DE69133468T2 - Halbleiterchipanordnungen, Herstellungsmethoden und Komponenten für dieselben - Google Patents
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Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die Erfindung betrifft die Technik der Gehäuseherstellung bei elektronischen Teilen, genauer gesagt, Halbleiterchips enthaltende Anordnungen sowie Verfahren und Komponenten, die beim Herstellen derartiger Anordnungen von Nutzen sind.
- TECHNISCHES GEBIET
- Moderne elektronische Geräte nutzen Halbleiterchips, die allgemein als "integrierte Schaltungen" bezeichnet werden, die zahlreiche elektronische Elemente enthalten. Diese Chips werden auf Substraten montiert, die sie körperlich halten und jeden Chip elektrisch mit anderen Elementen der Schaltung verbinden. Das Substrat kann Teil eines diskreten Chipbausteins sein, der dazu verwendet wird, einen einzelnen Chip aufzunehmen, und der mit Anschlüssen zur Verbindung mit externen Schaltelementen versehen ist. Derartige Substrate können an einer externen Leiterplatte oder einem Chassis angebracht werden. Alternativ werden bei einer sogenannten "Hybridschaltung" ein oder mehrere Chips direkt auf einem Substrat montiert, das eine Schaltkreisplatte bildet, die so ausgebildet ist, daß sie die Chips und die anderen Schaltungselemente, die auf dem Substrat montiert sind, miteinander verbindet. In jedem Fall muß der Chip sicher auf dem Substrat gehalten werden, und er muß mit zuverlässigen elektrischen Verbindungen mit diesem verbunden sein. Die wechselseitige Verbindung zwischen dem Chip selbst und dem ihn tragenden Substrat wird üblicherweise als Aufbau "der ersten Ebene" oder als Chipverbindung bezeichnet, im Unterschied zur wechselseitigen Verbindung zwischen dem Substrat und den größeren Elementen der Schaltung, die allgemein als Verbindung "auf einer zweiten Ebene" bezeichnet wird.
- Die Strukturen, die dazu verwendet werden, für die Verbindung der ersten Ebene zwischen dem Chip und dem Substrat zu sorgen, müssen alle erforderlichen elektrischen Verbindungen zum Chip wahrnehmen. Die Anzahl der Verbindungen zu externen Schaltungselementen, die allgemein als "Eingangs-Ausgangs"- oder "I/O"-Verbindungen bezeichnet werden, ist durch die Struktur und die Funktion des Chips bestimmt. Fortschrittliche Chips, die zahlreiche Funktionen ausführen können, können erhebliche Anzahl von I/O-Verbindungen benötigen.
- Die Größe des Aufbaus bzw. der Anordnung aus dem Chip und dem Substrat ist ein Hauptgesichtspunkt. Die Größe jedes derartigen Aufbaus beeinflußt die Größe des gesamten elektronischen Bauteils. Kompaktere Aufbauten, mit kleineren Abständen zwischen Chips, sorgen für kleinere Signalübertragungsverzögerungen und erlauben damit einen schnelleren Betrieb des Bauteils.
- Verbindungsstrukturen der ersten Ebene, die einen Chip mit einem Substrat verbinden, unterliegen normalerweise erheblichen Belastungen, zu denen es durch Wärmezyklen kommt, da sich Temperaturen innerhalb des Bauteils während des Betriebs ändern. Die innerhalb des Chips freigesetzte elektrische Energie hat die Tendenz, den Chip und das Substrat zu erwärmen, so daß die Temperaturen des Chips und des Substrats jedesmal dann ansteigen, wenn das Bauteil eingeschaltet wird, während sie jedesmal dann abfallen, wenn es ausgeschaltet wird. Da der Chip und das Substrat normalerweise aus verschiedenen Materialien mit verschiedenen Wärmeexpansionskoeffizienten bestehen, erfahren der Chip und das Substrat normalerweise Expansionen und Kontraktionen in verschiedenen Ausmaßen. Dies bewirkt, daß sich die elektrischen Kontakte auf dem Chip relativ zu den elektrischen Kontaktflecken auf dem Substrat bewegen, wenn sich die Temperatur des Chips und des Substrats ändert. Diese Relativbewegung verformt die elektrischen Verbindungen zwischen dem Chip und dem Substrat und setzt sie unter mechanische Spannungen. Diese Spannungen wirken bei wiederholtem Betrieb des Bauteils in wiederholter Weise, und sie können zu einer Zerstörung der elektrischen Verbindungen führen. Belastungen aus einem Wärmezyklus können selbst dann auftreten, wenn der Chip und das Substrat aus ähnlichen Materialien mit ähnlichen Wärmeexpansionskoeffizienten bestehen, da die Temperatur des Chips schneller als diejenige des Substrats ansteigen kann, wenn Spannung zunächst an den Chip angelegt wird.
- Die Kosten des Aufbaus aus dem Chip und dem Substrat sind ebenfalls ein Hauptgesichtspunkt. Alle diese Gesichtspunkte bilden zusammengenommen eine gewaltige Herausforderung an die Ingenieurkunst. Bisher erfolgten verschiedene Versuche, Primärverbindungsstrukturen und -Verfahren zu schaffen, die diesen Gesichtspunkten genügen, jedoch ist keine bzw. keines derselben in jeder Hinsicht wirklich zufriedenstellend. Derzeit sind die am verbreitetsten verwendeten Primärverbindungsverfahren das Drahtbonden, das automatische Bonden mittels eines Bandträgers oder "TAB (tape automated bonding)" und das Flip-Chip-Bonden.
- Beim Drahtbonden verfügt das Substrat über eine Oberfläche mit einer Vielzahl elektrisch leitender Kontaktflecke oder erhabener Bereiche, die in einem ringförmigen Muster angeordnet sind. Der Chip wird im Zentrum des ringförmigen Musters an der Oberfläche des Substrats befestigt, so daß der Chip von den Kontaktflecken auf dem Substrat umgeben ist. Der Chip wird mit der Oberseite nach oben montiert, wobei die Rückseite des Chips der Oberseite des Substrats zugewandt ist, wobei die Vorderseite des Chips nach oben, vom Substrat weg zeigt, so daß elektrische Kontakte an der Vorderseite freiliegen. Zwischen den Kontakten an der Vorderseite des Chips und die Kontaktflecke auf der Oberseite des Substrats sind feine Drähte angeschlossen. Diese Drähte erstrecken sich ausgehend vom Chip zu den umgebenden Kontaktflecken auf dem Substrat nach außen. Bei Drahtbondaufbauten ist die vom Chip, den Drähten und den Kontaktflecken des Substrats auf dem Substrat belegte Fläche wesentlich größer als die Oberfläche des Chips selbst.
- Beim automatischen Bonden mittels eines Bandträgers ist ein Polymerband mit dünnen Schichten eines metallischen Materials versehen, die Leiter auf einer ersten Fläche des Bands bilden. Diese Leiter sind im Wesentlichen in einem ringförmigen Muster angeordnet, und sie erstrecken sich im Wesentlichen radial, zum Zentrum des ringförmigen Musters hin und von diesem weg. Der Chip wird mit einer Anordnung mit einer Seite nach unten auf dem Band positioniert, wobei Kontakte an der Vorderseite des Chips den Leitern auf der ersten Fläche des Bands gegenüberste hen. Die Kontakte auf dem Chip werden mit den Leitern auf dem Band verbunden. Normalerweise sind zahlreiche Leitermuster entlang der Länge des Bands angeordnet, und ein Chip wird mit jedem dieser individuellen Muster verbunden, so daß die Chips, wenn sie einmal mit dem Band verbunden sind, dadurch durch aufeinanderfolgende Bearbeitungsstationen vorgeschoben werden können, daß das Band vorgeschoben wird. Nachdem jedes Chip mit den ein Muster bildenden metallischen Leitern verbunden wurde, werden der Chip und die unmittelbar angrenzenden Abschnitte des Musters eingekapselt, und die äußersten Abschnitte der metallischen Leiter werden an zusätzlichen Zuleitungsdrähten und am eigentlichen Substrat befestigt. Durch automatischen Bonden mittels eines Bandträgers kann der Aufbau mit guter Beständigkeit gegen thermische Belastungen versehen werden, da die dünnen metallischen Zuleitungsdrähte auf der Bandoberfläche ziemlich flexibel sind und sie sich bei einer Ausdehnung des Chips leicht verbiegen, ohne daß es zu wesentlichen Belastungen am Übergang zwischen dem Zuleitungsdraht und dem Kontakt auf dem Chip kommt. Da sich jedoch die bei automatischem Bonden mittels eines Bandträgers verwendeten Zuleitungsdrähte mit einem radialen, "auffächernden" Muster ausgehend vom Chip erstrecken, ist der Aufbau viel größer als der Chip selbst.
- Bei Flip-Chip-Bonden sind Kontakte an der Vorderseite des Chips mit Löthöckern versehen. Das Substrat verfügt über Kontaktflecke, die in einem Array angeordnet sind, das dem Array der Kontakte am Chip entspricht. Der Chip, mit den Löthöckern, wird so umgedreht, daß seine Vorderseite der Oberseite des Substrats zugewandt ist, wobei jeder Kontakt und Löthöcker auf dem Chip auf dem geeigneten Kontaktfleck des Substrats positioniert werden. Dann wird der Aufbau erwärmt, um das Lot zu verflüssigen und jeden Kontakt auf dem Chip mit dem gegenüberstehenden Kontaktfleck des Substrats zu verbinden. Da die Flip-Chip-Anordnung keine in herausfächerndem Muster angeordneten Zuleitungsdrähte benötigt, sorgt sie für einen kompakten Aufbau. Die von den Kontaktflecken belegte Fläche des Substrats entspricht ungefähr der Größe des Chips selbst. Darüber hinaus ist die Vorgehensweise des Flip-Chip-Bondens nicht auf Kontakte am Umfang des Chips begrenzt. Vielmehr können die Kontakte auf dem Chip in einem sogenannten "Flächenarray" angeordnet werden, das im Wesentlichen die gesamte Vorderseite des Chips bedeckt. Daher ist Flip-Chip-Bonden gut zur Verwendung bei Chips mit einer großen Anzahl von I/O-Kontakten geeignet. Jedoch sind durch Flip-Chip-Bonden hergestellte Aufbauten ziemlich anfällig für thermische Belastungen. Die Lötverbindungen sind relativ unflexibel, und sie können bei einer Differenzexpansion des Chips und des Substrats sehr hohen Belastungen unterliegen. Diese Schwierigkeiten sind bei relativ großen Chips besonders ausgeprägt. Darüber hinaus ist es schwierig, Chips mit einem Flächenarray von Kontakten vor dem Anbringen des Chips am Substrat zu testen und zu betreiben oder "einzubrennen". Außerdem erfordert es das Flip-Chip-Bonden im Allgemeinen, daß die Kontakte auf dem Chip in einem Flächenarray angeordnet sind, um für angemessene Beabstandung der Löthöcker zu sorgen. Flip-Chip-Bonden kann normalerweise nicht bei Chips angewandt werden, die ursprünglich für Drahtbonden oder automatisiertes Bonden mit einem Bandträger konzipiert sind und die über Reihen dicht beabstandeter Kontakte am Umfang des Chips verfügen.
- Das Dokument US-A-4878098 beschreibt ein Halbleiterbauteil mit integrierter Schaltung, bei dem eine Isolierschicht aus z. B. Kunstharz oder Siliciumoxid oder Siliciumnitrid auf der Oberfläche eines Chips vorhanden ist. Auf der Isolierschicht sind langgestreckte Zuleitungen ausgebildet. Jedes Ende jeder Zuleitung ist mit einem entsprechenden Chipkontakt verbunden, und das andere Ende bildet einen Anschlusspunkt. Auf der ersten Isolierschicht ist eine zweite Isolierschicht ausgebildet, die mit Öffnungen versehen ist, durch die die Kontaktpunkte freiliegen, um eine Kontaktierung zu ermöglichen.
- Das Dokument US-A-4893172 beschreibt eine Verbindungsstruktur in Form einer Federanordnung mit einer Anzahl flacher, leitender Federn, die von einer isolierenden Folie getragen werden. Das freie Ende jeder Feder wird mit einem Kontakt eines Chips verbunden, während das andere Ende jeder Feder mit einem starren Substrat verbunden wird. Diese Anordnung erlaubt eine individuelle Bewegung mehrerer auf demselben starren Substrat montierter Chips in vertikaler Richtung.
- Das Dokument EP-A-0329317 beschreibt ein Halbleiterbauteil, bei dem eine isolierende Folie aus einem filmbildenden Harz auf die Hauptfläche eines Halbleiterchips geklebt ist und innere Zuleitungsabschnitte eines Leiterrahmens an die isolierende Folie gebonded sind.
- Das Dokument US-A-4954878 beschreibt einen IC-Chipaufbau mit einem Chip und einem Substrat mit jeweiligen Flächen mit Arrays freiliegender Kontakte und einem nachgiebigen Einfügestück mit freiliegenden Kontakten an entgegengesetzten Flächen, das so zwischen dem Chip und dem Substrat positioniert ist, daß Kontakte an den entgegengesetzten Seiten des Einfügestücks mit Kontakten am Chip bzw. Substrat in Eingriff stehen. Ein Wärmeübertragungselement steht mit der entgegengesetzten Fläche des Chips in Kontakt und in Eingriff mit dem Substrat, um das Einfügestück zusammenzudrücken, um für eine elektrische Verbindung niedriger Induktivität und für guten Wärmekontakt zu sorgen.
- EP-A-0332747 beschreibt ein Gehäuse für automatisches Fan-Out-Tape-Bonden (TAB), in dem ein dielektrischer Träger, der zur Aufnahme einer integrierten Schaltung verwendet wird, unterteilt wird, um die Spannungsversorgungsleitungen und die Signalleitungen auf verschiedene Teile des Trägers aufzuteilen.
- Entsprechend einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Halbleiterchipanordnung vorgesehen, die folgendes aufweist:
einen Halbleiterchip mit mehreren Flächen,
mehrere Kontakte auf einer der Flächen des Halbleiterchips,
eine Abstandsschicht, die eine Fläche des Halbleiterchips berührt,
mehrere Anschlüsse bzw. Anschlußpunkte zur Verbindung mit mehreren Kontaktflächen bzw. Kontaktflecken eines Substrats, an dem die Anordnung angebracht werden soll, wobei die Anschlüsse mit Abstand voneinander auf der Abstandsschicht angeordnet sind und mindestens einige von ihnen so über einer der Flächen des Halbleiterchips liegen, daß sie sich innerhalb des Umfangs der einen Fläche befinden und durch die Abstandsschicht isoliert und mit Abstand vom Chip gehalten werden, und
mehrere elektrische Verbindungen, die die Anschlüsse mit den Kontakten des Halbleiterchips verbinden,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungen flexible Leitungen aufweisen und die Abstandsschicht und die flexiblen Leitungen so angeordnet sind, daß sie eine Bewegung der über dem Chip liegenden Anschlüsse gegenüber den Kontakten des Chips erlauben, so daß diese Bewegung einen Wärmeausdehnungsunterschied des Chips und des Substrats, auf dem die Anordnung im Einsatz befestigt ist, kompensiert und somit zur Fähigkeit der Anordnung beiträgt, Wärmezyklen zu widerstehen, wenn die Anordnung auf einem Substrat befestigt ist. - Die Abstandsschicht und die Anschlüsse bzw. Anschlußpunkte können über der Vorderseite des Chips liegen. Alternativ können die Abstandsschicht und die Anschlußpunkte über der Hinter- oder Unterseite des Chips liegen. Die Anschlußpunkte auf der flexiblen Schicht können mit Kontaktflecken auf einem Substrat, z. B. durch Lötmittelbonden, verbunden werden. Da die Anschlußpunkte, und demgemäß die Kontaktflecken auf dem Substrat, die Vorder- oder Rückseite des Chips überlagern, ist der Aufbau kompakt.
- In einem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Abstandsschicht außerdem eine elastische Einrichtung, um eine Bewegung der über dem Chip liegenden Anschlüsse zum Chip hin zuzulassen.
- In einem Ausführungsbeispiel weist die elastische Einrichtung eine nachgiebige Schicht auf, die zwischen den Anschlüssen und dem Chip angeordnet ist und unter Bewegung der Anschlüsse zum Chip hin komprimierbar ist.
- Die nachgiebige Schicht kann in die flexible Schicht eingebaut sein, oder sie kann gesondert von dieser ausgebildet sein. Die Kontakte sind typischerweise auf der Vorder- oder der Oberseite des Chips angeordnet. Die Fähigkeit, Bewegungen der Anschlüsse zur Oberseite des Chips hin aufzunehmen, erleichtert die zeitweilige Kopplung der Anschlußpunkte mit einer Testeinrichtung und erleichtert demgemäß das Testen und "Einbrennen" des Aufbaus, bevor dieser auf einem Substrat montiert wird. Bei einer Ausführungsform der Erfindung enthält die nachgiebige Schicht Materialansammlungen von nachgiebigem Material vermischt mit Löchern. In wünschenswerter Weise ist jede derartige Materialansammlung mit einem der Anschlußpunkte ausgerichtet.
- Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterchipanordnung, wobei ein Halbleiterchip, der mehrere Flächen und Kontakte auf mindestens einer der Flächen aufweist, mit einer Abstandsschicht versehen wird, die mehrere diskrete Anschlüsse bzw. Anschlußpunkte zur Verbindung mit mehreren diskreten Kontaktflächen bzw. Kontaktflecken eines Substrats, an dem die Anordnung angebracht werden soll, aufweist, so daß mindestens einige der Anschlüsse über mindestens einer der Flächen des Chips liegen und diese Anschlüsse innerhalb des Umfangs der einen Fläche liegen und die Abstandsschicht mindestens eine der Flächen berührt und als Abstandshalter zwischen den Anschlüssen und dem Chip wirkt, um die Anschlüsse vom Chip zu trennen, und wobei die Anschlüsse mit den Kontakten des Halbleiterchips elektrisch verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse mittels flexibler Leitungen, die mit den Kontakten und den Anschlüssen verbunden sind, mit den Kontakten des Chips elektrisch verbunden werden und die Abstandsschicht so vorgesehen wird, daß sie und die flexiblen Leitungen eine Bewegung der Anschlüsse gegenüber den Kontakten des Chips erlauben, so daß diese Bewegung einen Wärmeausdehnungsunterschied des Chips und des Substrats, auf dem die Anordnung im Einsatz befestigt ist, kompensiert und somit zur Fähigkeit der Anordnung beiträgt, Wärmezyklen zu widerstehen, wenn die Anordnung auf einem Substrat befestigt ist.
- Der Chip kann durch Herstellen eines vorübergehenden elektrischen Kontakts zwischen mehreren Testsonden und den genannten Anschlüssen und durch Verwendung des vorübergehenden elektrischen Kontakts zur Betätigung des Chips geprüft werden.
- Das Verfahren kann auch beinhalten, daß die Anordnung mit einer elastischen Einrichtung versehen wird, um eine Bewegung der Anschlüsse zur Oberfläche des Chips hin zuzulassen.
- Dieser Schritt kann beinhalten, daß zwischen dem Chip und den Anschlüssen eine nachgiebige Schicht vorgesehen wird, um die elastische Einrichtung bereitzustellen.
- Die nachgiebige Schicht erlaubt während des Schritts zur Herstellung eines vorübergehenden elektrischen Kontakts den Versatz mindestens einiger der mittleren Anschlüsse zum Chip hin. Der Schritt zur Herstellung des vorübergehenden elektrischen Kontakts beinhaltet vorzugsweise einen Schritt zum gleichzeitigen Herstellen eines vorübergehenden Kontakts zwischen mehreren Anschlüssen und mehreren starr an einem Prüfhalter befestigten Prüfsonden.
- Bei einer Ausführungsform verfügt der Halbleiterchip über eine Vorderseite und eine Anzahl von Kontakten, die in einem Muster auf dieser angeordnet sind, wobei das Muster ein Kontaktmustergebiet, das hier als 'Kontaktmustergebiet' bezeichnet wird, auf der Vorderseite umschließt, wobei die Abstandsschicht die Vorderseite des Chips überlagert und diese Abstandsschicht (nachfolgend auch als 'Einfügestück' oder 'Zwischenstück' bezeichnet) eine erste, dem Chip zugewandte Fläche und eine zweite, vom Chip abgewandte Fläche aufweist, wobei ein Gebiet der Abstandsschicht das Kontaktmustergebiet des Chips überlagert, und die Abstandsschicht Öffnungen aufweist, die sich von der ersten zur zweiten Fläche erstrecken, wobei die Anschlußpunkte in einem Muster auf der Abstandsschicht angeordnet sind und zumindest einige, bevorzugt die meisten oder alle der Anschlußpunkte im Gebiet der Abstandsschicht angeordnet sind, das das Kontaktmustergebiet überlagert. Den Anschlußpunkten sind die Kontakte auf dem Chip zugeordnet, und die flexiblen, leitenden Zuleitungen erstrecken sich vorzugsweise durch die Öffnungen zwischen den Anschlußpunkten und den zugehörigen Kontakten, wobei jede Zuleitung über ein mit einem Kontakt verbundenes Kontaktende und ein mit dem zugehörigen Anschlusspunkt verbundenes Anschlußpunktende verfügt.
- Bei einer Ausführungsform erlaubt es die Flexibilität der Zuleitungen und des Einfügestücks, daß sich die Kontaktenden der Zuleitungen relativ zu den Anschlußpunkten zumindest in demjenigen Ausmaß bewegen können, das dazu erforderlich ist, eine Wärmeexpansionsdifferenz der Komponenten zu kompensieren.
- Ein ein Ausführungsbeispiel der Erfindung verkörpernder Aufbau mit dem Chip, dem Einfügestück, den Anschlußpunkten und den Zuleitungen kann in einen größeren Aufbau oder eine Struktur mit einem Substrat mit einer Oberseite eingebaut sein, die der zweiten Fläche des Einfügestücks zugewandt ist.
- Bevorzugte Chipaufbauten gemäß dieser Erscheinungsform der Erfindung sind kompakt, und sie können bei Chips mit einer großen Anzahl von Eingangs-Ausgangs-Verbindungen verwendet werden. Die Anschlußpunkte auf der Abstandsschicht und die entsprechenden Kontaktflecke auf dem Substrat sind wünschenswerterweise in Gebieten mit im Wesentlichen derselben Größe wie dem Kontaktmustergebiet auf dem Chip selbst angeordnet.
- Die flexiblen Zuleitungen können einstückig mit den Anschlußpunkten auf der Abstandsschicht ausgebildet sein, oder sie können gesondert ausgebildete feine Drähte sein. Die Zuleitungen sind wünschenswerterweise gekrümmt, um für erhöhte Flexibilität zu sorgen. Die Abstandsschicht ist wünschenswerterweise eine dünne, flexible Lage aus einem Polymermaterial wie Polyamid, einem Fluorpolymer, einem thermoplastischen Polymer oder einem Elastomer. Bei dieser Anordnung erleichtert ein Verbiegen des Einfügestücks die Bewegung der Kontaktenden der Zuleitungen relativ zu den Anschlußpunkten und trägt so zur Fähigkeit des Aufbaus bei, Wärmezyklen standzuhalten. Der Aufbau kann auch eine nachgiebige dielektrische Umhüllung mit niedrigem Elastizitätsmodul, wie eine elastomere Umhüllung, beinhalten, die die flexiblen Zuleitungen ganz oder teilweise bedeckt. Die Umhüllung kann in Form einer Schicht vorhanden sein, mit Löchern in der Umhüllungsschicht, die mit den Anschlußpunkten auf der zweiten Fläche des Einfügestücks ausgerichtet sind. Die Verbindungen zwischen den Anschlußpunkten und den Kontaktflecken des Substrats erstrecken sich durch diese Löcher. Die Umhüllung schützt die relativ empfindlichen Zuleitungen während der Handhabung und während des Betriebs, verhindert jedoch kein Verbiegen der Zuleitungen oder das Auffangen einer Relativbewegung des Chips und des Substrats während der Wärmeexpansion durch die Zuleitungen.
- Bei einer anderen Ausführungsform weist der Halbleiterchip eine Vorderseite auf, die die Oberseite des Chips definiert, wobei die Vorderseite einen zentralen Bereich und einen den zentralen Bereich umschließenden, peripheren Bereich umfaßt, und der Halbleiterchip weist eine Vielzahl von in dem peripheren Bereich angeordneten, peripheren Kontakten auf, und die Abstandsschicht überdeckt den zentralen Bereich der Halbleiterchipvorderseite und weist Ränder auf, die so ausgerichtet sind, daß sie auf die peripheren Kontakte zeigen; eine Vielzahl der Anschlußpunkte, die auf der Abstandsschicht angeordnet sind, überdeckt den zentralen Bereich der Chipvorderseite; und die elektrischen Verbindungen umfassen eine Vielzahl an peripheren Kontaktzuleitungsdrähten, die mindestens einen der peripheren Kontakte und mindestens einen der zentralen Anschlußpunkte verbinden, wobei jeder der peripheren Kontaktzuleitungsdrähte ein zentrales Anschlußende, welches die Abstandsschicht überlagert und mit einem der zentralen Anschlußpunkte verbunden ist, sowie ein Kontaktende aufweist, welches über einen der Ränder der Abstandsschicht nach außen ragt und mit einem der peripheren Kontakte verbunden ist, wobei jede der peripheren Kontaktzuleitungen von den peripheren Kontakten nach innen in Richtung auf einen der zentralen Anschlußpunkte der Abstandsschicht verläuft.
- Die Flexibilität der peripheren Kontaktzuleitungsdrähte und des Einfügestücks erlaubt es den zentralen Anschlußpunkten, sich in Bezug auf die peripheren Kontakte zu bewegen, um eine Bewegung aufzufangen, wie sie durch eine Wärmeexpansionsdifferenz hervorgerufen wird. Hier kann der Aufbau erneut wahlweise eine nachgiebige Schicht aufweisen, wie oben erörtert. Wünschenswerterweise enthalten die peripheren Kontaktzuleitungen gebogene Abschnitte.
- Bei diesem Ausführungsbeispiel sorgen die peripheren Kontaktzuleitungen und die zentralen Anschlußpunkte für eine "zusammenlaufende" (fan-in) Anordnung, bei der die Kontaktpunkte auf dem Einfügestück innerhalb des durch die peripheren Kontakte auf dem Chip umgebenen Bereichs angeordnet sind. Typischerweise sind die peripheren Kontakte auf dem Chip in einer oder zwei Reihen entlang jedem Rand des Chips mit im Wesentlichen rechteckigem Muster angeordnet, so daß die Kontakte auf dem Chip nahe beieinander liegen. Demgegenüber können die Anschlußpunkte auf dem Einfügestück im Wesentlichen gleichmäßig auf der zweiten Fläche desselben verteilt sein. Die zentralen Anschlußpunkte können mit einem sogenannten "Flächenarray" angeordnet sein. Demgemäß kann der Abstand zwischen benachbarten Anschlußpunkten beträchtlich größer als der Abstand zwischen benachbarten Kontakten auf dem Chip sein. Die Abstände zwischen benachbarten Anschlußpunkten auf dem Einfügestück können ausreichend groß dafür sein, Lötbonden und ähnliche Prozesse zuzulassen, die erhebliche Abstände zwischen benachbarten Bondstellen benötigen.
- Einige der oder alle peripheren Kontaktzuleitungen können nach außen gehende Fortsätze aufweisen, die nach außen über die peripheren Kontakte des Chips überstehen. Der Aufbau kann eine Sicherungseinrichtung zum Halten dieser nach außen gehenden Fortsätze aufweisen. Z. B. können ein oder mehrere Sicherungselemente außerhalb der peripheren Kontakte angeordnet sein, und jedes derartige Sicherungselement kann körperlich mit mehreren der nach außen gehenden Fortsätze auf den peripheren Kontaktzuleitungen verbunden sein. Jedes derartige Sicherungselement kann ein im Wesentlichen ebener Streifen aus dielektrischem Material mit einem innengelegenen Rand sein, der sich im Wesentlichen parallel zu einem der Ränder des Einfügestücks erstreckt, so daß jedes Paar paralleler Ränder zwischen jedem derartigen Sicherungselement und dem Einfügestück einen länglichen Schlitz bildet, wobei sich jede periphere Kontaktzuleitung über einen dieser Schlitze hinweg erstrecken kann. Bei dieser Anordnung können die peripheren Kontakte des Chips mit den Schlitzen zwischen den Sicherungselementen und dem Einfügestück ausgerichtet sein. Das Sicherungselement kann körperlich mit dem Einfügestück z. B. durch Brückenelemente verbunden sein, die sich zwischen den Sicherungselementen und dem Einfügestück an voneinander beabstandeten Stellen um den Umfang der Vorderseite des Chips herum erstrecken. Die Sicherungselemente, Brückenelemente und das Einfügestück können einstückig miteinander als einzelne, lagenförmige Einheit ausgebildet sein. Die Sicherungselemente sorgen für eine körperliche Verstärkung der peripheren Kontaktzuleitungen während Herstellvorgängen und im Betrieb. Außerdem können Anschlußpunkte, die hier als "äußere" Anschlußpunkte bezeichnet werden, auf den Sicherungselementen angeordnet sein, und sie können durch äußere Anschlußzuleitungen, die sich über die Schlitze hinweg erstrecken, mit einigen der peripheren Kontakte auf dem Chip verbunden sein, wobei die inneren Enden der äußeren Anschlußzuleitungen am Einfügestück befestigt sind, so daß der Schlitz und das Einfügestück zusammenwirkend auch für eine Verstärkung der äußeren Anschlußzuleitungen sorgen.
- In einem Ausführungsbeispiel umfaßt ein Verfahren, durch das diese Aufbauten hergestellt werden können, Folgendes: Zusammenbauen des flexiblen blatt- oder lageförmigen Elements oder Einfügestücks mit dem Chip in solcher Weise, daß das Einfügestück den zentralen Bereich der Vorderseite des Chips überlagert, wobei die Ränder des Einfügestücks innerhalb der peripheren Kontakte des Chips so angeordnet sind, daß eine erste Fläche des Einfügestücks nach unten zum Chip zeigt und eine zweite Fläche des Einfügestücks nach oben weg vom Chip zeigt, mehrere zentrale Anschlußpunkte auf dem Einfügestück den zentralen Bereich der Vorderseite des Chips überlagern, mehrere periphere flexible Kontaktzuleitungen zwischen mindestens einigen der peripheren Kontakte des Chips und mindestens einigen der zentralen Anschlußpunkte auf dem Einfügestück vorhanden sind, so daß sich jede derartige periphere Kontaktzuleitung nach innen ausgehend von einem der peripheren Kontakte auf dem Chip zu einem der zentralen Anschlußpunkte auf dem Einfügestück erstreckt. Das Verfahren kann ferner den Schritt des Zusammenbauens eines Substrats mit mehreren Kontaktflecken mit dem zusammengebauten Einfügestück und dem Chip und des Verbindens jedes der zentralen Anschlußpunkte auf dem Einfügestück mit einem der Kontaktflecke auf dem Substrat beinhalten.
- Das Einfügestück kann darauf angebrachte vorgefertigte Zuleitungen enthalten, die mit den zentralen Anschlußpunkten verbunden werden, bevor das Einfügestück mit dem Chip zusammengebaut wird. In diesem Fall werden die vorgefertigten Kontaktzuleitungen auf dem Chip positioniert, wenn das Einfügestück mit dem Chip zusammengebaut wird. Derartige vorgefertigte Kontaktzuleitungen können durch Thermokompressionsbonden oder ähnliche Prozesse elektrisch mit den Kontakten des Chips verbunden werden. Alternativ können die peripheren Kontaktzuleitungen hergestellt werden, nachdem das Einfügestück auf den Chip gebracht wurde, wie bei einem Drahtbondschritt, bei dem ein feiner Draht ausgegeben und zu einer Zuleitung geformt wird, die den Kontakt und den Anschlusspunkt verbindet. Vorzugsweise sind Sicherungselemente vorhanden, wie oben unter Bezugnahme auf die Chipanordnung erörtert, und die Sicherungselemente werden mit dem Einfügestück verbunden, bevor dieses auf dem Chip plaziert wird. in diesem Fall können die Sicherungselemente die vorgefertigten Zuleitungen während des Schritts des Plazieren des Einfügestücks auf dem Chip abstützen.
- Bei einer anderen Ausführungsform verfügt die Abstandsschicht über ein Verstärkungselement, das unter oder hinter dem Chip liegt und eine dem Chip zugewandte Oberseite und eine vom Chip wegzeigende Unterseite aufweist, wobei dieses Verstärkungselement einen mit dem Chip ausgerichteten zentralen Bereich aufweist und mindestens einige der Anschlußpunkte im zentralen Bereich der Unterseite angeordnet sind; außerdem erstrecken sich die flexiblen Zuleitungen entlang Rändern des Chips, und sie verbinden die Kontakte auf der Vorderseite des Chips und die Anschlußpunkte auf der Unterseite der Abstandsschicht.
- Erneut erlaubt es die Flexibilität des Verstärkungselements und der flexiblen Zuleitungen, daß sich die Anschlußpunkte auf dem Verstärkungselement in Bezug auf die Chipkontakte auf der Vorderseite des Chips in Richtungen parallel zur Ebene der Ober- und der Unterseite des Chips bewegen können. Das Verstärkungselement und die Zuleitungen sorgen für einen Anschluß an den Chip auf der Rückseite, so daß der Chip mit der Oberseite nach oben auf einem Substrat montiert werden kann. Jedoch können, da die Anschlußpunkte auf dem Verstärkungselement im zentralen Bereich angeordnet und mit dem Chip selbst ausgerichtet sind, die Verbindungen zum Substrat im Gebiet unterhalb des Chips erfolgen. Daher muß der Aufbau nicht wesentlich größer als der Chip selbst sein.
- Die Fähigkeit, eine Relativbewegung zwischen dem Chip und den Anschlußpunkten auf dem Verstärkungselement aufzufangen, erlaubt es, daß der Aufbau Wärmeexpansionsdifferenzen zwischen dem Chip und dem Substrat auffängt. Wünschenswerterweise sind die Anschlußpunkte auf den Verstärkungselementen auch relativ zum Chip in Richtungen zur Unterseite desselben beweglich, wie oben erörtert, und der Aufbau kann eine zurückfedernde Einrichtung aufweisen, um eine Bewegung der Anschlußpunkte zur Unterseite zu erlauben, wobei jedoch dieser Bewegung entgegengewirkt wird. Z. B. kann der Aufbau eine Schicht aus nachgiebigem Material aufweisen, die zwischen der Unterseite des Chips und den Anschlußpunkten angeordnet ist.
- Bei dieser Ausführungsform ist es am wünschenswertesten, daß die Abstandsschicht mindestens einen im Wesentlichen lagenförmigen Flügel aufweist, der mit dem Verstärkungselement verbunden ist und sich nach oben zur Vorderseite des Chips hin, weg vom Verstärkungselement entlang einem Rand des Chips erstreckt. Jede der oben genannten Zuleitungen verfügt wünschenswerterweise über ein Flügelteil, das sich entlang einem dieser Flügel erstreckt. Die Flügel können einstückig mit dem Verstärkungselement ausgebildet sein. Wünschenswerterweise verfügen sowohl die Flügel als auch das Verstärkungselement über elektrisch leitende Schichten und eine zwischen diesen und den Zuleitungen angeordnete dielektrische Schicht, um für eine kontrol lierte Impedanz in den Zuleitungen zu sorgen. Aufbauten dieser Art sind besonders gut zur Verwendung bei Chips mit Kontakten geeignet, die in Reihen angrenzend an den Umfang der Vorderseite des Chips angeordnet sind. Wünschenswerterweise erstreckt sich jeder Flügel bis in die Nähe mindestens einer Kontaktreihe. Die Flügelteile der Zuleitungen auf jedem derartigen Flügel sind mit der benachbarten Kontaktreihe verbunden. Eine derartige Verbindung kann z. B. durch Drahtbonden oder durch direkte Verbindungen zwischen den Flügelteilen der Zuleitungen und den Kontakten auf dem Chip erfolgen. Selbst wenn Drahtbonden verwendet wird, sind jedoch die sich zwischen den Chipkontakten und den Flügelteilen der Zuleitungen erstreckenden Drähte kurz. Derartige kurze Bonddrähte können leicht angebracht werden, und sie weisen eine relativ niedrige Induktivität auf.
- Am bevorzugtesten kann der Chipaufbau ein oder mehrere Unterstützungselemente aufweisen, die zwischen den Flügeln und den Rändern des Chips angeordnet sind. Die Unterstützungselemente können zusammenwirkend einen den Chip umgebenden Ring oder eine Box bilden. Die Box kann auch ein Bodenelement aufweisen, das unter der Rückseite des Chips zwischen dieser und dem Verstärkungselement angeordnet ist. Wenn der Aufbau ein Bodenelement unter der Rückseite des Chips aufweist, kann zwischen dem Bodenelement und den Anschlußpunkten eine nachgiebige Schicht angebracht sein, z. B. zwischen dem Bodenelement und dem Verstärkungselement. Diese Anordnungen sorgen für eine mechanische Abstützung der Flügel und einen Schutz der Verbindungen. Ferner kann Schutz durch Vergießen der Anordnung erzielt werden.
- Bei einer Ausführungsform können Komponenten vorhanden sein, die Unterbaugruppen der Abstandsschicht mit einem Verstärkungselement, Zuleitungen und einem Unterstützungselement beinhalten. Vorzugsweise beinhalten diese Komponenten Unterstützungselemente, die eine Box bilden, und sie beinhalten Flügel, die einstückig mit dem Verstärkungselement ausgebildet sind, mit Erstreckung nach oben entlang den Seiten der Box. Die sich entlang den Flügeln erstreckenden Leiter sind benachbart zu den oberen Rändern der Wände der Box vorpositioniert. Beim Herstellen des Aufbaus kann der Chip innerhalb der Box plaziert werden, und die Leiter können mit den Chipanschlußpunkten verbunden werden.
- Die oben erörterten Aufbauten können in einem größeren Aufbau oder einer Konstruktion mit einem Substrat mit Kontaktflecken enthalten sein, wobei die Kontaktflecke des Substrats zu den Anschlüssen auf dem Verstärkungselement ausgerichtet und mit diesen verbunden sind. Eine derartige Verbindung kann z. B. durch Materialanhäufungen elektrisch leitenden Bondmaterials erfolgen, die zwischen den Anschlußpunkten und den Kontaktflecken des Substrats angeordnet sind.
- Ein die Erfindung realisierender Schaltungsaufbau kann eine Anzahl von Chipaufbauten oder eine Abstandsschicht mit einem Verstärkungselement, wie oben erörtert, aufweisen. Die Chipaufbauten können in einem Stapel, einer auf dem anderen, so angeordnet sein, daß jeder Chipaufbau außer dem untersten über einem anderen, direkt darunter benachbarten Chipaufbau liegt. Die Unterseite des Verstärkungselements in jedem oberhalb liegenden Chipaufbau ist der zweiten Flä che des Einfügestücks des unmittelbar darunter benachbarten Chipaufbaus zugewandt. Am bevorzugtesten können mindestens einige der inneren Anschlußpunkte auf dem Verstärkungselement jedes derartigen oben liegenden Chipaufbaus mit den zentralen Anschlußpunkten auf dem Einfügestück des unmittelbar darunter benachbarten Chipaufbaus verbunden sein, so daß die Chips der verschiedenen Chipaufbauten elektrisch miteinander verbunden sind.
- Weitere Gesichtspunkte, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgend dargelegten detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leichter ersichtlich.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines Chipaufbaus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. -
2 ist eine Teilschnittansicht entlang einer Linie 2-2 in der1 . -
3 ist eine Teilansicht, mit vergrößertem Maßstab, des in der2 gekennzeichneten Gebiets. -
4 ist ein Layoutdiagramm, das die räumliche Beziehung bestimmter Komponenten beim Aufbau der1 zeigt. -
5A und5B sind schematische, perspektivische Teilansichten, die bestimmte Vorgänge bei der Herstellung einer Komponente veranschaulichen, wie bei der Baugruppe der1 verwendet. - Jede der
6 ,7 und8 ist eine schematische, perspektivische Teilansicht, die bestimmte Vorgänge beim Herstellprozeß für den Aufbau gemäß der1 veranschaulichen. -
9 ist eine schematische, perspektivische Teilansicht ähnlich der der7 , wobei sie jedoch Komponenten und Prozeßschritte gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt. - Jede der
10A bis10E ist eine schematische, perspektivische Teilansicht, die ein Stadium bei einem weiteren Komponentenherstellprozeß gemäß der Erfindung veranschaulicht. -
11 ist eine schematische Draufsicht eines Halbleiterchips, der in eine Ausführungsform der Erfindung eingebaut ist. -
12 ist eine der11 ähnliche Ansicht, jedoch zeigt sie den Chip in Verbindung mit zusätzlichen Komponenten. -
13 ist eine perspektivische, teilgeschnittene Teilansicht mit vergrößertem Maßstab, die Teile der in der12 dargestellten Komponenten zeigt. -
14 ist eine schematische Teilschnittansicht, die die in der13 dargestellten Komponenten gemeinsam mit zusätzlichen Komponenten und Prozeßausrüstung zeigt. -
15 ist eine schematische Teilschnittansicht, die einen Zusammenbauvorgang gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. -
16 ist eine schematische, perspektivische, teilgeschnittene Teilansicht, die einen Aufbau gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt. -
17 ist eine schematische Draufsicht, die den Aufbau der16 zeigt. -
18 ist eine schematische Draufsicht, die einen Aufbau gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt. -
19 ist eine Teildraufsicht, die bestimmte beim Aufbau gemäß den16 und17 verwendete Komponenten zeigt. -
20 ist eine perspektivische Teilansicht ähnlich der16 , die jedoch Teile irgendeines Aufbaus gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt. -
21 ist eine schematische Draufsicht einer Komponente. -
22 ist eine Teilschnittansicht mit vergrößertem Maßstab entlang Linien 22-22 in der21 . -
23 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer weiteren Komponente, die bei den Komponenten der21 –22 verwendet ist. -
24 ist eine Teilschnittansicht entlang Linien 24-24 in der23 . -
25 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, die Komponenten der21 –24 in einem Zwischenstadium eines Zusammenbauprozesses zeigt. -
26 ist eine perspektivische teilgeschnittene Teilansicht, die einen abschließenden Aufbau mit den Komponenten der21 –25 zeigt. -
27 und28 sind perspektivische, teilgeschnittene Teilansichten, die Komponenten gemäß zusätzlichen Ausführungsformen der Erfindung zeigen. -
29 und30 sind schematische Schnittansichten, die noch weitere Ausführungsformen zeigen. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Jeder Chipaufbau gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verfügt über ein starres Substrat
20 mit einer Oberseite22 und auf dieser angeordneten Kontaktflecken24 . Das Substrat20 ist auch mit Leitern26 versehen, die bestimmte der Kontaktflecke24 verbinden. Die Kontaktflecke24 sind in einem Muster auf der Oberseite des Substrats angeordnet, das im Wesentlichen dem Muster von Verbindungen zu Bauteilen wie Halbleiterchips28 und30 und diskreten, auf dem Substrat montierten Komponenten32 entspricht. Die Leiter26 sind so angeordnet, daß sie die verschiedenen Kontaktflecke24 mit den gewünschten Mustern verbinden, um die Chips28 und30 zu verbinden, wenn dieselben auf dem Substrat montiert sind, und auch diese Chips mit den diskreten Komponenten32 und den externen Verbindern34 auf geeignete Weise zum Funktionieren der speziellen Schaltung zu verbinden. Obwohl in der1 nur einige wenige Kontaktflecke24 , Leiter26 und externe Verbindungen34 dargestellt sind, kann das Substrat24 über eine unbegrenzte Anzahl von Kontaktflecken24 , Leitern26 und externen Verbindungen34 verfügen. Bei jedem Substrat sind typischerweise Hunderte oder Tausende dieser Elemente vorhanden. - Der Chip
28 verfügt über eine im Wesentlichen ebene Rückseite36 und eine im Wesentlichen ebene Vorderseite38 mit darauf angebrachten elektrischen Kontakten40 (2 ). Die elektrischen Kontakte40 sind elektrisch mit den internen elektronischen Komponenten (nicht dargestellt) des Chips28 verbunden. Der Chip28 ist mit einer Ausrichtung mit der Vorderseite nach unten auf dem Substrat20 montiert, wobei die Vorderseite38 des Chips der Oberseite22 des Substrats zugewandt ist. Zwischen dem Chip und dem Substrat ist ein flexibles, lagenförmiges, dielektrisches Einfügestück42 angeordnet. Das Einfügestück42 verfügt über eine erste im Wesentlichen ebene Fläche44 , die dem Chip28 zugewandt ist, und eine zweite im Wesentlichen ebene Fläche46 , die in der entgegengesetzten Richtung, weg vom Chip28 , zeigt. Das Einfügestück42 kann über eine oder mehrere Schichten verfügen. Vorzugsweise verfügt es über eine nachgiebige, kompressible Schicht, wie es unten weiter erörtert wird. Das Einfügestück42 verfügt auf seiner zweiten Fläche46 über mehrere Anschlußpunkte48 . Jedem derartigen Anschlusspunkt ist einer der Kontakte40 auf dem Chip28 zugeordnet, und er ist durch eine flexible Zuleitung50 mit einem solchen Kontakt verbinden. Jedem Anschlusspunkt48 ist auch ein Kontaktfleck24 auf dem Substrat20 zugeordnet, und jeder Anschlusspunkt ist über eine Materialanhäufung52 aus elektrisch leitendem Verbindungsmaterial wie einem Lot oder einem leitenden Polymer mit dem zugeordneten Kontaktfleck verbunden. So sind die Kontakte auf dem Chip40 über Zuleitungen50 , Anschlußpunkte48 und Materialanhäufungen52 mit den Kontaktflecken24 auf dem Substrat verbunden. - Das Einfügestück
42 verfügt über Öffnungen54 , die sich von seiner ersten Fläche44 zu seiner zweiten Fläche46 durch es hindurch erstrecken. Jede Öffnung ist mit einem Kontakt40 auf dem Chip28 ausgerichtet. Jeder Anschlusspunkt48 ist benachbart zu einer der Öffnungen54 angeordnet. Die jedem Anschlusspunkt zugeordnete Zuleitung50 verfügt über ein in der zugehörigen Öffnung54 angeordnetes Kontaktende56 , das mit dem zugehörigen Kontakt40 auf dem Chip verbunden ist. Jede Zuleitung50 verfügt auch über ein Anschlußende58 , das mit dem zugehörigen Anschlusspunkt48 verbunden ist. Bei der Struktur der2 sind die Zuleitungen50 einstückig mit den Anschlußpunkten48 ausgebildet, so daß das Anschlußende58 jeder Zuleitung mit dem zugehörigen Anschlusspunkt48 vereinigt ist. Wie es am besten aus der2 erkennbar ist, ist jede Zuleitung50 zwischen ihrem Kontaktende56 und ihrem Anschlußende58 gekrümmt. Die Krümmung verläuft in der Richtung rechtwinklig zu den Flächen46 und48 des Einfügestücks. In den Öffnungen54 ist eine elastomere, dielektrische Einhüllung60 so angeordnet, daß sie die Kontaktenden56 der Zuleitungen50 bedeckt und demgemäß die Verbindungsstellen der Zuleitungen mit den Kontakten40 bedeckt. - Das Kontaktende
56 jeder Zuleitung50 ist in Bezug auf den zugehörigen Anschlusspunkt48 beweglich. Wie es am besten aus der3 erkennbar ist, kann das Kontaktende56a der Zuleitung50a gegenüber seiner normalen, nicht verformten Stellung (mit durchgezogenen Linien dargestellt) in den Richtungen parallel zu den Flächen44 und46 des Einfügestücks42 und parallel zur Vorderseite38 des Chips28 ausgelenkt werden. Z. B. kann das Kontaktende56a zur Stellung ausgelenkt werden, die bei56a' mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Diese Auslenkung ist durch die Flexiblität der Zuleitung50 und durch Verwölben und Faltenbildung des Einfügestücks42 möglich. Die Einhüllung60 ist nachgiebig, und sie behindert das Verbiegen der Zuleitungen50 und das Aufwölben und die Faltenbildung des Einfügestücks42 nicht wesentlich. Die in der3 dargestellte Auslenkung, von der normalen, nicht ausgelenkten Stellung56a in die ausgelenkte Stellung56a' versetzt die Zuleitung50 in Kompression. D. h., daß sich das Anschlußende56a im Wesentlichen zum zugehörigen Anschluß48 bewegt, wenn es sich von der Stellung56a in die Stellung56a' bewegt. Eine Bewegung in dieser Richtung wird durch das Verwölben der Zuleitung50 besonders gut aufgefangen. Das Kontaktende jeder Zuleitung kann sich auch in anderen Richtungen bewegen, wie in der entgegengesetzten Richtung, von der Stellung56a weg vom zugehörigen Anschluß48 , und in Richtungen rechtwinklig zu diesen Richtungen, in die Zeichnungsebene, wie in der3 gesehen, hinein und aus ihr heraus. Vorgefertigte, auf dem Einfügestück ausgebildete Zuleitungen können in Richtungen parallel zur Fläche des Einfügestücks und parallel zur Ebene der Vorderseite des Chips gekrümmt sein. Dies sorgt für erhöhte Flexibilität der Zuleitungen. Wünschenswerterweise liegt der gekrümmte Abschnitt jeder Zuleitung über einer Öffnung im Einfügestück. So wird der gekrümmte Abschnitt der Zuleitung nicht mit dem Einfügestück verbunden. Dieser Abschnitt der Zuleitung kann sich verbiegen, um eine Relativbewegung des Kontakts und des Anschlußpunkts ohne Verformung des Einfügestücks aufzufangen. - Wie es am besten aus der
4 erkennbar ist, sind die Kontakte40 auf dem Chip28 (jeweils durch einen Punkt in der4 symbolisiert) in einem Muster auf der Vorderseite des Chips28 angeordnet. Die Kontakte40 umschließen gemeinsam ein Kontaktmustergebiet62 auf der Vorderseite des Chips28 . Die Grenze des Kontaktmustergebiets ist in der4 durch eine gestrichelte Linie B veranschaulicht. Die Grenze des Kontaktmustergebiets kann als kürzeste Kombination imaginärer Liniensegmente entlang der Vorderseite des Chips aufgefaßt werden, die gemeinsam alle Kontakte40 umschließen. Beim in der4 dargestellten speziellen Beispiel liegt diese Grenze im Wesentlichen in Form eines Rechtecks vor. Kontakte40 sind über das gesamte Kontaktmustergebiet62 an Stellen angeordnet, die durch die Innenstruktur des Chips28 bestimmt sind. Das Kontaktmustergebiet62 beinhaltet einen zur Grenze B benachbarten Randbereich und einen zentralen Bereich angrenzend an das geometrische Zentrum64 des Kontaktmustergebiets. Kontakte40 sind sowohl im Randbereich als auch im zentralen Bereich angeordnet. Typischerweise sind die Kontakte40 , was jedoch nicht erforderlich ist, mit im Wesentlichen gleichen Abständen über die Gesamtheit des Kontaktmustergebiets62 angeordnet. Die Anschlußpunkte48 , die in der4 jeweils durch ein X symbolisiert sind, sind mit ähnlichem Muster auf der zweiten Fläche46 des Einfügestücks42 angeordnet. Zumindest einige der Anschlußpunkte40 sind im Gebiet der Fläche46 des Einfügestücks über dem Kontaktmustergebiet62 angeordnet. Die Anschlußpunkte64 umschließen ein Anschlußmustergebiet66 auf der zweiten Fläche46 des Einfügestücks. Die Grenze des Anschlußmustergebiets66 ist in der4 durch die gestrichelte Linie T veranschaulicht. Die Grenze des Anschlußmustergebiets kann als kürzeste Kombination imaginärer Liniensegmente aufgefaßt werden, die gemeinsam alle Anschlüsse auf der zweiten Fläche des Einfügestücks einschließen. Das geometrische Zentrum des Anschlußarraygebiets66 fällt wünschenswerterweise zumindest näherungsweise mit dem geometrischen Zentrum64 des Kontaktarraygebiets zusammen. Wünschenswerterweise ist das Anschlußmustergebiet66 nicht wesentlich größer als das Kontaktmustergebiet62 . D. h., daß der Umfang des Anschlußgebiets vorzugsweise weniger als ungefähr das 1,2-Fache, am bevorzugtesten ungefähr das 1,0-Fache des Umfangs des Kontaktmustergebiets62 ist. Anders gesagt, liegen die äußersten Anschlußpunkte48 wünschenswerterweise innerhalb der Grenze B des Kontaktarraygebiets62 , oder dicht bei dieser. Das innerhalb des Anschlußmustergebiets66 umschlossene Gesamtgebiet ist wünschenswerterweise weniger als ungefähr das 1,4-Fache, eher erwünscht ungefähr das 1,0-Fache des innerhalb des Kontaktmustergebiets62 umschlossenen Gesamtgebiets. So zeigen die die Kontakte48 mit Anschlußpunkten40 verbindenden Zuleitungen50 kein "Auseinanderlaufen", weg vom geometrischen Zentrum64 des Kontaktmustergebiets. Typischerweise ist der mittlere Abstand der Anschlußpunkte48 vom geometrischen Zentrum64 des Kontaktmustergebiets, gemessen in der Richtung parallel zu den Flächen des Chips und des Einfügestücks, weniger als ungefähr das 1,1-, typischerweise ungefähr das 1,0-Fache des mittleren Abstands der Chipkontakte40 vom Zentrum64 . - Das Einfügestück und die Zuleitungen, wie sie beim Aufbau der
1 –4 verwendet sind, können durch einen Prozeß hergestellt werden, wie er schematisch durch die5A –5B veranschaulicht ist. Bei dieser Prozedur können die Anschlußpunkte48 und die Zuleitungen50 durch herkömmliche Herstelltechniken für gedruckte Schaltkreise auf der zweiten Oberfläche46 des lagenförmigen Einfügestücks abgeschieden werden, bevor Öffnungen54 hergestellt werden. So können die Zuleitungen und die Anschlußpunkte entweder durch einen aditiven Prozeß hergestellt werden, bei dem Metall mit dem gewünschten Muster durch Plattieren abgeschieden wird, oder andernfalls durch einen substraktiven Prozeß, der mit einem Laminat beginnt, das sowohl das lagenförmige Einfügestück42 als auch eine volle Metallschicht enthält, und bei dem das Metall außer in den Gebieten, in denen die Anschlußpunkte und die Zuleitungen erwünscht sind, entfernt wird, um eine Lage zu ergeben, bei denen die Anschlußpunkte und die Zuleitungen positioniert sind (5A ). Nach der Herstellung der Anschlußpunkte und der Zuleitungen werden Öffnungen54 in Ausrichtung mit den Kontaktenden56 der Zuleitungen50 (5B ) durch Ätzen durch das Einfügestück von der ersten Fläche44 hindurch oder dadurch hergestellt, daß Strahlungsenergie angewandt wird, wie ein Laserstrahl, der auf geeignete Punkte auf der ersten Fläche44 fokussiert wird. - Ein weiteres Verfahren zum Herstellen einer Komponente mit dem Einfügestück, Anschlußpunkten und Zuleitungen ist in den
10A –10E veranschaulicht. Bei diesem Verfahren werden die Öffnungen54 im Einfügestück42 hergestellt, und das Einfügestück mit Öffnungen wird auf seiner zweiten Fläche46 mit einer Kleberschicht302 versehen. Auf die erste Fläche des Einfügestücks wird eine leitende Lage, wie eine Kupferlage304 , so aufgetragen, daß sich die Lage304 über dem Kleber302 und den Öffnungen54 befindet. Eine erste Fläche306 der Lage304 ist dem Einfügestück42 zugewandt und steht der zweiten Fläche46 desselben gegenüber, wobei dazwischen die Kleberschicht302 angeordnet ist. Eine zweite Fläche302 der leitenden Lage zeigt vom Einfügestück weg. Eine Schicht310 aus einer fotoempfindlichen Resistzusammensetzung wird auf die zweite Fläche308 der leitenden Schicht304 aufgetragen. Eine zweite Resistzusammensetzung312 wird innerhalb der Öffnungen54 so untergebracht, daß der Resist312 die erste Fläche306 der leitenden Schicht304 innerhalb der Öffnungen54 bedeckt. Wünschenswerterweise wird der Resist312 dadurch aufgetragen, daß eine Schicht der zweiten Resistzusammensetzung auf die erste Fläche44 des Einfügestücks42 aufgetragen wird, wie es in der10B dargestellt ist. Beide Resistzusammensetzungen310 und312 können aus einem sogenannten "Trockenresist" bestehen, d. h. einem Film aus einer Resistzusammensetzung, die auf die anderen Strukturen auflaminiert werden kann. Die Resistzusammensetzung312 wird unter Druck auf die erste Fläche44 des Einfügestücks42 laminiert, so daß die Resistzusammensetzung in die Öffnungen44 fließt und diese im Wesentlichen auffüllt. - Im nächsten Stadium des Prozesses, wie in der
10C veranschaulicht, wird die erste Resistschicht310 selektiv gehärtet und ungehärtete Abschnitte werden entfernt, um den gehärteten Resist mit einem Muster zu belassen, das den gewünschten Muster leitender Materialien beim fertiggestellten Erzeugnis entspricht. Derartiges selektives Härten und Entfernen einer Resistschicht können durch bekannte fotografische Techniken realisiert werden. Das verbliebene Resistmuster auf der zweiten Fläche308 der leitenden Schicht304 beinhaltet längliche Zuleitungsgebiete314 und Anschlußgebiete316 , die mit den Zuleitungsgebieten zusammenhängen. Zumindest ein Teil jedes Zuleitungsgebiets314 liegt über einer der Öffnungen54 im Einfügestück, wohingegen die Anschlußgebiete316 nicht über den Öffnungen liegen. Der Abschnitt jedes Zuleitungsgebiets314 über einer Öffnung ist kleiner als die Öffnung, so daß jedes Zuleitungsgebiet nur über einem Teil der zugehörigen Öffnung54 liegt. Wünschenswerterweise steht jedes Zuleitungsgebiet54 in der Längsrichtung über die Öffnung54 über, wie es in der10C veranschaulicht ist. Auch das zweite Resistmaterial312 innerhalb der Öffnungen54 ist wünschenswerterweise ausgehärtet. Da das zweite Resistmaterial insgesamt ausgehärtet werden kann und nicht selektiv mit vorbestimmten Muster ausgehärtet werden muß, kann das zweite Resistmaterial von einem Typ sein, der durch Wärmeaussetzung oder ein anderes nichtselektives Härtungsverfahren ausgehärtet werden kann. Alternativ kann das zweite Resistmaterial312 fotografisch gehärtet werden. Im nächsten Stadium des Prozesses, das in der10D veranschaulicht ist, wird der Aufbau in ein Ätzmittel eingetaucht, das das leitende Material in der Schicht304 auflösen kann, wobei das Ätzmittel mit dieser Schicht in Kontakt steht. Während des Ätzvorgangs schützt der erste Resist im Zuleitungsgebiet314 und den Anschlußgebieten316 die zweite Fläche308 der leitenden Schicht304 . Das Einfügestück42 schützt die erste Fläche306 der Schicht304 in den Anschlußgebieten316 und denjenigen Teilen der Zuleitungsgebiete314 , die nicht über Öffnungen54 liegen. Der zweite Resist312 schützt die erste Fläche306 in denjenigen Teilen der Zuleitungsgebiete314 , die über Öffnungen54 liegen. Daher greift das Ätzmittel diese durch die Zuleitungsabschnitte314 und die Anschlußabschnitte316 der ersten Resistschicht310 bedeckten Abschnitte der leitenden Schicht304 nicht an. Dann werden die erste Resistschicht310 und der zweite Resist312 durch herkömmliche Resistzersetzungsprozesse entfernt, wie dadurch, daß sie Lösungsmitteln ausgesetzt werden, die den Resist angreifen. Dadurch werden die nicht angegriffenen Teile der leitenden Schicht304 als Zuleitungsleitungen50 und Anschlußpunkte48 auf der zweiten Fläche46 es Einfügestücks42 zurückgelassen, wobei das Kontaktende56 jeder Zuleitung50 über die zugehörige Öffnung54 übersteht und das Anschlußende58 jeder Zuleitung mit dem zugehörigen Anschlusspunkt48 verbunden ist. - Dieser Prozeß kann modifiziert werden. Z. B. kann die Kleberschicht
302 weggelassen werden, wobei die leitende Schicht eine zufriedenstellende Verbindung zum Material des Einfügestücks herstellt. Auch muß das Muster des ersten Resist310 nicht durch einen subtraktiven Prozeß ausgebildet werden, wie oben erörtert, sondern es kann statt dessen durch einen aditiven Prozeß geschaffen werden, bei dem der Resist nur in den Gebieten zum Herstellen des Musters aufgetragen wird, wie durch Siebdruck. Das Herstellen der Zuleitungen50 und des Anschlußpunkts48 durch diese Art eines Ätzprozesses ist von besonderem Nutzen, wenn feine Zuleitungen in guter Ausrichtung mit Öffnungen54 hergestellt werden. Auch werden die Öffnungen54 vorab hergestellt, so daß keine Möglichkeit einer Beschädigung der Zuleitungen während der Herstellung der Öffnungen besteht. - Der Aufbau aus dem Einfügestück und den Anschlußpunkten und Kontakten wird als im Wesentlichen kontinuierliche Lage oder kontinuierliches Band hergestellt. Wie es in der
6 dargestellt ist, können die Einfügestücke in Form eines kontinuierlichen Bands70 vorhanden sein, wobei mehrere Einfügestücke42 in Längsrichtung entlang des Bands angeordnet sind und jedes derartige Einfügestück Anschlußpunkte48 und Zuleitungen50 trägt. Das Band70 kann in Form einer einzelnen Lage des für die Einfügestücke42 verwendeten Materials vorliegen, oder es kann andernfalls gesonderte Stücke eines solchen Materials enthalten, wobei jedes ein Einfügestück oder mehrere bildet, die auf einem Träger oder dergleichen befestigt sind. Das Band70 kann Zahnlöcher (nicht dargestellt) oder andere Merkmale aufweisen, wie sie üblicherweise bei Bändern zum automatischen Bonden mittels eines Bandträgers für Halbleiterchips verwendet werden. - Bei einem Zusammenbauverfahren gemäß der Erfindung wird das Band
70 in der Stromabwärtsrichtung (nach rechts in der6 ) vorwärts bewegt, und Chips28 werden nach dem Zusammenbau jedes Chips mit einem Einfügestück42 und den zugehörigen Anschlußpunkten und Zuleitungen mit dem Band verbunden. Die Chips werden anschließend mit dem Band stromabwärts durch weitere Abläufe transportiert, wie unten erörtert. - Wie es am besten aus der
7 erkennbar ist, wird jedes Einfügestück, mit den Anschlußpunkten48 und den Zuleitungen50 auf ihm, einem Chip28 gegenüberstehend angeordnet, und der Chip wird so mit dem Einfügestück ausgerichtet, daß jede Öffnung54 mit einem Kontakt40 des Chips ausgerichtet wird. Das Einfügestück42 und der Chip28 werden so aneinander gebracht, daß die erste Fläche44 des Einfügestücks auf der Vorderseite38 des Chips liegt und die Kontakte in den Öffnungen54 des Einfügestücks aufgenommen sind. Das Kontaktende56 jeder Zuleitung50 liegt zunächst im Wesentlichen in der Ebene der zweiten Fläche46 des Einfügestücks. Ein Werkzeug54 wird in Eingriff mit dem Kontaktende56 jeder Zuleitung vorgeschoben, um das Kontaktende56 nach unten in die Öffnung54 darunter und zum zugehörigen Kontakt40 zu verformen. Das Werkzeug44 kann ein im Wesentlichen herkömmliches Thermo-, Thermoschall-, Ultraschall-, Kompressions-Bondwerkzeug oder dergleichen von Typen sein, wie sie üblicherweise beim automatischen Bonden mittels eines Bandträgers oder beim Drahtbonden verwendet werden. Durch Vorschieben des Werkzeugs74 in jede Öffnung54 werden die Kontaktenden der Zuleitungen innerhalb der Öffnungen gehandhabt und mit den Kontakten40 auf dem Chip verbunden. Obwohl in der7 nur ein einzelnes Werkzeug74 dargestellt ist, kann der Bondvorgang als Mehrfachvorgang ausgeführt werden, bei dem viele oder alle Zuleitungen50 auf einmal mit den zugehörigen Kontakten verbunden werden. - Nachdem die Kontakte und Zuleitungen miteinander verbunden wurden, werden das Einfügestück und der Chip in eine weitere Station vorwärts bewegt, in der die Umhüllung
60 innerhalb jeder Öffnung54 aufgetragen wird. Die Umhüllung60 kann tropfenweise durch eine herkömmliche Tropfenauftrageinrichtung aufgetragen werden. Wie es am besten aus der8 erkennbar ist, bedeckt jeder Tropfen der Umhüllung60 das Kontaktende56 der zugehörigen Zuleitungen, läßt jedoch den zugehörigen Kontakt48 unbedeckt. Die Umhüllung schützt die relativ empfindlichen Kontaktenden56 der Zuleitungen und die relativ empfindlichen Verbindungsstellen zu den Anschlußpunkten40 . Wenn die Umhüllung einmal aufgetragen ist, wird der Aufbau aus dem Einfügestück, den Zuleitungen, den Anschlußpunkten und den Chips in eine Teststation vorwärtsgeschoben. Wie es in der8 veranschaulicht ist, kann der Aufbau, einschließlich dem Chip28 , getestet werden. Zum Test kann es gehören, daß der Chip über die Anschlußpunkte48 mit einer externen elektronischen Testvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden wird. Die Testvorrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie den Chip für eine nennenswerte Periode unter Spannung betreibt, um ihn "einzubrennen" und irgendwelche latenten Mängel zu erkennen. Typischerweise sollten gleichzeitig zahlreiche Verbindungen zum Chip erstellt werden. Wie es in der8 dargestellt ist, kann dies dadurch bewerkstelligt werden, daß Prüfspitzen76 auf Anschlußpunkte48 aufgesetzt werden. Die Prüfspitzen46 können sogenannte "nicht nachgiebige" Prüfspitzen sein. D. h., daß die Prüfspitzen so angeordnet sein können, daß sie sich gemeinsam in den Richtungen auf den Chip28 zu und von diesem wegbewegen (nach oben und unten in der8 ). Die Prüfspitzen76 sind an einer gemeinsamen Befestigung (nicht dargestellt) so angebracht, daß die Vertikalpositionen der Prüfspitzen relativ zueinander fixiert sind. Dieser Typ eines "nicht nachgiebigen" Prüfspitzenarrays ist dann besonders zweckdienlich, wenn die erforderlichen Abstände zwischen den Prüfspitzen (die Abstände zwischen den Anschlußpunkten48 ) relativ klein sind. Jedoch können Unregel mäßigkeiten der Abmessungen der Prüfspitzen76 und/oder der Abmessungen der Anschlußpunkte48 oder des Chips28 dazu führen, daß eine oder mehrere Prüfspitzen76 mit dem zugehörigen Anschlusspunkt48 in Kontakt treten, bevor die anderen Prüfspitzen mit ihren Anschlußpunkten in Kontakt getreten sind. Wünschenswerterweise ist das Einfügestück42 nachgiebig, so daß jeder Anschlusspunkt48 durch die zugehörige Prüfspitze76 geringfügig in der Richtung zum Chip28 ausgelenkt werden kann. Der Bereich des Einfügestücks42 unter jedem Anschlusspunkt48 wird geringfügig zusammengedrückt, um eine derartige Auslenkung aufzufangen. Dies erlaubt es, daß alle Prüfspitzen76 mit den zugehörigen Kontakten48 in Kontakt treten, ohne daß auf irgendeine Prüfspitze eine übermäßige Belastung wirkt. Die Anschlußpunkte48 können größer als die Kontakte auf dem Chip sein, um für eine relativ große Kontaktfläche durch jeden Kontakt76 zu sorgen und um so ein vernünftigtes Ausmaß an Fehlausrichtung der Kontakte in Richtungen parallel zu den Flächen des Einfügestücks aufzufangen. Da auf diese Weise jeder Chip vor dem Zusammenbau mit dem Substrat getestet werden kann, können Fehler in den Chips, den Anschlußpunkten und den Zuleitungen in Zusammenhang mit dem Einfügestück und an den Verbindungsstellen zwischen den Zuleitungen und den Chipkontakten erkannt werden, bevor der Chip mit dem Substrat vereinigt wird. - Nach dem Testvorgang werden der Chip und das Einfügestück mit dem Substrat vereinigt. Der Aufbau aus dem Chip und dem Einfügestück wird so ausgerichtet, daß die zweite Fläche des Einfügestücks und die Anschlußpunkte
48 der Oberseite des Substrats zugewandt sind und jeder Anschlusspunkt48 einen Kontaktfleck24 auf dem Substrat gegenübersteht. Zwischen die einander gegenüberstehenden Anschlußpunkte48 und Kontaktflecke24 werden Materialansammlungen eines Lots aufgetragen und mit einem "Lotaufschmelz"-Vorgang geschmolzen, damit das Lot zwischen dem Kontaktfleck und dem Anschlusspunkt eine feste Verbindung bildet und die Materialanhäufungen des Lots den Aufbau aus dem Chip und dem Einfügestück auf dem Substrat20 mit der in der2 dargestellten Ausrichtung halten. Das Auftragen des Lots und der Aufschmelzvorgang können im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie das Auftragen eines Lots und der Aufschmelzvorgang beim herkömmlichen Flip-Chip-Bonden erfolgen. So können die Materialanhäufungen aus dem Lot zunächst auf die Kontaktflecke24 des Substrats aufgetragen werden, bevor der Aufbau aus dem Chip und dem Einfügestück mit dem Substrat vereinigt wird. Alternativ kann das Lot auf die Anschlußpunkte48 aufgetragen werden und beim Aufschmelzvorgang mit den Kontaktflecken24 verbunden werden. Typischerweise wird beim Lotaufschmelzvorgang ein Flussmittel verwendet. Da die Materialanhäufungen aus dem Lot den Aufbau aus dem Chip und der Fläche des Einfügestücks auf dem Substrat halten, besteht zwischen dem Einfügestück und dem Substrat ein Zwischenraum80 . Aus dem Aufbau können Flussrückstände dadurch ausgespült werden, daß durch diesen Zwischenraum eine Spülflüssigkeit hindurchgeführt wird. - Bei einem Zusammenbauverfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Einfügestück
42 nicht mit Zuleitungen versehen, bevor es mit dem Chip28 vereinigt wird. Statt dessen werden Zuleitungen50' durch Bonden gesondert hergestellter feiner Drahtstücke auf die Anschlußpunkte48 und mit den Kontakten40 nach dem Zusammenbauen des Einfügestücks mit dem Chip aufgebracht. Die Zuleitungen50' sind flexibel und gekrümmt, und sie sind so angeordnet, daß sie sich auf die oben erörterte Weise so verformen, daß sich jeder Kontakt40 und das zugehörige Kontaktende der Zuleitung50' relativ zum zugehörigen Anschlusspunkt48 bewegen können, um eine Wärmeausdehnung aufzufangen. Bei der in der9 veranschaulichten Ausführungsform ist zwischen der ersten Fläche des Einfügestücks und der Oberseite des Chips eine Schicht aus einem Kleber81 angeordnet. - Der in der
9 dargestellte Unteraufbau kann ferner mit einer Umhüllung (nicht dargestellt) in Form einer Schicht versehen sein, die im Wesentlichen die gesamte zweite Fläche46 des Einfügestücks42 bedeckt und demgemäß die Öffnungen54 auffüllt und die Zuleitungen50' bedeckt. Die Schicht ist mit Löchern in Ausrichtung mit den Anschlußpunkten48 versehen. Diese Löcher können durch Ätzen der Einhüllungsschicht dadurch hergestellt werden, daß diese Schicht durch einen selektiven Beschichtungsprozeß wie Siebdruck oder dergleichen aufgetragen wird oder die Umhüllungsschicht bei einem selektiven Aushärtprozeß aufgetragen wird. So kann die Umhüllung durch Ultraviolett- oder andere Strahlung gehärtet werden. Die Umhüllung kann auf dem gesamten Einfügestück und auf den Anschlußpunkten48 abgeschieden werden. Nach dem Auftragen der Umhüllung kann Strahlungsenergie selektiv aufgebracht werden, so daß die Gebiete der Schicht über den Anschlußpunkten48 ungehärtet verbleiben. Diese Schichten werden dann durch Waschen oder durch einen relativ milden Ätzvorgang entfernt, wodurch Löcher in Ausrichtung mit Anschlußpunkten48 verbleiben. Alternativ kann die Umhüllungsschicht nicht selektiv gehärtet werden, und dann können Teile dadurch entfernt werden, daß Strahlungsenergie, wie Laserlicht, in Ausrichtung mit Anschlußpunkten48 angewandt wird. In diesen Löchern in der Umhüllungsschicht werden Materialanhäufungen elektrisch leitenden Bondmaterials abgeschieden. Diese Materialanhäufungen treten dann mit den Kontaktflecken (nicht dargestellt) des Substrats in Kontakt, und sie werden erwärmt, so daß das Bondmaterial zwischen jedem Anschlusspunkt48 und dem zugehörigen Kontaktfleck auf dem Substrat eine Verbindung herstellt, auf ähnliche Weise wie bei den Lötverbindungen des in der2 dargestellten Aufbaus. - Ein Chip kann Kontakte aufweisen, die gemäß einer Umfangsanordnung angeordnet sind, d. h. bei der alle Kontakte angrenzend an den Rand des Chips und demgemäß angrenzend an den Rand des Kontaktmustergebiets angeordnet sind. Die zentrale Zone des Kontaktmustergebiets, die an das geometrische Zentrum des Kontaktarrays angrenzt, kann frei von Kontakten sein. Bei einem derartigen Chip können die Anschlußpunkte auf dem Einfügestück mit einem "zusammenlaufenden" Muster angeordnet sein, d. h. daß der mittlere Abstand vom geometrischen Zentrum des Kontaktarrays zu den Anschlußpunkten auf dem Einfügestück kleiner als der mittlere Abstand von diesem geometrischen Zentrum zu den Kontakten auf dem Chip ist. Einige der Anschlußpunkte sind im Gebiet des Einfügestücks über der zentralen, kontaktfreien Zone des Kontaktmustergebiets ange ordnet. Diese Anordnung kann für eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung von Anschlußpunkten über ein Gebiet sorgen, das dem Kontaktmustergebiet entspricht. Dies sorgt für einen Abstand zwischen benachbarten Anschlußpunkten, der größer als der Abstand zwischen benachbarten Kontakten ist. Eine derartige Anordnung erlaubt eine Verbindung von Chips mit peripheren Kontaktarrays zu Gebietsarrays von Kontaktflecken auf dem Substrat. So können Chips, die ursprünglich für herkömmliche Bondprozesse wie automatisches Bonden mittels eines Bandträgers vorgesehen sind, leicht und wirtschaftlich an Substrate mit kompakten Kontaktfleckenarrays, ähnlich wie denen, die beim Flip-Chip-Bonden verwendet werden, angepaßt werden.
- Chips können in Form eines Wafers vorhanden sein, der eine Vielzahl von Chips enthält, die alle dasselbe Design oder verschiedene Designs haben. Auf den den Wafer bildenden einzelnen Chips können individuelle, getrennte Einfügestücke positioniert werden, und die Einfügestücke können wie oben erörtert, mit den Chips zusammengebaut werden. Bei diesem Vorgang werden die Kontakte auf jedem Chip mit den Zuleitungen und den Anschlußpunkten jedes Einfügestücks verbunden. Nachdem die Einfügestücke an den Chips angebracht wurden, und wünschenswerterweise nach einem Einhüllen der Verbindungsstellen zwischen den Zuleitungen jedes Einfügestücks und den Kontakten jedes Chips, werden die einzelnen Chips vom Wafer und voneinander getrennt, wie durch Zerschneiden des Wafers unter Verwendung einer herkömmlichen Waferzerlege- oder "Zerteil"-Einrichtung, wie sie allgemein dazu verwendet wird, einzelne Chips ohne Einfügestücke abzutrennen. Diese Prozedur ergibt eine Vielzahl von Unteraufbauten von Chips und Einfügestücken, die jeweils an einem einzelnen Substrat angebracht werden können.
- Alternativ kann ein Wafer mit einer Vielzahl von Chips mit einer Lage zusammengebaut werden, die eine Vielzahl von Einfügestücken enthält. Wiederum werden die Kontakte auf jedem Chip mit den Anschlußpunkten und den Zuleitungen eines individuellen Einfügestücks über den speziellen Chip verbunden. Der Wafer und die Lage werden nach diesem Vorgang zertrennt, wünschenswerterweise nach einem Umhüllen der Zuleitungen, um für einzelne Unteraufbauten mit jeweils einem Chip und einem Einfügestück zu sorgen.
- Einfügestücke können auch in Form einer Lage bereitgestellt werden, die mehrere Einfügestücke, wie ein Einfügestück, enthält, an vorbestimmten Relativpositionen entsprechend den Positionen von Chips bei einem fertiggestellten Aufbau mit einem Substrat. Chips können an den einzelnen Einfügestücken angebracht werden, und der Gesamtaufbau aus mehreren Chips und der Lage mit mehreren Einfügestücken können an einem Substrat angebracht werden. Jedes Einfügestück in einem derartigen Aufbau enthält wünschenswerterweise ein Muster von Anschlußpunkten und Zuleitungen, wie oben erörtert. Diese Variante der Zusammenbauprozeduren sorgt für eine Vereinigung mehrerer Chips zu einem größeren Unteraufbau, bevor ein Verbinden mit dem Substrat erfolgt.
- Ein bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendeter Halbleiterchip
820 verfügt über eine im Wesentlichen ebene Vorderseite822 (die in die11 erkennbare Seite) mit einem zentralen Bereich824 angrenzend an das geometrische Zentrum der Seite sowie einem Randbereich826 angrenzend an die die Seite822 begrenzenden Ränder828 . Die Vorderseite oder kontakttragende Seite822 des Chips soll die Oberseite des Chips bilden. So ist, wenn Richtungen spezifiziert werden, die aus der Vorderseite822 heraus und vom Chip wegzeigende Seite, d. h. die Richtung, die in der11 aus der Zeichenebene zum Betrachter zeigt, die Richtung nach oben. Die Richtung nach unten ist die entgegengesetzte Richtung. Wie bei der vorliegenden Offenbarung in Zusammenhang mit einem Halbleiterchipaufbau verwendet, sollen derartige Begriffe so verstanden werden, daß sie auf dieser Übereinkunft beruhen, und sie sollen nicht so verstanden werden, daß sie irgendwelche speziellen Richtungen in Bezug auf den normalen Schwerkraft- Bezugsrahmen beinhalten sollen. Der Chip820 verfügt auch über mehrere in Reihen832 angeordnete Randkontakte830 , wobei eine derartige Reihe an jeden Rand828 des Chips angrenzt. Die Reihen832 schneiden einander nicht, sondern sie enden statt dessen mit nennenswerten Abständen von den Ecken des Chips, so daß die Ecken834 frei von Randkontakten830 sind. Auch der zentrale Bereich824 der Chipvorderseite822 ist frei von Kontakten. Die Kontakte830 in jeder Reihe832 sind mit sehr engen Abständen beabstandet, mit typischerweise ungefähr 100 bis ungefähr 250 Mikrometern vom Zentrum zum Zentrum. Dieser Abstand vom Zentrum zum Zentrum ist für Drahtbonden oder automatisiertes Bonden mittels eines Bandträgers angemessen. Diese Chipkonfiguration ist für Chips mit einer hohen Anzahl von I/O-Anschlüssen typisch, wie ursprünglich zur Verwendung bei Drahtbondsystemen oder Systemen mit automatischem Bonden mittels eines Bandträgers vorgesehen. - Bei einem Zusammenbauverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein lagenförmiges, dielektrisches Einfügestück
836 mit einem Chip820 zusammengebaut. Das Einfügestück836 verfügt über eine flexible obere Schicht838 (13 ) aus einer dünnen Lage eines Materials mit relativ hohem Elastizitätsmodul sowie einer nachgiebigen unteren Schicht840 aus einem Material mit relativ niedrigem Elastizitätsmodul. Das Material der oberen Schicht838 mit hohem Modul kann ein Polymer wie ein Polyimid oder ein anderes wärmehärtendes Polymer, ein Fluorpolymer oder ein thermoplastisches Polymer sein. Das nachgiebige Material der unteren Schicht840 mit niedrigem Modul kann ein Elastomer sein. Wünschenswerterweise verfügt das Material mit niedrigem Modul über elastische Eigenschaften (einschließlich des Elastizitätsmoduls), die mit denen von Weichkautschuk vergleichbar sind, mit einer durch ein Härteprüfgeräts gemessenen Härte von ungefähr 20 bis 70 Shore A. Das Einfügestück836 verfügt über eine durch die untere Schicht840 gebildete erste oder Unterseite842 und eine durch die obere Schicht838 gebildete zweite oder Oberseite844 . Die untere, nachgiebige Schicht840 verfügt über Löcher oder Hohlräume841 zwischen Materialanhäufungen843 des Materials mit niedrigem Modul. - Das Einfügestück
836 verfügt über Ränder846 , die die Flächen842 und844 begrenzen und sich zwischen diesen erstrecken. Das Einfügestück verfügt auch über eine Vielzahl zentraler Anschlußpunkte848 , die über die zweite oder Oberseite844 verteilt sind. Die Anschlußpunkte848 sind mit im Wesentlichen gleichen Zwischenräume so auf der Fläche844 verteilt, daß sie ein "Flächenarray" bilden. Die Abmessungen des Einfügestücks836 in der Ebene der Oberseite844 sind kleiner als die entsprechenden Abmessungen des Chips820 in der Ebene der Vorderseite822 . Die Anzahl der zentralen Anschlußpunkte848 kann ungefähr der Anzahl peripherer Kontakte830 auf dem Halbleiterchip entsprechen. Jedoch ist der lineare Mitte-Mitte-Abstand zwischen benachbarten zentralen Anschlußpunkten848 wesentlich größer als der Mitte-Mitte-Abstand zwischen benachbarten peripheren Kontakten830 auf dem Chip, da die zentralen Kontakte848 im Wesentlichen gleichmäßigen verteilt sind, anstatt daß sie nur auf einige wenige Reihen konzentriert wären. Jeder zentrale Anschlusspunkt848 ist mit einer der Materialanhäufungen843 des Materials mit niedrigem Modul in der nachgiebigen Schicht840 ausgerichtet, wohingegen die Löcher841 in der nachgiebigen Schicht nicht mit den zentralen Anschlußpunkten848 ausgerichtet sind. Bei einer Variation dieser Ausführungsform können die Löcher mit Anschlußpunkten848 ausgerichtet sein. Bei einer weiteren Variation können die Löcher zusammenhängend ausgebildet sein, wohingegen die Materialanhäufungen des Materials mit niedrigem Modul gesonderte Stäbe oder Säulen bilden, die ganz von derartigen kontinuierlichen Löchern umgeben sind. - Wie es am besten aus der
13 erkennbar ist, ist jeder zentrale Anschlusspunkt848 mit einer Teilzuleitung50 und einem Bondanschlußpunkt852 verbunden, die einstückig mit dem zentralen Anschlusspunkt ausgebildet sind. Zentrale Anschlußpunkte848 , Teilzuleitungen50 und Bondanschlußpunkte852 können aus im wesentlichen jedem beliebigen elektrisch leitenden Material bestehen, jedoch bestehen sie vorzugsweise aus einem metallischen Material wie Kupfer und Kupferlegierungen, Edelmetallen und Edelmetallegierungen. Diese Komponenten werden typischerweise durch herkömmliche fotolithografische Ätz- oder Abscheidungstechniken auf der Ober- oder zweiten Seite844 des Einfügestücks836 hergestellt. Die Bondanschlußpunkte832 sind in Reihen54 angrenzend an die Ränder846 des Einfügestücks angeordnet. Wie es am besten aus der12 erkennbar ist, existieren vier derartige Reihen54 von Bondanschlußpunkten, wobei eine benachbart zu jedem Rand des Einfügestücks liegt. - Beim Zusammenbauverfahren gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung wird das Einfügestück
836 mit den vorgefertigten Anschlußpunkten848 , den Teilzuleitungen50 und den Bondanschlußpunkten852 darauf so auf den Chip820 positioniert, daß die erste Seite842 des Einfügestücks der Vorderseite822 des Chips zugewandt ist und die Ränder846 des Einfügestücks innerhalb der Reihen832 der Randkontakte830 auf dem Chip angeordnet sind. Bondkontaktanschlüsse832 werden durch einen herkömmlichen Drahtbondvorgang elektrisch mit Kontakten830 auf dem Chip verbunden. Die Anordnung der Bondanschlußpunkte852 in Reihen parallel zu den Reihen von Randkontakten830 auf dem Chip, benachbart zu diesen, erleichtert den Drahtbondprozeß erheblich. Die beim Drahtbondvorgang aufgebrachten feinen, flexiblen Bonddrähte856 verschmelzen mit den Bondanschlußpunkten852 und den Teilzuleitungen50 auf dem Einfügestück, um zusammengesetzte Zuleitungen zu bilden, die sich von den Randkontakten des Chips zu den zentralen Anschlußpunkten auf dem Einfügestück erstrecken. Wie es am besten unter Bezugnahme auf die13 erkennbar ist, erstreckt sich jede derartige zusammengesetzte Zuleitung von einem Randkontakt830 auf zentrale Weise zu einem zugehörigen zentralen Anschlusspunkt848 . Jede derartige zusammengesetzte Zuleitung erstreckt sich über den Rand846 des Einfügestücks. - Im nächsten Stadium des Prozesses wird ein dielektrisches Umhüllungs- oder Lotmaskierungsmaterial mit niedrigem Elastizitätsmodul wie ein Silikonkautschuk oder ein anderes gießbares Polymer
858 (14 ) auf das Einfügestück und den Chip und auf die Bonddrähte856 aufgetragen. Die Umhüllung wird so aufgetragen, daß Löcher860 in Ausrichtung mit jedem der zentralen Anschlußpunkte848 auf dem Einfügestück verbleiben. Dies kann so bewerkstelligt werden, wie es oben unter Bezugnahme auf den Aufbau der9 erörtert wurde. In diesem Stadium ist der Aufbau relativ stabil und kann leicht gehandhabt werden. So sind die Drähte856 durch die Umhüllung vollständig geschützt. - Entweder vor oder nach dem Auftragen der Umhüllung
858 können der Chip und alle innerhalb des Aufbaus hergestellten Verbindungen dadurch getestet werden, daß zeitweilige elektrische Verbindungen mit den zentralen Anschlußpunkten848 hergestellt werden. Da die zentralen Anschlußpunkte848 mit erheblichen Mitte-Mitte-Abständen vorliegen, können sie leicht mit Prüfspitzen wie dem schematisch in der14 dargestellten Satz862 mit mehreren Prüfspitzen kontaktiert werden. Darüber hinaus ist, da die untere Schicht840 des Einfügestücks nachgiebig ist, jeder zentrale Anschlusspunkt848 zur Vorderseite822 des Chips820 hin, und von dieser weg, auslenkbar. So kann die untere Schicht durch die Spitzen864 des Satzes862 von Prüfspitzen zusammengedrückt werden. Dies erleichtert es sehr, guten elektrischen Kontakt zwischen einer Vielzahl von Prüfspitzen und einer Vielzahl von zentralen Anschlußpunkten gleichzeitig herzustellen, und dies erleichtert demgemäß stark das elektrische Testen des Chips und der anderen Komponenten des Aufbaus. Die Konfiguration der nachgiebigen Schicht840 trägt zu diesem Vorgang bei. Jede Materialanhäufung843 des Materials mit niedrigem Modul sorgt für eine Unterstützung und Halterung der ausgerichteten Anschlußpunkte848 . Da die Spitzen864 des Satzes862 von Prüfspitzen mit den Anschlußpunkten in Kontakt stehen, wird jede Materialanhäufung843 in der vertikalen Richtung zusammengedrückt und zeigt daher die Tendenz, in horizontaler Richtung, parallel zur Ebene des Chips, aufzuwölben. Löcher841 sorgen für Raum für ein derartiges Aufwölben. Jeder Anschlusspunkt848 kann sich im Wesentlichen unabhängig von den anderen Anschlußpunkten nach unten zum Chip hin bewegen. Die nachgiebige Schicht840 muß nur für eine ausreichende Abwärtsbewegung von Anschlußpunkten848 sorgen, um Toleranzen der Komponenten und der Testeinrichtung dadurch aufzufangen, daß Differenzen der Vertikalposition zwischen benachbarten Anschlußpunkten und/oder Prüfspitzen aufgefangen werden. Typischerweise reicht eine Nachgiebigkeit von ungefähr 0,125 mm oder weniger aus. Z. B. kann die nachgiebige Schicht840 ungefähr 0,2 mm dick sein. - Obwohl der Satz
862 von Prüfspitzen schematisch so dargestellt ist, daß er nur einige wenige Spitzen864 enthält, kann er tatsächlich eine vollständige Besetzung von Spitzen864 mit einer Anzahl entsprechend der Anzahl von Anschlußpunkten848 aufweisen, so daß alle Anschlußpunkte848 gleichzeitig kontaktiert werden können. Die Spitzen des Satzes862 von Prüfspitzen können stabil an einem gemeinsamen Halter865 angebracht sein. Daher kann der Satz von Prüfspitzen stabil, zuverlässig und beständig sein. Die spezielle Form der Spitzen864 ist nicht kritisch. Jedoch können die Spitzen864 wünschenswerterweise als kleine Metallkugeln ausgebildet sein, die durch Lötverbindung mit dem Halter865 verbunden sind. Der Halter865 kann seinerseits ein Keramikkörper mit geeigneten Innenzuleitungen sein, ähnlich einem herkömmlichen Halbleitersubstrat. Da der Satz von Prüfspitzen gleichzeitige Verbindungen mit allen Anschlußpunkten im Unteraufbau herstellen kann, und da der Satz von Prüfspitzenabmessungen und eine Konfiguration ähnlich einem tatsächlichen Substrat aufweisen kann, kann die unter Verwendung der Prüfspitze hergestellte zeitweilige elektrische Verbindung für einen realistischen Test des Unteraufbaus aus dem Chip und dem Einfügestück sorgen. Insbesondere enthält der Satz von Prüfspitzen keine langen Zuleitungen, die zu unerwünschten Induktivitäten und/oder Kapazitäten führen können. Demgemäß kann der Satz von Prüfspitzen dazu verwendet werden, den Chip mit voller Geschwindigkeit zu testen und zu betreiben. Da der Satz von Prüfspitzen eine einfache, wirtschaftliche Vorrichtung bilden kann, können viele derartige Sätze von Prüfspitzen in einer Herstellanlage bereitgestellt werden, so daß jeder Chip für eine längere Periode getestet werden kann. - Im nächsten Stadium des Zusammenbauvorgangs nach dem Testen wird der Unteraufbau aus dem Chip und dem Einfügestück einem Substrat gegenüber angeordnet, das elektrische Kontaktflecke trägt. Der Aufbau wird so auf dem Substrat positioniert, daß die zentralen Anschlußpunkte
848 auf die elektrischen Kontaktflecke auf dem Substrat zuweisen und jeder zentrale Anschlußpunkt848 mit einem Kontaktfleck ausgerichtet ist. Zwischen den zentralen Anschlußpunkten und den Kontaktflecken des Substrats können Materialanhäufungen aus einem elektrisch leitenden Bondmaterial wie einem Lot oder einem elektrisch leitenden Kleber angebracht werden. Es wird dann dafür gesorgt, daß diese Materialanhäufungen fließen und eine Verbindung mit den zentralen Anschlußpunkten848 und den Kontaktflecken herstellen, um dadurch mechanische und elektrische Verbindungen zwischen den zentralen Anschlußpunkten und den Kontaktflecken zu bilden. Dieses Stadium des Prozesses kann im Wesentlichen dieselben Techniken nutzen, wie sie bei einer Oberflächenmontage-Technik zum Aufbauen von Komponenten auf gedruckten Leiterplatten verwendet werden. Da die zentralen Anschlußpunkte848 mit erheblichen Mitte-Mitte-Abständen angeordnet sind, können standardmäßige Oberflächenmontagetechniken ohne Schwierigkeit verwendet werden. Z. B. kann eine hohe Anzahl von I/O-Anschlüssen mit Mitte-Mitte-Abständen von 10 bis 25 Mil (250 bis 625 Mikrometer) erzielt werden. Bei einer alternativen Ausführungsform kann jeder Kontaktfleck auf dem Substrat ein trennbarer Mikrominiaturverbinder wie eine Buchsenanordnung sein, und an jedem Anschlusspunkt kann ein passender trennbarer Verbinder vor handen sein. Z. B. kann jeder Anschlusspunkt848 einen Miniaturstift aufweisen, der so ausgebildet ist, daß er in eine derartige Buchse eingreift. In diesem Fall dienen die Stifte als Maßnahme zum Verbinden von Anschlußpunkten848 mit den Kontaktflecken des Substrats. Die Umhüllungs- oder Lötmaskierungsschicht kann mit Metallringen versehen sein, die jedes Loch860 und demgemäß jeden Anschlusspunkt848 umgeben. Jeder derartige Ring bildet einen vorbestimmten Bereich, der durch Lot benetzt werden kann und so das Lot an jeder Verbindungsstelle auf ein vorbestimmtes Gebiet eingrenzt. Auch können kleine Stummel, Kugeln oder Stifte in den Löchern der Lotmaskierungsschicht in elektrischem Kontakt mit den Anschlußpunkten848 positioniert sein, und diese Stummel können an ein Substrat gelötet werden. - Insoweit jeder Randkontakt
830 auf dem Chip mit einem der zentralen Anschlußpunkte848 auf dem Einfügestück verbunden wird und jeder derartige zentrale Anschlusspunkt mit einem der Kontaktflecke auf dem Substrat verbunden wird, wird jeder Randkontakt830 mit einem der Kontaktflecke auf dem Substrat verbunden. Der Substratkontaktfleck kann selbstverständlich durch herkömmliche Verbindungen (nicht dargestellt) im Substrat mit anderen Elementen einer elektrischen Schaltung verbunden werden. Z. B. kann das Substrat eine Leiterplatte, eine Schalttafel oder ein Hybridschaltungssubstrat mit verschiedenen elektronischen Elementen zusätzlich zum Chip820 sein. - Die Verbindungen zwischen dem Chip und dem Substrat (zwischen Randkontakten
830 und Kontaktflecken) sind im Gebiet des Chips selbst untergebracht, d. h. innerhalb des vom Chip820 belegten Gebiets auf dem Substrat. So wird kein Raum auf der Fläche des Substrats durch ein herkömmliches "auseinanderlaufendes" Muster vom Verbindungen vergeudet. Darüber hinaus ist der Aufbau gegen Wärmezyklen im Wesentlichen beständig. Jede der zusammengesetzten Zuleitungen, die einen der Chip-Randkontakte und einen der zentralen Anschlußpunkte848 auf dem Einfügestück verbinden, ist flexibel. So sind die Teilzuleitungen50 (13 ) auf der Oberfläche des Einfügestücks selbst vorzugsweise flexibel, und es sind auch die feinen Bonddrähte856 flexibel. Das Einfügestück selbst und insbesondere die obere Schicht838 und die untere nachgiebige Schicht840 können flexibel sein. Demgemäß kann eine erhebliche Bewegung von Anschlußpunkten848 auf dem Einfügestück relativ zu Kontakten830 auf dem Chip in Richtungen parallel zur Vorderseite des Chips auftreten. Eine derartige Bewegung kann aufgefangen werden, ohne daß wesentliche Kräfte auf die Verbindungsstellen zwischen den Zuleitungen und den Chipkontakten wirken. Während des Gebrauchs des Aufbaus können Wärmeexpansionsdifferenzen zwischen dem Chip820 und dem Substrat zu einer merklichen Auslenkung der Kontaktflecke auf dem Substrat relativ zu Randkontakten830 auf dem Chip führen. Insoweit die zentralen Anschlußpunkte848 des Einfügestücks durch relativ steife, nicht nachgiebige leitende Materialanhäufungen mit den Kontaktflecken des Substrats verbunden sind, zeigen die zentralen Anschlüsse die Tendenz, sich mit den Kontaktflecken zu bewegen. Jedoch wird eine derartige Bewegung leicht aufgefangen und führt demgemäß nicht zu erheblichen Belastungen an den Verbindungen zwischen den zentralen Anschlüssen und Kontaktflecken. - Der in der
15 dargestellte Aufbau verfügt über ein Einfügestück836' ähnlich dem oben unter Bezugnahme auf die11 bis14 erörterten Einfügestück. Jedoch weisen die vorgefertigten, den Anschlußpunkten848' zugeordneten Zuleitungen850' äußere oder Kontaktabschnitte854' auf, die sich über den Rand846' des Einfügestücks nach außen erstrecken. Wenn die vorgefertigten Zuleitungen850' auf der oberen Schicht838' des Einfügestücks angeordnet werden, überqueren die vorgefertigten Zuleitungen den Rand846' des Einfügestücks in beachtlicher Höhe über der ersten oder Unterseite842' des Einfügestücks. Die vorstehenden äußeren Abschnitte854' sind nach unten zur ersten Fläche842' des Einfügestücks gekrümmt. Diese Krümmung wird wünschenswerterweise während der Herstellung des Einfügestücks und der Zuleitungen hergestellt, bevor das Einfügestück mit dem Chip zusammengebaut wird. Beim Zusammenbauvorgang wird das Einfügestück836' , auf dem die Zuleitungen850' und die Anschlußpunkte848' bereits montiert sind, so auf dem Chip820' positioniert, daß die äußeren Abschnitte854' mit den Kontakten830' des Chips ausgerichtet sind. Die Krümmung der Zuleitungen liegt unter den äußeren oder Kontaktabschnitten854' in enger Nachbarschaft zu den Chipkontakten830' . Dann wird ein Werkzeug855 zur Einwirkung auf die äußeren Abschnitte854' gebracht, um diese einer Kraft aufzusetzen, um so die Zuleitungen854' in Eingriff mit den Chipkontakten830' zu drücken, um die äußeren Abschnitte854 der Zuleitungen850' direkt mit den Chipkontakten zu verbinden. Typischerweise wird durch das Werkzeug855 Druck gemeinsam mit Wärme und/oder Ultraschallenergie ausgeübt. Dieses Stadium des Prozesses kann herkömmliche Thermokompressions- oder Ultraschallbondtechniken verwenden, wie sie herkömmlicherweise dazu verwendet werden, innere Zuleitungen bei einem automatisierten Bondvorgang mittels eines Bandträgers oder einem "TAB"-Vorgang anzubonden. Dieser Bondvorgang sorgt für eine Verbindung zwischen jedem Chipkontakt850' und einem der Anschlußpunkte848' auf dem Einfügestück, ohne daß irgendein dazwischenliegender Drahtbondvorgang erforderlich wäre. Wenn einmal die Kontakte und die Anschlußpunkte auf diese Weise verbunden sind, kann der sich ergebende Unteraufbau im Wesentlichen auf dieselbe Weise, wie sie oben erörtert ist, vergossen und mit einem Substrat verbunden werden. Da die Zuleitungen850' flexibel sind, sind die Anschlußpunkte848' in Bezug auf die Kontakte830' beweglich, um eine Wärmeausdehnung zu kompensieren. - Die bei dieser Struktur verwendeten Anschlußpunkte
848' und Zuleitungen850' können durch Fotolithografietechniken hergestellt werden. Z. B. kann das Einfügestück zunächst durch eine massive Kupferfolie oder ein anderes Metall, das die zweite Fläche844' bedeckt und sich über die Ränder846' hinaus erstreckt, hergestellt werden. Die sich über die Ränder des Einfügestücks erstreckenden Abschnitte der Metallfolie können ausgebaucht werden, um zur Wirkung einer Abwärtskrümmung zu führen. Die Oberfläche der Metallschicht, die nach oben hin weg vom Einfügestück zeigt (die nach oben in der Zeichnung in der15 zeigt), kann durch ein herkömmli ches Fotoresistmuster so bedeckt werden, daß der Fotoresist die den Anschlußpunkten848' und den Zuleitungen850' entsprechenden Gebiete bedeckt. Die entgegengesetzte Fläche der Folie kann in den Gebieten, die sich über die Ränder846' des Einfügestücks hinaus erstrecken, mit einem weiteren Fotoresist bedeckt werden. Dann kann die Folie einer Ätzlösung ausgesetzt werden, um die nicht durch den Fotoresist bedeckten Gebiete auf der Oberseite zu entfernen, d. h. alle Gebiete der Metallfolie außer den Anschlußpunkten848' und den Zuleitungen850' zu entfernen. Der Fotoresist kann entfernt werden, wobei das Einfügestück mit den Anschlußpunkten und den Zuleitungen auf ihm verbleibt. Die der Metallfolie durch Ausbauchen verliehene Krümmung sorgt für die gewünschte Abwärtskrümmung in den äußeren Abschnitten854' der Zuleitungen. Alternativ können die Zuleitungen nach dem Ätzen unter Verwendung eines Formungsstempels umgebogen werden. Bei einem noch anderen Verfahren zur Zuleitungsherstellung kann das dielektrische Einfügestück, oder eine der im Wesentlichen ebenen dielektrischen Schichten, die das Einfügestück bilden, mit Merkmalen versehen sein, die aus der Ebene der Schichten vorstehen, wie Höckern oder länglichen Rippen. Die Zuleitungen können durch Abscheiden von Metall oder einem anderen leitenden Material so hergestellt werden, daß Zuleitungen gebildet sind, die sich über die vorstehenden Merkmale hinweg erstrecken, wobei dann diejenigen Teile der dielektrischen Schicht oder des Einfügestücks, die die vorstehenden Merkmale bilden, entfernt werden, wie durch selektives Ätzen der dielektrischen Schicht, wodurch Zuleitungen zurückbleiben, die aus der Ebene heraus gekrümmt sind. Der Schritt des Abscheidens des leitenden Materials zum Herstellen der Zuleitungen kann durch selektives Abscheiden des leitenden Materials unter Verwendung herkömmlicher Techniken oder durch Abscheiden eines leitenden Materials und durch selektives Ätzen oder anderes Entfernen desselben vor dem Ätzen der dielektrischen Schicht ausgeführt werden. - Eine alternative, im Wesentlichen ähnliche Anordnung, verfügt über ein Einfügestück mit einer flexiblen oberen Schicht, ähnlich der oberen Schicht
838 beim oben unter Bezugnahme auf die11 –14 erörterten Einfügestück. Anschlußpunkte und Zuleitungen sind auf der ersten oder Unterseite dieser Schicht so positioniert, daß die Anschlußpunkte zum Chip zeigen, wenn die Schicht auf dem Chip positioniert ist. Das Einfügestück kann auch eine gesonderte nachgiebige untere Schicht enthalten, die zwischen der oberen Schicht und der Vorderseite des Chips angeordnet ist und auch unterhalb Anschlußpunkten, d. h. zwischen diesen und dem Chip angeordnet ist. Die nachgiebige Schicht kann auf der Chipfläche positioniert werden, bevor die obere Schicht und die Anschlußpunkte auf der nachgiebigen Schicht positioniert werden. In diesem Fall kann die nachgiebige Schicht auf ihrer Ober- und ihrer Unterseite Kleber tragen, um die obere Schicht mit dem Chip zu verbinden. Da die nachgiebige Schicht weich ist, verbleibt die obere Schicht selbst dann flexibel, wenn sie über die nachgiebige Schicht mit dem Chip verbunden ist, und die Anschlußpunkte sind immer noch in Bezug auf die Kontakte in einer Richtung parallel zur Fläche des Chips beweglich. Alternativ kann die nachgiebige Schicht aus einem teilgehärteten Elastomer, wie einen sogenannten Silikonelastomer der "Stufe B" hergestellt sein. Nach dem Aufbau der obe ren Schicht kann dieses teilweise gehärtete Material vollständig gehärtet werden, wie durch Erwärmung, was bewirkt, daß sich das Elastomer mit der oberen Schicht und der Chipoberfläche verbindet. Bei dieser Anordnung sind die Anschlußpunkte unter der oberen Schicht angeordnet. Um für Zugriff auf die Anschlußpunkte von der zweiten oder Oberseite des Einfügestücks her zu sorgen, wird die obere Schicht des Einfügestücks durchlöchert, wie durch Einstrahlen von Strahlungsenergie von einer Strahlungsenergiequelle wie einem Laser, und zwar in Ausrichtung mit den Anschlußpunkten, um dadurch Löcher in Ausrichtung mit diesen zu erzeugen. Wenn die Löcher einmal ausgebildet sind, kann der sich ergebende Unteraufbau auf dieselbe Weise wie oben erörtert, mit einem Substrat verbunden werden. Diese Löcher können hergestellt werden, bevor das Einfügestück mit dem Chip verbunden wird, und tatsächlich können sie hergestellt werden, bevor die Anschlußpunkte auf dem Einfügestück positioniert werden. Bei einer weiteren alternativen Anordnung können die Anschlußpunkte und die Zuleitungen auf der nachgiebigen Schicht selbst angebracht werden. - Der in der
16 dargestellte Aufbau ist demjenigen der15 ähnlich. Jedoch verfügen die außenliegenden Abschnitte8354 von Zuleitungen8350 über äußere Fortsätze, die sich über periphere bzw. Randkontakte8330 des Chips hinaus erstrecken. Diese äußeren Fortsätze sind an einem Befestigungs- bzw. Sicherungselement8361 befestigt. Obwohl in der16 nur ein Sicherungselement8361 erkennbar ist, ist deutlich zu beachten, daß an jedem Rand eines Einfügestücks8336 , wie in der17 erkennbar, ein ähnliches Sicherungselement8361 vorhanden ist. Jedes Sicherungselement dient dazu, die äußeren Abschnitte der Zuleitungen zu verstärken und abzustützen und ein unerwünschtes Verbiegen der Zuleitungen in Richtungen parallel zu den Flächen des Einfügestücks und des Chips während des Zusammenbaus zu verhindern. Die zentralen Anschlußpunkte8348 und die Randkontakt-Zuleitungen8350 , die dem Einfügestück8336 zugeordnet sind, sind auf der ersten oder dem Chip zugewandten Fläche8342 der oberen Schicht8338 des Einfügestücks angeordnet. Wie es am besten aus der17 erkennbar ist, sind die Sicherungselemente8361 durch Brückenelemente8363 mit dem Einfügestück8336 verbunden. Die Brückenelemente sind an voneinander beabstandeten Stellen um den Umfang des Einfügestücks herum angeordnet. Vorzugsweise sind das Einfügestück, die Sicherungselemente und die Brückenelemente als einstückige Einheit ausgebildet. Alle diese Komponenten können Teile einer einstückigen Lage aus einem dielektrischen Material sein. So können das Einfügestück8336 , die Brückenelemente8363 und die Sicherungselemente8361 alle als Teil eines langgestreckten Bands8381 (17 ) ausgebildet sein, das mehrere Einfügestücke8336 aufweisen kann, von denen jedes über zugeordnete Sicherungselemente und Brückenelemente verfügt. Das Band kann auch Abfall- oder Beschneidungsgebiete8383 aufweisen. Während der verschiedene Zusammenbau- und Handhabungsvorgänge können die Einfügestücke und die Chips durch den Prozeß des Vorschiebens des Bands vorgeschoben werden. - Brückenelemente
8363 sind an den Ecken des Einfügestücks angeordnet. Der bei diesem Aufbau verwendete Chip8320 verfügt über vier Reihen8332 von Randkontakten8330 , wobei die Reihen ein im Wesentlichen rechteckiges Muster bilden. Jedoch enden die Reihen der Randkontakte kurz vor den Ecken dieses Rechteckmusters, so daß die Eckbereiche des Musters im Wesentlichen frei von Kontakten8330 sind. Brückenelemente8363 liegen über diesen Eckbereichen, und sie bedecken demgemäß keinen der Kontakte8330 . - Jedes Sicherungselement
8361 verfügt über eine obere Schicht8301 (16 ). Jedes Sicherungselement verfügt über einen inneren Rand8365 , der sich im Wesentlichen parallel zu einem Rand8346 des Einfügestücks erstreckt, so daß diese parallelen Ränder einen länglichen Schlitz8367 zwischen dem Sicherungselement und dem Einfügestück bilden. Schlitze8367 sind mit den Reihen8332 der Chip-Randkontakte8330 ausgerichtet. Die Randkontakt-Zuleitungen8350 erstrecken sich über die Schlitze8367 , wobei die äußeren Fortsätze8354 dieser Zuleitungen an den Sicherungselementen8361 angebracht sind, so daß jede Randkontakt-Zuleitung8350 sowohl durch das Einfügestück als auch das Sicherungselement gehalten wird. - Jedes Sicherungselement
8361 verfügt über eine einzelne Reihe äußerer Anschlußpunkte8372 , die sich im Wesentlichen parallel zum benachbarten Schlitz8367 erstrecken. Die äußeren Anschlußpunkte8372 sind auf der ersten oder dem Chip zugewandten Fläche8369 der oberen Schicht8301 jedes Sicherungselements8361 angeordnet. Äußere Anschlußzuleitungen8374 (16 ) erstrecken sich von den äußeren Anschlußpunkten8372 über die Schlitze8367 nach innen. Jede derartige äußere Anschlußzuleitung verfügt über ein inneres Ende8367 , das am Einfügestück8336 befestigt ist. So erstrecken sich sowohl die äußeren Anschlußzuleitungen8372 als auch die Randkontakt-Zuleitungen8350 über den Schlitz8367 . Diese Zuleitungen liegen entlang der Länge jedes Schlitzes8367 vermischt vor. - Im Einfügestück und in der oberen Schicht jedes Sicherungselements sind Löcher
8360 in Ausrichtung mit den zentralen Anschlußpunkten8348 und den äußeren Anschlußpunkten8372 vorhanden, so daß die zentralen und die äußeren Anschlußpunkte von den zweiten Flächen des Einfügestücks und der Sicherungselemente her, d. h. von der vom Chip wegzeigenden Fläche, zugänglich sind. - Das Einfügestück
8336 verfügt über eine nachgiebige untere Schicht8340 , und jedes Sicherungselement8361 kann eine nachgiebige untere Schicht8303 (16 ) aufweisen. Alle diese nachgiebigen Schichten können den oben erörterten nachgiebigen Schichten ähnlich sein, und sie können zum Erhöhen ihrer Nachgiebigkeit Löcher (nicht dargestellt) beinhalten. Die nachgiebigen Schichten des Einfügestücks und der Sicherungselemente können gesondert von diesen Komponenten hergestellt und zusammengebaut werden, oder sie können in das Band8381 eingeschlossen sein. - Die Zuleitungen und die Anschlußpunkte können vor Ort auf dem Einfügestück und den Sicherungselementen durch einen Ätzprozess, ähnlich den oben beschriebenen, ausgebildet werden. Auf die dielektrische Lage, die schließlich die obere Schicht
8338 des Einfügestücks und die oberen Schichten8301 der Sicherungselemente bildet, kann eine Kupfer- oder andere Metallfolie auflaminiert werden und dann mit einem Fotoresistmuster bedeckt und geätzt werden, um die verschiedenen Anschlußpunkte und Zuleitungen zu bilden. Löcher8360 und Schlitze8367 können nach den Anschlußpunkten und Zuleitungen durch selektives Aufbringen von Strahlungsenergie wie Laserstrahlung auf die Folie zum selektiven Entfernen von Abschnitten der Folie ausgebildet werden. Alternativ können die Schlitze und Löcher vor den Zuleitungen und Anschlußpunkten ausgebildet werden, wie durch Ätzen oder mechanisches Stanzen der dielektrischen Lage. Dann können die Zuleitungen und Anschlußpunkte durch Auftragen und selektives Ätzen einer Metallschicht hergestellt werden. In diesem Fall sollten die Löcher und Schlitze in der dielektrischen Lage zeitweilig mit einem Resist gefüllt werden, um ein unerwünschtes Ätzen der Zuleitungen und der Anschlußpunkte durch ein Ätzmittel zu verhindern, das durch die Löcher und die Schlitze eindringt. Die Randkontakt-Zuleitungen8350 und die äußeren Anschlußzuleitungen8374 werden innerhalb der Schlitze8367 zur Unterseite des Einfügestücks nach unten umgebogen. Die Abwärtskrümmung dieser Zuleitungen kann dadurch hergestellt werden, daß die zum Herstellen dieser Zuleitungen verwendete Folie eingebaucht wird. So erstreckt sich jede derartige Zuleitung zur Unterseite des Einfügestücks, obwohl sich jede Zuleitung8350 und8374 von oberhalb der unteren Schichten83083 und340 der Sicherungselemente und des Einfügestücks in den Schlitz8367 erstreckt. Bevor das Einfügestück mit dem Chip zusammengebaut wird, wird ein Satz von Unterstützungselementen8307 dem Chip8320 gegenüberstehend so angeordnet, daß ein derartiges Unterstützungselement entlang jedem Rand8309 des Chips liegt. Wie es am besten aus der19 erkennbar ist, können Unterstützungselemente8307 als einstückiger rechteckiger Ring oder als Box8311 , die die Ränder des Chips eng umgeben kann, vorhanden sein. Jedes Unterstützungselement verfügt über eine Oberseite8313 (16 ), die so angeordnet ist, daß sie im Wesentlichen koplanar mit der Vorder- oder Oberseite8322 des Chips liegt. So können der Chip8320 und die Unterstützungselemente8307 auf einem planaren Träger8315 angeordnet sein, und die Dicke der Unterstützungselemente kann im Wesentlichen der Dicke des Chips entsprechen. - Beim Zusammenbauen des Einfügestücks mit dem Chip wird das Einfügestück mit den darauf vorhandenen verschiedenen Anschlußpunkten und Zuleitungen so auf dem Chip positioniert, daß die Schlitze, und demgemäß die Zuleitungen, mit den Randkontakten auf dem Chip ausgerichtet sind. Jedes Sicherungselement
8361 liegt über einem Unterstützungselement8307 und wird zumindest teilweise durch ein solches Element abgestützt. Dann wird in jeden Schlitz8367 ein Bondwerkzeug eingeführt und mit den Randkontakt-Zuleitungen8350 und den äußeren Anschlußzuleitungen8372 in Eingriff gebracht, um jede derartige Zuleitung in Kontakt mit einem der Randkontakte8330 auf dem Chip zu drücken. Durch das Werkzeug können Wärme, Druck und Ultraschallenergie zugeführt werden, um den Bondvorgang zu fördern. Die Anordnung der Zuleitungen innerhalb des Schlitzes erleichtert den Bondvorgang erheblich. Das Bondwerkzeug8355 kann in einen der Schlitze8367 eingeführt werden und entlang der Länge desselben verschoben werden, um alle Zuleitungen mit allen in diesem Schlitz ausgerichteten Randkontakten8330 zu verbinden. Dieser Prozeß kann für jeden Schlitz8367 wiederholt werden. Das Werkzeug kann gleichzeitig mit vielen Zuleitungen in Kontakt treten und diese anbonden. - Nachdem die Zuleitungen an die Kontakte angebondet wurden, wird eine dielektrische Umhüllung (nicht dargestellt) mit niedrigem Modul aufgetragen. Bei einem alternativen Zusammenbauprozeß können die nachgiebigen Schichten
8340 und8303 durch die Umhüllung hergestellt werden. So kann die Umhüllung so aufgetragen werden, daß sie zwischen das Einfügestück (nicht dargestellt) und den Chip eindringt, um dazwischen eine nachgiebige Schicht8340 auszubilden. Die Umhüllung kann auch zwischen Sicherungselementen8361 und Unterstützungselementen8307 eindringen, um nachgiebige Schichten8303 zu bilden, und sie kann in Schlitze8367 eindringen, die Zuleitungen8374 und8350 zu bedecken. Die Umhüllung kann unter Druck in flüssigem oder fließfähigem Zustand eingebracht und dann gehärtet werden. Das Einfügestück, der Chip und zugehörige Elemente können während dieses Prozesses in einem Formwerkzeug angeordnet werden, und das Formwerkzeug kann die Abfallgebiete8383 der Lage oder des Bands (17 ) abklemmen, um den Fluß der Umhüllung zu begrenzen. Die Umhüllung kann unter Verwendung einer Standard-Spritzgießtechnik unter Druck eingespritzt werden. Nach dem Vergießen kann der in den16 und17 dargestellte Aufbau vom Band getrennt werden und im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie die oben erörterten Aufbauten an einem Substrat montiert werden. So können sowohl die äußeren Anschlußpunkte8372 als auch die zentralen Anschlußpunkte8348 mit Kontaktflecken auf dem Substrat verbunden werden. - Der in den
16 und17 dargestellte Aufbau sorgt für eine gute Verstärkung der Zuleitungen während der Herstellung. Auch sorgen die äußeren Anschlußpunkte für erhöhte Verbindungskapazität. Obwohl sich die Sicherungselemente und die äußeren Anschlußpunkte nach außen über die Randkontakte auf dem Chip erstrecken, ist diese Erstreckung nach außen oder das "Auffächern" minimal. Vorzugsweise belegt der Aufbau mit Sicherungselementen und äußeren Anschlußpunkten ein Gebiet in der Ebene parallel zur Chipfläche, das nicht größer als ungefähr das 1,5-Fache, wünschenswerterweise nicht mehr als ungefähr das 1,2-Fache, des vom Chip selbst belegten Gebiets ist. - Wie es in der
18 dargestellt ist, ist ein Einfügestück8436 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit Sicherungselementen8461 , Schlitzen8467 und äußeren Anschlußpunkten8472 ähnlich den entsprechenden Komponenten versehen, die oben unter Bezugnahme auf die16 und17 erörtert wurden. Äußere Anschlußpunkte8472 sind auf der zweiten Fläche jedes Sicherungselements angeordnet, d. h, auf der Fläche, die vom Halbleiterchip8420 weg zeigt. Das Einfügestück8436 verfügt auch über zentrale Anschlußpunkte8448 auf seiner zweiten Fläche. Jeder zentrale Anschlusspunkt8448 ist mit einer Teilzuleitung8450 und einem Bondanschlußpunkt8452 verbunden. In ähnlicher Weise ist jeder äußere Anschlusspunkt8472 mit einer ähnlichen Teilzuleitung7475 und einem Bondanschlußpunkt8477 verbunden. Zu beiden Seiten jedes Schlitzes8467 existieren Reihen von Bondanschlußpunkten8452 und8477 . Die Bondanschlußpunkte werden durch einen Drahtbondvorgang ähnlich demjenigen, der oben unter Bezugnahme auf die13 erörtert wurde, mit den Randkontakten8430 auf dem Chip8420 verbunden. Hierbei erleichtert wiederum die Anordnung der Bondanschlußpunkte in Reihen den Drahtbondvorgang. - Der Chip
8420 verfügt auch über zentrale Kontakte8431 , die im zentralen Bereich der Chipvorderseite angeordnet sind. Das Einfügestück8436 verfügt über eine diese zentralen Kontakte umgebendes Loch8480 . Einige der Bondanschlußpunkte8452 , die bestimmten zentralen Anschlußpunkten8448 zugeordnet sind, sind angrenzend an die Ränder des Lochs8480 angeordnet. Diese Bondanschlußpunkte werden durch Drahtbonden mit den zentralen Kontakten8431 des Chips verbunden, so daß diese und die Randkontakte8430 über die zentralen Anschlußpunkte8448 des Einfügestücks mit dem Substrat verbunden werden. - Erfindungsgemäße Aufbauten können zusätzliche Elemente zum mechanischen und elektrischen Schutz beinhalten. So kann im Einfügestück eine dünne, elektrisch leitende Erdungsschicht, wie eine Metallschicht, enthalten sein, um die Anschlußpunkte elektrisch gegen den Chip zu isolieren und für eine bessere Kontrolle von Impedanzen in Zuleitungen zu sorgen, die sich entlang dem Einfügestück erstrecken. Eine derartige leitende Schicht muß durch eine dielektrische Schicht von den Anschlußpunkten getrennt sein. Das Einfügestück selbst kann mehrere Schichten von Anschlußpunkten und Zuleitungen enthalten, die durch dielektrische Zwischenschichten voneinander getrennt sind. Eine derartige Anordnung erlaubt es, daß die Zuleitungen auf dem Einfügestück einander schneiden, ohne miteinander in Kontakt zu treten, und sie erlaubt mehr Zuleitungen und/oder breitere Zuleitungen in einem vorgegebenen Gebiet. Die obersten Schichten eines derartigen mehrschichtigen Einfügestücks können über Löcher verfügen, die mit den Anschlußpunkten der unteren Schichten ausgerichtet sind, um für Zugang zu diesen Anschlußpunkten der unteren Schichten zu sorgen und Anschluß an ein Substrat zu erlauben.
- Die in der
20 dargestellten Komponenten sind denen ähnlich, die in den16 und17 dargestellt sind. So verfügt die Struktur über ein Einfügestück8736 und Sicherungselemente8761 , die zwischen sich Schlitze8767 bilden, wobei in der20 nur ein derartiges Sicherungselement und ein Schlitz erkennbar sind. Die äußeren Anschlußzuleitungen und die peripheren Zuleitungen verfügen über Abschnitte8754 , die sich über die Schlitze erstrecken. Jeder derartige Zuleitungsabschnitt erstreckt sich von oberhalb der nachgiebigen Schicht8703 des zugehörigen Sicherungselements und oberhalb der nachgiebigen Schicht8740 des Einfügestücks in den Schlitz. Beim in der16 dargestellten Zustand, vor dem Anbonden von Zuleitungsabschnitten8754 an Anschlußpunkte8730 des Chips, sind diese Zuleitungsabschnitte im Wesentlichen eben. D. h., daß sie sich in einer Ebene im Wesentlichen parallel zur Ebene des Einfügestücks8736 und demgemäß parallel zur Ebene der Chipvorderseite8722 erstrecken, wenn das Einfügestück über dem Chip liegt. Jede derartige Zuleitung ist in dieser horizontalen Ebene in der Erstreckungsrichtung des Schlitzes gekrümmt. So verfügt jede derartige Zuleitung über Endabschnitte8780 und8782 an den Rändern des Schlitzes, angrenzend an das Sicherungselement8781 bzw. das Einfügestück8736 . Jeder Zuleitungsabschnitt8754 verfügt ferner über einen mittleren Abschnitt8784 angrenzend an das Zentrum des Schlitzes, über einem der Randkontakte8730 auf dem Chip8720 . Jeder derartige mittlere Abschnitt8784 ist gegen die imaginäre Achse versetzt, die die Enden8780 und8782 verbindet. Wie es in der20 dargestellt ist, liegt der Versatz in der Erstreckungsrichtung des Schlitzes8767 . Während des Zusammenbauprozesses wird ein Werkzeug8786 in den Schlitz8767 eingeschoben, um den Zuleitungsabschnitt8754 mit dem Randkontakt8730 des Chips zu verbinden. Das Werkzeug greift am mittleren Abschnitt8784 jedes Zuleitungsabschnitts an und drückt den mittleren Abschnitt nach unten in Kontakt mit dem Chipkontakt8730 . Da der mittlere Abschnitt gegen die die Enden8780 und8782 verbindende Achse versetzt ist, kann diese Abwärsbewegung des mittleren Abschnitts durch eine kontrollierte Verdrillbewegung der Enden aufgefangen werden. Der mittlere Abschnitt8784 kann auch in gewissem Ausmaß nach unten umgebogen werden. Diese Konstruktion sorgt für eine kontrollierte Abwärtsbewegung des mittleren Abschnitts8784 . Da jeder Zuführungsabschnitt8754 während dieses Vorgangs an den Enden8780 und8782 festgehalten wird, verbleiben die Abschnitte an den gewünschten Positionen und werden demgemäß korrekt zum Chipkontakt8730 ausgerichtet. Da alle mittleren Abschnitte8784 in derselben Richtung versetzt sind, erhöhen die Versätze der Zuleitungsabschnitte die erforderlichen Abstände zwischen Zuleitungsabschnitten8754 entlang der Länge des Schlitzes8767 nicht. Darüber hinaus können diese Versätze, die in der Ebene des Einfügestücks liegen, ohne gesonderten Ausbauchungs- oder Biegevorgang beim selben Ätzvorgang erzeugt werden, der zum Ausbilden der Zuleitungen verwendet wird. Das Bondwerkzeug kann gleichzeitig mit den mittleren Abschnitten mehrerer Zuleitungen in Eingriff treten und diese Anbonden. - Wie es in den
21 und22 dargestellt ist, beinhaltet eine Verbindungskomponente930 zur Verwendung beim Anbringen von Anschlußpunkten an der Rück- oder Unterseite eines Chips eine im Wesentlichen kreuzförmige, einstückige Lage mit einem im Wesentlichen rechteckigen Verstärkungselement932 und Flügeln932 , die von den Rändern desselben vorstehen. Die Lage verfügt über Schichtstruktur mit einer leitenden Schicht936 , einer Isolierschicht938 und einer weiteren Isolierschicht940 auf der entgegengesetzten Seite der leitenden Schicht936 . Die Schicht938 bildet eine erste Fläche942 der Verbindungskomponente, wohingegen die Schicht940 eine zweite Fläche944 bildet. Auf der ersten Fläche942 der Verbindungskomponente ist in einem zentralen Bereich des Verstärkungselements932 ein Satz von Anschlußpunkten946 angeordnet. Diese Anschlußpunkte können in einem rechteckigen, gitterförmigen Array angeordnet sein. Obwohl in der31 der Deutlichkeit der Darstellung halber nur einige wenige Anschlußpunkte dargestellt sind, können auf einer Typischen Komponente einige Hundert Anschlußpunkte vorhanden sein. - Zuleitungen
948 sind auch auf der ersten Fläche942 der Verbindungskomponente930 ausgebildet, wobei jede derartige Zuleitung einstückig mit einem Anschlusspunkt946 ausgebildet und elektrisch mit diesem verbunden ist. Zuleitungen948 erstrecken sich nach außen, vom Verstärkungselement932 auf den Flügeln934 weg, und sie stehen zu den Enden der Flügel vor. So verfügt jede derartige Zuleitung948 über einen sich entlang dem zugehörigen Flügel erstreckenden Flügelabschnitt und einen zentralen Abschnitt, der sich ausgehend vom Innenrand des Flügels zum zugehörigen Anschlusspunkt946 erstreckt. Die Dicke der die Verbindungskomponente930 bildenden verschiedenen Schichten ist in der22 der Deutlichkeit der Darstellung halber stark übertrieben. In der Praxis weist jede dieser Schichten die minimale Dicke auf, die dazu erforderlich ist, die elektrischen Bedingungen zu erfüllen. Wünschenswerterweise weisen die Isolierschichten938 und940 die minimale Dicke auf, die dazu erforderlich ist, für Freiheit feiner Löcher und Unterbrechungen in der Isolation zu sorgen, wohingegen die leitende Schicht936 und die Zuleitungen948 die minimale Dicke aufweisen, die für elektrische Kontinuität sowie dazu erforderlich ist, für einen Strompfad mit relativ niedrigem Widerstand zu sorgen. Vorzugsweise ist jede der Isolierschichten weniger als ungefähr 9,5 mm dick, bevorzugter weniger als ungefähr 9,25 mm dick, wohingegen die leitende Schicht936 vorzugsweise weniger als ungefähr 0,1 mm dick ist und jede der Zuleitungen948 vorzugsweise weniger als ungefähr 0,1 mm dick ist. Die Verbindungskomponente930 kann aus im Wesentlichen denselben Materialien und auf im Wesentlichen dieselbe Weise wie das Band hergestellt werden, das für Prozesse mit automatischem Bonden mittels eines Bandträgers verwendet wird. So können die Isolierschichten938 und940 herkömmliche dielektrische Polymermaterialien wie Polyimid beinhalten, wohingegen die Schicht936 , die Leiter948 und die Anschlußpunkte946 aus Kupfer oder anderen Metallen bestehen können. Das Muster der Anschlußpunkte und der Leiter können durch fotochemisches Ätzen oder durch Abscheidungstechniken, ähnlich denen, die bei der Herstellung von Bändern für automatisches Bonden mittels eines Bandträgers sowie flexibler gedruckter Schaltungen verwendet werden, hergestellt werden. - Die Komponente
930 kann mit einem boxförmigen Element950 verwendet werden, wie es in den23 und24 dargestellt ist. Das boxförmige Element950 verfügt über vier Unterstützungselemente oder Wände952 , die so angeordnet sind, daß sie einen im Wesentlichen rechteckigen Ring bilden, und ein Bodenelement954 , das sich über das Innere des Rings hinweg erstreckt, so daß die Wände952 und das Bodenelement954 zusammenwirkend eine rechteckige Box mit geschlossenem Boden und einem nach oben (in der23 sichtbare Seite) offenen Innenraum956 bilden. Die Box verfügt über die Länge l und die Breite w, die geringfügig größer als die entsprechenden Abmessungen des Chips920 sind, wohingegen die Tiefe d dieser Box wünschenswerterweise geringfügig größer als die Dicke des Chips920 ist, d. h. geringfügig größer als der Abstand zwischen den Flächen922 und924 des Chips. Jedes Unterstützungselement oder jede Wand952 verfügt über einen sich nach unten, unter das Bodenelement954 erstreckenden Vorsprung958 , so daß die Vorsprünge958 und das Bodenelement954 zusammenwirkend einen weiteren offenen Innenraum960 an der Unterseite des Bodenelements954 bilden. Das Bodenelement verfügt über mehrere Löcher oder Öffnungen962 durch es hindurch zwischen den Räumen956 und960 . Der Raum960 ist flacher als der Raum956 . Das Boxelement950 kann aus im Wesentlichen starren Materialien hergestellt werden, wie thermoplastischen oder wärmehärtenden Polymeren, keramischen und glaskeramischen Materialien, Verbundstoffen mit Polymermatrix und Verbundstoffen mit Metallmatrix sowie Metallen, wobei Metalle und Polymere bevorzugt sind. - Bei einem Herstellprozeß gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung wird eine zurückfedernde, nachgiebige Schicht
964 (25 ) aus einem Material mit relativ niedrigem Elastizitätsmodul im unteren oder nach unten zeigenden Raum960 des Boxelements950 angebracht. Vorzugsweise verfügt dieses Material mit niedrigem Modus über Elastizitätseigenschaften (einschließlich des Elastizitätsmoduls, die mit denen von weichem Kautschuk vergleichbar sind, mit von einem Härteprüfgerät gemessenen ungefähr 20 bis ungefähr 70 Shore A. Die nachgiebige Schicht964 verfügt über Löcher966 verteilt mit Materialanhäufungen968 des Materials mit niedrigem Modul. Die Schicht964 kann aus einer Lage eines massiven Elastomers dadurch hergestellt werden, daß diese gestanzt oder perforiert wird, um Löcher966 zu bilden, und die dann in den unteren Raum960 des Boxelements950 eingesetzt und am Ort durch ein Klebermaterial970 befestigt wird, daß sich durch Löcher962 im Bodenelement954 des Boxelements950 erstreckt. Ein Teil dieses Klebermaterials kann teilweise oder vollständig die Oberseite des Bodenelements954 beschichten, um für ein gewisses Ausmaß an Oberflächenhaftung oder Klebrigkeit an der Oberseite des Bodenelements zu sorgen. Alternativ kann die nachgiebige Schicht964 durch Verguß am Ort innerhalb des unteren Raums des Boxelements hergestellt werden. So kann das elastomere Material in flüssigem Zustand eingeleitet werden und chemisch oder durch Wärme in einen elastischen Zustand gehärtet werden. Wenn die nachgiebige Schicht964 auf diese Weise hergestellt wird, kann ein Teil des elastomeren Materials auf dieselbe Weise wie das Klebermaterial970 durch die Löcher962 dringen. Dies dient zum Befestigen der nachgiebigen Schicht an der Unterseite des Bodenelements. Die nachgiebige Schicht kann auch durch Siebdruck aufgebracht werden. Bei noch einer anderen alternativen Prozedur kann die nachgiebige Schicht einfach im unteren Raum des Boxelements positioniert werden, ohne daß sie an ihm befestigt wird. - Im nächsten Stadium des Zusammenbauprozesses wird die Verbindungskomponente
930 so mit dem Boxelement950 zusammengefügt, daß die zweite Fläche44 der Verbindungskomponente der freiliegenden oder Unterseite der nachgiebigen Schicht964 zugewandt ist und das Verstärkungselement932 mit dem Bodenelement954 und der nachgiebigen Schicht964 ausgerichtet ist. In diesem Stadium des Prozesses steht jeder Flügel934 der Verbindungskomponente930 über die Wände952 nach außen vor und erstreckt sich über das untere Ende eines Vorsprungs958 hinweg. So ist der zentrale Bereich des Anschlußpunkte946 tragenden Verstärkungselements mit der nachgiebigen Schicht964 ausgerichtet, wobei die Anschlußpunkte nach unten, weg von der nach giebigen Schicht und vom Bodenelement954 zeigen. Die Anordnung von Materialanhäufungen968 in der nachgiebigen Schicht964 wird so ausgewählt, daß sie zur Anordnung der Anschlußpunkte946 paßt. Wie es am besten in der26 dargestellt ist (die ein späteres Stadium des Prozesses veranschaulicht), ist jeder Anschlusspunkt946 mit einer Materialanhäufung968 des Materials mit niedrigem Modul ausgerichtet, wohingegen die Löcher966 in der Schicht964 mit den Zwischenräumen zwischen Anschlußpunkten946 ausgerichtet sind. - Im nächsten Stadium des Herstellprozesses werden Flügel
934 nach oben entlang den Wänden oder der Unterstützungselemente952 des Boxelements950 umgebogen. So erstrecken sich jeder Flügel934 und die Flügelabschnitte48 der Leiter an einem derartigen Flügel entlang der zugehörigen Wand952 nach oben. Das Ende jedes Flügels ist nach innen über den obersten Rand der zugehörigen Wand952 umgebogen. So ist, wie es aus der25 erkennbar ist, das Ende des Flügels934a am oberen Ende der Wand952a nach innen umgebogen. In ähnlicher Weise erstreckt sich der Flügel934b entlang der Seitenwand952b nach oben, wie es in der26 dargestellt ist, und er ist über das oberste Ende der Wand952b nach innen umgebogen. So sind die äußersten Enden der Leiter948 benachbart zu den Rändern der Flügel entlang den oberen Rändern der Wände952 , entfernt vom Bodenelement954 um die obere Öffnung des Raums956 herum angeordnet. Leiter948 erstrecken sich entlang den Wänden des Boxelements zu Anschlußpunkten946 , die unterhalb des Boxelements angeordnet sind, nach unten. Da das Verbindungselement930 und damit die Flügel934 flexibel sind, kann der Umbiegevorgang leicht ausgeführt werden. Die äußersten Enden der Flügel, die über den oberen Rändern der Wände950 liegen, sind mit den Oberseiten der Wände verbunden. - Eine Schicht aus einem vorzugsweise flexiblen dielektrischen Material wird als Lötmaskenschicht
972 aufgebracht, die die nach unten zeigende erste Fläche des Verstärkungselements932 bedeckt. Die Lötmaskenschicht972 ist mit Öffnungen974 versehen, die mit Anschlußpunkten946 des Verstärkungselements ausgerichtet sind. Diese Lötmaskenschicht kann durch Gießen oder selektives Härten eines elastomeren Materials hergestellt werden. Z. B. kann das Material in fließfähigem, ungehärtetem Zustand aufgebracht und dann durch Strahlungsenergie gehärtet werden. Die Strahlungsenergie kann selektiv aufgebracht werden, um alle Teile der Schicht mit Ausnahme derjenigen über den Anschlußpunkten946 zu härten. Folgend auf dieses selektive Härten können die ungehärteten Teile entfernt werden. Alternativ kann die Lötmaske als massive Schicht aufgetragen und mit Löchern versehen werden, um Anschlußpunkte946 freizulegen. Wie weiter unten näher erörtert, kann die Lötmaskenschicht972 in bestimmten Fällen weggelassen werden. - Der Aufbau bildet in diesem Stadium ein Behältnis, das zum Aufnehmen eines Halbleiterchips ausgebildet ist. Diese Behältnisse können durch Massenherstellung vorgefertigt und an Halbleiterchip-Hersteller und -Anwender verteilt werden. Alternativ kann das Behältnis unmittelbar vor seiner Vereinigung mit einem Halbleiterchip hergestellt werden.
- Das Behältnis wird dadurch mit einem Halbleiterchip
920 vereinigt, daß als Erstes der Chip920 (26 ) in den oben liegenden oder oberen Raum956 des Boxelements950 so eingesetzt wird, daß die Vorderseite922 des Chips nach oben, weg vom Bodenelement954 und vom Verstärkungselement932 zeigt. Der Chip920 kann zeitweilig durch den Kleber970 an der Oberseite des Bodenelements954 an seiner Position innerhalb des Behältnisses gehalten werden. In dieser Position stehen die Ränder926 des Chips den Unterstützungselementen oder den Wänden952 des Boxelements gegenüber. Der Chip920 ist im Wesentlichen vom selben Typ, wie er in der11 veranschaulicht ist. Dieser Chip920 verfügt über an seiner Vorderseite922 angeordnete Kontakte928 , die benachbart zu den Rändern926 des Chips in Reihen angeordnet sind. Flügel934 , und demgemäß Zuleitungsabschnitte948 an denselben, erstrecken sich entlang Rändern926 des Chips nach oben, so daß sich die Zuleitungen auf jedem derartigen Flügel bis in die Nähe einer Reihe von Kontakten928 auf dem Chip erstrecken. Jede Reihe von Kontakten928 ist unmittelbar benachbart zu den äußersten Enden von Zuleitungen948 auf einem der Flügel934 positioniert. Die Vorderseite922 des Chips, und damit die Kontakte928 , sind ungefähr auf derselben Höhe über dem Bodenelement954 wie die äußersten Enden der Zuleitungen948 angeordnet, obwohl die äußersten Enden der Zuleitungen geringfügig über der Fläche922 angehoben sein können. - Während sich der Chip in dieser Position befindet, werden die Kontakte
928 dadurch elektrisch mit Zuleitungen948 verbinden, daß die Kontakte durch Drahtbonden an den benachbarten äußersten Enden der Zuleitungen angebracht werden. Beim Drahtbondvorgang werden feine Drähte974 zwischen Kontakten928 und Zuleitungsabschnitten948 angeschlossen, um dadurch jeden Zuleitungsabschnitt948 elektrisch mit einem Kontakt928 in der benachbarten Kontaktreihe zu verbinden. Tatsächlich verschmelzen die Drähte974 mit den Zuleitungsabschnitten948 , um eine zusammengesetzte Zuleitung zu bilden, die sich ausgehend von einem Anschlusspunkt928 um ein Wandelement952 und nach unten entlang dem Rand926 des Chips zu einem Anschlusspunkt946 auf dem Verstärkungselement932 erstreckt. Der Prozeß des Drahtbondens für sich ist in der Elektroniktechnik gut bekannt und muß hier nicht detailliert beschrieben werden. Kurz gesagt, nutzt dieser Prozeß einen Spender- und Bondkopf für einen beweglichen Draht. Der Kopf wird mit einem der zu verbindenen Elemente in Kontakt gebracht, und ein Ende eines feines Drahts wird mit einem derartigen Element verbunden. Dann wird der Kopf verstellt, während der Draht ausgegeben wird, bis er das andere anzuschließende Element erreicht, woraufhin der Draht mit einem derartigen anderen Element verbunden und durchgeschnitten wird, wodurch der Draht am Ort verbleibt. Drahtbondprozesses werden typischerweise dadurch kontrolliert, daß die Relativposition und die Ausrichtung der zu verbindenden Komponenten erfaßt werden und dann der Drahtbondkopf entsprechend gesteuert wird, um die Drähte in Kontakt mit den gewünschten Elementen zu bringen. Dies erlaubt es, die gewünschten Verbindungen selbst dann herzustellen, wenn die Relativpositionen der zu verbindenden Komponenten von den Nennpositionen abweichen. Typischerweise werden die Relativpositionen und die Ausrichtungen der Komponenten durch ein visuelles Robotersystem, wie Mustererkennungssysteme auf Fernseherbasis, erfaßt. Diese Techniken werden wünschenswerterweise beim Drahtbondschritt des vorliegenden Verfahrens verwendet. Wenn derartige Techniken verwendet werden, ist es nicht erheblich, für große Genauigkeit beim Positionieren des Chips920 oder beim Positionieren der Zuleitungsabschnitte948 zu sorgen. Dies minimiert das Erfordernis einer engen Kontrolle des oben erörterten Biegevorgangs. - Nachdem die Bonddrähte
974 angebracht wurden, wird ein Kontaktfleck975 aus weichem, wärmeleitendem Material, wie Silikon mit einem wärmeleitenden Füllstoff, auf der Vorderseite922 des Chips angebracht. Der Kontaktfleck bedeckt den zentralen Teil der Vorderseite des Chips, entfernt von den Kontakten918 und den Drähten974 . Auf der Vorderseite922 des Chips wird eine Schicht aus einer Umhüllung976 aufgetragen. Die Umhüllung, die wünschenswerterweise ein weiches, dielektrisches Material ist, bedeckt die Bonddrähte974 , die Kontakte928 und die äußersten Enden der Zuleitungsabschnitte948 , die auf den Wänden952 angeordnet sind. Die Umhüllung dringt wünschenswerterweise auch in Räume zwischen den Rändern926 des Chips und der zugewandten Wände952 des Boxelements ein und füllt diese zumindestens teilweise aus. Dann wird auf der Oberseite des Aufbaus eine Abdeckung978 angebracht. Die Abdeckung978 kann ein boxähnliches metallisches Element sein, das allgemein als "Chipbecher" bezeichnet wird, oder sie kann vor Ort aus einem polymeren Material wie einem Epoxid auf den Aufbau gegossen werden. Die Abdeckung978 kann mit dem Umfang der Lötmassenschicht972 vereint werden, um den Aufbau gegen anschließende Verunreinigung abzudichten. Die Umhüllung976 steht mit der Vorderseite922 des Chips und auch der Abdeckung978 in Kontakt, um so für einen Pfad zur Wärmeübertragung vom Chip zur Abdeckung zu sorgen. Dies erleichtert die Wärmeübertragung vom Chip zur Umgebung, außerhalb des Aufbaus, während des Betriebs des Chips. Die Abdeckung978 steht auch mit Schichten975 in Kontakt, was die Wärmeübertragung weiter erleichtert. - Der Aufbau wird vor der Verwendung als Teil eines größeren Aufbaus wünschenswerterweise getestet. Der Aufbau wird wünschenswerterweise auf im Wesentlichen dieselbe Weise wie oben erörtert, unter Verwendung eines elektrischen Testhalters mit zahlreichen Stiften oder Prüfspitzen, die mit einer geeigneten Testschaltung verbunden sind und stabil auf einem gemeinsamen Halter oder Träger montiert sind, getestet. Um für einen zuverlässigen Test zu sorgen, müssen die zahlreichen Stifte oder Prüfspitzen auf dem Testhalter gleichzeitig mit den jeweiligen Anschlußpunkten
946 in Kontakt gehalten werden. Auch bei dieser Anordnung können Anschlußpunkte946 unabhängig zum Chip922 hin ausgelenkt werden. Eine derartige Auslenkung erlaubt eine fortgesetzte Bewegung des Testhalters und des Aufbaus aufeinander zu, bis alle Stifte mit ihren jeweiligen Anschlußpunkte946 in Eingriff stehen. Jeder Anschlusspunkt946 wird durch die Elastizität der nachgiebigen Schicht gegen den zugehörigen Stift des Testhalters vorbelastet. Dies sorgt für zuverlässigen Kontakt und einen zuverlässigen Test. Wie oben erörtert, trägt die Konfiguration der nachgiebigen Schicht964 zu diesem Vorgang bei. Jede Materialanhäufung968 aus dem Material mit niedrigem Modul sorgt für eine Verstärkung und Unterstützung des damit ausgerichteten Anschlußpunkts946 . Wenn die Stifte des Texthalters die Anschlußpunkte kontaktieren, wird jede Materialanhäufung968 in der vertikalen Richtung zusammengedrückt, weswegen sie die Tendenz zeigt, sich in horizontalen Richtungen, parallel zur Ebene des Chips, auszuwölben. Die Löcher966 schaffen Raum für ein derartiges Auswölben. Die nachgiebige Schicht964 muß nur für eine ausreichende Bewegung der Anschlußpunkte946 sorgen, um Toleranzen bei der Testausrüstung und dem Aufbau selbst aufzufangen. Typischerweise reicht eine Nachgiebigkeit von ungefähr 0,0005 Zoll (0,125 mm) oder weniger aus. Z. B. kann die nachgiebige Schicht964 ungefähr 0,008 Zoll (0,2 mm) dick sein. - Nach dem Testen wird der Aufbau unter Verwendung von Techniken ähnlich den oben erörterten, die zum Montieren der Aufbauten verwendet werden, auf einem Substrat
988 (26 ) mit elektrischen Kontaktflecken990 montiert. Z. B. kann der Aufbau so auf dem Substrat plaziert werden, daß die Öffnungen974 in der Lötmassenschicht972 und Anschlußpunkte946 mit den Kontaktflecken990 des Substrats ausgerichtet sind. Zwischen den Anschlußpunkten946 und den Kontaktflecken990 des Substrats können Materialanhäufungen aus einem elektrischen leitenden Bondmaterial991 wie einem Lot oder einem elektrisch leitenden Kleber angebracht werden. Diese Materialanhäufungen können auf dieselbe Weise wie oben erörtert zum Fliesen und zum Verbinden mit den Anschlußpunkten und Kontaktflecken gebracht werden. - Da Anschlußpunkte
946 mit erheblichen Mitte-Mitte-Abständen angeordnet sind, können Standard-Oberflächenmontagetechniken ohne Schwierigkeit verwendet werden. In dieser Hinsicht ist zu beachten, daß Anschlußpunkte946 über eine Fläche verteilt sind, die ungefähr der Gesamtfläche der Unterseite924 des Chips entsprechen. Demgegenüber sind die Kontakte928 des Chips selbst in Reihen um den Umfang konzentriert. So können die Mitte-Mitte-Abstände zwischen den Anschlußpunkten946 wesentlich größer als die Mitte-Mitte-Abstände zwischen Kontakten928 sein. Bei typischen Anwendungen können elektrisch Verbindungen für einen Chip mit einer erheblichen Anzahl von Eingangs- und Ausgangsanschlüssen, allgemein als "I/O-Anzahl" bezeichnet, mit Mitte-Mitte-Abständen von 10 bis 15 Mil (250 bis 625 Mikrometer) erzielt werden. - Die zusammengesetzten Zuleitungen mit Zuleitungsabschnitten
948 und Bonddrähten974 sorgen für zuverlässige Verbindungen zwischen Kontakten928 und Anschlußpunkten946 . Da sich die elektrisch leitende Schicht936 des Verbindungselements930 mit Zuleitungsabschnitten948 nach oben, entlang dem Chip erstreckt, weisen die Zuleitungsabschnitte948 eine vorhersagbare, kontrollierte Impedanz auf. Dieses zuverlässige elektrische Funktionsvermögen ist noch durch die vorhersagbare geometrische Konfiguration der Zuleitungsabschnitte948 verstärkt. Jeder Zuleitungsabschnitt948 verfügt über eine vorbestimmte Breite, und er befindet sich an einer vorbestimmten Position in Bezug auf die benachbarten Zuleitungsabschnitte. Diese Relativpositionen und die Breiten werden festgelegt, wenn das Verbindungselement930 hergestellt wird. Obwohl die zusammengesetzten Zuleitungen Bonddrähte974 enthalten, sind diese so kurz, daß sie zu keiner nennenswerten nicht vorhersagbaren Kapazität oder Induktivität führen. - So sorgt der Aufbau für eine kompakte, stabile und wirtschaftliche Chipmontage. Der Gesamtaufbau belegt geringfügig mehr Fläche (in der Chipebene) als der Chip selbst. Da sich die Zuleitungen und Flügel entlang dem Chip in enger Nachbarschaft zu den Rändern desselben erstrecken, vergrößern sie die vom Aufbau belegte Fläche nicht wesentlich. Auch kann hohe Qualität dadurch gewährleistet werden, daß der Aufbau vor der Montage auf dem Substrat vorab getestet werden kann. Die oben erörterten Verfahren und der Aufbau können auf zahlreiche Arten varuert werden. Auch kann die Lötmaskenschicht
972 in jedem Stadium des Prozesses aufgetragen werden. Falls erwünscht, könnte diese Schicht als Teil des Verbindungselements930 hergestellt werden, oder sie könnte nach den restlichen Komponenten des Aufbaus aufgetragen werden, wie durch Aufgießen vor Ort, so daß die Lötmaskenschicht932 die Abdeckung978 kontaktiert. - Die Konfiguration des Boxelements
950 kann ausgehend von der veranschaulichten varuert werden. Das Bodenelement954 kann vollständig weggelassen werden, oder andernfalls kann es nur kleine Nasen aufweisen, die nach innen ausgehend von den Wänden952 vorstehen, um den Chip nur an seinen Rändern oder Ecken zu halten. In jedem Fall befindet sich die nachgiebige Schicht964 in direktem Eingriff mit der Unterseite des Chips und mit dem Verstärkungselement. Alternativ können die Löcher962 im Bodenelement954 weggelassen werden. Die nach unten stehenden Vorsprünge958 der Wände952 können weggelassen werden, so daß die Wände fluchtend mit dem Bodenelement oder fluchtend mit der Unterseite des Chips enden, wenn das Bodenelement weggelassen ist. Die Unterränder der Wände können mit Abschrägungen oder Radien versehen sein, um eine Beschädigung der Verbindungskomponente930 zu verhindern, wenn die Flügel nach oben umgebogen werden. Das Boxelement kann mit Trägern versehen sein, wie Beinen in seinen Ecken, die nach unten vorstehen, um mit dem Substrat in Eingriff zu treten. In diesem Fall dient das Boxelement zum Halten des Chips über dem Substrat, um dadurch ein Zerstören der Lötverbindungsstellen während Herstellprozeduren oder im Gebrauch zu verhindern. Diese Anordnung ist dann von besonderem Nutzen, wenn eine Wärmesenke zwangsweise in Eingriff mit der Vorderseite des Chips gehalten wird. Auch kann das Boxelement als Teil einer hermetischen Abdichtungsanordnung um den Chip herum verwendet werden. - Die benachbart zum Verstärkungselement angeordnete nachgiebige Schicht
964 kann sich nach außen zu den Außenseiten der Wände oder Unterstützungselemente952 erstrecken, so daß ein Teil der nachgiebigen Schicht zwischen dem Unterrand jeder derartigen Wand oder Unterstützungselement und dem Verstärkungselement eingefügt ist. Diese Anordnung ist dann von besonderem Nutzen, wenn einige der Anschlußpunkte946 auf demjenigen Teil des Verstärkungselements angeordnet sind, der mit den Unterrändern der Wände ausgerichtet ist. - Wenn sich der Wärmeexpansionskoeffizient des Boxelements wesentlich von demjenigen des Chips unterscheidet, können sich die Bonddrähte
974 verbiegen, um eine Relativbewegung des Chips und der Zuleitungsabschnitte an den Enden der Flügel, über den Oberrändern der Wände, zu kompensieren. In diesen Fällen, in denen die Flügelabschnitte von Zuleitungen908 und40 direkt mit den Kontakten auf dem Chip verbunden werden, wie unten erörtert, können diese Flügelabschnitte der Zuleitungen flexibel sein, um für eine ähnliche Kombination zu sorgen. Wenn der Wärmeexpansionskoeffizient des Boxelements wesentlich von dem des Substrats verschieden ist, wird das Verstärkungselement vorzugsweise nicht mit dem Boden des Boxelements, außer über die nachgiebige Schicht, verbunden. Dies ermöglicht es den Flügeln, sich zu verbiegen, und das Verstärkungselement kann sich relativ zum Boxelement bewegen und Wärmeexpansionsdifferenzen absorbieren. - Die Konfiguration der Wärmetransportelemente kann beträchtlich varuert werden. So kann der thermisch leitende Kontaktfleck oder die Schicht
975 einen Metallstab aufweisen, der mit der Vorder- oder der Oberseite des Chips verbunden ist. Eine derartige metallische Wärmesenke kann Rippen, Platten oder Vorsprünge aufweisen, um die Wärmeübertragung weiter zu erleichtern. Mehrere Chips können mit derselben Wärmesenke in Kontakt stehen. Im Wesentlichen kann jede Wärmesenke verwendet werden, die bei herkömmlichen Chipaufbauten mit der Oberseite nach oben verwendet werden können. - Das Verstärkungselement und die Flügel können mehr als eine Schicht von Zuleitungen enthalten, um besonders komplizierten Verbindungserfordernissen zu genügen. Auch kann an jedem Rand des Verstärkungselements mehr als ein Flügel vorhanden sein, und diese mehreren Flügel können sich in überlagerter Beziehung entlang dem Rand des Chips oder entlang der Wand des Boxelements erstrecken.
- Wie es in der
27 dargestellt ist, kann das Boxelement weggelassen werden. So können die Flügel2134 des Verbindungselements9130 nach oben, entlang den Rändern9126 des Chips9120 umgebogen werden, ohne daß Wandelemente dazwischen liegen. Auch kann die nachgiebige Schicht9164 direkt zwischen dem Verstärkungselement9132 und der Unter- oder Rückseite9124 des Chips9120 angeordnet sein, ohne daß irgendein Bodenelement dazwischen liegt. Bei der in der27 dargestellten Anordnung erstreckt sich jeder Flügel9134 nicht nur nach oben entlang der Seite des Rands9126 des Chips, sondern er erstreckt sich auch nach innen über einen Randabschnitt der Chipvorderseite9122 angrenzend an den Rand9126 . Jeder Flügel verfügt über einen Schlitz9137 über einer Reihe von Kontakten9128 auf dem Chip. Die äußersten Enden9149 der Zuleitungsabschnitte9148 erstrecken sich über diesen Schlitz hinweg und liegen demgemäß über den Chipkontakten9128 . Beim Zusammenbauprozeß können die äußersten Enden9149 durch Techniken ähnlich denen, wie sie oben unter Bezugnahme auf die16 und20 erörtert wurden, direkt mit Anschlußpunkten9128 verbunden werden. Um den Bondvorgang zu erleichtern, können die äußersten Enden9149 in Richtungen parallel zur Länge des Schlitzes9137 umgebogen werden, damit sie nach unten umgelenkt werden können und unter dem Einfluß eines Bondwerkzeugs9151 leichter mit den Kontakten9128 in Kontakt treten. Beim Herstellprozeß werden das Verbindungselement9130 und die nachgiebige Schicht9164 mit dem Chip9120 zusammengebaut, und die Flügel9134 des Verbindungselements werden direkt nach oben, entlang den Rändern9126 des Chips umgebogen. Die äußersten Enden der Flügel werden dann über die Vorderseite des Chips nach innen umgebogen. Der in der27 dargestellte Aufbau kann auch mit einer Lötmaskenschicht, einem Gehäuse und einer Umhüllung, wie oben erörtert, versehen sein. - Die Anordnung der
28 ist derjenigen ähnlich, die oben unter Bezugnahme auf die27 erläutert wurde, und zwar dahingehend, daß die äußersten Enden der Flügel9234 über die Vorderseite9222 des Chips umgebogen sind, um dadurch die äußersten9249 der Zuleitungsabschnitte9248 über Kontakten228 auf dem Chip zu positionieren. Hierbei verfügt jedoch das Verbindungselement über Durchführungen9251 , die sich von unterhalb jedes Zuleitungsendes9249 zur zweiten Fläche9244 des Flügels, d. h. der Fläche entgegengesetzt zur ersten oder eine Zuleitung tragenden Fläche9242 erstreckt. Jede derartige Durchführung ist mit einem elektrisch leitenden Bondmaterial wie einer Legierung9253 für Thermokompressionsbonden gefüllt. Das Bondmaterial9253 wird durch Wärme oder Druck unter Verwendung herkömmlicher Bondtechniken aktiviert, um jedes Zuleitungsende9249 mit einem Kontakt9228 auf dem Chip zu verbinden. Die elektrisch leitende Schicht9236 des Verbindungselements endet entfernt von den Durchführungen9251 , so daß die elektrisch leitende Schicht keine elektrische Verbindung zum leitenden Material9253 herstellt. Falls erwünscht, kann die leitende Schicht9236 bis zu einer oder einigen wenigen Durchführungen9251 verlängert werden, um für eine Masseverbindung zur Schicht9236 zu sorgen. D. h., daß eine der Zuleitungen9248 mit einem Anschlusspunkt (nicht dargestellt) verbunden sein kann, der seinerseits mit Masse auf dem Substrat verbunden ist, und die Schicht9236 kann über diese Zuleitung geerdet werden. - Als Alternative zu Thermokompressions- oder anderen herkömmlichen Bondtechniken können die Zuleitungen unter Verwendung eines sogenannten "Z-leitenden" Klebers mit Kontakten auf dem Chip verbunden werden. Derartige Materialien enthalten normalerweise elektrisch leitende Teilchen, die so ausgewählt werden, daß sie dann, wenn das Material mit einer dünnen Schicht aufgetragen wird, eine beträchtliche elektrische Leitfähigkeit in der Richtung durch die Schicht, jedoch nur eine unwesentliche Leitfähigkeit in Richtungen parallel zur Schicht aufweisen. Z-leitende Kleber können auch dazu verwendet werden, die oben erörterten Zuleitungen der Einfügestücke mit den Kontakten der Chips zu verbinden.
- Wie es in der
29 dargestellt ist, kann ein Unteraufbau gemäß der Erfindung auf einen anderen Chip montiert werden. Z. B. werden, wie es in der29 dargestellt ist, Kontakte9328 an der Vorderseite9322 des Chips9320 über Anschlußpunkte9346 mit Kontakten9391 eines Halbleiterchips9393 verbunden. So dient der Chip9393 selbst als Substrat zum Montieren des den Chip9320 enthaltenden Aufbaus. Der Chip9393 wird seinerseits über herkömmliche Drahtbondleitungen9395 mit einem weiteren Substrat und damit anderen elektronischen Elementen verbunden. Umgekehrt wird ein weiterer Chip9377 so montiert, daß er über der Vorderseite des Chips9320 liegt. Ein Einfügestück9379 wird an der Vorderseite9322 des Chips angeordnet. Dieses Einfügestück verfügt über Anschlußpunkte9381 , die über flexible Zuleitungen mit einigen der Kontakte9328 an der Vorderseite des Chips verbunden sind. Das Einfügestück selbst ist flexibel und es beinhaltet eine nachgiebige Schicht9383 , die zwischen Anschlußpunkten9381 angebracht ist. Diese Anschlußpunkte werden ihrerseits mit Anschlußpunkten9356 eines weiteren Unteraufbaus verbinden, der seinerseits mit Kontakten9338 des Chips9377 verbunden wird. So sind die Chips9320 und9377 in einem Stapelschaltungsaufbau miteinander verbunden, der seinerseits auf einem Chip9393 montiert ist. Jede Anzahl von Chips kann bei einem derartigen Stapelaufbau miteinander verbunden werden. - Bei einem Aufbau gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die in der
30 veranschaulicht ist, ist die Ausrichtung der lagenförmigen Verbindungskomponente umgekehrt. D. h., daß die Zuleitungen tragende oder erste Fläche9442 zum Chip9420 zeigt. Anschlußpunkte9446 liegen durch Löcher9473 hindurch frei, die sich durch die Isolierschichten9440 und9438 erstrecken. Die zwischen diesen Isolierschichten angeordnete leitende Schicht9436 endet entfernt von Löchern9473 , so daß die zwei Isolierschichten an den Grenzen der Löcher miteinander verschmelzen und die Löcher gegen die Schicht9436 isolieren. So kann Bondmaterial in Löcher9437 eingefüllt werden, um Anschlußpunkte9446 mit einem Substrat zu verbinden. Auch bei dieser Anordnung werden die äußersten Enden9435 von Flügeln9434 vom Chip web nach außen umgebogen, und die Wände oder Unterstützungselemente9452 sind außerhalb der Flügel angeordnet. D. h., daß die Flügel zwischen Unterstützungselementen9452 und dem Chip liegen. Die nachgiebige Schicht9464 liegt unmittelbar unter Anschlußpunkten9446 . - Bei einer weiteren Variante (nicht dargestellt) können die Unterstützungselemente oder Wände einstückig mit dem Verbindungselement ausgebildet sein, und insbesondere können sie einstückig mit den Flügeln vorliegen. So kann das Verbindungselement über relativ steife Bereiche, die die Flügel bilden, und einen flexiblen Bereich verfügen, der das zentrale oder Verstärkungselement bildet. Die die Flügel bildenden steifen Bereiche können nach oben umgebogen werden, um eine selbsthaltende Konstruktion zu bilden. Wie bei der oben erörterten Anordnung sorgt dies für eine im Wesentlichen boxähnliche oder becherähnliche Struktur mit offener Oberseite mit Zuleitungsabschnitten, die um den Umfang der Öffnung herum angeordnet sind, um einen Chip aufzunehmen und mit diesem verbunden zu werden. Wie es leicht ersichtlich ist, können zahlreiche weitere Variationen und Kombinationen der oben erörterten Merkmale genutzt werden, ohne von der durch die Ansprüche definierten Erfindung abzuweichen. Bei einer derartigen Variante (nicht dargestellt) ist das Verstärkungselement im Wesentlichen so vorhanden, wie es oben erörtert ist, jedoch sind die Flügel und die Zuleitungsabschnitte auf diesen weggelassen. Bei dieser Anordnung bilden die Bonddrähte den Hauptteil jeder Zuleitung. Die Bonddrähte erstrecken sich entlang den Rändern des Chips nach unten zum Verstärkungselement, und sie vereinigen sich mit dem Verstärkungselement angrenzend an die Rück- oder Unterseite des Chips. Bei dieser Anordnung bilden die Bonddrähte die Zuleitungen, die sich entlang den Rändern des Chips erstrecken. Diese Anordnung ist deutlich weniger bevorzugt, da sie nicht dasselbe Ausmaß an Kontrolle über die Zuleitungsimpedanz bietet wie die oben erörterten anderen Anordnungen. So soll die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen nur zur Veranschaulichung statt zur Beschränkung der durch die Ansprüche definierten Erfindung verwendet werden.
Claims (38)
- Halbleiterchipanordnung, aufweisend: einen Halbleiterchip (
28 ) mit mehreren Flächen (36 ,38 ), mehrere Kontakte (40 ) auf einer der Flächen des Halbleiterchips, eine Abstandsschicht (42 ), die eine der Flächen des Halbleiterchips berührt, mehrere Anschlüsse (48 ) zur Verbindung mit mehreren Kontaktflächen eines Substrats, an dem die Anordnung angebracht werden soll, wobei die Anschlüsse mit Abstand voneinander auf der Abstandsschicht angeordnet sind und mindestens einige von ihnen so über einer der Flächen des Halbleiterchips liegen, daß sie sich innerhalb des Umfangs der einen Fläche befinden und durch die Abstandsschicht mit Abstand vom Chip und von ihm isoliert gehalten sind, und mehrere elektrische Verbindungen, die die Anschlüsse mit den Kontakten des Halbleiterchips verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungen flexible Leitungen (50 ) aufweisen und die Abstandsschicht (42 ) und die flexiblen Leitungen (50 ) so angeordnet sind, daß sie eine Bewegung der über dem Chip liegenden Anschlüsse (48 ) gegenüber den Kontakten (40 ) des Chips erlauben, so daß diese Bewegung einen Wärmeausdehnungsunterschied des Chips und eines Substrats, auf dem die Anordnung im Einsatz befestigt ist, kompensiert und somit zur Fähigkeit der Anordnung beiträgt, Wärmezyklen zu widerstehen, wenn die Anordnung auf einem Substrat befestigt ist. - Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Abstandsschicht außerdem eine elastische Einrichtung aufweist, um den über dem Chip liegenden Anschlüssen (
48 ) eine Bewegung zum Chip (28 ) hin zu erlauben. - Anordnung nach Anspruch 2, wobei die elastische Einrichtung eine zwischen den Anschlüssen (
48 ) und dem Chip (28 ) angeordnete und durch Bewegung der Anschlüsse zum Chip hin komprimierbare nachgiebige Schicht beinhaltet. - Anordnung nach Anspruch 3, wobei die nachgiebige Schicht aus einem Elastomermaterial gebildet ist.
- Anordnung nach Anspruch 2, wobei die Abstandsschicht eine flexible Schicht beinhaltet, die nachgiebige Schicht gegenüber dem Element der flexiblen Schicht einen niedrigen Elastizitätsmodul aufweist und zwischen der flexiblen Schicht und dem Chip angeordnet ist.
- Anordnung nach Anspruch 5, wobei die nachgiebige Schicht Materialanhäufungen (
843 ) und damit durchsetzte Löcher (841 ) aufweist und die Materialanhäufungen auf die Anschlüsse (48 ) ausgerichtet sind, während die Löcher (841 ) in der nachgiebigen Schicht nicht auf die Anschlüsse ausgerichtet sind. - Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Kontakte (
40 ) auf der Vorderseite des Chips angeordnet sind und die Abstandsschicht (42 ) und die Anschlüsse (48 ) über der Vorderseite (38 ) des Chips (28 ) liegen. - Anordnung nach Anspruch 7, wobei die Vorderseite einen Mittelbereich (
824 ) und einen den Mittelbereich umgebenden Umfangsbereich (826 ) aufweist, der Chip mehrere im Umfangsbereich der Vorderseite angeordnete periphere Kontakte (830 ) aufweist, die Abstandsschicht (836 ) über dem Mittelbereich (824 ) der Vorderseite (822 ) des Chips liegt, mehrere der auf der Abstandsschicht angeordneten Anschlüsse (848 ) über dem Mittelbereich (824 ) der Vorderseite des Chips liegen und die flexiblen Leitungen mehrere periphere Kontaktleitungen (850 ) enthalten, die mindestens einige der peripheren Kontakte (830 ) und mindestens einige der mittleren Anschlüsse (848 ) verbinden und jeweils ein Mittelanschlußende (852 ), das über der Abstandsschicht (836 ) liegt und mit einem der mittleren Anschlüsse (848 ) verbunden ist, sowie ein Kontaktende, das mit einem der peripheren Kontakte (830 ) verbunden ist, aufweisen und von einem der peripheren Kontakte (830 ) zu einem der mittleren Anschlüsse (848 ) auf der Abstandsschicht nach innen verlaufen. - Anordnung nach Anspruch 8, wobei die Abstandsschicht innerhalb der peripheren Kontakte angeordnete Ränder (
8336 ) aufweist und die Anordnung außerdem mindestens ein außerhalb der peripheren Kontakte (8330 ) angeordnetes Befestigungselement (8361 ) enthält, das jeweils einen allgemein parallel zu einem (8346 ) der Ränder der Abstandsschicht verlaufenden Innenrand (8365 ) aufweist, so daß parallele Ränder zwischen jedem Befestigungselement (8361 ) und der Abstandsschicht einen Längsschlitz (8367 ) bilden. - Anordnung nach Anspruch 9, wobei mindestens einige der peripheren Kontaktleitungen (
8350 ) Verlängerungen (8354 ) aufweisen, die über mindestens einen der Schlitze (8367 ) verlaufen und mit mindestens einem der Befestigungselemente verbunden sind. - Anordnung nach Anspruch 10 mit Brückenelementen (
8363 ), die zwischen einem jeweiligen Befestigungselement (8361 ) und der Abstandsschicht (8366 ) verlaufen und einen Abstand voneinander aufweisen, wobei die Schlitze (8367 ) zwischen den Brückenelementen verlaufen und die Befestigungselemente (8361 ) und die Abstandsschicht integral miteinander ausgebildet sind. - Anordnung nach Anspruch 10, wobei mindestens ein Bereich jedes Befestigungselements (
8361 ) über den Umfang des Chips hinaus verläuft und die Anordnung außerdem mindestens ein Stützelement (8307 ) aufweist, das entlang des Chips (8320 ) auf das mindestens eine Befestigungselement (8361 ) ausgerichtet angeordnet ist und jeweils eine einem der Befestigungselemente zugewandte und dieses stützende Vorderseite aufweist. - Anordnung nach Anspruch 9 mit mehreren auf dem mindestens einen Befestigungselement befestigten Außenanschlüssen (
8360 ) sowie mit Außenanschlußleitungen (8374 ), die zwischen den Außenanschlüssen (8360 ) und einigen der peripheren Kontakte (8330 ) auf dem Chip verlaufen. - Anordnung nach Anspruch 9, wobei die nachgiebige Schicht (
8340 ) unter den mittleren Anschlüssen (8348 ) angeordnet ist und unter den Außenanschlüssen (8360 ) eine weitere nachgiebige Schicht angeordnet ist. - Anordnung nach Anspruch 7, wobei die Vorderseite des Chips einen Mittelbereich und auf ihm angeordnete Mittelkontakte (
8431 ) aufweist, die Abstandsschicht (8436 ) ein die Mittelkontakte aufnehmendes Loch (8480 ) aufweist und mindestens einige der Leitungen innerhalb des Lochs mit den Mittelkontakten verbunden sind. - Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Chip (
28 ) eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, die in entgegengesetzte Richtungen weisen, die Kontakte auf der Vorderseite angeordnet sind, die Abstandsschicht (932 ) über der Rückseite des Chips liegt und die Anschlüsse (946 ) über der Rückseite des Chips von ihm weggewandt liegen. - Anordnung nach Anspruch 16 mit einem Zwischenstück (
9379 ), das über der Vorderseite des Chips liegt, wobei auf ihm befindliche Anschlüsse elektrisch mit dem Chip oder den Anschlüssen auf der Abstandsschicht (932 ) verbunden sind. - Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die flexiblen Leitungen (
50 ) in einer Ebene senkrecht zu der genannten einen Fläche des Chips gekrümmt sind. - Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die flexiblen Leitungen (
50 ) in einer Ebene parallel zu der genannten einen Fläche des Chips gekrümmt sind. - Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Halbleiterchip (
28 ) eine Vorderseite (38 ) und mehrere in einem Muster auf ihr angeordnete Kontakte (40 ) aufweist, das Muster eine Kontaktmusterfläche auf der Vorderseite einschießt, die Abstandsschicht (42 ) über der Vorderseite des Chips liegt und eine dem Chip (28 ) zugewandte erste Fläche und eine vom Chip abgewandte zweite Fläche aufweist, eine Fläche der Abstandsschicht über der Kontaktmusterfläche des Chips liegt, die Abstandsschicht von der ersten zur zweiten Fläche verlaufende Öffnungen (54 ) aufweist, die Anschlüsse (48 ) in einem Muster auf der Abstandsschicht angeordnet sind und mindestens einige von ihnen in der über der Kontaktmusterfläche liegenden Fläche der Abstandsschicht angeordnet sind, jeder solcher Anschluß einem der Kontakte (40 ) auf dem Chip (28 ) zugeordnet ist, die flexiblen leitfähigen Leitungen (50 ) durch die Öffnungen (54 ) zwischen den Anschlüssen (48 ) und jeweils zugeordneten Kontakten (40 ) verlaufen und jede Leitung (50 ) ein mit einem zugeordneten Kontakt (40 ) verbundenes Kontaktende und ein mit einem zugeordneten Anschluß (48 ) verbundenes Anschlußende aufweist. - Anordnung nach Anspruch 20, wobei jeder Anschluß (
48 ) in der Nähe einer der Öffnungen (54 ) in der Abstandsschicht (42 ) angeordnet ist und jede Leitung (50 ) von einem der Anschlüsse (48 ) durch die in der Nähe befindliche Öffnung (54 ) zu einem der Kontakte (40 ) auf dem Chip (28 ) verläuft. - Anordnung nach einem der Ansprüche 20 bis 21, wobei die Anschlüsse (
50 ) im wesentlichen gleichförmig über eine Fläche der Abstandsschicht (42 ) verteilt sind, die über der Vorderseite (38 ) des Chips (28 ) liegt. - Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Leitungen als längliche Metallstreifen, die von den Anschlüssen auf der Abstandsschicht ausgehen, einstückig mit den Anschlüssen ausgebildet sind.
- Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Leitungen Teilleitungen, die von den Anschlüssen auf der Abstandsschicht ausgehen und einstückig mit ihnen ausgebildet sind, sowie Bonddrähte enthalten, die zwischen den Teilleitungen und den Kontakten auf dem Chip verlaufen.
- Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Abstandsschicht (
42 ) ein Haftmittel in Kontakt mit der genannten einen Fläche des Halbleiters aufweist. - Vorrichtung mit einer Chipanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, 20 bis 21 und 23 bis 25 und einem Substrat (
20 ,988 ), das der Abstandsschicht (42 ,932 ) zugewandt ist und mehrere Kontaktflächen (24 ,990 ) aufweist, die in einem Muster entsprechend dem Muster der Anschlüsse (48 ,946 ) angeordnet sind, so daß die Flächen (24 ,990 ) den Anschlüssen (48 ,990 ) auf der Abstandsschicht gegenüberliegen, wobei die Kontaktflächen (24 ,990 ) auf dem Substrat (20 ,988 ) an die Anschlüsse (48 ,990 ) auf der Abstandsschicht (42 ,932 ) gebondet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Anschlüsse (
48 ,946 ) mittels entsprechender Materialanhäufungen (52 ,991 ) aus elektrisch leitfähigem Bondmaterial, das zwischen einem jeweiligen Anschluß (48 ,946 ) und der zugeordneten Kontaktfläche (24 ,990 ) des Substrats (20 ,988 ) angeordnet ist, an die Kontaktflächen (24 ,990 ) des Substrats (20 ,988 ) gebondet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die Leitungen an die Kontakte gebondet sind.
- Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterchipanordnung, wobei ein Halbleiterchip (
28 ), der mehrere Flächen (36 ,38 ) und Kontakte (40 ) auf mindestens einer der Flächen aufweist, mit einer Abstandsschicht (42 ) versehen wird, die mehrere diskrete Anschlüsse (48 ) zur Verbindung mit mehreren diskreten Kontaktflächen eines Substrats, an dem die Anordnung angebracht werden soll, aufweist, so daß mindestens einige der Anschlüsse (48 ) über mindestens einer der Flächen des Chips liegen und diese Anschlüsse innerhalb des Umfangs der einen Fläche liegen und die Abstandsschicht mindestens eine der Flächen berührt und als Abstandshalter zwischen den Anschlüssen und dem Chip wirkt, um die Anschlüsse vom Chip zu trennen, und wobei die Anschlüsse mit den Kontakten (40 ) des Halbleiterchips elektrisch verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (48 ) mittels flexibler mit den Kontakten und den Anschlüssen verbundener Leitungen (50 ) mit den Kontakten (40 ) des Chips elektrisch verbunden werden und die Abstandsschicht (42 ) so vorgesehen wird, daß sie und die flexiblen Leitungen (50 ) eine Bewegung der Anschlüsse (48 ) gegenüber den Kontakten (40 ) des Chips erlauben, so daß diese Bewegung einen Wärmeausdehnungsunterschied des Chips und eines Substrats, auf dem die Anordnung im Einsatz befestigt ist, kompensiert und somit zur Fähigkeit der Anordnung beiträgt, Wärmezyklen zu widerstehen, wenn die Anordnung auf einem Substrat befestigt ist. - Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Anordnung mit einer elastischen Einrichtung versehen wird, um eine Bewegung der Anschlüsse (
48 ) zur Fläche des Chips (28 ) hin zu erlauben. - Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Schritt zum Versehen der Anordnung mit der elastischen Einrichtung beinhaltet, daß zwischen dem Chip (
28 ) und den Anschlüssen (48 ) unter Bereitstellung der elastischen Einrichtung eine nachgiebige Schicht vorgesehen wird. - Verfahren nach Anspruch 30 oder 31 mit einem Schritt zum Prüfen des Chips (
28 ) durch Herstellen eines vorübergehenden elektrischen Kontakts zwischen mehreren Testsonden (76 ) und den Anschlüssen (48 ), wobei die elastische Einrichtung während des Schritts zum Herstellen eines vorübergehenden elektrischen Kontakts einen Versatz mindestens einiger der Mittelanschlüsse (48 ) zur Oberfläche des Chips erlaubt. - Verfahren nach Anspruch 32, wobei der Schritt zum Herstellen eines vorübergehenden elektrischen Kontakts einen Schritt zum gleichzeitigen Herstellen eines vorübergehenden Kontakts zwischen mehreren der Anschlüsse (
48 ) und mehreren Prüfsonden (76 ), die starr mit einer Prüfbefestigung verbunden sind, aufweist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 33, wobei die flexiblen Leitungen (
50 ) mit den Kontakten (40 ) so verbunden werden, daß sie durch Öffnungen (54 ) in dem lagenartigen Element (42 ) zwischen den Kontakten (40 ) und den Anschlüssen (48 ) verlaufen. - Verfahren nach Anspruch 34, wobei mindestens Teile der flexiblen Leitungen (
50 ) vorgefertigt und vor dem Zusammenbau mit dem Chip auf der Abstandsschicht angeordnet werden. - Verfahren nach Anspruch 35, wobei die flexiblen Leitungen durch Bonden der vorgefertigten Leitungen an die Kontakte (
40 ) auf dem Chip (28 ) in den Öffnungen (54 ) mit den Kontakten verbunden werden, indem ein Werkzeug in jede der Öffnungen eingeführt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 36, wobei ein Substrat mit der Abstandsschicht zusammengefügt wird, so daß Kontaktflächen auf dem Substrat gegenüber den Anschlüssen auf dem lagenartigen Element liegen, und die Anschlüsse an die Flächen gebondet werden.
- Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Abstandsschicht so bereitgestellt wird, daß ein in ihr befindliches Haftmittel die genannte eine der Flächen berührt.
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