KR20050062568A - 탄성체 코어 및 전도성 금속 쉘 또는 망을 이용하는 랜드그리드 어레이 제조방법 - Google Patents

탄성체 코어 및 전도성 금속 쉘 또는 망을 이용하는 랜드그리드 어레이 제조방법 Download PDF

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Abstract

전도성 및 탄성 모두를 갖춘 랜드 그리드 어레이(LGA)를 제조하는 방법이 제공된다. 또한, 이러한 방법에 의해 생성되는 LGA 인터포저 콘택트가 제공된다. 버튼 구조의 윗면으로부터 바닥면까지 연속되는 전기적-전도성 물질로 덮인 순수한 미충진 탄성체 버튼 코어를 이용하는 LGA 유형이 제공된다. 전기적-전도성의 인터포저 콘택트를 이용하는 랜드 그리드 어레이의 제조 및 구조물에 관련된 기존 기술의 단점 및 약점을 극복하기 위해, 미리-금속화된 LGA 캐리어 쉬트내로 탄성체 버튼을 몰딩하기 위한 방법 및 구조가 제공되고, 비-전도성 탄성체 버튼은 그들을 전도성을 띤 전기적 콘택트로 전환시키기 위해 표면-금속화된다.

Description

탄성체 코어 및 전도성 금속 쉘 또는 망을 이용하는 랜드 그리드 어레이 제조방법{Land grid array fabrication using elastomer core and conducting metal shell or mesh}
관련 출원
본 출원은 2002년 10월 24일 출원된 미국 가출원 제60/421,480에 대한 우선권 이익을 주장한다.
1. 발명의 분야
본 발명은 전도성 및 탄성 모두를 갖는 랜드 그리드 어레이(Land Grid Array: LGA) 인터포저(interposer) 콘택트를 제조하는 신규하고 독특한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 방법에 의해 산출된 LGA 인터포저 콘택트에 관한 것이다.
2. 종래 기술의 설명
통상적으로, LGA 인터포저는 다중칩 모듈(multi-chip module: MCM)과 인쇄회선기판(PWB)사이의 상호접속을 제공한다. 모듈과 PWB 사이의 위치에 유지되는 LGA의 일반적인 예는 도면에 도시되어 있는데, LGA는 매우 조밀한 2차원 배열의 I/O를 수용할 수 있고, 현재 최상급 서버 및 슈퍼컴퓨터 제품에 이용되고 있다.
가장 광범위하게 상용되고 있는 LGA는 도 1에 도시된 바와 같이 각각이 은입자로 채워진 실록산 고무(siloxane rubber)로 이루어진 버튼 콘택트를 이용한다. 이러한 구조는 전기적 전도성의 제공과 함께 고무와 유사한 탄성을 소지하는 콘택트를 제공하고자 하는 것이다. 실록산 그 자체가 낮은 탄성율과 높은 탄성 모두를 포함하는 이러한 유형의 어플리케이션에는 매우 바람직한 속성을 갖지만, 입자로 채워진 실록산 고무 시스템은 전기적 전도성에 요구되는 로딩하에서는 이러한 바람직한 속성중 상당 부분을 잃게 된다. 탄성율이 증가하더라도, 전체적으로는 낮게 유지되고 콘택트당 단지 30-80 그램 정도만을 필요로 하여 양호한 전기적 신뢰성을 보장하지만, 탄성의 손실은 계속되는 로드하에서의 심각한 크리프(creep) 변형 및 계속되는 당김하에서의 응력 완화 결과를 가져온다. 이러한 경향은 전기적으로 전도성을 띠는 탄성체 LGA가 장기간동안 극도의 안정성을 필요로 하는 최상급 제품에 신뢰적이지 못하게 만든다. 현재 최상급 서버 CPU는 개별 신호 콘택트에 대한 전체 시스템 의존도로 인해 콘택트당 ppb 수준의 LGA 장애율을 요구한다.
종래 기술의 충진형 전기적-전도성 탄성체 LGA에 의해 증명된 크리프의 역범위(adverse extent) 및 응력 완화로 인하여, 산업계는 현재 랜덤 코일 스프링으로부터 제조된 LGA 어레이(예를 들면, Synapse 회사에 의해 제조된 Cinch 코넥터라 불리우는 제품)의 사용을 선호한다. 이러한 스프링은 전기적-전도성 탄성체 유형보다는 훨씬 높은 스프링 상수를 갖고, 어레이에 걸쳐 신뢰성있는 전기적 접속을 보장하기 위해서는 콘택트당 120 그램의 위쪽 압력을 필요로 한다. 이러한 힘은 7000개 이상의 I/O로 다중칩 모듈(MCM)에 걸쳐 합해져 결과적으로는 4x4 인치 모듈 면적위에 대략 1 톤의 힘이 계속적으로 가해질 것을 필요로 한다. 이러한 센 힘은 세라믹 모듈을 변형시킬 수 있고, 그들의 평면성을 감소시켜 다이를 손상시킬 수 있고, C4 연결을 손상시키고, 통상적으로 이용되는 열적 페이스트에 결함을 야기함으로써 히트싱크로의 열전도성을 손상시킨다.
모듈과 인쇄회로기판사이에 직접적인 단단한 솔더 부착대신에 LGA를 이용하고자 하는 강한 기술적 동기유발 요소가 있다. 세라믹 모듈과 오가닉 PWB간의 TCE(thermal coefficient of expansion) 부정합으로 인해 발생하는 측면 응력이 크고, 직접적인 볼 그리드 어레이 유형의 연결은 종종 실패하는 경향이 있다. 따라서, 측면 콤플라이언스에 일부 구축된 시스템들이 선호된다. 그러한 문제점을 해결하기 위한 하나의 직접적인 부착 해결책은 소위 "칼럼 그리드 어레이(column grid array: CGA)"이다. CGA는 부과되는 측면 응력을 수용하기 위해 실패없이 변형하는 영구적 솔더형 상호연결이다.
직접적인 부착 해결책에 대하여 LGA 인터포저를 이용하는 것에 대한 강한 경제적 동기유발 요소가 또한 있다. 이는 직접 부착 해결책으로는 칩셋에 대한 수리 및 업그레이드가 필드에서 수행될 수 없기 때문이다. LGA에 탑재되는 압력은 필드에서 교체될 수 있으며, 이에 의해, 분해, 운반 및 재가공 시간에 드는 고객의 상당한 비용을 절약시킬 수 있다.
따라서, 압력-인가형 LGA 인터포저 방식에 기술적 및 경제적 장점이 모두 있다. 기존의 어떠한 해결책도 더 큰 I/O 카운트 또는 더욱 무른(fragile) 오가닉 칩 모듈 시스템 어느 쪽에도 스케일러블한 신뢰성있는 접속을 제공하지 못한다.
따라서, 본 발명은 적절한 장기간 신뢰성, 낮은 콘택트힘, 및 필드 교체성의 여러 요구사항을 만족시키는 디바이스 유형 및 제조 방법을 제공하는 것에 관한 것이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시에에 대한 상세한 설명이 이루어진다.
도 1a는 종래 기술에 따라 제작된 압력 인가형 LGA를 이용하는 모듈 어셈블리의 단면도를 도시한다.
도 1b는 도 1a의 인터포저 부분을 확대하여 상세히 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 2e는 인터포저 캐리어 쉬트내에 스루-홀의 금속화를 위한 기본 처리 단계들을 도시한다.
도 3a 및 3b는 각각 미리 금속화된 LGA 캐리어 쉬트에 탄성체 버튼을 몰딩하는 기본 단계 방법을 도시한다.
도 4a 내지 4d는 전도성 전기적 콘택트가 되기 위해 탄성체 버튼을 금속화하는 방법 단계들을 설명한다.
도 5a 및 5b는 LGA 인터포저의 반대측을 금속화시키는 방법 단계들을 각각 도시한다.
도 6은 도 2a와 같은 플라스틱 또는 폴리이미드 캐리어의 투시도를 예시한다.
도 7은 도 2a의 캐리스 쉬트의 또다른 투시도를 예시한다.
도 8a는 도 2e에 도시된 캐리어 쉬트의 투시도를 예시한다.
도 8b는 도 8a의 캐리어 쉬트에 형성된 2개의 금속화된 스루-홀을 통한 개략적인 단면도를 확대하여 예시한다.
도 9a는 도 3b의 것과 유사한 인터포저 캐리어 쉬트의 투시도를 예시한다.
도 9b는 최종적으로 2개의 콘택트를 형성하기 위해 탄성체 버튼 또는 인터포저로 충진된 2개의 콘택트 홀을 통한 단면도를 확대하여 예시한다.
도 10은 도 3b에 도시된 것과 어느 정도 유사한 투시도를 예시한다.
도 11a 내지 11h는 전술한 바와 같이 인터포저 또는 플라스틱 버튼상에 형성된 다양한 금속화 패턴을 나타낸다.
도 12a 내지 12b는 각각 금속화 플라스틱 또는 탄성체 버튼의 물리적 콘택트 마스크를 도시한다.
도 13은 금속화 이전에 물리적 마스크와 접촉하도록 비금속화된 인터포저를 형성하고 그 후에 금속화를 실행하고, 마스크를 제거하고 금속화된 인터포저 버튼 구조물을 남기는 과정을 도시한다.
도 14는 도 11g에 따른 버튼 캡 패턴을 예시한다.
도 14b는 완전 금속 쉘을 캡으로서 소지하는 2개의 인터포저 콘택트를 통한 단면도를 확대하여 예시한다.
도 15b는 도 15a에서 라인 15b를 따라 취한 단면도를 개략적으로 예시한다.
도 16은 도 11e에 도시된 바와 같은 패턴을 갖는 물리적 마스크로 기록되는(docket) 실로산 LGA 버튼의 비금속화 어레이를 도시한다.
도 17은 도 11h의 패턴을 이용한 제조 이후의 LGA 인터포저의 최종 버전을 도시한다.
도 18a 및 18b는 도 3의 변형에 탄성체 버튼의 금속화를 위해, 그리고, 도 11g에 도시된 금속쉘을 제공하기 위한 방법의 단계들을 도시한다.
본 발명은 기본적으로 버튼 구조의 상부면으로부터 하부면까지 일정한 전기적-전도성 물질로 덮는 순수한 미충진 탄성체 버튼 코어를 이용하는 LGA 유형을 설명한다.
전기적-전도성 인터포저 콘택트를 이용하는 랜드 그리드 어레이의 구조 밀 제조에 관련하여 해당 기술분야에서 현재 맞닥뜨리는 단점 및 약점을 해소하기 위해, 본 발명에 따르면, 탄성체 버튼을 미리 금속화된(premetallized) LGA 캐리어 쉬트에 몰딩하는 방법 및 구조가 제공되고, 비전도성 탄성체 버튼은 그것들을 전도성 전기적 콘택트로 전환시키기 위해 표면-금속화(surface-metallized)된다.
전술한 것과 관련하여, 본 발명의 일측면에 따르면, 인터포저 캐리어 쉬트에 형성된 스루홀(through holes) 어레이의 금속화가 제공되며, 후자는 바람직하게는 플라스틱 또는 폴리이미드 LGA 캐리어이고, 포토레지스트의 현상으로, 마스킹 절차를 중개로 하여 제조될 수 있으며, 그 이후에 금속화된 홀에 탄성체 버튼을 몰딩하고, 탄성체 버튼은 기본적으로 비전도성 또는 유전성의 탄력있는 물질로 구성된다. 그 후에, 캐리어 쉬트상의 회로 또는 전자적 요소들 또는 그들이 탑재되는 쉬트들과 통하는 전기적 전도성의 표면 구조를 제공하기 위해 바람직하게는 물리적 마스킹을 통해 탄성체 버튼이 금속화된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 탄성체로 충진된 후에 특정 요구사항에 따라 상이한 금속화 패턴으로 금속화되는 전술한 방법들에 의해 산출되는 콘택트 홀 어레이가 제공되고, 스루-홀의 금속화 대신에 수직의 캐비티 레이저를 위한 광 통로를 허용하기 위해 수직의 비금속화된 홀이 또한 제공된다.
특정의 실질적인 어플리케이션 및 산업 표준에 따르는 다양한 패턴으로 인터포저 버튼의 금속화를 가능케 하기 위해 이용되는 물리적 마스크를 포함하는 구조물이 설명된다.
따라서, 본 발명의 목적은 전기적 코넥트용 인터포저를 생산하기 위해 유전체 탄성체 코어 및 전기적 전도성의 금속 쉘 또는 망 구조를 이용하여 랜드 그리드 어레이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 전기적으로 전도성을 띠는 동시에 물리적 속성에서는 탄성력 또는 탄력을 갖춘 랜드 그리드 어레이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 인쇄회로기판과 전기적 요소들간에 전기적 경로를 제공하기 위해 전도성 물질로 덮인 순(pure) 유전성 탄성체 버튼을 이용하는 LGA 유형 구조물을 제공하는 것이다.
다중칩 모듈(MCM, 14)과 인쇄회로기판(PWB, 16)사이의 위치에 랜드 그리드 어레이(LGA)를 위치시키거나 보유하기 위한 모듈러 구성(10)을 좀더 상세하게 도시하는 도 1을 참조한다.
단면도에 표시된 바와 같이, 이는 종래 기술에서와 같이 실록산으로 구성되는 전기적 전도성 버튼 및 콘택트(22)가 이용되는 압력-인가형 LGA 인터포저(20)를 이용한 모듈 어셈블리(10)를 도시한다. 그러한 경우에, 도면의 1a에 도시된 바와 같이, 실록산 유형의 버튼 콘택트(22)는 전기적 전도성을 위한 여과(percolation) 임계치위로 혼합된 은입자 필러를 갖는 실록산 재료를 이용한다. 전술한 것과는 대조적으로, 일반적인 모듈 어셈블리가 여기서 설명되는 LGA 인터포저 유형의 이용과 호환은 되지만, 본 출원은 필러없이 필러를 대신하여 인터포저 버튼(22)의 겉면에 증착된 전기적 전도성 물질을 제공하는 유전성 탄성체로 이루어진 버튼형에 관련된 것이다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(PWB, 16)에 이용될 수 있는 캐리어 쉬트(24)는 캡톤(Kapton) 또는 다수의 다른 적합한 물질들로 구성될 수 있는 반면에, 인터포저 콘택트 버튼(22)은 은으로 채워지고 실록산으로 구성된다.
설명의 편의상 단지 2개의 버튼만이 도시되었지만, 통상적으로 캐리어 쉬트(24)는 다중칩 모듈과 인쇄회로기판을 접촉시키기 위해서는 대략 40개 또는 그 이상의 이러한 전기적 전도성 버튼(22) 어레이를 포함할 수 있다.
도 2a 내지 2e에 도시된 바와 같이, 인터포저 캐리어 쉬트(30)의 스루-홀을 금속화시키기 위한 기본적인 플로우 방법 또는 프로세스가 도시되어 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 캐리어 쉬트(30)는 그 내부에 적어도 1개 이상의 스루-홀(32)이 형성된 플라스틱 또는 폴리이미드로 구성된 LGA 캐리어일 수 있다. 실제적으로, 스루-홀 어레이가 제공되지만, 간단히 하기 위해 단지 1개의 홀(32)만이 기재되어 있다.
도 2b를 참조하면, 홀(32)과 캐리어 쉬트 표면(34)은, 그들의 양쪽 측면상에서, 하나의 측면으로부터 스루-홀을 통해 다른 측면까지 연속적으로 금속 재료(36)로 도금 또는 코팅된다.
그 후에, 도 2c에 도시된 바와 같이, 모든 표면에 포토레지스트(38)이 도금된 후에, 도 2d에 도시된 바와 같이, 원형 패턴의 마스크(40)가 동심원 형태로 홀(32)위에 배치된다. 그 후에, 한쪽 측면은 UV광에 노출된다. 그 후에, 마스크(40)가 제거되고, 어셈블리가 플립(flip)되고 마스크가 홀 위의 캐리어 쉬트의 제2 측면상에 다시 놓인다. 그 후에, 제2 측면은 UV광에 노출된다.
실제적으로, 포토레지스트(38)는 도 2e에 도시된 구성을 제공하기 위해 캐리어 쉬트의 양쪽 측면에서 동시에 현상될 수 있다. 도 2e는 플라스틱 캐리어 쉬트가 금속으로 외부적으로 코팅되고 포토레지스트는 스루-홀(32)의 벽을 넘어 연장되는 것을 나타낸다.
도 3a는 포토레지스트(38)가 캐리어 쉬트의 표면으로부터 벗겨진 후에 금속화된 스루-홀(32)을 도시한다. 도 3b에서, 몰딩된 탄성체 버튼(50)이 캐리어 쉬트의 금속화된 홀(32)로 삽입되어 들어간다. 비-버튼 또는 패드 영역은 마스킹되었으며, 그 후에 전도성 금속 물질로 스퍼터링 또는 코팅되고, 그 후에 전자없이-도금된(electrolessly-plated) 금속 쉘이 이하에서 설명하는 바와 같이 탄성체 버튼(50)위에 형성된다.
도 3a 및 3b의 변형인 도 4a에 도시된 바와 같이, 캐리어 쉬트 표면상에 증발 마스크(52)가 배치되는데, 이는 스루-홀(32) 및 자기-정렬되고 홀을 통해 뻗어가는 버튼(50)과 평면상의 구조를 이룬다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 증발형, 스퍼터링형 또는 스프레이형 금속 코팅(54)이 투영(projection) 버튼(50)의 표면 및 증발 마스크(52)상에 제공된다. 이러한 금속 코팅은 니켈 코팅, 또는 구리 또는 슈퍼 탄성력의 티타늄 합금일 수 있으며, 다른 탄성 물질(예, 금 및 유사물질)도 전술한 절차에 적용가능하다.
도 4c에 표시된 바와 같이, 마스크(52)는 캐리어 쉬트로부터 제거되고 스루-홀 패드(56)를 통해 접촉하는 버튼 표면상에만 코팅(54)를 남긴다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 구성은 거꾸로 되고, 마스크(52)가 반대쪽에 가해져서 이제까지의 금속화 공정이 반복된다.
전술한 것은 도 5a 및 5b에도 또한 설명되어 있는데, 도 5a에서, 스퍼터-증착 금속이 반대쪽 쉬트면 및 마스크(52)와 탄성체 버튼(50)상에 제공되고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 마스크가 걷혀진 후에, 금속화된 인터포저 또는 버튼을 포함하는 최종 LGA 구성을 드러낸다.
도 6a는 전술한 바와 같이 스루-홀(32) 어레이를 갖는 플라스틱 또는 폴리이미드 캐리어 쉬트의 투시도를 도시하고, 도 6b는 비어있는 인터포저 캐리어 쉬트(30)의 2개의 콘택트 홀(32)의 단면도를 확대하여 도시한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 도 2a에 대응하는 인터포저 캐리어 쉬트(30)가 개략적으로 도시되어 있고, 또한, 도 8a에서는 쉬트의 도 2에 대응하는 투시도가 도시되어 있으며, 도 8b에서는 2개의 도금된 스루홀(32)을 통한 횡단면도가 확대되어 도시되어 있다.
도 3b에 대응하는, 도 9a 및 9b에는, 금속화 이전에 탄성체 버튼(50)으로 채워진 콘택트 홀(32)을 구비한 인터포저 캐리어 쉬트의 투시도가 도시되어 있으며, 도 9b에는 금속화 이전에 탄성체로 형성된 인터포저를 갖는 2개의 콘택트가 도시된다. 이는 또한 도 10에도 도식화되어 있으며, 기본적으로 도 3b에 대응한다.
도 11a 내지 11g는 마지막 제조단계 이후의 다양한 패턴의 금속화된 실록산 버튼 콘택트를 도시하는데, 금속화 패턴은 근본적으로 비-연속적이다. 도 11a 내지 11h에 도시된 바와 같이, 다양한 패턴의 금속화 스트림이 실록산 또는 플라스틱 버튼 콘택트(50)의 표면상으로 코팅되는 반면에, 도 11g에는 플라스틱 버튼(50) 또는 인터포저 구조물의 표면위에 완전한 금속 캡(60)이 제공되는 것이 도시되어 있다.
도 11h에는, 예를 들어, 전기적 시그널링을 촉진하기 위해 BLM의 위치에 수직 캐비티 레이저가 놓이는 광행로(optical pathways)의 형성을 돕기 위해, 비금속화된 중심홀(66)을 갖는 특수한 캡 설계(64)가 제공된다.
도 12a와 12b는 2개의 버튼 위치가 표시되는 도 12a에 도시된 바와 같은 마스킹된 완전 금속쉘 버튼의 단변도를 개략적으로 도시하는데, 마스크는 도 11g에 도시된 버튼 유형을 형성하는 반면에, 도 12에는 부분적으로 금속화된 버튼을 도시하기 위해 마스크가 제공되고(2개의 버튼 위치가 도시됨) 마스크는 도 11a에 도시된 버튼의 단면도에 대응한다.
도 13에는 비금속화된 인터포저 버튼(50)이 금속화 이전에 물리적 마스크(52)와 접촉하게 되는 방법을 도시한다. 그 경우에, 물리적 마스크가 적용되고, 그 후에 금속화가 실행되고, 마스크가 제거되어 금속화된 인터포저 버튼(50)이 남도록 허용한다. 그 경우에, VCSEL로부터의 광이 검출기를 통과하도록 허용하기 위해 금속화 패턴내에 홀의 형태로 그 내부에 광 윈도우가 제공되는 도 11h의 패턴이 예로서 도시된다.
일 예에서, 인터포저와 접촉하는 마스크(52)가 도시되어 있으며, 일 예에서 인터포저는 순 실록산 버튼을 갖는다. 금속의 증발 또는 스퍼터링후에 마스크가 제거되고 립을 갖는 금속화된 인터포저가 스트레스 경감을 위해 비-금속화 상태로 남고 도 11h에 도시된 바와 같이 중앙홀은 광 연결을 위해 비-금속화 상태로 남는다.
도 14a 및 14b에는 모든 제조 단계들이 도 12에 도시된 유형의 마스크를 이용하는 경우에 11G에 따른 캡 패턴이 도시되어 있고, 도 14b에는 캡으로서 완전 금속쉘을 갖는 2개의 콘택트를 구비하는 인터포저의 단면도가 도시되어 잇다.
도 15a 및 15b는 도 11b의 패턴에 대응하도록 물리적 마스크(70)로 도킹되는 비금속화된 LGA 버튼(50) 어레이를 도시하고, 도 15b는 이들 2개를 단면도로 도시한다.
도 16은 도 11e의 패턴에 대응하는 물리적 마스크로 들어가는(docked) 비금속화된 실록산 LGA 버튼 어레이를 도시하고, 도 17은, 광학 뷰잉(viewing)을 위한 중앙 홀을 갖는 도 11h에 유사한 패턴으로 제조된 이후의 최종 LGA 인터포저를 도시한다.
마지막으로, 도 18a 및 18b에는 탄성체 버튼의 금속화 방법의 단계들이 도시되며, 프리-시드형(pre-seeded) 실록산 탄성체를 이용하는 전자없는 도금이 이용된다. 도 11g에 도시된 바와 같이 완전 금속 쉘 유형을 위해 어떠한 마스크도 필요치 않으며, 탄성체 버튼에 포함된 시드를 이용하는 전자없는 도금이 여기에 적용된다.
상기에서, 종래 기술에서 보았던 버튼의 내부 금속화에 대조적으로, 이러한 탄성체 또는 탄력있는 플라스틱 인터포저 버튼 표면에 금속화를 전하는 단순한 방법 및 구성이 제공되었다.
제조 방법 설명
랜드 그리드 어레이는 그리드 패턴으로 꿰뚫어지는(perforated) 비-전도성 폴리머 캐리어 평면을 갖도록 제조된다. 콘택트 버튼 각각에 대해 하나의 홀이 대응한다. 각각의 홀은, 홀의 윗면 주위의 동심의 금속 링으로부터, 비아를 통해 아래쪽으로, 홀의 아랫면 주위의 동심의 금속 링에 이르는 연속적인 전기적 경로가 형성되도록 금속화된다. 이러한 홀들은 바벨을 형성하기 위해 또는 형상화된 버튼 콘택트를 형성하기 위해 주입 몰딩에 의해 탄성체로 채워진다. 모든 콘택트 버튼들은, 예를 들어, 실록산 고무와 같은 탄력있는 합성물의 주입 몰딩에 의해 바람직하게는 동시에 만들어진다. 이러한 버튼 어레이는 여러 가지 방법중 하나로 금속화된다. 가장바람직한 실시예를 이루는 가장 직접적인 방법은 콘택트 마스크를 이용하는 것으로서, LGA의 비-버튼 영역은 마스크에 의해 보호되고, 버튼상의 일부 선택된 영역들도 마찬가지이다. 금속화는, 예를 들어, 진공 스퍼터링에 의해 수행되고, 그 후에 마스크는 제거된다. 금속은 콘택트 버튼의 소정의 부분만을 덮는다. LGA는 다른쪽 면으로 뒤집히고, 마스크가 적용되고, 제2 측면의 금속화가 수행되고, 그 후에 마스크가 다시 제거된다.
이는 버튼의 윗면으로부터 아랫면에 이르는 뛰어난 전도성을 갖고, 매우 탄력적이며, 낮은 복원력을 갖고, 종래기술의 충진형 탄성체 시스템의 크립(creep) 및 바람직하지 못한 플라스틱 변형에 의해 손상되지 않는 LGA 인터포저를 제공한다.
이러한 콘택트 유형은 순 탄성체 버튼으로 인해 큰 TCE(800 ppm)을 갖게 되지만, 이것이 사용되는 생존시간동안에 걸쳐 높은 수준의 복원력이 유지될 것이기 때문에 대수롭지 않다. TCE 풀백(pullback)이 회로를 개방하기 위한 응압으로부터 바람직하지 못한 전이를 야기할 만큼 상당한 규모인 때는 크립 및 스트레스 완화로 인하여 종래 기술의 버튼에서 복원력이 줄어들었을 때이다.
연속적인 쉘 대신에 립(rib)형 금속 콘택트를 갖게 되는 장점은 사용중에 콘택트의 압축도중 발생하는 응력이 전도성 급속으로부터 분산될 수 있고 그렇게 함으로써 좀더 높은 콘택트 로드 및 보다 극단적인 조건에서 버튼의 구조적인 본래 모습을 보전할 수 있다는 것이다. 전도형 립들 사이에 눌리지 않은(uncontained) 탄성체는 콘덕터에 손상 또는 부당한 응력을 주지 않고 부풀어질 수 있다(bulge out).
본 발명은 바람직한 실시예와 관련하여 특정적으로 도시되고 설명되었지만, 본 기술분야의 당업자들은 본 발명의 정신 및 범주를 벗어남없이 형태 및 세부사항에 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 수 있다.

Claims (30)

  1. 전자 요소들간에 전기적 상호접속 구조를 형성하는 랜드 그리드 어레이(LGA)용 인터포저(interposer)에 있어서, 상기 인터포저는 적어도 하나의 일반적으로 순 유전성 탄성체 콘택트 버튼(pure dielectric elastic contact button)을 포함하고, 상기 전기적 상호접속을 제공하는 상기 적어도 하나의 콘택트 버튼의 외면상에 전기적-전도성 물질이 배치되는 LGA 인터포저.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 콘택트 버튼을 형성하는 상기 유전성 탄성체는 실록산을 포함하는 LGA 인터포저.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전기적-전도성 물질은 금속을 포함하는 LGA 인터포저.
  4. 제3항에 있어서, 상기 금속은, 니켈, 티타늄 합금, 구리 또는 금 및 기타 물질로 구성되는 물질 그룹으로부터 선택되는 LGA 인터포저.
  5. 제3항에 있어서, 상기 금속은 상기 적어도 하나의 탄성체 콘택트 버튼의 외면을 덮는 연속적인 쉘(shell)의 전기적-전도성 물질을 포함하는 LGA 인터포저.
  6. 제3항에 있어서, 상기 금속은 상기 적어도 하나의 탄성체 콘택트 버튼의 외면상에 증착되는 간헐적인 패턴의 전기적-전도성 물질을 포함하는 LGA 인터포저.
  7. 제1항에 있어서, 인터포저 캐리어 쉬트가 상기 전자 요소들간에 배열되고, 상기 캐리어 쉬트는 적어도 하나의 금속화된 스루-홀을 포함하고, 상기 인터포저 콘택트는 상기 금속화된 스루-홀내에 들어가서(docked) 상기 전자 요소들 사이에서 그것과 전기적 접촉을 제공하는 LGA 인터포저.
  8. 제7항에 있어서, 상기 인터포저 캐리어 쉬트는 상기 금속화된 스루-홀의 어레이를 포함하고, 각각의 홀에는 상기 인터포저 콘택트 버튼 각각이 갖추어지는(equipped) LGA 인터포저.
  9. 제5항 또는 제6항에 있어서, 물리적 마스크가 상기 LGA의 표면과 접촉하는 동안 상기 콘택트 버튼은 상기 외부 표면상에서 금속의 진공 증발 또는 진공 스퍼터링을 통해 상기 표면상에 금속화되는 LGA 인터포저.
  10. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 콘택트 버튼은 도금액에서 금속의 전자없는(electroless) 도금에 의해 금속화되고, 상기 도금은 상기 콘택트 버튼의 외부면에서만 실행되는 LGA 인터포저.
  11. 제8항에 있어서, 상기 스루-홀의 각각은 상기 스루-홀내에 들어있는 각각의 콘택트 버튼 각각의 금속화된 표면 부분에 전기적으로 접촉하기 위하여 미리 금속화되는(premetallized) LGA 인터포저.
  12. 제11항에 있어서, 상기 스루-홀 각각을 미리 금속화하는 것은 각각에 개별적으로 연관된 스루-홀의 금속화된 벽면에 접속된 상기 스루-홀 각각의 주위에 동심적으로(concentrically) 확장되는 금속 링을 상기 캐리어 쉬트의 반대면상에 형성하는 LGA 인터포저.
  13. 제6항에 있어서, 광신호 전송을 촉진하는 광 윈도우를 제공하기 위해 상기 콘택트 버튼을 통해 확장되는 중심 홀로부터 상기 금속화 패턴은 제외되는 LGA 인터포저.
  14. 제7항에 있어서, 상기 캐리어 쉬트는 플라스틱 물질로 구성되는 LGA 인터포저.
  15. 제14항에 있어서, 상기 플라스틱 물질은 폴리이미드를 포함하는 LGA 인터포저.
  16. 전자 요소들간에 전기적 상호접속 구조를 형성하는 랜드 그리드 어레이(LGA)용 인터포저(interposer)를 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
    적어도 하나의 일반적으로 순 유전성 탄성체 콘택트 버튼을 포함하는 인터포저를 제공하는 단계와,
    상기 전기적 상호접속을 제공하는 상기 적어도 하나의 콘택트 버튼의 외면상에 전기적-전도성 물질을 형성하는 단계
    를 포함하는 LGA 인터포저 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 콘택트 버튼을 형성하는 상기 유전성 탄성체는 실록산을 포함하는 LGA 인터포저 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 전기적-전도성 물질은 금속을 포함하는 LGA 인터포저 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 금속은, 니켈, 티타늄 합금, 구리 또는 금 및 유사 금속으로 구성되는 물질 그룹으로부터 선택되는 LGA 인터포저 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 금속은 상기 적어도 하나의 탄성체 콘택트 버튼의 외면을 덮는 연속적인 쉘(shell)의 전기적-전도성 물질을 포함하는 LGA 인터포저 제조 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 금속은 상기 적어도 하나의 탄성체 콘택트 버튼의 외면상에 증착되는 간헐적인 패턴의 전기적-전도성 물질을 포함하는 LGA 인터포저 제조 방법.
  22. 제16항에 있어서, 인터포저 캐리어 쉬트가 상기 전자 요소들간에 배열되고, 상기 캐리어 쉬트는 적어도 하나의 금속화된 스루-홀을 포함하고, 상기 인터포저 콘택트는 상기 금속화된 스루-홀내에 들어가서(docked) 상기 전자 요소들 사이에서 그것과 전기적 접촉을 제공하는 LGA 인터포저 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 인터포저 캐리어 쉬트는 상기 금속화된 스루-홀의 어레이를 포함하고, 각각의 홀에는 상기 인터포저 콘택트 버튼 각각이 갖추어지는 LGA 인터포저 제조 방법.
  24. 제20항 또는 제21항에 있어서, 물리적 마스크가 상기 LGA의 표면과 접촉하는 동안 상기 콘택트 버튼은 상기 외부 표면상에서 금속의 진공 증발 또는 진공 스퍼터링을 통해 상기 표면상에 금속화되는 LGA 인터포저.
  25. 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 콘택트 버튼은 도금액에서 금속의 전자없는 도금에 의해 금속화되고, 상기 도금은 상기 콘택트 버튼의 외부면에서만 실행되는 LGA 인터포저 제조 방법.
  26. 제23항에 있어서, 상기 스루-홀의 각각은 상기 스루-홀내에 들어있는 각각의 콘택트 버튼 각각의 금속화된 표면 부분에 전기적으로 접촉하기 위하여 미리 금속화되는(premetallized) LGA 인터포저 제조 방법.
  27. 제24항에 있어서, 상기 스루-홀 각각을 미리 금속화하는 것은 각각에 개별적으로 연관된 스루-홀의 금속화된 벽면에 연결된 상기 스루-홀 각각의 주위에 동심적으로(concentrically) 확장되는 금속 링을 상기 캐리어 쉬트의 반대면상에 형성하는 LGA 인터포저 제조 방법.
  28. 제21항에 있어서, 광신호 전송을 촉진하는 광 윈도우를 제공하기 위해 상기 콘택트 버튼을 통해 확장되는 중심 홀로부터 상기 금속화 패턴은 제외되는 LGA 인터포저 제조 방법.
  29. 제22항에 있어서, 상기 캐리어 쉬트는 플라스틱 물질로 구성되는 LGA 인터포저 제조 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 플라스틱 물질은 폴리이미드를 포함하는 LGA 인터포저 제조 방법.
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