KR19990021993A - How to Mount a Chip Interconnect Carrier and Spring Contacts in a Semiconductor Device - Google Patents

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이고르 와이. 칸드로스
장성철
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이고르 와이. 칸드로스
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Abstract

복수개의 자유 직립형 스프링 요소(512)가 캐리어 기판(510)의 표면(510a)에 장착된다. 캐리어 기판(510)은 반도체 장치(502)의 표면(502a)에 장착된다. 반도체 장치의 결합 패드(504)는 스프링 요소와 관련된 단자(516)와 결합 패드(504) 사이에서 연장되는 결합 와이어(520)에 의해 스프링 요소(512)에 접속된다. 다르게는, 캐리어는 반도체 장치에 재유동 납땜된 플립-칩이다. 캐리어 기판(510)은 반도체 장치가 형성된 반도체 웨이퍼로부터 반도체 장치가 단일화되기 전에 하나 이상의 반도체 장치(532, 534)에 적당하게 장착된다. 반도체 장치(502)에 대한 가압 접속을 수행하기 위한 탄성은 캐리어 기판(510) 자체로부터 연장되는 스프링 요소(512)에 의해 제공된다. 따라서, 캐리어 기판(510)은 반도체 장치(502)에 대하여 적당하게 강성을 유지한다. 유리하게는, 캐리어 기판(510)은 캐리어 기판을 반도체 장치에 대하여 장착하기 전에 스프링 요소(512)를 캐리어 기판에 장착함으로써 미리 제조된다.A plurality of free standing spring elements 512 are mounted to the surface 510a of the carrier substrate 510. The carrier substrate 510 is mounted to the surface 502a of the semiconductor device 502. The bond pad 504 of the semiconductor device is connected to the spring element 512 by a bond wire 520 extending between the bond pad 504 and the terminal 516 associated with the spring element. Alternatively, the carrier is a flip-chip soldered back to the semiconductor device. The carrier substrate 510 is suitably mounted to one or more semiconductor devices 532, 534 before the semiconductor device is unified from the semiconductor wafer on which the semiconductor device is formed. The elasticity for making a pressurized connection to the semiconductor device 502 is provided by a spring element 512 extending from the carrier substrate 510 itself. Therefore, the carrier substrate 510 maintains moderate rigidity with respect to the semiconductor device 502. Advantageously, the carrier substrate 510 is prepared in advance by mounting the spring element 512 to the carrier substrate before mounting the carrier substrate to the semiconductor device.

Description

칩 상호접속 캐리어와, 스프링 접촉자를 반도체 장치에 장착하는 방법A method of mounting a chip interconnect carrier and a spring contactor to a semiconductor device

통상적으로, 개별 반도체 (집적 회로) 장치(다이(die))는 사진 석판술(photolithography), 증착(deposition) 등의 공지의 기술을 사용하여 반도체 웨이퍼 상에 수 개의 동일한 장치들을 생성함으로써 생산된다. 일반적으로, 이러한 공정들은 반도체 웨이퍼로붙 개별 다이를 단일화(singulating)(절단)하기 이전에 완전한 기능을 갖는 복수개의 집적 회로 장치를 생성하려는 것이다.Typically, individual semiconductor (integrated circuit) devices (dies) are produced by creating several identical devices on a semiconductor wafer using known techniques such as photolithography, deposition, and the like. In general, these processes seek to create a plurality of fully functional integrated circuit devices prior to singulating (cutting) individual die into a semiconductor wafer.

일반적으로, 웨이퍼로부터 반도체 다이(장치)를 단일화한 후에, 이들은 패키지화된다(최종 조립). (a) 와이어 결합, (b) 테이프 자동 결합(TAB) 및 플립-칩 결합을 포함하는, 반도체 다이를 다른 요소에 부착하기 위한 여러 기술이 공지되어 있다.Generally, after unifying the semiconductor die (device) from the wafer, they are packaged (final assembly). Several techniques are known for attaching a semiconductor die to other elements, including (a) wire bonding, (b) tape automatic bonding (TAB), and flip-chip bonding.

다이들의 패키화 이전에, 양호하게는 다이들이 웨이퍼로부터 단일화되기 이전에 웨이퍼 상의 복수개의 다이들 중 어느 것이 양호한 다이인가를 확인할 수 있는 것이 대체로 바람직하다. 이를 위해, 다이 상의 동일한 복수개의 분리된 단자(결합 패드)에 대해 복수개의 분리된 가압 접속부를 생성하여 다이에 (전력을 포함하는) 신호를 제공하도록 웨이퍼 시험기(tester) 또는 탐침(prober)이 유리하게 채용될 수 있다. 이러한 방식으로, 반도체 다이는 다이가 웨이퍼로부터 단일화되기 이전에 연습 작동(exercising)(시험 및 번인(burned-in))될 수 있다.It is generally desirable to be able to ascertain which of the plurality of dies on the wafer are good dies prior to the packaging of the dies, preferably before the dies are unified from the wafer. To this end, a wafer tester or probe is advantageously used to generate a plurality of separate pressurized connections for the same plurality of separate terminals (bond pads) on the die to provide a signal (including power) to the die. Can be employed. In this manner, the semiconductor die can be exercised (tested and burned-in) before the die is unified from the wafer.

대개, 전자 부품들 사이의 상호접속은 비교적 영구적인 것과 용이하게 분리할 수 있는 것 등 두 가지로 분류된다.Usually, interconnections between electronic components fall into two categories: relatively permanent and easily separable.

비교적 영구적인 것의 일례로는 납땜 결합이 있다. 두 개의 부품이 일단 납땜되면 이들 부품을 분리하기 위해서는 납땜을 제거하는 공정을 사용해야 한다. 와이어 결합도 비교적 영구적인 접속의 일례이다.One example of a relatively permanent one is a solder joint. Once the two parts are soldered, the process of removing the solder must be used to separate these parts. Wire bonding is also an example of a relatively permanent connection.

용이하게 분리할 수 있는 것의 일례로는 하나의 전자 부품의 탄성 소켓 요소에 의해 수용되는 다른 하나의 전자 부품의 강성 핀이 있다. 소켓 요소는 전자 부품들 사이에 신뢰성 있는 전기 접속을 보장하기에 충분한 크기의 접촉력(압력)을 핀들 상에 작용시킨다.One example of what can be easily separated is a rigid pin of another electronic component that is received by an elastic socket element of one electronic component. The socket element exerts a contact force (pressure) on the pins of sufficient magnitude to ensure a reliable electrical connection between the electronic components.

전자 요소의 단자와 가압 접촉되는 상호접속 요소들은 본 명세서에서 스프링 또는 스프링 요소 또는 스프링 접촉자로 언급된다. 일반적으로, 전자 요소들(예컨대, 전자 요소 상의 단자)에 대해 신뢰성 있는 가압 접촉을 수행하도록 어떠한 최소 접촉력이 요구된다. 예컨대, 표면 상에서 필름에 의해 오염되거나 표면 상에 부식물 또는 산화물을 가질 수 있는 전자 요소의 단자에 대해 신뢰성 있는 전기 접속을 하도록 (접촉부당 2 그램 이하 그리고 약 150 그램 이상을 포함하는) 약 15 그램의 접촉(하중)력이 요구될 수 있다. 각각의 스프링의 요구되는 최소 접촉력은 스프링 재료의 항복 강도가 증가되거나 스프링 요소의 크기가 증가될 것을 필요로 한다. 일반적인 명제로서, 재료의 항복 강도가 높을수록 작업(예컨대, 천공, 절곡 등)하기가 더욱 곤란하다. 그리고, 스프링을 보다 작게 만들려는 요구는 기본적으로 스프링의 횡단면을 크게 하려는 것을 불가능하게 한다.Interconnect elements in pressure contact with the terminals of the electronic element are referred to herein as springs or spring elements or spring contacts. In general, any minimum contact force is required to make reliable pressurized contact with the electronic elements (eg, terminals on the electronic element). For example, about 15 grams (including less than 2 grams per contact and greater than or equal to about 150 grams) to make a reliable electrical connection to a terminal of an electronic element that may be contaminated by a film on the surface or have corrosive or oxides on the surface. Contact (load) forces may be required. The minimum contact force required of each spring requires an increase in the yield strength of the spring material or an increase in the size of the spring element. As a general proposition, the higher the yield strength of the material, the more difficult it is to work (eg, puncture, bend, etc.). And the demand to make the springs smaller basically makes it impossible to make the cross sections of the springs larger.

특히 장치를 탐침 검사하도록 반도체 장치에 대해 신뢰성 있는 가압 접속을 수행하기 위하여, 정렬, 탐침력, 오버드라이브, 접촉력, 평형 접촉력, 세척, 접촉 저항 및 평탄화를 포함하는, 그러나 이러한 것으로 제한되지 않는, 수 개의 매개 변수에 관심을 기울여야 한다. 이들 매개 변수의 일반적인 논의는 본 명세서에서 참조되어 합체된, 발명의 명칭이 고밀도 탐침 카드인 미국 특허 제4,837,622호에서 알 수 있다.Numbers, including, but not limited to, alignment, probe force, overdrive, contact force, equilibrium contact force, cleaning, contact resistance, and planarization, in order to achieve reliable pressurization to semiconductor devices, in particular to probe the device. Attention should be paid to the two parameters. A general discussion of these parameters can be found in US Pat. No. 4,837,622, which is incorporated herein by reference, which is named High Density Probe Card.

본 명세서에서 참조되어 합체된 이하의 미국 특허는 전자 요소에 대해 접속하는 것, 특히 가압 접속하는 것에 관한 일반적인 관심 사항인 것으로서 인용된다. 미국 특허 제5,386,344호(플렉스 회로 카드 탄성 중합체 케이블 커넥터 조립체), 제5,336,380호(전기 커넥터 및 집적 회로 패키지용 스프링 편의식 테이퍼형 접촉 요소), 제5,317,479호(도금된 가요성 리드(lead)), 제5,086,337호(전자 부품의 접속 구조물 및 상기 구조물을 사용하는 전자 장치), 제5,067,007호(인쇄 회로 기판의 표면에 장착하기 위한 리드를 갖는 반도체 장치), 제4,989.069호(지지체로부터 이탈한 도선을 갖는 반도체 패키지), 제4,893,172호(전자 부품용 접속 구조물 및 이를 제조하는 방법), 제4,793,814호(전기 회로 기판 상호 접속), 제4,777,564호(표면 장착형 요소들과 사용되는 리드폼(leadform)), 제4,764,848호(표면 장착형 어레이 변형 완화 장치), 제4,667,219호(반도체 칩 인터페이스), 제4,642,889호(가요성 상호접속 및 그 제조 방법), 제4,330,165호(가압 접촉식 상호접속 커넥터), 제4,295,700호(상호접속 커넥터), 제4,067,104호(미세 전자 요소들을 결합시키는 가요성 금속 상호접속부 어레이의 제조 방법), 제3,795,037호(전기 커넥터 장치), 제3,616,532호(다층 인쇄 회로 전기 상호접속 장치), 및 제3,509,270호(인쇄 회로용 상호접속부 및 그 제조 방법).The following U.S. patents incorporated by reference herein are cited as being of general interest for connecting to electronic elements, in particular for pressurized connections. U.S. Patent No. 5,386,344 (Flex Circuit Card Elastomer Cable Connector Assemblies), 5,336,380 (Spring-Adjustable Tapered Contact Elements for Electrical Connectors and Integrated Circuit Packages), 5,317,479 (Plated Flexible Leads), 5,086,337 (connection structures of electronic components and electronic devices using the structures), 5,067,007 (semiconductor devices having leads for mounting on the surface of printed circuit boards), 4,989.069 (with conductors deviating from the support) Semiconductor packages), 4,893,172 (connection structures for electronic components and methods of manufacturing them), 4,793,814 (electrical circuit board interconnections), 4,777,564 (leadforms for use with surface-mounted elements), 4,764,848 (Surface Mount Array Strain Relief), 4,667,219 (Semiconductor Chip Interface), 4,642,889 (Flexible Interconnect and Manufacturing Method), 4,330,165 (Pressure Contact Interconnect) Connectors), 4,295,700 (interconnect connectors), 4,067,104 (methods for manufacturing flexible metal interconnect arrays for joining microelectronic elements), 3,795,037 (electric connector devices), 3,616,532 (multilayer printed circuit electrical Interconnect devices), and 3,509,270 (interconnects for printed circuits and methods of manufacturing the same).

가압 접속을 수행하는 기구를 갖는 반도체 장치 자체를 제공하는 것이 유리하다. 반도체 다이(칩)의 표면으로부터 멀리 편의되는 단자를 갖는 반도체 칩 조립체를 제공하는 제한된 개수의 기술이 종래 기술에서 제안되었다. 발명의 명칭이 가압 접촉부를 갖는 반도체 칩 조립체 및 요소인 미국 특허 제5,414,298호에는 이러한 조립체가 초집약형일 수 있으며 칩 자체의 면적보다 약간만 큰 면적을 차지할 수 있다는 것이 기재되어 있다.It is advantageous to provide a semiconductor device itself having a mechanism for performing a pressurized connection. A limited number of techniques have been proposed in the prior art to provide a semiconductor chip assembly having terminals that are biased away from the surface of the semiconductor die (chip). US Pat. No. 5,414,298, which is a semiconductor chip assembly and element having a pressure contact, describes that such an assembly may be super-intensive and may only occupy an area slightly larger than the area of the chip itself.

[본 발명의 간단한 설명(요약)]BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION (Summary)

본 발명의 목적은 탄성 접촉 구조물(스프링 접촉자)을 반도체 장치에 장착하는 기술을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a technique for mounting an elastic contact structure (spring contact) to a semiconductor device.

본 발명의 다른 목적은, 탐침 카드에 탐침 카드로부터 연장되는 탄성 접촉 구조물이 마련되는 것을 요구하기보다는, 필수적인 탄성 및/또는 가요성 요소(즉, 스프링 요소)들이 반도체 다이 상에 머무르는 상태로, 반도체 다이가 반도체 웨이퍼로부터 단일화(분리)되기 전에 반도체 다이를 탐침 검사하는 기술을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a semiconductor with the necessary elastic and / or flexible elements (ie, spring elements) staying on the semiconductor die, rather than requiring the probe card to be provided with an elastic contact structure extending from the probe card. It is a technique to probe a semiconductor die before the die is unified (separated) from the semiconductor wafer.

본 발명의 다른 목적은 반도체 장치 상에 복수개가 장착될 수 있는 개선된 스프링 접촉 요소(탄성 접촉 구조물)를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an improved spring contact element (elastic contact structure) which can be mounted on a plurality of semiconductor devices.

본 발명의 다른 목적은 전자 요소들에 대해 가압 접속하기에 적당한 상호접속 요소들을 제공하는 것이다.Another object of the invention is to provide interconnecting elements suitable for pressurized connection to electronic elements.

본 발명의 목적은 동일한 상호접속 구조물을 사용하여, 반도체 다이와 같은 전자 요소들에 대하여 임시 접속 및 영구 접속하는 기술을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a technique for temporary and permanent connection to electronic elements such as semiconductor dies, using the same interconnect structure.

본 발명의 추가의 목적은 다이가 웨이퍼로부터 단일화되기 전에 또는 다이가 웨이퍼로부터 단일화된 후에 다이의 번인 및/또는 시험을 수행하기 위하여 다이에 대해 임시 상호접속하는 기술을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a technique for temporarily interconnecting dies to perform burn-in and / or testing of the dies before the die is unified from the wafer or after the die is unified from the wafer.

본 발명에 따르면, 복수개의 본래 탄성적인 접촉 구조물(스프링 요소)이 캐리어 기판(carrier substrate)에 장착되고, 캐리어 기판은 반도체 장치에 장착되며, 스프링 요소들은 결합 와이어 등에 의해 반도체 장치 상의 결합 패드들 중 대응하는 결합 패드에 접속된다. 스프링 요소들은 다른 수단을 요구하지 않고도 요구되는 탄성을 그 자체로서 제공한다. 캐리어 기판은 캐리어 기판이 장착되는 전자 부품(예컨대, 반도체 장치)에 대하여 고정된 채로 유지되는데, 바꿔 말하면, 캐리어 기판은 반도체 장치에 대하여 탄성적으로 장착되지 않는다. 양호하게는, 캐리어 기판은 단단하다.According to the present invention, a plurality of original elastic contact structures (spring elements) are mounted on a carrier substrate, the carrier substrate is mounted on a semiconductor device, and the spring elements are connected to one of the bond pads on the semiconductor device by a bonding wire or the like. Is connected to a corresponding mating pad. The spring elements provide by themselves the required elasticity without requiring other means. The carrier substrate remains fixed with respect to the electronic component (for example, semiconductor device) on which the carrier substrate is mounted, in other words, the carrier substrate is not elastically mounted to the semiconductor device. Preferably, the carrier substrate is rigid.

본 발명의 다른 실시예들에서, 스프링 요소들은 리드프레임(leadframe)의 리드에 장착되고, 리드프레임은 스프링 접촉자 캐리어로서 역할한다.In other embodiments of the invention, the spring elements are mounted to a lead of a leadframe, which serves as a spring contact carrier.

캐리어 기판(리드프레임의 리드를 포함) 상에서 스프링 접촉자를 갖는 반도체 장치를 제공하는 이점들 중에서;Among the advantages of providing a semiconductor device having a spring contact on a carrier substrate (including the lead of the leadframe);

(a) 스프링 접촉자를 반도체 장치에 직접 장착하기보다는 스프링 접촉자를 캐리어 기판 상에 조립 제조함으로써, 사용 가능한(양호한) 스프링 접촉자의 제조 및 생산과 관련한 어떠한 문제점도 반도체 장치를 취급하기 이전에 명백하게 나타나고;(a) By fabricating and manufacturing the spring contacts on the carrier substrate rather than mounting the spring contacts directly to the semiconductor device, any problems with the manufacture and production of usable (good) spring contacts are evident before handling the semiconductor device;

(b) 스프링 접촉자는 시험 기판에 신뢰성 있게 임시적으로 접촉될 수 있는데, 이는 통상의 인쇄 회로 기판처럼 간단하고 수월하게 될 수 있으며;(b) the spring contacts can reliably and temporarily contact the test substrate, which can be as simple and straightforward as a conventional printed circuit board;

(c) 동일한 탄성 접촉 구조물은 스프링 클립 등에 의해 제위치에서 유지될 때 회로 기판에 대해 신뢰성 있게 가압 접속될 수 있고;(c) the same elastic contact structure can be reliably pressed against the circuit board when held in place by a spring clip or the like;

(d) 동일한 탄성 접촉 구조물은 납댐 등에 의해 회로 기판에 대해 신뢰성 있게 영구적으로 접속될 수 있다.(d) The same elastic contact structure can be reliably and permanently connected to the circuit board by lead dams or the like.

본 발명의 일 태양에 따르면, 스프링 접촉 요소는 반도체 다이 등의 전자 부품에 대한 임시 접속부로서 또는 영구접속부로서 이중 역할을 제공할 수 있다.According to one aspect of the invention, the spring contact element may serve a dual role as a temporary connection or as a permanent connection to an electronic component such as a semiconductor die.

양호하게는, 스프링 접촉 요소 캐리어는 반도체 다이가 반도체 웨이퍼로부터 단일화(분리)되기 전에 반도체 다이에 장착된다. 이러한 방식으로, 반도체 장치 등에 전력을 공급하기 위해 간단한 시험 기판을 사용하여 하나 이상의 단일화되지 않은(unsingulated) 반도체 다이(장치)에 대해 복수개의 가압 접촉부가 이루어질 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 간단한 시험 기판은 표면으로부터 연장하는 복수개의 탐침 요소를 갖는 기판인 종래의 탐침 카드와 비교할 때, 복수개의 단자 또는 전극을 갖는 기판이다. 간단한 시험 기판은 덜 비싸며 종래의 탐침 카드보다 더욱 용이하게 구성될 수 있다. 더구나, 종래의 탐침 카드에 고유한 어떤 물리적 제한은, 본 밤령의 반도체 장치 조립체와의 요구되는 가압 접촉부를 이루기 위해 간단한 시험 기판을 사용할 때에는 직면하지 않게 된다. 이러한 방식으로, 반도체 다이가 웨이퍼로부터 단일화(분리)되기 전에, 복수개의 단일화되지 않은 반도체 다이가 연습 작동(시험 및/또는 번인)될 수 있다.Preferably, the spring contact element carrier is mounted to the semiconductor die before the semiconductor die is unified (separated) from the semiconductor wafer. In this way, a plurality of pressurized contacts can be made to one or more unsingulated semiconductor die (devices) using a simple test substrate to power a semiconductor device or the like. As used herein, a simple test substrate is a substrate having a plurality of terminals or electrodes as compared to a conventional probe card, which is a substrate having a plurality of probe elements extending from the surface. Simple test substrates are less expensive and can be configured more easily than conventional probe cards. Moreover, certain physical limitations inherent in conventional probe cards are not encountered when using a simple test substrate to make the required pressurized contacts with the semiconductor device assembly of the present night. In this manner, a plurality of ununited semiconductor dies can be exercised (tested and / or burned in) before the semiconductor die is unified (separated) from the wafer.

본 발명의 일 태양에 따르면, 반도체 다이에 장착되고 반도체 다이를 연습 작동시키는 데 사용되는 동일한 스프링 접촉자 요소는 반도체 다이가 웨어퍼로부터 단일화된 후에 반도체 다이에 대해 영구 접속 또는 가압 접속시키는 데 사용될 수 있다.According to one aspect of the invention, the same spring contact element mounted to a semiconductor die and used to practice operating the semiconductor die may be used to make permanent or pressurized connections to the semiconductor die after the semiconductor die has been unified from the wafer. .

본 발명의 일 태양에 따르면, 스프링 접촉 요소는 양호하게는 캐리어 기판의 단자 상에 직접 제조된 복합 상호접속 요소로서 형성된다. 복합(다층) 상호접속 요소는, 와이어(와이어 스템) 또는 리본일 수 있는 긴 코어 요소를 캐리어 기판의 단자에 장착하고, 코어 요소를 스프링 형상을 갖도록 성형하며, 생성된 복합 상호접속 요소의 물리적(예컨대, 스프링) 특성을 향상시키거나 생성된 복합 상호접속 요소를 캐리어 기판에 단단히 고정하기 위하여 코어 요소를 오버코팅시킴으로써 제조된다.According to one aspect of the invention, the spring contact element is preferably formed as a composite interconnect element manufactured directly on the terminal of the carrier substrate. The composite (multilayer) interconnect element mounts a long core element, which may be a wire (wire stem) or ribbon, to a terminal of the carrier substrate, shapes the core element to have a spring shape, and the physical ( For example, it is produced by overcoating the core element to improve the spring) properties or to securely fix the resulting composite interconnect element to the carrier substrate.

본 명세서에서 개시되어 설명 전체를 통하여 복합이라는 용어의 사용은 그 용어의 포괄적 의미(예를 들면, 2개 이상의 요소로 이루어짐)와 동일하고, 다른 분야에서 복합 단어의 어떠한 사용, 예를 들면, 글라스, 카본 또는 수지 등의 매트릭스에 지지된 다른 섬유와 같은 재료에 적용되는 것과 혼동하는 것은 아니다.The use of the term compound as disclosed herein and throughout the description is equivalent to the generic meaning of the term (eg, consisting of two or more elements), and any use of the compound word in other fields, eg, glass It is not to be confused with being applied to a material such as other fibers supported on a matrix such as carbon or resin.

본 명세서에 사용된 용어인 스프링 형상은 긴 요소의 단부(선단부)가 이 선단부에 작용된 힘에 대하여 탄성(복원) 이동을 나타내게 되는 긴 요소의 임의의 형상을 의미한다. 이는 하나 이상의 절곡부를 갖는 형상의 긴 요소 및 실질적으로 직선형인 긴 요소도 포함한다.As used herein, the term spring shape refers to any shape of an elongated element such that the end (tip) of the elongate element exhibits elastic (resilient) movement with respect to the force acting on this tip. It also includes elongate elements of substantially shaped shape with one or more bends.

본 명세서에 사용된 것으로, 용어 접점 영역, 단자, 패드 등은 상호접속 요소가 장착되거나 또는 접촉하는 어떠한 전자 부품상의 어떤 전도성 영역을 언급한다.As used herein, the terms contact areas, terminals, pads, and the like refer to any conductive area on any electronic component to which the interconnect element is mounted or in contact with.

통상적으로, 복합 상호접속 요소(스프링 요소)는 코어의 단부가 캐리어 기판상의 단자에 장착된 후에 성형된다.Typically, the composite interconnect element (spring element) is shaped after the end of the core is mounted to the terminal on the carrier substrate.

또한, 코어 요소는 전자 부품에 장착하기 전에 형성화된다.In addition, the core element is formed prior to mounting on the electronic component.

또한, 코어 요소는 전자 부품이 아닌 희생 기층에 장착되거나 또는 일부이다. 상기 희생 기층은 성형 후 그리고 오버코팅 전 또는 후에 제거된다. 본 발명의 태양에 따르면, 다양한 표면 형상(topography)을 갖는 선단들이 상호접속 요소의 접점 단부에 배열될 수 있다(또한, 모출원의 도11A 내지 11F 참조).In addition, the core element is mounted or part of a sacrificial substrate that is not an electronic component. The sacrificial base layer is removed after molding and before or after overcoating. According to aspects of the present invention, tips having various topography may be arranged at the contact ends of the interconnecting elements (see also FIGS. 11A-11F of the parental source).

본 발명의 일 실시예에서, 코어는 비교적 낮은 항복 강도를 갖는 연질 재료로 되고, 비교적 높은 항복 강도를 갖는 경질 재료로 오버코팅 된다. 예를 들어, 금 와이어 등의 연질 재료가 (와이어 결합 등에 의해) 반도체 장치의 결합 패드에 부착되며, (전기화학 도금 등에 의해) 니켈 및 그 합금 등의 경질 재로로 오버코팅 된다.In one embodiment of the present invention, the core is a soft material having a relatively low yield strength and overcoated with a hard material having a relatively high yield strength. For example, a soft material such as gold wire is attached to the bonding pad of the semiconductor device (by wire bonding or the like) and overcoated with hard material such as nickel and its alloy (by electrochemical plating or the like).

코어 대면 오버 코팅, 단일 및 다층 오버코팅, 미세 돌기를 갖는 거친 오버코팅(모출원의 도5C 및 도5D 참조) 및 코어의 전체 길이 또는 일부만이 걸친 오버코팅에 대하여 기재되어 있다. 코어의 전체 길이 또는 일부만을 오버코팅 하는 경우에, 코어의 선단부는 전자 부품에의 접속부를 만들기 위해 적절하게 노출될 수도 있다 (모출원의 도5B 참조).Core facing overcoating, single and multilayer overcoating, coarse overcoating with fine protrusions (see FIGS. 5C and 5D of the source) and overcoating over the entire length or only a portion of the core are described. In the case of overcoating the entire length or only a portion of the core, the tip of the core may be properly exposed to make a connection to the electronic component (see FIG. 5B of the application).

일반적으로, 여기에 기재된 내용 중에서 도금은 코어 요소를 오버코팅 하기 위한 여러 방법 중 일례로 사용된 것이다. 본 발명의 범위 내에서, 수용액으로부터 재료의 침전, 전해 도금, 무전해 도금, 화학 증착(CVD), 물리적 증착(PVD), 액체, 고체 또는 기체의 분리를 일으키는 공정 및 재료를 침전시키는 공지의 모든 방법을 포함하여 임의의 적절한 공정에 의해 코어 요소를 오버코팅할 수 있다.In general, plating herein is used as an example of several methods for overcoating core elements. Within the scope of the present invention, all known processes for precipitating materials and depositing materials from aqueous solutions, electrolytic plating, electroless plating, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), separation of liquids, solids or gases, The core element can be overcoated by any suitable process, including the method.

대개, 니켈 등의 금속 재료로 코어를 오버코팅하기 위해서는 전기화학 공정, 특히 전해 도금이 바람직하다.Usually, in order to overcoat the core with a metal material such as nickel, an electrochemical process, in particular electrolytic plating, is preferred.

본 발명의 다른 실시예에서, 스프링 요소는 탄성 접촉 구조물로서 역할하기에 본질적으로(즉, 상기 복합 상호접속 요소의 경우에서처럼 오버코팅없이) 적당한 경질 재료로 된 긴 요소이다. 이러한 단일체 스프링 요소는 스프링 요소의 전기 접촉의 특성을 향상시키거나 스프링 요소가 장착되는 단자에 스프링 요소를 (상기 복합 상호접속 요소와 유사한 방식으로) 단단히 고정하기 위하여 오버코팅될 수 있다. 고정하기 위하여 오버코팅하는 경우에, 납땜, 접착, 및 스프링 요소의 단부를 단자의 연질부 내로 관통시키는 것 등에 의해 스프링 요소를 단자에 결합시키는 것만이 필요하다. 복수개의 강성 스프링 요소가 전자 부품에의 후속 전달을 위해 희생 기층(sacrificial substrate)에 장착되는 것도 본 발명의 범주 내에 있다.In another embodiment of the present invention, the spring element is an elongate element of rigid material, which is essentially suitable for acting as an elastic contact structure (ie without overcoating as in the case of the composite interconnect element). This monolithic spring element can be overcoated to improve the properties of the electrical contact of the spring element or to securely secure the spring element (in a similar manner to the composite interconnect element) to the terminal on which the spring element is mounted. In the case of overcoating for fixing, it is only necessary to couple the spring element to the terminal by soldering, gluing, penetrating the end of the spring element into the soft part of the terminal, and the like. It is also within the scope of the present invention that a plurality of rigid spring elements are mounted to a sacrificial substrate for subsequent delivery to electronic components.

양호하게는, 코어는 와이어의 형태이다. 다르게는, 코어는 평탄한 탭(tab) (전도성 금속 리본) 또는 긴 재료 리본이다.Preferably, the core is in the form of a wire. Alternatively, the core is a flat tab (conductive metal ribbon) or long material ribbon.

코어 및 오버코팅을 위한 대표적인 재료들을 기재하기로 한다.Representative materials for core and overcoating will be described.

이후에는 일반적으로 매우 작은 치수(예를 들어, 3.0 mil 이하)인 비교적 연질인 (낮은 항복 강도) 코어로 실시하는 방법에 대하여 설명한다. 반도체 장치의 금속화에 용이하게 부착되는 금 등의 연질 재료는 스프링으로서 기능하기에 충분한 탄성을 갖는다. (이러한 연질 금속 재료는 탄성 변형보다는 주로 소성을 나타낸다.) 반도체 장치에 용이하게 부착되고 적절한 복원성을 갖는 다른 연질 재료는 대부분의 탄성 중합체 재료의 경우에서처럼 전기적으로 비전도성을 나타낸다. 양 경우에, 필요로 하는 구조 및 전기적 특성은 코어 위에 도포된 오버코팅에 의해 복합 상호접속 요소에 부과될 수 있다. 복합 접속 요소는 적절한 접촉력을 나타내면서도 매우 작게 만들 수 있다. 또한, 복수개의 상기 복합 접속 요소는 인접한 복합 접속 요소로의 거리(인접하는 접속 요소들 사이의 거리를 피치라고 한다.) 보다 매우 더 큰 길이(예를 들어, 100 mil)를 갖더라도 미세 피치(예를 들어, 10 mil)로 배열될 수 있다.The following describes a method of implementation with a relatively soft (low yield strength) core that is generally very small in dimension (eg 3.0 mil or less). Soft materials such as gold that easily adhere to metallization of semiconductor devices have sufficient elasticity to function as springs. (These soft metal materials exhibit predominantly plastic rather than elastic deformation.) Other soft materials that are easily attached to semiconductor devices and have adequate resilience are electrically non-conductive as in the case of most elastomeric materials. In both cases, the required structural and electrical properties can be imposed on the composite interconnect element by overcoating applied over the core. Composite connection elements can be made very small while exhibiting adequate contact force. In addition, the plurality of the composite connection elements may have a fine pitch even if they have a length (eg, 100 mils) that is much larger than the distance to adjacent composite connection elements (the distance between adjacent connection elements is called a pitch). For example, 10 mils).

본 발명의 복합 상호접속 요소는 전도성, 납땜성, 및 낮은 저항을 포함하여 우수한 전기적 특성을 나타낸다. 많은 경우에, 작용된 힘에 반응하는 상호접속 요소의 변형은 와이핑 접촉을 일으키며, 이는 신뢰성 있는 접속을 이루는 것을 도와 준다.The composite interconnect elements of the present invention exhibit excellent electrical properties, including conductivity, solderability, and low resistance. In many cases, deformation of the interconnecting element in response to the applied force results in a wiping contact, which helps to make a reliable connection.

본 발명의 또 다른 장점은 본 발명의 상호접속 요소로 만들어진 접속부를 용이하게 분리할 수 있다는 것이다. 전자 부품의 단자에 상호접속부를 만들기 위해 납땜하는 것은 선택적인 것으로, 일반적으로는 시스템 수준에 바람직하지 않은 것이다.Another advantage of the present invention is that the connection made with the interconnect elements of the present invention can be easily separated. Soldering to make interconnects to the terminals of electronic components is optional and generally undesirable at the system level.

본 발명의 일 태양에 따르면, 제어식 임피던스를 갖는 상호접속 요소를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 이들 방법은 전도성 코어 또는 전체 복합 상호접속 요소를 유전 재료(절연층)로 코팅(예를 들어, 전기 영동 코팅)하고, 유전체 재료를 전도성 재료의 외부 층으로 오버코팅하는 단계를 수반한다. 외부 전도성 재료층을 접지함으로써 상호접속 요소를 효과적으로 차폐할 수 있고 그 임피던스를 용이하게 제어할 수 있다 (모출원의 도10K 참조).According to one aspect of the present invention, a method of manufacturing an interconnect element having a controlled impedance is described. These methods involve coating (eg, electrophoretic) the conductive core or the entire composite interconnection element with a dielectric material (insulating layer) and overcoating the dielectric material with an outer layer of conductive material. By grounding the outer conductive material layer, it is possible to effectively shield the interconnection element and to easily control its impedance (see FIG. 10K of the present application).

본 발명의 일 태양에 따르면, 상호접속 요소는 전자 부품에의 후속 부착을 위하여 개개의 유닛으로서 미리 제조할 수 있다. 이 목적을 달성하기 위한 여러 방법이 기재되어 있다. 본 명세서에 특별히 기재되지는 않았으나 이는 복수개의 개개의 상호접속 요소를 기층에 장착하거나 복수개의 개개의 상호접속 요소를 탄성 중합체 또는 지지 기층 사에 현수하기 위하여 취급하게 되는 기계를 제조하도록 비교적 직선형을 취하도록 되어 있다.According to one aspect of the invention, the interconnecting elements can be prefabricated as individual units for subsequent attachment to the electronic component. Several methods have been described for achieving this purpose. Although not specifically described herein, it takes a relatively straight line to manufacture a machine that handles mounting of a plurality of individual interconnect elements to a substrate or suspending a plurality of individual interconnect elements to an elastomer or support substrate yarn. It is supposed to be.

본 발명의 복합 상호접속 요소는 전도 특성을 증진시키고 부식에 대한 저항성을 증진시키도록 코팅되는 종래 방법의 상호접속 요소와는 매우 다르다는 것을 명확히 알아야 한다.It should be clearly understood that the composite interconnect elements of the present invention are very different from the interconnect elements of conventional methods that are coated to enhance the conductive properties and to improve the resistance to corrosion.

본 발명의 오버코팅은 특히 상호접속 요소를 전자 부품의 단자에 고정하는 것을 증진시키고 그리고/또는 필요로 하는 탄성 특성을 복합 상호접속 요소에 부과하기 위한 것이다. 이러한 방식으로, 응력(접촉력)은 이 응력을 흡수하도록 된 상호접속 요소의 부분들에 안내된다.The overcoating of the present invention is particularly intended to enhance the fastening of the interconnect elements to the terminals of the electronic component and / or to impart the necessary elastic properties to the composite interconnect elements. In this way, the stress (contact force) is directed to the parts of the interconnecting element that are adapted to absorb this stress.

또한, 본 발명은 스프링 접촉자를 제조하기 위한 새로운 기술을 제공한다는 것을 알아야 한다. 일반적으로, 이러한 스프링의 작동식 구조는 절곡 및 형상 작업보다는 도금에 의한 제품이다. 이는 스프링 형상을 형성하는 데 여러 재료를 사용하고 코어의 비계를 전자 부품에 부착하기 위해 바람직한 공정을 사용할 수 있게 해준다. 오버코팅은 코어의 비계 위에 상부 구조로서 기능하며, 이들 두가지 용어는 원래는 토목 공학 분야에 사용되는 용어이다.It should also be appreciated that the present invention provides new techniques for manufacturing spring contacts. In general, the actuated structure of such springs is a product by plating rather than bending and shaping operations. This makes it possible to use different materials to form the spring shape and to use the desired process for attaching the scaffold of the core to the electronic components. Overcoating functions as a superstructure on the scaffolding of the core, both of which are originally used in the field of civil engineering.

본 발명의 뚜렷한 이점은 납땜 또는 경납땜 등의 추가의 불리한 기술을 요구함이 없이, 깨지기 쉬운 반도체 장치 상에 자유 직립형(freestanding) 스프링 접촉자(스프링 요소)가 장착될 수 있다는 것이다.A distinct advantage of the present invention is that a freestanding spring contact (spring element) can be mounted on the fragile semiconductor device without requiring additional disadvantageous techniques such as soldering or brazing.

본 발명의 일 태양에 따르면, 임의의 탄성 접촉 구조물은 적어도 2개의 복합 상호접속 요소들로서 형성될 수 있다.According to one aspect of the invention, any elastic contact structure can be formed as at least two composite interconnection elements.

본 발명의 이점들 중에서;Among the advantages of the present invention;

(a) 복합 상호접속 요소(스프링 접촉자)는 모두 금속으로 되어 있어서, 상승된 온도에서, 결과적으로 단시간 내에 번인이 수행되게 하며;(a) the composite interconnect elements (spring contacts) are all made of metal, allowing burn-in to be carried out at elevated temperatures and consequently within a short time;

(b) 복합 상호접속 요소는 자유 직립형이고, 반도체 장치의 결합 패드 배치에 의해 제한되지 않으며;(b) the composite interconnection element is free standing and is not limited by the bond pad arrangement of the semiconductor device;

(c) 본 발명의 복합 상호접속 요소는 기부에서보다 더 큰 피치(간격)로 팁을 갖도록 구성됨으로써, 반도체 피치(예컨대, 10 mil)로부터 배선 기판 피치(예컨대, 100 mil)까지 피치를 분포시키는 공정을 즉시(예컨대, 최초 레벨 상호접속에서) 개시하여 이를 용이하게 한다.(c) The composite interconnect element of the present invention is configured to have a tip at a larger pitch (interval) than at the base, thereby distributing a pitch from a semiconductor pitch (eg, 10 mils) to a wiring board pitch (eg, 100 mils). The process is initiated immediately (eg at the initial level interconnect) to facilitate this.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 이하의 설명에 비추어 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent in light of the following description.

본 발명은 전자 요소들 사이에 임시 가압 접속부(pressure connection)들을 생성하는 것에 관한 것으로, 특히 탄성 접촉 구조물(스프링 접촉자(spring contact))을 반도체 장치에 장착하는 기술에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the creation of temporary pressure connections between electronic elements, and more particularly to a technique for mounting an elastic contact structure (spring contact) to a semiconductor device.

[관련 출원에 대한 상호 참조][CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATION]

본 특허 출원은 1995년 5월 26일자 출원된 공동 소유의 출원 계속 중인 미국 특허 출원 제08/452,255호(상태: 출원 계속 중)(이하, 모출원이라 한다)의 일부 계속 출원이며, 상기 모출원은 1994년 11월 15일자 출원된 공동 소유의 출원 계속중인 미국 특허 출원 제08/340,144호(상태: 출원 계속 중)와 이에 대응하는 1994년 11월 16일자 출원된 PCT 특허 출원 제PCT/US94/13373호(WO 95/14314로서 1995년 5월 26일자로 공개됨)의 일부 계속 출원이며, 상기 두 개의 출원 모두는 1993년 11월 16일자 출원된 공동 소유의 미국 특허 출원 제08/152,812호(1995년 12월 19일 미국 특허 제5,476,211호)의 일부 계속 출원이다.This patent application is part of a pending US patent application Ser. No. 08 / 452,255 filed on May 26, 1995, filed under US Patent Application No. 08 / 452,255, filed hereafter. Is a co-owned, pending US Patent Application No. 08 / 340,144 filed November 15, 1994 (state: pending application) and its PCT Patent Application No. PCT / US94 /, filed November 16, 1994 Part of a continuing application of 13373 (published May 26, 1995 as WO 95/14314), both of which are jointly owned US patent application Ser. No. 08 / 152,812, filed November 16, 1993 (1995). US Patent No. 5,476,211, filed Dec. 19, filed on December 19, 2008.

또한, 본 특허 출원은 공통 소유의 계속 중인 다음의 미국 특허 출원의 일부 계속 출원이다.In addition, this patent application is part of a continuing, pending US patent application of a common ownership.

1995년 9월 21에 출원된 제08/526,246호 (PCT/US95/14843, 1995.11.13);08 / 526,246 filed September 21, 1995 (PCT / US95 / 14843, November 13, 1995);

1995년 10월 18일에 출원된 제08/533,584호 (PCT/US95/14842, 1995.11.13);08 / 533,584, filed Oct. 18, 1995 (PCT / US95 / 14842, Nov. 13, 1995);

1995년 11월 9일에 출원된 제08/554,902호 (PCT/US95/14844, 1995.11.13;08 / 554,902, filed November 9, 1995 (PCT / US95 / 14844, Nov. 13, 1995;

1995년 11월 15일에 출원된 제08/558,332호 (PCT/US95/14885, 1995.11.15);08 / 558,332, filed November 15, 1995 (PCT / US95 / 14885, November 15, 1995);

1995년 12월 18일에 출원된 제08/573,945호;08 / 573,945, filed December 18, 1995;

1996년 1월 11일에 출원된 제08/584,981호;08 / 584,981, filed January 11, 1996;

1996년 2월 15일에 출원된 제08/602,179호;08 / 602,179, filed February 15, 1996;

1996년 2월 21일에 출원된 제60/012,027호;60 / 012,027, filed February 21, 1996;

1996년 2월 22일에 출원된 제60/012,040호;60 / 012,040, filed February 22, 1996;

1996년 3월 5일에 출원된 제60/012,878호;60 / 012,878, filed March 5, 1996;

1996년 3월 11일에 출원된 제60/013,247호; 및60 / 013,247, filed March 11, 1996; And

1996년 5월 17일에 출원된 제60/005,189호.60 / 005,189, filed May 17, 1996.

모든 특허 출원은 전술된 모출원의 일부 계속 출원이며, 본문에 참조로서 기재된다.All patent applications are part of the above-described parent application, which is incorporated herein by reference.

본 발명의 양호한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명을 양호한 실시예에 대하여 설명하지만 본 발명은 상기 실시예에 제한되지 않는다.Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although the present invention will be described in terms of preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments.

여기 제시된 측면도에서 그 일부분들은 도시의 명확성을 위해 종종 단면으로 제시된다. 예를 들어 많은 도면에서 와이어 스템은 굵은 선으로 완전히 도시되고, 오버 코트는 (종종 빗금 없이) 실단면으로 도시된다.In the side view presented here the parts are often presented in cross-section for clarity of illustration. For example, in many figures the wire stem is shown completely in bold lines and the overcoat is shown in real section (often without hatching).

여기 제시된 도면에서 특정 요소들의 크기는 도시의 명확성을 위해 (도면 중의 다른 요소들과 비교하여 척도가 맞지 않게) 종종 과장되었다.In the drawings presented herein, the size of certain elements is often exaggerated (unscaled in comparison to other elements in the figure) for the sake of clarity.

도 1A 는 본 발명의 일 실시예에 따른 상호접속 요소의 일단을 포함하는 종방향 부분의 단면도이다.1A is a cross-sectional view of a longitudinal portion including one end of an interconnection element in accordance with one embodiment of the present invention.

도 1B 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상호접속 요소의 일단을 포함하는 종방향 부분의 단면도이다.1B is a cross-sectional view of a longitudinal portion including one end of an interconnection element in accordance with another embodiment of the present invention.

도 1C 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상호접속 요소의 일단을 포함하는 종방향 부분의 단면도이다.1C is a cross-sectional view of a longitudinal portion including one end of an interconnection element in accordance with another embodiment of the present invention.

도 1D 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상호접속 요소의 일단을 포함하는 종방향 부분의 단면도이다.1D is a cross-sectional view of a longitudinal portion including one end of an interconnection element in accordance with another embodiment of the present invention.

도 1E 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상호접속 요소의 일단을 포함하는 종방향 부분의 단면도이다.1E is a cross-sectional view of a longitudinal portion including one end of an interconnection element in accordance with another embodiment of the present invention.

도 2A 는 본 발명에 따라 전자 부품의 단자에 장착되고 다층 쉘을 갖는 상호접속 요소의 단면도이다.2A is a cross-sectional view of an interconnecting element mounted to a terminal of an electronic component and having a multilayer shell in accordance with the present invention.

도 2B 는 본 발명에 따른 중간층이 유전 재료로 되어 있는 다층 쉘을 갖는 상호접속 요소의 단면도이다.2B is a cross-sectional view of an interconnecting element having a multilayer shell in which the intermediate layer is of dielectric material in accordance with the present invention.

도 2C 는 본 발명에 따라 전자 부품(탐침 카드 삽입체)에 장착된 복수개의 상호접속 요소의 사시도이다.2C is a perspective view of a plurality of interconnecting elements mounted to an electronic component (probe card insert) in accordance with the present invention.

도 2D 는 본 발명에 따라 상호접속 요소를 제조하는 기법의 예시적 제 1 단계를 도시한 단면도이다.2D is a cross-sectional view illustrating an exemplary first step of a technique for manufacturing an interconnect element in accordance with the present invention.

도 2E 는 본 발명에 따라 상호접속 요소를 제조하는 도 2D 의 기법의 예시적 부가 단계를 도시한 단면도이다.2E is a cross-sectional view illustrating exemplary additional steps of the technique of FIG. 2D to fabricate an interconnect element in accordance with the present invention.

도 2F 는 본 발명에 따라 상호접속 요소를 제조하는 도 2E 의 기법의 예시적 부가 단계를 도시한 단면도이다.2F is a cross-sectional view illustrating exemplary additional steps of the technique of FIG. 2E to fabricate an interconnect element in accordance with the present invention.

도 2G 는 본 발명에 따라 도 2D 내지 도 2F 의 기법에 따라 제조된 예시적인 복수의 개별 상호접속 요소들을 도시한 단면도이다.2G is a cross-sectional view illustrating an exemplary plurality of individual interconnection elements manufactured according to the techniques of FIGS. 2D-2F in accordance with the present invention.

도 2H 는 본 발명에 따라 도 2D 내지 도 2F 의 기법에 따라 제조되고, 서로 소정의 공간 관계로 관련된 예시적인 복수의 상호접속 요소들의 단면도이다.FIG. 2H is a cross-sectional view of an exemplary plurality of interconnecting elements manufactured in accordance with the techniques of FIGS. 2D-2F in accordance with the present invention and associated in a predetermined spatial relationship with one another.

도 2I 는 본 발명에 따라 한 요소의 한 단부를 도시하는, 상호접속 요소 제조의 한 대체 실시예를 도시한 단면도이다.2I is a cross-sectional view illustrating one alternative embodiment of interconnect element fabrication, showing one end of an element in accordance with the present invention.

도 3A 는 본 발명에 따른, 감광성 내식층(photoresist layer)의 개구를 통해, 기판에 인가된 금속층에 결합된 자유 단부를 갖는 와이어의 측면도이다.3A is a side view of a wire having a free end coupled to a metal layer applied to a substrate, through an opening in a photoresist layer, in accordance with the present invention.

도 3B 는 본 발명에 따른, 와이어가 오버코팅된 도 3A 의 기판의 측면도이다.3B is a side view of the substrate of FIG. 3A with wire overcoated, in accordance with the present invention.

도 3C 는 본 발명에 따른, 감광성 내식층이 제거되고 금속층이 부분적으로 제거된 상태의, 도 3B 의 기판의 측면도이다.3C is a side view of the substrate of FIG. 3B with the photosensitive corrosion resistant layer removed and the metal layer partially removed in accordance with the present invention.

도 3D 는 본 발명에 따른, 도 3A 내지 도 3C 에 나타낸 기술에 따라 형성된 반도체 장치의 사시도이다.3D is a perspective view of a semiconductor device formed in accordance with the techniques shown in FIGS. 3A-3C, in accordance with the present invention.

도 4 는 종래 기술의 반도체 장치의 사시도이다.4 is a perspective view of a semiconductor device of the prior art.

도 5 는 본 발명의 실시예에 따른, 반도체 다이에 장착된 스프링 요소를 갖는 캐리어 기판의 측면도이다.5 is a side view of a carrier substrate having a spring element mounted to a semiconductor die, in accordance with an embodiment of the invention.

도 5A 는 본 발명의 실시예에 따른, 2개의 단일화되지 않은 반도체 다이에 장착된 스프링 요소를 갖는 캐리어 기판의 측면도이다.5A is a side view of a carrier substrate having spring elements mounted to two ununited semiconductor dies, in accordance with an embodiment of the invention.

도 5B 는 본 발명의 실시예에 따른 도 5 에 도시된 형태의 캐리어 기판의 측면도이다.5B is a side view of a carrier substrate of the type shown in FIG. 5 in accordance with an embodiment of the present invention.

도 6 은 본 발명에 따른, 반도체 다이에 장착된 스프링 요소를 갖는 캐리어 기판의 다른 실시예의 측면도이다.6 is a side view of another embodiment of a carrier substrate having a spring element mounted to a semiconductor die, in accordance with the present invention.

도 6A 는 본 발명에 따른, 도 6 의 캐리어 반도체 조립체의 측면도이다.6A is a side view of the carrier semiconductor assembly of FIG. 6, in accordance with the present invention.

도 6B 는 본 발명에 따른, 도 6 의 캐리어 조립체의 다른 실시예의 측면도이다.6B is a side view of another embodiment of the carrier assembly of FIG. 6, in accordance with the present invention.

도 7A 내지 도 7F 는 본 발명의 캐리어 기판의 다른 실시예의 측단면도이다.7A-7F are side cross-sectional views of another embodiment of a carrier substrate of the present invention.

도 8A 는 본 발명의 칩-스케일 (칩 상호접속) 캐리어의 다른 실시예의 사시도이다.8A is a perspective view of another embodiment of a chip-scale (chip interconnect) carrier of the present invention.

도 8B 는 도 8A 의 칩-스케일 캐리어의 측단면도이다.8B is a side cross-sectional view of the chip-scale carrier of FIG. 8A.

도 9A 는 본 발명에 따른, 스프링 캐리어의 실시예의 부분 측단면도이다.9A is a partial side cross-sectional view of an embodiment of a spring carrier, in accordance with the present invention.

도 9B 는 본 발명에 따른, 복합 리드프레임의 실시예의 부분 사시도이다.9B is a partial perspective view of an embodiment of a composite leadframe, in accordance with the present invention.

도 9C 는 본 발명에 따른, 복합 리드프레임의 실시예의 부분 사시도이다.9C is a partial perspective view of an embodiment of a composite leadframe, in accordance with the present invention.

도 10 은 본 발명에 따른, 스프링 요소 캐리어의 다른 실시예의 분해 측단면도이다.10 is an exploded side sectional view of another embodiment of a spring element carrier according to the present invention.

도 11 은 본 발명에 따른, 실리콘 (반도체) 웨이퍼에 장착된 스프링 요소 캐리어의 사시도이다.11 is a perspective view of a spring element carrier mounted to a silicon (semiconductor) wafer, in accordance with the present invention.

본 특허 출원은, 반도체 장치들이 반도체 웨이퍼 상에 있는 동안에(즉, 반도체 장치가 웨이퍼로부터 단일화되기 전에) 반도체 장치를 시험(연습 작동 및 번인 수행을 포함)하도록 그리고/또는 반도체 장치들과 (인쇄 회로 기판 등의) 전자 부품 사이에서 가압 접속을 수행하도록, 반도체 장치 등의 전자 부품에 스프링 접촉자를 제공하는 기술에 관한 것이다.The present patent application is directed to testing semiconductor devices (including practice operations and performing burn-in) while semiconductor devices are on a semiconductor wafer (ie, before the semiconductor device is unified from the wafer) and / or with semiconductor devices (printed circuits). The present invention relates to a technique for providing a spring contact to an electronic component such as a semiconductor device so as to perform a pressure connection between the electronic component such as a substrate.

이하의 설명으로부터 명백하게 되는 바와 같이, 이러한 기술은 반도체 장치에 부착된 캐리어 기판 상에 탄성 접촉 구조물을 제조하는 것과, 반도체 장치를 시험하기 위하여 탄성 접촉 구조물에 대해 가압 접속하는 것과, 반도체 다이가 웨이퍼로부터 단일화된 후에 반도체 다이에 접속하도록 동일한 탄성 접촉 구조물을 사용하는 것을 포함한다. 양호하게는, 탄성 접촉 구조물은 본 명세서에서 참조되어 합체된 1995년 5월 26일자 출원의 상기 미국 특허 출원 제08/452,255호(모출원)의 명세서에 기재된 바와 같이 복합 상호접속 요소로서 실시된다. 본 특허 출원은 도 1A 내지 도 1E 및 도 2A 내지 도 2I 의 논의에 있어서, 모출원에 기재된 몇 가지 기술을 요약한다.As will be apparent from the description below, this technique involves fabricating an elastic contact structure on a carrier substrate attached to a semiconductor device, pressurizing it against the elastic contact structure to test the semiconductor device, and the semiconductor die from the wafer. Using the same elastic contact structure to connect to the semiconductor die after being unified. Preferably, the elastic contact structure is implemented as a composite interconnect element as described in the specification of U.S. Patent Application No. 08 / 452,255, filed on May 26, 1995, incorporated herein by reference. This patent application summarizes some of the techniques described in the parent application in the discussion of FIGS. 1A-1E and 2A-2I.

본 발명을 실시하는 양호한 기술의 주요 태양은, (1) 생성된 복합 상호접속 요소의 기계적 성질을 성립시키기 위하여 그리고/또는 (2) 상호접속 요소가 전자 부품의 단자에 장착된 때 상호접속 요소를 단자에 단단히 고정하기 위하여, 복합 상호접속 요소가 (전자 부품의 단자에 장착될 수 있는) 코어로 출발하여 코어를 적절한 재료로 오버코팅함으로써 형성될 수 있다는 것이다. 이러한 방식으로, 탄성 상호접속 요소(스프링 요소)는 탄성을 갖는 형상으로 용이하게 성형되고 가장 깨지기 쉬운 전자 부품에도 용이하게 부착되는 연질 재료로 된 코어로 출발하여 제조될 수 있다. 경질 재료로부터 스프링 요소를 형성하는 종래 기술에 비추어, 연질 재료가 스프링 요소의 기초를 형성할 수 있다는 것은 명백하지 않으며 거의 틀림없이 직관적이지 못하다. 일반적으로, 이러한 복합 상호접속 요소는 본 발명의 실시예에서의 사용을 위한 탄성 접촉 구조물의 양호한 형태이다.The principal aspects of the preferred technology of practicing the present invention are: (1) to establish the mechanical properties of the resulting composite interconnection elements and / or (2) to interconnection elements when mounted on the terminals of the electronic component. In order to securely fasten to the terminals, a composite interconnect element can be formed by starting with a core (which can be mounted to a terminal of an electronic component) and overcoating the core with a suitable material. In this way, an elastic interconnect element (spring element) can be manufactured starting with a core of soft material that is easily molded into an elastic shape and easily attached to even the most fragile electronic components. In view of the prior art of forming a spring element from a hard material, it is not clear and almost certainly not intuitive that a soft material can form the basis of a spring element. In general, such composite interconnect elements are preferred forms of elastic contact structures for use in embodiments of the present invention.

도 1A, 도 1B, 도 1C 및 도 1D 는 일반적인 방식에서 본 발명에 따른 복합 상호접속 요소의 여러 형상을 도시한다.1A, 1B, 1C and 1D show various shapes of a composite interconnect element according to the invention in a general manner.

이후에는 탄성을 나타내는 복합 상호접속 요소에 대하여 주로 설명한다. 그러나, 비탄성 복합 상호접속 요소도 본 발명의 범위 내에 속하는 것을 알 수 있다.The following mainly describes composite interconnect elements exhibiting elasticity. However, it will be appreciated that the inelastic composite interconnection element also falls within the scope of the present invention.

또한, 경질(스프링) 재료에 의해 오버코팅된 (용이하게 형상을 형성할 수 있고 바람직한 공정에 의해 전자 부품에 부착할 수 있는) 연질 코어를 갖는 복합 상호접속 요소에 대하여 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서 코어는 경질 재료로 제조할 수 있으며, 여기서 오버코팅은 주로 상호접속 요소를 전자 부품의 단자에 견고하게 고정하는 기능을 한다.Also described is a composite interconnect element having a soft core overcoated by a hard (spring) material (which can be easily shaped and attached to an electronic component by a preferred process). However, within the scope of the present invention, the core can be made of a rigid material, where the overcoating mainly serves to securely secure the interconnect element to the terminal of the electronic component.

도 1A 에서 전기적 상호접속 요소(110)는 2,812 kg/㎠ (40,000 psi) 미만인 항복 강도를 갖는 연질 재료로 된 코어(112)와, 5,624 kg/㎠ (80,000 psi)를 초과하는 항복 강도를 갖는 경질 재료로 된 쉘(114)을 포함한다. 코어(112)는 실질적으로 직선형인 캔틸레버 비임과 같은 형상(외형)을 취하는 긴 요소이며, 0.00127 - 0.00762 cm (0.0005 - 0.0030 inch), (0.001 inch = 1 mil ≒ 25 micron(㎛))의 직경을 갖는 와이어로 될 수도 있다. 쉘(114)은 적절한 도금 공정(예를 들어, 전기 화학 도금) 등의 적절한 공정에 의해 미리 형성된 코어(112) 위에 도포된다.The electrical interconnect element 110 in FIG. 1A is a core 112 of soft material having a yield strength of less than 2812 kg / cm 2 (40,000 psi), and a rigid having a yield strength of greater than 5,624 kg / cm 2 (80,000 psi). A shell 114 of material. Core 112 is a long element that takes the shape (appearance) of a substantially straight cantilever beam and has a diameter of 0.00127-0.00762 cm (0.0005-0.0030 inch), (0.001 inch = 1 mil ≒ 25 micron (μm)). It may be a wire having. Shell 114 is applied over preformed core 112 by a suitable process, such as a suitable plating process (eg, electrochemical plating).

도 1A 는 본 발명의 상호접속 요소용 스프링 형상의 간단한 예를 도시한 것으로, 여기서 직선형 캔틸레버 비임은 그 선단부(110b)에 작용된 힘(F)에 대하여 각을 이루고 위치하여 있다. 이러한 힘이 상호접속 요소가 가압 접촉을 이루게 되는 전자 부품의 단자에 의해 작용될 때 선단부의 하향 편향(도면에서 보았을 때)은 단자를 가로질러 이동하는 선단부(와이핑 이동)에서 확연히 나타난다. 이러한 와이핑 접촉은 상호접속 요소와 전자 부품의 접촉된 단자 사이에서의 접속을 신뢰성 있게 해준다.1A shows a simple example of a spring shape for an interconnecting element of the present invention, wherein the straight cantilever beam is positioned at an angle with respect to the force F applied to its tip 110b. When this force is exerted by the terminals of the electronic component where the interconnect element is in press contact, the downward deflection (as seen in the drawing) of the tip is evident in the tip (wiping movement) moving across the terminal. This wiping contact makes the connection between the interconnecting element and the contacted terminals of the electronic component reliable.

쉘(114)은 자체의 경도 및 그 두께(0.00064 - 0.0127 cm (0.00025 - 0.00500 inch))를 제어함으로써 전체 상호접속 요소(110)에 소정의 탄성을 부과한다. 이 방식에서, 전자 부품(도시 생략)들 사이의 탄성 상호접속 요소는 상호접속 요소(110)의 두 개의 단자(100a, 110b) 사이에 형성된다. (도 1A 에서, 부호 110a는 상호접속 요소(110)의 단부 부분을 나타내고, 단부(110b)의 반대쪽 단부는 도시되어 있지 않다.) 전자 부품의 단자를 접속시킬 때 상호접속 요소(110)는 화살표(F)로 도시된 것처럼 접촉력(압력)을 받게 된다.The shell 114 imparts some elasticity to the entire interconnection element 110 by controlling its hardness and its thickness (0.00025-0.00500 inch). In this manner, an elastic interconnect element between electronic components (not shown) is formed between two terminals 100a and 110b of the interconnect element 110. (In FIG. 1A, reference numeral 110a represents the end portion of the interconnect element 110, and the opposite end of the end 110b is not shown.) When connecting the terminals of the electronic component, the interconnect element 110 is indicated by an arrow. As shown by (F), a contact force (pressure) is applied.

(단일층이든 다층 오버코트이든) 오버코트의 두께가 오버코팅 되는 와이어의 직경보다 두꺼운 것이 일반적으로 양호하다. 만들어지는 접촉 구조물의 전체 두께가 코어의 두께와, 오버코트의 두께의 2배의 합이라는 사실로부터 코어와 동일한 두께(예를 들어, 1 mil)를 갖는 오버코트는 그 자체가 집합물로서 코어의 두께의 2배를 갖는다는 것을 명백히 한다.It is generally preferred that the thickness of the overcoat (whether single layer or multilayer overcoat) is thicker than the diameter of the overcoated wire. From the fact that the total thickness of the contact structure to be made is the sum of the thickness of the core and twice the thickness of the overcoat, an overcoat having the same thickness as the core (eg 1 mil) is itself a collection of the thickness of the core. It is clear that it has two times.

상호접속 요소(예를 들어, 110)는 작용된 접촉력에 반응하여 편향하게 되고, 이 편향(탄성)은 상호접속 요소의 전체형상에 의해 부분적으로 결정되고 오버코팅 재료의 (코어에 대하여) 우수한(높은) 항복 강도에 의해 부분적으로 결정되며 오버코팅 재료의 두께에 의해 부분적으로 결정된다.The interconnect element (eg 110) is deflected in response to the applied contact force, which deflection (elasticity) is determined in part by the overall shape of the interconnect element and is excellent (with respect to the core) of the overcoating material. High) yield strength in part and partly in thickness of overcoating material.

여기 사용된 용어 캔틸레버 및 캔틸레버 비임은 (예를 들어, 오버코팅된 코어(112)와 같은) 긴 구조물이 한 단부에 장착(고정)되고, 다른 단부는 통상적으로 긴 요소의 종축에 대체로 횡방향으로 작용하는 힘에 응답하여 자유로이 이동 가능한 것을 나타내는 데 사용되었다. 이 용어들의 사용에 의해 다른 특정한 또는 제한적 의미가 부여되는 것은 아니다.As used herein, the term cantilever and cantilever beam are mounted (fixed) at one end with a long structure (such as, for example, overcoated core 112), and the other end is generally transversely transverse to the longitudinal axis of the long element. It is used to indicate that it is free to move in response to an acting force. The use of these terms does not imply any other specific or restrictive meaning.

도 1B 에서 전기적 상호접속 요소(120)는 연질 코어(122) 및 경질 쉘(124)을 포함한다. 이 실시예에서, 코어(122)는 두 개의 절곡부를 갖는 형상을 취하고, 따라서 S형을 취하는 것을 알 수 있다. 도 1A 의 실시예에서처럼 이 방식에서도 전자 부품(도시 생략)들 사이의 탄성 상호접속 요소는 상호접속 요소(120)의 두 개의 단부(120a, 120b)들 사이에 형성된다. (도 1B 에서, 부호 120a 는 상호접속 요소(120)의 단부 부부분을나타내고, 단부(120b)의 반대쪽 단부는 도시되어 있지 않다.) 전자 부품의 단자를 접속시킬 때 상호접속 요소(120)는 화살표(F)로 도시된 것처럼 접촉력(압력)을 받게 된다.The electrical interconnect element 120 in FIG. 1B includes a soft core 122 and a hard shell 124. In this embodiment, it can be seen that the core 122 takes the shape with two bends and thus takes the S shape. In this manner as in the embodiment of FIG. 1A, an elastic interconnect element between electronic components (not shown) is formed between the two ends 120a, 120b of the interconnect element 120. (In FIG. 1B, reference numeral 120a represents an end portion of the interconnect element 120, and the opposite end of the end 120b is not shown.) When connecting the terminals of the electronic component, the interconnect element 120 The contact force (pressure) is applied as shown by the arrow (F).

도 1C 에서 전기적 상호접속 요소(130)는 연질 코어(132) 및 경질 쉘(134)을 포함한다. 이 실시예에서, 코어(132)는 하나의 절곡부를 갖는 형상을 취하고, 따라서 U자형을 취하는 것을 알 수 있다. 도 1A 의 실시예에서처럼 이 방식에서도 전자 부품(도시 생략)들 사이의 탄성 상호접속 요소는 상호접속 요소(130)의 두 개의 단부(130a, 130b)들 사이에 형성된다. (도 1C 에서, 부호 130a는 상호접속 요소(130)의 단부 부분을 나타내고, 단부(130b)의 반대쪽 단부는 도시되어 있지 않다.) 전자 부품의 단자를 접속시킬 때 상호접속 요소(130)는 화살표(F)로 도시된 것처럼 접촉력(압력)을 받게 된다. 이와 달리, 상호접속 요소(130)는 화살표(F')로 도시된 것처럼 그 단부(130b)가 아닌 다른 위치에 접속부를 형성하는 데 사용할 수도 있다.The electrical interconnection element 130 in FIG. 1C includes a soft core 132 and a hard shell 134. In this embodiment, it can be seen that the core 132 takes the shape with one bend and therefore takes the U shape. In this manner as in the embodiment of FIG. 1A, an elastic interconnect element between electronic components (not shown) is formed between the two ends 130a, 130b of the interconnect element 130. (In FIG. 1C, reference numeral 130a represents an end portion of the interconnect element 130, and an opposite end of the end 130b is not shown.) When connecting the terminals of the electronic component, the interconnect element 130 is indicated by an arrow. As shown by (F), a contact force (pressure) is applied. Alternatively, interconnect element 130 may be used to form a connection at a location other than its end 130b as shown by arrow F '.

도 1D 는 연질 코어(142) 및 경질 쉘(144)을 갖는 탄성 상호접속 요소(140)의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서 상호접속 요소(140)는 자체의 종축을 가로지르는 접촉력(F)을 받는 만곡 선단부(140b)를 갖춘 간단한 캔틸레버(도 1A 과는 다름)를 반드시 포함한다.1D illustrates another embodiment of an elastic interconnect element 140 having a soft core 142 and a hard shell 144. In this embodiment the interconnect element 140 necessarily comprises a simple cantilever (unlike FIG. 1A) with a curved tip 140b that receives a contact force F across its longitudinal axis.

도 1E 는 연질 코어(152) 및 경질 쉘(154)을 갖는 탄성 상호접속 요소(150)의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서 상호접속 요소(150)는 약간 만곡된 선단부(150b)를 갖춘 C자형을 취하고 화살표(F)로 도시된 것처럼 가압 접속부를 만드는 데 적합하다.1E illustrates another embodiment of an elastic interconnect element 150 having a soft core 152 and a hard shell 154. In this embodiment the interconnect element 150 takes a C-shape with a slightly curved tip 150b and is suitable for making a pressurized connection as shown by arrow F. FIG.

연질 코어는 임의의 스프링 형상으로 용이하게 형성할 수 있는데, 즉 상기 형상은 선단부에 작용된 힘에 반응하여 탄성적으로 편향되는 상호접속 요소를 형성하게 된다. 예를 들어, 코어는 코일형으로 형성할 수 있다. 그러나, 코일 형상은 상호접속 요소의 전체 길이 및 이와 관련한 인덕턴스 등에 기인하여 고주파수(속도)에서 작동하는 회로에서는 나쁜 영향을 미치므로 바람직하지 않다.The soft core can easily be formed into any spring shape, ie the shape will form an elastically deflected interconnect element in response to a force applied to the tip. For example, the core may be formed in a coil shape. However, the coil shape is undesirable because it has a bad effect on circuits operating at high frequencies (speeds) due to the total length of the interconnect elements and their associated inductances.

쉘의 재료 또는 다층 쉘(나중에 설명함) 중 적어도 하나의 재료는 코어의 재료보다 현저하게 높은 항복 강도를 갖는다. 따라서, 쉘은 상호접속 구조의 기계적특성(예를 들어, 탄성)을 이루는 데 영향을 미친다. 쉘 대 코어의 항복 강도의 비는 적어도 3:1, 5:1, 가장 높게는 10:1을 포함하여 바람직하게는 2:1 이상이다. 이는 쉘 또는 다층 쉘의 적어도 외층이 전도성을 갖는 것이 확실하며, 이는 쉘이 코어의 단부를 덮는 경우에 더욱 확연하다. (그러나, 모출원의 경우에는 코어의 단부가 노출되고 코어가 전도성을 가져야 하는 경우에 대하여 기재되어 있다.)At least one of the material of the shell or the multilayer shell (described later) has a significantly higher yield strength than the material of the core. Thus, the shell influences to achieve the mechanical properties (eg elasticity) of the interconnect structure. The yield strength ratio of shell to core is preferably at least 2: 1, including at least 3: 1, 5: 1, highest 10: 1. This ensures that at least the outer layer of the shell or multilayer shell is conductive, which is more pronounced when the shell covers the ends of the core. (However, in the case of the parent application, the case where the end of the core is exposed and the core must be conductive is described.)

학술적인 관점에서, 경질 재료로 오버코팅되는 복합 상호접속 요소의 스프링(형상) 부분만이 필요하다. 이러한 관점에서, 오버코팅될 코어의 두 개의 단부들은 반드시 필요한 것이 아니다. 그러나, 실제로는 전체 코어를 오버코팅하는 것이 바람직하다. 전자 부품에 고정(부착)되는 코어의 단부를 오버코팅 함에 따른 특별한 이유 및 장점에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다.From an academic point of view, only the spring (shape) portion of the composite interconnect element overcoated with a hard material is needed. In this respect, the two ends of the core to be overcoated are not necessary. In practice, however, it is desirable to overcoat the entire core. Particular reasons and advantages of overcoating the ends of the cores that are secured (attached) to the electronic components will be described in detail later.

코어(112, 122, 132, 142)에 적합한 재료는 금, 알루미늄, 구리 및 이들의 합금을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 이들 재료는 필요로 하는 물리적 특성을 얻기 위하여 베릴륨, 카드뮴, 실리콘 및 마그네슘 등의 다른 금속을 적은 양으로 갖는 합금이다. 또한, 백금 군으로 된 금속 등의 은, 팔라듐, 백금 또는 그 합금을 사용할 수도 있다. 납, 주석, 인듐, 비스무스, 카드뮴, 안티몬 및 이들의 합금을 사용하여 땜납을 형성할 수도 있다.Suitable materials for the cores 112, 122, 132, 142 include, but are not limited to, gold, aluminum, copper, and alloys thereof. These materials are alloys with small amounts of other metals such as beryllium, cadmium, silicon and magnesium in order to obtain the required physical properties. Moreover, silver, palladium, platinum, or its alloys, such as a metal of a platinum group, can also be used. Lead, tin, indium, bismuth, cadmium, antimony and alloys thereof may also be used to form solder.

코어를 전자 부품의 단자에 대면 부착(나중에 상세하게 설명함)함으로써 결합을 위해 (절곡을 수행하는 온도, 압력 및/또는 초음파 에너지를 사용하는) 절곡 가능한 임의의 재료로 된 와이어가 본 발명으을 실시하는 데 적합하다. 오버코팅(예를 들어, 도금)하도록 비금속 재료를 포함하여 절곡 가능한 임의의 재료를 코어에 사용하는 것도 본 발명의 범위에 속한다.The wire is made of any bendable material (using temperature, pressure and / or ultrasonic energy to perform the bending) for bonding by attaching the core to the terminals of the electronic component (discussed later). Suitable for It is also within the scope of the present invention to use any material in the core that is bendable, including non-metallic materials, for overcoating (eg, plating).

쉘(114, 124, 134, 144)에 적합한 재료(및 나중에 설명하는 것처럼 다층 쉘의 개개의 층에 적합한 재료)는 니켈 및 그 합금, 구리, 코발트, 철 및 그 합금, 우수한 전류 반송 능력 및 양호한 접촉 저항 특성을 나타내는 금(특히, 경질 금) 및 은, 백금 군의 요소, 희귀 금속, 반희귀 금속 및 그 합금, 특히 백금 군이 요소 및 그 합금, 텅스텐 및 몰리브덴이 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 납땜형 마무리부가 필요한 경우에는 주석, 납, 비스무스, 인듐 및 이들의 합금을 사용할 수 있다.Suitable materials for the shells 114, 124, 134, and 144 (and materials suitable for the individual layers of the multilayer shell as described later) include nickel and its alloys, copper, cobalt, iron and its alloys, good current carrying capacity and good Gold (particularly hard gold) and silver exhibiting contact resistance properties, elements of the platinum group, rare metals, semi-rare metals and alloys thereof, in particular the platinum group includes urea and its alloys, tungsten and molybdenum, but are not limited thereto. . Tin, lead, bismuth, indium and their alloys can be used when soldering finishes are required.

여러 코어 재료 위에 상기 코팅 재료를 도포하기 위하여 선택하는 방법은 나중에 설명하는 것처럼 매 경우마다 다르다. 전해 도금 및 무전해 도금은 일반적으로 양호한 방법이다. 그러나, 본 발명의 일면에 따르면 금 코어 위에 니켈 쉘을 도금(특히, 전해 도금)할 때에는 도금 개시 작업을 용이하게 하기 위하여 금 와이어 스템 위에 얇은 구리 개시 층을 먼저 도포하는 것이 바람직하다.The method of choice for applying the coating material on the various core materials is different in each case as described later. Electrolytic plating and electroless plating are generally good methods. However, according to one aspect of the present invention, when plating a nickel shell on a gold core (particularly, electrolytic plating), it is preferable to first apply a thin copper starting layer on the gold wire stem to facilitate the plating initiation operation.

도 1A 내지 도 1E 에 도시된 것처럼 예시적인 상호접속 요소는 약 0.00254 cm(0.001 inch)의 코어 직경 및 0.00254 cm (0.001 inch)의 쉘 두께를 가지며, 따라서 상호접속 요소는 약 0.00762 cm (0.003 inch; 즉, 코어 직경 + 쉘 두께의 2배)의 전체 직경을 갖는다. 일반적으로, 상기 쉘의 두께는 코어 두께(직경)의 0.2 - 5.0배로 된다.Exemplary interconnect elements as shown in FIGS. 1A-1E have a core diameter of about 0.001 inch (0.00254 cm) and a shell thickness of 0.00254 cm (0.001 inch), thus the interconnect elements have a diameter of about 0.00762 cm (0.003 inch; Ie core diameter plus twice the shell thickness). In general, the thickness of the shell is 0.2-5.0 times the core thickness (diameter).

복합 상호접속 요소의 몇몇 매개변수의 예는 다음과 같다.Some examples of parameters of a composite interconnect element are:

(a) 1.5 mil의 직경을 갖는 금 와이어는 전체 40mil의 높이를 갖고 9 mil의 반경을 된 C형 곡선(도 1E 와 다름)을 갖는 형상을 취하며, 0.75 mil의 두께로 니켈 도금되고(전체 직경 = 1.5 + 2 × 0.75 = 3 mil), (접촉 저항을 낮추고 증진시키도록) 50 마이크로인치 두께로 금으로 된 최종 오버코팅을 선택적으로 수용한다. 이렇게 형성된 복합 상호접속 요소는 약 3 - 5 gram/mil의 스프링 상수(k)를 나타낸다. 사용 시에, 3 - 5 mil의 변형량은 9 - 25 gram의 접촉력을 일으킨다. 이 실시예는 인터포져용 스프링 요소의 경우에 유용하다.(a) A gold wire with a diameter of 1.5 mils takes the shape of a C-shaped curve (different from Figure 1E) with a total height of 40 mils and a radius of 9 mils, nickel plated to a thickness of 0.75 mils (full Diameter = 1.5 + 2 x 0.75 = 3 mil), optionally accepting a final overcoating of gold 50 microinches thick (to lower and enhance contact resistance). The composite interconnection element thus formed exhibits a spring constant (k) of about 3-5 grams / mil. In use, a deformation of 3-5 mils results in a contact force of 9-25 grams. This embodiment is useful in the case of spring elements for interposers.

(b) 1.0mil 의 직경을 갖는 금 와이어는 전체 35mil의 높이를 갖고 만곡 캔틸레버 형상을 취하며, 1.2 mil 의 두께로 니켈 도금되고(전체 직경 = 1.0 + 2 × 1.25 = 3.5 mil), 50 마이크로인치 두께로 금으로 된 최종 오버코팅을 선택적으로 수용한다. 이렇게 형성된 복합 상호접속 요소는 약 3 gram/mil의 스프링 상수(k)를 나타내고, 탐침용 스프링 요소의 경우에 유용하다.(b) A gold wire with a diameter of 1.0 mil has a height of 35 mils in total and has a curved cantilever shape, nickel plated to a thickness of 1.2 mils (total diameter = 1.0 + 2 × 1.25 = 3.5 mils), 50 microinches Optionally accepts the final overcoat in gold in thickness. The composite interconnection element thus formed exhibits a spring constant (k) of about 3 grams / mil and is useful for probe spring elements.

(c) 1.5mil의 직경을 갖는 금 와이어는 전체 20 mil의 높이를 갖고 약 5 mil의 반경으로 된 S형 곡선을 갖는 형상을 취하며, 0.75 mil의 두께로 니켈 또는 구리 도금된다 (전체 직경 = 1.5 + 2 × 0.75 = 3 mil). 이렇게 형성된 복합 상호접속 요소는 약 2 - 3 gram/mil의 스프링 상수(k)를 나타내며 반도체 장치용 스프링 요소의 경우에 유용하다.(c) A gold wire with a diameter of 1.5 mils takes the shape of an S-shaped curve with a total height of 20 mils and a radius of about 5 mils and is nickel or copper plated to a thickness of 0.75 mils (total diameter = 1.5 + 2 × 0.75 = 3 mil). The composite interconnection element thus formed exhibits a spring constant (k) of about 2-3 grams / mil and is useful for spring elements for semiconductor devices.

코어는 둥근 횡단면을 가질 필요는 없으며, 시트(sheet)로부터 연장되는 (직사각형 횡단면을 갖는) 평탄 탭일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 탭이란 용어는 TAB (Tape Automated Bonding)이란 용어와 혼동해서는 안된다는 것을 알아야 한다.The core need not have a round cross section, but may be a flat tab (having a rectangular cross section) extending from the sheet. As used herein, it should be understood that the term tab should not be confused with the term Tape Automated Bonding (TAB).

다층 쉘Multilayer shell

도 2A 는 단자(214)를 갖춘 전자 부품(212)에 장착된 상호접속 요소(210)의 구체적인 예(200)를 도시한다. 이 실시예에서, 연질(예를 들어, 금) 와이어 코어(216)는 일단에서 단자(214)에 결합(부착)되고, 단자로부터 연장되고 스프링 형상(도 1B 에 도시된 형상과 다름)을 취하고, 자유단(216b)을 갖도록 절단되어 있다. 이러한 방식으로 와이어를 결합, 성형 및 절단하는 것은 와이어 결합 설비를 사용함으로써 이루어진다. 코어의 단부(216b)에서의 결합으로 단자(214)의 노출된 표면의 비교적 작은 부분만 덮게 된다.2A shows a specific example 200 of an interconnect element 210 mounted to an electronic component 212 having a terminal 214. In this embodiment, the soft (eg gold) wire core 216 is coupled (attached) to the terminal 214 at one end, extending from the terminal and taking a spring shape (other than the shape shown in FIG. 1B) and It is cut | disconnected to have the free end 216b. Joining, shaping, and cutting wires in this manner is accomplished by using wire bonding equipment. Coupling at the end 216b of the core covers only a relatively small portion of the exposed surface of the terminal 214.

쉘(오버코트)은 이 실시예에서는 다층으로 되고 도금 공정에 의해 적절하게 도포되는 내층(218) 및 외층(220)을 갖는 것으로 도시된 와이어 코어(216) 위에 배치된다. 다층 쉘의 하나 이상의 층들은 필요로 하는 탄성을 상호접속 요소(210)에 부과하도록 경질 재료(예를 들어, 니켈 및 그 합금)로 형성되어 있다. 예를 들어, 외층(220)은 경질 재료로 되고, 내층은 코어 재료(216) 상에 경질 재료(220)를 도금하면 버퍼 또는 차단층(또는 활성층 또는 접착층)으로서 작용하는 재료로 될 수 있다. 이와 달리, 내층(218)은 경질 재료로 될 수 있고, 외층(220)은 전도성 및 납땜성을 포함하여 우수한 전기적 특성을 나타내는 재료(예를 들어, 연질 금)로 될 수 있다. 납땜 또는 경납땜 접속이 필요한 경우에는 상호접속 요소의 외층을 납-주석 땜납 또는 금-주석 경납땜 재료로 각각 될 수 있다.The shell (overcoat) is disposed over the wire core 216 shown in this embodiment as having an inner layer 218 and an outer layer 220 which are multi-layered and appropriately applied by the plating process. One or more layers of the multilayer shell are formed of a hard material (eg, nickel and its alloys) to impart the required elasticity to the interconnect element 210. For example, the outer layer 220 may be a hard material, and the inner layer may be a material that acts as a buffer or a blocking layer (or an active layer or an adhesive layer) when the hard material 220 is plated on the core material 216. Alternatively, inner layer 218 may be a hard material, and outer layer 220 may be a material (eg, soft gold) that exhibits excellent electrical properties, including conductivity and solderability. If soldering or brazing connection is required, the outer layer of the interconnect element may be made of lead-tin solder or gold-tin brazing material, respectively.

단자에의 고정Fixation to terminal

도 2A 는 일반적인 방식에서 본 발명의 또 다른 핵심 특징을 도시한 것으로, 탄성 상호접속 요소가 전자 부품상의 단자에 견고하게 고정될 수 있는 것을 도시한다. 상호접속 요소의 부착단(210a)은 현저한 기계적 응력을 받게 되어 상호접속 요소의 자유단(210b)에 작용된 압축력(F)을 일으킨다.Figure 2A illustrates another key feature of the present invention in a general manner, showing that the elastic interconnect element can be securely fixed to the terminal on the electronic component. The attachment end 210a of the interconnection element is subjected to significant mechanical stress, causing a compressive force F applied to the free end 210b of the interconnection element.

도 2A 에 도시된 것처럼 오버코팅(218, 219)은 코어(216)를 덮으며, 연속(비중단) 방식으로 커어(216)에 인접한 단자(214)의 전체 잔여 노출면(즉, 결합부(216a)이외의 부분)도 덮는다. 이는 상호접속 요소(220)를 단자에 견고하고 신뢰성 있게 고정하며, 오버코팅 재료는 상호접속 요소를 단자에 고정하는 데 (예를 들어, 50% 이상) 기여한다. 일반적으로, 오버코팅 재료는 코어에 인접한 단자의 적어도 일부를 덮을 것만 요구된다. 그러나, 오버코팅 재료는 단자의 전체 잔여면을 덮을 것이 바람직하다. 쉘의 각층은 금속성으로 되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2A, the overcoats 218, 219 cover the core 216 and in the continuous (non-interruptible) manner the entire remaining exposed surface of the terminal 214 adjacent to the curl 216 (ie, the engagement portion ( 216a)). This securely and reliably secures the interconnect element 220 to the terminal, and the overcoating material contributes to securing the interconnect element to the terminal (eg, at least 50%). In general, the overcoating material is only required to cover at least a portion of the terminal adjacent the core. However, the overcoating material preferably covers the entire remaining surface of the terminal. It is preferable that each layer of a shell becomes metallic.

일반적으로, 코어가 단자에 부착(결합)되게 되는 비교적 작은 영역은 상호접속 요소 상에 부과된 접촉력(F)으로부터 일어나는 응력을 수용하는 데 적합하지 않다. (단자에의 코어단(216a) 부착부를 포함하는 비교적 작은 영역 이외의) 단자의 전체 노출딘 표면을 덮는 쉘에 의해 전체 상호접속 구조는 단자에 견고하게 부착된다. 오버코팅의 부착 강도 및 접촉력에 반응하는 능력은 코어단 자체에서의 능력에 비해 매우 우수하다.In general, the relatively small area where the core is to be attached (coupled) to the terminal is not suitable for receiving the stresses arising from the contact force F imposed on the interconnection element. The entire interconnect structure is firmly attached to the terminal by a shell covering the entire exposed surface of the terminal (other than a relatively small area comprising the core end 216a attachment to the terminal). The ability to respond to the adhesion strength and contact force of the overcoat is very good compared to the ability at the core end itself.

본 명세서에 사용된 용어인 전자 부품(예를 들어, 212)은, 상호접속 및 인터포져 기층, 실리콘(Si) 또는 갈륨비소(GaAs) 등의 임의의 적절한 반도체 재료로 된 반도체 웨이퍼 및 다이, 상호접속 소켓, 시험 소켓, 희생 요소, 모출원에 기재된 것과 같은 요소 및 기층, 세라믹 및 플라스틱 패키지와 칩 캐리어를 포함하는 반도체 패키지, 커넥터를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.As used herein, the term electronic component (eg, 212) refers to semiconductor wafers and dies of any suitable semiconductor material, such as interconnect and interposer substrates, silicon (Si) or gallium arsenide (GaAs), and interconnects. Connection sockets, test sockets, sacrificial elements, elements and substrates as described in the parent application, semiconductor packages including ceramic and plastic packages and chip carriers, connectors, including but not limited to.

본 발명의 상호접속 요소는 다음 용도에 특히 적합하다.The interconnect elements of the invention are particularly suitable for the following applications.

- 반도체 패키지를 가질 필요성이 없이 실리콘 다이에 직접 장착된 상호접속 요소;Interconnection elements mounted directly to the silicon die without the need to have semiconductor packages;

- 전자 부품을 시험하기 위해 기층으로부터 탐침으로서 연장되는 (나중에 상세하게 설명함) 상호접속 요소;An interconnecting element (described in detail later) extending from the substrate as a probe to test the electronic component;

- 인터포져의 상호접속 요소 (나중에 상세하게 설명함).Interconnection elements of the interposer (described in detail later).

본 발명의 상호접속 요소는 독특한 것으로, 경질 재료에서의 전형적인 나쁜 결합 특성에 의한 제한을 갖지 않고 경질 재료의 기계적 특성(예를 들어, 높은 항복 강도)을 얻을 수 있는 장점을 갖는다. 모출원에 기재되어 있는 것처럼 이는 쉘(오버코팅)이 코어의 폴스워크(falsework) 위에서 상부 구조물(superstructure)로서 가능할 가능성을 제공하며, 상기 두 용어는 토목 공학 분야에서 주로 사용하는 용어이다. 이는 도금이 보호성(예를 들어, 내식성) 코팅으로서 사용되고 상호접속 요소에 소정의 기계적 특성을 부과할 수 없었던 종래 기술로 도금된 상호접속 요소와는 매우 다르다. 또한, 이는 전기적 상호접속부에 도포된 벤조트리아졸(BTA) 등의 비금속성 내식 코팅과는 현저하게 다르다.The interconnect elements of the present invention are unique and have the advantage of obtaining the mechanical properties (eg high yield strength) of the hard material without being limited by the bad bonding properties typical of the hard material. As described in the parent application, this offers the possibility that a shell (overcoating) is possible as a superstructure on the falsework of the core, the two terms being mainly used in the field of civil engineering. This is very different from the prior art plated interconnect elements in which plating was used as a protective (eg, corrosion resistant) coating and could not impart certain mechanical properties to the interconnect element. It is also significantly different from nonmetallic corrosion resistant coatings such as benzotriazole (BTA) applied to electrical interconnects.

본 발명의 여러 장점 중에서, 복수개의 자유 직립형 상호접속 주조는 이들의 자유단들이 서로 공통 평면에 위치하도록 기층 위에 공통 높이와는 다른 높이에서 분리 커패시터를 갖는 PCB 등의 기층 상에 용이하게 형성된다. 또한, 본 발명에 따른 상호접속 요소의 전기적·기계적 특성(예를 들어, 소성 및 탄성)은 특별한 용도에서 쉽게 얻어진다. 예를 들어, 소정 용도에서는 상호접속 요소가 소성 및 탄성 변형을 나타내는 것이 바람직하다. (소성 변형은 상호접속 요소에 의해 상호접속되는 부품들을 비평면 형태로 전체적으로 수용하는 것이 바람직하다.) 탄성 특성이 필요한 경우에는 상호접속 요소가 신뢰성 있는 접속을 수행하는데 필요한 최소의 접촉력을 생성할 필요가 있다. 또한, 상호접속 요소의 선단은 접속 표면 상에 간혹 오염 필름이 있는 것에 기인하여 전자 부품의 단자와의 와이핑 접촉을 이룬다.Among the several advantages of the present invention, a plurality of free upright interconnect castings are easily formed on a substrate such as a PCB having separate capacitors at different heights from the common height above the substrate such that their free ends are located in a common plane with each other. In addition, the electrical and mechanical properties (eg plasticity and elasticity) of the interconnection elements according to the invention are easily obtained in special applications. For example, in certain applications it is desirable for the interconnect elements to exhibit plastic and elastic deformation. (The plastic deformation preferably accommodates the parts interconnected by the interconnecting elements in a non-planar form as a whole.) If elastic properties are required, the interconnecting elements need to generate the minimum contact force required to make a reliable connection. There is. In addition, the tip of the interconnecting element makes a wiping contact with the terminals of the electronic component due to the occasional contamination film on the connecting surface.

여기 사용된 용어 탄성적은 접촉 구조에 응용되는 것으로서, 인가된 부하(접촉력)에 응답하여 주로 탄성 행동을 나타내는 탄성 구조(상호접속 요소)를 의미하고, 용어 추종적(compliant)은 인가된 부하(접촉력)에 응답하여 탄성 및 소성 행동을 모두 나타내는 접촉 구조(상호접속 요소)를 의미한다. 여기 사용된 추종적 접촉 구조는 탄성적 접촉 구조이다. 본 발명의 복합 상호접속 요소는 추종적 또는 탄성적 접촉 구조의 어느 하나인 특별한 경우이다.As used herein, the term elastic refers to an elastic structure (interconnection element), which is mainly applied to a contact structure and exhibits elastic behavior in response to an applied load (contact force), and the term compliant refers to an applied load (contact force). ) Means a contact structure (interconnection element) that exhibits both elastic and plastic behavior. The following contact structure used here is an elastic contact structure. The composite interconnect element of the present invention is a special case which is either a follower or elastic contact structure.

모출원에는 여러 특징, 즉 희생 기층 상에 상호접속 요소를 제조하는 방법, 복수개의 상호접속 요소를 전자 부품에 단체로 이송하는 방법, 상호접속 요소에 거친 표면 마무리부를 가춘 접촉 선단부를 마련하는 방법, 전자 부품에 일시적인 접속부를 만들고 그 후에 영구 접속부를 만들도록 전자 부품 상에 상호접속 요소를 사용하는 방법, 대향 단부들보다는 일단부들에서 상이한 공간을 갖도록 상호접속요소를 배열하는 방법, 상호접속 요소를 제조하는 것과 동일한 공정 단계로 스프링 클립을 제조하고 배열하는 방법, 접속된 부품들 사이의 열팽창에 의한 차이를 수용하도록 상호접속 요소들을 사용하는 방법, 반도체 패키지(SIMM용)를 분리할 필요성을 없애는 방법, 탄성 상호접속 요소(탄성 접속 구조)를 선택적으로 납땜하는 방법 등이 기재되어 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The parent application has several features: a method of manufacturing an interconnect element on a sacrificial substrate, a method of transferring a plurality of interconnect elements into an electronic component singly, a method of providing a contact tip with a rough surface finish on the interconnect element, A method of using an interconnect element on an electronic part to make a temporary connection to the electronic part and then to make a permanent connection, a method of arranging the interconnect element to have a different space at one end rather than opposite ends, to manufacture an interconnect element How to manufacture and arrange spring clips in the same process steps, how to use interconnect elements to accommodate thermal expansion differences between connected parts, how to eliminate the need to separate semiconductor packages (for SIMMs), A method of selectively soldering an elastic interconnect element (elastic connection structure) is described. , It is not limited.

제어식 임피던스Controlled impedance

도 2B 는 다층을 갖는 복합 상호접속 요소(220)를 도시한다. 상호접속 요소(220)의 최내측부(내측의 긴 전도성 요소, 222)는 상기에 설명한 것처럼 비코팅 코어 또는 오버코팅된 코어이다. 최내측부(222)의 선단부(222b)는 적절한 마스킹 재료(도시 생략)로 마스킹 된다. 유전층(124)은 무전해 공정 등에 의해 최내측부(222) 위에 도포된다. 전도성 재료의 최외측부(226)는 유전층(124) 위에 도포된다.2B shows a composite interconnection element 220 with multiple layers. The innermost part of the interconnect element 220 (inner long conductive element 222) is an uncoated or overcoated core as described above. Tip 222b of innermost portion 222 is masked with a suitable masking material (not shown). The dielectric layer 124 is applied over the innermost portion 222 by an electroless process or the like. The outermost portion 226 of the conductive material is applied over the dielectric layer 124.

사용 시에, 외측(226)을 전기적으로 접지하면 상호접속 요소(220)가 제어식 임피던스를 갖게 된다. 유전층(124) 재료의 일례로는 중합체 재료가 있으며, 임의의 적절한 방법 및 두께(예를 들어, 0.1 -3.0 mil)로 도포된다.In use, electrically grounding the outer side 226 causes the interconnect element 220 to have a controlled impedance. One example of the dielectric layer 124 material is a polymeric material and is applied in any suitable method and thickness (eg, 0.1-3.0 mil).

외층(226)은 다층으로 될 수 있다. 예를 들어, 최내측부(222)가 비코팅된 코어인 경우에 전체 상호접속 요소가 탄성을 가질 필요가 있으면 외층(226)의 적어도 하나의 층은 스프링 재료로 된다.The outer layer 226 may be multilayered. For example, if the entire interconnection element needs to be elastic when the innermost portion 222 is an uncoated core, at least one layer of the outer layer 226 is made of spring material.

변화하는 피치Changing pitch

도 2C 는 복수개(6개만 도시)의 상호접속 요소(251, …, 256)가 탐침 카드 인서트(종래의 방식으로 탐침 카드에 장착된 조립체) 등의 전자 부품(260)의 표면 상에 장착된 실시예(250)를 도시한다. 탐침 카드 인서트의 단자 및 전도성 트레이스는 도시의 명확성을 위해 상기 도면에는 도시하지 않았다. 상호접속 요소(251, …, 256)의 부착단(251a, …, 256a)은 0.127 - 0.254 cm(0.05 - 0.10 inch) 등의 제 1 피치(공간)를 이룬다. 상호접속요소(251, …, 256)는 그 자유단(선단부)들이 0.0127 - 0.0254 cm (0.005 - 0.010 inch) 등의 제 2 의 더 미세한 피치로 되도록 하는 형상 및 방향을 취한다. 하나의 피치로부터 다른 피치로 상호접속을 이루는 상호접속 조립체를 스페이스 트랜스포머라 한다.2C illustrates a plurality (only six) of interconnection elements 251,..., 256 mounted on the surface of an electronic component 260, such as a probe card insert (an assembly conventionally mounted to a probe card). Example 250 is shown. Terminals and conductive traces of the probe card insert are not shown in the figures for clarity. Attachment ends 251a, ..., 256a of interconnecting elements 251, ..., 256 form a first pitch (space), such as 0.127-0.254 cm (0.05-0.10 inch). Interconnect elements 251, ..., 256 take shape and orientation such that their free ends (tips) are at a second finer pitch, such as 0.0127-0.0254 cm (0.005-0.010 inch). An interconnect assembly that interconnects from one pitch to another is called a space transformer.

도시된 것처럼, 상호접속 요소의 선단부(251b, …, 256b)들은 결합 패드(접점)의 두 개의 평행 열을 갖는 반도체 장치에의 접속을 이루기 위해(시험 및/또는 번인을 위해) 두 개의 평행 열로 배열된다. 상호접속 요소는 어레이로서 다른 접점 패턴을 갖는 전자 부품에의 접속을 이루기 위해 다른 선단부 패턴을 갖도록 배열된다.As shown, the tips 251b, ..., 256b of the interconnect elements are in two parallel rows to make a connection (for testing and / or burn-in) to a semiconductor device having two parallel rows of coupling pads (contacts). Are arranged. The interconnect elements are arranged to have different tip patterns to make connections to electronic components having different contact patterns as an array.

일반적으로, 본 명세서에 기재된 실시예에서는 하나의 접속 요소만이 도시되어 있으나, 본 발명은 복수개의 상호접속 요소를 제조하고 복수개의 상호접속 요소를 외주 패턴 또는 장방형 어레이 패턴처럼 서로 소정 간격을 갖도록 이격 배열하는 데에도 적용할 수 있다.In general, although only one connection element is shown in the embodiments described herein, the present invention manufactures a plurality of interconnecting elements and spaces the plurality of interconnecting elements apart from each other such that they have a predetermined distance from each other, such as a circumferential pattern or a rectangular array pattern. The same applies to arranging.

희생 기층의 사용Use of Sacrificial Bases

상호접속 요소를 전자 부품의 단자에 직접 장착하는 것에 대해서는 상기에 설명했다. 일반적으로, 본 발명의 상호접속 요소는 희생 기층을 포함하여 임의의 적절한 기층의 적절한 표면 상에 제조 또는 장착할 수 있다.Mounting the interconnection element directly to the terminal of the electronic component has been described above. In general, the interconnect elements of the present invention may be fabricated or mounted on any suitable surface of any suitable substrate, including a sacrificial substrate.

모출원을 보면, 도 11A 내지 도 11F 를 참조하여 전자 부품에의 연속 장착을 위한 분리 및 분할 구조로서 복수개의 상호접속 구조(예를 들어, 탄성 접속 구조)를 제조하는 방법과, 도 12A 내지 도 12C 를 참조하여 복수개의 상호접속 요소를 희생 기층(캐리어)에 장착하고 그 후에 이들을 전자 부품에 한꺼번에 이송하는 방법이 기재되어 있다.Referring to Fig. 11A through Fig. 11F, a method of manufacturing a plurality of interconnect structures (e.g., elastic connection structures) as a separating and dividing structure for continuous mounting on electronic components with reference to Figs. 11A to 11F, and Figs. Referring to 12C, a method of mounting a plurality of interconnecting elements on a sacrificial substrate (carrier) and then transferring them all at once to an electronic component is described.

도 2D 내지 도 2F 는 희생 기층을 사용하여 미리 형성된 선단 구조를 갖는 복수개의 상호접속 요소를 제조하는 방법을 도시한다.2D-2F illustrate a method of fabricating a plurality of interconnect elements having a preformed tip structure using a sacrificial base layer.

도 2D 는 마스킹 재료(252)의 패턴층을 희생 기층(254)의 표면에 도포하는 방법의 제 1 단계를 도시한다. 희생 기층(254)은 예를 들어 얇은 (1 - 10 mil) 구리 또는 알루미늄 포일로 되고, 마스킹 재료(252)는 통상의 감광성 내식막으로 된다. 마스킹 층(252)은 위치(256a, 256b, 256c)에서 상호접속 요소를 제조하는 데 필요한 복수개의 개구(3개반 도시)를 갖도록 하는 패턴을 취한다. 위치(256a, 256b, 256c)는 전자 부품의 단자에 비교된다. 위치(256a, 256b, 256c)는 거친 또는 특징적인 표면 조직을 갖도록 이 단계에서 처리되는 것이 바람직하다. 도시된 것처럼, 상기 방법은 위치(256a, 256b, 256c)에서 포일(254)에 오목부를 형성하는 엠보싱 공구(257)에 의해 기계적으로 이루어진다. 이와 달리, 이들 위치에서 포일의 표면은 표면 조직을 갖도록 화학적으로 에칭될 수도 있다. 이러한 전체적인 목적을 달성하기에 적합한 예를 들어 샌드블라스팅 및 피닝 등의 임의의 방법도 본 발명의 범위에 속한다.2D shows a first step of a method of applying a patterned layer of masking material 252 to the surface of sacrificial base layer 254. The sacrificial base 254 is, for example, thin (1-10 mil) copper or aluminum foil, and the masking material 252 is a conventional photoresist. Masking layer 252 takes a pattern to have a plurality of openings (shown in three halves) needed to fabricate interconnect elements at locations 256a, 256b, and 256c. The positions 256a, 256b and 256c are compared to the terminals of the electronic component. Positions 256a, 256b, and 256c are preferably treated at this stage to have a rough or characteristic surface texture. As shown, the method is mechanically accomplished by an embossing tool 257 that forms a recess in the foil 254 at locations 256a, 256b, 256c. Alternatively, the surface of the foil at these locations may be chemically etched to have surface texture. Any method suitable for achieving this overall purpose, for example sandblasting and pinning, is also within the scope of the present invention.

그 다음에, 복수개(하나만 도시)의 전도성 선단부 구조(258)가 도 2E 에 도시된 방법으로 각 위치(예를 들어, 256b)에 형성된다. 이는 전해 도금 등의 임의의 적절한 방법을 사용함으로써 달성되며, 다층 재료를 갖는 선단부 구조를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 선단부 구조(258)는 희생 기층 상에 도포된 얇은(예를 들어, 10 - 100 마이크로인치) 니켈 차단층을 갖고, 얇은(10 마이크로인치) 연질 금층, 얇은(20 마이크로인치) 경질 금층, 비교적 두꺼운(200 마이크로인치) 니켈층, 최종적으로 얇은(100 마이크로인치) 연질 금층으로 도포된다. 일반적으로, 니켈의 제 1 의 얇은 차단층은 기층(254)의 재료(예를 들어, 알루미늄, 구리)에 의해 무력화되는 후속 금층을 보호하며, 비교적 두꺼운 니켈층은 선단부 구조에 강도를 부여하고, 최조적인 얇은 연질 금층은 용이하게 결합되게 하는 표면을 제공한다. 본 발명은 용도에 따라 달라지게 되는 선단부 구조가 희생 기층 상에 형성되는 특정 방법으로 제한되지 않는다.Then, a plurality (only one) of conductive tip structures 258 are formed at each position (eg, 256b) in the manner shown in FIG. 2E. This is accomplished by using any suitable method, such as electrolytic plating, and may include a tip structure having a multilayer material. For example, tip structure 258 has a thin (eg, 10-100 microinches) nickel barrier layer applied on the sacrificial base layer, a thin (10 microinches) soft gold layer, thin (20 microinches) hard It is applied with a gold layer, a relatively thick (200 microinches) nickel layer, and finally a thin (100 microinches) soft gold layer. In general, the first thin barrier layer of nickel protects subsequent gold layers that are neutralized by the material of base layer 254 (eg, aluminum, copper), and the relatively thick nickel layer gives strength to the tip structure, The most thin thin gold layer provides a surface that allows for easy bonding. The present invention is not limited to any particular way in which the tip structure that will vary with use is formed on the sacrificial base layer.

도 2E 에 도시된 것처럼, 상호접속 요소용 복수개(하나만 도시)의 코어(260)는 연질 와이어 코어를 상기에 설명한 것처럼 전자 부품의 단자에 결합하는 임의의 방법 등에 의해 선단부 구조(258) 상에 형성될 수도 있다. 그 다음에, 코어(260)가 상기에 설명한 방식으로 바람직하게는 경질 재료(262)로 오버코팅되고, 마스킹 재료(252)가 제거되어 도 2F 에 도시된 것처럼 희생 기층의 표면에 장착된 복수개(3개만 도시)의 자유 직립형 상호접속 요소(264)가 형성된다.As shown in FIG. 2E, a plurality (only one) of cores 260 for interconnect elements are formed on tip structure 258 by any method or the like that couples a soft wire core to a terminal of an electronic component as described above. May be The core 260 is then overcoated with a hard material 262, preferably in the manner described above, and the masking material 252 has been removed and mounted to the surface of the sacrificial base layer as shown in FIG. 2F. Only three freestanding interconnection elements 264 are formed.

도 2A 와 관련하여 설명한 단자(241)의 적어도 인접 영역을 덮는 오버코팅 재료와 유사하게, 오버코팅 재료(262)도 코어(260)를 이들의 각 선단부 구조(258)에 견고하게 고정하고, 필요에 따라서는 상호접속 요소(264)에 탄성 특성을 부과한다. 모출원에 기재되어 있는 것처럼 희생 기층에 장착된 복수개의 상호접속 요소는 전자 부품의 단자에 한꺼번에 이송될 수도 있다. 이와 달리, 두 개의 넓게 분기되는 통로를 취할 수도 있다.Similar to the overcoating material covering at least the adjacent region of the terminal 241 described in connection with FIG. 2A, the overcoating material 262 also firmly secures the core 260 to their respective tip structures 258 and is required. Accordingly imposes elastic properties on interconnect element 264. As described in the parent application, a plurality of interconnecting elements mounted on the sacrificial base may be transferred all at once to the terminals of the electronic component. Alternatively, it may take two widely diverged passageways.

실리콘 웨이퍼가 선단 구조가 제조되는 희생 기층으로서 사용될 수 있다는 것과, 그와 같이 제조된 선단 구조들이 전자 부품에 이미 장착된 탄성 접촉 구조물에 (예를 들어 납땜 또는 경납땜으로) 연결될 수 있다는 것은 본 발명의 범주 내이다.It is to be understood that the silicon wafer can be used as a sacrificial base from which the tip structure is made, and that the tip structures so produced can be connected (eg, soldered or brazed) to an elastic contact structure already mounted on the electronic component. Is within the category of.

도 2G 에 도시된 것처럼, 희생 기층(254)은 선택적 화학 에칭 등의 임의의 적절한 공정에 의해 간단하게 제거될 수도 있다. 대부분의 화학 에칭 공정이 다른 재료보다 훨씬 더 많은 비율로 된 하나의 재료로 에칭되기 때문에 다른 재료는 이 공정에서 약간만 에칭되며, 이러한 현상은 희생 기층을 제거하는 동시에 선단부 구조의 얇은 니켈 차단층을 제거하는 데 바람직하게 사용된다. 그러나, 필요하다면 얇은 니켈 차단층을 각각의 후속 단계에서 제거할 수 있다. 이는 복수개(3개만 도시)의 개개의 분리된 단일체 상호접속 요소(264)가 점선으로 도시된 것처럼 되게 하며 그 후에 전자 부품 상의 단자에 (납땜 또는 경납땜 등에 의해) 장착되게 한다.As shown in FIG. 2G, the sacrificial base layer 254 may be simply removed by any suitable process, such as selective chemical etching. Since most chemical etching processes are etched with one material at a much higher rate than other materials, the other material is only slightly etched in this process, which eliminates the sacrificial base layer while simultaneously removing the thin nickel barrier layer of the tip structure. Preferably used. However, if desired, the thin nickel barrier layer can be removed in each subsequent step. This allows a plurality of (only three) individual discrete monolithic interconnect elements 264 as shown by the dashed lines and then mounted (by soldering or brazing, etc.) to the terminals on the electronic component.

오버코팅 재료는 희생 기층 및/또는 얇은 차단층을 제거하는 공정에서 약간 얇아질 수도 있다. 그러나, 이러한 현상은 일어나지 않은 것이 바람직하다.The overcoating material may be slightly thinner in the process of removing the sacrificial base layer and / or the thin barrier layer. However, it is preferable that this phenomenon does not occur.

오버코팅이 얇아지는 것을 방지하기 위하여, 얇은 금층 또는 약 20 마이크로인치의 경질 금 위에 도포된, 예를 들어 10 마이크로인치의 연질 금층을 오버코팅 재료(262) 위에 최종층으로서 도포하는 것이 바람직하다. 이러한 금으로 된 외부층은 우수한 전도성, 접촉 저항 및 납땜성을 갖게 하기 위한 것이며, 얇은 차단층 및 희생 기층을 제거하는 데 사용하도록 된 대부분의 에칭 용액에 대하여 높은 불투과성을 나타낸다.In order to prevent overcoating from thinning, it is desirable to apply a thin gold layer or a layer of soft gold, for example 10 microinches, applied over hard gold of about 20 microinches, as the final layer on overcoating material 262. This gold outer layer is intended to have good conductivity, contact resistance and solderability and exhibits high impermeability to most etching solutions intended to be used to remove thin barrier and sacrificial base layers.

이와 달리, 도 2H 에 도시된 것처럼 희생 기층(254)을 제거하기 전에 복수개(3개만 도시)의 상호접속 요소(264)를 희생 기층(254)의 제거 시에 복수개의 구멍을 자체에 갖는 얇은 판 등에 의해 임의의 적절한 지지 구조(266)에 의해 서로 소정의 이격 관계로 고정시킬 수도 있다. 지지 구조(266)는 유전 재료 또는 유전 재료로 오버코팅된 전도성 재료로 될 수도 있다. 그 다음에, 복수개의 상호접속 요소들을 실리콘 웨이퍼 또는 인쇄 회로 기판 등의 전자 부품에 장착하는 등의 후속 공정 단계(도시 생략)를 수행할 수도 있다. 또한, 몇몇 용도에서는 상호접속 요소(264)의 선단부(선단부 구조의 반대쪽)가 특히 이에 접촉력이 작용될 때 제거되는 것을 방지하도록 안정화시킬 필요가 있다. 이를 위하여, 유전 재료로 형성된 복수개의 구멍을 갖는 메쉬 등의 적절한 시트(268)로 상호접속 요소의 선단부의 이동을 제한할 필요가 있다.Alternatively, a thin plate having a plurality of (only three) interconnection elements 264 on its own upon removal of the sacrificial base 254 prior to removal of the sacrificial base 254 as shown in FIG. 2H. It is also possible to fix each other in a predetermined spaced relationship by any suitable supporting structure 266 or the like. The support structure 266 may be a dielectric material or a conductive material overcoated with the dielectric material. Subsequent processing steps (not shown) may then be performed, such as mounting the plurality of interconnect elements to an electronic component such as a silicon wafer or a printed circuit board. In addition, in some applications it is necessary to stabilize the tip of the interconnect element 264 (opposite to the tip structure) to prevent it from being removed, especially when a contact force is applied thereto. To this end, it is necessary to limit the movement of the tip of the interconnect element to a suitable sheet 268, such as a mesh having a plurality of holes formed of dielectric material.

상기에 설명한 방법(250)의 또 다른 장점은 선단부 구조(258)가 임의의 필요로 하는 재료 및 임의의 필요로 하는 조직으로 형성할 수도 있다는 것이다. 상기에 설명한 것처럼, 금은 전도성이 우수한 전기적 특성, 낮은 접촉 저항, 납땜성 및 내식성을 나타내는 희귀 금속의 일례이다. 또한, 금은 양호한 재료이기 때문에 본 명세서에서 설명한 상호접속 요소, 특히 탄성 상호접속 요소 위에 도포된 최종 오버코팅에 매우 적합하다. 다른 희귀 금속도 마찬가지로 바람직한 특성을 나타낸다. 그러나, 로듐 등의 몇몇 재료는 우수한 전기적 특성을 나타내기는 하지만 전체 상호접속 요소를 오버코팅하는 데에는 부적합하다. 예를 들어, 로듐은 취성이 크고, 탄성 상호접속 요소 상에 최종 오버코팅으로 수행하기 어렵다. 이러한 관점에서, 방법(250)에 의해 예시된 방법은 이러한 제한을 쉽게 해결한다. 예를 들어, 다층 선단부 구조(258 참조)의 제 1 층은 (상기에 설명한 것처럼 금보다는) 로듐으로 제조할 수 있어서 상호접속 요소의 기계적 특성을 해치지 않으면서 전자 부품에 접속부를 만들기 위한 우수한 전기적 특성을 나타낸다.Another advantage of the method 250 described above is that the tip structure 258 may be formed of any desired material and any desired tissue. As described above, gold is an example of a rare metal that exhibits excellent electrical properties, low contact resistance, solderability and corrosion resistance. In addition, because gold is a good material, it is well suited for the final overcoating applied on the interconnect elements described herein, in particular the elastic interconnect elements. Other rare metals likewise exhibit desirable properties. However, some materials, such as rhodium, exhibit good electrical properties but are not suitable for overcoating the entire interconnection element. For example, rhodium is brittle and difficult to perform with final overcoating on elastic interconnect elements. In this regard, the method illustrated by method 250 easily addresses this limitation. For example, the first layer of the multilayer tip structure (see 258) can be made of rhodium (rather than gold as described above) to provide excellent electrical properties for making connections to electronic components without compromising the mechanical properties of the interconnect elements. Indicates.

도 2I 는 상호접속 요소를 제조하기 위한 변경 실시예(270)를 도시한다. 이 실시예에서, 마스킹 재료(272)는 희생 기층(274)의 표면에 도포되고, 도 2D 와 관련하여 상기에 설명한 방법과 유사한 방식으로 복수개(하나만 도시)의 개구(276)를 갖도록 패턴화 된다. 개구(276)는 자유 직립형 구조로서 제조되게 되는 상호접속 요소의 영역을 형성한다. (본 명세서에 전반적으로 설명한 것처럼, 상호접속 요소는 전자 부품의 단자 또는 희생 기층에 결합된 일단을 갖고 상호접속 요소의 반대쪽 단부는 전자 부품 또는 희생 기층에 결합되지 않을 때 자유 직립형으로 된다.)2I illustrates a modification embodiment 270 for manufacturing an interconnect element. In this embodiment, the masking material 272 is applied to the surface of the sacrificial base layer 274 and patterned to have a plurality of (only one shown) openings 276 in a manner similar to the method described above with respect to FIG. 2D. . The opening 276 defines the area of the interconnect element that is to be manufactured as a free upright structure. (As generally described herein, the interconnect element has one end coupled to the terminal or sacrificial base of the electronic component and the opposite end of the interconnect element becomes free standing when not coupled to the electronic component or sacrificial base.)

개구 내의 영역은 임의의 적절한 방식으로 형상을 갖추게 되어 희생 기층(274)의 표면으로 연장되는 단일 오목부(278)로 도시된 것처럼 하나 이상의 오목부를 갖게 된다.The area within the opening is shaped in any suitable manner to have one or more recesses as shown by a single recess 278 extending to the surface of the sacrificial base layer 274.

코어(와이어 스템, 280)는 개구(276) 내의 희생 기층의 표면에 결합되어 임의의 적절한 형상을 취하게 된다. 이 실시예에서는 도시의 명확성을 위해 상호접속 요소의 일단만이 도시되어 있다. 타단(도시 생략)은 전자 부품에 부착될 수 있다. 이 방법(270)은 코어(280)가 선단부 구조(258)보다는 희생 기층(274)에 직접 부착된 것이 상기에 설명한 방법(250)과는 다르다는 것을 알 수 있다. 예로써, 금 와이어 코어(280)는 종래의 와이어 결합 방법을 사용하여 알루미늄 기층(274)의 표면에 용이하게 결합된다.The core (wire stem) 280 is bonded to the surface of the sacrificial base layer in the opening 276 to take any suitable shape. In this embodiment only one end of the interconnect element is shown for clarity. The other end (not shown) may be attached to the electronic component. It can be seen that the method 270 differs from the method 250 described above that the core 280 is attached directly to the sacrificial base 274 rather than the tip structure 258. By way of example, the gold wire core 280 is easily bonded to the surface of the aluminum base layer 274 using conventional wire bonding methods.

방법(270)의 다음 단계에서, 금층(282)이 코어(280) 위에 (도금에 의해) 도포되고, 오목부(278) 내에 포함된 개구(276) 내에서 기층(274)의 노출 영역 상에 도포된다. 이 층(282)의 주된 목적은 (희생 기층이 일단 제거된 후에) 상호접속 요소의 단부에서 접속면을 형성하려는 것이다.In the next step of the method 270, a gold layer 282 is applied (by plating) on the core 280 and on the exposed area of the base layer 274 in the opening 276 included in the recess 278. Is applied. The main purpose of this layer 282 is to form a connection surface at the end of the interconnect element (after the sacrificial base layer is once removed).

그 다음에, 니켈 등으로 된 비교적 경질인 재료로 된 층(284)이 층(282) 위에 도포된다. 상기에 설명한 것처럼 상기 층(284)의 하나의 주된 목적은 복합 상호접속 요소에 소정의 기계적 특성(탄성)을 부과하려는 것이다. 이 실시예에서, 층(284)의 다른 목적은 상호접속 요소의 하단에 제조되는 접속면의 내구성을 증진시키려는 것이다. 금으로 된 최종층(도시 생략)이 층(284)에 도포되어 상호접속요소의 전기적 특성을 증진시키게 된다.Next, a layer 284 of relatively hard material of nickel or the like is applied over the layer 282. As described above, one main purpose of the layer 284 is to impart certain mechanical properties (elasticity) to the composite interconnection element. In this embodiment, another purpose of layer 284 is to enhance the durability of the connection surface fabricated at the bottom of the interconnect element. A final layer of gold (not shown) is applied to layer 284 to enhance the electrical properties of the interconnect element.

최종 단계에서, 마스킹 재료(272) 및 희생 기층(274)이 제거되고, 이로써 복수개의 단일화된 상호접속 요소(도 2G 와는 다름) 또는 서로 소정 관계로 이격된(도 2H 와는 다름) 복수개의 상호접속 요소를 형성하게 된다.In the final step, the masking material 272 and the sacrificial base 274 are removed, thereby allowing a plurality of unified interconnect elements (different from Fig. 2G) or a plurality of interconnections spaced apart from each other in a predetermined relationship (different from Fig. 2H). Form an element.

이 실시예(270)는 상호접속 요소의 단부 상에 무늬 형성 접속 선단부를 제조하는 방법의 예를 도시한 것이다. 이 경우에서 니켈 위에 금이 있는 우수한 예를 설명했다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서 상기에 설명한 방법에 따라 상호접속요소의 단부에 다른 유사한 접촉 선단부를 제조할 수도 있다. 이 실시예(270)의 또 다른 특징은 접촉 선단부가 이전의 실시예(250)에서처럼 희생 기층(254)의 표면내에 제조되기 보다는 희생 기층(274) 상부에 전체적으로 제조된다는 것이다.This embodiment 270 illustrates an example of a method of manufacturing a patterned connection tip on an end of an interconnect element. In this case, an excellent example of gold over nickel has been described. However, other similar contact tips may be fabricated at the ends of the interconnect elements within the scope of the present invention in accordance with the methods described above. Another feature of this embodiment 270 is that the contact tip is made entirely on top of sacrificial base 274 rather than being manufactured within the surface of sacrificial base 254 as in previous embodiment 250.

스프링 상호접속 요소의 반도체 장치로의 직접 장착Direct mounting of the spring interconnect element into the semiconductor device

도 3A, 도 3B 및 도 3C 는 모출원의 도 1C 내지 도 1E 와 유사하며, 복합 상호접속부를 단일화되지 않은 반도체 장치를 포함하는 반도체 장치 상에 직접 제조하기 위한 기술(300)을 도시하고 있다. 상기 기술은 전술한 공동 소유의 본 출원과 공동 계류 중인 미국 특허 출원 제08/558,332호에 개시된 기술과 유사하다.3A, 3B, and 3C are similar to FIGS. 1C-1E of the parent application and illustrate a technique 300 for fabricating a composite interconnect directly on a semiconductor device including an ununited semiconductor device. The technique is similar to the technique disclosed in US patent application Ser. No. 08 / 558,332, which is co-pending with the co-owned present application described above.

종래의 반도체 처리 기술에 의하면, 반도체 장치(302)는 패턴화 전도층(304)을 갖는다. 상기 층(304)은 절연층(예컨대, 패시베이션층(passivation layer))(308)(전형적으로 질화물) 내의 개구(306)에 의해 형성되는 것과 같이 통상적으로 다이에 본드-아웃(bond-out)하기 위한 상부 금속층일 수 있다. 이러한 방식으로, 패시베이션층(308) 내의 개구(306) 영역에 대응하는 영역을 갖는 결합 패드가 형성된다. 통상적으로(즉, 종래 기술에 의하면), 와이어가 결합 패드에 결합된다.According to conventional semiconductor processing techniques, the semiconductor device 302 has a patterned conductive layer 304. The layer 304 is typically bonded to the die as formed by the openings 306 in the insulating layer (e.g., a passivation layer) 308 (typically nitride). May be an upper metal layer. In this manner, a bond pad is formed having an area corresponding to the area of the opening 306 in the passivation layer 308. Typically (ie according to the prior art), the wire is bonded to the bond pad.

본 발명에 의하면, 금속 재료(예컨대, 알루미늄)로 된 블랭킷 층(blanket layer, 310)은 개구(306) 내에 침지(dipping)시켜 층(304)을 전기적으로 접촉시키는 것을 포함해서, 패시베이션층(308) 위에서 전도층(310)이 층(308)의 표면 형상에 따라 추종하는 방식으로 (비산(sputtering) 등에 의해) 증착된다. 마스킹 재료(예컨대, 감광성 내식막)의 패턴화층(312)이 패시베이션층(308) 내의 개구(306)위에 정렬된 개구(314)위에 도포된다. 블랭킷 전도층(310)의 일부분은 마스킹 재료(312)에 의해 덮여지고, 블랭킷 전도층(310)의 다른 부분들은 마스킹 재료(312)층의 개구(314) 내에서 노출된다(덮여지지 않는다). 블랭킷 전도층(310)의 개구(314) 내의 노출부들은 패드 또는 단자(도면 부호 314와 비교)로서의 역할을 하며 금으로 도금될 수 있다(도시 안됨).In accordance with the present invention, a blanket layer 310 of a metallic material (eg, aluminum) includes a passivation layer 308, including dipping in the opening 306 to electrically contact the layer 304. The conductive layer 310 is deposited (by sputtering or the like) on the surface in accordance with the surface shape of the layer 308. A patterned layer 312 of masking material (eg, photoresist) is applied over the openings 314 aligned over the openings 306 in the passivation layer 308. A portion of the blanket conductive layer 310 is covered by the masking material 312, and other portions of the blanket conductive layer 310 are exposed (not covered) in the opening 314 of the masking material 312 layer. The exposed portions in the opening 314 of the blanket conductive layer 310 serve as pads or terminals (compare 314) and may be plated with gold (not shown).

상기 기술의 중요한 특징은 개구(314)가 개구(306)보다 크다는 것이다. 이것은 앞으로 명백해지는 바와 같이 반도체 다이(302) 상에 존재하는 (개구(306)에 의해 한정되는) 결합 영역보다 (개구(132)에 의해 한정되는) 결합 영역을 보다 크게 한다.An important feature of the technique is that the opening 314 is larger than the opening 306. This makes the bonding area (defined by the opening 132) larger than the bonding area (defined by the opening 306) present on the semiconductor die 302, as will become apparent in the future.

본 기술의 다른 중요한 특징은 와이어 스템(코어)(320)의 전자 플레임 오프(electronic flame off) 처리 중에 전도층(310)이 장치(302)의 손상을 방지하기 위한 단락층으로서 작용한다는 것이다.Another important feature of the present technology is that the conductive layer 310 acts as a shorting layer to prevent damage to the device 302 during the electronic flame off processing of the wire stem (core) 320.

내부 코어(와이어 스템)(320)의 단부(320a)는 개구(314) 내에서 전도층(310)의 (도시된) 상부 표면에 결합된다. 코어(320)는 탄성 보유 형상(springable shape)을 가지도록 반도체 다이로부터 연장되게 구성되며, 상술한 방식으로(예컨대, 전자 플레임 오프에 의해) 선단(320b)을 갖도록 절단된다. 다음은 도 3B 에 도시된 바와 같이, 성형 와이어 스템(322)은 상술한 바와 같이 전도성 재료(310)로 하나 이상의 층으로 오버코팅된다(도 2A 와 비교). 도 3B 에서, 오버코팅 재료(322)는 와이어 스템(320)을 완전히 둘러싸고 감광성 내식막(312) 내의 개구(314)에 의해 한정되는 영역 내에서 전도층(310)도 덮는다는 것을 알 수 있다.End 320a of inner core (wire stem) 320 is coupled to an upper surface (shown) of conductive layer 310 in opening 314. The core 320 is configured to extend from the semiconductor die to have a springable shape and is cut to have a tip 320b in the manner described above (eg, by electron flame off). Next, as shown in FIG. 3B, the molded wire stem 322 is overcoated with one or more layers of conductive material 310 as described above (compare FIG. 2A). In FIG. 3B, it can be seen that the overcoating material 322 also completely covers the wire stem 320 and also covers the conductive layer 310 within the area defined by the opening 314 in the photoresist 312.

그리고 나서, 감광성 내식막(312)은 (화학적 에칭 또는 세척 등에 의해) 제거되며, 기판은 선택적 에칭(예컨대, 화학적 에칭)은 받아서 와이어 스템(320)을 오버코팅하는 재료(322)에 의해 덮여진 층(310)의 부분(315)(예컨대, 패드, 단자)을 제외하고 전도층(310)으로부터 모든 재료를 제거한다. 마스킹 재료(312)에 의해 이전에 덮여지고 재료(322)로 오버코팅되지 않은 블랭킷 전도층(310)의 부분들이 상기 단계에서 제거되는 반면에, 재료(322)에 의해 오버코팅되지 않았던 블랭킷 전도층(310)의 나머지 부분들은 제거되지 않는다. 이는 도 3C 에 도시된 구조를 가져오며, 이 구조는 파생된 복합 상호접속 요소(324)가 (예컨대, 종래 기술에서는) 결합 패드의 접촉 영역(예컨대, 패시베이션층(308) 내의 개구(306))인 것으로 간주되는 것보다 용이하게 더 크게 될 수 있는 (감광성 내식막 내의 개구(314)에 의해 한정되었던) 영역에 (피복 재료(322)에 의해) 견고하게 고착될 수 있는 상당한 이점이 있다.Then, the photoresist 312 is removed (by chemical etching or cleaning, etc.), and the substrate is subjected to selective etching (eg, chemical etching) and covered by a material 322 that overcoats the wire stem 320. All material is removed from the conductive layer 310 except for the portion 315 (eg, pad, terminal) of the layer 310. The portions of the blanket conductive layer 310 previously covered by the masking material 312 and not overcoated with the material 322 are removed in this step, while the blanket conductive layer was not overcoated by the material 322. The remaining portions of 310 are not removed. This results in the structure shown in FIG. 3C, in which the resulting composite interconnection element 324 (eg, in the prior art) has a contact area (eg, an opening 306 in the passivation layer 308) of the bond pad. There is a significant advantage that it can be firmly fixed (by the coating material 322) to an area (which has been defined by the opening 314 in the photoresist) that can be easily larger than what is considered to be.

본 기술의 또 다른 중요한 이점은 접촉 구조물(424)과 이것이 장착되는 단자(패드)(315) 사이에 기밀 밀봉 (완전히 오버코팅된) 접속이 수행된다는 것이다.Another important advantage of the present technology is that a hermetically sealed (fully overcoated) connection is made between the contact structure 424 and the terminal (pad) 315 to which it is mounted.

상술한 기술은 일반적으로 그 물리적 특징이 소망하는 정도의 탄성을 나타내도록 쉽게 주문 제조되는 복합 상호접속 요소를 제조하는 신규한 방법을 제시하고 있다.The above-mentioned techniques generally present a novel method of making composite interconnect elements that are easily custom-made so that their physical characteristics exhibit a desired degree of elasticity.

일반적으로, 본 발명의 복합 상호접속 요소들은 상호접속 요소(예컨대, 도면 부호 320)들의 선단(예컨대, 도면 부호 320b)들이 용이하게 상고 동일 평면에 있게 되고 이들 요소들이 시작되는 단자(예컨대, 결합 패드)와는 상이한(예컨데, 보다 큰) 피치로 될 수 있는 방식으로 기판(부분적으로 반도체 다이)에 쉽게 장착된다 (또는 그 위에서 제조된다).In general, the composite interconnect elements of the present invention have a tip (e.g., 320b) of the interconnect elements (e.g., 320b) that are easily at the same plane and at which they begin (e.g., a bond pad). Are easily mounted to (or fabricated on) the substrate (partially a semiconductor die) in a manner that can be of different (eg, larger) pitch.

본 발명의 범위 내에서 탄성 접촉 구조물이 장착되지 않은 감광성 내식막(예컨대, 도면 부호 314) 내에 개구들이 형성된다. 오히려 이러한 개구들은 동일 반도체 다이 또는 다른 반도체 다이 상의 다른 패드에 (통상적인 와이어 결합법 등에 의해) 접속시키기 위해 유리하게 채택될 수 있다. 이는 제조자에게 내식막에서의 개구의 공통 배치와의 상호접속부를 주문 제조할 수 있는 능력을 부여한다.Openings are formed in the photoresist (eg, 314) in which the elastic contact structure is not mounted within the scope of the present invention. Rather, these openings can be advantageously employed to connect (by conventional wire bonding or the like) to another pad on the same semiconductor die or another semiconductor die. This gives the manufacturer the ability to customize the interconnect with a common arrangement of openings in the resist.

도 3D 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서는 마스킹층(312)은 부가적으로 (즉, 상호접속 요소(324)가 장착되고 오버코팅되지 않은 개구(314)를 제공하는 것 외에) 반도체 장치(302)의 면 상에 부가적인 전도성 라인 또는 영역을 남겨두도록 패턴화될 수 있다. 이는 본 도면에서 개구(314a, 314b)로 각각 연장된 긴 개구(324a, 324b)와, 개구(314c)로 (도시된 바와 같이) 선택적으로 연장된 영역 개구로 도시되어 있다. 상기 도면에서, 요소(304, 308, 310)는 (명료성을 위해) 생략하였다. 상술한 바와 같이, 오버코팅 재료(322)는 이들 부가적인 개구(324a, 324b, 324c) 내에 증착되고, 이들 개구의 하부에 놓인 전도층(310)의 부분들이 제거되는 것을 방지한다. 접촉 개구(314a, 314b, 314c)로 연장되는 상기와 같은 긴 영역 개구(324a, 324b, 324c)의 경우에, 긴 영역 개구는 대응하는 접촉 구조물에 전기적으로 접속된다. 이것은 전자 부품(예컨대, 반도체 장치)(302)의 면 바로 위에 2개 이상의 (상호접속) 단자(315)들 사이에 전도성 트레이스를 제공(루팅 : routing)한다는 점에서 유용하다. 이것은 전자 부품(302)의 바로 위 접지 및/또는 전원 평면을 제공하는 데에도 유용하다. 이것은 온-칩(on-chip)(302) 커패시터로서의 역할을 할 수 있는 긴 영역(324a, 324b)과 같이 (도금시에 라인이 되는) 밀접한 (예컨대, 인터리브식(interleaved)) 긴 영역을 제공하는 점에서도 유용하다. 부가적으로, 접촉 구조물(324)의 위치가 아닌 다른 위치에서 마스킹층(324)내에 개구들을 제공하면 후속 오버코팅 재료(322)의 증착을 균일화하는 데에 도움을 줄 수 있다.As shown in FIG. 3D, within the scope of the present invention, the masking layer 312 additionally includes semiconductors (ie, in addition to providing openings 314 on which the interconnect elements 324 are mounted and not overcoated). It can be patterned to leave additional conductive lines or regions on the face of the device 302. This is illustrated in this figure by the long openings 324a and 324b extending to the openings 314a and 314b, respectively, and the region openings selectively extending to the openings 314c (as shown). In the figure, elements 304, 308, 310 are omitted (for clarity). As discussed above, overcoating material 322 is deposited in these additional openings 324a, 324b, 324c and prevents portions of conductive layer 310 underlying the openings from being removed. In the case of such long region openings 324a, 324b, 324c extending into the contact openings 314a, 314b, 314c, the long region openings are electrically connected to the corresponding contact structures. This is useful in that it provides (routing) conductive traces between two or more (interconnect) terminals 315 directly on the face of the electronic component (eg, semiconductor device) 302. This is also useful for providing a ground and / or power plane directly above the electronic component 302. This provides a tight (eg, interleaved) long area (which becomes a line at the time of plating), such as long areas 324a, 324b that can serve as on-chip 302 capacitors. This is also useful. Additionally, providing openings in the masking layer 324 at a location other than the location of the contact structure 324 may help to homogenize deposition of subsequent overcoating material 322.

본 발명의 범위 내에서 접촉 구조물(324)은 예를 들어 상술한 도 2D 내지 도 2F 의 방식으로 사전 제조되고, 제어된 표면 형상을 갖는 선단(258)에 의해 또는 그에 의하지 않고 단자(315)에 경납땜된다. 이것은 사전 제조된 접촉 구조물을 일대일로 (반도체 웨이퍼로부터) 단일화되지 않은 반도체 다이에 또는 한번에 수 개의 반도체 다이에 장착하는 것을 포함한다. 부가적으로, 선단 구조물(258)의 표면 형상은 모특허 및 95년 11월 15일자로 출원된 공동 소유의 본 출원과 공동 계류 중인 미국 특허출원 제 (대리인 정리 번호 95-554)에 기재된 바와 같이 Z축 전도성 접착제(868)로 효과적인 가압 접속을 발생시키기 위해 평탄하게 되도록 제어될 수 있다.Within the scope of the present invention, the contact structure 324 is prefabricated, for example, in the manner of FIGS. 2D-2F described above, and at the terminal 315 with or without a tip 258 having a controlled surface shape. It is brazed. This involves mounting prefabricated contact structures on a one-to-one (from semiconductor wafer) ununified semiconductor die or on several semiconductor dies at a time. Additionally, the surface shape of tip structure 258 is described in US Patent Application No. 95-554, co-pending with the parent patent and co-owned application filed November 15, 1995. Z-axis conductive adhesive 868 may be controlled to be flat to create an effective press connection.

반도체 장치의 연습 작동Practice operation of semiconductor devices

집적 회로(칩) 제조업자들 사이에서 공지된 절차는 번인(burn-in) 및 칩의 기능상 시험이다. 이들 기술은 전형적으로 칩을 패키지화한 후에 수행되며, 본 명세서에는 집합적으로 연습 작동(exercising)이라 한다.Known procedures among integrated circuit (chip) manufacturers are burn-in and functional testing of the chip. These techniques are typically performed after packaging the chip and are collectively referred to herein as practicing.

오늘날의 집적 회로는 일반적으로 단일의 (통상적으로 둥근) 반도체 웨이퍼상에서 (통상적으로 정방형 또는 장방형 다이 사이트(site)로서) 수 개의, 전형적으로 동일한 집적 회로 다이를 생성시킨 다음, 다이(칩)들을 서로로부터 분리(단일화, 다이싱)하기 위해 웨이퍼를 스크라이빙 및 슬라이싱함으로써 제조된다. 스크라이브 라인(절단선) 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 전도성 트레이스간의 와이어 결합 접속 등과 같이 개별적으로 패키지화된다.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 (cutting line) 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.

번인은 칩(다이)에 단순히 전원을 공급하거나(정적인 번인), 또는 전원을 공급하고 칩의 기능성을 상당한 정도까지 신호 연습(동적인 번인) 하는 공정이다. 양자의 경우에 있어서, 번인은 전형적으로 고온에서 칩에 일시적으로 (또는 제거 가능하게) 접속시킴으로써 수행되며, 그 목적은 칩을 패키지화하기 전에 결함이 있는 칩을 확인하기 위한 것이다. 번인은 통상적으로 다이들이 웨이퍼로부터 단일화(다이싱)된 후에 일대일로 수행되지만, 다이들을 분리하기 전에 번인을 수행하는 것도 공지되어 있다. 전형적으로, 다이로의 일시적인 접속은 플라잉 와이어(flying wire)에 의한 시험 탐침에 의해 이루어진다.Burn-in is simply a process of supplying power to a chip (die) (static burn-in), or supplying power and signaling the functionality of the chip to a significant extent (dynamic burn-in). In both cases, burn-in is typically performed by temporarily (or removably) connecting to the chip at high temperature, the purpose of which is to identify the defective chip before packaging the chip. Burn-in is typically performed one-to-one after dies are unified (diced) from the wafer, but it is also known to perform burn-in before separating 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 몇 가지 기능성을 연습하는 내장형 자기 시험(자기 기동, 신호 발생) 회로 장치가 제공된다. 몇 가지 경우에 있어서, 시험 지그가 각 다이를 대해 제조될 수 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, a test jig can 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 리드선이 번인 (또는 기능상의 시험이 아닌) 조립을 위해 최적화되며, 종종 수천 사이클(즉, 일반적으로 시험될 다이마다 1사이클)을 겪게 된다. 더욱이, 상이한 다이는 상이한 번인 기판을 필요로 한다. 번인 기판은 전체적인 제조 비용을 증대시키고, 특정 장비의 대규모 가동에 대해서만 감가상각될 수 있는 고가이다.As a general suggestion, package leads are optimized for burn-in (or not functional testing) assembly and often experience thousands of cycles (ie, typically one cycle per die to be tested). Moreover, different dies require different burn-in substrates. Burn-in boards increase the overall manufacturing cost and are expensive, which can only be depreciated for large scale operation of certain 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 것을 포함한다. (종종, 그와 같은 영구적 접속은 수행되지 않을 수도 있고 재수행될 수도 있지만, 이것은 일반적으로 바람직한 것이 아니다.)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 described above, packaging typically involves permanently connecting to the die by a bonding wire or the like. (Sometimes such a permanent connection may or may not be performed, but this is generally not desirable.)

결국, 다이의 번인 및/또는 사전 패키지화 시험을 위해 요구되는 일시적 접속은 종종 다이를 패키지화하기 위해 요구되는 영구적 접속과는 상이하다.As a result, the temporary connection required for burn-in and / or pre-packaging testing of the die is often different from the permanent connection required to package the die.

전자 부품 상에 장착되어 접속되는 캐리어 상에의 스프링 요소의 장착Mounting of spring elements on carriers mounted and connected on electronic parts

(예컨대 도 3A 내지 도 3C 와 관련해서) 상술한 바와 같이, 본 발명의 탄성 접촉 구조물을 반도체 다이 (상)에 직접 장착하는 것이 가능하다. 이는 외부 상호접속 구조물(예컨대, 핀, 리드선 등)을 필요로 하는 몇몇 종류의 패키지 내에 배치된 종래 기술의 와이어 결합에 비추어 특히 중요하다.As described above (eg with reference to FIGS. 3A-3C), it is possible to mount the elastic contact structure of the present invention directly on a semiconductor die (on). This is particularly important in view of prior art wire couplings disposed in some kind of package that require external interconnect structures (eg, pins, leads, etc.).

어떤 경우에는 반도체 다이의 단자에 스프링 접촉자를 직접 장착하는 것이 유리하지 않거나 일부 경우에만 가능할 수도 있다. 이는 반도체 다이 상에 스프링 접촉자를 배치하는 것에 대한 기술을 필요로 한다. 이러한 기술이 본 명세서에 개시되어 있다.In some cases it may not be advantageous or only possible in some cases to mount the spring contacts directly to the terminals of the semiconductor die. This requires a technique for placing spring contacts on the semiconductor die. Such techniques are disclosed herein.

도 4 는 다이(402)의 중심선을 따른 열 내에 배열된 복수의 결합 패드(단자)(404)를 갖는 반도체 다이(402)를 포함하는 반도체 장치(400)를 도시하고 있다. (본 도면 및 후속 도면에서, 결합 패드는 반도체 다이 표면의 최상부에 있는 정형화된(stylized) 방식으로 도시되어 있다.) 예를 들어, 5mil 피치로 배열된 그러한 결합 패드가 100개 이상이 있을 수 있다. 반도체 장치(400)는 64 메가비트 메모리 장치가 전형적이다. 공지된 바와 같이, 장치(400)로의 접속은 각각의 결합패드(404)를 향해 다이(4020의 상부면(402a)을 횡단해서 연장되는 복수의 리드프레임 핑거(412)를 갖는 LOC(lead on chip) 리드프레임(410)에 의해 이루어질 수 있다. 리드프레임 핑거(412)는 결합 와이어(414)에 의해 각각의 결합 패드(404)에 접속된다. 종종, 이와 같은 장치(400)에 있어서는 그렇지 않을 경우에는 비기능적인 장치들을 기능적이 되도록 하기 위해, 장치에 대해 내적인 임의의 접속을 재구성할 수 있도록 반도체 장치의 상부 금속화층을 노출시키는 잉여 개구(도시 안됨) 또는 창이 패시베이션층(도시 안됨) 내에 제공된다.4 illustrates a semiconductor device 400 including a semiconductor die 402 having a plurality of coupling pads (terminals) 404 arranged in a row along the centerline of the die 402. (In this figure and subsequent figures, the bond pads are shown in a stylized manner on top of the semiconductor die surface.) For example, there may be more than 100 such bond pads arranged at 5 mil pitch. . The semiconductor device 400 is typically a 64 megabit memory device. As is known, the connection to the device 400 is lead on chip with a plurality of leadframe fingers 412 extending across the top surface 402a of the die 4020 towards each coupling pad 404. Leadframe 410. Leadframe fingers 412 are connected to respective mating pads 404 by mating wires 414. Often, such devices 400 are otherwise not otherwise. In order to make the non-functional devices functional, there is provided a surplus opening (not shown) or window within the passivation layer (not shown) that exposes the upper metallization layer of the semiconductor device to reconfigure any connection internal to the device. do.

도 3A 내지 도 3C 와 관련해서 상술한 방식으로 결합 패드(404)에 접촉 구조물을 장착하는 것은 외관상으로는 그럴듯한 것 같다. 그러나, 종종 이와 같은 장치(400)에 있어서는 그렇지 않을 경우에는 비기능적인 장치들을 작동성이 있도록 하기 위해, 장치에 대해 내적인 임의의 접속을 재구성할 수 있도록 반도체 장치의 상부 금속화층을 노출시키는 잉여 개구(도시 안됨) 또는 창이 패시베이션층(도시 안됨) 내에 제공된다. 이들 잉여 창(및 노출 금속화물)은 본질적으로 블랭킷 전도층의 증착(비산)을 금지하며, (도시하지 않은) 중간 내식막 처리에 의해 또는 (도시하지 않은) 폴리아미드 피복물을 도포함으로써 상기 증착물과 접촉되는 것으로부터 보호되어야 한다.Mounting the contact structure on the bond pad 404 in the manner described above with respect to FIGS. 3A-3C seems seemingly plausible. However, often in such a device 400 the surplus exposing the upper metallization layer of the semiconductor device to reconfigure any connection internal to the device, in order to make the non-functional devices otherwise functional. An opening (not shown) or window is provided in the passivation layer (not shown). These excess windows (and exposed metallizations) essentially inhibit deposition (spreading) of the blanket conductive layer, and by the intermediate resist treatment (not shown) or by applying a polyamide coating (not shown) It must be protected from contact.

본 발명의 목적은 반도체 장치 상에서 블랭킷 전도층의 증착을 필요로 하지 않고 반도체 장치에 탄성 접촉 구조물(스프링 요소)을 장착하는 기술을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a technique for mounting an elastic contact structure (spring element) in a semiconductor device without requiring deposition of a blanket conductive layer on the semiconductor device.

본 발명에 의하면, 복수의 탄성 접촉 구조물(스프링 요소)이 강성 캐리어 기판에 장착되고, 캐리어 기판은 반도체 장치에 장착되며, 스프링 요소는 반도체 장치 상의 대응하는 결합 패드에 전기적으로 접속된다.According to the present invention, a plurality of elastic contact structures (spring elements) are mounted to the rigid carrier substrate, the carrier substrate is mounted to the semiconductor device, and the spring elements are electrically connected to corresponding mating pads on the semiconductor device.

도 5 는 본 발명에 따른 반도체 장치 조립체(500)의 측면도로써, 모출원의 도 16E 및 도 16F 와 다소 유사한 점을 가지고 있다.FIG. 5 is a side view of a semiconductor device assembly 500 in accordance with the present invention, with somewhat similarity to FIGS. 16E and 16F of the parent source.

도 16E 및 도 16F 는 본 발명에 따른 칩(반도체 다이)을 상하로 적층시키기 위해 적합한 방식으로 탄성 접촉 구조물을 제조하는 기술의 측면도이다.16E and 16F are side views of a technique for fabricating an elastic contact structure in a suitable manner for stacking chips (semiconductor dies) up and down according to the present invention.

도 16E 및 도 16F 는 본 발명에 따른 칩(반도체 다이)을 상하로 적층시키지 위해 적합한 방식으로 탄성 접촉 구조물을 제조하는 기술(1650)의 측면도이다. 희생 구조물(1652)(도면 부호 1602와 비교)이 제 1 전자 부품(1662)(도면 부호 1612와 비교)의 상부에 배치된다. 와이어(1658)가 한 단부(1658a)에서 제 1 전자 부품(1662)상의 패드(1664)에 결합되고, (도 16A 와 유사한 방식으로) 탄성 보유 형상을 갖도록 구성되며, 와이어(1658)의 중간부(1658c)가 (절단되지 않고) 희생 구조물(1652)에 결합된다. 도시된 바와 같이, 희생 구조물(1652)에는 와이어의 중간부가 결합되는 접점 선단(1654)(도 10C 의 도면 부호 1026과 비교)이 제공된다. 와이어는 또한 탄성 보유 형상(예컨대, 도 2E 의 S자 형상과 비교)의 희생 구조물(1652)로부터 연장되도록 성형되고, 자유 단부(1658b)를 갖도록 절단된다. 성형된 와이어 스템은 탄성 접촉 구조물이 되도록 희생 요소(1652)를 제거하기 전(도 16B 와 비교) 또는 후(도 16D 와 비교)에 도금될 수 있으며, 그 자유 단부(1658b)에는 표면 형상의 접점(도면 부호 1026과 비교)이 인가될 수 있다.16E and 16F are side views of a technique 1650 for fabricating an elastic contact structure in a manner suitable for stacking chips (semiconductor dies) up and down in accordance with the present invention. A sacrificial structure 1652 (compare 1602) is disposed on top of the first electronic component 1662 (compare 1612). A wire 1658 is coupled to the pad 1664 on the first electronic component 1662 at one end 1658a, configured to have an elastic retention shape (in a manner similar to FIG. 16A), and an intermediate portion of the wire 1658. 1658c is coupled to the sacrificial structure 1652 (not cut). As shown, the sacrificial structure 1652 is provided with a contact tip 1654 (compare 1026 in FIG. 10C) to which the middle portion of the wire is coupled. The wire is also shaped to extend from the sacrificial structure 1652 of an elastic retaining shape (eg, as compared to the S-shape of FIG. 2E) and cut to have a free end 1658b. The molded wire stem may be plated before (as compared to FIG. 16B) or after (as compared to FIG. 16D) removing the sacrificial element 1652 to be an elastic contact structure, at its free end 1658b a surface-shaped contact. (Compare with reference numeral 1026) may be applied.

희생 구조물(1652)이 제거된 후에, 제 2 전자 부품(1672)이 제 1 전자 부품(1662)과 (와이어 스템으로 오버코팅된) 탄성 접촉 구조물의 중간부(1658c) 사이에 배치되어 제 2 전자 부품(1672)의 단자(1674)와 제 1 전자 부품(1662) 사이를 상호접속시킨다. 본 기술은 상호접속부(도면 부호 1658c와 1658b 사이의 오버코팅된 와이어 스템 부분)가 외부 시스템(기타 전자 부품)에 접속시키기 위해 제 2 전자 부품(1672)으로부터 연장되는 이점도 있다. 실례로서 제 1 전자 부품(1662)은 마이크로 프로세서이고, 제 2 전자 부품(1672)은 메모리 장치이다.After the sacrificial structure 1652 is removed, a second electronic component 1672 is disposed between the first electronic component 1662 and the intermediate portion 1658c of the elastic contact structure (overcoated with a wire stem) to form a second electron. Interconnect between the terminal 1674 of the component 1672 and the first electronic component 1662. The technique also has the advantage that the interconnect (overcoated wire stem portion between 1658c and 1658b) extends from the second electronic component 1672 to connect to an external system (other electronic component). As an example the first electronic component 1662 is a microprocessor and the second electronic component 1672 is a memory device.

반도체 장치(500)는 그 상부면(502a)(도면 부호 402a와 비교) 상에서 복수의 결합 패드(504)(도면 부호 404와 비교)를 갖는 반도체 다이(502)(도면 부호 402와 비교)를 포함한다는 점에서 반도체 장치(400)와 유사하다. 결합 패드(504)는 반도체 다이(502)의 중심선 아래로 한 줄로 배열될 수 있다.The semiconductor device 500 includes a semiconductor die 502 (compare 402) with a plurality of bonding pads 504 (compare 404) on its top surface 502a (compare 402a). It is similar to the semiconductor device 400 in that it is. The bond pads 504 may be arranged in a row below the centerline of the semiconductor die 502.

강성 캐리어 기판(510)이 임의의 적절한 접착제를 사용해서 결합 패드(504)가 점유하지 않은 다이 영역 상에서 다이(502)의 면(502a)에 장착된다.Rigid carrier substrate 510 is mounted to face 502a of die 502 on a die region that is not occupied by bond pad 504 using any suitable adhesive.

캐리어 기판(510)은 세라믹, 실리콘, (케블라(Kevlar)와 같은) PCB 재료 등의 임의의 적절한 강성 재료, 또는 절연 피복물을 갖는 금속으로 형성된다. 캐리어 기판은 또한 공중합체로 형성될 수 있다.The carrier substrate 510 is formed of any suitable rigid material, such as ceramic, silicon, PCB material (such as Kevlar), or metal with an insulating coating. The carrier substrate may also be formed of a copolymer.

접착제는 열가소성 또는 시안화물 에스테르와 같은 임의의 적절한 접착제일 수 있다. 접착제는 탄성이 있거나 또는 캐리어 기판(510)이 반도체 다이(502) 쪽으로 압축될 수 있게 해주는 것을 필요로 하지 않는다. 그러나, 반도체 다이와는 사실상 상이한 열팽창 계수를 갖는 캐리어 기판의 경우에, (낮은 전단 강도 등에 의해) 그와 같은 열팽창 계수의 상이함을 수용하는 접착제를 선택하는 것이 유리하다. 캐리어(예컨대, 도면 부호 510)를 기판(예컨대, 도면 부호 502)에 부착하는데 사용하고자 하는 접착제는 열가소성, 시안화물 에스테르, 에폭시, 실리콘, 또는 가요성 에폭시가 적절하다.The adhesive can be any suitable adhesive such as thermoplastic or cyanide esters. The adhesive does not need to be elastic or allow the carrier substrate 510 to be pressed towards the semiconductor die 502. However, in the case of a carrier substrate having a coefficient of thermal expansion substantially different from that of the semiconductor die, it is advantageous to select an adhesive that accommodates such a difference in coefficient of thermal expansion (by low shear strength or the like). The adhesive to be used to attach the carrier (eg, 510) to the substrate (eg, 502) is preferably thermoplastic, cyanide ester, epoxy, silicone, or flexible epoxy.

캐리어(예컨대, 도면 부호 510)에 적용된 용어 강성은 탄성이 있을 필요는 없고 내재적으로 강성이 있는 것이 바람직하다는 사실을 이해해야 한다. 그러나, 용어 강성 캐리어는 캐리어의 굽힘을 허용/조장하는 매개 수단 없이 강성 기판(예컨대, 도면 부호 502)에 부착되는 가요성 캐리어에도 적용된다.It should be understood that the term stiffness applied to a carrier (eg, 510) does not need to be elastic and is inherently rigid. However, the term rigid carrier also applies to flexible carriers that are attached to rigid substrates (eg, 502) without intervening means to allow / encourage bending of the carriers.

캐리어 기판(510)을 반도체 다이(502)에 장착하기 전에, 복수개의 탄성 접촉 구조물(스프링 요소)(512)이 캐리어 기판(510)의 (도시된) 상부면(510a) 상의 복수개의 제 1 단자(516)의 대응 단자에 장착된다. 복수개의 제 2 단자(516)가 또한 캐리어 기판(510)의 상부면(510a) 상에 제공되고, 전도성 라인(518)의 복수개의 제 1 단자(512)의 대응 단자에 접속된다. 따라서, 캐리어 기판(510)은 한 유형의 배선 기판으로서 인식 가능하고, 여기서 단자(514), 단자(516) 및 라인(518)은 모두 단일 전도층으로부터 패턴화될 수 있다. 탄성 접촉 구조물(스프링 요소)(512)은 상술한 바와 같이 임의의 소망하는 탄성/순응 특성을 갖도록 임의의 적절한 방식으로 단자(514)에 장착된다(예컨대 도 2A 와 비교).Prior to mounting the carrier substrate 510 to the semiconductor die 502, a plurality of elastic contact structures (spring elements) 512 are provided with a plurality of first terminals on the top surface 510a (shown) of the carrier substrate 510. A corresponding terminal of 516; A plurality of second terminals 516 are also provided on the top surface 510a of the carrier substrate 510 and connected to corresponding terminals of the plurality of first terminals 512 of the conductive line 518. Thus, the carrier substrate 510 is recognizable as one type of wiring substrate, where terminal 514, terminal 516 and line 518 may all be patterned from a single conductive layer. Elastic contact structure (spring element) 512 is mounted to terminal 514 in any suitable manner to have any desired elasticity / compliance properties as described above (eg, as compared to FIG. 2A).

강성 캐리어 기판(510)을 반도체 다이(510)의 면(502a)에 장착한 후에, 탄성 접촉 구조물(스프링 요소)(512)은 결합 패드(504)와 단자(516) 사이에서 연장되는 결합 와이어(520)에 의해 결합 패드(504)의 대응 패드에 접속된다. 이러한 방식으로, 반도체 장치 상에서의 블랭킷 전도층의 증착을 필요로 하지 않고 반도체 장치상에 탄성 접촉 구조물(스프링 요소)을 장착하기 위한 기술이 제공된다. 더욱이, 그 위에 스프링 접촉자가 제조된 캐리어 기판은 반도체 다이로의 추후 장착을 위해 사전 제조될 수 있다. 부가적으로, 캐리어 기판을 반도체 다이에 장착하기 전에 캐리어 기판 상에서의 단자의 배치 및 상호접속에 있어서의 공학적인 변경이 용이하게 수행된다.After mounting the rigid carrier substrate 510 to the surface 502a of the semiconductor die 510, the elastic contact structure (spring element) 512 is coupled to a bond wire extending between the bond pad 504 and the terminal 516. 520 is connected to the corresponding pad of the bond pad 504. In this manner, a technique is provided for mounting an elastic contact structure (spring element) on a semiconductor device without requiring deposition of a blanket conductive layer on the semiconductor device. Moreover, a carrier substrate having spring contacts made thereon can be prefabricated for later mounting into a semiconductor die. In addition, engineering changes in the placement and interconnection of terminals on the carrier substrate are readily performed prior to mounting the carrier substrate to the semiconductor die.

상술한 바와 같이, 강성 캐리어 기판은 결합 패드의 상부가 아닌 다이 상의 어느 곳에나 위치될 수 있다. 다이의 패시베이션층 내에 잉여 개구(창)가 존재하는 경우, 강성 캐리어 기판은 잉여 창에 중첩되지 않도록 설계되고 배치될 수 있으며, 그러한 충돌(conflict)을 회피하기 위해 용이하게 제조될 수 있으나 이것이 절대적으로 필수적인 것은 아니다. 예를 들어, 다이가 이미 탐침 검사(시험)되었고 이에 대한 필요한 수정이 노출된 잉여 창을 통해 (예컨대, 신호 경로를 재설정하기 위해 다이의 배선층의 융합에 의해) 이루어진 경우라면, 캐리어가 이미 사용된 잉여 창에 중첩되는 것은 용인될 수 있다. 일반적으로, 캐리어는 이들이 더 이상 필요치 않은 경우에 잉여 창에 중첩될 수 있다.As noted above, the rigid carrier substrate may be located anywhere on the die and not on top of the bond pads. If there is a surplus opening (window) in the passivation layer of the die, the rigid carrier substrate can be designed and arranged so as not to overlap the surplus window, and can be easily manufactured to avoid such collisions, but this is absolutely It is not essential. For example, if the die has already been probed (tested) and the necessary modifications to it have been made (eg, by fusion of the wiring layer of the die to reset the signal path), then the carrier has already been used. Overlapping on redundant windows can be tolerated. In general, carriers may be superimposed on the redundant window when they are no longer needed.

일반적으로, 도 5 의 실시예 및 다음에 오는 실시예에서, 캐리어 기판(예컨대, 도면 부호 510)은 스프링 요소(512)와 반도체 다이(예컨대, 502) 사이에 배치되며, 스프링 요소는 반도체 다이의 전방면(예컨대, 502a)으로부터 멀어지게 연장된다. 이것은, 반도체 조립체라고 할 수 있는 것을 형성한다.Generally, in the embodiment of FIG. 5 and the following embodiments, a carrier substrate (eg, reference numeral 510) is disposed between the spring element 512 and the semiconductor die (eg, 502), the spring element of the semiconductor die. Extend away from the front face (eg, 502a). This forms what can be called a semiconductor assembly.

도 5 의 기술은 웨이퍼 수준까지 용이하게 확장될 수 있다. 도 5A 는 반도체 웨이퍼로부터 단일화(분리)되지 않았던 상호 인접한 2개의 복수의 반도체 다이(532, 534)를 도시하고 있다. 각각의 다이(532, 534)(도면 부호 504와 비교)에는 복수개의 결합 패드(536, 538)가 각각 제공된다. 단일 강성 캐리어 기판(540)(도면 부호 510과 비교)이 적어도 2개의 단일화되지 않은 반도체 다이를 브릿지(bridge)(걸쳐짐)하기 위해 인접한 반도체 다이(532, 534)의 양쪽 상부에 배치된다. 다시 말해서, 강성 캐리어 기판(540)은 2개의 다이 중 어느 한 모서리 위해 매달린다.The technique of FIG. 5 can easily be extended to the wafer level. 5A shows two adjacent plurality of semiconductor dies 532, 534 that have not been unified (separated) from the semiconductor wafer. Each die 532, 534 (compared to 504) is provided with a plurality of engagement pads 536, 538, respectively. A single rigid carrier substrate 540 (compare 510) is disposed on both tops of adjacent semiconductor dies 532, 534 to bridge (cross) at least two ununified semiconductor dies. In other words, the rigid carrier substrate 540 is suspended for either edge of the two dies.

도 5 와 관련하여 상술한 것과 유사한 방식으로, 강성 접촉 구조물(540)을 다이(532, 534)의 면에 장착하기 전에, 탄성 접촉 구조물(스프링 요소)(542, 555)(도면 부호 512와 비교)이 제 1 복수 단자(546, 548)(도면 부호 514와 비교)에 장착되고, 단자(546, 548)는 복수개의 전도성 라인(550, 552)(도면 부호 518과 비교)을 거쳐 복수개의 제 2 단자(554, 556)(도면 부호 516과 비교)에 각각 접속되고, 이 복수개의 제 2 단자는 결합 와이어(558, 520)(도면 부호 520과 비교)에 의해 결합 패드(536, 638)에 각각 접속된다.In a manner similar to that described above with respect to FIG. 5, prior to mounting the rigid contact structure 540 to the faces of the dies 532, 534, the elastic contact structures (spring elements) 542, 555 (compare with 512). ) Is mounted to the first plurality of terminals 546, 548 (compare 514), and the terminals 546, 548 are connected to the plurality of conductive lines 550, 552 (compare 518). Two terminals 554 and 556 (compare 516), respectively, and the plurality of second terminals are connected to the mating pads 536 and 638 by a coupling wire 558 and 520 (compare 520). Each is connected.

이러한 방식으로, 각 반도체 다이에는 그 결합 패드(536, 538)에 접속된 복수개의 스프링 요소(642, 546)가 제공되고, 상기 스프링 요소는 다이의 표면으로부터(도시된) 상방으로 연장된다. 이것은 웨이퍼 상의 모든 다이에서 또는 웨이퍼상의 다이의 선택된 부분에서 행해질 수 있다. 일반적으로, 단일화되지 않은 다이가 중앙 열의 결합 패드를 갖는 경우에, 웨이퍼 상의 모든 2개의 단일화되지 않은 다이에 대해서 하나의 캐리어 기판만이 요구된다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서는 단일 강성 기판이 (예컨대, 4개의 단일화되지 않은 다이의 교차점에 배치됨으로써) 웨이퍼 상의 임의의 수의 단일화되지 않은 다이에 걸쳐질 수 있다. 일반적으로, (웨이퍼 상에) 다이마다 하나의 캐리어를 선택 및 배치하거나 또는 단일화되지 않은 다이의 전체 웨이퍼에 매우 큰 하나의 단일 캐리어를 장착하는 것이 바람직하다. 이것은 일반적으로 본 명세서에 개시된 모든 캐리어 요소에 대해서 해당된다.In this manner, each semiconductor die is provided with a plurality of spring elements 642, 546 connected to its coupling pads 536, 538, which spring elements extend upwards (shown) from the surface of the die. This can be done on every die on the wafer or on selected portions of the die on the wafer. In general, where an ununited die has a central row of bond pads, only one carrier substrate is required for every two ununited dies on the wafer. However, within the scope of the present invention, a single rigid substrate may span any number of ununited dies on a wafer (eg, by being placed at the intersection of four ununited dies). In general, it is desirable to select and place one carrier per die (on a wafer) or to mount a single, very large carrier to the entire wafer of undieed die. This generally applies to all carrier elements disclosed herein.

결국 (최종 조립 또는 그 패키지화를 위해서와 같이) 다이(532, 536)를 단일화하고자 할 때, 인접한 단일화되지 않은 다이 사이에서 라인(570)을 따라 슬라이싱하기 위한 적절한 기구(예컨대, 웨이퍼 톱, 레이저 등)가 사용될 수 있다.As a result, when attempting to unify dies 532 and 536 (such as for final assembly or packaging thereof), a suitable mechanism (eg, wafer saw, laser, etc.) to slice along line 570 between adjacent ununified dies. ) Can be used.

상기의 공동 소유되어 본 출원과 함께 출원 계속 중인 미국 특허 출원 제08/558,332호에서 알 수 있는 바와 같이;As disclosed in US Patent Application No. 08 / 558,332, co-owned and pending with this application;

탄성 접촉 구조물을 단일화되지 않은 다이에 장착하면, 탐침 카드로부터 연장된 탄성 접촉 구조물을 구비한 탐침 카드를 필요로 하기보다는 반도체 다이 상에 필요한 탄성 및/또는 추종성이 내재된 채로, 다이의 배열 또는 다이 상에서의 결합 패드의 배치에 의해 구속받지 않고 반도체 웨이퍼로부터 단일화(분리)되기 전에 반도체 다이를 시험(연습 작동 및/또는 번인)하는 기술이 제공되며, 반도체 장치를 최종적으로 패키지화하기 위한 것과 동일한 탄성 접촉 구조물의 사용이 허용된다. 더욱이, 바람직하게는 반도체 웨이퍼로부터 반도체 다이를 단일화(분리)하기 전에 탄성 접촉 구조물(스프링 요소)을 다이에 장착함으로써, 반도체 장치를 가동시키는 간단한 시험 기판 등을 사용해서 하나 이상의 단일화되지 않은 반도체 다이(장치)에 복수개의 가압 접촉이 이루어질 수 있다. (간단한 시험 기판은 복수개의 탐침 요소가 그 표면으로부터 연장되는 기판인 종래의 탐침 카드'와는 대조해서 복수개의 단자 또는 전극을 갖는 기판이다.) 간단한 시험 카드는 보다 저렴하며, 종래의 탐침 카드보다 더 용이하게 구성된다. 더욱이, 종래의 시험 카드에서 고유한 특정 물리적 구석이 반도체 다이와 소망하는 가압 접촉을 하는 간단한 시험 기판을 사용했을 때는 나타나지 않는다. 이러한 방식으로, 복수개의 단일화되지 않은 반도체 다이가 웨이퍼로부터 반도체 다이를 단일화(분리)하기 전에 연습 작동(시험 및/또는 번인)될 수 있다. 반도체 다이에 장착되고 반도체 다이를 연습 작동하기 위해 사용되는 것과 동일한 스프링 접촉자 요소들이 이들을 웨이퍼로부터 단일화한 후에 반도체 다이에 영구 접속시키기 위해 사용될 수 있다는 것은 큰 이점이다.Mounting the elastic contact structure on an ununited die allows the arrangement or die of the die, with the necessary elasticity and / or followability inherent on the semiconductor die, rather than requiring a probe card with an elastic contact structure extending from the probe card. A technique is provided for testing (practice operation and / or burn-in) a semiconductor die before being unbound (separated) from the semiconductor wafer without being constrained by the placement of the bond pads on the substrate, the same elastic contact as for finally packaging the semiconductor device Use of the structure is permitted. Furthermore, by mounting an elastic contact structure (spring element) to the die, preferably prior to unifying (separating) the semiconductor die from the semiconductor wafer, one or more ununified semiconductor die ( A plurality of pressure contacts can be made to the device). (A simple test substrate is a substrate having a plurality of terminals or electrodes as opposed to a conventional probe card 'in which a plurality of probe elements extend from its surface.) A simple test card is cheaper and more expensive than a conventional probe card. It is easily configured. Moreover, certain physical corners inherent in conventional test cards do not appear when using simple test substrates with desired pressure contact with the semiconductor die. In this manner, a plurality of ununited semiconductor dies can be exercised (tested and / or burned in) prior to unifying (separating) the semiconductor die from the wafer. It is a great advantage that the same spring contact elements mounted to the semiconductor die and used to practice the operation of the semiconductor die can be used to permanently connect them to the semiconductor die after unifying them from the wafer.

도 5A 에 제시된 기술은 다이를 캐리어에 장착하거나 또는 그 반대로 캐리어를 다이에 장착하는 선택 및 배치 장비에 의해 수행될 수 있으며, 중앙 열의 결합 패드를 갖는 반도체 다이에 가장 적합하다.The technique presented in FIG. 5A can be performed by selection and placement equipment that mounts the die to the carrier, or vice versa, and is best suited for semiconductor die with a central row of bond pads.

도 5B 는 본 발명의 특징부(580)를 도시하고 있으며, 여기서 도 5 의 캐리어는 전술한 방식으로 전자 부품(502)(예컨대, 반도체 다이)에 장착되고, 최종 단계에서 전자 부품의 표면으로부터 연장되고 반도체 다이(502)의 표면을 덮고, 캐리어 기판(510)을 덮으며, 반도체 장치(502)와 캐리어 기판(510) 사이의 접속체(520)를 덮으며, 제조된 복합 상호접속 (스프링) 요소(512)의 기부를 덮는 캡슐화제(encapsulant, 582)로 캡슐화된다. 이러한 소망하는 목적을 달성하기 위해서는 충분한 양의 캡슐화제가 요구되지만, 캡슐화제(582)의 인가가 신중하게 조절될 필요는 없다. 이 기술(580)은 반도체 다이로부터 반도체 다이를 단일화하기 전에 또는 이들을 단일화한 후에 수행될 수 있다.5B illustrates features 580 of the present invention, wherein the carrier of FIG. 5 is mounted to an electronic component 502 (eg, a semiconductor die) in the manner described above, and extends from the surface of the electronic component in a final step. A composite interconnect (spring) covering the surface of the semiconductor die 502, covering the carrier substrate 510, covering the interconnect 520 between the semiconductor device 502 and the carrier substrate 510. Encapsulant 582 encapsulates the base of element 512. A sufficient amount of encapsulant is required to achieve this desired purpose, but the application of encapsulant 582 need not be carefully controlled. This technique 580 may be performed before unifying the semiconductor die from the semiconductor die or after unifying them.

도 6 은 반도체 다이에 스프링 요소를 제공하고 단일화되지 않은 다이 또는 단일화된 다이에 적용할 수 있는 대체 기술(600)을 도시하고 있다. 본 도면에 도시된 바와 같이, 강성 캐리어 기판(610)(도면 부호 510 또는 540과 비교)이 (상술한 바와 같이 적절한 접착제에 의해) 반도체 다이(602)의 표면(602a)에 장착된다. 반도체 다이(602)는 그 표면(602a) 상에 복수개의 결합 패드(604)가 배치되며, 강성 캐리어 기판(610)은 (도시된) 그 상부면 상에 대응하는 복수개의 단자(612)가 배치된다. 각 결합 패드(604)에 대해서, 결합 와이어(618)가 결합 와이어(618)를 절단하지 않고 결합 패드에 결합되고, 연장되어 대응 단자(612)에 결합된다. 이것은 결합 패드(604)와 대응 단자(612) 사이에 접속을 형성한다. 각 단자(612)에 대해서 결합 와이어(618)가 (결합 와이어의 부분(620)으로서) 더욱 연장되어 캐리어 기판(610)의 표면으로부터 연장되며, 상술한 방식(도 2A 와 비교)으로 성형 및 절단된다. 와이어 스템(620)은 결합 와이어(618)와 인접한다(즉, 와이어 스템은 그 중간부에서 단자(612)에 결합된 하나의 연속 와이어이다).6 illustrates an alternative technique 600 that can provide a spring element to a semiconductor die and apply to an ununited die or a unified die. As shown in this figure, a rigid carrier substrate 610 (compare 510 or 540) is mounted to the surface 602a of the semiconductor die 602 (by a suitable adhesive as described above). The semiconductor die 602 has a plurality of bonding pads 604 disposed on its surface 602a, and the rigid carrier substrate 610 has a plurality of corresponding terminals 612 disposed on its upper surface (shown). do. For each bond pad 604, a bond wire 618 is joined to the bond pad without extending the bond wire 618, extending and mating to the corresponding terminal 612. This forms a connection between the bond pad 604 and the corresponding terminal 612. For each terminal 612 the bond wire 618 is further extended (as part 620 of the bond wire) to extend from the surface of the carrier substrate 610, forming and cutting in the manner described above (compare FIG. 2A). do. Wire stem 620 abuts coupling wire 618 (ie, the wire stem is one continuous wire coupled to terminal 612 at its middle).

반도체 다이에 블랭킷 전도층(310)을 제공하는 것에 관련해서 상술한 바와 같이, (예컨대, 다이 상의 잉여 창의 존재로 인해) 전체 조립체를 도금(오버코팅)하는 것은 마찬가지로 적합하지(또는 바람직하지) 않을 수 있다. 따라서, 그와 같은 도금(자유 직립 와이어 스템(620)을 복합 상호접속 요소로 변형시키는 데에 필요한 단계)을 수행하기 위해서는, 도금 전에 다이의 표면을 마스킹하는 것이 중요하다. 이것은 캐리어 기판(610)의 면을 덮지 않도록 다이(602)의 면 상에 선택적으로 인가되는 (감광성 내식막 등의) 마스킹 재료(630)로 도 6A 에 도시되어 있다. 이러한 방식으로 일단 마스킹을 하면, 조립체(즉, 다이(602), 캐리어 기판(610) 및 결합 와이어(618)로 된 조립체) 재료(622)로 용이하게 오버코팅될 수 있다. 이 마스킹 재료(630)는 제 위치에 남겨지거나, 또는 오버코팅 후에 제거될 수 있다.As described above in connection with providing a blanket conductive layer 310 to the semiconductor die, plating (overcoating) the entire assembly (eg, due to the presence of excess windows on the die) may likewise not be suitable (or desirable). Can be. Thus, to perform such plating (the steps necessary to transform the free standing wire stem 620 into a composite interconnect element), it is important to mask the surface of the die before plating. This is illustrated in FIG. 6A with a masking material 630 (such as a photoresist) that is selectively applied on the face of the die 602 so as not to cover the face of the carrier substrate 610. Once masked in this manner, it can be easily overcoated with an assembly (ie, an assembly of die 602, carrier substrate 610, and bonding wires 618) material 622. This masking material 630 may be left in place or removed after overcoating.

도 6B 는 도 6 의 캐리어 조립체의 다른 실시예(650)를 도시하고 있다. 이 실시예에서;FIG. 6B illustrates another embodiment 650 of the carrier assembly of FIG. 6. In this embodiment;

(a) 마스킹 재료(680)(도면 부호 630과 비교)는 결합 와이어(도면 부호 618과 비교) 및 와이어 스템(670)(도면 부호 620과 비교)을 오버코팅(672, 도면 부호 622와 비교)하기 전에 인가된다.(a) Masking material 680 (compare 630) overcoats bond wire (compare 618) and wire stem 670 (compare 620) with 672 (compare 622). Is applied before.

(b) 캡슐화제(682) 층이 마스킹 재료(680) 위에 인가되어 파생된 복합 상호 접속 요소(670/672, 도면 부호 620/622와 비교)를 안정화, 다시 말해서 와이어 스템과 캐리어(660)(도면 부호 610과 비교) 사이의 이음부를 고착시킨다. 적절한 양의 캡슐화제(682)가 파생된 복합 상호접속 (스프링) 요소의 (선단을 포함한) 상당 부분을 노출된 상태로 남겨 둔 채로 복합 상호접속 (스프링) 요소를 덮도록 인가된다(도 5B 와 관련해서 설명한 기술과 비교).(b) a layer of encapsulant 682 is applied over the masking material 680 to stabilize the derived composite interconnection elements 670/672 (compare 620/622), ie wire stem and carrier 660 ( The joints between the reference numeral 610). Appropriate amounts of encapsulant 682 are applied to cover the composite interconnect (spring) element, leaving a significant portion (including the tip) of the derived composite interconnect (spring) element exposed (FIG. 5B and FIG. Compared to the related technology).

본 발명의 범위 내에서는 상기 특징((a) 및 (b))들 중 하나 또는 양자 모두가 채택될 수 있다.Within the scope of the present invention, one or both of the features (a) and (b) may be adopted.

도 7A 내지 도 7F 는 본 발명의 스프링 요소 캐리어를 채택하여 제조한 대체 기술(700)을 도시하고 있다.7A-7F illustrate an alternative technique 700 fabricated employing the spring element carrier of the present invention.

도 7A 는 복수개의 리드프레임 핑거(702; 하나만 도시)를 갖는 리드프레임을 도시한다. 각 핑거(702)는 내측단(702a)을 갖고 있다. 감광성 내식막(704) 등의 마스킹 재료(704)는 리드프레임 핑거(702)의 내측 부분은 남겨 두고 양 측부(상부 및 하부)의 외측 부분에 도포된다.7A shows a leadframe with a plurality of leadframe fingers 702 (only one shown). Each finger 702 has an inner end 702a. Masking material 704, such as photoresist 704, is applied to the outer portions of both sides (top and bottom), leaving the inner portion of leadframe finger 702.

도 7B 는 코어 요소(와이어 스템; 706)가 리드프레임 핑거(702)의 노출된 내측 부분에 결합되고 와이어 스템을 전자 부품의 단자(도 2A 의 코어(216)와 비교)에 장착하는 상기에 설명한 기술과 유사한 방식으로 스프링식 형상을 취하는 것을 도시한다. 다음에, 도 7C 에 도시된 것처럼 코어 요소가 장착된 형상을 취하는 리드프레임은 상기에 설명한 것처럼 니켈 등의 적절한 전도성 금속 재료(708)로 오버코팅된다. 이 방식에서, 소정의 저항을 갖는 복합 상호접속 요소들은 리드프레임의 내측 단부에 고정된 자유 직립형 스프링 요소로서 형성된다.FIG. 7B illustrates the above described core element (wire stem) 706 coupled to the exposed inner portion of leadframe finger 702 and mounting the wire stem to the terminal of the electronic component (compare core 216 of FIG. 2A). It shows taking the spring shape in a manner similar to the technique. Next, the leadframe taking the shape with the core element mounted as shown in FIG. 7C is overcoated with a suitable conductive metal material 708, such as nickel, as described above. In this way, the composite interconnection elements with the desired resistance are formed as free upright spring elements fixed to the inner ends of the leadframe.

그 다음에, 도 7D 에 도시된 것처럼 마스킹 재료(704)가 제거되고, 접착 테이프 또는 접착제가 도포된 양면 폴리이미드 등의 접착 재료로 된 필름(712)이 리드 프레임(702)의 하측면(도시 방향)에 부착된다. 전체 구조는 에폭시 등으로 캡슐화될 수 있으며 스프링의 기부쪽으로 상향(도시 방향) 연장된다.Next, as shown in FIG. 7D, the masking material 704 is removed, and a film 712 made of an adhesive material such as a double-sided polyimide coated with an adhesive tape or an adhesive is applied to the lower side of the lead frame 702 (shown in FIG. 7D). Direction). The entire structure may be encapsulated with epoxy or the like and extends upwardly (as shown) towards the base of the spring.

도 7E 는 서로 내측으로 향하는 두 세트(700, 700a)의 리드프레임 핑거와 그 사이에 중심 개구(720)를 갖는 완전한 형상의 리드프레임을 도시한다.FIG. 7E shows a fully shaped leadframe with two sets of leadframe fingers 700, 700a facing inward to each other with a central opening 720 therebetween.

본 발명의 범위 내에서, 스프링 요소가 단지 예시를 위한 것인 복합 상호접속 요소(오버코팅 코어)로 될 필요는 없으며, 그 대신에 근본적으로 탄성을 갖는 단일체 상호접속 요소(예를 들어, 단일의 높은 항복 강도를 갖는 재료)로 될 수도 있다.Within the scope of the present invention, the spring element need not be a composite interconnect element (overcoating core), which is merely illustrative, and instead is essentially a monolithic interconnect element (eg, a single Material having high yield strength).

도 7E 에 도시된 것처럼 캐리어는 복수개의 단자(732)를 갖는 전자 부품(730)의 전방면에 접착 필름(712)에 의해 적절하게 장착되고, 각 단자는 결합 와이어(734)에 의해 리드프레임 핑거(702) 중 하나에 와이어 결합된다.As shown in FIG. 7E, the carrier is suitably mounted on the front face of the electronic component 730 having a plurality of terminals 732 by an adhesive film 712, each terminal being connected to a leadframe finger by a bonding wire 734. 702 is wire coupled.

본 발명의 범주 내에서, 리드프레임 핑거(702)의 외측 부분은, 즉 마스킹된 부분(704)이지만 오버코팅되지 않을 부분은, 임의의 적절한 방법으로 에칭되거나 제거된다. 그러나, 접착층(712)은 칩 스케일(칩 상호접속부) 캐리어가 전자 부품의 전방면을 보호하도록 장착되게 되는 전자 부품의 전체 전방면(도 7E 에서 상부)을 덮는 것이 바람직하다.Within the scope of the present invention, the outer portion of leadframe finger 702, ie the portion that is masked portion 704 but will not be overcoated, is etched or removed in any suitable manner. However, the adhesive layer 712 preferably covers the entire front face (top in FIG. 7E) of the electronic component onto which the chip scale (chip interconnect) carrier is to be mounted to protect the front face of the electronic component.

본 발명의 범주 내에서, 칩 스케일 캐리어는 반도체 다이가 시험 및 번인되기 전후에 반도체 웨이퍼 상의 비단일 반도체 다이에 장착될 수 있다.Within the scope of the present invention, the chip scale carrier may be mounted to a non-single semiconductor die on a semiconductor wafer before and after the semiconductor die is tested and burned in.

본 발명의 범위 내에서, 리드프레임(702)은 종래의 리드프레임과 유사하게 프레임에 의해서 초기에 서로 결속되며, 상기 프레임은 칩 스케일 캐리어가 반도체 다이에 장착된 후에 (스탬핑 제거 등에 의해서) 제거된다. 이는 본 발명의 칩 스케일 캐리어를 취급하는데 표준 리드프레임 처리 장치를 사용할 수 있다는 장점을 제공한다. 또한, 부품(예를 들어, 730)은 취출되어 리드프레임 상에 위치되고, 이에 결합되고(734), 리드프레임(존재하는 경우)을 제거하기 전에 캡슐화된다.Within the scope of the present invention, the leadframes 702 are initially bound to each other by frames, similar to conventional leadframes, which are removed (eg by stamping removal) after the chip scale carrier is mounted to the semiconductor die. . This provides the advantage that a standard leadframe processing apparatus can be used to handle the chip scale carriers of the present invention. In addition, the component (eg, 730) is taken out, placed on the leadframe, coupled to (734), and encapsulated prior to removal of the leadframe (if present).

칩 스케일 캐리어Chip scale carrier

도 8A 는 본 발명에 다른 칩 스케일 캐리어(800)의 일 실시예를 도시한다. 반도체 장치 등의 전자 부품(802)은 부품(802)의 전방면(도면에서 상부) 상에 있는 절연층(808)의 개구(806, 807) 내에 복수개의 단자(804, 805; 2개만 도시)를 갖고 있다.8A illustrates one embodiment of a chip scale carrier 800 in accordance with the present invention. Electronic components 802, such as semiconductor devices, have a plurality of terminals 804, 805 (only two shown) in openings 806, 807 of insulating layer 808 on the front side (top in the figure) of component 802. Have

도 5 및 도 5A 의 스프링 요소 캐리어와 유사한 방식으로, 캐래어 기판(810)이 마련되고, 그 위에서 스프링 요소(복합 상호접속 요소, 탄성 접촉 구조)가 제조되고 이로부터 전자 부품의 단자에의 결합 와이어 접속이 이루어진다. 이 실시예에서, 기판(810)은 절연층(812)과 이 절연층(812) 위에 배치된 패턴화 전도층(814) 및 이 전도층(814) 위에 배치된 또 다른 패턴화 전도층(818)을 포함하는 다층 기판이다. 절연층(816)은 제 1 전도층 상에 대체로 중심적으로 배치되고, 제 1 전도층의 개개의 전도성 라인 중 두개의 단부 부분이 노출되게 해주는 크기를 취한다.In a manner similar to the spring element carriers of FIGS. 5 and 5A, a carrier substrate 810 is provided, on which a spring element (composite interconnect element, elastic contact structure) is manufactured and from which the electronic component is coupled to the terminal. Wire connection is made. In this embodiment, the substrate 810 has an insulating layer 812, a patterned conductive layer 814 disposed over the insulating layer 812, and another patterned conductive layer 818 disposed over the conductive layer 814. ) Is a multilayer substrate. The insulating layer 816 is generally centrally disposed on the first conductive layer and is sized to expose two end portions of the individual conductive lines of the first conductive layer.

본 발명의 범위 내에서, 교대로 연속되는 절연층 및 전도층은 3개 이상의 층들을 갖는 다층 기판을 형성하도록 반복될 수도 있다.Within the scope of the present invention, alternately continuous insulating and conductive layers may be repeated to form a multilayer substrate having three or more layers.

전도층(814)은 절연층(812)의 하나의 측면 모서리(도면에서 좌측)로부터 절연층(814)의 측면 모서리 반대쪽(도면에서 우측)으로 연장되는 복수개의 전도성 라인(도면에는 하나만 도시)을 갖는 형상을 취한다. 마찬가지로, 전도층(818)은 절연층(816)의 하나의 측면 모서리(도면에서 좌측)로부터 절연층(816)의 측면 모서리 반대쪽(도면에서 우측)으로 연장되는 복수개의 전도성 라인(도면에는 하나만 도시)을 갖는 형상을 취한다. 도시된 것처럼, 절연층(812)은 절연층(816)보다 크고, 절연층(816)은 전도층(814)의 중간 지점 위에 배치되어서 전도성 라인(814)의 단부들이 노출되게 된다.The conductive layer 814 is formed with a plurality of conductive lines (only one shown in the figure) extending from one side edge of the insulating layer 812 (left in the drawing) to the opposite side of the side edge of the insulating layer 814 (right in the drawing). Take the shape to have. Similarly, conductive layer 818 may include a plurality of conductive lines (only one shown in the drawing) extending from one side edge of insulating layer 816 (left side in the drawing) to the opposite side of side edge of insulating layer 816 (right side in drawing). Take the shape with). As shown, the insulating layer 812 is larger than the insulating layer 816, and the insulating layer 816 is disposed over an intermediate point of the conductive layer 814 so that the ends of the conductive line 814 are exposed.

코어 요소(와이어 스템; 820)는 기판의 전도성 라인으로부터 연장되는 자유 직립형 접촉자 구조를 제조하는 상기에 설명한 방식으로 전도성 라인(814)의 하나의 노출 단부(부분)에 결합되고, 코어 요소(와이어 스템; 822)는 전도성 라인(818)의 하나의 노출 단부(부분)에 결합된다.The core element (wire stem) 820 is coupled to one exposed end (part) of the conductive line 814 in the manner described above to produce a free upright contact structure extending from the conductive line of the substrate, and the core element (wire stem) 822 is coupled to one exposed end (part) of the conductive line 818.

기판(810)은 전자 부품의 절연층(808; 즉, 전자 부품의 표면) 위에 배치된다. 전도성 라인(814, 818)의 내측 단부들(대향 단부 부분들)은 결합 와이어(830, 832)를 갖춘 전자 부품(802)의 단자(804, 805) 중 해당하는 것에 각각 연결된다.The substrate 810 is disposed over the insulating layer 808 (ie, the surface of the electronic component) of the electronic component. The inner ends (opposite end portions) of the conductive lines 814, 818 are connected to the corresponding ones of the terminals 804, 805 of the electronic component 802 with coupling wires 830, 832, respectively.

상기에 설명한 것처럼, 와이어 스템(820, 822)은 복합 상호접속 요소에 소정의 탄성을 부과하도록 오버코팅된다. 이를 위하여, 도 8B 에 도시된 것처럼 스프링 캐리어를 전자 부품에 장착하기 전에 결합 선반(전자 부품의 단자에 와이어 결합되는 전도성 라인(814, 818)의 단부 부분들)이 마스킹 재료(824)로 마스킹되고, 와이어 스템들은 전도성 재료(826)로 된 하나 이상의 층으로 오버코팅(예를 들어, 도금)된 후에 마스킹 재료(824)가 제거된다.As described above, the wire stems 820, 822 are overcoated to impart some elasticity to the composite interconnect element. To this end, a bonding shelf (end portions of conductive lines 814 and 818 that are wire-coupled to terminals of the electronic component) is masked with masking material 824 before mounting the spring carrier to the electronic component as shown in FIG. 8B. The masking material 824 is removed after the wire stems are overcoated (eg, plated) with one or more layers of conductive material 826.

이 실시예(800)의 장점은 각 결합 선반 상의 배선이 스프링 요소(탄성 접촉자 구조)에 직접 이어지고, 다층 구조(810)를 통해서 형성할 필요가 없다는 것이다. 이는 기판 상에 미세한 전도성 라인을 필요로 하지 않고 저감된 비용으로 전자 부품(802)에 매우 높은 밀도의 접속을 이룰 수 있게 해준다. 또한, 본 발명의 칩 스케일 캐리어는 전자 부품 상의 단자의 외주 어레이로부터 스프링 요소의 영역 어레이에 이르기까지의 전이를 간편하게 해준다.The advantage of this embodiment 800 is that the wiring on each joining shelf directly follows the spring element (elastic contact structure) and does not need to be formed through the multilayer structure 810. This allows very high density connections to the electronic component 802 at reduced cost without the need for fine conductive lines on the substrate. In addition, the chip scale carrier of the present invention simplifies the transition from the peripheral array of terminals on the electronic component to the area array of the spring elements.

도 8B 에 도시된 것처럼, 스프링 요소(오버코팅 와이어 스템)는 임의의 높이에서 발생할 수 있으나, 동일 평면(도 8B 의 점선으로 도시됨)에서 종결될 수도 있다. 다시 말해서, 스프링 요소들이 칩 스케일 캐리어의 상이한 높이로부터 발생하더라도 이들은 전자 부품(802) 위의 동일 높이에서 쉽게 종결될 수 있게 된다.As shown in FIG. 8B, the spring element (overcoating wire stem) may occur at any height, but may terminate in the same plane (shown in dashed line in FIG. 8B). In other words, even if the spring elements arise from different heights of the chip scale carrier, they can be easily terminated at the same height above the electronic component 802.

상기에 설명한 것처럼, 기판(810)은 임의의 수의 층들을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 층은 전력용으로 되고, 다른 하나 이상의 층은 신호를 전자 부품에 반송하고 또 이로부터 반송하도록 사용된다.As described above, the substrate 810 may have any number of layers. For example, one layer is used for power and the other one or more layers are used to convey signals to and from the electronic components.

기판(810)은 접착 등의 임의의 적절한 방식으로 전자 부품에 부착될 수 있고, 반도체 장치의 모서리를 현수하지 않고 반도체 장치 위에 위치시키는 크기를 취한다.The substrate 810 may be attached to the electronic component in any suitable manner, such as by bonding, and is sized to be positioned over the semiconductor device without suspending the edges of the semiconductor device.

본 발명의 범위 내에서, 결합 선반들은 이들 각각의 층 상에 외주 위치 이외의 장소에 위치한다. 다층을 갖는 장점은 스프링들이 장착된 선택된 영역이 접근 가능한 한 (다층 캐리어의 중첩층에 의해 덮이지 않는 한), 임의의 높이에 있는 배선층이 스프링 접촉자를 임의의 선택된 영역(즉, 외주 선반과는 다른 부분)에서 장착하고 전자 부품(예를 들어, 반도체 다이)의 단자에 연결하기 위해 접근될 때 더 작은 캐리어가 생긴다는 것이다.Within the scope of the present invention, the joining shelves are located at places other than the circumferential position on their respective layers. The advantage of having multiple layers is that as long as the selected area on which the springs are mounted is accessible (unless covered by an overlapping layer of the multi-layer carrier), the wiring layer at any height may cause the spring contacts to be in contact with any selected area (i.e. the outer shelf). Smaller carriers occur when mounted in other parts and accessed for connection to terminals of electronic components (eg, semiconductor dies).

본 발명의 범위 내에서, 다층 캐리어의 여러 높이(층)로부터 발생되는 스프링 접촉자의 자유단(선단부)들 모두가 공통 평면으로 될(동일 평면 상에서 종결될) 필요가 없다. 몇몇 용도(예를 들어, 모든 단자들이 공통 평면을 취하지 않도록 된 하나 이상의 부품을 연결하는 용도)에서, 스프링 접촉자는 이들의 선단부들이 캐리어 기판 위의 임의의 소정 높이(z축)에 위치하도록 용이하게 제조된다.Within the scope of the present invention, all of the free ends (tips) of the spring contacts resulting from different heights (layers) of the multi-layer carrier need not be made common (terminated on the same plane). In some applications (e.g., connecting one or more components such that all terminals do not take a common plane), the spring contacts easily facilitate their tip portions to be located at any desired height (z-axis) on the carrier substrate. Are manufactured.

복합 리드프레임Composite leadframe

본 발명의 스프링 캐리어는 반도체 다이를 리드프레임에 장착하기 위한 자동화 설비의 장점을 취하면서 실질적으로 종래의 리드프레임을 사용하여 제조할 수 있다.The spring carrier of the present invention can be manufactured using substantially conventional leadframes while taking advantage of automated equipment for mounting semiconductor dies to leadframes.

도 9A 는 스프링 요소(902)가 리드프레임의 리드(904)의 내측 부분에 장착된 (복합 상호접속 요소의 경우에 결합 및 오버코팅된) 본 발명의 실시예(900)를 도시한다. 리드프레임의 외측 부분(906)은 프레임(링; 906)이다. 리드프레임의 리드(904)는 복수개의 단자(910; 하나만 도시)를 갖는 반도체 다이(908) 위로 연장되고, 스프링 요소(902)의 반대쪽 위치에 배치된 적절한 접착제(912)를 사용하여 이에 장착된다. 접착제는 탄성 또는 추종성을 가질 필요가 없다. 리드(904)는 와이어 결합 등에 의해 단자(910)에 스프링 요소(902)의 내측(도면에서 좌측)에서 연결된다.9A shows an embodiment 900 of the present invention (coupled and overcoated in the case of a composite interconnect element) with a spring element 902 mounted to an inner portion of the lid 904 of the leadframe. The outer portion 906 of the leadframe is a frame (ring) 906. The lead 904 of the leadframe extends over the semiconductor die 908 with a plurality of terminals 910 (only one shown) and is mounted thereto using a suitable adhesive 912 disposed opposite the spring element 902. . The adhesive does not need to be elastic or followable. The lead 904 is connected to the terminal 910 on the inside (left side in the drawing) of the spring element 902 by wire bonding or the like.

리드(904)는 스프링 요소(902)와 프레임(906) 사이에서 외측 위치(도면에서 우측)에서 반도체 다이(908)의 외주 내측으로 절단되는 것이 바람직하다. 이는 반도체 다이(908)의 전방면(도면에서 상부)과 리드(904)의 후방면(도면에서 하부) 사이의 간극에 리드프레임의 리드들을 절단하기에 충분한 힘을 갖는 (양호하게 지지된) 강성 앤빌형 요소(914)를 삽입함으로써 적절하게 얻어진다. 이 방식에서, 복수개의 리드(904)는 복수개의 스프링 요소(902)가 리드(904)로부터 연장되는 상태에서 반도체 다이(908) 상의 복수개의 단자(910)에 연결될 수 있다. 최종 단계에서, 절단된 리드들 및 반도체 다이의 전방면은 도 5B 에 도시된 것과 유사한 방식으로 적절한 포팅 화합물(예를 들어, 글롭 탑 에폭시)로 캡슐화될 수 있다. 스프링요소(902)의 바닥부들을 덮는 캡슐 커버는 스프링 요소들의 기능을 손상시키지 않는다(즉, 반도체 다이에 가압 접속을 만들기 위한 탄성 접촉자 구조를 제공한다).The lead 904 is preferably cut into the outer circumference of the semiconductor die 908 at an outer position (right in the figure) between the spring element 902 and the frame 906. This is a (goodly supported) stiffness with sufficient force to cut the leads of the leadframe in the gap between the front face (top in the figure) of the semiconductor die 908 and the back face (bottom in the drawing) of the lead 904. Properly obtained by inserting an anvil element 914. In this manner, the plurality of leads 904 may be connected to the plurality of terminals 910 on the semiconductor die 908 with the plurality of spring elements 902 extending from the leads 904. In the final step, the cut leads and the front face of the semiconductor die may be encapsulated with a suitable potting compound (eg, glow top epoxy) in a manner similar to that shown in FIG. 5B. The capsule cover covering the bottoms of the spring element 902 does not impair the function of the spring elements (ie, provide an elastic contact structure for making a pressure connection to the semiconductor die).

본 발명의 범위 내에서, 리드 프레임은 반도체 다이(908)의 외주 내에 전체적으로 끼워지는 크기를 취한다.Within the scope of the present invention, the lead frame is sized to fit entirely within the outer periphery of the semiconductor die 908.

도 9B 는 본 발명의 변경 실시예(950)를 도시한다. 이 실시예에서, 캐리어는 캡톤(tm) 필름 등의 절연층(954)으로 지지되는 복수개의 전도성 리드(라인)(952)(바람직하게는, sans 프레임)를 포함한다. 앞에서 설명한 실시예(900)에서처럼 스프링 요소(956; 902와 비교)는 각 리드(952; 904와 비교)의 내측 부분에 장착되고, 각 리드(952)는 반도체 다이(960; 908과 비교)의 대응 단자(958; 910과 비교)에 연결된다. 적절한 접착제(962; 912과 비교)는 스프링 캐리어(950)를 반도체 다이(960)의 전방면에 장착하는데 사용된다.9B illustrates a modified embodiment 950 of the present invention. In this embodiment, the carrier comprises a plurality of conductive leads (lines) 952 (preferably sans frames) supported by an insulating layer 954 such as a Kapton (tm) film. As in the embodiment 900 described above, the spring elements 956 (compare 902) are mounted to the inner portion of each lead 952 (compare 904), and each lead 952 is of semiconductor die 960 (compare 908). And a corresponding terminal 958 (compare 910). Suitable adhesive 962 (compare 912) is used to mount the spring carrier 950 to the front face of the semiconductor die 960.

이 실시예에서, 리드(952)는 반도체 다이(960)의 외주 너머로 연장되지 않도록 패턴화된 크기를 갖는다. 그러나, 반도체 다이(960)에의 조립 중에 스프링 캐리어(950)의 취급 용이성을 위하여 절연 필름(954)은 반도체 다이(960)의 외주 너머로 연장될 수도 있다. 이는 일반적으로 바람직하다.In this embodiment, the lid 952 has a patterned size so as not to extend beyond the outer periphery of the semiconductor die 960. However, the insulating film 954 may extend beyond the outer periphery of the semiconductor die 960 for ease of handling of the spring carrier 950 during assembly to the semiconductor die 960. This is generally preferred.

스프링 캐리어(950) 및 반도체 다이(960)는 앞에서 설명한 실시예(900)에서와 유사한 방식으로 캡슐화되는 것이 바람직하다(도시 생략). 이렇게 하면, 절연층(954)이 캡슐 너머로 연장되지 않도록(즉, 캡슐화되도록) 트리밍되는 것이 바람직하다. 그러면, 절연층(954)의 과도한 외측 부분(964)은 절연층(954)의 잔류 내측 부분(즉, 리드(952)를 지지하는 부분)이 캡슐화될 수 있도록 제거되어야 한다. 도면에 도시된 것처럼, 점선(966)은 절연층의 내측 부분과 외측 부분 사이의 경계부를 나타낸다. 이들 절연층의 두 개의 부분은 라인(966)에 고온 바아를 인가하는 방법 및 라인(966)을 따라 집중된 레이저 비임을 안내하는 방법 등을 포함하는 임의의 적절한 방법으로 서로로부터 절단될 수 있다.Spring carrier 950 and semiconductor die 960 are preferably encapsulated in a similar manner as in embodiment 900 described above (not shown). In this way, the insulating layer 954 is preferably trimmed so as not to extend over (ie, encapsulate) the capsule. Then, the excess outer portion 964 of the insulating layer 954 must be removed so that the remaining inner portion of the insulating layer 954 (ie, the portion supporting the lid 952) can be encapsulated. As shown in the figure, the dotted line 966 represents the boundary between the inner and outer portions of the insulating layer. The two portions of these insulating layers can be cut from each other in any suitable manner, including applying a hot bar to line 966 and guiding a laser beam concentrated along line 966.

도 9C 는 리드(974)의 내측 단부들이 캡슐화되고 스프링 요소(976)가 리드들로 부터 연장되고 점선으로 도시된 리드프레임의 외측 부분(978)이 앞에서 설명한 것처럼 절단된 상태에서 반도체 다이(972)에 장착된 스프링 캐리어(970)를 도시한 사시도이다.9C shows the semiconductor die 972 with the inner ends of the lead 974 encapsulated, the spring element 976 extending from the leads, and the outer portion 978 of the leadframe shown in dashed lines cut as described above. Is a perspective view illustrating a spring carrier 970 mounted on the spring carrier 970.

플립 칩형 캐리어Flip chip carrier

반도체 칩 조립체를 구성하도록 스프링 요소 및 캐리어(리드프레임 포함)를 반도체 다이에 장착하는 여러 실시예들에 대하여 설명했다.Various embodiments of mounting a spring element and a carrier (including leadframe) to a semiconductor die to configure a semiconductor chip assembly have been described.

도 10 은 반도체 다이(칩)에 결합 와이어 대신에 납땜 연결부를 사용한 반도체 칩 조립체의 또 다른 실시예(1000)를 도시한다. 이 실시예에서, 스프링 요소 캐리어 기판(1002)은 상부면(1002a) 상에 복수개(두 개만 도시)의 단자(1004)를 갖추고 바닥면(1002b) 상에 복수개(두 개만 도시)의 단자(1006)를 갖추고 있다. 복수개(두 개만 도시)의 스프링 요소(1008)는 앞에서 설명한 실시예와 유사한 방식으로 단자(1004)에 장착된다. 단자(1004)들은 적절한 방법(도시 생략)에 의해 캐리어 기판(1002)을 통해서 단자(1006)에 연결된다.10 illustrates another embodiment 1000 of a semiconductor chip assembly using solder connections in place of bonding wires to a semiconductor die (chip). In this embodiment, the spring element carrier substrate 1002 has a plurality of (only two) terminals 1004 on the top surface 1002a and a plurality of (only two) terminals 1006 on the bottom surface 1002b. Equipped) A plurality (only two) of spring elements 1008 are mounted to terminal 1004 in a manner similar to the embodiment described above. Terminals 1004 are connected to terminal 1006 through carrier substrate 1002 by a suitable method (not shown).

반도체 장치(다이, 칩)는 이의 전방면(도면의 상부)에 배치된 복수개(두 개만 도시)의 단자(1012)를 갖고 있다. 단자(1006)들은 단자(1012) 중 해당하는 하나의 단자에 나란하게 정렬되고, 캐리어 기판(1002)의 열팽창 계수는 반도체 다이(1010)의 열팽창 계수에 거의 일치하도록 선택된다.The semiconductor device (die, chip) has a plurality of terminals 1012 disposed on its front face (upper part of the figure). The terminals 1006 are aligned side by side with the corresponding one of the terminals 1012, and the coefficient of thermal expansion of the carrier substrate 1002 is selected to substantially match the coefficient of thermal expansion of the semiconductor die 1010.

사용시에, 캐리어 기판(1002)은 납땜에 의해 반도체 칩(1010)에 장착된다. 이를 위하여, 소량의 땜납 또는 납땜 페이스트(1014)가 단자(1006, 1012) 중 적어도 하나에 도포된다. 이는 스크리닝(예를 들어, 납땜 페이스트)에 의해서, 캐리어 기판(1002)과 반도체 다이(1010) 사이에 납땜 예비 성형체를 삽입함으로써 또는 두 전자 부품 사이에 플립 칩형 접속(납땜 접합)을 수행하는 다른 적절한 종래의 방법에 의해 이루어질 수 있다.In use, the carrier substrate 1002 is mounted to the semiconductor chip 1010 by soldering. For this purpose, a small amount of solder or solder paste 1014 is applied to at least one of the terminals 1006, 1012. This can be done by screening (eg, solder paste), by inserting a solder preform between the carrier substrate 1002 and the semiconductor die 1010, or other suitable for performing flip chip-like connections (solder bonding) between two electronic components. It can be made by a conventional method.

땜납 덩어리(1014)가 재유동하면, 캐리어 기판(1002)은 표면 장력에 기인하여 반도체 칩에 자체 정렬되는 경향을 갖게 된다. 선택적으로, 상기 자체 정렬 중에 모멘트(즉, 힘)를 증가시키기 위해서 하나 이상의 큰 더미(dummy)의 납땜 가능한 형상부(1016, 1018)가 캐리어 기판의 바닥면(1002b)과 반도체 다이(1010)의 전 방면 상에 각각 마련된다. 적절한 양(도시 생략)의 땜납 또는 납땜 페이스트는 땜납 덩어리(1014)와 관련하여 상기에 설명한 방식으로 상기 형상부 중 적어도 하나에 도포된다. 본 발명의 범위 내에서, 땜납(또는 납땜 페이스트)은 상기 두 개의 부품(1010, 1002) 중 어느 하나에 땜납(또는 납땜 페이스트)을 전부 도포하는 대신에 반도체 다이 상의 큰 형상부(1018)에 도포하고 캐리어 기판 상의 단자(1014)에 도포할 수 있으며, 그 역으로도 가능하다.As the solder mass 1014 reflows, the carrier substrate 1002 tends to self-align itself with the semiconductor chip due to surface tension. Optionally, one or more large piles of solderable features 1016, 1018 may be applied to the bottom surface 1002b of the carrier substrate and the semiconductor die 1010 to increase the moment (ie, force) during the self alignment. It is provided on each front surface. An appropriate amount of solder or solder paste (not shown) is applied to at least one of the features in the manner described above with respect to the solder mass 1014. Within the scope of the present invention, the solder (or solder paste) is applied to the large features 1018 on the semiconductor die instead of applying all of the solder (or solder paste) to either of the two components 1010, 1002. And the terminal 1014 on the carrier substrate, and vice versa.

최종 단계(재유동 납땜 후)에서, 캐리어 기판(1002) 및 반도체 다이는 상기에서 설명한 방식으로 캡슐화(도시 생략)될 수 있다.In the final step (after reflow soldering), the carrier substrate 1002 and the semiconductor die may be encapsulated (not shown) in the manner described above.

본 발명의 범위 내에서, 단일 스프링 요소를 포함하여 임의의 스프링 요소는 칩 스케일 캐리어(예를 들어, 800)의 표면으로부터 연장될 수 있다. 다시 말해서, 본 발명은 코어 및 오버코팅을 포함하는 복합 스프링 요소를 사용하는 것에 제한되지 않는다.Within the scope of the present invention, any spring element, including a single spring element, may extend from the surface of the chip scale carrier (eg, 800). In other words, the present invention is not limited to using a composite spring element comprising a core and overcoating.

본 발명의 범위 내에서, 복수개의 개개의 칩 스케일 캐리어를 전자 부품(예를 들어, 반도체 웨이퍼)에 직립형으로 장착하기 위한 배열을 취하는 형상으로 할 수 있다. 예를 들어, 복수개의 칩 스케일 캐리어는 이들의 강성을 증진시키도록 오버코팅되는 결합 와이어들과 함께 결속될 수 있다. 또한, 복수개의 칩 스케일 캐리어는 리드프레임형 배열 또는 TAB 테이프형 캐리어 형태로 서로 물리적으로 합체될 수 있다.Within the scope of the present invention, a plurality of individual chip scale carriers may be shaped to take an arrangement for mounting upright on an electronic component (for example, a semiconductor wafer). For example, a plurality of chip scale carriers may be bound with mating wires that are overcoated to enhance their stiffness. In addition, the plurality of chip scale carriers may be physically integrated with each other in the form of a leadframe arrangement or a TAB tape carrier.

도 11 은 스프링 캐리어(1102, 1002와 비교)가 반도체 웨이퍼(1106)에 플립 칩 방식으로 장착되는 방법을 도시한다. 여기에 도시된 것처럼, 스프링 캐리어(1102)는 반도체 웨이퍼(1106) 상의 하나의 다이 구역(1104)보다 큰 스팬을 취한다. 이 실시예에서, 스프링 캐리어(1102)는 6개의 인접 다이 구역(1104)에 걸쳐 있다. 다이 구역들을 단일화(다이싱)하는 동안에(예를 들어 웨이퍼를 절단하는 동안에), 스프링 캐리어(1102)도 다이싱될 수 있다 . 이 실시예에서, 스프링 캐리어(1102)의 노출면으로부터 연장되는 자유 직립형 스프링 접촉자(1108과 비교)들은 명확한 도시를 위하여 생략되어 있다.11 shows how the spring carriers 1102, compared to 1002, are mounted in a flip chip manner on a semiconductor wafer 1106. As shown here, the spring carrier 1102 takes a larger span than one die zone 1104 on the semiconductor wafer 1106. In this embodiment, the spring carrier 1102 spans six adjacent die zones 1104. While unifying (dicing) the die zones (eg, while cutting the wafer), the spring carrier 1102 can also be diced. In this embodiment, the free standing spring contacts (compare 1108) extending from the exposed surface of the spring carrier 1102 are omitted for clarity.

본 발명을 도시 및 설명을 위한 예시적인 몇몇 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술 사상 내에서 상기 실시예에 대한 여러 변경도 가능하며 이들도 본 발명에 속한다. 물론, 이 기술 분야에 숙련된 자에게는 상기에 설명한 주제에 대한 여러 변경 실시예도 가능하고 이러한 변경 실시예도 본 발명의 범위에 속한다. 이들 수 개의 변경 실시예가 모출원에 기재되어 있다.While the invention has been described with reference to some exemplary embodiments for purposes of illustration and description, many modifications to the embodiments are possible within the spirit and scope of the invention. Of course, those skilled in the art may also make various modifications to the subject matter described above, which also fall within the scope of the invention. Several of these modifications are described in the parent application.

예를 들어, 도 6 및 도 6A 를 참조하여 설명한 기술(600)은 도 5A 와 관련하여 설명한 방식으로 웨이퍼 상의 두 개 이상의 단일화되지 않은 다이에 걸쳐 있는 캐리어 기판에 적용될 수도 있다.For example, the technique 600 described with reference to FIGS. 6 and 6A may be applied to a carrier substrate that spans two or more ununited dies on a wafer in the manner described with respect to FIG. 5A.

예를 들어, 본 발명의 스프링 캐리어 기판을 반도체 다이 등의 전자 부품에 장착하고 (캐리어 기판과 반도체 다이의 면 사이의 임의의 간극을 포함하여) 캐리어 기판의 모서리들을 유리 등의 기밀 재료로 밀봉함으로써 기밀식 패키지를 얻을 수 있게 된다. 캐리어 기판으로는 세라믹 등의 기밀 재료로 된 것이 바람직하다. 기밀성을 보장할 필요가 있는 경우에는, 캡슐 재료가 캐리어 기판의 모서리와, (스프링 요소의 바닥부를 포함하여) 스프링 요소들이 장착되게 되는 표면을 덮을 수 있다.For example, by mounting the spring carrier substrate of the present invention to an electronic component such as a semiconductor die and sealing the edges of the carrier substrate with an airtight material such as glass (including any gap between the carrier substrate and the face of the semiconductor die) You will get a confidential package. The carrier substrate is preferably made of an airtight material such as ceramic. If it is necessary to ensure airtightness, the capsule material may cover the edge of the carrier substrate and the surface on which the spring elements (including the bottom of the spring element) are to be mounted.

상기에 설명한 주제의 또 다른 변경으로는 (대응하는 복수개의 스프링 요소가 장착된) 비교적 큰 캐리어 기판을 취하여 캐리어를 복수개의 결합된 반도체 다이에 (예를 들어, 반도체 다이 또는 큰 크기의 캐리어 기판의 바닥면 상에 납땜 범프를 형성함으로써) (예를 들어 재유동 납땜에 의해) 연결하고, (스프링 캐리어들이 부착된 상태로) 반도체 다이를 절단(단일화)하는 방법이 있다. 상기에서 설명한 캡슐화제는 반도체 다이를 단일화하기 전에 또는 그 후에 사용할 수 있다.Another variation of the subject matter described above takes a relatively large carrier substrate (with corresponding plurality of spring elements) and transfers the carrier to a plurality of bonded semiconductor dies (eg, a semiconductor die or a large sized carrier substrate). There is a method of connecting (for example by reflow soldering) by forming a solder bump on the bottom surface and cutting (unifying) the semiconductor die (with spring carriers attached). The encapsulant described above can be used before or after singulating the semiconductor die.

Claims (43)

표면을 갖는 반도체 다이와, 이 반도체 다이의 표면상에 있는 단자들을 포함하는 반도체 장치 조립체에 있어서,A semiconductor device assembly comprising a semiconductor die having a surface and terminals on a surface of the semiconductor die, the semiconductor device assembly comprising: 반도체 다이의 표면에 장착된 캐리어 기판과,A carrier substrate mounted on the surface of the semiconductor die, 상기 캐리어 기판의 표면으로부터 연장되는 자유 직립형 스프링 요소들과,Free standing spring elements extending from the surface of the carrier substrate, 상기 스프링 요소들과 단자들 사이의 접속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 조립체.And a connection between the spring elements and the terminals. 제 1 항에 있어서, 접속부는 결합 와이어인 것을 특징으로 하는 반도체 장치 조립체.The semiconductor device assembly of claim 1, wherein the connection portion is a bonding wire. 제 1 항에 있어서, 접속부는 납땜 접합부인 것을 특징으로 하는 반도체 장치 조립체.The semiconductor device assembly of claim 1, wherein the connection portion is a solder joint. 제 1 항에 있어서, 캐리어 기판은 리드프레임이고, 스프링 요소들은 상기 리드 프레임의 리드들에 장착된 것을 특징으로 하는 반도체 장치 조립체.The semiconductor device assembly of claim 1, wherein the carrier substrate is a leadframe and the spring elements are mounted to the leads of the leadframe. 제 1 항에 있어서, 캐리어 기판은 절연층과 이 절연층 상에 있는 전도성 라인을 포함하고, 스프링 요소들은 전도성 라인들에 장착된 것을 특징으로 하는 반도체 장치 조립체.The semiconductor device assembly of claim 1, wherein the carrier substrate comprises an insulating layer and conductive lines on the insulating layer, wherein the spring elements are mounted to the conductive lines. 제 1 항에 있어서, 단일 캐리어 기판은 적어도 두 개의 반도체 다이의 표면에 장착된 것을 특징으로 하는 반도체 장치 조립체.The semiconductor device assembly of claim 1, wherein a single carrier substrate is mounted to the surfaces of at least two semiconductor dies. 제 6 항에 있어서, 적어도 두 개의 반도체 다이는 웨이퍼 상에 있는 단일화되지 않는 반도체 다이들인 것을 특징으로 하는 반도체 장치 조립체.7. The semiconductor device assembly of claim 6, wherein at least two semiconductor dies are non-unified semiconductor dies on a wafer. 제 1 항에 있어서, 반도체 다이의 표면과 캐리어 기판 및 접속부들을 덮는 캡슐을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 조립체.The semiconductor device assembly of claim 1, comprising a capsule covering the surface of the semiconductor die and the carrier substrate and the contacts. 제 1 항에 있어서, 캐리어 기판은 적어도 하나의 절연층에 의해 분리된 적어도 두 개의 전도층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 조립체.The semiconductor device assembly of claim 1, wherein the carrier substrate comprises at least two conductive layers separated by at least one insulating layer. 제 1 항에 있어서, 스프링 요소는 복합 상호접속 요소인 것을 특징으로 하는 반도체 장치 조립체.The semiconductor device assembly of claim 1, wherein the spring element is a composite interconnect element. 표면 상에서 결합 패드들을 갖는 반도체 다이와,A semiconductor die having bonding pads on the surface, 표면 상에서 단자들을 갖고 상기 반도체 다이의 표면에 장착되는 캐리어 기판과,A carrier substrate having terminals on a surface and mounted to a surface of the semiconductor die; 상기 결합 패드들을 상기 단자들에 연결하는 결합 와이어들과,Coupling wires connecting the coupling pads to the terminals; 상기 반도체 다이의 표면으로부터 멀어지는 방향으로 상기 단자들로부터 연장되는 스프링 요소들을 포함하는 반도체 조립체.And spring elements extending from the terminals in a direction away from the surface of the semiconductor die. 제 11 항에 있어서, 스프링 요소는 복합 상호접속 요소인 것을 특징으로 하는 반도체 조립체.12. The semiconductor assembly of claim 11, wherein the spring element is a composite interconnect element. 제 11 항에 있어서, 캐리어 기판의 표면 상에 복수개의 제 1 단자와 복수개의 제 2 단자가 마련되어 있고, 스프링 요소가 복수개의 제 1 단자로부터 연장되고, 결합 와이어가 복수개의 제 2 단자에 연결되고, 복수개의 제 1 단자들과 복수개의 제 2 단자들을 연결하는 캐리어 기판의 표면 상에 위치한 복수개의 전도성 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 조립체.12. The device of claim 11, wherein a plurality of first terminals and a plurality of second terminals are provided on a surface of the carrier substrate, a spring element extends from the plurality of first terminals, and a coupling wire is connected to the plurality of second terminals, And a plurality of conductive lines located on a surface of the carrier substrate connecting the plurality of first terminals and the plurality of second terminals. 제 11 항에 있어서, 캐리어 기판을 적어도 두 개의 인접한 단일화되지 않은 반도체 다이에 걸쳐 있는 것을 특징으로 하는 반도체 조립체.12. The semiconductor assembly of claim 11, wherein the carrier substrate spans at least two adjacent ununited semiconductor dies. 제 11 항에 있어서, 스프링 요소는 결합 와이어에 접촉하는 코어 와이어 스템을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 조립체.The semiconductor assembly of claim 11, wherein the spring element has a core wire stem in contact with the bonding wire. 표면 상에서 결합 패드들을 갖는 반도체 다이와,A semiconductor die having bonding pads on the surface, 표면 상에서 단자들을 갖고 상기 반도체 다이의 표면에 장착되는 캐리어 기판과,A carrier substrate having terminals on a surface and mounted to a surface of the semiconductor die; 상기 결합 패드들과 단자들 사이에서 연장되고 반도체 다이의 표면으로부터 멀어지는 방향으로 캐리어 기판의 표면으로부터 자유 직립형 와이어 스템에 접촉하도록 더 연장되는 결합 와이어들과,Bond wires extending between the bond pads and the terminals and further extended to contact a free upright wire stem from the surface of the carrier substrate in a direction away from the surface of the semiconductor die; 적어도 자유 직립형 와이어 스템을 오버코팅하는 전도성 재료로 된 적어도 하나의 층을 포함하는 반도체 조립체.A semiconductor assembly comprising at least one layer of conductive material overcoating at least a free upright wire stem. 제 16 항에 있어서, 반도체 다이의 표면에 걸쳐 배치되어 캐리어 기판에 인접한 오버코팅된 와이어 스템의 일부분까지 연장되는 캡슐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 조립체.17. The semiconductor assembly of claim 16, further comprising a capsule disposed over the surface of the semiconductor die and extending to a portion of the overcoated wire stem adjacent the carrier substrate. 제 16 항에 있어서, 캐리어 기판은 적어도 두 개의 인접한 단일화되지 않은 반도체 다이들에 걸쳐 있는 것을 특징으로 하는 반도체 조립체.17. The semiconductor assembly of claim 16, wherein the carrier substrate spans at least two adjacent ununited semiconductor dies. 사용 시에 결합 패드들을 갖는 반도체 다이의 표면에 걸쳐 연장되는 복수개의 리드프레임 핑거들을 갖는 리드프레임과,A leadframe having a plurality of leadframe fingers extending over the surface of the semiconductor die with bonding pads in use; 리드프레임 핑거에 장착되어 이로부터 자유 직립형 방식으로 연장되는 스프링 요소들을 포함하는 리드프레임.A leadframe comprising spring elements mounted to and extending from the leadframe finger in a free upright manner. 제 19 항에 있어서, 스프링 요소는 복합 상호접속 요소인 것을 특징으로 하는 리드프레임.20. The leadframe of claim 19, wherein the spring element is a composite interconnect element. 교번하는 절연층 및 적어도 2개의 패턴화 전도층을 포함하고 상부면을 갖는 다층 기판-절연층들 중 적어도 하나는 전도층 중 대응하는 적어도 하나의 전도층 위에 중첩함-과,A multilayer substrate comprising an alternating insulating layer and at least two patterned conductive layers and having a top surface, wherein at least one of the insulating layers overlaps over a corresponding at least one conductive layer of the conductive layers; 상부면으로부터 임의의 중첩 절연층 또는 전도층을 통해서 접근 가능하 중첩 절연층들을 갖는 전도층들의 제 1 선택 영역과,A first selected region of conductive layers having overlapping insulating layers accessible through any overlapping insulating layer or conductive layer from an upper surface, and 패턴화 전도층들로부터 상부면 위로 연장되고, 상기 전도층들의 제 1 선택 영역으로부터 연장되는 중첩 절연 영역을 갖는 전도층들로부터 연장되는 스프링 요소를 갖는 스프링 접촉자들과,Spring contacts having spring elements extending from patterned conductive layers over the top surface and extending from conductive layers having overlapping insulating regions extending from the first selection region of the conductive layers, 전자 부품에의 상호접속부를 만들기 위해 노출되는 중첩 절연층들을 갖는 전도층들의 제 2 선택 영역을 포함하는 칩 상호접속 캐리어.And a second selection region of conductive layers having overlapping insulating layers exposed to make an interconnect to the electronic component. 제 21 항에 있어서, 상호접속부는 결합 와이어인 것을 특징으로 하는 칩 상호 접속 캐리어.22. The chip interconnect carrier of claim 21 wherein the interconnect is a bond wire. 제 21 항에 있어서, 전자 부품이 반도체 다이이고, 제 1 전도층의 전도성 라인의 일단부와 제 2 전도층의 전도성 라인의 일단부로부터 연장되는 제 2 복수개의 스프링 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 상호접속 캐리어.22. The device of claim 21, wherein the electronic component is a semiconductor die and further comprises a second plurality of spring elements extending from one end of the conductive line of the first conductive layer and one end of the conductive line of the second conductive layer. Chip interconnect carrier. 제 21 항에 있어서, 스프링 접촉자는 복합 상호접속 요소인 것을 특징으로 하는 칩 상호접속 캐리어.22. The chip interconnect carrier of claim 21, wherein the spring contact is a composite interconnect element. 탄성 접촉 구조물들을 반도체 다이들에 장착하는 방법에 있어서,A method of mounting elastic contact structures on semiconductor dies, the method comprising: 복수개의 자유 직립형 스프링 요소를 캐리어 기판의 표면 상에 제조하는 단계와,Fabricating a plurality of free standing spring elements on the surface of the carrier substrate; 적어도 하나의 반도체 다이의 표면에 캐리어 기판을 배치하는 단계와,Disposing a carrier substrate on a surface of at least one semiconductor die; 결합 와이어를 사용하여 자유 직립형 스프링 요소들을 적어도 하나의 반도체 다이의 단자들에 배선하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Wiring the freestanding spring elements to the terminals of the at least one semiconductor die using a bonding wire. 제 25 항에 있어서, 스프링 요소는 복합 상호접속 요소인 것을 특징으로 하는 방법.27. The method of claim 25, wherein the spring element is a composite interconnect element. 제 25 항에 있어서, 캐리어 기판은 절연 기판인 것을 특징으로 하는 방법.27. The method of claim 25, wherein the carrier substrate is an insulated substrate. 제 25 항에 있어서, 결합 와이어는 스프링 요소에 접촉하는 것을 특징으로 하는 방법.26. The method of claim 25, wherein the joining wire contacts the spring element. 제 25 항에 있어서, 캐리어 기판은 리드프레임인 것을 특징으로 하는 방법.27. The method of claim 25, wherein the carrier substrate is a leadframe. 제 25 항에 있어서, 캐리어 기판은 다층 기판인 것을 특징으로 하는 방법.27. The method of claim 25, wherein the carrier substrate is a multilayer substrate. 제 25 항에 있어서, 캐리어 기판은 반도체 다이의 모서리 위에 걸치지 않고 반도체 다이 상부에 위치하는 크기로 된 것을 특징으로 하는 방법.27. The method of claim 25, wherein the carrier substrate is sized to be positioned over the semiconductor die without spanning over the edge of the semiconductor die. 자체의 제 1 표면 상의 제 1 단자들로부터 제 2 표면 상의 제 2 단자들까지 연장되게 되는 전도성 부분을 갖는 기판과,A substrate having a conductive portion extending from first terminals on its first surface to second terminals on a second surface, 일 표면 상에서 단자들에 장착된 스프링 요소들과,Spring elements mounted to terminals on one surface, 제 2 표면에 장착되고 대향 측면 상에서 제 2 단자들에 전기적으로 접속된 반도체 다이를 포함하는 반도체 칩 조립체.And a semiconductor die mounted to the second surface and electrically connected to the second terminals on opposite sides. 제 32 항에 있어서, 반도체 다이와 캐리어 기판을 덮는 캡슐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 조립체.33. The semiconductor chip assembly of claim 32, further comprising a capsule covering the semiconductor die and the carrier substrate. 기판과,Substrate, 상기 기판의 일 표면으로부터 연장되는 복수개의 자유 직립형 스프링 요소와,A plurality of free standing spring elements extending from one surface of the substrate, 상기 스프링 요소들을 전자 부품에 연결하는 수단을 포함하는 칩 상호접속 캐리어.And means for connecting said spring elements to an electronic component. 제 34 항에 있어서, 연결 수단은 결합 와이어들이 결합될 수 있는 단자들인 것을 특징으로 하는 칩 상호접속 캐리어.35. The chip interconnect carrier of claim 34, wherein the connecting means are terminals to which coupling wires can be coupled. 제 34 항에 있어서, 연결 수단은 납땜 접속부가 이루어질 수 있는 단자인 것을 특징으로 하는 칩 상호접속 캐리어.35. The chip interconnect carrier of claim 34, wherein the connecting means is a terminal from which solder joints can be made. 제 34 항에 있어서, 전자 부품은 적어도 하나의 반도체 다이인 것을 특징으로 하는 칩 상호접속 캐리어.35. The chip interconnect carrier of claim 34, wherein the electronic component is at least one semiconductor die. 자체의 제 1 표면 상의 제 1 단자들로부터 제 2 표면 상의 제 2 단자들까지 연장되게 되는 전도성 부분을 갖는 기판과,A substrate having a conductive portion extending from first terminals on its first surface to second terminals on a second surface, 일 표면 상에서 단자들에 장착된 스프링 요소들을 포함하는 스프링 접촉자 캐리어.A spring contact carrier comprising spring elements mounted to terminals on one surface. 제 38 항에 있어서, 스프링 접촉자는 복합 상호접속 요소인 것을 특징으로 하는 스프링 접촉자 캐리어.39. The spring contact carrier of claim 38 wherein the spring contact is a composite interconnect element. 제 38 항에 있어서, 스프링 접촉자는 단일체 상호접속 요소인 것을 특징으로 하는 스프링 접촉자 캐리어.39. The spring contact carrier of claim 38, wherein the spring contact is a monolithic interconnect element. 반도체 장치의 표면 상에 자유 직립형 접촉자들을 마련하는 방법에 있어서,A method of providing free upright contacts on a surface of a semiconductor device, the method comprising: 자유 직립형 접촉자들을 적어도 하나의 타일 기판의 일 표면에 장착하는 단계와,Mounting free upright contacts on one surface of at least one tile substrate, 적어도 하나의 타일 기파을 반도체 장치의 표면에 결합하여 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Coupling and coupling at least one tile wave to the surface of the semiconductor device. 제 41 항에 있어서, 반도체 장치는 반도체 웨이퍼 상에 잔류하는 것을 특징으로 하는 방법.42. The method of claim 41 wherein the semiconductor device remains on a semiconductor wafer. 제 41 항에 있어서, 타일은 납땜에 의해 반도체 장치에 결합된 것을 특징으로 하는 방법.42. The method of claim 41 wherein the tile is coupled to the semiconductor device by soldering.
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