DE69735101T2 - Kontaktspitzenstruktur für mikroelektronische verbindungselemente und herstellungsverfahren dazu - Google Patents

Kontaktspitzenstruktur für mikroelektronische verbindungselemente und herstellungsverfahren dazu Download PDF

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft Verbindungs- (Kontakt-) Elemente für mikroelektronische Anwendungen und insbesondere Kontaktelemente, die elastische (federnde) Kontaktelemente sind, die zum Bewirken von Druckverbindungen zwischen elektronischen Bauteilen geeignet sind.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Im Allgemeinen können Verbindungen zwischen elektronischen Bauteilen in die zwei breiten Kategorien von "relativ dauerhaft" und "leicht demontierbar" klassifiziert werden.
  • Ein Beispiel einer "relativ dauerhaften" Verbindung ist eine Lötverbindung. Sobald zwei elektronische Bauteile aneinander gelötet sind, muss ein Prozess des Loslötens verwendet werden, um die Bauteile zu trennen. Eine Drahtbondverbindung wie z.B. zwischen einem Halbleiterchip und den inneren Anschlussleitungen eines Halbleitergehäuses (oder den inneren Enden von Leiterrahmenzinken) ist ein weiteres Beispiel für eine "relativ dauerhafte" Verbindung.
  • Ein Beispiel für eine "leicht demontierbare" Verbindung sind starre Anschlussstifte eines elektronischen Bauteils, die von elastischen Steckfassungselementen eines anderen elektronischen Bauteils aufgenommen werden.
  • Eine weitere Art einer leicht demontierbaren Verbindung sind Verbindungselemente, die selbst elastisch oder federnd sind oder in oder an einem federnden Medium angebracht sind. Ein Beispiel eines solchen Federkontaktelements ist eine Wolframnadel eines Nadelkartenbauteils. Solche Federkontaktelemente sollen typischerweise vorübergehende Druckverbindungen zwischen einem Bauteil, an dem sie angebracht sind, und Anschlüssen eines weiteren Bauteils, wie z.B. eines zu testenden Halbleiterbauelements (DUT) bewirken. Probleme bei Wolframnadeln umfassen:
    Schwierigkeiten beim Schleifen ihrer Spitzen, so dass sie eine geeignete Form aufweisen, außerdem halten sie nicht lange Stand und erfordern eine häufige Überarbeitung.
  • Im Allgemeinen ist eine bestimmte minimale Kontaktkraft erwünscht, um einen zuverlässigen Druckkontakt mit elektronischen Bauteilen (z.B. mit Anschlüssen an elektronischen Bauteilen) zu bewirken. Eine Kontakt- (Last-) Kraft von ungefähr 15 Gramm (einschließlich nicht mehr als 2 Gramm oder weniger und nicht weniger als 150 Gramm oder mehr pro Kontakt) kann beispielsweise erwünscht sein, um sicherzustellen, dass eine zuverlässige elektrische Druckverbindung mit einem Anschluss eines elektronischen Bauteils hergestellt wird, das mit Filmen auf der Oberfläche seiner Anschlüsse verunreinigt sein kann oder das Korrosions- oder Oxidationsprodukte auf seiner Oberfläche aufweist.
  • Zusätzlich zum Herstellen und Aufrechterhalten einer geeigneten minimalen Kontaktkraft ist ein weiterer interessierender Faktor die Form (einschließlich Oberflächentextur) und Metallurgie der Enden des Federkontaktelements, das Druckverbindungen mit den Anschlüssen der elektronischen Bauteile herstellt. Wenn man zum Beispiel von Wolframnadeln als Sondenelemente zurückkehrt, ist die Metallurgie des Kontaktendes offensichtlich durch die Metallurgie (d.h. Wolfram) des Verbindungselements begrenzt und, da diese Wolframnadeln im Durchmesser immer kleiner werden, wird es entsprechend schwieriger, eine gewünschte Form an ihren Kontaktenden zu steuern oder herzustellen.
  • In bestimmten Fällen sind die Kontaktelemente selbst nicht elastisch, sondern werden vielmehr durch ein elastisches Element abgestützt. Membransonden veranschaulichen diese Situation, bei der eine Vielzahl von Mikrohöckern auf einer elastischen Membran angeordnet sind. Wiederum begrenzt die zur Herstellung solcher Verbindungselemente erforderliche Technologie die Entwurfswahl für die Form und Metallurgie der Kontaktteile solcher Verbindungselemente.
  • Ein Beispiel eines länglichen Federkontaktelements ist in der HAUPTAKTE (PCT/US95/14909) offenbart, die die Herstellung von elastischen Kontaktsstrukturen (Federelementen) als "zusammengesetzte" Verbindungselemente durch Anbringen eines freistehenden Drahtschafts (längliches Element) an einem Anschluss eines elektronischen Bauteils, Formen des Drahtschafts, Abtrennen des Drahtschafts, so dass er freistehend ist, und Überziehen des freistehenden Drahtschafts, um dem resultierenden freistehenden Federelement die gewünschte Elastizität zu verleihen, beschreibt. Das Überzugsmaterial erstreckt sich auch angrenzend über die benachbarte Oberfläche der Anschlüsse, an denen die Drahtschäfte angebracht sind, um für eine feste Verankerung der resultierenden zusammengesetzten Verbindungselemente an den Anschlüssen zu sorgen. Obwohl diese länglichen, zusammengesetzten elastischen Verbindungselemente von der vorliegenden Erfindung profitieren, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt.
  • WO 95/14314 A1 offenbart eine Kontaktstruktur zum Verbinden von zwei separaten elektronischen Bauteilen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Kontaktstruktur freistehende Bonddrähte, die mit einer elastischen Schicht bedeckt sind. Die Bonddrähte erstrecken sich vom Kontakt auf der Oberfläche von einem elektronischen Bauteil und weisen ein distales Kontaktende auf, um mit einem Kontaktanschluss an einem zweiten elektronischen Bauteil gegenüber dem ersten elektronischen Bauteil eine Verbindung herzustellen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Bonddraht zuerst an einer Goldkontaktstelle befestigt, die auf einem Opfersubstrat ausgebildet ist, und in einem Drahtbondprozess wird der Draht zu einer Kontaktstelle auf einem elektronischen Bauteil gezogen, an dem das andere Ende des Bonddrahts befestigt wird. Der Bonddraht kann mit einem Federmaterial bedeckt sein. Die Kontaktstelle im Opfersubstrat wird durch Entfernen des Opfersubstrats gelöst.
  • Die frühere Anmeldung WO 96/37332 A1 fällt unter die Bestimmung von Artikel 54(3) EPÜ und schlägt die Herstellung einer Kontaktstruktur unter Verwendung eines Opfersubstrats vor.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Verfahren zur Herstellung von Verbindungsvorrichtungen oder Spitzenstrukturen und zum Verbinden von elektronischen Bauteilen sowie entsprechenden Spitzenstrukturen bereitzustellen, was zu verbesserten Kontaktierungseigenschaften der Verbindungsvorrichtungen oder -strukturen führt, wenn ein elektronisches Bauteil insbesondere bei der Verwendung bei der Verbindung von mikroelektronischen Bauteilen kontaktiert wird.
  • Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1, 19, 28, 46 bzw. 47 definiert.
  • Spezielle Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
  • Gemäß der Erfindung werden Kontaktspitzenstrukturen an Opfersubstraten vorgefertigt und werden anschließend mit anderen (existierenden) Verbindungselementen verbunden, wonach das Opfersubstrat entfernt (von den resultierenden "mit Spitzen versehenen" Verbindungselementen getrennt) wird.
  • Die Verbindungselemente können länglich sein oder nicht und können elastische (Feder-) Kontaktelemente sein oder nicht. Die Verbindungselemente können "zusammengesetzt" oder "monolithisch" sein und Wolframnadeln von Nadelkarten und Höckerelemente von Membransonden umfassen.
  • Gemäß einem Merkmal der Erfindung werden die Kontaktspitzenstrukturen durch Hartlöten oder durch Plattieren mit den Verbindungselementen verbunden. Alternativ können die Kontaktspitzenstrukturen mit den Verbindungselementen mit einem leitenden Klebstoff (z.B. mit Silber gefülltes Epoxy) oder dergleichen verbunden werden.
  • Gemäß einem Merkmal der Erfindung werden verschiedene Metallurgien und Topologien (Kontaktstrukturen) für die Kontaktspitzenstrukturen beschrieben.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen leicht an einem Opfersubstrat mit äußerst engen Toleranzen unter Verwendung von herkömmlichen Halbleiterbearbeitungsverfahren (z.B. Photolithographie, Abscheidung), einschließlich Mikrobearbeitungsverfahren sowie "mechanischen" Verfahren, hergestellt, so dass sie eine vorgeschriebene räumliche Beziehung zueinander aufweisen. Solange die Kontaktspitzenstrukturen auf dem Opfersubstrat befindlich bleiben, werden diese Toleranzen und räumlichen Beziehungen gut gewahrt. Nachdem die Kontaktspitzenstrukturen mit Verbindungselementen verbunden sind, werden diese Toleranzen durch die Verbindungselemente gewahrt.
  • Im Allgemeinen erleichtert die Erfindung die Konstruktion von elektrischen Kontaktstrukturen durch Verbinden einer Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen mit einer relativ genauen Positionsbeziehung zueinander mit einer entsprechenden Vielzahl von Verbindungselementen, die in einer relativ ungenauen (groben) Beziehung zueinander angeordnet sein können. Vorzugsweise weist jede Kontaktspitzenstruktur einen topologischen Kontaktstrukturteil an ihrem Körperteil auf, der in einer relativ genauen Beziehung zu anderen der topologischen Kontaktstrukturen angeordnet ist, so dass die Körperteile der Spitzenstrukturen nicht so genau relativ zueinander angeordnet werden müssen. Diese topologischen Kontaktstrukturen werden leicht mit großer Positionsgenauigkeit durch Ätzen des Opfersubstrats, auf dem die Kontaktspitzenstruktur vorgefertigt wird, so dass sie die Form (Gestalt) von Pyramiden, Pyramidenstümpfen und dergleichen annehmen, unter Verwendung von herkömmlichen Halbleiterfertigungsprozessen, einschließlich Mikrobearbeitung, ausgebildet.
  • Gemäß einem Merkmal der Erfindung werden verschiedene Opfersubstrate sowie Verfahren zum Trennen der vorgefertigten Kontaktstrukturen von den Opfersubstraten, auf denen sie sich befinden, beschrieben.
  • Das Opfersubstrat kann beispielsweise ein Siliziumwafer sein, der unter Verwendung von Mikrobearbeitungsverfahren so bearbeitet wird, dass er Vertiefungen, einschließlich Strukturen, aufweist, in denen die Kontaktspitzenstrukturen der vorliegenden Erfindung durch Abscheiden von einer oder mehreren leitenden Metallschichten in den Vertiefungen und Strukturen hergestellt werden.
  • Die Erfindung ermöglicht, dass Kontaktspitzenstrukturen vorgefertigt werden, die eine Oberflächentextur (Rauhigkeit und Form; Geometrie, Topologie) und Metallurgie aufweisen und die eine Größe aufweisen, die nicht durch die Materialien und Erwägungen begrenzt sind, die mit der Herstellung der Verbindungselemente, mit denen sie verbunden werden, verbunden sind. Ein Opfersubstrat, an dem eine Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen vorgefertigt wurde, wird geeigneterweise als fertiggestelltes Produkt an sich an andere verkauft, die die Kontaktspitzenstrukturen mit ihren Verbindungselementen verbinden wollen.
  • Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen leicht an einem Opfersubstrat mit äußerst genauen Toleranzen beispielsweise unter Verwendung von bekannten Halbleiterfertigungsprozessen wie z.B. Maskieren, Lithographie und Abscheidung zur Steuerung ihrer Größe und ihres Abstandes hergestellt wird.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden längliche Kontaktspitzenstrukturen hergestellt, die an sich bei der Verwendung dazu geeignet sind, als Federkontaktelemente zu fungieren, ohne eine Verbindung mit existierenden Verbindungselementen zu erfordern.
  • Diese länglichen Kontaktspitzenstrukturen, die als Federkontaktelemente fungieren, können flach und an ihren Basisenden mit leitenden Sockeln auf einer Oberfläche eines elektronischen Bauteils verbunden sein, so dass ein Raum zwischen der länglichen Kontaktspitzenstruktur und der Oberfläche des elektronischen Bauteils besteht, in dem sich das Kontaktende der länglichen Kontaktspitzenstruktur biegen kann.
  • Diese länglichen Kontaktspitzenstrukturen, die als Federkontaktelement fungieren, können auch insofern dreidimensional sein, als ihre Basisenden in einer Richtung von ihren zentralen Körperteilen versetzt sind und so dass ihre Kontaktenden in einer entgegengesetzten Richtung von ihren zentralen Körperteilen versetzt sind.
  • Die länglichen Kontaktspitzenstrukturen der vorliegenden Erfindung können abwechselnde Orientierungen (z.B. links-rechts-links-rechts) aufweisen, um ein größeres (gröberes) Rastermaß zwischen ihren Basisenden als an ihren Kontaktenden zu erzielen.
  • Die länglichen Kontaktspitzenstrukturen der vorliegenden Erfindung können abwechselnde Längen aufweisen (z.B. kurz-lang-kurz-lang), um eine größeres (gröberes) Rastermaß zwischen ihren Basisenden als an ihren Kontaktenden zu erzielen.
  • Das Verjüngen der Breite und/oder Dicke von länglichen Kontaktspitzenstrukturen zwischen ihren Basisenden und ihren Kontaktenden wird offenbart.
  • Verfahren zum Anpassen (Einstellen) der Kraft, die die länglichen Kontaktspitzenstrukturen als Reaktion auf Kontaktkräfte ausüben, die auf ihre Kontaktenden aufgebracht werden, werden offenbart.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen von relativ "perfekten" (äußerst gleichmäßigen und mit engen Toleranzen reproduzierbaren) Kontaktspitzenstrukturen und zum "engen Koppeln" derselben mit relativ "unperfekten" Verbindungselementen bereit. Aufgrund der Einschränkungen, die mit der Herstellung von Verbindungselementen verbunden sind, sind häufig bestimmte Kompromisse gegenüber der Spitzengeometrie und -metallurgie und der gesamten räumlichen Gleichmäßigkeit der Verbindungselemente erforderlich. Und wenn sie nicht überarbeitet werden können, müssen sie ausgetauscht werden. Die vorliegende Erfindung löst diese Begrenzung durch Befreien der Spitzenmetallurgie, -geometrie und -topologie von jener des Verbindungselements, mit dem sie verbunden wird, mit lithographisch genauer Gleichmäßigkeit.
  • Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden angesichts der folgenden Beschreibung derselben ersichtlich.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung wird nun im einzelnen Bezug genommen, von denen Beispiele in den zugehörigen Zeichnungen dargestellt sind. Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit diesen bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben wird, sollte es selbstverständlich sein, dass dies nicht den Gedanken und den Schutzbereich der Erfindung auf diese speziellen Ausführungsbeispiele begrenzen soll.
  • In den hierin dargestellten Seitenansichten sind der Darstellungsklarheit halber häufig nur Teile der Seitenansicht im Querschnitt dargestellt und Teile können in der Perspektive gezeigt sein.
  • In den hierin dargestellten Figuren ist der Darstellungsklarheit halber die Größe von bestimmten Elementen häufig übertrieben (nicht maßstäblich gegenüber anderen Elementen in der Figur).
  • 1A ist eine perspektivische Ansicht, teilweise in auseinandergezogener Anordnung, von einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung, die vorgefertigte Kontaktspitzenstrukturen und Verbindungselemente, mit denen sie verbunden werden, darstellt.
  • 1B ist eine Seitenquerschnittsansicht der Kontaktspitzenstrukturen von 1A, die durch Hartlöten mit den Verbindungselementen von 1A verbunden sind.
  • 1C ist eine Seitenquerschnittsansicht, teilweise in der Perspektive, der Kontaktspitzenstrukturen von 1A, die durch Plattieren mit den Verbindungselementen von 1A verbunden sind.
  • 1D ist eine Seitenquerschnittsansicht der Kontaktspitzenstrukturen von 1A, die durch Hartlöten (vergleiche 1B) mit den Verbindungselementen von 1A verbunden sind, nachdem das Opfersubstrat entfernt ist.
  • 2A ist eine Querschnittsansicht eines Verfahrens zur Herstellung von Kontaktspitzenstrukturen für Verbindungselemente für Erläuterungszwecke.
  • 2B ist eine Querschnittsansicht von weiteren Schritten bei dem Verfahren von 2A.
  • 2C ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, der Kontaktspitzenstrukturen von 2B, die mit existierenden Verbindungselementen verbunden sind.
  • 2D ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, eines weiteren (endgültigen) Schritts beim Verbinden der Verbindungselemente von 2C, die mit den Kontaktspitzenstrukturen von 2B verbunden sind, nach der Entfernung des Opfersubstrats.
  • 3A ist eine Seitenquerschnittsansicht eines beispielhaften, erläuternden Ausführungsbeispiels, wobei die Kontaktspitzenstrukturen der vorliegenden Erfindung an einer Art von länglichen Verbindungselementen befestigt sind.
  • 3B ist eine Seitenquerschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, wobei die Kontaktspitzenstrukturen der vorliegenden Erfindung an einer Art von länglichen Verbindungselementen befestigt sind.
  • 3C ist eine Seitenquerschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, wobei die Kontaktspitzenstrukturen der vorliegenden Erfindung an einer Art von Verbindungselementen befestigt sind.
  • 4A ist eine Seitenquerschnittsansicht eines Verfahrens zur Herstellung einer mehrlagigen Kontaktspitzenstruktur.
  • 4B ist eine Seitenquerschnittsansicht eines Verfahrens zum Ausbilden einer Kontaktspitzenstruktur auf einem Opfersubstrat (424) und eines Verfahrens zum Lösen des Opfersubstrats.
  • 5A ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Schritts bei der Herstellung einer Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen an einem Opfersubstrat gemäß der Erfindung.
  • 5B ist eine Seitenquerschnittsansicht gemäß Linie 5B-5B in 5A von einem weiteren Schritt bei der Herstellung von Kontaktspitzenstrukturen auf einem Opfersubstrat gemäß der Erfindung.
  • 5C ist eine Seitenquerschnittsansicht eines weiteren Schritts bei der Herstellung von Kontaktspitzenstrukturen auf einem Opfersubstrat gemäß der Erfindung.
  • 5D ist eine Seitenquerschnittsansicht einer Kontaktspitzenstruktur, die auf einem Opfersubstrat hergestellt wurde, gemäß der Erfindung.
  • 5E ist eine perspektivische Ansicht einer Kontaktspitzenstruktur, die mit einem Verbindungselement verbunden wurde, gemäß der Erfindung.
  • 5F ist eine Seitenquerschnittsansicht einer Kontaktspitzenstruktur, die mit einem anderen Verbindungselement verbunden wurde.
  • 6A ist eine perspektivische Ansicht eines Verfahrens zum Vorbereiten eines Opfersubstrats für die Herstellung einer Kontaktspitzenstruktur gemäß der Erfindung.
  • 6B ist eine perspektivische Ansicht einer Kontaktspitzenstruktur, die mit einem Ende eines Verbindungselements (in gestrichelten Linien gezeigt) verbunden ist, gemäß der Erfindung.
  • 7A–7C sind Querschnittsansichten von Schritten bei einem Prozess zum Herstellen von länglichen Kontaktspitzenstrukturen auf einem Opfersubstrat gemäß der Erfindung.
  • 7D ist eine perspektivische Ansicht einer länglichen Kontaktspitzenstruktur, die auf einem Opfersubstrat ausgebildet ist, gemäß der Erfindung.
  • 7E ist eine perspektivische Ansicht einer Vielzahl von länglichen Kontaktspitzenstrukturen, die auf einem Opfersubstrat ausgebildet sind, gemäß der Erfindung.
  • 7F ist eine Seitenquerschnittsansicht eines Verfahrens zum Montieren von länglichen Kontaktspitzenstrukturen an einem elektronischen Bauteil.
  • 8 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels, die die Herstellung einer Vielzahl von länglichen Kontaktspitzenstrukturen mit abwechselnden Längen gemäß der Erfindung darstellt.
  • 9A ist eine Querschnittsansicht einer länglichen Kontaktspitzenstruktur, die sich zur Verwendung als elastisches Verbindungselement (Federkontaktelement) eignet, gemäß der Erfindung.
  • 9B ist eine Draufsicht auf das Federkontaktelement von 9A gemäß der Erfindung.
  • 9C ist eine Querschnittsansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Federkontaktelements gemäß der Erfindung.
  • 9D ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des Federkontaktelements von 9C.
  • 9E ist eine Querschnittsansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Federkontaktelements gemäß der Erfindung.
  • 10A–10D sind Seitenquerschnittsansichten von alternativen Verfahren zum Anpassen der mechanischen Eigenschaft von länglichen Kontaktspitzenstrukturen (Federkontaktelementen).
  • 11A und 11B sind perspektivische Ansichten von alternativen Federkontaktelementen gemäß der Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist im Allgemeinen auf die Vorfertigung von Kontaktspitzenstrukturen und das anschließende Verbinden derselben mit existierenden Verbindungselementen gerichtet, um einen oder mehrere der folgenden Vorteile zu erhalten:
    • (a) die Kontaktspitzenstrukturen der vorliegenden Erfindung werden leicht mit einer deutlichen Oberflächentextur, Rauhigkeit und Form (Geometrie, Topologie) versehen, die speziell an die Anschlussmetallurgie des (der) elektronischen Bauteils (Bauteile) angepasst ist, das (die) schließlich durch die Spitzen der Verbindungselemente, mit denen sie verbunden sind, kontaktiert wird (werden), unabhängig von der Oberflächentextur der Verbindungselemente, mit denen sie verbunden werden, um Druckverbindungen zu optimieren, die durch die "mit Spitzen versehenen" Verbindungselemente mit speziellen Anschlüssen von elektronischen Bauteilen für verschiedene Anwendungen hergestellt werden;
    • (b) die Kontaktspitzenstrukturen der vorliegenden Erfindung werden leicht mit einer beliebigen geeigneten Metallurgie, einschließlich vollständig unabhängig von und verschieden von jener der Verbindungselemente, mit denen sie verbunden werden, hergestellt; und
    • (c) die Kontaktspitzenstrukturen der vorliegenden Erfindung werden leicht mit äußerst genauen Toleranzen bezüglich der Planarität einer Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen und im Hinblick auf den Abstand zwischen einzelnen der Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen theoretisch unabhängig von Toleranzbegrenzungen, die zu den Verbindungselementen gehören, mit denen sie verbunden werden, hergestellt; und
    • (d) die Kontaktspitzenstrukturen der vorliegenden Erfindung werden leicht so hergestellt, dass sie eine kritische Abmessung (z.B. Durchmesser) aufweisen, die von einer entsprechenden Abmessung (z.B. Querschnittsdurchmesser) der Verbindungselemente, mit denen sie verbunden werden, unabhängig ist und größer ist als diese.
  • Existierende Verbindungselemente wie z.B. längliche und/oder elastische Verbindungselemente profitieren davon, dass die Kontaktspitzenstrukturen der vorliegenden Erfindung mit diesen verbunden werden.
  • EIN "VERALLGEMEINERTES" AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
  • 1A stellt ein illustratives Ausführungsbeispiel 100 zum Erläutern des Erfindungsgebiets dar, wobei eine Vielzahl (vier von vielen gezeigt) von Kontaktspitzenstrukturen 102 auf einem Träger- (Opfer-) Substrat 104 auf eine nachstehend beschriebene Weise vorgefertigt wurden. Eine entsprechende Vielzahl (vier von vielen gezeigt) von Verbindungselementen 106 (nur die distalen Enden und Spitzen dieser länglichen Verbindungselemente sind dargestellt) sind zur Vorbereitung darauf, dass ihre freien Enden 106a mit den Kontaktspitzenstrukturen 102 verbunden werden (oder umgekehrt), gezeigt. Die freien Enden 106a der länglichen Verbindungselemente 106 sind von den entgegengesetzten Enden (nicht dargestellt) der länglichen Verbindungselemente 106, die sich typischerweise von einer Oberfläche eines elektronischen Bauteils (nicht dargestellt) wie z.B. eines Halbleiterbauelements, eines mehrlagigen Substrats, eines Halbleiterbausteins usw. erstrecken würden, entfernt (distal).
  • Das Träger- (Opfer-) Substrat 104 mit den darauf befindlichen vorgefertigten Kontaktspitzenstrukturen 102 wird separat von, vor und durch einen vollständig anderen Prozess als die länglichen Verbindungselemente 106 hergestellt.
  • 1B stellt in Seitenansicht einen nächsten Schritt zum Verbinden der Kontaktspitzenstrukturen 102 mit den länglichen Verbindungselementen 106 durch Hartlöten dar. Ein resultierender Hartlotkegel 108 ist dargestellt. Die Kontaktspitzenstrukturen 102 befinden sich immer noch auf dem Opfersubstrat 104 in ihrer vorgeschriebenen räumlichen Beziehung zueinander. 1B stellt auch die Kontaktspitzenstrukturen 102 dar, die mit den länglichen Verbindungselementen mit einem leitenden Klebstoff (z.B. mit Silber gefülltes Epoxy) oder dergleichen verbunden sind.
  • 1C stellt in einer Seitenansicht einen alternativen nächsten Schritt zum Verbinden der Kontaktspitzenstrukturen 102 mit den länglichen Verbindungselementen 106 durch Überziehen zumindest des Übergangs der Kontaktspitzenstrukturen 102 und der benachbarten Endteile der länglichen Verbindungselemente 106 mit einem Metallmaterial 110 wie z.B. Nickel wie z.B. durch Plattieren dar. Obwohl nicht speziell gezeigt, sollte es selbstverständlich sein, dass sich das Überzugsmaterial 110 entlang der vollen Länge des länglichen Verbindungselements 106 erstrecken (dieses bedecken) kann.
  • 1D stellt in einer Seitenansicht einen Schritt nach den Schritten dar, die entweder in 1B oder 1C dargestellt sind, wobei nach dem Verbinden der Kontaktspitzenstrukturen 102 mit den länglichen Verbindungselementen 106 das Träger- (Opfer-) Substrat 104 entfernt wird. Verfahren zum Entfernen des Opfersubstrats werden nachstehend beschrieben. Das resultierende "mit Spitze versehene" Verbindungselement 106 (wie hierin verwendet, ist ein "mit Spitze versehenes" Verbindungselement ein Verbindungselement, mit dem eine separate Kontaktspitzenstruktur verbunden wurde) ist so gezeigt, dass eine Kontaktspitzenstruktur 102 auf die mit Bezug auf 1B beschriebene Weise an dieses hartgelötet (108) wurde.
  • Auf diese Weise können die Kontaktspitzenstrukturen 102 in einem anderen (genaueren) Toleranzabstand liegen als die Verbindungselemente 106, können eine andere Metallurgie aufweisen als die Verbindungselemente 106 und können eine Topologie (nachstehend beschrieben) aufweisen, die ansonsten für die Verbindungselemente 106 nicht erreichbar ist.
  • Materialien für die Kontaktspitzenstrukturen (102) und das Opfersubstrat (104) sowie geeignete Verfahren zur Vorfertigung der Kontaktspitzenstrukturen (102) und zum Entfernen des Opfersubstrats nach dem Verbinden der Kontaktspitzenstrukturen (102) mit den Verbindungselementen (106) werden nachstehend genauer beschrieben.
  • EINE EINFÜHRUNG IN DAS HERSTELLUNGSVERFAHREN UND RESULTIERENDE "MIT SPITZEN VERSEHENE" VERBINDUNGSELEMENTE
  • Wie vorstehend erwähnt, erwachsen viele Vorteile aus der Vorfertigung von Kontaktspitzenstrukturen (auf einem Opfersubstrat) und der anschließenden Verbindung der Kontaktspitzenstrukturen mit den Verbindungselementen, die separat von den Kontaktspitzenstrukturen hergestellt wurden.
  • 2A–2D stellen ein Verfahren zur Vorfertigung von Kontaktspitzenstrukturen auf einem Opfersubstrat, zum Verbinden der Kontaktspitzenstrukturen mit den beispielhaften länglichen Verbindungselementen und zum Entfernen des Opfersubstrats dar.
  • 2A stellt ein Verfahren 200 zum Herstellen von Kontaktspitzenstrukturen auf einem Opfersubstrat 202 dar. Bei diesem Beispiel wird ein Siliziumsubstrat (Wafer) 202 mit einer oberen (wie gesehen) Oberfläche als Opfersubstrat verwendet. Eine Schicht 204 aus Titan wird auf der oberen Oberfläche des Siliziumsubstrats 202 (z.B. durch Sputtern) abgeschieden und weist geeigneterweise eine Dicke von ungefähr 25 nm (250 Å; 1 Å = 0,1 nm = 10–1 m) auf. Eine Schicht 206 aus Aluminium wird auf der Titanschicht 204 (z.B. durch Sputtern) abgeschieden und weist geeigneterweise eine Dicke von ungefähr 2000 nm (20000 Å) auf. Die Titanschicht 204 ist wahlfrei und dient als Haftschicht für die Aluminiumschicht 206. Eine Schicht 208 aus Kupfer wird auf der Aluminiumschicht 206 (z.B. durch Sputtern) abgeschieden und weist geeigneterweise eine Dicke von ungefähr 500 nm (5000 Å) auf.
  • Eine Schicht 210 aus Maskierungsmaterial (z.B. Photoresist) wird auf der Kupferschicht 208 abgeschieden und weist eine Dicke von ungefähr 50,8 μm (2 mils) auf. Die Maskierungsschicht 210 wird auf eine beliebige geeignete Weise so bearbeitet, dass sie eine Vielzahl (drei von vielen gezeigt) von Löchern (Öffnungen) 212 aufweist, die sich durch die Photoresistschicht 210 zur darunterliegenden Kupferschicht 208 erstrecken. Jedes Loch 212 kann beispielsweise einen Durchmesser von 152,4 μm (6 mils) aufweisen und die Löcher 212 können in einem Rastermaß (von Mitte zu Mitte) von 254 μm (10 mils) angeordnet sein. Das Opfersubstrat 202 wurde auf diese Weise zur Herstellung einer Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen dort, wo sich "lithographisch festgelegte" Stellen auf dem Opfersubstrat 202 befinden, innerhalb der Löcher 212 vorbereitet. Beispielhafte Kontaktspitzenstrukturen können folgendermaßen ausgebildet werden:
    Eine Schicht 214 aus Nickel wird wie z.B. durch Plattieren innerhalb der Löcher 212 auf der Kupferschicht 208 abgeschieden und weist geeigneterweise eine Dicke von ungefähr 25,4–38 μm (1,0–1,5 mils) auf. Wahlweise kann eine dünne Schicht (nicht dargestellt) aus einem Edelmetall wie z.B. Rhodium auf der Kupferschicht 208 vor der Abscheidung des Nickels abgeschieden werden. Als nächstes wird eine Schicht 216 aus Gold wie z.B. durch Plattieren auf dem Nickel 214 abgeschieden. Die mehrlagige Struktur von Nickel und Gold (und wahlweise Rhodium) dient als vorgefertigte Kontaktspitzenstruktur (220, wie in 2B gezeigt).
  • Wie in 2B dargestellt, wird als nächstes der Photoresist 210 (unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Lösungsmittels) abgelöst, wobei eine Vielzahl von vorgefertigten Spitzenstrukturen 220 belassen wird, die auf der Kupferschicht 208 sitzen. Als nächstes wird der freiliegende (d.h. nicht mit den Kontaktspitzenstrukturen 220 bedeckte) Teil der Kupferschicht 208 einem schnellen Ätzprozess unterzogen, wodurch die Aluminiumschicht 206 freigelegt wird. Wie ersichtlich ist, ist Aluminium in den anschließenden Schritten nützlich, da Aluminium bezüglich den meisten Weichlot- und Hartlotmaterialien nicht benetzbar ist.
  • Es ist erwähnenswert, dass es bevorzugt ist, den Photoresist mit zusätzlichen Löchern (nicht dargestellt, vergleichbar zu 212) zu strukturieren, in denen "Ersatz"-Kontaktspitzenstrukturen 222 in denselben Prozessschritten hergestellt werden können, die zur Herstellung der eigentlichen Kontaktspitzenstrukturen 220 verwendet werden. Diese Ersatz-Kontaktspitzenstrukturen 222 dienen zum Vereinheitlichen der vorstehend erwähnten Plattierungsschritte (214, 216) auf eine Weise, die gut bekannt ist und gut verstanden wird, indem abrupte Gradienten (Ungleichmäßigkeiten), die sich über der plattierten Oberfläche zeigen, verringert werden. Solche Strukturen (222) werden auf dem Gebiet der Plattierung typischerweise als "Räuber" bezeichnet.
  • Auf diese Weise wurden eine Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen 220 erfolgreich auf einem Opfersubstrat 202 vorgefertigt, wobei sie auf die anschließende Verbindung mit einer entsprechenden Vielzahl von Verbindungselementen warten. Wahlweise wird als Teil der Vorfertigung von Kontaktspitzenstrukturen (alternativ unmittelbar vor der Verbindung der Kontaktspitzenstrukturen mit den Verbindungselementen) Weichlot- oder Hartlotpaste ("Verbindungsmaterial") 224 auf den oberen (wie gesehen) Oberflächen der Spitzenstrukturen 220 abgeschieden. (Es besteht kein Bedarf, die Paste auf den Oberseiten der Ersatzspitzenstrukturen 222 abzuscheiden.) Dies wird auf eine beliebige geeignete Weise implementiert, wie z.B. mit einem Sieb oder einer Schablone aus rostfreiem Stahl oder durch automatisches Ausgeben von Weichlotpaste, wie es auf dem Fachgebiet bekannt ist. Eine typische Paste (Verbindungsmaterial) 224 würde eine Gold-Zinn-Legierung (in einer Flussmatrix) enthalten, die beispielsweise Kugeln (Kügelchen) von 25,4 μm (1 mil) aufweist.
  • Die Kontaktspitzenstrukturen 220 sind nun bereit, mit Enden (Spitzen) von Verbindungselementen verbunden (z.B. an diese hartgelötet) zu werden.
  • Die Kontaktspitzenstrukturen (220), die auf einem Opfersubstrat (202) hergestellt wurden und sich auf diesem befinden, bilden ein Produkt an sich und können, wie nachstehend genauer beschrieben, anschließend mit einer breiten Vielfalt von vorher existierenden Verbindungselementen verbunden werden.
  • Das Opfersubstrat mit den auf diesem befindlichen Kontaktspitzenstrukturen wird nun an Spitzen (freien Enden) von beispielhaften länglichen Verbindungselementen 252 zum Aufliegen gebracht, die sich von einem beispielhaften Substrat 254 erstrecken, das ein elektronisches Bauteil sein kann. Wie in 2C gezeigt, werden die Kontaktspitzenstrukturen 220 (nur zwei Kontaktspitzenstrukturen sind in der Ansicht von 2D der Darstellungsklarheit halber gezeigt) auf die Spitzen (distalen Enden) der Verbindungselemente 252 unter Verwendung von Standard-Flip-Chip-Verfahren (z.B. Zerlegungsprisma) ausgerichtet und die Anordnung wird durch einen Hartlötofen (nicht dargestellt) geführt, um das Verbindungsmaterial 224 aufzuschmelzen, wodurch die vorgefertigten Kontaktspitzenstrukturen 220 dauerhaft mit den Enden der Verbindungselemente 252 verbunden (z.B. hartgelötet) werden.
  • Während des Aufschmelzprozesses, verhindert die freiliegende Aluminiumschicht (206), die nicht benetzbar ist, dass Weichlot (d.h. Hartlot) zwischen die Kontaktspitzenstrukturen 220 fließt, d.h. verhindert, dass sich Lötbrücken zwischen benachbarten Kontaktspitzenstrukturen bilden.
  • Zusätzlich zu dieser Antibenetzungsfunktion der Aluminiumschicht 206 dient die Aluminiumschicht 206 auch zum Vorsehen eines Lösemechanismus. Unter Verwendung eines geeigneten Ätzmittels wird das Aluminium bevorzugt (gegenüber den anderen Materialien der Anordnung) weggeätzt und das Silizium-Opfersubstrat 202 "springt" einfach ab, was zu einem Substrat oder elektronischen Bauteil 254 mit "mit Spitzen versehenen" Verbindungselementen 252 mit jeweils einer vorgefertigten Spitzenstruktur 220 führt, wie in 2D dargestellt. (Man beachte, dass das Verbindungsmaterial 224 als "Kegel" 225 an den Endteilen der Verbindungselemente 252 aufgeschmolzen ist.) In einem Endschritt des Prozesses wird das restliche Kupfer (208) weggeätzt, wobei die Kontaktspitzenstrukturen 220 belassen werden, wobei Nickel (oder Rhodium, wie vorstehend erörtert) zur Herstellung von zuverlässigen elektrischen Druckverbindungen mit Anschlüssen (nicht dargestellt) anderer elektronischer Bauteile (nicht dargestellt) freiliegt.
  • Es liegt innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, dass die Hartlöt- (Weichlöt-) Paste (224) weggelassen wird und statt dessen abwechselnde Schichten aus Gold und Zinn in einem eutektischen Verhältnis auf die Verbindungselemente (252) plattiert werden, bevor die Kontaktspitzenstrukturen (220) an diesen angebracht werden. Auf eine ähnliche Weise können eutektische Verbindungsschichten auf die Kontaktspitzenstrukturen (220) vor dem Verbinden mit den Verbindungselementen (252) plattiert werden.
  • Da die Kontaktspitzenstrukturen (220) leicht so hergestellt werden, dass sie koplanar sind und eine gleichmäßige Dicke aufweisen, weisen die resultierenden "mit Spitzen versehenen" Verbindungselemente (2D) Spitzen (d.h. freiliegende Oberflächen der Kontaktspitzenstrukturen) auf, die im Wesentlichen koplanar sind.
  • Das elektronische Bauteil (z.B. 254), an dem die Verbindungselemente (z.B. 252) angebracht sind, kann eine ASIC, ein Mikroprozessor, ein Bauteil (z.B. Raumtransformatorbauteil) einer Nadelkartenanordnung und dergleichen sein.
  • BEISPIELE
  • Es liegt innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung, dass die hierin offenbarten Verfahren verwendet werden können, um vorgefertigte Kontaktspitzenstrukturen mit Verbindungselementen, die entweder elastisch oder nicht-elastisch sind, und die länglich sind und die entweder zusammengesetzte Verbindungselemente (wie z.B. in der HAUPTAKTE PCT/US95/14909 offenbart) oder monolithische Verbindungselemente oder dergleichen sind, zu verbinden (z.B. hartzulöten). Die Verbindungselemente, mit denen die Kontaktspitzenstrukturen verbunden werden, können an einem Substrat wie z.B. einem elektronischen Bauteil (wie z.B., jedoch nicht begrenzt auf den Raumtransformator einer Nadelkartenanordnung, wie z.B. in der vorstehend erwähnten PCT/US95/14844 offenbart ist) angebracht sein (sich von diesem erstrecken) oder können eine Vielzahl von Verbindungselementen sein, die nicht an einem Substrat angebracht sind, sondern die durch irgendein anderes Mittel in einer vorgeschriebenen räumlichen Beziehung zueinander gehalten werden.
  • 3A, 3B und 3C stellen einige von solchen beispielhaften Anwendungen dar, wobei die vorgefertigten Kontaktspitzenstrukturen (z.B. 220) der vorliegenden Erfindung mit verschiedenen Arten von "existierenden" (separat hergestellten) Verbindungselementen verbunden werden. In diesen Figuren ist das Hartlöten der Darstellungsklarheit halber weggelassen.
  • BEISPIEL 1
  • Ein Beispiel einer Vielzahl von länglichen Verbindungselementen, die nicht mit ihren Enden an einem Substrat angebracht sind, ist die IBM- (TM) Kobra- (TM) Sonde, die, wie (stilisiert) in 3A gezeigt, eine Vielzahl (vier von vielen gezeigt) von länglichen Verbindungselementen 302 aufweist, die sich im Allgemeinen parallel zueinander zwischen zwei starren, festen, planaren Strukturen 304 und 306 erstrecken, wobei die zwei entgegengesetzten Enden von jedem Verbindungselement 302 durch eine jeweilige der zwei starren, festen, planaren Strukturen zur Herstellung einer Druckverbindung zwischen einem Anschluss (nicht dargestellt) eines elektronischen Bauteils (nicht dargestellt) und einem Anschluss (nicht dargestellt) eines anderen elektronischen Bauteils (nicht dargestellt) freiliegen. Die Darstellung von 3A ist schematischer Art und soll keine Montage- bzw. Fertigungszeichnung sein. Die länglichen Verbindungselemente 302 können geknickt sein und dienen im Allgemeinen als Knickbalken.
  • Vorgefertigte Kontaktspitzenstrukturen, beispielsweise die in 2B vorstehend gezeigten Spitzenstrukturen 220, werden leicht mit einem Ende (nicht dargestellt) oder mit beiden Enden (wie gezeigt) der Verbindungselemente 302 verbunden (wie z.B. durch Hartlöten oder Plattieren, vorstehend erörtert, nicht gezeigt), wie in 3A dargestellt, wonach das Opfersubstrat (z.B. 202) entfernt wird (nicht gezeigt). Wenn die Spitzenstrukturen 220 beispielsweise mit nur einem Ende der Verbindungselemente verbunden werden, würden sie vorzugsweise mit einem gemeinsamen (z.B. oberen, wie in der Figur zu sehen) Ende der Verbindungselemente verbunden werden.
  • Dies stellt wichtige Vorteile der vorliegenden Erfindung dar. Die Metallurgie, Größe und Topologie der Kontaktspitzenstrukturen (220) ist von den physikalischen Eigenschaften der länglichen Verbindungselemente (302), mit denen sie verbunden werden, vollständig unabhängig sowie von irgendwelchen Prozessbegrenzungen, die mit der Montage einer solchen Vielzahl von Verbindungselementen in einer nützlichen Vorrichtung verbunden sind, unabhängig.
  • Die vorliegende Erfindung beseitigt Probleme, die mit Verbindungselementen vom Kobratyp verbunden sind, welche eine sorgfältige Formgebung ihrer Spitzen erfordern, damit sie wirksam sind.
  • BEISPIEL 2
  • 3B stellt eine von einer Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen 220 dar, die mit einem Ende einer länglichen Wolframnadel 312 verbunden ist (wie z.B. durch Hartlöten oder Plattieren, vorstehend erörtert, nicht gezeigt), die ein typisches Element einer Nadelkarte des Standes der Technik (nicht dargestellt) ist.
  • Dies stellt auf eine beispielhafte Weise einen wichtigen Vorteil der vorliegenden Erfindung dar. Es ist im Allgemeinen schwierig, existierende Wolframnadeln von Nadelkarten mit einer gewünschten Spitzenform zu versehen, insbesondere da die Nadeln in der Größe immer kleiner werden (z.B. mit einem Durchmesser von 25,4 μm (1 mil)). Durch Verbinden von vorgefertigten Kontaktspitzenstrukturen (220) mit den Enden von Wolframnadeln (312) können diese Probleme vermieden werden, wodurch die Verwendung von noch kleineren (z.B. im Durchmesser) Wolframnadeln erleichtert wird, während Kontaktflächen (d.h. der Kontaktspitzenstrukturen) bereitgestellt werden, die größer sind (im Durchmesser oder in der "Montagefläche") als die Wolframnadeln. Die vorliegende Erfindung beseitigt auch beispielsweise die Schwierigkeit beim Steuern der Form und des exakten Orts der Spitzen (Enden) der Wolframnadeln.
  • Die vorliegende Erfindung beseitigt verschiedene Probleme, die mit Wolframnadel-Sondenelementen verbunden sind, einschließlich Schwierigkeiten beim Schleifen ihrer Spitzen, so dass sie eine geeignete Form und Langlebigkeit besitzen.
  • Im Fall von bestimmten Verbindungselementen kann es erwünscht sein, die Oberfläche der Verbindungselemente zum Verbinden von Kontaktspitzenstrukturen mit diesen vorzubereiten, wie z.B. durch geeignete Plattierungsprozeduren, um die Oberfläche der Verbindungselemente für das Hartlöten (oder Plattieren) aufnahmefähig zu machen. Beispielsweise Plattieren von Wolframnadeln (z.B. 312) eines Nadelkarteneinsatzes mit Gold, Nickel, Nickel-Palladium usw. vor dem Verbinden von Kontaktspitzenstrukturen (z.B. 220) mit diesen.
  • BEISPIEL 3
  • Die Verbindungselemente, mit denen die Kontaktspitzenstrukturen verbunden werden, sind länglich und können von Natur aus elastisch sein, wie z.B. in den vorherigen zwei Beispielen. Es liegt jedoch innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung, dass die Verbindungselemente, mit denen die Kontaktspitzenstrukturen verbunden werden, nicht von Natur aus elastisch sind.
  • 3C stellt einen Teil einer Membransonde der im Stand der Technik bekannten Art dar, wobei eine Vielzahl (zwei von vielen gezeigt) von nicht-elastischen Höckerverbindungselementen (Kontakthöckern) 322 sich auf einer Oberfläche einer flexiblen Membran 324 befinden. Wie dargestellt, werden die Kontaktspitzenstrukturen der vorliegenden Erfindung, beispielsweise die Spitzenstrukturen 220, mit den Verbindungselementen 322 verbunden (wie z.B. durch Hartlöten oder Plattieren, vorstehend erörtert, nicht dargestellt). Für die Zwecke dieser Erörterung werden die abgerundeten Höcker 322 als "Spitzen" oder "Enden" an ihrem Scheitel (ihrer oberen Kante, wie gesehen) aufweisend betrachtet.
  • Die Fähigkeit, Kontaktspitzenstrukturen (220) mit den Verbindungselementen solcher Membransonden zu verbinden, ermöglicht, dass vollständig verschiedene Prozesse und Metallurgien bei der Herstellung der Kontaktspitzenstrukturen und der Höckerkontakte selbst verwendet werden.
  • Die Kontaktspitzenstruktur (220) beseitigt Probleme, die mit den halbkugelförmigen Kontakthöckern von Membransonden verbunden sind, die im Allgemeinen nicht überarbeitet werden können.
  • Wie nachstehend genauer erörtert wird, ermöglicht die vorliegende Erfindung auch, dass eine theoretisch uneingeschränkte gewünschte Oberflächenstruktur in der Druckkontaktfläche des mit Spitze versehenen Verbindungselements erreicht wird.
  • METALLURGIE DER KONTAKTSPITZENSTRUKTUR
  • Verschiedene Metallurgien (Metallrezepte) für die Kontaktspitzenstrukturen der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend beschrieben. Es liegt innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung, dass eine beliebige Metallurgie, die für die letztliche Anwendung des resultierenden "mit Spitze versehenen" Verbindungselements geeignet ist, verwendet wird.
  • Wie in 4A dargestellt, kann eine nützliche (z.B. bevorzugte) Kontaktspitzenstruktur für ein Verbindungselement in (oder auf) einem Opfersubstrat auf die folgende Weise unter Verwendung von dünnem Aluminium (Folie) als Opfersubstrat 400 ausgebildet werden:
    • • Vorsehen einer vorübergehenden Unterlage 402 wie z.B. einer Kunststofffolie für die Folie 400, um die strukturelle Integrität der Folie zu erhöhen (diese Unterlageschicht 402 kann auch als Plattierungsbarriere/-maske wirken);
    • • Strukturieren der Fläche (Oberseite, wie gesehen) der Folie 400 mit einer dünnen (ungefähr 76 μm (3 mil)) Schicht aus Photoresist 404 oder dergleichen, wobei Öffnungen an Stellen (vergleiche 212) belassen (oder erzeugt) werden, an denen es erwünscht ist, Kontaktspitzenstrukturen auszubilden;
    • • Abscheiden (wie z.B. durch Plattieren) einer dünnen (ungefähr 2,54 μm (100 Mikroinch) (μ")) Schicht 406 aus hartem Gold auf der Folie 400 innerhalb der Öffnungen im Photoresist 404;
    • • Abscheiden (wie z.B. durch Plattieren) einer sehr dünnen (ungefähr 5–10 μ") Schicht ("Decküberzug") aus Kupfer 408 auf der Schicht aus hartem Gold (es sollte selbstverständlich sein, dass ein solcher Kupferdecküberzug etwas wahlfrei ist und hauptsächlich vorgesehen wird, um das anschließende Plattieren der vorherigen Goldschicht 406 zu unterstützen);
    • • Abscheiden (wie z.B. durch Plattieren) einer relativ dicken (ungefähr 50,8 μm (2 mil)) Schicht 410 aus Nickel auf dem Kupferdecküberzug; und
    • • Abscheiden (wie z.B. durch Plattieren) einer dünnen (ungefähr 2,54 μm (100 μ")) Schicht 412 aus weichem Gold auf dem Nickel.
  • Dies führt zu einer mehrlagigen Kontaktspitzenstruktur 420 (vergleiche 220), die leicht mit einem Ende eines Verbindungselements (nicht dargestellt) verbunden wird. Die Kontaktspitzenstruktur 420 weist als ihre Hauptschichten eine harte Goldfläche (406) zum Kontaktieren von (z.B. Herstellen von Druckverbindungen mit) elektronischen Bauteilen (nicht dargestellt), eine Nickelschicht (410), die Festigkeit bereitstellt, und eine weiche Goldschicht (412), die leicht an ein Verbindungselement gebondet werden kann (mit diesem verbindbar ist), auf.
  • Bei der Abscheidung der Materialien (z.B. 214, 216; 406, 408, 410, 412) für die Kontaktspitzenstruktur in den Öffnungen des Maskierungsmaterials auf dem Opfersubstrat sollte beachtet werden, dass das Opfersubstrat selbst (z.B. 400) oder eine oder mehrere der unstrukturierten Schichten, die auf diesem abgeschieden sind (z.B. 206, 208), dazu dienen, die Öffnungen elektrisch miteinander zu verbinden, wodurch die Verwendung von Elektroplattierungsprozessen erleichtert wird.
  • LÖSEN DES OPFERSUBSTRATS
  • Wie vorstehend erwähnt, kann ein "blanker" (d.h. keine aktiven Bauelemente befinden sich auf diesem) Siliziumwafer als Opfersubstrat verwendet werden, auf dem die Kontaktspitzenstrukturen der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können. Eine beispielhafte Metallurgie ist vorstehend dargelegt, wobei unter Verwendung eines geeigneten chemischen selektiven Ätzprozesses die Kontaktspitzenstrukturen vom Opfersubstrat gelöst werden.
  • Es liegt innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung, dass vielmehr eine geeignete Metallurgie in Verbindung mit Wärme als ein chemisches Ätzmittel verwendet werden kann, um das Opfersubstrat zu lösen. Wie beispielsweise durch 4B dargestellt:
    • Schritt 1. Ätzen von Vertiefungen (eine von einer oder mehreren gezeigt) 422 in ein Silizium- (Opfer-) Substrat 424 an Stellen (eine von mehreren gezeigt), an denen es erwünscht ist, dass topologische Strukturen an den Kontaktspitzenstrukturen vorhanden sind. Wie nachstehend erörtert, kann das Ätzen von Silizium selbstbegrenzend sein.
    • Schritt 2. Aufbringen einer strukturierten Maskierungsschicht 426 (z.B. Photoresist) auf die Oberfläche des Silizium- (Opfer-) Substrats 424. Öffnungen 428 in der Maskierungsschicht liegen an Stellen, an denen die Kontaktspitzenstrukturen hergestellt werden.
    • Schritt 3. Abscheiden (wie z.B. durch Sputtern) einer dünnen Schicht 430 aus einem (wie ersichtlich ist, nicht benetzbaren) Material wie z.B. Wolfram (oder Titan-Wolfram) auf dem Substrat innerhalb der Öffnungen 428 der Maskierungsschicht 426.
    • Schritt 4. Abscheiden (wie z.B. Sputtern) einer dünnen Schicht 432 aus einem nicht-benetzbaren Material wie z.B. plattierbarem Blei (oder Indium) auf der dünnen Wolframschicht innerhalb der Öffnungen 428 der Maske 426.
    • Schritt 5. Herstellen der Kontaktspitzenstrukturen 440 (vergleiche 220, 420) mit einer oder mehreren Schichten innerhalb der Öffnungen der Maske auf die vorstehend beschriebene Weise (z.B. bezüglich 4A).
    • Schritt 6. Aufschmelzen (unter Verwendung von Wärme) der Kontaktspitzenstrukturen 440 auf die Verbindungselemente (nicht dargestellt) auf die vorstehend beschriebene Weise. Während des Aufschmelzens schmilzt das Blei (Material 432) und klumpt zusammen, da Wolfram (430) bezüglich Blei (432) nicht benetzbar ist. Dies verursacht, dass die Kontaktspitzenstrukturen 440 vom Opfersubstrat 424 gelöst werden.
  • Wahlweise kann eine zweite Schicht aus einem nicht benetzbaren Material (z.B. Wolfram) über der Schicht 432 aufgebracht werden. Das Material wird zu einem Teil der resultierenden Kontaktspitzenstruktur, wenn es nicht entfernt wird (z.B. durch Ätzen). In einigen Fällen klumpt das Blei nicht zusammen (z.B. benetzt Blei gewöhnlich Nickel), in welchen Fällen es erwünscht sein kann, zusätzliche Schichten wie z.B. Blei, dann Wolfram, dann Blei aufzubringen, um eine zweckmäßige Lösung der Kontaktspitzenstrukturen vom Opfersubstrat sicherzustellen.
  • Wahlweise kann eine weitere Materialschicht, die sich zusammenklumpt, wenn sie erwärmt wird (z.B. Blei, Indium), über der zweiten Schicht aus nicht-benetzbarem Material (z.B. Wolfram) aufgebracht werden. Jegliches restliche Blei auf der Oberfläche der resultierenden Kontaktspitzenstruktur wird leicht entfernt oder kann an der Stelle belassen werden. Alternativ kann eine Schicht aus einem "Sperr"-Material zwischen der zweiten Materialschicht, die sich zusammenklumpt, und der ersten Schicht (z.B. Rhodium) der hergestellten Kontaktspitzenstruktur 1420 abgeschieden werden. Das "Sperr"-Material kann Wolfram, Siliziumnitrid, Molybdän oder dergleichen sein.
  • SPITZENTOPOLOGIE (Oberflächentopographie)
  • Im Großen und Ganzen wurden vorstehend Kontaktspitzenstrukturen (z.B. 102, 220, 440), die eine flache Kontaktfläche aufweisen, erörtert. Für viele Druckkontaktanwendungen ist eine kugelförmige Kontaktspitze oder eine mit sehr kleiner Oberfläche, die gegen einen Anschluss mit nominal flacher Oberfläche eines elektronischen Bauteils drückt, bevorzugt. Bei anderen Anwendungen weist die Oberfläche der Kontaktspitzenstruktur vorzugsweise Vorsprünge in Form einer Pyramide, eines Pyramidenstumpfs, eines Kegels, eines Keils oder dergleichen auf.
  • 5A stellt einen ersten Schritt bei einem Verfahren 500 zum Ausbilden von länglichen Kontaktspitzenstrukturen mit Pyramiden- oder Pyramidenstumpf-Kontaktstrukturen auf einem Opfersubstrat 502, das ein Siliziumwafer ist, dar. Eine Schicht 504 aus Maskierungsmaterial wie z.B. Photoresist wird auf die Oberfläche des Siliziumsubstrats 502 aufgebracht und wird so strukturiert, dass sie eine Vielzahl (zwei von vielen gezeigt) von Öffnungen 506 aufweist, die sich zur Oberfläche des Siliziumsubstrats 502 erstrecken. Die Öffnungen 506 sind vorzugsweise quadratisch, wobei sie ungefähr 25,4–101,6 μm (1–4 mils), wie z.B. 63,5 μm (2,5 mils) auf einer Seite messen. Die Öffnungen können jedoch rechteckig sein oder können andere geometrische Formen aufweisen.
  • Wie in 5B dargestellt, wird das Siliziumsubstrat 502 als nächstes geätzt, um eine gleiche Vielzahl (eine von vielen gezeigt) von pyramidenförmigen Vertiefungen 508 im Silizium auszubilden. Ein solches Ätzen von Silizium ist gewöhnlich selbstbegrenzend, da das Ätzen entlang der Kristallebene bei 54,74° für (100)-Silizium vor sich geht. Mit anderen Worten, die Vertiefung erstreckt sich zu einer Tiefe, die durch die Größe der Öffnung (506) und die Art des Siliziumsubstrats (502) festgelegt (vorgegeben) ist. Bei quadratischen Öffnungen mit 63,5 μm (2,5 mils) pro Seite ist die Tiefe der Vertiefung beispielsweise ungefähr 50,8 μm (2 mils). Schließlich werden diese Vertiefungen 508 zu Kontaktstrukturen, die einteilig auf der auf dem Siliziumsubstrat auszubildenden resultierenden Kontaktspitzenstruktur ausgebildet ist. Dies ist vorzugsweise ein photolithographischer Prozess, so dass die Größe und der Abstand der Öffnungen (506) und Strukturen (508) äußerst genau mit Toleranzen von Mikrometern (10–6 Metern) sind.
  • Wie in 5C dargestellt, wird als nächstes das Maskierungsmaterial 504 entfernt und eine neue Maskierungsschicht 514 (vergleiche 504) wie z.B. Photoresist wird auf die Oberfläche des Siliziumsubstrats 502 aufgebracht und wird strukturiert, so dass sie eine Vielzahl (eine von vielen gezeigt) von Öffnungen 516 (vergleiche 506), die sich zur Oberfläche des Siliziumsubstrats 502 erstrecken, aufweist. Die Öffnungen 516 sind größer als die Öffnungen 506 und sind auf diese ausgerichtet. (Jede Öffnung 516 liegt über einer Vertiefung 508.) Eine beispielhafte Öffnung 516 ist ein Rechteck, das geeigneterweise ungefähr 178 μm (7 mils) (über die Seite, wie gezeigt) mal 0,2–0,76 mm (8–30 mils) (in die Seite, wie gezeigt) misst. Schließlich werden diese Öffnungsvertiefungen 516 mit leitendem Material gefüllt, das den Körper der Kontaktspitzenstrukturen bildet, die auf dem Opfersubstrat 502 vorgefertigt werden. Dies ist auch vorzugsweise ein photolithographischer Prozess, aber die Größe und der Abstand dieser Öffnungen 516 müssen nicht so genau sein wie der vorherigen Öffnungen 506 und Toleranzen in der Größenordnung von bis zu 25,4 μm (1 mil (0,001 Inch)) sind im Allgemeinen annehmbar.
  • Wie durch 5C dargestellt, wird als nächstes eine Vielzahl (eine von vielen gezeigt) von mehrlagigen Kontaktspitzenstrukturen 520 (vergleiche 220, 420) innerhalb der Öffnungen 516 aufgebaut, von denen jede eine pyramidenförmige Struktur 530 aufweist, die sich von einer Oberfläche derselben erstreckt. In diesem Beispiel ist der mehrlagige Aufbau geeigneterweise:
    • • zuerst Abscheiden (Aufbringen) eines Lösemechanismus 522, wie z.B. vorstehend beschrieben wurde (z.B. eines mehrlagigen Aufbaus aus Blei/Wolfram/Blei);
    • • dann Abscheiden einer relativ dünnen Schicht 524 aus Rhodium oder Wolfram (oder Ruthenium oder Iridium oder hartem Nickel oder Kobalt oder ihren Legierungen oder Wolframcarbid) wie z.B. 2,54–25,4 μm (0,1–1,0 mils dick);
    • • dann Abscheiden einer relativ dicken Schicht 526 aus Nickel, Kobalt oder ihren Legierungen;
    • • schließlich Abscheiden einer relativ dünnen Schicht 528 aus weichem Gold, an das leicht hartgelötet wird.
  • Auf diese Weise wird eine Vielzahl von länglichen Kontaktspitzenstrukturen 520 jeweils mit einer vorstehenden pyramidenförmigen Kontaktstruktur 530 vorgesehen, die von einer Oberfläche derselben vorsteht. Es ist diese vorstehende Kontaktstruktur, die dazu vorgesehen ist, den eigentlichen Kontakt mit einem Anschluss (nicht dargestellt) eines elektronischen Bauteils (nicht dargestellt) herzustellen.
  • Wie in den 5D, 5E und 5F gezeigt, wird die pyramidenförmige Kontaktstruktur 530 entlang der Linie 524 geeignet abpoliert (abgerieben), was die pyramidenförmige Struktur als pyramidenstumpfförmige Struktur gestaltet. Die relativ kleine flache Endform (z.B. ein Quadrat, das einige Zehntel eines mil (1 mil = 25,4 μm) auf einer Seite misst, anstatt einer wahrhaft spitzen Endform ist gewöhnlich ausreichend "spitz", um zuverlässige Druckverbindungen mit Anschlüssen (nicht dargestellt) von elektronischen Bauteilen (nicht dargestellt) herzustellen, und verschleißt gewöhnlich besser als eine wahrhaft spitze Struktur zur Herstellung von wiederholten (z.B. Tausenden von) Druckverbindungen mit einer großen Anzahl von elektronischen Bauteilen, wie es z.B. bei einer Anwendung der mit Spitzen versehenen Verbindungselemente der vorliegenden Erfindung zur Sondenprüfung (z.B. Siliziumbauelementwafer) erwartet werden würde.
  • Ein weiterer Vorteil des Abpolierens der Spitze der Kontaktstruktur 530 besteht darin, dass die zweite Schicht des mehrlagigen Aufbaus zur Herstellung eines Kontakts mit einem Anschluss (nicht dargestellt) eines elektronischen Bauteils (nicht dargestellt) freigelegt werden kann. Diese Schicht kann beispielsweise aus einem Material mit überlegenen elektrischen Eigenschaften wie z.B. Rhodium bestehen. Oder es kann ein Material mit überlegenen Verschleißeigenschaften wie z.B. Titan-Wolfram sein.
  • 5E stellt die längliche Kontaktspitzenstruktur 520 der vorliegenden Erfindung dar, die mit einem Ende eines länglichen Verbindungselements 540 (vergleiche 302) verbunden ist. 5F stellt jedoch nicht gemäß der vorliegenden Erfindung die länglichen Kontaktspitzenstrukturen 520 dar, die mit einem Kontakthöcker 322 einer Membransonde 324 (vergleiche 3C) verbunden sind. Bei diesen beispielhaften Anwendungen sehen die Kontaktspitzenstrukturen 520 mit vorstehenden topologischen Kontaktstrukturen 530 vor:
    • • eine unterschiedliche Metallurgie;
    • • eine unterschiedliche Kontakttopologie (Topographie);
    • • eng gesteuerte Positionstoleranzen; und
    • • falls erwünscht, einen Grad an Rastermaßspreizung.
  • Hinsichtlich der Bewerkstelligung einer Rastermaßspreizung ist in 5F zu sehen, dass die Kontaktspitzenstrukturen so angeordnet werden können, dass der Abstand zwischen den Kontaktstrukturen 530 größer (wie gezeigt) oder kleiner ist (nicht dargestellt) ist als der Abstand der Kontaktkugeln 322.
  • Bei der Verwendung wird das "mit Spitze versehene" Verbindungselement im Allgemeinen an einem ersten elektronischen Bauteil angebracht und der Scheitel- (Oberseite, wie in 5E und 5F gesehen) Teil der Pyramide bewirkt eine elektrische Verbindung mit einem Anschluss (nicht dargestellt) eines zweiten elektronischen Bauteils (nicht dargestellt).
  • Wie vorstehend erwähnt, ist es durch Vorfertigen von Kontaktspitzenstrukturen (z.B. 520) mit topologischen Kontaktstrukturen (z.B. 530) auf einer Oberfläche derselben möglich, eine äußerst hohe Positionsgenauigkeit für die herzustellende Druckverbindung zu erreichen, ohne dass ein vergleichbarer Grad an Genauigkeit entweder im Körperteil der Kontaktspitzenstruktur oder im Verbindungselement, mit dem sie verbunden wird, erforderlich. Als Analogie stelle man sich (in Gedanken) einen Golfplatz vor. Ein Loch (Mulde) ist auf dem Rasen genau angeordnet. Ein Spieler steht irgendwo (irgendwo) auf dem Rasen. Das Loch, das genau angeordnet ist und äußerst genaue Abmessungen (d.h. Bruchteile eines Inch) aufweist, ist analog zur topologischen Kontaktstruktur (z.B. 530). Der Rasen, der sich um das Loch in groben Toleranzen (d.h. Fuß oder Yard) erstreckt, ist analog zum Körperteil der Kontaktspitzenstruktur (z.B. 520). Der Spieler, der irgendwo (d.h. irgendwo) auf dem Rasen steht (die Füße des Spielers sind das Ende des Verbindungselements), ist analog zum Verbindungselement (z.B. 540), mit dem die Kontaktspitzenstruktur verbunden wird. Mit anderen Worten, die topologische Kontaktstruktur sieht eine extreme Genauigkeit für das vor, was eine relativ sehr nachlässige Positionierung des Endes des Verbindungselements sein kann. Folglich ist zu sehen, dass durch Versehen von jeder von einer Vielzahl von grob angeordneten Kontaktspitzenstrukturen mit einer Kontaktstruktur, die bezüglich der topologischen Kontaktstrukturen auf anderen der Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen genau angeordnet ist, genau positionierte Verbindungen mit Anschlüssen von elektronischen Bauteilen hergestellt werden können.
  • EINE ALTERNATIVE SPITZENTOPOLOGIE
  • 6A und 6B stellen ein Ausführungsbeispiel zum Versehen von Kontaktspitzenstrukturen mit topologischen Kontaktstrukturen dar. Bei diesem Beispiel weist ein Opfersubstrat 602 eine Maskierungsschicht 604 mit einer Vielzahl (eine von vielen gezeigt) von Öffnungen 606 auf. Die Oberfläche des Opfersubstrats (in diesem Beispiel ist das Opfersubstrat Aluminium) wird für die Kontaktspitzenherstellung "vorbereitet", indem ein mit einer Spitze versehenes Werkzeug nach unten (in die Seite, wie gesehen) gegen die Oberfläche des Substrats gedrückt wird, was dazu führt, dass eine oder mehrere, einschließlich drei oder mehr, vorzugsweise vier (wie dargestellt), Eindrücke (Vertiefungen) 608 in der Oberfläche des Opfersubstrats 602 ausgebildet werden.
  • Bei anschließenden Verarbeitungsschritten, bei denen eine Kontaktspitzenstruktur hergestellt wird (wie z.B. vorstehend beschrieben wurde), "spiegeln" sich diese Vertiefungen 608 als eine oder mehrere (vier gezeigt) "Vertiefungs"-Kontaktstrukturen 618, die vom Hauptkörper der resultierenden Kontaktspitzenstruktur 620 (vergleiche 102, 220, 420) vorstehen. Wie bekannt ist, sind dreibeinige Stühle stabiler als vierbeinige Stühle. Obwohl es scheinen könnte, dass das Vorhandensein von exakt drei vorstehenden Strukturen (618) bevorzugt wäre, wird somit, wenn vier vorstehende Strukturen 618 vorhanden sind, die vorzugsweise gleichmäßig beabstandet angeordnet sind (wie die Ecken eines Quadrats), einem theoretisch versichert wird, dass, wenn die Kontaktspitzenstruktur 620 gegen einen entsprechenden Anschluss mit flacher Oberfläche (nicht dargestellt) eines elektronischen Bauteils (nicht dargestellt) gedrückt wird, der Kontaktspitzenstruktur 620 ermöglicht wird, hin und her zu "schaukeln" (d.h. an den zwei diagonal entgegengesetzten Strukturen 618), um die Oxidation und dergleichen auf dem Anschluss zu durchbohren, wodurch eine zuverlässige elektrische Druckverbindung zwischen dem "mit Spitze versehenen" Verbindungselement und dem Anschluss hergestellt wird. Dies ist zum Bewerkstelligen von Druckverbindungen bei bestimmten Anwendungen erwünscht.
  • EINE ALTERNATIVE SPITZENMETALLURGIE
  • Der Wunsch der Herstellung von mehrlagigen Spitzenstrukturen und verschiedene Spitzenmetallurgien wurden vorstehend erörtert.
  • Es liegt innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung, dass die Spitzenmetallurgie Folgendes aufweist: Ausgehend von einem Siliziumopfersubstrat:
    • Schritt 1. zuerst Abscheiden einer Schicht aus Aluminium;
    • Schritt 2. dann Abscheiden einer Schicht aus Chrom;
    • Schritt 3. dann Abscheiden einer Schicht aus Kupfer; und
    • Schritt 4. dann Abscheiden einer Schicht aus Gold.
  • Die resultierende Spitzenkontaktstruktur weist eine Aluminiumkontaktfläche (Schritt 1) und eine Goldoberfläche (Schritt 4) zum Erleichtern des Hartlötens (oder dergleichen) an ein Verbindungselement auf. Die Aluminiumkontaktfläche ist ideal zur Herstellung einer Druckverbindung mit einem LCD-Feld, vorzugsweise einer steckbaren Verbindung unter Verwendung von externen Instrumentalitäten (z.B. Federklemmen und dergleichen), um das elektronische Bauteil mit den Verbindungselementen mit den vorstehend erwähnten Spitzenstrukturen am LCD-Feld zu halten.
  • Als Hilfe zur Veranschaulichung der mehrlagigen Kontaktspitzenstruktur von diesem oder irgendeinem anderen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Aufmerksamkeit auf die Darstellung der 2A und 4A gelenkt.
  • LÄNGLICHE KONTAKTSPITZENSTRUKTUREN
  • Vorstehend wurde beschrieben, wie Opfersubstrate verwendet werden können, um:
    • (a) Kontaktspitzenstrukturen für die anschließende Befestigung (Verbindung) an (mit) Spitzen (Enden) von länglichen Verbindungselementen (wie z.B., jedoch nicht begrenzt auf zusammengesetzte Verbindungselemente) sowie an (mit) anderen Arten von Verbindungselementen (wie z.B. Höckerelementen von Membransonden) vorzufertigen; und
    • (b) Kontaktspitzenstrukturen vorzufertigen, an denen Verbindungselemente zum anschließenden Anbringen als "mit Spitzen versehene" Verbindungselemente an Anschlüssen von elektronischen Bauteilen direkt hergestellt werden können.
  • Nun wird beschrieben, obwohl dies keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wie die Kontaktspitzenstrukturen selbst als Verbindungselemente dienen können, ohne zu erfordern, dass sie mit anderen existierenden Verbindungselementen verbunden werden. wie nachstehend genauer beschrieben wird, sind diese Kontaktspitzenstrukturen, die an sich als Federkontaktelement dienen können, im Allgemeinen länglich und werden immer noch als "Kontaktspitzenstrukturen" bezeichnet.
  • 7A–7F stellen ein Verfahren 700 zum Herstellen von Kontaktspitzenstrukturen, die länglich sind und die bei der Verwendung als Ausleger- (plattierter Auslegerbalken) Federkontaktelemente dienen, und für das Anbringen derselben an Anschlüssen von elektronischen Bauteilen dar. Diese Verfahren eignen sich besonders gut für die letztliche Montage von Federkontaktelementen an elektronischen Bauteilen wie z.B. Halbleiterbauelementen, Raumtransformatorsubstraten von Nadelkartenanordnungen und dergleichen.
  • 7A stellt ein Opfersubstrat 702 wie z.B. einen Siliziumwafer dar, in dessen Oberfläche eine Vielzahl (einer von vielen gezeigt) von Gräben 704 geätzt werden. Die Gräben 704 stellen eine beliebige Oberflächentextur-"Schablone" für die Kontaktspitzenstrukturen dar, die auf dem Opfersubstrat 702 hergestellt werden. (Vergleiche die vorstehend beschriebenen topologischen Kontaktstrukturen.) Das Layout (Abstand und Anordnung) der Gräben 704 kann von dem Bondkontaktstellen-Layout eines Halbleiterchips (nicht dargestellt), der schließlich (bei der Verwendung) kontaktiert (z.B. geprüft) werden soll, abgeleitet werden (dieses kopieren, d.h. "spiegeln"). Die Gräben 704 können beispielsweise in einer Zeile, einer einzigen Reihe, die Mitte des Opfersubstrats hinab angeordnet werden. Viele Speicherchips werden beispielsweise mit einer zentralen Reihe bzw. Zeile von Bondkontaktstellen hergestellt.
  • 7B stellt dar, dass eine harte "Feld"-Schicht 706 auf der Oberfläche des Opfersubstrats 702, einschließlich in den Gräben 704, abgeschieden wurde. Eine weitere Schicht 708, wie z.B. aus einem plattierbaren Material, kann wahlweise über der Feldschicht 706 abgeschieden werden, wenn die Feldschicht aus einem Material besteht, das für Plattieren nicht zugänglich ist, wie z.B. Wolfram-Silizid, Wolfram oder Diamant. (Wenn, wie aus der nachstehenden Erörterung ersichtlich ist, die Schicht 706 schwierig zu entfernen ist, kann sie durch selektive Abscheidung (z.B. Strukturieren durch eine Maske hindurch) aufgebracht werden, um eine solche Entfernung zu vermeiden.)
  • Bei einem nächsten Schritt, der durch 7C dargestellt wird, wird ein Maskierungsmaterial 710 wie z.B. Photoresist, aufgebracht, um eine Vielzahl von Öffnungen für die Herstellung von plattierten Auslegerspitzenstrukturen festzulegen. Die Öffnungen in der Maskierungsschicht 710 erstrecken sich bis über die Gräben 704. Als nächstes wird eine relativ dicke (z.B. 1–3 mils) Schicht 712 aus einem Federlegierungsmaterial (wie z.B. Nickel und seinen Legierungen) wahlweise abgeschieden (wie z.B. durch Plattieren), über welcher eine Schicht 714 aus einem Material abgeschieden wird, das für Hartlöten oder Weichlöten zugänglich ist, falls es Schwierigkeiten bereitet, bezüglich der Federlegierung einen Bond-, Weichlöt- oder Hartlötvorgang durchzuführen. Die Federlegierungsschicht 712 wird durch ein beliebiges geeignetes Mittel wie z.B. Plattieren, Sputtern oder CVD abgeschieden.
  • Wie durch die 7D und 7E dargestellt, wird das Maskierungsmaterial 710 als nächstes zusammen mit demjenigen Teil der Schichten (706 und 708), der unter dem Maskierungsmaterial 710 liegt, abgelöst (entfernt), was eine Vielzahl (eine von vielen gezeigt) von länglichen Kontaktspitzenstrukturen 720 ergibt, die auf dem Opfersubstrat 702 hergestellt wurden. Jede längliche Kontaktspitzenstruktur 720 weist einen inneren Endteil 722 (direkt über einem entsprechenden der Gräben 704), einen äußeren Endteil 724 und einen Zwischenteil 726 zwischen dem inneren und dem äußeren Endteil 722 und 724 auf.
  • Wie am besten in 7E zu sehen ist, können die Auslegerspitzenstrukturen 720 versetzt (links-rechts-links-rechts orientiert) sein, so dass, obwohl ihre inneren Endteile 722 alle in einer Reihe bzw. Zeile (entsprechend z.B. einer zentralen Reihe von Bondkontaktstellen auf einem Halbleiterbauelement) ausgerichtet sind, ihre äußeren Endteile 724 zueinander entgegengesetzt orientiert sind. Auf diese Weise liegt der Abstand zwischen den äußeren Endteilen 724 der Kontaktspitzenstrukturen 720 in einem größeren (gröberen) Rastermaß (Abstand) als die inneren Endteile 722.
  • Ein weiteres Merkmal der Auslegerspitzenstruktur 720 der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Zwischenteil 726 vom schmälsten am inneren (Kontakt-) Endteil 722 zum breitesten am äußeren (Basis-) Endteil 724 verjüngt sein kann, wie am besten in 7E zu sehen. Dieses Merkmal sorgt für ein steuerbares, bestimmtes Ausmaß an Biegung des inneren Endteils 722, wenn der äußere Endteil 724 starr an einem Anschluss eines elektronischen Bauteils wie z.B. eines Raumtransformators einer Nadelkartenanordnung oder einer Bondkontaktstelle eines Halbleiterbauelements angebracht ist. Im Allgemeinen ist die Biegung an oder nahe den inneren (Kontakt-) Enden der Kontaktspitzenstrukturen lokalisiert.
  • 7F stellt das Anbringen der Auslegerspitzenstrukturen 720, die gemäß dem Verfahren 700 der 7A–7E hergestellt wurden, an starren "Sockeln" 730 dar, die sich von entsprechenden Anschlüssen (einer von vielen gezeigt) 732 eines elektronischen Bauteils 734 erstrecken (z.B. freistehend). Im Allgemeinen besteht die Funktion des Sockels 730 einfach darin, die Kontaktspitzenstruktur 720 in der z-Achse über die Oberfläche des Bauteils 734 anzuheben, so dass für das Kontaktende 722 Raum besteht, um sich (nach unten, wie gesehen) zu biegen, wenn eine Druckverbindung mit einem Anschluss (nicht dargestellt) eines elektronischen Bauteils (nicht dargestellt hergestellt wird. Der Sockel (730) selbst kann elastisch sein, in welchem Fall die längliche Kontaktspitzenstruktur (720) auch elastisch sein kann oder nicht, wie es für eine spezielle Anwendung (Verwendung) erwünscht ist.
  • Wie dargestellt, werden die vorgefertigten länglichen Spitzenstrukturen 720 durch ihre äußeren (Basis-) Endteile 724 an den Enden (Oberseiten, wie gezeigt) der Sockel 730 auf eine beliebige geeignete Weise wie z.B. durch Hartlöten oder Weichlöten angebracht. Hier ist ein weiterer Vorteil dessen, dass die äußeren Endteile der breiteste Teil der Auslegerspitzenstruktur 720 sind, ersichtlich, wobei der große äußere Endteil der länglichen Kontaktspitzenstruktur eine relativ große Oberfläche zum Durchführen von solchen Weichlöt- oder Hartlötvorgängen bereitstellt, was durch die Ausrundungsstruktur 736 dargestellt ist, die die Gelegenheit bietet, das äußere (Basis-) Ende der länglichen Kontaktstruktur sicher mit dem Sockel zu verbinden.
  • Der Sockel 730 kann ein beliebiges freistehendes Verbindungselement sein, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf zusammengesetzte Verbindungselemente und insbesondere einschließlich Kontakthöckern von Sondenmembranen (in welchem Fall das elektronische Bauteil 734 eine Sondenmembran wäre) und Wolframnadeln von herkömmlichen Nadelkarten.
  • Wie am besten in 7F zu sehen ist, ist der Kontaktendteil (722) der länglichen Kontaktspitzenstruktur (720) mit einer erhabenen Struktur 740 versehen, die bei der Verwendung die eigentliche Druckverbindung mit dem Anschluss (nicht dargestellt) des elektronischen Bauteils (nicht dargestellt) bewirkt. Die Form und Größe dieser Struktur 740 werden durch die Form und Größe des Grabens 704 (siehe 7A) gesteuert.
  • Bei einer beliebigen Auslegerbalkenanordnung ist es bevorzugt, dass ein Ende des Auslegers "fest" ist und das andere Ende "beweglich" ist. Auf diese Weise werden Biegemomente leicht berechnet. Daher ist es ersichtlich, dass der Sockel (730) vorzugsweise so starr wie möglich ist. Im Fall, dass die längliche Kontaktstruktur (720) mit einem Kontakthöcker auf einer Membransonde verbunden wird, wird viel Elastizität und/oder Nachgiebigkeit durch die Membran (734) an sich bereitgestellt. Bei bestimmten Anwendungen ist es erwünscht, dass der Sockel (730) als "zusammengesetztes Verbindungselement" (siehe die vorstehend erwähnte PCT/US95/14909) implementiert werden würde, was zur gesamten Biegung der Kontaktenden der länglichen Kontaktspitzenstrukturen als Reaktion darauf, dass Druckverbindungen mit diesen hergestellt werden, beiträgt.
  • BEWERKSTELLIGEN EINER RASTERMASSSPREIZUNG MIT DEN KONTAKTSPITZENSTRUKTUREN
  • Im vorherigen Beispiel (siehe 7E) sind die Kontaktspitzenstrukturen (720) so angeordnet, dass sie abwechselnde Orientierungen (links-rechts-links-rechts) aufweisen, so dass ihre inneren (Kontakt-) Enden in einem ersten Rastermaß liegen und ihre äußeren (Basis-) Enden in einem zweiten Rastermaß liegen, das größer (gröber) ist als das erste Rastermaß. Ein "Rastermaßspreizungs"-Effekt kann durch Herstellen der Kontaktspitzenstrukturen derart, dass sie abwechselnde Längen aufweisen, erzielt werden.
  • 8 stellt ein weiters Verfahren 800 zum Bewerkstelligen einer Rastermaßspreizung mit den Kontaktspitzenstrukturen dar (im Gegensatz zu oder zusätzlich zu einer Rastermaßspreizung, die durch einen Raumtransformator bewirkt werden kann, an dem die Kontaktspitzenstrukturen angebracht sind).
  • Bei diesem Beispiel 800 wurden eine Vielzahl (fünf von vielen gezeigt) von länglichen Kontaktspitzenstrukturen 820a..820e (gemeinsam als "820" bezeichnet, vergleiche 720) auf einem Opfersubstrat 802 (vergleiche 702) ausgebildet. Jede Kontaktspitzenstruktur 820 weist ein inneres (Kontakt-) Ende 822 (822a..822e) und ein äußeres (Basis-) Ende 824 (824a..824e) auf. In dieser Figur kann wahrgenommen werden, dass die inneren Enden 822 entlang einer Linie ausgerichtet sind, die mit "R" bezeichnet ist, und dass die Kontaktspitzenstrukturen 820 alle in derselben Richtung (nach rechts, wie in der Figur zu sehen) angeordnet sind (orientiert sind, sich erstrecken).
  • Gemäß der Erfindung weisen die länglichen Kontaktspitzenstrukturen 820 zueinander verschiedene Längen auf und sind auf eine abwechselnde Weise angeordnet, wie z.B. lang-kurz-lang-kurz-lang, so dass ihre äußeren (Basis-) Enden 824a..824e ein größeres Rastermaß aufweisen als ihre inneren (Kontakt-) Enden 822a..822e.
  • Bei der Verwendung werden die länglichen Kontaktspitzenstrukturen 820 leicht durch ihre Basisenden 824 an Anschlüssen eines elektronischen Bauteils auf eine vorstehend beschriebene beliebige geeignete Weise angebracht.
  • EINE WEITERE LÄNGLICHE KONTAKTSPITZENSTRUKTUR
  • Vorstehend wurde beschrieben, wie längliche Ausleger-Kontaktspitzenstrukturen (z.B. 720, 820) auf Opfersubstraten unter Verwendung von herkömmlichen Halbleiterfertigungsprozessen (einschließlich Mikrobearbeitung) wie z.B. Maskieren, Ätzen und Plattieren hergestellt werden können und wie die resultierenden länglichen Ausleger-Kontaktspitzenstrukturen mit nicht-planaren (außerhalb der Ebene liegenden) "erhabenen" Strukturen (z.B. 740) versehen werden können. Mit anderen Worten, wie ersichtlich ist, kann die Form der resultierenden länglichen Ausleger-Kontaktspitzenstruktur leicht in allen drei (x, y, z) Achsen gesteuert werden.
  • Die 9A–9E stellen alternative Ausführungsbeispiele für längliche Ausleger-Kontaktspitzenstrukturen dar.
  • Die 9A und 9B stellen eine längliche Kontaktspitzenstruktur (Federkontaktelement) 900 dar, die zum Befestigen als freistehende Struktur an einem elektronischen Bauteil geeignet ist.
  • Die Struktur 900 ist länglich, weist zwei Enden 902 und 904 auf und weist eine Gesamtlänge in Längsrichtung von "L" zwischen den zwei Enden auf. Als Beispiel liegt die Länge "L" im Bereich von 0,25–25,4 mm (10–1000 mils), wie z.B. 1– 12,7 mm (40–500 mils) oder 1–6,35 mm (40–250 mils), vorzugsweise 1,5–2,5 mm (60–100 mils). Wie aus der Erörterung, die folgt, ersichtlich wird, weist die Struktur bei der Verwendung eine "effektive" Länge von "L1" auf, die geringer als "L" ist und die die Länge ist, über die sich die Struktur 900 als Reaktion auf eine auf diese aufgebrachte Kraft biegen kann.
  • Das Ende 902 ist eine "Basis", an der das Kontaktelement 900 an einem elektronischen Bauteil (nicht dargestellt) angebracht wird. Das Ende 904 ist ein "freies Ende" (Spitze), das eine Druckverbindung mit einem weiteren elektronischen Bauteil (z.B. einem Bauelement unter Test, nicht dargestellt) bewirkt.
  • Die Struktur 900 weist eine Gesamthöhe von "H" auf. Als Beispiel liegt die Höhe "H" im Bereich von 0,1–1 mm (4–40 mils), vorzugsweise 127–305 μm (5–12 mils (1 mil = 0,001 Inch)).
  • Wie am besten in 9A zu sehen, ist die Struktur 900" abgestuft". Der Basisteil 902 liegt in einer ersten Höhe, die Spitze 904 liegt in einer anderen Höhe und ein mittlerer (zentraler) Teil 906 liegt in einer dritten Höhe, die zwischen der ersten und der zweiten Höhe liegt. Daher weist die Struktur 900 zwei "Abstands"-Höhen auf, die in der Figur mit "d1" und "d2" bezeichnet sind. Mit anderen Worten, das Federkontaktelement 900 weist zwei "Stufen", eine Stufe aufwärts vom Kontaktende 904 zum zentralen Körperteil 906 und eine weitere Stufe aufwärts vom zentralen Körperteil 906 zum Basisende 902 auf.
  • Bei der Verwendung erfüllt die Abstandshöhe "d1", die der "vertikale" (wie in 9A gesehen) Abstand zwischen dem Kontaktende 904 und dem zentralen Teil 906 ist, die Funktion des Verhinderns eines Zusammenstoßes der Struktur mit der Oberfläche des elektronischen Bauteils (nicht dargestellt), wenn sie sich als Reaktion auf die Herstellung einer Druckverbindung mit einem Anschluss (nicht dargestellt) des elektronischen Bauteils (nicht dargestellt) biegt.
  • Bei der Verwendung erfüllt die Abstandshöhe "d2", die der "vertikale" (wie in 9A gesehen) Abstand zwischen dem Basisende 902 und dem zentralen Teil 906 ist, die Funktion des Ermöglichens, dass sich der Balken über die gewünschte Überschreitung biegt, ohne die Oberfläche des Substrats (einschließlich eines elektronischen Bauteils), an dem die längliche Kontaktstruktur 900 angebracht ist, zu berühren.
  • Als Beispiel sind die Abmessungen für die Abstandshöhen "d1" und "d2" wie folgt:
    • • "d1" liegt im Bereich von 76–381 μm (3–15 mils), vorzugsweise ungefähr 178 ± 25 μm (7 mils ± 1 mil); und
    • • "d2" liegt im Bereich von 0–381 μm (0–15 mils), vorzugsweise ungefähr 178 ± 25 μm (7 mils ± 1 mil). Im Fall, dass "d2" 0 mil ist, wäre die Struktur im Wesentlichen planar (ohne die dargestellte Stufe) zwischen dem zentralen Teil 906 und dem Basisteil 902.
  • Wie am besten in 9B zu sehen, kann die Struktur 900 mit einer gesonderten "Verbindungsstruktur" 910 an ihrem Basisende 902 versehen sein. Die Verbindungsstruktur kann ein Vorsprung oder wahlweise ein Ansatz sein, der verwendet wird, um das Hartlöten der Sondenstruktur an ein Substrat (z.B. einen Raumtransformator oder ein Halbleiterbauelement) während der Montage an diesem zu erleichtern. Alternativ kann die Komponente oder das Substrat, an dem die Struktur 900 angebracht wird, mit einem Zapfen (Sockel, vergleiche 730) oder dergleichen versehen werden, an dem der Basisteil 902 angebracht wird.
  • Bei der Verwendung soll die Struktur 900 als Auslegerbalken dienen und ist vorzugsweise mit mindestens einem Verjüngungswinkel versehen, der in 9B mit "α" bezeichnet ist. Als Beispiel liegt die Breite "w1" der Struktur 900 an ihrem Basisende 902 im Bereich von 76–508 μm (3–20 mils), vorzugsweise 203–305 μm (8–12 mils), und die Breite "w2" der Struktur 900 an ihrem Spitzenende 904 liegt im Bereich von 25–254 μm (1–10 mils), vorzugsweise 51–203 μm (2–8 mils), und der Verjüngungswinkel "α" liegt vorzugsweise im Bereich von 2–6 Grad. Die Verschmälerung (Verjüngung) der Struktur 900 von ihrer Basis 902 zu ihrer Spitze 904 ermöglicht eine gesteuerte Biegung und eine gleichmäßigere Spannungsverteilung (gegenüber einer Konzentration) der Struktur 900, wenn ihre Basis 902 befestigt (unbeweglich) ist und eine Kraft an ihrer Spitze (904) aufgebracht wird. Die Breite der Struktur (daher der Verjüngungswinkel "α") wird unter Verwendung von gut bekannten Lithographieverfahren leicht gesteuert.
  • Das Spitzenende 904 der Struktur 900 ist vorzugsweise mit einer topologischen Struktur 908, beispielsweise in der geometrischen Form einer Pyramide, versehen, um das Bewerkstelligen einer Druckverbindung mit einem Anschluss eines elektronischen Bauteils (nicht dargestellt) zu unterstützen.
  • Wie in den 9A und 9B dargestellt, ist das Federkontaktelement 900 dreidimensional, wobei es sich in den x-, y- und z-Achsen erstreckt. Seine Länge "L" liegt entlang der y-Achse, seine Breiten ("w1" und "w2") liegen entlang der x-Achse und seine Dicke ("t1" und "t2") und Höhe ("H") liegen entlang der z-Achse. Wenn das Federkontaktelement 900 an einem elektronischen Bauteil angebracht wird, wird es an diesem so angebracht, dass die Länge und Breite des Federkontaktelements zur Oberfläche des elektronischen Bauteils parallel sind und seine Höhe zur Oberfläche des elektronischen Bauteils senkrecht ist.
  • 9C stellt eine Federkontaktstruktur 950 dar, die zur Struktur 900 von 9A und 9B im Großen und Ganzen ähnlich ist. Die Struktur ist länglich, weist ein Basisende 952 (vergleiche 902) und ein Kontaktende 954 (vergleiche 904) und eine topologische Struktur 958 (vergleiche 908), die am Kontaktende 954 angeordnet ist, auf. Der Hauptunterschied, der in 9C dargestellt ist, besteht darin, dass die Struktur 950 mit einem zweiten z-Achsen-Verjüngungswinkel "β" versehen werden kann.
  • Wie am besten in 9C zu sehen ist, liegt die Dicke "t1" der Struktur 950 an ihrem Basisende 952 beispielsweise im Bereich von 25–254 μm (1–10 mils), vorzugsweise 51–127 μm (2–5 mils), und die Dicke "t2" der Struktur 950 an ihrem Kontaktende 954 liegt im Bereich von 25–254 μm (1–10 mils), vorzugsweise 75–127 μm (1–5 mils), und der Verjüngungswinkel "β" liegt vorzugsweise im Bereich von 2–6 Grad.
  • Der Winkel "β" (9C) kann unter Verwendung von verschiedenen Verfahren zum Steuern der Dickenverteilung erzeugt werden. Wenn die Struktur 950 beispielsweise durch Plattieren ausgebildet wird, kann eine geeignete Plattierungsabschirmung in das Bad integriert werden. Wenn die Struktur 950 anders als durch Plattieren ausgebildet wird, würden geeignete bekannte Prozesse zum Steuern der räumlichen Verteilung der Dicke der resultierenden Struktur verwendet werden. Beispielsweise Sandstrahlen oder Bearbeitung mit elektrischer Entladung (EDM) der Struktur 950.
  • Folglich kann eine längliche Kontaktstruktur ausgebildet werden, die eine zusammengesetzte (doppelte) Verjüngung von ihrem Basisende (902, 952) zu ihrem Kontaktende (904, 954) aufweist. Sie kann einen Verjüngungswinkel "α" aufweisen, der zur x-y-Ebene des Substrats oder Bauteils parallel ist, an dem die längliche Kontaktstruktur angebracht wird. Und sie kann einen Verjüngungswinkel "β" aufweisen, der eine Verschmälerung der Dicke der Struktur (z-Achse) darstellt. Beide Verjüngungen stellen eine Verminderung des Querschnitts der Struktur (900, 950) von größer an ihrem Basisende (902, 950) zu kleiner an ihrem Kontaktende (904, 954) dar.
  • Es liegt innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung, dass die Struktur nicht in der Breite verjüngt ist, in welchem Fall der Verjüngungswinkel "α" NULL wäre. Es liegt auch innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung, dass der Verjüngungswinkel "α" größer ist als 2–6 Grad, beispielsweise nicht geringer als 30 Grad. Es liegt innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung, dass die Struktur nicht in der Dicke verjüngt ist, in welchem Fall der Verjüngungswinkel "β" NULL wäre. Es liegt auch innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung, dass der Verjüngungswinkel "β" größer ist als 2–6 Grad, beispielsweise nicht geringer als 30 Grad. Es liegt innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung, dass die Struktur nur in der Dicke und nicht in der Breite oder nur in der Breite und nicht in der Dicke verjüngt ist.
  • Die Kontaktstrukturen 900 und 950 sind hauptsächlich, vorzugsweise vollständig metallisch und können als mehrlagige Strukturen ausgebildet (hergestellt) werden, wie vorstehend beschrieben wurde.
  • 9D zeigt eine vergrößerte Ansicht des Kontaktendes 954 der Kontaktstruktur 950 (gleichermaßen auf die Kontaktenden von anderen hierin dargestellten Kontaktstrukturen anwendbar). In dieser vergrößerten Ansicht ist zu sehen, dass die Kontaktstruktur 954 geeigneterweise ziemlich vorspringend ist, wobei sie um einen Abstand "d3" im Bereich von 6,35–127 μm (0,25–5 mils), vorzugsweise 76 μm (3 mils) von der unteren (wie gesehen) Oberfläche des Kontaktendes des Federkontaktelements vorsteht, und geeigneterweise in der geometrischen Form einer Pyramide, eines Keils, einer Halbkugel oder dergleichen vorliegt.
  • Das resultierende Federkontaktelement weist eine Gesamthöhe "H" auf, die die Summe von "d1", "d2" (und "d3") plus die Dicke des zentralen Körperteils ist.
  • Folglich wurde ein beispielhaftes Federkontaktelement beschrieben, das sich zum Bewerkstelligen von Verbindungen zwischen zwei elektronischen Bauteilen eignet und das typischerweise mit seinem Basisende an einem der zwei elektronischen Bauteile befestigt wird und wobei eine Druckverbindung mit seinem Kontaktende mit den anderen der zwei elektronischen Bauteile bewirkt wird, mit den folgenden Abmessungen (in mils, wenn nicht anders angegeben):
    Figure 00510001
    • (Anmerkung: 1 mil = 25,4 μm)
    aus denen die folgenden allgemeinen Beziehungen ersichtlich sind:
    "L" ist ungefähr mindestens 5-mal "H";
    "d1" ist ein kleiner Bruchteil von "H", wie z.B. zwischen einem Fünftel und einer Hälfte der Größe von "H";
    "w2" ist ungefähr eine Hälfte der Größe von "w1" und ist ein kleiner Bruchteil von "H", wie z.B. zwischen einem Zehntel und einer Hälfte der Größe von "H"; und
    "t2" ist ungefähr eine Hälfte der Größe von "t1".
  • 9E stellt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, bei dem diskrete Kontaktspitzenstrukturen 972 (vergleiche 220) mit den Kontaktenden 974 von länglichen Kontaktspitzenstrukturen 970 (vergleiche 900, 950) anstelle des Versehens der Kontaktenden mit einteilig ausgebildeten erhabenen Kontaktstrukturen (908, 958) verbunden werden können. Dies sieht die Möglichkeit vor, dass die Kontaktspitzenstruktur 968 eine andere Metallurgie als die länglichen Kontaktspitzenstrukturen (Federkontaktelemente) 970 aufweist. Die Metallurgie des Federkontaktelements 970 ist beispielsweise geeignet auf seine mechanischen (z.B. elastischen, Feder-) Eigenschaften und seine allgemeine Fähigkeit, Elektrizität zu leiten, abgestimmt, während die Metallurgie einer Kontaktspitzenstruktur 972, die an dieser angebracht ist, geeigneterweise darauf abgestimmt ist, eine überlegene elektrische Verbindung mit einem Anschluss (nicht dargestellt) eines kontaktierten elektronischen Bauteils (nicht dargestellt) herzustellen, und kann, falls erforderlich, eine überlegene Verschleißbeständigkeit aufweisen.
  • MATERIALIEN UND PROZESSE
  • Geeigneten Materialien für die einen oder mehreren Schichten der hierin beschriebenen Kontaktspitzenstrukturen umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf:
    Nickel und seine Legierungen;
    Kupfer, Kobalt, Eisen und ihre Legierungen;
    Gold (insbesondere hartes Gold) und Silber, die beide ausgezeichnete Stromführungsfähigkeiten und gute Kontaktwiderstandseigenschaften aufweisen;
    Elemente der Platingruppe;
    Edelmetalle;
    Halbedelmetalle und ihre Legierungen, insbesondere Elemente der Palladiumgruppe und ihre Legierungen; und
    Wolfram, Molybdän und andere schwer schmelzende Metalle und ihre Legierungen.
  • In Fällen, in denen eine weichlotartige Oberflächengüte erwünscht ist, können Zinn, Blei, Wismut, Indium und ihre Legierungen auch verwendet werden.
  • Geeignete Prozesse zum Abscheiden dieser Materialien (z.B. in den Öffnungen in einer Maskierungsschicht auf einem Opfersubstrat) umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf: verschiedene Prozesse, die die Abscheidung von Materialien aus wässerigen Lösungen beinhalten; elektrolytisches Plattieren; stromloses Plattieren; chemische Gasphasenabscheidung (CVD); physikalische Gasphasenabscheidung (PVD); Prozesse, die die Abscheidung von Materialien durch induzierten Zerfall von flüssigen oder festen Präkursoren bewirken; und dergleichen, wobei alle diese Verfahren zum Abscheiden von Materialien im Allgemeinen gut bekannt sind. Elektroplattieren ist ein im Allgemeinen bevorzugtes Verfahren.
  • ANPASSEN (VEREINHEITLICHEN) VON "K"
  • Eine Vielzahl von länglichen Kontaktspitzenstrukturen mit verschiedenen Längen (wobei alle anderen Parameter wie z.B. Materialien und Querschnitt gleich sind) weisen einen unterschiedlichen Widerstand gegen Kontaktkräfte auf, die an ihren freien (Kontakt-) Enden aufgebracht werden. Es ist im Allgemeinen erwünscht, dass die Federkonstanten "K" für alle länglichen Kontaktspitzenstrukturen, die an einem gegebenen elektronischen Bauteil angebracht sind, gleich sind.
  • Die 10A–10D stellen längliche Kontaktspitzenstrukturen (1000, 1020, 1040, 1060), die an elektronischen Bauteilen (1010, 1030, 1050 bzw. 1070) angebracht sind, und Verfahren zum Anpassen der Widerstände "K" einer Vielzahl von ansonsten ungleichen länglichen Kontaktspitzenstrukturen, so dass sie gleich sind, dar und entsprechen den 7A–7D der vorstehend erwähnten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/034 053, eingereicht am 31.12.96.
  • Die länglichen Kontaktspitzenelemente (1000, 1020, 1040, 1060) sind zu beliebigen der vorstehend beschriebenen länglichen Kontaktspitzenstrukturen ähnlich und weisen ein Basisende (1002, 1022, 1042, 1062), das in einer Richtung von einem zentralen Körperteil (1006, 1026, 1046 bzw. 1066) versetzt ist, und einen Spitzenteil (1004, 1024, 1044, 1064), der in einer entgegengesetzten Richtung vom zentralen Körperteil versetzt ist, auf. Vergleiche die länglichen Kontaktspitzenstrukturen 900 und 950 von 9A bzw. 9C.
  • 10A stellt ein erstes Verfahren zum Anpassen der Federkonstante dar. In diesem Beispiel wird ein Federkontaktelement 1000 (vergleiche mit irgendeinem der vorstehend beschriebenen länglichen Kontaktspitzenstrukturen) mit seinem Basisende 1002 an einem Anschluss eines elektronischen Bauteils 1010 angebracht. Ein Graben 1012 wird in der Oberfläche des elektronischen Bauteils 1010 ausgebildet und erstreckt sich von unter dem Kontaktende 1004 der Federkontaktstruktur 1000 entlang von deren Körperteil 1006 in Richtung des Basisendes 1002 des Federkontaktelements 1000 in eine Position (Punkt) "P", die in einem vorgeschriebenen, festen Abstand, wie z.B. 1,5 mm (60 mils), vom Kontaktende 1004 liegt. Wenn eine Kraft nach unten auf das Kontaktende 1004 aufgebracht wird, ist vorgesehen, dass das Federkontaktelement 1000 sich biegt (durchbiegt), bis der Körperteil 1006 die Kante des Grabens 1012 (d.h. die Oberfläche des Bauteils 1010) am Punkt "P" berührt, woraufhin nur dem äußersten Teil (vom Punkt "P" zum Ende 804) des Federkontaktelements 1000 ermöglicht wird, sich weiter zu biegen. Der äußerste Teil des Federkontaktelements weist eine "effektive" gesteuerte Länge von "L1" auf, die leicht für eine beliebige Anzahl von Federkontaktelementen (1000) mit einer Gesamtlänge "L", die größer ist als "L1", gleich gemacht werden kann. Auf diese Weise kann die Reaktion ("K") auf aufgebrachte Kontaktkräfte unter Federkontaktelementen mit verschiedenen Längen gleichmäßig gemacht werden (solange der Punkt "P" irgendwo in den zentralen Körperteil des Federkontaktelements fällt).
  • 10B stellt ein weiteres Verfahren zum Anpassen der Federkonstante dar. Bei diesem Beispiel wird ein Federkontaktelement 1020 durch sein Basisende 1022 an einem elektronischen Bauteil 1030 (vergleiche 1010) angebracht. Eine Struktur 1032 (vergleiche 1012) wird auf der Oberfläche des elektronischen Bauteils 1030 an einer Stelle zwischen dem Basisende 1022 der Federkontaktstruktur 820, zwischen der Oberfläche des elektronischen Bauteils 1030 und dem zentralen Körperteil 1026 (vergleiche 1006) der Federkontaktstruktur 1020 ausgebildet und erstreckt sich entlang des Körperteils 1026 (vergleiche 1006) derselben in Richtung des Kontaktendes 1024 (vergleiche 1004) des Federkontaktelements 1020 zu einer Position (Punkt) "P", die in einem vorgeschriebenen, festen Abstand, wie z.B. dem vorstehend erwähnten (mit Bezug auf 10A) vorgeschriebenen Abstand, vom Kontaktende 1024 liegt. Die Struktur 1032 ist geeigneterweise ein Kügelchen aus irgendeinem harten Material wie z.B. Glas oder ein vorgeschnittener Keramikring, der auf der Oberfläche des elektronischen Bauteils 1030 angeordnet wird. Wenn eine Kraft nach unten auf das Kontaktende 1024 aufgebracht wird, wird nur dem äußersten Teil (vom Punkt "P" zum Ende 1024) des Federkontaktelements 1020 ermöglicht, sich zu biegen. Wie im vorherigen Ausführungsbeispiel (1000) können auf diese Weise die Reaktionen auf aufgebrachte Kontaktkräfte unter Federkontaktelementen mit verschiedenen Längen gleich gemacht werden.
  • 10C stellt noch ein weiteres Verfahren zum Anpassen der Federkonstante dar. Bei diesem Beispiel wird ein Federkontaktelement 1040 (vergleiche 1000 und 1020) durch sein Basisende 1042 an einem elektronischen Bauteil 1050 angebracht. Eine Einkapselungsstruktur 1052 wird auf der Oberfläche des elektronischen Bauteils 1050 auf eine Weise ähnlich zur Struktur 1032 des vorherigen Ausführungsbeispiels ausgebildet. In diesem Fall kapselt jedoch die Struktur 1052 das Basisende 1042 der Federkontaktstruktur 1040 vollständig ein und erstreckt sich entlang deren Körperteil 1046 in Richtung von deren Kontaktende 1044 zu einer Position (Punkt) "P", die in einem vorgeschriebenen, festen Abstand, wie z.B. dem vorstehend erwähnten (mit Bezug auf 10B) vorgeschriebenen Abstand vom Kontaktende 1044, liegt. Der äußerste Teil des Federkontaktelements 1040 weist eine "effektive" Länge von "L1" auf. Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen wird, wenn eine Kraft nach unten auf das Kontaktende 1044 aufgebracht wird, nur dem äußersten Teil (vom Punkt "P" zum Ende 1044) des Federkontaktelements 1044 ermöglicht, sich zu biegen. Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen können die Reaktionen auf aufgebrachte Kontaktkräfte unter Federkontaktelementen mit verschiedenen Längen gleich gemacht werden.
  • 10D stellt noch ein weiteres Verfahren zum Anpassen der Federkonstante dar. Bei diesem Beispiel wird ein Federkontaktelement 1060 (vergleiche 1000, 1020, 1040) durch sein Basisende 1062 an einem elektronischen Bauteil 1080 (vergleiche 1050) angebracht. Bei diesem Beispiel wird der Körperteil 1066 mit einem "Knick" 1072 an einer Position (Punkt) "P" ausgebildet, die in einem vorgeschriebenen, festen Abstand, wie z.B. dem vorstehend erwähnten (mit Bezug auf 8C) vorgeschriebenen Abstand, vom Kontaktende 1064 liegt. Der äußerste Teil des Federkontaktelements 1060 weist folglich eine "effektive" Länge von "L1" auf. Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen wird, wenn eine Kraft nach unten auf das Kontaktende 1064 aufgebracht wird, nur dem äußersten Teil (vom Punkt "P" zum Ende 1064) des Federkontaktelements 1060 ermöglicht, sich zu biegen. (Der Knick 1072 kann so bemessen und geformt werden, dass sich die gesamte Kontaktstruktur 1060 geringfügig biegt, bevor der Knick 1072 die Oberfläche des Bauteils 1070 berührt, wonach nur der äußerste Teil des Federelements 1060 sich weiterhin biegt.) Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen können die Reaktionen auf aufgebrachte Kontaktkräfte unter Federkontaktelementen mit verschiedenen Längen gleich gemacht werden.
  • Andere Verfahren können verwendet werden, um die Federkonstanten unter Kontaktelementen mit verschiedenen Gesamtlängen ("L") zu "vereinheitlichen". Ihre Breiten und/oder die Verjüngung "α" können insbesondere beispielsweise so ausgebildet werden, dass sie voneinander verschieden sind, um dieses gewünschte Ergebnis zu erzielen.
  • DREIDIMENSIONALE LÄNGLICHE KONTAKTSPITZENSTRUKTUREN
  • Vorstehend wurde eine Anzahl von länglichen Kontaktspitzenstrukturen beschrieben, die dazu geeignet sind, direkt an Anschlüssen von elektronischen Bauteilen angebracht oder auf diesen hergestellt zu werden, und die in der Lage sind, sich "dreidimensional" vom elektronischen Bauteil zu erstrecken, so dass deren Kontaktenden so angeordnet sind, dass sie Druckverbindungen mit Anschlüssen eines anderen elektronischen Bauteils herstellen können.
  • 11A und 11B stellen ein weiteres Ausführungsbeispiel von länglichen Kontaktspitzenstrukturen dar, die sich dazu eignen, an sich als Federkontaktelemente zu dienen.
  • 11A stellt ein Federkontaktelement 1100 dar, das gemäß den vorstehend dargelegten Verfahren hergestellt wurde, mit der Ausnahme (merklicher Unterschied), dass der zentrale Körperteil 1106 (vergleiche 906) des Kontaktelements nicht gerade ist. Obwohl es immer noch in einer Ebene (z.B. der x-y-Ebene) liegen kann, ist es als entlang der x-Achse "springend" dargestellt, während es die y-Achse durchläuft, in welchem Fall das Basisende 1102 (vergleiche 902) eine andere x-Koordinate aufweist als das Kontaktende 1104 (vergleiche 904) oder die Kontaktstruktur 1108 (vergleiche 908), die am Kontaktende 1104 angeordnet ist.
  • 11B stellt ein weiteres Federkontaktelement 1150 dar, das in vielerlei Hinsicht zum Federkontaktelement 1100 von 11A ähnlich ist, mit der Ausnahme, dass eine z-Achsen-Stufe zwischen dem zentralen Körperteil 1156 (vergleiche 1106) und dem Basisteil 1152 (vergleiche 1102) zusätzlich zur Stufe zwischen dem zentralen Teil 1156 und dem Kontaktendteil 1154 (vergleiche 1104) vorhanden ist. Das Federkontaktelement 1150 ist mit einer Kontaktstruktur 1158 (vergleiche 1108) an seinem Kontaktende 1154 dargestellt.
  • Variationen sind beispielsweise, dass die resultierenden länglichen Kontaktspitzenstrukturen und Federkontaktelemente wärmebehandelt werden können, um ihre mechanischen Eigenschaften zu verbessern, entweder während sie sich auf dem Opfersubstrat befinden oder nachdem sie an einem anderen Substrat oder einem elektronischen Bauteil angebracht sind. Irgendeine Wärme, die mit dem Verbinden der Kontaktspitzenstrukturen mit Verbindungselementen oder dem Anbringen (z.B. durch Hartlöten) der Federkontaktelemente an einem Bauteil verbunden ist, kann vorteilhafterweise verwendet werden, um das Material des Verbindungselements bzw. Federkontaktelements "wärmezubehandeln".

Claims (55)

  1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungsvorrichtungen, wobei die Verbindungsvorrichtungen Enden haben, aufweisend: Vorfertigen von Kontaktspitzenstrukturen (520) auf einem Opfersubstrat (502) mit einer Oberfläche mit einer topologischen Kontaktstruktur (530, 908), die bei der Verwendung elektrische Druckverbindungen verbessert, die durch die Kontaktspitzenstrukturen mit entsprechenden Anschlüssen eines elektronischen Bauteils hergestellt werden; Verbinden der Kontaktspitzenstrukturen (520) durch Anbringen ihrer Enden an den Enden von länglichen Verbindungselementen (540), die in einem separaten Prozess hergestellt werden; und Entfernen des Opfersubstrats (502) nach dem Verbinden der Kontaktspitzenstrukturen (520) mit den Enden der Verbindungselemente (540), was zu mit Spitzen versehenen Verbindungsvorrichtungen führt, die die vorgefertigten Kontaktspitzenstrukturen an ihren Enden aufweisen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die Kontaktspitzenstrukturen (520) länglich sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kontaktspitzenstrukturen jeweils einen Auslegerbalken aufweisen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die topologische Kontaktstruktur (908) in Form einer Pyramide vorliegt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die topologische Kontaktstruktur (530) in Form eines Pyramidenstumpfs vorliegt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die topologische Kontaktstruktur (608) in Form von einer oder mehreren Vertiefungen vorliegt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die Kontaktspitzenstrukturen (520) unter Verwendung von lithographischen Prozessen auf dem Opfersubstrat (502) ausgebildet werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner aufweist: Herstellen der Kontaktspitzenstrukturen (520) auf dem Opfersubstrat (502) als längliche Kontaktspitzenstrukturen, wobei jede längliche Kontaktspitzenstruktur ein Ende und ein weiteres Ende aufweist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, welches ferner aufweist: Herstellen der länglichen Kontaktspitzenstrukturen derart, dass ihre einen Enden kollinear sind.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei: die länglichen Kontaktspitzenstrukturen (720) eine abwechselnde Orientierung aufweisen.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei: die länglichen Kontaktspitzenstrukturen (820a–820e) eine abwechselnde Länge aufweisen.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: das Opfersubstrat (502) durch Ätzen entfernt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: das Opfersubstrat (502) durch Erwärmen entfernt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die Kontaktspitzenstrukturen (520) durch Vorsehen einer Maskierungsschicht (504) auf dem Opfersubstrat (502), Ausbilden von Öffnungen (506, 516) in der Maskierungsschicht und Abscheiden mindestens einer Schicht (524) aus einem Metallmaterial in den Öffnungen ausgebildet werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei: das Metallmaterial aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus folgendem besteht: Nickel und seinen Legierungen; Kupfer, Kobalt, Eisen und ihren Legierungen; Gold, hartem Gold und Silber; Elementen der Platingruppe; Edelmetallen; Halbedelmetallen und ihren Legierungen, insbesondere Elementen der Palladiumgruppe und ihren Legierungen; Wolfram, Molybdän und anderen schwer schmelzenden Metallen und ihren Legierungen; und Zinn, Blei, Wismut, Indium und ihren Legierungen.
  16. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die Kontaktspitzenstrukturen (720) länglich sind und in einer ersten Richtung von einem Ende zu einem entgegengesetzten Ende derselben verjüngt sind.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei: die Kontaktspitzenstrukturen in einer anderen, Richtung, die zur ersten Richtung senkrecht ist, vom einen Ende zum entgegengesetzten Ende derselben verjüngt sind.
  18. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner aufweist: Versehen von jeder einer Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen (520) mit einer Kontaktstruktur, die bezüglich der topologischen Kontaktstrukturen an anderen der Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen genau angeordnet wird.
  19. Verfahren zum Verbinden von zwei elektronischen Bauteilen, aufweisend: Herstellen von länglichen Verbindungselementen (540) an einem von zwei elektronischen Bauteilen; Herstellen von Kontaktspitzenstrukturen (520) auf einem Opfersubstrat (502), wobei die Kontaktspitzenstrukturen Auslegerbalken aufweisen; anschließend Verbinden der Kontaktspitzenstrukturen (520) mit den länglichen Verbindungselementen (540) und Entfernen des Opfersubstrats (502); und Drücken der Kontaktspitzenstrukturen (520) gegen entsprechende Anschlüsse an einem anderen der zwei elektronischen Bauteile.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei: das eine der zwei elektronischen Bauteile (254) ein Halbleiterbauelement ist.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei: das Halbleiterbauelement ein ASIC ist.
  22. Verfahren nach Anspruch 20, wobei: das Halbleiterbauelement ein Mikroprozessor ist.
  23. Verfahren nach Anspruch 19, wobei: das eine der zwei elektronischen Bauteile (254) eine Komponente einer Nadelkartenanordnung ist.
  24. Verfahren nach Anspruch 19, wobei: das eine der zwei elektronischen Bauteile (254) ein Raumtransformator einer Nadelkartenanordnung ist.
  25. Verfahren nach Anspruch 19, wobei: das andere der zwei elektronischen Bauteile ein Halbleiterbauelement ist.
  26. Verfahren nach Anspruch 19, wobei: das andere der zwei elektronischen Bauteile ein Halbleiterbauelement ist, das sich auf einem Halbleiterwafer befindet.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei: das Halbleiterbauelement ein Speicherbauelement ist.
  28. Verfahren zum Ausbilden einer Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen auf einem Opfersubstrat (702), aufweisend: Herstellen von länglichen Verbindungselementen (540) auf einem elektronischen Bauteil; Vorbereiten eines Opfersubstrats (502) durch Ausbilden eines Lösemechanismus (522) auf einer Oberfläche desselben und Festlegen einer Vielzahl von Stellen, an denen die Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen hergestellt werden; Herstellen der Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen (520) an der Vielzahl von Stellen auf dem vorbereiteten Opfersubstrat (502), wobei die Kontaktspitzenstrukturen Auslegerbalken aufweisen; und anschließend Verbinden der Kontaktspitzenstrukturen (520) mit den Enden der länglichen Verbindungselemente (540).
  29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei: der Lösemechanismus bei der Verwendung dazu ausgelegt ist, die Kontaktspitzenstrukturen (520) vom Opfersubstrat (502) durch einen Prozess zu lösen, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Wärme und chemischem Ätzen besteht.
  30. Verfahren nach Anspruch 28, wobei: das Opfersubstrat (502) mit genau angeordneten topologischen Strukturen innerhalb von jeder der Vielzahl von Stellen vorbereitet wird.
  31. Verfahren nach Anspruch 28, wobei: die Kontaktspitzenstrukturen (520) mehrere Schichten aufweisen, eine erste Schicht aus einem Material, das wegen seines überlegenen Kontaktwiderstandes ausgewählt wird, eine Endschicht aus einem Material, das wegen seiner Verbindungsfähigkeit ausgewählt wird, und eine Zwischenschicht aus einem Material, das wegen seiner strukturellen Integrität ausgewählt wird.
  32. Verfahren nach Anspruch 28, wobei: das Opfersubstrat ein Siliziumsubstrat ist; das Siliziumsubstrat vorbereitet wird durch: Abscheiden einer Aluminiumschicht auf einer Oberfläche eines Siliziumsubstrats; Abscheiden einer Kupferschicht auf der Aluminiumschicht; Abscheiden einer Schicht aus Maskierungsmaterial auf der Kupferschicht; und Bearbeiten der Maskierungsschicht derart, dass sie eine Vielzahl von Öffnungen an der Vielzahl von Stellen aufweist, wobei sich die Öffnungen durch die Maskierungsschicht hindurch zur darunterliegenden Kupferschicht erstrecken; und die Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen auf dem vorbereiteten Siliziumsubstrat hergestellt werden durch: Abscheiden einer Nickelschicht innerhalb der Öffnungen auf der Kupferschicht; und Abscheiden einer Goldschicht auf der Nickelschicht.
  33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei: die Aluminiumschicht eine Dicke von ungefähr 2000 nm (20000 Å) aufweist; die Kupferschicht eine Dicke von ungefähr 500 nm (5000 Å) aufweist; die Maskierungsschicht eine Dicke von ungefähr 51 μm (2 mils) aufweist; und die Nickelschicht eine Dicke von ungefähr 25,4–38 μm (1,0–1,5 mils) aufweist.
  34. Verfahren nach Anspruch 32, welches ferner aufweist: Abscheiden einer Titanschicht auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats vor dem Abscheiden der Aluminiumschicht.
  35. Verfahren nach Anspruch 32, welches ferner aufweist: Abscheiden einer Schicht aus einem Edelmetall auf der Kupferschicht vor dem Abscheiden der Nickelschicht.
  36. Verfahren nach Anspruch 28, wobei: das Opfersubstrat Aluminium ist; das Aluminiumsubstrat vorbereitet wird durch: Abscheiden einer Schicht aus Maskierungsmaterial auf einer Oberfläche des Aluminiumsubstrats; und Bearbeiten der Maskierungsschicht derart, dass sie eine Vielzahl von Öffnungen an der Vielzahl von Stellen aufweist, wobei sich die Öffnungen durch die Maskierungsschicht hindurch zum darunterliegenden Aluminiumsubstrat erstrecken; und die Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen auf dem vorbereiteten Aluminiumsubstrat hergestellt werden durch: Abscheiden einer dünnen Schicht aus hartem Gold auf dem Aluminiumsubstrat innerhalb der Öffnungen; Abscheiden einer relativ dicken Nickelschicht auf der Schicht aus hartem Gold; und Abscheiden einer dünnen Schicht aus weichem Gold auf der Nickelschicht.
  37. Verfahren nach Anspruch 36, wobei: die Schicht aus hartem Gold eine Dicke von ungefähr 2,54 μm (100 Mikroinch) aufweist; die Nickelschicht eine Dicke von ungefähr 51 μm (2 mils) aufweist; und die Schicht aus weichem Gold eine Dicke von ungefähr 2,54 μm (100 Mikroinch) aufweist.
  38. Verfahren nach Anspruch 36, welches ferner aufweist: Abscheiden eines sehr dünnen Kupferdecküberzugs auf der Schicht aus hartem Gold vor dem Abscheiden der Nickelschicht.
  39. Verfahren nach Anspruch 36, welches ferner aufweist: Versehen des Aluminiumsubstrats mit einer Unterlageschicht.
  40. Verfahren nach Anspruch 28, wobei: das Opfersubstrat ein Siliziumsubstrat ist; und das Siliziumsubstrat vorbereitet wird durch: Ätzen von Vertiefungen in das Siliziumsubstrat an speziellen Stellen, an denen es erwünscht ist, dass topologische Strukturen an den Kontaktspitzenstrukturen, die hergestellt werden, vorhanden sind; Aufbringen einer Maskierungsschicht und Strukturieren der Maskierungsschicht derart, dass sie an Stellen Öffnungen aufweist, an denen die Kontaktspitzenstrukturen hergestellt werden.
  41. Verfahren nach Anspruch 28, wobei: der Lösemechanismus ein nicht benetzbares Material, das auf der Oberfläche des Substrats abgeschieden wird, und ein nichtnetzendes Material, das auf dem nicht benetzbaren Material abgeschieden wird, ist.
  42. Verfahren nach Anspruch 41, welches ferner aufweist: Abscheiden einer zweiten Schicht aus einem nicht benetzbaren Material über der Schicht aus nichtnetzendem Material.
  43. Verfahren nach Anspruch 42, welches ferner aufweist: Abscheiden einer zweiten Schicht aus nichtnetzendem Material über der zweiten Schicht aus nicht benetzbarem Material.
  44. Verfahren nach Anspruch 43, welches ferner aufweist: Abscheiden einer Sperrschicht über der zweiten Schicht aus nichtnetzendem Material.
  45. Verfahren nach Anspruch 28, wobei: das Opfersubstrat ein Siliziumsubstrat ist; die Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen auf dem vorbereiteten Siliziumsubstrat hergestellt werden durch: Abscheiden einer Aluminiumschicht, dann Abscheiden einer Chromschicht, dann Abscheiden einer Kupferschicht, dann Abscheiden einer Goldschicht.
  46. Kontaktspitzenstrukturen, die bei der Verwendung zum Verbinden mit entsprechenden Enden von länglichen Verbindungselementen ausgelegt sind, die sich von Anschlüssen auf einer Oberfläche eines Substrats erstrecken, aufweisend: eine Vielzahl von Kontaktspitzenstrukturen (520), die auf einem Opfersubstrat (502) an vorbestimmten Stellen auf diesem hergestellt sind und sich auf diesem befinden; wobei das Opfersubstrat (502) bei der Verwendung von den Kontaktspitzenstrukturen (520) getrennt wird, nachdem die Kontaktspitzenstrukturen mit entsprechenden Enden von länglichen Verbindungselementen verbunden sind, die sich von einer entsprechenden Vielzahl der Anschlüsse des Substrats erstrecken, wobei die Kontaktspitzenstrukturen jeweils einen Auslegerbalken aufweisen.
  47. Vorgefertigte Kontaktspitzenstrukturen, die bei der Verwendung dazu ausgelegt sind, Verbindungen mit entsprechenden Enden von länglichen Verbindungselementen herzustellen, die sich von Anschlüssen eines elektronischen Bauteils erstrecken, aufweisend: eine Vielzahl von metallischen Kontaktspitzenstrukturen, die auf einem Opfersubstrat (502) ausgebildet sind, wobei die Kontaktspitzenstrukturen bei der Verwendung dazu ausgelegt sind, mit entsprechenden Enden von länglichen Verbindungselementen verbunden zu werden, die sich von den Anschlüssen des elektronischen Bauteils erstrecken, wobei die Kontaktspitzenstrukturen (520) jeweils einen Auslegerbalken aufweisen, und wobei die Kontaktspitzenstrukturen dazu ausgelegt sind, elektrische Verbindungen zwischen dem elektronischen Bauteil und einem weiteren elektronischen Bauteil zu bewirken, wobei das Opfersubstrat entfernt wurde.
  48. Vorgefertigte Kontaktspitzenstrukturen nach Anspruch 47, wobei: die metallischen Strukturen mehrlagige metallische Strukturen sind; das Opfersubstrat ein Metallplatte ist; das Metall Aluminium ist; das Opfersubstrat ein Siliziumwafer ist; das Opfersubstrat ein Material ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium, Kupfer und Silizium besteht.
  49. Vorgefertigte Kontaktspitzenstrukturen nach Anspruch 47, wobei: die metallischen Strukturen eine oder mehrere Schichten aus einem Material sind, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus folgendem besteht: Nickel und seinen Legierungen; Kupfer, Kobalt, Eisen und ihren Legierungen; Gold (insbesondere hartem Gold) und Silber, die beide eine ausgezeichnete Strombelastbarkeit und gute Kontaktwiderstandseigenschaften aufweisen; Elementen der Platingruppe; Edelmetallen; Halbedelmetallen und ihren Legierungen, insbesondere Elementen der Platingruppe und ihren Legierungen; Wolfram, Molybdän und anderen schwer schmelzenden Metallen und ihren Legierungen; und Zinn, Blei, Wismut, Indium und ihren Legierungen.
  50. Vorgefertigte Kontaktspitzenstrukturen nach Anspruch 47, wobei: jede metallische Struktur eine Topologie an einer Oberfläche derselben aufweist; und die Oberfläche mit einer Topologie diejenige Oberfläche ist, die bei der Verwendung eine Druckverbindung mit den Anschlüssen der anderen elektronischen Bauteile bewirkt.
  51. Verfahren nach Anspruch 1 oder 19, welches ferner das Vorsehen eines Grabens (1012) in der Oberfläche des elektronischen Bauteils (1010) benachbart zu einem länglichen Teil der Kontaktspitzenstruktur (1000) aufweist.
  52. Verfahren nach Anspruch 1 oder 19, welches ferner das Vorsehen einer Struktur (1032, 1052) zwischen der Oberfläche des elektronischen Bauteils (1030, 1050) und einem länglichen Teil der Kontaktspitzenstruktur (1020, 1040) aufweist.
  53. Verfahren nach Anspruch 52, wobei die Struktur (1052) einen Teil (1042) der Kontaktspitzenstruktur (1040) umhüllt.
  54. Verfahren nach Anspruch 1 oder 19, wobei ein länglicher Teil der Kontaktspitzenstruktur einen Knick (1072) aufweist.
  55. Verfahren nach Anspruch 54, wobei der Knick (1072) in Richtung der Oberfläche des elektronischen Bauteils (1070) angeordnet wird.
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