KR100556638B1 - Method of Forming a Contact Assembly - Google Patents
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Abstract
여러 가지의 전자 부품에 대하여 탄성 또는 컴플라이언스를 나타내는 접점 구조물은 와이어(502)의 자유단을 기판(508)에 결합하고 와이어(530)를 스프링 형상을 갖는 와이어 스템(502) 형상으로 형성하고 와이어 스템(530)을 절단하고 이 와이어 스템(530)을 적어도 하나의 재료층(522)으로 오버코팅함으로써 형성된다. 일 실시예에서, 와이어 스템(530)의 자유단은 기판(508)의 접속 영역에 결합되고, 와이어 스템(530)은 스프링 형상을 갖도록 형성되고, 와이어 스템(530)은 전기 방전에 의해 프리스탠딩 형상으로 절단되고, 프리스탠딩 와이어 스템은 도금에 의해 오버코팅된다. 와이어 스템(530, 폴스워크로서 기능함) 및 오버코팅(540, 폴스워크 위의 상부 구조물로서 기능함)의 재료로는 여러 가지가 공지되어 있다. 본 발명의 탄성 접점 구조물은 사전 시험 및 기능 시험을 위한 반도체 다이 등의 전자 부품에의 “일시적인(탐침)” 접속부를 만드는 데 이상적이다.Contact structures exhibiting elasticity or compliance with respect to various electronic components couple the free end of wire 502 to substrate 508, form wire 530 in the shape of a wire stem 502 with a spring shape and wire stem 530 is formed by overcoating this wire stem 530 with at least one layer of material 522. In one embodiment, the free end of the wire stem 530 is coupled to the connection region of the substrate 508, the wire stem 530 is formed to have a spring shape, the wire stem 530 is freestanding by electric discharge Cut into shapes, the freestanding wire stem is overcoated by plating. Various materials are known for the materials of the wire stem 530 (functioning as a false walk) and the overcoating (540, functioning as a superstructure above the false walk). The elastic contact structure of the present invention is ideal for making "temporary" probes to electronic components such as semiconductor dies for preliminary and functional tests.
접점 구조물, 반도체 다이, 와이어 스템, 희생기판, 탐침 접속부 Contact structures, semiconductor dies, wire stems, sacrificial substrates, probe connections
Description
이하에서는, 본 발명의 적합한 실시예들에 대한 상세한 인용 설명을 하기로 하며, 예들은 첨부 도면에서 설명될 것이다. 비록 본 발명은 이들 적합한 실시예의 내용으로서 설명되지만, 이것들은 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 이들 특별한 실시예들에 제한하고자 하는 것이 아니라는 것을 이해해야 할 것이다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, detailed description will be made of preferred embodiments of the present invention, examples of which will be described in the accompanying drawings. Although the present invention has been described as the content of these suitable embodiments, it should be understood that they are not intended to limit the technical spirit and scope of the present invention to these particular embodiments.
도1은 종래 기술에 따라 와이어 결합체의 결합 헤드(모세관)에 의해서 기판에 결합된 자유(기부)단을 갖는 공급 와이어의 사시도이다.1 is a perspective view of a supply wire having a free (base) end coupled to a substrate by a coupling head (capillary) of a wire assembly according to the prior art.
도1A는 본 발명에 따라서, 기판 상의 단자에 결합된 자유단을 갖는 와이어의 측면도이다.1A is a side view of a wire having a free end coupled to a terminal on a substrate, in accordance with the present invention.
도1B는 본 발명에 따라서, 감광성층의 개구를 통해서 기판 상의 단자에 결합된 자유단을 갖는 와이어의 측면도이다.1B is a side view of a wire having a free end coupled to a terminal on a substrate through an opening in the photosensitive layer, in accordance with the present invention.
도1C는 본 발명에 따라서, 감광성층의 개구를 통해서 기판에 적용된 금속층에 결합된 자유단을 갖는 와이어의 측면도이다.1C is a side view of a wire having a free end coupled to a metal layer applied to a substrate through an opening in the photosensitive layer, in accordance with the present invention.
도1D는 본 발명에 따라서 와이어가 보호 피복된 상태에서의, 도1C의 기판의 측면도이다.FIG. 1D is a side view of the substrate of FIG. 1C with the wires protectively coated in accordance with the present invention. FIG.
도1E는 본 발명에 따라서, 감광성층이 제거되고, 금속층이 부분적으로 제거 된 상태에서의, 도1D의 기판의 측면도이다.1E is a side view of the substrate of FIG. 1D, with the photosensitive layer removed and the metal layer partially removed, in accordance with the present invention.
도1F는 종래 기술에 따라서, 희생 기판일 수 있는 기판에 결합된 자유단을 갖는 와이어의 측면도이다.1F is a side view of a wire having a free end coupled to a substrate, which may be a sacrificial substrate, in accordance with the prior art.
도2는 본 발명에 따라서 그 자유단이 기판에 결합되어 있고, 어떤 형상으로 형성된 와이어의 사시도로서, 또한 본 발명에 따르는 적합한 와이어 결합체(탄성 기구)의 어떤 부품을 개략적으로 설명하고 있다.Fig. 2 is a perspective view of a wire whose free end is joined to a substrate and formed into a certain shape in accordance with the present invention, and schematically illustrates certain components of a suitable wire assembly (elastic mechanism) according to the present invention.
도2A는 본 발명에 따라서, 기판에 결합된 자유단을 갖고, 탄성 보호 피복을 지지하는 형상으로 형성된 와이어의 측면도이다.2A is a side view of a wire formed in a shape supporting a resilient protective coating, with a free end coupled to a substrate, in accordance with the present invention.
도2B는 본 발명에 따라서, 기판에 결합된 자유단을 갖고, 탄성 보호 피복을 지지하는 형상으로 형성된 와이어의 측면도이다. Figure 2B is a side view of a wire formed in a shape supporting a resilient protective sheath with a free end coupled to a substrate, in accordance with the present invention.
도2C는 본 발명에 따라서, 기판에 결합된 자유단을 갖고, 탄성 보호 피복을 지지하는 형상으로 형성된 와이어의 사면도이다.2C is a perspective view of a wire having a free end coupled to a substrate and formed into a shape supporting the elastic protective sheath according to the present invention.
도2D는 본 발명에 따라서, 기판에 결합된 자유단을 갖고, 탄성 보호 피복을 지지하는 형상으로 형성된 와이어의 측면도이다.FIG. 2D is a side view of a wire having a free end coupled to a substrate and formed into a shape that supports an elastic protective coating in accordance with the present invention.
도2E는 본 발명에 따라서, 기판에 결합된 자유단을 갖고, 탄성 보호 피복을 지지하는 형상으로 형성된 와이어의 측면도이다.2E is a side view of a wire having a free end coupled to a substrate and formed into a shape that supports an elastic protective coating in accordance with the present invention.
도2F는 본 발명에 따라서 와이어 루프가 납땜으로 보호 피복될 수 있는 본 발명의 “루프” 실시예에서, 기판에 결합된 자유(기부)단을 갖고, 그 대향(원심) 단부도 기판에 결합된 와이어의 측면도이다. Figure 2F shows a free (base) end coupled to a substrate in a "loop" embodiment of the present invention in which a wire loop can be protectively coated with solder in accordance with the present invention, the opposite end of which is also coupled to the substrate. Side view of the wire.
도2G는 본 발명에 따라서 와이어 루프가 기판에 결합된 자유(기부)단을 갖 고, 탄성 보호 피복을 지지하는 형상으로 형성되며, 그 대향(원심) 단부도 기판에 결합된 와이어의 측면도이다. Fig. 2G is a side view of a wire with a wire loop having a free (base) end coupled to a substrate and shaped to support an elastic protective sheath in accordance with the present invention, the opposite end of which is also coupled to the substrate.
도2H는 본 발명에 따라서, 기판에 결합된 자유단을 갖고, 탄성 보호 피복을 지지하는 형상으로 형성된 와이어의 측면도이다.Figure 2H is a side view of a wire formed in a shape supporting a resilient protective coating, with a free end coupled to a substrate, in accordance with the present invention.
도3A는 본 발명에 따라서 와이어를 소정의 형상으로 형상화하는 것과 관련된 “문제”에 대해서, 와이어가 모세관에 의해서 취해진 궤도를 “안내” 또는 “지연”하도록 하는 것을 설명하는 도면이다.Figure 3A illustrates the "problem" associated with shaping the wire into a predetermined shape in accordance with the present invention such that the wire "guides" or "delays" the trajectory taken by the capillary.
도3B는 본 발명에 따라서 도3A에 설정된 “문제”에 대한 “해답”을 설명한 것으로서, 와이어가 소정의 형상으로 제작되는 것을 보장하도록 주의해서 오프셋(변경)될 수 있는 모세관의 궤도를 설명하고 있는 도면이다.Figure 3B illustrates the "answer" to the "problem" set forth in Figure 3A in accordance with the present invention, illustrating the trajectory of the capillary that can be offset (changed) with care to ensure that the wire is fabricated to a desired shape. Drawing.
도4A는 본 발명의 한 특성을 따라서, EFO를 수행하기 위한 전극이 와이어를 절단하고 있는 상태에서, 기판 상에 상승된 와이어 결합 헤드(모세관)의 측면도이다. 4A is a side view of a wire bond head (capillary tube) raised on a substrate, with the electrode for performing the EFO cutting the wire, in accordance with an aspect of the present invention.
도4B는 본 발명의 한 특성에 따라서, 와이어가 도4A의 기술에 의해서 절단된 후, 기판 상에 상승된 와이어 결합 헤드(모세관)의 측면도이다. 4B is a side view of a wire bond head (capillary tube) raised on a substrate after the wire has been cut by the technique of FIG. 4A, in accordance with an aspect of the present invention.
도4C는 본 발명의 한 특성에 따라서, 와이어가 다른(도4B) 기술에 의해서 절단된 후, 기판 상에 상승된 와이어 결합 헤드(모세관)의 측면도이다.4C is a side view of a wire bond head (capillary tube) raised on a substrate after the wire is cut by another (FIG. 4B) technique, in accordance with one aspect of the present invention.
도4D는 본 발명의 한 특성에 따라서, 와이어가 다른(도4B 및 도4C)의 기술에 의해서 절단된 후, 기판 상에 상승된 와이어 결합 헤드(모세관)의 측면도이다.FIG. 4D is a side view of a wire bond head (capillary tube) raised on a substrate after the wire is cut by another technique (FIGS. 4B and 4C) in accordance with one aspect of the present invention.
도5는 본 발명에 따라서, 어떤 형상을 갖도록 형성되고, 탄성 접점 구조물을 만들기 위한 다층(적어도 두개의) 재료로 보호 피복된 와이어의 측면도이다. Figure 5 is a side view of a wire that is formed to have any shape and that is protective coated with a multilayer (at least two) material to make an elastic contact structure, in accordance with the present invention.
도5A는 본 발명에 따라서, “스프링가능한” 형상을 갖도록 형성되고, 탄성 접점 구조물을 만들기 위한 단층 재료로 완전히 보호 피복된 와이어의 측면도이다. FIG. 5A is a side view of a wire that is formed to have a “springable” shape and is fully protected with a single layer material to make an elastic contact structure, in accordance with the present invention. FIG.
도5B는 본 발명에 따라서, 스프링가능한 형상을 갖도록 형성되고, 탄성 접점 구조물을 만들기 위한 단층 재료로 부분 보호 피복된 와이어의 측면도이다. 5B is a side view of a wire that is formed to have a springable shape and is partially protective coated with a single layer material to make an elastic contact structure, in accordance with the present invention.
도5C는 본 발명에 따라서, 스프링가능한 형상을 갖도록 형성되고, 그 표면 상에 초소형 돌기를 갖는 탄성 접점 구조물을 만들기 위한 단층 재료로 완전 보호 피복된 와이어의 측면도이다. 5C is a side view of a wire that is formed to have a springable shape and is fully protected with a single layer of material for making an elastic contact structure having microprotrusions on its surface in accordance with the present invention.
도5D는 본 발명에 따라 탄성 변형할 수 있는 형태를 갖도록 형상화되고 표면 상에 미세 돌출부를 갖는 탄성 접점 구조물을 형성시키기 위해 (적어도 2개의) 다중 층의 재료로써 완전히 오버코팅된(“둘러싸인”) 와이어의 측면도.5D is shaped to have an elastically deformable form in accordance with the present invention and is fully overcoated (“surrounded”) with (at least two) multiple layers of material to form an elastic contact structure having fine protrusions on its surface. Side view of the wire.
도5E는 본 발명에 따라 탄성 변형할 수 있는 형태를 갖도록 형상화되고 한 층의 재료로써 완전히 오버코팅되고(“둘러싸이고”) 탄성 중합체 재료와 같은 전기 도전성이 양호한 재료 내에 삽입된 와이어의 측면도.Fig. 5E is a side view of a wire shaped to have a form that is elastically deformable in accordance with the present invention and fully overcoated (“enclosed”) as a layer of material and inserted into a material with good electrical conductivity such as an elastomeric material.
도5F는 인가된 변형력(F)에 따른 상기 접촉부의 변형 성능을 도시하는 도면으로, 본 발명에 따라 탄성 변형할 수 있도록 형상화되고 오버코팅(본 도면에서는 생략됨.)된 전형적인 탄성 접점 구조물의 개략도.5F is a diagram showing the deformation performance of the contact section according to the applied strain force F, which is a schematic diagram of a typical elastic contact structure shaped and overcoated to be elastically deformed in accordance with the present invention (not shown in this figure). .
도5G는 본 발명에 따라 탄성 변형할 수 있는 형태를 갖도록 형상화되고 오버코팅(예컨대, 도금) 공정 중에 열을 인가함과 동시에 적어도 하나의 코팅으로써 완전히 오버코팅된(“둘러싸인”) 와이어의 측면도.FIG. 5G is a side view of a wire shaped to have an elastically deformable form and fully overcoated (“enclosed”) with at least one coating while applying heat during an overcoating (eg, plating) process in accordance with the present invention. FIG.
도5H는 본 발명에 따라 직선 핀 형태를 갖도록 형상화되고 오버코팅(예컨대, 도금) 공정 중에 열을 인가함과 동시에 적어도 하나의 코팅으로써 완전히 오버코팅된(“둘러싸인”) 와이어의 측면도.FIG. 5H is a side view of a wire shaped to have a straight pin shape in accordance with the present invention and fully overcoated (“enclosed”) with at least one coating while applying heat during an overcoating (eg, plating) process. FIG.
도5I는 본 발명에 따라 2개의 와이어 스템이 단일 단자에 장착되고 오버코팅된 일 실시예의 측면도.Figure 5I is a side view of one embodiment where two wire stems are mounted and overcoated on a single terminal in accordance with the present invention.
도6A는 탄성 접점 구조물이 하나 이상의 구성 요소 상의 다양한 수준으로부터 “시작”하여 하나의 공통 평면 수준에서 “종료”할 수 있다는 것을 도시하는 본 발명에 의한 상기 접점 구조물에 대한 적용예의 측면도.6A is a side view of an application to the contact structure according to the present invention showing that the elastic contact structure may “start” from various levels on one or more components and “end” at one common plane level.
도6B는 탄성 접점 구조물이 하나의 전자 요소 상의 한 수준으로부터 “시작”하여 하나 이상의 전자 요소 상의 다양한 수준에서 “종료”할 수 있다는 것을 도시하는 본 발명에 의한 상기 접점 구조물에 대한 적용예의 측면도.6B is a side view of an application to the contact structure according to the present invention showing that the elastic contact structure may “start” from one level on one electronic element and “end” at various levels on one or more electronic elements.
도6C는 탄성 접점 구조물이 제1 전자 요소의 표면으로부터 “개시”하여 제2 전자 요소의 표면에서 “종료”할 수 있으며, 제2 전자 요소의 표면은 제1 전자 요소의 표면과 평행하지 않은 것을 도시하는 본 발명에 의한 상기 접점 구조물에 대한 적용예의 측면도.6C shows that the elastic contact structure may “start” from the surface of the first electronic element and “end” at the surface of the second electronic element, wherein the surface of the second electronic element is not parallel to the surface of the first electronic element. Side view of an application example for the contact structure according to the present invention shown.
도7A는 본 발명에 따라 세라믹 반도체 패키지의 외부 표면 상에 열을 지어 배치된 탄성 접점 구조물의 배열을 갖는 상기 세라믹 반도체 패키지의 측면도.FIG. 7A is a side view of the ceramic semiconductor package with an arrangement of elastic contact structures disposed in rows on an outer surface of the ceramic semiconductor package in accordance with the present invention. FIG.
도7B는 본 발명에 따라 플라스틱 반도체 패키지의 외부 표면 상에 열을 지어 배치된 탄성 접점 구조물의 배열을 구비하고 상기 패키지 내에 반도체 금형을 연결시키는 다수의 탄성 접점 구조물을 추가로 구비하는 상기 플라스틱 반도체 패키지 를 부분 사시도의 형태로 도시한 측단면도.FIG. 7B is a plastic semiconductor package having an array of elastic contact structures arranged in rows on an outer surface of the plastic semiconductor package and further including a plurality of elastic contact structures connecting the semiconductor mold within the package in accordance with the present invention. Side cross-sectional view in the form of a partial perspective view.
도7C는 본 발명에 따라 PCB 기본 반도체 패키지의 외부 표면 상에 열을 지어 배치된 탄성 접점 구조물의 배열을 갖는 상기 패키지의 측면도.Figure 7C is a side view of the package with an arrangement of elastic contact structures disposed in rows on the outer surface of the PCB base semiconductor package in accordance with the present invention.
도7D는 본 발명에 따라 그 강도와, 특히 오버몰딩(overmolding) 중의 안정성을 향상시키기 위해 결합 와이어가 오버코팅된 오버몰딩 패키지의 측면도.Figure 7D is a side view of an overmolded package overcoated with a joining wire to improve its strength and in particular stability during overmolding in accordance with the present invention.
도8A는 본 발명에 따라 상기 와이어의 말단부가 제거가능한 요소에 결합되고 루프(loop) 형태로 형상화된 와이어의 측면도.FIG. 8A is a side view of a wire shaped to form a loop with the distal end of the wire joined to a removable element in accordance with the present invention; FIG.
도8B는 본 발명에 따라 오버코팅된 이후의 도8A의 루프형 와이어의 측면도.Figure 8B is a side view of the looped wire of Figure 8A after overcoated in accordance with the present invention.
도8C는 본 발명에 따라 제거가능한 요소가 제거된 이후의 도8B의 루프형 오버코팅 와이어의 측면도.Figure 8C is a side view of the looped overcoated wire of Figure 8B after the removable element has been removed in accordance with the present invention.
도8D는 제거가능한 요소가 제거된 후이고 상기 와이어가 오버코팅되기 전의 본 발명의 대체 실시예에 의한 도8A의 루프형 와이어의 측면도.8D is a side view of the looped wire of FIG. 8A in accordance with an alternative embodiment of the present invention after the removable element has been removed and before the wire is overcoated.
도9A는 탄성 탐침(probe)의 일 실시예에 있어서 본 발명에 따라 소정 형태로 형상화된 오버코팅 와이어의 측면도.Figure 9A is a side view of an overcoated wire shaped into a form in accordance with the present invention in one embodiment of an elastic probe;
도9B는 탄성 탐침의 대체 실시예에 있어서 본 발명에 따라 소정 형태로 형상화된 오버코팅 와이어의 측면도.Fig. 9B is a side view of an overcoated wire shaped into a form in accordance with the present invention in an alternative embodiment of an elastic probe.
도9C는 본 발명에 의한 탄성 접점 구조물용의 다층 접점 패드의 측면도.Figure 9C is a side view of a multilayer contact pad for an elastic contact structure in accordance with the present invention.
도10A 내지 도10C는 본 발명에 따라 탄성 접점을 갖는 칩-탐침 카드(chip-probing card)를 형성하는 공정의 제1 단계(단계-1)의 측면도.10A-10C are side views of a first step (step-1) of a process of forming a chip-probing card with elastic contacts in accordance with the present invention;
도10D 내지 도10G는 본 발명에 따라 탄성 접점을 갖는 칩-탐침 카드를 형성 하는 공정의 제2 단계(단계-2)의 측면도.10D-10G are side views of a second step (step-2) of the process of forming a chip-probe card with elastic contacts in accordance with the present invention;
도10H 및 도10I는 본 발명에 따라 탄성 접점을 갖는 칩-탐침 카드를 형성하는 공정의 제2 단계(단계-2)의 대체 실시예의 측면도.10H and 10I are side views of an alternative embodiment of a second step (step-2) of the process of forming a chip-probe card with elastic contacts in accordance with the present invention;
도10J는 본 발명에 따라 탐침(probe)으로서 기능하도록 형상화된 오버코팅 와이어의 일 실시예의 측면도.Figure 10J is a side view of one embodiment of an overcoated wire shaped to function as a probe in accordance with the present invention.
도10K는 본 발명에 따라 탐침으로서 기능하도록 형상화된 오버코팅 와이어의 다른 실시예의 측면도.10K is a side view of another embodiment of an overcoated wire shaped to function as a probe in accordance with the present invention.
도11A 내지 도11F는 본 발명에 따라 제거가능한 기판에 탄성 접점 구조물을 장착시키기 위한 공정 과정을 도시하는 측면도.11A-11F are side views illustrating a process for mounting an elastic contact structure to a removable substrate in accordance with the present invention.
도12A 내지 도12C는 본 발명에 따라 반도체 패키지의 외부 표면에 탄성 접점 구조물을 장착시키는 “갱 트랜스퍼(gang transfer)” 기술의 측면도.12A-12C are side views of a "gang transfer" technique for mounting an elastic contact structure to an outer surface of a semiconductor package in accordance with the present invention.
도12D는 본 발명에 따라 반도체 패키지의 일 표면 내의 리세스에 탄성 접점 구조물을 장착시키기 위한 기술의 측면도.12D is a side view of a technique for mounting an elastic contact structure in a recess in one surface of a semiconductor package in accordance with the present invention.
도12E는 본 발명에 따라 탐침 카드를 제조하기 위한 기술의 측면도.12E is a side view of a technique for manufacturing a probe card in accordance with the present invention.
도12F는 본 발명에 따라 탄성 접점 구조물이 장착되는 기판 상에 이를 보다 안정하게 하기 위해 상기 구조물 상에 외부 층을 배치시키기 위한 기술의 측면도.Figure 12F is a side view of a technique for placing an outer layer on the structure to make it more stable on a substrate on which the elastic contact structure is mounted in accordance with the present invention.
도13A는 본 발명에 따라 시험 및 사전 시험을 하기 위한 시험 기판에 일시적인(예컨대, 탄성적인) 연결을 가능하게 하고 탄성 접점 구조물을 갖는 반도체 패키지의 측면도.Figure 13A is a side view of a semiconductor package having a resilient contact structure that allows for a temporary (eg, elastic) connection to a test substrate for testing and preliminary testing in accordance with the present invention.
도13B는 본 발명에 따라 인쇄 회로기판에 영구적인(예컨대, 납땜된) 연결을 가능하게 하는 도13A의 반도체 패키지의 측면도.FIG. 13B is a side view of the semiconductor package of FIG. 13A enabling permanent (eg, soldered) connection to a printed circuit board in accordance with the present invention. FIG.
도14A 내지 도14E는 본 발명에 따라 반도체 금형에 탄성 접점 구조물을 장착시키기 위한 기술의 측면도.14A-14E are side views of a technique for mounting an elastic contact structure in a semiconductor mold in accordance with the present invention.
도14F 및 도14G는 본 발명에 따라 웨이퍼로부터의 분리 이전에 반도체 금형에 탄성 접점 구조물을 장착시키기 위한 도14A 내지 도14E에 대해 기재된 기술과 유사한 기술의 측면도.14F and 14G are side views of a technique similar to that described for FIGS. 14A-14E for mounting an elastic contact structure to a semiconductor mold prior to separation from the wafer in accordance with the present invention.
도15는 본 발명에 따라 반도체 웨이퍼 상의 다중 금형 위치에 장착된 다수의 탄성 접점 구조물의 부분 사시도.Figure 15 is a partial perspective view of multiple elastic contact structures mounted at multiple mold locations on a semiconductor wafer in accordance with the present invention.
도15A는 본 발명에 따라 반도체 금형에 장착되고 “핀 아웃(pin out)”의 유효 피치(본원에서 통상 사용되는 바와 같이, 결합 패드 간격)를 증가시키는 다수의 탄성 접점 구조물의 부분 사시도.Figure 15A is a partial perspective view of a number of elastic contact structures mounted to a semiconductor mold and increasing the effective pitch of "pin out" (bond pad spacing, as is commonly used herein).
도16A 내지 도16C는 본 발명에 따라 금형(웨이퍼 또는 입방체) 상에 탄성 접점 구조물을 형성하는 공정의 사시도.16A-16C are perspective views of a process for forming an elastic contact structure on a mold (wafer or cube) in accordance with the present invention.
도16D는 본 발명에 따라 금형(웨이퍼 또는 입방체) 상에 탄성 접점 구조물을 형성하는 (도16A 내지 도16C에 대한) 대체 공정의 사시도.Figure 16D is a perspective view of an alternative process (relative to Figures 16A-16C) for forming an elastic contact structure on a mold (wafer or cube) in accordance with the present invention.
도16E 및 도16F는 본 발명에 따라 상부로부터 하나씩 칩(반도체 금형)을 적층시키기에 적절한 방법으로 탄성 접점 구조물을 조립하는 기술의 측면도.16E and 16F are side views of a technique for assembling an elastic contact structure in a manner suitable for stacking chips (semiconductor molds) from the top one by one in accordance with the present invention.
도17A는 본 발명에 따른 인터포저의 일 실시예의 사시도.Figure 17A is a perspective view of one embodiment of an interposer in accordance with the present invention.
도17B는 본 발명에 따른 인터포저의 일 실시예의 사시도.Figure 17B is a perspective view of one embodiment of an interposer in accordance with the present invention.
도17C는 본 발명에 따른 인터포저의 일 실시예의 사시도.Figure 17C is a perspective view of one embodiment of an interposer in accordance with the present invention.
도17D는 본 발명에 따른 인터포저의 일 실시예의 사시도.Figure 17D is a perspective view of one embodiment of an interposer in accordance with the present invention.
도17E는 본 발명에 따른 인터포저의 일 실시예의 측면도.Figure 17E is a side view of one embodiment of an interposer in accordance with the present invention.
도18A는 본 발명에 따른 인터포저의 일 실시예의 측면도.Figure 18A is a side view of one embodiment of an interposer in accordance with the present invention.
도18B는 본 발명에 따른 2개의 전자 요소들 사이에 배치된 도18A의 인터포저의 측면도.Figure 18B is a side view of the interposer of Figure 18A disposed between two electronic elements in accordance with the present invention.
도19A는 본 발명에 따른 인터포저의 다른 실시예의 측면도.Figure 19A is a side view of another embodiment of an interposer in accordance with the present invention.
도19B는 본 발명에 따른 2개의 전자 요소들 사이에 배치된 도19A의 인터포저의 측면도.Figure 19B is a side view of the interposer of Figure 19A disposed between two electronic elements in accordance with the present invention.
도20A는 본 발명에 따른 인터포저의 다른 실시예의 측면도.20A is a side view of another embodiment of an interposer in accordance with the present invention.
도20B는 본 발명에 따른 2개의 전자 요소들 사이에 배치된 도20A의 인터포저의 측면도.Figure 20B is a side view of the interposer of Figure 20A disposed between two electronic elements in accordance with the present invention.
도21은 본 발명에 따라 공학적 변경을 수행하기에 적절한 인터포저의 다른 실시예의 사시도.Figure 21 is a perspective view of another embodiment of an interposer suitable for carrying out engineering changes in accordance with the present invention.
도22A 및 도22B는 본 발명에 따른 인터포저의 추가 실시예의 측면도.22A and 22B are side views of additional embodiments of interposers in accordance with the present invention.
도22C는 본 발명에 따른 인터포저의 다른 실시예의 측면도.Figure 22C is a side view of another embodiment of an interposer in accordance with the present invention.
도22D 내지 도22F는 본 발명에 따른 인터포저의 다른 실시예의 측면도.22D-22F are side views of another embodiment of an interposer in accordance with the present invention.
도23A는 본 발명에 따라 장착된 탄성 접점 구조물을 사용하는 반도체 패키지에 대한 실시예의 측면도.Figure 23A is a side view of an embodiment of a semiconductor package using an elastic contact structure mounted in accordance with the present invention.
도23B는 본 발명에 의한 탄성 접점 구조물을 사용하는 반도체 패키지의 다른 실시예의 측면도.Figure 23B is a side view of another embodiment of a semiconductor package using an elastic contact structure in accordance with the present invention.
도23C는 본 발명에 의한 외부 접점을 갖는 플립칩(flip-chip)이 구비된 비아리스(via-less) PCB 기판의 측면도.Figure 23C is a side view of a via-less PCB substrate with flip-chip having external contacts in accordance with the present invention.
도24A는 본 발명에 의한 기판의 단자 상에 형성된 루프형 접점의 실시예의 부분 사시도.Fig. 24A is a partial perspective view of an embodiment of a loop type contact formed on a terminal of a substrate according to the present invention.
도24B도는 본 발명에 의한 기판의 단자 상에 형성된 납땜 융기부 형태의 접점의 실시예의 부분 사시도.Fig. 24B is a partial perspective view of an embodiment of a contact in the form of a solder ridge formed on a terminal of a substrate according to the present invention.
도24C 및 도 24D는 본 발명에 의한 기판의 단자 상에 형성된 단자 연결부의 실시예의 부분 사시도.Figures 24C and 24D are partial perspective views of embodiments of terminal connections formed on terminals of a substrate according to the present invention.
도24E는 본 발명에 의한 열-소멸(heat-dissipation) 구조를 갖는 전자 요소를 구비하기 위한 다른 실시예의 사시도.Fig. 24E is a perspective view of another embodiment for providing an electronic element having a heat-dissipation structure according to the present invention.
도25는 본 발명에 의한 탄성 접점 구조물을 양측면에 장착한 전자 요소를 갖는 이중의 인쇄 회로기판 조립체의 실시예의 측면도.Figure 25 is a side view of an embodiment of a dual printed circuit board assembly having electronic elements mounted on both sides of an elastic contact structure according to the present invention.
도26은 본 발명에 의한 탄성 접점 구조물을 양측면에 장착한 전자 요소들을 갖는 이중의 인쇄 회로기판 조립체의 실시예의 측면도.Figure 26 is a side view of an embodiment of a dual printed circuit board assembly having electronic elements mounted on both sides of an elastic contact structure in accordance with the present invention.
도27은 본 발명에 의한 탄성 접점 구조물을 장착한 하나의 전자 요소를 갖는 인쇄 회로기판 조립체의 실시예의 측면도.Figure 27 is a side view of an embodiment of a printed circuit board assembly having one electronic element mounted with an elastic contact structure in accordance with the present invention.
도28은 본 발명에 의한 탄성 접점 구조물을 장착한 하나의 전자 요소를 갖는 인쇄 회로기판 조립체의 실시예의 측면도.Figure 28 is a side view of an embodiment of a printed circuit board assembly having one electronic element mounted with an elastic contact structure in accordance with the present invention.
도29는 본 발명에 의한 탄성 접점 구조물을 장착한 전자 요소들을 갖는 인쇄 회로기판 조립체의 실시예의 측면도.Figure 29 is a side view of an embodiment of a printed circuit board assembly having electronic elements mounted with an elastic contact structure in accordance with the present invention.
도30은 본 발명에 의한 탄성 접점 구조물을 장착한 전자 요소들을 갖는 인쇄 회로기판 조립체의 실시예의 측면도.30 is a side view of an embodiment of a printed circuit board assembly having electronic elements mounted with an elastic contact structure in accordance with the present invention.
도31은 본 발명에 의한 다른 전자 요소를 사용하며 탄성 접점 구조물을 장착한 전자 요소들을 갖는 인쇄 회로기판 조립체의 실시예의 측면도.Figure 31 is a side view of an embodiment of a printed circuit board assembly having electronic elements with other electronic elements in accordance with the present invention and equipped with an elastic contact structure.
도32는 본 발명에 의한 다른 전자 요소를 사용하며 탄성 접점 구조물을 장착한 전자 요소들을 갖는 인쇄 회로기판 조립체의 실시예의 측면도.Figure 32 is a side view of an embodiment of a printed circuit board assembly having electronic elements with other electronic elements in accordance with the present invention and equipped with an elastic contact structure.
도33은 본 발명에 의한 전자 요소 패키징 방법의 실시예의 측면도.Figure 33 is a side view of an embodiment of an electronic element packaging method according to the present invention.
도34는 본 발명에 의한 전자 요소 패키징 방법의 실시예의 측면도.Figure 34 is a side view of an embodiment of an electronic element packaging method according to the present invention.
도35는 본 발명에 의한 전자 요소 패키징 방법의 실시예의 측면도.Figure 35 is a side view of an embodiment of an electronic element packaging method according to the present invention.
도36A는 본 발명에 의한 탄성 접점 구조물을 장착한 전자 요소들을 갖는 인쇄 회로기판 조립체의 실시예의 측면도.Figure 36A is a side view of an embodiment of a printed circuit board assembly having electronic elements mounted with an elastic contact structure in accordance with the present invention.
도36B는 본 발명에 의한 전자 요소 조립체의 평면도.36B is a plan view of an electronic element assembly in accordance with the present invention.
도36C는 본 발명에 의한 전자 요소 조립체의 평면도.36C is a plan view of an electronic element assembly in accordance with the present invention.
도37은 본 발명에 의한 탄성 접점 구조물을 장착한 전자 요소를 구비하며 다른 전자 장치를 사용하는 인쇄 회로기판 조립체의 실시예의 측면도.Figure 37 is a side view of an embodiment of a printed circuit board assembly having an electronic element with an elastic contact structure in accordance with the present invention and using another electronic device.
도38은 본 발명에 의한 탄성 접점 구조물을 장착한 전자 요소들을 갖는 인쇄 회로기판 조립체의 실시예의 측면도.Figure 38 is a side view of an embodiment of a printed circuit board assembly having electronic elements mounted with an elastic contact structure in accordance with the present invention.
도38A는 본 발명에 의한 도38의 실시예의 상세 측면도.Figure 38A is a detailed side view of the embodiment of Figure 38 in accordance with the present invention.
도39는 본 발명에 의한 시험용 인터페이스 배치의 부분 전개된 측면도.Figure 39 is a partially expanded side view of a test interface arrangement in accordance with the present invention.
도40A는 본 발명에 의한 와이어 스템을 형성하기 위해 절연(유전) 재료를 이 용하는 본 발명의 실시예의 측면도.Figure 40A is a side view of an embodiment of the present invention using an insulating (dielectric) material to form a wire stem according to the present invention.
도40B는 본 발명에 의한 와이어 스템을 형성하기 위해 절연(유전) 재료를 사용하는 본 발명의 실시예의 측면도.Figure 40B is a side view of an embodiment of the present invention using an insulating (dielectric) material to form a wire stem according to the present invention.
도41A 내지 도41C는 본 발명에 의한 전자 요소 상에 접점 영역(예컨대, 단자)에 와이어 스템을 장착하기 위한 대체 기술의 측면도.41A-41C are side views of alternative techniques for mounting wire stems in contact regions (eg, terminals) on electronic elements in accordance with the present invention.
도42는 본 발명에 의한 외부 공구를 갖는 와이어 스템을 형상화하기 위한 대체 기술의 측면도.Figure 42 is a side view of an alternative technique for shaping a wire stem with an external tool in accordance with the present invention.
도42A 및 도42B는 본 발명에 의한 외부 공구를 갖는 2 이상의 와이어 스템을 형상화하기 위한 대체 기술을 도시하는 측면도.42A and 42B are side views illustrating alternative techniques for shaping two or more wire stems with external tools in accordance with the present invention.
도42C는 본 발명에 의한 빗 형태의 외부 공구를 갖는 다수의 와이어 스템을 형상화하기 위한 대체 기술의 사시도.Figure 42C is a perspective view of an alternative technique for shaping a plurality of wire stems with an external tool in the form of a comb according to the present invention.
도43A는 본 발명에 의한 와이어 결합기의 모세관의 측면도.Figure 43A is a side view of the capillary of the wire coupler according to the present invention.
도43B는 본 발명에 의한 와이어 결합기의 모세관의 대체 실시예의 측면도.Figure 43B is a side view of an alternative embodiment of the capillary of the wire coupler according to the present invention.
도44는 본 발명에 의한 전자 요소의 열 팽창을 수용하도록 배치된 형태로 다수의 탄성 접점 구조물이 장착된 전자 요소의 평면도.Figure 44 is a plan view of an electronic element mounted with a plurality of elastic contact structures in a form arranged to accommodate thermal expansion of the electronic element according to the present invention.
도45는 본 발명에 따라 압축력(F)을 비틀림 작용력(T) 내로 수용하도록 기판에 장착된 탄성 접점 구조물의 사시도.Figure 45 is a perspective view of an elastic contact structure mounted to a substrate to receive a compressive force F into a torsional action force T in accordance with the present invention.
도46A 내지 도46F는 본 발명에 의한 탄성 접점 구조물의 전체 인덕턴스를 감소시키기 위한 기술을 도시하는 측면도.46A-46F are side views illustrating a technique for reducing the overall inductance of an elastic contact structure in accordance with the present invention.
도46G는 본 발명에 의한 특정 실시예에 사용될 수도 있는 종래 기술의 절연 와이어의 단면도.Figure 46G is a cross sectional view of a prior art insulated wire that may be used in certain embodiments of the present invention.
도47은 본 발명에 의한 변형된 두께(예컨대, 원형 와이어의 직경)를 갖는 와이어 스템의 측면도.Figure 47 is a side view of a wire stem having a modified thickness (eg, diameter of a circular wire) in accordance with the present invention.
도48A 내지 도48E는 본 발명에 따라 오버코팅 후에 상기 와이어 스템을 제거하기 위한 기술이 부분 단면으로 도시된 측면도.48A-48E are side views, in partial cross-section, of a technique for removing the wire stem after overcoating in accordance with the present invention;
도49A 내지 도49C는 본 발명에 의한 접점 구조물 상의 공융 납이 준비된 팁을 형성하기 위한 기술을 부분 단면으로 도시한 측면도.49A-49C are side views, in partial cross-section, of a technique for forming a eutectic lead prepared tip on a contact structure in accordance with the present invention;
도50A 및 도50B는 본 발명에 의한 지형적(대략의) 팁을 접점 구조물에 제공하기 위한 기술의 사시도.50A and 50B are perspective views of a technique for providing a topographical (approximate) tip to a contact structure in accordance with the present invention.
도51A내지 도51C는 본 발명에 따라 부분적으로 오버코팅된 접점 구조물을 형성하기 위한 기술의 부분 단면 측면도.51A-51C are partial cross-sectional side views of a technique for forming a partially overcoated contact structure in accordance with the present invention.
도52A 내지 도52D는 본 발명에 의한 상기 와이어 스템의 노출된 중간 부분에 연결부를 제조하기에 적절한 탄성 접점 구조물을 제작하기 위한 기술의 사시도.52A-52D are perspective views of a technique for fabricating an elastic contact structure suitable for making a connection in an exposed intermediate portion of the wire stem according to the present invention.
도52E는 본 발명에 의한 와이어 스템을 절단하지 않고 다중 자유 직립 접점 구조물을 제작하기 위한 기술의 사시도.Figure 52E is a perspective view of a technique for fabricating multiple free standing contact structures without cutting wire stems in accordance with the present invention.
도52F는 본 발명에 의한 와이어 스템을 절단하지 않고 다중 자유 직립 접점 구조물을 제작하기 위한 대체 기술의 사시도.Figure 52F is a perspective view of an alternative technique for fabricating multiple free standing contact structures without cutting wire stems according to the present invention.
도53A 및 도53B는 본 발명에 의한 와이어 스템을 절단하지 않는 다중 자유 직립 접점 구조물용 대체 기술의 사시도.53A and 53B are perspective views of alternative techniques for multiple free standing contact structures that do not cut wire stems according to the present invention.
도53C 및 도53D는 루프로부터 전자식 가열하지 않고서도 본 발명에 의한 자 유 직립 와이어 스템을 제조하기 위한 기술을 도시하는 측면도.53C and 53D are side views illustrating a technique for manufacturing a free standing upright wire stem according to the present invention without electronic heating from a loop.
도54는 본 발명에 의한 외부 요소에 연결된 접점 구조물의 일부를 도시하는 측면도.Figure 54 is a side view showing a part of a contact structure connected to an external element according to the present invention.
상기에 도시된 측면도들에 있어서, 상기 측면도의 일부는 명확히 도시하기 위해 종종 단면도로 제시된다. 예를 들면, 많은 도면에 있어서, 상기 와이어 스템은 굵은 실선으로 완전히 도시되나, 반면에 오버코팅은 (종종 해칭이 없이) 사실상 단면으로 도시된다.In the side views shown above, some of the side views are often shown in cross-section for clarity. For example, in many of the drawings, the wire stem is shown completely in bold solid lines, while overcoating is shown in substantially cross section (often without hatching).
상기에 도시된 도면에 있어서, 특정 요소들의 크기는 명확히 도시하기 위해 종종 (상기 도면 내의 다른 요소에 비해 실제 크기가 아니라) 확대되어 있다.In the figures shown above, the size of certain elements is often enlarged (not the actual size relative to other elements in the figure) for clarity.
상기에 도시된 도면에 있어서, 구성 요소들은 종종 도면의 숫자가 “첫머리 숫자(prefix)”로서 사용되고, “끝 숫자(suffix)”가 동일 요소를 지칭하게 된다.[예컨대, 도1의 요소(108)는 도2의 요소(208) 및 도8A의 요소(808)와 같은 기판이다.]In the figures shown above, components often have numbers in the figures as “prefix” and “suffix” refer to the same element (eg,
본 발명은 전자 부품들, 특히 초소형 전자 부품들 간의 전기 접속을 하기 위한 접점 구조물, 특히 탄성 및/또는 컴플라이언스를 갖는 접점 구조물에 관한 것이다.The present invention relates to contact structures for making electrical connections between electronic components, in particular microelectronic components, in particular contact structures having elasticity and / or compliance.
본출원의 모출원은 1994년 11월 15일 공동 출원된 미국 특허 출원 제 08/340,144호 및 1994년 11월 16일 대응 PCT 특허 출원 제PCT/US94/13373호(진행 중; 이하 미국 출원 및 PCT 출원을 이하에서는 공통적으로 CASE-2로 인용함)의 부분 계속 출원으로서, 이들 모두는 1993년 11월 16일 공동 출원된 미국 특허 출원 제08/512,812호의 부분 계속 출원이다. The parent application of this application is U.S. Patent Application No. 08 / 340,144, co-filed November 15, 1994, and PCT Patent Application No. PCT / US94 / 13373 (in progress; The application is hereby commonly cited as CASE-2), all of which are partly filed in US patent application Ser. No. 08 / 512,812, filed November 16, 1993.
금은 뛰어난 도전성과 비부식성으로 인해서 전자 부품 사이의 전기 접속에 있어 “최상의 재료”이다. 예를 들어, 반도체 다이의 도전성 패드들과 리드 프레임 지부들의 내단부들 사이에 복수개의 와이어 결합 접속을 하는 것은 잘 알려져 있는 것이다. 이것은 제1의 “활성” 전자 부품(다이)과 제2의 “비활성” 전자 부품(리드 프레임) 사이에 영구 접속을 하기 위한 한 예로서 공지되어 있다.Gold is the "best material" for electrical connections between electronic components because of its excellent conductivity and non-corrosiveness. For example, it is well known to make a plurality of wire bond connections between conductive pads of a semiconductor die and inner ends of lead frame branches. This is known as an example for making a permanent connection between a first "active" electronic component (die) and a second "inactive" electronic component (lead frame).
본 발명은 유리하게는 와이어-결합 장비를 적절하게 사용하며, 여기에서 일반적으로 와이어(예를 들어, 금 와이어)는 모세관(또는 “결합 헤드”)을 통해서 스풀(spool)로부터 공급되어서 기판에 결합된다. 일반적으로, 결합 헤드의 성질은 이에 의해서 만들어진 결합의 특성에 의해서 결정될 것이다. 결합 헤드가 볼(ball) 결합을 하게 되면, 이것은 일반적으로 “모세관”이다. 결합 헤드가 웨지(wedge)) 결합을 하게 되면, 이것은 일반적으로 “웨지”인데, 이러한 용어들은 관련기술 분야에서 인지되어 있다. 주제를 단순화시키기 위해서, 이하에서는 주로, “모세관”이라는 용어는 결합 동안에 열 에너지 및/또는 압력을 가하는 볼 또는 웨지 결합들을 만드는 데 적합한 결합 헤드를 지시하는 데 사용될 것이다.The present invention advantageously uses wire-bonding equipment as appropriate, in which generally wires (eg gold wires) are fed from a spool through a capillary (or “bonding head”) to bond to the substrate. do. In general, the properties of the coupling head will be determined by the properties of the coupling made thereby. When the coupling head engages in ball engagement, it is generally a "capillary tube". When the coupling head engages wedges, this is generally a “wedge”, which terms are recognized in the art. To simplify the subject, hereafter mainly the term “capillary tube” will be used to indicate a bonding head suitable for making ball or wedge bonds that apply thermal energy and / or pressure during bonding.
여기에서 인용 설명에 의해 구체화된 하기의 (적용시 특허 번호, 발명자의 성명, 공고 월/년, 미국 분류/부분류로 인용됨) 미국 특허는 와이어 결합 기술 분 야의 상태를 알려주고 있다.The following US patents, incorporated by reference herein (patented by patent number, inventor's name, published month / year, US classification / subsection), indicate the status of the wire bonding technology area.
(a) 제목이 와이어 결합 방법 및 장치인 미국 특허 출원 제5,110,032호(아키야마 등; 5/92; 미국 분류 228/102)는, 와이어 스풀(12)로부터 모세관(10)을 통해 공급된 와이어(13)를 개시하고 있다. [본 발명에서 와이어(13)는 절연됨] CPU와 메모리 유닛(소프트웨어 명령 저장부)을 포함하는 제어 유닛(20)이 도시되어 있다. 제어 유닛은 모세관의 이동과, 배출 전극(17)과 관련해서 배출 전압으로 와이어를 절단하는데 사용되는 배출 전력 회로(18)를 제어한다.(a) U.S. Patent Application No. 5,110,032 (Akiyama et al .; 5/92; U.S. Classification 228/102) entitled Wire Bonding Method and Apparatus, discloses a wire 13 supplied from a wire spool 12 through a capillary tube 10. ) Is disclosed. [In the present invention, the wire 13 is insulated] A control unit 20 is shown that includes a CPU and a memory unit (software instruction storage). The control unit controls the movement of the capillary and the discharge power circuit 18 used to cut the wire with the discharge voltage in relation to the discharge electrode 17.
(b) 제목이 와이어 결합 기계의 와이어 절단인 미국 특허 출원 제3,460,238호(크리스티 등; 8/69; 미국 분류 227/111)는, 와이어 결합기의 와이어 절단 작업은 와이어를 마찰식으로 결합하기에 충분하고 와이어를 결합 영역에서 변형시키기에는 불충분한 유지 압력 상태로 결합 침(또는 여기에서 사용되는 바와 같이 “모세관”)을 이동시키는 것을 포함하는 기술에 관한 것이다. 본 발명은 와이어 결합이 수십년 동안 공지되어 왔고, 모세관을 이동시키는 동안 와이어를 “변형”시키는 것이 일반적으로 바람직하지 않다는 사실의 모범 예로서 인용된다. (b) US Patent Application No. 3,460,238 (Christi et al .; 8/69; US Classification 227/111), entitled Wire Cutting of Wire Joining Machines, states that the wire cutting operation of the wire coupler is sufficient to frictionally bond the wires. And moving the bond needle (or “capillary tube” as used herein) to a state of insufficient holding pressure to deform the wire in the bond zone. The present invention is cited as an example of the fact that wire bonding has been known for decades and that it is generally not desirable to "strain" the wire while moving the capillary.
(c) 제목이 와이어 결합기를 통해 공급된 와이어 약화인 미국 특허 출원 제5,095,187호(글리가 등; 3/92; 미국 분류 219/68)는, 열, 압력 및 진동 중 하나 또는 그 결합된 것을 제공하는 것에 의해서 와이어가 전자 부품의 접촉부에 결합되는 와이어 결합 기술을 제시하고 있다. 본 발명은 국부 가열에 의한 와이어의 약화 또는 절단에 대해서 개시하고 있으며, 어떻게 절단 작업이 와이어의 절단된 단부 상의 확대된 부분으로 될 수 있는지에 대해 개시하고 있다. 절단 열은 전극에 의 해서 와이어에 가해질 수 있으며 전극에서 전기장이 와이어로 연장되도록 만들어질 수 있게 되어서 전극과 와이어 사이에는 호형(arc)이 발생된다. 본 발명은 호형의 제1부가 와이어의 약화를 위한 제1 극성으로 되고, 호형의 제2부가 와이어에서 방출된 대전 입자의 분산을 제어하기 위한 반대 극성으로 되는 절단 기술을 설명하고 있다.(c) U.S. Patent Application No. 5,095,187 (Glyga et al .; 3/92; U.S. Classification 219/68) entitled Wire Weaking, supplied through a wire coupler, provides one or a combination of heat, pressure, and vibration. To provide a wire bonding technique in which a wire is coupled to a contact portion of an electronic component. The present invention discloses the weakening or cutting of the wire by local heating, and how the cutting operation can be an enlarged part on the cut end of the wire. The cutting heat can be applied to the wire by the electrode and can be made to extend the electric field from the electrode to the wire, creating an arc between the electrode and the wire. The present invention describes a cutting technique in which the arc-shaped first portion becomes the first polarity for weakening the wire and the arc-shaped second portion becomes the reverse polarity for controlling the dispersion of charged particles emitted from the wire.
(d) 제목이 인덕턴스 요소 제작법인 미국 특허 출원 제4,860,433호(미우라,; 8/89; 미국 분류 29/605)는, 미세한 구리 와이어의 코일을 기판상의 스풀 부재에 권선하는 기술을 개시하고 있다. 구리 와이어는 절연되어 있다. 사전 결합의 결과에 있어서와 같이, 전자 플레임 오프(electronic flame off)(이하 EFO) 불꽃이 와이어를 절단할 때 절연물이 와이어의 단부로부터 제거되는 것은 공지되어 있다. 와이어의 단부는 기판의 도전성 패드에 결합되어 있다. 따라서, 모세관 또는 기판 중 어느 하나는 회전되고, 기판을 지지하는 테이블은 수직 방향으로 이동될 수 있어서, 미세한 구리 와이어의 코일을 스풀 부재 상에 권취한다. 결국은 상기 와이어의 대향 단부는 기판의 다른 도전성 경로에 결합된다.(d) U.S. Patent Application No. 4,860,433 (Miura, 8/89; U.S. Classification 29/605), entitled Inductance Element Fabrication, discloses a technique for winding a coil of fine copper wire to a spool member on a substrate. The copper wire is insulated. As is the result of pre-bonding, it is known that the insulation is removed from the ends of the wire when an electronic flame off (hereinafter EFO) spark cuts the wire. The end of the wire is coupled to the conductive pad of the substrate. Thus, either the capillary or the substrate is rotated and the table supporting the substrate can be moved in the vertical direction, thereby winding a coil of fine copper wire on the spool member. Eventually the opposite end of the wire is coupled to another conductive path of the substrate.
패키징은 제1 전자 부품과 제2 전자 부품 사이에 복수개의 전기 접속을 실현하는데 있어서 중요한 분야이다. 예를 들어, 세라믹 패키지에서, 반도체 다이는 세라믹 패키지의 공동에 배열되며 (통상적으로) 공동으로 연장된 도전성 트레이스에 와이어 결합된다. 복수개의 핀(또는 핀 배열)들은 패키지의 외면에 배열되어, 상기 핀들은 (도전성 층으로 패터닝된) 내부 트레이스에 접속되어 공동으로 연장된 도전성 트레이스에 바이어스 된다. 그후 패키지는 각각의 구멍이 대응하는 각각의 패키지 핀을 수납하는 대응하는 복수개의 구멍(예, 구멍의 배열)들을 갖는 인쇄 회로기판(PCB)에 장착된다. 이 핀들은 제1 전자 부품(패키징된 반도체 장치)과 제2 전자 부품(PCB) 사이에 영구 접속을 실현하기 위해서 도금된 관통 구멍들에 통상적으로 납땜된다. 다르게는, 이 패키지는 각각의 구멍이 패키지 핀 중 하나를 수납하는 대응하는 복수개의 구멍(예, 구멍의 배열)들을 갖는 소켓에 의해서 수납되어 제1 전자 부품(패키징된 반도체 장치)과 제2 전자 부품(소켓) 사이에 일시 접속을 실현한다.Packaging is an important field in realizing a plurality of electrical connections between the first electronic component and the second electronic component. For example, in a ceramic package, the semiconductor die is arranged in a cavity of the ceramic package and wire bonded to a (typically) extending conductive trace. A plurality of pins (or pin arrays) are arranged on the outer surface of the package such that the pins are connected to internal traces (patterned with a conductive layer) and biased against the jointly extending conductive traces. The package is then mounted to a printed circuit board (PCB) with a corresponding plurality of holes (eg, an arrangement of holes) in which each hole receives a corresponding respective package pin. These pins are typically soldered to the plated through holes to realize a permanent connection between the first electronic component (packaged semiconductor device) and the second electronic component (PCB). Alternatively, the package is housed by a socket having a corresponding plurality of holes (eg, an array of holes) in which each hole receives one of the package pins so that the first electronic component (packaged semiconductor device) and the second electronic Temporary connection is realized between parts (sockets).
일반적으로 반도체 장치를 습기에 대해서 보호하는 것은 공지되어 있다. 이를 위해서, 다양한 패키지들이 다양한 정도의 밀봉도를 나타내는데, 예를 들어, 세라믹 패키지는 일반적으로 상대적으로 높은 가격에서 환경에 대해서 뛰어난 밀봉성을 제공하며, 플라스틱(예, 수지) 및 PCB식 (포장된) 패키지는 상대적으로 싼 가격으로 환경에 대해서 상대적으로 낮은 방습성을 나타낸다. “두 분야 모두 최상인”, 즉 낮은 가격으로 좋은 밀봉성을 갖기 위해서, 결합 와이어와 (예를 들어, 다이 및 리드 프레임에 대한) 그들의 주변 접속부를 피복하는 것이 공지되어 있다. 한 예를 제목이 금속-유기물 혼합물 보호층 미드를 갖는 수지 패키징 반도체 장치인 미국 특허 출원 제4,821,148호(고바야시 등; 4/89; 미국 분류 361/392)에서 찾을 수 있다. 본 발명에서, 리드 프레임(2) 상의 은 전극(4)은 실리콘 칩(1) 상의 알루미늄 전극(5)에 결합된다. 최종 조립체는 에틸 알콜의 벤조트라이졸(BTA) 용액에 침지된다. Ag-BTA 필름은 은 전극의 표면 상에 형성되며, Al-BTA 필름은 알루미늄 전극의 표면 상에 형성되고, Cu-BTA 필름은 구리 와이어의 표면 상에 형성 된다. 이들 세개의 금속-BTA 필름은 와이어와 전극을 주위의 습도에 의한 손상으로부터 보호한다. 중요하게는, 본 발명에서, 금속-BTA 필름이 도전성이 있는지 여부 및 와이어 결합 자체에 의해서 (피복에 앞서) 이미 달성된 상호접속은 중요한 것이 아니라는 것이다. 적합하게는, 장치(다이)를 닳게 하기 때문에 이러한 “습식” 코팅은 도전성을 갖지 않게 된다.In general, it is known to protect semiconductor devices against moisture. To this end, different packages exhibit varying degrees of sealability, for example, ceramic packages generally provide excellent sealing properties to the environment at relatively high cost, and include plastic (eg resin) and PCB (packed) The package is relatively inexpensive to the environment at a relatively low price. It is known to coat the joining wires and their peripheral connections (eg, for dies and lead frames) in order to have the best of both fields, ie good sealing at low cost. One example can be found in US Patent Application No. 4,821,148 (Kobayashi et al .; 4/89; US Classification 361/392), a resin packaging semiconductor device entitled Metal-Organic Mixture Protective Layer Mid. In the present invention, the silver electrode 4 on the
핀들, 즉 연신된 강성을 갖는 전기 도전성 요소들은 공지되어 있으며, 일반적으로 (핀 캐리어를 포함하는) 전자 패키지의 패드에 브레이징(brazing)된다.Fins, ie electrically conductive elements with elongated stiffness, are known and are generally brazed to a pad of an electronic package (including a pin carrier).
제목이 컨턱터 상호 전기 접속 방법인 미국 특허 출원 제3,373,481호(린스 등; 3/68; 미국 분류 29/471.3)에서는 열가압 금 구형체(13, 도2)에 의해 집적 회로 장치(10)의 단자부(12) 상부에 핀형상의 금 기초 구조(13)들을 형성하고 상기 구형체를 가열 진공 유지체(14)로 형성하는 것을 개시하고 있다. 여기에서는 진공 홀더에서 초음파 결합제를 사용하는 것이 논의된다. 이 발명의 제3도에서 도시된 바와 같이, 상기 기초 구조(13)와 단자부(12)의 전체 표면으로 보여지는 것 사이에는 결합이 형성된다.U.S. Patent Application No. 3,373,481 (Rins et al .; 3/68; U.S. Classification 29 / 471.3), entitled `` Conductor Interconnect Method '', discloses an integrated circuit device 10 by means of a thermopressing gold sphere 13 (FIG. 2). The formation of the pin-shaped gold base structures 13 above the terminal portion 12 and the formation of the spherical body with the heating vacuum holder 14 is disclosed. The use of ultrasonic binders in vacuum holders is discussed here. As shown in FIG. 3 of this invention, a bond is formed between the foundation structure 13 and what is seen as the entire surface of the terminal portion 12.
제목이 칩 캐리어용 Au:Sn=80:20 브레이징 합금에 대한 고용융점 공정인 미국 특허 출원 제4,418,857호(아인슬리에 등; 12/83; 미국 분류 228/124)에서는 칩 캐리어 기판용 브레이징 핀의 예시적 기술을 개시하고 있다.U.S. Patent Application No. 4,418,857 (Einslier et al .; 12/83; U.S. Classification 228/124), titled High Melting Point Process for Au: Sn = 80: 20 Brazing Alloys for Chip Carriers, describes the use of brazing pins for chip carrier substrates. Exemplary techniques are disclosed.
제목이 회로 패키지 조립 공정인 미국 특허 출원 제4,914,814호(비훈 등; 4/90; 미국 분류 29/843)에서는 핀 구멍의 배열이 칩 캐리어의 한면 상의 도전성 패드의 배열로서 사실상 등록되어 있는 핀 주형내 핀 구멍의 배열을 납/주석 납땜 으로 채우고, 상기 납땜이 용융되어 칩 캐리어상의 도전성 패드의 배열과 합체하도록 핀 주형 내의 납-주석 납땜을 가열해서, 칩 캐리어상의 도전성 패드의 배열에 결합된 소형의 핀들의 배열을 형성하는 것을 개시하고 있다. 이것은 높이가 제어되고 상대적으로 높은 면비를 갖는 연신된 땝납 단자를 형성할 수 있도록 한다.In U.S. Patent Application No. 4,914,814 (Bunun et al. 4/90; U.S. Classification 29/843), titled Circuit Package Assembly Process, an array of pin holes is registered in a pin mold that is effectively registered as an array of conductive pads on one side of the chip carrier. Filling the array of pin holes with lead / tin solder, heating the lead-tin solder in the pin mold so that the solder melts and coalesces with the array of conductive pads on the chip carrier, thereby joining a small array of conductive pads on the chip carrier. Disclosing forming an array of pins. This allows the formation of elongated solder terminals having a controlled height and a relatively high aspect ratio.
제목이 전자 부품 상호접속인 미국 특허 출원 제4,955,523호(칼로마그노 등; 9/90; 미국 분류 228/179)에서는 전자 부품들을 상호접속시키는 기술에 대해서 개시하고 있는데, 여기에서 상호접속 와이어는 접촉재와 와이어들 이외의 재료를 사용하지 않고 [반도체 다이(1)와 같은] 제1 부품 상의 접점에 결합되어 있다. 이 와이어들은 그후 와이어 직경의 두배 내지 이십배(2d 내지 20d) 사이의 소정 길이로 절단되어서, 납땜과 같은 도전성 재료에 의해 제2 부품(21)상의 접점에 결합된다. 일단 제1 부품에 결합된 이 와이어들은 결합 헤드의 측벽 내의 개구(13)를 통해서 [와이어 결합체의 결합 헤드(9) 만큼의] 소정 길이로 절단된다. 이 때문에, 전극(51)은 개구(13)로 삽입된다. 본 발명에서 도시된 바와 같이, 자유 직립 와이어(7)들은 그 단부들이 제2 부품의 리세스들 내의 납땜과 같은 도전성 재료의 풀(27)에 삽입되도록 한다. 또한, 제목이 전자 부품 상호접속인 미국 특허 출원 제5,189,507호(칼로마그노 등; 2/93; 미국 분류 257/777) 참조.US Patent Application No. 4,955,523 (Carlo Magno et al .; 9/90; US Classification 228/179) entitled Electronic Component Interconnect discloses a technique for interconnecting electronic components, wherein the interconnect wire is a contact material. And contacts to the first part (such as semiconductor die 1) without using materials other than wires and wires. These wires are then cut into predetermined lengths between two and twenty times (2d to 20d) of the wire diameter, and are joined to the contacts on the second component 21 by a conductive material such as soldering. These wires, once joined to the first part, are cut to a predetermined length (as long as the joining head 9 of the wire assembly) through the opening 13 in the side wall of the joining head. For this reason, the electrode 51 is inserted into the opening 13. As shown in the present invention, the
표면 장착 기술은 전자 부품들 사이의 상호접속을 형성하는 것과 관련된 어떤 문제들을 해결하지만, 그 자체로서는 한때 기대되었던 완전 극복을 이루지 못하는 것으로 증명되었다. 일반적으로, 플립-칩 기술을 포함하는 표면 장착 기술(SMT)에서, 납땜 융기부(bump)들은 제1 전자 부품의 표면 상에 형성되며, 제1 전자 부품의 표면 상에는 패드들이 제공되고, 이 부품들은 상호 대면하도록 된 후, 상기 납땜 융기부의 납땜이 흐르도록 열이 가해진다. 신뢰성 있는 표면 장착을 실현하기 위한 시도들은 한때 “납땜 컬럼”으로 지칭되며, 제어된 형상 및 높은 면비(폭에 대한 높이의 비)를 갖는 납땜 융기부들을 형성하는 것을 포함한다.Surface mounting technology solves some of the problems associated with forming interconnections between electronic components, but in itself has proved to fail to achieve the once-overcoming full overcome. Generally, in surface mount technology (SMT), including flip-chip technology, solder bumps are formed on the surface of the first electronic component, and pads are provided on the surface of the first electronic component, the component After they are faced to each other, heat is applied to flow the solder of the solder ridge. Attempts to realize reliable surface mounting are sometimes referred to as “solder columns” and include forming solder ridges having a controlled shape and a high aspect ratio (a ratio of height to width).
제목이 도전성 덮개 배열을 갖는 납땜물인 미국 특허 출원 제5,130,779호(아가왈라 등; 7/92; 미국 분류 357/67)에서는 높은 면비를 갖는 “연신된” 납땜 열들에 대해서 설명하고 있다. “전자 캐리어(기판)” 상에는, 제1 납땜물이 침착되고 금속층에 의해서 덮여진 패드가 형성된다. 다른 (제2) 납땜물은 제1 납땜물 상에 형성된다. 다른 (제3) 납땜물은 제2 납땜물 상에 형성될 수 있다. U.S. Patent Application No. 5,130,779 (Agawala et al .; 7/92; U.S. Classification 357/67), titled Soldering with Conductive Cover Arrangement, describes high aspect ratio "stretched" brazing rows. On the “electron carrier (substrate)”, a first solder is deposited and a pad covered by the metal layer is formed. Another (second) solder is formed on the first solder. Another (third) braze can be formed on the second braze.
사전 시험 및 시험(testing)은 반도체 다이 같은 제1 전자 부품과 시험 카드와 같은 제2 전자 부품 사이에 형성된 복수개의 일시 접속물을 사용하는 다른 시도에 대한 분야이다. 하기에서 상세하게 설명한 바와 같이, 이것은 통상 상기 반도체 다이를 패키징하는 것을 우선 포함하며, 반도체 패키지 상의 핀들의 패턴에 대응하는 패턴으로 배열된 “네일 배드”(nail bed)와 같은 특수 시험 고정물로 패키지 상의 핀들을 접촉시키는 것을 포함한다. 이러한 시험 고정물의 제작은 모든 배열 패턴에 대한 다른 시험 고정물을 특히 요구하며, 결과적으로 비싸고 시간 소모적이다.Prior testing and testing is the field of other attempts to use a plurality of temporary connections formed between a first electronic component, such as a semiconductor die, and a second electronic component, such as a test card. As described in detail below, this typically involves packaging the semiconductor die first, and on a package with a special test fixture such as a "nail bed" arranged in a pattern corresponding to the pattern of pins on the semiconductor package. Contacting the pins. The fabrication of such test fixtures in particular requires different test fixtures for all alignment patterns, resulting in expensive and time consuming.
전자 부품들 사이에서의 탄성 상호접속부들을 형성하는 것은 일반적으로 바람직하다고 알려져 있으며, 지속되고 있는 시도의 목적이 되어 왔다. 주로(예를 들어, 통상적으로는), 반도체 장치에 대한 외부 접속은 상대적으로 패키지의 외면 에 배열된 강성 핀들에 의해서 달성된다. 탄성 상호접속 구조를 이행하기 위해서 과거에도 많은 시도들이 있어 왔다. 어떤 경우에는, 금속 요소로서 탄성 접속이 달성되기도 했다. 다른 경우에는 금속성 요소와 탄성 중합체 요소의 조합으로 된 것으로 실현되었다.Forming elastic interconnects between electronic components is generally known to be desirable and has been the goal of an ongoing attempt. Mainly (eg, typically), external connection to a semiconductor device is achieved by rigid pins arranged on the outer surface of the package relatively. Many attempts have been made in the past to implement elastic interconnect structures. In some cases, elastic connections have been achieved as metal elements. In other cases it has been realized as a combination of metallic elements and elastomeric elements.
탄성 접속을 달성하기 위한 최근의 한 시도는 제목이 MCM 및 시험 장비용 탄성 중합체 커넥터인 1993년 ICEMM 회보 341-346면에 기재된 “일레스티콘(Elasticon) 커넥터”를 설명하고 있는 논문에서 설명되고 있다. 일레스티콘 커넥터는 탄성 중합체 재료(예를 들어, 주형 공동에 주입된 액체 탄성 중합체 수지)에 묻혀 있는 도전성 요소용으로 고체 금 또는 금 합금을 사용하며, 일반적으로 복수개의 칩 모듈(MCM) 또는 단일 침 모듈(SCM)용 랜드 그리드 배열(LGA) 패키지에 대한 상호접속 요구시에 사용된다. 탄성 중합체 재료의 특성과 함께, 크기, 형상 및 와이어의 간격은 고밀도 PCB 및 IC 칩 시험 장비뿐만 아니라, MCM 및 SCM 패키징, 기판 대 기판 및 케이블 대 기판 상호접속을 포함하는 특수 응용물에 맞게 제작될 수 있다. 고체 금 와이어 및 실리콘 탄성 중합체 재료는 부식에 의해 손상되지 않는다. 논문의 도1에서는 일레스티콘 커넥터의 기본 실시예를 설명하고 있는 데, 여기에서 복수개의 와이어들은 단단한 기판에 볼 결합되며 기판의 표면에서 어떤 각(예를 들어, 45-85˚)으로 직선 연장된다. 기판에 와이어의 기부단을 부착하는 것은 모세관 선단부(tip)를 통해서 가해지는 압축력 및 초음파 에너지와 와이어 결합체 상의 가열된 스테이지를 통해서 전달되는 열 에너지를 사용하는 각이 진 플라잉(flying) 선단 와이어 결합 공정에 의해서 달성된다. 모세관 및 기판은 전단 블 레이드 기구가 와이어를 기판 표면에서 소정의 높이 및 각으로 절단할 수 있도록 배치된다. EFO는 모세관 선단부에서 연장된 와이어를 녹여서 다음 (기판에 결합되는 다음 와이어의 기부 단의) 볼 결합을 시작하는 데 사용된다. 모든 와이어를 기판에 장착한 후, 볼 형상으로 된 접점은 레이저 볼 형성 과정에 의해서 각 와이어의 말단부에 형성되며, 복수개의 와이어들은 탄성 중합체 재료에 묻히게 된다. 볼 형상으로 된 원심단들은 와이어들이 진동으로 느슨해져서 접점 사이를 단축시키는 것을 방지한다. 본 논문에서 제시되고 있는 바와 같이, 일레스티콘 커넥터는 두개의 평행한 표면 사이에서 압축되기 때문에 컨덕터의 각 형성 방향은 와이어들의 소성 변형을 최소화하는 데 필수적이다. 또한 각 형성 방향은 커넥터가 압축될 때 와이어가 결합 접촉면에 대해서 회전하고 활주하도록 하는 “와이핑” 접촉면을 제공한다. 이 논문은 와이어용으로 금/팔라듐 합금 및 백금을 사용하는 것에 대해서 논의하고 있다. 본 논문의 도3에서는 각 그룹의 와이어 사이의 탄성 중합체에 홈을 형성하는 것과 관련해서 접점당 하나에 네개의 와이어 그룹으로 뭉쳐져 있는 와이어를 설명하고 있다. 본 논문에서 논의되고 있는 일레스티콘 커넥터의 다양한 실시예들은 세라믹, 금속, 실리콘 또는 에폭시-유리 층 재료로 된 기판을 필요로 하며, 인터포저(interposer)의 실시예들은 상부 면상에 금의 박층을 구비한 구리와 같은 에칭 가능한 기판 재료를 필요로 한다. 이 논문의 도8에서는 집적된 탐침 접점들을 설명하고 있으며 공지된 좋은 다이에 대한 시험 능력은 MCM 패키징에 있어서 넘어서야 할 장벽 중 하나라는 것을 적절하게 설명하고 있다. 여기에서 도시된 바와 같이, 탐침 매트릭스(matrix)는 배열에서 0.005cm(0.002 inch) 직경의 금 와 이어를 사용하고 있다. 이 탐침은 시험 모듈에 영구적으로 부착될 수 있거나, 또는 인터포저 구조로 제작될 수 있다. 제목이 가요성 회로 카드 탄성 중합체 케이블 커넥터 조립체인 미국 특허 출원 제5,386,344호(비어맨 등; 1/95; 미국 분류 361/785)에서는 관련된 “일레스티팩” 턴성 중합서 케이블 커넥터를 개시하고 있다.One recent attempt to achieve an elastic connection is described in a paper describing the "Elasticon Connector" described in the 1993 ICEMM Bulletin 341-346, Elastomer Connector for MCM and Test Equipment. . Ilesticon connectors use solid gold or gold alloys for conductive elements embedded in an elastomeric material (eg, a liquid elastomer resin injected into a mold cavity), typically a plurality of chip modules (MCMs) or a single Used for interconnect requests for land grid array (LGA) packages for needle modules (SCM). Together with the properties of the elastomeric material, the size, shape and wire spacing can be tailored for special applications including high density PCB and IC chip testing equipment as well as MCM and SCM packaging, board-to-board and cable-to-board interconnects. Can be. Solid gold wires and silicone elastomer materials are not damaged by corrosion. Figure 1 of the paper describes a basic embodiment of an elesticon connector, in which a plurality of wires are ball-bonded to a rigid substrate and extend linearly at an angle (eg 45-85 °) from the surface of the substrate. do. Attaching the base end of the wire to the substrate is an angled flying tip wire bonding process that uses the compressive force and ultrasonic energy applied through the capillary tip and the thermal energy delivered through the heated stage on the wire assembly. Is achieved by The capillary and substrate are arranged such that the shear blade mechanism can cut the wire at a predetermined height and angle at the substrate surface. The EFO is used to melt the wire extending from the capillary tip to begin the next ball bonding (of the base end of the next wire to be bonded to the substrate). After all the wires are mounted on the substrate, ball-shaped contacts are formed at the distal ends of each wire by a laser ball forming process, and the plurality of wires are embedded in the elastomeric material. The ball-shaped centrifugal ends prevent the wires from loosening due to vibration and shortening between the contacts. As suggested in this paper, since the elesticon connector is compressed between two parallel surfaces, each forming direction of the conductor is essential to minimize the plastic deformation of the wires. Each forming direction also provides a "wiping" contact surface that allows the wire to rotate and slide relative to the mating contact surface when the connector is compressed. This paper discusses the use of gold / palladium alloys and platinum for wires. Figure 3 of this paper describes wires clustered into groups of four wires at one contact pertaining to the formation of grooves in the elastomer between the wires of each group. Various embodiments of the elesticon connector discussed in this paper require a substrate of ceramic, metal, silicon or epoxy-glass layer material, while embodiments of the interposer have a thin layer of gold on the top surface. Etchable substrate materials such as copper provided are required. Figure 8 of this paper describes the integrated probe contacts and properly explains that the test capability for known good dies is one of the barriers to overcome in MCM packaging. As shown here, the probe matrix uses 0.005 cm (0.002 inch) diameter gold wires in the array. The probe may be permanently attached to the test module or may be fabricated in an interposer structure. U.S. Patent Application No. 5,386,344 (Bearman et al., 1/95; US Classification 361/785), entitled Flexible Circuit Card Elastomer Cable Connector Assembly, discloses a related "ilestpack" turnable polymer cable connector.
탄성 접속부를 형성하는데 있어 다른 설명적인 시도들은 제목이 스프링 배열 커넥터이고 박판 및 와이어 형상으로 정현, 나선형, 캔틸레버 및 버클링 빔 형상을 포함하는 수평 탄성을 갖는 독립적으로 구부릴 수 있는 스프링을 개시하고 있는 미국 특허 출원 제5,229,939호(워커 등; 4/94; 미국 분류 439/74)에서 발견될 수 있다. 이렇게 형성된 커넥터는 제작 공차, 정렬 공차, 열 기계적 팽창을 포함하는 변화에 대한 보강을 제공하기 위해서 사실상의 유연성을 갖는다. 스프링 커넥터의 제작은 일반적으로 다음과 같이 진행된다. 3차원 맨드릴(mandrel)은 스프링(12)의 내면 형상을 한정한다. 절연층(50)이 스프링(12) 상에 가해진다. 전도층(14)은 소정의 위치에서 절연층 상에 적용된다. 복수개의 스프링(12)들은 니켈(96%)-인(4%)과 니켈(97%)-코발트(3%)와 같이 (맨드릴 상에) 쉽게 침착될 수 있는 탄성 재료(12)의 단일 박판 층으로서 형성된다. 이 맨드릴은 스프링 층(38)을 침착시키고 난 후 제거된다. 다르게는, 이 맨드릴은 “로스트 왁스(lost wax)” 캐스팅 분야에서 공지된 바와 같은 “희생층”일 수도 있다. 스프링 층(예, 박판을 사용하는 것에 대한 대안으로서)으로서 탄성 와이어를 사용하는 것이 논의되고 있으며, 절연층(21)에 의해서 덮이고, 분단된 도전성 층(212)에 의해서 덮이며, 외부 절연층 (214)에 의해서 덮인 와이어(204)를 포함한다. 최종 스프링 커넥터는 근본적으로는 (단일하지 않다면) (부착부에 대한) 접점을 형성하는 것을 목적으로 하고 있다. 본 발명에서 적절하게 설정된 바로서는,Other descriptive attempts at forming the resilient connections have been described in the United States, which discloses independently bendable springs having horizontal resilience, including sine, helical, cantilever and buckling beam shapes, in sheet and wire shapes, in the form of spring array connectors. Patent application 5,229,939 (Walker et al .; 4/94; US classification 439/74). The connectors thus formed have practical flexibility to provide reinforcement against changes including manufacturing tolerances, alignment tolerances, and thermomechanical expansion. The manufacture of the spring connector generally proceeds as follows. The three-dimensional mandrel defines the inner surface shape of the spring 12. An insulating layer 50 is applied on the spring 12. The conductive layer 14 is applied on the insulating layer at a predetermined position. The plurality of springs 12 are a single sheet of elastic material 12 that can be easily deposited (on the mandrel), such as nickel (96%)-phosphorus (4%) and nickel (97%)-cobalt (3%). It is formed as a layer. This mandrel is removed after depositing the spring layer 38. Alternatively, this mandrel may be a "sacrifice" as is known in the field of "lost wax" casting. The use of elastic wires as a spring layer (e.g., as an alternative to using thin plates) is discussed, covered by insulating layer 21, covered by segmented conductive layer 212, and an outer insulating layer (
“두가지 형식의 전기 접속, 즉 부착 및 접점, 사이에는 차이점이 형성되어야 한다. 부착은 상대적으로 영구 접속이며, 납땜, 마이크로 브레이징 또는 마이크로 용접 접속과 같은 내구성 금속 접속을 통상적으로 포함한다. 접점은 상대적으로 일시적인 접속이며 결합 커넥터 사이에 분리된 접속을 의미하며, 일반적으로 내구성 금속 접속없이 압축력에 의존한다.”“There must be a difference between the two types of electrical connections, namely attachments and contacts. Attachment is a relatively permanent connection and typically includes durable metal connections such as soldering, micro brazing or micro welding connections. Contacts are relatively temporary connections and mean separate connections between mating connectors and generally rely on compressive forces without durable metal connections. ”
탄성 접속을 형성함에 있어 다른 설명적인 시도들은 제목이 소형 전자 부품 결합용 가요성 있는 금속 상호접속 배열 제작법인 미국 특허 출원 제4,067,104호(트레이시 등; 1/78; 미국 분류 29/626)에서 발견될 수 있다. 이 발명은 반도체와 같은 활성 장치 위에 여러 개의 인듐(Indium)층과 같은 원통형 컬럼들의 배열을 제작하는 것을 개시하고 있는 것으로서, 이 컬럼들은 다른 열팽창을 수용할 수 있도록 가요성이 있게 된다. Other descriptive attempts at forming elastic connections can be found in U.S. Patent Application No. 4,067,104 (Tracy et al .; 1/78; U.S. Classification 29/626), entitled "Making Flexible Metal Interconnect Arrays for Joining Small Electronic Components". Can be. The invention discloses fabricating an array of cylindrical columns, such as several indium layers, over an active device such as a semiconductor, which makes the columns flexible to accommodate different thermal expansions.
제목이 전기 회로 기판 상호접속인 미국 특허 출원 제4,793,814호(지프칵 등; 12/88; 미국 분류 439/66)에서는 대향하는 제1 및 제2 회로기판의 대응하는 접점 패드들 사이의 전기 상호접속부를 제공하기 위한 커넥터 배열을 개시하고 있으며 탄성적으로 탄성 중합체인 재료를 포함하는 전기적으로 비도전성인 지지 부재를 포함한다. 전기적으로 도전성인 상호접속 요소는 지지 부재의 두께를 통해서 연장되며 각각의 접촉 패드들을 결합할 수 있도록 배열된 한쌍의 패드 결합 표면을 갖는 다. In US Patent Application No. 4,793,814 (Jipcock et al. 12/88; US Classification 439/66) entitled Electrical Circuit Board Interconnect, electrical interconnections between corresponding contact pads of opposing first and second circuit boards are described. A connector arrangement is disclosed to provide an electrically nonconductive support member comprising a resiliently elastomeric material. The electrically conductive interconnecting element extends through the thickness of the support member and has a pair of pad engagement surfaces arranged to engage the respective contact pads.
제목이 프레스 접점식 상호접속인 미국 특허 출원 제4,330,165호(사도 등; 5/82; 미국 분류 339/59)에서는 고무같은 탄성 중합체로 만들어진 연신된 로드(rod) 부재(1)와, 상기 로드(rod) 부재(1)에 묻혀 있는 복수개의 선형 도전성 본체(2)들과, 상기 로드(rod) 부재(1)의 측면에 결합된 두개의 박판 부재(3, 3)로 구성되어 있다. 선형 본체(3)들의 단부들은 대향하는 면으로 나타나는 데, 즉 로드(rod) 부재(1)의 상부면 및 저부면으로 나타나서, 회로기판과 접촉면을 형성해서 상호접속 기판이 샌드위치와 같이 그 사이에 장착된다. 선형 도전성 본체(2)는 각각 예를 들어 금속의 리본이다.U.S. Patent Application No. 4,330,165 (Apostles et al .; 5/82; U.S. Classification 339/59) entitled Press Contact Interconnect discloses an elongated rod member (1) made of rubbery elastomer and the rod ( It consists of a plurality of linear
제목이 상호접속체인 미국 특허 출원 제4,295,700호(사도 등; 10/81; 미국 분류 339/61)에서는 탄성 재료로 된 박판 또는 필름으로 된 직사각형 접속편을 갖는 프레스식 상호접속부를 개시하고 있는 데, 이것은 교류 전자 도전성 탄성 재료 및 전기 절연성 재료의 조립체로서 상기 직사각형 접속편이 전체적으로 복수개의 전기 도전성 경로(즉, 전자 도전성 스트립)들을 갖는다. 직사각형 접속편은 절연 재료로 제작된 두개의 유지 부재 사이에 샌드위치된다.U.S. Patent Application No. 4,295,700 (Apostles et al .; 10/81; U.S. Classification 339/61), entitled Interconnect, discloses a press-type interconnect having a rectangular connection piece of sheet or film of elastic material, It is an assembly of an alternating electron conductive elastic material and an electrically insulating material, the rectangular connecting piece having a plurality of electrically conductive paths (ie, electronically conductive strips) as a whole. The rectangular connecting piece is sandwiched between two retaining members made of an insulating material.
제목이 전기 커넥터 장치인 미국 특허 출원 제3,795,037호(루트머; 5/74; 미국 분류 29/628)에서는 탄성 중합체 절연 재료의 표면들에 묻혀 있고 상기 표면들 사이로 연장된 만곡되거나 또는 곡선으로 된 복수개의 연신된 가요성 컨덕터를 개시하고 있다. 예시적 가요성 가요성 컨덕터는 예를 들어, 인청동과 같은 어떠한 적절한 전기 도전성 탄성 재료로 형성되며, 대략 25미크론(㎛) 정도의 모범적 단면 크기를 가지며, 2mm의 자유 길이를 가질 수 있다.U.S. Patent Application No. 3,795,037 (Rootmer; 5/74; U.S. Classification 29/628), entitled Electrical Connector Device, includes a plurality of curved or curved portions buried in and extending between surfaces of elastomeric insulating material. Ten stretched flexible conductors are disclosed. Exemplary flexible flexible conductors are formed of any suitable electrically conductive elastic material such as, for example, phosphor bronze, have an exemplary cross-sectional size of approximately 25 microns (μm), and may have a free length of 2 mm.
제목이 인쇄 회로기판의 표면에 장착하기 위한 선단부를 갖는 반도체 장치인 미국 특허 출원 제5,067,007호(칸지; 11/91; 미국 분류 357/54)에서는 표면 장착식 패키지의 신뢰성을 개선시키는 것에 대해서 개시하고 있는 데, 패키지가 와이어 기판에 장착될 때 축방향으로 힘을 받는 선단 핀들은 결합부에서의 결합력보다 작은 굽힘력을 나타낸다. 이러한 목적을 위해서, 리드(lead) 핀들은 섬유 강화 재료, 변형 의사 탄성 재료, 초고장력 재료, 또는 내열성 초고장력 재료와 같이 큰 탄성을 갖는 재료로 만들어진다. 이 발명은 또한 핀 그리드 배열(PGA) 패키지에서 모든 핀들의 길이는 반드시 동일하지 않으며-결국 어떤 핀들은 (예로서, 시험 기판 상에서) 패드들에 접하지 않는다. 본 발명의 도7A 및 도7B는 특히 관심있는 것으로서, 여기에서 핀(20)들은 특별한 형상을 가지며 특별한 재료로 형성된다. 이 핀(20)들은 15×1010 Pa보다 작은 영 모듈러스(Young's Modulus)를 갖는 재료로 제작되며, 중심부에 호형의 형상으로 만곡된 부분을 가져서 축방향으로부터의 변위가 핀의 직경의 1/2보다 크게 된다. 영 모듈러스 공식을 만족시키는 재료의 예는, 고순도의 구리(Cu), 고순도의 철(Fe), 고순도의 니켈(Ni), 구리 합금, 및 결합 재료로서 구리와 같이 연한 재료로 묶인 길게 이어진 미세한 탄성 와이어로 구성된 복합 와이어이다. 이러한 형상을 갖고, 이러한 재료로 형성된 상태에서, 핀의 변형 강도(항복 강도)는 브레이징 금속(12, 핀을 패키지에 유지) 또는 납땜(13, 핀을 PCB에 접속) 중 어느 하나의 결합 강도보다 작게 된다. 열적 또는 기계적 응력이 핀들 위에 가해지게 되면, 이들은 응력을 저감시키기 위해서 탄성 변형을 한다. 도1D에서 도시되고 그것에 대해 설명된 모범 예에서는, 텅스텐(W) 몰리브덴, 탄소 비정질 금속 및 큰 탄성을 갖는 미세한 와이어들이 설명된다. 미세한 와이어는 결합 재료로서 구리와 같이 연한 재료로 묶인 복합 와이어이다. 복합 와이어는 금(Au) 또는 금/니켈로 구성된 도금용 금속(11b)을 갖는다. 상기에서 설명된 바와 같이, 금은 아주 연하며, 본래 비탄성적이다. 본 발명에서 특히 언급된 것으로서, “도금의 두께는 [복합 와이어(11A)의] 굽힘 강도의 효과가 무시될 수 있을 정도로 작아야 한다. 도금은 납땜을 용이하게 하는 데 효과가 있으며, 구체적으로 니켈에 대해서 1 내지 4㎛의 두께 및 금에 대해서 0.1 내지 1㎛의 두께를 갖는다.”(문단 연결 7-8행 참조)US Patent Application No. 5,067,007 (Kanji; 11/91; US Classification 357/54), which is a semiconductor device having a tip for mounting on a surface of a printed circuit board, discloses improving the reliability of a surface mount package. In the case where the package is mounted to the wire substrate, the tip pins axially exerted exhibit a smaller bending force than the coupling force at the joint. For this purpose, lead pins are made of a material having great elasticity, such as a fiber reinforced material, a strain pseudo elastic material, an ultra high tensile material, or a heat resistant ultra high tensile material. The invention also shows that all pins in a pin grid arrangement (PGA) package are not necessarily equal in length—finally some pins do not contact pads (eg, on a test substrate). 7A and 7B of the present invention are of particular interest, where the fins 20 have a special shape and are formed of a special material. These pins 20 are made of a material having a Young's Modulus of less than 15 × 10 10 Pa and have a curved portion in the center of the arc so that displacement from the axial direction is less than half the diameter of the pin. It becomes big. Examples of materials that satisfy the Young's Modulus formula include elongated fine elasticity, bound with a soft material such as copper as high purity copper (Cu), high purity iron (Fe), high purity nickel (Ni), a copper alloy, and a bonding material. It is a composite wire composed of wire. With this shape and formed from this material, the strain strength (yield strength) of the pin is greater than the bond strength of either the brazing metal 12 (keeping the pin in the package) or soldering (13, connecting the pin to the PCB). Becomes small. When thermal or mechanical stress is applied on the fins, they undergo elastic deformation to reduce the stress. In the example shown and described in FIG. 1D, tungsten (W) molybdenum, carbon amorphous metal and fine wires with large elasticity are described. Fine wire is a composite wire that is bundled with a soft material such as copper as a bonding material. The composite wire has a plating metal 11b composed of gold (Au) or gold / nickel. As explained above, gold is very soft and inelastic in nature. As particularly mentioned in the present invention, “The thickness of the plating should be small so that the effect of bending strength (of the composite wire 11A) can be neglected. Plating is effective in facilitating soldering, in particular having a thickness of 1 to 4 μm for nickel and 0.1 to 1 μm for gold ”(see paragraph connection lines 7-8).
제목이 전기 커넥터 및 집적 회로 패키지용 스프링 편의된 접점 요소인 미국 특허 출원 제5,366,380호(레이몬드; 11/94; 미국 분류 439/66)에서는 전기 커넥터 및 집적 회로 패키지(ICP)용 접점 요소에 대해서 개시하고 있으며, 이것은 특히 표면 장착 적용에 유용하다. 접점 요소는 기부, 적어도 부분적으로 나선 스프링 요소를 갖는 스프링부, 및 구멍의 도전성 림부와 편의되는 방식으로 결합되는 테이퍼진 접점부를 가지며, 펀칭, 롤링, 및/또는 형성 작업으로 된 편평 시트, 박벽으로 된 인발부, 또는 모듈부에서 제작될 수 있다. 접점 요소들은 유지(hold-down) 기구에 의해서 압축된 상태로 유지된다. 접점 요소는 정렬, 압축 제한, 접점 지지, 및 설치 고정의 기능을 하는 절연 하우징 및/또는 이격부들과 결합된다.US Patent Application No. 5,366,380 (Raymond; 11/94; US Classification 439/66), entitled Spring-Spring Contact Elements for Electrical Connectors and Integrated Circuit Packages, discloses contact elements for electrical connectors and integrated circuit packages (ICP). This is especially useful for surface mount applications. The contact element has a base, a spring portion having a spiral spring element at least partially, and a tapered contact portion that is joined in a convenient manner with the conductive rim of the hole, the flat sheet being a punching, rolling, and / or forming operation, with a thin wall It can be manufactured in the drawn portion, or module portion. The contact elements are kept compressed by a hold-down mechanism. The contact element is coupled with an insulating housing and / or spacers that function as alignment, compression limiting, contact support, and mounting fixation.
제목이 표면 장착된 배열 변형 완화 장치인 미국 특허 출원 제4,764,848호(심슨; 8/88; 미국 분류 361/408)에서는 일체형 회로 칩 또는 유사한 전자 부품 또 는 장치(18)가 장착된 기판의 핀 구멍을 통해 연장된 상대적으로 얇은 핀형 전기 컨덕터의 장착 “루트”를 개시하고 있다. 이 핀(22)들은 구리와 같은 전기 도전성 재료로 제작되며, 각각의 핀들은 이 루트와 이 선단부 사이에서 연장되어 핀의 선단부가 표면에 접속될 때 변형 완화를 제공한다.U.S. Patent Application No. 4,764,848 (Simpson; 8/88; U.S. Classification 361/408), a surface-mounted array strain relief device, discloses a pin hole in a substrate on which an integrated circuit chip or similar electronic component or device 18 is mounted. Discloses a mounting "route" of a relatively thin finned electrical conductor extending through. These pins 22 are made of an electrically conductive material, such as copper, each pin extending between this root and this tip to provide strain relief when the tip of the pin is connected to the surface.
제목이 도금된 유연성 리이드(lead)인 미국 특허 출원 제5,317,479호(파이 등; 5/94; 미국 분류 361/773)에서는 회로 기판상의 기판 접점 및 회로 칩과 관련된 칩 접점 사이에 기계적 및 전기적 접속을 제공하는 만곡된 리이드를 개시하고 있다. 만곡된 리이드는 납땜으로 사실상 완전 도금되며, 도전성 재료의 단일편으로 형성된다. 일반적으로, 만곡된 리이드는 두개의 평행한 표면을 가지며, 하나는 칩 접점과 접속하기 위한 것이고, 다른 하나는 기판 접점과 접속하기 위한 것으로서, 그 사이에 적어도 하나의 만곡된 부분이 있다. 리이드들은 적합하게는, 예를 들어, 폭이 0.0472 cm(0.018 inch)이고 (만곡 전의) 전체 길이가 0.1178 cm(0.070 inch)이며 재료의 얇은 스트립으로 형성되며, 적합하게는 예를 들어, 0.00762 내지 0.0127 cm(0.003 내지 0.005 inch) 두께의 두터운 베릴륨 구리 및 코발트 합금으로 형성된다. 리이드는 조심하게 제어되어서 과잉 납땜이 리이드의 소정 컴플라이언스(compliance)를 방해하지 않도록 하는 방식으로 납땜으로 덮인다.U.S. Patent Application No. 5,317,479 (Pie et al .; 5/94; U.S. Classification 361/773), entitled Flexible Plated Lead, provides mechanical and electrical connections between a board contact on a circuit board and a chip contact associated with the circuit chip. A curved lead that provides is disclosed. The curved leads are virtually completely plated by soldering and formed into a single piece of conductive material. Generally, the curved leads have two parallel surfaces, one for connecting with the chip contacts and the other for connecting with the substrate contacts, with at least one curved portion therebetween. The leads are suitably, for example, 0.0472 cm (0.018 inch) wide and 0.1178 cm (0.070 inch) overall length (before the bend) and are formed of a thin strip of material, suitably for example from 0.00762 to It is formed of thick beryllium copper and cobalt alloys of 0.0127 cm (0.003 to 0.005 inch) thick. The leads are carefully controlled so that they are covered with the solder in such a way that excess solder does not interfere with the compliance of the leads.
제목이 지지부로부터 파손된 리이드를 갖는 반도체 패키지인 미국 특허 출원 제4,989,069호(호킨스 등; 1/91; 미국 분류 357/74)에서는 다른 열팽창 계수를 갖는 반도체 패키지 및 패키지가 장착되는 인쇄 회로로 인해서 야기되는 응력을 감소시키는 가요성 금속 리이드를 갖는 응력 버퍼 프레임(stress buffer frame)에 대해 개시하고 있다. 리이드는 주로 편평한 리본형 리드이며, 버퍼 프레임으로부터 연장되도록 만곡되어서, 상기 버퍼 프레임에 평행한 부분(38)을 갖도록 다시 절곡된다. 니켈/철 합금은 프레임(및 리드)에 대한 재료로서 논의된다.U.S. Patent Application No. 4,989,069 (Hockins et al., 1/91; U.S. Classification 357/74), which is a semiconductor package having a lead broken from the support, is caused by a semiconductor package having a different coefficient of thermal expansion and a printed circuit on which the package is mounted. Disclosed is a stress buffer frame having a flexible metal lead that reduces stresses to be reduced. The leads are mainly flat ribbon-like leads, which are curved to extend from the buffer frame and bent again to have a portion 38 parallel to the buffer frame. Nickel / iron alloys are discussed as the material for the frame (and leads).
전기 접속에 어느 정도의 컴플라이언스를 제공하는 이유는 열 순환으로 인해 발생하는 응력을 흡수하는 것이다. 일반적으로, 반도체 장치(다이)가 작동하면, 이것은 열을 발생시킨다. 이것은 다이가 장착되어 있는 패키지와는 다른 속도로 다이가 팽창하도록 하고, 유사하게는, 패키지와 다이 사이의 전기 접속부와는 다른 속도로 팽창하도록 한다. (다이에 의해서 발생하는 열이 다이를 통해서 적절하게 균일하게 된다고 가정하면, 다이는 그 중심, 또는 대칭의 중심 둘레에서 팽창되고자 한다.) 이것은 다이가 이것을 장착하고 있는 기판(및 다이와 기판 사이의 전기 접속부)과는 다른 속도로 팽창하는 상태에서, 표면 장착된 다이의 경우와 유사하다. 다이와 주변 요소 사이(예를 들어, 패키지, 기판, 전기 접속)의 열팽창 계수의 차이는 기계적 응력을 발생시킨다. 일반적으로, 이러한 열적으로 야기된 기계적 응력을 해결하고 감소되는 것이 요구된다. 예를 들어, 제목이 표면 장착된 부품과 사용하기 위한 리이드 형태인 미국 특허 출원 제4,777,564호(더피니 등; 10/88; 미국 분류 361/405)에서는 전자 부품으로부터 연장되고 열순환에 의한 높은 내응력 파괴성을 갖는 인쇄 회로기판에 접속된 전기 접속을 개시하고 있다.The reason for providing some degree of compliance with electrical connections is to absorb stresses caused by thermal cycling. In general, when a semiconductor device (die) is operated, it generates heat. This causes the die to expand at a different speed than the package on which the die is mounted, and similarly causes it to expand at a different speed than the electrical connection between the package and the die. (Assuming that the heat generated by the die is adequately uniform through the die, the die is likely to expand around its center, or center of symmetry.) This is the substrate on which the die is mounted (and the electricity between the die and the substrate) It is similar to the case of a surface mounted die in the state of expansion at a different speed than the connection). The difference in coefficient of thermal expansion between the die and the peripheral elements (eg, package, substrate, electrical connection) creates mechanical stress. In general, it is desired to resolve and reduce these thermally induced mechanical stresses. For example, U.S. Patent Application No. 4,777,564 (Duffney et al .; 10/88; U.S. Classification 361/405), in the form of a lead for use with surface-mounted components, extends from electronic components and is highly resistant to thermal cycling. An electrical connection connected to a printed circuit board having stress fracture resistance is disclosed.
제목이 전자 부품의 접속 구조 및 상기 구조를 사용하는 전기 장치인 미국 특허 출원 제5,086,337호(노로 등; 2/92; 미국 분류 357/79)에서는, LSI 칩(대형 집적도를 갖는 반도체 다이)과 와이어 기판 사이의 결합 하에서 수직 방향으로(z) 변형성(자유도) 및 가요성(스프링성)을 갖는 것에 대한 바람직한 정도를 논의하고 있다(예를 들어 4면 50 내지 55 줄). 이 발명은 LSI 칩과 같은 전기 부분들을, 수평 방향으로의 다른 열팽창 및 수직 방향으로의 변형 능력을 흡수하는 기능을 갖는 와이어 기판과 같은 기판에 전기적으로 접속하기 위한 접속 구조부에 대해서 개시하고 있다. 접속 구조부의 대표적인 실시예는 접속 구조가 편평 형태, 나선 스프링 형상으로, 편평 나선 스프링의 한 단부는 하나의 전자 부품에 접속되며, 편평 나선 스프링의 다른 하나는 다른 전자 부품에 접속되어 있는 도2(a) 및 도2(b)에서 도시되어 있다. 이것은 두개의 부품이 z 방향으로 변형되도록 하면서도, 이들 사이의 접속을 유지한다. 편평, 나선 스프링 커넥터들은 일반적으로 Cr-Cu-Cr “샌드위치”로 형성되어서, 그 납땜-습윤성을 증가시키기 위해서 어닐링되어서 Au로 도포된다. (Cr은 Au와 비교해서 상대적으로 비습윤성이다) 또한, 제목이 전자 부품의 접속 구조부 및 동일품 제작법인 미국 특허 출원 제4,893,172호(마쯔모토 등; 1/90; 미국 분류 357/79)도 개시되어 있다. (본 특허 출원에서, “가요성”이라는 용어는 일반적으로 가소성과 관련된 용어이며, “탄성”이라는 용어는 스프링과 관련이 있다.)In U.S. Patent Application No. 5,086,337 (Noro et al .; 2/92; U.S. Classification 357/79), titled Connection Structures of Electronic Components and Electrical Devices Using Such Structures, LSI chips (semiconductor dies with large degree of integration) and wires The degree of desirability for having strain (degree of freedom) and flexibility (spring) in the vertical direction (z) under bonding between the substrates is discussed (for example 50 to 55 lines on four sides). This invention discloses a connection structure for electrically connecting electrical parts such as LSI chips to a substrate such as a wire substrate having a function of absorbing different thermal expansion in the horizontal direction and deformation ability in the vertical direction. A representative embodiment of the connecting structure is a connecting structure having a flat shape, a spiral spring shape, one end of the flat spiral spring connected to one electronic component, and the other of the flat spiral spring connected to the other electronic component. a) and 2 (b). This allows the two parts to deform in the z direction, while maintaining the connection between them. Flat, spiral spring connectors are generally formed of Cr-Cu-Cr "sandwich", annealed and coated with Au to increase their solder-wetability. (Cr is relatively non-wetting compared to Au.) Also disclosed is U.S. Patent Application No. 4,893,172 (Matsumoto et al .; 1/90; U.S. Classification 357/79), titled Connection Structure of Electronic Components and Manufacturing Method. It is. (In this patent application, the term "flexibility" is generally a term related to plasticity and the term "elasticity" is related to a spring.)
일반적 제안으로서, 반도체 다이의 부서지기 쉬운 성질(약한 성질)로 인해서, 반도체 다이보다는 전자 부품 상에 탄성 접점 구조물을 제작하는 것이 훨씬 용이하다. 이것은 그 내부에 결합된 탄성 접점 구조물을 갖고, 사용상 대응 접점 패드를 갖는 두개의 전자 부품 사이에 배열된(끼워진) “패시브” 전자 부품의 발전으로 이끌어 왔다.As a general proposal, due to the brittle nature (weakness) of semiconductor dies, it is much easier to fabricate elastic contact structures on electronic components than semiconductor dies. This has led to the development of "passive" electronic components arranged (embedded) between two electronic components having elastic contact structures bonded therein and having corresponding contact pads in use.
제목이 유연 상호접속 및 그 방법인 미국 특허 출원 제4,642,889호(그라베 등; 2/87; 미국 분류 29/840)에서는, 회로기판과 장치 사이의 상호접속 영역을 갖는 인터포저를 회로기판 상의 도전성 스트립과 표면 장착 장치 상에 있는 패드들 사이에 배열된 상기 상호접속 영역과 표면 장착되도록 위치시키고 있는 것을 개시하고 있다. 인터포저의 상호접속 영역은 유동체 및 납땜을 갖는 복수개의 미세한 와이어를 그 내부에 배열하고 있다. 사실상의 컴플라이언스가 열팽창 계수의 부조화를 보상하기에 유용하도록 높은 납땜 기초부(pedestal)를 갖고자 하는 것이 개시되고 있으며, 인터포저에 이러한 높은 납땜 기초부를 설치하고자 하는 것도 개시되어 있다.In US Patent Application No. 4,642,889 (Grabe et al .; 2/87; US Classification 29/840), entitled Flexible Interconnect and Method thereof, an interposer having an interconnect area between the circuit board and the device is provided with a conductive strip on the circuit board. And positioning said surface area and said interconnect area arranged between pads on a surface mounting apparatus. The interconnect area of the interposer has arranged therein a plurality of fine wires with fluid and solder. It is disclosed to have a high soldering foundation so that practical compliance is useful for compensating for mismatches in thermal expansion coefficients, and it is also disclosed to install such a high soldering foundation in an interposer.
제목이 인쇄 회로용 상호접속부 및 제작법인 미국 특허 출원 제3,509,270호(듀브 등; 4/70; 미국 분류 29/625)에서는 압축 스프링(6)이 삽입된 상태로 연장된 개구(4)를 갖는 절연체(2)를 개시하고 있다. 절연체는, 스프링이 그 개구에 삽입되어서 개구에서 나온 상태로, 수지층(12)에 의해서 절연체에 결합된 두개의 전기 도전성 회로 부재(8, 10) 사이에 끼워진다. 스프링들은 백금, 은, 동 및 아연을 함유하고 있는 금 합금으로 제작된 것으로 제시되며, 납땜 피복이 제공되어 있다.US Pat. App. No. 3,509,270 (Dub et al .; 4/70; US Classification 29/625), entitled Interconnects and Fabrication for Printed Circuits, discloses an insulator having an opening 4 extending with a compression spring 6 inserted therein. (2) is disclosed. The insulator is sandwiched between two electrically conductive circuit members 8, 10 coupled to the insulator by the resin layer 12 with the spring inserted into the opening and out of the opening. The springs are presented as being made of a gold alloy containing platinum, silver, copper and zinc, and a brazing sheath is provided.
제목이 다층 인쇄 회로 상호접속 장치인 미국 특허 출원 제3,616,532호(베크 등; 11/71; 미국 분류 174/68.5)에서는 (듀브 등과) 유사한 상호접속 배열을 제시하고 있는 데, 코일 스프링들이 용융 납땜의 포트(port)에 압축되어서 삽입되며, 계속해서 포트로부터 빼내어져서 납땜이 응고되어 압축 스프링의 코일을 스프링의 복귀력에 대해서 상호 밀접하게 유지하도록 한다. 이들 압축된 스프링들은 그후 두개의 인쇄 회로기판(10, 12) 사이에 배열된 인터포저 층(24)의 개구로 삽입된다. 조립체(기판, 사전 압축된 스프링, 기판을 구비한 인터포저)는 스프링의 코일을 유지하는 납땜이 다기 스프링 장력을 약화시키고 해제하도록 가열된다. 이 스프링들은 따라서 결합 인쇄 회로 수준(기판들) 사이에서 팽창되고 접점을 형성한다. U.S. Patent Application No. 3,616,532 (Beck et al .; 11/71; U.S. Classification 174 / 68.5), entitled Multilayer Printed Circuit Interconnect Device, provides a similar interconnect arrangement (Dube et al.), Wherein coil springs are used for melt soldering. It is compressed and inserted into the port and then withdrawn from the port to solidify the solder to keep the coil of the compression spring close to each other with respect to the return force of the spring. These compressed springs are then inserted into the opening of the interposer layer 24 arranged between the two printed circuit boards 10, 12. The assembly (substrate, pre-compressed spring, interposer with substrate) is heated such that the solder holding the coil of the spring weakens and releases the multiple spring tension. These springs thus expand between the printed circuit level (substrates) and form a contact.
제목이 반도체 칩 접촉면인 미국 특허 출원 제4,667,219호(리 등; 5/87; 미국 분류 357/68)에서는 접점 배열(44, 46, 48)을 갖는 반도체 칩(18) 아래에 배열된 복수개의 개구(82)를 갖는 커넥터 플레이트(80)를 개시하고 있다. 플레이트의 개구들은 칩의 접점들과 정렬된다. [도8에서 S형 구리 와이어(84)로 설명된] 복수개의 가요성 컨덕터들은 커넥터 플레이트의 각각의 개구를 통해서 연장되어 칩 접점들 및 커넥터 플레이트 아래에 배열된 단자[전송 요소(64, 67, 72)]에 접속된다. 따라서, 칩 상의 각각의 접점은 가요성이 있고 전기적으로 단자의 하나에 각각 결합된다.U.S. Patent Application No. 4,667,219 (Lee et al .; 5/87; U.S. Classification 357/68) titled a semiconductor chip contact surface includes a plurality of openings arranged under a semiconductor chip 18 having contact arrays 44, 46, and 48. A connector plate 80 having 82 is disclosed. The openings of the plate are aligned with the contacts of the chip. A plurality of flexible conductors (described as S-shaped copper wire 84 in FIG. 8) extend through each opening of the connector plate and are arranged below the chip contacts and the connector plate (transfer elements 64, 67, 72). Thus, each contact on the chip is flexible and electrically coupled to one of the terminals, respectively.
제목이 칩 캐리어 장착 장치인 미국 특허 출원 제4,705,205호(알렌 등; 11/87; 미국 분류 228/180)에서는, (“인터포저”로서 공지된) “상호접속 예비 성형체 배치 장치”를 설명하고 있다. 이 발명의 도11A 내지 도11C와, 도12 및 도13에서는, S형(도11 내지 도11C) 또는 C형(도12), 또는 코일로 된 스프링 형상(도13)을 갖는 다양한 납땜 “예비 성형체”를 개시하고 있다. 이 예비 성형체들은 지지 (“유지”, “보유”) 층을 통해서 개구(구멍)에 배열된다(예, 도11A에서 50, 52). C형으로 된 예비 성형체는 이 지지층 둘레에 배열된다. 이 예비 성형체들은 불연속적 입자들의 충전물을 함유하고 있는 “충전된 납땜 조성” 재료 또는 “지지 납 땜”(납땜 예비 성형체 형상의 외면 둘레에 배열된 지지 스트랜드 또는 테이프에 의해서 지지된 납땜)이며, 이것은 납땜 용융 또는 재유동시에 그 형상을 보유한다. 예를 들어, 충전된 납땜 조성의 입자들은 납땜의 용융점 이상의 용융점을 갖는다. 동, 니켈, 철, 및 금속으로 피복된 고온 폴리머 또는 유리막과 같은 충전 재료가 제시되고 있으며, 상술된 바와 같이, 각각의 예비 성형체에서 단일 스트랜드 또는 많은 스트랜드로서 분리된 입자(예, 분말) 및 연속적인 길이 형상으로 될 수 있다.U.S. Patent Application No. 4,705,205 (Allen et al .; 11/87; U.S. Classification 228/180), titled Chip Carrier Mounting Device, describes an "interconnect preform placement device" (known as an "interposer"). . In Figures 11A-11C and Figures 12 and 13 of the present invention, a variety of soldering "preliminaries having S-shaped (FIGS. 11-11C) or C (FIG. 12) or spring shapes of coils (FIG. 13) are shown. Molded body ”is disclosed. These preforms are arranged in openings (holes) through a support (“hold”, “hold”) layer (eg, 50, 52 in Fig. 11A). A preform of C type is arranged around this support layer. These preforms are "filled solder composition" materials or "supported solder" containing a filler of discrete particles (sold supported by a support strand or tape arranged around the outer surface of the solder preform shape). It retains its shape during solder melting or reflow. For example, the particles of filled solder composition have a melting point above the melting point of the solder. Filling materials such as high temperature polymers or glass membranes coated with copper, nickel, iron, and metal have been proposed, and as described above, separate particles (e.g. powders) and continuous as single strands or many strands in each preform. Length can be in the shape of.
상술한 바와 같이, 전자 부품들은 인쇄 와이어 기판(PWBs)으로도 알려진 인쇄 회로기판(PCBs)에 접속된다. 인쇄 회로기판(PCB)은 기술적으로 발전되어 있으며, 일반적으로 PCB에 장착 또는 플러그된 전자 부품들 사이의 복잡한 상호접속을 실현하기 위해서 절연 기판상의 도전성 트레이스를 형성하는 것을 포함한다. 절연층 및 도전성 층의 다층 배열뿐만 아니라 기판의 양면에 도전성 트레이스를 갖는 PCBs는 공지되어 있다. 또한, PCB 내에서, 층에서 층으로의 접속을 실현하는 것은 일반적으로 공지되어 있다. 기본 PCB 기술에 대한 좀더 깊은 논의는 여기에서 인용 설명에 의해서 제시된 1962년, 프렌티스-홀에서 인쇄된 린덴의 공간 기술에서의 인쇄 회로들에서 발견될 수 있다. PCB 기판을 설치하는 하기에서 설명된 실시예 중 어느 하나에서, 이들 기판들은 “전통적인” 인쇄 회로기판 재료 이외의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, “PCB” 기판은 폴리이미드와 같은 하나 이상의 플라스틱 재료로, 공지된 바와 같이 사이에 끼워진 도전성 포일층과 함께 선택적으로 형성될 수 있다. “회로화”되었다는 용어는 또한 하기에서 나타날 것이며, PCB 기판 상에 있는 전도 양식을 지시한다.As mentioned above, the electronic components are connected to printed circuit boards (PCBs), also known as printed wire boards (PWBs). Printed circuit boards (PCBs) are technologically advanced and generally involve the formation of conductive traces on insulating substrates to realize complex interconnections between electronic components mounted or plugged into the PCB. PCBs having conductive traces on both sides of the substrate as well as multilayer arrays of insulating and conductive layers are known. It is also generally known to realize a connection from layer to layer within a PCB. A more in-depth discussion of basic PCB technology can be found in the printed circuits of Linden's spatial technology printed in Prentis-Hole, 1962, which is presented here by reference. In any of the embodiments described below for installing PCB substrates, these substrates may be formed of materials other than "traditional" printed circuit board materials. For example, a “PCB” substrate may be optionally formed of one or more plastic materials, such as polyimide, with a conductive foil layer sandwiched therebetween as is known. The term “circuited” will also appear below, indicating the conduction pattern on the PCB substrate.
제목이 금속화된 채널을 구비한 인쇄 회로기판 제작인 미국 특허 출원 제4,532,152호(엘라데 등; 7/85; 미국 분류 427/96)에서는 도전성 경로의 소정 세트를 한정하기 위해서 적어도 그 측면 상에 채널의 패턴을 제공하도록 사출 성형된 플라스틱 기판을 제시하고 있다. 플레임 스프레잉에 의한 기판 금속화, 무전극 도금, 전기 분해, 가스 도금 또는 진공 증착이 제시된다. 기판(예를 들어 도12의 20)에는 인쇄 회로기판의 한면 상에 장착된 전자 부품들이 인쇄 회로기판의 다른 면상의 도전성 경로에 전기적으로 상호접속되도록 하는 도금된 관통 구멍(58)이 제공된다. 이 발명은 단지 예시적인 도금된 관통 구멍으로서 인용되고 있다.US Patent Application No. 4,532,152 (Elade et al .; 7/85; US Classification 427/96), a printed circuit board fabrication with a metallized channel titled, discloses at least on its side to define a predetermined set of conductive paths. An injection molded plastic substrate is provided to provide a pattern of channels. Substrate metallization, electrodeless plating, electrolysis, gas plating or vacuum deposition by flame spraying are presented. The substrate (eg, 20 in FIG. 12) is provided with a plated through hole 58 that allows electronic components mounted on one side of the printed circuit board to be electrically interconnected with conductive paths on the other side of the printed circuit board. This invention is only cited as an exemplary plated through hole.
일반적으로, 전자 부품들 사이의 전기 접속을 실현시키기 위한 상술한 기술은 자체의 “방법론”을 필요로 하는 데, 즉 각각 접속 구조 자체의 뚜렷한 형식(예, 결합 와이어, 핀 등)을 필요로 한다.In general, the above-described techniques for realizing electrical connections between electronic components require their own “methodology”, ie each requires a distinct form of the connection structure itself (eg, coupling wires, pins, etc.). .
또한, 상술한 기술들 각각은 내재적인 제한으로 인해 손상된다. 예를 들어, 제2 전자 부품에 영구 접속된 제1 전자 부품을 교환하는 것은 통상적으로 제2 전자 부품으로부터 주의해서 납땜을 벗길 것이 요구되며, 그후 제1 전자 부품을 제2 전자 부품으로 교환된 것을 주의해서 납땜한다. 소켓은 이러한 것의 해결을 목적으로 하지만, 전체 시스템에 (때로는 너무 비싼) 비용을 추가한다. 또한, 소켓에 끼우는 것은 납땜된 접속부들과 비교해볼 때, 열악한 접속 신뢰성을 보인다. 제1 전자 부품에 납땜 볼을 제공하고 제2 전자 부품에 도전성 경로를 제공하는 상술한 바와 같은 표면 장착 기술은 신뢰성 있게 실현시키고, 이들이 잘 분해되지 않도록 하기 위해서 조심스럽게 제어된 공정을 필요로 한다(전자 부품들 중 하나의 교환). In addition, each of the techniques described above is impaired due to inherent limitations. For example, replacing a first electronic component permanently connected to a second electronic component typically requires careful desoldering from the second electronic component, after which the first electronic component is replaced with a second electronic component. Carefully solder it. Sockets aim to solve this, but add cost (sometimes too expensive) to the entire system. Also, plugging into the socket shows poor connection reliability when compared to soldered connections. Surface mounting techniques as described above, which provide solder balls to the first electronic component and conductive paths to the second electronic component, require a carefully controlled process to reliably realize and prevent them from disassembling well ( Replacement of one of the electronic components).
전자 부품들 사이에 접속을 위해서 금을 사용하는 빈도로 보면, 비록 금은 뛰어난 전기 도전성을 나타내지만, 본 발명과 관련된 어떤 단점으로 인해서 손상을 받는다. 예를 들어, 금은 매우 낮은 항복 강도와, 탄성 접점 구조물에서 금 와이어를 운용하기에 극히 반직관적으로 만드는 특성을 갖는다. 단순하게 서술하면, 물리적으로 응력을 받게 되면, 금(예를 들어, 금 와이어)은 변형되어서, 그 변형 형상을 유지하는 경향이 있다. 이것은 소위 소성 변형이다.In terms of the frequency of using gold for connection between electronic components, although gold exhibits excellent electrical conductivity, it is damaged by certain disadvantages associated with the present invention. For example, gold has very low yield strength and properties that make it extremely counterintuitive for operating gold wire in elastic contact structures. In simple terms, when physically stressed, gold (for example, gold wire) deforms and tends to maintain its deformation shape. This is the so-called plastic deformation.
상호접속 매개물로서 금 와이어를 사용하는 다른 단점은 납땜, 즉 공통 납-주석 납땜의 주석 함유량과의 상호 작용하기 위한 금의 성질이다. 이러한 사실에도 불구하고, 금-주석과 같이, 바람직한 상호접속성을 나타내는 어떤 공융성 납땜이 공지되어 있다. 공융성 재료 및 성질들은 하기에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.Another drawback of using gold wire as an interconnect medium is the nature of the gold to interact with the tin content of the solder, ie common lead-tin solder. Notwithstanding this fact, some eutectic solders are known which exhibit desirable interconnectivity, such as gold-tin. Eutectic materials and properties will be described in more detail below.
본 발명의 일반적 목적은 전자 부품, 특히 소형 전자 부품들을 상호접속시키기 위한 개선된 기술을 제공하는 것이다.It is a general object of the present invention to provide an improved technique for interconnecting electronic components, in particular small electronic components.
본 발명의 다른 목적은 전자 부품, 특히 반도체에 접점 구조물을 장착시키기 위한 개선된 기술을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an improved technique for mounting contact structures on electronic components, in particular semiconductors.
본 발명의 다른 목적은 탄성 접점 구조물을 제작하기 위한 개선된 기술을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide an improved technique for manufacturing an elastic contact structure.
본 발명의 다른 목적은 전자 조립체를 제작하기 위한 개선된 기술을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide an improved technique for manufacturing electronic assemblies.
본 발명의 다른 목적은 결합 와이어를 절단에 있어 개선점을 포함하는 것으로, 전자 부품에 와이어 결합 접속의 형성을 위한 기술을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to include improvements in cutting bond wires and to provide a technique for the formation of wire bond connections in electronic components.
본 발명의 다른 목적은 도금 목적을 위한 개선된 기술을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an improved technique for plating purposes.
본 발명에 따르면, (금 와이어와 같은) 가요성의 신장 부재는 (반도체 다이, 인쇄 회로기판 또는 반도체 패키지 등과 같은) 전자 부품의 표면상의 접점 영역에 장착되며 (적어도 하나의 만곡부를 갖는 “와이어 스템”과 같은) 스프링가능한 형상으로 된다. According to the present invention, a flexible elongate member (such as a gold wire) is mounted to a contact area on the surface of an electronic component (such as a semiconductor die, printed circuit board or semiconductor package, etc.) and has a “wire stem” having at least one bend. Springable shape).
연신된 부재는 폴스워크 위에 제작되는 다음의 “상부 구조물”에 대해서 “폴스워크”로서 기능을 한다. 상부 구조물은 폴스워크(또는 사전에 적용된 상부 구조물 층) 위에 도금과 같은 것으로 적용된 적어도 하나의 층을 포함해서, 폴스워크뿐만 아니라 기판 상의 접점의 잔류 영역도 도포한다. 상부 구조물(오버코팅부)은 접점 영역 및 와이어 스템을 덮는 연속 구조이다.The elongated member functions as a "falls walk" for the next "upper structure" built on the fall walk. The superstructure includes at least one layer applied, such as plating, on the poleswalk (or previously applied superstructure layer) to apply not only the poleswork but also the remaining areas of the contacts on the substrate. The upper structure (overcoating) is a continuous structure covering the contact area and the wire stem.
전자 부품에 확고하게 장착되고 전자 부품의 다른 전자 부품에 대한 일시적 및/또는 영구적 접속을 실현시키기 위해서 사용될 수 있으며, 또는 전자 부품의 다른 전자 부품에 대한 영구(또는 납땜) 접속을 실현시키는 데 사용될 수 있는 최종 탄성 및/또는 유연성 (탄성이 있는) 접점 구조는 이에 의해서 형성된다.It can be firmly mounted to an electronic component and used to realize a temporary and / or permanent connection to another electronic component of the electronic component, or can be used to realize a permanent (or soldered) connection of the electronic component to another electronic component. The final elastic and / or flexible (elastic) contact structure is thereby formed.
일반적으로, 여기에서 사용된 바와 같이, 컴플라이언스는 탄성(탄성 변형) 및 가요성(소성 변형)을 포함한다. 어떤 경우에는, 탄성 및 소성 변형 모두가 요구된다. (탐침에 사용되는 접점 구조물과 같이) 다른 경우에는, 탄성 변형만이 요구되지만, 어느 정도의 소성이 받아들여질 수도 있다. 다른 경우에는, 장착되는 기판 상에 너무 높은 하중을 가할 수 있기 때문에, 순수 탄성 변형을 나타내는, 완전 스프링은 요망되지 않는다. (인터포저 상의 접점 구조물과 같은) 다른 경우에, 비편평성을 수용하기 위해서 순수 소성이 요망될 수도 있다. 본 발명은 접점 구조물의 소성 및 탄성 변형을 이것이 사용되는 응용물에 대해 개조할 수 있도록 한다.In general, as used herein, compliance includes elasticity (elastic deformation) and flexibility (plastic deformation). In some cases, both elastic and plastic deformation are required. In other cases (such as contact structures used for probes), only elastic deformation is required, but some plasticity may be acceptable. In other cases, a complete spring, which exhibits purely elastic deformation, is not desired because too high a load can be applied on the substrate to be mounted. In other cases (such as contact structures on interposers), pure firing may be desired to accommodate non-flatness. The present invention allows the plastic and elastic deformation of the contact structure to be adapted for the application in which it is used.
본 발명의 이러한 특징에 따라서, 스템은 일단 상부 구조물이 제작되면 거의 어떤 역할도 하지 않는데, 가정에서 구동된다는 면에서 보면, 본 발명의 어떤 실시예에서는, 최종 탄성 접점 구조물의 구조적 또는 전기적 특성을 크게 감소시키지 않고 스템은 상부 구조물을 제작한 후 부분적으로 또는 완전히 제거될 수 있다. 또한, 상기에서 상세하게 설명된 바와 같이, 스템은 전기 도전성일 필요는 없다. 일반적으로, 일단 오버코팅되면, 스템은 (제거되지 않는다면) 최종 접점 구조물의 기계적 특성에 거의 또는 전혀 구조적 충격을 주지 않는다.According to this feature of the invention, the stem plays almost no role once the superstructure is made, but in terms of being driven at home, in some embodiments of the invention, the structural or electrical properties of the final elastic contact structure are greatly increased. Without reducing the stem can be partially or completely removed after fabricating the superstructure. Also, as described in detail above, the stem need not be electrically conductive. In general, once overcoated, the stem has little or no structural impact on the mechanical properties of the final contact structure (if not removed).
여기에서 제시된 본 발명의 대부분의 실시예에서, 스템은 “초기의” 탄성 구조부로서 기능할 수 있도록 스프링가능한 형상을 갖는다. 그렇지만, 여기에서 제시된 어떤 실시예에서, 최종 접점 구조물의 탄성이 이들 어떤 실시예에서 관심 사항이 아닌 경우, 스템은 단지 직선으로 형성된다.In most embodiments of the invention presented herein, the stem has a springable shape so that it can function as an "initial" elastic structure. However, in some embodiments presented herein, if the elasticity of the final contact structure is not a concern in any of these embodiments, the stem is only formed in a straight line.
본 발명의 모범적 실시예에서, 폴스워크(와이어 스템)는 0.0018 내지 0.0051 cm(0.0007 내지 0.0020 inch) 범위의 직경을 갖는 금 와이어이며, 상부 구조물(오버코팅부)은 0.0025 내지 0.0254 cm(0.0001 내지 0.0100 inch) 범위의 두께를 갖는 니켈 도금이다.In an exemplary embodiment of the invention, the poleswalk (wire stem) is a gold wire having a diameter in the range of 0.0018 to 0.0051 cm (0.0007 to 0.0020 inch), and the upper structure (overcoating) is 0.0025 to 0.0254 cm (0.0001 to 0.0100). nickel plating with a thickness in the range of inches).
본 발명의 한 특성에 따르면, 복수개의 탄성 접점 구조물들은 복수개의 접점 영역을 갖는 전자 부품에 장착된다. 예를 들어, 최대 수백개의 탄성 구조물들은 각각 최대 수백개의 결합 패드들 또는 패키지 패드들을 갖는 반도체 다이 또는 반도체 패키지에 장착될 수 있다.According to one aspect of the invention, the plurality of elastic contact structures are mounted to an electronic component having a plurality of contact areas. For example, up to hundreds of elastic structures may be mounted to a semiconductor die or semiconductor package having up to several hundred bonding pads or package pads, respectively.
본 발명의 한 특성에 따르면, 복수개의 탄성 접점 구조물들은 하나 이상의 전자 부품 상에서 다른 수준으로 접점 영역에서 설립될 수 있으며, 편평면을 갖는 다른 전자 부품에 접속하기 위해 이들은 모두 공통 면에서 종단되도록 제작될 수 있다.According to one aspect of the invention, a plurality of elastic contact structures can be established at different levels of contact areas on one or more electronic components, which are all intended to be terminated in a common plane for connection to other electronic components having a flat surface. Can be.
본 발명의 다른 면에 따르면, 둘 이상의 탄성 접점 구조물들은 전자 부품의 단일 접점 영역 상에서 제작될 수 있다.According to another aspect of the invention, two or more elastic contact structures can be fabricated on a single contact area of an electronic component.
본 발명의 한 특성에 따르면, 탄성 접점 구조물의 제1 그룹은 (인터포저 기판과 같은) 전자 부품의 제1 면에 제작될 수 있으며, 인터포저 기판이 배열된 두개의 전자 부품들 사이의 전기적 접속을 실현하기 위해서, 탄성 접점 구조물의 제2 그룹은 인터포저 기판의 제2, 대향 면에 제작될 수 있다.According to one aspect of the invention, a first group of elastic contact structures can be fabricated on a first side of an electronic component (such as an interposer substrate), and an electrical connection between two electronic components on which the interposer substrate is arranged In order to realize this, a second group of elastic contact structures can be fabricated on the second, opposite side of the interposer substrate.
다르게는, 탄성 접점 구조물의 양 그룹은 인터포저 기판의 동일면에서 시작될 수 있으며 한 그룹은 인터포저 기판의 개구를 통해서 연장되어서 인터포저 기판의 대향면으로부터 돌출한다.Alternatively, both groups of resilient contact structures may begin on the same side of the interposer substrate and one group extends through the opening of the interposer substrate to protrude from the opposite surface of the interposer substrate.
다르게는, 탄성 접점 구조물은 지지 부재를 통해 연장된 구멍을 통해서 형성될 수 있으며, 이 탄성 접점 구조물은 지지 부재의 대향면에 대해서 배열된 전자 부품과 접하도록 지지 부재의 대향면을 너머 연장된다.Alternatively, the resilient contact structure may be formed through a hole extending through the support member, which extends beyond the opposing face of the support member to contact the electronic component arranged with respect to the opposing face of the support member.
본 발명의 한 특성에 따라서, 와이어 결합의 어떤 개선점이 제시되는 데, 와 이어 결합기의 모세관으로부터 와이어를 사용하는 동안 초음파 에너지를 제공하고, 와이어를 EFO(Electronic Flame Off) 기술에 의해서 와이어를 절단하는 동안 자외선광을 제공하는 것과 같은 것이 있다.According to one aspect of the present invention, certain improvements in wire bonding are presented, which provide ultrasonic energy while using wire from the capillary of the wire coupler, and cut the wire by EFO (Electronic Flame Off) technology. While there is something like providing ultraviolet light.
본 발명의 한 특성에 따라서, (반도체 다이 상의 결합 패드와 리드 프레임 핑거 사이에 연장된 결합 와이어와 같은) “종래” 와이어 결합의 강성(안정성)은 상부 구조물로 결합 와이어를 오버코팅하는 것에 의해서 개선될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 패키지 본체의 전송 성형 동안에 인접 와이어들을 짧게 하는 것을 방지하는 데 중요하다.In accordance with one aspect of the invention, the stiffness (stability) of a "conventional" wire bond (such as a bond wire extending between the bond pad and lead frame fingers on the semiconductor die) is improved by overcoating the bond wire with the superstructure. Can be. This is important, for example, to prevent shortening of adjacent wires during transfer molding of the package body.
여기에서 설명된 많은 다른 실시예들에도 불구하고, 일반적으로 와이어는 단자의 한 단부에 결합되며, 패드 등은 스프링가능한 형상으로 되며, 프리스탠딩(free-standing) 와이어 스템이 되도록 절단된다. 종래의 금 결합 와이어일 수 있는 와이어 자체는 스프링으로 기능하지 않는다. (예를 들어, S형상으로) 이것이 쉽게 형성된다는 것은 일반적으로 스프링으로서 기능하는 능력에 반대된다.In spite of many other embodiments described herein, the wire is generally coupled to one end of the terminal, the pad or the like is springable and cut to be a free-standing wire stem. The wire itself, which may be a conventional gold bonding wire, does not function as a spring. It is readily formed (for example in S-shape) as opposed to its ability to function as a spring in general.
프리스탠딩 와이어 스템은 두개의 원칙적 목적을 보조하는 도전성 금속성 재료로 (예를 들어, 도금) 보호 피복되는데, 그 목적이란,Freestanding wire stems are protective coated (eg, plated) with a conductive metallic material that serves two principal purposes.
(a) 이것은 니켈과 같은 탄성 재료이므로, 최종 보호 피복된 와이어 스템(접점 구조물)이 스프링으로서 행동할 수 있다.(a) Since this is an elastic material such as nickel, the final protective coated wire stem (contact structure) can act as a spring.
(b) 이것은 와이어 스템(및 탄성 접점 구조물)을 단자에 단단하게 고정하도록 단자(또는 패드 등)를 피복한다.(b) It covers the terminals (or pads, etc.) to securely fasten the wire stem (and elastic contact structure) to the terminals.
여기에서 제시된 대부분의 실시예들에서, 소정의 전기 접속을 실현시키는 것 은 보호 피복 재료이다. 그렇지만, 어떤 실시예들에서, 와이어 스템은 접점 구조물의 선단부(원심단)에 노출되며, 전기 접속을 실현(증대)시킨다. In most of the embodiments presented herein, it is the protective sheathing material to realize the desired electrical connection. However, in some embodiments, the wire stem is exposed to the tip (central end) of the contact structure and realizes (increases) the electrical connection.
본 발명의 기술에 따라 제작된 접점 구조물에 대한 다양한 적용이, 접점 구조물을 반도체 다이, 패키지, PCB 등에 장착하는 것을 포함해서 설명된다. 탐침으로서 탄성 접점 구조물을 사용하는 것 또한 설명된다. 와이어 스템을 희생 요소(또는 부재, 또는 구조)에 결합하는 것 또한 설명된다. 와이어 스템 상의 다층 피복도 설명된다.Various applications for contact structures made in accordance with the techniques of the present invention are described, including mounting the contact structures to semiconductor dies, packages, PCBs, and the like. The use of elastic contact structures as probes is also described. Coupling the wire stem to the sacrificial element (or member, or structure) is also described. Multilayer coatings on wire stems are also described.
본 발명의 다양한 부가적 특성 및 실시예들이 하기에서 나타나며, 어떤 실시예들에 대해 설명된 어떤 특성들이 그들 어떤 실시예들에 필수적으로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.Various additional features and embodiments of the present invention are shown below, and it should be understood that certain features described for certain embodiments are not necessarily limited to those embodiments.
본 발명의 장점은 여기에 제한되는 것은 아니지만, 다음 특성들을 포함한다.Advantages of the present invention include, but are not limited to, the following features.
(a) 탄성 및/또는 유연성 접점 구조물들은 다이를 반도체 웨이퍼에서 분리하기에 앞서 또는 다이를 반도체 웨이퍼에서 분리한 후 반도체 다이에 직접적으로 장착될 수 있다.(a) Elastic and / or flexible contact structures may be mounted directly to the semiconductor die prior to separating the die from the semiconductor wafer or after separating the die from the semiconductor wafer.
(b) 탄성 접점 구조물들은 전자 부품의 사전 시험 및 시험과 같은 공정에 대해 전자 부품에 일시적으로 접속하는 데 사용될 수 있으며, 동일한 탄성 접점 구조물이 전자 부품에 영구 접속하는 데 사용될 수 있다.(b) Elastic contact structures can be used to temporarily connect to an electronic component for processes such as pretesting and testing of the electronic component, and the same elastic contact structure can be used to permanently connect to the electronic component.
본 발명의 다른 목적들, 특성들 및 장점들은 하기의 설명에 비추어 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent in light of the following description.
본원에서 참고 자료로 사용되는 전술한 제1 경우(CASE-1)는 다양한 전기 요소 상에서 엄밀한 형태를 갖는 상승된(돌출된) 탄성의 전기 접점을 제조하는 방법을 개시하고 있으며, 상기 접점은 다양한 태양의 전자 부품 연결 적용예에 필요한 전기적, 열적 및 기하학적 조건을 충족시키기 위해 조절된 물리적, 야금학적 및 기계적 특성과 크기 및 표면을 갖는다.The first case described above (CASE-1), which is used herein as a reference, discloses a method of manufacturing a raised (protruding) elastic electrical contact having a rigid form on a variety of electrical elements, the contact having various aspects. It has physical, metallurgical and mechanical properties, sizes and surfaces that are adjusted to meet the electrical, thermal and geometrical conditions required for the electronic component connection applications of the device.
일반적으로, (a) 와이어 스템이 전자 요소의 단자 상에 형성되는 단계, (b) 상기 와이어 스템이 최종 접점 구조물의 골격(skeleton)을 한정하기 위해 3차원으로 형상화되는 단계, (c) 상기 와이어 스템이 상기 골격 및 단자를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸는 코팅제로서 적어도 하나의 적층 단계에서 코팅되는 단계를 갖는 다단계 방법이 기술된다. 상기 공통 코팅은 돌출된 접점 구조물을 상기 단자에 “고정(anchor)”시키는 데에 도움을 줄뿐만 아니라 (1) 접속 전자 요소와의 결합 접촉의 긴 시간 동안의 안정성에 대한 돌출된 접점의 특성을 제공하고, (2) 납땜에 의한 접점으로부터의 장기간 효과뿐만 아니라 납땜 조립 특성을 결정하고, (3) 최종의 돌출 접점 구조물의 기계적 특성을 결정하는 데에 도움을 준다.Generally, (a) a wire stem is formed on a terminal of an electronic element, (b) the wire stem is shaped in three dimensions to define a skeleton of the final contact structure, (c) the wire A multistage method is described wherein the stem is coated in at least one lamination step with a coating that completely or partially surrounds the backbone and the terminals. The common coating not only helps to “anchor” the protruding contact structure to the terminal, but also (1) characterizes the protruding contact for stability over long periods of mating contact with the connecting electronic element. And (2) help to determine the solder assembly properties as well as the long term effects from the contacts by soldering, and (3) the mechanical properties of the final projecting contact structure.
일반적으로, 상기 와이어는 최종 돌출 접점(즉, “프로토(proto)” 탄성 접점)의 “골격”으로서 기능하고, 상기 코팅제는 “근육(muscle)”으로서 기능한다. 다시 말하면, (형상화된) 와이어는 최종 접점의 형상을 한정하고, 상기 와이어 위로의 코팅은 소정의 탄성(및 전도성) 특성을 상기 접점에 제공한다. 이러한 관점에서, 상기 코팅은 상기 접점의 주요 구성 요소로 간주되고, 이를 위해서 상기 최종의 스프링 접점의 소정의 작용력-변형 특성을 보장하도록 두께, 항복 강도 및 탄 성 계수에 대해 소정의 조합이 이루어져야 한다. 상기 코팅의 중요한 특성은 그것이 연속적이라는 것이다. 탄성 접점용 골격을 형성하기 위해 다수의(예컨대, 2개의) 와이어 스템을 이용하는 것이 또한 개시된다.In general, the wire serves as the "skeleton" of the final protruding contact (i.e., the "proto" elastic contact) and the coating functions as the "muscle". In other words, the (shaped) wire defines the shape of the final contact, and the coating over the wire provides the contact with some elastic (and conductive) properties. In this respect, the coating is regarded as a major component of the contact, and for this purpose some combination must be made for thickness, yield strength and modulus of elasticity to ensure the desired force-strain characteristics of the final spring contact. . An important property of the coating is that it is continuous. It is also disclosed to use multiple (eg, two) wire stems to form a framework for an elastic contact.
제1 경우는, (a) 세라믹 및 플라스틱 반도체 패키지, (b) 박판 인쇄 회로기판(PCBs), 테플론(tm) 기본 회로기판, 다층 세라믹 기판, 실리콘 기본 기판, 다양한 복합 기판, 및 당업자에 공지된 전자 시스템의 통합을 위한 다른 기판들, (c) 실리콘 및 갈륨 비소 장치와 같은 반도체 장치, 및 (d) 저항 및 커패시터(capacitor)와 같은 수동 소자(passive device)를 포함하는 다양한 전자 요소에 탄성의 접점 구조물을 장착하는 방법을 개시하고 있다.The first case includes (a) ceramic and plastic semiconductor packages, (b) thin printed circuit boards (PCBs), Teflon (tm) base circuit boards, multilayer ceramic substrates, silicon base substrates, various composite substrates, and those known to those skilled in the art. Elastic to various electronic elements including other substrates for integration of electronic systems, (c) semiconductor devices such as silicon and gallium arsenide devices, and (d) passive devices such as resistors and capacitors. A method of mounting a contact structure is disclosed.
상기의 제1 경우는, 아래와 같은 와이어 재료 및 치수를 개시하고 있다.In the first case, the following wire materials and dimensions are disclosed.
(a) 베릴륨, 카드뮴, 실리콘 또는 마그네슘으로 합금된(또는 도우핑된) 금, 알루미늄 또는 구리와, (b) 납땜, 특히 납-주석 납땜 와이어와, (c) 은과 백금의 합금과, 그리고 (d) 0.00127 내지 0.0127 cm(0.0005 내지 0.0050 inch)의 직경.(a) gold, aluminum or copper alloyed (or doped) with beryllium, cadmium, silicon or magnesium, (b) soldering, in particular lead-tin soldering wires, (c) alloys of silver and platinum, and (d) 0.00127 to 0.0127 cm (0.0005 to 0.0050 inch) in diameter.
제1 경우는 다음과 같은 와이어 결합기와 기술을 기술하고 있다.The first case describes the following wire coupler and technology.
(a) 볼-웨지형 결합체와, (b) 웨지-웨지형 결합체와, (c) 결합체를 형성하기 위한 압력, 온도 또는 초음파 에너지, 또는 그 조합을 적용하는 기술과, (d) 와이어 스템의 형태를 설정하기 위한 모세관 이동 제어 기술과, (e) 상기 와이어를 절단하기 위한 공통의 결합 단계를 배제하기 위해 상기 와이어 결합기의 제어 시스템 소프트웨어를 프로그래밍하는 기술과, 이 대신에 볼 결합 이전의 볼 형성에 사용되는 전자 장치 또는 산소 플레임 오프가 소정의 높이로 상기 와이어를 절단하는 데 에 사용되며, 그리고 (f) 상기 모세관이 소정의 위치로 상향 이동한 후 전자 플레임 오프(EFO) 전극은 높은 전위차로 발생되어 상기 와이어 스템을 용융 절단하는 스파크의 발생을 초래하고 후속의 스템 결합 단계용 와이어의 (공급 스풀로부터의) 공급 목적을 용이하게 한다.(a) a ball-wedge conjugate, (b) a wedge-wedge conjugate, and (c) applying pressure, temperature or ultrasonic energy, or a combination thereof to form the conjugate, and (d) Capillary movement control technology to set the shape, (e) programming the control system software of the wire coupler to rule out a common coupling step for cutting the wire, and instead, ball formation prior to ball engagement. Is used to cut the wire to a predetermined height, and (f) the electron flame off (EFO) electrode has a high potential difference after the capillary is moved upward to a predetermined position. Generated to result in the generation of sparks to melt cut the wire stem and to facilitate the feeding purpose (from the supply spool) of the wire for subsequent stem joining steps.
본 발명에 의하면, 와이어 스템을 절단하기 위해 (a) 전자 플레임 오프(EFO)와, (b) 칼과 같은 기계적 수단과, (c) 레이저와, 그리고 (d) 산소 토오치(torch)를 구비하는 임의의 적절한 수단이 사용될 수 있다.According to the invention there is provided (a) an electron flame off (EFO), (b) a mechanical means such as a knife, (c) a laser and (d) an oxygen torch for cutting wire stems. Any suitable means can be used.
제1 경우는 금-주석 공융물의 온도 이하의 온도에서 금 및 주석의 후속 반응을 이용하여 제1 층으로서 주석을 금 와이어 스템 상에 적층시키는 방법을 개시하고 있다. 금-주석 합금이 발생되고, 이는 주요하게는 (순)금보다 강하다.The first case discloses a method of laminating tin on a gold wire stem as a first layer using subsequent reaction of gold and tin at a temperature below the temperature of the gold-tin eutectic. Gold-tin alloys are generated, which are principally stronger than (pure) gold.
제1 경우는 하기의 코팅 재료와 치수를 기술하고 있다.The first case describes the following coating materials and dimensions.
(a) 니켈, 구리, 코발트, 철, 및 그 합금과, (b) 금, 은, 로듐 및 구리 등을 포함하는 군으로부터 선택된 내부식성 또는 반 부식성 금속 또는 합금과 백금 군의 요소 및 그 합금과, (c) 로듐, 루테늄 또는 백금 군의 다른 요소, 및 금, 은 및 구리를 갖는 그 합금과, (d) 텅스텐과, 그리고 (e) 0.0000762 내지 0.01778 cm(0.00003 내지 0.007 inch) 사이의 두께.(a) nickel, copper, cobalt, iron, and alloys thereof; (b) corrosion or semi-corrosive metals or alloys selected from the group consisting of gold, silver, rhodium, copper, and the like; (c) a thickness between rhodium, ruthenium or other elements of the platinum group, and their alloys having gold, silver and copper, (d) tungsten, and (e) 0.0000762 to 0.01778 cm (0.00003 to 0.007 inch).
본 발명에 의하면, 팔라듐은 적절한 코팅 재료이다.According to the invention, palladium is a suitable coating material.
제1 경우는 다음의 코팅 공정을 개시한다.In the first case, the following coating process is started.
(a) 골격 및 단자 상에 금속을 습식 전자기계적 도금, 예컨대 전해질 또는 비전하 액상 용액을 통한 도금 방법과, (b) (인장 강도가 5,624 kg/cm2 (80,000 psi)를 초과하는) 니켈 및 그 합금으로부터 니켈을 전기 도금하는 방법과, (c) 웨이브 납땜 또는 전해성 적층 납땜 방법과, (d) 물리적 증착 및 화학적 증착 방법과 기체, 액체 또는 고체 프리커서(precursor)의 다양한 적층 공정을 통한 도전성 코팅의 적층 방법.(a) wet electromechanical plating of metals on the skeleton and terminals, such as through electrolytic or non-charged liquid solutions, and (b) nickel (with a tensile strength exceeding 5,624 kg / cm 2 (80,000 psi)) and its Conductive coatings by electroplating nickel from the alloy, (c) wave soldering or electrolytic lamination soldering, (d) physical and chemical vapor deposition, and various lamination processes of gas, liquid or solid precursors. Lamination method.
제1 경우는 다층 코팅을 와이어 스템 위로 인가하는 방법을 개시하고 있다. 예를 들면, (a) (강한 산화성을 갖는) 니켈을 금, 은, 백금 요소 및 그 합금과 같은 부식성이 없는 또는 반부식성의 코팅층으로 오버코팅하는 공정과, (b) 소정의 적용에서 돌출 접점부의 특성을 추종하기 위해 상기 코팅의 다층을 선택하는 공정이다.The first case discloses a method of applying a multilayer coating over a wire stem. For example, (a) overcoating nickel (with strong oxidizing properties) with a non-corrosive or semicorrosive coating such as gold, silver, platinum elements and alloys thereof, and (b) protruding contacts in certain applications. It is a process of selecting multiple layers of the coating to follow the negative properties.
제1 경우는 와이어 스템(골격)이 국소 돌출부를 갖는 탄성 코팅으로써 오버코팅될 수 있다는 것을 개시한다. 이러한 코팅은 전기도금된 적층물의 수지상 결정(dendritic) 성장을 통해 또는 이물질 미립자의 도전성 적층물 내로의 몰입을 통해 생성될 수 있다. 선택적으로, 탄성 특성을 제공하기 위한 정규의 균일한 제1 적층 층이 인가될 수 있고, 이어서 적층된 상부 층이 도전성 오버코팅을 완성하기 위해 국소 돌출부 또는 미립자를 이용한다. 상기 국소 돌출부는 상호 연결 결합 중에 탄성 돌출 접점에 의해 접속 단자 상으로 작용되는 국소 압력을 현저히 증가시키고, 상기 결합된 단자 위의 용이하게 표면이 안정화되고 산화물이 형성되는 재료를 접촉시킬 때 접점 저항을 감소시킨다.The first case discloses that the wire stem (skeleton) can be overcoated with an elastic coating having local protrusions. Such coatings may be produced through dendritic growth of the electroplated laminate or through immersion of foreign particulates into the conductive laminate. Optionally, a regular uniform first layer of lamination to provide elastic properties can be applied, and the layered top layer then uses local protrusions or particulates to complete the conductive overcoating. The local protrusions significantly increase the local pressure acting on the connecting terminal by the elastic protruding contact during interconnection coupling, and increase the contact resistance when contacting a material on which the surface is easily stabilized and oxide formed. Decrease.
제1 경우는 최종 돌출 전기 접점을 변형 또는 파손시키는 데에 필요한 응력 수준을 효과적으로 증가시키는 내부 압축 응력을 갖는 코팅이 적층될 때 최종 접점 의 기계적 강도의 향상이 달성된다는 것이 개시되어 있다. 상기 코팅 내의 내부 압축 응력은 최종 접점의 탄성 특성을 향상시킬 뿐만 아니라 그 강도 및 연성 수준에 대한 제어를 수행할 수 있다.The first case discloses that an improvement in the mechanical strength of the final contact is achieved when a coating having an internal compressive stress is laminated which effectively increases the level of stress required to deform or break the final projecting electrical contact. Internal compressive stress in the coating not only improves the elastic properties of the final contact, but can also control its strength and ductility levels.
제1 경우는, (a) 상기 접점의 최상부 지점(말단부)은 (전자 요소 상의 모든 접점에 있어서) 거의 동일한 (상기 전자 요소의 표면 위로) 수직 좌표를 연장시키도록 제조될 수 있고, (b) 상기 접점은 2 이상의 전자 요소로부터 시작될 수 있고 그 말단부는 후속의 평면형 다른 전자 요소에 대해 평면이 될 수 있고, (c) 상기 접점은 전자 요소의 다양한 수준으로부터 시작되어 그 말단부가 평면으로 제조될 수 있고, (d) 상기 접점의 선단부(말단부)의 수직 좌표는 와이어 결합기 시스템 내에 사용되는 소프트웨어 알고리즘에 의해 용이하게 제어될 수 있다는 관점에서, 평면도를 달성하는 방법을 개시하고 있다.In a first case, (a) the top point (end) of the contact can be made to extend a vertical coordinate (over the surface of the electronic element) that is about the same (for all contacts on the electronic element), and (b) The contact may start from two or more electronic elements and the distal end may be planar with respect to a subsequent planar other electronic element, and (c) the contact may start from various levels of the electronic element and the distal end may be made flat. And (d) the vertical coordinates of the leading end (end) of the contact can be easily controlled by a software algorithm used in the wire coupler system.
제1 경우는 와이어 스템이 단자와 제거가능한 기판 사이에서 연장될 수 있으며, 상기 제거가능한 기판은 상기 와이어 스템의 전기도금과 같은 공정에 일시적으로 사용될 수 있다.In the first case a wire stem can extend between the terminal and the removable substrate, which can be temporarily used in processes such as electroplating of the wire stem.
제1 경우는 제어된(예컨대, 큰) 형상비와 형태를 갖는 납땜 컬럼이 형성될 수 있다는 것이 개시되어 있다. 이러한 관점에서, 와이어 스템(특히, 금)과 납땜 오버코팅(특히, 거의 공융성의 납-주석과 같은 납-주석 합금) 사이의 100 내지 1000 마이크로인치 두께의 니켈 합금의 배리어 층(barrier layer)을 인가하는 방법이 서술된다는 것을 개시하고 있다. 이러한 납땜 컬럼은 돌출되나 탄성적이지는 않다. 납땜 컬럼당 다중의(예컨대, 2개의) 와이어 스템의 사용은 상기 납땜을 연 결시킴에 있어서 (하나의 와이어 스템을 갖는) 대향의 습윤 방법과 마찬가지로 효과적이다.In the first case it is disclosed that a soldering column having a controlled (eg, large) aspect ratio and shape can be formed. In this respect, a barrier layer of 100 to 1000 microinches thick nickel alloy between the wire stem (especially gold) and the solder overcoating (especially a lead-tin alloy such as lead-tin, which is nearly eutectic) It discloses that a method of applying is described. These solder columns protrude but are not elastic. The use of multiple (eg, two) wire stems per soldering column is as effective as the opposite wetting method (with one wire stem) in connecting the solder.
제1 경우는 와이어 스템의 양단부를 공통 단자로 결합시킴으로써 “루프”가 형성될 수 있고 상기 루프는 납땜 컬럼의 골격으로서 사용될 수 있다는 것을 개시하고 있다.The first case discloses that a "loop" can be formed by joining both ends of the wire stem to a common terminal and the loop can be used as the skeleton of the solder column.
제1 경우는 (제거가능한 배치를 이용하는 것과 같이) 상기 접점을 현수시킴(suspension)으로써 사용시 사전 시험 또는 해제가능한 전기적 연결부를 시험하기 위한 요소 또는 기판 상에서 접속 단자와 탄성적으로 결합할 수 있는 제어된 형상의 탄성 접점을 형성할 수 있다.In the first case a controlled control capable of elastic coupling with a connection terminal on an element or substrate for testing a pre-tested or releasable electrical connection in use by suspending the contact (such as with a removable arrangement). It is possible to form an elastic contact.
제1 경우는 상기 접점이 핀을 플라스틱 및 세라믹 패키지에 부착시키기 위한 표준 기술용의 “대체 기술”로서 사용될 수도 있다. 그 유용성은 본 발명에 의한 방법에 의해 제조된 핀 형상의 접점이 특정 형상의 공구 또는 주형을 필요로 하지 않는다는 사실에 기인한다.In the first case, the contact may be used as an "alternative technique" for standard techniques for attaching the pins to plastic and ceramic packages. Its usefulness is due to the fact that the pin shaped contacts produced by the method according to the invention do not require tools or molds of a particular shape.
제1 경우는 단자를 한정하여 납땜으로써 상기 한정된 영역 내에 충전되는 펜스(fence)와 같은 루프 형태의 공정으로서 골격이 형성될 수 있다는 것을 개시하고 있다. 비록 탄성적이지는 않으나, 열 흡수부 또는 기판으로의 열적 연결을 위해 전자 요소 상에 큰 납땜 패드를 제공한다.The first case discloses that the skeleton can be formed as a loop-like process, such as a fence, which is filled in the defined area by soldering by defining a terminal. Although not elastic, it provides a large solder pad on the electronic element for thermal connection to the heat absorber or substrate.
제1 경우에 서술된 본 발명은 다음과 같은 점에서 오버코팅된 결합 와이어에 대한 종래 기술의 요지로부터 현저히 차이가 나는 것이다. 즉, (a) 전형적으로는 종래 기술에 의한 오버코팅은 비도전성이거나 부식 방지를 목적으로 하며, (b) 본 발명에 의한 탄성 접점은 (본질적으로 탄성적이지 않고 사실상 비도전성인) 골격을 형성하는 단계와 탄성 접점 구조물을 획득하기 위해 (그 외층이 반드시 도전성이어야 하는) 탄성 코팅으로써 상기 골격을 오버코팅하는 단계를 효과적으로 조합한다는 것이다.The invention described in the first case differs significantly from the gist of the prior art for overcoated bond wires in the following points. That is, (a) typically overcoating according to the prior art is for the purpose of non-conductive or corrosion protection, and (b) the elastic contacts according to the invention form a skeleton (which is essentially not elastic and in fact non-conductive). Effectively combining the steps and overcoating the skeleton with an elastic coating (the outer layer must be conductive) to obtain an elastic contact structure.
제1 경우에 개시된 탄성 접점 구조물의 효과는, (a) 동일한 접점 구조물이 전자 요소의 제거가능한 또는 영구적인 부착을 위해 사용될 수 있고, (b) 상기 탄성 접점이 단자의 접속 형태를 갖는 기판 및 요소 사이의 표준의 연결 수단으로서 사용될 수 있고 2 (또는 그 이상의) 전자 요소를 상호 연결시키기 위한 인터포저 구조물 상에서 사용될 수 있다는 것이다.The effect of the elastic contact structure disclosed in the first case is that (a) the same contact structure can be used for removable or permanent attachment of an electronic element, and (b) the substrate and element in which the elastic contact has a connection form of a terminal. It can be used as a standard means of connection between and on an interposer structure for interconnecting two (or more) electronic elements.
본원에서 참고 자료로 사용되는 전술한 제2 경우(CASE-2)는 상호 연결부, 인터포저 및 반도체 조립체용의 접점 구조물과, 이들을 제조하기 위한 방법을 개시하고 있다. 통상, 본 경우의 개시는 탄성 접점 구조물의 제조 성능에 관한 한 제1 경우보다 유리하다.The aforementioned second case (CASE-2), which is used herein as a reference, discloses contact structures for interconnects, interposers and semiconductor assemblies and methods for manufacturing them. In general, the disclosure of the present case is advantageous over the first case as far as the manufacturing performance of the elastic contact structure is concerned.
제2 경우는 탄성 접점 구조물의 다수의 특정 사용예, 즉 인터포저에 관한 다양한 실시예를 개시하고 있으며, (a) 탄성 접점 구조물은 도금된 관통 구멍에서 인터포저 기판의 일측면 상에 장착되고, 도금된 관통 구멍에서 인터포저 기판의 대향의 다른 측면 상에 장착되며, (b) 탄성 접점 구조물은 도금된 관통 구멍에서 인터포저 기판의 일측면 상에 장착되고, 루프형 접점 구조물은 도금된 관통 구멍에서 인터포저 기판의 다른 대향의 다른 측면 상에 장착되며, (c) 탄성 접점 구조물은 인터포저 기판의 일측면을 상향하는 도금된 관통 구멍으로부터 연장하는 부분을 구 비하고 또한 상기 인터포저 기판을 하향하는 관통 구멍을 통해 연장하는 다른 부분을 가지며, (d) 성형된 플라스틱 인터포저 기판은 일측면으로부터 상기 기판 내로 연장하는 일조의 구멍과 대향 측면으로부터 상기 기판 내로 연장하는 다른 일조의 구멍을 구비한다. 각 쌍의 구멍은 다른 것으로부터 다소 오프셋(편심)된다. 상기 구멍은 도전성 금속으로 도금된다. 상기의 오프셋에 인해, 각 구멍은 보충 접점 구조물이 형성될 수 있는 (그 하부에) 견부를 구비한다. 이러한 방법으로, 제1조의 접점 구조물은 인터포저 기판의 일측면 밖으로 연장하고, 다른 1조의 접점 구조물은 상기 인터포저 기판의 다른 측면 밖으로 연장하며, 상기 접점 구조물은 각각의 관통 구멍 도금 방법에 의해 상호 전기적으로 연결된다.The second case discloses a number of specific uses of the elastic contact structure, namely various embodiments relating to the interposer, wherein (a) the elastic contact structure is mounted on one side of the interposer substrate in a plated through hole, Mounted on the opposite side of the interposer substrate in the plated through hole, (b) the elastic contact structure is mounted on one side of the interposer substrate in the plated through hole, and the looped contact structure is plated through hole Is mounted on the other opposite side of the interposer substrate, and (c) the elastic contact structure has a portion extending from the plated through-hole that raises one side of the interposer substrate and also downwards the interposer substrate. And (d) a molded plastic interposer substrate having a set of holes extending from one side into the substrate. Another set of holes extending from the opposite side into the substrate. Each pair of holes is somewhat offset (eccentric) from the others. The hole is plated with a conductive metal. Due to the offset above, each hole has a shoulder (at the bottom thereof) on which a supplemental contact structure can be formed. In this way, the first set of contact structures extends out one side of the interposer substrate, the other set of contact structures extends out the other side of the interposer substrate, and the contact structures are interconnected by respective through hole plating methods. Electrically connected.
제2 경우는 납땜 포스트를 형성하기 위해 단일 접점 패드 상에 다수의 (3개의) 골격 구조물 공간을 포함하고 납땜으로써 오버코팅된 접점 구조물을 형성하는 방법을 개시하고 있다.The second case discloses a method of forming an overcoated contact structure by soldering and comprising a plurality of (three) framework structure spaces on a single contact pad to form a solder post.
제2 경우는 다수의 (2 또는 3개의) 탄성 접점 구조물이 단일 패드 상에 장착되는 복합 접점 구조물을 형성하는 방법을 개시하고 있으며, 또한 납땜과 함께 다수의 접점 구조물의 단부를 고정시키는 방법을 개시하고 있다.The second case discloses a method of forming a composite contact structure in which a plurality of (2 or 3) elastic contact structures are mounted on a single pad, and also discloses a method of fixing the ends of the plurality of contact structures with soldering. Doing.
제2 경우는 탐침으로서 작용할 수 있는 접점 구조물을 형성하는 방법을 개시하고 있으며, 또한 제어된 임피던스를 차폐 접점에 제공하기 위해 금속 층에 배치되는 유전체 금속 층을 구비하는 탐침 접점을 개시하고 있다.The second case discloses a method of forming a contact structure that can act as a probe, and also discloses a probe contact having a dielectric metal layer disposed on the metal layer to provide a controlled impedance to the shield contact.
제2 경우는 접점 패드가 다수의 날카로운 지점을 구비하고 탐침 접점 구조물의 자유단이 탐침형 팁을 갖는 탐침 접점 구조물의 자유단에 접점 패드를 형성하는 방법을 개시하고 있다.The second case discloses a method of forming a contact pad at a free end of a probe contact structure having a plurality of sharp points and the free end of the probe contact structure having a probe-type tip.
제2 경우는 반도체 장치(전자 요소) 상에 탄성 접점 구조물을 배치하는 방법을 개시하고 있으며, 상기 접점 구조물의 팁은 2열로 정렬되고, 각 열의 대체 접점 구조물의 최상부 팁은 3차원 배출(fan outs)을 가능하게 하는 엇갈린 배치를 제공하도록 다른 접점 구조물의 최상부 팁으로부터 오프셋된다.The second case discloses a method of arranging an elastic contact structure on a semiconductor device (electronic element), wherein the tips of the contact structures are aligned in two rows, and the top tip of each row of alternate contact structures fan outs. Offset from the top tip of the other contact structure to provide a staggered arrangement.
제2 경우는 전자 요소 상에 큰 절곡부나 작은 절곡부의 다양한 형상을 갖는 접점 구조물을 개시하고 있다. 또한, 제2 경우는 대향 방향으로 각 “형태”의 접점 구조물을 엇갈리게 하는 방법을 개시하고 있다. 사전 시험 기판 상에 접속 접점 패드를 변형가능하게 결합함으로써 반도체 장치의 사전 시험 및 시험을 수행하기 위한 이러한 형상의 이용이 개시된다. 정합 또는 정렬 핀의 사용 또한 개시된다. 접점 구조물이 장착되는 반도체 장치의 접점 패드 상에 미세한 피치 및 상기 접점 구조물의 팁용의 조악한 피치를 가질 수 있는 가능성이 개시된다.The second case discloses a contact structure having various shapes of large bent portions or small bent portions on an electronic element. The second case also discloses a method of staggering the respective "shaped" contact structures in opposite directions. The use of such a shape for carrying out preliminary testing and testing of a semiconductor device is disclosed by deformably coupling a connection contact pad on a pretest substrate. The use of registration or alignment pins is also disclosed. The possibility of having a fine pitch on a contact pad of a semiconductor device on which a contact structure is mounted and a coarse pitch for the tip of the contact structure is disclosed.
제2 경우는 탄성 접점 구조물이 2개의 반도체 장치의 경우에 인쇄 회로기판의 양측면 상에 제공되는 하나 또는 2개의 반도체 장치 상에 제공되는 다수의 반도체 패키지 조립체가 개시된다. 반도체 장치(들)를 인쇄 회로기판 상에 고정시키기 위한 스프링 클립으로서 탄성 접점 구조물의 사용이 개시된다. 도금된 관통 구멍 내에 적절하게(제거가능하게) 삽입되는 탄성 접점 구조물을 형성하는 방법이 개시된다. 반도체 패키지 조립체에 대한 정렬 핀의 사용이 또한 개시된다.In a second case, a plurality of semiconductor package assemblies are disclosed in which the elastic contact structure is provided on one or two semiconductor devices provided on both sides of a printed circuit board in the case of two semiconductor devices. The use of an elastic contact structure as a spring clip for securing semiconductor device (s) on a printed circuit board is disclosed. A method of forming an elastic contact structure that is properly (removably) inserted into a plated through hole is disclosed. The use of alignment pins for semiconductor package assemblies is also disclosed.
제2 경우는 반도체 패키지 조립체 내의 인쇄 회로기판의 큰 도금 관통 구멍 내에 커패시터와 같은 추가 요소를 사용하는 것을 개시하고 있다.The second case discloses the use of additional elements, such as capacitors, in the large plated through holes of the printed circuit board in the semiconductor package assembly.
제2 경우는 반도체 패키지 조립체 내의 인쇄 회로기판에 커패시터와 같은 추가 요소를 장착하는 것을 개시하고 있다.The second case discloses mounting additional elements, such as capacitors, on a printed circuit board in a semiconductor package assembly.
제2 경우는 탄성 접점 구조물을 사용하는 다수의 추가 조립체를 개시하고 있다.The second case discloses a number of further assemblies using elastic contact structures.
후속 설명에 있어서, 본원의 완전한 설명을 위해 제1 경우 및 제2 경우의 개시 내용에는 다소의 중첩 부분이 (반드시) 있게 된다. 연속되는 부분에 있어서, 와이어를 기판에 결합시키는 단계, 상기 와이어를 “탄성 변형가능한”(탄성 재료로써 오버코팅될 때 스프링으로 작용하기에 적절한) 형태로 형상화하는 단계, 상기 와이어를 와이어 스템이 되도록 절단하는 단계 및 상기 기판에 잘 고정되는 탄성 접점 구조물을 형성하도록 상기 와이어를 오버코팅하는 단계에 대한 설명이 있게 된다.In the following description, for the sake of complete description, some overlapping portions are (must be) in the disclosure of the first and second cases. In a continuous portion, bonding the wire to the substrate, shaping the wire into a form of “elastic deformable” (suitable to act as a spring when overcoated with an elastic material), the wire to be a wire stem There will be a description of the step of cutting and overcoating the wire to form an elastic contact structure that is well fixed to the substrate.
와이어를 기판 상의 일정 영역에 결합하는 방법How to Bond Wires to a Region on a Substrate
제1 경우의 도1과 유사한 도1은 (본 도면에는 도시되어 있지 않고 도2에 완전히 도시된) 와이어 결합기의 (단면으로 도시된) 모세관(104)을 통해 공급되는 와이어(102)를 도시하고 있다. 와이어(102)는 스풀(106)로부터 상기 모세관으로 공급된다. 모세관(104)은 기판(108)의 표면(108a)을 향하게 되고, 그 결과 와이어(102)의 자유단(102a)은 기판(108)의 표면(108a)과 접촉하게 되고 임의의 적절한 방법으로 결합된다. 와이어의 자유단을 기판의 표면에 결합시키는 방법은 공지되어 있으므로, 추가 설명을 필요로 하지 않는다.Figure 1, similar to Figure 1 in the first case, shows a
도1에 도시된 바와 같이, 와이어(102)의 자유단(102a)은 (점선으로 도시된) 임의로 형성된 “접점 영역(110)” 내의 기판(108)의 표면(108a)에 결합된다. 상기 접점 영역(110)은 (직사각형, 원형 또는 임의의 다른 형상이 될 수 있는) 임의의 형태를 가질 수 있으며, 와이어(102)의 결합된 자유단(102a)이 기판(108)의 표면(108a)에 결합되는 (상대적으로 작은) 위치보다 명백히 크며 이를 둘러싼다.As shown in FIG. 1, the
이하에서 상세히 설명하는 바와 같이, 후속의 많은 실시예에서 와이어(102)의 결합된 단부(102a)는 최종 “와이어 스템”의 “중간 단부”가 된다.As will be described in detail below, in many subsequent embodiments the joined
도1A는 와이어(102)의 자유단(102a)이 기판(108)의 표면(108a) 상의 도전성 단자(112)에 결합될 수 있다. 기판의 표면 상에 도전성 단자(또는 “패드” 또는 “결합 패드”)를 형성하는 방법과 이에 와이어를 결합하는 방법은 공지되어 있다. 이러한 경우에, 단자(112)는 (도1에 도시된 바와 같이) 접점 영역(110)을 형성한다. 도1A에 있어서, 모세관(104)은 점선으로 도시되고 형상화된다.1A shows that the
도1B는 와이어(102)의 자유단(102a)이 감광성내식막(photoresist; 118)의 중첩층에 에칭된 개구(116)를 통해 (전형적으로는 비도전성 또는 반도전성의) 기판(108) 상의 금속(도전성의) 층(114)에 결합될 수도 있다는 것을 도시한다. 이러한 경우에, 상기 감광성내식막 내의 개구(116)는 (도1에 도시된 바와 같이) 접점 영역(110)을 형성한다. 도1B에 있어서, 모세관(104)은 점선으로 형상화된다.FIG. 1B shows a substrate 108 (typically non-conductive or semi-conductive) on an
도1C, 도1D 및 도1E는 기판(108)의 표면(108a)에 와이어(102)의 자유단(102a)을 결합하는 기술을 도시하고 있으며, 이는 (도25에 도시된 바와 같이) 와이어(102)를 반도체 기판에 결합하는 양호한 방법이다. 도1C에 있어서, 모세관(104)은 점선으로 도시되어 형상화된다. 도1C에 있어서, 도전성 층(120)은 (도1B에 도 시된 바와 같이) 기판(108)의 상부 표면 상에 배치된다는 것을 알 수 있다. 층(120)은 상부 금속 층일 수도 있으며, 이는 통상 (전형적으로는 질소화합물인) 패시베이션 층(124) 내의 개구에 의해 형성되는 바와 같이 금형으로부터 통상 결합 배출되고자 하는 것이다. 이러한 방법으로, 패시베이션 층(124) 내의 개구(122)의 면적에 해당하는 면적이 될 수 있는 결합 패드가 형성될 수 있다. 통상, (종래 기술에 의하면) 와이어는 상기 결합 패드 결합될 수 있다.1C, 1D and 1E illustrate a technique for coupling the
본 발명에 의하면, (예컨대 알루미늄인) 금속 재료의 블랭크 층(126)은 도전성 층(126)이 층(124)의 위상을 추종하도록 패시베이션 층(124) 위로 적층되고, 개구(122) 내로 “디핑(dipping)”되고 상기 층(120)을 전기적으로 접촉시키는 단계를 포함한다. 감광성내식막 패턴화된 층(128)은 개구(132)가 패시베이션 층(124) 내의 개구(122) 위로 정렬되는 상태로 층(126) 위로 인가된다. 본 기술의 주요 특징은 개구(132)가 개구(122)보다 크다는 것이다. 명백한 바와 같이, 달리 반도체 금형(108) 상에 존재하는 [개구(122)에 의해 형성되는] 것보다 [개구(132)에 의해 형성되는] 결합 영역이 더 크게 된다. 와이어(102)의 자유단(102a)은 개구(132) 내의 도전성 층(126)의 (도시된 방향에서) 상부 표면에 결합된다. 와이어가 (도2 및 도2A 내지 도2H에 도시된 바와 같은) 형태를 가지도록 형상화되고 “와이어 스템”을 형성하도록 (도4A 내지 도4D에 도시된 바와 같이) 절단된 후에, 상기 와이어 스템은 (도5 및 도5A 내지 도5F에 도시된 바와 같이) 오버코팅된다. [이러한 설명 목적으로, 오버코팅된 와이어 스템은 “탄성 접점 구조물”(130)로 명명된다.] 통상 전형적인 방법으로, 와이어 스템[예컨대, 도1D 및 도1E에 도시된 바와 같 이 굵은 실선으로 도시된 형태의 와이어(102)]을 오버코팅하는 재료(134)가 상기 와이어 스템을 완전히 둘러싸고 감광성내식막(128) 내의 개구(132)에 의해 형성되는 영역 내의 도전성 층(126)을 덮는다는 것을 도시한다. 감광성내식막(128)은 (화학적 에칭 또는 세척에 의해) 제거되고, 상기 기판은 상기 와이어 스템을 오버코팅하는 재료(134)에 의해 덮이는 층(126)의 일부를 제외하고는 도전성 층(126)으로부터 상기의 모든 재료를 제거하기 위해 선택적 에칭(예컨대, 화학적 에칭)을 받게 된다. 이럼으로써, 도1E에 도시된 구조물을 형성할 수 있고, 그 주요 장점은 접점 구조물(130)이 결합 패드의 접촉 영역[즉, 패시베이션 층(124) 내의 개구(122)]가 되는 (종래 기술에 의한) 것보다 더 크게 용이하게 제조될 수 있는 [상기 감광성내식막 내의 개구(132)에 의해 형성된] 영역에 [코팅 재료(134)에 의해] 고정적으로 결합되는 것이다. 이러한 경우에, 감광성내식막(128) 내의 개구(132)에 의해 형성된 영역은 접촉 영역(110)이다.According to the present invention, a
도1F는 와이어(102)의 자유단(102a)이 이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 (예컨대, 상기 와이어를 결합시킨 후 용해될 수 있는) 제거가능한 기판일 수도 있는 도전성(예컨대, 실선의 해칭으로 도시된 바와 같은 금속) 기판(108)에 결합될 수 있다. 이러한 경우에, 접촉 영역(110)은 도시되지 않으나, 도1에 도시된 바와 같이 임의로 형성될 수 있다. 도1F에 있어서, 모세관(104)은 점선으로 도시되어 형상화된다.1F is a conductive (e.g., hatching of solid line) where the
전형적인 것으로서 제한적이지 않은 (도1, 도1A, 도1B, 도1C 내지 도1E 및 도1F에서) 전술한 모든 경우에 있어서, 와이어(102)의 자유단(102a)은 기판 상의 형성 영역(110) 내에 결합된다. 그러나, 도면으로부터 용이하게 알 수 있는 바와 같이, (상기 와이어의 중간 단부의) 결합부 그 자체는 상기 형성 영역(110) 내의 상대적으로 작은 영역을 점유한다. 예에 의하면, 상기 결합부 자체의 작은 영역은 접촉 영역(110)의 전체 면적의 단지 5% 내지 50%가 될 수 있으나, 양호하게는 상기 접촉 영역 내에 중심을 둔 그 이상의 면적이 될 수도 있다.In all cases described above (not shown in FIGS. 1, 1A, 1B, 1C-1E, and 1F) that are typical and not limited, the
이하에서 설명하는 바와 같이, 와이어 스템은 탄성을 제공할 수 있고 그 자체를 전체 접촉 영역에 고정시킬 수 있는 재료로써 오버코팅될 수 있다.As described below, the wire stem can be overcoated with a material that can provide elasticity and secure itself to the entire contact area.
와이어의 특성Properties of wire
상기 와이어는 후술하는 바와 같이 (예컨대, “가요성”) 형태로 용이하게 조립되는 재료 및 크기를 갖는 긴 요소이다. 명백한 바와 같이, 상기 와이어가 (후술하는 대부분의 실시예에 있어서) 도전성 재료로써 전체적으로 오버코팅되므로 2개의 전자 요소들 사이에서 도전될 수 있다는 것은 본 발명에서는 특히 중요한 것이 아니다. 그러나, 상기 와이어가 도전성 재료로 제조된다는 것은 본 발명의 범위 내에 명백히 속하는 것이다.The wire is an elongate element having a material and size that are easily assembled into a (eg, “flexible”) form as described below. As is apparent, it is not particularly important in the present invention that the wire can be electrically conductive between two electronic elements as it is overcoated entirely with a conductive material (in most embodiments described below). However, it is within the scope of the present invention that the wire is made of a conductive material.
통상, 본 발명에 의하면, 상기 와이어의 현재 특성(예컨대, 형상화될 수 있고 오버코팅될 수 있는 성능)은 그 구조 및 전기적 특성보다 우위에 있는 경향이 있다. 더욱이, 와이어 스템이 탄성의 도전성 재료로써 오버코팅되므로, 상기 와이어 스템은 아주 크게 된다.In general, according to the present invention, the current properties of the wire (eg, the ability to be shaped and overcoated) tend to be superior to its structural and electrical properties. Moreover, since the wire stem is overcoated with an elastic conductive material, the wire stem becomes very large.
상기 와이어의 전형적인 재료는 대략 0.001 inch(1 mil)의 직경(두께)을 갖는 (단면이) 원형인 금이다. 상기 직경으로는 0.7 내지 2.0 mil의 범위가 포함되 지만 이로 한정되지는 않는다. 상기 와이어는 양호하게는 0.0005 내지 0.0030 inch(0.5 내지 3.0 mil)의 범위이다. 이러한 와이어는 (소정의 형상으로) 아주 형상화하기가 용이하고, 우수한 도전성을 가지고, 사용이 용이하고, 장시간의 내부식성을 보인다.A typical material for the wire is gold, which is circular (cross section) with a diameter (thickness) of approximately 0.001 inch (1 mil). The diameter includes, but is not limited to, in the range of 0.7 to 2.0 mils. The wire is preferably in the range of 0.0005 to 0.0030 inch (0.5 to 3.0 mil). Such a wire is very easy to shape (in a predetermined shape), has excellent conductivity, is easy to use, and exhibits corrosion resistance for a long time.
금으로 제조된 와이어는 다양한 공급처로부터 입수가능하고 다양한 크기(예컨대, 0.001 inch의 직경)이며, 예를 들면 다음의 조성을 갖는다.Wires made of gold are available from a variety of sources and come in a variety of sizes (eg, a diameter of 0.001 inch), for example having the following composition.
- 99.99%의 금과 나머지는 베릴륨;99.99% gold and the rest beryllium;
- 99.99%의 금과 나머지는 구리;99.99% gold and the rest copper;
- 1%의 실리콘 알루미늄 합금;1% silicon aluminum alloy;
- 1% 마그네슘 알루미늄 합금.-1% magnesium aluminum alloy.
양호하게는 가급적 순수 구리 와이어는 본 발명의 와이어 스템으로 사용되기에 적절하고 용이하게 입수할 수 있다.Preferably, pure copper wire is preferably available and readily available for use as the wire stem of the present invention.
유사한 범위의 직경이 사용될 수도 있는 (금 이외의) 와이어용의 다른 적합한 재료로는, 알루미늄; 베릴륨, 카드뮴, 실리콘 및 마그네슘과 같은 소정의 물리적 특성을 얻기 위해 소량의 다른 금속을 함유하여 합금된 구리; 납, 주석, 인듐, 카드뮴, 안티노미, 비스무쓰, 베릴륨 및 마그네슘과 같은 재료로 합금된 금, 구리 또는 알루미늄; 은, 팔라듐, 백금; 백금 계열의 금속과 같은 금속 또는 합금; 및 납, 주석, 인듐 및 그 합금이 있다.Other suitable materials for wires (other than gold) in which a similar range of diameters may be used include aluminum; Copper alloyed by containing small amounts of other metals to obtain certain physical properties such as beryllium, cadmium, silicon and magnesium; Gold, copper or aluminum alloyed with materials such as lead, tin, indium, cadmium, antinomy, bismuth, beryllium and magnesium; Silver, palladium, platinum; Metals or alloys such as platinum-based metals; And lead, tin, indium and their alloys.
통상, (결합을 수행하기 위해 온도, 압력 및/또는 초음파 에너지를 이용하는) 결합에 대해 유연한 임의의 재료로 제조된 와이어는 본 발명을 실시하기에 적 합할 수 있다.Typically, a wire made of any material that is flexible to the bond (using temperature, pressure, and / or ultrasonic energy to perform the bond) may be suitable for practicing the present invention.
양호하게는, 상기 와이어의 재료는 금, 알루미늄, 구리 또는 그 합금이다. 예컨대, ① (예컨대, 12 ppm, 양호하게는 5 내지 7 ppm의) 베릴륨으로 도핑(합금)된 금 또는 카드뮴과, ② 실리콘 또는 마그네슘, 선택적으로는 은 또는 구리로 도핑된 알루미늄과, ③ 구리/은으로 혼합된 백금/팔라듐이다.Preferably, the material of the wire is gold, aluminum, copper or alloys thereof. For example: ① gold or cadmium doped (alloyed) with beryllium (eg 12 ppm, preferably 5-7 ppm), ② aluminum doped with silicon or magnesium, optionally silver or copper, and ③ copper / Platinum / palladium mixed with silver.
이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 많은 실시예에 있어서, 상기 와이어는 말단부 및 일정 길이를 갖도록 절단된다. 상기 와이어는 임의의 소정의 길이를 가지나, 그 길이가 0.010 내지 0.500 inch가 되는 작은 형상의 반도체 장치 및 패키지와 함께 사용되는 동일 크기의 길이를 가진다. 상기 와이어는 원형 단면을 가질 필요는 없으나, 이것이 보다 양호하다. 상기 와이어는 단면이 직사각형일 수 있으며, 단면이 다른 형상일 수도 있다.As described in more detail below, in many embodiments, the wire is cut to have a distal end and a certain length. The wire has any desired length, but has the same size length to be used with the semiconductor device and package having a small shape such that the length is from 0.010 to 0.500 inch. The wire need not have a circular cross section, but this is better. The wire may have a rectangular cross section and may have a different cross section.
(도51A 및 도51B를 참조하여) 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 상기 와이어 스템은 플라스틱과 같은 비금속 재료로 형성될 수 있고, 탄성 접점 구조물을 형성하기 위해 오버코팅될 수 있다.As described in detail below (see FIGS. 51A and 51B), the wire stem may be formed of a nonmetallic material such as plastic and may be overcoated to form an elastic contact structure.
종래의 와이어 결합은 응집 분리(decohesion)를 피하기 위해 와이어 결합 루프의 양단부에 제조된 강성 결합부를 필요로 한다. 결합 강도는 아주 중요하며, 공정의 제한 조건은 상대적으로 엄하다.Conventional wire bonds require rigid bonds fabricated at both ends of the wire bond loop to avoid cohesion. Bond strength is very important and process constraints are relatively stringent.
본 발명에 의하면, 와이어 스템을 기판 상에 결합시키는 제한 조건은 (예컨대, 종래의 와이어 결합과 같이) 아주 완화된다. 일반적으로, 상기 와이어 스템이 형상화 및 오버코팅 중에 정위치에 위치하는 한에는 상기 결합 강도는 “충분”하 다. 이럼으로써, 전술한 다양한 와이어 재료를 보장할 수 있고, 상기 재료는 통상 그와 함께 형성된 결합부의 강성과는 다른 특성 중에서 선택된다.In accordance with the present invention, the constraints of bonding the wire stem on the substrate are very relaxed (eg, as in conventional wire bonding). Generally, the bond strength is “sufficient” as long as the wire stem is in place during shaping and overcoating. In this way, it is possible to ensure the various wire materials described above, which materials are usually selected from properties different from the stiffness of the joints formed therewith.
와이어 스템의 성형 및 형상 설정Forming and Geometry of Wire Stem
와이어(102)의 자유(근접) 단부(102a)가 기판(108)에 일단 결합된 후에는, 모세관(104)은 기층의 표면으로부터 대체로 상향(z축방향)으로 이동되고, 통상적으로 (도시되지 않은) x-y 테이블에 장착되는 기층은 x 및 y 방향으로 이동된다. 이는 이하에 3개 축(x축, y축, z축)으로 이동된 모세관으로 기재되는 모세관 및 기판 사이의 상대 이동을 인가한다. 모세관이 이동함에 따라 와이어는 모세관의 단부에서 “플레이 아웃(play out)”된다. Once the free (proximal)
본 발명에 의하면 모세관 및 기판 사이의 상대 이동이 제어되고 와이어에 원하는 형상을 인가한다.According to the present invention the relative movement between the capillary and the substrate is controlled and the desired shape is applied to the wire.
통상적인 와이어 결합 작업에서, 와이어의 자유 단부가 (예를 들어 반도체 다이상의 결합 패드에) 결합되고, 모세관은 (기판의 표면 위의 소정의 높이까지) 상향 이동하고, 기판이 위로 이동하고(통상적으로 기판 및 모세관 사이의 x-y 평면에서 상대 이동을 인가하도록 이동되는 것은 기판이다.), 모세관은 (예를 들어 리드프레임, 반도체 패키지 등의 전도성 트레이스상의 결합 장소로) 하향 복귀 이동한다. 와이어는 모세관의 이 상대 이동중 모세관으로부터 플레이아웃 된다. (종래 기술의) 모세관의 이 [예를 들어 상향/위/하향(up/over/down)] 이동이 와이어(심지어 직선 와이어도 “형상”을 갖는 것으로 생각될 수 있다.)에 대체로 호형의 “형상”을 인가하지만, 본 발명의 “형상 설정(shaping)”은 아주 다르다.In a typical wire bonding operation, the free end of the wire is bonded (eg to a bond pad on a semiconductor die), the capillary moves upward (to a predetermined height above the surface of the substrate), the substrate moves upwards (typically It is the substrate that is moved to apply relative movement in the xy plane between the substrate and the capillary.), The capillary moves downward (e.g., to a bonding site on a conductive trace such as a leadframe, semiconductor package, etc.). The wire is played out of the capillary during this relative movement of the capillary. This (for example, up / over / down) movement of the capillary (prior art) is generally arc-shaped, rather than wire (even straight wire can be thought to have “shape”). Shape ”, but the“ shaping ”of the present invention is quite different.
명백히 와이어 스템은 도금 등에 의해 오버코팅되는 와이어 스템을 포함하는 접점 구조물이 탄성 접점 구조물로서의 기능을 갖도록 형상 설정된다. 이를 염두에 두고, 본 발명에 의한 와이어의 “형상 설정”의 개념은 종래 기술의 우발적인 (즉 만들어지는 탄성 접점 구조물을 확립하도록 의도되지 않은) “형상 설정”과는 완전히 다르다. 여기 사용되는 와이어의 “형상 설정”의 개념은 와이어를 형상설정하는 내재 목적 및 만들어지는 와이어 형상의 기하 모두에서 와이어가 형상 설정되는 방식에서 종래 기술의 형상 설정과 극적으로 상이하다.Apparently the wire stem is shaped such that the contact structure including the wire stem overcoated by plating or the like has a function as an elastic contact structure. With this in mind, the concept of "shaping" of the wires according to the invention is completely different from the "shaping" of the prior art (ie not intended to establish the resulting elastic contact structure). The concept of "shaping" of a wire as used herein differs dramatically from prior art shaping in the manner in which the wire is shaped in both the inherent purpose of shaping the wire and the geometry of the resulting wire shape.
이하에 아주 상세히 설명되는 바와 같이, 일단 와이어의 근접 단부가 기판에 결합되면, 이는 주의 깊게(우발적에 대응하여) “성형되거나(formed)”, “만들어지거나(fashioned)” 또는 와이어의 형상에 상응하고 코팅된 와이어의 이어지는 접점 구조물에 탄성을 인가하는 와이어 위의 이어지는 코팅의 물리적 형태를 확립하기 위해 “골격”으로서 모출원에서 참조된 것과 같은 역할을 하는 한정되고 바람직한 기하학적 형태를 갖는 형태가 된다(형상 설정된 와이어 스템에 탄성을 인가하는 외의 코팅의 다른 장점들은 이하에 설명된다). 그러므로 여기에 사용된 용어 “형태(configuring)”, “만들기(fashioning)”, “성형(forming)”, “형상 설정(shaping)” 등은 만들어진 접점 구조물(코팅된 와이어)에 탄성(스프링 특성)을 인가하는 코팅의 결과적인 형태를 확립하는 와이어의 능력을 설명하는 의미를 갖는 것으로 해석되도록 특별히 의도된다.As will be explained in greater detail below, once the proximal end of the wire is coupled to the substrate, it is carefully “formed”, “fashioned” or corresponds to the shape of the wire. And a shape having a defined and preferred geometry that serves as the "skeleton" as referenced in the parent application to establish the physical form of the subsequent coating on the wire that applies elasticity to the subsequent contact structure of the coated wire. Other advantages of the coating besides applying elasticity to the shaped wire stem are described below). Therefore, the terms “configuring”, “fashioning”, “forming”, “shaping”, etc., as used herein, are considered to be elastic (spring properties) in the contact structure (coated wire) made. It is particularly intended to be interpreted as having a meaning describing the wire's ability to establish the resulting form of coating to which it is applied.
본 특허 명세서를 읽으면 본 발명이 가장 근접하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 일단 형상 설정되고 오버코팅되면, 와이어 스템 자체는 기본적으로 불필요하다는 것 - 오버코팅 재료가 필요한 전기 전도성과, 만들어진 탄성 접점 구조물의 원하는 기계적 특성을 제공한다는 것을 이해할 것이다. 그러나 명백히 본 발명의 소정 실시예에서 와이어 스템이 전기 전도성인 것이 필요하고, 이는 전기 접점이 그것에 만들어지기 때문이다.Reading this patent specification, a person of ordinary skill in the art to which the present invention is closest to knows that once configured and overcoated, the wire stem itself is essentially unnecessary—electrical conductivity requiring overcoating material, and made elastic contacts. It will be appreciated that it provides the desired mechanical properties of the structure. Obviously, however, in certain embodiments of the present invention it is necessary that the wire stem is electrically conductive, since an electrical contact is made to it.
어떤 의미에서 본 발명의 와이어 스템은 “폴스워크” - 석조 또는 벽돌 아치의 결과적 형상을 수립하기 위해 구조물에 사용되는 임시 뼈대 또는 지지부와 유사한 기능을 갖는다. 이 근사의 추론으로서 오버 코팅은 “중첩구조물”로서의 기능을 갖는 것으로 생각될 수 있다.In some sense, the wire stem of the present invention has a function similar to the temporary pole or support used in the structure to establish the resulting shape of the "falls walk"-stone or brick arch. As an approximation of this, overcoating can be thought of as functioning as a "superposition".
다른 의미에서 와이어 스템은 “맨드릴” - 그 주위에 다른 재료가 형성될 수 있는 코어와 유사한 기능을 갖는다.In another sense, the wire stem has a function similar to a “mandrel” —a core from which other materials can be formed.
또 다른 의미에서 와이어 스템은 “형판” - 만들어지는 또는 합성되는 부품을 위한 패턴 또는 모델과 같은 기능을 갖는다.In another sense, wire stems have the same function as “templates” —patterns or models for parts that are made or synthesized.
폴스워크, 맨드릴 및 형판은 그 원래 목적을 다한 이후 통상적으로 제거된다는 점에서 이러한 근사가 완벽하지는 않은 것으로 이해된다. 본 발명의 와이어 스템의 경우에, 와이어 스템이 제거되는 실시예들이 개시되기는 하지만 오버코팅되는 와이어 스템을 제거할 필요는 없다.It is understood that this approximation is not perfect in that the poleswalk, mandrel and template are typically removed after their original purpose. In the case of the wire stem of the present invention, embodiments are disclosed in which the wire stem is removed, but it is not necessary to remove the overcoated wire stem.
아마도 더 적합한 근사는 아우트라인이 책을 쓰기 전에 만들어질 수 있는 방식과 유사한 방식으로, 와이어 스템이 “아우트라인”의 기능을 갖는다는 것이다. 아우트라인은 책이 어떤 것이 될 것인가 하는 것을 설명하고, 책에 포함되거나 책이 쓰여진 이후 폐기될 수 있다. 어느 경우에도 아우트라인은 책의 만들어지는 형 태를 수립한다.Perhaps a more suitable approximation is that the wire stem has the function of "outline" in a similar way that outlines can be made before writing a book. The outline explains what the book will be and can be included in the book or discarded after it is written. In either case, the outline establishes the form in which the book is made.
모출원에서 형상 설정된 와이어 스템은 “골격” - 지지 구조 또는 프레임워크로 기재되었다. 이도 또한 골격이 통상적으로 제위치에 남아 있다는 점에서 유용한 용어의 선택이다. 그 위의 조직의 형상을 결정하는 인간의 골격(뼈대)과 마찬가지로, 본 발명의 와이어 스템은 만들어지는 접점 구조물의 형상을 확립한다. 그러나 그 위의 조직의 그 의도된 기능을 수행하기 위해 반드시 제위치에 남아있어야 하고 인간의 몸의 “기계적” 특성에 현저히 기여하는 인간의 골격과는 달리, 본 발명의 와이어 스템은 그 위의 재료 코팅이 그 의도된 기능을 수행하기 위해 제위치에 남아있을 필요가 없으며, 만들어지는 접점 구조물의 기계적 특성에 현저히 기여하지도 않는다.Shaped wire stems in the parent application were described as “skeleton” —supporting structures or frameworks. This is also a selection of useful terms in that the skeleton is typically left in place. Like the human skeleton (skeleton) that determines the shape of the tissue thereon, the wire stem of the present invention establishes the shape of the contact structure to be made. However, unlike the human skeleton, which must remain in place to perform its intended function of the tissue thereon and contributes significantly to the "mechanical" properties of the human body, the wire stem of the present invention is a material on which The coating need not remain in place to perform its intended function, nor does it significantly contribute to the mechanical properties of the contact structure to be made.
와이어 스템을 위해 용이하게 변형가능하고, 전성이 있고, 순종성이 있는 재료를 사용하는 현저한 장점 중 하나는 만들어지는 탄성 접점 구조물의 물리적 특성(예를 들어 인장 강도, 탄성 등)을 현저하게 변경시키지 않고, 그에 인가된 오버코팅의 형상을 확립하도록 용이하게 형태를 갖출 수 있다는 것이다. 와이어 스템이 최종 접점 구조물의 제조의 전체 (개시된, 그러나 완료되지는 않은) 공정의 중요한 제1 단계의 기능을 갖는 한 와이어 스템은 “미완성의” 접점 구조물로 특징지을 수 있다.One of the significant advantages of using easily deformable, malleable, and compliant materials for wire stems is that they do not significantly alter the physical properties (eg tensile strength, elasticity, etc.) of the resulting elastic contact structures. Rather, it can be easily shaped to establish the shape of the overcoating applied thereto. As long as the wire stem has the function of an important first step in the overall (initiated, but not completed) process of manufacture of the final contact structure, the wire stem can be characterized as an “unfinished” contact structure.
본 발명이 반도체 다이와 같은 전자 부품들을 상호접속하기 위한 탄성 접점 구조물을 제조하는 것이 주목적이므로, 상기 탄성 접점 구조물은 많은 경우에 육안에는 거의 보이지 않으며, 와이어 스템의 형태와 기여는 (게이지 14의 동선 또는 상응하는 게이지의 납-주석 납땜 와이어와 같은) 전성 와이어의 소정의 길이[예를 들어 15.2 cm (6 inch)]를 취하고, 와이어의 한 단부를 목제 블럭의 구멍에 장착하고, (예를 들어 도2A, 도2B, 도2E에 도시된 형태) 여기 개시된 형태중 임의의 형태를 갖는 자유 직립 와이어 스템을 수동으로 성형함으로써 더 용이하게 가시화될 수 있다. 압축력(예를 들어 사용자의 손가락 끝에 의해 인가된 몇 온스)이 와이어 스템의 선단에서 블럭을 향해 인가되면, 이는 와이어 스템이 변형하게 되는 결과를 갖는다는 것을 알 수 있다. 와이어 스템 자체에는 “스프링 특성”이 거의 없기 때문이다. 본 발명에 의해 형성된 오버코팅된 와이어 스템은 땜납으로서 같은 방식으로 형성된 [예를 들어 15.24 cm(6 inch) 길이의 코트 행거 와이어와 같은] 강 와이어와 더 유사하고, 이 경우 강 와이어는 압축력이 그에 인가될 때 주목할 만한 스프링 특성(또는 스프링 백)을 나타낼 것이다. (강 와이어는 변형 가능 와이어 스템상의 “오버코팅”이 아닌 것이 이해된다.) 용이하게 형상설정되는 와이어 스템(예를 들어 금)상의 오버코팅(에를 들어 니켈)은 코트 행거 와이어와 유사한 탄성을 나타낸다.Since the present invention is primarily intended to fabricate elastic contact structures for interconnecting electronic components such as semiconductor dies, the elastic contact structures are almost invisible to the naked eye in many cases, and the shape and contribution of the wire stems (copper wire of gauge 14 or Take a predetermined length of the malleable wire (such as 15.2 cm (6 inch)) of the corresponding gauge lead-tin solder wire, mount one end of the wire into the hole of the wooden block, 2A, FIG. 2B, FIG. 2E) It may be easier to visualize by manually forming a free upright wire stem having any of the forms disclosed herein. If a compressive force (for example, a few ounces applied by the user's fingertip) is applied toward the block at the tip of the wire stem, it can be seen that this results in the wire stem deforming. This is because the wire stem itself has very few "spring characteristics". The overcoated wire stems formed by the present invention are more similar to steel wires (such as, for example, 15.24 cm (6 inch) long coat hanger wires) formed in the same way as solder, in which case the steel wires have a compressive force therewith. It will exhibit notable spring characteristics (or spring back) when applied. (It is understood that steel wires are not “overcoating” on deformable wire stems.) Overcoating (eg nickel) on easily shaped wire stems (eg gold) exhibits similar elasticity to coat hanger wires. .
다시 말하면, 한 장소에서의 와이어의 단부를 결합하는 단계와, 다른 장소로의 (상향 및 위, 그리고 하향) 이동 단계와, 그후의 결합 및 절단 단계를 포함하는 종래 기술의 와이어 결합은 만들어지는 와어어에 “형상”을 인가하는 것으로 생각될 수 있고, (대체로 호형의) 만들어지는 형상은 비교적 우발적이다. 이에 반해 본 발명에 의하면, 와이어는 (우발적이 아니라) 의도적으로 특정 기능 (프로토 스프링) 형상을 갖도록 기본적으로 그 전 길이를 따라 “만들기(fashioned)” 또는 “형상화”된다. 와이어에 (오버코팅되었을 때) 탄성적이어야 하는 형상을 인가하는 것을 기술하는 다른 유용한 용어는 와이어를 “회선화된(convoluted)”형상 (또는 형상화된 형상)으로 회선화(convoluting)[또는 형상화]하는 것이다.In other words, prior art wire bonding, including joining the ends of the wire at one location, moving up (up, up, and down) to another location, and subsequent joining and cutting, is a wa It can be thought of as applying a “shape” to a word, and the shape that is (usually arc-shaped) is relatively accidental. In contrast, according to the present invention, the wire is basically "fashioned" or "shaped" along its entire length to intentionally (not accidentally) have a specific functional (proto spring) shape. Another useful term describing the application of a shape that must be elastic (when overcoated) to a wire is convoluting (or shaping) the wire into a “convoluted” shape (or a shape). It is.
종래 기술의 와어어결합 루프가 (예를 들어 니켈로) 오버코팅될지라도 탄성 접점 구조물로서의 기능을 일반적으로 가지지 못하는 것은 전술한 코트 행거 와이어의 양단부를 목제 블럭의 2개의 구멍으로 삽입하고, 동일한 압축력을 그에 (선단이 아니고 곡선의 상부에서) 인가함으로써 알 수 있다. 이러한 “조잡한” 모델에서도 스프링 특성의 손실은 용이하게 관찰될 수 있다.Although the prior art wire bonding loops are overcoated (for example with nickel), they generally do not function as elastic contact structures, inserting both ends of the coat hanger wires described above into the two holes of the wood block, the same compressive force By applying it to the top of the curve (not the tip). Even in this “crude” model, loss of spring characteristics can be easily observed.
후술하는 많은 실시예에서, 와이어는 적어도 2개의 절곡부를 갖도록 만들어지고(형상화되고), 이는 또한 본 발명의 형상의 “만들기”(형상화, 형상 설정, 성형)를 종래 기술의 우발적이고 통상적으로 하나인 절곡 형상과 구별한다. 다른 의미에서 본 발명은 와이어 내의 스프링으로서의 기능(일단 오버코팅된 후)을 갖는 형상을 “개발(developing)”하는 것을 의도한다.In many of the embodiments described below, the wire is made (shaped) with at least two bends, which also makes the “making” (shaping, shaping, shaping) of the shape of the present invention an accidental and typically one of the prior art. Differentiate from bending shape. In another sense, the invention is intended to "developing" a shape that has the function as a spring in the wire (once overcoated).
후술하는 많은 실시예에서 와이어는 (통상적으로 기판의 표면으로부터 멀어지는) 특정방향에서 시작한 후 한 방향으로 절곡되고, 그후 다른 방향으로 절곡되고, 그후 그것이 시작된 동일한 특정 방향(즉 기판의 표면으로부터 멀리) 종료되는 형상을 갖도록 형상화된다.In many embodiments described below, the wire starts in a particular direction (typically away from the surface of the substrate) and then bent in one direction, then bent in the other direction, and then terminated in the same specific direction in which it started (ie far from the surface of the substrate). It is shaped to have a shape to be.
도2는 도1, 도1A, 도1B, 도1C-1E, 도1F에 관해 설명된 기법중 하나 (또는 이하에 설명되는 다른 기법)에 따라 기판(208)(108과 비교)의 표면(208a)(108a와 비교)상의 판정된 접촉 영역(210)(110과 비교) 내에 결합된 그 자유 단부(202a)(102a 와 비교)를 갖는 와이어(202)(102와 비교)를 도시한다. 모세관(204)(104와 비교)의 초기 위치가 점선으로 도시되어 있다. 모세관(204)의 최종 위치가 실선으로 도시되어 있다. 기판(208)의 표면(208a)은 (기판의 전체 표면이 평면일 필요는 없지만) x-y 평면에 위치한다. 모세관(204)의 최종 위치는 양의 z 방향으로 기판의 표면으로부터 변위되어 실선으로 도2에 도시되어 있다. 와이어(202)는 모세관(204)을 통해 공급 스풀(206)(106과 비교)로부터 공급되고, 이하의 방식으로 (형상을 갖도록) 형상화된다.2 illustrates a
와이어(202)의 자유 (근접) 단부(202a)는 기판(208)의 표면(208a)에 “a”로 표시한 지점에서 결합되고 모세관(204)은 그 최초 (점선) 위치이다. 그후 모세관은 와이어를 2개 또는 3개 치수로 형상 설정하기 위해 도2에 “b”, “c”, “d”로 “총칭적으로” 표시된 점들의 궤적을 따라 이동된다.The free (near)
이하의 설명에서, 설명의 명확성을 위해, 모세관의 이동은 기판 및 모세관 사이의 상대 이동을 지시하여 설명된다. 때때로 x, y 방향의 이동은 기판(예를 들어 기판이 장착되는 x-y 테이블)을 이동함에 의해 이루어지고, z 방향의 이동은 모세관을 이동함에 의해 이루어진다. 일반적으로 모세관은 통상적으로 z 축으로 지향된다. 그러나 다수의 자유도를 갖는 모세관이 사용되어 와이어 스템의 형상을 형상화할 수 있는 것은 본 발명의 범주에 속한다.In the following description, for the sake of clarity, the movement of the capillary is described by instructing relative movement between the substrate and the capillary. Sometimes the movement in the x and y directions is made by moving the substrate (eg the x-y table on which the substrate is mounted), and the movement in the z direction is made by moving the capillary. In general, the capillary is typically directed in the z axis. However, it is within the scope of the present invention that capillaries having multiple degrees of freedom can be used to shape the shape of the wire stem.
일반적으로 모세관(204)의 이동은 마이크로프로세서 기초 제어기(CONTROL, 222)의 제어하에 위치설정 기구(positioning mechanism, POSN, 220)에 의해 실행되고, 임의의 적절한 링크(224)에 의해 모세관(204)에 링크된다. 이하에 자세히 설 명되는 바와 같이, 이는 그 궤적을 기술하기 위해 모세관의 위치의 점 대 점 제어를 허용한다.In general, movement of the capillary 204 is performed by a
이하에 또한 상세히 설명되는 바와 같이, 궤적의 통과중 진동 (예를 들어 초음파) 에너지가 제어기(222)의 제어하에 작동(예를 들어 온/오프)되고 모세관(204)에 링크되거나 또는 직접 장착된 적절한 변환기(USTR, 230))에 의해 모세관(204)에 공급될 수 있다.As will be described in further detail below, vibration (eg ultrasonic) energy during passage of the trajectory is activated (eg on / off) under the control of the
이하에 또한 상세히 설명되는 바와 같이, 모세관의 그 최종 (실선) 위치에 도달하면 와이어(202)는 절단된다. 이는 도2에 [통상적으로 모세관(204)에 대한 고정 위치의] 와이어(202)에 인접 위치한 전극(232)에 의해 도시되어있고, 전극(232)은 제어기(222)의 제어하에 작동하는 전자 플레임 오프(EFO) 회로(234)로부터 전기 에너지를 수용한다.As will be explained in further detail below, the
이하에 자세히 설명되는 바와 같이, (예를 들어 전자 플레임 오프에 의한) 와이어의 절단 작업은 적절한 광원(238)으로부터 절단 위치(도2의 위치 “d”)에 [예를 들어 렌즈(236)에 의해] 지향된 자외선을 제공함으로써 향상될 수 있다. 이하에 더 자세히 설명되는 바와 같이, 광원(238)은 와이어(202)상의 절단 위치(d) 또는 전극(232)에 또는 전극 및 와이어 사이에 지향될 수 있다.As will be described in detail below, the cutting operation of the wire (e.g., by electron flame-off) is carried out from the appropriate
이어지는 도면에서 와이어 스템의 다수의 예시적 형태들이 설명된다.In the figures that follow, numerous exemplary forms of wire stems are described.
도2A는 기판(208)의 표면(208a)상의 지점 “a”에 결합된 자유 (근접) 단부를 갖는 와이어(204)를 도시한다. 최종 위치(도2의 최종 위치와 비교하라.)에 도시된 모세관(204)은 “a”로부터 “b”로, “b”로부터 “c”로, “c”로부터 “d ”로, “d”로부터 “e”로, “e”로부터 “f”로의 점들의 궤적을 따라 이동한다. 지점 “a”로부터 지점 “b”로 모세관(204)은 수직 (z축) 방향으로 이동한다. 지점 “b”로부터 지점 “c”로 모세관(204)은 y축 방향으로 기판(208)의 표면(208a)에 평행하게 이동한다. 지점 “c”로부터 지점 “d”로 모세관(204)은 지점 “b”보다 기판(208)의 표면(208a)으로부터 수직으로 더 변위된 (더 높은) 지점 “d”로 수직 (z축) 방향으로 이동한다. 지점 “d”로부터 지점 “e”로 모세관(204)은, 모세관(204)이 지점 “b” 및 “c” 사이로 이동한 방향과 반대로(즉 음의 y축 방향으로) y 방향으로 기판(208)의 표면(208a)에 평행하게 이동한다. 이는 모세관(204)을 그 시작 지점(“a”) 바로 위일 수도 있고(아닐 수도 있는) 지점(“e”)으로 복귀시킨다. 지점 “e”로부터 지점 “f”로 모세관(204)은 다시 수직 (z축) 방향으로 이동한다. 지점 “f”는 지점 “d”보다 기판(208)의 표면(208a)으로부터 더 수직으로 (더 높이) 변위된다. 이하에 상세히 설명되는 바와 같이, 와이어는 지점 “f”에서 절단되어 그 근접 단부가 기판에 결합되고 그 말단부가 기판으로 표면으로부터 변위된 자유 직립 와이어 스템이 만들어지게 한다.2A shows
궤적 a→b→c→d→e→f를 따른 모세관(204)의 이 이동은 와이어(202)에 U형을 인가한다. 이는 물론 와이어(202)가 모세관의 궤적에 사실상 상응하는 형상(예를 들어 U형)을 얻기에 충분히 전성(예를 들어 성형성)이 있다는 것을 가정한 것이다. 이 U형은 와이어의 2차원 형상을 예시한 것으로 간주된다.This movement of the capillary 204 along the trajectories a → b → c → d → e → f applies a U-shape to the
이하에 더 상세히 설명하는 바와 같이, 와이어의 양호한 재료는 와이어에 원하는 형상을 인가하기 위해 모세관(204)의 궤적에서 고려되어야 하는 작은 그러나 인식가능한 양의 스프링백을 나타낸다. 이하에 더 자세히 설명되는 바와 같이 일단 모세관(204)이 그 최종 위치(“f”)에 도달하면, 와이어는 모세관(204)에서 (또는 그에 인접하여) 절단된다.As described in more detail below, the preferred material of the wire represents a small but recognizable amount of springback that must be considered in the trajectory of the capillary 204 to apply the desired shape to the wire. Once the capillary 204 reaches its final position (“f”), as will be described in more detail below, the wire is cut at (or adjacent to) the
도2B는 기판(208)의 표면(208a)상의 지점 “a”에 결합된 자유 단부(202a)를 갖는 와이어(202)를 도시한다. 최종 위치(도2의 최종 위치와 비교하라.)에 도시된 모세관(204)은 “a”로부터 “b”로, “b”로부터 “c”로, “c”로부터 “d”로, “d”로부터 “e”로, “e”로부터 “f”로, “f”로부터 “g”로, “g”로부터 “h”로의 점들의 궤적을 따라 이동한다. 지점 “a”로부터 지점 “b”로 모세관(204)은 수직 (z축) 방향으로 이동한다. 지점 “b”로부터 지점 “c”로 모세관(204)은 y축 방향으로 기판(208)의 표면(208a)에 평행하게 이동한다. 지점 “c”로부터 지점 “d”로 모세관(204)은 지점 “b”보다 기판(208)의 표면(208a)으로부터 수직으로 더 변위된 (더 높은) 지점 “d”로 수직 (z축) 방향으로 이동한다. 지점 “d”로부터 지점 “e”로 모세관(204)은, 모세관(204)이 지점 “b” 및 “c” 사이로 이동한 방향과 반대로(즉 음의 y축 방향으로) y 방향으로 기판(208)의 표면(208a)에 평행하게 이동한다. 이는 모세관(204)을 그 시작 지점(“a”) 바로 위일 수도 있고(아닐 수도 있는) 지점(“e”)을 지나 복귀시킨다. 지점 “e”로부터 지점 “f”로 모세관(204)은 다시 수직 (z축) 방향으로 이동한다. 지점 “f”는 지점 “d”보다 기판(208)의 표면(208a)으로부터 더 수직으로 (더 높이) 변위된다. 지점 “f”로부터 지점 “g”로 모세관(204)은, 모세관(204)이 지점 “d” 및 “e” 사이로 이동한 방향과 반대로(즉 양의 y축 방향으로) y 방향으로 기판 (208)의 표면(208a)에 평행하게 이동한다. 지점 “g”로부터 지점 “h”로 모세관(204)은 다시 수직 (z축) 방향으로 이동한다. 지점 “h”는 지점 “f” 보다 기판(208)의 표면(208a)으로부터 수직으로 더 (더 높이) 변위된다. 이하에 상세히 설명되는 바와 같이, 와이어는 지점 “h”에서 절단되어 그 근접 단부가 기판에 결합되고 그 말단부가 기판으로 표면으로부터 변위된 자유 직립 와이어 스템이 만들어지게 한다.2B shows
궤적 a→b→c→d→e→f→g→h를 따른 모세관(204)의 이 이동은 와이어(202)에 S형을 인가한다. 여기에서도 물론 와이어(202)가 모세관의 궤적에 사실상 상응하는 형상(예를 들어 S형)을 얻기에 충분히 전성(예를 들어 성형성)이 있다는 것을 가정한 것이고, 이하에 더 상세히 설명하는 바와 같이, 와이어의 양호한 재료는 와이어에 원하는 형상을 인가하기 위해 모세관(204)의 궤적에서 고려되어야 하는 작은 그러나 인식가능한 양의 스프링백을 나타낸다. 이하에 더 자세히 설명되는 바와 같이 일단 모세관(204)이 그 최종 위치(“h”)에 도달하면, 와이어는 모세관(204)에서 (또는 그에 인접하여) 절단된다.This movement of the capillary 204 along the trajectories a → b → c → d → e → f → g → h applies an S-shape to the
와이어(202)의 이 S형은, 궤적을 따른 모세관의 이동중 x축 변위가 없다면 외이어의 2차원 형상을 예시한 것으로 간주된다. 명백히 모세관은 지점 대 지점으로의 전술한 이동 중 하나와 관련되어 (예를 들어 지점 “d”로부터 지점 “e”로 이동중) x축으로 이동할 수 있고, 이 경우 와이어의 형상은 단순한 S형보다 더 복잡해지고 와이어의 3차원 형상으로 간주될 것이다.This S-shape of the
도2C는 기판(208)의 표면(208a)상의 지점 “a”에 결합된 자유 (근접) 단부 를 갖는 와이어(204)를 도시한다. 최종 위치(도2의 최종 위치와 비교하라.)에 도시된 모세관(204)은 “a”로부터 “b”로, “b”로부터 “c”로, “c”로부터 “d”로, “d”로부터 “e”로, “e”로부터 “f”로의 점들의 궤적을 따라 이동한다. 지점 “a”로부터 지점 “b”로 모세관(204)은 수직 (z축) 방향으로 이동한다. 지점 “b”로부터 지점 “c”로 모세관(204)은 y축 방향으로 기판(208)의 표면(208a)에 평행하게 이동한다. 지점 “c”로부터 지점 “d”로 모세관(204)은 지점 “c”와 사실상 동일한 y 및 z축 좌표의 지점 “d”를 향한 방향으로 x축 방향으로 이동한다. 지점 “d”로부터 지점 “e”로 모세관(204)은, 모세관(204)이 지점 “b” 및 “c” 사이로 이동한 방향과 반대로(즉 음의 y축 방향으로) y 방향으로 기판(208)의 표면(208a)에 평행하게 이동한다. 이는 모세관(204)을 지점 “b”와 대략 같은 y축 좌표로 그러나 지점 “b”와는 다른 (오프셋된) x축 좌표로 복귀시킨다. 지점 “e”로부터 지점 “f”로 모세관(204)은 다시 수직 (z축) 방향으로 이동한다. 지점 “f”는 지점 “d”보다 기판(208)의 표면(208a)으로부터 더 수직으로 (더 높이) 변위되고, 지점 “b”와 동일한 수직(z축) 좌표에 대략 위치되고, 지점 “a” 또는 “b”로부터 x축으로 오프셋된다. 이하에 더 자세히 설명되는 바와 같이, 와이어는 지점 “f”에서 절단되어 그 근접 단부가 기판에 결합되고 그 말단부가 기판으로 표면으로부터 변위된 자유 직립 와이어 스템이 만들어지게 한다.2C shows
궤적 a→b→c→d→e→f를 따른 모세관(204)의 이 이동은 와이어(202)에 3차원 형상을 인가한다. 여기에서도 와이어(202)가 모세관의 궤적에 사실상 상응하는 형상을 얻기에 충분히 전성(예를 들어 성형성)이 있다는 것을 가정한 것이고, 이하 에 더 상세히 설명하는 바와 같이, 와이어의 양호한 재료는 와이어에 원하는 형상을 인가하기 위해 모세관(204)의 궤적에서 고려되어야(보상되어야) 하는 작은 그러나 인식가능한 양의 스프링백을 나타낸다. 이하에 더 자세히 설명되는 바와 같이 일단 모세관(204)이 그 최종 위치(“f”)에 도달하면, 와이어는 모세관(204)에서 (또는 그에 인접하여) 절단된다.This movement of the capillary 204 along the trajectories a → b → c → d → e → f applies a three-dimensional shape to the
도2D는 일반적으로 모세관(204)의 최종 위치가 기판(208) 위일 필요는 없으나 에지를 벗어날 수 있고 기판의 표면(208a) 아래인 것을 도시한다. 도2D에서 와이어(202)는 기판(208)의 표면(208a)상의 지점 “a”에 결합된 그 자유 단부(202a)를 갖는다. 최종 위치(도2의 최종 위치와 비교하라.)에 도시된 모세관(204)은 “a”로부터 “b”로, “b”로부터 “c”로, “c”로부터 “d”로의 점들의 궤적을 따라 이동한다. 이하에 더 자세히 설명되는 바와 같이, 와이어는 지점 “d”에서 절단되어 그 근접 단부가 기판에 결합되고 그 말단부가 기판의 표면으로부터 변위된 자유 직립 와이어 스템이 만들어지게 한다. 이 경우 지점 “d”는 (도2A, 도2B 및 도2C의 실시예에서와 같이 표면 위가 아니고) 기판의 표면 아래이다.FIG. 2D generally shows that the final position of the capillary 204 need not be above the
지점 “a”로부터 지점 “b”로 모세관(204)은 기판(208)의 표면(208a)으로부터 수직 상향으로 (양의 z 방향으로) 그리고 지점 “a”로부터 수평으로 멀리 (양의 y 방향으로) 호형 궤적을 따라 이동한다. 지점 “b”는 기판(208)의 표면(208a)위의 (양의 z 방향으로의) 모세관(204)의 최대 수직 (z축) 변위를 나타낸다. 지점 “b”로부터 지점 “c”로 모세관(204)은 기판(208)의 표면(208a)을 향해 수직 하향으로 (음의 z 방향으로) 그리고 지점 “a”로부터 수평으로 멀리 (양의 y 방향으로) 호형 궤적을 따라 이동한다. 지점 “c”는 공칭으로 지점 “a”와 동일한 z축 위치에 있다. 그러나 유의할 것은 지점 “c”는 기판의 에지로부터 벗어나있다는 것이다. 지점 “c”로부터 지점 “d”로 모세관(208)은 기판(208)의 표면(208a)을 넘어 수직 하향으로 (음의 z 방향으로) 그리고 지점 “a”로부터 더 수평으로 멀리 (양의 y 방향으로) 호형 궤적을 따라 이동된다. 지점 “d”는 그러므로 기판(208)의 표면(208a) 보다 낮은 (z축) 위치에 있다 명백히 기판의 에지로부터 벗어난다.From point “a” to point “b”
궤적 a→b→c→d를 따른 모세관(204)의 이 이동은 와이어(202)에 2차원 형상을 인가한다. 그러나 본 발명의 범주 내에서 3차원 형상이 (예를 들어 지점 “a” 및 “b” 사이에서) 궤적의 횡단중의 모세관에 약간의 x축 이동을 인가함에 의해 와이어(202)에 인가될 수 있다. 여기에서도 와이어(202)가 모세관의 궤적에 사실상 상응하는 형상을 얻기에 충분히 전성(예를 들어 성형성)이 있다는 것을 가정한 것이고, 이하에 더 상세히 설명하는 바와 같이, 와이어의 양호한 재료는 와이어에 원하는 형상을 인가하기 위해 모세관(204)의 궤적에서 고려되어야 하는 작은 그러나 인식가능한 양의 스프링백을 나타낸다. 이하에 더 자세히 설명되는 바와 같이 일단 모세관(204)이 그 최종 위치(“d”)에 도달하면, 와이어는 모세관(204)에서 (또는 그에 인접하여) 절단된다.This movement of the capillary 204 along the trajectories a → b → c → d applies a two-dimensional shape to the
도2D에 도시된 바와 같이, 모세관(204)은 위치 “a”에서 거의 수직인 그 방향을 위치 “b”에서 거의 수평으로 변경한다. 이는 통상적으로 모세관을 고정, 수직 방향으로 유지하고 기판이 x 및 y 방향으로 이동되는 동안 모세관을 단지 z축 방향으로 이동시키는 대부분의 와이어 결합기에서 현재 얻을 수 있는 능력을 벗어난 것이다. 이하에 자세히 설명되는 바와 같이, (예를 들어 도2A, 도2B, 도2C에 도시된 궤적) 궤적의 횡단을 통한 모세관의 수직 방향을 유지하는 것은 와이어가 모세관으로부터 빠져나올 때 “뒤쳐짐”을 일으킨다. 이 문제는 이하에 설명되는 본 발명의 특징에 의해 해결된다.As shown in FIG. 2D, the capillary 204 changes its direction, which is almost vertical at position “a,” to almost horizontal at position “b”. This is typically beyond the capabilities currently available in most wire couplers that hold the capillary in the fixed, vertical direction and move the capillary only in the z-axis direction while the substrate is moved in the x and y directions. As described in detail below, maintaining the vertical direction of the capillary through the traversal of the trajectory (for example, the trajectories shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C) indicates that the wire “lags behind” as it exits the capillary. Cause This problem is solved by the features of the present invention described below.
여기 기재된 임의의 궤적에서, 모세관(204)이 단지 z축 방향으로 이동하고 x 및 y 이동은 기판이 장착된 x-y 테이블에 의해 인가되는 것이 제안된다. 이는 명백히 도2D에 관해 설명된 바와 같이 성형 작업시 모세관으로부터 빠져나오는 와이어의 뒤쳐짐(stiction)을 악화시킨다.In any of the trajectories described herein, it is proposed that the capillary 204 only moves in the z-axis direction and the x and y movements are applied by the x-y table on which the substrate is mounted. This obviously exacerbates the stiction of the wire exiting the capillary during the molding operation as described with respect to FIG. 2D.
도2E, 2F, 2G는 와이어(202)가 근접 단부(202a)에서 예시적 단자(212)에 결합되고 와이어의 말단부(202b)가 볼 형태의 증가된 직경 구역을 갖는, 와이어(202)가 성형될 수 있는 다른 가능한 형상들을 도시한다. 이 도면들은 예시적이고 용이하게 제조될 수 있는 다수의 형상들을 제한하려는 것이 아니다.2E, 2F, and 2G show that
예를 들어, 도2E에서 와이어는 S형을 갖도록 성형되었다. 도2A, 2B, 2C의 실시예와 같이, 만들어지는 와이어 스템은 기판의 표면으로부터 직접 멀어지는 제1 방향(즉 지점 “a”로부터 지점 “b”로) 시작되고, 일반적으로 동일한 방향(즉 지점 “c”로부터 “d”로) 종료되는 것을 유의하라.For example, in FIG. 2E the wire is shaped to have an S shape. As with the embodiment of Figures 2A, 2B, 2C, the wire stems that are made begin in a first direction (i.e. from point "a" to point "b") away from the surface of the substrate and generally in the same direction (i.e., point " c ”to“ d ”).
도2F에서 단순한 루프형이 형성되고, 와이어(202)의 근접 단부(202a) 및 말단부(202b) 모두는 결합 영역(210) 내에 결합된다. 이같은 루프는 이하에 더 자세히 설명되고, 일반적으로 탄성 접촉 구조로서가 아닌 범프 접촉부의 기능을 갖도록 의도된다.In FIG. 2F, a simple loop is formed, and both the
도2G에서 루프형 탄성 접촉 구조가 도시되어있다. 와이어가 지점 a→b→c→d→e→f→g 사이에서 3차원 성형되고 와이어(202)의 근접 단부(지점 “a”) 및 말단부(지점 “g”) 모두는 (도2F의 실시예와 유사한 방식으로) 기판에 결합된다. 이 경우 자유 직립 구조가 패션화되고 (지점 “d” 및 “e” 사이의) 와이어 스템의 중간부는 다른 전자 부품으로 전기 접속을 이루도록 의도된다.In FIG. 2G a looped elastic contact structure is shown. The wire is three-dimensionally shaped between points a → b → c → d → e → f → g and both the proximal end (point “a”) and the distal end (point “g”) of the
도2H는 기판(208)의 표면(208a)상의 지점 “a”에 결합된 그 자유 단부(202a)를 갖는 와이어(202)를 도시한다. 최종 위치(도2의 최종 위치와 비교)에 도시된 모세관(204)은 지점 “a”로부터 “b”로의 궤적을 따라 이동한다. 지점 “a”로부터 지점 “b”로 모세관(204)은 수직(양의 z축) 방향에서 지점 “a”로부터 변위된 위치(“b”)로 직선으로 이동된다. 지점 “b”는 지점 “a”와 같은 y축 좌표를 갖는 것으로 도시되어 있으나 이는 필요한 것은 아니다. 더욱이 지점 “a”로부터 지점 “b”로의 그 이동중 모세관(204)은 또한 양의 또는 음의 x축 방향으로도 이동한다. 어느 경우에도 지점 “a”로부터 “b”로 이동하는 와이어(202)는 직선이고, 기판(208)의 표면(208a)에 대해 수직(즉 90도) 또는 수직이 아닌 다른 각도일 수 있다.2H shows
궤적 a→b를 따른 모세관(204)의 이동은 와이어(202)에 2차원 형상을 인가한다. 와이어의 스프링백은 와이어의 이 직선 성형에 있어서는 근본적인 문제가 아니다. 다시 이하에 자세히 설명되는 바와 같이, 일단 모세관(204)이 그 최종 위치(“b”)에 도달하면, 와이어는 모세관(204)에서 (또는 인접하여) 절단된다. 명백 히 직선 와이어를 형성하는 것은 성형의 “사소한” 경우이고, 본 발명에 의해 와이어를 소정 형상으로 패션화하는 전체 기법에 포함되기는 하였지만 전술한 다른 덜 “사소한” 실시예들을 제한하는 것이 아니다. 명백히 도2H에 도시된 것과 같은 직선 와이어 스템은 알려진 바와 같이 스프링가능 형상을 나타내지 않는다. 직선 와이어 스템을 따라 축방향으로 지향된 힘은 단지 직선 와이어 스템이 좌굴되게 한다. 탄성 오버코팅에 의해, 만들어진 탄성 접촉 구조물은 약간의 복원력을 나타낼 수 있다. 반면, 자유 직립 직선 와이어 스템은 (와이어 스템 자체가 경사지거나 아니면 힘 자체가 축을 벗어나거나) 직선 와이어 스템에서 축을 벗어나 지향된 힘에 응답하여 “캔틸레버”로서 행동할 것이다. Movement of the capillary 204 along the trajectory a → b applies a two-dimensional shape to the
모세관(204)의 예시적 궤적은 설명의 명확성을 위해 인공적인 작은 수의 지점(a, b, c, d 등)에 대해 도시되고 설명되었으며, 실제로는 궤적을 따른 다수의 지점이 제어기(222)로 프로그램가능한 것이 이해되어야 한다.Exemplary trajectories of
“a”에서 “b”로의 z축 이동과 “b”에서 “c”로의 y축 이동으로부터의 변경과 같은(도2A, 2B, 2C 중 아무것이나 참조) 모세관(204)의 방향의 모든 변경에서 와이어의 만들어지는 절곡부는 날카로운 직각 절곡부가 아닌 반경을 갖는 것이 이해되어야 한다.In all changes in the direction of the capillary 204, such as a change from the z-axis movement from “a” to “b” and from the y-axis movement from “b” to “c” (see any of FIGS. 2A, 2B and 2C). It is to be understood that the bending that is made of the wire has a radius that is not a sharp right angle bend.
도2A, 2B, 2C, 2E, 2G에 도시된 패션 형상은 모두 적어도 2개의 절곡부를 포함한다. 일반적으로 짝수의 L 또는 U형의 (서로) 대향 방향 절곡부들은 와이어를 그로부터 그것이 발생된 동일한 양의 Z방향으로 종료될 필요가 있다.(예를 들어 도2E의 와이어 #는 그 진행을 지점 “a”에서 “b”로 양의 z축 방향으로 시작하고, 지점 “d”에서 “e”로 동일한 양의 z축 방향으로 그 진행을 완료한다.) 이는 탄성 접촉부에 기초로서 적절한 형상들의 “등급”을 발생시키고, 각 형상은 S형 와이어 스템을 포함하는 적어도 2개의 절곡부를 포함하는 것으로 이해될 수 있다.The fashion shapes shown in Figures 2A, 2B, 2C, 2E, and 2G all include at least two bends. In general, even L or U-shaped (horizontal) opposite bends need to terminate the wire therefrom in the same amount of Z direction in which it was generated (for example, wire # in FIG. starting from the positive z-axis direction from “a” to “b” and completing its progression in the same positive z-axis direction from point “d” to “e”). And each shape includes at least two bends that include an S-shaped wire stem.
도2E에 도시된 것과 같은 S형은 단지 예시적이고 제한적인 의도가 아니며 그렇게 해석되어서도 안된다. 와이어 스템의 다수의 형상이 본 발명에 의해 탄성 접촉 구조의 기초로서의 역할을 한다. 그러나 예를 들어 전술한 미국 특허 제5,317,479호에 도시된 S형과 대조적으로 (예를 들어 도2E의) S형은 옆쪽(sideways)이라는 사실을 유의하라. 이 특허에서 도금된 상응 리드는 그 평행 “다리”의 표면에 의해 전자 부품상의 패드들과 접촉한다. 본 발명에서 바람직하게는 탄성 접점 구조는 그 말단 선단에 의해 전자 부품상의 패드와 접촉한다. (유사한 방식으로 근접 단부는 탄성 접점 구조의 유사한 선단에 의해 접점 영역에 결합된다.)S-shape as shown in FIG. 2E is merely illustrative and is not intended to be limiting and should not be so interpreted. Many shapes of wire stems serve as the basis of an elastic contact structure by the present invention. However, note that, for example , in contrast to Form S shown in US Pat. No. 5,317,479, described above, Form S (for example in FIG. 2E) is sideways. Corresponding leads plated in this patent are in contact with the pads on the electronic component by the surface of their parallel “legs”. In the present invention, the elastic contact structure is preferably in contact with the pad on the electronic component by its distal tip. (In a similar manner, the proximal end is joined to the contact area by a similar tip of the elastic contact structure.)
일반적으로 본 발명에 의하면, 탄성 접점 구조의 형상은 주어진 응력, 간격, 컴플라이언스 및 전기적 성능 한계에 대한 각 응용에 대해 모델화된다.In general, according to the present invention, the shape of the elastic contact structure is modeled for each application for a given stress, spacing, compliance and electrical performance limits.
일반적 제안으로서 와이어 스템을 위한 임의의 원하는 형상이 와이어결합기를 사용하여 패션화될 수 있다. 이하에 기술한 바와 같이(도51A 및 도 51B 참조), 비금속 와이어 스템을 위해 와이어 결합기가 아닌 장치가 적절히 사용되어 스프링가능 형상을 갖는 스템을 형성한다.As a general suggestion any desired shape for the wire stem can be fashioned using a wire coupler. As described below (see FIGS. 51A and 51B), devices other than wire couplers are suitably used for the non-metallic wire stem to form a stem having a springable shape.
와이어 결합기의 유형Type of wire coupler
본 발명은 종래의 와이어 결합 기계(와이어 결합기)를 사용하여 수행될 수 있다. 그러나 바람직하게는 본 발명의 탄성 접점 구조의 형성을 용이하게 하도록 이들 기계에 소정의 향상이 이루어질 수 있다.The present invention can be carried out using a conventional wire bonding machine (wire coupler). Preferably, however, certain improvements can be made to these machines to facilitate the formation of the elastic contact structure of the present invention.
본 발명을 수행하기 위해 사용될 수 있는 종래의 와이어결합기는 초음파 에너지, 열 에너지 및 압축력의 임의의 조합을 볼, 쐐기 또는 와이어의 자유 단부 및 기판 사이의 다른 적절한 결합을 형성하기 위해 사용하며, 이하의 와이어 결합기들을 포함하나 그에 제한되지는 않는다. Conventional wire bonders that can be used to carry out the invention use any combination of ultrasonic energy, thermal energy and compressive force to form a ball, wedge or other suitable bond between the free end of the wire and the substrate, Including but not limited to wire couplers.
(a) 초음파 와이어 결합기(a) ultrasonic wire coupler
(b) 열음파(thermosonic) 와이어결합기(b) thermosonic wire couplers
(c) 열압축(thermocompression) 와이어결합기(c) thermocompression wire couplers
본 발명의 한 양태에 의하면, 종래의 와이어결합기의 기능은 바람직하게는 보강(향상)되어 본 발명의 기법을 수행한다. 이같이 수정된 와이어결합기를 이하에 “스프링 머신”이라 한다. 일반적으로 와이어결합기에 필요한 수정은 2개 등급에 포함된다.According to one aspect of the present invention, the function of the conventional wire coupler is preferably reinforced (enhanced) to carry out the techniques of the present invention. This modified wire coupler is hereinafter referred to as the "spring machine". In general, modifications required for wire couplers fall into two classes.
와이어결합기를 향상시키는 제1 등급은 a. 초음파 성형 하드웨어 및 소프트웨어, b. (예를 들어 스프링백 등의 보상) 와이어 스템의 성형을 제어하는 소프트웨어를 포함한다.The first class for improving wire couplers is a. Ultrasonic molding hardware and software, b. Software for controlling the shaping of the wire stem (e.g., compensation for springback, etc.).
이하에 자세히 설명되는 바와 같이, 향상의 제2 등급은 a. 스파크 안정화 하드웨어, b. 하이어라키 파트 아키텍쳐 소프트웨어, c. 절단 순서 사이클을 제어하는 소프트웨어를 포함한다.As detailed below, the second grade of improvement is a. Spark stabilization hardware, b. Haieraki Part Architecture Software, c. Software to control the cutting sequence cycle.
스프링가능 형상으로 와이어를 형상화하기 위해, 종래의 와이어결합기에 향상된 기능을 제공하는 것이 양호하다는 것의 보조 정리로서, 여기 개시된 기능 향 상을 와이어를 스프링가능 형상을 갖도록 형상화할 필요가 없는 상황에 적용가능하다는 것은 본 발명의 범주내이다. 다시말하면 본 발명의 어떤 가르침은 “종래의” 와이어결합 응용의 향상에 적용가능하다.As an auxiliary theorem that it is desirable to provide improved functionality to a conventional wire coupler to shape the wire into a springable shape, the functional enhancement disclosed herein is applicable to situations where it is not necessary to shape the wire to have a springable shape. It is within the scope of the present invention. In other words, certain teachings of the present invention are applicable to the enhancement of "conventional" wirebond applications.
일반적으로 와이어결합기들은 공지되어있다. 여기 개시된 탄성 접점 구조의 대부분에서 와이어결합기는 “우연한” 것이고, 임의의 적절한 와이어결합기가 사용가능하다.In general, wire couplers are known. In most of the elastic contact structures disclosed herein, the wire coupler is "incident" and any suitable wire coupler may be used.
초음파 성형Ultrasonic molding
도2는 전술한 바와 같이, 와이어(102, 202)의 자유 단부(102a, 202a)를 결합하고, 와이어를 도2A-2G에 대해 설명된 예시적(제한적이 아닌)인 여러 형상들로 성형하기에 적합한 와이어결합 시스템(와이어결합기)을 도시한다. 와이어결합기에 대한 (와이어결합기를 스프링 머신으로 만드는) 향상은 모세관(204)을 진동시키는 변환기(226, 도2)의 추가이다.FIG. 2 joins the free ends 102a, 202a of the
본 발명의 한 양태에 의하면, 와이어의 성형중(모세관을 와이어 스템에 2차원 또는 3차원 형상을 인가하기 위해 궤적을 따라 이동) 초음파 에너지가 모세관을 통해 인가된다. 일반적으로 이는 와이어를 절곡하기 용이하게 하고, 다른 방법으로는 어려운 3D(3차원) 형상의 성형을 용이하게 한다. 또한 성형중 초음파 에너지의 사용은 종래의 와이어 결합의 루프 형성의 예측성을 향상시킨다.According to one aspect of the invention, ultrasonic energy is applied through the capillary during the shaping of the wire (moving the capillary along the trajectory to apply a two-dimensional or three-dimensional shape to the wire stem). In general, this facilitates bending of the wire and facilitates the shaping of 3D (three-dimensional) shapes that are otherwise difficult. The use of ultrasonic energy during molding also improves the predictability of loop formation of conventional wire bonds.
본 발명의 이 양태는 또한 (상호접속되는 전자 부품들이 그에 장착되는) 테이블이 x 및 y 방향으로 이동되는 동안 모세관을 z 방향으로 이동시키는 것과 관련된 “종래의” 와이어 결합 공정 (예를 들어 결합 패드로부터 리드프레임 핑거에 와이어를 접속하는 것)에 적용가능하다. 이 이동중 와이어가 모세관에 “붙잡힘(hung up)” 또는 들러붙는 경향이 있음이 관찰되었으며, 이는 공정에 바람직하지 못한 정도의 불확실성을 도입한다. 본 발명에 의하면 모세관 (및/또는 테이블)을 이동시키는 동안 초음파 에너지를 사용함으로써 와이어는 이 “들러붙음”을 극복하고 모세관으로부터 더 자유로이 공급된다.This aspect of the invention also relates to a "conventional" wire bonding process (eg bonding pads) involving moving the capillary in the z direction while the table (with the interconnected electronic components mounted thereto) is moved in the x and y directions. Connecting wires to the leadframe fingers). It was observed that during this movement the wires tend to “hung up” or stick to the capillary, which introduces an undesirable degree of uncertainty into the process. According to the present invention, by using ultrasonic energy while moving the capillary (and / or table), the wire overcomes this “sticking” and is fed more freely from the capillary.
일반적으로 전술한 바와 같이, 와이어 스템을 만드는 것은 와이어의 자유 단부의 결합과, 모세관을 상향(z방향)으로 이동시키는 것과, 테이블을 x 또는 y 방향으로 이동시키는 것을 포함한다.In general, as described above, making the wire stem includes engaging the free end of the wire, moving the capillary upward (z direction), and moving the table in the x or y direction.
일반적으로 종래의 와이어 결합 기법은 공급 와이어의 자유 단부를 기판에 결합시키는 단계와, 모세관을 상향(z방향)으로 이동시키는 단계와, 기판을 x 또는 y 방향으로 (x-y 테이블 또는 다른 적절한 위치 설정 기구에 의해) 이동시키는 단계와, 모세관을 다시 하향으로 이동시키는 단계와, 와이어를 결합하고 절단하여 양단부에서 결합된 호형 와이어를 얻는 단계를 포함한다.In general, conventional wire bonding techniques involve coupling a free end of a supply wire to a substrate, moving the capillary upward (z direction), and moving the substrate in the x or y direction (xy table or other suitable positioning mechanism). Moving), moving the capillary downward again, and joining and cutting the wire to obtain arc-shaped wires joined at both ends.
임의의 와이어 결합 작업에서, 특히 본 발명에 따라 와이어 스템을 성형하는 공정에서 모세관으로부터 플레이 아웃될 때 와이어가 나타내는 뒤쳐짐은 피하여야 한다.In any wire bonding operation, the lagging that the wire exhibits when playing out from the capillary, in particular in the process of forming the wire stem, according to the invention, should be avoided.
본 발명에 의하면 와이어 스템을 성형하는 공정중 초음파 에너지를 인가하는 것은 일반적으로 와이어가 모세관으로부터 플레이 아웃되면서 뒤쳐지는 경향을 소멸시킨다. 더욱이 초음파 에너지의 인가는 스프링가능 형상을 갖도록 와이어를 패션화하는 도중 와이어를 기계가공 - 와이어의 그레인 경계를 파괴한다.According to the present invention, the application of ultrasonic energy during the process of forming the wire stem generally eliminates the tendency for the wire to lag behind as it plays out from the capillary. Moreover, the application of ultrasonic energy breaks the grain boundary of the wire-machining the wire during fashioning the wire to have a springable shape.
초음파 와이어결합기는 결합을 수행하는 초음파 에너지를 제공하는 변환기를 이미 갖추고 있다. 본 발명에 의하면, 동일한 초음파 변환기가 원하는 형상의 성형을 용이하게 하기 위해 와이어 스템을 성형하는 동안 턴온(또는 온 상태 유지)될 수 있다. 초음파 변환기의 턴온 및 턴오프는 용이하게 소프트웨어에 포함된다.Ultrasonic wire combiners are already equipped with transducers that provide ultrasonic energy to perform the coupling. According to the present invention, the same ultrasonic transducer can be turned on (or kept on) during shaping the wire stem to facilitate shaping of the desired shape. The turn on and turn off of the ultrasonic transducer is easily included in the software.
명백히 와이어가 항상 그로부터 직선으로 공급되기 위해 (예를 들어 도2D 참조) 모세관이 그 궤적을 따라 다양한 위치로 지향되면, 와이어의 모세관으로의 들러붙음은 중요한 문제가 아닐 것이다. 그러나 이같은 접근 방식은 기존의 와이어결합기에 아주 큰, 그러나 가능성 있는 수정을 필요로 한다.Obviously, if the capillary is directed to various positions along its trajectory so that the wire is always fed straight from it (see eg FIG. 2D), sticking of the wire to the capillary will not be an important problem. However, this approach requires very large but possible modifications to existing wire couplers.
와이어결합기에서 초음파 에너지의 사용은 예를 들어 들러붙음을 감소시키기 위해 일반적으로 공지되어있다. 그러나 바람직하게는 초음파 에너지는 와이어 스템을 형상화하는 동안 와이어를 성형을 위해 부드럽게 하고 잔류 스프링백을 감소시키기 위해 인가된다. 일반적으로 낮은 초음파 주파수가 바람직하다.The use of ultrasonic energy in wire couplers is generally known for example to reduce sticking. Preferably, however, ultrasonic energy is applied to soften the wire for shaping and reduce residual springback during shaping the wire stem. In general, low ultrasonic frequencies are preferred.
본 발명의 다른 실시예에 의해, 와이어를 더 가공하기 쉽게 하도록 (그리고 모세관으로부터 공급될 때 들러붙음을 감소시키도록) 초음파 에너지를 사용하는 다른 방식에서, 성형 단계중 와이어를 연화시키기 위해(예를 들어 어닐링) 와이어결합기에서 전자 플레임 오프(EFO) 기능 등에 의해서 모세관으로부터 공급될 때의 와이어에 열이 (예를 들어 모세관을 통해 인가될 수 있다.Another embodiment of the present invention is to soften the wires during the forming step (e.g., in other ways using ultrasonic energy to make the wires easier to process (and to reduce sticking when fed from the capillary). In an annealing) wire coupler, heat may be applied to the wire (eg through the capillary) when fed from the capillary tube by an electron flame off (EFO) function or the like.
초음파 에너지를 모세관으로부터 공급될 때의 와이어의 들러붙음을 극복하기 위해 사용하는 다른 방식은 모세관을 통해 불활성 가스 또는 형성(forming) 가스를 제공하는 것이다. 이는 이하에 자세히 설명되는 바와 같이(도52 참조), 전술한 초 음파 에너지 인가와 결합하여, 또는 스탠드얼론 기능으로 포함될 수 있다.Another way to use the ultrasonic energy to overcome the sticking of the wire when supplied from the capillary is to provide an inert gas or forming gas through the capillary. This may be included in conjunction with the aforementioned ultrasonic energy application, or as a standalone function, as described in detail below (see FIG. 52).
와이어의 스프링백의 보상Compensation of spring back of wire
와이어 결합기를 스프링 머신으로 만드는 다른 개선점은 제어기(222, 도2)를 모세관(기판과 마주하는)의 상대 이동에 의해 취해진 궤적이 와이어의 원하는 형상을 만들게 되도록 프로그래밍하는 것이다.Another improvement in making the wire coupler a spring machine is to program the controller 222 (FIG. 2) such that the trajectory taken by the relative movement of the capillary tube (facing the substrate) will produce the desired shape of the wire.
전술한 바와 같이, 모세관의 궤적(상대 이동)은 바람직하게는 와이어에 형상을 인가하기 위해 지점 대 지점 기초로 제어되고 와이어의 스프링백은 최종 형상이 모세관 궤적으로부터 벗어나게 한다. 도3A는 이 “문제”를 도시한다. 점선(302)은 모세관(예를 들어 도2A의 204)의 경로a→b→c→d→e→f를 따른 궤적을 나타내고, 실선(304)은 경로 a'→b'→c'→d'→e'→f'를 따른 와이어(예를 들어 도2A의 202)의 만들어진 형상을 나타낸다. 명백히 지점 “a'”는 지점 “a”로부터 변동되지 않으며, 이는 이 지점이 와이어의 근접 단부(202a와 비교)가 고착되는(기판에 결합되는) 지점이기 때문이다.As mentioned above, the trajectory (relative movement) of the capillary is preferably controlled on a point-to-point basis to apply the shape to the wire and the springback of the wire causes the final shape to deviate from the capillary trajectory. 3A illustrates this “problem”. The dotted
“문제”는 일단 절단된 와이어가 와이어의 길이를 따른 특정 부분에서 모세관의 궤적을 “앞서거나” “뒤쳐지는” 형상을 취하는 것을 하나 들 수 있다. 예를 들어 도3A에 도시된 바와 같이, 지점 a'으로부터 b'으로, 와이어는 모세관의 경로 a→b에 뒤쳐지고(보기에 따라 뒤 또는 좌측), 지점 e'으로부터 f'로 와이어는 모세관의 경로 e→f를 앞선다.A "problem" is one where the wire once cut takes the shape of "before" or "behind" the capillary trajectory at a particular portion along the length of the wire. For example, as shown in Figure 3A, from point a 'to b', the wire lags behind the path a → b of the capillary (back or left, depending on the view), and from point e 'to f' the wire Leading the path e → f.
도3B는 도3A에 도시된 문제에 대한 해결책을 도시한다. 해결책은 일반적으로 와이어의 원하는 경로(314)[와이어 경로(314)는 만들어지는 와이어 형상을 한정 한다.]로부터 오프셋된(앞서는, 뒤쳐지는) “가상” 경로(312)를 따라 모세관을 이동시키는 것을 포함한다.Figure 3B shows a solution to the problem shown in Figure 3A. The solution is generally to move the capillary along the “virtual”
도3B에 도시된 바와 같이, 모세관은 지점 r→s→t→u→v→w로부터의 (점선으로 도시된) 궤적(경로, 312)을 따라 이동(횡단)하게 되어있고, 일단 절단되면, 와이어 스템은 지점 r'→s'→t'→u'→v'→w'을 따라 (실선으로 도시된) 경로(314)상에 위치한다. 와이어는 와어어의 탄성(고유한 스프링백)에 기인하여 이같은 탄성이 아주 작을지라도 모세관의 궤적으로부터 오프셋된 이 경로에 그 자체를 “설정”하게 된다. (일반적으로 본 발명에 의하면 와이어 자체의 탄성은 만들어지는 탄성 접촉 구조물에 불충분하다.) 도3B의 예에서 지점 r→s 사이의 모세관의 궤적은 지점 r' 및 s' 사이의 와이어의 원하는 통로를 앞서게(도면에서 우측으로) 되어있고, 지점 v→w 사이의 모세관의 궤적은 지점 v' 및 w' 사이의 원하는 통로에 뒤쳐지게(도면에서 좌측으로) 되어있다.As shown in Fig. 3B, the capillary is to be moved (crossed) along a trajectory (path, 312) (shown in dashed lines) from point r → s → t → u → v → w, and once cut, The wire stem is located on path 314 (shown in solid line) along point r '→ s' → t '→ u' → v '→ w'. The wire “sets” itself in this path, offset from the trajectory of the capillary, even if this elasticity is very small due to the elasticity of the wire (unique springback). (Generally, the elasticity of the wire itself is insufficient according to the present invention.) In the example of FIG. 3B, the trajectory of the capillary between points r → s indicates the desired passage of the wire between points r 'and s'. Ahead (to the right in the figure), the trajectory of the capillary between points v → w lags behind the desired passage between points v 'and w' (to the left in the figure).
이 결과(모세관의 궤적을 원하는 와이어 경로로부터 오프셋시키는 것)는 바람직하게는 컴퓨터에서 이미 수행중인 설계 프로그램에서 얻을 수도 있는 처음에 원하는 와이어 경로(314)를 (예를 들어 컴퓨터 워크스테이션 상에서) 입력하는 것과, 와이어의 물리적 특성(예를 들어 두께, 항복 강도 등)을 입력하는 것과, 일단 절단되면 원하는 와이어 경로(314)와 상응하는 형상을 갖는 와이어에서 만들어지는 모세관 궤적(312)을 계산하는 것에 의해 바람직하게는 이루어질 수 있다. 모세관에서 “뒤쳐지는” 것(모세관으로부터 와이어를 공급할 때의 들러붙음)과, 와이어를 만들 (성형할) 때의 (전술한) 모세관의 진동 효과와 같은 요인들이 또한 원하는 와이어 형상을 만들게 되는 모세관의 궤적을 결정하는 데 고려되어야 한다.This result (offset the trajectory of the capillary from the desired wire path) preferably inputs the desired wire path 314 (eg on a computer workstation) initially which may be obtained from a design program already running on the computer. By inputting the physical properties of the wire (e.g. thickness, yield strength, etc.), and by calculating the
일반적으로 오프셋은 2가지 요인에 기인한다. (1) 모세관으로부터 빠져나올 때의 와이어의 뒤쳐짐 및 (2) 와이어 재료의 고유 스프링백. 소정의 와이어의 경로가 주어진 궤적으로부터 정확히 어떻게 오프셋되는 가를 확인하는 복잡한 알고리즘이 개발될 수 있지만, 일반적으로 바람직하게는 (주어진 와이어 재료로부터) 각 원하는 외이어 형상을 위한 실험적 접근 방식을 사용한다. 원하는 와이어 형상에서 발생할 모세관 궤적에 대한 추산이 이루어지고, 만들어진 와이어 형상이 분석되고, 원하는 와이어 형상이 얻어질 때까지 모세관 궤적이 수정된다.In general, the offset is due to two factors. (1) the lagging of the wire as it exits the capillary and (2) the inherent springback of the wire material. Complex algorithms can be developed that identify exactly how the path of a given wire is offset from a given trajectory, but generally use an experimental approach for each desired wire shape (from a given wire material). An estimate is made of the capillary trajectory that will occur at the desired wire shape, the resulting wire shape is analyzed, and the capillary trajectory is corrected until the desired wire shape is obtained.
전술한 바와 같이, 모세관으로부터 공급될 때의 와이어의 가열은 와이어가 스프링가능 형상을 갖는 와이어 스템으로 형성되기에 용이하게 한다. 모세관으로부터 공급될 때의 와이어에 열을 인가하는 데의 다른 장점은 와이어의 가열(예를 들어 와이어를 300°C 내지 400°C로 어닐링하는 것)이 와이어가 스프링백(예를 들어 절단될 때)하는 경향을 감소시킨다는 것이다.As mentioned above, the heating of the wire when fed from the capillary facilitates the wire to be formed into a wire stem having a springable shape. Another advantage of applying heat to the wire when fed from the capillary is that heating of the wire (eg annealing the wire from 300 ° C. to 400 ° C.) causes the wire to spring back (eg, cut off). Reduce the tendency to
(예를 들어 절단되었을 때) 와이어가 스프링백하는 경향은 이하에 자세히 설명되는 바와 같이, 절단 공정중 유리하게 이용될 수 있다. 일반적으로 와이어가 절단될 때 스프링백하도록 위치(poise)한 와이어 스템의 선단은 모세관으로부터 멀리 (그리고 EFO 전극으로부터 멀리) 이동하고, 이는 공급 스풀의 단부에서 볼의 형성을 제어하는 것을 용이하게 한다.The tendency for the wires to spring back (eg when cut) can be advantageously used during the cutting process, as described in detail below. In general, the tip of the wire stem positioned to spring back when the wire is cut moves away from the capillary (and away from the EFO electrode), which facilitates control of the formation of the ball at the end of the feed spool.
복수의 모세관이 복수의 와이어 스템을 제조하기 위해 동시에 사용될 수 있는 것은 본 발명의 범주내이다. 예를 들어 1회에 (예를 들어 직렬로) 작용하는 2 개의 모세관이 “단일” 모세관 보다 2배의 와이어 스템을 결합하고 형상화할 수 있다. 10개의 모세관은 제조 시간을 10분의 1로 감소시킬 것이다. 이는 복수의 유사한 와이어 스템이 전자 부품의 표면상에 반복가능 패턴으로 제조될 필요가 있는 선형 또는 직사각형 배열에 유용하다.It is within the scope of the present invention that a plurality of capillaries can be used simultaneously to produce a plurality of wire stems. For example, two capillaries acting at once (eg in series) can join and shape twice as many wire stems as “single” capillaries. Ten capillaries will reduce the manufacturing time to one tenth. This is useful for linear or rectangular arrangements where a plurality of similar wire stems need to be made in a repeatable pattern on the surface of the electronic component.
종래 기술에서 소정량의 오버트래블이 종래의 와이어결합 루프를 형성하는 데 의도적으로 야기되는 의미로 스프링백의 보상이 공지되어있다.In the prior art, compensation of springback is known in the sense that a certain amount of overtravel is intentionally caused to form a conventional wire-bond loop.
와이어의 절단Cutting of wire
전술한 바와 같이 일단 와이어(202)의 근접 (자유) 단부(202a)가 기판(208)에 결합되고, 원하는 형상으로 만들어지면, 와이어(202)는 전자 플레임 오프(EFO) 전극(232)에 의해 발생된 아크 등에 의해 절단된다. 일단 절단되면, 와이어는 제2 (말단) 단부를 갖고, 일정 형상으로 패션화(형상화)되고 “와이어 스템”인 것으로 간주된다.As described above, once the proximal (free)
본 발명의 한 양태에 의하면, EFO 전극(음극)에서 광방출을 제공하는 것은 아크/플라즈마 형성을 안정시키고, 더 신뢰성있고 예측가능한 와이어 절단 행동을 제공한다. 이 기법은 음의 EFO 또는 양의 EFO와 연결하여 사용가능하며 “광보조 스파크 안정(Photo-Assisted Spark Stabilization(PASS))”이라 한다.According to one aspect of the present invention, providing light emission at the EFO electrode (cathode) stabilizes arc / plasma formation and provides more reliable and predictable wire cutting behavior. This technique can be used in conjunction with a negative EFO or a positive EFO and is called "Photo-Assisted Spark Stabilization (PASS)."
도2에 도시된 바와 같이, 광원(238)이 모세관(204)의 바로 아래와 같이 와이어(202)가 절단되는 장소에 빛을 지향시킨다. 빛은 와이어(202)에 초점이 맞추어진 것으로 도시되어 있으나, 바람직하게는 양극 또는 음극일 수 있는 전극(232)에 초점이 맞추어진다.As shown in FIG. 2, the
바람직하게는 빛은 파장 184 nm 또는 254 nm의 자외선이나, 절단 향상은 다른 파장의 빛으로도 얻어질 수 있다.Preferably, the light is ultraviolet with a wavelength of 184 nm or 254 nm, but cutting enhancement can be obtained with light of other wavelengths as well.
도4A에 상세히 도시된 바와 같이, (광원(238)은 도시의 명확성을 위해 생략되었다.) 기판(408)(108과 비교)상의 단자(412)(112와 비교)에 결합된 와이어(402)(102와 비교)가 모세관(404)(204와 비교) 바로 아래에 위치한 전극(432)(232와 비교)에 의해 발생된 (도시되지 않은) 스파크에 의해 절단된다. 이는 와이어(402)를 (a) 기판에 결합된 하부, 와이어 스템부(430)와, (b) 스풀(도시되지 않음, 도2의 206 참조)로부터 모세관(404)을 통해 연장되는 상부 공급부(431)의 2개 부분으로 절단되게 한다. As shown in detail in FIG. 4A, (
도4B에 도시된 바와 같이, 경우1의 도7b와 유사하게, 이는 와이어 스템(430)의 말단 선단에서 (증가된 직경 영역의) 볼(434)을 형성하고, 공급 와이어(431)의 공급 재료 단부에서 유사한 볼(436)을 형성하게 한다. 이 볼들은 다음의 이유로 중요하다.As shown in Fig. 4B, similar to Fig. 7B of
(a) 선택적으로 볼(434)은 와이어 스템(430)의 선단에 “프로파일”을 제공하며, 이는 와이어 스템의 선단으로 전자 부품과 접속되는 데 유리하다.(a) Optionally, the
(b) 볼(436)은 다른(이어지는) 와이어 스템을 기판 상에 형성하기 위해 공급 와이어(431)의 자유 단부와 기판 사이의 이어지는 결합을 이루는 데 아주 적합하다.(b) The
모세관으로부터 재료 공급되는 와이어의 공급 측면상의 볼의 형성(바로 위의 (b)를 보라)은 와이어의 이어지는 결합에 필수적일 뿐만 아니라 출력에 중요한 문 제를 나타낸다. 종래의 와이어결합에서 공정은 고도로 자동화된 방식의 수행을 의도하였다. 이어지는 결합을 이루기 위한 볼의 존재의 점검(검사)이 공지되었고, 볼을 갖지 못하면 공정은 중단되어 수동 개입을 필요로 한다.The formation of balls (see (b) directly above) of the feed side of the wire fed from the capillary tube is not only essential for the subsequent joining of the wire but also presents a significant problem for the output. In conventional wire bonding the process was intended to perform in a highly automated manner. Checks for the presence of balls to establish subsequent engagements are known, and if they do not have balls, the process stops and requires manual intervention.
본 발명에 의하면 와이어의 전자 플레임 오프 절단과 관련된 광방출의 사용은 와이어 볼 형성과 볼 크기 분포를 향상시키고 볼을 잃는 경우를 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 이같은 광보조 스파크 와이어 절단은 임의의 (일반적) 와이어 결합에서나 유용하고, 낮은 피크 전압 조건에서 공정을 수행하는 것과 같은 다양한 EFO 회로 수정과 함께 사용될 수 있다.According to the present invention it has been found that the use of light emission associated with electron flame off cutting of wires improves wire ball formation and ball size distribution and reduces the loss of balls. Such supplemental spark wire cutting is useful in any (typical) wire bonding and can be used with various EFO circuit modifications, such as performing the process at low peak voltage conditions.
일반적으로 기술적인 관점에서 본 발명의 광보조 스파크 안정화(PASS) 기법은 브레이크다운(와이어의 아크 절단)을 더 안정하게 하고 컷오프 높이(컷오프의 Z축 좌표)를 더 제어가능하게 하는 필드관련 광방출을 사용한다. 와이어의 컷오프 높이를 정확히 제어할 수 있는 후자의 장점이 이하에 자세히 설명된다.In general, from a technical point of view, the light assist spark stabilization (PASS) technique of the present invention makes field-related light emission more stable for breakdown (arc cutting of wires) and more controllable of the cutoff height (Z-axis coordinate of the cutoff). Use The latter advantage of precisely controlling the cutoff height of the wire is described in detail below.
전술한 바와 같이 광원(238, 도4에는 도시되지 않음)은 와이어를 절단하기 원하는 곳에서 와이어상의 지점에 초점이 맞추어질 수 있다. 이는 스파크가 와이어에서 시작하는 양의 EFO를 사용하는 와이어결합기에 양호하다. 또는 빛이 전극을 포함하는 영역을 플러드 조명할 수도 있다. 이는 스파크가 전극에서 시작하는 음의 EFO를 사용하는 와이어결합기에 양호하다. 어느 경우에나 자외선의 사용은 주위 가스 성분의 파괴적 브레이크다운(avalanche breakdown)을 일으키고, 전자가 전극으로부터 와이어로 또는 그 반대로 이동하는 것을 더 용이하게 한다. 일반적으로 플러드 조명(예를 들어 음의 EFO에 관하여)이 자기 선택적인 경향이 있으며, (예를 들어 양의 EFO에 관한) 집중 조명보다 더 신뢰성이 있다. 플러드 조명에서 전극의 날카로운 선단은 절단이 일어나는 와이어의 지점을 “선택”한다.As described above, the light source 238 (not shown in FIG. 4) may be focused at a point on the wire where it is desired to cut the wire. This is good for wire couplers that use an amount of EFO where the spark starts at the wire. Alternatively, light may flood-illuminate an area containing the electrode. This is good for wire couplers using negative EFOs where sparks start at the electrode. In either case, the use of ultraviolet light causes a breakdown of the ambient gas component and makes it easier for electrons to move from the electrode to the wire or vice versa. In general, flood lights (eg with respect to negative EFOs) tend to be self-selective and are more reliable than spotlights (eg with respect to positive EFOs). In flood lighting, the sharp tip of the electrode “selects” the point where the cut occurs.
종래의 연속 공급 볼 결합에서 고전압 아크(또는 EFO)가 각 표면 결합 사건 중간의 와이어를 절단하는 데 사용된다. 연속 볼 결합의 와이어 절단 단계는 통상적으로 제2 표면 결합을 형성한 후의 와이어의 전단이 수반된다. 일반적으로 전단된 와이어의 완료 길이는 중요하지 않으며, 그러므로 절단된 와이어의 균일한 높이를 발생시키는 EFO의 능력은 중요하지 않다.In conventional continuous supply ball coupling, a high voltage arc (or EFO) is used to cut the wire in the middle of each surface bonding event. The wire cutting step of the continuous ball bond typically involves shearing the wire after forming the second surface bond. In general, the completed length of the sheared wire is not critical, and therefore the ability of the EFO to generate a uniform height of the cut wire is not critical.
이 상황과 반대로, 와이어 높이의 균일성은 본 발명의 연속 공급 탄성 성형 공정에서 아주 중요하다. EFO의 절단 높이가 제어될 수 있는 능력은 최종 결과의 질에 직접 영향을 미치며, 이는 접접들의 배열의 균일성 및 평면성이 이 능력의 직접 함수이기 때문이다.In contrast to this situation, the uniformity of the wire height is very important in the continuous feed elastic molding process of the present invention. The ability of the EFO's cutting height to be controlled directly affects the quality of the final result, since the uniformity and planarity of the arrangement of the contacts is a direct function of this ability.
본 발명에 의하면 자외선이, 고전압 아크를 와이어 절단에 사용할 때 와이어 절단 균일성과 스파크 브레이크다운을 안정화시키기 위해 사용된다. 2개의 전극 사이의 가스에서 고전압 아크를 형성하는 것은 전류 운반 플라즈마가 방전의 음극 및 양극 사이에 형성될 때까지 계속 증가하는 전자의 폭포가 점점 더 많은 이온화된 가스 분자를 생성하는 파괴(avalanche)과정이다. 통상적으로 아크의 개시는 음극 전극에서의 필드 방출이 브레이크 다운을 개시하는 소수의 전자를 공급하는 것을 필요로 한다.According to the present invention, ultraviolet light is used to stabilize wire cutting uniformity and spark breakdown when high voltage arcs are used for wire cutting. The formation of a high voltage arc in the gas between the two electrodes is a process of avalanche in which a cascade of electrons continues to increase until more current carrying plasma is formed between the cathode and anode of the discharge, creating more and more ionized gas molecules. to be. Initiation of the arc typically requires that field emission at the cathode electrode supply a few electrons that initiate breakdown.
본 발명에 의하면 자외선(UV) 램프가 EFO 방전의 음극 요소에서 광전자 발생을 자극하기 위해 음극을 비추는 데 사용된다. 이는 인가된 높은 필드 조건하의 음극에서 자유 전자의 발생을 자극하기 위한 3-5 eV (전자 볼트) UV (자외선) 광자들의 사용에 의해 방출에 필요한 임계 전기장을 낮춘다. 음극의 역할은 절단 전극(양호하게는 음의 EFO 장치) 또는 연속 공급 와이어 (양의 EFO 대체 실시예)에 의해 수행될 수 있다. 플러드 또는 초점 UV 조명기가 사용될 수 있다. 양의 EFO를위한 와이어의 초점 조명은 와이어상의 전자 방출 지점을 국한시키고 절단 플라즈마가 처음에 형성되는 지점을 제어함으로써 와이어 높이 제어를 용이하게 한다. 플러드 조명은 또한 와이어 높이의 안정기로서의 역할을 하고, 이는 음극 및 양극 사이의 아크 형성을 안정시키기 때문이다.According to the invention an ultraviolet (UV) lamp is used to illuminate the cathode to stimulate photoelectron generation at the cathode element of the EFO discharge. This lowers the critical electric field required for emission by the use of 3-5 eV (electron volts) UV (ultraviolet) photons to stimulate the generation of free electrons at the cathode under applied high field conditions. The role of the cathode may be performed by a cutting electrode (preferably a negative EFO device) or a continuous supply wire (positive EFO alternative). Flood or focus UV illuminators may be used. Focus illumination of the wire for positive EFO facilitates wire height control by localizing the electron emission point on the wire and controlling the point where the cutting plasma is initially formed. Flood illumination also acts as a ball height stabilizer because it stabilizes the arc formation between the cathode and anode.
전자 플레임 오프중 자외선을 제공하는 것에 의한 볼형성의 향상은 다음에 기인하는 것이라고 믿어진다. 종래의 와이어 결합기에서 플레임 오프 전극(예를 들어 232)에서의 전압은 회로(예를 들어 234)에 의해 제어된다. 전극의 전압은 (예를 들어 0으로부터 증가되고, 점화 기간(스파크는 다소간의 회로 단락의 작용을 한다) 동안 현저히 감소된다. 점화 기간의 길이는 감시되고, 소정의 길이를 초과하면[(예를 들어 222)의 제어회로의 “워치도그”형 타이머에 의해 설정되는 바와 같이] 볼이 형성되지 않은 것으로 간주된다. 공정은 본래적으로 약간 중간적이며 복수의 “시도”가 피크와 피크로부터의 통계적 변동을 갖는 종래의 통계적(예를 들어 종형) 곡선으로 도시될 수 있다. EFO 중의 자외선의 제공은 그래프의 경사를 (시간면에서) 피크의 우측으로 증가시켜 그럼으로써 소정의 기간을 초과하는 일의 발생을 감소시키고 소정의 기간내의 볼 형성 가능성을 증가시키는 것으로 믿어진다. 그러므로 전자 플레임 오프중 자외선을 제공하는 것은 스파크의 개시 시간을 단축할 뿐만 아니라 볼 형성 실패를 지시하는 타임 아웃을 현저히 감소시킨다.It is believed that the improvement in ball formation by providing ultraviolet light during electron flame off is due to the following. In a conventional wire coupler the voltage at the flame off electrode (eg 232) is controlled by a circuit (eg 234). The voltage of the electrode is increased from 0 (e.g., 0, and is significantly reduced during the ignition period (the spark acts somewhat short circuit). The length of the ignition period is monitored and if it exceeds the predetermined length [(e.g. Ball is not considered to be formed, as set by a “watchdog” type timer in the control circuit of
본 발명이 전자 플레임 오프(EFO) 기술을 이용하는 모세관의 팁 하부에서 와이어 스템을 절단하는 것과 관련해서 설명되었을 지라도, 와이어가 기계적 수단과 같은 다른 수단을 이용하여 절단되거나 모세관과 같은 다른 위치에서 절단될 수 있는 것은 본 발명의 범주 내에 포함된다[예를 들어, 와이어가 모세관(결합 헤드) 내에서 절단되는 전술된 미국 특허 제4,955,523호 참조]. 그러나, 와이어 스템의 말단부를 볼 형상으로 만드는 것이 바람직하다면, 부차적인 단계(볼 형성 분리)가 수행되도록 요구될 것이다.Although the present invention has been described in connection with cutting wire stems under the tip of a capillary using electron flame off (EFO) technology, the wire may be cut using other means, such as mechanical means, or cut at other locations, such as capillaries. What can be included is within the scope of the present invention (see, eg, US Pat. No. 4,955,523, above, wherein the wire is cut in a capillary (bonding head)). However, if it is desired to make the distal end of the wire stem into a ball shape, a secondary step (ball formation separation) will be required to be performed.
본 발명의 일면에 의하면, 와이어 용융 및 볼 형성은 (한 단계로 혼합되기보다는) 2개의 분리된 순차 단계로 이루어진다. 와이어 스템은 먼저 용융되고(절단되고), 그 다음에 그 단부들(팁들)에 볼이 형성된다. 이러한 점에 의해 와이어 높이 분포가 더 긴밀하게 이루어짐으로써, 다음에 더 상세히 설명되는 본 발명의 특징인 복수의 와이어 스템의 팁이 동일 평면 상에 있도록 보장된다.According to one aspect of the invention, wire melting and ball formation consist of two separate sequential steps (rather than being mixed in one step). The wire stem is first melted (cut) and then a ball is formed at its ends (tips). This makes the wire height distribution more tight, thereby ensuring that the tips of the plurality of wire stems, which is a feature of the invention, described in more detail below, are on the same plane.
도4C는 기판(408) 및 공급부(431)의 표면으로부터 연장된 스템부(430)를 갖는 전극(432)으로부터 호형으로 절단된 와이어 스템을 도시한다. 이러한 경우에, 호의 강도는 중요한 크기(도4B의 참조 부호 434 및 436 참조)의 볼이 형성되는 것을 방지하면서 와이어를 충분히 절단하도록 조절된다(최소화된다). 도4B에 도시된 볼(434, 436)과 비교될 수 있는 볼이 적합한 볼 형성 기술을 이용하여 순차 처리 단계로 형성될 수 있다. 와이어의 스템부(예를 들어, 참조 부호 430)의 팁 상에 볼을 형성시키지 않고, 볼이 공급부(예를 들어, 참조 부호 431)의 팁 상에 형성되 는 것은 본 발명의 범주 내에 있다.4C shows a wire stem cut in an arc from an
도4D는 와이어의 공급부(431)의 팁 상에서 볼의 형성을 조절하는데 있어서 절단시에 이점으로 작용되는 와이어 스템의 스프링백을 이용하는 방법을 도시하고 있다. 전극(432)에 스파크를 발생시키기 전에, 모세관(404)은 X 또는 Y 방향으로 대략 0.5 mm 이동된다. (좀더 정확하게는, 그것은 X-Y 테이블에 의해 이동된 기판일 것이다.) EFO 전극(432)은 모세관(404)과 함께 이동된다. 도4D에서, 모세관 및 EFO는 와이어의 스템부(430)에 대해 좌측으로 이동되는 것으로 도시된다. 이러한 모세관/EFO의 측면 변위는 와이어 스템부(430)가 와이어의 절단시에 (도시된 바와 같이) 우측으로 스냅되도록 한다. 이러한 것은 다음을 포함하는 다수의 이점을 갖고 있다.4D illustrates a method of using a spring back of the wire stem which serves as an advantage in cutting in controlling the formation of the ball on the tip of the
(a) 스파킹 이전에 모세관을 이동시킴으로써, 와이어는 선부하되고 최소한의 자극부(예를 들어, 스파크)에서 “유지되어(poised)” 스스로 절단된다. 이러한 것은 칼로 줄을 자르기 전에 줄을 팽팽하게 연신시키는 것과 유사하다.(a) By moving the capillary before sparking, the wire is preloaded and “poised” at the minimum magnetic pole (eg, spark) to cut itself. This is analogous to stretching the strings tightly before cutting them with a knife.
(b) 일반적으로 접지로의 최단 통로를 나타내는 와이어 스템부(430)는, 와이어가 절단될 때에 바로 EFO 전극(432)으로부터 와이어 스템부가 스냅되게 하고, 접지로의 최단 통로인 공급부(431)의 근원이 된다. 일반적으로, EFO 전극에 의해 제공된 스파크는 접지로의 최단 통로를 요구할 것이다. 이러한 방식으로, 와이어의 공급부의 팁에서 볼 형성이 보다 용이하게 조절될 수 있다.(b) The
본문에 설명된 바와 같이, 부차적인 결합을 위해 와이어의 공급부의 팁에 볼을 형성하는데 실패하면 공정의 정지가 유발된다. 보다 미묘한 문제점은 확정적인 크기를 갖지 않는 볼(예를 들어, 436)이 초기 결합에 적합할지라도 와이어 결합 공정 상에 확정적이지 않은 z-축 조절을 발생시킬 수 있기 때문이다. 공급 와이어의 단부에 볼이 놓여지게 되고 확실하고 반복적인 크기가 기대된다. 본 발명의 기술은 확실한 볼 형성을 보장할 뿐만 아니라 와이어 절단시에 형성된 볼의 크기에 일정성을 보장한다.As described herein, failure to form a ball at the tip of the supply of the wire for secondary engagement will cause a stop of the process. A more subtle problem is that balls that do not have a definite size (eg, 436) may cause non-deterministic z-axis adjustments in the wire bonding process even though they are suitable for initial bonding. Balls are placed at the ends of the supply wires and reliable and repeatable sizes are expected. The technique of the present invention not only ensures reliable ball formation but also ensures uniformity in the size of the balls formed during wire cutting.
와이어 스템의 코팅Coating of wire stem
본 발명에 의하면, 와이어가 기판에 결합되고 소정의 형상으로 만들어지고 말단부를 갖는 와이어 스템을 갖도록 절단되면, 그에 의한 와이어 스템이 코팅된다.According to the present invention, when the wire is bonded to the substrate and cut to have a wire stem made in a predetermined shape and having a distal end, the wire stem thereby is coated.
일반적으로, 와이어 스템에 도포된 코팅물은 니켈, 코발트, 구리 및 그 합금 등과 같은 도전성 금속 재료로서, 다음에 보다 상세히 설명될 것이다.Generally, the coating applied to the wire stem is a conductive metal material such as nickel, cobalt, copper and alloys thereof and the like, which will be described in more detail below.
오버코팅된 와이어 스템은 “탄력성” 및/또는 “컴플라이언스” 접점 구조물로서, 일반적으로 그러한 구조물은 오버코팅된 재료의 기계적 특성 및 와이어 스템의 탄성 형상으로부터 스프링 (탄성) 특성(예를 들어, 가소성 변형이 없는 컴플라이언스)을 갖는다. 탄성 접점 구조물의 전체 탄력성은 이러한 집합적으로 “조직화된(organized)” 특성들로부터 나온다.Overcoated wire stems are “elastic” and / or “compliance” contact structures, generally such structures are spring (elastic) properties (eg, plastic deformation) from the mechanical properties of the overcoated material and the elastic shape of the wire stem. Without compliance). The overall resilience of the resilient contact structure derives from these collectively "organized" properties.
이러한 논의를 계속하기 전에, 본문에 사용된 다음과 같은 특정 용어들을 명확하게 하는 것이 보다 도움이 될 것이다.Before continuing with this discussion, it may be helpful to clarify the following specific terms used in the text.
“가요성”이란 사물이 파손없이 용이하게 구부러지거나 꼬일 수 있는 성질을 말하는 것으로, 특히 본 발명의 와이어 스템에 적용 가능하다."Flexible" refers to a property that an object can be easily bent or twisted without being damaged, and is particularly applicable to the wire stem of the present invention.
“탄력성”이란 사물이 압축되거나 혹은 휘어진 후에 본래의 형상으로 되돌아가려는 성질을 말하는 것으로, 특히 본 발명의 오버코팅된 접점 구조물에 적용 가능하다."Elasticity" refers to the property of returning to the original shape after the object is compressed or bent, and is particularly applicable to the overcoated contact structure of the present invention.
“탄성”이란 사물이 휨(압축 또는 인장)력에 저항하고 압축력이 제거된 후 본래의 형상으로 되돌아가려는 성질을 말한다. 보통의 스프링은 탄성 작용을 나타낸다. 탄성은 탄력성과 그 의미에서 비슷하다."Elastic" refers to the property that an object resists bending (compression or tensile) forces and tries to return to its original shape after the compression force is removed. Normal springs exhibit elastic action. Elasticity is similar in elasticity to that.
“가소성”이란 사물이 파손없이 변형되려는 성질을 말하는 것으로, 가요성과 유사하다."Plasticity" refers to the property of things to be deformed without damage, and is similar to flexibility.
“컴플라이언스”이란 본문에 사용된 바와 같이 사물이 탄성과 가소성을 함께 나타내는 성질을 말한다. 이러한 견지에서, “컴플라이언스”가 “탄력성”보다 더 넓은 의미의 용어이다. 가요성(가소성) 와이어 스템과 탄력성(탄성) 오버코트를 구비한 본 발명의 접점 구조물은 컴플라이언스를 갖는 것으로 고려될 수 있다.“Compliance” as used in this text refers to the property of things exhibiting both elasticity and plasticity. In this respect, “compliance” is a broader term than “elasticity”. Contact structures of the present invention having a flexible (plastic) wire stem and an elastic (elastic) overcoat can be considered to have compliance.
예를 들어, 본 발명의 기술에 따라 형성된 컴플라이언스 접점 구조물은 10 mils의 전체 휨에 대해 3 mils의 탄성과 7 mils의 가소성과 같은 탄성 변형(순수한 탄력성)과 가소성 변형(순수한 가요성)을 나타낼 수 있다. 일반적으로, 가소성과 탄성에 대한 이러한 비율은 오버코팅층의 조성에 의해 (즉, 소정의 와이어 스템에 대해) 용이하게 조절될 수 있다. 예를 들어, 순수한 연성 니켈은 탄성과 비교하여 상대적으로 큰 가소성량을 나타내게 된다.For example, compliance contact structures formed in accordance with the techniques of the present invention may exhibit elastic deformation (pure elasticity) and plastic deformation (pure flexibility) such as 3 mils of elasticity and 7 mils of plasticity for a total bending of 10 mils. have. In general, this ratio of plasticity and elasticity can be easily adjusted by the composition of the overcoating layer (ie for certain wire stems). For example, pure ductile nickel exhibits a relatively large amount of plasticity compared to elasticity.
코팅층의 적절한 기계적 특성은 두께, 항복 강도 및 탄성 계수를 포함한다. 일반적으로, 탄성 접점 구조물은 오버코팅층의 더 큰 두께, 항복 강도 및 탄성 계수를 가짐으로써, 더 큰 탄성을 갖게 된다.Suitable mechanical properties of the coating layer include thickness, yield strength and modulus of elasticity. In general, the elastic contact structure has a greater elasticity by having a larger thickness, yield strength and modulus of elasticity of the overcoating layer.
일반적으로, 와이어 스템 자체는 단순히 탄성 접점 구조물의 기계적 작용을 손상시킴 없이 오버코팅층의 형상을 유지할 수 있다. 본문에 설명한 바와 같이, 이러한 것은 와이어 스템이 오버코팅된 후에 적소에 남아 있을 지라도, 폴스워크의 목적과 유사하다.In general, the wire stem itself can simply maintain the shape of the overcoating layer without compromising the mechanical action of the elastic contact structure. As described herein, this is similar to the purpose of the poleswalk, even though the wire stem remains in place after being overcoated.
케이스-2의 도5와 유사한 도5에서, 예시적인 와이어 스템(530)(202, 303과 비교)은 기판(508)(108, 208과 비교) 상의 단자(512)(112와 비교)와 결합된 기부 단부(502a)(202a와 비교)를 갖는 와이어(502)를 포함하고 있으며, 소정의 형상(예시적인 목적으로 도2B에 도시된 형상과 유사함)으로 이루어지고, 그 말단부에서 볼(534)(434와 비교)을 갖도록 절단되어 있다.In Figure 5, similar to Figure 5 of Case-2, an exemplary wire stem 530 (compare 202, 303) is coupled with a terminal 512 (compare 112) on a substrate 508 (compare 108, 208). A
도5에 도시된 예시적인 와이어 형상은 탄성적일 수 있고, 스프링으로 작용할 수 있으며, 와이어 스템 상에서 축방향(일반적으로 z-축 방향) 하방으로 발생된 힘(“F”로 표시됨)에 반작용할 수 있음이 명백하다. 그러나, 전술된 바와 같이, 와이어 스템이 탄성적이기 위해, 와이어 스템 자체는 탄성재의 중요한 함유량을 가져야 하며, 금(반도체 상호접속용으로 선택적 도전체임)은 탄성적이지 않다(금은 가해진 힘에 반응하여 용이하게 가소적으로 변형된다). 본문에 더 설명된 바와 같이, 탄성 접점 구조물을 형성하는 능력은 광범위한 용도로서 바람직하다. 명백하게, 와이어 자체가 탄성적이면(스프링으로서 기능할 수 있다면) 그리고 와이어가 특정 형상에 의존한다면, 광대한 양의 힘이 와이어 스템의 기부 단부(결합부 502a) 에서 결합부에 용이하게 가해지게 됨으로써, 전자 부품들 사이의 와이어 스템에 의해 유발된 결합부의 파손 및 상호접속부의 손상이 발생된다. 본 발명의 주 특징은 이러한 문제점을 피하는 것이다.The example wire shape shown in FIG. 5 may be elastic, may act as a spring, and may react to forces generated axially (typically z-axis) below the wire stem (denoted by “F”). It is obvious. However, as mentioned above, for the wire stem to be elastic, the wire stem itself must have a significant content of elastic material, and gold (which is an optional conductor for semiconductor interconnection) is not elastic (gold reacts to applied forces Easily plastically deformed). As further described herein, the ability to form elastic contact structures is desirable for a wide range of applications. Obviously, if the wire itself is elastic (can function as a spring) and if the wire is dependent on a particular shape, a vast amount of force is readily applied to the joint at the base end of the wire stem (
본 발명에 따르면, 하나 이상의 층이 와이어 스템(530) 상에 도금에 의해 코팅되고, 복수 층의 경우에서 최외각 (상부) 층은 도전체 재료이다. 와이어 스템을 코팅함으로써 얻어지는 주요한 결과는 다음과 같다:According to the invention, one or more layers are coated by plating on the
(a) 오버코팅된 와이어 스템을 포함하는 접점 구조물에 탄성을 부여하고, 특히 와이어 스템 자체가 본질적으로 비저항성 재료(예를 들어, 금)인 경우 더욱 그러하다.(a) imparts elasticity to the contact structure comprising overcoated wire stems, especially if the wire stems themselves are essentially resistive materials (eg gold).
(b) 와이어 스템의 기판에 대한 고정성을 개선한다.(b) improve the fixability of the wire stem to the substrate.
도5는 복수 층(2개의 코팅층)을 갖는 와이어 스템(530)을 도시하며, 와이어 스템은 와이어(502)를 둘러싸고 와이어(502)를 덮고 있는 제1 내부 코팅층(520)과 제1층(520)을 덮는 제2 외부 (상부) 코팅층(522)을 포함하고 있다. 제1층(520)은 단자(502)의 기부 단부(502a)가 결합된 단자(512)(도1A에서 112와 비교)를 덮고 있고, 와이어를 그 곳에 고정시킨다(즉, 와이어의 결합 고정성을 현저히 증가시킨다). 제2층(522)은 단자(512)의 영역에서 제1층(520)을 덮고 있고, 와이어(502)를 단자에 고정시키는 것을 증대시킨다.5 shows a
와이어 스템을 오버코팅하는 2개의 층(520, 522)이 대향될 때, 하나(또는 두개)의 층이 와이어 스템에 탄성을 제공하고(그렇지 않으면, 비탄성을 제공하고), 외부 층(또는 2개 층)은 전기 도전성을 띤다.When two
예를 들면:For example:
와이어(502)는 연성 금 재료이고, 0.00178 내지 0.00508 cm(0.0007 내지 0.0020 inch)의 직경을 갖는다.
내부 코팅층(520)은 구리 “스트라이크(strike)”이고, 12.7 내지 25.4 마이크로센티미터(5 내지 10 마이크로인치)의 두께를 갖는다.The
외부 코팅층(522)은 니켈이고, 0.00508 cm(0.0020 inch)의 두께를 갖는다.The
일반적으로, 구리와 같은 코팅층이 선택되는 2가지 이유는 다음과 같다.:In general, two reasons why a coating layer, such as copper, is chosen are:
(i) 내장된 와이어 스템의 도금 성능을 향상시키기 위함이다(공지된 바와 같이, 예를 들어 니켈과 같은 특정 재료는 도금이 상당히 어렵다).(i) To improve the plating performance of embedded wire stems (as is known, certain materials, for example nickel, are quite difficult to plate).
(ii) 오버코팅된 와이어 스템에 양호한 전류 도전성을 보장하기 위함이다(구리는 전기 도전성이 양호한 것으로 공지되어 있다).(ii) to ensure good current conductivity to the overcoated wire stem (copper is known to have good electrical conductivity).
일반적으로, 니켈 또는 그 합금과 같은 코팅층은 기계적 특성으로 인해 선택되는데, 그러한 기계적 특성은 인가된 힘에 탄성적으로 반응할 수 있는 고 항복 강도와 탄성 접점 구조물을 접점 영역(예를 들어, 단자)에 견고하게 고정시키는 능력이 있다.In general, coating layers such as nickel or alloys thereof are selected due to their mechanical properties, which are characterized by high yield strength and elastic contact structures that can respond elastically to applied forces (eg, terminals). Has the ability to lock firmly on
일부의 경우에, 상부(예를 들어, 제3의) 오버코트 층은 납땜성 등을 제공하고 접점 영역의 재료와 전기 도금으로 양립하는 것이 바람직할 것이다. 그러한 경우에, 예를 들어 대략 0.000254 cm(100 마이크로인치)의 두께를 갖는 얇은 상부 오버코트 경성 금이 제공될 것이다.In some cases, it will be desirable for the top (eg, third) overcoat layer to provide solderability and the like and be compatible with the material of the contact area by electroplating. In such a case, for example, a thin top overcoat hard gold having a thickness of approximately 0.000254 cm (100 microinches) will be provided.
고주파수 응용 분야에서, 코팅된 와이어 스템의 최외각 층을 따라 전류가 분 포되는 경향이 있게 된다. 그러한 경우에, 금은 복수층의 오버코트의 외부층으로 바람직하다.In high frequency applications, current tends to be distributed along the outermost layer of the coated wire stem. In such a case, gold is preferred as the outer layer of the plurality of overcoats.
도5A는 와이어 스템을 오버코팅하고 둘러싸며(완전히 덮고 있고), 기판(508) 상의 단자(512)를 에워싸는 (도5의 복수의 오버코팅 층 520/522와 대비하여) 단지 한 층(540)만을 갖는 와이어 스템(530)을 도시하고 있다. 도5에 도시된 예에서와 같이, 와이어(502)의 기부 단부(502a)는 단자(512)에 결합되고, 와이어(502)의 말단부에는 볼(534)이 제공된다. 이러한 경우에, 코팅층(540)은 탄성적이고 도전성을 갖는다.FIG. 5A shows only one layer 540 (in contrast to the plurality of
예를 들면:For example:
와이어(502)는 금 재료이고, 0.00178 내지 0.00508 cm(0.0007 내지 0.0020 inch)의 직경을 갖는다.
외부 코팅층(540)은 니켈이고, 0.00127 내지 0.00762 cm(0.0005 내지 0.0030 inch)의 두께를 갖는다.The
도5B는 와이어 스템을 오버코팅하고 자켓팅하며(부분적으로 덮는), 단자(512)를 에워싸는 단지 하나의 층(544)만을 갖는 와이어 스템(530)을 도시하고 있다. 이러한 경우(자켓팅)에, 오버코트 층(544)은 와이어 스템의 말단부(534)를 향해 단지 부분적으로 와이어 스템의 기부 단부(502a)로부터 연장되어 있다. 양호하게는, 도시된 바와 같이 오버코트(544)는 와이어 스템의 절곡부를 에워싸고 있다. 일반적으로, 와이어 스템의 수직 단부(도시되지 않음)는 탄성 접점 구조물의 전체 탄성에 기여하지 않는다. 이러한 경우에, 와이어 스템(530) 자체가 전기 도전성이 되어야 하는 것이 중요한데, 왜냐하면 와이어 스템이 코팅부(544)로부터 돌출되고 전자 부품(도시되지 않음) 상에 접점 패드(도시되지 않음)에 대한 전기 접점을 만들기 때문이다.5B shows a
예를 들면:For example:
와이어(502)는 금 재료이고, 0.00178 내지 0.00508 cm(0.0007 내지 0.0020 inch)의 직경을 갖는다.
외부 코팅층(544)은 니켈이고, 0.00127 내지 0.00762 cm(0.0005 내지 0.0030 inch)의 두께를 갖는다.The
도5C는 도5A와 유사한 방식으로(540과 비교) 단일층(548)으로 오버코팅된 와이어 스템(530)을 도시하고 있다. 이러한 경우에, 층(548)에는 와이어 스템의 길이를 따라 종방향으로 이격된 외부면 상의 복수의 미세 돌출부가 제공된다. 그러한 “톱니처럼 된(jagged)” 코팅부는 때때로 “나뭇가지 모양(dendritic)”으로 언급되기도 한다. 이러한 돌출부 또는 불규칙한 표면부는 예를 들어 예리한 노듈(nodule)이 층(548) 내에 형성되도록 유발하는 (본문에 설명된) 도금 전해조에서 처리 조건들을 조정함으로써 다수의 방식으로 만들어질 수 있다. 이러한 것은 미세 돌출부들이 제공된 복수층 코팅부의 외부 도전성 층에 대한 예시적인 것이다.5C shows a
예를 들면:For example:
와이어(502)는 금 재료이고, 0.00178 내지 0.00508 cm(0.0007 내지 0.0020 inch)의 직경을 갖는다.
외부 코팅층(540)은 니켈이고, 공지된 기술인 공동 석출법을 이용하여 0.00127 내지 0.00762 cm(0.0005 내지 0.0030 inch)의 두께를 갖는다. 또한, 공동 석출법에 의한 “이물질(foreign)” 입자(니켈 이외의)는 적합하게는 실리콘 카바이드, 알루미나, 다이아몬드 등이며 대략 3 미크론의 직경을 갖는다. 그러한 공동 석출법은 코팅부의 외부면 상에 톱니처럼 된 피크를 제공하고, 그러한 피크는 약 0.00127 cm(0.0005 inch)의 평균 피크 높이를 갖고 있다. 공동 석출법은 또한 용액 내의 이온과 동일한 재료의 입자(예를 들어, 니켈 도금 전해조 내의 니켈 입자)로 수행될 수 있다.The
“톱니처럼 된(jagged)” 코팅부(예를 들어, 502)를 형성하기 위한 또 다른 기술(즉, 전술한 공동 석출법 이외의 다른 기술)은 전기 도금과 관련하여 도금 용액에서 “비정상적으로(abnormally)” 높은 전류와 “비정상적으로” 낮은 금속 농도를 이용하는 것이다. 공지된 바와 같이, 이러한 것은 노듈이 도금부에 형성되는 “마이크로트리잉(microtreeing)” 효과를 발생시킬 것이다.Another technique for forming a “jagged” coating (eg, 502) (ie, a technique other than the above described co-precipitation method) has been described as “abnormal” in plating solutions with respect to electroplating. abnormally) ”using high currents and“ abnormally ”low metal concentrations. As is known, this will result in a “microtreeing” effect in which nodules are formed in the plating.
도5D는 (도5C에 관해 설명된 바와 같은) 미세 돌출부가 제공된 내부 층(552)(도5의 520과 비교)을 포함하는 복수 층으로 오버코팅된 와이어 스템(530)을 도시하고 있다. 내부 층(552)의 상부에 위치한 “정상적인(normal)” 외부 정합 층(556)은 “정상적인” 방식으로 위치될 수 있고, 미세 돌출부를 나타내기 위해 내부 층(552)의 미세 돌출부 지형과 일치된다. (예를 들어, 한 스트라이크의 금이 미세 돌출부를 갖는 니켈 층 상에 도포될 수 있다.) 이러한 것은 명백하게도 (i) 복수층 코팅부가 바람직한 경우와, (ii) 내부 층 내에 미세 돌출부를 보다 용이하게 형성하고자 하는 경우에 바람직하다.5D shows a
도5E는 와이어(502)가 그 기부 단부(502a)에서 기판(508) 상의 단자(512)에 결합되고 예시적인 단일층 도전성 코팅부(562)로 오버코팅된 본 발명의 한 실시예를 도시하고 있다. 이러한 경우에, 단자(512)를 둘러싸는 영역을 포함하는 와이어 스템(530)의 전체 하부는 매스(564) 내에 내장된다. 매스(564)는 양호하게는 은 입자로 채워진 실리콘 고무와 같은 전기 도전성 중합체 매스로서, 와이어 스템에 의해 나타난 파라시틱 인덕턴스를 감소시키는 기능을 한다. 매스(564)의 적합한 전기 특성은 10-2 내지 10-6 오옴 센티미터 범위의 도전성이다. 매스(564)의 재료는 와이어 스템(530)의 (제한적인) 작용(탄성, 컴플라이언스)이 “크리프(creep)”되지 않게 또는 현저하게 역효과를 미치지 않도록 선택된다.5E illustrates one embodiment of the present invention in which
예를 들면:For example:
와이어(502)는 금 재료이고, 0.00178 내지 0.00508 cm(0.0007 내지 0.0020 inch)의 직경을 갖는다.
외부 코팅층(544)은 니켈이고, 0.00127 내지 0.00762 cm(0.0005 내지 0.0030 inch)의 두께를 갖는다.The
중합체 매스(564)는 (30 내지 50과 같이) 10 내지 60 사이의 쇼어 경도를 갖고, 바람직한 도전성을 갖도록 은 입자로 충전된다. 일반적으로, 중합체 매스는 접점 구조물의 컴플라이언스를 현저히 손상하지 않도록 선택된다. 유용하게 이용될 수 있는 도전성 중합체가 중합체 매스(564)용으로 이용될 수 있는 것은 본 발명의 범주 내에 포함된다.
탄성중합체 매스(564)의 주 목적은 와이어 스템의 전체 길이보다 더 짧은 와 이어 스템 기부 단부 및 말단부 팁 사이의 도전성 통로[보다 정확하게는, 와이어 스템의 말단부 팁에 대한 단자(512) 상의 최근접 위치]를 제공하는 것이다. 2 위치 사이의 최단 통로는 직선으로 이루어져 있으며, 중합체 매스가 점선으로 표시된 영역 내에 제공되는 것도 본 발명의 범주 내에 포함된다.The main purpose of the
도5F는 예시적이고 오버코팅된 프리스탠딩 탄성 접점 구조물(530)[도2E의 형성 와이어(202)와 비교]을 도시하는 것으로서, 상기 탄성 접점 구조물은 기판 상의 단자(512)(212와 비교)로부터 연장되어 있다. 이러한 설명에서, 접점 구조물(530)의 말단부(팁)(530b)(굵은 선으로 표시되고 어떤 힘도 가해지지 않음)는 기판의 표면 상에 위치 “A”에 위치한다. 화살표 “F”로 표시되고 탄성 접점 구조물(530)의 말단부를 통해 축방향으로[기판(508)을 향해] 가해진 힘은 접점 구조물의 팁이 (그에 가해진 힘에 의해) 기판의 표면 상의 위치 “B”에 위치되도록 점선으로 표시된 바와 같이 탄성 접점 구조물(530)이 휘어지도록 유발한다. 휨력 “F”는 전자 부품일 수 있는 기판(508)을 또 다른 전자 부품에 대항하여 밀어냄으로써 발생하고, 2개의 전자 부품 사이에서 탄성 접점 구조물을 통해 또는 이와 반대로 하여 상호접속을 제공한다.FIG. 5F illustrates an exemplary overcoated freestanding elastic contact structure 530 (compare with forming
위치 “B”는 위치 “A”보다 기판(508)의 표면에 더 근접해 있다. 이러한 2 위치(A 및 B) 사이에, 위치 “C”가 표시되어 있다. 사용시에(예를 들어, 2개의 전자 부품을 상호접속 시킬 때), 탄성 접점 구조물(530)에 힘(F)을 인가하면 먼저 위치 “A”로부터 위치 “C”로 가소적으로 변형될 수 있고, 힘 “F”가 더 인가되면 위치 “C”로부터 위치 “B”로 탄성적으로(탄력적으로) 변형될 것이다.Position “B” is closer to the surface of the
이러한 가소성 및 탄성 변형의 “혼성(combination)”은 [“탄력성”과 대비되는] “컴플라이언스”로 의미되어지고, 이것은 반드시 잘못된 것만은 아니며, 오히려 복수의 접점 구조물이 표면이 완전한 평면이 아닌 인쇄 회로기판(PCB)과 같은 전자 부품과 일정하게 접촉하지 않을 때, 접촉 대 접촉에 대한 일정한 접촉력을 보장하는데 상당한 이점이 있을 수 있다. 인쇄 회로기판의 표면을 제일 먼저 스트라이킹하는 접점 구조물이 인쇄 회로기판의 표면을 제일 나중에 접촉하는 접점 구조물보다 더 가소적으로 변형되며, 다만 전체 접점 구조물의 압축력은 상당히 일정할 것이다.This “combination” of plastic and elastic deformations is meant “compliance” (as opposed to “elasticity”), which is not necessarily wrong, but rather a printed circuit in which a plurality of contact structures are not perfectly planar in surface. When not in constant contact with an electronic component such as a substrate (PCB), there can be a significant advantage in ensuring a constant contact force against contact. The contact structure that strikes the surface of the printed circuit board first is more plastically deformed than the contact structure that touches the surface of the printed circuit board last, but the compressive force of the entire contact structure will be fairly constant.
본 발명에 의한 예시적인 탄성 접점 구조물(예를 들어, 도5F의 530)은 양호하게는 0.0254 내지 0.3048 cm(0.0100 내지 0.1200 inch)의 전체 높이(즉, z-축에서 기판의 표면으로부터 접점 구조물의 말단부 사이의 거리)를 가질 것이며, 0.1 내지 20.0 g/mil(0.001 inch당 그램), 양호하게는 0.5 내지 5.0 g/mil 사이의 스프링 상수(“k”)를 (대다수의 용도에서) 가질 것이다.Exemplary elastic contact structures according to the present invention (e.g., 530 of Figure 5F) preferably have a total height of 0.0254 to 0.3048 cm (0.0100 to 0.1200 inch) (i.e. the contact structure from the surface of the substrate in the z-axis). Distance between distal ends) and will have a spring constant (“k”) (in most applications) between 0.1 and 20.0 g / mil (grams per 0.001 inch), preferably between 0.5 and 5.0 g / mil.
본 기술 분야에서 숙련된 보통 사람은 접점 구조물의 탄력성 및/또는 유연성이 특정 용도하에서 지정되기 때문에 “바람직한” 스프링 상수를 설정하는 것이 어렵다는 것을 이해할 것이다. 본문에 설명된 기술에 따라 와이어 스템의 두께, 형상 및 재료와 오버코트의 재료 및 두께를 조작함으로써, 실질적으로 가능한 탄성 및 가소성의 혼합이 충분히 이루어질 수 있다. 다만, 이러한 설명을 목적으로, 3.0 g/mil의 스프링 상수(“k”)가 (다이 또는 프로브에 직접 장착될 수 있는) 반도체 다이를 접속시키기 위해 본 발명의 접점 구조물을 이용하는 전자 장치용으로 바람직하다. 접점 구조물의 전체 컴플라이언스는 가소성 변형에 대해 15 mils(0.015 inch)(예를 들어, 위치 “A” 및 “C” 사이의 거리) 까지이고, 탄성에 대해 3 mils(0.003 inch)(예를 들어, 위치 “C” 및 “B” 사이의 거리) 까지이다. 탄성 및 가소성의 상대적인 기여도는 개개 장치에서 용이하게 이루어질 것이다. 예를 들어, 인터포저 상에 접점 구조물은 가소성 변형 5 mils과 탄성 변형 5 mils을 허용하는 전체적으로 10 mils의 변형을 나타내도록 제조될 수 있다. 실질적으로 “완전한(pure)” 탄성을 나타내는 접점 구조물이 제조될 수도 있다.A person skilled in the art will understand that it is difficult to set a "preferred" spring constant because the elasticity and / or flexibility of the contact structure is specified under a particular application. By manipulating the thickness, shape and material of the wire stem and the material and thickness of the overcoat in accordance with the techniques described herein, a substantially possible blend of elasticity and plasticity can be achieved. However, for the purpose of this description, a spring constant (“k”) of 3.0 g / mil is preferred for electronic devices using the contact structure of the present invention to connect semiconductor die (which may be mounted directly to a die or probe). Do. The overall compliance of the contact structure is up to 15 mils (0.015 inch) for plastic deformation (eg, the distance between positions “A” and “C”) and 3 mils (0.003 inch) for elasticity (eg Distance between positions “C” and “B”). The relative contributions of elasticity and plasticity will be readily made in the individual devices. For example, the contact structure on the interposer can be fabricated to exhibit a strain of 10 mils overall allowing for 5 mils of plastic strain and 5 mils of elastic strain. Contact structures may be fabricated that exhibit substantially “pure” elasticity.
코팅 기술, 재료 및 두께Coating technology, material and thickness
도금에 의해 와이어 스템을 코팅하는 가능성이 본문에 언급되었다. 본 발명에 의하면, 다수의 다양한 기술이 탄성 접점 구조물의 기계적 및 화학적 특성을 제공하기 위해 와이어 스템을 오버코팅하는 데 사용될 수 있다.The possibility of coating the wire stem by plating is mentioned in the text. In accordance with the present invention, a number of different techniques can be used to overcoat the wire stems to provide the mechanical and chemical properties of the elastic contact structure.
와이어 스템에 도포되는 코팅재의 주요한 특징은 연속성으로서, 다시 말해 와이어 스템의 전체 길이를 따라 동종의 재료가 형성되어 있는 것이다. 코팅재의 조성 또는 야금에 있어서 이러한 불연속성을 피하는 것은 탄성 접점 구조물의 반복적인 휨으로 인해 파손을 유발할 수 있는 국부적인 스트레스 위치가 발생될 가능성을 최소화해 준다.The main feature of the coating applied to the wire stem is continuity, ie the formation of homogeneous materials along the entire length of the wire stem. Avoiding this discontinuity in the composition or metallurgy of the coating minimizes the possibility of local stress locations occurring due to repeated bending of the elastic contact structure, which may cause breakage.
일반적으로, 코팅재의 재료는 와이어의 재료보다 현저히 강하고, 접점 구조물에 바람직한 “스프링성”을 제공한다.In general, the material of the coating material is significantly stronger than the material of the wire and provides the desired "spring property" to the contact structure.
코팅재는 다음과 같이 쉽게 이용가능한 다수의 기술을 응용할 수 있으며, 다만 이러한 것으로 제한되지는 않는다.:Coatings can be applied to a number of readily available techniques, including but not limited to:
(a) 금속의 전해 또는 비전해 수용액 도금을 포함하는 습식 전기 화학 기술;(a) wet electrochemical techniques including electrolytic or non-electrolytic solution plating of metals;
(b) 니켈 및 그 합금으로부터 니켈을 전기 도금하거나 표준 니켈 술폰산 용액으로부터 니켈을 전기 도금하는 전기 도금법. 이러한 방법은 14,060 kg/cm2 (200,000 psi) 이상과 같은 1 inch당 80,000 파운드(psi) 이상의 인장 강도를 갖는 와이어 스템 상에 조절된 두께의 코팅재를 부착시키는 것을 가능하게 한다.(b) Electroplating method of electroplating nickel from nickel and its alloys or electroplating nickel from standard nickel sulfonic acid solution. This method makes it possible to attach a controlled thickness of coating onto a wire stem having a tensile strength of at least 80,000 pounds per inch (psi), such as at least 200,000 psi (14,060 kg / cm 2).
(c) 증발 및 스퍼터링을 포함하는 공정을 포함하는 화학적 증기 침전(CVD), 마이크로파 상승 CVD(MECVD), 물리적 증기 침전(PVD) 등.(c) chemical vapor precipitation (CVD), microwave elevated CVD (MECVD), physical vapor precipitation (PVD), and the like, including processes including evaporation and sputtering.
(d) 기체, 액체 또는 고체상 선구체의 분해를 통해 재료(도전성 재료)의 침전을 유발하는 다수의 공정(CVD는 그러한 공정 중의 하나임).(d) A number of processes that lead to the precipitation of materials (conductive materials) through decomposition of gas, liquid or solid precursors (CVD is one such process).
(e) 납땜체를 와이어 스템 상에 부착시키기 위한 웨이브 납땜 또는 전해-부착 납땜법.(e) Wave soldering or electrolytically-adherent soldering for attaching the solder to the wire stem.
전술한 습식 전기 화학 및 전기 도금 공정은 “표준” 공정에 따라 실시되고, 용융된 염 및 이온성 용액 등을 이용하여 실시될 수 있다.The above-described wet electrochemical and electroplating processes are carried out in accordance with "standard" processes and can be carried out using molten salts, ionic solutions and the like.
본 출원의 목적을 위해, 전술된 기술 중의 하나에 의해 와이어 스템 상에 코팅재를 제공하는 공정은 통합적으로 (와이어 스템의) “오버코팅”으로 명명된다.For the purposes of the present application, the process of providing a coating on a wire stem by one of the techniques described above is collectively named "overcoating" (of wire stem).
케이스-1에 설명된 본 발명의 탄성 접점 구조물을 설명하는데 유용한 비교로서, 와이어 스템을 “골격부(skeleton)”로 와이어 스템 상의 코팅재를 “근육부(muscle)”로 개념화하고 있는데, 그 이유는 와이어 스템이 접점 구조물의 형상을 한정하고 와이어 스템 상의 코팅재가 와이어 스템에 현저한 기계적 특성(예를 들어, 탄성)을 제공하기 때문이다. 전술된 바와 같이, 보다 유용한 비교로서, 형성 된 와이어를 오버코트의 형상을 제공하는 기능을 하는 “폴스워크” 또는 “맨드릴”로 고려해 볼 수도 있다. As a useful comparison in describing the elastic contact structure of the present invention described in Case-1, the wire stem is conceptualized as a "skeleton" and the coating on the wire stem as a "muscle". This is because the wire stem defines the shape of the contact structure and the coating on the wire stem provides the wire stem with significant mechanical properties (eg, elasticity). As discussed above, as a more useful comparison, the formed wire may be considered as a "fall walk" or "mandrel" which serves to provide the shape of the overcoat.
일반적으로, 공정에서 오버코팅(예를 들어, 도금)의 중요성은 오버코트가 접점 구조물의 주 구성 요소로 기능하기 때문에 강조되지 않을 수 없고 경시되어서는 안된다.In general, the importance of overcoating (eg plating) in the process is inevitable and should not be overlooked because the overcoat functions as the main component of the contact structure.
종래에는, 도금은 일반적으로 하부 구조의 특성이 향상될 수 있는 공정으로 취급되어 왔다. 이러한 것은 도금이 하부 구조의 부식을 피할 수 있고 하부 구조의 외형을 변경할 수 있으며 하부 구조의 표면에 바람직한 특성(예를 들어, 견고성)을 제공할 수 있기 때문이다. 즉, 도금은 하나의 “제한(end)” 수단으로서 파악되지는 않았다. 도금된 구조물은 그 의도된 기능을 수행하기 위해 하부 구조 자체의 특성에 의존적이다. 예를 들어, 자동차 범퍼는 도금을 통해 범퍼에 미학적인 외관뿐만 아니라 부식에 대한 보호성을 제공함으로써 도금되지 않았다면 매우 잘 기능할 것이다.Conventionally, plating has generally been treated as a process in which the properties of the underlying structure can be improved. This is because plating can avoid corrosion of the underlying structure, alter the appearance of the underlying structure and provide desirable properties (eg, firmness) to the surface of the underlying structure. In other words, plating was not seen as a "end" means. The plated structure depends on the properties of the underlying structure itself to perform its intended function. For example, an automobile bumper would function very well if it had not been plated by providing the bumper with an aesthetic appearance as well as protection from corrosion through plating.
전술된 미국 특허 제5,317,479호에서 전술된 바와 같이 종래의 전자 상호접속물에 있어서, 도금은 하부 리드 구조물의 견고성을 향상시키기 위해 이용된다. 하부 리드 구조물이 온전하게 유지되지 않는다면, 유연한 리드의 개념이 붕괴된다.In conventional electronic interconnects as described above in US Pat. No. 5,317,479, plating is used to improve the rigidity of the bottom lead structure. If the lower lead structure does not remain intact, the concept of flexible leads is disrupted.
종래의 도금 “마인드 세트(mind set)”와 대비하면, 본 발명은 바람직한 기능을 실질적으로 모든 기능을 제공하기 위해 도금(즉, 오버코트 재료)에 의존한다. 본문에서 오버코팅 후에 와이어 스템이 제거되는 방법이 설명되고, 그 결과물은 여전히 완전한 기능의 탄성 접점 구조물이다. (다만, 세라믹, 왁스, 플라스틱 등의 맨드릴 상에 도금 공정은 축음기 기록 조절 및 자동차 라디에이터용으로 이용되어 왔다.)In contrast to conventional plating “mind sets”, the present invention relies on plating (ie, overcoat material) to provide substantially all of the desired functionality. The text describes how the wire stem is removed after overcoating and the result is still a fully functional elastic contact structure. (However, plating processes on mandrels of ceramics, waxes, plastics, etc. have been used for phonograph recording control and automotive radiators.)
본 발명에 의한 유연성 전기 접점 구조물을 제조하는데 있어서, 코팅(예를 들어, 도금)에 대해 다시 설명한다.:In making the flexible electrical contact structure according to the invention, the coating (e. G. Plating) is again described.
코팅용으로 적합한 재료(즉, 와이어 스템 상에 복수층의 코팅재 내의 코팅층)는 다음을 포함하며, 다만 이러한 것으로 제한되지는 않는다:Suitable materials for coating (ie, coating layers in multiple layers of coating on the wire stem) include, but are not limited to:
니켈, 구리(특히 금 와이어 스템 상의 복수층의 코팅재의 중간 층으로서 또는 전류 도전층으로서의 얇은 “스트라이크”), 코발트, 철, 및 Kovar(tm)(예를 들어, 29% 니켈; 17% 코발트; 0.3% 망간; 잔부% 철) 및 “합금 42”(42% 니켈; 0.1% 탄소; 잔부 철) 또는 철/니켈/코발트를 함유한 그와 유사한 재료(예를 들어, 42% 니켈, 40.7% 철, 17% 코발트 및 0.3% 망간) 또는 저 팽창 합금을 포함하는 합금들(예를 들어, 니켈-코발트);Nickel, copper (especially thin “strikes” as a middle layer of a plurality of coatings on gold wire stems or as a current conducting layer), cobalt, iron, and Kovar (tm) (eg, 29% nickel; 17% cobalt); 0.3% manganese; balance iron) and “alloy 42” (42% nickel; 0.1% carbon; balance iron) or similar materials containing iron / nickel / cobalt (eg, 42% nickel, 40.7% iron) , Alloys including 17% cobalt and 0.3% manganese) or low expansion alloys (eg nickel-cobalt);
금(특히 경성 금) 및 은. 양자 모두 우수한 전류 도전 능력을 갖고 있다.; Gold (especially hard gold) and silver. Both have excellent current conducting capabilities;
백금 그룹의 원소;Elements of the platinum group;
귀금속 또는 반귀금속;Precious or semi-precious metals;
텅스텐 및 몰리브덴(양자 모두 CVD 공정에 의해 적합하게 부착될 수 있다);Tungsten and molybdenum (both can be suitably attached by a CVD process);
코발트;cobalt;
아연(특히 알루미늄 와이어 스템 상에);Zinc (especially on aluminum wire stems);
주석(특히 본문에 설명된 공융물을 형성하는데 있어서);Tin (particularly in forming the eutectic described herein);
납땜물(주로 융기된 고상 접점물을 제조하는데 있어서);Solders (mainly in producing raised solid phase contacts);
백금, 로듐, 루센듐, 백금 그룹의 다른 원소, 구리로 구성된 그룹과, 금-은-구리 합금으로부터 선택된 반귀금속 및 그 합금(특히 상부 코팅층용으로).Platinum, rhodium, lussendium, other elements of the platinum group, a group consisting of copper, and semi-noble metals selected from gold-silver-copper alloys and their alloys (especially for the top coating layer).
물론, 본문에 설명된 다양한 와이어 스템 재료에 이러한 코팅 재료를 도포하는 기술은 용도별로 다양할 것이다. 예를 들어, 금은 와이어 스템용으로 바람직한 재료 중의 하나이다. 그러나, 우수한 전기 특성으로 인해, 금 상에 도금하는 것은 다소 바람직하지 않다. 더욱이, 금은 도금용으로 양호한 “개시물”이 아니다. 따라서, 본 발명의 한 일면에 의하면, 니켈을 금에 도금할 때(특히 비전해 도금), 먼저 얇은 구리 “스트라이크” 층을 금 와이어 스템 상에 도포하는 것이 바람직하다.Of course, the techniques for applying such coating materials to the various wire stem materials described herein will vary from application to application. For example, gold is one of the preferred materials for wire stems. However, due to the good electrical properties, plating on gold is somewhat undesirable. Moreover, gold is not a good "initiator" for plating. Thus, according to one aspect of the invention, when plating nickel onto gold (especially non-electrolytic plating), it is desirable to first apply a thin layer of copper "strike" onto the gold wire stem.
프리스탠딩 탄성 접점 구조물에 있어서, 니켈은 오버코팅재로서, 특히 복수층의 코팅재의 내부재(520과 비교)로서 적합하다. 산화되는 경향을 갖는 그러한 니켈 내부층은 금, 은, 백금 그룹의 원소 및 그 합금과 같은 귀금속 또는 반귀금속 상부 코팅층(522와 비교)으로 오버코팅된다.In freestanding elastic contact structures, nickel is suitable as an overcoat material, in particular as an inner material (compare 520) of a plurality of layers of coating material. Such nickel inner layers, which tend to be oxidized, are overcoated with a precious metal or semi-noble metal
융기된 납땜 접점물(다음에 더 상세히 설명됨)로 기능하는 접점 구조물의 사용시에, 니켈, 코발트 및 그 합금은 오버코트 재료로 적합하고, 예를 들어 0.000076 내지 0.0127 cm(0.00003 내지 0.00500 inch), 바람직하게는 0.000127 내지 0.00762 cm(0.00005 내지 0.00300 inch) 범위의 두께를 가질 수 있다.In the use of contact structures that function as raised solder contacts (described in more detail below), nickel, cobalt and their alloys are suitable as overcoat materials, for example 0.000076 to 0.0127 cm (0.00003 to 0.00500 inch), preferably It may have a thickness in the range of 0.000127 to 0.00762 cm (0.00005 to 0.00300 inch).
전형적으로 납 및 주석 원소를 포함하는 납땜물은 오버코트용으로 적합하고, 종래의 웨이브 납땜 장치에 의해 와이어 스템에 도포될 수 있다. 납땜 오버코트를 이용하는 본 발명의 실시예들은 다음에서 보다 상세히 설명될 것이다.Solders typically containing lead and tin elements are suitable for overcoat and can be applied to the wire stem by conventional wave soldering devices. Embodiments of the present invention utilizing solder overcoats will be described in more detail below.
와이어 스템 상에 복수층의 코팅재를 형성하는 중요한 이점은 각각의 개별적인 층의 재료가 소정 용도의 탄성 접점물의 물리적 특성을 제공하도록 선택될 수 있다는 것이다. 이러한 물리적 특성은 인장 강도 및 항복 강도 등을 포함한다.An important advantage of forming multiple layers of coating on the wire stem is that the material of each individual layer can be selected to provide the physical properties of the elastic contact for a given application. These physical properties include tensile strength and yield strength and the like.
와이어 스템 상에 복수층의 코팅재를 형성하는 다른 이점은 니켈이 강한 산화성을 가짐으로써 형성된 산화물을 통해 분열되기 위해 상대적으로 강한 접촉력을 요구한다는 사실에 기인한다. (양호한 전기 접속에 따른 낮은 접촉력이 보편적으로 바람직하다.) 이러한 이유로, 니켈은 단일층 코팅재로서 또는 와이어 스템 상에 복수층의 코팅재의 상부층으로서 최상의 요소가 아닌 경향이 있다.Another advantage of forming multiple layers of coating on the wire stem is due to the fact that nickel has a relatively strong contact force in order to break through the oxide formed by having strong oxidative properties. (Low contact force due to good electrical connection is generally preferred.) For this reason, nickel tends to be not the best element as a single layer coating or as a top layer of multiple layers of coating on a wire stem.
유사하게, 납땜 상부 코트가 특정 용도에서 매우 바람직할지라도, 전형적인 납땜물은 주석을 포함하고, 금(즉, 금 와이어 스템)은 주석에 대해 매우 반응적이다. 그러한 바람직하지 못한 반응을 방지하기 위해, 중간 “차단” 층이 와이어 스템과 코팅부의 상부 층 사이에 도포될 수 있다. 금 와이어 스템 및 (주석을 갖는) 납땜 상부 층의 경우에, 니켈 합금의 차단층에 의해 (와이어)와 주석 (납땜 오버코트) 사이의 반응이 일어나지 못하게 될 것이다. 예를 들어, 254 내지 2540 마이크로센티미터(100 내지 1,000 마이크로인치)의 두께를 갖는 니켈 합금의 제1 코팅층은 금 와이어와 납땜부의 상부 코팅층 사이에 도포될 수 있다.Similarly, although soldering top coats are highly desirable in certain applications, typical solders include tin and gold (ie, gold wire stem) is very reactive to tin. To prevent such undesirable reactions, an intermediate “block” layer can be applied between the wire stem and the top layer of the coating. In the case of a gold wire stem and a soldered top layer (with tin), the barrier between the nickel alloy will prevent the reaction between the (wire) and the tin (solder overcoat). For example, a first coating layer of nickel alloy having a thickness of 254 to 2540 micrometers (100 to 1,000 microinches) may be applied between the gold wire and the top coating layer of the soldered portion.
탄성 접점 구조물이 “스프링”으로 기능하는 것과 같이, 와이어 스템에 코팅부를 도포하는 중에 내부 압축 응력이 코팅부(코팅부의 적어도 한 층)에 도입될 때 특정 이점들이 발생할 것이다. 예를 들어, 코팅부에 내부 응력을 도입하기 위해, 와이어 스템에 도금된 바와 같이 특정 첨가제가 도금 용액에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 니켈 술폰산염 도금 용액에서, 다음의 첨가제가 도금 용액에 첨가될 수 있다: 사카린(소듐 염), 유황요소, 부틴디올, 메타-벤젠 디술포닉 산(소듐 염), 1,3,6 나프탈렌 트리술포닉 산(트리소듐 염). 붕산도 pH 조절용으로 도금 용액에 첨가될 수 있다. 도금부의 내부 응력은 도금부의 전체 온도, 도금률, 도금 용액의 pH, 니켈 농도, 및 다른 도금 파라미터에 의해 조절될 수 있다. 일반적으로, 본문에 설명된 첨가제는 압축 응력, 인장 강도 및 “세타”(θ) 응력을 포함하는 도금부 내의 응력을 조절하는 주 기여체이다.As the elastic contact structure functions as a “spring”, certain advantages will occur when an internal compressive stress is introduced into the coating (at least one layer of the coating) during application of the coating to the wire stem. For example, certain additives may be added to the plating solution, such as plated on the wire stem, to introduce internal stresses in the coating. For example, in the nickel sulfonate plating solution, the following additives may be added to the plating solution: saccharin (sodium salt), sulfur urea, butindiol, meta-benzene disulfonic acid (sodium salt), 1,3, 6 naphthalene trisulphonic acid (trisodium salt). Boric acid may also be added to the plating solution for pH adjustment. The internal stress of the plating portion can be controlled by the overall temperature of the plating portion, the plating rate, the pH of the plating solution, the nickel concentration, and other plating parameters. In general, the additives described in the text are the main contributors to controlling stress in the plated portion, including compressive stress, tensile strength and “theta” (θ) stress.
와이어 스템 자체가 코팅부의 탄성에 대해 “조정되는” 다소의 탄성을 가지고 있다면, 형성된 와이어 스템(또는 복수의 형성된 와이어 스템)은 스템을 오버코팅(예를 들어, 도금)하는 중에 (도5F에 도시된 힘 “F”에 의해 미리 가압된) 응력하에 놓일 수 있다. 접점 구조물을 미리 가압하기 위한 그러한 “기계적인” 수단은 특정 용도에서 바람직할 수 있다.If the wire stem itself has some elasticity that is “adjusted” with respect to the elasticity of the coating, the formed wire stem (or a plurality of formed wire stems) may be formed during overcoating (eg, plating) of the stem (shown in FIG. 5F). Under stress pre-pressurized by the applied force “F”. Such “mechanical” means for prepressurizing the contact structure may be desirable in certain applications.
본 발명에 의하면, 오버코팅된 와이어 스템은 스프링으로 기능하고, 소정의 구성용으로 계산된 스프링 상수(“K”)는 재료의 공지된 특성에 기초한다. 일반적으로, 본문에 설명된 바와 같이, 오버코트는 와이어 스템의 길이를 따라 적어도 와이어 스템의 절곡부를 따라 다소 일정한 두께로 도포됨으로써, 계산이 용이해진다. 전자도금과 같은 공정을 이용함으로써 와이어의 길이를 따라 일정한 두께를 갖게 된다.According to the present invention, the overcoated wire stem functions as a spring, and the spring constant "K" calculated for a given configuration is based on the known properties of the material. In general, as described herein, the overcoat is applied at a somewhat constant thickness at least along the bend of the wire stem along the length of the wire stem, thereby facilitating the calculation. By using a process such as electroplating, it has a constant thickness along the length of the wire.
본 발명의 한 일면에 의하면, 코팅부는 와이어 스템의 길이를 따라 일정하지 않고 신중하게 고려된 두께를 갖도록 도포된다.According to one aspect of the invention, the coating is applied to have a thickness that is carefully considered and not constant along the length of the wire stem.
도5G는 기판에 “국한된” 열(화살표 “H”로 표시됨)을 도포하는 중에 오버코트(568)로 도금된 와이어 스템(530)을 도시하고 있다. 이러한 것은 열 스트립(도시되지 않음) 상에 기판(508)을 부착함으로써 용이하게 실시된다. 이러한 방식으로, 기판 및 와이어 스템은 주위의 도금 중탕보다 더 뜨거워지게 된다.5G shows a
금 와이어(502)가 양호한 열 도전체임에도 불구하고, 와이어 스템의 기부 단부(502a)가 와이어 스템의 말단부(502b)보다 더 뜨거워짐과 함께, 도금 조작 중에 전체 와이어 스템(530)이 도금 중탕에 침수되는 것은 와이어 스템의 길이를 따라 주목할만한 온도 요소로 인함이다. 이러한 것은 와이어 스템의 말단부에서보다 와이어 스템의 기부 단부에서의 두께가 더 큰 코팅부 때문이다. (이러한 두께의 변화는 명확한 설명을 목적으로 도5G에서 과장적으로 도시되었다. 도5B 참조.)Although the
와이어 스템이 기판에 고정되는 경우에 코팅부(568)가 와이어 스템의 프리스탠딩 단부에서보다 더 두껍게 이루어지게 함으로써, 다음의 이점이 수반된다.:By making the
기판에 대한 와이어 스템의 고정성이 소정의 “평균” 코팅부 두께에 있어서 높아진다.;The anchoring of the wire stem to the substrate is high for a given “average” coating thickness;
탄성 접점 구조물의 컴플라이언스가 더 커진다. 와이어 스템의 탄성 조작 말단부에서 소정의 평균 코팅부 두께에 맞는 코팅부의 두께가 더 작아진다.;The compliance of the elastic contact structure is greater. The thickness of the coating to match the desired average coating thickness at the elastically manipulated end of the wire stem becomes smaller;
따라서, 탄성력에 의해 부과된 응력이 와이어 스템의 기부 단부(502a)에서 양호하게 작용하게 된다. 그 결과로, 탄성 접점 구조물이 기판으로부터 파열되는 경향을 감소시킨다.Thus, the stress imposed by the elastic force works well at the
실시예로서, 80 ± 10。C로 기판의 온도를 상승시킬 때(도금 중탕의 전체 온 도를 실온으로 상승시킬 때), 와이어 스템의 길이를 따라 일정하게 침전된 코팅부는 1.5 : 1 내지 5 : 1의 두께 요소를 나타내도록 도입될 수 있다. 본 발명의 이러한 일면은 전기 도금 및 비전해 도금 양자에 응용 가능하다.As an example, when raising the temperature of the substrate to 80 ± 10 ° C. (when raising the overall temperature of the plating bath to room temperature), the coating portion which is uniformly deposited along the length of the wire stem is 1.5: 1 to 5: Can be introduced to represent a thickness element of one. This aspect of the invention is applicable to both electroplating and electroless plating.
이와 반대로, 예를 들어 열결합 장치를 이용한 (중탕에 대한) 기판의 냉각이 코팅부 두께를 고정하기 위해 이용될 수 있다.In contrast, cooling of the substrate (for bath), for example using a thermal coupling device, can be used to fix the coating thickness.
본 발명의 범주 내로서, 도금된 부재 상에 온도 성분을 부과함으로써 도금된 부재의 두께를 고정시키는 어떤 적합한 기술이 이용될 수 있다. Within the scope of the present invention, any suitable technique for fixing the thickness of the plated member may be used by imposing a temperature component on the plated member.
본 발명에 의하면, 도금 공정 중에 가해진 국부적인 열(즉, 도금 중탕의 전체 열에 대한)이 다수의 함량물에서의 코팅부 두께를 “고정시키기” 위해 유용하게 이용될 수 있다. 본문에 설명된 바와 같이, 코팅부를 더 두껍게 만들어서 열원을 더 근접하게 하는 것이 이용될 수 있다. 다른 일정한 두께의 코팅부를 일정하지 않게 만드는 것이 이용될 수 있다. 예를 들어, 열을 가함없이 코팅부(예를 들어, 니켈)가 와이어 스템의 말단부에서 더 두껍게 되는 경향을 갖는 경우에, 코팅부 두께는 와이어 스템의 길이를 따라 일정한 두께를 나타내도록 또는 본문에 설명된 바와 같이 코팅부가 와이어 스템의 기부 단부에서 더 두꺼워지도록 “보강될” 수 있다. 또한, 평면 기판의 표면을 가로질러 일정한 두께의 코팅부를 부착하는 것이 바람직한 경우에, 열은 도금부가 일정치 않은(즉, 스폿에서 더 얇은) 경향에 “반작용”하도록 이용할 수 있음으로써, 기판(즉, 실리콘 웨퍼)의 표면을 가로질러 일정한 코팅부 두께를 보장해 준다. (얇은 코팅부를 갖는 기판의 표면 상의 스폿 또는 영역은 이러한 영역에서 코팅부를 더 두껍게 하도록 국부적인 가열이 이루 어질 수 있다.) 이것은 또한 본 발명의 범주 내이다.In accordance with the present invention, the local heat applied during the plating process (ie, over the entire heat of the plating bath) can be usefully used to “fix” the thickness of the coating at multiple contents. As described herein, thickening the coating can be used to bring the heat source closer. Other non-uniform coatings of constant thickness may be used. For example, if the coating (eg nickel) tends to be thicker at the distal end of the wire stem without applying heat, the coating thickness may be constant or along the length of the wire stem. As described, the coating may be “reinforced” to become thicker at the base end of the wire stem. In addition, where it is desirable to attach a coating of constant thickness across the surface of a planar substrate, heat may be used to “react” to the tendency of the plating to be inconsistent (ie, thinner at the spot), thereby providing a substrate (i.e., , Silicon wafers, to ensure a constant coating thickness across the surface. (Spots or areas on the surface of the substrate with thin coatings can be locally heated to make the coating thicker in these areas.) This is also within the scope of the present invention.
도5H는 직선 와이어 스템(예를 들어, “핀”)을 코팅하는 것을 제외하고 도5G에 도시된 것과 유사한 코팅부 두께를 고정시키는 한 실시예를 도시한다. 직선 와이어 스템(502)은 기판 상의 단자에 기부 단부(502a)에 의해 결합된다. 열(“H”)은 도금 중에 기판에 가해진다. 오버코트(578)는 와이어 스템의 기부 단부(502a)에서보다 와이어 스템(502)의 말단부(502b)를 향해 더 얇게 이루어질 것이다. FIG. 5H shows one embodiment of fixing a coating thickness similar to that shown in FIG. 5G except for coating a straight wire stem (eg, a “pin”). Straight wire stem 502 is coupled by a
본문에 설명된 다수의 실시예에서, 니켈은 오버코트 재료(예를 들어, 오버코트 층들 중의 적어도 한 층)용으로 매우 적합하고, 도금에 의해 와이어 스템 상에 부착된다. 그러한 공정이 일반적으로 널리 공지되어 있고 본 발명에 기술 분야에서 숙련된 사람에게 용이하게 이해될 수 있을 지라도, 본문에 참조로서 구체화된 관련 기술인 1970년의 로저 브루거, 로버트 드래퍼 엘티디(Roger Brugger, Robert Draper Ltd.)(UK)에 의한 ‘니켈 도금’에서 니켈 도금에 대한 알기 쉬운 설명이 제공될 수 있다.In many of the embodiments described herein, nickel is well suited for overcoat material (eg, at least one of the overcoat layers) and is deposited on the wire stem by plating. Although such processes are generally well known and can be readily understood by those skilled in the art, Roger Brugger, Robert Brugger, 1970, of the relevant arts incorporated herein by reference. In Nickel Plating by Robert Draper Ltd. (UK), a clear explanation of nickel plating can be provided.
접점 영역의 특성Characteristics of contact area
본 발명은 기판(예를 들어, 전자 부품) 상에 단자(도1A의 112 참조)일 수 있는 접점 영역(예를 들어, 도1의 100 참조)에 와이어의 자유 단부를 결합하는 것에 대해 설명한다. 접점 영역(110)이 금속이고 다음을 포함하는 재료로 형성되도록 요구된다. 다만 이러한 재료로 제한되지는 않는다:The present invention describes coupling a free end of a wire to a contact area (eg, 100 in FIG. 1) which may be a terminal (see 112 in FIG. 1A) on a substrate (eg, an electronic component). . The
(a) 금 및 그 합금;(a) gold and its alloys;
(b) 알루미늄 및 그 합금;(b) aluminum and its alloys;
(c) 은 및 그 합금;(c) silver and its alloys;
(d) 구리 및 그 합금;(d) copper and its alloys;
(e) 백금 그룹의 금속.(e) metals of the platinum group.
본문에 설명된 다수의 실시예에서, 접점 영역은 단자(112)이다. 그러한, 접점 영역은 단자 또는 결합 패드로만 제한되는 것이 아니고 복수의 접점 영역을 갖도록 광저항 및 에칭(예를 들어, 도1B 참조)에 의해 실질적으로 정형화된 단일의 연속 층상에 복수의 접점 영역이 있음을 이해하여야 한다.In many embodiments described herein, the contact region is terminal 112. Such contact areas are not limited to terminals or bonding pads, but there are a plurality of contact areas on a single continuous layer substantially shaped by photoresist and etching (see, eg, FIG. 1B) to have a plurality of contact areas. Should be understood.
(단자와 같은) 접점 영역은 복수층을 포함할 수 있고, 그 최상부 층은 금 또는 알루미늄과 같은 재료이다. 일반적으로, 기판의 접점 영역의 재료는 그러한 접점 영역의 재료로 공지된 범위 내이다.The contact area (such as a terminal) may comprise a plurality of layers, the top layer of which is a material such as gold or aluminum. In general, the material of the contact region of the substrate is within the range known as the material of such contact region.
재료의 특성Material properties
다수의 재료가 와이어용, 코팅부용 및 와이어가 결합되는 제한된 영역용으로 적합하다고 설명되어 졌다. 본 발명의 일부를 형성하지는 않을 지라도, 이러한 다수의 재료의 현저한 특징의 간략한 설명이 본 발명의 실용성에 대한 설명과 함께 취해질 것이다. 이러한 간략한 설명은 상술을 목적으로 한 것이지 어떠한 방식으로 제한하려는 의도는 아니다. 금속 재료 및 그 관련 특성의 보다 용이한 “쇼핑 리스트”가 1994년도 제2판의 하퍼 및 샘프슨, 맥그로-힐, 인크(Harper and Sampson, McGraw-Hill, Inc.)의 전자 재료 및 공정 핸드북의 제5장(“금속편”)에 제5.1줄 내지 5.69줄에서 제공될 수 있다.A number of materials have been described that are suitable for wires, coatings, and for limited areas in which the wires are bonded. Although not forming part of the invention, a brief description of the salient features of these many materials will be taken in conjunction with the description of the practicality of the invention. This brief description is for the purpose of description and is in no way intended to be limiting. An easier “shopping list” of metal materials and their related properties can be found in Harper and Sampson, McGraw-Hill, Inc., Second Edition, 1994, in the Electronic Materials and Process Handbook. Chapter 5 (“Metal Pieces”) may be provided in lines 5.1 to 5.69.
알루미늄 - 양호한 전기적 및 기계적 특성으로 인해, 알루미늄은 중요한 접점 재료이다. 그러나, 접점 재료로서 알루미늄은 용이하게 산화되기 때문에 적합하지 않다. 알루미늄이 접점 접합부에 이용되는 경우, 구리, 은 또는 주석으로 도금 또는 씌워져야 한다.Aluminum-Due to its good electrical and mechanical properties, aluminum is an important contact material. However, aluminum as a contact material is not suitable because it is easily oxidized. If aluminum is used in contact junctions, it should be plated or covered with copper, silver or tin.
베릴륨 - 이 재료는 밀도비에 대한 높은 강성과 강도, 높은 열 도전성 및 낮은 열 팽창성을 나타낸다.Beryllium-This material exhibits high stiffness and strength with respect to density ratio, high thermal conductivity and low thermal expansion.
구리 - 구리는 높은 전기 및 열 도전성과 낮은 비용 및 제조의 용이성으로 인해 널리 이용되고 있다. 구리 접점물의 주 단점은 산화 및 부식에 대한 낮은 저항성이다. 순수한 구리는 상대적으로 연하고 저온에서 풀림되고, 스프링 특성이 부족하다.Copper-Copper is widely used because of its high electrical and thermal conductivity, low cost and ease of manufacture. The main disadvantage of copper contacts is their low resistance to oxidation and corrosion. Pure copper is relatively soft, annealed at low temperatures, and lacks spring properties.
에폭시 - 에폭시는 일반적으로 비도전성이고 실온에서 또는 고온에서 경화되는 수지이다. (예를 들어, 납땜 대신에) 전기 접속물로 사용될 때, 은 또는 금 입자로 충전된 도전성 에폭시가 이용된다. 이러한 도전성 에폭시는 전형적으로 1 mΩ/cm 이하의 부피 저항률을 나타낸다. 에폭시가 이용될 용도에서 과다한 에폭시가 선택된다.Epoxy-Epoxy is a resin that is generally nonconductive and cures at room temperature or at high temperatures. When used as an electrical connection (eg, instead of soldering), conductive epoxy filled with silver or gold particles is used. Such conductive epoxy typically exhibits a volume resistivity of 1 mΩ / cm or less. Excess epoxy is selected in the application in which the epoxy is to be used.
공융물 - “공융물”은 성분 금속보다 더 낮은 용융온도를 나타내는 금과 주석과 같은 금속의 화합물이다. 실시예는 80% 금 - 20% 주석과 63% 주석 - 37% 납을 포함한다. 용융시에 팽창되는 공융물의 특성은 본문에 설명된 실시예에서 이용된다.Eutectic-A "eutectic" is a compound of metals such as gold and tin that exhibits a lower melting temperature than the component metals. Examples include 80% gold-20% tin and 63% tin-37% lead. The properties of the eutectic that expands upon melting are used in the examples described herein.
금 - 순수한 금은 산화 및 황산화에 대한 최상의 저항성을 갖는다. 그러나, 낮은 용융점 및 부식에 대한 민감성으로 인해 낮은 전류용의 전기 접속물에서 사용이 제한된다. 금은 팔라듐 및 로듐과 접촉하는 경우 매우 낮은 접촉 저항성을 갖는다.Gold-Pure gold has the best resistance to oxidation and sulfated. However, their low melting point and their susceptibility to corrosion limit their use in electrical connections for low currents. Gold has very low contact resistance when in contact with palladium and rhodium.
니켈 - 니켈 및 그 합금은 전형적으로 양호한 강도 및 부식 저항성으로 특징된다. 니켈 금속은 상대적으로 양호한 전기 도전성을 갖는다.Nickel-Nickel and its alloys are typically characterized by good strength and corrosion resistance. Nickel metal has a relatively good electrical conductivity.
백금 그룹 금속 - 백금 및 팔라듐은 백금 그룹의 중요한 2개의 원소이다. 이러한 금속은 녹에 대한 높은 저항성을 가짐으로써, 낮은 접촉력을 갖는 릴레이 및 다른 장치용의 접점 덮개로 제공된다.Platinum Group Metals-Platinum and palladium are two important elements of the platinum group. Such metals have a high resistance to rust, thereby providing contact covers for relays and other devices with low contact forces.
귀금속 : 다음의 재료들은 (황화물 환경하에서의 은을 제외하고는) 일반적으로 양호한 부식 저항성을 나타낸다. : 금, 이리듐, 오스뮴, 팔라듐, 백금, 로듐, 루테늄 및 은.Precious Metals The following materials generally exhibit good corrosion resistance (except for silver under sulfide environments). : Gold, iridium, osmium, palladium, platinum, rhodium, ruthenium and silver.
은 - 순수한 또는 합금 형태의 은은 접점물의 제조 및 파손용으로 널리 이용되는 재료이다. 순순한 은의 기계적 특성 및 경성은 합금에 의해 개선되나, 그 열적 및 전기적 도전성은 반대의 효과를 발생시킨다.Silver-Pure or alloyed silver is a widely used material for the manufacture and breakage of contacts. The mechanical properties and hardness of pure silver are improved by alloys, but their thermal and electrical conductivity produce the opposite effect.
납땜 - 납땜물은 전자 및 전기 산업에 널리 이용되는 그룹의 합금이다. 그 조성은 주로 주석 및 납에 기초하고, 미세하게 은 및 안티몬을 포함한다. 납땜물은 실온에서 낮은 강도의 재료이고 전자 부품이 직면하는 고온에서 강도면에서 빠르게 감소된다. 납땜에서 주석 및 납의 상대적인 비율은 50 : 50이 보통이다.Soldering-Soldering is an alloy of the group which is widely used in the electronics and electrical industries. Its composition is mainly based on tin and lead and finely contains silver and antimony. The solder is a low strength material at room temperature and quickly decreases in strength at the high temperatures encountered by electronic components. The relative ratio of tin and lead in soldering is usually 50:50.
텅스텐 및 몰리브덴 - 대부분의 텅스텐 및 몰리브덴 접점물은 은 또는 구리와 같은 다른 성분과 복합물의 형태로 구성된다.Tungsten and Molybdenum-Most tungsten and molybdenum contacts are in the form of composites with other components such as silver or copper.
셀프-플래너라이징 특징Self-planarizing features
전자 부품의 표면으로부터 연장된 접점 구조물을 갖는 대부분의 응용 장치에서(반도체 패키지로부터 연장된 핀과 같은 것), 접점 구조물들이 동일 평면 상에 위치하는 것이 매우 바람직하다. 평면으로부터 배향된 돌출형 접점 구조물(예를 들어, 핀)에 있어서, 이러한 것은 핀이 일정한 높이에 있다는 것을 의미한다. 종종, 열 조립 및 처리 단계에서 발생될 수 있는 포장 등으로 인한 부품의 평면성이 보장되도록 전자 부품의 제조 공차가 제공된다. 따라서, 한정에 의하면 감싸여진 기판에 완전히 동일한 길이로 장착된 핀의 팁은 동일한 평면이 아닐 것이다.In most applications having contact structures extending from the surface of the electronic component (such as pins extending from semiconductor packages), it is highly desirable that the contact structures are located on the same plane. For projecting contact structures (eg fins) oriented from a plane, this means that the fins are at a constant height. Often, manufacturing tolerances of electronic components are provided to ensure the flatness of the components due to packaging or the like that may occur in the thermal assembly and processing steps. Thus, by definition, the tip of a pin mounted with the same length to the wrapped substrate will not be the same plane.
본 발명에 의하면, 와이어 스템의 팁의 수직 (z-축) 위치는 (본문에 설명된) 절단 조작으로부터 용이하게 조절될 수 있다. 이러한 것은 코팅부가 복수의 와이어 스템에 균일하게 도포되는 상대적인 용이성과 함께 복수의 와이어 스템의 팁의 예측가능한 위치(양호하게는 동일 평면)를 보장해 준다. 본 발명의 이러한 특징은 와이어 스템이 한 전자 부품에서 다른 레벨로 위치되고 (2개 이상의 전자 부품의 동일 평면을 포함하는)다른 전자 부품의 평면 상에서 종단되는 경우에 또는 그 반대의 경우에 특히 이용 가능하다. 이러한 예와 관련된 경우로서, 와이어 스템이 전자 부품 및 그 부품에 장착된 전자 장치로부터 배향될 때 및 또 다른 전자 부품의 평면 상에서 종단되는 경우이다. 도4A 및 도4B와 관련하여 절단 조작에서 정밀성의 보장에 대해 설명된다.According to the invention, the vertical (z-axis) position of the tip of the wire stem can be easily adjusted from the cutting operation (described in the text). This ensures the predictable location (preferably coplanar) of the tips of the plurality of wire stems with the relative ease with which the coating is evenly applied to the plurality of wire stems. This feature of the invention is particularly applicable when the wire stem is located at different levels in one electronic component and terminates on the plane of another electronic component (including the same plane of two or more electronic components) or vice versa. Do. Related to this example are when the wire stem is oriented from the electronic component and the electronic device mounted thereon and terminates on the plane of another electronic component. With regard to Figs. 4A and 4B, the guarantee of the precision in the cutting operation is described.
도6A는 본 발명의 응용 장치(600)를 도시하는 것으로서, 상기 응용 장치에서는, 제1 및 제2의 복수의 돌출형 접점 구조물(602, 604)(복수의 접점 구조물 중의 하나)이 (도시된) 상부 표면 상에서 (z-축 배위와 다른) 각각 2개의 다른 레벨의 단자를 갖는 제1 전자 부품(606)으로부터 연장(배향)되어 있고, 제1 전자 부품(606)의 상부 표면에 장착된 제2 전자 부품(618)의 (도시된) 상부 표면으로부터 연장된 (도시된 것 중의 2개의) 제3의 복수의 돌출형 접점 구조물(614)을 구비하고 있다. 이러한 실시예에서, 돌출형 (탄성) 접점 구조물은 (도5A의 S-형 와이어 스템과 유사한 방식으로) S-형으로 도시되어 있고, 오버코트는 명확한 설명을 위해 생략되어 있다.6A illustrates an
상기 도면에 도시된 바와 같이, 돌출형 접점부들 중의 제1, 제2 및 제3 그룹 모두는 상이한 레벨(z-축 배위)로 배향되어 있고, 예시적인 평면인 제3 전자 부품(622)의 (도시된) 하부 표면 상에서 (그 팁에서) 모두 종단되어 있다. (탄성 접점 구조물의 팁이 접촉하는 접점 패드 및 단자 등은 명확한 설명을 위해 생략되어 있다.)As shown in the figure, all of the first, second, and third groups of protruding contacts are oriented at different levels (z-axis coordination), and of the third
접점 구조물(602, 604, 614)이 횡단되는 상이한 거리(상이한 레벨에서 배향되고 상호 동일 평면에서 종단된 결과)로 인해, 각각의 돌출형 접점부의 일부가 “신장되어야” 한다. 예를 들어, 이러한 것은 단순히 접점 구조물의 말단부를 더 이상 만들지 않거나 (또는 더 짧게 만들어서) 요구된 바와 같이 접점 구조물의 절곡부를 개조함 없이도 이루어질 수 있다. 이러한 것이 도시되어 있고, 동일한 탄성 특성을 갖는 다양한 접점 구조물을 제공하기 위해 바람직하다.Due to the different distances at which the
본 발명의 예시적인 실시예(600)에서, 부품(606)은 인쇄 회로기판일 수 있고, 부품(618)은 디커플링 커패시터 또는 저항기(즉, 패시브 전자 부품)일 수 있 고, 부품(622)은 포장되지 않은 반도체 장치(다이)일 수 있다. 본 발명은 특정 전자 부품들로 제한되지는 않는다. 상호접속물을 상기 방식으로 제조하는 이점들 중에서, 부품들 중의 파라시틱 인덕턴스가 최소화될 수 있는 이점이 있고, 이러한 것은 고주파수로 작동되는 반도체 장치(예를 들어, 622)를 취급할 때 매우 중요하다. 이러한 도시(도6A)는 패드(92) 마다의 2개의 직선 접점 구조물을 도시하는 케이스-1의 도12와 유사하다.In an
도6B는 본 응용 장치(620)에서 도6A에 대한 (반대 상황의) 예를 도시하고 있다. 접점 구조물(602, 604, 614)은 제3 부품(622) 상에 배향되어 있고 제1 부품(606) 및 제2 부품(618) 상에 종단되어 있다.FIG. 6B shows an example of the opposite situation for FIG. 6A in the
도6A 및 도6B는 본 발명에 의해 실시될 수 있는 접점 구조물의 높이에 대한 조절 정도를 도시하고 있다. 제1 케이스(도6A)에서, 접점 구조물은 상이한 레벨로부터 배향되어 있고 동일한 (동일 평면의) 레벨에서 종단되어 있다. 제2 케이스(도6B)에서, 접점 구조물은 동일한 레벨로부터 배향되어 있고 상이한 레벨에서 종단되어 있다. 도시된 케이스 중 어느 하나에서, 탄성 접점 구조물의 팁의 위치들은 도4A 내지 4D에서 설명된 바와 같이 절단 조작 중에 정확하게 조절될 수 있다.6A and 6B illustrate the degree of adjustment to the height of the contact structure that may be implemented by the present invention. In the first case (Figure 6A), the contact structures are oriented from different levels and terminated at the same (coplanar) level. In the second case (Figure 6B), the contact structures are oriented from the same level and terminated at different levels. In either of the cases shown, the positions of the tips of the elastic contact structures can be precisely adjusted during the cutting operation as described in Figures 4A-4D.
본 발명의 범주 내로서, 도6A 및 도6B에 도시된 바와 같은 구성물이 한 다이를 다른 다이 상에 장착 및 접속시키기 위해 사용될 수 있다. 더욱이, 도6A를 참조하면, 상이한 레벨로부터 배향되고 팁 모두를 소정 평면에서 갖는 접점 구조물을 만들어 내는 진보적인 기술을 이용하기 위해 부품(606)의 표면 내에 리세스가 있는 것이 불필요하게 된다.Within the scope of the present invention, a configuration as shown in FIGS. 6A and 6B can be used to mount and connect one die on the other die. Furthermore, referring to Figure 6A, it is unnecessary to have a recess in the surface of the
도6C는 본 발명의 “셀프-플래너라이징” 특징을 유용하는 다른 구성물(650)을 도시하고 있다. 상기 실시예에서, 제1 대표 접점 구조물(652)은 제1 전자 부품(656)의 (도시된) 상부 표면 상의 단자로부터 배향되어 있고, 제2 대표 접점 구조물(658)은 제1 전자 부품(656)의 상부 표면 상의 단자로부터 배향되어 있다. (명확한 설명을 위해 단지 하나의 절곡부를 갖는 것으로 도시된) 접점 구조물(652, 658)은 각각의 팁(말단부)과 함께 부품(656)의 모서리로부터 종단되어 있고, 다른 전자 부품(664)의 표면과 접촉되어 있다. 그러나, 주목할만하게, 팁(652b, 658b)은 x-z 평면에 놓여진 동일 평면 상에 있고(도2와 비교), 반면에 그 기부 단부는 전자 부품(656)의 표면의 x-y 평면 내에 놓여 있다. 이러한 것은 접점 구조물의 기부 단부 및 말단부가 평행한 평면 내에 놓여질 필요가 없음을 설명하고, 접점 구조물이 어떤 임의의 위치들(제1 전자 부품의 표면 중의 어떤 평면)로부터 임의의 다른 세트의 위치들(제2 전자 부품의 표면 중의 어떤 평면)로 연장되어 형성될 수 있음을 설명하며, 다만 이것은 2개 (이상의) 전자 부품들의 관련 오리엔테이션에 의해 제한되지 않고 각각 별개의 것이다. 즉, “자유” (차단되지 않은) 통로가 상호접속이 요구되는 2개 (이상의) 전자 부품들 사이에 존재하는 한, 접점 구조물은 2개의 전자 부품들 사이에서 연장되어 형성될 수 있고, 상기 접점 구조물은 본문에 설명된 이점(예를 들어, 탄성)의 일부 및 모두를 나타내도록 만들어질 수 있다.6C shows another
본 발명의 범주 내로서, 제1 그룹의 탄성 접점 구조물 모두는 (탄성 접점 구조물이 배향된 기판과 함께 동일 평면 상에 있거나 그렇지 않은) 한 평면 상에서 종단되어 있고, 동일한 기판의 동일한 평면으로부터 배향된 다른 그룹의 탄성 접점 구조물은 제1 그룹의 탄성 접점 구조물이 종단되어 있는 기판 또는 평면과 함께 동일 평면 상에 있지 않은 상이한 평면에서 종단되어 있다.Within the scope of the present invention, all of the first group of elastic contact structures are terminated on one plane (whether or not the elastic contact structures are on the same plane with the oriented substrate) and are oriented from the same plane of the same substrate. The elastic contact structures of the group are terminated in different planes that are not coplanar with the substrate or plane on which the first group of elastic contact structures are terminated.
또한, 본 발명의 범주 내로서, 기판의 표면으로부터 배향된 각각의 탄성 접점 구조물 모두는 기판의 표면 상에서 상이한(특정의, 개별적인) 높이에서 종단되어 있다.Also within the scope of the present invention, each of the elastic contact structures oriented from the surface of the substrate terminates at different (specific, individual) heights on the surface of the substrate.
본 발명의 “셀프 플래너라이징” 특성(즉, 상이한 레벨로부터 배향된 탄성 접점 구조물이 모두 공통 평면에서 종단될 수 있는 것)은 현재가 아닌 종래 기술의 상호접속 기술과 함께 다수의 호기를 제공한다. “공통 접점 팁 평면” 특성은 향상된 기능 집적을 위해 전자 부품 내의 부가적인 성분들이 탄성 접점 구조물 (또는 기판 상의 탄성 접점 구조물의 접속물)을 갖도록 허용하고, 상기 부가적인 성분은 액티브 장치뿐만 아니라 저항기 및 커패시터(예를 들어, 디커플링 커패시터)를 포함한다. 이것에 의해 매우 낮은 인덕턴스 및 커패시턴스의 바람직한 상호접속물이 제공된다.The "self-planarizing" nature of the present invention (ie, all of the elastic contact structures oriented from different levels can be terminated in a common plane) provides a number of exhalations with non-current interconnect technology. The “common contact tip plane” feature allows additional components in the electronic component to have elastic contact structures (or connections of elastic contact structures on the substrate) for improved functional integration, wherein the additional components may include resistors and resistors as well as active devices. Capacitors (eg, decoupling capacitors). This provides a desirable interconnect of very low inductance and capacitance.
명백히 도시되지는 않았을 지라도, 본 발명의 탄성 접점 구조물은 “레벨” 단자로부터 배향될 필요는 없고 단자가 (기판 상의 다른 단자에 대한 한 각도에서) 비대칭될 수 있음을 이해하여야 한다. 일반적으로, 이러한 것은 와이어 스템의 기부 단부(즉, 단자 등에 처음 결합되는 와이어의 단부)가 본질적으로 한 위치이고 와이어 스템의 구성이 일반적으로 단자의 배향에 무관하다는 점에 기인한다. 이러한 것은 부가적인 성분들(예를 들어, 도6A에 도시된 618)이 합체되는 점에 있어서 중요한 점이고, 단자들은 상호 동일 평면 상에 위치하지 않는다. 이것은 한 단자가 다른 단자에 대해 비대칭되어 결합되는 경우에 있어서 또한 중요한 점이다. 와이어를 단자에 결합시키는 공정이 와이어가 단자의 표면에 실질적으로 법선(예를 들어, 90°± 20-30°)으로 결합될 때 최상으로 수행될지라도, 어느 정도의 비스듬함이 수용될 수 있고, 비스듬한 정도는 일반적으로 단자(즉, 접점 영역)가 너무 비스듬해서 모세관의 운동에 간섭하는 경우(즉, 모세관의 모서리가 단자와 부딪쳐서 결합 조작에 기계적으로 간섭하는 경우)에만 제한된다.Although not explicitly shown, it should be understood that the elastic contact structures of the present invention need not be oriented from "level" terminals, and that the terminals may be asymmetrical (at one angle to other terminals on the substrate). In general, this is due to the fact that the base end of the wire stem (ie, the end of the wire first joined to the terminal, etc.) is essentially in one position and the configuration of the wire stem is generally independent of the orientation of the terminal. This is important in that additional components (e.g., 618 shown in Figure 6A) are incorporated, and the terminals are not coplanar with each other. This is also important when one terminal is asymmetrically coupled to the other terminal. Although the process of joining the wire to the terminal is best performed when the wire is bonded to the surface of the terminal substantially normal (eg 90 ° ± 20-30 °), some degree of obliqueness can be accommodated and The degree of obliqueness is generally limited only if the terminal (ie the contact area) is too oblique to interfere with the movement of the capillary (ie the edge of the capillary hits the terminal and mechanically interferes with the joining operation).
전자 부품Electronic parts
와이어의 자유 단부를 “기판”에 결합하는 것, 탄성(springable) 형상을 갖도록 유연성 와이어 스템을 구성하는 것, 및 2개(또는 그 이상)의 전자 부품[이들 중 하나는 탄성 접점이 그 위에 형성되는 “기판”이다.]들 간을 상호접속시키기 위한 탄성 접점 구조물을 형성하도록 와이어를 스프링 재료로 오버코팅하는 것과 관련해서 본 발명을 설명하였다. 적절한 기판은 이하의 것들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않으며, 이들 중 많은 것들이 이하에서 보다 상세하게 설명된다.Coupling the free end of the wire to a “substrate”, configuring a flexible wire stem to have a springable shape, and two (or more) electronic components, one of which has elastic contacts formed thereon The invention has been described in connection with overcoating wires with spring material to form an elastic contact structure for interconnecting them. Suitable substrates include, but are not limited to the following, many of which are described in more detail below.
(a) 상호접속 및 인터포저 기판;(a) interconnect and interposer substrates;
(b) 실리콘(Si) 또는 갈륨비소(GaAs) 등과 같은 임의의 적절한 반도체 재료로 제조된 반도체 웨이퍼 및 다이;(b) semiconductor wafers and dies made of any suitable semiconductor material such as silicon (Si) or gallium arsenide (GaAs) or the like;
(c) 제품 상호접속 소켓;(c) product interconnect sockets;
(d) 시험 소켓;(d) test sockets;
(e) 본 명세서에서 기재된 희생 부재, 요소 및 기판;(e) sacrificial members, elements, and substrates described herein;
(f) 본 명세서에서 기재된 세라믹 및 플라스틱 패키지를 포함하는 반도체 패키지(“패키지”)와 칩 캐리어; 및(f) a semiconductor package (“package”) and chip carrier comprising the ceramic and plastic packages described herein; And
(g) 커넥터(g) connector
반도체 패키지Semiconductor package
본 발명은 반도체 패키지의 외부 표면 상에 (유연성, 변형성 및 가요성을 포함하는) 탄성 접점 구조물을 제공하는 데에 매우 적합하다.The present invention is well suited for providing an elastic contact structure (including flexibility, deformation and flexibility) on an outer surface of a semiconductor package.
반도체 패키지는 (1) 몇가지 종류의 패키지 몸체 내에 반도체(IC) 다이를 수납(보호)하고 (2) 패키지화된 다이를 외부 시스템에 접속시키기 위한 외부 접속부를 제공하기 위해서 사용된다. 전형적으로, 반도체 패키지에 의해 제공되는 외부 접속부들은 반도체 다이로의 접속부보다 서로로부터 더 넓게 이격된다. 이러한 의미에서, 반도체 패키지는 “공간 변환기(space transformer)”로서의 역할을 한다. 이 단락에서는, 패키지화된 다이로부터 외부 시스템의 부품으로 상호접속시키는 것과 관련해서 본 발명의 접점 구조물의 응용성을 설명한다. Semiconductor packages are used to (1) receive (protect) semiconductor (IC) dies in several kinds of package bodies and (2) provide external connections for connecting the packaged dies to external systems. Typically, the external connections provided by the semiconductor package are spaced farther from each other than the connections to the semiconductor die. In this sense, the semiconductor package acts as a “space transformer”. This paragraph describes the applicability of the contact structure of the present invention in connection with interconnecting from a packaged die to parts of an external system.
플라스틱 성형, 세라믹 패키지화, 및 PCB 기판형 패키지화를 포함한, 반도체 장비를 패키지화하기 위한 많은 기술들이 공지되어 있다.Many techniques for packaging semiconductor equipment are known, including plastic molding, ceramic packaging, and PCB substrate packaging.
일반적으로, 종래 기술의 세라믹 패키지화 기술은 세라믹 층들 사이에 끼워 넣어진 하나 이상의 도전성 트레이스(도전성 라인) 층으로 이루어진 패키지화된 몸체의 공동부 내에 다이를 장착하는 것을 포함한다. 다이는 종래의 와이어 결합 기술 등에 의해 공동부 내로 연장된 도전성 트레이스의 내부 단부에 접속된다. 트레이스의 외부 단부는 세라믹 내에서, 세라믹 패키지 몸체의 외부 표면 상의 외부 핀 , 리드선 또는 패드에 접속된다.Generally, prior art ceramic packaging techniques include mounting a die in a cavity of a packaged body made up of one or more conductive trace (conductive line) layers sandwiched between ceramic layers. The die is connected to the inner end of the conductive trace extending into the cavity by conventional wire bonding techniques or the like. The outer end of the trace is connected in the ceramic to an external pin, lead or pad on the outer surface of the ceramic package body.
일반적으로, 종래 기술의 플라스틱 성형 기술은 다이를 비교적 강성이 있는 리드프레임(leadframe)의 패들(paddle)에 장착하는 것을 포함하며, 여기서 리드프레임은 도전성 리드선(도전성 라인)의 패턴화된 층을 갖는다. 다이는 종래의 와이어 결합 기술 등에 의해, 도전성 리드프레임 리드선의 내부 단부에 접속된다. 다이와 리드프레임의 내부는 플라스틱 성형 합성물에 의해 캡슐화된다. 도전성 리드선의 외부 단부는 외부 부품에 접속하기 위해, 성형된 플라스틱 몸체의 외측으로 연장된다. Generally, prior art plastic molding techniques include mounting a die on a paddle of a relatively rigid leadframe, where the leadframe has a patterned layer of conductive lead wires (conductive lines). . The die is connected to the inner end of the conductive leadframe lead wire by conventional wire bonding techniques or the like. The interior of the die and leadframe is encapsulated by a plastic molding composite. The outer end of the conductive lead wire extends out of the molded plastic body to connect to the external component.
일반적으로, PCB 기판형 패키지화 기술은 다이를 도전성 트레이스를 갖는 인쇄 회로기판(PCB) 기판에 장착하는 것을 포함한다. 다이는 종래의 와이어 결합 기술 등에 의해, 이 다이에 인접한 구역으로 연장된 도전성 트레이스의 내부 단부에 접속된다. 트레이스의 내부 단부에 접속되고 난 다음에, 다이와 트레이스의 내부 단부는 플라스틱 또는 수지로 캡슐화될 수 있다. 도전성 트레이스의 외부 단부는 PCB 내에서, 세라믹 패키지 몸체의 외부 표면 상의 외부 핀, 리드선 또는 패드에 접속된다.In general, PCB substrate packaging techniques include mounting the die to a printed circuit board (PCB) substrate having conductive traces. The die is connected to the inner end of the conductive trace extending to an area adjacent to the die, for example by conventional wire bonding techniques. After being connected to the inner end of the trace, the die and the inner end of the trace can be encapsulated in plastic or resin. The outer end of the conductive trace is connected in the PCB to an external pin, lead or pad on the outer surface of the ceramic package body.
도7A는 패키지 몸체(702)의 외부(도시된 바닥) 표면에 장착된 복수의 탄성 접점 구조물(730)을 구비한 세라믹 패키지(700)를 도시하고 있다. 본 예에서의 접점 구조물(730)은 (도2E에 도시된 바와 같이) S자 형상을 갖는다. 패키지 몸체(702)에는 그 (도시된) 상부 표면으로부터 패키지 몸체 내로 연장되는 공동부(704)가 제공된다. 반도체 다이(706)가 뚜껑(708)에 의해 밀폐된 공동부 내에 배치된 다. 반도체 다이는 결합 와이어(710)에 의해, 공동부(704) 내로 연장된 (도시하지 않은) 도전성 트레이스의 단부에 접속된다. 이들 트레이스는 (도시하지 않은) 도전성 바이어(via), (도시하지 않은) 도전성 트레이스의 부가적인 패턴화 층 등에 의해, 패키지 몸체(704)의 바닥 표면 상의 (도시하지 않은) 도전성 패드에 접속된다. 탄성 접점 구조물(702)은 도전성 패드에 일대일로 장착된다. 그와 같은 “상향 공동부(cavity-up” 패키지에 있어서, 패키지 몸체의 전체 바닥 표면에는 행과 열의 배열로 정렬된 접점 구조물들이 “조밀화(populated)”될 수 있다. [본 도면에서, 그리고 본 명세서에서 제시된 일부 다른 도면에서, 탄성 접점 구조물(예컨대, 730, 750)은 굵은 선으로 간단하게 도시되어 있으며, 이들 접점 구조물들은 오버코팅된 것임을 이해할 것이다.]7A shows a
도7B는 외부 상호접속부로서 사용되는 복수의 탄성 접점 구조물(730a, 730b)을 구비한 예시적인 플라스틱 반도체 패키지(740)를 도시하고 있다. 본 예에서의 접점 구조물(730a, 730b)은 (도2E에 도시된 바와 같이) S자 형상을 갖는다. 도전성 리드프레임 요소(핑거)(744a, 744b)가 패키지 몸체(742) 내로부터 패키지 몸체의 외측으로 연장되는 상태가 도시되어 있다. 탄성 접점 구조물(730a, 730b)은 패키지 몸체의 외측으로 연장된 각각의 리드프레임 핑거(744a, 744b)의 외부에 장착된다. 마찬가지로, 반도체 다이(746)는 선택적으로 (도시된 바와 같이) 탄성 접점 구조물(750)에 의해 리드프레임 핑거(744)의 내부 단부에 접속될 수 있다. FIG. 7B shows an exemplary
도7B에 도시된 바와 같이, 리드프레임 핑거(744a, 744b)는 반도체 패키지 몸체(742)로부터 2개의 상이한 거리까지 번갈아서 연장될(예를 들어, 단-장-단-장 등 ) 수 있다. 이러한 방식으로, 탄성 접점 구조물(730a, 730b)의 원격 단부의 유효 피치가 증대될 수 있다. 이와 같은 피치 스프레딩(pitching spreading)에 대한 추가적인 논의는 도15A의 설명에서 찾을 수 있다. 일반적으로, 접점 구조물의 근접 단부로부터 원격 단부(선단)까지의 유효 피치를 증대시키기 위한 능력은 전자 부품의 인쇄 회로기판으로의 보다 용이한 접속을 허용한다. 어떤 의미에서, 이것은 모든 반도체 패키지에 해당되어, 반도체 다이 상의 결합 패드들의 간격보다 넓은 외부 상호접속부 피치를 제공한다. 종래 기술에 있어서, 주연부 리드선 패키지는 리드선으로 연결된 부품을 인쇄 회로기판에 납땜할 때의 구속으로 인해 리드선들 간의 피치가 약 20 밀(mil)로 제한된다. 도7B에 도시된 바와 같이 주연부 리드선(744a, 744b)들을 교호로 배치함으로써, 이들 구속을 유지하면서 보다 큰 밀도를 용이하게 달성할 수 있다.As shown in FIG. 7B,
도7C는 인쇄 회로기판(PCB)(782)의 외부(도시된 바닥) 표면에 장착된 복수의 탄성 접점 구조물(730)을 구비한 PCB형 패키지(780)를 도시하고 있다. 본 예에서의 접점 구조물(730)은 (도2E에 도시된 바와 같이) S자 형상을 갖는다. 반도체 다이(786)는 PCB(782)의 (도시된) 상부 표면에 장착되며, 결합 와이어(790)에 의해 PCB(782)의 상부에 있는 (도시하지 않은) 도전성 트레이스에 접속된다. 접점 구조물(730)은 PCB(782)의 (도시된) 바닥 표면 상의 (도시하지 않은) 도전성 패드에 장착된다. PCB(782)의 바닥 표면 상의 도전성 패드는 PCB(782) 내의 (도시하지 않은) 도금 관통 구멍, (도시하지 않은) 부가적인 배선층을 거쳐서, PCB(782) 내의 상부 표면 상의 도전성 트레이스에 접속된다. 소량의 에폭시(792)가 다이(786)와 결합 와이어(786) 상부에 인가되어 다이(786)를 캡슐화한다. 대안으로, PCB(782)는 플라스틱으로 오버몰딩될 수 있다.FIG. 7C shows a PCB-
도7D는 다른 패키지(790)를 도시하고 있으며, 여기서 반도체 다이(791)는 결합 와이어(792)에 의한 종래의 방법으로 리드프레임 핑거(793)의 내부 단부에 결합된다. 다이에 결합하기 위한 개구들을 갖는 패시베이션층(794)이 다이 위에 중첩된다. 이것은 상당히 통상적인 것이다. 본 발명에 따르면, 결합(즉, 와이어 결합)의 완전 무결성은 결합 와이어(및 리드프레임 핑거의 내부 단부)를 도금(즉, 오버코팅)하기 위해 리드프레임에 결합된 다이를 적절한 도금조 내에 침지시킴으로써 향상될 수 있으며, 상기 도금(예를 들어, 니켈)은 상술한 바와 같은 방식으로 결합 와이어를 경화시키고, 결합 와이어를 다이 상의 결합 패드에 (그리고 선택적으로 리드프레임 핑거에) 견고하게 고정시키는 역할을 한다. 그와 같은 결합 와이어의 경화 처리는 와이어 도금(wash) (운동) 등과 관련된 문제(예를 들어 와이어 대 와이어의 단락)를 최소화하는 것을 도와주며, 다이 상에 절연체(795)를 성형[글롭 토핑(glob-topping)]하는 추후 처리 단계에서의 열팽창과 관련된 문제점(결합부 상의 응력)을 최소화하는 것을 도와준다. 또한, 결합 와이어의 오버코팅은 도시된 바와 같이 다이의 배면이 개방된 경우에 다이를 지지하는 것을 도와준다.7D shows another
본 예에서 도시된 바와 같이, 다이 (및 리드프레임)은 노출된 다이의 배면을 남겨둔 상태로 (완전하게는 아닌) 부분적으로 오버몰딩될 수 있다. 이것은 (도시하지 않은) 히트씽크(heatsink)를 다이의 배면에 장착하기 위해 또는 다이의 배면 상에 제작된 히트씽크 구조물[이하에서, 예를 들어 도24D 및 도24E와 관련해서 설 명됨]을 수용하는데 유리하다. 일반적으로, 이것은 다이 배면의 중앙부와 정렬된 개구를 갖는 지지층(797)(예를 들어, 폴리이미드 필름)의 상부에 다이와 리드프레임을 장착함으로써 가장 양호하게 달성된다[여기서, 다이의 모서리들은 지지층에 의해 지지됨]. 이 도면에 있어서, 패키지로의 외부 접속부는 도면을 혼란스럽게 하지 않도록 생략하였다. 본 발명의 범위 내에서, 본 발명의 탄성 접점 구조물을 포함한 임의의 적절한 외부 접속부가 채용될 수 있다. As shown in this example, the die (and leadframe) may be partially overmolded (but not completely) leaving the backside of the exposed die. This accommodates a heatsink structure (described below in connection with, for example, FIGS. 24D and 24E) for mounting a heatsink (not shown) on the back of the die or on the back of the die. It is advantageous to. In general, this is best achieved by mounting the die and leadframe on top of a support layer 797 (e.g., polyimide film) having an opening aligned with the center portion of the die back (where the edges of the die are placed on the support layer). Supported by]. In this figure, the external connection to the package has been omitted so as not to confuse the figure. Within the scope of the present invention, any suitable external connection may be employed including the elastic contact structure of the present invention.
희생 요소Sacrificial elements
본 발명의 일 태양에 의하면, 탄성 접점 구조물은 전자 부품 상에, 또는 전자 부품으로부터 희생 요소에까지 형성될 수 있다. According to one aspect of the invention, the elastic contact structure can be formed on or from the electronic component to the sacrificial element.
탄성 접점 구조물을 형성하는 것과 관련한 희생 요소의 용도가 도8A 내지 도8C와 유사한 도6a 내지 도6c의 실례(case)-1에서 설명되고 있다.The use of a sacrificial element in connection with forming an elastic contact structure is described in case-1 of FIGS. 6A-6C, similar to FIGS. 8A-8C.
도8A는 기판(808) 상의 제1 단자(812)에 결합된 근접 단부(802a)를 구비한 와이어(802)에서 U자형 루프로 성형되고, 와이어(802)의 원격 단부(802b)를 절단하지 않고 적합한 웨지 결합(wedge-bond) 등에 의해 와이어의 원격 단부(802b)를 제2 단자(820)에 결합할 수 있는 상태를 도시하고 있다.8A is shaped into a U-shaped loop in a
그 결과로 얻은 루프 형상의 와이어 스템(830)은 도8B에 도시된 바와 같이 전체 와이어 스템(830) 및 단자(812, 820)를 감싸는 하나 또는 다층 코팅부(840)로 오버코팅된다. 제2 단자(820)는 전기 도금 처리(그러한 처리가 와이어 스템을 오버코팅하기 위해 사용되는 경우)용의 전기적 접점으로서의 역할을 하고 또한 와이어 스템(802a, 802b)의 2개의 단부에 상이한 (보다 높은) z축 좌표를 제공하는 역 할을 하는 희생층의 상부에 적절하게 위치된다. The resulting looped
도8C에 도시된 바와 같이, 와이어 스템을 오버코팅한 한 후에, 희생층(822)은 단부(802b)와 기판(808)의 표면 사이에 틈새(824)를 남겨둔 상태로 (선택적인 에칭 등)에 의해 제거될 수 있다. 단부(802b)의 “현수부(suspension)”는, (반도체 다이와 같은) 전자 부품을 (이하에 상세하게 설명할) 사전 시험 또는 시험하기 위해 또는 탈착가능한 전기적 상호접속부를 전자 부품에 제공하기 위해, 부품 또는 기판 상의 정합 단자와 탄성적으로 결합할 수 있는 제어된 기하학적 형상의 스프링 접점을 형성하기 위해 특히 중요하다. 틈새(824)는 상기 결과로 얻은 접점 구조물의 선단(802b)이 힘을 받을 때 그것의 z축 편향 (운동)을 허용한다.As shown in FIG. 8C, after overcoating the wire stem, the
도8C에 도시된 바와 같이, 접점 구조물(830)은 그 원격 단부(802b)가 아닌 그 길이를 따른 한 지점에서 접촉시키기 위한 것이다. 이것은 “C”라는 꼬리표가 붙은 하향 지시 화살표로 도시되어 있다. [도16C에 도시된 접점 구조물(1640, 1642)에 대해 유사한 결과를 얻을 수 있다.]As shown in Figure 8C, the
도8D는 와이어 스템[예를 들어, 도8B 참조]를 오버코팅하기 전에 희생 부재[도8A의 도면 부호(822)]를 제거할 수 있도록 바로 위에서 설명한 과정이 재정렬될 수 있는 상태를 도시하고 있다. FIG. 8D shows a state in which the procedure just described can be rearranged so that the sacrificial member (
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 상술한 요소(822)와 같은 “희생 요소”는 일반적으로 탄성 접점 구조물이 그 위에 형성되는 전자 부품(808) 상의 (층과 같은) 요소이다. As used herein, a “sacrifice element” such as
희생 부재 및 탐침 실시예Sacrificial Member and Probe Embodiment
탐침으로서 유용한 탄성 접점 구조물을 형성하는 것과 관련한 희생 부재의 용도가 도9A 및 도9B와 유사한 도14 및 도15에서 실례-2에 도시되어 있다.The use of a sacrificial member in connection with forming an elastic contact structure useful as a probe is shown in Example-2 in FIGS. 14 and 15 similar to FIGS. 9A and 9B.
도9A는 탐침으로서 사용하기에 적절한 탄성 접점 구조물(930)을 형성하는 것과 관련해서 (점선으로 도시된) 희생 부재(902)의 용도에 대한 실시예(900)를 도시하고 있다. 본 예에서, 희생 부재는 알루미늄으로 형성되는 것이 적절하다.9A illustrates an
복수[많은 것들 중 1개가 도시되어 있음]의 오목부(904)가 희생 부재(902)의 상부 표면(902a)에서 에칭, 인각, 스탬핑 등에 의해 형성된다. 오목부(904)의 (도시된) 바닥 표면은 정점에서 종료되는 역피라미드 형태와 같은 불규칙한 토포그래피(topography)를 갖는다. 금 또는 로듐(대안으로, 납땜 단자에 접촉할 때와 같이 주석 또는 납땜)과 같은 도전성 재료의 박층(906)이 임의의 공지된 방법으로 오목부 내에서 증착된다. 그 다음, 오목부(904)에는 임의의 공지된 방법으로 도전성 재료(908)로 사실상 충전된다. 그 다음, 금과 같은 도전성 재료의 층(910)이 임의의 공지된 방법으로 충전 재료(918) 위에 증착된다. 이와 같은 금(906), 니켈(908) 및 금(910)의 샌드위치 구조물은 탐침용의 적절한 선단 구조물(“접점 패드”)을 형성한다.A plurality of recesses 904 (one of which is shown) are formed at the
와이어(912)가 그 근접 단부(912a)에서 층(910)의 표면에 결합되고 그 와이어가 분기되는 전자 부품(920)의 모서리를 지나 연장되도록 구성되며, 그 원격 단부(912b)에서 전자 부품(920) 상의 단자(922)에 결합된다. 상기 와이어의 구성 형상은 도2D에 도시된 형상과 [즉, 와이어가 부품(920)의 모서리를 지나서 돌출한다는 점에서] 유사하다.The
그 다음, 와이어는 니켈과 같은 도전성 재료(914), 또는 상술한 바와 같이 전자 부품 상의 단자(922)를 또한 오버코팅하는 도5와 관련해서 설명한 다층 코팅물에 의해 오버코팅된다. 상기 오버코팅물이 희생 부재 상의 소망하는 구역만을 덮을 수 있도록 해주기 위해, 오목부(904)를 제외한 희생 부재의 전체 표면이 (도시하지 않은) 감광성 내식막과 같은 적합한 마스킹 재료에 의해 마스킹될 수 있다. (이 마스킹은 접점 패드를 제작하기 위해 오목부를 성형 및 충전하고 남은 “나머지”일 수 있다.) The wire is then overcoated by a conductive material such as
도시된 바와 같이, 희생 부재(902)는 (점선으로 도시된) 적절한 이격체 요소(916)에 의해 전자 부품(920)에 대해 소정 위치에 유지되며, 상기 이격체 요소는 단순히 감광성 내식막 재료일 수 있다. As shown, the
완성 후에, 이격체 요소(916) 및 희생 부재(902)는 전자 부품(920)으로부터 연장된 탄성 접점 구조물(930)을 남겨둔 상태로 제거되며, 상기 탄성 접점 구조물의 각각은 그 단부에 제어된 기하학적 형상의 접점 패드를 갖는다. 예를 들면, 접점 패드의 역피라미드의 정점은 탐지와 관련해서 탐지[예를 들면, 사전 시험, 시험 등]하고자 하는 (도시하지 않은) 다른 전자 부품의 단자(패드)로의 신뢰성 있는 전기적 접속을 수행하는 데에 유용하다. 관련된 전체 힘이 비교적 작으면, 지점(정점)은 탐지되고 있는 전자 부품의 단자를 부분적으로 관통한다. 일반적으로, 이러한 경우에, 전자 부품(920)은 탐지되고 있는 전자 부품을 도입하는 구역으로 연장된 복수의 탐침 구조물(930)을 구비한 시험 카드(test card)(인쇄 회로기판)가 될 수 있다. 시험 카드는 적절하게는 탐침(930)이 링의 내부 모서리부터 링의 하부로 연장된 링 형태일 수 있다. After completion, the
본 발명의 범위 내에서 상술한 사건들의 순서는,The order of events described above within the scope of the present invention,
(a) 먼저 와이어(912)가 전자 부품(920)의 단자(922)에 결합되고 그리고/또는(a) First,
(b) 희생 부재(902)가 제거된 후에 와이어(912)가 오버코팅(914)되도록 재배열된다.(b) The
도9B는 이하의 차이점을 갖고, 전술한 실시예(900)의 탐침(930)에 유사한 완성된 탐침(942)의 실시예(940)를 도시하고 있다. 이러한, 경우에, 탐침(942)[도면 부호 930과 비교]의 단부는 복수의 지점이 아닌 단일 돌출 너브(nub, 946)를 갖는 접점 패드(944)에 웨지 결합되고, 탐침(942)의 단부(948)[도면 부호 912b와 비교]는 전자 부품(950)[도면 부호 920과 비교]에 볼(ball) 결합된다.9B illustrates an
도9C에 도시된 바와 같이, 탐침용의 유용한(예를 들어 양호한) 접점 선단은 이하의 방법으로 희생 부재 내에서 (또는 상에서) 얇은 알루미늄 (포일)로 된 희생 부재(960) 상에 형성될 수 있다.As shown in Figure 9C, a useful (e.g., good) contact tip for the probe may be formed on the
포일의 구조적 완전 무결성을 증대시키기 위해 이 포일에 플라스틱 시트와 같은 임시 받침부(backing, 962)를 제공한다.The foil is provided with a
접점 선단을 형성하고자 하는 위치에 있는 개구를 남겨둔 상태로 얇은 [대략 3 밀(mil)] 층의 감광성 내식막(964)으로 포일의 면을 패턴화한다.The face of the foil is patterned with a thin [approximately 3 mil] layer of
감광성 내식막의 개구 내에서, 포일 상에 얇은 (대략 100 μ") 층(966)의 경질 금을 (도금 등에 의해) 증착시킨다. Within the opening of the photoresist, a thin (approximately 100 μ ″)
경질 금의 층 상에 매우 얇은 (약 5-10 μ") 층[스트라이크(strike)]의 구리(968)를 (도금 등에 의해) 증착시킨다. [그와 같은 구리 스트라이크는 다소 선택적이며, 주로 이전의 금 층(966)의 추후 도금을 도와주기 위해 제공된다는 것을 이해해야 한다.]A very thin (about 5-10 μ ") layer (strike) of
구리 스트라이크 상에 두꺼운 (약 2 mil) 층(970)의 니켈을 (도금 등에 의해) 증착시킨다.A thick (about 2 mil)
니켈 상에 얇은 (약 100 μ") 층(972)의 연질 금을 (도금 등에 의해) 증착시킨다.A thin (about 100 μ ″)
이것은 (도시하지 않은) 금 와이어가 (연질 금층에) 용이하게 결합되고, 전자 부품에 접촉시키기 위한 경질 금 표면(966), 강도를 제공하는 니켈층(970) 및 용이하게 결합되는 연질 금층(972)을 갖는 4층의 접점 선단을 형성한다. 상술한 바와 같이, 와이어를 희생 부재(960)에 결합한 후에, 와이어는 (예를 들어 니켈로) 도금되고 희생 부재는 제거된다(또한 그 역도 성립한다).This allows the gold wire (not shown) to be easily bonded (to the soft gold layer), the
부가적인 탐침 실시예Additional Probe Embodiments
(도8A에서와 같이) 기판 상의 희생 요소를 사용한 또는 (도9A에서와 같이) 기판으로부터 떨어진 희생 부재를 사용한 탄성 접점 구조물을 형성하는 능력은 전반적으로 상기에서 설명되었다.The ability to form an elastic contact structure using a sacrificial element on a substrate (as in FIG. 8A) or a sacrificial member away from the substrate (as in FIG. 9A) has been described above generally.
상술한 바와 같이, 도9A 및 도9B에서 설명된 탄성 접점 구조물은 피탐지 요소의 기능성을 사전 시험, 시험 및 반복 작동(exercising)시키기 위해 전자 부품에 접촉하는 탐침으로서 적절하게 채용된다. As described above, the elastic contact structure described in Figures 9A and 9B is suitably employed as a probe that contacts the electronic component to pre-test, test, and exercise the functionality of the detected element.
본 발명에 따르면, 탄성 접점 구조물은 칩 탐침 카드 내로 합체될 수 있다.According to the invention, the elastic contact structure can be incorporated into a chip probe card.
도10A 내지 도10I는 희생 부재를 사용해서 칩 탐침 카드를 만들기 위한 제조 방법을 도시하고 있다. 일반적으로, 희생 부재(예를 들어, 알루미늄 또는 구리) 상의 감광성 내식막 내에는 개구들이 형성되고, (전형적으로 추가적인 에칭 단계 또는 성형화된 공구에 의해) 내식막 개구 내의 희생 부재 내에는 선택적인 토포그래피가 생성된 다음, 개구 내부에는 적어도 하나의 도전층이 도금 또는 증착되며, 상기 지점에서 희생 부재는 칩 탐침 카드(예를 들어, 하부) 에 장착된다(이 장착은 수행되는 제1 단계일 수 있다). 그 다음, 와이어가 희생 부재 및 카드에 결합되고, 스프링 재료(또는 임의의 다른 재료로) 오버코팅된다. 최종적으로, 희생층은 접점(탐침)에 역충격을 주지 않고 제거된다. 10A-10I illustrate a manufacturing method for making a chip probe card using a sacrificial member. Generally, openings are formed in the photoresist on the sacrificial member (eg, aluminum or copper), and optional topography in the sacrificial member in the resist opening (typically by an additional etching step or shaped tool). After photography is generated, at least one conductive layer is plated or deposited inside the opening, at which point the sacrificial member is mounted to a chip probe card (e.g., the bottom) (this mounting may be the first step performed). have). The wire is then bonded to the sacrificial member and the card and overcoated with a spring material (or any other material). Finally, the sacrificial layer is removed without adversely impacting the contacts (probes).
전형적으로 시험(탐지)될 장비에 일시적으로 접속시키는 데 적합한 토포그래피를 접점 패드가 와이어의 선단에 형성된 접점 패드를 갖는 본 명세서에 기재된 탐침 실시예에 있어서, 형상화된 와이어를 코팅하는 재료는 그것이 많은 응용 예에서 추구되는 탄성을 제공하고, 와이어 자체가 (예를 들어) 탐침 카드와 탐지될 장비 사이에 필요한 도전성 경로를 제공하는 한 도전성을 가질 필요는 없다는 사실을 주지해야 한다. In the probe embodiments described herein where the contact pads typically have contact pads formed at the tip of the wire, suitable topologies for temporarily connecting to the equipment to be tested (detected), the material that coats the shaped wire may be It should be noted that the elasticity sought in the application does not need to be conductive as long as the wire itself provides the necessary conductive path between the probe card (eg) and the device to be detected.
희생 부재를 처리하는 것을 포함하는 처리 흐름의 제1 국면(phase)(국면-1)가 도10A 내지 도10C에 도시되어 있다.A first phase (phase-1) of processing flow comprising processing the sacrificial member is shown in FIGS. 10A-10C.
도10A는 그 내부에 개구(1004)[많은 것들 중 하나가 도시되어 있음]가 한정된 패턴화된 충의 감광성 내식막(1002)이 알루미늄 또는 구리 시트와 같은 희생 재 료 기판(1008) 위에 인가되는 제1 단계를 도시하고 있다.FIG. 10A illustrates a patterned photosensitive resist 1002 of a patterned charge having an opening 1004 (one of which is shown) defined therein applied over a
도10B는 개구(1004) 내의 대체로 평평한 평면 기판 재료가 초미세 기계 가공 또는 (예를 들어 에칭을 포함한) 석판술 등에 의해 토포그래피를 나타내도록 엠보싱 처리되는 다음 단계를 도시하고 있다. 이것은 개구(1004) 내에서 기판의 표면을 내리눌러서, 기판(2008)의 표면 내로 연장된 다수의 오목부(1012)를 생성시키는 엠보싱 공구(1010)로 예시되어 있다.FIG. 10B shows the next step where the generally flat planar substrate material in
도10C는 공구(1010)가 제거되거나 (또는 기판의 표면이 에칭 등에 의해 엠보싱 처리된) 후에 개구(1004) 내의 기판의 표면이 로듐과 같은 다른 전자 부품에 접촉시키기에 적합한 재료로 된 박층(1020)으로 도금 처리된다. 니켈과 같은 다른 재료로 된 후층(1022)이 박층(1020) 위에 인가된다. 이 층(1022)은 엠보싱 처리에 의해 형성된 오목부(1012)를 사실상 충전시키며, 양호하게는 도시된 바와 같이 오목부(1012)를 과충전시킨다. 다음에, 결합가능한 (예를 들어 연질) 금으로 된 박층(1024)이 개구(1014) 내의 후층(1022) 위에 인가된다. 개구(1014) 내의 층상 구조물(1026)(도10D 참조)은 와이어가 결합될 접점 패드를 한정한다. 10C shows a
도10A 내지 도10C에 도시된 단계들을 수행한 다음에 희생 부재(1008)는 접촉 장착될 준비가 된다.After performing the steps shown in FIGS. 10A-10C, the
접점 보유 기판을 희생 부재(1008)에 장착하는 것과 탄성 탐침 접점 구조물을 제조하는 것을 포함하는, 공정 흐름의 제2 국면(국면-2)이 도10D 내지 도10C에 도시되어 있다. A second phase (phase-2) of the process flow, including mounting the contact retaining substrate to the
도10D는 국면-1의 단계들마다 제공된 희생 부재(1008)가 그 주연부 영역에서 그 표면에 장착된 이격체 요소(1030)를 구비한 상태를 도시하고 있다. 이격체 요소(1030)는 공정의 완료 후의 (예를 들어) 반도체 다이가 (후술할) 탐침에 의해 접촉되게 도입되는 구역에 대응하는 중앙 구역(1032)을 갖는 링 (예를 들어, 정방형 링) 형상을 갖도록 패턴화된 후층의 감광성 내식막 [대안으로 중합체, 또는 대안으로 금속 심]으로 형성되는 것이 적합하다. 개방 구역(1032)과 정렬되고 그에 대응하는 중앙 개방 구역을 구비한 링 형상의 기판(1040)은 이격체 요소(1030)의 상부에 배치된다. [이 기판(1040)은 예를 들어 다층 PCB이다.] 링 형상의 기판(1040)의 (도시된) 상부 표면은 기판(1040)의 바람직하게는 개구 근방에 한정된 복수의 접촉 구역(1042)[도1의 도면 부호 110과 비교]를 구비한다. 기판(1040)은 절연 재료층과 도전 재료층이 교호하는 다층 회로기판(예를 들어, PCB)로 예시되어 있으며, (시험회로 장치 등과 같은) 별도의 전자 부품들이 그에 장착될 수 있다. FIG. 10D shows a state in which a
본 발명의 범위 내에서, 기판(1040)은 단순히 (도시하지 않은) 이종 별개의 탐침 카드에 장착된 삽입체일 수 있다. Within the scope of the present invention,
도10E는 와이어(1050)가 그 양단부(1050a, 1050b)에서 PCB(1040) 상의 접촉 구역(1042)과 희생 기판(1008) 상의 개구 내의 재료(1022)들 사이에서 이들을 전기적 접속시키기 위해 [전술한 루프(802)와 유사한 방식으로] 결합되는 상태를 도시하고 있다. 예를 들어, 와이어(1050)의 한 단부(1050a)는 구역(1012) 내의 층(1022)에 볼(ball) 결합되며, 다른 단부(1050b)는 접촉 구역(1020)에 웨지 결합된다. 와이어(2050)는 (오버코팅된 후에는 후술한 바와 같이) 탄성 탐침 접점 구조물로서 작용하기에 적합한 형상으로 (상술한 바와 같이) 형상화된다. 본질적으로, 와이어(1050)의 단부가 첫번째로 결합된다거나 와이어의 단부가 두번째로 결합된다는 사실은 중요하지 않다.FIG. 10E illustrates that
도10F는 와이어(1050)가 기판(1008, 1040)들 사이에서 결합되고 (그리고 제1 결합후 및 제2 결합 전에 소정 형태로 형상화된) 후에, 그 와이어(1050)가 와이어(1050)를 완전히 덮고 또한 기판 상의 접촉 구역을 덮으며, 그리고 희생 기판(1008)의 개구(1012) 내의 구역을 완전을 덮는 도전성 재료로(1052)로 오버코팅되는 상태를 도시하고 있다. 그 결과로 얻은 접점(시험) 구조물에 탄성 특성을 부여하는 재료로 와이어를 오버코팅하는 방법 및 방식은 상술한 기술들 중 임의의 것이 될 수 있다. 10F shows that after
도10G는 와이어(1050)가 오버코팅된 후에 희생 기판(1008)이 화학적 에칭 등에 의해 제거될 수 있는 상태를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 희생 기판을 제거한다는 것은 층(1002)을 제거하는 것뿐만이 아니라 이격체 요소(1030)를 제거하는 것도 포함한다. 이것으로부터 반도체 장비(1060) 상의 대응하는 복수[많은 것들 중 2개가 도시되어 있음]의 접촉 구역(1062)에 탄성 접촉시키기 위해, 복수[많은 것들 중 2개가 도시되어 있음]의 접촉 구역(1042)으로부터 카드 기판(1040)의 개구의 내부 아래로 연장된 복수[많은 것들 중 2개가 도시되어 있음]의 탐침 접점 구조물(1054)[이들 각각은 오버코팅(1052)된 와이어를 포함함]을 구비한 카드 기판(1040)을 얻을 수 있다.10G shows a state in which the
도10G에 명료하게 도시된 바와 같이, 각각의 탄성 접촉 탐침(1054)은 구역(1012)의 의해 마련된 엠보싱 처리된 패턴의 “거울상(mirror image)”인 층(1022, 1020)에 의해 형성된 선단(1054b)을 갖는다.As clearly shown in FIG. 10G, each
이러한 방식으로, 이하에 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 장비를 패키지화하기 전에 반도체 장비의 사전 시험 및 시험을 수행하기 위해 또는 완전히 타당성이 인정된 장비를 생산하기 위해 중요한 시험 중인 장비(device under test: DUT)와 시험 카드(1040) 사이에 탄성적이고 일시적인 접속이 이루어질 수 있다..In this manner, as described in more detail below, a device under test is important for performing pretests and testing of semiconductor equipment prior to packaging the equipment or for producing fully validated equipment. An elastic and temporary connection can be made between the DUT) and the
도10H 및 도10I는 국면-2에서의 다른 최종의 그리고 끝에서 두 번째의 단계를 도시하고 있으며, 여기서 성형화된 와이어(1050)를 오버코팅(도10I 참조)하기 전에 희생 기판(1008)[및 이격체 요소(1030)]이 제거된다(도10H).10H and 10I show a second, final and end step in phase-2, wherein the sacrificial substrate 1008 [prior to overcoating (see FIG. 10I) the molded wire 1050 [FIG. And
도10J 및 도10K는 본 발명에 따라, 탐침으로서의 기능을 하는 탄성 접점 구조물의 다른 실시예들을 도시하고 있다. + 도10J는 실례-2의 도11과 유사한 탐침의 실시예를 도시하고 있고, 도10K는 실례-2의 도12에 유사한 실시예를 도시하고 있다.10J and 10K show other embodiments of an elastic contact structure that functions as a probe, in accordance with the present invention. Figure 10J shows an embodiment of a probe similar to Figure 11 of Example-2, and Figure 10K shows a similar embodiment to Figure 12 of Example-2.
도10J는 탐침형 접점 구조물의 다른 실시예(1070)를 도시하고 있다. 상기 실시예에서와 같이, 와이어 스템(1072)(가요성 신장형 요소)는 기판(1076) 상의 접촉 구역(1076)에 결합된 한 단부(1072a)를 구비한다. 와이어 스템(1074)의 다른 단부(1072b)는 임의의 적절한 방식으로 희생 부재(1080) 상의 사전 형성된 접점 선단(1078)에 결합(웨지 결합된 상태로 도시되어 있음)되며, 그 결과로 얻은 탐침에 소망하는 편향 특성을 제공하도록 [예를 들어, 니켈 재료(1079)로] 오버코팅된다. 적절한 이격체 요소(1083)[도면 부호 1030과 비교]가 적절하게 채용된다. 궁극적으로, 이격체 요소(1083) 및 희생 기판(1080)이 모두 제거된다. 10J illustrates another
도10K는 탐침형 접점 구조물의 다른 실시예(1084)를 도시하고 있다. 상기 실시예에서와 같이, 와이어 스템(1086)(가요성 신장형 요소)은 기판(1076) 상의 접촉 구역(1074)에 결합된 한 단부(1086a)를 구비한다. 와이어 스템의 다른 단부(1086b)는 임의의 적절한 방식으로 희생 부재(1090) 상의 사전 형성된 지형학적 형상의 접점 패드(1088)에 결합(웨지 결합된 상태로 도시되어 있음)된다. 와이어 스템(1086)에는 이하의 방식으로 다층 코팅물이 제공된다. (니켈과 같은) 도전성 재료의 층(1092)이 와이어 스템(1082) 위에 증착(예를 들어 도금)되어, 와이어 스템에 탄성을 부여하고 와이어 스템을 접점 패드(1092)에 고정시킨다. (이산화 실리콘과 같은) 유전성 재료의 층(1094)이 니켈층(1092) 위에 인가된다. 유전성 재료(1094)는 와이어 스템을 접점 패드에 고정시키는 것을 도와주기 위해 접점 패드(1088)를 둘러쌀 수 있다(도시되어 있지 않음). 다음에, 와이어 스템은 접점 패드가 부착된 와이어 스템의 선단을 (도시하지 않은) 감광성 내식막과 같은 적절한 마스킹 재료 내로 침지시킴으로써 마스킹 처리될 수 있다. 최종적으로, (금과 같은) 도전성 재료의 다른 층(1096)이 와이어 스템 위에 증착된다. 이것은 동축의 (차폐된) 도체를 형성시키며, 그 외부층(1096)은 탐침 구조물의 임피던스를 제어하기 위해 임의의 적절한 방식으로 (접지 부호 “G”로 표시된 바와 같이) 접지될 수 있다. 적절한 이격체 요소(1093)[도면 부호 1030과 비교]가 적절하게 채용된다. 본 발명의 범위 내에서, 와이어 스템은 접점 패드(1088)를 (예를 들어 경납땜에 의해) 그에 부착하기 전에 (상술한 바와 같이) 오버코팅될 수 있다. 본 예에 있어서, 접점 패드는 지형학적으로 [도10D의 도면 부호 1026과 비교] 도시되어 있으며, 그 특 성은 특히 탐지, 특히 납땜 융기부를 탐지하는 데 유용하다(예를 들어 도12E 참조). 10K illustrates another
희생 부재 상의 접점 제조Fabrication of contacts on the sacrificial member
상기 본론부에서, 와이어의 단부를 전자 부품에 결합하고, 와이어를 탄성 형상을 갖는 와이어 스템이 되도록 형성화하고, 와이어를 탄성 재료로 오버코팅하며, 그리고 선택적으로 와이어의 다른 단부를 희생 요소 또는 희생 부재에 선택적으로 결합함으로써 탄성 접점 구조물을 제조하는 기술을 설명하였다. 이러한 방식으로 탄성 접점 구조물이 전자 부품에 장착된다.In the main part, the end of the wire is joined to an electronic component, the wire is formed to be a wire stem having an elastic shape, the overcoated wire is made of an elastic material, and optionally the other end of the wire is a sacrificial element or sacrificial material. Techniques for making elastic contact structures by selectively coupling to members have been described. In this way, the elastic contact structure is mounted to the electronic component.
본 발명에 따르면, 복수의 탄성 접점 구조물이 이 탄성 접점 구조물을 전자 부품에 장착하지 않고, 추후의 (탄성 접점 구조물을 제조한 후의) (경납땜 등에 의한) 전자 부품으로의 장착을 위해 별도의 이종의 구조물로서 제조된다. 다시 말하자면, 접점 구조물의 공급부[예를 들어 “버켓(bucket)”]는 추후에 전자 부품으로의 부착(장착)을 위해 제조되고 보관될 수 있다. 이것은 복수의 핀을 제조한 다음 나중에 이들을 패키지 몸체에 경납땜하는 종래 기술과 유사하다.According to the present invention, a plurality of elastic contact structures do not mount the elastic contact structure to the electronic component, but are separately heterogeneous for mounting to an electronic component (after brazing, etc.) later (after manufacturing the elastic contact structure). It is manufactured as a structure. In other words, the supply portion of the contact structure (eg “bucket”) can be manufactured and stored for later attachment (mounting) to an electronic component. This is similar to the prior art, which manufactures a plurality of pins and later solders them to the package body.
도11A는 별도의 탄성 접점 구조물을 제조하는 제1 단계를 도시하고 있으며, 여기서 패턴화된 층의 감광성 내식막(1102)이 희생 기판(1104)의 표면 (도시된 상부)에 인가되는 상태를 도시하고 있다. 이 감광성 내식막(1102)에는 [예를 들어, 종래의 스크리닝(screening) 기술을 이용한] 복수[많은 것들 중 3개]의 개구(1106a, 1106b, 1106c)들이 제공된다.FIG. 11A shows a first step in fabricating a separate elastic contact structure, where the
도11B는 형성화된 (엠보싱 처리된) 공구(1110)를 이용해서 내식막 개구 내의 희생 기판(1104) 내에서 (선택적으로) 토포그래피를 생성시키는 다음 단계를 도시하고 있다. (공구의 사용은 희생 기판의 표면에 토포그래피를 에칭하는 방법에 대한 대안이다). 이 도면에서 도시된 바와 같이, 토포그래피는 개구(1106a) 내의 희생 기판(1104)에서 생성되었고, 개구(1106b) 내의 희생 기판(1104)에서는 생성 중이며, 개구(1106c) 내의 희생 기판(1104)에서는 앞으로 생성되어야 한다.FIG. 11B shows the next step of (optionally) generating topography in the
도11C 내지 도11E는 [개구(1106a)들 중 예시적인 대응 개구 내의] 복수의 접점 구조물들 중 예시적인 하나의 구조물에 대해, 복수의 별개의 탄성 점점 구조물을 제조하는 공정의 후속 단계들을 도시하고 있다.11C-11E show subsequent steps of the process of manufacturing a plurality of separate elastic increasingly structures, for an exemplary one of the plurality of contact structures (in an exemplary corresponding opening of the
도11C는 개구(1106a) 내의 희생 기판(1104) 상에 (예를 들어 경질 금으로 된) 제1 도전층을 도금하고, 제1 층(1122)의 상부에 (예를 들어 니켈로 된) 제2 도전층을 도금하고, 제2 층(1124)의 상부에 (예를 들어 경질 금으로 된) 제3 도전층을 도금함으로써 개구(1106a) 내에서 접점 선단(1120)[도면 부호 990과 비교]를 형성하는 것을 도시하고 있다. (이 도면 세트에서 도시된 3층 접점 패드는 단지 예시적일 뿐이며, 적어도 하나의 층이 요구된다는 사실을 이해해야 한다) 일반적으로, 바닥층(1122)은 전자 부품에 접촉시키기 쉬운 재료로 이루어져야 하며, 상부층(1124)은 와이어 스템에 결합하기 쉬운 재료로 이루어져야 한다. 상술한 바와 같이, (전자 부품에 접촉시키기 위한) 박층의 경질 금, 매우 박층인 구리, (금 와이어 스템에 결합하기 위한) 박층의 연질 금을 차례로 포함하는 4층 구조물이 형성될 수 있다. 얇은 구리층은 선택적이라는 사실을 이해해야 한다. 11C plated a first conductive layer (e.g., of hard gold) on a
도11D는 와이어를 접점 선단(1120)에 결합하고, 상술한 임의의 적절한 방식 으로 와이어가 와이어 스템(1130)이 되도록 성형화하는 방법을 도시하고 있다[예를 들어 도2A와 비교).FIG. 11D illustrates a method of joining the wire to the
도11E는 상술한 임의의 적절한 방식으로 와이어 스템을 탄성을 갖는 (예를 들어, 니켈) 재료(1132)로 오버코팅하는 것을 도시하고 있다[예를 들어, 도5A와 비교].FIG. 11E illustrates overcoating the wire stem with an elastic (eg nickel)
도11F는 최종 단계를 도시하고 있으며, 여기서 희생 기판(1104)과 감광성 내식막(1102)이 감광성 내식막을 세척하는 방법 및 희생 기판을 용해시키는 방법과 같은 같은 임의의 적절한 공정에 의해 제거된다. 이것으로써 접점 선단(1120)을 갖는 탄성 접점 구조물(1130)의 제조가 완료된다.11F shows the final step, where the
이러한 방식으로, 복수의 개별 탄성 접점 구조물들이 형성될 수 있다. 예를 들어 도11A 내지 도11F에서 도시된 기술에 의해 형성된 접점 구조물은 (경납땜, 연납땜, 에폭시 부착 등에 의해) 반도체 패키지의 외부 표면 상의 패드의 일대일로 개별적으로 장착될 수 있다. 바로 위에서 설명한 바와 같이, 다수의 응용 예에 있어서 복수의 접점 구조물은 반도체 패키지의 외부 표면에 한번에 전달[“무리(gang) 전달]되는 것이 바람직하다.In this way, a plurality of individual elastic contact structures can be formed. For example, the contact structures formed by the techniques shown in FIGS. 11A-11F may be individually mounted one-to-one of pads on the outer surface of the semiconductor package (by brazing, soldering, epoxy adhesion, etc.). As just described above, in many applications it is desirable that the plurality of contact structures be delivered at one time (“gang transfer”) to the outer surface of the semiconductor package.
접점 무리 전달Contact bunch propagation
도11A 내지 도11F와 관련해서 상술한 바와 같이, 복수의 별개의 “장착되지 않은” 탄성 접점 구조물들이 추후의 전자 부품으로의 장착을 위해 형성될 수 있다.As described above with respect to Figures 11A-11F, a plurality of separate "unmounted" elastic contact structures may be formed for later mounting to an electronic component.
본 발명에 따르면, 복수의 탄성 접점 구조물들은 (예를 들어 도11A 내지 도 11E에서의 방식으로) 희생 기판 상에서 제조된 다음, 전자 부품에 한 무더기로 장착(무리 전달)될 수 있다. (일반적으로, 이것은 희생 기판으로부터 접점 구조물을 탈착하는 단계를 생략함으로써 또는 도11F에 도시된 단계를 생략함으로써 달성된다).In accordance with the present invention, a plurality of elastic contact structures can be fabricated on a sacrificial substrate (eg in the manner in FIGS. 11A-11E) and then mounted (bundled) in a bunch on an electronic component. (Generally, this is accomplished by omitting the step of detaching the contact structure from the sacrificial substrate or by omitting the step shown in FIG. 11F).
본 발명에 따르면, 희생 캐리어(희생 기판)에 장착된 복수의 사전 형성된 탄성 접점 구조물들은 완전히 조립된 세라믹 패키지와 같은 전자 부품에 단일 단계로 전달(무리 전달)될 수 있다. (그 외부 표면에 복수의 탄성 접점 구조물들을 갖는 세라믹 패키지는 전반적으로 도7A와 관련해서 상술하였다.)According to the present invention, a plurality of preformed elastic contact structures mounted on a sacrificial carrier (sacrificial substrate) can be delivered in a single step to an electronic component, such as a fully assembled ceramic package. (The ceramic package having a plurality of elastic contact structures on its outer surface has been described above with reference to FIG. 7A as a whole.)
도12A는 반도체 장비(다이)(1256)[도면 부호 706과 비교]가 장착되는 중앙 공동부(1254)[도면 부호 704와 비교]를 구비한 패키지 몸체(1252)[도면 부호 702와 비교]를 포함하는 완전 조립된 세라믹 패키지(1250)를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 다이(1256)는 그 전방면의 주연부 영역 둘레에 배치된 복수[많은 것들 중 2개가 도시되어 있음]의 결합 패드를 구비하고, 패키지 몸체는 공동부의 주연부 둘레에 배치된 대응하는 복수[많은 것들 중 2개가 도시되어 있음]의 단자(도전성 트레이스의 내부 단부)를 구비한다. 다이(1256)의 결합 패드는 종래의 방식으로 결합 와이어(1260)[도면 부호 710과 비교]에 의해 패키지 몸체의 단자에 일대일로 접속되고, 공동부(1254)는 뚜껑(1258)[도면 부호 708과 비교]에 의해 밀봉된다. 이것은 종래 기술의 “상향 공동부” 패키지화 기술에 대한 예이며, 여기서 패키지 몸체의 전체 바닥 표면은 도전성 패드(1280)의 배열로 “완전히 조밀화(fully-populated)”될 수 있으며, 상기 도전성 패드에는 반도체 패키지와 외부 장비 또는 시스템간의 접속을 수행하기 위해 핀, 볼 융기부 등이 장착된다. “하향 공동부(cavity-down)” 패키지화의 경우에, 뚜껑은 패키지 외부의 중앙 영역을 점유하며, 패드(1280)는 뚜껑의 중앙 영역의 외측에서 패키지 몸체의 표면을 “부분적으로 조밀화(partially-populate)”한다. 본 발명은 상향 공동부 또는 하향 공동부 패키지화 기술, 그리고 완전히 또는 부분적으로 조밀화된 배열에 응용할 수 있다.12A shows a package body 1252 (compare 702) with a central cavity 1254 (compare 704) on which semiconductor equipment (die) 1256 (compare 706) is mounted. A fully assembled
일반적으로, 종래 기술에 있어서, 핀과 같은 접점 구조물은 자동화된 장비를 사용해서 세라믹 패키지와 같은 전자 부품에 개별적으로 전달된다. 일반적으로, 소정의 개개의 패키지 (및 핀) 배치에 대해서만 전형적으로 사용될 수 있는 특수 주형 또는 고정 장치가 요구된다. 이것은 제품 개발 싸이클을 지체시키는 툴링(tooling) 단계와 가동 단축 장비를 감가상각하기가 곤란한 툴링 비용을 나타낸다. 더욱이, 그 공정에 대한 제어가 불완전해서, 하나 이상의 핀이 전형적으로 손으로 제거 또는 교환할 필요가 있게 한다. 이것은 고가의 칩을 내장한 패키지(예를 들어 $1000의 반도체 장비)의 예로 예시한 바와 같이 비용면에서 효율적이지 못하다. 결함이 있는 핀을 교환하기 위해 패키지를 재조작함으로써 칩의 손상을 초래될 수 있다.Generally, in the prior art, contact structures such as pins are individually delivered to electronic components such as ceramic packages using automated equipment. In general, special molds or fixtures are needed that can typically be used only for certain individual package (and pin) arrangements. This represents tooling steps that delay product development cycles and tooling costs that are difficult to depreciate. Moreover, control over the process is incomplete, causing one or more pins to typically need to be removed or replaced by hand. This is not cost effective, as illustrated by the example of a package containing expensive chips (eg $ 1000 semiconductor equipment). Remanipulating the package to replace a defective pin can result in chip damage.
도12A는 희생 기판[도면 부호 1104와 비교] 상에서 제조된 복수의 탄성 접점 구조물(1230)[도면 부호 1130과 비교]을 도시하고 있다. 이것은 감광성 내식막(1102)이 희생 기판(1104)으로부터 세척되는 전술한 도11E에 대응하지만 이 처리 단계에서 감광성 내식막을 세척하는 것이 반드시 필요한 것이 아니다. 본 도면에서 도시한 바와 같이, 캐리어(1204)에 장착된 복수의 접점 구조물(1230)은 접점 구 조물의 선단(1230b)이 패키지 상의 패드(1280)와 정렬된 상태로 패키지(1252)의 임의 위치로 장착되게 된다. 이것은 자동화 부품 취급 장치에 의해 용이하게 달성된다. 또한 본 도면에서 도시된 바와 같이, 대량의 납땜(1282) (대안으로 청동 재료, 도전성 에폭시 등)이 접점 구조물(1230)을 도입하기 전에 각각의 접점 패드(1280) 상에 증착된다. 12A illustrates a plurality of elastic contact structures 1230 (compare 1130) fabricated on a sacrificial substrate (compare 1104). This corresponds to FIG. 11E described above in which the
도12B에서는 접점들이 대응하는 접점 패드(1280) 상에서 이들의 선단이 납땜(1282) 내에 매몰된 상태로 한 무더기로 운반되는 상태를 도시하고 있다. 이것은 (납땜을 사용한 경우) (납땜을 재유동시키기 위해) 노에서의 상기 단계를 수행함으로써 달성된다. 본 도면에서 도시된 바와 같이, 접점 구조물의 선단(1203b)이 접점 패드(1280)에 물리적으로 접촉하는 것이 필수적인 것은 아닌데, 이는 납땜이 접점 구조물(1203)의 선단부 둘레에서 재유동해서 접점 구조물과 접점 패드 사이에 신뢰성 있는 전기적 접속을 수행하기 때문이다.12B shows a state in which the contacts are carried in a batch with their tip embedded in
도12C는 최종 단계를 도시하고 있으며, 여기서 희생 기판(1204)은 제거된다[도11F와 비교].12C shows the final step, where the
전술한 방식으로, 복수의 탄성 접점 구조물들이 사전 형성되고, 그 후에(나중에) 전자 부품(예를 들어 패키지 몸체)의 표면에 장착될 수 있다. 본 발명의 범위 내에서, 접점 구조물들을 사전에 형성하는 것은 예를 들어 세라믹 또는 흑연 주형을 사용한 성형 기술에 의해 달성될 수 있다. 부가적으로, 본 발명의 범위 내에서, 접점 구조물들은 상술한 조립체 실시예의 상호접속 기판과 같은 임의의 전자 부품 또는 실리콘 다이 등에 장착될 수 있다. In the manner described above, a plurality of elastic contact structures can be preformed and subsequently (later) mounted to the surface of the electronic component (eg package body). Within the scope of the present invention, forming contact structures in advance can be accomplished by, for example, molding techniques using ceramic or graphite molds. Additionally, within the scope of the present invention, the contact structures may be mounted to any electronic component or silicon die or the like, such as the interconnect substrate of the assembly embodiment described above.
본 발명의 무리 전달 기술의 이점은 툴링 (및 그와 관련된 비용)이 최소화되고, 임의의 소정 패키지 형상에 대해서, 탄성 접점 구조물의 소정 패턴(예를 들어, 배열)에 대한 템플레이트(template)[상술한 바와 같이 템플레이트로서의 역할을 하는 성형화된 와이어 스템과 혼돈해서는 안됨]가 사양 항목에서 명시될 수 있다는 것이다. (일반적으로, 소망하는 핀 레이아웃은 CAD 소프트웨어 상에서 이미 입수 가능하며, 캐리어 상에 접촉 구역을 형성하기 위해 배열 지점들을 마스킹 패턴으로 변환하는 간단한 “매크로(macro)”가 사용될 수 있다.) The advantage of the bunch transfer technique of the present invention is that the tooling (and the costs associated therewith) is minimized, and for any given package shape, a template for a given pattern (eg, an arrangement) of the elastic contact structure (described above) Should not be confused with a molded wire stem that serves as a template as described herein]. (In general, the desired pin layout is already available in CAD software, and a simple “macro” can be used that converts the alignment points into a masking pattern to form contact areas on the carrier.)
본 발명의 범위 내에서, 복수의 탄성 접점 구조물들이 전자 부품에 무리 전달된(예를 들어, 도12A 내지 도12C 참조) 다음에, (부품에) 장착된 탄성 접점 구조물들이 도금되거나 또는 추가 도금될 수 있다. 다시 말해서, (i) 오버코팅되지 않은 복수의 와이어 스템이 전자 부품에 무리 전달된 다음에 오버코팅될 수 있으며, 또는 (ii) 하나 이상의 오버코팅층이 인가된 복수의 와이어 스템이 전자 부품에 무리 전달된 다음에, 부가적인 재료층에 의해 오버코팅될 수 있다.Within the scope of the present invention, a plurality of elastic contact structures may be unreasonably delivered to an electronic component (see, for example, FIGS. 12A-12C), and then the mounted elastic contact structures (on the component) may be plated or further plated. Can be. In other words, (i) a plurality of non-overcoated wire stems may be overcoated to the electronic component and then overcoated, or (ii) a plurality of wire stems to which one or more overcoating layers have been applied to the electronic component. And then overcoated by an additional layer of material.
또한, 본 발명의 범위 내에서, 복수의 접점 구조물들을 전자 부품에 무리 전달시키는 기술은 패키지 핀과 같은 비탄성 접점 구조물에도 응용될 수 있다. 그러한 경우에, 복수의 패키지 핀은 추후의 전자 부품으로의 무리 전달( 및 통상적으로 경납땜)하기 위한 희생 기판 상에서 제조되거나 그에 대해 장착된다.In addition, within the scope of the present invention, the technique of excessively transferring a plurality of contact structures to electronic components may also be applied to inelastic contact structures such as package pins. In such a case, the plurality of package pins are fabricated or mounted on a sacrificial substrate for later delivery (and typically brazing) to electronic components.
복수의 접점 구조물들을 전자 부품에 무리 전달시키는 예시적인 공정이 도12A 내지 도12C와 관련해서 설명된다. 본 발명의 범위 내에서, 상기 공정은 본 발명의 탄성 접점 구조물뿐만이 아니라 패키지 핀과 같은 “통상적인” 접점 구조물 에도 응용할 수 있다. 그러나, 무리 전달 공정은 이하의 이유로 인해 본 발명과 관련해서 특히 유리하다.An exemplary process of forcing a plurality of contact structures to an electronic component is described with reference to FIGS. 12A-12C. Within the scope of the present invention, the process is applicable not only to the elastic contact structures of the present invention but also to "conventional" contact structures such as package pins. However, the bunch transfer process is particularly advantageous in connection with the present invention for the following reasons.
와이어를 (예를 들어, 패키지 상의) 단자에 결합할 때, 그리고 (본 발명의 탄성 접점 구조물들을 패키지 패드 상에 직접 구성하는 경우에서와 같이) 전자 플레임 오프(flame off)를 채용할 때, 패키지화된 반도체 장비에 역효과를 미치는 스파크를 발생시킬 가능성이 있다. 많은 경우에, 반도체 장비는 외부 상호접속부를 패키지에 장착하기 전에 이들 패키지 (예를 들어, 세라믹 패키지) 내에 장착된다. 이 공정의 상기 “추후(late)” 단계에서 반도체 장비에 대한 손상이 약간이라도 있는 경우에 최대한 회피해야 될 고가의 비용이 드는 상황이다. 본 발명의 무리 전달 기술은 향상된 수율을 갖고 양호한 방식으로 상기 문제점을 해결한다.When coupling wires to terminals (eg, on a package), and when employing an electronic flame off (as in the case of constructing the elastic contact structures directly on the package pad), packaging There is a possibility of generating a spark that adversely affects the semiconductor device. In many cases, semiconductor equipment is mounted in these packages (eg, ceramic packages) before mounting the external interconnects in the package. There is a costly situation to be avoided as much as possible if there is even slight damage to the semiconductor equipment in the "late" step of this process. The herd delivery technique of the present invention has improved yield and solves this problem in a good manner.
복수의 접점 구조물들을 희생 기판 상에서 제조한 다음 그 구조물들을 패키지 (또는 임의의 전자 부품)에 무리 전달시킴에 따라 수반되는 부가적인 이점은 접점 패드들 간의 간격이 제어될 수 있다는 것이다. 접점 구조물들은 희생 부재 상에서 제1 간격(피치)으로 시작될 수 있으며, 이들의 양단부에서 제2 간격을 갖도록 형성화될 수 있다. 본 발명의 범위 내에서, 접점 구조물들은 희생 부재 상에서 성긴 피치로 개시될 수 있으며, 패키지 (또는 임의의 전자 부품)에 미세한 피치로 접속될 수 있거나, 또는 그 역도 성립한다.An additional advantage involved in fabricating a plurality of contact structures on a sacrificial substrate and then forcing the structures into a package (or any electronic component) is that the spacing between the contact pads can be controlled. The contact structures may begin at a first interval (pitch) on the sacrificial member and may be formed to have a second interval at both ends thereof. Within the scope of the present invention, the contact structures may be initiated at a sparse pitch on the sacrificial member, connected to the package (or any electronic component) at a fine pitch, or vice versa.
상술한 기술로부터 수반되는 다른 이점은 궁극적으로 패키지 핀의 궁극적으로 선단이 되는 것(즉, 패키지 몸체 또는 임의의 전자 부품에 무리 전달된 접점 구조물)이 (상기에 설명한) 그들의 간격에서 뿐만이 아니라, (이후에 보다 상세하게 설명할 탐침 접점 패드를 제조하는 방식에 있어서) 그들의 형상 및 토포그래피 면에서도 잘 제어될 수 있다는 것이다. 전자 부품 상에서 접점 구조물의 선단의 간격 및 배치를 신뢰성 있게 제어함으로써, 전자 제품이 장착될 기판 (예를 들어, 인쇄 회로기판) 상에 도전성 트레이스, 패드 등을 제조하기 위한 요건이 다소 완화될 수 있다.Another advantage entailed from the above-described techniques is that ultimately leading to the package pins (ie contact structures that are unreasonably delivered to the package body or any electronic component) is not only at their spacing (described above), but also ( In the manner of manufacturing the probe contact pads, which will be described in more detail later), they can be well controlled in terms of their shape and topography. By reliably controlling the spacing and placement of the tip of the contact structure on the electronic component, the requirements for manufacturing conductive traces, pads, and the like on a substrate (e.g., a printed circuit board) on which the electronic product is to be mounted may be somewhat relaxed. .
본 명세서에서 설명한 무리 전달 기술은 분리 또는 분리되지 않든지 간에 반도체 다이에 복수의 접점 구조물을 장착하는 데 특히 유리하다. 본 발명의 범위 내에서, 접점 구조물들은 하나의 펠 스워프(fell swoop)로 웨이퍼 상의 복수의 비분리 반도체 다이에 복수의 접점 구조물들을 무리 전달시키기에 충분한 크기로 이루어진 희생 기판 상에서 제조될 수 있다. 대안으로, 하나의 비분리된 반도체 다이의 크기로 된 희생 기판 상에 접점 구조물들을 제조하고, 이들 접점 구조물들을 단지 웨이퍼 상의 선택된 “양호한” 다이에만 무리 전달시키는 것도 가능하다. 어느 경우에든, 접점 구조물들이 다이싱(분리) 전에 웨이퍼 상의 다이에 장착될 수 있다.The bunch transfer technique described herein is particularly advantageous for mounting a plurality of contact structures on a semiconductor die, whether separated or not. Within the scope of the present invention, the contact structures can be fabricated on a sacrificial substrate that is sized enough to force a plurality of contact structures to a plurality of non-separated semiconductor dies on a wafer with one fell swoop. Alternatively, it is also possible to fabricate contact structures on a sacrificial substrate that is the size of one non-separated semiconductor die, and to force these contact structures only to selected “good” dies on the wafer. In either case, contact structures can be mounted to the die on the wafer prior to dicing (separation).
도12D에 도시된 본 발명의 무리 전달 기술의 다른 실시예에 있어서, 복수의 탄성 접점 구조물들은 플라스틱 패키지 내에서와 같이 패키지 내의 구멍 내로 삽입된다.In another embodiment of the flock transfer technique of the present invention shown in Figure 12D, a plurality of elastic contact structures are inserted into holes in the package, such as in a plastic package.
도12D는 플라스틱 패키지 몸체와 같은 전자 부품(1222)의 표면의 리세스(1220) 내로 접점 구조물(1230)[명료성을 위해 2개가 도시되어 있으며 희생 기판은 생략하였음]들을 무리 전달시키는 것을 도시하고 있다. 리세스(1220)는 도전성 재 료(1224)로 충전될 수 있으며, 상기 도전성 재료는 예를 들어 재유동될 수 있는 납땜, 또는 도전성 에폭시 재료일 수 있다.FIG. 12D illustrates bunch transfer of contact structures 1230 (two are shown for clarity and sacrificial substrates are omitted) into
본 발명의 범위 내에서, 접점 구조물들은 무리 전달되지 않고 패키지에 대해 일대일로 개별적으로 전달(장착)될 수 있다.Within the scope of the present invention, the contact structures can be individually delivered (mounted) one-to-one with respect to the package without being unreasonably delivered.
본 발명의 범위 내에서, 상술한 무리 전달 기술은 탐침 카드 상에 복수의 탐침 구조물을 형성하기 위해 사용될 수 있다.Within the scope of the present invention, the herd delivery technique described above may be used to form a plurality of probe structures on a probe card.
본 발명의 무리 전달 기술의 전반적인 이점은 접점 구조물들을 반도체 패키지 상에 장착하는 특정의 종래 기술과 대조해서 명료해진다. 이들 종래 기술은 패키지를 마련하는 단계, 핀을 제조하는 단계, 핀 공급원(“버켓”)으로부터 핀을 하나씩 공급하는 단계, 및 이들 핀을 재가열 공정에 의해 패키지 몸체에 장착하는 단계를 포함한다. 본 발명의 기술에 의하면, 이들과 유사한 단계들을 모두 하나로 통합된다. The overall advantages of the bunch transfer technology of the present invention are evident in contrast to certain prior art techniques for mounting contact structures on a semiconductor package. These prior arts include preparing a package, manufacturing a pin, feeding pins one by one from a fin source (“bucket”), and mounting these pins to the package body by a reheating process. According to the technique of the present invention, all of these similar steps are integrated into one.
도12E는 바람직하게는 무리 전달된 복수의 탄성 접점 구조물(1254)[도면 부호 1230과 비교]들을 구비한 탐침 카드(기판)(1252)를 도시하고 있다. [희생 무리 전달 기판(1204)은 도시의 명료성을 위해 생략됨] 접점 구조물들은 다양한 수준의 오버트레블(overtravel) 및 탄성을 허용하도록 그들의 형상 및 오버코트 재료에 따라 주문 제작될 수 있다. 접점 구조물(1254)의 선단은 전자 부품(1258) 상의 납땜 융기부(1256)의 제어된 침투를 허용하도록 지형학적 형상을 가지며, 상기 납땜 융기부는 (예를 들어) “C-4” 공정에 의해 형성된다.Figure 12E illustrates a probe card (substrate) 1252, preferably with a plurality of hermeticly conveyed elastic contact structures 1254 (compare with reference numeral 1230). [Sacrifice
도12F에서 도시된 바와 같이, 복수의 탄성 접점 구조물(1230)들을 제조한 후 에, 접점 구조물들은 도5G와 관련해서 상술한 방식으로 추가로 오버코팅되며, 그 결과 상기 코팅물의 테이퍼형 외부층(1232)이 얻어지며, 상기 외부층은 접점 구조물의 고정을 증대시키도록 접점 구조물의 장착된(근접) 단부에서 더 두껍다. 이 증대된 고정 특성은 탐침 실시예와 관련해서 바람직하며, 여기서 상기 접점 구조물은 반복된 굽힘을 받게 된다.As shown in Figure 12F, after fabricating the plurality of
일시적/영구적 방법Temporary / Permanent Method
집적 회로(칩) 제조법들 중 공지된 과정은 칩의 사전 시험과 기능상의 시험이 있다. 이들 기술은 전형적으로 칩을 패키지화한 후에 수행된다. Known processes in integrated circuit (chip) manufacturing methods include pre-testing and functional testing of the chip. These techniques are typically performed after packaging the chip.
오늘날의 집적 회로는 일반적으로 단일의 (통상적으로 둥근) 반도체 웨이퍼 상에서 [통상적으로 정방형 또는 장방형 다이 사이트(site)로서] 수개의, 전형적으로 동일한 집적 회로 다이를 생성시킨 다음, 다이(칩)들을 서로로부터 분리(단일화, 다이싱)하기 위해 웨이퍼를 스크라이빙 및 슬라이싱함으로써 제조된다. “스크라이브 라인(커프)” 영역의 직교 격자가 인접한 다이들 사이에 연장되며, 때로는 제조 공정을 평가하기 위해 시험 구조물들을 포함한다. 이들 스크라이브 라인 영역들과, 이 영역 내의 포함된 임의의 것들은 다이가 웨이퍼로부터 분리된 후에 파괴될 것이다. 분리된 다이들은 최종적으로 다이 상의 결합 패드와 패키지 몸체 내의 도전성 트레이스간의 와이어 결합 접속 등과 같이 개별적으로 패키지화된다(예를 들어 상술한 도7A 내지 도7C를 참조할 것). Today's integrated circuits typically produce several, typically identical, integrated circuit dies (typically as square or rectangular die sites) on a single (usually round) semiconductor wafer, and then the dies (chips) to each other. Manufactured by scribing and slicing a wafer for separation (unification, dicing) from the wafer. An orthogonal grating in the “scribe line (cuff)” region extends between adjacent dies and sometimes includes test structures to evaluate the manufacturing process. These scribe line regions and any contained within these regions will be destroyed after the die is separated from the wafer. The separated dies are finally packaged individually, such as wire bonded connections between the bond pads on the die and the conductive traces in the package body (see, eg, FIGS. 7A-7C above).
“사전 시험”은 칩(다이)에 단순히 전원을 공급하거나(“정적인” 사전 시험), 또는 전원을 공급하고 칩의 기능성을 상당한 정도까지 신호 연습(“동적인” 사전 시험) 하는 공정이다. 양자의 경우에 있어서, 사전 시험은 전형적으로 고온에서 칩에 “일시적으로” (또는 제거 가능하게) 접속시킴으로써 수행되며, 그 목적은 칩을 패키지화하기 전에 결함이 있는 칩을 확인하기 위한 것이다. 사전 시험은 통상적으로 다이들이 웨이퍼로부터 분리(다이싱)된 후에 일대일로 수행되지만, 다이들을 분리하기 전에 사전 시험을 수행하는 것도 공지되어 있다. 전형적으로, 다이로의 일시적인 접속은 “플라잉 와이어(flying wire)”에 의한 시험 탐침에 의해 이루어진다."Pretest" is a process that simply powers a chip (die) ("static" pretest), or powers up and exercises the chip's functionality to a significant extent ("dynamic" pretest). In both cases, preliminary testing is typically performed by “temporarily” (or removably) connecting to the chip at high temperature, the purpose of which is to identify the defective chip prior to packaging the chip. Preliminary testing is typically performed one-to-one after the dies have been separated (diced) from the wafer, but it is also known to perform the pretest before separating the dies. Typically, a temporary connection to the die is made by a test probe with a “flying wire”.
또한, 다이에 일시적으로 접속시킴으로써 기능적 시험이 수행될 수 있다. 몇 가지 경우에 있어서, 각 다이에는 칩의 몇가지 기능성을 연습하는 내장형 자기 시험(자기 기동, 신호 발생) 회로 장치가 제공된다. 몇가지 경우에 있어서, 시험 지그(jig)가 각 다이를 대해 제조될 있으며, 이 때 탐침 핀은 시험을 필요로 하는 특정 다이 상의 결합 패드와 정확하게 정렬된다. 이들 시험 지그는 비교적 고가이며, 과도한 제조 시간을 필요로 한다.In addition, a functional test can be performed by temporarily connecting to the die. In some cases, each die is provided with a built-in self test (self-start, signal generation) circuit arrangement that exercises some of the functionality of the chip. In some cases, test jigs may be made for each die, with the probe pins aligned precisely with the bond pads on the particular die requiring the test. These test jigs are relatively expensive and require excessive manufacturing time.
일반적인 제안으로서, 패키지 리드선들이 사전 시험 (또는 기능상의 시험이 아닌) 조립을 위해 최적화된다. 종래 기술의 사전 시험기판은 비용이 많이 들고, 종종 수천 싸이클(즉, 일반적으로 시험될 다이마다 1싸이클)을 겪게 된다. 더욱이, 상이한 다이는 상이한 사전 시험기판을 필요로 한다. 사전 시험 기판은 전체적인 제조 비용을 증대시키고, 특정 장비의 대규모 가동에 대해서만 감가상각될 수 있는 고가이다. As a general suggestion, package leads are optimized for pre-testing (or not functional testing) assembly. Prior test substrates of the prior art are expensive and often experience thousands of cycles (ie, typically one cycle per die to be tested). Moreover, different dies require different pretest substrates. Pretest boards increase the overall manufacturing cost and are expensive, which can only be depreciated for large scale operation of a particular piece of equipment.
다이를 패키지화하기 전에 다이를 일부 시험한 경우에, 다이는 패키지화된 다이가 외부 시스템 부품에 접속될 수 있도록 패키지화된다. 상술한 바와 같이 패키지화는 전형적으로 결합 와이어 등에 의해 다이에 “영구적으로” 접속시키는 일부 종류를 포함한다. (종종, 그와 같은 영구적 접속은 수행되지 않을 수도 있고 재수행될 수도 있지만, 이것은 일반적으로 바람직하지 않다.) If the die was partially tested before the die was packaged, the die is packaged so that the packaged die can be connected to external system components. As mentioned above, packaging typically involves some kind of “permanent” connection to the die, such as by a joining wire. (Sometimes such a permanent connection may or may not be performed, but this is generally not desirable.)
결국, 다이의 사전 시험 및/또는 사전 패키지화 시험을 위해 요구되는 일시적 접속은 종종 다이를 패키지화하기 위해 요구되는 영구적 접속과는 상이하다.As a result, the temporary connections required for the pre-test and / or pre-packaging test of the die are often different from the permanent connections required to package the die.
본 발명의 목적은 동일한 상호접속 구조물을 사용해서, 반도체 다이와 같은 전자 부품에 일시적 또는 영구적으로 접속시키기 위한 기술을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a technique for temporarily or permanently connecting electronic components, such as semiconductor dies, using the same interconnect structure.
본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼로부터 다이를 분리하기 전에 또는 웨이퍼로부터 다이를 분리한 후에, 다이의 사전 시험 또는 시험을 수행하기 위해, 다이에 일시적으로 상호접속시키기 위한 기술을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a technique for temporarily interconnecting dies to perform pretests or tests of the dies prior to or after detaching the die from the wafer.
본 발명의 또 다른 목적은 다이에 영구적으로 접속시키기 위해 동일한 상호접속 구조물이 사용되든 그렇지 않든 간에 다이에 일시적으로 상호접속시키기 위한 향상된 기술을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an improved technique for temporarily interconnecting dies, whether or not the same interconnect structure is used to permanently connect the dies.
본 발명에 따르면, 탄성 접점 구조물들은 반도체 다이와 같은 전자 부품에 대한 일시적 및 영구적 접속부로서의 이중 임무를 수행할 수 있다. In accordance with the present invention, elastic contact structures can perform a dual task as temporary and permanent connections to electronic components such as semiconductor dies.
본 발명에 따르면, 탄성 접점 구조물들은 반도체 다이에 직접 장착될 수 있으며, 탄성 접점 구조물들은 다수의 목적을 수행할 수 있다.According to the present invention, the elastic contact structures can be mounted directly to the semiconductor die, and the elastic contact structures can serve multiple purposes.
(a) 탄성 접점 구조물들은 시험기판에 신뢰성 있게 일시적으로 접촉할 수 있으며, 그것은 통상적인 인쇄 회로기판만큼 단순하고 간결하다.(a) The elastic contact structures can reliably and temporarily contact the test board, which is as simple and concise as a conventional printed circuit board.
(b) 동일한 탄성 접점 구조물들이 스프링 클립 등에 의해 제위치에 유지될 때 회로기판에 신뢰성 있게 영구적으로 접촉할 수 있다.(b) It is possible to reliably and permanently contact the circuit board when the same elastic contact structures are held in place by spring clips or the like.
(c) 동일한 탄성 접점 구조물들이 납땜에 의해 회로기판에 신뢰성 있게 영구적으로 접속될 수 있다.(c) The same elastic contact structures can be reliably and permanently connected to the circuit board by soldering.
도13A는 패키지의 외부면에 배치된 복수의 탄성 접점 구조물(1330)들을 갖는 패키지 전자 부품의 “무소켓” 시험 및 사전 시험을 수행하는 기술을 도시하고 있다. 그러한 부품은 도12A 내지 도12C와 관련하여 기술한 공정에 따라 제작될 수 있다.13A illustrates a technique for performing a "socketless" test and a pretest of a package electronic component having a plurality of
전자 부품(1302)의 시험, 사전 시험 등을 수행하기 위해서는, (도시한 바와 같은) 상부면 상에 패턴화된 복수의 패드(1312)들을 갖고 있는 간단한 (예컨대, 쉽고 값싸게 제작된) 인쇄 회로기판(PCB)으로서 할 수 있는 시험 카드(보드)(1310) 상에 보유된다. 전자 부품(1302)은, 각각의 탄성 접점 구조물(1330)이 대응 패드(1312) 상에 보유되도록 (도시되지 않은 위치결정 핀들과 같은) 임의의 적절한 정렬 수단을 사용하여, 카드(1310)와 정렬될 수 있다. 그 결과, 카드(1310)와 전자 부품(1302) 사이의 탄성, “임시” 접속을 이룰 수 있다. 카드(1310)에는 전자 부품의 시험 및 사전 시험이 쉽게 수행될 수 있도록 (도시되지 않은) 에지 커넥터 등 및 선택적으로, (도시되지 않은) 사전 시험 회로가 제공된다. 본 기술의 이점들 중에는 이들 작업을 수행하기 위해 “특별한(special)” 소켓이 제작될 필요가 없다는 것이다.To perform testing, pre-testing, etc. of the
도13B는 패키지 전자 부품(도13A)의 무소켓 시험 및 사전 시험을 위해 사용 되었던 것과 동일한 탄성 접점 구조물(1330)이 전자 부품(1302) 및 상호접속 기판(시스템 보드)(1320) 등 사이의 “영구적인” 접속을 만들기 위해 양호하게 채택될 수 있음을 도시하고 있다. 기판(1320)에는 패키지 부품(1302) 상의 탄성 접점 구조물(1330)의 팁들과, 일 대 일로, 정렬된 복수의 접점 패드(1322)들이 제공된다. 부품(1302)과 기판(1320) 사이의 영구적인 접속은 (i) 기판에 대해 부품을 편향시키기 위해, (도시되지 않은) 스프링 클립 등을 사용하여, 부품(1302)에 “영구적인” 압력을 가함으로써, 또는 (ii) 기판(1320)에 부품(1302)을 납땜함으로써 수행할 수 있다.13B shows the same
도시된 바와 같이, 탄성 접점 구조물(1330)들은 보드(1320) 상의 패드(1322)들에 납땜된다. 이는 각각의 패드에 소정량의 땜납(예컨대, 땜납 페이스트)(1324)을 준비하고, 보드에 대해 부품을 가압하고, 땜납을 재유동(열순환)시키기 위해 조립체를 노를 통해 주행시킴으로써 쉽게 수행될 수 있다.As shown, the
전자 부품에의 임시 접속 및 영구 접속 모두를 하기 위해 동일한 탄성 접점 구조물(1330)들을 사용하는 발명 기술은 활성 반도체 장치들(즉, 드러난(bare), 포장되지 않은 다이들)에 장착된 탄성 접점 구조물들의 관계에서 특히 유익하다. (이 경우, 도13A 및 도13B에 도시된 패키지가, 그것에 장착된 탄성 접점 구조물(1330)들과 함께, “드러난(bare)” 반도체 장치에 의해 간단히 교체될 수 있다.)The inventive technique of using the same
도12F의 접점 팁(1120)과 같은 팁 구조물들이 탄성 접점 구조물(1330)의 팁들에 사용될 수 있는 것은 본 발명의 범주에 속한다.It is within the scope of the present invention that tip structures such as
기판(1320, 1310)들이 (도시 및 기술한 바와 같이) 별개의 실재물이라기 보 다는 오히려 하나이고 동일한 것일 수 있음도 본 발명의 범주에 속한다.It is also within the scope of the present invention that the
칩-레벨 장착 공정Chip-Level Mounting Process
반도체 다이들 상에 본 발명의 탄성 접점 구조물을 직접 장착하는 것은 분명 본 발명의 범주 내에 속한다. 이는 외부 접속 구조물(예를 들면, 핀, 리이드 등)을 필요로 하는 임의의 종류의 패키지들에 배치된 다이들에 와이어 접착하는 종래의 기술에 비추어 볼 때 특히 중요하다. 일반적으로, 반도체 다이는, 상당량의 열이 다이 내의 레이드-아웃(laid-out) 확산 영역을 더욱 확산시키기 때문에, 핀들을 패키지들에 경납땜할 때 일반적으로 요구되는 바와 같이, 열의 상당한 부과를 견디지 못한다. 이는 장치의 기하학적 형태가 (예컨대, 서브미크론 기하학적 형태로) 줄어들 때 더욱 큰 관심사가 된다. 일반적인 제안으로서, 어느 제작 공정(예컨대, CMOS)에서는, 열 “예산(budget)”이 존재하고, 다이가 열을 받게 되는 모든 처리 공정 단계의 충격(예컨대, 재유동 유리)이 주의깊게 고려되고 계산되어야 한다.Mounting the elastic contact structure of the present invention directly on semiconductor dies clearly falls within the scope of the present invention. This is particularly important in light of the prior art of wire bonding to dies disposed in any kind of packages that require external connection structures (eg pins, leads, etc.). In general, semiconductor dies do not withstand significant imposition of heat, as is typically required when soldering fins to packages, since a significant amount of heat further diffuses the laid-out diffusion regions within the die. can not do it. This is of greater concern when the geometry of the device is reduced (eg, with submicron geometry). As a general suggestion, in some fabrication processes (e.g. CMOS), there is a thermal "budget" and the impact (e.g., reflow glass) of all the processing steps that the die is subjected to heat is carefully considered and calculated. Should be.
일반적으로, 본 발명은 다이에 상당히 열을 가함이 없이 반도체 다이들에 직접 접점 구조물들을 장착하는 기술을 제공한다. 일반적으로, 다이에 대한 와이어 스템의 접착 및 와이어 스템의 후속적인 오버코팅(예컨대, 도금)이, 섭씨 수백도 정도의 온도를 다이에 가하는 장치 제작 공정(예컨대, 플라즈마 에칭, 재유동 유리)에 비교할 때, 상대적으로 “낮은(trivial)” 온도에서 수행된다. 예컨대, 금 와이어들의 접착은 통상 140 ℃내지 175 ℃에서 이루어다. 알루미늄 와이어들의 접착은 실온과 같은 훨씬 낮은 온도에서도 이루어질 수 있다. 도금 온도들은 공정에 의존하지만, 일반적으로 100 ℃를 초과하는 온도를 포함하지 않는다.In general, the present invention provides a technique for mounting contact structures directly on semiconductor dies without significantly heating the die. In general, the adhesion of the wire stem to the die and subsequent overcoating of the wire stem (eg, plating) can be compared to a device fabrication process (eg, plasma etching, reflow glass) that applies a temperature of several hundred degrees Celsius to the die. When performed at a relatively “trivial” temperature. For example, the adhesion of gold wires is typically at 140 ° C to 175 ° C. Adhesion of aluminum wires can be done even at much lower temperatures, such as room temperature. Plating temperatures depend on the process but generally do not include temperatures above 100 ° C.
도14A 내지 도14E는 탄성 접점 구조물들을 실리콘 칩 상에 위치시키거나 반도체 웨이퍼로부터 분리하기 전의 실리콘 칩(다이)들 상으로 위치시키는 공정을 도시하고 있다. 이 공정의 중요한 특징은 (상술한) 전기 도금에 의해 탄성 접점 구조물들의 성형된 와이어 스템들을 오버코팅하는 데 중요한 단락 층을 제공하는 것이다. 전기 도금이 전기장의 존재하에 용액으로부터 재료를 부착시키는 것을 포함하는 한, 전기장이 민감한 반도체 장치들을 손상시킬 뿐만 아니라, (상술한 바와 같이 와이어를 심하게 다루는 전기 플레임-오프 기술과 같은) 전기 아크가 확실히 반도체 장치들을 손상시킬 가능성을 갖고 있고, 공정 중에, 단락 층이 그러한 민감한 전기 부품들의 전기 보호를 제공하게 된다. 선택적으로, 단락층 역시 접지될 수 있다.14A-14E illustrate a process of placing elastic contact structures on silicon chips (dies) prior to positioning on silicon chips or separating from semiconductor wafers. An important feature of this process is to provide an important shorting layer for overcoating the molded wire stems of the elastic contact structures by electroplating (described above). As long as electroplating involves attaching material from solution in the presence of an electric field, the electric field will not only damage sensitive semiconductor devices, but it will certainly ensure that the electric arc (such as the electrical flame-off technique of severely handling the wire as described above). It has the potential to damage semiconductor devices, and during processing, a short circuit layer provides electrical protection of such sensitive electrical components. Optionally, the shorting layer can also be grounded.
도14A는 복수의(그 중 두개만이 도시됨) 접착 패드(1404)들을 갖는 반도체 기판(1402)을 도시하고 있다. 접착 패드(1404)들은 접착 패드(1404)들의 각각 위에 개구부들을 갖고 있는 패시베이션층(통상, 질화 규소)(1406)으로 덮여진다. 통상, 패시베이션층(1406)의 구멍들은 리드 프레임 등에 기판(예컨대, 다이)을 와이어 접착하기 위해 접착 와이어를 접착 패드에 접착되게 한다. 모든 의도 및 목적을 위해, 패시베이션층 내의 개구부들은, 접착 패드의 금속화가 패시베이션층(1406) 내의 개구부들을 지나 연장될 수 있다(통상 연장하게 된다)는 사실에 무관하게, 접착 패드(1404)의 크기(면적)를 한정한다. (통상, 접착 패드 자체는 금속화층에 도체들의 패턴에서 단순히 하나의 위치를 차지한다.) 이는 반도체 제작 기술 분야에서 공지되어 있고, 접착 패드(상부 금속화층)들 사이의 부가적인 도전, 절연 및 반도체 재료 층들은 명료한 도시를 위해 제외되어 있다. 통상, 필수적이지는 않지만, 접착 패드들은 모두 (예컨대, 이전의 층이 평탄화된 경우) 반도체 기판 (장치) 상의 동일 레벨에 있고, 접착 패드들이 공통 평면에 있거나 있지 않거나 본 발명의 목적에 중요하지 않다.14A shows a
도14A는 접착 패드(1404)들이, 접착 패드(1404)들과의 전기 접점을 만들기 위해 (패시베이션층(1406) 위로 그리고 패시베이션층 내의 개구부 속으로) 기판(1402)의 전체 면에 종래의 공정들에 의해 인가된 알루미늄, Cu(티타늄-텅스텐-구리), Cr-Cu(크롬-구리) 등에 의해 함께 단락된다. 패턴화된 레지스트(감광성 내식막) 층(1412)이 단락 층(1410) 위에 인가되고, 접착 패드(1404) 위로 직접 정렬된 개구부(1414)들을 갖도록 패턴화된다. 특히, 레지스트 층(1412)의 개구부(1414)들은 임의의 크기를 가질 수 있고, 양호하게는, (레지스트(1412)를 통해 단락 층(1410)까지 개구부(1414)에 의해 한정된) “가상(virtual)” 접착 패드가 “실제(actual)” 접착 패드(1404)보다 더 넓은 면적을 갖도록 패시베이션층(1406)의 개구부들보다 큰 것이 바람직하다. 본 발명의 일 양태에 의하면, 가상 접착 패드의 면적이 (패시베이션층의 개구부에 의해 한정된 바와 같이) 실제 접착 패드들보다, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60, 70%, 80%, 90% 또는 100%만큼 까지와 같이, 훨씬 크다. 통상, 접착 패드들 (및 그들의 개구부들)은 (상술한 바와 같이) 정방형이다. 그러나, 특정 형태의 접착 패드들은 장방형, 원형 또는 타원형 등을 갖는 접착 패드들에 적용가능한 본 발명에 특히 적합하지 않다.14A shows conventional processes on the entire surface of the substrate 1402 (over the
도14B는 탄성 접점 구조물을 기판(1402)에 장착하는 공정에 있어서의 다음 단계를 도시하고 있다. 와이어(1420)들은 그 말단부(1420a)가 개구부(1414)의 단락 층에 접착되고, 오버코팅시에 탄성 접점 구조물로서 기능하기에 적합한 형태를 갖도록 형성된다. 일반적으로, 와이어 스템 형태들을 형성하기 위한 상술한 기술들 중의 어느 것이 그 단계에서 사용될 수 있다. 이 예에서, 와이어(1420)는 도2A에서 설명한 형태와 동일한 형태를 갖는 와이어 스템 속으로 형성된다.14B shows the next step in the process of mounting the elastic contact structure on the
도14C는 와이어 스템(성형된 와이어(1420))이 도전 재료의 하나의 (또는 그 이상의)층(1422)들로 오버코팅되는, 기판(1402)에 탄성 접점 구조물들을 장착하는 공정에서의 다음 단계를 도시하고 있다. (전술한 예들에서, 다층 코팅들 중의 최상부 층만이 도전성일 것이 요구된다. 또한, 성형된 와이어 스템을 오버코팅하기 위한 전술한 공정 및 재료들 중의 어느 것이 이 단계에서 사용될 수 있다. 이 예에서, 와이어(1420)는 니켈로 전기 도금(오버코팅)된다. 전술한 예에서와 같이, 오버코팅은 최종 접점 구조물의 탄성도를 결정하고, 또한, 기판에 대한 접점 구조물의 고착을 크게 증진시키는 것이다. 이 예에서, 전체 기판은 전기도금 조에서 침지되고, 니켈은 와이어 스템들 상에 그리고 레지스트(1412)의 개구부(1414)들에 고유하게 선택적으로 도금된다(니켈은 레지스트 재료에 전기 도금되지 않는다). 이러한 방식으로, 탄성 접점 구조물(1430)들이 제공된다.14C shows a next step in the process of mounting elastic contact structures on a
도14D는 와이어 스템(1420)들이 탄성 접점 구조물(1430)들을 형성하도록 오버코팅되는, 기판(1402)에 탄성 접점 구조물들을 장착하는 공정에서의 다음 단계를 도시하고 있다. 마지막 3단계에서 명백한, 레지스트 층(1412)이 제외되었다. 이 단계에서, 가상 접착 패드들은 단순히 연속 단락 층(1410) 상의 접점 면적(비교 110)이다.14D shows the next step in the process of mounting the elastic contact structures on the
도14E는 기판에 탄성 접점 구조물을 장착하는 공정의 최종 단계를 도시한 것이다. 이 단계에서, 단락 층(1410)은 오버코팅(1422) 아래를 제외한 모든 위치에서 제외된다. 쉽게 선택적으로 (즉, 오버코팅 재료(1422) 또는 패시베이션 재료(1406)를 에칭함이 없이) 에칭되는 재료로 형성된 단락 층들을 위해, 이것은 선택적인 습식 에칭에 의해(즉, 적절한 에칭제를 선택함으로써) 수행될 수 있다. 이 실시예에서, 선택적인 에칭을 실시하기 위한 유일한 “기본적인” 요구는 층(1410)의 재료가 코팅(1422)의 재료와는 다르다는 것과, 다른 재료(1422)를 용해함이 없이 한 층(1422)을 용해하게 되는 반응제가 있다는 것이다. 이는 본 발명이 가장 밀접하게 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 이해 범위 내에 드는 것이다.Figure 14E illustrates the final stage of the process of mounting the elastic contact structure on the substrate. In this step, the
본 발명의 공정의 명백한 이점은 존재하는 것(즉, 패시베이션층에의 개구부에서)보다 더 넓은 “가상” 접점 면적이 발생된다는 것이다. 또한, 다이 기판이 정방형 (또는 장방형, 또는 원형) 실제 접점 패드들을 가질 수 있지만, 본 발명의 공정은 가상 접점 패드들(어떤 프로필(예컨대, 장방형, 원형, 타원형 등)의 레지스트(1412) 내의 개구부들)의 발생을 야기시킨다. 또한, 가상 접점 패드가 실제 접점 패드에 중첩될 것만 요구된다. 달리 말하면, 가상 접점 패드의 중심이 실제 접점 패드의 중심으로부터 편위될 수 있다. 이는 탄성 접점들의 팁들(말단부들)을 “스태거링”하는 것을 허용하고, 다른 특징은 (실제 접점 패드들의 선형 배열에 직접 접착하는 경우에) 적어도 두가지 다른 와이어 또는 방위들을 형성할 것이 요 구된다.An obvious advantage of the process of the present invention is that a wider "virtual" contact area is generated than is present (ie, at the opening to the passivation layer). In addition, although the die substrate may have square (or rectangular, or circular) actual contact pads, the process of the present invention provides for openings in the resist 1412 of virtual contact pads (such as rectangular, circular, elliptical, etc.). Cause). In addition, it is only required that the virtual contact pads overlap with the actual contact pads. In other words, the center of the virtual contact pad can be biased from the center of the actual contact pad. This allows to “stagger” the tips (ends) of the elastic contacts, and another feature is required to form at least two different wires or orientations (when directly adhering to the linear arrangement of the actual contact pads). .
상술한 바와 같이, 기판에 탄성 접점 구조물(1430)들을 장착하는 공정은 이미 분리된 다이 상에서 또는 반도체로부터 분리되기 전의 다이(다이 사이트) 상에서 수행될 수 있다.As described above, the process of mounting the
또한, 상술한 단계들은 웨이퍼로부터 분리되지 않은 반도체 다이들 상에서 수행될 수 있다. (웨이퍼로부터 다이들을 분리하기 전에 다이들에 접점 구조물들을 장착하는 것에 관한 논의를 위해서는 도15를 참조.) 도14F 및 도14G는, 바로 후술하는 바와 같이, 도14A 내지 도14E의 공정과 동일한 공정을 기술하지만, 접점 구조물들은 웨이퍼로부터 분리하기 전에 다이들에 가해진다.In addition, the steps described above can be performed on semiconductor dies that are not separated from the wafer. (See Figure 15 for a discussion of mounting contact structures on the dies prior to detaching the dies from the wafer.) Figures 14F and 14G are the same processes as those of Figures 14A-14E, as will be described later below. However, contact structures are applied to the dies before separating from the wafer.
도14F는 탄성 접점 구조물(1430)들이 반도체 웨이퍼 상의 복수의 다이 사이트(그 중 두개만 도시됨)에 장착된 사후 마무리 단계를 도시하고 있다. (톱과 같은)적절한 스크라이빙 또는 커핑 공구(1450)이 인접한 다이 사이트들 사이에서 웨이퍼 상에 보유되게 되어, 복수의 분리 다이들을 형성하고, 각각의 다이는 그것에 장착된 탄성 접점 구조물들을 갖고 있다.14F shows a post finishing step in which
도14G는 도14F에 도시된 사후 마무리 단계 전후에 (즉, 독립적으로) 수행될 수 있는 다른 선택적인 사후 마무리 단계를 도시하고 있다. 이 단계에서, 적절한 기밀 (예컨대, 중합체) 코팅(1460)이 기판의 표면에 인가되어, 탄성 접점 구조물(1430)의 근접 단부(1430a)들 뿐만 아니라 전체 표면뿐만 아니라, (도시되지 않은) 기판의 에지들에 인가된다. 통상, (즉, 양호하게는) 그러한 코팅들은 절연 재료이고, 탄성 접점 구조물(1430)의 말단부(팁)(1430b)을 덮는 것은 (도시된 바와 같이) 피해야 한다. 불가피한 경우, 탄성 접점 구조물의 팁(1430)을 덮는 절연 재료(1460)가 제외되어야 한다. 부가적으로, 절연 재료가 오버코팅부(1422)에 의해 (크게) 그 곳에 가해진 접점 구조물(1430)의 탄성 (스프링) 특성들을 변경할 수 있기 때문에, 절연 재료(1460)로 탄성 접점 구조물의 길이의 미소한(아주 작은) 부분 이외의 코팅이 엄격하게 회피되어야 한다. 이러한 단계는 반도체 다이들, 특히, 알루미늄 접착 패드들이 주위(대기)로부터 기밀식으로 밀봉될 수 있다는 점에서 본 발명의 중요한 특징을 나타낸다. 다이의 그러한 기밀 밀봉은 기밀이 덜한 (그리고 덜 비싼) 패키지가 사용될 수 있게 한다. 예컨대, 세라믹 패키지들은 아주 기밀(방습)적이고, 아주 비싸다. PCB 기판형 패키지는 훨씬 덜 기밀인 경향이 있고, 가격면에서 플라스틱 패키지에 필적한다.FIG. 14G illustrates another optional post-finish step that may be performed before (ie, independently) before and after the post-finish step shown in FIG. 14F. In this step, an appropriate hermetic (eg, polymer)
탄성 접점 구조물의 웨이퍼-레벨 장착Wafer-level mounting of elastic contact structures
상술한 논의는 반도체 다이들을 포함하는 불연속 기판들에 본 발명의 탄성 접점 구조물들을 장착하는 것을 일반적으로 강조하였다. 본 발명은 더 넓은 범주를 갖고 있고, 웨이퍼로부터 다이들을 분리(절단)하기 전에 다이에 본 발명의 탄성 접점 구조물들을 장착하는 데 특히 유리하다. 이는, 본 발명의 탄성 상호접속 기술을 사용하여, 웨이퍼로부터 분리하기 전에 분리되지 않은 다이들의 시험 및 사전 시험을 수행할 기회를 제공한다. 분리되지 않은 다이들에 접점 구조물들을 장착하는 것은 도14F 및 도14G와 관련하여 간단히 기술하였다.The foregoing discussion has generally emphasized mounting the elastic contact structures of the present invention on discrete substrates comprising semiconductor dies. The present invention has a broader scope and is particularly advantageous for mounting the elastic contact structures of the present invention on a die before separating (cutting) the die from the wafer. This provides the opportunity to perform pre-testing and testing of undivided dies before detaching from the wafer, using the elastic interconnect technology of the present invention. Mounting the contact structures on the undivided dies was briefly described with reference to FIGS. 14F and 14G.
일반적으로, 종래 기술의 경우, 웨이퍼 레벨에서 분리되지 않은 다이들을 시험하는 것은, 복잡하고 제작비의 상당한 증가를 가져오는 경향이 있는 전기적(예컨 대, 웨이퍼 및/또는 다이들 속에 장치된 다이 선택 기구)이거나 기계적(예컨대, 탐침, 플라잉 와이어 등)인, 어떤 종류의 다이 선택 기술들을 필요로 한다. 분리되지 않은 다이들 상에 “최종” 접점 구조물들을 제작하기 위한 그리고 이들 구조물들을 다이들을 시험하고 영구적으로 접속시키기 위해 사용하기 위한, 본 발명에 의한, 기회는 이들 중간 단계들을 불필요하게 하고, 시험후 분리 방법론에 비해 더 경제적인 경향이 있다.In general, in the prior art, testing dies that are not separated at the wafer level is complicated by electrical (eg, die selection mechanisms installed in the wafer and / or dies) that tend to be complex and lead to significant increases in manufacturing costs. Or some type of die selection techniques, either mechanical or mechanical (eg, probe, flying wire, etc.). The opportunity, according to the invention, for manufacturing “final” contact structures on undivided dies and for using these structures to test and permanently connect the dies, makes these intermediate steps unnecessary and after testing It tends to be more economical compared to separation methodologies.
부가적으로, 웨이퍼 상에서의 다이들의 제작 중에, 종종, 웨이퍼 내의 불완전함들이 웨이퍼 처리 전에 발견되는 경우가 있다. 그러한 불완전한 다이 사이트들에서 제작된 어떤 다이들은, 이들 다이들을 시험하기 위한 “노력”조차 없이, (절단 후에) 즉시 폐기되어야 한다.In addition, during fabrication of dies on a wafer, incompleteness in the wafer is often found prior to wafer processing. Some dies fabricated at such incomplete die sites must be discarded immediately (after cutting), without even “effort” to test these dies.
도15는 커프(스크라이브) 라인(1506)들의 그리드에 의해 한정된 복수의 다이 사이트(1504a, .. 1504o)들을 도시하는, 반도체 웨이퍼의 일부(1502)를 도시하고 있다. 탄성 접점 구조물(1530)들은 다이 사이트(1504a .. 1504d 및 1504f .. 1504o)들의 각각에 (도시되지 않은) 접착 패드들에 장착되었다. 탄성 접점 구조물(1530)들은 (탄성 접점 구조물들에 장착하기 전에 결함이 있을 것으로 결정된) 다이 사이트(1504e)에는 장착되지 않는다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 다이 사이트 상의 모든 탄성 접점 구조물들은 탄성 접점 구조물들의 어떤 부분도 커프 라인(1506) 바로 위의 위치를 점유하도록 “방위 설정(oriented)”된다.FIG. 15 shows a portion 1502 of a semiconductor wafer, showing a plurality of
웨이퍼로부터 다이들을 분리한 후에, 다이들은 적절한 절연 재료로 피복(또는 캡슐화)되고, 탄성 접점 구조물들의 선단부들은 보드 또는 카드에의 후속 상호 접속을 위해 노출된 채로 남겨질 수 있다.After separating the dies from the wafer, the dies are covered (or encapsulated) with a suitable insulating material, and the tips of the elastic contact structures can be left exposed for subsequent interconnection to the board or card.
일반적으로, 웨이퍼로부터 반도체 다이들을 분리하기 전에, 반도체 다이들 상에 탄성 접점 구조물들을 직접 제작하는 능력은 반도체 장치를 제작하는 전체 공정에서 굉장한 이점을 보인다. 이는 다음과 같이 예시될 수 있다.In general, the ability to directly fabricate elastic contact structures on semiconductor dies prior to separating the semiconductor dies from the wafer shows tremendous advantages in the overall process of fabricating semiconductor devices. This can be illustrated as follows.
종래 기술의 통상의 공정 순서에서, 다이들은 웨이퍼 상에 있는 동안 탐색되고, 그 다음에, 웨이퍼로부터 분리된 다음에, 리드 프레임의 핑거들에 와이어 접착되고, 그 다음에, 다이 및 리드 프레임의 조립이 캡슐화를 위해 몰드 속으로 삽입되고, 그 결과 포장된 다이가 몰드로부터 제거, 절단된다 (예컨대, “플래시” 및 성형(패키지 본체로부터 연장하는 리드 프레임 핑거들의 부분들은 적절한 갈매기 날개 형상들로 형성된다).In the conventional process sequence of the prior art, the dies are searched while on the wafer, then separated from the wafer, then wire bonded to the fingers of the lead frame, and then assembly of the die and lead frame The encapsulation die is inserted into the mold for this encapsulation, so that the packaged die is removed and cut from the mold (eg, “flash” and forming (parts of the lead frame fingers extending from the package body are formed into appropriate gull wing shapes) ).
본 발명의 통상의 공정 순서에서, 다이들은 웨이퍼 상에 있는 동안 탐색되고, 탄성 접점 구조물들은 “우수한” (통과한) 다이들에 장착되고, 다이들이 웨이퍼로부터 분리된 다음에, 코팅 또는 캡슐화된다. 일반적인 제안으로서, 상술한 방식으로 다이들을 탐색하는 것은 메모리 장치와 같이 탐색해야 하는 백개 미만의 접착 패드들을 갖고 있는 다이들에 한정되는 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 특히 사전 시험 목적을 위해, (분리 전에) 웨이퍼 레벨에서 다이들을 탐색하는 것은 일반적으로 개시된 공정에 의해 크게 촉진된다.In the usual process sequence of the present invention, the dies are searched while on the wafer, the elastic contact structures are mounted on “good” (passed) dies, the dies are separated from the wafer, and then coated or encapsulated. As a general suggestion, searching for dies in the manner described above is preferably limited to dies having less than one hundred adhesive pads that must be searched, such as a memory device. Nevertheless, searching dies at wafer level (prior to separation), especially for preliminary testing purposes, is generally greatly facilitated by the disclosed process.
도15에서, 탄성 접점 구조물(1530)들은 다이의 양 측면에 배치되고, 다이의 어떤 일 측면 상의 탄성 구조물들은 모두 동일하게 성형되고 동일 방향으로 방위 설정되는 것으로서 도시되어 있다. 이는, 명백한 바와 같이, 탄성 접점 구조물들 이 장착되는 접착 패드들의 피치와 동일한 피치를 갖는 인접한 탄성 접점 구조물들의 팁들 사이에 “피치” 또는 간격을 설정한다.In Figure 15, the elastic contact structures 1530 are shown as being disposed on both sides of the die, and the elastic structures on any one side of the die are all shaped identically and orientated in the same direction. This establishes a “pitch” or spacing between the tips of adjacent elastic contact structures having the same pitch as the pitch of the adhesive pads on which the elastic contact structures are mounted, as is apparent.
이는 인쇄 회로기판 등에 직접 연결하기에 적합한 탄성 접촉 구조물들이 “칩 사이즈 패키지”를 형성하기 위해 반도체 (예컨대, 실리콘) 장치들에 직접 장착될 수 있는 이점을 설명한다. 탄성 접점 구조물들이 직접 장착된 그러한 장치는 시험 및 사전 시험을 위한 준비가 이루어지고, 예컨대, 도13A 및 도13B와 관련하여 논의된 바와 같이, 카드 또는 보드에 직접 상호접속할 준비가 이루어진다.This illustrates the advantage that elastic contact structures suitable for direct connection to printed circuit boards and the like can be mounted directly to semiconductor (eg silicon) devices to form a “chip size package”. Such a device with directly mounted elastic contact structures is ready for testing and pre-testing, and is ready for direct interconnection to a card or board, for example, as discussed in connection with FIGS. 13A and 13B.
이러한 논의 목적을 위해, 소정의 반도체 장치는 접착 패드들, 특히 한 줄의 접착 패드들이 어떻게 근접 배치될 수 있는 지에 관한 하한을 갖는가와, 이러한 하한이 장치의 “핀-아웃(pin-out)”이라고 본 명세서에서 칭하는 피치를 설정하는 것을 가정한다. (용어 “핀-아웃”은 접착 패드들의 물리적인 간격보다는 접착 패드들의 신호 양도를 기술하기 위해 통상적으로 사용됨을 이해해야 한다. 이러한 핀-아웃 피치는, 핀-아웃 피치를 증폭(전개)하기 위해, 패키징 다이들의 내용에서, 접착 와이어, 리드 프레임 등을 사용하는 일반적인 수용을 특별히 고려한, 인쇄 회로기판 상에서 실행가능하게 달성될 수 있는 패드 간격에 비해, 상당히 미세한(작은) 경향이 있다.For the purposes of this discussion, certain semiconductor devices have a lower limit on how adhesive pads, in particular a row of adhesive pads, can be placed in close proximity, and this lower limit is the “pin-out” of the device. Assume that the pitch referred to herein is set. (It should be understood that the term “pin-out” is commonly used to describe the signal transfer of adhesive pads rather than the physical spacing of the adhesive pads. This pin-out pitch is used to amplify (deploy) the pin-out pitch. In the context of packaging dies, there is a tendency to be quite fine (small) compared to pad spacing that can be practically achieved on a printed circuit board, with special consideration given to the general acceptance of using adhesive wires, lead frames, and the like.
일반적으로, 보드 설계시의 임계적인 제한은 접점(땜납) 패드들이, 어느 경우에, 도전 트레이스들이 “복잡한” 상호접속 계획을 유효하게 하기 위해 그 사이로 통과할 수 있도록 충분히 멀리 이격되어 있어야 한다. 또한, 일반적인 제안으로서, 납땜 패드들이 클수록, 더 많은 납땜을 “수용”할 수 있기 때문에, 더 신뢰 성있는 납땜 접속을 더 우수하게 만든다.In general, the critical limitation in board design is that the contact (solder) pads should be spaced far enough apart so that, in some cases, the conductive traces can pass between them to validate a "complex" interconnection scheme. Also, as a general suggestion, the larger the solder pads, the "acceptable" more solder can make the more reliable solder connections.
본 발명의 특징에 의하면, 다양한 형태들 및 방위들을 갖는 탄성 접점 구조물들이, 장치 핀-아웃의 효과적인 피치를 증가시키는 데 유용한, 기판(예컨대, 반도체 다이들)에 장착될 수 있다.In accordance with a feature of the present invention, elastic contact structures having various shapes and orientations may be mounted to a substrate (eg, semiconductor dies), useful for increasing the effective pitch of the device pin-out.
또한, 분리된 다이들에 탄성 접점 구조물들을 장착할 때, 다이의 외주를 지나 연장하도록 접점들을 성형하도록 비교적 직진 방식으로 할 수 있다. 일반적으로, 탄성 접점 구조물들을 전기 부품들에 장착할 때, (오버코팅되는) 와이어 스템의 형태 및 규모가 실질적으로 제한되지 않고, (다이 상에서와 같이 비교적 작은 간격으로부터 인쇄 회로기판 상에와 같이 비교적 큰 간격으로 증가하는) 팬-아웃을 쉽게 허용한다.In addition, when mounting elastic contact structures on separate dies, it can be done in a relatively straightforward manner to shape the contacts to extend beyond the outer periphery of the die. In general, when mounting elastic contact structures to electrical components, the shape and size of the (overcoated) wire stem is not substantially limited, and relatively relatively, such as on a printed circuit board from a relatively small gap, such as on a die. Easily allows fan-out).
그러나, 다이의 외주를 지나 연장하는 접점 구조물들이 웨이퍼 상의 분리되지 않은 다이들에 장착될 수 있는 것은 본 발명의 범주에 속한다. 이는, 예컨대, 그러한 접점 구조물들이 커프 라인 위에 놓이게 되기 때문에, 웨이퍼를 반대편으로부터 절단하는 것을 필요로 한다.However, it is within the scope of the present invention that contact structures extending beyond the outer periphery of the die may be mounted on undivided dies on the wafer. This requires cutting the wafer from the opposite side, for example, as such contact structures will be placed on the cuff line.
본 발명의 다른 이점은, 와이어 스템이 도금(오버코팅)될 때, 오버코팅된 재료는 상호접속을 만들기 위해 특별히 의도되지 않은 전자 부품의 영역에 형성되도록 할 수 있다. 예컨대, 전자 부품의 에지들이 전자 부품의 전면에 장착된 와이어 스템을 도금하면서 도금될 수 있고, 또는 전자 부품의 대향 측면이 와이어 스템을 도금하면서 도금될 수 있다. 일반적으로, 마스킹되지 않은 전자 부품 상의 어떤 영역이 도금될 수 있다. (상술한 실시예들 중 많은 실시예에서, 와이어 스템이 전 자 부품에 접착되는 접촉 영역(예컨대, 110)이 감광성 내식막 내의 개구부 등에 의해 한정된다.)Another advantage of the present invention is that when the wire stem is plated (overcoated), the overcoated material can be formed in areas of the electronic component not specifically intended to make an interconnect. For example, the edges of the electronic component may be plated while plating the wire stem mounted on the front side of the electronic component, or opposite sides of the electronic component may be plated while plating the wire stem. In general, any area on the unmasked electronic component may be plated. (In many of the embodiments described above, the contact area (eg, 110) to which the wire stem is adhered to the electronic component is defined by openings or the like in the photoresist.
도15A는 접점 구조물의 방위가 유효 밀도를 증가시키기 위해 동요되고, 케이스-2의 도24와 동일한, 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 도면은 상술한 기술에 따라, 복수의 다른 접점 구조물들이 장착된 반도체 다이(1520)를 도시하고 있다. 접점 구조물들의 제1 부분(1522)은 비교적 큰 편위(즉, 근접 단부로부터 말단부)를 갖도록 형성(성형, 만곡)된다. 접점 구조물들의 제2 부분(1524)은 비교적 작은 편위(즉, 근접 단부로부터 말단부)를 갖도록 형성(성형, 만곡)된다. 이러한 방식으로, 도시된 바와 같이, 인접한 접점 구조물(1522, 1524)들의 근접 단부들 사이의 간격은 “m”이고, 인접한 접점 구조물들의 말단부들 사이의 간격은 “n”이다. 도면에 도시된 바와 같이, 전자 부품(1520)의 표면에 직각으로 연장하는 직선 접점 구조물(1528)들이 전자 부품 상에 형성될 수 있다. 이들 접점 구조물(1528)들은 인쇄 회로기판(PCB)와 같은 다른 전자 부품 상의 (구멍들과 같은) 대응해 있는 정렬 요소들과 결합하게 되는 정렬 핀들로서 기능하도록 의도된 것이다. 양호하게는, 이들 정렬 핀(1528)들은 탄성적이지 않지만, 확실히 탄성 접점 구조물(1522, 1524)들과 동일한 공정 단계들에서 제작될 수 있다.Figure 15A illustrates an embodiment of the present invention, in which the orientation of the contact structure is shaken to increase the effective density and is the same as that of Figure 24 in Case-2. The figure shows a
선택적으로, 캡슐제가 기판의 표면 상에 배치되어, 접점 구조물들의 (도시된) 하부 부분들을 포위하고, 기판의 표면에 대한 탄성 접점 구조물들의 부착을 기계적으로 보강한다.Optionally, a capsule is disposed on the surface of the substrate to enclose the lower portions (shown) of the contact structures and mechanically reinforce the attachment of the elastic contact structures to the surface of the substrate.
접점 구조물들의 팁들의 요동은, 본 발명에 따라, 설계자들이 전자 부품이 장착되게 되는 보드의 “접지 원칙(ground rule)”(설계 원칙)을 완화하게 하고, 접점(납땜) 패드들이 서로 다른 및/또는 더 큰 각각의 납땜 패드들로부터 더 배치되게 한다.The swinging of the tips of the contact structures, according to the invention, allows the designer to relax the "ground rule" (design principle) of the board on which the electronic component is to be mounted, the contact pads being different and / or Or from each larger solder pad.
사용시에, 임시 접속들이 접점 구조물(1522, 1524, 1526)들을 경유하여 전자 부품(1520)에 이루어질 수 있고, 후속의 영구 접속들이 도13A 및 도13B와 관련하여 상술한 방식으로, 동일 접점 구조물(1522, 1524, 1526)들을 경유하여 전자 부품(1520)에 이루어질 수 있다. 이는 바람직하게는 웨이퍼 상에 분리되지 않은 다이들의 웨이퍼-레벨 사전 시험을 촉진시키고, 그 특징은 반도체 메모리 장치들에 특히 양호하다(그러나 이에 제한되지 않는다). 접점 구조물(1522, 1524, 1526, 1528)들이 상술한 방식으로 웨이퍼(또는 칩)(1520)로 집단 이동되는 것은 본 발명의 범주에 속한다. 집단 이동 기술은 일반적으로, 접점 구조물들이 “오프-라인”(즉, 희생 기판 상에서) 제조되기 때문에, 전자 부품 상에 단락층(비교 126)을 형성할 필요를 없게 한다.In use, temporary connections may be made to the
단락층 불필요Short layer not required
상술한 많은 실시예들에서, 단락층의 사용을 기술하였다(참조, 예컨대, 도1C 내지 도1E에서의 도전층(126)). 단락층은 전기도금 공정에 의해 와이어 스템들을 오버코팅하는 것에 특히 적합하다. 모든 와이어 스템들이 접속되는 도전성 희생 구조물의 사용 역시, 단순히 복수의 와이어 스템들을 마찬가지로 단락시킴으로써(전기적으로 함께 접속시킴으로써) 전기 도금을 촉진시킨다.In many of the embodiments described above, the use of a shorting layer has been described (see, for example,
도16A는 희생 구조물(1602)이 반도체 다이(1612)에 장착된(접착된) 복수의 와이어 스템(1630, 1632)들을 성형 및 오버코팅하는 것과 관련하여 사용되는, 공정의 제1 단계를 도시하고 있다.16A shows a first step in a process, in which a
희생 구조물(1602)은 알루미늄과 같은 도전성 (및 공정의 최종 단계에서 쉽게 제거되는) 재료로부터 케이지형 구조물로서 형성되고, 다이(1612)가 배치되는 영역을 한정하는 외부 링(1604), 및 링의 일 측면(도시되지 않음)으로부터 링(1604)의 대향 측면(횡단면 사시도에서는 보이지 않음)까지 걸쳐져 있는 크로스바(1606)를 포함한다. 이는 그들의 개구부들이 링의 일 측면으로부터 링의 대향 측면으로, 크로스바(1606)에 대해 (그리고 서로) 평행하게 걸쳐지게 한다.The
일반적으로, 희생 구조물(케이지)은 반도체 다이(1612) 위로 배치되어, 개구부(1608, 1610)들이, 다이(1612)에 와이어 스템(1630, 1632)들을 장착하기 전에, 다이(1612) 상에 각각의 평행한 줄의 접착 패드들과 정렬된다.In general, the sacrificial structure (cage) is disposed above the semiconductor die 1612 so that the
도시된 바와 같이, 다이의 각 측면을 따라 각 줄의 접착 패드들의 와이어 스템들은 외측 링(1604) 및 내측 크로스바(1606)에 교대로 연장하고, 그들의 말단부들을 웨지 접착함으로써 희생 구조물에 접착된다. 이러한 방식으로, 희생 구조물(1602)은 모든 와이어 스템들을 함께 단락시키고, 와이어 스템들의 후속 도금을 위해 (도시되지 않은) 쉽게 접속될 수 있다.As shown, the wire stems of each row of adhesive pads along each side of the die alternately extend to the
도16B는 와이어 스템(1630, 1632)들이 각각 탄성 접점 구조물(1640, 1652)들로서 기능하도록, 상술한 방식으로, 도금되는, 공정에서의 다음 단계를 도시하고 있다.16B shows the next step in the process, which is plated, in the manner described above, such that the wire stems 1630 and 1632 function as the
다음 단계에서, 희생 구조물을 분리(제거)할 필요가 있고, 일반적으로 다음 의 두가지 가능성들이 있다: (i) 탄성 접점 구조물들의 말단부들이 희생 구조물로부터 절단될 수 있고, 또는 (ii) 희생 구조물이 탄성 접점 구조물의 팁들을 절단함이 없이 용해(예컨대, 에칭)될 수 있다.In the next step, it is necessary to separate (remove) the sacrificial structure, and in general there are two possibilities: (i) distal ends of the elastic contact structures can be cut from the sacrificial structure, or (ii) the sacrificial structure is elastic It may be dissolved (eg, etched) without cutting the tips of the contact structure.
도16C는 희생 구조물(1602)이 용해되어, 탄성 접점 구조물(1640, 1642)들이 장착된 다이를 떠나게 된다. 이전의 실시예들 중 대부분의 경우에, 일반적으로 탄성 접점 구조물들이 다른 부품과 접점을 만들도록 한 반면에, 본 실시예의 경우, 탄성 접점 구조물(1640, 1642)들이 각각 (도시되지 않은) 다른 부품에 (화살표 “C”로 표시한 바와 같이) 접점을 만들도록 성형된다.16C shows that
일반적으로, (다이면의 내측을 향해 있는) 접점 구조물(1640)과 (다이의 외측을 향해 있는) 접점 구조물(1642)의 방위를 변경함으로써, 접촉 구조물들의 유효 피치가 다이의 핀-아웃 피치보다 더 클 수 있다(참조 도15A). 외측을 향해 있는 구조물(1642)을 마주하고, 팁(1642b)들이 다이(1612)의 에지를 벗어나고, 그러한 명백한 문제를 야기시키지 않게 된다 (즉, 접점 구조물의 팁이 접촉력에 따라, 다이의 표면과 접촉한다).In general, by changing the orientation of the contact structure 1640 (facing the inside of the die) and the contact structure 1644 (facing the outside of the die), the effective pitch of the contact structures is greater than the pin-out pitch of the die. May be larger (see Figure 15A). Facing outwardly facing structure 1641, the tips 1644b deviate from the edge of
도16A 내지 도16C를 참조하면, 다이(1612)는 상술한 방식으로 (도시된) 상부면 상에 패시베이션층(1614)을 갖는 것으로 도시되어 있다.16A-16C, die 1612 is shown having a
도16D는 희생 구조물(1602)이 와이어 스템(1630, 1632)들을 오버코팅하기 전에 제거되는, 다른 경우들의 순서를 도시하고 있다. 도16A에 관해 기술한, 제1단계는 동일하게 유지되고, 최종 구조물은 도16C에 도시된 바와 같이 된다.16D shows a sequence of other cases where the
도16A 내지 도16C를 참조하여 상술한 기술은 (도16A 내지 도16C에 도시한 바 와 같이, 각각의 다이들의 측면 에지들 아래로 연장하기보다) 단순히 웨이퍼 위쪽에 놓여지는 더 얇은 희생 구조물(1602)을 단순히 제공함으로써 웨이퍼 레벨에서 수행될 수 있다.The technique described above with reference to FIGS. 16A-16C provides for a thinner
단순히 접점 구조물(예컨대, 도16) 또는 와이어 스템(예컨대, 도16D)들을 절단함으로써 전자 부품(1612)이 희생 구조물(1602)로부터 “해방(free)”되는 것은 본 발명의 범주에 속한다.It is within the scope of the present invention that the
희생 구조물(예컨대, 1602)을 사용하는 일반적인 이점은 어떠한 전자 부품의 플레임-오프도 필요로 하지 않고 전자 부품(1612)이 아주 높고 잠재적으로 손상을 주는 전압(예컨대, 2000볼트)을 받게 된다는 점이다.A general advantage of using a sacrificial structure (eg, 1602) is that it does not require any flame-off of the electronic component and the
또한, 접점 구조물(또는 와이어 스템)들이 경 왁스 재료와 같이 안정화될 수 있고, 전자 부품의 평면에 평행한 평면에서 연마(폴리싱)를 받게 되어, 접점부(예컨대, 1642C)가 (예컨대, 접점 구조물 또는 와이어 스템을 통해 완전히 연마함으로써)접점 구조물의 자유단으로 된다. 이를 도53C 및 도53D를 참조하여, 예로써, 후술한다.In addition, the contact structures (or wire stems) can be stabilized like hard wax material and subjected to polishing (polishing) in a plane parallel to the plane of the electronic component such that the contact portion (eg, 1642C) is (eg, contact structure). Or by fully grinding through the wire stem) to the free end of the contact structure. This will be described later by way of example with reference to Figs. 53C and 53D.
도16E 및 도16F는 하나씩, 칩(반도체 다이)들을 적층하기에 적합한 방식으로 탄성 접점 구조물을 제작하는 기술(1650)을 도시하고 있다. 희생 구조물(1652)(1602 참조)은 제1 전자 부품(1662)(1612 참조) 위쪽에 배치된다. 와이어(1658)는 제1 전자 부품(1662) 상의 패드에 일 단부(1658a)가 접착되고, (도16A의 방식과 동일한 방식으로) 탄성변형 가능한 형태를 갖도록 구성되고, 와이어(1658)의 중간부(1658c)가 (절단없이) 희생 구조물(1652)에 접착된다. 도시된 바와 같 이, 희생 구조물(1652)에는 와이어의 중간부가 접착되는 접점 팁(1654)(도10C의 1026 참조)이 제공될 수 있다. 와이어는 탄성변형 가능한 형태(예컨대, 도2E의 S형 참조)로 희생 구조물(1652)로부터 연장하도록 더 성형되고, 자유단(1658b)을 갖도록 절단된다. 성형된 와이어 스템은 희생 구조물(1652)을 제거하기 전(도16B 참조) 또는 후(도16D 참조)에, 탄성 접점 구조물이 되도록 도금될 수 있고, 그 자유단(1658b)에 인가된 지형학적 접점(1026 참조)을 가질 수 있다.16E and 16F illustrate a
희생 구조물(1652)이 제거된 후, 제2 전자 부품(1672)이 제1 전자 부품(1662)과 탄성 접점 구조물들(오버코팅된 와이어 스템들)의 중간부(1658c) 사이에 배치되어, 제1 전자 부품(1662)과 제2 전자 부품(1672)의 단자(1674)들 사이의 상호접속을 가져온다. 이 기술의 이점은 상호접속부(1658c와 1658b 사이의 와이어 스템의 오버코팅된 부분) 역시 외부 시스템(다른 전자 부품들)과의 접속을 위해 제2 전자 부품(1672)으로부터 연장된다는 점이다. 예컨대, 제1 전자 부품(1662)은 마이크로프로세서이고, 제2 전자 부품(1672)은 메모리 장치이다.After the
인터포저Interposer
본 출원의 도17A 내지 도17D는 각각 케이스-2의 도6, 도7, 도13 및 도22와 유사하고, 인터포저들로서 사용하기 위해 인쇄 회로기판(PCB)에 장착된 접점 구조물들을 도시하고 있다. 본 명세서에 도시된 바와 같이, "인터포저(interposer)"는, 그 양 측면들 상에 배치된 접점 구조물들을 갖고 있는 대체로 평탄한 기판들이고, 일면 상의 접점들은 다른 측면들 상의 접점들에, 인터포저 내에서, 전기적으로 접속되어 있다. 그러한 인터포저들은 상호접속하려는 두 개의 전자 부품들 사이에 배치된다. 일반적으로, 접점 구조물들을 상호접속되는 전자 부품들에 직접 장착하는 것이 바람직하지 않을 때 사용된다.Figures 17A-17D of the present application are similar to Figures 6, 7, 13, and 22 of Case-2, respectively, and show contact structures mounted on a printed circuit board (PCB) for use as interposers. . As shown herein, an “interposer” is a generally flat substrate having contact structures disposed on both sides thereof, the contacts on one side of which are in contact with the other sides in the interposer. Is electrically connected. Such interposers are disposed between two electronic components to be interconnected. In general, it is used when it is not desirable to mount contact structures directly to interconnected electronic components.
도17A는 복수의(그 중 하나만 도시됨) 패션화된 와이어 스템(1702)들이 인쇄 회로기판(1704)의 (도시된) 상부면(1704a) 상에 배치되고, 복수의(그중 하나만이 도시됨) 패션화된 와이어 스템(1706)들이 인쇄 회로기판(1704)의 (도시된) 하부면(1704b) 상에 배치된 인터포저의 실시예(1700)를 도시하고 있다. 특히, 인쇄 회로기판(1704)에는 종래의 방식으로 제작된 하나 이상의 도전성 재료(1710) 층을 구비하는 복수의(그중 하나만이 도시됨) 도금된 관통 구멍(1708)들이 제공된다. 와이어 스템(1702)들은 인쇄 회로기판(1704)로부터 (도시된) 상방으로 돌출하도록 도금부(1710)에 장착되고(상술한 임의의 종래의 방식으로 접착되고), 와이어 스템(1706)들이 인쇄 회로기판(1704)로부터 (도시된) 하방으로 돌출하도록 도금부(1710)에 장착된다(상술한 임의의 종래의 방식으로 접착된다). 와이어 스템(1702, 1706)들은 와이어 스템들에 탄성을 주게 되는 도전성 재료의 하나 이상의(도시 목적상 하나만 도시됨) 층(1712)들로 (상술한 임의의 종래의 방식으로) 오버코팅된다. 또한, 코팅(1712)은 와이어 스템들을 관통 구멍 도금부(1710)에 견고하게 고착시키고, 도시된 바와 같이, 관통 구멍 도금부(1710)의 전체 면을 피복한다. 전기 경로는 접점 구조물(1702)들로부터 접점 구조물(1706)들로의 오버코팅(1712)에 의해 제공된다. 이러한 방식으로, 탄성 접점 구조물들이 인터포저 기판의 양 측면 상에 형성되고, 접점 구조물(1702)들의 상부 "세트"가 인터포저 위쪽에 배치된 (도시되지 않은) 제1 전자 부품 상에 단자, 패드 등과 접점을 만들고, 접점 구조물 (1706)들의 하부 "세트"가 인터포저 아래쪽에 배치된 (도시되지 않은) 제2 전자 부품 상에 단자, 패드 등과 접점을 만든다 - 접점 구조물들의 양 세트들이 유연성 (탄성) 방식으로 각각의 전자 부품들에 전기 접속을 만든다.17A shows a plurality (only one of which) fashioned wire stems 1702 are disposed on the
따라서, 도17A에서, 인터포저에는 "회로화된" (금속화된) 전기 기판의 양 측면 상에 탄성 접점 구조물들이 제공되었음을 쉽게 관찰할 수 있다. 본 실시예(1700)의 경우, 관통 구멍(1708)을 포함하거나 포함하지 않을 수 있는, 하부 스프링(1706)들에 상부 스프링(1702)들을 연결하는 어떤 적절한 수단이 인터포저의 의도한 목적을 충족시키게 된다. 본 실시예의 접점 구조물(1702, 1706)들은 탄성을 가지거나(순수한 스프링), 유연성을 가질 수 있다(탄성 및 소성의 조합을 보임).Thus, in FIG. 17A, one can easily observe that the interposer is provided with elastic contact structures on both sides of the “circuited” (metalized) electrical substrate. For this
유연성(또는 탄성) 전기 접속이 인터포저의 일 측면 상에만 요구될 때, 도17B에 도시된 바와 같은 인터포저 실시예(1720)가 제작 및 이용될 수 있다. 이 실시예에서, 복수의(그중 하나만이 도시됨) 패션화된 와이어 스템(1722)들이 인쇄 회로기판(1724)의 (도시된) 상부면(1724a) 상에 배치된다. 도전성 탄성 피복(1732)으로 피복될 때, 이들 와이어 스템(1722)들은 인터포저 위쪽에 배치된 (도시되지 않은)단자, 패드 등과 접점을 만들기 위한 탄성 접점 구조물들을 형성하게 된다.When a flexible (or elastic) electrical connection is required only on one side of an interposer, an
전기 실시예(1700)에서와 마찬가지로, 인쇄 회로기판(1724)에는 종래의 방식으로 제작된 하나 이상의 도전성 재료(1730)의 층이 제공된다. 와이어 스템(1722)들은 인쇄 회로기판(1724)로부터 (도시된) 상방으로 돌출하도록 도금부(1730)에 장착된다 (상술한 임의의 적절한 방식으로 접착된다).As in the
이 실시예(1720)에서, 비탄성 접점 구조물(1706)들이 와이어(1726)의 일 단 부(1726a)를 관통 도금부(1730) 상의 한 위치에 접착하고, 와이어(1726)의 다른 단부(1726b)를 전통적인 와이어 접촉 루프(와이어는 두 지점들 사이에 두 단부가 접착되고, 두 지점들 사이에 고착 형상을 갖고 있다)를 형성하는 것과 유사한 방식으로, 관통 구멍 도금부(1730) 상의 다른, 양호하게는 직경방향으로 대향한, 위치에 접착함으로써 인쇄 회로기판(1724)의 (도시된) 하부면(1724b) 상에 형성된다. In this
그 다음에, 와이어 스템(1722, 1726)들이, 와이어 스템(1722, 1726)들을 관통 구멍 도금부(1730)에 견고하게 고착하고, 도시된 바와 같이, 관통 구멍 도금부(1730)의 전체 면을 덮는 하나 이상의(도시 목적상 하나만 도시됨) 도전성 재료의 층(1732)들로 (상술한 임의의 적절한 방식으로)오버코팅된다. 또한, 오버코팅은 와이어 스템들에 탄성을 주게 된다. 전기 통로는 접점 구조물(1732)들로부터 접점 구조물(1736)로의 오버코팅에 의해 제공된다. 이러한 방식으로, 탄성 접점 구조물들이 인터포저 기판의 양 측면 상에 형성되고, 접점 구조물(1722)들의 상부 "세트"가 인터포저의 (도시된) 위쪽에 배치된 (도시되지 않은) 제1 전자 부품 상에 단자, 패드 등과 접점을 만들고, 접점 구조물(1726)들의 하부 “세트”가 인터포저 아래쪽에 배치된 (도시되지 않은) 제2 전자 부품 상에 단자, 패드 등과 접점을 만든다. 이러한 방식으로, 접점 구조물(1722)들 중의 상부 세트만이 (제1 전기 부품에) 탄성 접점을 만든다. 이 실시예(1720)의 경우, 인터포저와 제2 전기 부품 사이의 탄성 접속부가 요구되지 않는다고 예상되기 때문에, 접점 구조물(1726)들은 (상술한 바와 같이) 프리스탠딩, 핀형 접점 구조물들로서 선택될 수 있다.The wire stems 1722 and 1726 then firmly secure the wire stems 1722 and 1726 to the through hole plating 1730 and, as shown, the entire surface of the through
분명, 이 실시예(1720)의 경우, 상부 접점 구조물(1722)들만이 탄성(또는 유 연성)이고, 하부 접점 구조물(1726)은 강성이고 인터포저(1720) 아래에 배치된 다른 부품에 땜납 접속을 만들기에 적절하다.Clearly, for this
도17C는 인터포저의 다른 실시예(1740)를 도시한다. 전술한 실시예에서와 마찬가지로, (도시된) 상부면(1744a) 및 (도시된) 하부면(1744b)을 갖고 있는 인쇄 회로 기판(1744)에는 하나 이상의 도전성 재료(1750)의 층들로 도금된 복수의(그중 하나만이 도시됨) 관통 구멍(1748)들이 제공된다. 이 실시예는 관통 구멍(1748)을 통해 (도시되지 않은)모세관을 삽입하고, 희생 부재(1743)에 와이어(1742)의 자유단(1742a)을 접착하고, 관통 구멍(1748)을 통해 모세관을 상향 이동시킨 다음, 인쇄 회로기판(1744)의 상부면(1744a)으로부터 상방으로 돌출하는 탄성 와이어 스템(1746)을 패션화함으로써 적절히 제작된다. (상술한 임의의 적절한 방식으로) 도전성 재료(1752)로 오버코팅할 때, 탄성 접점 구조물들은 인쇄 회로기판(1744)의 상부면으로부터 (도시된) 상방으로 돌출하고 인쇄 회로기판의 하부면(1744b)으로부터 (도시된) 하방으로 돌출하는 탄성 접점 구조물들이 형성된다. 분명, 관통 구멍(1748)의 직경은, 이 기술을 가능하게 하기 위해, 모세관의 직경보다 커야 한다. 대략 0.001 인치의 직경을 갖는 와이어들을 공급하는 모세관들은 대략 0.006 인치만큼의 작은 직경을 갖는 것으로 알려져 있다. 그러므로, 대략 0.010 인치의 직경을 갖는 관통 구멍은 그곳을 관통하는 모세관에 대해 많은 간극을 제공하게 된다. (달리, 상술한 바와 같이, 와이어 스템들을 오버코팅하기 전에 희생 부재를 제거할 수 있다.)17C illustrates another
분명, 이 실시예(1740)의 경우, 기판의 양 측면들에 도전성 영역들을 제공하 는 도금된 관통 구멍들이 도시되지 않았지만, 인터포저 기판(1744)의 일 측면에만 도전성 트레이스들을 가질 필요가 있다. 또한, 와이어 스템부(1742)가 관통 구멍을 통해 연장될 필요는 없다. 인터포저 기판(1744)의 에지 근처의 도전성 패드에 스템부(1742, 1746)들을 접착함으로써 동일한 계획이 쉽게 달성될 수 있다.Clearly, for this
상술한 인터포저 실시예들의 경우, 접점 구조물들의 “상부 세트”가 접점 구조물들의 "하부 세트"와 다를 수 있고, 하나 또는 두 세트들이 탄성 접점 구조물들임이 명백하다. 일반적으로, 소정(즉, 상부 또는 하부) 세트의 모든 접점 구조물들이 서로 동일한 것이 바람직하다. 그러나, 그들이 서로 다른 것도 본 발명의 범주에 속한다.For the interposer embodiments described above, it is apparent that the "top set" of contact structures may be different from the "bottom set" of contact structures, and one or two sets are elastic contact structures. In general, it is desirable that all of the contact structures of a given (ie, top or bottom) set be identical to one another. However, they differ from one another within the scope of the present invention.
본 발명에 따라 형성된(패션화되고 오버코팅된) 탄성 접점 구조물들은 유연하다. 사용하려는 용도에 따라, 그들의 컴플라이언스를 제한하는 것이 바람직하다. 이러한 목적으로, 탄성 접점들의 컴플라이언스(스프링 편향)를 제한하기 위해 "정지부"들이 쉽게 제작될 수 있다.The elastic contact structures formed (fashioned and overcoated) according to the invention are flexible. Depending on the intended use, it is desirable to limit their compliance. For this purpose, "stops" can be easily manufactured to limit the compliance (spring deflection) of the elastic contacts.
도17D는 "정지부"가 합체된 인터포저의 실시예(1760)를 도시하고 있다. 이 실시예는 점선으로 표시한 바와 같이 도17A의 인터포저 실시예(1700)의 물질을 합체하고 있다. 이 실시예의 경우, 와이어 스템(1702, 1706)을 패션화하는 외에, 컴플라이언스 제한 정지부(스탠도프)(1779)가 인쇄 회로기판(1764)의 평탄한 관통 구멍(1778) 상에 간단한 루프(도17B의 루프(1726) 참조)로서 형성된다. 상술한 바와 같이, 그러한 루프(1779)는, 오버코팅시에, 탄성이 없게 된다. 인쇄 회로기판(1764)의 상부면 상의 탄성 접점(1702)의 컴플라이언스를 제한하기 위해, 루프는 "B"로 라벨된 위치로 연장하고, 이는 탄성 접점 구조물(1702)의 수직 범위(라벨 "A") (도시된 바와 같이) 아래로, 0.003 인치와 같은, 어떤 바람직한 거리에 설정된다. 이러한 방식으로, 탄성 접점 구조물(1702)의 (인터포저 상에 보유된 전자 부품에 의해 가해진 힘으로부터 생기는) 편향이 제어(즉, 제한)될 수 있다.17D shows an
도17D의 실시예(1760)의 주목할만한 특징은 탄성 접점 구조물(1702, 1706)들과 동일한 과정으로 제작될 수 있다.A notable feature of the
도17E는 인터포저의 다른 실시예(1780)를 도시하고 있다. 이 경우, 인터포저 기판(1782)은 그 (도시된) 상부면으로부터 (도시된) 그 하부면으로 연장하는 복수의 (그중 두 개가 도시됨) 계단식 도금된 관통 구멍(1784)을 갖고 있다. 특히, 기판(1782)은 양호하게는, 도면에 도시한 바와 같이, 편위 구멍들이 성형된 열가소성 기판이다. 편위 기판은, 금속화될 때, 접점 구조물들을 장착하기에 적합한 기판의 몸체 내에 "계단부"(또는 "플랫튜스")를 형성한다. 복수의(그중 두 개만 도시됨 접점 구조물(1786)들은 기판(1782)의 (도시된) 상부면을 지나 연장하도록 관통 구멍(1784)들 내에 장착되고, 복수의(그중 두 개만 도시됨) 탄성 접점 구조물(1788)들은 기판(1782)의 (도시된) 하부면을 지나 연장하도록 관통 구멍 내에 장착된다. 이러한 방식으로, 압축력에 따른 탄성 접점 구조물(1786, 1788)의 편향은 “정지부”(도17D의 전술한 편향 제한 정지부(1779) 참조)로서 작용하는 기판(1782)에 의해 본질적으로 제한된다. 이러한 방식으로 충분히 편향된 탄성 접점 구조물(1786, 1788)은 관통 구멍 내에 완전히 내장되게 된다. 관통 구멍이, 동일한 이유로, 도5E에 관해 상술한 방식으로, 연한 도전성 탄성 질량체로 채워지는 것 은 본 발명의 범주에 속한다.17E illustrates another
부가적인 인터포저 실시예Additional Interposer Embodiments
인터포저의 상황에서의 본 발명의 사용을 도17A 내지 도17E와 관련하여 간단히 상술하였다.The use of the present invention in the context of an interposer has been briefly described with reference to Figures 17A-17E.
다음 사항은 본 발명의 범주에 속한다:The following are within the scope of the invention:
(a) 동일한 탄성 접점 구조물들이 인터포저의 양 측면 상에 형성될 수 있다;(a) the same elastic contact structures may be formed on both sides of the interposer;
(b) 다른 탄성 접점 구조물들이 인터포저의 각 측면 상에 형성될 수 있다;(b) other elastic contact structures may be formed on each side of the interposer;
(c) 인접한 탄성 접점 구조물들 사이의 간격이, 인터포저의 측면에 따라 다를 수 있다;(c) the spacing between adjacent elastic contact structures may vary depending on the side of the interposer;
(d) 하나 이상의 탄성 접점 구조물이 인터포저의 소정 측면 상의 각 “지점”에 형성될 수 있다;(d) one or more elastic contact structures may be formed at each “point” on a given side of the interposer;
(e) 스탠도프 및/또는 정렬 및/또는 스프링 클립 요소들이 탄성 접점 구조물들과 관련하여 형성될 수 있다(예컨대, 도15A의 요소(1528), 및 도17D의 요소(1780) 참조).(e) Standoff and / or alignment and / or spring clip elements may be formed in connection with the elastic contact structures (see, eg,
도18A는 반도체 다이(1840) 및 인쇄 회로기판(1850)와 같은 두개의 전자 부품(도18B에 도시된, 1840 및 1850)들의 이격된 대향면들 사이에 배치되기에 적절한 인터포저(1800)의 실시예를 도시하고 있다.18A shows an
인터포저(1800)는 복수의(그중 두개만 도시됨) 구멍(1804, 1805)들이 연장하는, 적층 인쇄 회로기판와 같은, 기판(1802)으로 만들어진다. 기판(1802)은 양면들을 덮고 관통 구멍(1804, 1805)들을 통해 연장하는, 구리와 같은, 도체(1806)로 피복된다. 이는 공지되어 있다.
레지스트 층(1812)이 PCB(1802)의 (도시된) 상부 측면에 인가되어, 거의 관통 구멍(1804)들까지 연장한다. 동일한 레지스트 층(1814)이 PCB(1802)의 (도시된) 하부 측면에 인가되어, 거의 관통 구멍(1804, 1805)들까지 연장한다. 관통 구멍(1830)들은 니켈 층(1808)으로 도금되고, 이는 금 층(1810)으로 오버코팅된다. 이들 층(1808, 1810)들은 관통 구멍(1804, 1805)들 내에 구리(1806)를 덮고, 레지스트(1812, 1814)로 덮이지 않은 PCB(1802)의 표면들의 일부 상으로 구멍(1804, 1805)의 에지들을 지나 연장한다. 이는 본 발명에 따라 탄성 접점 구조물들을 장착하기에 적합한 도금된 관통 구멍(1804, 1805)들을 제공한다. 피복부(1806)를 갖는 PCB 및 다층(예컨대, 니켈(1808), 금(1810)) 피복된 관통 구멍(1804, 1805)들은 공지되어 있고, 상업적으로 이용가능하다.A resist
제1 와이어 스템(1820)은 관통 구멍(1804)에서 PCB(1802)의 (도시된) 상부면에 접착되고, 상술한 바와 같이, 골격(일단 피복시에, 스프링으로서 기능하기에 적합한 형태)으로 패션화된다. 제2 와이어 스템(1821)은, 양호하게는 와이어 스템(1820) 근처에 있는 관통 구멍(1804)의 원주방향 위치에서, 관통 구멍(1804)에서 PCB의 (도시된) 상부면에 접착되고, 상술한 바와 같이, 골격(일단 피복시에, 스프링으로서 기능하기에 적합한 형태)으로 패션화된다. 와이어 스템(1820, 1821)은 인터포저(1800)의 (도시된) 위쪽에 배치된 (도시되지 않은) 제1 전자 부품의 제1 단자를 향해, 서로 동일한 방향으로, (도시된) 상방으로 연장한다.The
제3 와이어 스템(1822)은 관통 구멍(1804)에서 PCB(1802)의 (도시된) 하부면 에 접착되고, 상술한 바와 같이, 골격(일단 피복시에, 스프링으로서 기능하기에 적합한 형태)으로 패션화된다. 제4 와이어 스템(1823)은, 와이어 스템(1822) 근처에 있는 관통 구멍(1804)의 원주방향 위치에서, 관통 구멍(1804)에서 PCB(1802)의 (도시된) 하부면에 접착되고, 상술한 바와 같이, 골격(일단 피복시에, 스프링으로서 기능하기에 적합한 형태)으로 패션화된다. 와이어 스템(1822, 1823)은 인터포저(1800)의 (도시된) 아래쪽에 배치된 (도시되지 않은) 제2 전자 부품의 제1 단자를 향해, 서로 동일한 방향으로, (도시된) 하방으로 연장한다.The
제5 와이어 스템(1824)은 관통 구멍(1805)에서 PCB(1802)의 (도시된) 상부면에 접착되고, 상술한 바와 같이, 골격(일단 피복시에, 스프링으로서 기능하기에 적합한 형태)으로 패션화된다. 제6 와이어 스템(1825)은, 양호하게는 와이어 스템(1824) 근처에 있는 관통 구멍(1804)의 원주방향 위치에서, 관통 구멍(1805)에서 PCB의 (도시된) 상부면에 접착되고, 상술한 바와 같이, 골격(일단 피복시에, 스프링으로서 기능하기에 적합한 형태)으로 패션화된다. 와이어 스템(1824, 1825)은 인터포저(1800)의 (도시된) 위쪽에 배치된 (도시되지 않은) 제1 전자 부품의 제2 단자를 향해, 서로 동일한 방향으로, (도시된) 상방으로 연장한다.The
제7 와이어 스템(1826)은 관통 구멍(1805)에서 PCB(1802)의 (도시된) 하부면에 접착되고, 상술한 바와 같이, 골격(일단 피복시에, 스프링으로서 기능하기에 적합한 형태)으로 패션화된다. 제8 와이어 스템(1827)은, 와이어 스템(1826) 근처에 있는 관통 구멍(1805)의 원주방향 위치에서, 관통 구멍(1805)에서 PCB(1802)의 (도시된) 하부면에 접착되고, 상술한 바와 같이, 골격(일단 피복시에, 스프링으로서 기능하기에 적합한 형태)으로 패션화된다. 와이어 스템(1826, 1827)은 인터포저(1800)의 (도시된) 아래쪽에 배치된 (도시되지 않은) 제2 전자 부품의 제2 단자를 향해, 서로 동일한 방향으로, (도시된) 하방으로 연장한다.The
일단 와이어 스템(1820, …, 1827)들이 기판(1802)에 장착되어, 탄성 형태로 패션화되면, 와이어 스템들은, 상술한 방식으로, 니켈과 같은, 스프링 재료(1830)로 오버코팅된다. 오버코팅(1830)은 와이어 스템들에 견고한 고착을 제공하기 위해 관통 구멍(1804, 1805)들의 완전히 노출된(레지스트(1812 또는 1814)로 덮이지 않은) 면들을 덮고, 와이어 스템들에 탄성을 제공하기 위해 와이어 스템들을 감싼다. 코팅(1830) 공정 중에, 구리 층(1806)은 전기 도금을 촉진시키는 “단락” 층(관통 구멍들 모두를 함께, 따라서 와이어 스템 모두를 함께 단락시킴)으로서 작용한다.Once the wire stems 1820,..., 1827 are mounted to the
일단 와이어 스템(1820, …, 1827)들이 오버코팅되면, 레지스트(1812, 1814)가 제거되고, 관통 구멍(1804, 1805)들 사이의 구리 피복(1806)이 선택적인 에칭에 의해(즉, 니켈 오버코팅(1830)에 대해, 구리 피복(1806)에 선택적인 화학적으로) 제거된다.Once the wire stems 1820,..., 1827 are overcoated, the resists 1812, 1814 are removed and the
이는 제1 전기 부품(1840)에 연결하기 위해 (도시된) 상방으로 연장하는 탄성 접점 구조물들의 쌍들과, (도시된) 제2 전기 부품(1850)에 연결하기 위해 (도시된) 하방으로 연장하는 탄성 접점 구조물들의 쌍들을 갖고, 두 전기 부품들 사이에 일 대 일(패드 대 패드)로 접속을 만드는 인터포저를 야기시킨다.This is a pair of upwardly extending elastic contact structures (shown) for connecting to the first
이 실시예에서 명백한 바와 같이, 와이어 스템들은 쌍(예컨대, 쌍(1820 및 1821), 쌍(1822 및 1823), 쌍(1824 및 1825), 및 쌍(1826 및 1827))들로 제공된다. 일반적으로, 각 쌍의 스템들(예컨대, 스템(1820 및 1821) 중의 스템들은, (도면에는 약간 사시도로 도시되었지만) 그들이 장착된 표면과 동일한 높이로 연장한다. 각 쌍의 스템들은 대응 전자 부품 상의 대응 단자(또는 패드, 또는 도전성 영역)에 대해 접속을 만든다. 접점 구조물(1820/1821)의 쌍은 (점선으로 도시된) 제1 전자 부품(1840) 상에 (점선으로 도시된) 단자(1842)에 접속한다. 접점 구조물(1822/1823)의 쌍은 (점선으로 도시된) 제2 전자 부품(1850) 상에 (점선으로 도시된) 단자(1852)에 접속하고, 인터포저(1800)의 관통 구멍(1804)에 의해 쌍(1820/1821)에 접속된다. 접점 구조물(1824/1825)의 쌍은 (점선으로 도시된) 제1 전자 부품(1840) 상에 (점선으로 도시된) 단자(1844)에 접속한다. 접점 구조물(1826/1827)의 쌍은 (점선으로 도시된) 제2 전자 부품(1850) 상에 (점선으로 도시된) 단자(1854)에 접속하고, 인터포저(1800)의 관통 구멍(1805)에 의해 쌍(1824/1825)에 접속된다. As is apparent in this embodiment, the wire stems are provided in pairs (eg, pairs 1820 and 1821, pairs 1822 and 1823, pairs 1824 and 1825, and pairs 1826 and 1827). In general, the stems in each pair of stems (eg, stems 1820 and 1821) extend at the same height as the surface on which they are mounted (although shown in a slightly perspective view). A connection is made to a corresponding terminal (or pad, or conductive region) A pair of
탄성 접점 구조물들의 쌍(예컨대, 1820, 1821)들과의 접속을 만드는 이점은 인덕턴스의 감소(즉, 접속당 단지 하나의 탄성 접점 구조물을 사용하는 것에 대해)이다.The advantage of making a connection with pairs of elastic contact structures (eg, 1820, 1821) is a reduction in inductance (ie, using only one elastic contact structure per connection).
탄성 접점 구조물들의 쌍(예컨대, 1820, 1821)들과의 접속을 만드는 다른 이점은 두개의 접점들이 하나보다 좋다는 일반적인 전제하에서, 간단히 여유도를 제공한다는 것이다.Another advantage of making a connection with a pair of elastic contact structures (eg, 1820, 1821) is that it provides a margin simply, under the general premise that two contacts are better than one.
도18A 및 도18B의 인터포저 실시예(1800)는 각각의 상호접속 지점에 그리고 인터포저의 양 측면 상에 동일한 접점 구조물들을 갖는 것으로 도시되어 있다. 접점 구조물들은 인터포저의 소정 측면 상에서 모두 동일한 것(예컨대, 와이어 스템(1820, 1821, 1824 및 1825)들은 모두 일반적으로 동일 높이 및 형태로 패션화된다)이 바람직하지만, 인터포저의 다른 측면 상의 접점 구조물들(예컨대, 와이어 스템들(1822, 1823, 1826 및 1827)은 인터포저의 대향 측면의 접점 구조물들과 다른 형태 및 다른 높이로 패션화될 수 있다.The
이하의 인터포저의 설명에서, 도금된 관통구멍은 명확한 도시를 위해 하나의 층을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 상술된 바와 같이 복층 관통구멍이 적절할 수도 있다. 또한, 명확한 도시를 위해, 인터포저 상에 형성된 다수의 접점 구조물 중 하나만이 도시되었다.In the description of the interposers below, the plated through-holes are shown as having one layer for clarity of illustration, but a multilayer through-hole may be suitable as described above. Also, for the sake of clarity, only one of the plurality of contact structures formed on the interposer is shown.
도19A는 반도체 다이(1840) 및 인쇄 회로기판(1850)과 같이 두 개의 전자 부품의 이격되고 대향된 면들(1940 및 1950, 도19B에서 도시됨) 사이에 배치되는 것이 적절한 인터포저(1900)의 일 실시예를 도시한다.FIG. 19A shows an
인터포저(1900)는 다수의 관통 연장된 구멍(1904)(그 중 하나 만이 도시됨)을 갖는 섬유상(fibrious) 인쇄 회로기판과 같은 기판(1902)으로 제조된다. 기판(1902)은 공지의 방식으로 패턴화되어 관통구멍(1804)이 구멍을 통해 도금되도록 공지의 방식으로 도금된 도체(1906)를 갖는다. (명확한 도시를 위해 패턴화를 수행하는 레지스트의 칠을 포함하는 단계는 생략되었다.)
제거가능한 부재(1970)가 기판의 바닥면(1902b) 아래에 배치되며, 통상의 감광성 내식막과 같은 적절한 제거가능한 임시 접착제(1972)로 기판에 착된다. 제거 가능한 부재(1970)에는 도10D 및 도11D에 대해 상술된 방식과 같이 와이어 스템 상에 토폴로지컬(topological)[형상학적(topographical)] 접촉 팁(1976)을 형성하도록 오목부(1974)가 제공된다.A
제1 와이어 스템(1920)의 자유단(1920a)은 인터포저 기판(1902)의 하나의 면(1902a) 상의 관통구멍 도체(1906)에 결합되며, 스프링 형상으로 면(1902a) 위로 상향으로 연장되도록 성형된다.The
제2 와이어 스템(1922)의 자유단(1922a)은 토폴로지컬 팁(1976)에 결합된다. 이는 구멍(1904)을 통해 아래로 모세관(capillary)을 이동시킴으로써 달성될 수도 있다. 통상, 모세관의 직경은 0.15 mm(0.006 inch) 정도이며 구멍의 직경은 0.25 mm(0.010 inch) 이상이므로, 모세관이 구멍 내로 통과(traverse)될 수 있다. 그 후, 와이어 스템(1922)은 관통구멍(1904)을 통해 상향으로 연장되어 스프링 형상을 갖도록 되며, 양호하게는 제1 와이어 스템(1920)의 결합 단부(1920a)에 인접하여, 인터포저 기판(1902)의 하나의 면(1902a) 상에 관통구멍 도체(1906)에 제2 단부(1922b)에서 결합된다. The
그 후, 와이어 스템(1920, 1922)은 예를 들어 니켈 층(1930)으로 오버코팅되어 탄성을 갖는 접점 구조물을 형성한다 (그리고 와이어 스템의 결합된 단부가 고정된다).The wire stems 1920, 1922 are then overcoated with a
마지막으로, 도19B에서 도시된 바와 같이, 제거가능한 부재(1970)는 (예를 들어 적절한 용매로 제거가능한 부재 및 접착제(1972)를 용해시킴으로써) 제거된다. 이러한 방식으로, (은선으로 도시된) 제1 전자 부품(1940) 상의 (은선으로 도 시된) 단자(1942)와 (은선으로 도시된) 제2 전자 부품(1950) 상의 (은선으로 도시된) 단자(1952) 사이에 상호접속이 이루어진다.Finally, as shown in FIG. 19B, the
제거가능한 기판을 사용하는 상술된 실시예의 경우와 같이, 제거가능한 부재(1970)는 와이어 스템에 코팅(1930)의 전기 도금을 용이하게 하도록 단락 부재(shorting member)로 기능한다. 또한, 상술된 실시예에서와 같이, 제거가능한 부재(1970)는 도시된 바와 같이 오버코팅(1930) 후가 아니라 전에 제거될 수도 있다.As in the case of the above-described embodiment using a removable substrate, the
예를 들어, 인터포저(1900)는 패키지(전자 부품(1940))와 인쇄 회로기판(전자 부품(1950)) 사이에 배치될 수도 있으며, 이러한 경우에 접촉 팁(1976)이 (인쇄 회로기판 상의 패드에 접속(connecting)하도록) 주석 또는 땜납 층에 접속(terminate)되며 스템(1920)의 팁이 (패키지 상의 패드를 접속하도록) 납땜에 의해 접속된다는 장점을 갖는다.For example,
도18A 및 도18B의 인터포저(1800)에 대해 상술된 바와 같이, 도19A 및 도19B의 인터포저(1900)에서, 인터포저(1900)의 하나의 면(1902a) 상의 접점 구조물(1920)은 인터포저(1900)의 다른 면(1920b) 상의 접점 구조물(1922)과는 다른 형상 및 다른 높이를 갖도록 될 수도 있다. 또한, 하나의 면(1902a) 상의 접점(1920)의 팁 형상은 다른 면(1902b) 상의 접점(1922)의 팁 형상과는 다를 수 있다. 특히, 인터포저(1900)의 하나의 면(1902a) 상의 와이어 스템(1920)의 재질은 동일한 재질이 양호함에도 불구하고 인터포저(1900)의 다른 면(1902b) 상의 와이어 스템(1922)의 재질과는 다를 수도 있다. 일반적으로, 인터포저의 각 면의 와이어 스템에 대해 오버코팅(1930)이 다른 것도 본 발명의 범위 내에 있지만, 인터포저의 양면 상 의 접점 구조물에 대해 오버코팅이 동일(재질 및 프로세스)하면 오버코팅의 불연속이 방지되기 때문에, 오버코팅은 인터포저의 양면 상의 접점 구조물에 대해 동일(재질 및 프로세스)하다. 이러한 “사소한 변형(variations on the theme)”은 일반적으로 본 명세서에서 기술된 모든 인터포저 실시예에 적용 가능하다.As described above with respect to
두 개의 부품(1940, 1950) 사이에 전기 접속이 관통구멍에 의존하지 않는다는 사실에 의해, 도시된 (즉, 도18A 및 도18B의 실시예에서 도시된) 도금된 관통구멍(1904) 내가 아니라 인터포저 기판(1902)의 상부면(1902) 상에만 패드가 제공되는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.Due to the fact that the electrical connection between the two
또한, 제거가능한 부재(1970)에 와이어 스템(1922)의 단부(1922a)를 결합시키고 관통구멍(1904)을 통해 상향으로 모세관을 연장시키고 (도19a의 도면 부호 1922b로 도시된 것과 동일한 위치에서) 단자에 와이어(1922)의 중간부를 결합시키고, 그 후, 와이어 스템(1922)의 “연속부(continuation)”로서 와이어 스템(1920)을 형성하도록 모세관을 계속 이동시킴으로써 용이하게 가시화되는, 두 개의 와이어 스템(1920, 1922)이 하나의 와이어 스템으로 형성되는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 이러한 방식으로, 관통구멍 재질(1906)의 전기 도전성에 의존하지 않으면서 제1 전자 부품(1940)의 단자(1942)와 제2 전자 부품(1950)의 단자(1952) 사이에 직접 하나의 와이어 접속이 이루어질 것이다.In addition, the
(도시된 바와 같이) 두 개의 별개의 와이어 스템으로 와이어 스템(1920, 1922)을 형성하려 하면, 상부 와이어 스템(1920)을 형성하기 전 (관통구멍(1904)을 통해 연장된) 하부 와이어 스템(1922)을 우선 형성하는 것이 양호하다. 그렇지 않 으면, 와이어 스템(1920)은 하부 와이어 스템(1922) 형성 중 “방해(in the way)”가 될 것이다. 이에 의해, 일반적으로 본 출원에서 기술된 모든 실시예를 통해 사건의 순서가 적절한 특정 적용예에 대해 변경될 수 있다는 사실을 알 수 있다.When attempting to form wire stems 1920 and 1922 with two separate wire stems (as shown), the lower wire stems (extending through through holes 1904) may be formed prior to forming the upper wire stems 1920. It is preferred to form 1922 first. Otherwise,
도20A는, 특히 하나의 와이어로 두 개의 전자 부품(2040 및 2050, 도20B에서 도시됨) 사이에 상호접속을 이루도록 된 점을 제외하고는, 도19A의 실시예(1900)와 유사한 인터포저(2000)의 실시예를 도시한다. 또한, 상기 인터포저 실시예와 같이, 인터포저(1900)는 반도체 다이(1840) 및 인쇄 회로기판(1850)과 같은 두 개의 전자 부품(1940, 1950)의 이격되고 대향된 면들 사이에 배치되도록 되나, 이들 두 개의 특정 전자 부품에 한정되지는 않는다.Figure 20A illustrates an interposer similar to the
인터포저(2000)는 관통 연장된 다수(그 중 하나만 도시됨)의 구멍(2004)을 갖는 인쇄 회로기판과 같은 기판(2002)으로 제조된다. 상술된 실시예(1900)의 설명에서 제안된 바와 같이, (도시된) 상부면(2002a) 상에 배치된 다수의 패드(2006, 여기서는 하나의 층으로 도시되었으나 동 위에 니켈 위에 금과 같이 복층 패드일 수도 있음)를 갖는 것만이 필요하다.The
본 실시예는 본 명세서에서 기술된 다른 인터포저 실시예에 장착될 수 있는, 즉, 인쇄 회로기판(2002) 내에 접지 또는 동력 면(2060)이 설치될 수 있는 특징을 나타낸다. 특히, (도시된) 기판(2002) 상부면에는 (면(2060)이 접지면일 경우 동력면인) 접지 또는 동력 면(2062) 및 (도시된) 하부면(2002b) 상에는 신호 면이 제공되며, 그 반대일 수도 있다. 2002와 같은 기판에는 저항, 커패시터, 커패시티브 층(capacitive layers), 평면 저항 등이 제공되어 기능을 향상시킬 수 있다는 것도 본 발명의 범위 내에 있다.This embodiment represents a feature that may be mounted to other interposer embodiments described herein, that is, a ground or power face 2060 may be installed in the printed
상술된 실시예(1900)와 마찬가지 방식으로, 제거가능한 기판(2070)이 기판의 바닥면(1902b) 아래에 배치되며, 통상 감광성 내식막과 같은 적절한 제거가능한 임시 접착제(2072)로 기판에 부착된다. 제거가능한 기판(1970)에는 도10D 및 11D에 대해 상술된 방식과 같이 와이어 스템 상에 토폴로지컬 팁(2076)을 형성하도록 오목부(2074)가 제공된다.In the same manner as the
와이어(2020)의 자유단(2020a)은 기판(2002)의 면(2002a) 상의 도전성 패드(2006)에 결합되며, 와이어의 중간부(2020c)가 팁(2076)에 결합되는 제거가능한 기판(2070)에 관통구멍(2004)을 통해 하향 연장되는 스프링 형상으로 성형된다. 패드(2006)로부터 팁(2076)으로 연장되는 이러한 와이어는 성형된 와이어 스템의 제1 부분(2022)을 구성하며, 상술된 방식으로 오버코팅될 때 제1 도전성 접점을 형성하도록 적절한 형상을 갖는다.The free end 2020a of the
팁(2076)에 와이어(2020)의 중간부(2020c)를 결합시킨 후, 와이어(2020)는 구멍을 통해 다시 상향으로 모세관을 이동시킴으로써 보다 성형되어, 기판(2002)의 (도시된) 상부면(2002a) 위로 접속시켜 상술된 방식으로 오버코팅될 때 제2 도전성 접점을 형성하기에 적절한 와이어 스템의 제2 부분(2024)을 형성한다.After joining the middle portion 2020c of the
와이어 스템(2020)(즉, 와이어 스템의 양부분(2022, 2024))은 그 후 예를 들어 니켈 층(2030)으로 오버코팅되어, 기판(2002)의 (도시된) 상부면(2002a) 위로 연장된 단부 및 기판(2002)의 (도시된) 하부면(2002b) 아래로 연장된 단부를 갖는 탄성 접점 구조물을 형성한다.Wire stem 2020 (ie, both
최종적으로, 도20B에서 도시된 바와 같이, 제거가능한 기판(1970)은 예를 들어 적절한 용매로 제거가능한 기판 및 접착제(예를 들어 감광성 내식막)(2072)를 용해시킴으로써 제거된다. 이러한 방식으로, 제1 전자 부품(2040, 은선으로 도시됨) 상의 단자(2042, 은선으로 도시됨)와 제2 전자 부품(2050, 은선으로 도시됨) 상의 단자(2052, 은선으로 도시됨) 사이에 상호접속이 이루어질 수 있다.Finally, as shown in Figure 20B, the
일반적으로 제거가능한 부재를 사용하는 상술된 실시예의 경우에서와 같이, 제거가능한 부재(2070)는 와이어 스템 부분(2022, 2024)에 코팅(2030)의 전기 도금을 용이하게 하는 단락 부재로서 기능한다. 또한, 상술된 실시예에서와 같이, 제거가능한 부재(2070)는 (도시된 바와 같이) 오버코팅(2030) 후가 아니라 전에 제거될 수도 있다.As in the case of the above-described embodiment, which generally uses a removable member, the
도20A 및 도20B에서 도시된 바와 같이, 본 실시예(2000)에서, 스페이서(2080)가 양호하게는 기판의 (도시된) 상부면(2002a) 상에 제공된다. 와이어 스템의 제1 부분(2024)은 예를 들어 0.13 mm(0.005 inch) 만큼 스페이서(2080)의 (도시된) 상부면 위로 연장된다. 본 명세서에서 기술된 다른 실시예에서와 같이, 와이어 스템이 약 0.13 mm(0.005 inch) 다른 구조물(예를 들어 스페이서(2080)) 위로 돌출되며 “통상” 부하력에 반응하여 약 0.076 cm(0.003 inch)의 유연성(compliance)을 갖도록 설계되는 것으로 통상 충분하다. 예를 들어, 와이어 스템의 (도시된) 하부(즉, 와이어 스템의 토폴로지컬 팁)가 기판의 하부면(2002b)을 지나 0.13 mm(0.005 inch) 연장되도록 본 실시예의 와이어 스템이 성형된다.20A and 20B, in this
단자(2042)와 단자(2052) 사이의 전체 와이어 길이(전기 통로)가 단자(1942) 와 단자(1952) 사이의 전체 와이어 길이(이전 실시예(1900) 참조)보다 통상 짧다는 것은 본 실시예의 인터포저(2000)의 장점이다. 이러한 경우, 전체 와이어 길이는 지점 “A”와 “C” 사이에 와이어로서 점해진 경로에 의해 결정된다. 이전 실시예(1900)에서는, 전체 와이어 길이는 지점 “A”로부터 “B”까지의 와이어 스템(1920)에 의해 점해진 경로에 더하기 지점 “B”로부터 “C”까지의 와이어 스템(1922)에 의해 점해진 경로에 의해 결정된다. (즉, AC < AB + BC.) 이러한 보다 짧은 경로는 일반적으로 인덕턴스의 관점에서 양호하다.It is understood that the total wire length (electric path) between terminal 2042 and terminal 2052 is typically shorter than the total wire length between terminal 1942 and terminal 1952 (see previous embodiment 1900) of this embodiment. This is an advantage of the
본 실시예(2000)에서, 인터포저(2002)는 주로 와이어에 대한 지지부로서 기능한다. 그러나, 상술된 바와 같이, 인터포저 기판(2002)에는 접지, 전력 및 신호 면이 제공될 수 있다. 기판 (기판의 하나의 면을 포함) 내에 접지 및 신호 면을 가지면 본 명세서에서 기술된 임의의 다른 PCB 기판 실시예에 적용 가능하며, 표유 커패시턴스(stray capacitances)에 유익하다.In this
도21은 “기술 변경(engineering changes)”을 이루는 것, 즉, 전자 부품의 특정 핀(즉, 접점 패드)으로 가는 신호를 재지정하는 것이 가능한 인터포저의 실시예(2100)를 도시한다. 복층 PCB식 기판(2102)에는 다수(그 중 두개만 도시됨)의 도금된 관통구멍(2104, 2106)이 제공된다. 기판(2102)의 (도시된) 상부면에는 패턴화된 도전성 층(2108)이 제공된다. 기판(2102)의 (도시된) 바닥면에는 패턴화된 도전성 층(2110)이 제공된다. 탄성 접점 구조물(2112, 2114)은 상부 도전성 층(2108)의 성형된 접점 패드에 장착되는 것으로 도시되어 있다. 탄성 접점 구조물(2116, 2118)은 하부 도전성 층(2110)의 성형된 접점 패드에 장착되는 것으로 도시 되어 있다.Figure 21 illustrates an
도시된 바와 같이, 도전성 층(2108, 2110)의 패턴은 전기 상호접속 경로가 탄성 접점 구조물(2116) 바로 위에 접점 구조물(2112)이 아니라 탄성 접점 구조물(2116)과 탄성 접점 구조물(2112) 사이에 형성되도록 된다. 본 예에서 기판은 복층 기판 내에 층들로 형성된 접지면(2120) 및 동력 면(2122)으로서 도시되어 있다.As shown, the pattern of
도21에 대해 기술된 바와 같은 인터포저로 기술 변경(예를 들어, 핀-아웃(pin-out)의 재배치)을 이루는 능력은 인터포저 자체가 기술 변경되기 때문에 큰 유연성을 갖게 한다. 기술 변경은 단지 인터포저 기판 상의 도선(conductive trace)을 다시 배선(re-routing)함으로써 간단히 수행된다.The ability to make technology changes (e.g., rearrangement of pin-outs) with the interposer as described with respect to FIG. 21 has great flexibility since the interposer itself is technology changed. The technology change is simply performed by re-routing the conductive traces on the interposer substrate again.
도22A는 치수 안정성(dimensional stability)을 갖는 인터포저 구조물에서 탄성 접점 구조물을 형성하는 기술의 실시예(2200)를 도시한다. 이 경우에, 동과 같은 금속 기판(스티프너)(2202)이 사용되며 금속 기판에는 유전성 재질(2204)의 코팅이 제공된다. 기판(2202)은 탄성 접점 구조물이 형성될 기판을 통해 연장된 다수(그 중 하나만 도시됨)의 개구(2206)를 갖는다. 도전성 제거가능한 기판(2210)(도11A의 1104 참조)은 (도시된) 기판(2202) 아래에 배치되며, 적절한 제거가능한 스페이서(2212)에 의해 기판으로부터 이격된다. 와이어 스템(2220)은 제거가능한 기판(2210)에 결합되며, 탄성 형상(springable shape)을 가지도록 성형되어, 그 후, 상술된 방식으로 탄성을 갖도록 오버코팅되어 탄성 접점 구조물이 된다. 그 후, 관통구멍(2206)은 도전성 탄성중합체 재질(2208)(도5E의 564 참조)로 충전될 수도 있다. 그 후, 제거가능한 기판(2210) 및 스페이서(2212)는 상술된 방 식으로 (예를 들어, 용해시킴으로써) 제거된다. 이러한 방식으로, 탄성 접점 구조물(2230)의 (도시된) 상단부는 제2 전자 부품을 접하기에 적절하며 탄성 접점 구조물의 (도시된) 하단부는 제2 전자 부품을 접하기에 적절하며, 인터포저의 양면으로부터 연장된 하나의 탄성 접점 구조물(2230)로 상호접속이 이루어진다. 기판(2202)(상술된 바와 같이 이와 유사한 것)이 플라스틱, 또는 강화 플라스틱으로 제조될 수 있는 것도 본 발명의 범위 내에 있다.22A shows an
도22B에서 도시된 바와 같이, 탄성 접점 구조물(2230)은 전자 부품(2234) 상의 패드(2232)에 납땜될 수 있다.As shown in FIG. 22B, the
예를 들어 도22A 및 도22B에서 도시된 구조물은 상호접속 구조물이 단지 탄성중합체 “벌브(bolb)”로 스티프너(2202) 내에 느슨하게 유지된다는 것이 (큰) 장점이다.For example, the structure shown in FIGS. 22A and 22B has the (great) advantage that the interconnect structure remains loose in the
스티프너(2202)가 예를 들어 두 개의 시트 사이에 겔을 갖는 (각각 일련의 구멍을 갖는) 두 개의 반강성 시트와 같은 복층 구조물인 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 어떠한 (즉, 스티프너가 단층 또는 복층인) 경우에도, 접점 구조물은 스티프너의 개구 내에 느슨하게 유지(현수)된다. 이에 의해 접점 구조물이 서로 완전히 같은 평면 상에 있지는 않은 외부 부품 상의 패드를 접하도록 스스로 정렬될 수 있다.It is within the scope of the present invention that the
탄성중합체 재질이, 압축을 받아서 외부 부품에 접하도록 탄성중합체 재질을 통해 “펀치(punch)”되는 접점 구조물을 덮을 수 있는 것도 본 발명의 범위 내에 있다.It is also within the scope of the present invention that the elastomeric material can cover a contact structure that is “punched” through the elastomeric material to be compressed to contact the external component.
탄성중합체 재질은 (1) 스티프너 내에 접촉 구조물을 유지(현수)하며 (2) 선택사양으로서, 한 단부로부터 다른 단부로의 직렬 전기 경로를 제공하도록 접점 구조물을 단락시키는 두가지 목적으로 기능한다.The elastomeric material serves two purposes: (1) to hold (suspend) the contact structure in the stiffener and (2) to optionally short the contact structure to provide a series electrical path from one end to the other.
도22C는 전자 부품에 접점 구조물을 장착 후 접점 구조물 주위에 지지 구조물을 형성하는 기술의 실시예(2240)를 도시한다. 일반적으로, 다수(그 중 하나만 도시됨)의 접점 구조물(2242)이 도12A 내지 도12C에 대해 상술된 갱트랜스퍼(gang-transfer) 기술과 같은 임의의 적절한 방식으로 전자 부품(2246)의 접점 패드(2244)에 장착된다. 그 후, 부품은 거꾸로 되며, 접점 구조물의 팁(2248)을 노출시키면서 가요성이 있는 유전성 성형 컴파운드(2250)가 투여(poured)된다.Figure 22C illustrates an
인터포저에 대해, 상술된 설명으로부터 인터포저의 두 면으로부터 연장된 접점 구조물이 여러 가지 기술에 따라 제조될 수 있다는 것을 알 수 있다.For the interposer, it can be seen from the above description that the contact structure extending from the two sides of the interposer can be manufactured according to various techniques.
도22D 내지 도22F는 다른 인터포저 실시예(2250)를 도시한다. 양호하게는 형상학적 팁(2254)을 갖는 탄성 접점 구조물(2252)이 알루미늄과 같은 제거가능한 기판(2256)(도11E 참조) 상에 제조된다. 감광성 내식막(2258)의 스페이서 등은 제거가능한 기판(2256)의 (도시된) 상부면 상에 배치된다. 일련의 도금된 관통구멍(2262)을 갖는 인쇄 회로기판(2260)은 제거가능한 기판(2256) 위에 정렬되어, 탄성 접점 구조물(2252)이 관통구멍(2262)과 정렬(line-up)된다. 양호하게는, 도금된 관통구멍은 주석-납(예를 들어, 땜납) 층(2266)에 의해 덮인 동(copper) 층(2264)을 갖는다.22D-22F illustrate another
도22E는 중간부가 대응 관통구멍의 주석-납 층과 접하며 두 단부(2252a, 2252b)가 관통구멍(2262)으로부터 연장된 탄성 접점 구조물(2252)이 관통구멍(2262) 내에 위치되도록 인쇄 회로기판(2260)이 위치된 것을 도시한다.FIG. 22E shows a printed circuit board (20) with an
그 후, 열이 가해져, 주석-납(땜납) 층이 재유동되어 탄성 접점 구조물의 중간부가 인쇄 회로기판(2260)에 영구 장착된다. 그 후, 제거가능한 구조물(2256) 및 스페이서(2258)가 (도22F에서 도시된 바와 같이) 제거되어 관통구멍(2262)으로부터 연장되어 각각 다른 전자 부품에 접하기에 적절한 탄성 접점 구조물의 두 단부(2252a, 2252b)를 남긴다. 도22F에서, 재유동된 땜납(2266)은 흑색 부분으로 도시되어 있다.Heat is then applied to re-flow the tin-lead (solder) layer so that the middle portion of the elastic contact structure is permanently mounted to the printed
다른 반도체 패키지 실시예Another semiconductor package embodiment
“종래의” 반도체 패키지의 외부면 상의 탄성 접점 구조물을 사용하기 위한 다수의 “직진(straightforward)” 설계가 상술되었다. 이러한 반도체 패키지는 통상 층들 사이에 (즉, 세라믹 패키지 층들 사이에) 도전성 바이어스와 같은 다수의 내부 상호접속부를 갖는다. 이들 각 상호접속부는 필요한 상호접속부에 따라 서로로부터 각각 고유한 패키지를 제조하는 패키지의 설계, 레이아웃 및 수행의 복잡성 수준을 나타낸다. 이는 반도체 패키지 당 추가의 비용 및 추가의 제조 시간을 의미하며, 이를 방지하는 것이 바라는 목표이다.A number of "straightforward" designs have been described for using elastic contact structures on the outer surface of "conventional" semiconductor packages. Such semiconductor packages typically have a number of internal interconnects, such as conductive biases between layers (ie, between ceramic package layers). Each of these interconnects represents a level of complexity in the design, layout, and performance of the package, each producing its own package from each other, depending on the required interconnects. This means additional cost and additional manufacturing time per semiconductor package, which is a desired goal.
본 발명의 특징에 따르면, 내부 층 상호접속 관련 문제점 및 그와 관련된 문제점이 방지되는 “바이어리스(via-less)” 패키지가 제공된다.In accordance with a feature of the present invention, a "via-less" package is provided which avoids the problems associated with the inner layer interconnections and the related problems.
도23A는 PCB 기판과 같은 복층 기판(2310) 상에 기초된 반도체 패키지의 실시예(2300)를 도시한다.FIG. 23A shows an
복층 기판(2310)은 두 개(두 개 이상일 수도 있음)의 절연층(2312, 2114)을 가지며 층(2312)은 (도시된 바와 같이) 층(2114) 상부에 배치되는 것으로 도시되어 있다. 층(2312, 2314)의 바닥면에는 공지 방식으로 각각 패턴화된 도전성 도선(trace)(2316, 2318)이 제공된다.
(도시된) 상부 절연층(2312)은 중심 개구(2320)를 갖는 사각 링으로 형성되며, (도시된) 하부 절연층(2314)은 중심 개구(2320)와 정렬된 중심 개구(2322)를 갖는 사각 링으로 또한 형성된다. 도시된 바와 같이, 상부 층(2312)은 (도시된 바와 같이 좌측으로 또는 우측으로) 하부 층(2314)의 외부 에지를 지나 연장되며, 개구(2320)는 개구(2322) 보다 작다. 이러한 방식으로, 상부 층(2312)의 도전성 층(도선)(2316)은 노출된다.Upper insulating layer 2312 (shown) is formed from a square ring having a
반도체 장치와 같은 전자 부품(2330)은 (예를 들어, 은 충전 접착제(silver-filled adhesive) 또는 은-유리 복합체(silver-glass composite)와 같은) 판(2324)에 다이 부착 재질(2323)에 의해 장착된다. 판은 양호하게는 금속 판이며, 개구(2320) 보다 크다. 도시된 바와 같이, 판(2324)은 적절한 접착제(도시되지 않음)로 도전성 도선(2316)에 대향한 층의 면 상에 층(2312)에 장착된다. 이러한 방식으로, 반도체 다이(2330)는 개구(2320) 내에 배치된다.
결합 와이어들(2326)(그 중 하나만 도시됨)이 반도체 다이(2330)의 전(도시된 바와 같이 바닥)면과 도전성 도선(2316)의 노출된 내부 부분 사이에 제공된다. 마찬가지로, 결합 와이어들(2328)(그 중 하나만 도시됨)이 반도체 다이(2330)의 전면과 도전성 도선(2318)의 내부 부분 사이에 제공된다. 이는 “표준” 와이어결합 장비로 용이하게 달성된다.Coupling wires 2326 (only one of which is shown) are provided between the front (bottom as shown) surface of semiconductor die 2330 and the exposed inner portion of
탄성 접점 구조물(2302, 2304)이 도전성 도선(2316)의 노출된 외부 부분에 장착된다. 마찬가지로, 탄성 접점 구조물(2306, 2308)이 도전성 도선(2318)의 외부 부분에 장착된다. 각 접점 구조물(2302, 2304, 2306, 2308)은 다수의 도전성 도선(2316, 2318) 중 개개의 도선에 결합된다. 이러한 방식으로, 각 도전성 도선은 결합 와이어(2326, 2328)를 통해 반도체 다이의 면 상의 결합 패드들 중 소정의 결합 패드에 전기적으로 상호접속된다.
상기 방식으로, 접점 구조물(2302, 2304, 2306, 2308)은 양호하게는 PCB(2310)의 다른 높이로부터 시작되지만 동일한 높이(도면에서 볼 때, 하향)로 연장된다. 특히, 접점 구조물은 탄성을 갖도록 성형(그리고 오버코팅)될 수 있다.In this manner, the
상술된 방식으로, 비교적 값비싼 공정 단계를 필요로 하는 복잡한 패턴의 바이어스(층과 층간의 도전성 경로)를 갖는 패키지를 필요로 하지 않고, 반도체 다이(2330)와 마더보드 등에 장착하기에 적절한 외부 접속부(2302, 2304, 2306, 2308) 사이의 복잡한 상호접속이 수행될 수 있다.In the manner described above, external connections suitable for mounting on
도23B는 (도시된) 상부면(2354, 2355, 2356) 상에 각각 배치된 도전성 도선을 각각 갖는 세개의 예시적인 절연층(2351, 2352, 2353)을 갖는 복층 기판이 형성된 패키지 조립체의 다른 실시예(2350)를 도시한다. 상부의 두 개의 절연층(2351, 2352)은 각각 중심 개구를 갖는 링형 구조물이다. 층(2351)에서의 개구는 층(2352)에서의 개구보다 크며, 도전성 도선(2355)의 내부 부분은 노출된다. 층(2353)은 링형일 필요는 없다. 도전성 층(2353)은 제2 절연층(2352)의 개구 내에 노출된다.FIG. 23B illustrates another implementation of a package assembly in which a multilayer substrate is formed having three exemplary insulating
반도체 다이와 같은 전자 부품(2360)은 개구의 상부에 배치되며, 각각 탄성 접점 구조물(2361, 2362)을 갖는 도전성 층(2354, 2355)에 연결된다. 탄성 접점 구조물(2361, 2362)은 양호하게는 도전성 층(2354, 2355)으로부터 시작(그에 장착)되며, 상술된 바와 같이 동일한 면에서 종료된다.
디커플링 커패시터(decoupling capacitor)와 같은 개별 전자 장치(2370)는 절연층(2352)의 개구 내에 도전성 층(2356) 상의 도전성 도선에 장착되어 접속된다. 전자 부품(2360)은 상술된 방식으로 탄성 접점 구조물(2363)을 갖는 디커플링 커패시터(2370)에 접속된다.Individual
패키지로의 외부 접속부는 이전 실시예(2300)와 마찬가지 방식으로 제공된다. 그러나, 본 실시예(2350)의 경우에는, 탄성 접점 구조물(2364, 2365, 2366)은 각각 도전성 층(2354, 2355, 2356)에 접속된 관통구멍에서 패키지의 다양한 레벨의 바닥면에 장착된다.External connections to the package are provided in the same manner as the
본 실시예(2350)에서는 층들(예를 들어, 2351, 2352, 2353) 사이의 축소된 상호접속부(바이어스)를 볼 수 있다. 이들 관통 층 접속부(예를 들어, 바이어스)들은 상대적으로 직선이며, 통상 종래 기술 설계와 비교할 때 약간 수(number)가 감소될 수 있다.In this
도23B에서 도시된 다른 특징은 접점 구조물(2361, 2362, 2363)이 모두 다른 스프링 형성을 갖는다는 것이다. 이러한 방식으로, 매우 다양한 적용예가 가능하며, 이러한 원리는 본 명세서에서 기술된 다수의 다른 실시예로 확장될 수 있다.Another feature shown in FIG. 23B is that the
도23C는 패키지 조립체의 다른 실시예(2380)를 도시한다. 본 실시예에서는, 개별 전자 장치(이전 실시예(2350)의 디커플링 커패시터(2370) 참조)가 명확한 도시를 위해 생략되었다.Figure 23C shows another
본 실시예(2380)는 일반적으로 이전 실시예(2350)와 유사하며, 마찬가지로 복층 기판(2384)의 독립된 내부 박층들 사이의 상호접속을 방지한다.This
본 실시예에서 도시된 바와 같이, 반도체 다이(2382)는 복층 기판(2384) 상의 다른 레벨로부터 시작되는 다수의 탄성 접점 구조물(플립-칩 접점(flip-chip contacts))에 의해 복층 기판(2384)에 접속된다. 또한, 본 실시예에서, 기판(2384)의 (도시된) 바닥면에는 상술된 기술에 의해 형성될 수도 있는 다수의 비탄성 직선 핀형 접점 구조물(2388)이 제공된다. 도시된 핀(2388)이 아니라 탄성 또는 가요성 접점 구조물 또는 땜납 칼럼(범프)을 포함하는 기판(2384)으로의 외부 접속부(2388)를 제공하는 임의의 적절한 설계가 사용될 수 있는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.As shown in this embodiment, the semiconductor die 2382 is formed by a plurality of elastic contact structures (flip-chip contacts) starting from different levels on the
선택사양으로서, 기판(2384)은 (예를 들어 습기와 같은) 주변 상태로부터 패키지를 보호하기 위해 에폭시와 같은 적절한 절연 재질(2390)로 둘러싸일 수 있다.As an option,
본 실시예(2380)는 드릴링을 필요로 하지 않는 플립-칩 “완성형(ready)” PCB계 기판의 예이다.This
도23A, 도23B 및 도23C에서 도시된 실시예의 일반적인 장점은 이들 실시예는 “자동 평탄화(self-planarizing)되며”, 근본적으로 “바이어리스(via-less)” 반도체 패키징 기술이다는 점이다.A general advantage of the embodiments shown in Figures 23A, 23B and 23C is that these embodiments are "self-planarizing" and are essentially "via-less" semiconductor packaging techniques.
루프 실시예Loop embodiment
이상에서, 탄성 접점 구조물이 오버코팅되도록 적절한 형상을 갖는 독립(freestanding) 와이어 스템이 되도록 성형되어 기능하며 오버코팅에 의해 탄성을 갖는 (그리고 기판에의 고정이 개선된) 독립 접점 구조물이 되는 와이어의 인접 단부가 기판에 결합되는 방법에 대해 기술되었다.In the above, the elastic contact structure is shaped so as to be a freestanding wire stem having a suitable shape so as to be overcoated, and the function of the wire which becomes an independent contact structure having elasticity (and improved fixing to a substrate) by overcoating. A method has been described in which adjacent ends are bonded to a substrate.
또한, 와이어의 말단부는 기판의 접점 구역 내에 결합될 수 있다는 점이 기술되었다(예를 들어, 도2F 참조). 이러한 구조는 실시예(CASE) 1 및 실시예 2에서 기술된 바와 같이 제어된 형상(controlled geometry) 및 높은 모양(high aspect)을 갖는 땜납 접점이 되도록 땜납으로 루프를 오버코팅하는 데 특히 적합하다. 본 발명의 이러한 땜납 오버코팅된 루프 실시예는 일반적으로 “탄성 접점 구조물”과는 다른 카테고리에 있기 때문에 본 명세서에서는 간략히 설명되었다.It has also been described that the distal end of the wire can be coupled within the contact region of the substrate (see, eg, FIG. 2F). This structure is particularly suitable for overcoating the loop with solder such that it is a solder contact having a controlled geometry and a high aspect as described in Examples 1 and 2. This solder overcoated loop embodiment of the present invention has been briefly described herein because it is generally in a different category than the "elastic contact structure".
많은 전자적인 적용예에서, 결합 패턴 패드를 갖는 인쇄 회로기판과 같은 다른 전자 부품에 땜납 범핑된(solder-bumped) 부품의 장착을 위해 전자 부품 상의 패턴 또는 어레이와 같은 다수의 상승된 땜납 접점(또는, “땜납 범프(solder bump)”)을 형성하는 것이 좋다. 과거에는 이러한 땜납 범프의 대체적인 높이 또는 모양 비율(높이 : 폭)을 달성하도록 시도되었다. 이는 땜납 범프가 폭과 같은 높이(1 : 1의 모양 비율)가 되는 경향 및 용융 상태에서의 표면 장력(물의 표면 장력 참조)에 의한 것이다. 일반적으로, 보다 높은 것이 양호하다. 특히, 땜납 접점의 높이 및 모양을 제어할 수 있는 능력은 부수적인 관심사이다.In many electronic applications, multiple raised solder contacts (or patterns, such as patterns or arrays on electronic components) for mounting solder-bumped components to other electronic components, such as printed circuit boards with bonded pattern pads. , “Solder bumps”). In the past, attempts have been made to achieve an alternative height or shape ratio (height: width) of such solder bumps. This is due to the tendency of the solder bumps to be the same height as the width (shape ratio of 1: 1) and the surface tension in the molten state (see surface tension of water). In general, higher is preferred. In particular, the ability to control the height and shape of the solder contacts is a secondary concern.
패키지의 외부면 상의 땜납 범프를 사용하여 접속하도록 되는 시도 중의 일 예인 제품이, 반도체 다이가 인쇄 회로기판의 전면 상의 중심 구역에 장착되며 PCB의 전면에는 외주 근처로부터 중심 구역으로 연장된 다수의 도전성 도선이 제공되는 모터롤라의 오버물디드 플라스틱 패드 어레이 캐리어(OMPAC, Overmolded Plastic Pad Array Carrier)에서 발견된다. 다이는 종래의 결합 와이어를 갖는 도선의 내부 단부에 접속된다. PCB의 외주 근처에, PCB의 전면 상의 각 도선에 연결된 PCB의 배면으로 연장된 도금된 (도전성) 관통구멍(바이어스)이 있다. PCB의 배면에는 각 바이어에 접속된 단부를 각각 갖는 도전성 도선이 제공된다. 이러한 방식으로, 다이로의 그리고 다이로부터의 신호(및 동력)가 결합 와이어를 통해 전면 도선을 통해 바이어스를 통해 바닥면 도선으로 접속된다. 플라스틱 몰딩된 본체는 다이 위에 형성되며 PCB의 전면을 부분적으로 덮는다. 각 바닥면 도선은 PCB의 배면 상의 “사이트(site)”(특정 위치)에 접속된다. 이러한 사이트는 균등하게 이격된 열 및 칼럼의 사각 배열로 배치된다. 각 사이트에는 패키지(조립)를 위해 집단으로 외부 접속부를 구성하는 땜납 범프(볼 범프)가 제공된다. 이러한 방식으로, 전체 조립체는 대응 “마더보드”에, 즉, 전자 시스템으로 조립체를 장착하기 위한 다른 회로 요소 등을 포함하는 회로기판에 표면 장착될 수 있다. 이러한 종류의 패키지는 “핀 그리드 어레이(PGA, pin grid array)”로 알려진 다른 패키지 종류에 대해 또는 리디드 패키지(leaded package)에 대해 “볼 범프 그리드 어레이(BGA, ball-bump grid array)”라 한다.One example of an attempt to connect using solder bumps on the outer surface of a package is a product wherein a semiconductor die is mounted in a central region on the front side of a printed circuit board and a plurality of conductive leads extending from the vicinity of the periphery to the central region on the front side of the PCB This is found in the supplied Overmolded Plastic Pad Array Carrier (OMPAC). The die is connected to the inner end of the conductive wire having a conventional bonding wire. Near the periphery of the PCB, there is a plated (conductive) through hole (bias) extending to the back of the PCB connected to each lead on the front of the PCB. The back side of the PCB is provided with conductive conductors each having an end connected to each via. In this way, signals (and power) to and from the die are connected through the coupling wires through the front leads and via the bias to the bottom leads. The plastic molded body is formed over the die and partially covers the front side of the PCB. Each bottom lead is connected to a "site" (specific location) on the back of the PCB. These sites are arranged in a square array of evenly spaced columns and columns. Each site is provided with solder bumps (ball bumps) that collectively constitute external connections for packaging (assembly). In this way, the entire assembly may be surface mounted to a corresponding “motherboard”, ie, a circuit board that includes other circuit elements, etc. for mounting the assembly to the electronic system. This kind of package is called a "ball-bump grid array" (BGA) for other package types known as "pin grid arrays" (PGAs) or for leaded packages. do.
발명의 명칭이 전기 접점 범프 및 전기 접점 범프가 제공된 패키지인 미국 특허 제5,014,111호(츄다 등, 5/91, 미국 분류 357/68)에서는, 도전성 단자가 기판 에 제공되며 전극 패드가 다른 기판에 제공되는 것이 개시되어 있다. 2단식(two-stepped) 전자 접점 범프는 제1 상승부 및 제1 상승부 상에 형성된 제2 상승부를 각각 포함하는 전극 패드 상에 형성된다.In US Pat. No. 5,014,111 (Cuda et al., 5/91, US Classification 357/68), wherein the invention is named a package provided with electrical contact bumps and electrical contact bumps, conductive terminals are provided on a substrate and electrode pads are provided on another substrate Is disclosed. A two-stepped electronic contact bump is formed on an electrode pad that includes a first riser and a second riser formed on the first riser, respectively.
본 발명의 목적은 개선된 범프 그리드 어레이형 패키지를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide an improved bump grid array package.
본 발명은 패키지에 땜납 범프식 접속부를 형성하는 데 한정되지 않으며, 다이 사이의 “플립-칩”식 접속부를 형성하는 데에도 유용하다. 일반적으로, 상술된 미국 특허 제4,067,104호에서 예로서 기술된 바와 같이, 플립-칩 결합 기술은 상호접속 회로를 갖는 적절한 기판 및 실리콘 칩의 하나의 면 상에 얇은 패드 또는 금속 범프를 적층하는 것을 포함한다. 그 후, 칩이 기판의 상부 위에 “플립(flipped)되며”, 칩 및 기판 상의 대응 패드가 서로 결합된다.The invention is not limited to forming solder bumped connections in a package, but is also useful for forming “flip-chip” connections between dies. In general, as described by way of example in US Pat. No. 4,067,104, described above, flip-chip coupling techniques involve stacking thin pads or metal bumps on one side of a silicon chip and a suitable substrate with interconnect circuitry. do. Thereafter, the chip is “flipped” over the top of the substrate, and the chip and the corresponding pads on the substrate are bonded to each other.
본 발명의 목적은 전자 부품 사이를 플립-칩 형태로 접속시키는 개선된 기술을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide an improved technique for connecting electronic components in flip-chip form.
본 발명에 따르면, 상대적으로 높은 모양 비율을 나타내는 제어된 형상의 땜납 범프가 전자 부품 상에 형성될 수 있다. 높은 모양 비율을 갖는 땜납 범프는 통상 “땜납 칼럼(solder column)”이라 한다.According to the present invention, solder bumps of controlled shape exhibiting a relatively high shape ratio can be formed on the electronic component. Solder bumps with high shape ratios are commonly referred to as “solder columns”.
실시예 2의 도16과 마찬가지로, 도24A는 기판(2408)의 기판 상의 단자(2412) 상에 형성된 상승된 범프식 전기 접점의 실시예(2400)를 도시한다. (도시된 바와 같이 볼 결합으로) 단자(2412) 상의 제1 위치에 와이어(2402)의 제1 단부(2402a)를 결합하며 (도2F의 방식으로) 루프로 와이어(2402)를 성형하여 (웨지 결합과 같이) 단자(242) 상의 제2 위치에 제2 단부(2402b)를 결합함으로써 범프식 접점이 형성된 다. (예를 들어, U형으로) 성형된 와이어 스템은 (단자의 에지 위를 포함하며 와이어의 단부의 결합부를 덮는) 와이어(2402)의 전체 길이 위로 그리고 단자(2412) 위로 위치된 도전성 재질(2420)로 상술된 방식으로 오버코팅된다. 이러한 방식으로, 제어 가능한 형상을 가지며 상대적으로 높은 모양 비율(높이 : 폭)을 갖는 단자의 면으로부터 돌출된 상대적으로 강성의 접점 구조물을 제공하는 것이 가능하다. 오버코팅 재질(2420)은 양호하게는 땜납이며, 이는 비교적 가요성이 없는 접점 구조물로 될 것이다. 그러나, 접점 구조물이 약간의 탄성을 갖도록, 오버코팅 재질(2420)은 니켈과 같은 탄성(springable) 도전성 재일 수 있다. 오버코트(2420)는 도5의 방식으로 복층 오버코트일 수 있다.Like FIG. 16 of
필요시, 두 개 이상의 도24A에 대해 기술된 종류의 동일한 접점 구조물이 둘러싸는 오버코트(2420)를 각각 갖는 단자(2412) 상의 두 개 이상의 “리던던트(redundant)” 상승 범프식 전기 접점을 제공하도록 동일한 단자 상에 형성될 수 있다.If desired, the same to provide two or more "redundant" raised bump electrical contacts on
실시예 2의 도17과 유사한 도24B는 다른 접점 구조물(2450)을 도시한다. 본 실시예에서, 두 개의 와이어 스템(2430, 2432)은 접점 구조물(2400)(도24A)의 방식으로 각각 형성된다. 이러한 경우, 와이어 스템은 금 와이어의 경우 (후술되는 바와 같이) 땜납의 주석 성분과 금의 반응을 방지하는 재질로 오버코팅된다.FIG. 24B, similar to FIG. 17 of
도시된 바와 같이, 두 개의 접점 구조물(2430, 2432)은 기판(2458)(2408 참조) 상의 단자(2462)(2412 참조) 상에 이격되어 있으며 서로 평행할 수도 있다. 서로에 대해 임의의 방향으로 임의의 수의 접점 구조물이 기판(2458) 상의 단자 (2462)에 장착될 수 있는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.As shown, the two
도24B의 설명에서, 하나의 “일체형(unitary)” 땜납 범프를 제공하도록 두 개의 개별 접점 구조물(2430, 2432)을 “연결(bridging)”(사이의 공간을 충전)하는 것으로 도시된 와이어 스템(2430, 2432)은 땜납(2455)으로 오버코팅된다. 그러나, 필요시, 두 개의 접점 구조물(2430, 2432)은 땜납(2455)이 두 개(또는 그 이상)의 접점 구조물을 연결하지 않도록 충분히 이격되어, 단자 당 두 개(또는 그 이상)의 땜납 범프 접점으로 된다. 그러나, 대부분의 경우 와이어와 단자 사이의 공간에 땜납이 충전되는 것이 바람직하다.In the description of Figure 24B, a wire stem (shown as "bridging" (filling the space between) two
양호한 실시예에서, 땜납 범프 접점은 부피로 70% 이상, 예를 들어 80% 이상의 땜납을 포함하며, 범프 접점의 나머지는 와이어 자체이며 (거의 무시할 수 있는) 차단층(예를 들어, 니켈 합금)이 금 와이어를 덮는다.In a preferred embodiment, the solder bump contacts comprise at least 70% by volume, for example at least 80% solder, the remainder of the bump contacts being the wire itself and a (almost negligible) barrier layer (eg nickel alloy). Cover this gold wire.
열 경로 실시예Thermal path embodiment
반도체 장치의 작업 중 열이 반드시 발생되며, 감소되지 않고 유지되면 장치를 파괴하게 될 수도 있다. 따라서, 이러한 장치를 위한 몇몇 종류의 히트 싱크가 제공되는 것이 공지되어 있다. 일반적으로, 히트 싱크는 두 형태 중 하나를 갖는다. 이들은 장치 패키지와 일체로 될 수도 있으며 장치 패키지 외부에 연결될 수도 있다. 어느 경우에든, 히트 싱크는 일반적으로 반도체 장치로 양호한(intimate) 열 전도성의 열 질량체를 포함하며, 열 질량체의 대류 또는 강제 공냉을 포함할 수 있다. 다이와 히트 싱크 사이의 효과적인 열 경로를 제공은 오랫동안 추구되던 과제였다.Heat is necessarily generated during operation of the semiconductor device, and if left unreduced, the device may be destroyed. Thus, it is known to provide some kinds of heat sinks for such devices. In general, heat sinks have one of two forms. These may be integrated with the device package or may be connected outside the device package. In either case, heat sinks generally include thermal masses of intimate thermal conductivity with semiconductor devices, and may include convection or forced air cooling of the thermal masses. Providing an effective thermal path between the die and the heat sink has long been a challenge.
본 발명의 목적은 열발생 다이와 열 질량체(히트 싱크) 사이의 효과적인 열 경로를 제공하는 개선된 기술을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide an improved technique for providing an effective heat path between a heat generating die and a heat mass (heat sink).
본 발명에 따르면, 열적 상호결합은 기판의 단자 상에 형성된다. 일반적으로, 열적 상호결합은 반도체 다이일 수도 있는 기판으로부터 열을 전도하도록 기능한다. 일반적으로, 열적 상호결합이 형성되는 단자가 반도체 다이의 “활성” 단자일 수도 있는 것이 본 발명의 범위 내에 있을 수도 있지만 열적 상호결합이 형성되는 단자는 반도체 다이의 “활성(active)” 전기 단자일 필요는 없다. 특히, 열적 상호결합 단자는 다이의 동일 측면 상에 다른 “활성” 단자(예를 들어 결합 패드)로서 제조될 수도 있다.According to the invention, thermal interconnections are formed on the terminals of the substrate. In general, thermal interconnection functions to conduct heat from a substrate, which may be a semiconductor die. In general, it may be within the scope of the present invention that the terminal where the thermal interconnection is formed may be an “active” terminal of the semiconductor die, but the terminal where the thermal interconnection is formed is an “active” electrical terminal of the semiconductor die. There is no need. In particular, thermal interconnect terminals may be fabricated as other “active” terminals (eg, bond pads) on the same side of the die.
도24C는 기판(2482) 상의 열적 상호결합을 형성하는 기술의 실시예(2470)를 도시한다. “오버사이즈(oversize)” 단자(2682)(즉, 전기 접속 단자에 대비)는 기판(2478)의 면 상에 형성된다. 와이어(2472)는 외주 근처에서 단자에 결합된 자유단(2472a)을 갖는다. 상술된 기술을 사용하여, 와이어는 루프로 성형되며 절단되지 않고 단자에 다시 결합되어 단자에 다시 결합된 다른 루프로 성형되어, 도시된 바와 같이 단자의 외주 주위로 연장된 다수의 루프의 펜스 구조를 형성하도록 반복적으로 결합되고 형성된다. 최종 단계에서, 최종 루프가 제1 루프의 원점(2472a)에 대응하는 위치에서 절단된다. 펜스 구조물을 형성하는 다수의 루프는 양호하게는 단자 위로 공통(동일) 높이로 연장된다.FIG. 24C shows an
도24D는 도24C의 펜스 구조물이 기판(2478)으로부터 (도시되지 않은) 히트 싱크로의 열을 전도시키는 슬러그로서 또는 히트 싱크로서 기능할 수 있는 범프 또 는 프리스탠딩 땜납 접점을 제공하도록 (초음파 용접(wave soldering)과 같은 임의의 적절한 수단을 사용하여) 땜납(2475)으로 충전될 수 있다. 땜납(2475)은 양호하게는 도24B의 땜납(2455)의 방식으로 전체 단자(2482)를 둘러싼다. 일반적으로, 펜스 외곽선은 (통상 사각형인) 단자의 외곽선과 일치할 것이며, 땜납 질량체의 외곽선은 펜스의 외관선과 일치할 것이다.FIG. 24D shows the fence structure of FIG. 24C to provide bump or freestanding solder contacts that can function as slugs or heat sinks that conduct heat from the
도24E는 반도체 다이의 후방을 통해 열 발산되도록 된 다른 실시예(2450)를 도시한다. 이러한 실시예에서, 반도체 다이(2454)는 전방면에 장착된 다수의 탄성 접점 구조물(2454)을 갖는다. 다이의 후방은 금과 같은 전도성 층(2456)으로 덮인다. 다수의 열 발산 구조물(2458)이 다이의 후방에 층(2456)에 결합된다. 이러한 열 발산 구조물은 다이와 다른 전자 부품 사이의 상호접속을 수행하도록 (이들이 전체로 접지 접속을 수행할 수 있는 것이 본 발명의 범위 내에 있지만) 되지는 않았다. 오히려, 이러한 열 발산 구조물(2458)은 작동시 다이로부터 열을 발산시키도록 되었다. 다수의 열 발산 구조물이 다이의 후방의 전체 유효 면적(즉, 열 발산 구조물의 총 면적 더하기 다이의 후방 면적)을 증가시켜, 대류 냉각(convective cooling)을 개선시킨다. 다이의 후방이 히트 싱킹 가능한 구조물(예를 들어 하우징 등)에 대해 압박되는 경우, 전도성 열 경로는 또한 열 발산 구조물에 의해 수행된다. 양호하게는, 열 발산 구조물(2358)은 동 와이어 스템(동은 우수한 열 도체이다)으로 제조되며, (예를 들어 금 와이어 스템일 수도 있는) 탄성 접점 구조물(2454)을 오버코팅함으로써 동일한 프로세스 단계에서 오버코팅될 수도 있다.Figure 24E illustrates another
전자 부품의 조립체Assembly of electronic components
특히, 패키징된 전자 부품에 (i) 탄성 접점 구조물 인터포저 구조물에 장착된 두 개(이상)의 전자 부품을 연결하며, (ii) 전자 부품에 다수의 탄성 접점 구조물을 (예를 들어 개별적으로 또는 집단 이송에 의해) 장착하는 목적에 대해 상술되었다. 이하의 도면에서는, 전자 부품의 예시적인 조립이 기술되었다.In particular, the packaged electronic component (i) connects two (or more) electronic components mounted in the interposer structure to the elastic contact structure, and (ii) connects the plurality of elastic contact structures to the electronic component (eg individually or The purpose of the mounting) has been described above. In the following figures, exemplary assembly of electronic components has been described.
실시예 2의 도25와 유사한 도25는 제1 전자 부품(2502)에 표면(2502a) 상의 다수(그 중 두 개가 도시됨)의 탄성 접점 구조물(2504, 2506)이 제공된다. 다른 전자 부품(2508)에는 면(2508a) 다수(그 중 두 개가 도시됨)의 탄성 접점 구조물(2510, 2512)이 제공된다. 두 개의 전자 부품(2502, 2508)의 면(2502a, 2508a)은 각각 이격되어 도시된 바와 같이 서로를 향한다. 탄성 접점 구조물(2504, 2506, 2510, 2512)은 도1C 내지 도1E에서 도시된 기술과 유사한 방식으로 결합 구역(110)에 결합되어 도시되어 있다. 그러나, 탄성 접점 구조물이 상술된 임의의 예시적인 방법으로 결합되어 (즉, 와이어 스템) 오버코팅될 수 있는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.25, similar to FIG. 25 of
양면 (“회로화된”-즉, 두 면에 전도성 도선/패드를 갖는) 인쇄 회로기판(PCB)(2520)은 도시된 바와 같이 각각 두 개의 전자 부품(2502, 2508)의 면(2502a, 2508a) 사이에 배치된다. PCB(2520)의 상부면(2520a)에는 단자 패드 등일 수도 있는 다수(그 중 두 개만이 도시됨)의 접점 구역(2522, 2524)이 제공되며, 인터포저 구조물의 하부면(2520b)에는 단자, 패드 등일 수도 있는 다수(그 중 두개만이 도시됨)접점 구역(2526, 2528)이 제공된다. 다른 전자 장치(도시되지 않음)가 인쇄 회로기판의 양측면에 장착될 수도 있다.The printed circuit board (PCB) 2520 ("circuited"-i.e., with conductive wires / pads on both sides) is provided on both
도시된 바와 같이, 탄성 접점 구조물(2504)의 팁은 패드(2522)를 접하며, 탄성 접촉 구조물(2506)의 팁은 패드(2425)를 접하며, 탄성 접촉 구조물(2510)의 팁은 패드(2526)를 접하며, 탄성 접촉 구조물(2512)의 팁은 패드(2528)를 접한다. 이러한 방식으로, 양 전자 부품(2502, 2508)은 PCB(2520)에 전기 접속된다.As shown, the tip of the
PCB는 양면(2520a, 2520b) 상의 (도시되지 않은) 전도성 도선을 갖는다. 이러한 방식으로, 각 도선은 에지 커넥터 단자(에지 커넥터 패드)에서 PCB(2520)의 에지 상에서 접속된다. (여러 개 중) 두 개의 이러한 단자(2532, 2534)가 도시되어 있다. 단자(2532)는 PCB(2520)의 (도시된) 상부면(2520a) 상에 도시되어 있으며 (예를 들어) 단자(2522)에 도선을 통해 접속될 수도 있으며, 단자(2534)는 PCB(2520)의 (도시된) 바닥면(2520b) 상에 도시되어 있으며 (예를 들어) 단자(2526)에 도선을 통해 접속될 수도 있다.The PCB has conductive leads (not shown) on both
전자 부품(2502, 2508)은 적절한 클램프 등(도시되지 않음)으로 인터포저 기판(2520) 상에 지지되도록 되어, 그들의 각 탄성 접점 구조물(2504, 2506, 2510, 2512)이 PCB(2520) 상의 각 패드(2522, 2534, 2526, 2528)를 접한다. 양호하게는, 접점 패드(2522, 2524, 2526, 2528)에는 예를 들어 오븐(로)을 통해 조립체를 통과시킴으로써 재유동될 수 있는 땜납 질량체(2540)가 제공되어, 접점 패드에 의해 수반된 땜납이 각 탄성 접점 구조물(2504, 2506, 2510, 2512)의 말단부와 땜납 조인트를 형성한다. 도면에서, 땜납은 재유동되는 것으로 도시되어 있다. 일반적으로, 본 명세서에서 기술된 전자 조립체의 실시예는 도전성 에폭시 질량체가 땜납 대신에 사용될 수도 있다.
또는, 최종 단계에서, 압축된 조립체는 (도시된 바와 같이) 조립체의 열 발산 특성을 개선시키기 위해 예를 들어 열 전도성 입자와 같은 적절한 입자로 충전된 접착제 또는 중합체 재질일 수도 있는 적절한 절연재(2530)로 내부적으로 둘러싸인다. 또한, 적절한 특정 충전재가 중합체 포획제(encapsulant)의 열 팽창 계속 감소에 유용할 수도 있다.Alternatively, in the final step, the compressed assembly may be an
압축력은 재유동 납땜 후에 또는 절연재(2530)를 가한 후에 제거될 수 있다.The compressive force may be removed after reflow soldering or after applying
이러한 구조는 예를 들어 인쇄 회로기판의 각 면에 다수의 전자 부품(예를 들어 패키징되지 않은 나(bare) 메모리 칩)을 장착하여 전기 접속시키는 데 적절하다. 예를 들어 메모리(예를 들어 RAM) 모듈은 도36A 내지 도36C에서 도시된 바와 같이 PCB의 하나의 면 또는 양면 상에 다수의 메모리 칩을 에지끼리 에지 장착시키는 이러한 기술에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 이러한 방식으로 제조된 SIMM (Single In-Line Memory Modules) 모듈(기판, 카드)은 동일한 칩을 사용한 “표준” SIMM 모듈보다 매우 많은 저장 능력을 가지며, 패키징된 칩들이 PCB에 납땜됨으로써 조립되는 낮은 용량의 SIMM 모듈보다 낮은 비용(칩의 가격 제외)으로 제조될 수 있다.Such a structure is suitable for, for example, mounting and electrically connecting a plurality of electronic components (for example, bare memory chips) to each side of a printed circuit board. For example, a memory (e.g., RAM) module may be formed by this technique of edge-mounting multiple memory chips on one or both sides of a PCB as shown in Figures 36A-36C. Therefore, SIMM (Single In-Line Memory Modules) modules (boards, cards) fabricated in this way have much more storage capacity than “standard” SIMM modules using the same chip, and the packaged chips are assembled by soldering to the PCB. It can be manufactured at a lower cost (excluding the price of the chip) than a lower capacity SIMM module.
일반적으로, 본 발명의 기술에 따라 전자 조립체를 제조함으로써 보다 많은 반도체 칩들이 PCB 상의 “면적(real estate)”을 보다 효과적으로 사용하여 소정 PCB 구역에 장착될 수 있다. 특히, PCB에 장착된 다이가 패키징(예를 들어 플라스틱 패키징)되지 않기 때문에, 다이가 부착된 PCB의 전체 두께는 패키징된 다이의 종래의 조립체보다 작게 될 것이다.In general, by fabricating an electronic assembly in accordance with the techniques of the present invention, more semiconductor chips can be mounted in a given PCB area more effectively using the “real estate” on the PCB. In particular, because the die mounted to the PCB is not packaged (eg plastic packaging), the overall thickness of the PCB to which the die is attached will be smaller than the conventional assembly of the packaged die.
반도체 다이가 종래 의미의 “패키징”에서 패키지 본체 내에 전체적으로 포함되지 않지만, 인쇄 회로기판에의 도25의 전자부품 조립체 및 후술되는 전자 부품(반도체 다이) 조립체는 패키징 기술로서 생각될 수도 있다.Although the semiconductor die is not entirely contained within the package body in the "packaging" in the conventional sense, the electronic component assembly of Figure 25 and the electronic component (semiconductor die) assembly described below on a printed circuit board may be considered as a packaging technique.
도25에서 설명된 것과 다른 방법은 자체의 탄성 접점 구조물을 갖는 상호접속 기판에 두 개의 실리콘 다이(2502, 2508)의 양면 플립-칩 부착을 수행하기 위해 (도25에서 도시된 바와 같이 전자 부품(2502, 2508)으로부터가 아니라) 기판(2520)으로부터 탄성 접점 구조물(2504, 2506, 2510, 2512)이 기원되는 경우이다.A method different from that described in FIG. 25 is used to perform double-sided flip-chip attachment of two silicon dies 2502 and 2508 to an interconnect substrate having its own elastic contact structure (electronic components (as shown in FIG. 25).
실제로, 탄성 접점 구조물은 예를 들어 주로 탄성 접점 구조물의 팁에 많은 양의 땜납으로 오버코팅(프리웨티드)될 수도 있다. 부품이 함께 가열될 경우, 땜납은 재유동되어 탄성 접점 구조물의 인접 및 말단부에 분포된 대부분의 땜납으로 “모래시계(hourglass)” 조인트를 형성하여 최소 양의 땜납이 탄성 접점 구조물의 굽힘(스프링)부 상에 남는다. 이는 탄성 점점 구조물이 기판(예를 들어 2520)에 또는 전자 부품(예를 들어 2503, 2508) 자체에 장착되는 것에 관계없이 그러할 것이다. 또는, 적은 양의 땜납 페이스트가 (재유동 가열로) 접점 구조물의 팁을 고정시키도록 패드(예를 들어 2522)에 가해질 수 있다.In practice, the elastic contact structure may be overcoated (pre-wetted), for example, with a large amount of solder, mainly at the tip of the elastic contact structure. When the parts are heated together, the solder reflows to form a “hourglass” joint with most of the solder distributed near and at the ends of the elastic contact structure, so that a minimum amount of solder bends (springs) in the elastic contact structure. Remains in injury. This will be true regardless of whether the elastic increasingly structure is mounted to a substrate (eg 2520) or the electronic component (eg 2503, 2508) itself. Alternatively, a small amount of solder paste may be applied to the pad (eg, 2522) to secure the tip of the (reflow furnace) contact structure.
이러한 그리고 상술된 다른 전자 조립체의 중요성은 가요성 (순수한 탄성도 포함) 접점 구조물(예를 들어 2504)이 장치를 손상시키지 않고 실리콘 장치(예를 들어 2502)에 직접 장착될 수 있다는 점이다. 이러한 접점은 최종 패키징 전 전자 부품을 평가(시험, 사전 시험하기에 매우 적절하다. 특히, 이러한 가요성 접점 구조물은 전자 부품(예를 들어 2502)과 부품(예를 들어 2520) 사이의 열 팽창률의 차 이를 수용할 수 있어, 그에 의한 (예를 들어 도44의 설명 참조) 상호접속의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The importance of this and other electronic assemblies described above is that the flexible (including pure elasticity) contact structure (eg 2504) can be mounted directly to the silicon device (eg 2502) without damaging the device. Such contacts are well suited for evaluating (testing, pre-testing electronic components before final packaging). In particular, these flexible contact structures can be used to determine the rate of thermal expansion between electronic components (eg 2502) and components (eg 2520). The difference can be accommodated, thereby improving the reliability of the interconnection (see, for example, the description of FIG. 44).
종래 기술의 검색으로부터 과거에는 직접 실리콘 상에 (땜납 범프식 접점이 아닌) 접점 구조물을 놓도록 제한된 시도가 있었다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 상술된 미국 특허 제4,955,523(“레이켐”)에서는, 와이어(7)는 집적 회로 칩과 같은 전자 부품(1) 상의 접점에 결합된다. 와이어는 서로 대체로 동일한 길이로 절단된다. 절연 재질(17)은 와이어와 접점 사이의 결합을 둘러싸도록 부품의 층으로 가해진다. 절연 재질은 부분적으로 결정화된 것과 같은 상대적으로 가요성 폴리머로 레이켐 특허에서 기술되었다. 이러한 층의 필요성은 아마 접점에 와이어의 조정시 결합의 일체성을 증가시키는 것을 돕는 것일 것이다. 반면, 상술된 바와 같이, 본 발명의 기술에 따르면, 오버코팅 재질은 단자에 와이어 스템을 견고히 고정시켜 접점 구조물에 소정의 탄성/가요성을 가하며, (대부분의 실시예에서는) 도전성 금속 재질이다. 오버코팅의 고정 기능은 압축력에 반작용하는 탄성 (또는 가요성) 접점 구조물의 관점에서 특히 심하다. 후술되는 바와 같이, 본 명세서에서 기술된 대부분의 실시예에서는, 와이어 스템은 본질적으로 일단 오버코팅되면 필연적으로 충분하게 된다. 레이켐 특허의 기술은 본 발명에서 나타난 어떠한 유사성에도 관계없이 명확하게 동일하지 않다고 할 수 있다.It is understood from the prior art search that in the past there have been limited attempts to place contact structures (not solder bumped contacts) directly on silicon. For example, in US Pat. No. 4,955,523 (“Laychem”) described above,
도25에서 도시된 바와 같은 실시예의 미세한 장점 등은 기판(예를 들어 2520)에 미리 조립된 “카드”(본 명세서에서 “카드”는 전자 부품(예를 들어 2502)을 포함한다)의 “부조립체(inventory)”가 미리 제조(시험)되어 후에 보다 복잡한 조립체(후술되는 도37에서 도시됨)에 결합될 수 있다는 점이다.The subtle advantages of the embodiment as shown in FIG. 25 include the "part" of the "card" pre-assembled to the substrate (e.g., 2520), where "card" includes electronic components (e.g. 2502). Assembly ”may be prefabricated (tested) and later incorporated into a more complex assembly (shown in FIG. 37 to be described later).
도25 내지 도32에서, 스프링(탄성 또는 가요성) 접점이 장착된 전자 부품(예를 들어 2502)의 조립체가 상호접속 기판(예를 들어 2502)에 상호접속된 것으로 도시되어 있다. 접점이 “거꾸로”되어 상호접속 기판으로부터 기원된 것(이 경우, 상호접속 기판은 인터포저(종류)일 것이다)도 본 발명의 범위 내에 있다. 그러나, 이는(즉, 접점이 장착된 인터포저로서 상호접속 기판을 사용하는 것은) 바람직하지는 않으며, 보다 효과적인 인터포저 구조가 상술되어 있다(도17A 내지 도22F). 도25 내지 도32에서 도시된 전자 조립체의 실시예에서, 일단 조립체가 조립되면 전자 부품(예를 들어 2502)이 상호접속 기판(예를 들어 2520) 상의 접점 패드(예를 들어 2522)에 땜납을 가하여 땜납 페이스트를 재유동시킴으로써 상호접속 기판(예를 들어 2520)에 납땜될 것이다.In Figures 25-32, an assembly of electronic components (e.g. 2502) with spring (elastic or flexible) contacts is shown interconnected to an interconnect substrate (e.g. 2502). It is also within the scope of the present invention that the contacts are “inverted” and originated from the interconnect substrate, in which case the interconnect substrate will be an interposer. However, this is not desirable (ie, using an interconnect substrate as a contact mounted interposer), and a more effective interposer structure is described above (FIGS. 17A-22F). In the embodiment of the electronic assembly shown in Figures 25-32, once the assembly is assembled, the electronic component (e.g. 2502) solders the contact pad (e.g. 2522) on the interconnect substrate (e.g. 2520). Will be soldered to the interconnect substrate (eg 2520) by reflowing the solder paste.
실시예 2의 도26과 마찬가지로 도26은 도25의 조립체(2500)와 유사한 예시적인 방식으로 면(2602a, 2608a)로부터 연장된 탄성 접점 구조물(2604, 2606, 2610, 2612)을 갖는 전자 부품(2602, 2608)의 조립체의 다른 실시예(2600)를 도시한다. 반면, 이전 실시예(2500)에서, 압축력(“F”)이 PCB(2520)에 대해 전자 부품(2502, 2508)을 항복 가능하게 압박하도록 사용되며, 전자 부품(2502, 2508)이 땜납 자체(2540)에 의해 또는 절연재(2530)에 의해 위치에 유지되며, 본 실시예에서, 전자 부품(2602, 2608)은 PCB(2620)의 면(2620a, 2620b) 상에 배치된 (그에 장착된) 특수 성형된 스템(2630, 2632, 2634, 2636)에 의해 PCB(2620)에 대해 위치에 유지되어, 스프링 클립(유지 스프링)으로 작용한다. 이러한 모두 네 개의 특수 성형된 와이어 스템(스프링 클립)(2630, 2632, 2634, 2636)은 전기접속되지만 전기 도전성을 가질 필요는 없는 탄성 접점 구조물의 방식으로 적절히 탄성을 갖도록 오버코팅된다.As with FIG. 26 of
일반적으로, 스프링 클립은 PCB 상의 다수의 위치에 배치되어, PCB에 각 전자 부품을 고정시키도록 서로 협력할 것이다. 예를 들어, PCB에 사각 전자 부품을 고정시키기 위해, 네 개의 스프링 클립이 사용되어, 쌍으로 된 전자 부품의 대향 측면을 결합할 수도 있다. 이해를 위해, 전자 부품 당 단지 두 개의 스프링 클립이 도시되어 있다.In general, the spring clips will be placed in multiple locations on the PCB and will cooperate with each other to secure each electronic component to the PCB. For example, four spring clips may be used to secure the square electronic components to the PCB to join opposite sides of the paired electronic components. For the sake of understanding, only two spring clips are shown per electronic component.
도시된 바와 같이, 대표적인 스프링 클립(2630)은 전자 부품(2602)의 탄성 접점 구조물을 인터포저 구조(2620)에 대해 압축(압박)되어 유지시키도록 성형된다. 특히, 스프링 클립(2630)은 PCB(2620)의 (도시된) 상부면(2620a)으로부터 상향으로 일반적으로 직선으로 연장되며, (스프링 클립(2632)을 향해) 내향 굽혀지며, 전자 부품이 스프링 클립(2630, 2632)의 팁들 사이에 삽입(inserted)될 수 있도록 (스프링 클립(2632로부터 이격되어) 외향으로 보다 굽혀진다. 스프링 클립(2632)은 와이어 스템(2630)의 “경면 대칭(mirror image)”이다. 이러한 방식으로, 전자 부품(2602)은 은선으로 도시된 전자 부품(2602)의 초기 위치에 의해 표시된 바와 같이 스프링 클립(2630, 3632)의 팁들 사이에 삽입되어, 전자 부품(2603)이 스프링 클립(2630, 2632)의 팁의 굽힘부가 서로를 향해 후방으로 “스냅”되어 전자 부품(2602)의 후방면(2602b)을 결합하는 (실선으로 도시된) 최종 위치에 도달될 때까지 인터포저 구조물(2620)을 향해 (도시되지 않은 수단에 의해) 압박되어 ( “OUT”로 표시된 화살표에 의해 표시된 바와 같이 서로로부터 이격되게) 외향으로 스프링 클립(2630, 2332)의 팁을 변형시킬 수 있다. 양호하게는, 전자 부품(2602)이 스프링 클립(2630, 2632)의 팁들 사이에 확장(spread)시킨 후 와이어 스템(2604, 2606)은 PCB(2620) 상의 각 패드를 접하기 (따라서, 압축하기) 시작한다. 전자 부품이 (실선에 의해 표시된) 위치에 “스냅”될 때, 와이어 스템(2604, 2606)은 압축될 것이다. 스프링 클립(2634, 2636)은 와이어 스템(2630, 2632)과 동일한 방식으로 작동되도록 성형될 수도 있다. 전자 부품(2608)이 전자 부품(2602)과 동일하며 각 탄성 접점 구조물(2604, 2606, 2610, 1612)스템이 동일하면, 스프링 클립(2634, 2636)은 양호하게는 스프링 클립(2630, 2632)과 동일하다. 전자 부품의 후방면으로의 접속이 전자 부품의 “본체”를 접지 (또는 다른 소정의) 전위로 되게 하는 것으로서 유용할 수도 있지만, 스프링 클립(2630, 2632, 2634, 2634)은 주로 이 스프링 클립들(즉 굽힘부) 사이에 수행된 임의의 전기 접속과 같이 PCB(2620)에 대해 위치에 전자 부품(2602, 2608)을 유지하도록 되며 전자 부품(2602, 2608)의 후방면(2602b, 2608b)은 부수적이다.As shown, the
본 실시예(2600)에서, 에지 커넥터(도25의 2352, 2534 참조)는 필요에 따라 간단하게 도시하기 위하여 생략된다. 이전의 실시예(2500)에서처럼, 탄성 접점 구조물의 말단부와 PCB 접점 패드 사이의 납땜 연결이 이루어지게 하기 위하여 PCB 접점 패드를 PCB 상으로 삽입시키기 전에 땜납(2640)으로 사전에 오버코팅시키고 땜납을 재유동시키기 위하여 조립체가 노를 통과하게 할 수 있다. PCB 접점 패드 상에 배치되는 땜납의 양은 탄성 접점 구조물의 말단부를 고정시키기에 충분하게 하지만 땜납이 탄성 접점 구조물의 탄성을 열화(탄성 접점 구조물의 절곡부 상으로 땜납이 유동하게 되면 발생할 수 있음)시키지 않을 정도로 조절하게 된다는 점을 알게 될 것이다.In the
도26의 조립체(2600), 또는 스프링 클립 등을 포함한 본 명세서에 개시된 또 다른 조립체에 대한 실시예들 중 임의의 것과 비교할 때, 전자 부품이 PCB에 납땜되지 않는 것은 본 발명의 범위 내에 있는 것이다. 이러한 것에 의하면, 스프링 클립 외향(“OUT”로 표시된 화살표로 나타냄)의 단부를 손으로 가압하여 PCB와의 접합부로부터 전자 부품을 해제시킴으로써 전자 부품의 교체 또는 업그레이드 등을 위하여 전자 부품을 제거하는 것이 용이해진다.Compared to any of the embodiments for the
탄성 접점 구조물(2604, 2606, 2610, 2612)이 기판(2620)에서 비롯되고 여기서 표면 상에 호환성 접점 패드(납땜가능한 금속화)를 갖는 반도체 등의 전자 부품(2602, 2608)이 제위치에 스냅식으로 결합되고 이와 함께 접점 패드는 탄성 접점 구조물의 선단과 접촉하게 되는 것 또한 본 발명의 범위 내에 있는 것이다.
분명히, 스프링 클립(일례로, 2630, 2632, 2634, 2636)이 사용되는 경우, 땜납(2640)(일례로, 도전성 에폭시) 등은 필수적인 것은 아니고 선택적인 것이다. 이러한 것은 “유지 수단”을 사용하는 도27의 실시예(2700)와 같은 다른 실시예에서도 마찬가지인데, 이 실시예에 대해서는 바로 아래에서 설명한다.Clearly, when spring clips (eg 2630, 2632, 2634, 2636) are used, solder 2640 (eg conductive epoxy) and the like are not essential and optional. This is also the case in other embodiments such as the
케이스-2의 도27과 유사한 도27은 전자 부품(2702)(도시된 여러 개 중 하나)을 인쇄 회로기판(2720)의 한 측면(2720a)에만 장착하고 전기적으로 접속시킨 실시예(2700)를 도시하는 것으로, 실질적으로는 도26의 장치(2600)의 절반부(상부)를 도시하는 것이다.Figure 27, similar to Figure 27 of Case-2, illustrates an
본 실시예(2700)에서도 이전의 실시예(2600)와 마찬가지로 탄성 접점 구조물(2704, 2706)을 임의의 적절한 방식(일례로, 납땜, 브레이징)으로 전자 부품(2702)의 전방면(2702a)에 장착시킨다. 또한, 이러한 장치는 반전시킬 수 있으므로 접점을 기판(2720)에 (그것으로부터 연장되게) 장착시킬 수 있다는 점도 주지해야 한다.In this
전자 부품(일례로, 2702)을 상호접속 판(일례로, 2720)에 대해서 가압 유지시키고 (에폭시 처리 등과 같은) 납땜이 선택적인 것인 조립체들 중 임의의 어떤 것도 본 발명의 범위 내에 포함된다. 가압은 신뢰성 있는 전기적 상호접속이 이루어지게 하기에 충분하고, (일례로, 업그레이드를 위해서나 혹은 수리를 위해서) 전자 부품을 교체하는 것(일례로, 클립(2730, 2732)을 분산시키는 것, 부품(2702)을 제거하는 것, 다른 유사한 구성 부품으로 교체하는 것)은 가압에만 의존하게 됨에 따라 다소 간단해질 수 있다는 것은 명확하다.Any of the assemblies in which the electronic component (such as 2702) is pressed against the interconnect plate (such as 2720) and soldering (such as epoxy treatment) is optional are included within the scope of the present invention. Pressurization is sufficient to ensure reliable electrical interconnection and to replace electronic components (e.g. for upgrade or repair) (e.g., to disperse
본 실시예(2700)에서도 이전의 실시예(2600)에서와 마찬가지로 전자 부품(2702)을 PCB(2720)의 (도시된 바와 같은) 상부면(2720a)에 장착된 스프링 클립(2730, 2732)에 의하여 PCB(2720)에 기계적으로 장착시킨다.In this
본 도면에서는 땜납(2540, 2640 참조)이 도시되어 있지 않다. 이것은 전자 부품(2702)이 (스프링 클립을 변위시킴으로써) 제거될 수 있도록 하기 위하여 PCB(2702)에 조심스럽게 조립된 것을 나타내고 있다.
외부 스프링 요소, 클램프 등이 도시된 예시적인 스프링 클립(2730, 2732) 대신에 사용되는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.It is within the scope of the present invention that external spring elements, clamps, and the like may be used in place of the
도25, 도26 및 도27은 모두가 인쇄 회로기판(2520, 2620, 2720)을 인용하고 있지만, 인쇄 회로기판 요소는 터미널이 위에 형성되는 임의의 적절한 기판으로 구성할 수 있으며 이 기판에는 전자 부품에 장착된 탄성 접점 구조물이 전기적으로 접속된다는 점을 주지해야 한다.25, 26, and 27 all refer to printed
도26의 실시예(2600)의 경우와 마찬가지로, 탄성 접점 구조물(2704, 2706)은 기판(2720)에서 유래되고 이 경우 표면 상에 호환성 접점 패드를 구비하는 전자 부품(2702)은 제위치에 스냅식으로 간단히 결합되며 이와 함께 전자 부품의 접점 패드가 기판의 탄성 접점 구조물의 선단과 접촉하게 되는 것 또한 본 발명의 범위에 포함된다.As with the
일반적으로, 도25 내지 도30의 실시예는 모두가 탄성 접점 구조물을 PCB가 아닌 전자 부품에 장착시키려고 하는 것인데, 여기서 PCB는 선택적인 것이다.In general, the embodiments of FIGS. 25-30 all attempt to mount the elastic contact structure to an electronic component rather than a PCB, where the PCB is optional.
케이스-2의 도28과 유사한 도28은 (반도체 다이 등과 같은) 전자 부품(2802)을 도27의 실시예(2700)와 마찬가지로 전자 부품(2802)의 제거를 용이하게 하기 위한 것인 PCB(2820)에 조립한 조립체의 실시예(2800)를 나타내는 것이다.Figure 28, similar to Figure 28 of Case-2, shows an electronic component 2802 (such as a semiconductor die, etc.) for facilitating removal of the
전자 부품(2802)은 이하에서 설명하는 것과 같은 적절한 방식으로 표면에 장착되어서 그로부터 돌출하는 다수의 탄성 접점 구조물(2804, 2806)울 구비한다. 이 경우, 탄성 접점 구조물(2804, 2806)은 이 탄성 접점 구조물(2804, 2806)이 인쇄 회로기판(2820) 내의 대응하는 도금된 관통 구멍(2822, 2824) 내에 꼭 맞게 삽입되도록 하는 형상을 갖도록 구성된다. 이러한 장치의 장점은 전자 부품(2802)이 인쇄 회로기판(2820)으로부터 용이하게 분리(연결 해제) 할 수 있고 교체(일례로, 흠결 있는 부품을 교체하거나 혹은 구성 부품을 업그레이드하는 것) 할 수 있다는 점이다. 인쇄 회로기판(2820)의 하나 이상의 표면(두 표면) 상의 도전성 트레이스는 간략하게 나타내기 위하여 생략하였다.
보다 상세하게 설명하면, 탄성 접점 구조물(2804, 2806)의 말단부 영역은 관통 구멍(2822, 2824)의 내경 D보다 0.0076 내지 0.0381 mm (0.0003 내지 0.0015 inch) 정도 작은 거리 d로 (지면을 가로지르는) 측방향으로 연장되는 절곡부를 갖는 형상으로 형성된다. 이러한 구성은 탄성 접점 구조물이 도금된 관통 구멍 내에 꼭 맞게(탄성적으로 약간 억지 끼워맞춤) 끼워지게 한다. 이러한 조립체(2800)는 납땜될 수 있음은 물론이지만 납땜에 의하면 전자 부품(2802)을 PCB(2820)로부터 용이하게 분리시킬 수 없게 된다.In more detail, the distal regions of the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 탄성 접점 구조물을 반도체 부품에 장착시키기 위한 양호한 기술이 제공된다. 도25내지 도29와 그리고 본 명세서에서 설명하는 조립체들의 후속하는 실시예들은 도1C 내지 도1E에서 설명한 기술을 예시하고 있는데, 여기서 탄성 접점 구조물(2804, 2806)(130과 비교)은 보호막 층(2808)(124와 비교)을 관통하는 도전성 패드(2810)(132와 비교)에 고정된다.As described above, according to the present invention, a preferred technique for mounting an elastic contact structure to a semiconductor component is provided. 25-29 and subsequent embodiments of the assemblies described herein illustrate the technique described in FIGS. 1C-1E, where the
도28의 실시예는 간결성에 있어서 우수하다. 전기적 접점 구조물(2804, 2806)을 실리콘 전자 부품(2802)에 용이하게 장착시킬 수 있고 이에 따라 인쇄 회로기판(2820)의 통상의 도금된 관통 구멍 안으로 플러그 결합시킬 수 있게 된다. 이러한 방식에 있어서, 전자 부품 상의 스프링(즉, 접점 구조물)은 관통 구멍의 벽 (도금된 구멍)에 대하여 스프링 편의된다. 전자 부품은 관통 구멍 내에 일정 양(dab)의 땜납 페이스트를 가하고 조립체를 가열하여 땜납 페이스트를 재유동시키는 것 등에 의하여 제위치에 선택적으로 납땜된다.The embodiment of Fig. 28 is excellent in simplicity. The
케이스-2의 도29와 유사한 도29는 도26의 실시예(2600)와 유사한 방식으로 2개의 전자 부품(2902, 2908)을 인쇄 회로기판(PCB)(2920)에 조립시킨 조립체(2900)의 또 다른 실시예를 나타내고 있다. 이 경우, 스프링 클립(2930, 2932, 2934, 2936)은 PCB(2920) 보다는 전자 부품(2902, 2908)에 장착되고, 유사한 방식으로 기능하여 구성 부품(2902, 2908)을 PCB(2920)에 기계적으로 커플링시킨다. 2개의 스프링 클립(래치 스프링)(2930, 2932)이 전자 부품(2902)의 전방면(2902a)으로부터 연장되는 것으로 도시되었다. 2개의 스프링 클립(래치 스프링)(2934, 2936)이 전자 부품(2908)의 전방면(2908a)으로부터 연장되는 것으로 도시되었다.Figure 29, similar to Figure 29 of Case-2, illustrates an
도시된 바와 같이, 대표적인 스프링 클립(2630)은 전자 부품(2602)의 탄성 접점 구조물이 중간 구조물(2620)에 대하여 가압 유지되게 하는 형상으로 형성된다. 보다 상세하게 설명하면, 스프링 클립(2630)은 전자 부품(2902)의 전방면(2902a)으로부터 상향으로 대체로 곧바르게 연장되고 (스프링 클립(2932)으로부터) 외향으로 절곡되며 이어서 (스프링 클립(2932)을 향하여 내향으로 다시 절곡된다. 스프링 클립(2930)의 말단부의 절곡부는 PCB(2920)를 관통하여 연장되는 대응하는 관통 구멍(2922) 내에 삽입 장착되도록 하는 크기와 형상으로 이루어져서 위치된다. 스프링 클립(2932)은 스프링 클립(2930)과 같은 방식의 크기와 형상으로 이루어져서 PCB(2920)를 관통하여 연장되는 대응하는 관통 구멍(2924) 내에 연장 삽입 되도록 위치된다. 이러한 관통 구멍(2922, 2924)은 도금되지 않은 것으로 도시되어 있다. 그러나 상기 관통 구멍들을 도금된 관통 구멍으로 할 수 있고 도금된 경우라면 전기 접속은 (도28의 실시예(2800)와 유사한 방식으로) 전자 부품(2902)과 PCB(2920) 사이의 스프링 클립(2930)에 의해 이루어진다는 것은 본 발명의 범위에 포함된다. 전자 부품(2902)이 PCB(2920)에 대해서 화살표(F)로 나타낸 바와 같이 가압될 때에, 스프링 클립(2930, 2932)은 구멍(2922, 2924) 안으로 들어가서 변위되고 스프링 복귀되므로 스프링 클립은 PCB(2920)의 대향 측면(2920b)을 잡게 된다. 이러한 것은 전자 부품(2902)이 PCB(2920)에 기계적으로 고정되게 하며 이와 함께 탄성 접점 구조물(2904, 2906)은 PCB(2920)의 표면(2920a) 상의 대응하는 패드(2922, 2924)에 대해 가압된다. 전자 부품(2902)을 제거하기 위해서는 스프링 클립(2930, 2932)의 말단부 팁이 관통 구멍(2922, 2924)을 통하여 후퇴되도록 수동 조작해야 한다. 스프링 클립(2934, 2936)은 PCB(2920) 내의 각각의 관통 구멍(2926, 2928)을 관통하여 삽입시켜서 전자 부품(2908)을 PCB(2920) 내에 고정시킴으로써 스프링 클립(2930, 2932)과 동일한 방식으로 작동된다.As shown, the
일반적으로, 전자 부품과 PCB 사이의 상호접속을 해제시킬 수 있게 하기 위하여 탄성 접점 구조물을 PCB에 납땜하지 않는다. 그러나 탄성 접점 구조물을 일례로 도25의 실시예(2500)에 대하여 설명한 것과 같은 방식으로 PCB에 납땜하는 것은 본 발명의 범위에 포함된다.Generally, the elastic contact structure is not soldered to the PCB in order to be able to break the interconnect between the electronic component and the PCB. However, soldering an elastic contact structure to a PCB in the same manner as described for the
땜납이 사용되지 않고 전자 부품(2902, 2908)과 기판(2920) 사이의 전기적 접속이 기계적 접촉에만 의존하는 경우, 탄성 접점 구조물은 (위에서 설명한 바와 같은) 미세 돌출부와 (탐침의 실시예에 대하여 위에서 설명한 바와 같이) 위상 기하형 팁을 구비하도록 오버코팅시킬 수 있다. 어느 경우에서나 전자 부품(2902, 2908)은 래치 스프링(2930, 2932, 2934, 2936)에 의해서 기판(2920) 상의 제위치에 “찰칵 소리나게” 간단히 위치되어서 그 안에 유지된다.If no solder is used and the electrical connection between the
도26의 실시예(2600)의 실질적으로 절반부인 도27의 실시예(2700)와 유사한 방식으로, 도29의 실시예(2900)는 (땜납이 사용되지 않은 경우) “가압 접촉” 상호접속과 유사하게 효과를 발휘하는 것과 같이 기판(2920)에 하나의 전자 부품(일례로, 2902)을 장착하는 것을 용이하게 하는 “절반형”으로 할 수 있다.In a manner similar to the
일반적으로, 전자 부품을 PCB에 대해서 전자 부품을 가압하기 위한 수단(일례로, 스프링 클립)을 구비하는 여기에 개시된 전자 조립체의 실시예에 있어서, 탄성 접점 구조물의 말단부를 납땜하는 것은 선택적인 것이고, 납땜을 사용하는 경우에는 탄성이 약화된 접점 구조물(일례로, 직선 핀형 구조물)을 사용할 수 있다. 그러나 이하에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같이(일례로 도44 참조), 형상이 성형된 접점 구조물이 열 팽창 등과 같은 효과를 용이하게 수용하는 한 바람직하다.Generally, in an embodiment of the electronic assembly disclosed herein having means for pressing the electronic component against the PCB (eg, spring clips), soldering the distal end of the elastic contact structure is optional, In the case of using soldering, a contact structure (for example, a straight fin structure) in which elasticity is weakened can be used. However, as will be described in more detail below (see FIG. 44 for example), it is preferable as long as the shape-shaped contact structure easily accommodates effects such as thermal expansion.
케이스-2의 도30과 유사한 도30은 2개의 전자 부품(3002, 3008)을 인쇄 회로기판(PCB)(3020)에 장착한 또 다른 실시예(3000)를 도시하는 것이다. 위에서 설명한 바와 같은 방식에 있어서(일례로, 도25의 실시예(2500)에 관한 설명), 탄성 접점 구조물(3004, 3006)은 전자 부품(3002)의 전방(3002a)으로부터 연장되어 PCB(3020)의 표면(3020a) 상의 대응하는 패드(3022, 3024)와 접촉하고, 탄성 접점 구조물(3010, 3012)은 전자 부품(3008)의 전방(3008a)으로부터 연장되어 PCB(3020) 의 표면(3020b) 상의 대응하는 패드(3026, 3028)와 접촉한다. 전자 부품(3002, 3008) 모두는 화살표(F)로 나타낸 바와 같이 PCB(3020)에 대하여 가압되는데, 이 도면은 전자 부품(3002, 3008)을 PCB(3020)에 고정시키는 두가지 기술을 예시하는 것이다.Figure 30, similar to Figure 30 of Case-2, illustrates another
전자 부품(3002)에는 도2E와 관련하여 위에서 설명한 바와 같은 방식으로 형성된 직선 정렬 핀(3030, 3032)이 마련된다. 이들 직선 정렬 핀(3030, 3032)은 탄성일 필요는 없으며 또한 도전성일 필요도 없지만 이들 핀은 전자 부품(3002)에 용이하게 장착되고 전자 부품(3002)의 전방면(3002a)으로부터 연장되는 탄성 접점 구조물(3004, 3006)을 형성시키기 위해 사용된 것과 동일한 공정 단계로 형상(직선형)이 형성되고 오버코팅된다. 핀(3030, 3032)의 크기와 위치는 PCB(3020)를 통하여 연장되는 각각의 관통 구멍(2922 및 2924를 참고)을 통하여 삽입 장착될 수 있게 한다. 이러한 핀(3030, 3032)은 전자 부품(3002)을 PCB(3020)에 대하여 간단히 정렬되게 하여 탄성 접점 구조물(3004, 3006)의 말단부가 PCB(3020)의 표면(3020a) 상의 각각의 패드(3022, 3024)에 적절히 정렬되게 한다. 전자 부품(3022)은 PCB(3020)에 대하여 화살표(F) 방향으로 가압되고 적절한 접착제(3070)(부분 단면으로 도시됨, 도25의 2530과 비교)에 의해 거기에 고정된다.The
전자 부품(3008)에는 도2E에 관하여 위에서 설명한 바와 같은 방식으로 형성되는 초기 직선 정렬 핀(3034, 3036)이 마련된다. 이들 정렬 핀(3034, 3036)은 탄성일 필요가 없으며 또한 도전성일 필요도 없지만, 이들 핀은 전자 부품(3008)에 용이하게 장착되고 전자 부품(3008)의 전방면(3008a)으로부터 연장되는 탄성 접점 구조물(3010, 3012)을 형성시키기 위해 사용된 것과 동일한 공정 단계로 형상(직선형)이 형성되고 오버코팅된다. 핀(3034, 3038)의 크기와 위치는 PCB(3020)를 통하여 연장되는 각각의 관통 구멍(2926 및 2928을 참고)을 통하여 삽입 장착될 수 있게 한다. 이러한 핀(3034, 3036)은 전자 부품(3002)을 PCB(3020)에 대하여 우선적으로 정렬되게 하여 탄성 접점 구조물(3010, 3012)의 말단부가 PCB(3020)의 표면(3020a) 상의 각각의 패드(3026, 3028)에 적절히 정렬되게 한다. 일단 전자 부품(3028)이 PCB(3020)에 대하여 가압되면, 도시된 바와 같이 핀(3034, 3036)의 말단부를 절곡시킴으로써 거기에 고정되어 PCB(3020)의 표면(3020a)에 대하여 지지된다. 이러한 것에 의하면 전자 부품(3080)이 인쇄 회로기판(3020)과 마주하여 제위치에 “체결” 된다.The
이 실시예에서, 핀(3030, 3032)과 핀(3034, 3036)은 (그 근접 단부가) 전자 부품(3002, 3008)의 표면(3002a, 3008a) 상의 도전성 패드(3050, 3052, 3054, 3056) 각각에 접착되는데, 이들 패드(즉, 3050, 3052)는 패시베이션 층(3060) 위에 놓인다는 것을 알 수 있다. 이들 패드(3050, 3052)는 탄성 접점 구조물(3004, 3006)의 와이어 스템이 접착된 본드 패드를 형성하는 것과 동일한 재료 및 단계에서 적절히 형성된다(도1C 내지 도1E의 금속 층(126)과 감광성내식막(128)과 비교).In this embodiment, the
이 실시예에서, 탄성 접점 구조물(3004, 3006)은 일례로, 도25의 실시예(2500)와 같은 방식으로 PCB(3020) 상의 각각의 패드(3022, 3024)에 납땜된 것으로 도시되어 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 땜납 대신에 도전성 에폭시가 사용될 수 있다. 또한 탄성 접점 구조물(3010, 3012)을 납땜시키지 않고 정렬 핀(3034, 3036)을 절곡시킴으로써 PCB(3020) 상의 각각의 패드(3026, 3028)와의 긴밀한 접촉을 유지시킨 것도 도시되어 있다.In this embodiment, the
2개의 전자 부품(3002, 3008)이 두가지의 다른 방식으로 PCB에 고정된 것으로 도시되어 있지만, 이것은 단지 예시적인 것에 불과하다. 2개의 전자 부품을 동일한 방식으로(일례로, 모두를 정렬 핀과 접착제로, 그리고 모두를 납땜으로) PCB에 고정시킬 수도 있다.Although two
실시를 함에 있어서는, (도시된 바와 같은) 하부 전자 부품(3008)을 먼저 제위치에 위치시키고, 그 핀(3034, 3036)을 절곡시키고, 이어서 상부 전자 부품(3002)을 인쇄 회로기판에 장착시키게 된다. 위에서 설명한 실시예에서처럼, 전자 부품(특히, 절곡형 정렬 핀을 구비하는 전자 부품(3008))과 인쇄 회로기판(3020) 사이를 전기적으로 접속시키는 데에 납땜을 사용하는 것은 선택적이며, 사용자는 전기 접속을 위하여 패드를 인쇄 회로기판 상으로 적극적으로 접속(및 전자 부품을 용이하게 분리)시키는 탄성 접점 구조물의 팁에 의존할 수도 있다. 그러나 땜납 페이스트의 액적(도면에서는 간단하게 하기 위하여 생략하였고 상기 땜납/에폭시가 선택적인 것이라는 것을 예시하였음)을 조립 공정 중에 패드(3026, 3028)에 가하고 패드(3022, 3024) 상의 땜납 페이스트의 액적을 따라서 재유동시키는 것이 일반적으로 바람직하다. 일반적으로, 전자 부품(3008)이 후속하는 공정 단계(일례로, 또 다른 전자 부품(3002)을 장착하고 조립체를 환류시키는 단계) 중에 인쇄 회로기판(3020)으로부터 빠져나오는 것을 방지하기 위하여 핀(3034, 3036)을 절곡시킨다. 종래 기술에서는 아교 접착(하부 전자 부품(3008)을 인쇄 회로기판(3020)에 아교 접착)과 같은 기술이 사용되었다.In practice, the lower electronic component 3008 (as shown) is first placed in position, the
접착제(일례로, 2530, 3070)를 사용하는 것에 대하여 설명하였는데, 접착제는 통상적으로 체결 구조물(일례로, 3034, 3036)이 없는 경우에 전자 부품(일례로, 2502, 3002)을 인쇄 회로기판(일례로, 2520, 3020)에 고정시키는 역할을 한다. 접착제는 경화 시에 수축을 나타내는 종류의 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.The use of adhesives (e.g., 2530 and 3070) has been described, where adhesives typically have electronic components (e.g., 2502, 3002) in the absence of fastening structures (e.g., 3034 and 3036). For example, it serves to fix the 2520, 3020. It is preferable that an adhesive consists of a material of the kind which shows shrinkage at the time of hardening.
2개의 전자 부품(일례로, 3002, 3008) 모두에 정렬 핀을 마련하고 핀을 절곡시키지 않고 인쇄 회로기판(3020)에 고정하는 것은 본 발명의 범위에 속한다. 이 경우, 전자 부품 각각과 인쇄 회로기판 사이에 접착제를 가하는 것이 바람직하고, 이러한 배열은 거울면 대칭인(양측면이 동일) 도30의 상부 절반부와 비슷하다.It is within the scope of the present invention to provide alignment pins on both electronic components (eg, 3002, 3008) and to fix them to the printed
전자 장치를 포함하는 조립체Assembly containing electronic device
도25 내지 도30은 전자 부품(일례로, 2502a)이 인쇄 회로기판 타입의 기판(일례로, 2520)의 한 측면(2520a)에 어떻게 고정되는지에 대해 설명하는 것이며 또한 또 다른 전자 부품(일례로, 2508)이 인쇄 회로기판 타입의 기판(2520)의 또 다른 측면(일례로, 2520b)에 어떻게 고정되는가는 설명하는 것이다.25 to 30 illustrate how an electronic component (such as 2502a) is secured to one
도31 및 도32는 케이스-2의 도31 및 도32와 유사한 것으로, 이하에서 설명하는 바와 같이, 분리 커패시터(또는 저항기, 또는 임의의 기타 다른 종류의 전자 부품) 등의 전자 장치를 전자 부품 조립체로 결합시켜 인쇄 회로기판에 결합시키는 방법에 대하여 예시하고 있는 것이다.Figures 31 and 32 are similar to Figures 31 and 32 of Case-2, and as described below, an electronic device assembly, such as a separation capacitor (or resistor, or any other kind of electronic component), may be used. The method of coupling to a printed circuit board is illustrated.
전자 부품의 조립체 내에 분리 커패시터를 사용하는 것은 일반적으로 조립체 내의 반도체 장치의 성능에 있어 이점이 있다는 것으로 알려져 있다. 일반적인 제 안으로서, 분리 커패시터를 반도체 장치에 더 근접시키면 그 효과가 더 커진다. 일반적으로 전통적인 포장 기술은 이러한 목적을 달성하는데 있어 기본적으로 잘 맞지 않는다.The use of separate capacitors in an assembly of electronic components is generally known to have an advantage in the performance of the semiconductor device in the assembly. As a general suggestion, the closer the isolation capacitor is to the semiconductor device, the greater the effect. In general, traditional packaging techniques are basically inadequate for this purpose.
도31은 인쇄 회로기판(3120)의 2개 측면(3120a, 3120b) 각각에 장착되는 2개의 전자 부품(3102, 3108)의 실시예(3100)를 나타내는 것이다.FIG. 31 shows an
큰 구멍(관통 구멍)(3150)이 전자 부품(3102, 3108) 아래에 있는 것이 바람직한 위치에서 PCB(3120)를 관통하여 마련된다. 구멍(3150)은 PCB(3120)의 두께(도면에서 보았을 때, 수직 치수)와 같은 단위의 깊이 치수를 가지며 원형 또는 직사각형(또는 임의의 기타 다른 형상)인 영역(도면에서 보았을 때, 지면으로 들어가는 영역)을 갖는다. 여기서 설명한 바와 같은 목적을 위해, 구멍(3150)은 원형이고 특정 직경을 갖는 것으로 할 수 있다.A large hole (through hole) 3150 is provided through the
구멍(3150)에는 도금된 관통 구멍을 만드는 것과 다소 유사한 방식으로 도금 재료를 마련할 수 있다. 이러한 예시적인 예에 있어서, 제1 도금부(3152)가 구멍(3150)의 좌측(도면에서 보았을 때) 측면에 배치되고 부분적으로만(구멍(3150)의 원주 둘레에서 180°미만으로) 연장된다. 제2 도금부(3154)(물론, 제1 도금부(3152)와 동일한 공정 단계에서 제조될 수 있음)가 구멍(3150)의 우측(도면에서 보았을 때) 측면에 배치되고 구멍(3150)의 원주 둘레에서 부분적으로(180°미만으로) 연장된다. 도금부(3154)는 PCB의 상부 측면(3120a) 상의 트레이스(3156)에 연결된 것으로 도시되어 있다.The
탄성 접점 구조물(3104, 3106)이 전자 부품(3102)의 전방면(도면에서 보았을 때, 하부면)에 장착되고, 탄성 접점 구조물(3110, 3112)이 위와 같은 방식으로 전자 부품(3108)의 전방면(도면에서 보았을 때, 상부면)에 장착된다.The
본 실시예의 전자 조립체의 이점은 전자 장치(3160)와 전자 부품(3102, 3108) 사이에서 이루어질 수 있는 단락 경로가 아주 짧아진다는 것이다. 일례로, 탄성 접점 구조물(31006)은 분명히 전자 부품(3102)의 전원(즉, 전원 또는 접지, 또는 VSS 또는 VDD) “핀 출력부(pin outs)” 중 하나와 결합된다.An advantage of the electronic assembly of this embodiment is that the short circuit path that can be made between the
본 실시예에서는 커패시터인 전자 장치(3160)는 구멍(3150) 안에 배치되고, 장치부터 연장되는 2개의 리드부(탭 또는 판)(3162, 3164)를 구비한다. 도시된 바와 같이 하나의 리드부(3162)가 도금부(3152)에 연결되고 다른 리드부(3164)가 도금부(3154)에 연결된다(도금부(3152, 3154)는 서로 단락되지 않는다). 도면에는 직접적으로 도시하지 않았지만, 도금부(3152)는 패드 내에서 종결되는 트레이스와 결합(접속)되는데, 상기 트레이스에는 전자 부품(3102)의 탄성 접점 구조물(도시되지 않음)이 가압된다.In the present embodiment, the
커패시터(일례로, 3160)와 같은 부품을 포장된 반도체 장치(일례로, 3102, 포장되지 않은 3102는 제외)와 같은 기타 다른 구성 부품의 아래에 일례로, 구성 부품(3160)을 인쇄 회로기판(일례로, 3120)의 포켓(리세스) 안에 놓음으로써 배치하는 것에 대해 일반적으로 알려져 있다. 이미 설명한 실시예(3100)는, 기본적으로 탄성 접점 구조물의 이점과, 인쇄 회로기판(3120) 상의 가치 있는 고정 영역이 소모되는 것을 제외하고는 구성 부품(3160)을 다른 구성 부품(3012)에 긴밀하게 배치시킬 수 있는 성능을 동일하게 갖는 조합에 관한 것이다.An example of a component such as a capacitor (eg, 3160) underneath other components such as a packaged semiconductor device (eg, 3102, but not an unpacked 3102), the
도32는 인쇄 회로기판(3220)의 2개 측면(3220a, 3220b)에 각각 장착되는 2개의 전자 부품(3202, 3208)의 또 다른 실시예(3200)를 나타내는 것이다.32 shows another
탄성 접점 구조물(3204, 3206)은 전자 부품(3202)의 전방면(도면에서, 하부면)에 장착되고, 탄성 접점 구조물(3210, 3212)은 전자 부품(3208)의 전방면(도면에서, 상부면)에 장착된다.
본 실시예에서, PCB(3220)의 상부면(3220a)과 하부면(3220b)에는 다수의 도전성 패드(3222, 3224, 3226, 3228) 중 선택된 하나의 패드에 트레이스를 배선하는 것과 같은 공지의 방식에 의해 접속되는 도전성 패드(3252, 3254, 3256, 3258)가 마련된다.In this embodiment, a known manner such as wiring a trace to one of a plurality of
커패시터 등과 같은 2개의 리드부(3262, 3264)를 구비하는 제1 전자 장치(3260)는 PCB(3220)의 상부면(3220a)에 장착되고, 리드부(3262, 3264) 각각은 도전성 패드(3252, 3254)에 접속된다.The first
커패시터 등과 같은 2개의 리드부(3272, 3274)를 구비하는 제2 전자 장치(3270)는 PCB(3220)의 하부면(3220b)에 장착되고, 리드부(3272, 3274) 각각은 도전성 패드(3256, 3258)에 접속된다.The second
도31의 실시예(3100)에 대하여 위에서 설명한 바와 같이, 구성 부품을 구성 부품 아래에 배치시키는 일반적인 개념은 전적으로 새로운 것은 아니다. 그러나 본 실시예(3200)에 의해 잘 예시된 바와 같이, 구별되는 이점은 인쇄 회로기판(3220)에 리세스 등을 마련하는 것을 제외하고는, 땜납 범프 등과는 달리 구성 부품(일례로, 3260)이 다른 구성 부품(일례로, 3202)에 배치되게 하는 아주 큰(긴) 접점 구조물을 제조할 수 있는 능력이 발생된다는 것이다.As described above with respect to the
탄성 접점 구조물이 전자 부품에 장착되고, 변형 실시예가 용이하게 실현되고, 반도체 장치인 전자 부품에 있어서는 탄성 접점 구조물이 반도체 장치에 바로 장착되는 것이 일반적으로 바람직하기는 하지만 탄성 접점 구조물이 PCB에 장착되어 전자 부품 상의 선택된 접촉 영역(일례로, 접착 패드)과 접촉하게 되는 조립체 중 어느 한 조립체는 본 발명의 범위에 속한다. 더욱이, 탄성 접점 구조물이 장착된 PCB(상호접속 기판)은 일반적으로 인터포저로서 분류된다.The elastic contact structure is mounted on the electronic component, the modified embodiment is easily realized, and in the electronic component which is a semiconductor device, it is generally preferable that the elastic contact structure is directly mounted on the semiconductor device, but the elastic contact structure is mounted on the PCB. Any assembly that comes into contact with a selected contact region (eg, an adhesive pad) on an electronic component is within the scope of the present invention. Moreover, PCBs (interconnect substrates) on which elastic contact structures are mounted are generally classified as interposers.
일반적으로, 탄성(또는 컴플라이언스) 접점 구조물을 반도체 장치에 장착하는 것을 여기서는 때에 따라 “실리콘 상의 스프링(springs on silicon)”이라고도 한다.In general, mounting an elastic (or compliance) contact structure to a semiconductor device is sometimes referred to herein as " springs on silicon. &Quot;
캐리어 조립체Carrier assembly
도33 내지 도35는 케이스-2의 도33 내지 도35와 유사하게 전자 부품의 조립체의 또 다른 실시예를 나타내는 것으로, 이것은 여기에서의 설명을 위해 “캐리어 조립체”라는 용어로 표현된다.Figures 33-35 show another embodiment of an assembly of electronic components similar to Figures 33-35 of Case-2, which is represented by the term "carrier assembly" for description herein.
도33은 캐리어 조립체의 실시예(3300)를 나타내는 것이다. 다층 기판(3320)은, 전자 부품(3302)에 연결되도록 하기 위한 상부(도면에서 보았을 때에) 측면(3320a)으로부터 연장되는 다수의 탄성 접점 구조물과, 마더보드(도시되지 않음)와 같은 전자 부품에 연결되도록 하기 위한 하부(도면에서 보았을 때에) 측면(3320b)으로부터 연장되는 다수의 탄성 접점 구조물을 구비한다.33 illustrates an
탄성 접점 구조물의 제1 군(세트)(3322)가 PCB(3320)의 전방면(3320a) 상의 제1 높이에 장착되고 이로부터 PCB 위의 소정의 높이로 연장된다. 분리 커패시터와 같은 전자 장치(3370)도 또한 PCB(3320)의 전방면(3320a)에 장착된다. 탄성 접점 구조물의 제2 군(세트)(3324)가 전자 장치(3370)의 높이에 장착되고 이로부터 제1 군의 탄성 접점 구조물(3322)과 동일한 높이로 연장된다. 이와 같은 방식에 있어서, 2개 군의 탄성 접점 구조물(3322, 3324)이 전자 부품(3302)의 평면 표면(3302a)에 접속될 수 있다. 이러한 것은 도6A와 관련하여 위에서 설명한 것과 유사하다.A first group (set) 3322 of elastic contact structures is mounted at a first height on the
PCB의 바닥면(3320b)은 도시된 바와 같이 계단형으로 되어 있으며, 제1 높이에 배치된 접점 패드(터미널)(3324, 3326, 3328), 제2 높이에 배치된 접점 패드(3334) 및 제3 높이에 배치된 접점 패드(3334)(하나만 도시됨)를 구비한다. 제1 높이는 제2 높이보다 더 높으며(전방면(3320a)으로부터 멀리 떨어짐), 제2 높이는 제3 높이보다 더 높다. 도전체(트레이스) 및 바이어스(vias)가 공지의 방식으로 다층 PCB(3320) 내에 마련된 것이 도시되어 있다. (인쇄 회로기판 재료로서 보다) 세라믹으로 제조된 다층 기판(3320)용으로 몰리브덴 및 텅스텐과 같은 도전성 재료를 사용하는 것은 공지되어 있다. 기판(3320)의 본체 내에서 실행되는 세부적인 상호접속에 대해서는 간단하게 하기 위해 생략되었다.The bottom surface 3320b of the PCB is stepped as shown, and has contact pads (terminals) 3324, 3326, 3328 disposed at a first height,
제1 군의 탄성 접점 구조물(3380)(3개가 도시됨)이 PCB의 바닥면(3320b) 상의 제1 높이에서 접점 패드(3324, 3326, 3328)에 장착되는데, 이들 높이는 모두가 점선 A로 나타낸 바와 같이 동일하다(즉, PCB의 바닥면으로부터 동일한 거리로 연장된다). 이들 탄성 접점 구조물은 위에서 설명한 바와 같이 (도3B에 도시된 형상 과 같은) 임의의 형상으로 구성되며 위에서 설명한 바와 같은 소망하는 소정의 물리적 특성(일례로, 도5F와 관련하여 설명한 소성 및 탄성)을 갖도록 할 수 있다.A first group of elastic contact structures 3380 (three are shown) are mounted to the
제2 군의 탄성 접점 구조물(3382)(2개가 도시됨)이 PCB의 바닥면(3320b) 상의 제2 높이에서 접점 패드(3330, 3332)에 장착되는데, 이들 높이는 모두가 동일하다(즉, PCB의 바닥면으로부터 동일한 거리로 연장된다). 제2 군의 탄성 접점 구조물(3382)은 제1 군의 탄성 접점 구조물(3380)보다 길며, 점선 A로 나타낸 바와 같이 PCB(3320)으로부터 일정 거리로 연장된다. 이러한 방식으로, 탄성 접점 구조물(3382)의 선단(말단부)은 탄성 접점 구조물(3380)의 선단과 동일 평면을 이룬다(도6A 내지 도6C와 관련하여 위에서 설명한 동일 평면성에 대한 설명을 참고).A second group of elastic contact structures 3302 (two are shown) are mounted to the
유사한 방식으로, 제3 군의 탄성 접점 구조물(3384)(1개가 도시됨)이 PCB의 바닥면(3320b) 상의 제3 높이에서 접점 패드(3334)에 장착되는데, 이들 높이는 모두가 동일하다(즉, PCB의 바닥면으로부터 동일한 거리로 연장된다). 제3 군의 탄성 접점 구조물(3384)은 제2 군의 탄성 접점 구조물(3382)보다 길며, 점선 A로 나타낸 바와 같이 PCB(3320)으로부터 일정 거리로 연장된다. 이러한 방식으로, 탄성 접점 구조물(3384)의 선단(말단부)은 탄성 접점 구조물(3380, 3382)의 선단과 동일 평면을 이룬다.In a similar manner, a third group of elastic contact structures 3338 (one shown) are mounted to the
바람직하기로는, 탄성 접점 구조물(3380, 3382, 3384)은 모두가 이들의 전체 길이의 중간 부분에 동일한 절곡부를 구비하여서 서로가 동일한 탄성을 나타낼 수 있게 하는 것이 좋다. 추가적인 길이(일례로, 접점 구조물(3380)과 마주 대하는 접점 구조물(3382)의 추가적인 길이)는 접점 구조물의 탄성 특성을 변경시키지 않 고 간단히 이들 탄성 접점 구조물의 단부 부분(레그)을 적절한 길이로 연장시켜서 절곡부의 형상은 변경시키지 않으면서 소정의 길이가 되게 함으로써 쉽게 수용된다.Preferably, the
위에서 설명한 바와 같이, 조립체 내에 분리 커패시터(또는 다수의 분리 커패시터)를 포함하는 능력은 마이크로프로세서와 같은 특정 전자 부품을 포장하는 성능에 영향을 주는 아주 중요한 고려 사항이 된다. 일반적으로(즉, 어림잡아서) 반도체 장치로부터 분리 커패시터까지의 경로는 짧으면 짧을 수록 더 좋다(일례로, 인덕턴스가 낮아진다). 여기에 도시된 조립체는 아주 짧은 경로를 제공하며 이 결과 고속 마이크로프로세서와 같은 전자 부품(3302)과 인쇄 회로기판(3320) 사이의 인덕턴스 커플링이 낮아진다. 더욱이, 전자 부품(3302)이 드러낸 다이(일례로, 포장되지 않은 마이크로프로세서)이고 이것이 전기 경로(탄성 접점 구조물(3324))를 더 짧게 하는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.As described above, the ability to include isolation capacitors (or multiple isolation capacitors) in an assembly is a very important consideration that affects the performance of packaging certain electronic components such as microprocessors. In general (ie, approximated), the shorter the path from the semiconductor device to the isolation capacitor, the better (e.g., the inductance is lower). The assembly shown here provides a very short path, resulting in low inductance coupling between the printed
선택적으로, 전자 부품(3302)은 전자 부품을 둘러싸는 리드(커버, 부분적으로 도시됨)(3390)을 제공하고 그리고 인쇄 회로기판(3320)의 상부면(3320a)에 대해 놓음으로써 포장될 수도 있다. 이와는 달리, 전자 부품(3302)을 포장하기 위해 리드를 사용하지 않고 캡슐 재료(일례로, 에폭시)를 사용할 수도 있다.Alternatively, the
도33에 도시된 바와 같은 구성의 이점은 평면 또는 (도시된 바와 같이) 계단형 바닥면을 구비하고, 선택적으로는 분리 커패시터(3370) 등을 포함하고 (분리 커패시터가 없는 경우에는 기판의 상부면이 평면인) 세라믹 또는 PCB 기판(3320)의 각 측면 상에 플립 칩(flip chip) 형태의 상호접속 반도체 다이(3302)로서 준비한 다수의 탄성 접점 구조물을 마련할 수 있다.The advantages of the configuration as shown in Figure 33 have a planar or stepped bottom surface (as shown), optionally include a
도33에 도시된 바와 같은 조립체의 일반적인 이점은 (종래의 반도체 포장 기술에 비해) 필요한 바이어스(vias)의 수가 감소하고 도전체용의 활용 공간(일례로, 상호접속 계획을 실행하고 기판 상의 도전성 트레이스의 루팅을 향상시키기 위한 공간)이 더 넓어지고 비용이 감소된다는 점들이다.The general advantage of the assembly as shown in FIG. 33 is that the number of vias required (compared to conventional semiconductor packaging techniques) is reduced and the utilization space for the conductors (for example, to implement interconnection schemes and Space to improve routing is wider and costs are reduced.
다수의 전자 부품(3302)을 공통(단일)의 기판(3320)에 장착시키는 것은 본 발명의 범위에 속한다. 또한 인쇄 회로기판에 (도면에서 보았을 때에) 상부면(또는 선택된 영역에서 기판의 보다 높은 높이에 의하여 덮이지 않는 다층 기판의 보다 낮은 높이)으로부터 연장되는 리세스를 마련하고, 이 경우에 이와 같은 리세스 내의 패드로부터 유래되는 탄성 접점 구조물이 나머지 탄성 접점 구조물보다 긴 레그를 구비하고, 탄성 접점 구조물(3324)이 탄성 접점 구조물(3322)보다 짧게 제조된 것도 본 발명의 범위에 속한다.It is within the scope of the present invention to mount multiple
탄성 접점 구조물(3380, 3382, 3384)이 도28의 탄성 접점 구조물(2804, 2804)과 같은 방식으로 형성되어서 인쇄 회로기판(3320)이 또 다른 인쇄 회로기판(인쇄 회로기판(2820)과 비교) 안으로 플러그 접속될 수 있는 것도 본 발명의 범위에 속한다.The
스프링(탄성 또는 컴플라이언스) 접점을 외부 상호접속부(3380, 3382, 3384)로서 사용함으로써, 이러한 방식으로 포장된 전자 부품이 용이하게 시험되고 그리고/또는 사전 시험되고, 후속하여서 소켓 접속이 가능하게 하는 방식이나 표면 장착 방식 등으로 마더보드 등에 접속이 이루어지게 하는 데 동일한 상호접속부가 사 용될 수 있다. 여기에 개시된 다른 실시예에서도 일반적으로 이와 동일하다.By using spring (elastic or compliance) contacts as
도34는 전자 부품(3402)의 복합 조립체가 인쇄 회로기판(3420)에 장착되고 이와 함께 분리 커패시터(3470)가 그 사이에 배치되어서 도33과 관련하여 설명한 바와 같은 방식으로 낮은 인덕턴스 커플링을 나타내는 짧은 경로를 제공하는 실시예(3400)를 나타내는 것이다. 전자 부품(3402), PCB(3420) 및 분리 커패시터(3470)의 조립체는 복합 조립체(3400)의 제1 보조 조립체(3425)를 구성한다.FIG. 34 shows a low inductance coupling in the manner as described with respect to FIG. 33 with a composite assembly of
이 실시예에서, PCB(3420)의 바닥면(3420b)은 간단하게 예시하기 위하여 계단형(도33과 비교)이 아닌 납작형으로 도시되었다. 전자 부품(3402), PCB(3420) 및 분리 커패시터(3470)의 전체 조립체는 마더보드, 통합 기판 등일 수 있는 또 다른 인쇄 회로기판(3450)에 장착된다. 위에서 설명한 바와 같은 방식에 있어서, PCB(3420)(3320과 비교)의 바닥면에는 이 바닥면(3420b)으로부터 공통 평면(도33의 A와 비교)까지 연장되는 다수의(그중 6개만 도시됨) 탄성 접점 구조물(3421 내지 3426)이 마련된다.In this embodiment, the
마더보드(3450)에는 도금된 관통 구멍의 (마더보드(3450)의 상부면(3450a) 상의) 편리한 연장부인 다수의(그중 6개만 도시됨) 접촉 표면(3451 내지 3456)이 마련된다. 탄성 접점 구조물(3421 내지 3426) 각각의 선단은 이들 접촉 영역(3451 내지 3456) 각각과 접촉하고 땜납(3440)으로 나타낸 바와 같이 거기에 납땜된다. 앞에서 설명한 바와 같이, 조립체(3440)가 클램핑 수단(도시되지 않음)에 의해 마더보드(3450)에 클램프 연결되는 경우에는 탄성 접점 구조물(3421 내지 3426)을 접촉 영역(3451 내지 3456)으로 납땜할 필요는 없다.
본 명세서에서 설명한 어떤 실시예에서도 접점 구조물의 선단과 도전성 패드 또는 영역 사이를 접속시키는 데에 납땜이 이용되고 조립을 완성하기 위하여 전기적으로 도전성인 에폭시가 땜납 대신에 사용된다는 것을 주지해야 한다.It should be noted that in any of the embodiments described herein, solder is used to connect between the tip of the contact structure and the conductive pad or region, and an electrically conductive epoxy is used in place of the solder to complete the assembly.
본 명세서에서 설명한 어떤 실시예에서도 하나의 전자 부품이 인쇄 회로기판 등에 조립되고 다수의 전자 부품이 유사한 방식으로 인쇄 회로기판에 조립될 수 있다는 것도 주지해야 한다.It should also be noted that in any of the embodiments described herein, one electronic component may be assembled to a printed circuit board or the like and a plurality of electronic components may be assembled to the printed circuit board in a similar manner.
도33의 실시예(3300)가 도34에 도시된 방식으로(일례로, 조립체(3300)를 조립체(3425)로 교체함으로써) 도34의 구성 부품(3450과 유사) 상부에 장착되는 것도 본 발명의 범위에 속한다.The
도35는 전자 부품(3502)이 인쇄 회로기판(3520)에 장착되고 이와 함께 이들 사이에 분리 커패시터(3570)가 배치되어서 도33과 관련하여 설명한 것과 같은 방식으로 낮은 인덕턴스 커플링을 나타내는 짧은 경로를 제공하는 또 다른 실시예(3500)를 나타내는 것이다. 전자 부품(3502), PCB(3520) 및 분리 커패시터(3570)의 조립체는 복합 조립체(3500)의 제1 보조 조립체(3525)(3425와 비교)를 구성한다.35 shows a short path showing low inductance coupling in the same manner as described with respect to FIG. 33 with an
본 실시예에 있어서, 도17B의 인터포저(1720)와 유사한 인터포저 기판(3560)이 조립체(3525)와 마더보드, 통합 기판 등인 또 다른 인쇄 회로기판(3550) 사이에 배치된다. 다수의 탄성 접점 구조물(3561 내지 3566)(6개만 도시됨)이 인터포저 기판(3560)의 상부면(3560a)으로부터 (도시된 바와 같이) 상향으로 연장되고 이것들의 선단은 조립체(3525)의 바닥면(즉, PCB(3520)의 바닥면(3520b)) 상의 각각의 접점 패드(3521 내지 3526)와 접촉하고, 이 경우 땜납은 없다. (탄성 접점 구조물(3561 내지 3566)은 간단하게 하기 위하여 오버코팅되는 와이어 스템을 상세하게 도시하지 않은 상태로 도시하였다.)In this embodiment, an
마더보드(3550)에는 다수의 접점 구조물(3551 내지 3556)(6개만 도시됨)이 마련되는데, 이것은 도34의 마더보드(3450)의 경우처럼 마더보드(3550) 내의 도금된 관통 구멍과 결합된다.The
다수의(6개만 도시됨) 범프형(일반적으로 비탄성)의 접점 구조물(3568)(도면에는 하나만 표기됨)이 인터포저(3560)의 하부면(3560b)으로부터 연장되고 PCB(3550) 상의 접촉 영역(3551 내지 3556)과 접촉하도록 위치된다. 이들 접점 구조물(3568)은 (도시된 바와 같이) 접촉 영역(3551 내지 3556)에 납땜될 수 있고 혹은 납땜되지 않을 수도 있다.Multiple (only six shown) bumped (generally inelastic) contact structures 3568 (only one shown in the drawing) extend from the bottom surface 3560b of the
도시된 바와 같이, PCB(3520), 인터포저(3560) 및 PCB(3550) 각각에는 서로 정렬되어 있는 다수의(2개만 도시됨) 구멍이 마련되는데, 이 구멍들을 통해서 다수의 나사 형성 스터드(3530, 3532)가 연장한다. 스터드(3530, 3532)의 단부 상의 너트는 전체 조립체(3550)가 가압되게 하므로 인터포저(3560)의 상부면(3560a) 상의 탄성 접점 구조물(3561 내지 3566)은 PCB(3520)의 바닥면(3520b) 상의 접점 패드(3521 내지 3526)와 실질적으로 접촉할 수 있게 된다. 인터포저(3560)의 바닥 접점 구조물(3568)이 PCB(3550) 상의 접촉 영역(3551 내지 3556)에 우선적으로 납땜되는 경우, 인터포저(3560)에 구멍을 마련할 필요가 없다. 어떤 경우든지 간에 이러한 것은 조립체(3525)를 기계적 수단(일례로, 상기한 바와 같은 스터드와 너 트, 선택적으로는 너트와 볼트, 캠, 레버, 스프링 클립 등)에 의해 PCB(3550)에 고정시키는 여러 가지 기술을 대표하는 것이다. 이 실시예의 이점은 이전의 실시예(3400)에서의 PCB(3420)의 바닥면(3420b) 상에 도시된 납땜 접속부와는 달리 PCB(3520)의 바닥면(3520b) 상의 패드(3521 내지 3526)로 접촉시키는 데 있어 땜납이 사용되지 않는다는 것이다.As shown, each of the
나사 형성 스터드(3530, 3532)가 아닌 다른 수단이 클립, 래치 결합 스프링 등과 함께 조립체(3520, 3560, 3550)를 고정시키기 위하여 사용하는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.It is also within the scope of the present invention to use other means than the threaded
PCB(3550)(및 선택적으로, 인터포저(3560))이 전자 부품(3502) 상에서의 시험 및 사전 시험을 수행하기 위한 것과 같은 시험 지그를 구성하고 그 후에 조립체(3525)를 노트북 컴퓨터의 마더보드와 같은 또 다른 PCB(3550)에 장착하는 것도 본 발명의 범위에 속한다.PCB 3550 (and optionally interposer 3560) constitutes a test jig, such as for conducting tests and pretests on
또 다른 형태의 인터포저(즉, 도17B와는 다른 또 다른 형태)를 조립체(3550)에 사용하는 것도 본 발명의 범위에 속한다.It is within the scope of the present invention to use another type of interposer (ie, another form other than FIG. 17B) in the
도33의 실시예(3300)에 대하여 설명한 바와 같이, 전자 부품(일례로, 3502)을 기판(3520)에 장착하는 본 명세서에서 설명한 실시예들 중 어떤 실시예에, 리드(3390)를 마련하거나 혹은 접착제를 가하여서 전자 부품을 포장할 수 있다.As described with respect to the
케이스-2의 도36과 유사한 도36A는 전자 부품을 조립하는 또 다른 기술(실시예(3600))을 나타내는 것으로, 여기서 “드러낸”(포장되지 않은) 반도체 장치와 같은 다수의(2개만 도시됨) 전자 부품(3602, 3603)이 상호접속 기판(3620)의 한 측 면(3620a)에, 그리고 드러낸(포장되지 않은) 반도체 장치와 같은 다수의(2개만 도시됨) 전자 부품(3608, 3609)이 상호접속 기판(3620)의 또 다른 측면(3620b)에 도25에서 설명한 바와 같은 방식으로 장착된다. (이것은 카드/기판 상에 실리콘 칩이 나란히 포장되는 것을 나타내는 것이다.) 즉, 일례로, 전자 부품(3602, 3603, 3608, 3609)은 선택적으로 적절한 절연 접착제(3630)(2530과 비교)에 의해 상호접속 기판(3630)에 고정될 수 있다. (선택적으로, 위에서 설명한 바와 같은 스프링 클립 등을 가압시켜서 전자 부품을 상호접속 기판에 고정시킬 수도 있다.)36A, similar to FIG. 36 of Case-2, illustrates another technique for assembling electronic components (embodiment 3600), where multiple (only two), such as “exposed” (unpacked) semiconductor devices are shown. )
전자 부품(3602, 3603, 3608, 3609) 각각에는 전방면으로부터 연장되는 다수의 탄성 접점 구조물(3610)이 마련되고, 상호접속 기판(3620)에는 탄성 접점 구조물의 말단부를 수용하기 위한 대응하는 다수의 접점 패드가 마련된다. 도시된 바와 같이, 각각의 접점 패드에는 대응하는 탄성 접점 구조물(3610)의 말단부를 수용하기 위한 약간의 도전성 에폭시(3612)가 절절히 마련된다.Each of the
이러한 방식에 있어서, 반도체 장치를 포장(일례로, 플라스틱 포장, 납을 씌움)하는 것에 비해 보다 더 효과적으로 상호접속 기판 상의 활용가능한 공간을 이용하여 아주 많은 전자 부품을 상호접속 기판(일례로, PCB)에 장착시킬 수 있다.In this manner, a large number of electronic components can be interconnected (eg, PCB) using the available space on the interconnection board more effectively than packaging semiconductor devices (eg, plastic packaging, leaded). Can be mounted on
도36B 및 도36C는 도25 및 도36A 각각에 도시된 기술의 예시적 적용을 나타내는 것이다.36B and 36C illustrate exemplary applications of the techniques shown in FIGS. 25 and 36A, respectively.
도36B는 다수의 드러난 반도체 장치(3650a 내지 3650r)가 2열로 상호접속 기판(3652)의 표면에 장착되고 반도체 장치는 서로가 나란히 근접하게 서로 거의 접촉하면서 효과적으로 놓이는 것을 나타내고 있는 것이다. 다수의 에지 커넥터 패 드(3654)가 상호접속 기판(3652)의 에지에 있는 것으로 도시되었는데, 상기 에지 커넥터 패드는 반도체 장치(3650a 내지 3650r)에 장착된 탄성 접점 구조물의 말단부를 수용하는 패드에 (도시되지 않은) 도전성 트레이스에 의해서 접속된다.FIG. 36B shows that a number of exposed
도36C는 다수의 드러난 반도체 장치(3660a 내지 3660i)가 1열로 상호접속 기판(3662)의 표면에 장착되고 반도체 장치는 서로가 나란히 근접하게 서로 거의 접촉하면서 효과적으로 놓이는 것을 나타내고 있는 것이다. 다수의 에지 커넥터 패드(3664)가 상호접속 기판(3662)의 에지에 있는 것으로 도시되었는데, 상기 에지 커넥터 패드는 반도체 장치(3660a 내지 3660i)에 장착된 탄성 접점 구조물의 말단부를 수용하는 패드에 (도시되지 않은) 도전성 트레이스에 의해서 접속된다.FIG. 36C shows that a number of exposed
도36A에 도시한 바와 같이, 상호접속 기판(3620)은 전자 부품에 대해서 (치켜올리지 않는 것이 바람직하기는 하지만) 치켜올리거나 혹은 비스듬하게 한다. 즉, 전자 부품(3602, 3603, 3608, 3609)에 평행하지 않게 한다. 이 도면은 탄성 접점 구조물(일례로, 전자 부품)을 사용하는 많은 이점들 중 한가지 이점 즉, 탄성 접점 구조물이 평면성에 있어서의 작은 편차에 대하여 고유하게 보상하는 이점을 나타내고 있는 것이다. 위에서 설명한 바와 같이, 비평면성을 수용하기 위해서는 때에 따라서는 탄성 접점 구조물에 일정한 크기의 (탄성 변형과는 대조되는) 소성 변형이 있는 것이 바람직하다. 일반적으로, 탄성과 소성을 나타내는 접점 구조물은 “컴플라이언스” 접점 구조물이라고 한다.As shown in Figure 36A, the
본 실시예 및 본 명세서에서 설명하는 기타 다른 실시예에 있어서, (조립체를 처리하는 등의) 기계적인 것과 (먼지 및 습기 등과 같은) 환경적인 것을 포함한 환경적 손상으로부터 전자 부품을 보호하기 위하여 최종 조립체는 적절한 절연 재료(일례로, 글롭 탑 에폭시(glob top epoxy))로 완전하게 씌울 수 있다. 이러한 것은 최종의 완전 포장된 조립체가 이루어지게 한다. 적절한 열 싱크(sink)가 임의의 적절한 방식으로(일례로, 열 싱크의 단부를 중첩된 글롭 탑 에폭시 내에서 전자 부품에 아주 근접하게 매립되게 함으로써) 위와 같은 최종 조립체에 결합시키는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.In this embodiment and other embodiments described herein, the final assembly is intended to protect electronic components from environmental damage, including mechanical (such as processing assemblies) and environmental (such as dust and moisture). Can be completely covered with a suitable insulating material (eg glob top epoxy). This allows for a final, fully packed assembly. It is also within the scope of the present invention that a suitable heat sink is coupled to such a final assembly in any suitable manner (eg, by allowing the end of the heat sink to be embedded very close to the electronic component within the overlapped glow top epoxy). Included in
케이스-2의 도36과 유사한 도37 전자 부품의 또 다른 실시예(3700)를 나타내는 것으로, 여기서 각각이 도36에서 설명한 조립체(3600)와 비교되는 2개의 조립체(“이전의 조립체”가 이중 측면형으로 된 것)(3710, 3712)는 적층되어 있다.Another
도시된 바와 같이 조립체(3710)의 상호접속 기판(3720)에는 (도시된 바와 같이) 그 하부면(3720b) 상에 다수의(하나만 도시됨) 접점 패드(3722)가 마련된다. 조립체(3712)의 상호접속 기판(3740)(3620과 비교)에는 (도시된 바와 같이) 그 상부면(3730b) 상에 다수의(하나만 도시됨) 탄성 접점 구조물(3742)이 마련된다.As shown, the
조립체(3710)와 조립체(3712)를 적절한 절연 재료(3730)(2530과 비교)로 일체로 씌우는 공정에 있어서, 상기 재료(3730)는 상기 두 조립체(3701, 3712) 사이의 간극(3732)을 채운다. 이와 같이 일체로 씌우는 것과 관련하여, 조립체는 위에서 설명한 것과 같은 방식으로 서로 가압되어서 탄성 접점 구조물(3742)의 선단은 접점 패드(3722)와 접촉하게 된다.In the process of integrally covering
도26, 도27, 도29, 도30에 대하여 설명한 바와 같은 스프링 클립 등의 것 또는 도35에 대하여 설명한 것과 같은 기타 다른 기계적 수단을 접착제(3730) 대신 사용하여 조립체(3710, 3712)를 서로 유지시키는 것은 본 발명의 범위에 포함된다.26, 27, 29, 30 or the like, such as a spring clip as described with respect to FIG. 35 or other mechanical means such as described with respect to FIG. 35, may be used instead of the adhesive 3730 to hold the
본 실시예의 도면에서는 간단하게 나타내기 위하여 상호접속 기판이 치켜올려지지 않은 것으로 도시되었다(도36의 상호접속 기판(3620)과 비교).In the drawings of this embodiment, for simplicity, the interconnection substrate is not raised (compared to the
이상에서의 대부분의 부분에서는, 전자 부품들(일례로, xx02)이 플립 칩 방식으로 상호접속 기판(xx20)에 조립된 다수의 전자 조립체에 대하여 설명하였다. 즉, 전자 부품을 상호접속 기판에 대해서 평행하도록 하였다. (본 명세서의 설명 전체에 걸쳐 도면 부호 xx02 등을 사용하는 경우에 일례로 “25”와 같은 임의의 적절한 숫자를 문자 “xx” 대신에 (위치는 그대로 유지하면서) 사용한다. 즉, “xx02”를 “2502”, “2602”, “2702” 등으로 나타낼 수 있다.)Most of the above has described a number of electronic assemblies in which electronic components (eg, xx02) are assembled to the interconnect substrate xx20 in a flip chip manner. In other words, the electronic components were made parallel to the interconnect substrate. (In the case of using the reference numeral xx02 or the like throughout the description of the present specification, any suitable number such as “25” is used instead of the letter “xx” (while maintaining the position), that is, “xx02”. Can be represented as “2502”, “2602”, “2702”, etc.)
본 발명의 일 태양에 따르면, 전자 부품을 상호접속 기판에 가장자리 방향으로 장착(및 접속)시킬 수 있다.According to one aspect of the present invention, an electronic component can be mounted (and connected) to the interconnect substrate in an edge direction.
위에서 설명한 바와 같이(일례로, 도25에 대해서 설명한 바와 같이), 다수의 카드(3710, 3712)를 사전에 제조하고, 사전 시험을 선택적으로 하고, 목록 일람을 만들고, 그 후에 도37에 도시된 바와 같이 보다 복잡한 조립체로 조립한다. 이와 같은 보조 조립체(즉, 3710 및 3712)는 카드 상에 접촉부를 마련하고 카드와 카드 사이에 카드 대 카드의 상호접속 구조물(일례로, 3742)을 마련하기만 해도 도시된 바와 같이 용이하게 적층시킬 수 있게 된다. 일반적인 제안으로서, 이와 같은 기술은 개별적인 실리콘 부품(전자 부품)을 “3D” 적층시키는 것에 비하여 우수하며 메모리 부품의 다중 칩 모듈 또는 기타 다른 전자 부품에 적용할 수도 있다.As described above (for example, as described with respect to FIG. 25), a plurality of
케이스-2의 도38과 유사한 도38은 전자 조립체의 실시예(3800)를 나타내는 것으로서, 여기서 다수의 전자 부품(3802, 3803, 3804, 3805, 3806)은 상호접속 기판(3820)에 가장자리를 따라 장착된다.FIG. 38, similar to FIG. 38 of Case-2, illustrates an
전자 부품(3802 내지 3806) 각각에는 다수의(하나만 도시됨) 탄성 접점 구조물(3842 내지 3846)이 마련되고, 그 중 대표적인 탄성 접점 구조물(3822)에 대해서는 도38A에 보다 상세하게 나타내었다. 상호접속 구조물(3820)의 (도시된 바와 같은) 상부면(3820a)에는 다수의(5개만 도시됨) 접점 패드(3822 내지 3826)가 마련된다. 실용 상에 있어서, 탄성 접점 구조물(3842 내지 3846)의 선단(일례로, 3842b)은 도38에 도시된 것과 유사한 방식으로 탄성 접점 패드(3822 내지 3826) 각각과 접촉한다.Each of the electronic components 3802-3806 is provided with a plurality of (only one) elastic contact structures 3842-3846, of which representative
다수의(6개가 도시됨), 일반적으로는 전자 부품(3802 내지 3806)의 숫자보다 많은 패드(3861 내지 3866)가 전자 부품(3802 내지 3806)의 외부판 사이의 위치에서 상호접속 기판(3820)의 상부면(3820a) 상에 마련된다. 스프링 클립(3831 내지 3836)이 패드(3861 내지 3866) 각각에 장착되고 그 형상은 다음과 같이 성형된다.A plurality of pads (386 shown), generally larger than the number of electronic components 3802-3806,
대표적인 스프링 클립(3832)이 상호접속 기판(3829)의 상부면(3820a)으로부터 상향으로 연장되고 그 형상은 (도시된 바와 같이) 좌측 방향으로 연장되는 절곡부 및 (도시된 바와 같이) 우측으로 연장되는 절곡부를 갖도록 형성된다. 모든 스프링 클립은 그 형상이 동일한 방식으로 바람직하게 형성되는데, 절곡부는 대향되게 한다. 스프링 클립(3832)의 좌측 방향으로 연장되는 절곡부는 (도시된 바와 같이 좌측으로) 인접한 스프링 접점(3831)의 우측 방향으로 연장되는 절곡부와 협동하여서 전자 부품(3802)의 두께보다 다소 작은 간극을 형성한다. 이러한 방식에 있어서, 전자 부품(3802)은 상호접속 기판(3820)의 표면(3820a)에 대하여 가장자리를 따라 제위치에 유지될 수 있도록 어느 한 측면 상의 스프링 클립(3831, 3832) 사이에 꼭 맞게 삽입된다. 전자 부품(3803)도 이와 유사하게 스프링 클립(3832, 3833)에 의하여 상호접속 기판(3820)에 대하여 가장자리를 따라서 제위치에 유지된다. 전자 부품(3804)도 이와 유사하게 스프링 클립(3833, 3834)에 의하여 상호접속 기판(3820)에 대하여 가장자리를 따라서 제위치에 유지된다. 전자 부품(3805)도 이와 유사하게 스프링 클립(3834, 3835)에 의하여 상호접속 기판(3820)에 대하여 가장자리를 따라서 제위치에 유지된다. 전자 부품(3806)도 이와 유사하게 스프링 클립(3835, 3836)에 의하여 상호접속 기판(3820)에 대하여 가장자리를 따라서 제위치에 유지된다.An
위에서 설명한 바와 같은 스프링 클립(일례로, 2630, 2632)의 경우와 마찬가지로, 스프링 클립(3831 내지 3836)은 탄성 접점 구조물과 동일한 방식으로 제조되고, 필수적인 것이 아닌 선택적인 것으로서 스프링 클립은 상호접속 기판과 스프링 클립에 의하여 제위치에 유지된 각각의 전자 부품 사이에 전기적으로 도전성인 경로를 형성한다.As with the spring clips as described above (e.g., 2630 and 2632), the spring clips 3831 to 3836 are manufactured in the same manner as the elastic contact structures, and are optional, but not essential, as the spring clips are connected to the interconnect substrate. A spring clip forms an electrically conductive path between each electronic component held in place.
일례로 도26에 대하여 설명한 바와 같이, 패드(3822 내지 3826)는 땜납으로 사전 처리되어서 전자 부품이 (각각의 스프링 클립 사이에서) 일단 제위치에 가압되게 되면 땜납을 재유동시켜서 패드(3822 내지 3826)와 탄성 접점 구조물(3842 내지 3846)의 각각의 선단 사이가 납땜 접속되도록 전체 조립체가 노를 통과하게 할 수 있다.For example, as described with respect to FIG. 26, the
도38A에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 탄성 접점 구조물(3842)은 탄성 접점 구조물(3842)이 장착되는 전자 부품(3802)을 제위치의 평면(직교하는 평면이 아님)에 유지시키는 가압력(F)에 반작용하도록 하는 형상으로 형성된다.As shown in Fig. 38A, the
탄성 접점 구조물이 장착되어 있는 전자 부품에 대해 실질적으로 임의의 각도로 향하는 가압력에 반작용하도록 형성된 형상을 탄성 접점 구조물이 구비하는 것도 본 발명의 범위에 포함된다. 일례로, 도9A 및 도9B에 의하여 예시된 “탐침”의 실시예에 있어서, 가압력은 탄성 접점 구조물이 장착되는 기판 아래로부터 가해진다. 본 명세서에서는 특정의 예시적인 형상을 갖는 것으로 설명하고 있지만 본 발명의 범위는 예시된 형상들 중 그 어떤 것에도 제한되지는 않는다.It is also within the scope of the present invention for the elastic contact structure to have a shape that is formed to react to a pressing force that is directed at substantially any angle with respect to the electronic component on which the elastic contact structure is mounted. As an example, in the embodiment of the “probe” illustrated by FIGS. 9A and 9B, the pressing force is applied from below the substrate on which the elastic contact structure is mounted. Although described herein as having a specific exemplary shape, the scope of the present invention is not limited to any of the illustrated shapes.
전자 부품(3802, 3803 등)이 기판(3620)에 대해 직각을 이루지 않는 것도 본 발명의 범위에 속한다.It is also within the scope of the present invention that the
인터페이스 장치에 대한 먼지 시험Dust test for interface unit
전자 부품 상에 사전 시험하고 기능 시험을 수행하기 위한 탐침 카드에 탄성 접점 구조물을 사용하는 것에 대해서는 일례로 도10A 내지 도10G에 대하여 앞에서 이미 설명한 바 있다.The use of elastic contact structures in probe cards for pre-testing and performing functional tests on electronic components has already been described above with respect to FIGS. 10A-10G as an example.
어떤 적용례에서는 복잡한 집적 회로 장치의 고장을 정확히 지적하고 분석하는 것은 중요하다. 일례로, 시험(DUT) 시에 부분적으로 포장된 장치는 시험 인터페이스 기판으로부터 스페이서를 통하여 연장되는 “포고(pogo) 핀”(코일 스프링이 결합된 직선형 핀)에 의하여 접촉되는 도전성 영역을 구비하는 PCB 상에 있는 소켓 안으로 플러그 결합될 수 있다. 시험 인터페이스 기판, 스페이서, PCB, 소켓 및 DUT의 조립체는 일례로 E-비임 탐침 장치의 진공실 내의 개구 안으로 삽입되므로 DUT는 진공 분위기 하에서 E-비임에 의하여 탐침될 수 있다. 이러한 것은 본 발명에 따른 인터페이스 장치에 대한 DUT 시험을 하기 위한 한가지 적용례에 불과하다.In some applications, it is important to pinpoint and analyze failures of complex integrated circuit devices. In one example, a partially packaged device during a test (DUT) has a PCB with conductive areas contacted by “pogo pins” (straight pins with coil springs) that extend from the test interface substrate through the spacers. Can be plugged into the socket on the top. The assembly of the test interface substrate, spacer, PCB, socket and DUT is inserted into the opening in the vacuum chamber of the E-beam probe device as an example so that the DUT can be probed by the E-beam under vacuum atmosphere. This is only one application for the DUT test for the interface device according to the present invention.
도39는 본 발명에 따른 시험 인터페이스 장치(3900)를 나타내는 것이다. 반도체 다이(3902)는 일례로 열을 이루어서 (도시된 바와 같이) 하부면 상에 배치된 다수의 땜납 범프(3904)를 구비한다. “공간 변환기” 기판(3910)은 (도시된 바와 같이) 그 상부면에 배치된 대응하는 다수의 탄성 접점 구조물(3912)을 구비한다. 탄성 접점 구조물(3912)의 말단부는 땜납 범프(3904)와 동일한 피치(간격)로 배열된다. 공간 변환기(3910)는 다층 PCB와 같은 방식으로 번갈아 형성된 절연 재료 층과 패턴화 된 도전성 재료(일례로, 포일)로 형성된 기판이다. 공간 변환기(3910)의 (도시된 바와 같은) 하부면에는 탄성 접점 구조물(3912)보다 큰 간격으로(서로가 더 이격된 간격으로) 배치된 다수의 접점 구조물(3914)이 마련된다. 공간 변환기(3910)는 위에서 설명한 것과 같은 방식으로(일례로, 접점 구조물의 갱-트랜스퍼에 대한 도12B를 참고) 탄성 접점 구조물(3912)의 말단부에 대하여 다이를 가압하고 탄성 접점 구조물(3912)의 말단부를 반도체(3902)에 납땜(또는 브레이징)을 함으로써 반도체 다이(3902)에 조립될 수 있다.39 illustrates a
인터포저 기판(3920)에는 위에서 설명한 바와 같은 임의의 인터포저 기판과 유사한 방식으로 그 상부면(도시된 바와 같음)에 다수의 탄성 접점 구조물(3922)이 마련되고 그 하부면(도시된 바와 같음)에 다수의 탄성 접점 구조물(3924)이 마련된 다.
탐침 카드 기판(3930)에는 그 상부면(도시된 바와 같음)에 다수의 접점 패드(3932)가 마련된다. 탐침 카드(3930)를 공간 변환기(3910)에 고정하기 위한 수단이 마련되는데, 이들 사이는 탐침 카드(3930) 내의 구멍, 선택적으로는 인터포저(3920)를 관통하여서 공간 변환기(3910) 내의 나사 형성 구멍 안으로 연장되는 볼트와 같은 인터포저에 의해 클램프 고정된다. 이러한 방식으로, 다수의 반도체 조립체(3902, 3910)가 탐침 카드(3930)와 결합된 (도시되지 않은) 시험 회로에 의해 시험될 수 있다.The
본 발명의 기술은 “공지의 양호한 다이” 시험을 수행하는 종래의 기술에 비해 더 간단하며 비용도 더 경제적이다. 종래 기술의 통상적인 탐침 카드는 거기에 장착된 접점을 포함하는데, 이러한 것은 일반적으로 시험할 특이한 장치에 대해서 특이한(일례로, 비용이 많이 드는) 탐침 카드가 필요하다는 것을 의미하는 것이다. 본 발명의 탐침 카드(3930)는 “대체성”이 보다 더 크며, 용이하고 저렴하게 생산된 공간 변환기 기판(3910)에 의해 독특한 장치에 대해서도 쉽게 적용할 수 있다.The technique of the present invention is simpler and more economical than conventional techniques for performing a "known good die" test. Conventional probe cards of the prior art include contacts mounted therein, which generally means that a unique (for example, expensive) probe card is needed for the particular device to be tested. The
여러 가지 추가적인 실시예Several additional embodiments
이하에서는 이상에서 설명한 여러 가지 기술들에 대한 특정 변형 예에 대하여 설명하는데, 이러한 것들은 본 발명의 범위에 포함된다.Hereinafter, specific modifications to the various techniques described above will be described, which are included in the scope of the present invention.
비도전성 스템Non-conductive stem
위에서 설명한 바와 같이, 와이어(일례로, 102)는 기본적으로 오버코팅(상부 구조체)이 위에 형성(도금)된 매체(폴스워크, 맨드릴) 역할을 한다. 따라서, 여러 경우에 있어서, 맨드릴이 기판에 장착되어 있는 한은 맨드릴이 전기적으로 도전성인지의 여부는 일반적으로 중요하지 않으며, 맨드릴의 형상이 형성되고 맨드릴이 오버코팅되었는 지의 여부 또한 일반적으로 중요하지 않다(일반적인 제안 사항으로서, 최외층 도금부는 전기적으로 도전성이도록 하는 것이 바람직하다).As described above, the wire (eg 102) basically serves as a medium (fallwalk, mandrel) overcoated (top structure) formed (plated) thereon. Thus, in many cases, as long as the mandrel is mounted to the substrate, it is generally not important whether the mandrel is electrically conductive, nor is it generally important whether the mandrel is shaped and the mandrel is overcoated ( As a general suggestion, it is preferable to make the outermost layer plating part electrically conductive).
이러한 점을 고려할 때, 와이어 스템(긴 가요성 부재)을 플라스틱(일례로, 나일론), 폴리머 등과 같은 절연성 재료로 형성하는 것도 본 발명의 범위에 포함된다. 이러한 것은 본 발명의 거의 대부분이 도전성 금속 재료(일례로, 니켈)를 맨드릴 상에 도금하는 것에 관련되고 있는 기술 분야에서 숙련된 자들의 범주 내에서는 명확한 것이다. 일례로, 절연성 맨드릴의 표면을 우선 이온 수용성이 되게 활성화시키고, 이어서 제1의 도전성 재료 층으로 비전착 도금하고, 이어서 제2의 도전성 재료 층으로 전해 도금시킬 수 있다.In view of this, it is also included in the scope of the present invention to form the wire stem (long flexible member) from an insulating material such as plastic (for example, nylon), polymer, or the like. This is evident within the scope of those skilled in the art in which almost all of the invention relates to plating conductive metal materials (eg nickel) on the mandrel. In one example, the surface of the insulating mandrel may be first activated to be ion water soluble, followed by non-electrode plating with a first layer of conductive material, followed by electroplating with a second layer of conductive material.
여러 가지로 다양한 플라스틱 재료(일례로, 폴리머)들은 일례로, 고압으로 액상화되어 대기압 하에서 표피를 형성한다는 것이 알려져 있다.It is known that various various plastic materials (such as polymers) liquefy to high pressure, for example, to form the epidermis under atmospheric pressure.
도40A는 고압 하의 폴리머 재료를 노즐(4002)을 통하여 공급하는 기술을 나타내는 것이다. 노즐은 전자 부품(4008)(108과 비교) 상의 터미널(4012)과 아주 근접하게 위치시키고서 액상화 폴리머를 노즐 밖으로 유동시켜서 터미널과 접촉시킨다. 그리고 나서 노즐을 z 방향으로, 그리고 x 및 y 방향 중 임의의 방향으로 이동시켜서 스템(4002)(102와 비교)을 형성한다. 이러한 방식으로 소정의 스템이 제조되면 압력을 끄고 노즐을 멀리 이동시켜서 그 말단부가 스템을 떠나게 한다. 이러한 방식에 있어서, 와이어 스템을 형성할 때의 노즐(4004)의 기능은 위에서 설명한 바와 같은 와이어 접착 모세관(104, 204)의 기능과 아주 유사하다. 스템이 경화될 때, 위에서 설명한 바와 같은 방식으로 도전성 재료로 용이하게 오버코팅된다.40A illustrates a technique for supplying polymer material under high pressure through
위에서 설명한 바와 같이, 어떤 이점들은 전자 부품 상에 다중 와이어 스템을 동시에 형성하기 위하여 다중 모세관을 사용하는 것에 의해 발생하기도 한다. 아주 많은 경우에 있어 동일한 방식으로, 전자 부품 상에 다양한 비도전성 스템을 형성하기 위해 다양한 노즐(4004)을 사용할 수 있다.As described above, certain advantages also arise from the use of multiple capillaries to simultaneously form multiple wire stems on electronic components. In many cases in the same way,
도40B는 다양한 스템(4026)을 형성하기 위하여 비도전성 재료가 관통하여 기판(4028)의 표면에 공급되게 하는 다양한(2개만 도시됨) 오리피스(4022)를 구비하는 노즐 헤드(4020)를 나타내는 것이다. (터미널 등은 도시를 간단하게 하기 위하여 이 도면에서 생략하였다.) 이러한 방식으로 형성된 스템은 모두가 동일한 형상을 갖는다는 것은 분명한데, 이것은 화살표로 종결되는 점선(4024)으로 나타내었다. 실질적으로, 노즐 헤드(4020)는 직사각형 배열과 같은 적절한 방식으로 배열된 다수의 오리피스(4022)를 구비하는 천공판이다.40B illustrates a nozzle head 4020 having various (only two shown) orifices 4022 that allow non-conductive material to penetrate and be supplied to the surface of the
도40A 및 도40B에 관하여 기재된 기술이 “바람직하다”는 것을 현재는 제안하지 않는다. 이들은 오버코팅되도록 형상화되는 스템(4002)이 도전성 와이어로 되는 것을 필요로 하지 않는다는 점을 예시하도록 주로 제공된다. 그러나, 본 발명의 요지 내에 어떤 적당한 절연체 재료가 스템용으로 사용될 수 있다. It is not currently suggested that the technique described with respect to Figures 40A and 40B is "preferred." These are primarily provided to illustrate that the
결합 없이 부착된 스템Stem Attached Without Coupling
본 명세서에 충분히 상술된 바와 같이, 와이어 결합기는 공급 와이어의 자유 단부를 기판 상의 접점 영역에 장착(결합)시키도록 사용될 수 있고, 공급 와이어의 자유 단부는 (기판에 결합될 때) 파생되는 와이어 스템의 근접 단부로 된다. As fully described herein, the wire coupler can be used to mount (couple) the free end of the supply wire to the contact area on the substrate, the free end of the supply wire being derived (when coupled to the substrate). Becomes the proximal end of.
오버코팅부(상부 구조물)가 파생되는 접점 구조체를 기판에 고정시키도록 작용한다는 것을 고려하면, 본 발명의 요지 내에서, 와이어가 기판에 대응하여 결합하지 않고 오히려 비결합 방식으로 그곳에 장착된다. 일반적으로, 공급 와이어의 자유 단부를 기판에 고착시키는 어떠한 기술은 충분할 것이다. Considering that the overcoating (top structure) acts to secure the resulting contact structure to the substrate, within the gist of the present invention, the wire is not mounted corresponding to the substrate but rather mounted therein in an unbonded manner. In general, any technique of securing the free end of the supply wire to the substrate will be sufficient.
도41A는 모세관형 헤드(4104; 104 비교)를 도시하고, 상기 모세관형 헤드를 통하여 와이어(4102)가 공급된다. 이 실시예에서, 단자(4112; 112 비교)는 기판(4108; 108 비교)의 위에 배치되고, 와이어의 팁부에 의해서 관통될 수 있는 재료로 오버코팅된다. 초음파 결합과 같은 결합은 파생되는 와이어 스템의 근접 단부를 전자 부품에 고착시키기 위하여 요구되는 것은 아니다. 오히려, 와이어(4102)는 충분히 팽팽하지 않고, 재료(4114)는 충분히 관통(즉, 가소성 변형) 가능하지 않아서, 파생되는 와이어 스템(도41B 참조)은 와이어 스템의 오버코팅의 수행 동안 제위치에 유지된다. 이 실시예에서, 와이어 스템은 강성 와이어 스템으로 도시되고, 명확한 예시를 위하여 와이어 스템은 본 명세서(즉, 도2A 내지 도2E 참조)에 기재된 어떤 탄성 형상으로 형성될 수 있다. 재료(4114)는 납땜, 도전성 에폭시, 또는 다른 어떤 적절한 “관통가능한” 재료로 될 수 있다. 41A shows capillary head 4104 (compare 104), through which
본 발명의 요지 내에서, 와이어를 전자 부품 상의 단자(또는 패드, 등)에 (결합시키기보다는) 삽입시키는 상술된 기술이 핀형 구조체를 반도체 패키지와 같은 전자 부품에 장착시키기 위하여 사용될 수 있다. 와이어 재료는 베릴륨-구리, 코바(tm), 탄성 강철, 등 (상대적으로 강한 재료)를 포함한다. 임의적으로, 파생되는 핀형 구조체는 핀을 단자에 견고하게 고정시키기 위하여 (즉, 금으로 도금시킴으로써) 오버코팅될 수 있다. Within the gist of the present invention, the above-described techniques for inserting (rather than coupling) wires to terminals (or pads, etc.) on electronic components can be used to mount the fin-like structure to electronic components such as semiconductor packages. Wire materials include beryllium-copper, cobar (tm), elastic steel, and the like (relatively strong materials). Optionally, the resulting finned structure can be overcoated to securely secure the pin to the terminal (ie, by plating with gold).
본 발명의 요지 내에서, 와이어 스템(4012)은 도41C에 도시된 바와 같이, 상술된 방식으로 도전성 재료(4116)로 오버코팅된다. Within the gist of the present invention,
본 발명의 요지 내에서, 와이어(4102)는 (납땜, 또는 도전성 에폭시와 같은) 매스(mass; 4114)로 삽입시키기 위하여 고탄성 탄소 섬유와 같은 어떤 적절한 재료로 이루어진다. Within the gist of the present invention,
와이어 스템을 수동으로 형상Manually shape wire stem
상술된 바와 같이, 와이어 스템은 기판(즉, 208)에 마주하는 모세관(즉, 204)의 상대 운동을 조절시킴으로써 탄성 가능한 형상을 갖도록 형상화된다. As described above, the wire stem is shaped to have an elastic shape by adjusting the relative movement of the capillary (ie, 204) facing the substrate (ie, 208).
본 발명의 요지 내에서 와이어 스템의 형상은 모세관의 구동보다는 외부 수단에 의하여 증대되거나, 완전히 충족된다. In the gist of the present invention the shape of the wire stem is increased or completely satisfied by external means rather than by the drive of the capillary.
도42는 모세관(4204; 204 비교)의 단부로부터 연장하는 공급 와이어(4202; 202 비교)의 자유 단부를 예시한다. 점선에 의해서 표시된 바와 같이, 모세관(4204)는 와이어의 팁부를 기판(4208; 108 비교) 상의 단자(4212; 112 비교)에 결합시키기 위하여 적어도 하나의 관통 홀이 마련된 플레이트와 같은 “기구” 부재(4220)내 개구(4222)를 관통하여 가로지른다. 42 illustrates the free end of the supply wire 4202 (compare 202) extending from the end of the capillary 4204 (compare 204). As indicated by the dashed line, capillary 4204 is a “mechanical” member (such as a plate provided with at least one through hole for coupling the tip of the wire to the terminal 4212; 112 on the
일단 공급 와이어의 자유 단부가 단자에 결합되면, 모세관 및 기구 부재의 구동은 파생되는 와이어 스템용 원하는 스프링 형상을 설정하도록 제어된다. 이러한 구동은 동일한 x 및 y 방향으로 모세관 및 블록 구동을 포함한다. (기구 부재는 또한, 모세관과 마찬가지로, z 방향으로 구동한다.) 기구 부재가 제위치에 간단히 유지되면, 와이어 스템은 형상화 과정 동안에 그의 길이 방향을 따라서 어떤 위치에 수동으로 유지될 수 있다. 말단부(팁부)를 갖도록 와이어 스템을 제거한 후, 블록은 간단히 상승되어서 와이어 스템을 분리할 수 있다. Once the free end of the supply wire is coupled to the terminal, the drive of the capillary and instrument member is controlled to set the desired spring shape for the resulting wire stem. Such driving includes capillary and block driving in the same x and y directions. (The instrument member also drives in the z direction, as with the capillary.) If the instrument member is simply held in place, the wire stem can be manually held at any position along its longitudinal direction during the shaping process. After removing the wire stem to have a distal end (tip), the block can simply be raised to separate the wire stem.
본 발명의 요지 내에서, 대응하는 홀을 각각 갖고, 와이어를 단자에 결합시키도록 모세관이 관통하여 횡단하는 2개 이상의 기구 부재는 형상화 과정을 증대시키기 위하여 유사한 방식으로 사용될 수 있다. 또한, 기구 블록에 관하여, (공급 와이어의 자유 단부를 단자에 결합시킨 후) 모세관은 와이어를 충분한 길이로 끌어낼 수 있고, 전체적 스템 형상화 과정은 2개 블록의 구동을 제어시킴으로써 수행될 수 있다. Within the gist of the present invention, two or more instrument members each having a corresponding hole and through which the capillary traverses to join the wire to the terminal can be used in a similar manner to augment the shaping process. Also, with respect to the instrument block, the capillary tube (after joining the free end of the supply wire to the terminal) can draw the wire to a sufficient length, and the overall stem shaping process can be performed by controlling the driving of the two blocks.
명확하게 되는 바와 같이, 와이어를 형상화시키기 위하여 와이어 결합기의 외부에 기구(즉, 4220)의 사용은 팽팽한 굽힘(꼬임)을 형성할 뿐만 아니라 본드 와이어의 어떤 형상에 보통 관련된 모세관의 과중한 이동량(큰 정도)을 피하는 형상으로 형성되도록 와이어를 허용한다. As will be evident, the use of a mechanism (ie 4220) outside of the wire coupler to shape the wire not only creates a tight bend (twist) but also the heavy amount of displacement of the capillary tube (usually related to any shape of the bond wire (to a large extent). Allow the wire to be shaped into a shape that avoids).
도42A는 진일보한 도42의 개념을 취하고, 특히 와이어 스템의 어레이가 있는 상황에 유익하고, 모세관은 인접하는 와이어 스템으로 부딪침이 없이 조정되는 것은 어렵다. 도42A에 도시된 바와 같이, 다수(단지 2개가 도시됨)의 와이어 스템(4232, 4234)은 전자 부품(4240)의 표면상의 단자(4236, 4238)에 각각 결합된다. 와이어 스템은 전자 부품의 표면으로부터 수직 상방으로 돌출하도록 형성되고, 절단된다(예를 들면, 도4B 비교). 다수의 구멍을 갖는 강성 평판 부재로서 각각 형성된 세개의 외부 기구(4242, 4244, 4246)는 돌출 와이어 스템 위로 도입된다. 기구들은, 도시된 바와 같이, 와이어 스템 위로 도입되고, 서로로부터 이격된다. 도42B에 도시된 바와 같이, 기구(4242, 4246)를 고정시킴으로써, 그리고 기구(4244)를 (도시된 바와 같이, 우측을 향하여) 이동시킴으로써, 와이어 스템은 “갱 형상”으로 될 수 있다. 와이어 스템을 형상화시킨 후, 기구는 제거된다. 어떤 와이어 스템 형상이 기구의 제거를 방해한다. 이러한 문제점을 피하기 위하여, 기구는, 도42C에 도시된 바와 같이, 벌집형 구조체로서 형성되는 것이 바람직하다. FIG. 42A takes the concept of FIG. 42 further advanced, and is particularly beneficial in situations where there is an array of wire stems, and it is difficult for the capillary to be adjusted without bumping into adjacent wire stems. As shown in FIG. 42A, a plurality (only two are shown) of wire stems 4232, 4234 are coupled to
도42C는 다수(4 × 4 배열이 도시됨)의 돌출 와이어 스템을 포함하고 벌집형 구조체로서 형성된 외부 기구(다수중 하나가 도시됨)를 사용하는 갱 형상의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 두개 벌집 플레이트(4252, 4254)의 기능은 어레이로 이동(도면에서 화살표 참조)하여 벌집 플레이트의 개별적인 가지들 사이의 공간이 개별적인 와이어 스템을 [기구(4242, 4244, 4246)내 구멍의 것에 유사한 방식으로] “고정”시킨다. (와이어 스템을 따라서) 수직 위치당 2개의 벌집 플레이트(4252, 4254)가 도시되어 있지만, 예를 들면 와이어 스템을 우측(도시된 바와 같이)을 향하여 이동하는 것으로부터 안정화시키거나 또는 와이어 스템을 우측으로 꼬이도록 하나의 벌집(4252) 만을 사용하는 것으로 충분하다. 또한, 본 발명의 요지 내에서, 최상부의 벌집 쌍은 그들의 형상을 형성시킨 후 -여러 개의 일반 높이로- 와이어 스템을 변형시킬 수 있다. 여기에서 논의된 벌집 플레이트는 전기 방 전 가공(EDM) 공정에 의해서 적절하게 형성되고, 실리콘, 이리듐, 세라믹, 금속, 텅스텐 카바이드, 등으로 제조될 수 있다. 10 mils 미만의 벌집 플레이트의 가지들 사이의 작은 공간은 용이하게 수행된다. FIG. 42C shows another embodiment of a gang shape that includes a plurality of (4 × 4 arrangement shown) protruding wire stems and uses an external instrument (one of which is shown) formed as a honeycomb structure. In this embodiment, the function of the two
고착을 극복하고 와이어를 예비 세척함Overcome sticking and preclean wire
여기에서 상술된 바와 같이, 와이어 스템을 형상화시키는 동안에 초음파 에너지를 모세관에 적용시킴은 와이어가 모세관으로부터 움직일 때 고착을 극복하는 데 사용된다. As described herein above, applying ultrasonic energy to the capillary during shaping the wire stem is used to overcome sticking when the wire moves from the capillary.
본 발명의 요지 내에서, 초음파 에너지 이외의 수단은 그것이 모세관으로부터 움직일 때 와이어의 고착을 감소시키도록 사용될 수 있고, 이러한 수단은 증대될 수 있거나, 상술된 초음파 에너지 대신에 사용될 수 있다. Within the gist of the present invention, means other than ultrasonic energy may be used to reduce the sticking of the wire as it moves from the capillary, which means may be increased or may be used instead of the ultrasonic energy described above.
도43A는 관통하는 공급 와이어(4302; 202 비교)를 갖는 모세관(4304; 204 비교)을 예시한다. 모세관은, 공지된 바와 같이, 그의 본체를 관통하여 축상으로 연장하는 보어를 갖는다. 모세관의 미부(도면에 도시된 바와 같이, 상부)는 개구(4322)를 갖는 하우징(커버; 4320)에 의해서 절두원추 형상으로 되고 모세관의 미부는 상기 개구에 꼭 맞추어지며, 공급 와이어가 관통하여 연장하는 개구(4324) 및 내부 공동(4328)에 소통하는 오리피스(4326)는 하우징에 의해서 닫혀진다. 불활성 가스 또는 “포밍” 가스는 공급 저장소(4330)에 의해서 (대기압 이상) 압력으로 오리피스(4326)를 통하여 공동(4328)으로 공급된다. 가스는, 예를 들어, 아르곤, 수소, 이산화 탄소, 또는 일산화 탄소이다. Figure 43A illustrates a capillary 4304 (compare 204) with a feed wire 4302 (compare 202) through. The capillary, as is known, has a bore extending axially through its body. The tail of the capillary (as shown in the figure, top) is frustoconical shaped by a housing (cover) 4320 having an
와이어 결합동안, 가스는 공동(4328)으로 유동하고, 가스는 공동으로부터 화 살표로 표시된 바와 같이 두 방향으로 이동한다. 가스는 와이어가 모세관으로부터 작용할 때 와이어의 스틱션(stiction)을 감소시키기 위하여 모세관을 통해 (도면에 도시된 바와 같이) 하향 유동한다. 가스는 와이어가 모세관으로 유입되기 전에 (먼지와 같은) 공급 와이어의 이물질을 예비 세척하기 위하여 (도면에 도시된 바와 같이) 상향 유동한다. During wire bonding, gas flows into the
본 발명의 요지 내에서, 가스 주입 오리피스(4336; 4326 비교)는 모세관 자체(예를 들어, 모세관의 중간점)에 합체되어서 다른 하우징의 필요를 제거한다. 그러나, 모세관의 말단부 내 개구가 (예를 들어, 공급 와이어를 모세관의 말단부에 끼우는 것이 용이하도록) 전형적으로 너무 크므로 (와이어(4302)의 직경보다 약간 큰) 작은 개구가 모세관의 말단부에서 가스의 방출을 조절 (예를 들어, 감소)시도록 모세관(4344; 비교 4304)의 말단부 위에 어레이된다. 이것은 도43B에 예시되어 있다. Within the gist of the present invention, the gas injection orifice 4336 (compare 4326) is incorporated into the capillary itself (eg, the midpoint of the capillary) to eliminate the need for another housing. However, since the opening in the distal end of the capillary tube is typically too large (e.g., to facilitate insertion of the feed wire into the distal end of the capillary tube), a small opening (slightly larger than the diameter of the wire 4302) may cause It is arrayed over the distal end of capillary 4344 (comparative 4304) to regulate (eg, reduce) release. This is illustrated in Figure 43B.
접점 구조체의 배향Orientation of Contact Structure
상술된 바와 같이, 다수의 접점 구조체가 직사각형 어레이로 전자 부품에 장착될 수 있다. As mentioned above, multiple contact structures can be mounted to the electronic component in a rectangular array.
상기에서 논의된 바와 같이, 반도체 장치와 같은 전자 부품이 작동할 때, 반도체 장치를 반도체 장치의 중심 주위로 팽창시키도록 야기시키는 열을 발생시킨다. 많은 경우에, 반도체 장치가 상호 연결되는 패키지(또는 PCB 등)는 (열을 발생시키지 않기 때문에) 열의 영향을 적게 받고, 반도체 장치보다 작은 정도로 팽창한다. 열팽창에서 이러한 차이는 명백하게 상호 연결부 상에 응력을 작용시키고 결과적으로 상호 연결부의 일단부는 상호 연결부의 다른 단부보다 더 변위된다. 같은 현상은 열을 발생시키는 반도체 패키지를 인쇄 회로기판(PCB)에 연결시킬 때 나타난다. As discussed above, when an electronic component such as a semiconductor device operates, it generates heat that causes the semiconductor device to expand around the center of the semiconductor device. In many cases, packages (or PCBs, etc.) to which semiconductor devices are interconnected are less affected by heat (because they do not generate heat) and expand to a lesser extent than semiconductor devices. This difference in thermal expansion apparently stresses on the interconnects and consequently one end of the interconnect is displaced more than the other end of the interconnect. The same phenomenon occurs when a heat generating semiconductor package is connected to a printed circuit board (PCB).
본 발명에 따르면, 전자 부품에 장착된 다수의 형상 접점 구조체의 배향은 전자 부품과 전자 부품이 상호 연결되는 다른 전자 부품 사이의 열팽창 계수 차이를 수용하도록 어레이된다. According to the invention, the orientation of the plurality of shape contact structures mounted on the electronic component is arranged to accommodate the difference in coefficient of thermal expansion between the electronic component and other electronic components to which the electronic component is interconnected.
도44는 그의 표면에 장착된 탄성 접점 구조체의 어레이를 갖는 전자 부품을 예시한다. 각각의 접점 구조체는 이 예시에서 점선(원점)으로 표시된다. 모서리 접점 구조체(4430a, 4430b, 4430c, 4430d)는 사시도로 예시된다. 전자 부품(4402)의 팽창은 모든 포인트가 전자 부품(4402)의 중심으로부터 떨어진 화살표(E)에 의해서 표현된다. Figure 44 illustrates an electronic component having an array of elastic contact structures mounted on its surface. Each contact structure is represented by a dashed line (origin) in this example.
이 예시에서, 각각의 탄성 접점 구조체는 접점 구조체의 와이어 스템이 굴곡되는 평면으로서 임의적으로 한정될 수 있는 배향을 갖는다. 이 도면으로부터 명백한 바와 같이, 4개 모서리 접점 구조체(4430a, 4430b, 4430c, 4430d)의 배향은 열 팽창부(점선)가 법선 (예를 들어, 90°) 각도로 접점 구조체의 평면에 교차하도록 배열된다. In this example, each elastic contact structure has an orientation that can be arbitrarily defined as the plane in which the wire stem of the contact structure is bent. As is apparent from this figure, the orientation of the four
직선 전향 접근은 접점 구조체(4430a)에 평행한 전자 부품의 상부 우측(도시된 바와 같이) 사각에 접점 구조체의 전부를 정렬시키고, 접점 구조체(4430a)에 평행한 전자 부품의 상부 우측(도시된 바와 같이) 사각에 접점 구조체의 전부를 정렬시키고, 접점 구조체(4430b)에 평행한 전자 부품의 하부 우측(도시된 바와 같이) 사각에 접점 구조체의 전부를 정렬시키고, 접점 구조체(4430c)에 평행한 전자 부품의 하부 좌측(도시된 바와 같이) 사각에 접점 구조체의 전부를 정렬시키고, 접점 구조체(4430d)에 평행한 전자 부품의 상부 좌측(도시된 바와 같이) 사각에 접점 구조체의 전부를 정렬시킨다. 그러나, 전자 부품의 중심으로부터 팽창이 일반적으로 방사상으로 일어나도록 주어진다면, 본 발명의 요지 내에서, 각각의 접점 구조체(예시된 것중 단지 4개)는 팽창 벡터가 개별적으로 근접 각도에서 접점 구조체의 평면을 관통하도록 어레이된다. 도44에서, 접점 구조체가 명확한 예시를 위하여 “45’들에” 정렬되어 도시된다. The straight forward approach aligns all of the contact structure in a square on the upper right side (as shown) of the electronic component parallel to the
또한, 본 발명의 요지 내에서, 접점 구조체의 팁부 “레그”는 접점 구조체의 기부 “레그”로부터 열팽창 방향으로 편향되어서, 열팽창을 수용하도록 지원한다. Also within the gist of the present invention, the tip "leg" of the contact structure is deflected from the base "leg" of the contact structure in the direction of thermal expansion, thereby supporting accommodation of thermal expansion.
만곡 기구Curvature
상술된 바와 같이, 도5F에 대한 것처럼, 본 발명의 탄성 접점 구조체는 압축시 압축력과 반작용한다. 스프링 계수(k)의 범위는 설명되었다. As described above, as with respect to Figure 5F, the elastic contact structure of the present invention reacts with the compressive force upon compression. The range of spring coefficient k has been described.
본 발명의 요지 내에서, (예를 들어, 압축보다는) 다른 만곡 기구는 접점 구조체의 탄성 특성을 향상시키도록 도입될 수 있다. Within the gist of the present invention, other bending mechanisms (eg, rather than compression) can be introduced to improve the elastic properties of the contact structure.
도45는 도2C에 도시된 접점 구조체에 유사한 탄성 접점 구조체(4500)를 예시한다. 접점 구조체의 근접 단부는 포인트(a)에서 기판(4508; 비교 2508)에 장착되고, 접점 구조체는 원거리 팁부를 (지점(f)에) 갖는다. 접점 구조체의 상부 “레그” (예를 들어, 지점(f 및 e) 사이에 접점 구조체의 수직부)가 접점 구조체의 하 부 “레그” (예를 들어, 지점(a 및 b) 사이에 접점 구조체의 수직부)로부터 편향 (예를 들어, x 방향으로) 편향된다. 압축력(F)이 접점 구조체 상에 작용할 때, 압축력은 적어도 부분적으로 화살표(T)에 의해서 지시된 바와 같이 비틀림을 작용시킨다. 만곡 기구로서 비틀림은 접점 구조체의 탄성 및/또는 복합 특성을 조합하도록 유익하게 사용될 수 있다. 바람직하게, 접점 구조체는 비틀림이 접점 구조체의 “아암” (지점(b 와 c) 사이에 접점 구조체의 수평부와 지점(d 와 e) 사이에 접점 구조체의 수평부)에 대하여 대칭적으로 발생하도록 형성된다. Figure 45 illustrates an
본 발명의 요지 내에서, 접점 구조체는 압축, 비틀림, 인장, 굽힘, 등을 포함하는 다수의 만곡 기구를 통하여 압축력을 작용시키도록 설계 (예를 들어 형상화)될 수 있다. 또한, (예를 들어, 압축에 부가하는) 부가힘은 다른 만곡 기구로 수용될 수 있다. 예를 들어 이전 실시예(도44)의 접점 구조체(4430a, 4430b)는 기본적으로 인장시 열팽창을 수용하도록 정렬될 수 있고 기본적으로 압축시 압축력을 작용시킨다. Within the gist of the present invention, the contact structure can be designed (eg shaped) to exert a compressive force through a number of bending mechanisms including compression, torsion, tension, bending, and the like. In addition, additional forces (eg, in addition to compression) can be accommodated with other bending mechanisms. For example, the
인덕턴스 감소Inductance reduction
상술된 바와 같이, 도5E에 관하여 예를 들면, 많은 경우에서, 인덕턴스 효과를 축소화시키기 위하여 접점 구조체의 상대적으로 긴 전체적 길이에 의하여 부가된 인덕턴스를 축소시키는 것이 적절하다. 도5E의 먼저 기재된 실시예에서, 탄성 중합체 물질은 원거리 팁부와 와이어 스템의 전체적 길이보다 짧은 와이어 스템의 근접 단부 (또는, 더욱 정확하게, 와이어 스템의 원거리 팁부에 단자 상의 밀접 지점) 사이의 도전 통로를 제공하도록 사용될 수 있다. As discussed above, for example with respect to FIG. 5E, in many cases, it is appropriate to reduce the added inductance by the relatively long overall length of the contact structure in order to reduce the inductance effect. In the previously described embodiment of FIG. 5E, the elastomeric material may be provided with conductive paths between the remote tip and the proximal end of the wire stem shorter than the overall length of the wire stem (or, more precisely, the close point on the terminal at the remote tip of the wire stem). Can be used to provide.
유클리드 기하학에서 두 지점 사이의 짧은 통로는 직선이다. 본 발명에 따르면, 분리 및 구별 와이어는 접점 구조체가 장착되는 작은 길이의 전기 통로를 접점 구조체의 원거리 단부와 단자 (예를 들어) 사이에 제공하도록 형상 와이어 스템과 함께 마련된다. In Euclidean geometry, the short passage between two points is a straight line. According to the invention, the separating and distinguishing wire is provided with a shaped wire stem so as to provide a small length of electrical passage in which the contact structure is mounted between the far end of the contact structure and the terminal (for example).
도46A 내지 도46F는 도5E의 탄성 중합체 재료(564)에 대하여 논의된 것과 유사한 방식으로 상호 연결된 두 지점 사이의 전기 통로 및 이로부터 유래된 인덕턴스를 최소화시키는 기술을 예시한다. 46A-46F illustrate a technique for minimizing the electrical passage between two points and the inductance derived therefrom in a similar manner as discussed for the
도46A는 기판(4808; 208 비교) 상의 단자(4612; 212 비교)에 일단부가 접속된 “점퍼” 와이어(4602)를 도시한다. 점퍼 와이어(4602)는 상술된 와이어 스템의 방식으로 접속되지만, 명백한 바와 같이, 탄성 방식의 기능을 의도하지 않는다. 와이어(4602)는 기판(4608)의 표면으로부터 거의 직선 상방 (도면에 도시된 바와 같이 하방)으로 연장하지만 약간 비틀림 되는 것이 바람직하다. 와이어(4602)는 0.0008 인치 금 와이어와 같은 가요성 와이어이다. 46A shows a “jumper”
도46B는 와이어(4602)의 원거리 부분에 적용되는 감광성내식막과 같은 마스킹 층(4604)을 예시한다. 이것은 기판을 액체 마스킹 재료의 용기(도시되어 있지 않음)에 “침지”시킴으로써 간단히 수행될 수 있다. 46B illustrates a
도46C는 마스킹 재료(4604)의 작은 부분이 와이어(4602)의 팁부 대부분으로부터 제거되는 단계를 예시한다. 이것은 하기에 기술되는 바와 같이 후속 오버코팅 (예를 들어 도금)용 와이어(4602)의 재료를 노출시킨다. 46C illustrates a step where a small portion of
도46D는 다른 와이어(4604)가 단자(4612)에 접속되는 단계를 예시한다. 이 와이어(4606)는 상술된 방식(예를 들어, 도2A 이하 참조)으로 형성(예를 들어, 굽힘)되어서 탄성 접점 구조체를 형성시키도록 오버코팅(중첩 구조)을 지지하도록 폴스워크(즉, 탄성가능한 형상)로 된다. 결과 형상 와이어 스템의 원거리 단부(팁부)는 와이어(4602)의 원거리 단부 직상(도면에 도시된 바와 같이, 직하)에 밀접하게 된다. 46D illustrates the step in which another
도46E는 와이어(4602, 4606)가 상술된 방식(예를 들어, 도5 이하 참조)으로 와이어 상의 니켈 도금에 의하여 오버코팅된다. 오버코팅(4608)은 와이어 스템(4606)을 완전히 덮고(둘러싸고), 와이어 스템(4606)을 그곳에 견고하게 고정하기 위하여 단자(4612)를 덮는다. 오버코팅(4608)은 와이어(4602) 및 와이어 스템(4606)의 원거리 단부를 서로 접속시킨다. 이 방식에서, 거의 직선 통로가 단자(4612)와 와이어 스템(4606)의 원거리 단부 사이에 형성된다. 파생하는 탄성 접점 구조체(4630)는 이 거의 직선 통로의 결과로서 접점 구조체의 탄성부(예를 들어 오버코팅된 와이어 스템(4606))의 전체 길이에 무관하게 낮은 인덕턴스를 나타낸다. 46E shows that
도금되는 것을 방지(그러므로, 자체의 탄성을 유지)하기 위하여 점퍼 와이어(4602)를 마스킹하는 것을 포함하는 상기 기재된 기술에 대한 다른 접근은 점퍼 와이어로서 절연 와이어를 사용하는 것이다. 예를 들어, 절연 코팅을 갖는 금 와이어가 점퍼 와이어로서 사용될 수 있다. (도전 코어(4652)와 절연 코팅(4654)을 갖는 절연 와이어(4650)를 도시한 도46G 참조). 이러한 절연 와이어는 널리 공지되고 이중 하나는 언급된 미국 특허 제4,860,433호에 기재되어 있다. 이런 절연 와이어들은 플라스틱 몰딩의 공정에서 와이어들이 서로 단락되는 것을 방지하기 위한 반도체 다이의 리드프레임에 대한 결합시 유용하게 사용된다. 예를 들어, 0.0008 인치의 직경을 갖고 폴리머 (또는 우레탄과 같은 플라스틱 재료)에 의해서 덮여진 금 와이어는 점퍼 와이어로서 사용될 수 있다. 일반적으로, 이러한 와이어 상의 절연 코팅은 와이어의 기계적 특성에 상당히 기여하지 않는다. Another approach to the techniques described above, including
사용시, (즉, 점퍼 와이어의 근접 단부를 단자에 결합하기 전 그리고 점퍼 와이어의 소정 길이를 인출시킨 후), 절연 점퍼 와이어의 양단부에서 절연은 공급 와이어를 절단하는 공정 동안 제거될 것이고, (결합 및 도금에 용이하게) 노출된 와이어를 아래에 남겨 놓는다. In use, (ie, before joining the proximal end of the jumper wire to the terminal and withdrawing a predetermined length of the jumper wire), insulation at both ends of the insulated jumper wire will be removed during the process of cutting the supply wire, The exposed wire is left underneath to facilitate plating.
점퍼 와이어(4602)가 부품(4608)으로부터 다른 부품(도시되어 있지 않음)으로 기본 전기 통로를 제공하기 때문에, 본 발명의 요지 내에서 와이어 스템(4606)은 전기적으로 도전성일 필요가 없다. Since
테이퍼된 와이어 스템Tapered wire stem
도5G 및 도5H에 관하여 상술된 바와 같이, 파생하는 접점 구조체의 특성을 변경시키기 위하여 오버코팅의 길이를 “재단”하는 것이 가능하다. As described above with respect to Figures 5G and 5H, it is possible to "cut" the length of the overcoat in order to change the properties of the resulting contact structure.
본 발명에 따르면, 파생하는 접점 구조체의 특성을 변경시키기 위하여 와이어 스템의 길이를 “재단”하는 것이 가능하다. According to the invention, it is possible to "cut" the length of the wire stem in order to change the properties of the resulting contact structure.
도47은 그의 근접 단부에 의해서 기판(4708; 예를 들어, 전자 부품) 상의 단자(4712)에 장착된 와이어 스템(4702)을 예시한다. 와이어 스템의 재료에 따라서, (예를 들어, 알루미늄), 와이어 스템의 단면은 적절한 용제 (예를 들어, 수산화 칼륨)으로 선택 감소될 수 있다. 이 형상에서, 와이어 스템은 그의 원거리 단부에서 가장 작은 직경의 구역으로부터 그의 근접 단부에서 가장 큰 직경의 구역까지 완만한 천이부를 갖는 것으로 도시된다. 본 발명의 요지 내에서, 와이어 스템의 근접부(예를 들어, 도시된 바와 같이 상부 2/3)를 용제에 침지시킴으로써, 직경은 “스텝”될 수 있다. 이 보기에서 와이어 스템은 명확하게 예시하기 위하여 직선으로 도시된다. 와이어 스템의 박형부의 기술은 탄성가능한 형상을 갖는 와이어 스템에 동일하게 적용될 수 있다. Figure 47 illustrates a
와이어 스템 제거Wire stem removal
상술된 바와 같이, 겹쳐진 상부 구조물 (예를 들어, 도금된 오버코팅)의 형성을 설립하면, 아래 놓인 폴스워크 (와이어 스템)은 일단 오버코팅되고, 아래 놓인 와이어 스템은 파생하는 접점 구조체의 전체 기계적 (예를 들어, 구조체적) 특성에 약간 기여한다. As described above, upon establishing the formation of the superimposed superstructure (eg, plated overcoating), the underlying polework (wire stem) is once overcoated, and the underlying wire stem is the overall mechanical of the resulting contact structure. Contributes slightly to (eg, structural) properties.
본 발명에 따르면, 와이어 스템은 오버코팅된 후 제거될 수 있다. According to the invention, the wire stem can be removed after being overcoated.
도48A는 그의 근접 단부에 의해서 기판 (예를 들어 전자 부품) 상의 단자(4812)에 장착된 와이어 스템(4802)을 예시한다. 감광성내식막과 같은 마스킹 재료(4810)는 와이어 스템의 원거리 단부(팁부)의 작은 부위 위에 적용된다. 다음, 도48B에 도시된 바와 같이, 와이어 스템은 상기에서 개시된 기술에 따라서 재료의 적어도 하나의 층(4820)으로 오버코팅된다. 다음 도48C에 도시된 바와 같이, 마스킹 재료(4810)는 (용해, 세척 등에 의함으로써) 제거된다. 이것은 오버코팅 재료를 통하여 노출된 와이어 스템의 원거리 단부를 갖춘 오버코팅된 접점 구조체를 발생시킨다. 다음, 도48D에 도시된 바와 같이, 와이어 스템은 접점 구조체를 용제 ( 예를 들어, 금 와이어 스템의 경우 시안화 칼륨, 알루미늄 와이어 스템의 경우 수산화 칼륨)에 침지시킴으로써 적어도 부분적으로 제거된다. 이것은 중공 중첩 구조체(4820; 오버코팅)를 발생시킨다. 과정은 이 지점에서 종료될 수 있다. 그리고, 파생하는 접점 구조체는 다른 전자 부품(도시되어 있지 않음)에 상호 연결시킬 수 있다. 접점 구조체의 원거리 단부를 다른 전자 부품에 납땜시키는 경우에, 납땜은 제거된 와이어 스템에 의해서, 모세관 작동에 의해서 잔존하는 공동으로 유입되어서 상호 연결부의 전자 연결성 및 구조체 집적을 향상시킨다. 48A illustrates a
임의적으로, 부가 오버코팅 층(4824)이 경질 금의 박막층과 같은 도금에 의해서 적용되고, 이 층(4824)은, 도48E에 예시된 바와 같이, 오버코팅(4820) 내 중공 개구를 충전시킬 것이다. 다시 이 예제의 와이어 스템은 명확함을 예시하기 위하여 직선으로 도시된다. Optionally, an
공융성 접점 팁부Eutectic contact tip
일반적으로, 상술된 실시예를 통해서, 다른 전자 부품에 접점을 형성시키는 것은 오버코팅 재료이고, 와이어 스템은 오버코팅 내에서 “연소”된다. 와이어 스템이 오버코팅 재료보다 양호한 접점 특성 (예를 들어, 전도성, 내식성 등)을 갖는 경우에, 오버코팅의 와이어 스템 내부를 “연소”시키기 위하여 약간 직관에 반하게 될 것이다. In general, through the above-described embodiments, it is an overcoating material to form contacts in other electronic components, and the wire stem is “burned” in the overcoating. If the wire stem has better contact properties (eg, conductivity, corrosion resistance, etc.) than the overcoating material, it will be slightly counterintuitive to “burn” the wire stem interior of the overcoating.
본 발명에 따르면, 와이어 스템은 접점 구조체의 원거리 단부(팁부)에서 노출되도록 허용된다. According to the invention, the wire stem is allowed to be exposed at the far end (tip) of the contact structure.
도49A는 다음 방식으로 제조되는 접점 구조체(4900)를 예시한다. 와이어 스 템(4902)은 그의 근접 단부에 의해서 기판(4902) 상의 단자(4912)에 장착되고 금 와이어와 같은 재료로 제조된다. 주석과 같은 재료의 박막층(4920)은 금 와이어 스템 위에 적용된다. 감광성내식막과 같은 마스킹 재료(4922)의 덩어리는 주석 오버코팅된 와이어 스템의 원거리 단부에 적용된다. (임의적으로, 마스킹 재료는 주석 오버코팅(4920)이 적용되기 전에 와이어 스템(4902) 위에 적용된다). 니켈과 같은 스프링 재료의 층(4920)은 주석 오버코팅된 와이어 스템 위에 적용된다. 다음, 마스킹 재료(4922)는 제거된다. 이것은 도48C에 도시된 접점 구조체와 유사한 접점 구조체를 발생시킨다. 49A illustrates a contact structure 4900 fabricated in the following manner.
다음 전체적 접점 구조체는 금(4902)과 주석(4920)이 금-주석 공융성을 형성하도록 충분히 가열된다. 본 발명의 요지 내에서, 금과 주석 이외에 공융성을 형성할 수 있는 재료는 예를 들어 납과 주석이 사용될 수 있다. The overall contact structure is then sufficiently heated so that the
다음, 접점 구조체는 냉각된다. 공융성 재료의 특성은 용융 상태에서 팽창한다는 것이다. 예를 들어, 금 주석 공융성은 4%(부피) 까지 팽창한다. 스프링 재료(예를 들어, 니켈)(4924)는 가열 및 냉각 사이클에 의해 영향을 받지 않는다. 그래서, 냉각시 주석 오버코팅된 와이어 스템은 팽창되고 접점 구조체의 원거리 단부로부터 부분적으로 힘을 받아서, 도49B에 도시된 바와 같은 형상으로 되고, 여기에서 접점 구조체(4900)의 최단부는 다른 전자 부품 상의 접점 패드에 장착시키기 위한 “브레이즈 레디”인 금 주석 공융성 재료(4930)이다. 브레이즈 레디 팁부는 실질적으로 개방 단부 오버코팅으로부터 “새어” 나오는 초기 와이어 스템(4902) (및 부가층(4920))의 일부이다. 공융성 와이어 스템이 냉각될 때, 도49C에 예시된 두개의 공동(4940)에 의해서 지시된 바와 같이 배면에 잔존하는 공동들이다. Next, the contact structure is cooled. The property of eutectic materials is that they expand in the molten state. For example, gold tin eutectic expands to 4% (volume). Spring material (eg nickel) 4924 is not affected by the heating and cooling cycles. Thus, upon cooling, the tin overcoated wire stem expands and is partially forced from the far end of the contact structure, resulting in a shape as shown in Figure 49B, where the shortest portion of the contact structure 4900 is located on other electronic components. Gold
본 발명의 요지 내에서, 부가하는 금으로 이루어진 외부층은 접점 구조체의 가열/냉각 전후에 접점 구조체(예를 들어, 니켈층 상)에 적용될 수 있다. Within the gist of the present invention, an outer layer of gold added may be applied to the contact structure (eg, on a nickel layer) before and after heating / cooling of the contact structure.
와이어 스템이 그의 근접 단부에서 접점 영역에 결합되고 그의 원거리 단부가 (다른 전자 부품에 연결시키기 위하여) 노출되는 한, 본 발명의 요지 내에서 오버코팅은 절연 (유전) 재료로 형성된다(예를 들어, 도49B 및 도49C 참조).As long as the wire stem is joined to the contact area at its proximal end and its distal end is exposed (to connect to other electronic components), within the gist of the present invention the overcoating is formed of an insulating (dielectric) material (eg , FIGS. 49B and 49C).
기하학적 구조의 접점 팁부Geometry contact tip
상술된 바와 같이, 도10A 내지 도10I와 도11A 내지 도11F에 관하여 예를 들면, 본 발명의 접점 구조체는 프로브로서 본 발명의 탄성 접점 구조체를 사용하는 범주에 사용하는 접점 팁부로 제조될 수 있다. As described above, with respect to FIGS. 10A-10I and 11A-11F, for example, the contact structure of the present invention can be manufactured with a contact tip portion for use in the category using the elastic contact structure of the present invention as a probe. .
도50A는 그들의 근접 단부에 의하여 그의 외부 표면에 장착된 다수의 탄성 접점 구조체(5030)를 갖는다. 접점 구조체들은 상기 개시된 기술에 따라서 형성된다. 예를 들어, 접점 구조체는 금 와이어 스템과 니켈 오버코팅을 갖는다. 상술된 바와 같이, 접점 구조체의 원거리 단부(5030a)는 동일 평면 상에 용이하게 제조될 수 있다. 일반적으로, 그러나, (예를 들어, 간단한 니켈 오버코팅이 와이어 스템에 적용되면) 이들은 완만하게 될 것이다. 이 도면에서 예시된 바와 같이, 와이어 스템(5030)의 원거리 단부(5030a)는 표면 접지 또는 EDM 연소 등에 적용되어서 접점 구조체의 원거리 단부가 평평하고, 임의적으로, 기하학적 구조의 (거칠고, 크레눌레이트한) 표면 연마를 갖는다. 50A has a number of
도50B는 반도체 패키지(5052)가 그들의 근접 단부에 의하여 그의 외부 표면 에 장착된 다수의 탄성 접점 구조체를 갖는 다른 실시예를 예시한다. 이 예제에서, 예비 제조된 접점 팁부(5090)는 접점 구조체의 원거리 단부에 적용된다. 접점 팁부(5090)는 어떤 원하는 기하학적 구조를 가질 수 있고, 납땜, 브레이징 등에 의해서 접점 구조체의 단부에 부착된다. 50B illustrates another embodiment in which the
일반적으로, 기하학적 구조의 접점 팁부를 만들기 위한 다양한 방식은 (a) 상술된 바와 같이 도금 공정을 조절시킴으로써 본래의 기하학적 구조의 팁부를 만들거나(예를 들어, 도5C 및 도5D 참조), (b) 예비적으로 제조된 팁부 구조체 상에 접점 구조체를 “설립” (예를 들어, 도10D의 접점 팁부(1026) 참조)하거나, 또는 개별적으로 접점 팁부들을 세우고, 이들을 접점 구조체에 브레이지 (또는 등으로) 시키는 것을 포함한다. In general, the various ways to make the geometry of the contact tip may be achieved by (a) making the tip of the original geometry by adjusting the plating process as described above (see, eg, FIGS. 5C and 5D), or (b ) “Establish” the contact structure on the prefabricated tip structure (see, for example,
데미 코팅Demi coating
일반적으로, 상술된 실시예를 통해서, 오버코팅(상부 구조물)은 원통 형상(원형 단면, 하래 놓인 와이어 스템을 둘러쌈)을 갖는다. 이것은 도48A 내지 도48E에 관하여 기재된 바와 같이 와이어 스템이 제거되는 경우의 케이스이다. In general, through the above-described embodiment, the overcoating (upper structure) has a cylindrical shape (circular cross section, surrounding the underlying wire stem). This is the case when the wire stem is removed as described with respect to Figures 48A-48E.
본 발명에 따르면, 상부 구조물은 거의 반원형 형상(단면)을 갖도록 형성될 수 있고 아래 놓인 폴스워크는 제거될 수 있다. According to the invention, the superstructure can be formed to have an almost semicircular shape (cross section) and the underlying false work can be removed.
도51A는 그의 근접 단부에 의해서 기판(5108) 상의 단자(5112)에 장착된 와이어 스템(5102)을 예시한다. 감광성내식막과 같은 마스킹 재료(5110)의 층은 와이어 스템(5102)의 전체 길이 위에 적용된다. 감광성내식막으로 덮여진 와이어 스템은 그래서 화살표(L)에 의해서 지시된 바와 같이 빛(예를 들어, 화학선의 빛)에 의해서 (예를 들어, 상부로부터 보다는) 측면으로부터 조명되어서 빛에 노출된 감광성내식막의 일부를 “현상”시킨다. 감광성내식막의 잔류 부분은 와이어 스템의 “섀도우”로 되고 현상되지 않는다. 51A illustrates a
다음 단계에서, 도51B에 예시된 것은, 부분 오버코팅된 와이어 스템이 니켈과 같은 스프링 재료(5120)의 층으로 겹층된다. 이것은 (잔류량이 잔류 (감광성내식막)에 의해서 오버코팅되는 것을 방지시킴) 와이어 스템 주위에 부분적으로 연장한 오버코팅을 발생시킨다. 감광성내식막은 그래서 (임의적으로) 제거되고 공정은 난다. In the next step, illustrated in Figure 51B, the partially overcoated wire stem is layered with a layer of
대체적으로, 도51C에 도시된 바와 같이, 잔류 감광성내식막은 제거되고 (접점 구조체에 가열을 적용시킴으로써) 와이어 스템은 용융되어서 단자(5112) 상에 물질을 형성시킨다. Generally, as shown in FIG. 51C, the residual photoresist is removed and the wire stem is melted (by applying heating to the contact structure) to form material on terminal 5112.
본 발명의 요지 내에서, 금 와이어 스템(5102)은 도49A에 관하여 상술된 바와 같이 주석의 박층으로 먼저 덮여져서 잔류 물질(5014)은 공융성으로 된다. Within the gist of the present invention, the
와이어 스템의 중심부를 접점시킴Contact center of wire stem
(예를 들어) 도8C의 실시예에 관하여 설명된 바와 같이, 본 명세서에서 기재된 것은 본 발명의 접점 구조체가 접점 구조체의 자유 단부에 의해서 보다는 접점 구조체의 중심부에 의해서 다른 전자 부품에 접촉하는 것을 나타낸다. As described with respect to the embodiment of FIG. 8C (for example), what is described herein indicates that the contact structure of the present invention contacts other electronic components by the center of the contact structure rather than by the free end of the contact structure. .
접점 구조체의 예제는 오버코팅 재료 (예를 들어, 도18B 참조)에 의해서 또는 와이어 스템 재료 (예를 들어, 도49B 참조)에 의해서 다른 전자 부품에 만들어진다. Examples of contact structures are made in other electronic components by overcoating materials (see, eg, FIG. 18B) or by wire stem materials (see, eg, FIG. 49B).
본 발명의 특징에 따르면, 제1 전자 부품에 장착된 접점 구조체들 사이의 전자 접점은 오버코팅 재료보다는 오버코팅되는 와이어 스템의 중심부에 의해서 만들어질 수 있다. According to a feature of the invention, the electronic contacts between the contact structures mounted on the first electronic component may be made by the center of the wire stem being overcoated rather than the overcoating material.
도52A는 기판(5208; 208 비교)에 결합된 일단부(5202a)와 기판(5208)에 결합된 다른 단부(5202b)를 갖는 와이어 스템(5202)을 예시한다. 단부(5202a, 5202b)는 기판 (전자 부품)(5208) 상의 동일 접점 영역(5210; 110 비교)에 둘다 결합된다. 52A illustrates a
와이어 스템의 두개 단부가 (일단부만이 결합되고, 다른 단부는 자유인 것과 반대로) 결합되면, 와이어 스템은 도2F의 루프 실시예와 유사하거나 또는 도2G의 삼차원 루프 실시예와 유사하도록 도시된다. If the two ends of the wire stem are joined (as opposed to only one end and the other end is free), the wire stem is shown to be similar to the loop embodiment of Figure 2F or similar to the three-dimensional loop embodiment of Figure 2G.
도52B는 와이어 스템의 중간 구역은 와이어 스템(4802)의 팁부가 와이어 스템의 마스킹된 부분의 연속 오버 코팅 (예를 들어, 도금)되는 것을 방지시키기 위하여 도48C의 실시예에서 마스킹되는 것과 유사한 방식으로 감광성내식막으로 마스킹되는 단계를 예시한다. FIG. 52B is similar to the way in which the middle section of the wire stem is masked in the embodiment of FIG. 48C to prevent the tip portion of the
도52C는 마스킹된 와이어 스템이 니켈과 같은 재료(5220; 4820 비교)로 오버코팅되는 다음 단계를 예시한다. Figure 52C illustrates the next step where the masked wire stem is overcoated with a material such as nickel (5220; compare 4820).
도52D는 마스킹(5212)이 제거되는 단계를 예시한다. 이것은 다른 전자 부품에 접촉하기에 용이하도록 노출된 와이어 스템의 중심부(5202c)를 잔류시킨다. 이 범주에서, 금은 그의 우수한 전기 접점 특성에 기인하여 와이어 스템(5202)에 적합한 양호한 선택이고 오버코팅 재료(5220)가 전기적으로 도전성이라는 것 (단지 탄 성 접점 구조체의 스프링 성질을 설립하는 것)은 중요하지 않는다. 52D illustrates the step in which masking 5212 is removed. This leaves the
다중 자유 정상 와이어 스템, 단일 제거 단계Multiple Free Normal Wire Stem, Single Removal Step
상기에서 마련된 많은 실시예에서, 와이어 (예를 들어, 금 와이어)는 전자 부품 상의 접점 영역에 결합되고, 형상화(직선 포함)되고, 자유 정상으로 제단될 수 있다. 이러한 방식에서, 파생하는 와이어 스템의 일단부는 전자 부품에 부착되고, 와이어 스템의 다른 (자유) 단부는 다른 전자 부품에 접촉을 만들기에 적합하게 유용하다. 일반적으로, 이것은 각각의 와이어 스템의 경우에 결합 및 절단 단계를 반복시킴으로써 각각의 자유 정상 와이어 스템을 개별적으로 형성시킬 것을 요구한다. In many of the embodiments provided above, wires (eg, gold wires) may be coupled to, shaped (including straight), and freely cut into contact areas on the electronic component. In this way, one end of the resulting wire stem is attached to the electronic component, and the other (free) end of the wire stem is suitably useful for making contact with the other electronic component. In general, this requires forming each free top wire stem individually by repeating the joining and cutting steps for each wire stem.
본 발명의 특징에 따르면, 다수의 자유 정상 와이어 스템은 다수의 결합 단계 및 단일 절단 단계로 이루어진다. According to a feature of the invention, the plurality of free normal wire stems consists of a plurality of joining steps and a single cutting step.
이 실시예는 먼저 기재된 도52A 내지 도52D를 참조함으로써 이해될 수 있다. 이 경우에서, 그러나, 와이어 스템(5202)의 단부(5202a, 5202b)는 동일 접점 영역(5210) 또는 기판(5208) 상의 두개 분리 접점 영역(110, 110, 도시되어 있지 않음)에 결합될 수 있다. This embodiment can be understood by referring to Figures 52A-52D described earlier. In this case, however, ends 5202a and 5202b of
이 실시예에서, 금 와이어 스템(5202)이 주석의 박층으로 먼저 오버코팅되는 것이 일반적으로 바람직하고, 궁극적으로 도49A 및 도49B에 관하여 상술된 방식으로 금-주석 공융성을 형성시킨다. In this embodiment, it is generally preferred that the
이 실시예에서, 마스킹(5212)을 제거한 후, 접점 구조체는 공융성 와이어 스템을 재유동시키기에 충분한 온도로 가열되어서, 접점 구조체의 두개의 “레그” 사이의 노출된 “브리지” (완만한 굴곡부)(5202c)를 “붕괴시키며”, 그 결과 다른 전자 부품에 접점을 만들기에 적절한 팁부(원거리 단부)인 공융성 단부(도49B 비교)를 각각 갖는 도52E에 도시된 바와 같이 두개 자유 정상 접점 구조체(5230, 5232)를 발생시킨다. In this embodiment, after removing the masking 5212, the contact structure is heated to a temperature sufficient to reflow the eutectic wire stem, so that the exposed “bridge” (smooth bend) between the two “legs” of the contact structure. Two free
본 발명의 요지 내에서, 이 원리는 도24C에 도시된 바와 같은 연속 루프에 적용될 수 있어서, 와이어 스템의 각각의 자유 단부를 절단(예를 들어, 상술된 바와 같이 EFO)을 요구함이 없이 다중 자유 정상 접점 구조체를 형성시킨다. Within the spirit of the present invention, this principle can be applied to a continuous loop as shown in Fig. 24C, so that each free end of the wire stem is cut multiple times without requiring cutting (e.g., EFO as described above). Form a top contact structure.
본 발명의 요지 내에서, 둘 이상의 (예를 들어, 루프 수의 두배의) 자유 정상 접점 구조체 (또는 오버코팅 전의 와이어 스템)을 만들기 위하여 하나 이상의 루프의 브리지를 “붕괴”시키는 기술은 도2F, 도15C, 도16, 도24C에 예시된 바와 같은 루프 구조체에 적용될 수 있다. Within the spirit of the present invention, the technique of “collapsing” a bridge of one or more loops to create two or more (eg, twice the number of loops) free normal contact structures (or wire stems before overcoating) is shown in FIG. It can be applied to a loop structure as illustrated in Figs. 15C, 16, and 24C.
본 발명의 실시예에 따르면, 다수의 단일 본드 와이어는 두개의 전자 부품들 사이에 루프된 후 절단될 수 있어서, 이중 다수의 자유 정상 와이어 스템 (또는 오버코팅된 와이어 스템)을 형성시킨다. 예를 들어, 도52F에서 예시된 바와 같이, 단일 와이어 스템(5242)은 제1 전자 부품(5244)에 장착된 제1 단부(5242a)와 제2 전자 부품에 장착된 제2 단부(5242b)를 갖는다. 도15는 두개의 전자 부품(5244, 5246)이 반도체 웨이퍼 상의 인접하여 분리되지 않은 반도체 다이일 수 있다는 것을 예시하기 위한 것이다. In accordance with an embodiment of the present invention, a plurality of single bond wires can be looped between two electronic components and then cut, forming a plurality of free normal wire stems (or overcoated wire stems). For example, as illustrated in FIG. 52F, a single wire stem 5252 has a first end 5322a mounted to the first
상술된 바와 같이, 본 발명에 따라서 분리되지 않은 반도체 다이에 장착된 접점 구조체가 다이의 에지 즉 인접하는 두개의 다이 사이의 영역이 톱날 (등이) 다이를 절단 (다이싱)하는 작업을 수행하는 커프 영역 이상으로 연장하지 않는다. As described above, according to the present invention, a contact structure mounted on an unseparated semiconductor die performs an operation in which the edge of the die, that is, the area between two adjacent dies, cuts (dices) the die (saw) the die. It does not extend beyond the cuff region.
도52F에 도시된 바와 같이, 와이어 스템(5242)의 “브리지” 구역은 커핑 톱날(5250)로 다이를 절단하는 동일 작업으로 간단하게 절단될 수 있다. 도14F 비교. As shown in FIG. 52F, the “bridge” region of wire stem 5252 can simply be cut in the same operation of cutting the die with cupping
절단 없이 다중 자유 정상 접점 구조체를 만드는 개념은 일 단자로부터 다른 단자로, 또는 하나 다이 상의 단자로부터 다른 다이 상의 단자로 연장하는 단순 와이어 본드 루프로 수행될 수 있다(도15 비교). 부가적으로, 도24C에 도시된 바와 같은 일련의 루프는 다수의 자유 정상 와이어 스템을 배면에 잔류시키는 방식으로 처리될 수 있고 각각 전자 부품 상의 분리 단자에 장착된다. The concept of creating multiple free top contact structures without cutting may be performed with a simple wire bond loop that extends from one terminal to another, or from a terminal on one die to a terminal on another die (compare FIG. 15). In addition, a series of loops as shown in FIG. 24C can be processed in such a way as to leave a number of free normal wire stems on the back and each mounted to a separate terminal on the electronic component.
또한, 예를 들어, 도16B에 도시된 와이어 스템은 어떤 적절한 방식으로 제거된 그들의 최상부를 가질 수 있어서, 프레임을 용해시키기보다는 다이로부터 프레임을 분리시킨다. Also, for example, the wire stems shown in Figure 16B may have their tops removed in any suitable manner, separating the frame from the die rather than dissolving the frame.
일반적으로, 본 발명의 요지 내에서, 루프는 (전형적으로 단자로부터 단자까지) 형성될 수 있고, 그들의 완만한 굴곡부는 어떤 적절한 방식으로 제거되어서 각 루프당 두개의 자유 정상 와이어 스템을 형성시킨다. 예를 들어, 루프는 왁스와 같은 재료로 보호될 수 있고, 서로로부터 레그를 분리시키도록 연마된다. 이것은 오버 코팅 전에 또는 오버 코팅 후에 수행될 수 있다. 오버 코팅 후에 수행된다면, 와이어 스템은 노출되고, 도49A 내지 도49C에 관하여 상술된 기술 및 이익이 관련될 것이다. In general, within the gist of the present invention, loops can be formed (typically from terminal to terminal), and their gentle bends are removed in any suitable way to form two free normal wire stems for each loop. For example, the loops can be protected with a material such as wax and polished to separate the legs from each other. This can be done before or after overcoating. If performed after overcoating, the wire stem is exposed and the techniques and benefits described above with respect to FIGS. 49A-49C will be relevant.
예를 들어, 도53A는 전자 부품(5314)의 표면 상의 단자(5306, 5308, 5310, 5312)들 사이에 형성된 (도2F의 루프(202)와 유사한) 다수의 루프(5302, 5304; 다수중 두개가 도시됨)를 예시한다. 도53B는 강성 왁스와 같은 제거 가능한 재료(5320)로 보호된 (예를 들어, 포팅된) 루프(5302, 5304)를 나타낸다. 이 방식으로 포팅된 후, 연마 (연마) 기구(5322)는 포팅된 루프를 내리 누르고, 포팅 재료(5320) 및 루프(5302, 5304)의 완만한 굴곡부를 통하여 루프는 제거된다. (이것은 도면에서 점선(P)으로 표시된다). 이 후, 포팅된 재료는 (용해에 의해서) 제거된다. 이것은 각각의 루프를 두개의 자유 정상 와이어 스템(도시되어 있지 않음)을 발생시킨다. 본 발명의 요지 내에서, 와이어 스템(루프)은 포팅 전 또는 연마 (포팅 재료를 제거) 후에 오버코팅된다. 와이어 스템이 포팅되기 전에 오버코팅되면, 와이어 스템은 노출되어서 도49C에 관하여 상술된 방식으로 브레이징 가능한 팁부를 형성시킨다. For example, Figure 53A illustrates a number of
본 발명의 요지 내에서, 루프 와이어 스템(예를 들어, 5302)은 (예시된 것처럼, 두개의 단자가 동일 전자 부품 상에 존재하는 것보다) 하나의 전자 부품 상의 단자로부터 다른 전자 부품 상의 단자로 연장한다. Within the gist of the present invention, a loop wire stem (eg, 5302) is connected from a terminal on one electronic component to a terminal on another electronic component (as illustrated, rather than two terminals present on the same electronic component). Extend.
루프 등으로부터 다중 와이어 스템을 제조시킴으로써, 루프 (및, 궁극적으로 자유 정상 접점 구조체)가 장착되는 (반도체 장치와 같은) 전자 부품은 (상술된) 전자 플레임 오프 기술과 관련된 높고 잠재적으로 위험한 전압 (예를 들어, 방전시 수천의 볼트)로부터 분리된다. By fabricating multiple wire stems from loops and the like, electronic components (such as semiconductor devices) on which the loop (and ultimately the free-normal contact structure) are mounted can produce high and potentially dangerous voltages associated with electronic flame-off techniques (described above) (e.g., For example, thousands of volts are dissociated during discharge.
도53C 및 도53D는 본 발명에 따라서 루프로부터 전자 플레임 오프없이 자유 정상 와이어 스템을 만들기 위한 다른 기술을 예시한다. 예시된 바와 같이, 전자 부품(5358) 상의 단자(5362)로부터 연장하는 와이어 스템(5352)은 루프로 형성되고 단자 (또는 전자 부품 상의 다른 단자, 또는 다른 전자 부품 상의 다른 단자)에 다시 연결된다. 루프의 하나의 “브랜치” (레그) 의 실질적인 부분은 감광성내식막과 같은 마스킹 재료(5354)로 덮여진다. 루프는 이 후에 재료(5358)로 오버코팅되고 감광성내식막은 제거되고, 이 시점에서 루프의 먼저 마스킹된 브랜치도 제거될 수 있어서, 도53D에 예시된 바와 같은 자유 정상 오버코팅된 와이어 스템을 형성시킨다. 53C and 53D illustrate another technique for making a free steady wire stem without electron flame off from the loop in accordance with the present invention. As illustrated, the wire stem 5332 extending from the terminal 5332 on the electronic component 5558 is formed in a loop and connected back to the terminal (or another terminal on the electronic component, or another terminal on the other electronic component). A substantial portion of one "branch" (leg) of the loop is covered with masking
평판 탭 팁부, 및 상호 연결부를 만드는 방법How to Create Flat Tab Tips, and Interconnect
상술된 바와 같이, 접점 구조체의 원거리 단부(팁부)는 기하학적 구조의 접점 패드 등으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 요지 내에서, 접점 구조체의 팁부는 평판 탭 (압력판)으로 마련될 수 있다. 이 방식에서, 외부 부품에 대한 상호 연결부는 그 안에 내포된 도전 (예를 들어, 금) 입자를 갖는 공지 물질이고 가압하에서 도전성을 갖는 “z 축 도전 접착물”로 언급된 것의 중간 매체를 통해서 (납땜 등이 없이) 특히 파손되기 쉬운 외부 부품에 용이하게 만들어진다. As described above, the far end (tip) of the contact structure may be provided as a contact pad of geometry or the like. For example, within the gist of the present invention, the tip portion of the contact structure may be provided as a flat plate tab (pressure plate). In this way, the interconnection to the external component is via an intermediate medium of what is known as a "z-axis conductive adhesive" which is a known material with conductive (eg gold) particles contained therein and which is conductive under pressure ( Easy to break, especially in fragile external parts).
도54는 오버코팅된 와이어 스템(5402)을 예시하고, 그의 원거리 단부(팁부)는 도10D(요소 1026)에 관하여 상술된 기술과 유사한 방식으로 평판 탭(패드)으로 마련된다. 전기적 상호 연결부는 전체적으로 유지된 도전성 입자(5410)를 갖는 z 축 도전 접착물(5408)의 수단에 의해서 접점 구조체(5402)로부터 외부 전자 부품(5406)까지 효과적이다. 접점 구조체(5402)가 외부 부품(5406)에 대향하여 전자 부품(도시되어 있지 않음)에 강요될 때(화살표(C) 참조), 접착물(5408)은 압축되고 도전성으로 된다. Figure 54 illustrates an
장점Advantages
상술된 바와 같이, 종래 기술은 다양한 상호 연결부 형상으로 충만되고, 각각의 형상은 단지 하나의 환경에만 적용될 수 있다. As mentioned above, the prior art is filled with various interconnect shapes, and each shape can be applied to only one environment.
예를 들어, “종래의” 와이어 결합은 제1 전자 부품(예를 들어 반도체 다이) 상의 다수의 지점(예를 들어, 본드 패드)과 제2 전자 부품(반도체 패키지 요소)의 대응하는 다수의 지점(예를 들어, 단자) 사이에 전기적 연결부를 만들기 위하여 효과적이고, 제1 지점에 와이어를 결합시키고, 그 와이어를 약간 “느슨하게” 제2 지점으로 연장시키고, 그 와이어를 제2 지점에 결합시킴으로써 수행된다. 그러나, 이러한 형상은 반도체 패키지를 인쇄 회로기판에 결합하기 위한 특정 가치는 아니다. For example, a "conventional" wire bond may be a plurality of points (eg, bond pads) on a first electronic component (eg, a semiconductor die) and a corresponding number of points on a second electronic component (semiconductor package element). Effective by making electrical connections between (e.g., terminals), by coupling the wire to the first point, extending the wire slightly “loosely” to the second point, and coupling the wire to the second point do. However, this shape is not of particular value for bonding a semiconductor package to a printed circuit board.
예를 들어, 패키지와 패키지가 장착되는 인쇄 회로기판 사이에 전기적 연결부를 만들기 위하여 핀, 리드, 납땜 범프, 등의 어레이를 갖춘 반도체 패키지의 외부 표면을 제공하기 위하여 공지된다. 그러나, 이 방식으로 반도체 다이와 같은 패키징 전자 부품은 패키징을 아웃소오싱시키는 것을 요구하고, 이것은 종종 고가의 반도체 장치의 이송을 포함한다. 또한, 일단 반도체 장치가 그 안에 장착되면 패키지를 공제하는 것이 어렵고, 결과적으로 전체적으로 패키지된 반도체 디바이스는 패키지된 반도체 장치가 테스트 불량이면 제거된다. For example, it is known to provide an outer surface of a semiconductor package with an array of pins, leads, solder bumps, etc. to make electrical connections between the package and the printed circuit board on which the package is mounted. However, packaging electronic components such as semiconductor dies in this manner require outsourcing packaging, which often involves the transfer of expensive semiconductor devices. In addition, once the semiconductor device is mounted therein, it is difficult to deduct the package, and as a result, the overall packaged semiconductor device is removed if the packaged semiconductor device is a test failure.
예를 들어, 소켓은 반도체 패키지와 인쇄 회로기판 사이에 임시 (제거 가능 한) 연결부를 만들기 위한 수단을 제공한다. 그러나, 소켓은 베어 (패키지되지 않은) 반도체 부품에 연결부를 만들기 위하여 적용될 수 없다. For example, the socket provides a means for making a temporary (removable) connection between the semiconductor package and the printed circuit board. However, sockets cannot be applied to make connections to bare (unpackaged) semiconductor components.
예를 들어, 한정된 정도의 탄성을 갖는 접점은 전자 부품들 사이에 연결부를 만들기 위하여 공지된다. 전형적으로, 이들 접점은 상술된 미국 특허 제4,705,205호에서 강조된 바와 같은 캐리어에 의해서 (지지 상태로) 어레이된다. 또한, 이러한 접점들이 “스프링”으로서 작용하기 위한 도전성인 형상(예를 들어, S 형상)을 가질 수 있을지라도, 이러한 접점들이 만들어지는 재료는 탄성 접점 구조체로서 작용하기 위한 도전성이 아니다. 부가적으로, 캐리어에 (이로부터 연장하기보다는) 지지된 어떤 이러한 접점은 정의에 의하여 자유정상이 아니다. For example, contacts having a limited degree of elasticity are known for making connections between electronic components. Typically, these contacts are arrayed (in a supported state) by a carrier as highlighted in the above-mentioned US Pat. No. 4,705,205. Also, although these contacts may have a conductive shape (eg, an S shape) to act as a "spring", the material from which these contacts are made is not conductive to act as an elastic contact structure. In addition, any such contact supported on (rather than extending from) the carrier is not free by definition.
약간 비직관적 장점은 다이(이에 장착된 탄성 접점 구조체와 함께)로부터 인쇄 배선 기판(예를 들어, 도36A 참조)에 연장하는 접점 구조체의 팁부(원거리 단부)를 납땜(또는 에폭싱)시키는 것과 같은 비탄성 방식으로 반도체 다이에 장착되는 것과 같이 형상 탄성 접점 구조체를 사용하는 것이다. 본 발명의 이러한 플립 칩 형 적용에서, 탄성의 정도는 (원한다면) 유지될 수 있다. 부가적으로, 높은 종횡비를 갖는 접점 구조체의 “돌출부” 성질에 기인하여, (예를 들어, 납땜 플럭스의) 세척과 검사 가능성은 종래 납땜 범프 형 플립 칩 표면 장착 공정과 비교하여 증가된다. Some non-intuitive advantages include soldering (or epoxying) the tip (far end) of the contact structure that extends from the die (with the elastic contact structure mounted thereon) to the printed wiring board (see, eg, Figure 36A). It is to use a shape elastic contact structure such as mounted on a semiconductor die in an inelastic manner. In this flip chip type application of the invention, the degree of elasticity can be maintained (if desired). In addition, due to the “projection” nature of the high aspect ratio contact structure, the cleaning and inspection possibilities (eg, of the solder flux) are increased compared to conventional solder bump type flip chip surface mounting processes.
본 발명의 다른 비직관적 장점은 미세 전자 응용에 적합한 접점 구조체를 제조하기 위하여 도금과 같은 공정을 사용하는 것이다. 종래 기술의 검토는 도금이 구조적이라기 보다는 보호성 코팅을 (리드 프레임 리드와 같은) 실질적 전자 부품 위에 제공하도록 사용되는 것을 나타낼 것이다. 또한, 금은 많은 응용 분야에서 전기적 상호 연결부를 만들기 위한 선택 재료로서 널리 수용되므로, 금(예를 들어, 금 와이어 스템) 위에 어떤 것(예를 들어, 니켈)을 도금하는 것이 대향 직관이다. Another non-intuitive advantage of the present invention is the use of a process such as plating to produce contact structures suitable for microelectronic applications. A review of the prior art will show that plating is used to provide a protective coating over a substantial electronic component (such as a lead frame lead) rather than structurally. In addition, gold is widely accepted as an optional material for making electrical interconnects in many applications, so plating something (eg nickel) onto gold (eg gold wire stems) is the counter intuitive.
다양한 탄성 접점 구조체, 동일한 것을 제조하기 위한 방법들, 동일한 것에 적합한 응용들은 상술되었다. Various elastic contact structures, methods for manufacturing the same, applications suitable for the same have been described above.
전기 도금 공정은 와이어 스템을 오버 코팅하기 위하여 바람직하고, 강도, 연성, 인장 강도와 같은 어떤 매개 변수는 적절하도록 요구된다. 이러한 매개 변수들을 최적화시키는 공정은 일리암 사프레넥에 의한 전기 증착 금속 및 합금의 성질 제하의 논문에 개시된 것과 같이 어떤 일반 가이드 라인을 따라 경험적으로 되도록 의도된다. Electroplating processes are preferred for overcoating wire stems, and certain parameters such as strength, ductility, tensile strength are required to be appropriate. The process of optimizing these parameters is intended to be empirical according to some general guidelines, as disclosed in the paper under the nature of electrodeposited metals and alloys by Iliam saprene.
비록 본 발명은 도면 및 상기 내용에 상세하게 예시되고 기재되었지만, 동일한 것이 단지 바람직한 실시예가 도시되고 기재되었으며, 본 발명의 요지 내에서 모든 변경 및 수정이 보호되도록 요구된다는 것을 이해하는 특징을 한정하는 것이 아니다. Although the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and above, it is to be understood that the same is intended to limit the understanding that only preferred embodiments have been shown and described, and that all changes and modifications are required to be protected within the spirit of the invention. no.
예를 들어, 탄성 접점 구조체는 전자 부품에 적용될 수 있도록 개별 유니트로서 형성될 수 있다. 이것은 다수의 탄성 접점 구조체가 전자 부품에 연속 이송하기 위한 제거 가능한 기판 상에 형성되는 것을 도시한 도12A에 관하여 상술된 갱 이송 실시예와 유사하다. 그러나, 본 발명의 요지 내에서, 탄성 접점 구조체가 제조된 후, 제거 가능한 기판으로부터 제거되고, 개별 기초 상에서 (자동 장비에 의한 것과 같은) 추후 응용에 적합하게 전자 부품에 축적된다. 이러한 개별 탄성 접 점 구조체는 두개의 제거 가능한 부재를 사용함으로써 형성될 수 있고, 탄성 접점 구조체가 제조된 후 두개의 제거 가능한 부재를 제거한다. For example, the elastic contact structure can be formed as a separate unit so that it can be applied to electronic components. This is similar to the gang transfer embodiment described above with respect to Figure 12A, which illustrates that a number of elastic contact structures are formed on a removable substrate for continuous transfer to electronic components. However, within the gist of the present invention, an elastic contact structure is manufactured and then removed from a removable substrate and accumulated in an electronic component suitable for future applications (such as by automated equipment) on a separate basis. Such individual elastic contact structures can be formed by using two removable members, and after the elastic contact structures have been manufactured, the two removable members are removed.
본 명세서에 개시된 설명에 근거하여, 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 본 발명을 실용시키는 방법을 이해할 것이다. 그럼에도 불구하고, 전자 접점 기술의 기본 이해를 제공하는 유용한 “안내서” 참조는 그의 관련된 일부가 여기에서 참조 문헌으로 합체된 엔이와이 콘택 매뉴얼, 케네스 이. 피트니, 1973에서 발견할 수 있다. 예를 들어, 여기에서 논의된 것으로서, “이상” 접점 재료는 (1) 압축 저항과 체적 저항이 낮도록 높은 전기 전도도(낮은 저항)과, (2) 줄열이 접점 계면으로부터 신속하게 전도되도록 높은 열 전도도와, (3) 스폿이 커서 낮은 압축 저항을 제공하는 부드러움, (4) 낮은 기계적 마모에 적합한 높은 강성, (5) 낮은 기계적 마모를 제공하도록 접점 및 캔틸레버 비임으로서 작용하는 능력을 제공하는 높은 강도, (6) 연장된 선반 수명, 낮은 전기 노이즈 및 우수한 신뢰성에 적합한 높은 귀금속 (7) 얇은 윤활막을 형성하지만 과도하지 않은 마찰 폴리머를 제공하기 위한 능력, (8) 낮은 단가를 갖는다. Based on the description disclosed herein, those skilled in the art will understand how to make the present invention practical. Nevertheless, a useful “guide book” reference that provides a basic understanding of electronic contact technology is found in the Y & I Contact Manual, Kenneth E., whose related parts are incorporated herein by reference. Pitney, found in 1973. For example, as discussed herein, “ideal” contact materials are characterized by (1) high electrical conductivity (low resistance) such that compression and volume resistance are low, and (2) high heat such that joule heat is conducted quickly from the contact interface. High strength to provide conductivity and (3) softness to provide low compression resistance due to large spots, (4) high stiffness suitable for low mechanical wear, and (5) ability to act as contact and cantilever beams to provide low mechanical wear (6) high precious metals suitable for extended shelf life, low electrical noise and good reliability; (7) the ability to form a thin lubricating film, but not to provide an excessive friction polymer; and (8) a low cost.
본 발명은 다수의 이들 기준을 만족시키고, 모든 이들 특성의 동시 도달이 불가능하다는 것이 명백하다. It is clear that the present invention satisfies many of these criteria and that simultaneous arrival of all these properties is not possible.
엔이와이 접점 매뉴얼에서 더 인식된 것으로서, 캔틸레버 비임이 접점 구조체에서 중요한 역할을 수행하는 많은 경우가 있다. (단순 캔틸레버는 (그의 길이를 통해서) 그의 지지체가 매달리고, 그의 매달리는 구역 상에 부하가 작용하는 균일 단면의 비임이다). 본 발명에 따르면, 상기 개시된 바와 같이 오버코팅되고 장 착되는 기판의 표면에 대한 각(수직이 아님)으로 어레이된 직선 (선형) 와이어 스템은 실질적으로 캔틸레버 비임으로서 작용할 것이다. As is further recognized in the Y & Y contact manual, there are many cases where cantilever beams play an important role in the contact structure. (A simple cantilever is a beam of uniform cross section in which its support is suspended (through its length) and a load acts on its suspended area. According to the present invention, straight (linear) wire stems arranged at an angle (not vertical) to the surface of the substrate overcoated and mounted as disclosed above will act substantially as a cantilever beam.
본 발명은 그의 요지 내에서 본드 와이어가 전자 부품에 결합되고 그의 구조적 특성에 적합하게 선택된 재료로 오버코팅 (예를 들어, 플레이트)되는 경우를 포함한다. The present invention includes within its gist the case where the bond wire is bonded to an electronic component and overcoated (eg plate) with a material selected for its structural properties.
본 명세서에서 개시된 설명에 근거하여, 상술된 선택된 실시예의 어떤 특징이, 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 명백할 수 있는 것처럼, 상술된 다른 실시예에 접목될 수 있다는 것을 내포한다. Based on the description disclosed herein, it implies that certain features of the selected embodiments described above may be incorporated in the other embodiments described above, as will be apparent to those skilled in the art to which this invention pertains.
예를 들어, 상기 개시된 어떠한 실시예에서, 접점 구조체는 실질적으로 순수한 탄력성(예를 들어, 탄성)일 수 있거나, 또는 소성 및 탄력성의 복합(예를 들어, 복합성)을 나타낼 수 있다. 그러므로, “탄성”이 사용되는 어떤 경우에서, “복합성”은 탄성의 “특별한 경우”로 대체될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된 것처럼, 복합성인 어떤 접점 구조체는 탄성이다. For example, in any of the embodiments disclosed above, the contact structure can be substantially pure elasticity (eg, elastic) or can exhibit a composite (eg, complex) of plasticity and elasticity. Therefore, in some cases where "elasticity" is used, "complexity" can be replaced by the "special case" of elasticity. In addition, as used herein, any contact structure that is composite is elastic.
예를 들어, 와이어 스템이 오버코팅된 후 노출되도록 허용하도록 와이어 스템의 팁부(원거리 단부)를 만들기(예를 들어, 도48A 내지 도48E 또는 도49A 내지 도49C 참조)보다는 와이어 스템은 (마스킹없이) 오버코팅될 수 있고, 와이어 스템의 팁부는 (연마 또는 폴리싱 기구로) 접지되어서 와이어 스템을 노출시킨다. For example, rather than making the tip (far end) of the wire stem to allow it to be exposed after overcoating (see, for example, FIGS. 48A-48E or 49A-49C), the wire stem (without masking) ) And the tip of the wire stem is grounded (with a polishing or polishing instrument) to expose the wire stem.
예를 들어, 와이어 스템이 노출되도록 재유동될 때, 도49A 내지 도49C에 도시된 바와 같이, 주형과 같은 외부 기구는 접점 구조체의 원거리 단부(4930) 상에 유지되도록 야기될 수 있어서 연장 팁부의 원하는 형상을 부여한다. 이것은 팁부 가 조각칼 (웨지) 형상을 갖도록 야기하는 주형 기구를 포함한다. For example, when the wire stem is reflowed to expose, as shown in Figures 49A-49C, an external mechanism, such as a mold, may be caused to remain on the
예를 들어, 접점 구조체의 원거리 단부가 다른 전자 부품에 “영구적으로” 부착되는 어떤 경우에, 이것은 납땜 또는 도전성 에폭시와 같은 어떤 적절한 도전성 물질로 수행될 수 있다. 대체적으로, 접점 구조체의 원거리 부분은, 도28에 도시된 바와 같이, 그 자체를 다른 전자 부품의 도금된 구멍 내에서 바이어스 되도록 형성될 수 있다. For example, in some cases where the far end of the contact structure is “permanently” attached to another electronic component, this may be done with any suitable conductive material, such as soldering or conductive epoxy. Alternatively, the remote portion of the contact structure can be formed to bias itself in the plated holes of other electronic components, as shown in FIG.
예를 들어, 접점 구조체들이 반도체 장치에 장착되는 대부분의 경우에, 기판(반도체 장치)의 표면 상에 적어도 근접하는 부분 및 둘러싸는 영역이 폴리머와 같은 고형화 재료로 보호되는 것이 바람직하다. 많은 경우에서, 전체적인 반도체 장치는 이 방식으로 보호될 수 있다. For example, in most cases where contact structures are mounted to a semiconductor device, it is desirable that the at least adjacent portions and surrounding areas on the surface of the substrate (semiconductor device) are protected with a solidifying material such as a polymer. In many cases, the entire semiconductor device can be protected in this manner.
의심할 바 없이, 상술된 “주제” 상의 많은 다른 “변형”은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 발생할 것이고, 이러한 변형은, 여기에서 개시된 바와 같이, 본 발명의 요지 내에 존재할 것이다. Undoubtedly, many other "variations" on the "topic" described above will occur to those skilled in the art to which this invention pertains, and such variations will be within the spirit of the invention, as disclosed herein.
예를 들어, 여기에서 개시되거나 제안된 실시예에서, 마스킹 재료(예를 들어, 감광성내식막)는 가판에 적용되고 마스킹을 통과하고 마스킹 재료의 일부를 화학적으로 제거하는 빛에 대한 노출에 의해서 패턴화되고(즉, 종래 사진 감광 기술), 제거되어야 하는 마스킹 재료의 일부(예를 들어, 블랭크 보강된 감광성내식막)에 (예를 들어, 엑시머 레이저로부터의) 적절한 집적된 광 비임을 안내하여서 마스킹 재료의 이들 부분들을 제거하거나, (마스킹을 사용함이 없이) 마스킹 재료의 보강 부분으로 적절하게 집적된 광 비임을 안내한 후 보강되지 않은 마스킹 재료를 화학적으로 세척하는 것을 포함하는 대체 기술이 사용될 수 있다. For example, in the embodiments disclosed or suggested herein, the masking material (eg, photoresist) is patterned by exposure to light that is applied to the substrate, passes through the masking, and chemically removes a portion of the masking material. Masking by directing an appropriate integrated light beam (e.g., from an excimer laser) to a portion of the masking material (e.g., a blank reinforced photoresist) to be removed (i.e., conventional photosensitive techniques) and removed. Alternative techniques may be used that include removing these portions of the material, or guiding the light beam properly integrated into the reinforcing portion of the masking material (without using masking) and then chemically cleaning the unreinforced masking material. .
예를 들어, 상술된 주요부에서, 스템(코어, 폴스워크)이 와이어 상태로 존재하지만, 본 발명의 요지 내에서, 코어는 도전성 리본 또는 탭과 같은 긴 평면 부재로 될 수 있다. 이러한 탭들은 상대적으로 연성 금속의 평면 판지로부터 용이하게 펀칭될 수 있고, 이 후 여기에서 상술된 방식으로 원하는 탄성 및/또는 복합성을 나타내도록 오버코팅된다. For example, in the main part described above, the stem (core, poles walk) is in the wire state, but within the gist of the present invention, the core may be an elongated planar member such as a conductive ribbon or tab. These tabs can be easily punched out of a relatively soft metal flat cardboard, and then overcoated to exhibit the desired elasticity and / or complexity in the manner described herein above.
본 발명의 탄성 접점 구조체가 제거 가능한 기판 상에 형성될 수 있고, 이 후 이로부터 제거되어서 전자 부품에 장착하기에 적합한 다수의 분리 개별 탄성 접점 구조체를 제공하는 것을 명백하게 이해할 것이다. It will be clearly understood that the elastic contact structure of the present invention can be formed on a removable substrate and then removed therefrom to provide a plurality of separate individual elastic contact structures suitable for mounting to an electronic component.
부가적으로, 상부 구조물 오버코팅에 의해서 오버코팅된 코어러(corer) 폴스워크를 포함하는 여기에 개시된 탄성 접점 구조체는 “복합 상호 연결부 요소”로서 고려될 수 있다. Additionally, the elastic contact structures disclosed herein that include a corer false walk overcoated by superstructure overcoating can be considered as a "composite interconnect element".
상기 주요부에서, 접점힘(F)은 탄성 접점 구조체에 종방향으로 적용, 달리 말하면, 접점힘은 탄성 접점 구조체의 장착 기부의 방향으로 또는 (다른 방식으로 도시된) 탄성 접점 구조체가 장착되는 단자를 향하여 안내되는 것을 논의하였다. 예를 들어, 도5F를 참조. 접점힘이 탄성 접점 구조체가 힘에 반작용하는 어떤 방향(횡방향 포함)에서 탄성 접점 구조체에 작용할 수 있다. In this main part, the contact force F is applied longitudinally to the elastic contact structure, in other words, the contact force is applied to the terminal in which the elastic contact structure (shown otherwise) is mounted in the direction of the mounting base of the elastic contact structure. Discussion was directed towards. See, eg, FIG. 5F. The contact force may act on the elastic contact structure in any direction (including transverse direction) in which the elastic contact structure reacts to the force.
다수의 탄성 접점 구조체가 제거 가능한 기판 상의 미리 제조된 다수의 접점 팁부 상에 형성될 수 있는 방법을 예제는 개시하였다. 예를 들어, 도10A 내지 도10I 참조. 도9C에 도시된 바와 같이, 다수의 미리 제조된 팁부 구조체가 전자 부 품의 단자 상에 미리 제조되는 탄성 접점 구조체의 팁부에 브레이징될 수 있다는 것을 명백하게 이해할 것이다.Examples have described how a plurality of elastic contact structures can be formed on a plurality of prefabricated contact tips on a removable substrate. See, eg, FIGS. 10A-10I. As shown in Figure 9C, it will be apparent that a number of prefabricated tip structure may be brazed at the tip of the resilient contact structure prefabricated on the terminal of the electronic component.
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