TW529146B - Electronic component with flexible contact-positions and method for its production - Google Patents

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TW529146B
TW529146B TW090107664A TW90107664A TW529146B TW 529146 B TW529146 B TW 529146B TW 090107664 A TW090107664 A TW 090107664A TW 90107664 A TW90107664 A TW 90107664A TW 529146 B TW529146 B TW 529146B
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elastic rubber
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TW090107664A
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Harry Dr Hedler
Alfred Dr Haimerl
Jens Pohl
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Infineon Technologies Ag
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Description

529146 五、發明説明（1 ) 本發明涉及一種電子組件，其具有申請專利範圍獨 立項所述之電子電路◦此外，本發明亦涉及此種電子組 件之製造方法。 此種電子組件已揭示在申請案號JP 4-47 1 54中之 JP 5 -2 5 1 45 5中。在此種習知之解法中之問題是由聚醯 亞胺膜以微影術所形成之線條分明之由此組件之表面所 凸出之一種凸起（其以金屬層所包封）。此種凸起由於聚 醯亞胺膜以及由於以較固定之金屬塗層來完整地包封而 不適合在此組件之各接觸區及組件載體之各接點之間作 爲補償用，其中此組件可經由外部接觸區而與該組件載 體相連。一種具有此種外部接觸結構之組件在施加至電 路板時通常會在該組件和載體之間的焊接區中造成損害 。此外，由US 5，6 8 5,8 8 5中已知配置一些電性接觸區 在彈性橡膠層上。這些組件及其上所揭示之層之製造是 昂貴的。 本發明之目的是提供一種電子組件，其具有持續性 之焊接區且在電子組件和載體（例如，電路板）之間存在 一種不平坦性時可提供一種高補償作用。 本發明之設計方式是：電子組件在表面上具有電子 電路及導電軌以便使電子電路在電性上與金屬塗佈之凸 起（由絕緣材料所構成）相連，其中此凸起具有一種彈性 橡膠材料且在其頂端具有一種金屬性接觸區且在其斜面 側或在其體積中具有一種導線路徑，其是配置在電子組 件表面上之接觸區及一個導電軌之間。 529146 五、發明説明（2 ) 導線路徑在此種關係中是指：彈性橡膠凸起之斜面 側上及/或彈性橡膠凸起之體積中每一導電性路徑，而 導電軌是指此電子組件之表面上或此電子組件之半導體 晶片上之導電性路徑。 本發明之構想是：使此組件之熱應力中之機械應力 (特別是焊接區上者）減小。這是使不同之膨脹及不平坦 性受到補償來達成。 本發明之配置在電子組件中具有特殊之意義，電子 組件之大小廣泛地對應於電子電路-或此組件之電路晶 片之大小（即，所謂之晶片大小之組件）。由於電路晶片 上除了電子電路之外實際上沒有其它之外殼元件，則電 子組件上之電壓可被測得。在此種組件中因此不會有電 性接觸區受損之危險存在。在此種情況下，由於彈性橡 膠凸起（就像本發明中所建議者一樣），則可防止太大之 機械應力之產生且因此可確保此組件之操作可靠性。此 種彈性橡膠凸起同時可有利地使待接觸之各組件之間的 不平坦性得到補償。 電子組件之電性接觸區配置在彈性橡膠凸起（其可補 償所產生之機械應力）上。爲了在凸起之頂端上形成一 種至電性接觸區之導電性連接，則可在斜面側上或在電 性接觸區及電子電路（或導電軌）之間的彈性橡膠凸起之 體積內設置一種導線路徑。此電子電路可以其導電軌直 接鄰接於彈性橡膠凸起上且與此凸起之導線路徑在電性 上相連。 -4- 529146
五、發明説明（3 )
在本發明之實施形式屮，此凸起具有圓頂形式之外 形（C ο n t 〇 u r)’其包含一種此電子組件表面之稍微彎曲 之軟接面。此種外形之優點是：接觸區所在之頂端以及 由此頂5而經丨1|辱線路徑半:表面之此種引線都不需有易裂 開之尖銳接面即可形成，此電f*組件之表面至金屬用之 彈性橡膠凸起之頂端因此可以逐漸1：升之方式來達成且 因此可形成一種彈性橡膠所支撑之接觸區，其具有至此 電子電路之可靠之導線路徑。
在本發明之其它實施形式中，此凸起之彈性橡膠特 性進一步擴大，其方式是使彈性橡膠材料所構成之平坦 式插座面配置作電子組件之表面Jl ti然後在此插座面上 形成彈性橡膠凸起。導線路徑由彈性橡膠凸起之各別頂 端（其設有接觸區）開始，旨先在各別凸起之斜面側上且 然後經由彈性橡膠之平坦式插座而延伸至表面上之導電 軌。以本發明之此種實施形式可使各凸起之頂端上之接 觸區達成·種很高之順從性，這是因爲這些順從性是由 各凸起及彈性橡膠插座所增強。 本發明之其它實施形式是：彈性橡膠凸起之基面所 具有之直徑是介於ΙΟΟμηι和2 50μηι之間。利用此種最 小之基面，則卩彳起之高度可在5 0 μ m至8 0 μ m之間，這 些凸起以圓頂方式經由域面（同時具有軟接酣）而至電子 組件之表面以形成拱形。 在本發明之其它實施形式中，在彈性橡膠凸起及電 子電路之間設有其它之導電軌，使電F電路之彈性橡膠 529146 五、發明説明（4 ) 凸起可藉由繞線箔而相隔開地配置著。 本發明之其它實施形式是：各凸起之彈性橡膠材料 具有大於50%之彈性可延伸性。此種材料之優點是：超 過其高度之一半可被壓緊或以相同之方式可在側面上偏 移，使圓頂上之接觸區同樣可相對於基面之中央點而移 動。 本發明之其它實施形式是：該凸起之彈性橡膠材料 具有一種彈性體，這些彈性體之作用就像天然橡膠一樣 且能以很小之力以平行於此電子組件之表面而偏移或垂 直於此表面而偏移。 本發明之其它形式是：彈性橡膠材料具有一種以矽 爲主之彈性體。此種矽橡膠可再加寬且以不同之強度來 加工，使不同黏度及不同強度之以矽爲主之材料可分級 而上下堆疊著，以達成一種最佳化之圓頂形外形，其具 有一種至表面之軟接面。 本發明之其它實施形式是：由彈性橡膠材料所構成 之凸起就橡膠彈性所造成之變形而言可超過1 Ομπι，這 在電子組件施加在電路板之接觸端上或施加在電路板上 以便在晶圓階段達成該測試目的時是特別熱門的。由於 熱負載，則半導體組件之膨脹只較電路板上之接觸連接 面稍微大一些而已，因此該待測試之半導體晶圓之直徑 是3 0 0mm時所達成之偏移可在50μηι至150μηι之範圍中 。本發明之彈性橡膠凸起可以有利之方式抑制或補償此 種高的偏向。 529146 五、發明説明（5 ) 在垂直方向中，本發明此種至表面之凸起至少可偏 向3 Ομπι，這樣所具有之優點是：藉由半導體晶圓或電 路板之拱形（可達150μιη)可使容許度（Tolerance)獲得補 償。 在本發明之實施形式中，彈性橡膠凸起之高度是60 至3 ΟΟμπι，因此在彈性橡膠壓縮至50%時各凸起可垂直 於電子組件而壓扁至30至150 μιη。 本發明之其它實施形式是：由金屬所構成之導線路 徑之寬度b在製造較小之凸起時等於150μηι。因此應同 時確保：金屬路徑（其作用實際上就像一種由彈性體所 支撑之金屬彈簧一樣且與凸起之頂端上之接觸區一起作 用）不會太寬且使可撓性或彈性橡膠特性不會變差。 在本發明之其它實施形式中，此電子組件具有半導 體組件，其活性之上側施加一種隔離層，此隔離層只釋 放出連結通道，藉此使半導體晶片上之接觸面可與隔離 層上之導電軌相連，此隔離層上之導電軌經由彈性橡膠 凸起之斜面側上之導線路徑而與凸起之頂端上之接觸區 相連。 電子組件亦可具有聚合物組件（例如，電路板上之電 子電路）以取代半導體組件，且此彈性橡膠凸起直接配 置在電路板上。 本發明之其它實施形式是：電路板上之接觸區可焊 接。各接觸區因此可塗佈一種可焊接之薄層及/或電路 板上之各接觸連接面可具有此種可焊接之層，以便在施 529146 五、發明説明（6 ) 加電子組件至電路板上時可藉由軟焊劑達成一種強固之 連接。彈性橡膠凸起之頂端上之各接觸區及電路板上之 各接觸連接面之間之進一步連接可藉由導電黏合劑來達 成，此種導電黏合劑塗佈在凸起之頂端之接觸區上。 在本發明之其它實施形式中，此種凸起（其具有該接 觸區及導線路徑）完全埋入該導電黏合劑中，這可在施 加電子組件於電路板上或陶瓷載體上時來進行，此時在 各別載體材料之接觸連接面上施加一種適當之導電黏合 劑，其隨後在該凸起之外形上擴大。 在本發明之其它實施形式中，電子組件配置在電路 板上，藉由硬化時所收縮之黏合劑隆起而連結至電路板 且經由至少一個電性接觸區使彈性橡膠凸起利用至少一 個接觸連接面而在電路板上形成一種壓製接觸區。在本 發明此種實施形式中不須使用焊接材料，亦不需導電黏 合劑，而是至電路板上之接觸連接面之此種接觸區只須 壓製即可達成，此種壓製是藉由收縮性之黏合材料所構 成之焊接隆起之收目來達成。此種貫施形式之優點是： 可以價廉物美之方式來進行大量製造，其中須在電路板 上儘可能快速且成本有利地配置電子組件，且以機械方 式固定（例如，藉由收縮性之黏合劑隆起），以電性方式 連接，這可在收縮性黏合劑隆起被硬化時來進行。 作爲該彈性橡膠凸起之斜面側上之導線路徑之另一 種方式時，則亦可在電性接觸區和電子電路之間之該凸 起之內部中配置一種導線路徑。導電性連接因此由該凸 529146 五、發明説明（7 ) 起之頂端上之電性接觸區開始而經由此凸起且延伸至電 子電路。
原則上整個彈性橡膠（或可撓性）凸起亦可由可撓性材 料或彈性橡膠材料或導電性材料所製成，使導電性連接 不是由各別之導線路徑（由其它材料製成）所形成，而是 由彈性橡膠材料本身所形成。因此需要很特殊之材料， 其在選取時及成份上對彈性橡膠材料有很高之需求。這 些材料之歐姆數通常較純導線材料（其形成導線路徑）者 還大。因此，在本發明之解法中，可使各可撓性或橡膠 彈性最佳化以及使相對應之凸起之各導線特性最佳化。 此外，在彈性橡膠凸起之頂端上可設置一種以金屬區構 成之接觸區，其中導電軌由此彈性橡膠凸起之下側延伸 出去。
只要在電子電路和彈性橡膠凸起之間設置其它導電 軌，則這些導電軌可配置在一種隔離層（其至少一部份 覆蓋此電子組件之第一表面）上，其中該隔離層鄰接於 此凸起。這樣所具有之優點是：導電軌之結構化可藉由 間接結構化（即，隔離層之結構化）來達成。 電子組件基本上可以每種可用之適當形式來形成’ 其可以是半導體組件或聚fV物組件。此凸起之頂端上之電 性接觸區可任意構成且可依據電子組件之各別之特殊用 途來調整。電性接觸區因此可由導電層’導電銷或導電 球來擴大且因此可以有利之方式依據電子組件之需求來 調整。 529146 五、發明説明（8 ) 施加彈性橡膠凸起至電子組件上是以壓製過程來達 成，其可簡易且成本有利地進行。對此種凸起所需之固 定性容許度之需求可藉由技術上可能之壓製過程之適應 性來達成。同理，亦可藉由壓製過程來施加該隔離層。 製成各導電軌或導線路徑以及電性接觸區所用之導電材 料可藉由濺鍍金屬或化學金屬層而塗佈在彈性橡膠凸起 或隔離層上。 在以壓製技術施加該凸起時，較佳是使用一種絲網 印刷法，其中藉由模板來進行壓製。此種孔模板以下述 方式而被最佳化：利用壓製過程使整個凸起經由此種孔 模板而形成。 在進行本方法時’多個依序之壓製過程藉由依序調 整之孔模板來進行，以便形成一種由電子組件之表面至 此凸起之頂端之軟接面。因此使用一種孔模板，其使用 …種穿孔之金屬箔。此種穿孔之金屬箔以其各孔準確地 依據此凸起之位置及大小來調整。這樣就可使此凸起 (其具有至該頂端及基面之一些接面）之圓頂形構造準確 地調整。 在本方法之其它例子中，使用穿孔之金屬箔作爲孔 遮罩。此種金屬箔可特別準確地製成，且其不具有一種 織物結構（其在絲網印刷法中位於開u _h以穩定該絲網） ，而是具有一種完全空著的一般性之孔，這樣可輕易地 調配矽橡膠量。 在本方法之其它實施例中，在電子組件之表面上及 -10- 529146 五、發明説明（9 )
彈性橡膠凸起上製成金屬層結構時須同時在此凸起之斜 面側上形成導線路徑，在此凸起之頂端上形成接觸區以 及在電子組件之表面上形成各導電軌。因此首先施加一 種閉合之金屬層，這可藉由金屬層（例如，銅-鎳，金或 其合金）之濺鍍來達成或藉由這些金屬之電鍍或蒸鍍來 達成。另外亦可施加閉合之光阻層，其中在電子組件之 平坦之上側上或在各凸起之圓頂形之拱形上施加均勻之 薄（或厚）之光阻層時是困難的。特別有利之方法是噴鍍 或電子沈積，其中由有機金屬溶液使用電流而均勻地沈 積一種特殊之光阻。
光阻之曝光在表面位準差異很大時是困難的，特別 是須達成一種高的深度尖峰，以便在該凸起上之接觸區 中及該凸起之斜面側上之導線路徑之區域中以及隨後在 該電子組件之深處之平坦上側上達成一種明顯之成像作 用及曝光。在此種實施形式中，以平行之光束進行投影 式曝光且隨後使光阻顯影，使此結構硬化成光阻遮罩。 然後藉由乾式蝕刻及濕式蝕刻藉由光阻遮罩使金屬層被 結構化，然後去除光阻遮罩而保留所期望之金屬層結構 ，其具有：此凸起之頂端上之接觸區，此凸起之斜面側 上之導電軌及電子組件上側上之連接線。 爲了使金屬層較佳地黏合至此凸起之表面及黏合至 電子組件之表面，則首先在此凸起之隔離層上及半導體 組件之上側之隔離層上形成一種胚層。然後在此種區域 中進行金屬化，使導線路徑及接觸區至該凸起之彈性橡 -11- 529146 五、發明説明（10 ) 膠材料上之黏合性增大。
另一方式是可藉由對此凸起及隔離層之表面進行雷 射處理或藉由其它適當之方法使此種表面粗糙化，這樣 可使金屬層之稍後所施加之導電材料可較佳地黏合。亦 可在施加金屬層之前及表面粗糙化之後使金屬胚芽或其 它適當之胚芽施加在粗f造之表面上，此表面由每種適當 之材料（例如，Pa)所構成。可使鈀（Pa)成本低地沈積在 電性絕緣材料上且形成立方體之胚晶，其明顯地固定在 絕緣材料中且對導線路徑或導電軌而言因此可改良該黏 合性。
若使用一種金屬層結構化方法（其以噴墨印刷技術來 操作），則上述金屬層結構之製造方法可大大地改良， 其中藉由有機金屬液作爲墨水且隨後使溶劑在退火過程 中蒸發而使金屬層結構化，其不需每次都使用遮罩技術 即可單獨藉由噴墨印刷技術之程式化使不平坦之平面 (例如，目前之彈性橡膠凸起）上形成金屬結構。 在本發明之其它實施形式中，至少一種電子組件藉 由硬化時可收縮之黏合材料而連結在電路板上。藉由此 種可收縮之黏合材料，則可在該凸起及其接觸區和電路 板上之電性接觸連接面之間形成一種電性接觸區，以便 產生彈性橡膠之壓製接觸區。此種方式之優點是：不須 使用含鉛之使環境受到負載之焊劑，且可補償此種組件 之不平坦性。最後，可補償熱膨脹之不同，以防止各種 與熱有關之應力。 -12- 529146 五 '發明説明（11 ) 爲了使該凸起之接觸區壓製在電性壓製面上，則黏 合材料須以各別隆起之形式施加在電路板上。電子組件 及其電性接觸區須對準電路板之電性接觸連接面且壓製 在電路板上，使各凸起之頂端上之電性接觸區可接觸此 電路板之接觸面，當此黏合材料硬化而收縮時。此方 法之優點是：電路板上之接觸及置放作用可在特別低之 硬化溫度時進行。
在本方法之其它實施形式中，黏合劑以平面覆蓋用 之點滴形式而塗佈在電路板上側且此電子組件然後以其 彈性橡膠所支撑之接觸面壓製在接觸連接面上直至黏合 劑硬化及收縮結束時。由於黏合劑硬化時之溫度是在 120至160 °C之間，則亦可在電子組件壓製之前使電路 板之接觸區或接觸連接面設有一種可焊接層且同時利用 該收縮黏合劑之壓製及硬化而在電子組件之接觸區及電 路板之接觸連接面之間形成一種軟焊連接。
CSP(特別是幾何上較大之晶片）安裝在電路板上由於 S i及積層之不同之縱向膨脹係數而很困難。本發明以 有利之方式克服CSP外殼中之熱學上之不匹配現象。 使用CSP(其在Z方向中有彈性之互連（Interconnect)) ，則可藉由壓製過程而達成一種接觸作用，其對很多接 觸區及很大之晶片亦是可能的。此種壓製過程可以下述 方式達成：晶片以逐點方式黏合在板上’其黏合齊彳在硬 化時會收縮，晶片和板因此會互相移動。在此種過程中 ，彈性之互連元件（例如’彈性橡膠凸起）是以壓製力而 -13- 529146 五、發明説明（12 ) 與襯墊（或接觸連接面）相連◦互連元件之不同高度因此 可被補償且形成一種可靠之連接。藉助於該凸起，則晶 圓可在每公分中彎曲至10 μιη。這在晶片大小是30mm 時表示該容許度呵達3 0 μηι，其可藉由彈性橡膠凸起而被 補償。 本方法之優點是：
一可在較低溫度（<200°C)時操作， 一化合物（原始成份）中無鉛， 一在熱機械性負載時在x/y方向及z方向中都有彈性。 利用本發明，則可輕易地使用CSP(其在全部三個方 向中都具有彈性之互連元件）。藉由使用可收縮之黏合 劑，則對較大之晶片及較多之銷（pin)之數目而言特別 是可在晶片和板之間達成一種可靠之電性接觸。 本發明以下將依據圖式中之實施形式來描述。圖式 簡單說明：
第1圖係本發明之實施形式之透視圖，其一部份是 橫切面。 第2圖係本發明另一實施形式之電子組件之一部份 之透視圖。 第3圖係本發明之原始材料之橫切面。 第4圖係本發明之彈性橡膠凸起之橫切面。 第5圖係塗佈金屬之彈性橡膠凸起之橫切面。 第6圖係橡膠式插座上之多個彈性橡膠凸起之橫切 面。 -14- 529146 五、發明説明（13 ) 第7圖係本發明另一實施形式之組件之整個橫切面。 第8圖係在隔離層壓製之後此半導體晶片之一部份 之橫切面。 第9圖係在彈性橡膠凸起壓製之後第2圖之半導體 晶片。 第1〇圖係在施加第一金屬層之後第9圖之半導體晶
片。 第Π圖係施加第二金屬層之後第9圖之半導體晶片。 第1 2圖係施加一種焊劑球至接觸區之後第1 0圖之 半導體晶片。 第1 3圖係導線路徑之另一實施形式之橫切面。 第1 4圖係本發明另一實施形式之橫切面。 第1 5圖係多層式電路板（其具有已焊接之電子組件） 之橫切面。
第16圖係多層式電路板（其具有黏合劑隆起）之橫切 面。 第1 7圖係第1 6圖之多層式電路板及電子組件。 第1 8圖係本發明另一實施形式中電路板上最後所安 裝之電子組件。 第1 9圖係多層式電路板之橫切面，其具有一種由可 收縮之黏合材料所構成之已擴大之點滴。 第20圖係多層式電路板之橫切面，其具有已焊接且 已對準之電子組件。 第2 1圖係多層式電路板之橫切面，其在黏合劑硬化 -15- 529146 五、發明説明（Μ ) 時具有已壓製之電子組件。 第1圖是本發明一種實施形式之透視圖，其一部份 是橫切面圖。所顯示的是電子組件2之表面1 3之一部 份，其中其下方所配置之橫切面顯示一種具有隔離層7 之半導體晶片6。在隔離層7之表面1 3 t配置一種已 結構化之金屬層，其由導電軌4所構成。此外’直接在 表面1 3上配置彈性橡膠凸起3，其以圓頂方式在表面 1 3上形成拱形且具有外形1 5，其以輕微之彎曲適應於 表面1 3之形狀。在凸起3之頂端1 4距離表面1 3之高 度h處配置一種由金屬構成之接觸面16，其在凸起3 之頂端1 4上形成此電子組件2之電性接觸區1。在表 面1 3上之各導電軌4之一和凸起3之頂端1 4上之接觸 區16之間配置-種導線路徑8，其可在150μηι之寬度 ,中在凸起3之斜面側1 5上延伸。由於凸起3之柔和 (soft)之彎曲22，則在凸起3被壓緊或移動時此導線路 徑8之材料只受到彈性負載且因此可受到保護而不會形 成微裂現象。凸起3之高度h在本實施形式中介於60 和3 0 0 μιη之間。凸起3之基面之直徑由大於1 5 0 μιη至 5 00μηι。導線路徑之寬度介於30μιη和1 50μιη之間。 組件2(其設有本發明之凸起3作爲外部接觸區且具 有較大之半導體晶片6(其邊長例如是20mm))可在溫度 測試週期中在-40°C和1 6(TC之間在水平方向中相對於 電路板受到一種大於30 μιη之相對性移動，而不會使電 性連接區裂開。 529146 五、發明説明（μ ) 若此組件2已在晶圓階段中測試，則此凸起3仍可 在垂直方向中補償一種直至150μηι之高度差。在晶圓 階段之此種測試方法中，可同時對直至2000個電子組 件2 (其在半導體晶圓之凸起3上分別具有50至100個 外部接觸區）只藉由測試板之接觸連接面上之凸起之接 觸面1 6之壓製而達成可靠之電性連接。此凸起3不只 可補償此測試板及半導體晶圓之+/- 1 〇μηι之拱形，而且 亦可補償各凸起下方之直至+/-10%之高度差。由於此 凸起3之較大之彈性橡膠之50%之可膨脹性，則垂直方 向中此種差異可完全被補償。 第2圖是另一實施形式之電子組件2之一部份之透 視圖。與第1圖功能相同之元件是以相同之參考符號來 表示，因此不須再說明。如第2圖所示，多個凸起3以 其接觸區1 6配置在頂端1 4上且導線路徑8配置在其斜 面側1 5上。在各隔開之凸起3之間在隔離層7之上側 1 3上延伸著金屬導電軌4，其在半導體晶片6之連結通 道中造成…些未顯示之接觸區。隔離層7因此亦稱爲一 種繞線層，導電軌4即爲此種繞線。 第3至5圖是此種電子組件2之製造步驟。 第3圖是本發明之原始材料之橫切面。與前面各圖 相同功能之組件是以相同之參考符號表示，因此不必再 說明。此種原始材料是半導體晶片6，其具有一些接觸 面19，未顯示之積體電路是在半導體晶片之活性之上 側24上，此上側24是與被動性之背面25相面對。半 -17- 529146 五、發明説明（16 ) 導體晶片6上配置一種隔離層7，其具有一種表面1 3 ’ 表面1 3下方是連結通道26，其允許介入此半導體晶片 6之接觸面1 9。 第4圖是凸起3之橫切面。在表面13 (其同時亦是電 子組件2之表面）上直接在隔離層7上施加此凸起3 ’ 其由彈性之橡膠彈性體所構成。第4圖中使用一種以矽 爲主之材料作爲彈性體，此種材料藉由孔模板而施加在 隔離層7之表面1 3上。模板本身由孔狀之金屬箔構成 。藉由矽橡膠材料之黏性及成份之調整，則可適當地調 整此種圓頂形凸起3之高度h。 第5圖是塗佈金屬之凸起3之橫切面。在隔離層之 表面13上及凸起3之表面上以及連結通道26中施加一 種金屬層結構，其由：凸起3之頂端上之接觸區1 6， 凸起3之斜面側1 5上之導線路徑8以及導電軌4(其使 接觸區1 6在連結通道中與半導體晶片6上之接觸面1 9 相連）所構成。施加此種金屬結構而製成此電子組件2 。但亦可使整個組件在釋出此凸起3時在此凸起3之頂 端上設置其接觸區i 6，其具有未顯示之由絕緣材料構 成之保護層。 第5圖之金屬結構藉助於整個表面之金屬化而製成 ，此種金屬層然後以微影術而被結構化。微影術可解決 二個問題，其一是在一種不平坦之表面（其由拱形之凸 起所形成）上在此種金屬層上塗佈一種厚度均勻之光阻 層。在此種金屬層可藉由濺鍍施加一種較均勻之厚度時 -18- 529146 五、發明説明（17 ) ，此光阻層可藉由噴濺技術或金屬有機溶液中之電子沈 積而以電鍍方式沈積而成。在此二種情況中’可使光阻 形成一種較均勻之塗層厚度。另一問題是此種不平坦之 平面之曝光，其中須在凸起3之頂端上及隔離層7之平 面上使圖像達成一種均句之精確性。此問題以投影式曝 光來達成。 施加一種準確之金屬層結構於不平坦之平面上時之問 題在第5圖之另一方法中以下述方法達成：對金屬層結 構2 7進行壓印。但在傳統之絲網印刷技術或孔遮罩技 術中此種在高度h上之巨大差異（即’待壓製之平面之 巨大之不平坦性）是一種阻礙。此問題以對該金屬層結 構之噴墨印刷技術來克服，其墨水以有機金屬溶液構成 。在壓印之後藉由適當之退火過程使溶劑蒸發而形成金 屬層結構。 第6圖是彈性橡膠插座1 7上之多個凸起3之橫切面 。此種電子組件2之製造可以和第3至5圖所示相同之 步驟來進行，其不同處是：在施加此凸起3之前首先進 行一種中間步驟以便由彈性橡膠材料製成平坦之插座 1 7。此種中間步驟可以絲網印刷來進行，模板中具有較 大之開口，使插座1 7上隨後可施加多個彈性橡膠凸起 。在本發明之此種實施形式中，此插座之高度h!介於 3 0和5 Ο μιη之間，此高度h2等於第4，5圖中彈性橡膠 凸起之高度h。 第7圖是本發明另一實施形式之電子組件2之整個 -19- 529146 五、發明説明（18 ) 橫切面，此凸起3顯示在電子組件2之邊緣上且導電軌 4延伸至半導體晶片6中未顯示之電子電路之相對應之 接觸面19。其它未顯示之凸起分佈在整個表面13上。 導線路徑8使表面1 3上之導電軌4可與凸起3之頂端 1 4上之電性接觸區1 6相連，此凸起3承載該接觸球5 。接觸球5鍍金，以確保一種至電路板之接觸連接面 1 2之無氧化之接觸作用。在此種情況下藉由一種無氧 化之可撓性壓製接觸區而在組件2之電路和電路板1〇 之繞線之間形成一種電性連接，因此不必使用一種對環 境造成負擔之焊劑。但此凸起3亦可承載一種焊劑球5 ，因此可與電路板形成一種焊接區且彈性之凸起3不只 可補償此組件2和電路板之不平坦性，而且亦可使熱應 力變小，熱應力是由組件2和電路板1 0之不同之膨脹 係數所產生。 第8至1 3圖說明此電子組件2之製造，其具有本發 明之凸起3。如第8圖所示，首先在半導體晶片6(其在 第2圖中以切面圖顯示）上施加一種隔離層7，其至少 一部份覆蓋此半導體晶片6之第一表面。施加此種已結 構化之隔離層7時可藉由不同之方法來達成。本發明中 使用一種壓印法，特別是絲網印刷法，其可簡易且成本 有利地進行。 第9圖中隨後在表面13之區域中在半導體晶片6上 施加一種凸起3,其中此凸起3可配置在隔離層上或其 旁側。 -20- 529146 五、發明説明（19 ) 可撓性凸起3及隔離層7之表面藉助於雷射而粗糙 化時可在這些區域（其中在稍後之步驟中形成導線路徑 8及導電軌4)中進行。這在第3圖中是以垂直之箭頭來 表示。粗糙之表面特別是可使各表面上之導線路徑8和 導電軌4之導電材料之黏合性改進。
第1〇圖是在凸起3之表面上及隔離層7之表面13 上施加已結構化之金屬層之後第9圖之半導體晶片之橫 切面。
第11圖是施加第二金屬層之後第10圖之半導體晶 片1 〇之橫切面。此種金屬化如第1 0，1 1圖所示是以二 個步驟來進行，此時首先形成第一基本金屬層4a，8a 或在表面上沈積此胚層4a，8a，其用來在隔離層上形 成導電軌且在可撓性之凸起上形成導線路徑。此胚層可 由每種適當之材料（例如，Pa)構成。然後進行最後之金 屬化4b，8b，如第1 1圖所示，以便最後可製成各導電 軌4及導線路徑8。此種已結構化之金屬層在凸起3上 形成一種電性接觸區1 6，經此區1 6可達成此電子組件 2之接觸作用。 第12圖是在接觸位置（其形成一種電性接觸區16)上 施加一種焊劑球5之後第1 0圖之半導體晶片6之橫切 面。 第1 3圖是至凸起3上之接觸位置之導電性連接之另 一實施形式之橫切面，其中一種導線路徑9經由凸起3 而延伸。此種配置以下述方式製成：首先，如第8圖所 -21- 529146 五、發明説明（20) 示在半導體晶片6上施加一種隔離層7。然後進行〜種 金屬化以便在隔離層7上形成導電軌4。然後較佳是藉 由壓印法施加該可撓性之凸起3。最後，藉由雷射結構 化方法由凸起3之表面開始在凸起3之內部中形成一種 導線路徑9，然後進行金屬化。 第1 4圖是本發明另…實施形式之橫切面，其中此凸 起3由同時是導電性之材料所形成且在其頂端1 4具有 金屬性接觸區1 6，其經由凸起3足部上之凸起3之導 電性材料而與電子組件之表面1 3之導電軌4相連。此 凸起在此情況中同時用作低歐姆之保護電阻。 第1 5圖是多層式電路板1 0之橫切面，其具有已焊 接之電子組件2。此多層式電路板1 〇在其上側28具有 一些接觸連接面1 2，其承載由軟焊劑所構成之塗層。 電？組件2在此種配置中以其在凸起3之頂端1 4上 之接觸區1 6焊接在電路板1 0之接觸連接面1 2上且可 利用其凸起使電路板1 〇相對於半導體晶片6之熱膨脹 上之不同獲得補償以及使電子組件2之表面1 3相對於 電路板1 〇之表面28之各種拱形亦獲得補價。此二個表 面之間高度之補償需要一種橡膠彈性來達成，此種彈性 在1公分時可達1 μη，因此在具有半導體晶片6之半導 體晶圓（直徑3 Ocm)中可在此二個表面13和28之間補 償28至3 Ομηι之距離差異。凸起3之彈性橡膠之可膨 脹性花本實施形式中垂直於表面1 3可具有之膨脹大小 是3 0 μπι。凸起3之此種彈性橡膠材料具有5 0%之可膨 -22- 529146 五、發明説明（21) 脹性。凸起3之高度h至少是60μπι。 第16圖是多層式電路板1〇之橫切面，其具有黏合 劑隆起1 1及接觸連接面1 2 ’其可鍍金，以確保無氧化 之接觸作用，若期望焊接時’則其可塗佈一種焊劑。 第1 7圖中已施加電子組件2，如第7圖所示，但具 有4個接觸球5，其施加在凸起3上且經由導線路徑8 而與電子組件2之導電軌4相連。在多層式電路板1 〇 上施加電子組件2且進行調整時，黏合劑隆起1 1在硬 化時會變形而收縮，如第1 8圖所不，使電f組件2以 其接觸球5在箭頭方向A中壓印在電路板10之接觸連 接面1 2上同時使凸使3 —起受擠壓。若接觸球5及接 觸連接面1 2鍍上一種金合金，則可在所加入之各成份 之間藉由箭頭方向A中之壓印而形成一種無氧化之歐 姆接觸區。若各成份塗佈一種焊劑，則在適當之焊接溫 度時亦可形成一種焊接區。 第1 8圖是本發明另一實施形式中在電路板丨〇上最 後安裝之組件2。電子組件2之不平坦性及拱形（每公 分可達1 Ομηι)及電路板1 〇之不平坦性可以無應力方式 由可撓性凸起3所補償。 第1 9至2 1圖顯示電子組件2固定在一種多層式電 路板1 0上，電路板1 〇已預備一種由可收縮之黏合劑所 構成之已擴大之點滴。 第1 9圖是多層式電路板1 〇之橫切面，其具有已擴 大之點滴2 1。 -23- 529146 五、發明説明（22) 與第16圖不同的是：在第19圖之實施例中’在多 層式電路板1 〇之上側28上使一種大面積之點滴擴大以 便將電子組件設定在多層式電路板10上。 第2 0圖是多層式電路板1 〇之橫切面，其具有已對 準之電子組件2。此電子組件2小1司於第1 5圖之處是 :在釋出各凸起3之情況下另外施加·種保護層2 9 ’ 凸起3之接觸區1 6在頂端1 4上且導線路徑8在凸起3 之斜面側1 5上。 在接觸區1 6浸入電路板1 〇上已擴大之點滴2 1 (由可 收縮之黏合劑所構成）時，點滴2 1由電路板1 〇之接觸 連接面1 2所排出，因此在接觸區1 6和接觸連接面1 2 之間形成‘種接觸區。此種電性接觸區以下述方式擴大 :在黏合劑之收縮過程中此黏合劑使電f組件2在箭頭 方向中擠壓至接觸連接面。 第2 1圖是多層式電路板1 〇之橫切面，其在黏合劑 硬化期間具有已壓製之電子組件2。 在黏合劑硬化時在電子組件2和電路板1 0之間黏合 劑會收縮且在箭頭A之方向中使電子組件2及其凸起 及其上之接觸區1 6拉至電路板之接觸連接面1 2上。因 此只藉由接觸即可形成很強固之電性接觸區。保護層 2 9在此種過程中可保護電f組件2使+受可收縮之黏 合劑之影響或損害。可收縮之黏合劑之硬化溫度是在一 種溫度範圍中’其允許電子組件之接觸區1 6和電路板 1 0之接觸連接面1 2之間同時可進行軟焊。本發明此種 -24-
529146 五、發明説明（23 ) 實施形式因此可形成一些電性接觸位置（其只作爲接觸 用）及/或一些另外須藉由軟焊而在機械性上達成安全 性之接觸位置。 參考符號說明 2 .....電子組件 3 .....凸起
4 .....導電軌 5 .....接觸球 6 .....半導體晶片 7 .....隔離層 8，9.....導線路徑 10.....電路板 12 .....接觸連接面 13 .....表面 14 .....頂端 15 .....斜面側
16 .....接觸區 17 .....插座 19.....接觸面 22.....彎曲 24 .....活性之上側 25 .....被動性之背面 26 .....連結通道 27 .....金屬層結構 29.....保護層 -25-

Claims (1)

  1. 529146 六、申請專利範圍 第090 1 07 6 64號「具有可撓性接觸位置之電子組件及其製 造方法」專利案 （9 1年1 0月修正） A申請專利範圍： 1· 一種電子組件，其具有電子電路，且此電子組件（2 ) 之表面（3 )上具有導電軌（4 )以便使電子電路在電性 上與塗佈金屬之凸起（3 )(由絕緣材料構成）相連，其 特徵爲： 此凸起（3 )具有一種彈性橡膠材料且在其頂端（1 4 ) 上具有一種金屬接觸區（丨6 )以及在其斜面側（1 5 )上 或其體積中具有一種導線路徑（8 )，其配置在接觸區 (16)和導電軌（4)之一之間。 2.如申請專利範圍第1項之電子組件，其中此凸起（3 ) 具有圓頂形外形，其包含一種至表面（1 3 )之輕微彎 曲之軟接面。 3·如申請專利範圍第1或第2項之電子組件，其中多 個凸起配置在彈性橡膠之平坦之插座面上且導線路 徑（8 )由每一接觸區（1 6 )經由各別凸起（3 )之斜面側 (1 5 )在彈性橡膠之插座（1 7 )上延伸至表面（1 3 )上之 導電軌（4 )之一。 4. 如申請專利範圍第1或2項之電子組件，其中此凸 起（3)之基面之直徑介於150和5 ΟΟμηι之間。 5. 如申請專利範圍第1或2項之電子組件，其中， 該隔離層（7 )至少一部份覆蓋活性之表面且鄰接於 529146 六、申請專利範圍 凸起（3 )， 導電軌（4 )配置在隔離層上，各導電軌（4 )在導線 路徑（8 )，凸起（3 )及電子電路之間形成導電性連接 〇 6. 如申請專利範圍第1或2項之電子組件，其中此凸 起（3 )之彈性橡膠材料具有較5 0%還大之彈性橡膠可 膨脹性。 7. 如申請專利範圍第1或2項之電子組件，其中此凸 起（3 )之彈性橡膠材料具有一種彈性體。 8. 如申請專利範圍第7項之電子組件，其中彈性橡膠 材料具有一種以矽爲主之彈性體。 9. 如申請專利範圍第1或2項之電子組件，其中由彈 性橡膠材料構成之凸起（3 )在彈性上可變形至超過 1 0 μ m 〇 10. 如申請專利範圍第1或2項之電子組件，其中凸起 (3 )可平行於表面（1 3 )而在彈性上偏向至5 0 μ m。 11. 如申請專利範圍第1或2項之電子組件，其中凸起 (3)垂直於表面可偏向50μΐΏ至150μΐΏ。 12·如申請專利範圍第1或2項之電子組件，其中此凸 起（3)之高度（h)是60μηι至300μΐΏ。 13·如申請專利範圍第3項之電子組件，其中此凸起（3 ) 之斜面側（1 5 )上之導線路徑（8 )之寬度（b )小於或等 於 1 5 0 μ m 0 529146 t、申請專利範圍 14. 如申請專利範圍第.1項之電子組件，其中電子組件 (2)是半導體組件。 15. 如申請專利範圍第1項之電子組件，其中電子組件 (2)是聚合物組件。 16. 如申請專利範圍第1或2項之電子組件，其中彈性 橡膠凸起（3 )是導電性的且在其頂端（1 4 )上具有一種 接觸區（1 6 )且以其基面來與電子組件（2 )之表面（1 3 ) 上之導電軌（4 )作電性上之相連。 17. 如申請專利範圍第1項之電子組件，其中各接觸區 (1 6 )可藉由導電性黏合劑而與電路板（1 〇 )之接觸連 接面（1 2 )在電性上相連。 18. 如申請專利範圍第1項之電子組件，其中各凸起（3 ) 以其接觸區（1 6 )及其導線路徑（8 )完全埋入導電性黏 合劑（1 8 )中。 19. 如申請專利範圍第1 7項之電子組件，其中電子組件 (2 )配置在電路板（1 0 )上，藉由硬化時可收縮之黏合 劑隆起（1 1 )而連結至電路板（1 〇)且藉由此凸起（3 )之 至少一個電性接觸區（1 )而與至少一個電性接觸連接 面（12)在電路板（10)上形成一個壓製接觸區。 20. —種申請專利範圍第1至1 9項中任一項之電子組件 (2 )之製造方法，其特徵爲：藉由壓印過程而施加彈 性橡膠凸起（3 )。 21. 如申請專利範圍第20項之方法，其中壓印過程藉由 529146 六、申請專利範圍 孔模板來進行之絲網印刷法而達成。 22.如申請專利範圍第2 〇或2 1項之方法，其中此凸起 (3 )藉由多個依序之壓印過程以依序調整之孔模板來 進行。 23·如申請專利範圍第20或2 1項之方法，其中使用一 種穿孔之金屬箔作爲孔模板。 24. 如申請專利範圍第2 0或2 1項之方法，其中在凸起 (3 )上製成導線路徑（8 )及接觸區（1 6 )所形成之金屬 層結構，且同時在表面（1 3 )上形成導電軌（4 )。 25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中金屬層結構以 下述步驟製成： 一藉由濺鍍，電鍍或蒸鍍而在表面（1 3 )上及凸起（3 ) 上施加一種閉合之金屬層， 一藉由噴鍍或電子沈積而在金屬層上施加一種閉合 之光阻層， 一使光阻層受到投影式曝光，顯影及硬化而成爲已 結構化之光阻遮罩， 一藉由乾式蝕刻或濕式蝕刻使金屬層結構化’ 一去除各光阻遮罩，但在凸起（3)上以及在表面（13) 上之導電軌（4 )上保留此種具有導線路徑（8 )’接 觸區（1 6 )之金屬層結構。 26如申請專利範圍第20或2 1項之方法，其中在施加 此凸起（3 )之後至少在稍後之導線路徑（8 )之區域中 529146 六、申請專利範圍 使凸起（3 )之表面粗糙化，特別是以雷射來進行。 27. 如申請專利範圍第26項之方法，其中在凸起（3 )之 表面粗糙化之後且在施加一種導電性材料之前在凸 起（3)之表面上沈積一種胚層以便在凸起（3)之斜面 側（1 5 )上形成各導線路徑（8 )。 28. 如申請專利範圍第27項之方法，其中此胚層由鈀構 成。 29. 如申請專利範圍第24項之方法，其中在已粗糙化之 表面上沈積導電性材料以便在凸起（3 )之斜面側（1 5 ) 上形成導線路徑（8 )。 30. 如申請專利範圍第20或2 1項之方法，其中至少在 待形成之導電軌（4 )之區域中使隔離層（7 )之表面粗 糙化，特別是藉助於雷射來進行。 31. 如申請專利範圍第30項之方法，其中在隔離層（7 ) 之表面粗糙化之後且在施加一種導電性材料之前在 隔離層（7 )之表面上沈積一種胚層以便在隔離層之表 面上形成各導電軌（4)。 32如申請專利範圍第3 1項之方法，其中胚層由鈀構成 〇 33 —種在平坦表面上製成金屬層結構所用之方法，此 結構具有多個凸起和凹口，其特徵爲：以有機金屬 溶液作爲墨水藉由噴墨印刷技術選擇性地來進行結 構化，隨後在退火過程中使此溶劑蒸發而形成金屬 529146 六、申請專利範圍 層。 34如申請專利範圍第20或33項之方法，其中至少一 種已製成之電子組件（2 )黏合在電路板（1 0 )上，凸起 (3 )上之電性接觸區（1 6 )壓印在電路板（1 0 )上之接觸 連接面（1 2 )上。 35如申請專利範圍第34項之方法，其中使用一種硬化 時可收縮之黏合劑。 36.如申請專利範圍第3 4項之方法，其中黏合劑以隆起 U 1 )之形式配置在電路板（1 〇 )上。 37如申請專利範圍第34項之方法，其中黏合劑以平面 覆蓋用之點滴之形式塗佈在電路板（1 0)之上側且電 子組件（2 )隨後以其彈性橡膠固持之接觸區（1 6 )壓印 在接觸連接接面（1 2 )上直至黏合劑硬化及收縮結束 爲止。
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