizontal, wie dargestellt) Bewegung der Spitzen des Verbindungselements beschränken, wenn die Verbindungselemente einen Druckkontakt zu den Anschlüssen einer elektronischen Komponente ausbilden. - Beim Ausbilden einer Druckverbindung ist das Wischen ganz sicherlich erstrebenswert. Nichtsdestotrotz ist es bei den meisten Anwendungen erstrebenswert, die Wischbewegung der Spitze des elastischen Verbindungselements zu beschränken, um sicherzustellen, dass sich die Spitze nicht selbst komplett vom Anschluss der elektronischen Komponente wegwischt, zu der es eine Druckverbindung ausbildet. Man berücksichtige beispielsweise ein gemäß der Techniken der vorliegenden Erfindung ausgebildetes, zusammengesetztes Verbindungselement mit einem Durchmesser (Querschnittsabmessung) von 101,6 μm (4 mils), das eine Druckverbindung zu einem Anschluss einer elektronischen Komponente mit einer Querschnittsabmessung (Durchmesser, wenn rund) von 762 μm (30 mils) ausbildet. Es ist offensichtlich vorteilhaft, mit dem ersten Kontakt der Spitze des elastischen Verbindungselements auf die Mitte des Anschlusses zu zielen (dies kann bildlich dargestellt werden als ein Durchmesserkreis von 101,6 μm (4 mil), der konzentrisch innerhalb eines Durchmesserkreises von 762 μm (30 mil) angeordnet ist). Das Zielen der Spitzen der elastischen Verbindungselemente auf die Mitte der Anschlüsse wird beim Arbeiten mit einer großen Vielzahl von derartigen elastischen Verbindungselementen und derartigen Anschlüssen bevorzugt, um Herstellungstoleranzen zu berücksichtigen. Wenn die Spitze des elastischen Verbindungselements 330,2 μm (13 mils) von ihrer ersten Kontaktposition aus wischen darf, und unter der Annahme, dass der erste Kontakt genau in der Mitte des Anschlusses hergestellt wurde, wird sie anfangen, sich selbst vom Anschluss wegzuwischen. Eine weitere Wischbewegung von 101,6 μm (4 mils), und die Spitze wird komplett vom Anschluss weg sein und dabei vollständig jede Möglichkeit eines dazwischen gebildeten, effektiven Druckkontakts eliminieren. Daher die Attraktivität bzgl. der Beschränkung der Wischbewegung des elastischen Verbindungselements, und ein wichtiges Merkmal des Versteifungselements
360 . Vorzugsweise werden Druckverbindungen, wie hierin betrachtet, zu Anschlüssen der elektronischen Komponenten ausgebildet, die eine Querabmessung (Durchmesser, wenn rund) von zumindest 254 μm (10 mils) aufweisen. Es sollte klar sein, dass die Beschränkung des Wischens nicht auf irgenein hierin beschriebenes Ausführungsbeispiel beschränkt ist. - Es liegt ausdrücklich innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass eine Anordnung von elastischen Verbindungselementen, wie sie z. B. hinsichtlich
3 gezeigt und beschrieben wurde, verwendet werden kann, um eine Vielzahl von Druckverbindungen zu irgendeiner elektronischen Komponente herzustellen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf blanke (unverpackte) Halbleiterchips. -
3B stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Sockels350 dar, der zum wiederlösbaren Aufnehmen einer elektronischen Komponente auf die Art und Weise von Ausführungsbeispiel300 oder von Ausführungsbeispiel400 anwendbar ist (hier nachstehend beschrieben). Bei diesem Ausführungsbeispiel350 erstrecken sich die Endabschnitte der elastischen Kontaktstruktur in das Trägersubstrat hinein, wohingegen hier hauptsächlich die beschriebenen Sockel eine elastische Kontaktstruktur (z. B.320 ) aufweisen, die an der Oberseite eines Trägersubstrats (z. B.310 ) befestigt ist. - Wie in
3B dargestellt, ist ein Trägersubstrat352 (vergleiche310 ) mit einer Vielzahl (eine von vielen gezeigt) von plattierten Durchgangslöchern354 (vergleiche312 ) versehen. Das Trägersubstrat352 weist eine Oberseite352a (vergleiche310a ) und eine Unterseite352b (vergleiche310b ) auf. Das Trägersubstrat352 ist geeigneterweise eine herkömmliche Leiterplatte (PCB, Platine). Wie bekannt ist, weisen die Durchgangslöcher354 auf: leitende Flächen, die auf der Oberseite352a des Trägersubstrats352 freiliegen, und leitende Flächen, die auf der Unterseite352b des Trägersubstrats352 freiliegen. - Bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel
350 ist eine elastische Kontaktstruktur356 , die zwei Enden aufweist, mit einer Presspassung in jede der plattierten Durchgangslöcher354 eingefügt. Mit anderen Worten ist das untere Ende356a (vergleiche320a ) der elastischen Kontaktstruktur356 so bemessen, dass es genau in die Bohrung des Durchgangloches354 passt. Nur der untere (Boden-)Endabschnitt der elastischen Kontaktstruktur356 ist in der Figur dargestellt, da dessen Federform und Spitzenausrichtung letztlich davon abhängt, ob beabsichtigt ist, dass die elastische Kontaktstruktur einen Druckkontakt zu Kontaktstellenanschlüssen (vergleiche308 oben) einer elektronischen Komponente oder zu Lotkugelanschlüssen (vergleiche408 unten) einer elektronischen Komponente ausbildet. - Eine Vielzahl (eine von vielen gezeigt) von Lotkugeln
358 ist auf den leitenden Flächen der Durchgangslöcher354 angeordnet, die auf der Unterseite des Trägersubstrats352 freiliegen. Auf diese Weise wird in Übereinstimmung mit den zahlreichen sowohl hier vorstehend als auch hier nachstehend offenbarten Ausführungsbeispielen eine Sockelanordnung vorgesehen, die aufweist: elastische Kontaktstrukturen, die sich von deren Oberseite erstrecken, um Druckverbindungen zu den Anschlüssen einer elektronischen Komponente (z. B. LGA-Halbleitergehäuse, BGA-Halbleitergehäuse, blanker Halbleiterchip, etc.) auszubilden, und nicht-elastische, lötbare Kontaktstrukturen, die auf deren Unterseite angeordnet sind, um permanente Verbindungen zu einer weiteren elektronischen Komponente, wie z. B. einer Hauptplatine, auszubilden. Diese "Hybrid"-Anordnung von elastischen Kontaktstrukturen oben auf einem Substrat und von nicht-elastischen Kontaktstrukturen unterhalb eines Substrats ist analog zu der in7 dargestellten Ausgestaltung des vorstehend genannten PatentsWO 95/14314 -
3C stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Sockels370 dar, das dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel350 darin ähnelt, dass sich Endabschnitte der elastischen Kontaktstruktur in das Trägersubstrat hineinerstrecken, anstatt oben auf demselben befestigt zu sein. Obwohl die elastischen Kontaktstrukturen nicht an der Oberseite des Substrats befestigt sind, erstrecken sie sich bei diesen Ausführungsbeispielen350 und370 auf ähnliche Weise von der Oberseite des Trägersubstrats. - Bei diesem Ausführungsbeispiel
370 ist ein Trägersubstrat372 (vergleiche352 ) mit einer Vielzahl (eines von vielen gezeigt) von Durchgangslöchern374 (vergleiche354 ) versehen, die nicht plattiert sind. Das Trägersubstrat372 weist eine Oberseite372a (vergleiche352a ) und eine Unterseite372b (vergleiche352b ) auf. Das Trägersubstrat372 ist geeigneterweise aus einer herkömmlichen Leiterplatte (PCB, Platine), oder als ein plastisches (z. B. geformtes) Teil ausgebildet. - Bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel
370 ist eine elastische Kontaktstruktur376 , die zwei Enden aufweist, mit einer Presspassung in jedes der Durchgangslöcher374 eingefügt. Mit anderen Worten ist das untere Ende376a (vergleiche356a ) der elastischen Kontaktstruktur376 so bemessen, dass es genau in die Bohrung des Durchgangloches374 passt. Nur der untere (Boden-)Endabschnitt der elastischen Kontaktstruktur376 ist in der Figur dargestellt, da dessen Federform und Spitzenausrichtung letztlich davon abhängt, ob beabsichtigt ist, dass die elastische Kontaktstruktur einen Druckkontakt zu Kontaktstellenanschlüssen (vergleiche308 oben) einer elektronischen Komponente oder zu Lotkugelanschlüssen (vergleiche408 unten) einer elektronischen Komponente ausbildet. - Eine Vielzahl (eine von vielen gezeigt) von Lotkugeln
378 sind an der Unterseite372b des Trägersubstrats372 an der Position eines jeden Durchgangslochs374 angeordnet, so dass sie "direkt" (d. h. ohne Zwischenschaltung eines plattierten Durchgangsloches oder von Verdrahtungsschichten innerhalb des Trägersubstrats) elektrisch mit den unteren (wie dargestellt) Enden der elastischen Kontaktstrukturen376 verbunden sind, die sich durch die Durchgangslöcher374 erstrecken. - Es ist vorteilhaft, dass elastische Kontaktstrukturen
376 ausreichend durch das Trägersubstrat eingefügt werden, so dass sich ihre unteren (wie dargestellt) Enden leicht (z. B. 127–762 μm (5–30 mils)) über die Oberseite372b des Trägersubstrats372 hinaus erstrecken. Dies sieht eine lötbare Oberfläche für die entsprechenden Lotkugeln378 vor. In einem derartigen Fall wären die unteren Enden der elastischen Kontaktstrukturen376 innerhalb der Lotkugeln378 eingebettet (nicht gezeigt). Zusätzlich können die Abschnitte der elastischen Kontaktstrukturen376 , die sich über die untere (wie dargestellt) Fläche des Trägersubstrats372 hinauserstrecken, gebogen werden (z. B. um neunzig Grad gegen die Unterseite des Trägersubstrats), um vor dem Befestigen der Lotkugeln378 die elastischen Kontaktstrukturen im Trägersubstrat zu befestigen. - Auf diese Weise ist in Übereinstimmung mit den zahlreichen sowohl hier vorstehend als auch hier nachstehend offenbarten Ausführungsbeispielen eine Sockelanordnung vorgesehen, die aufweist: elastische Kontaktstrukturen, die sich von deren Oberseite erstrecken, um Druckverbindungen zu Anschlüssen einer elektronischen Komponente (z. B. LGA-Halbleitergehäuse, BGA-Halbleitergehäuse, blanker Halbleiterchip, etc.) auszubilden, und nicht-elastische, lötbare Kontaktstrukturen, die an deren Unterseite angeordnet sind, um permanente Verbindungen zu einer weiteren elektronischen Komponente, wie z. B. einer Hauptplatine, auszubilden.
- Bei den verschiedenen hierin (hier vorstehend und hier nachstehend) offenbarten Ausführungsbeispielen ist das Trägersubstrat geeigneterweise ein steifes Element, wie z. B. eine herkömmliche Leiterplatte, oder es ist ein flexibles Element, das dazu gebracht werden kann, dass es auf eine geeignete Weise steif reagiert (versteift) durch einen peripheren Ring (z. B. das hier vorstehend beschriebene Rahmenelement
330 , das hier nachstehend beschriebene Rahmenelement430 , etc.). - Bei den verschiedenen, hierin offenbarten Sockelausführungsbeispielen umfasst der Sockel vorzugsweise elastische Kontaktstrukturen, die entweder steif an die Oberseite des Trägersubstrats befestigt sind oder in die Oberseite des Trägersubstrats (einschließlich durch das Trägersubstrat) "gesteckt" sind, um Druckverbindungen zu einer weiteren elektronischen Komponente, wie z. B. einem Halbleitergehäuse oder einem blanken (gehäuselosen) Halbleiterchip, auszubilden. Diese oberen Verbindungselemente können herkömmliche elastische Kontaktstrukturen sein, wie z. B. längliche Elemente, die aus Phosphorbronze oder Berylliumkupfer ausgebildet sind, oder können die hierin offenbarten zusammengesetzten Verbindungselemente (beschichteten Kerne) sein. Ein Vorteil der hierin offenbarten Techniken ist, dass die elastischen Kontaktstrukturen, die sich von der Oberseite des Trägersubstrats erstrecken, an dem Trägersubstrat befestigt sind, ohne dass sie die Verwendung von Verbindungsmaterialen und -techniken, wie z. B. Weichlöten oder Hartlöten, benötigen. Die Verwendung von Lotkugeln als Kontaktstrukturen auf der Unterseite des Trägersubstrats wird bevorzugt, um permanente Verbindungen zwischen dem Trägersubstrat und einer weiteren elektronischen Komponente, wie z. B. einer Hauptplatine, auszubilden. Daher die treffende Verwendung des Begriffs "Festlötsockel". Es liegt jedoch innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass Kontaktstrukturen, wie z. B. Stifte, auf der Unterseite des Substrats verwendet werden können.
- In einem allgemeinen Sinn ist der Sockel
300 vorgesehen, ein Halbleitergehäuse lösbar (entfernbar) mit einer Leiterplatte zu verbinden. Im Allgemeinen umfasst dies das Stützen irgeneiner elastischen Kontaktstruktur oben auf einem Trägersubstrat, und die elastischen Kontaktstrukturen sind nicht auf die zusammengesetzten Verbindungselemente der vorliegenden Erfindung beschränkt. Die Unterseite des Trägersubstrats ist mit Kontaktstrukturen versehen, die vorzugsweise Lotkugeln sind, die aber nicht darauf beschränkt sind. Das Trägersubstrat kann dann auf eine Leiterplatte festgelötet sein, wobei die Kontaktstrukturen auf der Unterseite des Trägersubstrats entsprechende Kontaktflächen auf der Leiterplatte kontaktieren. Die ausgewählten elastischen Kontaktstrukturen oben auf dem Trägersubstrat sind auf jede geeignete Weise mittels des Trägersubstrats mit den entsprechenden Kontaktstrukturen auf der Unterseite des Trägersubstrats verbunden. Beim Ausführungsbeispiel300 wird ein Druckkontakt zu externen Verbindungen eines Halbleitergehäuses mit einer Anpresskraft ausgebildet, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberseite des Trägersubstrats steht. - Flache, längliche Elemente
- Es kann bei gewissen Anwendungen erstrebenswert sein, einen "breiteren" Kontaktpunkt zwischen den Spitzen der Verbindungselemente und den Gehäuseanschlüssen vorzusehen, wobei die Gehäuseanschlüsse Kontaktstellen (
308 ) sind. Im Großen und Ganzen umfassen bei den hier vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die zusammengesetzten Verbindungselemente einen Kern aus Draht (runder Querschnitt) und eine im Wesentlichen konforme (auch rund im Querschnitt) Beschichtung. - Es liegt genau innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass das längliche Kernelement aus einem flachen Blech aus Metall (Folie) anstatt aus einem Draht hergestellt werden kann. Im Allgemeinen wird eine Weichmetallfolie strukturiert, so dass sie eine Vielzahl von Streifen aufweist, die hinsichtlich der Folie aus der Ebene heraus gebogen werden, und die anschließend mit einem harten Material beschichtet werden, um zusammengesetzte Verbindungselemente auszubilden.
-
5B stellt anstelle von Drähten eine weitere Verwendung von länglichen Streifenelementen als Kern eines Verbindungselements in einem mit dem LGA-Gehäuse von3 vergleichbaren Zusammenhang dar. - Bei diesem Ausführungsbeispiel
550 sind eine Vielzahl (zwei von vielen gezeigt) von länglichen Elementen552 und554 aus einem Metallblech (Folie) ausgebildet. Jedes längliche Element552 bzw.554 weist einen Basisabschnitt552a bzw.554a und eine Spitze552b bzw.554b auf. Die Spitzen der länglichen Elemente sind zum Kontaktieren von Kontaktstellen eines LGA-Halbleitergehäuses geeignet, auf die gleiche Weise wie die hier vorstehend beschriebenen Spitzen320b . Die Federform der länglichen Elemente552 und554 ähnelt nahezu der Federform der Verbindungselemente320 . - Bei diesem Ausführungsbeispiel
550 weist jedes längliche Element552 bzw.554 einen Basisabschnitt552c bzw.554c auf, der an dessen Basisende552a bzw.554a angeordnet ist. Diese Basisabschnitte552c und554c sind vorzugsweise zueinander koplanar. Die länglichen Elemente (552 ,554 ) sind vorgefertigte, elastische Kontaktstrukturen und sind geeigneterweise die zusammengesetzten Verbindungselemente der vorliegenden Erfindung. - Um eine Vielzahl von derartig länglichen Elementen miteinander in einem vorgeschriebenen Raum zu tragen, wie z. B. in Reihen oder Arrays, ist ein Trägerelement
560 (vergleiche266 ) vorgesehen. Ein Abschnitt des Trägerelements560 ist durchsichtig gezeigt (gestrichelte Linien), um eine bessere Ansicht des Basisabschnitts552c des länglichen Elements552 zu ermöglichen. Das Trägerelement560 ist geeigneterweise aus Kapton (tm), oder einem steiferen Material, wie z. B. Keramik, ausgebildet, und ist mit einer Vielzahl (zwei von vielen gezeigt) von Öffnungen562 und564 versehen, die zu den Basisenden552a bzw.554a der länglichen Elemente552 bzw.554 ausgerichtet sind. Auf diese Weise können die oberen (wie dargestellt) Flächen der Basisabschnitte552c und554c an der unteren (wie dargestellt) Fläche des Trägerelements560 in direkter Nähe einer entsprechenden Öffnung darin befestigt werden. Dies stellt den gewünschten Abstand zwischen länglichen Elementen her. - Wie in
5B dargestellt sind direkt auf den unteren (wie dargestellt) Flächen der Basisabschnitte552c bzw.554c der länglichen Elemente552 bzw.554 Lotkugeln558 (vergleiche314 ,414 ) auf einfache Weise ausgebildet. - Wie in
5B dargestellt, ist nicht explizit gezeigt, dass die länglichen Elemente552 und554 beschichtet sind. Es liegt innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass bei vielen der hierin dargestellten Ausführungsbeispiele die Verbindungselemente monolithisch, anstatt zusammengesetzt sind. -
5C stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel570 eines Festlötsockels gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Trägersubstrat572 , das eine Oberseite572a und eine Unterseite572b aufweist, mit einer Vielzahl (eines von vielen gezeigt) von Löchern574 versehen, die sich dort hindurch in einem vorbestimmten Muster erstrecken. An der Position von jedem Loch574 ist eine metallische Kontaktstelle576 auf der Unterseite des Trägersubstrats572 angeordnet und zum Loch574 ausgerichtet. - Eine Vielzahl (eines von vielen gezeigt) von einzelnen Kernelementen
580 , wie z. B. von der Art (z. B.552 ), die hinsichtlich des vorhergehenden Ausführungsbeispiels570 beschrieben wurde, oder jede hierin beschriebene geeignete Art, einschließlich entweder Streifen (Bänder) oder Drähte, ist an die obere (wie dargestellt) Fläche der metallischen Kontaktstelle576 innerhalb eines jeden Lochs574 befestigt. Bei dieser Ansicht ist nur der untere (wie dargestellt) Abschnitt des Kernelements der illustrativen Übersichtlichkeit wegen gezeigt. Das Kernelement580 kann dann, wie hier vorstehend beschrieben, mit einem geeigneten Material582 beschichtet werden, um eine gewünschte Elastizität auf das resultierende, zusammengesetzte Verbindungselement zu übertragen und um das Verbindungselement sicher an der Kontaktstelle576 zu verankern. Auf eine hierin beschriebene Weise (z. B. hinsichtlich des vorhergehenden Ausführungsbeispiels570 ) kann eine Vielzahl (eine von vielen gezeigt) von lötbaren, erhöhten Kontaktstrukturen (z. B. Lotkugeln)584 auf der unteren (wie dargestellt) Fläche der metallischen Kontaktstelle576 angeordnet sein. - Ferner, wie aus diesem Ausführungsbeispiel
570 deutlich wird, kann sich die elastische Kontaktstruktur vom Trägersubstrat einfach nach oben erstrecken, ohne an dessen Oberseite befestigt zu sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die elastische Kontaktstruktur, die sich vom Trägersubstrat nach oben erstreckt, jedoch an der Oberseite eines Elementes (576 ) befestigt, das auf der Unterseite (572b ) des Trägersubstrats (572 ) angeordnet ist. - Paarweise Verbindungselemente
- Wie detaillierter in den
18A und18B des U.S.-PatentsUS 6,336,269 A (Anmeldenr. 08/452,255) beschrieben, fallen gewisse Vorteile den Verbindungsstrukturen zu, die Paare von nebeneinander liegenden, im Allgemeinen identischen Verbindungselementen sind, wobei jedes Paar von Verbindungselementen redundante Druckverbindungen mit einem einzelnen Anschluss einer elektronischen Komponente ausbildet. Diese Vorteile umfassen das Sicherstellen, dass in Fällen, wo Schmutz auf dem Anschluss (z. B. durch hauchdünne und ölige Verunreinigungen) vorhanden ist, zumindest eine verlässliche Druckverbindung ausgebildet ist (pro Anschluss). - Das Konzept, zwei (oder mehr) Verbindungselemente zu verwenden, um jede Verbindung zu einem Anschluss einer elektronischen Komponente zu bewirken, hat auch einen Nutzen im Zusammenhang mit den Sockeln der vorliegenden Erfindung.
-
6A stellt ein Ausführungsbeispiel600 der Erfindung dar, wobei eine "Verbindungsstruktur" als ein Paar von Verbindungselementen602 und604 ausgebildet ist, die an einer Fläche eines leitenden Elements612 (vergleiche312 ) an einem Trägersubstrat610 (vergleiche310 ) befestigt sind und sich im Allgemeinen parallel zueinander von dieser Fläche erstrecken. Im Allgemeinen sind die zwei Verbindungselemente602 und604 als zusammengesetzte Verbindungselemente ausgebildet, indem zuerst die zwei einzelnen Drähte an das leitende Element612 befestigt werden, dann das Paar von Drähten zusammen mit allen anderen Paaren von Drähten, die an den restlichen leitenden Elemente befestigt wurden, in einem einzelnen Schritt (z. B. durch Plattieren) beschichtet werden. Auf diese Weise kann durch die zwei Spitzen602b bzw.604b (vergleiche320b ) der zwei Verbindungselemente602 bzw.604 eine redundanter Kontakt zu einem einzelnen Anschluss (z. B. externer Verbindungspunkt) einer elektronischen Komponente (nicht gezeigt, vergleiche einen der Anschlüsse308 an der elektronischen Komponente304 in3 ) ausgebildet werden, wodurch im Allgemeinen sichergestellt wird, dass zumindest eines der Verbindungselemente eines jeden Paares einen guten Kontakt zu dem Anschluss der elektronischen Komponente ausbilden wird. Bei der Darstellung von6A sind die Spitzen602b bzw.604b der elastischen Kontaktstrukturen602 bzw.604 so geformt und ausgerichtet, dass sie einen effektiven Druckkontakt (z. B. mit externen Verbindungspunkten eines LGA-Typ-Halbleitergehäuses) in eine Richtung ausbilden, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberseite des Trägersubstrats610 ist. - Ein Ende
662a des Verbindungselements662 dieses Ausführungsbeispiels660 ist auf irgendeine geeignete Weise an eine leitende Fläche672 (vergleiche312 ) eines Trägersubstrats666 (vergleiche310 ) befestigt. Das Verbindungselement662 ist auf irgendeine geeignete Weise geformt, damit es in der vertikalen (wie dargestellt) Achse (vergleiche1A und1B ) elastisch ist. Ein End-(Spitzen-)-Abschnitt662b des Verbindungselements662 weist eine komplexe Form auf, wie folgt. Beginnt man an einem mit "P" gekennzeichneten Punkt, der mit den Spitzen der Verbindungselemente der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele vergleichbar ist, so ist das Verbindungselement662 so geformt, dass es eine gebogene Form aufweist, wobei die gebogene Form einen Durchmesser aufweist, der etwas (z. B. 25%) kleiner als der Durchmesser einer Lotkugel ist, die durch den Spitzenabschnitt662b "gehalten" werden soll. Auf diese Weise kann eine Lotkugel668 nach unten auf den Endabschnitt662b gedrängt und durch diesen aufgenommen werden, um eine Verbindung zu der Lotkugel668 zu bewirken. In dieser Hinsicht ist dieses Ausführungsbeispiel660 ähnlich zu den hier vorstehend beschriebenen LGA-Sockeln, bei denen die Anpresskraft in der vertikalen Richtung liegt, aber insbesondere angepasst ist, um Kontakt zu Lotkugeln von BGA-Gehäusen auszubilden, anstatt zu Kontaktstellen von LGA-Gehäusen. Dieses Ausführungsbeispiel wird im Allgemeinen nicht bevorzugt. - HERSTELLEN VON LOTKUGELN/LÖTKONTAKTHÜGELN AUF EINER ELEKTRONISCHEN KOMPONENTE
- Wie hier vorstehend erwähnt, ist es im Allgemeinen erstrebenswert, Lotkugeln oder Lötkontakthügel für die Verwendung an elektronischen Komponenten zu befestigen, wie z. B. die externen Verbindungspunkte von Halbleitergehäusen.
- Die
7A –7C stellen eine Technik zum Ausbilden von Lotkugeln oder Lötkontakthügeln auf einer elektronischen Komponente dar, wie z. B. die Trägersubstrate (310 ) für die hier vorstehend erläuterten Sockel. Es sollte klar sein, dass die hierin offenbarte Technik gleichermaßen auf das Ausbilden von Lotkugeln oder Lötkontakthügeln an Halbleitergehäusen anwendbar ist. -
7A stellt eine aus einem Lötmaterial ausgebildete Vorform (vorgefertigte Struktur)700 mit einer Vielzahl (von vielen zwei vollständig gezeigt, zwei teilweise gezeigt) von beabstandeten, relativ großen Massen702 ,703 ,704 ,705 dar, die miteinander durch eine Vielzahl (von vielen drei vollständig gezeigt, eine teilweise gezeigt) von relativ kleinen Lötbrücken706 ,707 ,708 und709 verbunden sind. (Die Brücken werden als relativ kleine Lötmassen erachtet.) - Die Lötmassen
702 ..705 sind relativ groß, und haben vorzugsweise jeweils alle die gleiche Form. Wie dargestellt, weist jede Lötmasse, beispielsweise die Lötmasse702 , vier Kanten702a ,702b ,702c und702c auf, und hat eine quadratische Form. Es liegt innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass die Lötmassen andere Formen als Quadrate aufweisen – beispielsweise Dreiecke oder Kreise. Die Lötmassen702 ..705 weisen eine Dicke "T" und eine Seitenabmessung "S" (entlang ihrer Kante gemessen) auf. - Die Lötbrücken
706 ..709 sind relativ klein und haben vorzugsweise jeweils alle die gleiche Form. Wie dargestellt, weist jede Lötbrücke, beispielsweise die Lötbrücke709 , zwei Enden709a und709b auf, zwischen denen eine Länge "L" definiert ist. Jede Lötbrücke706 ..709 weist auch eine Breite "W" und ein Dicke "t" auf. - Exemplarische Abmessungen für die Lötmassen
702 ..705 und Lötbrücken706 ..709 sind: - • Seitenabmessung "S" der Lötmasse = 762 μm (30 mils);
- • Dicke "T" der Lötmasse = 203,2 μm (8 mils);
- • Länge "L" der Lötbrücke = 505 μm (20 mils);
- • Breite "W" der Lötbrücke = 127 μm (5 mils); und
- • Dicke "t" der Lötbrücke = 76,2 μm (3 mils).
- Auf diese Weise sind die Lötmassen
702 ..705 einheitlich mit einem Rastermaß "P" von 1,27 mm (50 mils) (P = L ÷ 2S/2) angeordnet und, wie klar ist, werden die Lötbrücken706 ..709 im Vergleich zu den Lötmassen702 ..705 ziemlich "schwach" sein (z. B. Mangel an Standsicherheit). - Die Lötmassen können in einem Muster angeordnet sein, das anders ist, als das in
7A dargestellte, rechteckige Array, und wobei die Lötmassen und Lötbrücken Abmessungen aufweisen, die sich von den vorstehend dargelegten unterscheiden. Ein für mikroelektronische Anwendungen geeigneter Bereich von Abmessungen wäre beispielsweise: - • "S" liegt im Bereich von 0,254–2,286 mm (10 mils bis 90 mils);
- • "T" liegt im Bereich von 50,8–635 μm (2 mils bis 25 mils);
- • "L" liegt im Bereich von 0,127–1,524 mm (5 mils von 60 mils);
- • "W" liegt im Bereich von 50,8–508 μm (2 mils bis 20 mils); und
- • "t" liegt im Bereich von 25,4 μm (1 mils) bis 254 μm (10 mils).
- Darüber hinaus sind gewisse Verhältnisse und bevorzugte Verhältnisse von den hier vorstehend dargelegten exemplarischen Abmessungen und Bereichen von Abmessungen bekannt. Beispielsweise (wobei "·" multiplizieren bedeutet):
- • S ≥ L, vorzugsweise S = ≥ 1,5·L;
- • S >> W, vorzugsweise S = ≥ 5·W;
- • T >> t, vorzugsweise T ≥ 2·t;
- • S > T, vorzugsweise S ≥ 3·T; und
- • L > W, vorzugsweise L ≥ 4·W.
- Die Vorform
700 wird leicht durch bekannte Techniken des Formens oder Stanzen (z. B. Kaltformens) hergestellt, so dass die Massen702 ..705 einteilig mit den Brücken706 ..709 ausgebildet sind. - Mit einer somit hergestellten Vorform
700 wird nun beschrieben, wie die Vorform verwendet wird, um eine Vielzahl von externen Verbindungsstrukturen (d. h. als Lotkugeln oder Lötkontakthügel) an einer Oberfläche einer elektronischen Komponente zu befestigen. -
7B stellt eine elektronische Komponente720 mit einer Vielzahl (zwei von vielen gezeigt) von leitenden Kontaktstellen722 ,724 dar, die auf irgendeine geeignete Weise auf ihrer äußeren Oberfläche angeordnet sind. (Vergleiche z. B. die in der vorstehend genanntenUS-A-5,241,133 Kontaktstellen54 .) Wie klar werden wird, sind die Kontaktstellen (722 und723 ) in einem Muster angeordnet, das dem Layout der Lötmassen (702 und703 ) entspricht, einschließlich dessen, dass sie mit einem den Lötmassen entsprechenden Rastermaß angeordnet sind. - Die Lötpaste
730 , die vorzugsweise ein Flussmittel enthält, wird an die Kontaktstellen722 und723 durch irgeneinen geeigneten Prozess, wie z. B. durch Siebdruck, angebracht. Alternativ ist das Material730 einfach ein Lötflussmittel, das auch durch irgendeinen geeigneten Prozess, wie z. B. durch Siebdruck, angebracht wird. Alternativ ist die Lötpaste oder das Lötflussmittel an die Lötmassen der Vorform700 anstatt an die Kontaktstellen der elektronischen Komponente720 angebracht, in welchem Fall es zulässig sein kann, die gesamte Vorform in ein Lötflussmittel zu tauchen. - Die Vorform
700 wird dazu gebracht, auf (angelegt gegen) der elektronischen Komponente720 aufzuliegen, so dass sich die Lötmassen zu den entsprechenden Kontaktstellen ausrichten.7A stellt die Vorform700 dar, die gegen die elektronische Komponente720 positioniert ist. Wie dargestellt, ist es vorzuziehen, dass die Seitenabmessung ("S") jeder Lötmasse zumindest (≥) so groß wie die Seitenabmessung (nicht gekennzeichnet) einer entsprechenden Kontaktstelle auf der elektronischen Komponente ist. - Als nächstes wird die Anordnung der Vorform
700 und der elektronischen Komponente720 (in einem Ofen, nicht gezeigt) auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um das Material der Vorform700 (d. h. die Lötmassen und Lötbrücken) aufzuschmelzen, ohne die elektronische Komponente zu beschädigen. Die Temperatur, die erforderlich ist, um die Lötmassen zu schmelzen (aufzuschmelzen), ist relativ gering im Vergleich zu einer Temperatur, die eine typische, elektronische Komponente beschädigen würde. - Dies führt zu einer Vielzahl (zwei oder mehr gezeigt) von einzelnen, diskreten mit
732 bzw.734 gekennzeichneten Verbindungsstrukturen (Lotkugeln oder Lötkontakthügel), die auf den Kontaktstellen722 bzw.724 auf der Oberfläche der elektronischen Komponente ausgebildet werden. Die Lotkugeln oder Lötkontakthügel bilden sich aus auf (befestigen sich an, haften an) den Kontaktstellen aufgrund der "Benetzbarkeit" der Kontaktstellen, und deren abgerundete Endform, wie in der7C dargestellt, ist eine Folge der Oberflächenspannung während der flüssigen Phase des Aufschmelzprozesses. Bei diesem Prozess führt die Schwäche der Lötbrücken dazu, dass die sich Lötbrücken trennen, wobei ein Abschnitt von jeder Lötbrücke (während des Aufschmelzerhitzens) zu jeder der nahe gelegenen Lötmassen wandert und in die Masse der/s resultierenden Lotkugel oder Lotkontakthügels aufgenommen (zusammengezogen) wird. - Auf diese Weise wurde ein Prozess zum Herstellen von Lotkugeln oder Lötkontakthügeln auf Basis einer umfangreichen Vielfalt von elektronischen Komponenten beschrieben, wie z. B. die in der vorstehend erwähnten
US-A- 5,241,133 gezeigte elektronische Komponente, unter Verwendung eine neuen Technik anstelle von herkömmlichen Techniken, wie z. B. in der vorstehend erwähntenUS-A-4,700,276 ,US-A-5,381,848 oderUS-A-5,388,327 beschrieben. - Wie hier vorstehend erwähnt gibt es zwei Arten von Lotkugeln: (1) eutektische Massen, die bei Aufschmelzung schmelzen; und (2) Massen, wie z. B. 90:10 Blei:Zinn, die nicht geschmolzen werden. Die Lotkugeln (z. B.
732 ,733 ) fallen in die erste Kategorie. - Obwohl nicht in den
7A –7B gezeigt, liegt es innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, dass die Lötvorform700 auf einem Träger angeordnet ist, wie z. B. einem Blech aus Aluminium, das eine Abstützung für die Lötvorform während dessen Bearbeitung vorsieht. Jedes geeignete Material kann für den Träger verwendet werden, das nicht benetzbar ist (das Lötmittel wird nicht aggressiv am Träger haften, insbesondere, wenn das Lötmittel aufgeschmolzen wird), und das der Hitze standhält, die beim Aufschmelzen der Lötvorform auftritt. - Das Konzept einer Lötvorform selbst eignet sich außerdem gut zum Vorsehen einer Vielzahl von Lötvorformen auf einem Band (d. h. einem langen Träger), so dass eine Reihe von Lötvorformen automatisch (durch Maschinen, nicht gezeigt) in die aufzuschmelzende Position auf einer entsprechenden Reihe von elektronischen Komponenten befördert wird (so wie bei einem Förderband).
- Bei jedem der hierin beschriebenen oder vorgeschlagenen Ausführungsbeispiele, bei denen ein Maskenmaterial (z. B. Photoresist) auf ein Substrat aufgebracht und strukturiert wird, wie z. B. durch Bestrahlung mit Licht, das durch eine Maske und sich chemisch entfernende Abschnitte des Maskenmaterials (d. h. herkömmliche photolithographische Techniken) hindurchgeht, können alternative Techniken verwendet werden, einschließlich das Richten eines geeigneten, kollimierten Lichtstrahls (z. B. von einem Excimer-Laser) auf Abschnitte des möglichst zu entfernenden Maskenmaterials (z. B. unstrukturierter, gehärteter Photoresist), wodurch diese Abschnitte des Maskenmaterials abgetragen werden, oder direktes (ohne die Verwendung einer Maske) Härten der Abschnitte des Maskenmaterials mit einem geeigneten, kollimierten Lichtstrahl und dann chemisches Abwaschen des nicht gehärteten Maskenmaterials.
- Der Sockel
300 von3 wäre auch nützlich, um elastische Verbindungen zu Kontaktflächen (Bondkontakthügel) auf Halbleiterchips (Komponenten) anstatt zu Anschlüssen (externen Verbindungspunkten) von LGA-Typ-Gehäusen auszubilden. Ein derartiger Halbleiterchip könnte durch Sockelmontage verbunden werden, indem das in3 gezeigte Gehäuse304 durch einen nach unten zeigenden Chip ersetzt wird. Im Allgemeinen kann der Sockel300 von3 verwendet werden, um Druckkontakt zu irgendeiner elektronischen Komponente auszubilden, die auf ihrer Oberfläche angeordnete Verbindungspunkte, Bondkontakthügel, Anschlüsse oder ähnliches aufweist. - Das Befestigen von elastischen Kontaktstrukturen innerhalb eines plattierten Durchgangsloches, anstelle oben auf einem plattierten Durchgangsloch wie in
3B dargestellt, ist entweder auf LGA-Typ-Sockel oder BGA-Typ-Sockel anwendbar, und unterscheidet sich prinzipiell dadurch, dass sich die für die elastische Kontaktstruktur ausgewählte Federform von der Oberfläche des Trägersubstrats erstreckt.
Claims (21)
- Sockel zum lösbaren Verbinden einer ersten elektronischen Komponente (
304 ) mit einer zweiten elektronischen Komponente (302 ), der aufweist: eine Vielzahl von länglichen, elastischen Kontaktstrukturen (320 ), die sich von einer ersten Fläche (310a ) eines Trägersubstrats (310 ) wegerstrecken, wobei die länglichen, elastischen Kontaktstrukturen (320 ) zum Biegen geeignet sind, so dass Kontaktbereiche (320b ) der länglichen, elastischen Kontaktstrukturen Druckverbindungen mit ersten Anschlüssen (308 ) der ersten elektronischen Komponente (304 ) ausbilden; eine Vielzahl von Kontaktstrukturen (314 ), die an der gegenüberliegenden Fläche (310b ) des Trägersubstrats (310 ) angeordnet sind, wobei die gegenüberliegende Fläche (310b ) einer Fläche der zweiten elektronischen Komponente (302 ) gegenüberliegt, auf der zweite Anschlüsse (306 ) ausgebildet sind und wobei die Vielzahl von Kontaktstrukturen permanent mit den zweiten Anschlüssen (306 ) der zweiten elektronischen Komponente (302 ) verbunden ist, wobei die Kontaktstrukturen (314 ) durch das Trägersubstrat (310 ) mit den länglichen, elastischen Kontaktstrukturen (320 ) verbunden sind; ein Rahmenelement (330 ), das um eine periphere Kante des Trägersubstrats (310 ) angeordnet ist; und Mittel (340 ), das geeignet ist, die erste elektronische Komponente (304 ) gegen die Kontaktbereiche (320b ) der elastischen Kontaktstrukturen (320 ) zu drängen; dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenelement (330 ) ein Abstandselement (336 ) aufweist, wobei das Mittel (340 ) zum Drängen die erste elektronische Komponente (304 ) gegen eine obere Fläche des Abstandselements (336 ) hält, um die ersten Anschlüsse (308 ) der ersten elektronischen Komponente (304 ) bei einem vorbestimmten Abstand über der ersten Fläche (310a ) zu positionieren, wobei alle länglichen, elastischen Kontaktstrukturen (320 ) eine zur ersten Fläche (310a ) senkrecht stehende, ungebogene Vertikalhöhe aufweisen und der vorbestimmte Abstand kleiner als die ungebogene Vertikalhöhe der länglichen, elastischen Kontaktstrukturen (320 ) ist; und wobei alle länglichen, elastischen Kontaktstrukturen (320 ) zum elastischen Biegen geeignet sind, so dass die Kontaktbereiche (320b ) in eine Abwärtsrichtung und in eine laterale Richtung gebogen werden, wenn die Druckverbindung ausgebildet wird. - Sockel nach Anspruch 1, wobei die zweite elektronische Komponente (
302 ) eine Leiterplatte ist. - Sockel nach Anspruch 1, wobei die länglichen, elastischen Kontaktstrukturen (
320 ) zusammengesetzte Verbindungselemente (120 ) sind. - Sockel nach Anspruch 1, wobei die länglichen, elastischen Kontaktstrukturen (
320 ) jeweils einen Basisabschnitt (320a ), der mit einer entsprechenden der Kontaktstrukturen (314 ) verbunden ist, und einen länglichen Abschnitt aufweisen, der sich vom Basisabschnitt (320a ) erstreckt, der in ungebogenem Zustand freistehend ist. - Sockel nach Anspruch 1, wobei jede von einer Vielzahl von länglichen, elastischen Kontaktstrukturen (
320 ) aufweist: ein längliches Element (122 ) aus einem ersten Material; und ein zweites Material (124 ), das auf dem ersten Material abgeschieden ist, wobei das zweite Material eine Formänderungsfestigkeit aufweist, die größer ist als eine Formänderungsfestigkeit des ersten Materials. - Sockel nach Anspruch 1, wobei die länglichen, elastischen Kontaktstrukturen (
320 ) als Ausleger (110 ) ausgebildet sind. - Sockel nach Anspruch 1, der ferner aufweist: Mittel (
350 ), das geeignet ist, das Rahmenelement (330 ) in einer vorbestimmten Positionsbeziehung zur zweiten elektronischen Komponente (302 ) auszurichten. - Sockel nach Anspruch 7, wobei: die zweite elektronische Komponente eine Leiterplatte (
302 ) ist; und das Mittel (350 ) zum Ausrichten Stifte, die sich vom Rahmenelement (330 ) erstrecken, und entsprechende Löcher (352 ) in der Leiterplatte (302 ) umfasst. - Sockel nach Anspruch 1, der ferner aufweist: ein über dem Trägersubstrat (
310 ) angeordnetes Versteifungselement (360 ), das Löcher aufweist, durch die sich die Kontaktbereiche (320b ) der elastischen Kontaktstrukturen (320 ) erstrecken. - Sockel nach Anspruch 1, wobei das Mittel (
340 ) zum Drängen ausgelegt ist, die Kontaktbereiche (320b ) der elastischen Kontaktstrukturen (320 ) gegen die ersten Anschlüsse (308 ) der elektronischen Komponente (304 ) in eine erste Richtung zu drängen, die generell senkrecht zur ersten Fläche (310a ) des Trägersubstrats (310 ) ist, woraufhin sich die Kontaktbereiche in die erste Richtung biegen, um eine Druckverbindung zwischen den Kontaktbereichen und den ersten Anschlüssen zu erreichen, und in ein zweite Richtung bewegen, die generell parallel zur ersten Fläche (310a ) des Trägersubstrats (310 ) ist, um über die ersten Anschlüsse zu wischen. - Sockel nach Anspruch 1, wobei das Abstandselement (
336 ) ein planares Element ist. - Sockel nach Anspruch 1, wobei die erste elektronische Komponente (
304 ) aus der Gruppe ausgewählt ist, die ein Land-Grid-Array-Typ-Halbleitergehäuse, ein Ball-Grid-Array-Typ-Halbleitergehäuse und einen blanken Halbleiterchip umfasst. - Sockel nach Anspruch 1, wobei die Kontaktstrukturen (
314 ) Lotkugeln sind. - Verfahren zum lösbaren Verbinden einer ersten elektronischen Komponente (
304 ) mit einer zweiten elektronischen Komponente (302 ), wobei die zweite elektronische Komponente (302 ) eine Vielzahl von zweiten Anschlüssen (306 ) auf einer Fläche davon aufweist, wobei die erste elektronische Komponente eine Vielzahl von ersten Anschlüssen (308 ) aufweist, wobei ein Trägersubstrat eine erste Fläche (310a ), eine zweite Fläche (310b ) gegenüber der ersten Fläche und ein Rahmenelement (330 ) aufweist, das um eine periphere Kante des Trägersubstrats (310 ) angeordnet ist, wobei das Rahmenelement ein Abstandselement (336 ) aufweist; wobei eine Vielzahl von länglichen, elastischen Kontaktstrukturen (320 ) an der ersten Fläche (310a ) des Trägersubstrats (310 ) befestigt sind; wobei eine Vielzahl von Kontaktstrukturen (314 ) an der zweiten Fläche (310b ) des Trägersubstrats befestigt sind; und wobei die Kontaktstrukturen (314 ) durch das Trägersubstrat (310 ) mit den länglichen, elastischen Kontaktstrukturen (320 ) verbunden sind; wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Anordnen des Trägersubstrats (310 ) über der zweiten elektronischen Komponente (302 ), Befestigen des Trägersubstrats (310 ) an der zweiten elektronischen. Komponente (302 ), um permanente elektrische Verbindungen zwischen den Kontaktstrukturen (314 ) und den zweiten Anschlüsse (306 ) auszubilden; und Drängen der ersten elektronischen Komponente (304 ) gegen die länglichen, elastischen Kontaktstrukturen (320 ) bis die erste elektronische Komponente (304 ) gegen eine obere Fläche des Abstandselements (336 ) anliegt, wodurch alle länglichen, elastischen Kontaktstrukturen elastisch gebogen sind, so dass Kontaktbereiche (320b ) der länglichen, elastischen Kontaktstrukturen in eine Abwärtsrichtung und eine seitliche Richtung gebogen werden, um Druckverbindungen zwischen den Anschlüssen (308 ) und den länglichen, elastischen Kontaktstrukturen (320 ) ausbilden, wobei das Abstandselement (336 ) die erste elektronische Komponente (304 ) in einem vorbestimmten Abstand über der ersten Fläche (310a ) positioniert. - Verfahren nach Anspruch 14, das ferner aufweist: Herstellen der länglichen, elastischen Kontaktstrukturen als zusammengesetzte Verbindungselemente (
120 ). - Verfahren nach Anspruch 14, das ferner aufweist: Löten der Kontaktstrukturen an die zweiten Anschlüsse (
306 ). - Verfahren nach Anspruch 14, wobei die erste elektronische Komponente (
304 ) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die ein Land-Grid-Array-Typ-Halbleitergehäuse, ein Ball-Grid-Array-Typ-Halbleitergehäuse und einen blanken Halbleiterchip umfasst. - Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Drängen der ersten elektronischen Komponente (
304 ) gegen die länglichen, elastischen Kontaktstrukturen (320 ) dazu führt, dass die Kontaktbereiche (320b ) der Kontaktstrukturen (320 ) über die Anschlüsse (308 ) wischen. - Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Drängen der elektronischen Komponente (
304 ) gegen die länglichen, elastischen Kontaktstrukturen (320 ) in eine Richtung verläuft, die generell senkrecht zur ersten Fläche (310a ) des Trägersubstrats (310 ) ist, und wobei das Biegen der Kontaktbereiche (320b ) eine zur ersten Fläche (310a ) des Trägersubstrats (310 ) vertikale Komponente und eine zur ersten Fläche (310a ) des Trägersubstrats (310 ) horizontale Komponente aufweist. - Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Kontaktstrukturen (
314 ) Lotkugeln sind. - Verfahren nach Anspruch 14, wobei die zweite elektronische Komponente (
302 ) eine Leiterplatte ist.
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