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DE69827687T2 - Träger für integrierte Schaltung und seine Herstellung - Google Patents

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DE69827687T2
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DE
Germany
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integrated circuit
circuit part
holes
substrate
mounting arrangement
Prior art date
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Hirokazu Minato-ku Miyazaki
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Montageanordnungen für integrierte Schaltungsteile und Verfahren zum Herstellen derselben gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 9 und insbesondere eine Montageanordnung eines integrierten Schaltungsteils, in der eine Verbindung zwischen einem integrierten Schaltungsteil und einem Montagesubstrat nicht freigelegt ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Ein Beispiel dieser Art von Montageanordnungen für integrierten Schaltungen des Standes der Technik ist in der Internationalen PCT-Veröffentlichung Nummer 6-504408/94 offenbart.
  • In 13 der obigen Veröffentlichung umfaßt eine Halbleiterchipanordnung ein integriertes Schaltungsteil mit einer Mehrzahl Eingangs-/Ausgangsanschlüsse, die an der Peripherie seiner Oberfläche vorgesehen sind, und ein schichtartiges Zwischenelement, das an dem integrierten Schaltungsteil angebracht ist und eine Mehrzahl Verbindungsanschlüsse aufweist, die an seiner Peripherie vorgesehen und mit der Mehrzahl der Eingangs- bzw. Ausgangsanschlüsse des integrierten Schaltungsteils verbunden sind. Am schichtartigen Zwischenelement ist eine Mehrzahl Anschlüsse zur externen Verbindung vorgesehen, die mit der Mehrzahl Verbindungsanschlüsse jeweils durch Leitungen verbunden sind. Die Eingangs-/Ausgangsanschlüsse des integrierten Schaltungsteils und die Mehrzahl der Verbindungsanschlüsse des schichtartigen Zwischenelements sind durch jeweilige Verbindungsleitungen verbunden.
  • Der obige Stand der Technik weist insofern ein Problem auf, als daß die Eingangs-/Ausgangsanschlüsse des integrierten Schaltungsteils und die Mehrzahl der Verbindungsanschlüsse des schichtartigen Zwischenelements durch jeweilige Verbindungsleitungen verbunden sind, wobei die Verbindungsleitungen nach außen freiliegen. Dies führt zu einem weiteren Problem darin, daß die Verbindung dazu neigt, leicht getrennt zu werden, was zu einer verringerten Verläßlichkeit beim Verpacken führt.
  • Zusätzlich ist eine lange Herstellzeitdauer erforderlich, weil die Verbindungsleitungen, die die Mehrzahl der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse des integrierten Schaltungsteils und die Mehrzahl der Verbindungsanschlüsse des schichtartigen Zwischenelements verbinden, getrennt vorgesehen sind.
  • US 5 489 750 und EP 0 482 940 A1 offenbaren Montageanordnungen für integrierte Schaltungen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Montageanordnung für ein integriertes Schaltungsteil bereitzustellen, die das Freiliegen einer Verbindung zwischen dem integrierten Schaltungsteil und einem Leitungssubstrat vermeiden kann, auf dem das integrierte Schaltungsteil aufgebracht werden soll.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen von Anspruch 1 und 9.
  • Ein Ergebnis der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Montageanordnung für ein integriertes Schaltungsteil, in dem Verbindungen zwischen einer Mehrzahl Eingangs-/Ausgangsanschlüsse des integrierten Schaltungsteils und einer Mehrzahl Verbindungsanschlüsse eines Leitungssubstrats, an dem das integrierte Schaltungsteil angebracht werden soll, gleichzeitig ausgeführt werden können.
  • Ein weiteres Ergebnis der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Montageanordnung eines integrierten Schaltungsteils, die eine feste Verbindung zwischen dem integrierten Schaltungsteil und einem Leitungssubstrat realisieren kann, an dem ein integriertes Schaltungsteil angebracht werden soll.
  • Ein weiteres Ergebnis der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Montageanordnung eines integrierten Schaltungsteils, in der Verbindungen zwischen dem integrierten Schaltungsteil und einem Leitungssubstrat, an dem das integrierte Schaltungsteil angebracht werden soll, leicht visuell beobachtet werden können.
  • Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen deutlich, die ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Querschnittsansicht einer Montageanordnung für ein integriertes Schaltungsteil gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 zeigt ein Verfahren zum Herstellen der Montageanordnung der Ausführungsform; und
  • 3 ist eine Querschnittsansicht einer Montageanordnung für ein integriertes Schaltungsteil gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine Montageanordnung für ein integriertes Schaltungsteil und ein Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden detailliert mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Unter Bezugnahme zunächst auf 1 ist eine Ausführungsform einer Montageanordnung für ein integriertes Schaltungsteil gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, die ein integriertes Schaltungsteil 1 und eine Montageanordnung 2 umfaßt.
  • Das integrierte Schaltungsteil 1 ist an seiner Bodenfläche mit einer Mehrzahl Elemente 11 zur Signaleingabe/-ausgabe oder zur Stromversorgung vorsehen. Die Elemente 11 sind in Reihen entlang der Peripherie des integrierten Schaltungsteils 1 angeordnet. Die Elemente 11 sind aus Kupfer oder Nickel hergestellt.
  • Das Montagesubstrat 2 weist darin Leitungen 21, eine Mehrzahl Durchgangslöcher 22 und äußere Anschlüsse 23 auf. Die Außengröße des Montagesubstrats 2 ist kleiner als oder gleich der des integrierten Schaltungsteils 1. Das integrierte Schaltungsteil 1 ist an der Oberfläche des Montagesubstrats 2 angebracht.
  • Das Montagesubstrat 2 umfaßt ein aus einer Mehrzahl isolierender Schichten und einer Mehrzahl Leitungsschichten bestehendes Laminat. Indem diese isolierenden Schichten und Leitungsschichten gestapelt werden, wird im Montagesubstrat 2 eine gewünschte Anordnung von Leitungen 21 gebildet. Die isolierenden Schichten sind vorzugsweise aus Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt, der dem des integrierten Schaltungsteils 1 gleich oder ähnlich ist. Insbesondere ist das Material der isolierenden Schichten keramisch, während das Material der Leitungsschichten Kupfer ist.
  • Die Durchgangslöcher 22 sind jeweils so angeordnet, daß sie entsprechenden an dem integrierten Schaltungsteil 1 vorgesehenen Elementen 11 gegenüberliegen. Die Durchgangslöcher 22 sind solchermaßen gebildet, daß sie einen Durchmesser aufweisen, der dem der Elemente 11 des integrierten Schaltungsteils 1 gleich oder ähnlich ist. Insbesondere weisen die Durchgangslöcher 22 jeweils einen Durchmesser von 0,2 mm auf. Eine metallisierte Elektrode 24 ist über der Seitenfläche jedes der Durchgangslöcher 22 gebildet. Die Durchgangslöcher 22 sind jeweils mit Lötmittel 25 gefüllt.
  • Die Elektroden 24 sind mit den Leitungen 21 im Montagesubstrat 2 verbunden. Jede der Elektroden 24, die durch Plattieren der Innenwand der Durchgangslöcher 22 mit Kupfer gebildet wird, weist eine Stärke von 1 Mikrometer auf.
  • Die äußeren Anschlüsse 23 sind auf einem Gittermuster auf der Unterfläche des Montagesubstrats 2 angeordnet. Die äußeren Anschlüsse 23 sind durch die Leitungen 21, Elektroden 24 bzw. Durchgangslöcher 22 elektrisch mit den Elementen 11 des integrierten Schaltungsteils 1 verbunden. Das heißt, von den äußeren Anschlüssen 23 eingegebene Signale werden durch die Leitungen 21, Elektroden 24, Lötmittel 25 und Elemente 11 des integrierten Schaltungsteils 1 an das Schaltungsteil 1 übertragen.
  • Das Lötmittel 25 verbindet die an der Innenfläche des Durchgangslochs 22 vorgesehenen Elektroden 24 und das Element 11 des integrierten Schaltungsteils 1 elektrisch und mechanisch. Das Lötmittel 25 wird soweit in die Durchgangslöcher 22 gefüllt, daß das Lötmittel von der Unterseite des Montagesubstrats 2 visuell geprüft werden kann. Mehr bevorzugt wird das Lötmittel so eingefüllt, daß es von der Unterfläche des Montagesubstrats 2 freigelegt ist, und das Lötmittel 25 ist aus einer Sn/Pb-Legierung hergestellt.
  • Daher ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Montagesubstrat 2, an dem das integrierte Schaltungsteil 1 angebracht werden soll, an Positionen, die den Elementen 11 des integrierten Schaltungsteils 1 gegenüberliegen, mit den Durchgangslöchern 22 versehen, um die Elemente 11 mit den Durchgangslöchern 22 zu verbinden. Die Verbindung zwischen dem integrierten Schaltungsteil 1 und dem Montagesubstrat 2 ist daher nicht nach außen freigelegt, was dazu führt, daß die Verläßlichkeit der Verbindung verbessert werden kann.
  • Da das in die Durchgangslöcher 22 gefüllte Lötmittel 25 von der Unterseite des Montagesubstrats 2 betrachtet werden kann, kann weiterhin die Verbindung zwischen den Elementen 11 des integrierten Schaltungsteils 1 und den Durchgangslöchern 22 des Montagesubstrats 2 geprüft werden.
  • Als nächstes erfolgt eine detaillierte Erläuterung zum Herstellverfahren der Montageanordnung des integrierten Schaltungsteils der vorliegenden Erfindung, indem auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. Das Herstellverfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Schritt des gleichzeitigen Verbindens einer Mehrzahl von Elementen 11 des integrierten Schaltungsteils 1 mit Durchgangslöchern 22 des Montagesubstrats 2 durch ein Verbindungselement.
  • Mit Bezug auf einen ersten Schritt in 2(a) ist ein Lötmittel 25 für jedes der an der Unterfläche des integrierten Schaltungsteils 1 vorgesehenen Elemente 11 vorgesehen. Das Lötmittel umfaßt vorzugsweise eine Lötkugel. Die Menge jedes Lötmittels 25 ist so, daß jedes Durchgangsloch 22 des Montagesubstrats 2 ausreichend mit dem Lötmittel gefüllt werden kann.
  • Mit Bezug als nächstes auf einen zweiten Schritt in 2(b) wird eine Ausrichtung zwischen dem integrierten Schaltungsteil 1 und dem Montagesubstrat 2 ausgeführt.
  • Detaillierter wird das integrierte Schaltungsteil 1 so am Montagesubstrat 2 positioniert, daß die Elemente 11 der Unterseite des integrierten Schaltungsteils 1 den im Montagesubstrat 2 vorgesehenen Durchgangslöchern 22 gegenüberliegen.
  • Mit Bezug auf einen dritten Schritt in 2(c) werden sowohl das integrierte Schaltungsteil 1 als auch das Montagesubstrat 2 erwärmt, um die Lötmittel 25 zu schmelzen. Die Lötmittel 25 werden geschmolzen und in die Durchgangslöcher 22 gefüllt, so daß das integrierte Schaltungsteil 1 elektrisch und mechanisch mit dem Montagesubstrat 2 verbunden wird.
  • Gemäß dem Verfahren zum Herstellen der Montageanordnung des integrierten Schaltungsteils der vorhergehenden Ausführungsform kann eine gleichzeitige Verbindung zwischen den Elementen 11 des integrierten Schaltungsteils 1 und den Durchgangslöchern 22 realisiert werden, weil die Lötmittel 25 geschmolzen werden, um das integrierte Schaltungsteil 1 mit dem Montagesubstrat 2 zu verbinden, indem das ganze Montagesubstrat mit dem darauf angeordneten integrierten Schaltungsteil 1 erwärmt wird.
  • Nun erfolgt eine detaillierte Erläuterung zu einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, indem auf 3 Bezug genommen wird. Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist Elemente 11 auf, die an der Unterseite des integrierten Schaltungsteils 1 vorgesehen und unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Harzes elektrisch und mechanisch mit den Durchgangslöchern 22 des Montagesubstrats 2 verbunden sind. Die weitere Anordnung ist im wesentlichen die gleiche wie die der ersten Ausführungsform.
  • Mit Bezug auf 3 wird in jedes der Durchgangslöcher 22 ein leitfähiges Harz 3 gefüllt. Das leitfähige Harz 3 verbindet das Element 11 des integrierten Schaltungsteils 1 und eine an der Innenwand der Durchgangslöcher 22 vorgesehene Elektrode 24 elektrisch. Das leitfähige Harz 3 ist zum Beispiel Epoxidharz. Die Verwendung des leitfähigen Harzes 3 beschränkt, verglichen mit Lötmittel, die auf das integrierte Schaltungsteil 1 und das Montagesubstrat 2 angewendete Wärmemenge.
  • Ein Verfahren zum Herstellen der Montageanordnung des integrierten Schaltungsteils gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als nächstes mit Bezug auf 3 erläutert.
  • Das elektrisch leitfähige Harz 3 wird vorab auf die Elemente 11 des integrierten Schaltungsteils 1 aufgetragen. Das leitfähige Harz 3 wird vorab in die Durchgangslöcher 22 des Montagesubstrats 2 gefüllt. Als nächstes werden das integrierte Schaltungsteil 1 und das Montagesubstrat 2 gegenüberliegend positioniert, so daß die Elemente 11 des Montagesubstrats 2 mit Durchgangslöchern 22 ausgerichtet sind, die jeweils mit dem leitfähigen Harz 3 gefüllt sind. Für den Fall, daß das leitfähige Harz 3 ein solches aushärtbares Harz wie Epoxidharz ist, werden die Elemente 11 beim Erwärmen gleichzeitig mit den jeweiligen Durchgangslöchern 22 verbunden.
  • Da die Verbindung zwischen dem integrierten Schaltungsteil 1 und dem Montagesubstrat 2 in der vorliegenden Ausführungsform bei niedriger Temperatur realisiert werden kann, kann folglich jegliche Verzerrung des Montagesubstrats 2 beschränkt, die Verbindungsverläßlichkeit verbessert und die auf das integrierte Schaltungsteil 1 angewendete notwendige Wärmemenge verringert werden.
  • Obwohl in den vorhergehenden Ausführungsformen eine Mehrzahl Isolierschichten und eine Mehrzahl Leitungsschichten auf dem Montagesubstrat 2 gestapelt sind, kann das Substrat aus einer einzigen Isolierschicht und einer einzigen darauf vorgesehenen Leitungsschicht hergestellt sein. In diesem Fall wird eine gewünschte Leitung durch Verwendung einer einzelnen Leitungsschicht gebildet. Mit einer solchen Anordnung kann die Montagehöhe des integrierten Schaltungsteils vorteilhaft verringert werden, weil die Stärke des Montagesubstrats 2 in seiner Stapelrichtung verringert werden kann.
  • Obwohl die Isolierschichten des Montagesubstrats 2 in den vorhergehenden Ausführungsformen aus Keramik hergestellt sind, ist das Material der Isolierschichten nicht auf das obige Beispiel beschränkt, und die Isolierschicht kann ein solch flexibles Material wie einen Polyimidfilm umfassen.
  • In den vorhergehenden Ausführungsformen kann weiterhin ein Lötmittel 25, das an der Unterseite des Montagesubstrats 2 freigelegt ist, als Elektrode verwendet werden. Von den freigelegtes Lötmittel umfassenden Elektroden 25 eingegebene Signale werden durch das gefüllte Lötmittel der Durchgangslöcher 22 an die Elemente 11 des integrierten Schaltungsteils 1 übertragen. Solche Elektroden können mehr bevorzugt als Erdungselektroden verwendet werden, weil die Erdungselektroden eine Breite aufweisen, die größer als die der anderen Leitung 21 ist.
  • Aus der vorangegangenen Erläuterung ist verständlich, daß in der Montageanordnung des integrierten Schaltungsteils der vorliegenden Erfindung die Montageanordnung mit dem darauf montierten integrierten Schaltungsteil an solchen Positionen mit den Durchgangslöchern versehen ist, die den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen, die an der Unterseite des integrierten Schaltungsteils vorgesehen sind, gegenüberliegen, um die Eingangs-/Ausgangsanschlüsse des integrierten Schaltungsteils mit den Durchgangslöchern zu verbinden, wodurch verhindert werden kann, daß die Verbindung zwischen dem integrierten Schaltungsteil und dem Montagesubstrat nach außen freigelegt wird, wodurch die Verbindungsverläßlichkeit verbessert wird.
  • Die Verbindung zwischen den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen des integrierten Schaltungsteils und den Durchgangslöchern des Montagesubstrats kann weiterhin durch Betrachten des in die Durchgangslöcher gefüllten Lötmittels oder leitfähigen Harzes von der Unterseite des Montagesubstrats geprüft werden.
  • Gemäß dem Verfahren zum Herstellen der Montageanordnung des integrierten Schaltungsteils der vorliegenden Erfindung können die Verbindungen zwischen Eingangs-/Ausgangsanschlüssen des integrieren Schaltungsteils und den Durchgangslöchern gleichzeitig bewirkt werden, weil das integrierte Schaltungsteil durch Erwärmen des ganzen Montagesubstrats, das das darauf montierte integrierte Schaltungsteil aufweist, um das Lötmittel zu schmelzen oder das Harz auszuhärten, mit dem Montagesubstrat verbunden werden kann.
  • Es versteht sich, daß Fachleuten Veränderungen und Modifikationen von Ausführungsformen der hier offenbarten Erfindung offensichtlich sein werden. Es ist beabsichtigt, daß alle solche Modifikation und Veränderungen vom Umfang der angefügten Ansprüche umfaßt sind.

Claims (10)

  1. Montageanordnung für ein integriertes Schaltungsteil, umfassend: ein integriertes Schaltungsteil (1) mit Eingangs-/Ausgangsanschlüssen (11) an seiner Unterseite, ein Substrat (2) zum Anbringen des integrierten Schaltungsteils, Durchgangslöcher (22), die im Substrat (2) an Positionen vorgesehen sind, die den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen (11) des integrierten Schaltungsteils gegenüberliegen, wobei eine Elektrode (24) in jedem der Durchgangslöcher (22) vorgesehen ist, und Verbindungselemente (3, 25) zum Verbinden der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse des integrierten Schaltungsteils und der Durchgangslöcher, gekennzeichnet durch Leitungen (21), die in dem Substrat (2) vorgesehen und mit der Elektrode (24) verbunden sind, und äußere Anschlüsse (23), die durch die Leitungen (21), die Elektroden (24) und die Durchgangslöcher (22) elektrisch mit den Anschlüssen (11) verbunden sind.
  2. Montageanordnung für ein integriertes Schaltungsteil nach Anspruch 1, wobei die Anschlüsse (23) auf der Unterseite des Substrats (2) vorgesehen sind, um mit den Leitungen (21) verbunden zu sein.
  3. Montageanordnung für ein integriertes Schaltungsteil nach Anspruch 2, wobei die Anschlüsse (23) auf einem Gittermuster angeordnet sind.
  4. Montageanordnung für ein integriertes Schaltungsteil nach Anspruch 1, wobei die Verbindungselemente (25) Lötmittel umfassen.
  5. Montageanordnung für ein integriertes Schaltungsteil nach Anspruch 1, wobei das Verbindungselement (25) elektrisch leitendes Harz ist.
  6. Montageanordnung für ein integriertes Schaltungsteil nach Anspruch 1, wobei das Substrat (2) eine Außengröße kleiner als oder gleich der des integrierten Schaltungsteils (1) aufweist.
  7. Montageanordnung für ein integriertes Schaltungsteil nach Anspruch 1, wobei das Verbindungselement (25) von den Durchgangslöchern (22) nach außen freigelegt ist.
  8. Montageanordnung für ein integriertes Schaltungsteil nach Anspruch 1, wobei das Verbindungselement (25), das von den Durchgangslöchern (22) nach außen freigelegt ist, als Verbindungsanschluss verwendet wird.
  9. Verfahren zum Herstellen einer Montageanordnung für ein integriertes Schaltungsteil umfassend ein integriertes Schaltungsteil (1) mit einer Mehrzahl Eingangs-/Ausgangsanschlüsse (11) an seiner Unterseite und ein Substrat (2) mit Durchgangslöchern (22) darin an Positionen, die den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen des integrierten Schaltungsteils gegenüberliegen, wobei in jedem der Durchgangslöcher (22) eine Elektrode (24) vorgesehen ist, umfassend die Schritte: Vorsehen eines Verbindungselements (3, 25) an jedem der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse (11) des integrierten Schaltungsteils, Positionieren der Durchgangslöcher (22) des Substrats (2) gegenüber den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen (11) des integrierten Schaltungsteils, und Erwärmen des integrierten Schaltungsteils und des Substrats, um das integrierte Schaltungsteil (1) und das Substrat (2) elektrisch und mechanisch zu verbinden, gekennzeichnet durch das Vorsehen von Leitungen (21), die im Substrat (2) vorgesehen und mit der Elektrode (24) verbunden sind, und äußeren Anschlüssen (23), die durch die Leitungen (21), die Elektroden (24) und die Durchgangslöcher (22) elektrisch mit den Anschlüssen (11) verbunden sind.
  10. Verfahren zum Herstellen einer Montageanordnung für ein integriertes Schaltungsteil nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch gleichzeitiges Verbinden der Eingangs-/Ausgangsanschlüsse (11) des integrierten Schaltungsteil mit den Durchgangslöchern (22) des Substrats mittels des Verbindungselements.
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