DE69819216T2 - Freitragende Kugelverbindung für integrierte Schaltungschippackung - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft allgemein Gehäuse für integrierte Schaltungs-Chips, bei denen Vermittlungseinrichtungen verwendet werden, und ihre Verbindung mit gedruckten Leiterplatten. Die Erfindung betrifft insbesondere eine freitragende Kugelverbindung für ein Gehäuse für integrierte Schaltungs-Chips.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gehäuse für integrierte Schaltungs-Chips werden gemeinhin mit gedruckten Leiterplatten verbunden, um eine elektronische Gesamtfunktion zu erreichen. Die Verbindung zwischen dem Gehäuse für den integrierten Schaltungs-Chip und der gedruckten Leiterplatte ermöglicht typischerweise die Leitung von Elektrizität von der Schaltungsanordnung des integrierten Schaltungs-Chips zu Schaltungsanordnungen oder anderen Komponenten auf der gedruckten Leiterplatte. Ein Verfahren zum Bilden der Verbindung zwischen dem Gehäuse für integrierte Schaltungs-Chips und der gedruckten Leiterplatte besteht in der Verwendung von einem oder mehreren Kugelverbindern in der Art von Lötkugeln bei sogenannten Flip-Chip- oder Flächenmatrixgehäusen.
  • Ein Problem, das bei Lötkugelverbindungen auftritt, ergibt sich aus der Differenz zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Gehäuses für integrierte Schaltungs-Chips und demjenigen der gedruckten Leiterplatte. Die Wärmeausdehnungskoeffizienten bestimmter Gehäuse für integrierte Schaltungs-Chips werden in hohem Maße durch die Ausdehnungseigenschaften des Siliciums bestimmt, das beispielsweise einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in der Größenordnung von etwa drei ppm/°C aufweisen kann. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der gedruckten Leiterplatte ist in hohem Maße eine Funktion des Anteils des in die gedruckte Leiterplatte aufgenommenen Kupfers. Die Leiterplatte kann beispielsweise einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in der Größenordnung von etwa siebzehn ppm/°C aufweisen. Daher beträgt die Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem Gehäuse für integrierte Schaltungs-Chips und der gedruckten Leiterplatte in diesem Beispiel etwa vierzehn ppm/°C. Typischerweise liegt die Wärmeausdehnungsdifferenz im Bereich von etwa zehn bis fünfzehn ppm/°C.
  • Diese Wärmeausdehnungsdifferenz führt zu verhältnismäßig großen Beanspruchungen, die auf die Lötkugelverbinder wirken, welche die Verbindung zwischen dem Gehäuse für integrierte Schaltungs-Chips und der gedruckten Leiterplatte herstellen. Über die Lebensdauer einer Kombination aus einer typischen gedruckten Leiterplatte und einem Gehäuse für integrierte Schaltungs-Chips führen Zyklen der Wärmeausdehnung und -kontraktion zu einer Beschädigung der Lötkugelverbindungen. Die Wärmeausdehnung oder -kontraktion kann durch eine Anzahl von Faktoren einschließlich der durch das Fließen von Elektrizität innerhalb des Chips des Gehäuses für integrierte Schaltungs-Chips oder auf der gedruckten Leiterplatte erzeugten Wärme, Umgebungsfaktoren, wie das normale Erwärmen und Abkühlen, oder dadurch, daß die gedruckte Leiterplattenanordnung bei Einschalt- und Ausschaltzyklen während des Betriebs der bestimmten elektronischen Vorrichtung, in der die gedruckte Leiterplatte aufgenommen ist, Erwärmungs- und Abkühlzyklen ausgesetzt wird, hervorgerufen werden.
  • Bei einem Typ einer Flip-Chip-Anordnung ist ein erster Satz von Lötkugelverbindern an der Oberfläche des integrierten Schaltungs-Chips bereitgestellt. Dieser erste Satz von Kugelverbindern wird verwendet, um den integrierten Schaltungs-Chip mit einer Vermittlungseinrichtung zu verbinden, die eine Zwischenschicht zwischen dem integrierten Schaltungs-Chip und der gedruckten Leiterplatte ist. Der erste Satz von Kugelverbindern kann beispielsweise durch C4-Lötkugeln gegeben sein. Die Vermittlungseinrichtung ist durch einen zweiten Satz von Kugelverbindern mit der gedruckten Leiterplatte verbunden. Diese können beispielsweise C5-Lötkugeln sein. Bei einem Typ eines Flächenmatrixgehäuses ist der integrierte Schaltungs-Chip mit der Vermittlungs einrichtung drahtgebondet. Ein Satz von Kugelverbindern wird zum Verbinden der Vermittlungseinrichtung mit der gedruckten Leiterplatte verwendet. Diese Kugelverbindungen unterliegen infolge der vorstehend erwähnten Wärmeausdehnungseigenschaften Beanspruchungen. Hierdurch können die Kugelverbindungen beschädigt werden oder ermüden.
  • Ein Verfahren zum Verringern von Beanspruchungen innerhalb der Kugelverbindungen besteht darin, zwischen der Systemebene der gedruckten Leiterplatte und dem integrierten Schaltungs-Chip ein Puffermaterial bereitzustellen. Beispielsweise kann zwischen der Vermittlungseinrichtung und der Systemebene der gedruckten Leiterplatte eine Pufferschicht mit einer geringen Ausschlagweite, beispielsweise Silikon, bereitgestellt werden. Die durch Wärmeausdehnungsdifferenzen hervorgerufenen Beanspruchungen werden teilweise durch das Silikon absorbiert. Hieraus ergeben sich jedoch hohe Beanspruchungen in den Lötkugeln, welche die Vermittlungseinrichtung mit dem integrierten Schaltungs-Chip verbinden. Fachleute werden verstehen, daß bei Lötkugelverbindungen aus dem Stand der Technik andere Probleme zwischen integrierten Schaltungs-Chips, Vermittlungseinrichtungen und gedruckten Leiterplatten auftreten.
  • In US-A-5 386 341 sind Halbleiter-Trägeranordnungen offenbart, bei denen ein flexibles Substrat verwendet wird, um eine Verbindung zu wenigstens einer Halbleitervorrichtung herzustellen. Vorzugsweise stellt das flexible Substrat auch eine Verbindung mit einer Schaltungskomponente, vorzugsweise einer Leiterplatte, her. Das flexible Substrat ist in einer U-förmigen Konfiguration angeordnet, wobei wenigstens eine Versteifungsplatte in der U-förmigen Kerbe angeordnet ist. Zwischenverbindungen zwischen der Halbleitervorrichtung und dem flexiblen Substrat und vorzugsweise der Schaltungskomponente sind durch Lötverbindungen bereitgestellt. Vorzugsweise sind zwei Versteifungsplatten mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten in der U-förmigen Kerbe des flexiblen Substrats angeordnet, und es wird vorzugsweise eine Klebstoffschicht mit einer geringen Ausschlagweite in der Anordnung verwendet, um thermische Beanspruchungen zu minimieren.
  • Das Dokument PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Band 017, Nr. 310 (E-1380), 14. Juni 1993, betrifft das Erhalten einer elektrischen Verbindung mit einer hohen Zuverlässigkeit durch Vermindern von Beanspruchungen an einem Lötauge entsprechend der Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen einem Halbleiterelement und einer Verbindungsplatine.
  • Bei einer Anbringungsstruktur für die Flip-Chip-Verbindung eines Halbleiterelements, das mehrere Lötaugen aufweist, mit einer Verbindungsplatine, bei der an der Oberfläche ein Schaltungsmuster eines Leiters ausgebildet ist, wird durch ein Verfahren, bei dem die aktive Seite nach unten zeigt, ein Vorsprung mit einer freitragenden Auslegerstruktur an wenigstens einer der Elektroden des Elements oder der Kontaktstellen der Platine gebildet und werden die Lötaugen am Ende des Auslegers gebildet oder damit verbunden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, jene Probleme zu lösen, die mit früheren Kugelverbindungen verbunden waren, die bei elektronischen Vorrichtungen verwendet wurden.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verbindungskonfiguration bereitzustellen, die die Beanspruchung verringert, der ein Kugelverbinder ausgesetzt ist, welcher zum Verbinden beliebiger zwei eines integrierten Schaltungs-Chips, einer Vermittlungseinrichtung und einer gedruckten Leiterplatte verwendet wird.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verbindung zwischen einem Gehäuse für integrierte Schaltungs-Chips und einer gedruckten Leiterplatte bereitzustellen, welche die Beanspruchung der Verbindung infolge Unterschieden in der Wärmeausdehnung zwischen dem Gehäuse für integrierte Schaltungs-Chips und der gedruckten Leiterplatte verringert.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Beanspruchungen verringernde Kugelverbindung für einen beliebigen Typ einer Kombination eines Gehäuses für integrierte Schaltungs-Chips und einer gedruckten Leiterplatte unter Einschluß von Flip-Chip-Anordnungen und drahtgebondeten Anordnungen bereitzustellen.
  • Zum Lösen dieser und anderer Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist eine elektronische Vorrichtung vorgesehen, welche einen integrierten Schaltungs-Chip und eine elektrisch mit dem integrierten Schaltungs-Chip verbundene Vermittlungseinrichtung aufweist. In der Vermittlungseinrichtung ist eine durch einen Kanal definierte freitragende Anordnung ausgebildet, und es ist ein erster Kugelverbinder auf der freitragenden Anordnung angeordnet. Eine gedruckte Leiterplatte ist elektrisch mit der Vermittlungseinrichtung verbunden. Der erste Kugelverbinder ist zwischen der gedruckten Leiterplatte und dem Gehäuse für integrierte Schaltungs-Chips angeordnet. Der erste Kugelverbinder kann eine Lötkugel sein.
  • Der freitragend angeordnete erste Kugelverbinder kann verwendet werden, um entweder die Vermittlungseinrichtung und den integrierten Schaltungs-Chip oder die Vermittlungseinrichtung und die gedruckte Leiterplatte zu verbinden. Falls die letztgenannte Verbindung durch den ersten Kugelverbinder hergestellt ist, kann die Vermittlungseinrichtung entweder durch einen zweiten Kugelverbinder oder eine Draht-Bondverbindung mit dem Gehäuse für integrierte Schaltungs-Chips verbunden werden.
  • Gemäß verschiedenen Merkmalen definiert die Vermittlungseinrichtung eine Ebene, in der der erste Kugelverbinder beweglich ist. Der Kanal kann verschiedene Konfigurationen einschließlich eines gebogenen Abschnitts mit Schlitzabschnitten, die sich von seinen Enden aus erstrecken, aufweisen. Der Kanal kann sich teilweise oder vollständig durch die Vermittlungseinrichtung erstrecken.
  • Gemäß einem anderen Beispiel ist eine Vermittlungseinrichtung vorgesehen, die dafür ausgelegt ist, durch einen Kugelverbinder eine elektrische Verbindung mit einer gedruckten Leiterplatte herzustellen. Die Vermittlungseinrichtung weist eine durch einen darin ausgebildeten Kanal definierte freitragende Anordnung auf. Der Kanal kann einen gebogenen Abschnitt aufweisen, der einen Spitzenabschnitt der freitragenden Anordnung definiert, um den Kugelverbinder darauf aufzunehmen. Der Kanal kann auch einen ersten und einen zweiten Schlitzabschnitt aufweisen, die sich vom ersten bzw. vom zweiten Ende des gebogenen Abschnitts erstrecken.
  • Gemäß einem anderen Beispiel ist ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Vorrichtung vorgesehen. Erstens wird eine Vermittlungseinrichtung bereitgestellt. Zweitens wird in der Vermittlungseinrichtung eine freitragende Anordnung gebildet, indem darin ein Kanal ausgebildet wird. Drittens wird eine gedruckte Leiterplatte bereitgestellt. Viertens wird der Kugelverbinder mit der freitragenden Anordnung gekoppelt. Fünftens wird der Kugelverbinder mit der gedruckten Leiterplatte gekoppelt.
  • Andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Durchschnittsfachleuten in der relevanten Technik beim Lesen der detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Figuren verständlich werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgende Beschreibung in Zusammenhang mit der anliegenden Zeichnung Bezug genommen, worin gleiche Bezugszahlen gleiche Teile darstellen. Es zeigen:
  • 1 eine elektronische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • 2 eine Teilschnittansicht einer elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • 3 eine isometrische Ansicht einer elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • 4 eine Draufsicht der elektronischen Vorrichtung aus 3 bei Betrachtung in Richtung der Pfeile 4–4 in 3,
  • 5 einen alternativen Aspekt der elektronischen Vorrichtung aus 4,
  • 6 einen alternativen Aspekt der elektronischen Vorrichtung aus 4 und
  • 7 eine andere elektronische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Kugelverbindungen zwischen Gehäusen für integrierte Schaltungs-Chips und gedruckten Leiterplatten unterliegen Beanspruchungen, die durch Unterschiede zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Gehäuses des integrierten Schaltungs-Chips und der gedruckten Leiterplatte hervorgerufen werden. Im allgemeinen sieht die vorliegende Erfindung das Bereitstellen einer Verbindung zwischen dem Gehäuse für den integrierten Schaltungs-Chip und die gedruckte Leiterplatte mit wenigstens einem freitragend angeordneten Kugelverbinder zwischen der Vermittlungseinrichtung und einem von dem integrierten Schaltungs-Chip und der gedruckten Leiterplatte oder beiden von diesen vor. Vorzugsweise ist zwischen der Vermittlungseinrichtung und der gedruckten Leiterplatte ein erster Satz von Kugelverbindern bereitgestellt und ist zwischen der Vermittlungseinrichtung und dem integrierten Schaltungs-Chip ein zweiter Satz von Kugelverbindern bereitgestellt. Wenigstens ein Kugelverbinder ist in bezug auf die Vermittlungseinrichtung freitragend angeordnet. Vorzugsweise ist ein Satz von Kugelverbindern freitragend angeordnet.
  • Wie in 1 in näheren Einzelheiten dargestellt ist, ist eine Vermittlungseinrichtung 30 durch eine Anordnung erster Kugelverbinder 40, die beispielsweise Lötkugeln sein können, mit einer gedruckten Leiterplatte 50 verbunden. Der integrierte Schaltungs-Chip 10 ist durch eine Anordnung zweiter Kugelverbinder 20, die beispielsweise Lötkugeln sein können, mit der Vermittlungseinrichtung 30 verbunden. Der integrierte Schaltungs-Chip 10 kann von einem beliebigen Typ einschließlich bekannter Chips, wie eines Flip-Chips oder eines drahtgebondeten Chips, sein. Vorzugsweise ist der Chip für eine Verbindung entweder mit einer gedruckten Leiterplatte oder mit einer Vermittlungseinrichtung unter Verwendung von Kugelverbindern ausgelegt. Die zweiten Kugelverbinder 20, die den integrierten Schaltungs-Chip 10 mit der Vermittlungseinrichtung 30 verbinden, können sich beispielsweise an Bondkontaktstellen (nicht dargestellt) auf dem integrierten Schaltungs-Chip befinden.
  • Die gedruckte Leiterplatte 50 kann eine beliebige geeignete gedruckte Leiterplatte sein, die dafür ausgelegt ist, durch Lötkugelverbindungen ein Gehäuse für integrierte Schaltungs-Chips, entweder für sich oder in Kombination mit einer Vermittlungseinrichtung, aufzunehmen. Die ersten Kugelverbinder 40 können sich an Lötaugen (nicht dargestellt) auf der gedruckten Leiterplatte 50 befinden.
  • Die Kugelverbinder selbst können ein beliebiger geeigneter Typ von Kugelverbindern sein, um Verbindungen zwischen integrierten Schaltungs-Chips und Vermittlungseinrichtungen, Gehäusen für integrierte Schaltungs-Chips und gedruckten Leiterplatten oder Vermittlungseinrichtungen und gedruckten Leiterplatten herzustellen. Beispielsweise können die zweiten Kugelverbinder 20 Lötkugeln sein und die ersten Kugelverbinder 40 Lötkugeln sein. Die vorliegende Erfindung kann jedoch zusammen mit beliebigen Kugel- oder Lötsäulenverbindern verwendet werden.
  • Eine freitragende Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich am besten unter weiterem Bezug auf 2 verstehen. Der Einfachheit halber zeigt 2 nur einen zweiten Kugelverbinder 20 und nur einen ersten Kugelverbinder 40. Wie dargestellt ist, verbindet der zweite Kugelverbinder 20 das Gehäuse 10 für integrierte Schaltungs-Chips mit einem Metallstreifen 31 einer Vermittlungseinrichtung 30. Der erste Kugelverbinder 40 ist auch über ein Kontaktloch 32 in der Vermittlungseinrichtung 30 mit dem Metallstreifen 31 verbunden. Demgemäß wirken der zweite Kugelverbinder 20, der Metallstreifen 31 und der erste Kugelverbinder 40 zusammen, um einen elektrischen Leitungsweg zwischen dem integrierten Schaltungs-Chip 10 und der gedruckten Leiterplatte 50 zu bilden.
  • Die 3 und 4 zeigen einen ersten Kugelverbinder 40, der an der Vermittlungseinrichtung 30 freitragend angeordnet ist. 4 ist eine Draufsicht von 3 in Richtung der Pfeile 4–4. Der Einfachheit halber sind das Gehäuse für integrierte Schaltungs-Chips und die gedruckte Leiterplatte nicht dargestellt. Mit Bezug auf diese Figuren sei bemerkt, daß eine freitragende Anordnung 33 durch Bilden eines Kanals 34 in der Vermittlungseinrichtung 30 erzeugt ist. Einer der ersten Kugelverbinder 40 ist an einem Spitzenabschnitt 35 der freitragenden Anordnung 33 angeordnet. Im allgemeinen ist die freitragende Anordnung 33 bereitgestellt, um zu ermöglichen, daß sich der Kugelverbinder frei in die Richtung AA bewegt, wenn sich die Komponente, an der der Kugelverbinder angebracht ist (beispielsweise der integrierte Schaltungs-Chip 10 oder die gedruckte Leiterplatte 50) thermisch ausdehnt oder zusammenzieht. Wenngleich der auf dem Spitzenabschnitt 35 der freitragenden Anordnung 33 liegende Kugelverbinder vorzugsweise einer der ersten Kugelverbinder 40 ist, kann die freitragende Struktur auch auf einen oder mehrere zweite Kugelverbinder 20 aufgebracht werden.
  • Vorzugsweise erstreckt sich der Kanal 34 vollständig durch die Vermittlungseinrichtung 31. Es kann jedoch eine gewisse Entlastung für die Beanspruchungen in den Kugelverbindern infolge von Differenzen zwischen den thermischen Koeffizienten der beeinflußten Schichten erreicht werden, indem ein Kanal bereitgestellt wird, der sich nur teilweise in die Dicke der Vermittlungseinrichtung hinein erstreckt. Vorzugsweise weist der Kanal 34 ein Paar im wesentlichen vertikaler Seitenwände auf. Die Seitenwände können optional schräg zueinander stehen, so daß sich der Kanal verengt. Der Kanal 34 weist einen gebogenen Abschnitt 36 und ein Paar von Schlitzabschnitten 37 auf, die sich von den Enden 38 des gebogenen Abschnitts 36 erstrecken. Vorzugsweise erstrecken sich die Schlitzabschnitte 37 über eine Außengrenze des Kugelverbinders 40 hinaus. Die Schlitzabschnitte 37 definieren Armabschnitte 39 der freitragenden Anordnung 33. Weil sich der Kugelverbinder 40 frei in die Richtung AA bewegen kann, werden Beanspruchungen, die vorher vom Kugelverbinder 40 absorbiert wurden, nun vom Armabschnitt 39 absorbiert. Vorzugsweise besteht die Vermittlungseinrichtung 30 daher aus einem Material, das stärker ist und weniger ermüdungsanfällig ist als die Kugelverbinder 40.
  • Es sei bemerkt, daß auch andere Geometrien zum Bilden des Kanals 34 verwendet werden können. Beispielsweise kann, wie in 5 dargestellt ist, der gebogene Abschnitt 36 ein Halbkreis sein, von dem Schlitzabschnitte 37 ausgehen. Gemäß einer anderen Alternative kann die Rille eine rechteckige oder quadratische Spitze definieren, wie in 6 dargestellt ist. Vorzugsweise erstreckt sich der gebogene Abschnitt 36 wenigstens um 180° um den Kugelverbinder 40, wie es der Fall ist, wenn der gebogene Abschnitt 36 auf die Seite der Achse AA begrenzt ist, die vom Armabschnitt 39 entfernt ist, wie in 5 dargestellt ist. Der gebogene Abschnitt 36 sollte sich über weniger als volle 360° um den Kugelverbinder 40 erstrecken, weil dies dazu führen würde, daß kein Armabschnitt 39 vorhanden wäre, um den Kugelverbinder 40 mit der Vermittlungseinrichtung 31 zu verbinden. Daher sollte die Erstreckung des gebogenen Abschnitts 36 um den Kugelverbinder 40 zwischen 180° und 360° liegen. Bevorzugter liegt die Erstreckung zwischen 220° und 320°. Noch bevorzugter liegt die Erstreckung zwischen 260° und 290°, und sie liegt am bevorzugtesten in der Größenordnung von etwa 270°. Wie am besten in 4 dargestellt ist, liegt vorzugsweise ein Leitungssegment 41 zwischen den Enden 38 des gebogenen Abschnitts 36 außerhalb der planaren Grenzen des ersten Kugelverbinders 40.
  • Die Breite des Kanals 34 am schmalsten Punkt sollte wenigstens gleich dem Abstand sein, über den sich der erste Kugelverbinder 40 nach Erwartung entlang der Achse AA bewegt. Dies hängt von mehreren Faktoren einschließlich der Wärmeausdehnungskoeffizienten der Vermittlungseinrichtung 30, des integrierten Schaltungs-Chips 10 und der gedruckten Leiterplatte 50 und der Umgebungsbedingungen, unter denen die Anordnung aus dem Gehäuse für integrierte Schaltungs-Chips und der gedruckten Leiterplatte arbeitet, ab. Ein Beispiel der Breite eines Kanals liegt in der Größenordnung von 0,001 bis 0,003 Zoll (0,025–0,076 mm).
  • Der Kanal 34 kann durch eine beliebige geeignete Technik, einschließlich Stanzen, Ätzen oder Laserbohren, gebildet werden. Der Kanal 34 wird vorzugsweise durch Laserbohren gebildet. Dieses Verfahren ermöglicht das Bilden kleiner freitragender Anordnungen und ist verhältnismäßig kostengünstig. Gemäß diesem Prozeß wird ein Laser verwendet, um das Kanalmuster in die Vermittlungseinrichtung zu bohren oder zu schneiden.
  • Die Vermittlungseinrichtung 30 besteht vorzugsweise aus einem geeigneten Material, das eine geeignete Zwischenschicht bilden kann, um die Kugelverbindungen zwischen dem integrierten Schaltungs-Chip 10 und der gedruckten Leiterplatte 50 zu bilden. Vorzugsweise ist das zum Bilden der Vermittlungseinrichtung 30 verwendete Material ein Film in der Art eines Polyimidbands. Es können jedoch auch andere Materialien, wie thermische Kunststoffe, verwendet werden.
  • Gemäß einem anderen Beispiel kann die vorstehend beschriebene freitragende Struktur mit anderen Anordnungen eines Gehäuses für integrierte Schaltungs-Chips und einer gedruckten Leiterplatte als der in 2 dargestellten Anordnung vom Flip-Chip-Typ verwendet werden. Wie beispielsweise in 7 dargestellt ist, kann die Methode unter Verwendung einer freitragenden Anordnung zusammen mit einer drahtgebondeten Anordnung verwendet werden. Der integrierte Schaltungs-Chip 110 wird durch einen Klebstoff 160 an die Vermittlungseinrichtung 130 angeklebt. Es ist wichtig, daß der freitragende Abschnitt beim Anbringen des integrierten Schaltungs-Chips an der Vermittlungseinrichtung nicht versehentlich an das Gehäuse des integrierten Schaltungs-Chips angeklebt wird. Im Fall eines Polyimidbands (beispielsweise Kapton®-Band) kann dies verhindert werden, indem Klebstoff selektiv überall außer auf dem freitragenden Abschnitt aufgebracht wird. Im Fall einiger thermischer Kunststoffe (beispielsweise Aurum®) kann eine Metall-Heizplatte verwendet werden, um einen Druck und eine Temperatur nur auf Bereiche des Bands anzuwenden, an denen eine gute Haftung erforderlich ist.
  • Der integrierte Schaltungs-Chip 110 ist durch wenigstens eine Draht-Bondverbindung 170 mit der Vermittlungseinrichtung 130 drahtgebondet. Die Draht-Bondverbindung 170 verbindet eine Bondkontaktstelle (nicht dargestellt) des Gehäuses 110 des integrierten Schaltungs-Chips mit einem Metallstreifen 131 der Vermittlungseinrichtung 130. Der Kugelverbinder 140 ist durch ein in der Vermittlungseinrichtung 130 gebildetes Kontaktloch 132 mit dem Metallstreifen 131 verbunden. Der Kugelverbinder 140 ist auch mit einer gedruckten Leiterplatte 150 verbunden, um einen elektrischen Leitungsweg von dem integrierten Schaltungs-Chip 110 zur gedruckten Leiterplatte 150 zu vervollständigen. Eine freitragende Anordnung 133 ist, wie vorstehend erwähnt wurde, bereitgestellt, um eine Hin- und Herbewegung des Kugelverbinders 140 zu ermöglichen.
  • Gemäß einem anderen Beispiel ist ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Vorrichtung vorgesehen. Es ist ein integrierter Schaltungs-Chip bereitgestellt. Der Chip kann von einem beliebigen Typ, ob bekannt oder unbekannt, sein, der durch einen oder mehrere Kugelverbinder zur Verbindung mit einer Vermittlungseinrichtung oder einer gedruckten Leiterplatte ausgelegt ist. Es ist eine Vermittlungseinrichtung bereitgestellt. Es ist eine gedruckte Leiterplatte bereitgestellt. Eine freitragende Anordnung ist in der Vermittlungseinrichtung ausgebildet. Dies wird durch Bilden eines Kanals in der Vermittlungseinrichtung erreicht. Der Kanal kann durch ein beliebiges geeignetes Verfahren einschließlich Laserbohren, Ätzen oder Stanzen, gebildet werden, ist jedoch nicht auf diese beschränkt. Ein erster Kugelverbinder ist mit der freitragenden Anordnung und der gedruckten Leiterplatte gekoppelt. Die Vermittlungseinrichtung ist entweder durch einen zweiten Kugelverbinder oder eine Draht-Bondverbindung mit dem Gehäuse des integrierten Schaltungs-Chips verbunden. Mehrere der ersten Kugelverbindungen können in einer beliebigen geeigneten oder gewünschten Anordnung bereitgestellt werden.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung können Trägerkugeln in die Gehäuse-/Leiterplattenanordnung aufgenommen werden, um die thermische Funktionsweise und Stabilität der Anordnung zu gewährleisten. Die Trägerkugeln sind nicht freitragend angeordnet und unterliegen daher einer Ermüdungsbeschädigung bei thermischen Ausdehnungszyklen. Weil die Trägerkugeln jedoch nicht elektrisch aktiv sind, ergeben sich aus einer Beschädigung der Trägerkugeln durch eine Beanspruchung infolge von Wärmeausdehnungsdifferenzen, wie vorstehend beschrieben wurde, keine elektrischen Ausfälle.

Claims (13)

  1. Elektronische Vorrichtung, welche aufweist: einen integrierten Schaltkreis-Chip (10), eine Zwischenlage (30), die elektrisch mit dem integrierten Schaltkreis-Chip (10) verbunden ist, einen ersten Kugelverbinder (40) und eine Leiterplatte (50), die durch den ersten Kugelverbinder (40) elektrisch mit der Zwischenlage (30) verbunden ist, wobei der erste Kugelverbinder (40) zwischen der Leiterplatte (50) und dem integrierten Schaltkreis-Chip (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (30) einen in ihr ausgebildeten freitragenden Träger (33) aufweist, der in einer Ebene mit der Zwischenlage (30) liegt, wobei der freitragende Träger (33) einen Armteil (39) und einen Kopfabschnitt (35) aufweist und durch einen in der Zwischenlage (30) ausgebildeten Kanal (34) begrenzt ist, wobei der erste Kugelverbinder mit dem Kopfabschnitt (35) verbunden ist.
  2. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Zwischenlage (30) eine Ebene definiert, wobei der erste Kugelverbinder (40) innerhalb der Ebene beweglich ist.
  3. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der sich der Kanal (34) vollständig durch die Dicke der Zwischenlage (30) erstreckt.
  4. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der sich der Kanal (34) nur teilweise durch die Dicke der Zwischenlage (30) erstreckt.
  5. Elektronische Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Kanal (34) einen gebogenen Abschnitt (36) aufweist, der den ersten Kugelverbinder (40) teilweise umgibt, und sich ein erster und ein zweiter Schlitzabschnitt vom ersten bzw. vom zweiten Ende des gebogenen Abschnitts (36) erstrecken.
  6. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der sich der gebogene Abschnitt des Kanals (34) über wenigstens 180 Grad um den ersten Kugelverbinder (40) erstreckt.
  7. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der sich der gebogene Abschnitt (36) des Kanals (34) etwa über 270 Grad um den ersten Kugelverbinder (40) erstreckt.
  8. Elektronische Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Kanal (34) einen Anfangspunkt und einen Endpunkt aufweist, wobei sich ein Liniensegment zwischen dem Anfangspunkt und dem Endpunkt jenseits der planaren Grenzen des ersten Kugelverbinders (40) befindet.
  9. Elektronische Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Zwischenlage (30) durch einen zweiten Kugelverbinder (20) elektrisch mit dem integrierten Schaltkreis-Chip verbunden ist.
  10. Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Zwischenlage (30) durch eine Draht-Bondverbindung (170) elektrisch mit dem integrierten Schaltkreis-Chip verbunden ist.
  11. Zwischenlage (30) für eine elektrische Verbindung mit einer gedruckten Leiterplatte (50) durch einen Kugelverbinder (40), dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (30) ein Substrat mit einem darin ausgebildeten freitragenden Träger (33) aufweist, die in einer Ebene mit dem Substrat liegt, zur Aufnahme des Kugelverbinders (40), wobei der freitragende Träger (33) einen Armteil (39) und einen Kopfabschnitt (35) zur Verbindung mit dem Kugelverbinder (40) aufweist und durch einen in dem Substrat ausgebildeten Kanal (34) begrenzt ist.
  12. Zwischenlage (30) nach Anspruch 11, bei der der Kanal (34) einen gebogenen Abschnitt (36) aufweist, der den Kopfabschnitt (35) des freitragenden Trägers (33) definiert, wobei der Kopfabschnitt (35) zur Aufnahme des Kugelverbinders (40) ausgelegt ist, wobei der Kanal (34) ferner einen ersten und einen zweiten Schlitzabschnitt aufweist, die sich vom ersten bzw. vom zweiten Ende des gebogenen Abschnitts (36) erstrecken.
  13. Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Vorrichtung mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines integrierten Schaltkreis-Chips (10), Bereitstellen einer Zwischenlage (30), elektrisches Verbinden des integrierten Schaltkreis-Chips mit der Zwischenlage (30), Bereitstellen einer Leiterplatte (50) und elektrisches Verbinden der Zwischenlage (30) mit der Leiterplatte (50), dadurch gekennzeichnet, daß in der Zwischenlage (30) ein freitragender Träger (33) gebildet wird, der in einer Ebene mit der Zwischenlage (30) liegt, indem in der Zwischenlage (30) ein Kanal (34) gebildet wird, wobei der freitragende Träger einen Armteil (39) und einen Kopfabschnitt (35) aufweist, ein Kugelverbinder (40) an den freitragenden Träger gekoppelt wird und der sKugelverbinder (40) an die Leiterplatte gekoppelt wird.
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