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JPH10510107A - Chip interconnect carrier and method for mounting a spring contact on a semiconductor device - Google Patents

Chip interconnect carrier and method for mounting a spring contact on a semiconductor device

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Publication number
JPH10510107A
JPH10510107A JP9514547A JP51454797A JPH10510107A JP H10510107 A JPH10510107 A JP H10510107A JP 9514547 A JP9514547 A JP 9514547A JP 51454797 A JP51454797 A JP 51454797A JP H10510107 A JPH10510107 A JP H10510107A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
carrier
substrate
spring
interconnect
Prior art date
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Granted
Application number
JP9514547A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2968051B2 (en
Inventor
ハンドロス,イゴー,ワイ
チャン,サン,チュル
スミス,ウィリアム,ディー
Original Assignee
フォームファクター,インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US08/452,255 external-priority patent/US6336269B1/en
Priority claimed from US08/533,584 external-priority patent/US5772451A/en
Priority claimed from US08/554,902 external-priority patent/US5974662A/en
Priority claimed from PCT/US1995/014909 external-priority patent/WO1996017378A1/en
Priority claimed from US08/558,332 external-priority patent/US5829128A/en
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Abstract

(57)【要約】 複数の自立型ばね要素(512)が、キャリア基板(510)の表面(510a)に実装される。キャリア基板(510)は、半導体素子(502)の表面(502a)に実装される。半導体素子の接着パッド(504)が、接着パッド(504)とばね要素に関連した端子(516)との間で延伸するボンディングワイヤ(520)により、ばね要素(512)に接続される。代替として、キャリアは、半導体素子にフリップチップ式でリフロー半田づけされる。キャリア基板(510)は、半導体素子が形成される半導体ウェーハから半導体素子が単一化される前に、1つ以上の半導体素子(532、534)に適切に実装される。半導体素子(502)に圧力接続をもたらす復元性及び従順性が、キャリア基板(510)自体から延伸するばね要素(512)により得られる。よって、キャリア基板(510)は、半導体素子(502)に対して適切に堅固なままである。キャリア基板(510)は、半導体素子にキャリア基板を実装する前に、キャリア基板にばね要素(512)を実装することによって、有利に予め製造される。 (57) Abstract: A plurality of self-supporting spring elements (512) are mounted on a surface (510a) of a carrier substrate (510). The carrier substrate (510) is mounted on the surface (502a) of the semiconductor device (502). An adhesive pad (504) of the semiconductor element is connected to the spring element (512) by a bonding wire (520) extending between the adhesive pad (504) and a terminal (516) associated with the spring element. Alternatively, the carrier is flip-chip soldered to the semiconductor device. The carrier substrate (510) is appropriately mounted on one or more semiconductor devices (532, 534) before the semiconductor devices are singulated from the semiconductor wafer on which the semiconductor devices are formed. The resilience and compliance that provide a pressure connection to the semiconductor element (502) is obtained by the spring element (512) extending from the carrier substrate (510) itself. Thus, the carrier substrate (510) remains properly rigid with respect to the semiconductor device (502). The carrier substrate (510) is advantageously pre-manufactured by mounting a spring element (512) on the carrier substrate before mounting the carrier substrate on the semiconductor device.

Description

【発明の詳細な説明】 半導体素子にばね接触子を実装するチップ相互接続キャリア及び方法 発明の技術分野 本発明は、電子コンポーネント間で一時的な圧力接続をなすことに関し、更に 詳細には、半導体素子に復元性のある接触構造(ばね接触子)を実装するための 技法に関する。 関連出願に対する相互参照 本願は、同一出願人による1995年5月26日に出願された米国特許同時係 属出願第08/452,255号(以後、「親事例」と呼ぶ)、及び1995年11月13 日に出願されたその対応PCT特許出願番号PCT/US95/14909の一部継続出願であ り、その両方は、同一出願人による1994年11月15日に出願された米国特 許同時係属出願第08/340,144号、及び1994年11月16日に出願されたその 対応PCT特許出願番号PCT/US94/13373(WO 95/14314 として1995年5月2 6日に公告)の一部継続出願であり、それらは両方とも、同一出願による199 3年11月16日に出願された米国特許同時係属出願第08/152,812号(現在では 、1995年12月19日に認可された米国特許第5,476,211 号)の一部継続出 願である。それらの全てを、参照として本明細書に取り込む。 本願は又、同一出願人による、以下の米国特許同時係属出願の一部継続出願で もある。すなわち、 1995年9月21日に出願された第08/526,246号(1995年 11月13日に出願されたPCT/US95/14843)、 1995年10月18日に出願された第08/533,584号(1995年11月13 日に出願されたPCT/US95/14842)、 1995年11月9日に出願された第08/554,902号(1995年11月13日 に出願されたPCT/US95/14844)、 1995年11月15日に出願された第08/558,332号(1995年11月15 日に出願されたPCT/US95/14885)、 1995年12月18日に出願された第08/573,945号、 1996年1月11日に出願された第08/584,981号、 1996年2月15日に出願された第08/602,179号、 1996年2月21日に出願された第60/012,027号、 1996年2月22日に出願された第60/012,040号、 1996年3月5日に出願された第60/012,878号、 1996年3月11日に出願された第60/013,247号、及び 1996年5月17日に出願された第60/005,189号である。これらの全ては、 上述の親事例の一部継続出願であり、それらの全てを、参照として本明細書に取 り込む。 発明の背景 個々の半導体(集積回路)素子(ダイ)は通常、ホトリソグラフィ、堆積、そ の他の既知の技法を用いて、半導体ウェーハ上に幾つかの同一素子を作り出すこ とにより製造される。一般に、これらの工程は、半導体ウェーハから個々のダイ を単一化(切断)する前に、完全に機能する複数の集積回路素子を作り出すこと を目的とするも のである。 一般に、半導体ダイ(素子)をウェーハから単一化した後、それらは実装され る(最終アセンブリ)。半導体ダイを他のコンポーネントに取り付けるために、 各種の技法が知られており、それらには、(a)ワイヤボンディング、(b)テ ープ自動化ボンディング(TAB)、及び(c)フリップチップ・ボンディング が含まれる。 ウェーハ上の複数のダイのうちどれが良いダイであるかを、それらの実装の前 に、好適には、それらがウェーハから単一化される前に識別できることが一般に 望ましい。この目的のために、ウェーハ「試験装置」又は「プローブ装置」を有 利に用いて、複数の離散的な圧力接続が、ダイ上の同様に複数の離散的な接続パ ッド(接着パッド)に対してなされる。このようにして、半導体ダイを、ウェー ハからダイを単一化する前に、動作(試験及びエージング)させることが可能と なる。 一般に、電子コンポーネント間の相互接続は、「相対的に永久な」及び「即座 に取り外し可能な」相互接続という2つの広義のカテゴリーに分類できる。 「相対的に永久な」接続の一例として、半田接合がある。一旦2つのコンポー ネントが互いに半田付けされると、それらコンポーネントを分離するのに、半田 除去工程を用いる必要がある。ワイヤ接着は、「相対的に永久な」接続の他の例 である。 「即座に取り外し可能な」接続の一例として、1つの電子コンポーネントの堅 固なピンがあり、他の電子コンポーネントの弾力のあ るソケット要素によって受容される。ソケット要素は、ピンに対して、それらの 間の信頼のある電気接続を保証するのに十分な大きさの接触力(圧力)を及ぼす 。 電子コンポーネントの端子と圧力接触をなすことを目的とした相互接続要素は 、本明細書において、「ばね」又は「ばね要素」と呼ぶ。一般に、いくらかの最 小接触力が、電子コンポーネントに(例えば、電子コンポーネント上の端子に) 信頼性の良い圧力接触をもたらすのに望まれる。例えば、約15グラム(接触当 たり少なくて2グラム以下、且つ多くて150グラム以上を含む)の接触(荷重 )力が、表面上に膜で汚染され、また表面上に腐蝕、又は酸化生成物を有する、 電子コンポーネントの端子に信頼性良く電気接続をなすことを保証するのに望ま れる。各ばねに必要な最小接触力には、ばね材料の降伏強度、又はばね要素の寸 法のどちらかを増大させることが必要とされる。一般的な提案として、材料の降 伏強度が高くなるほど、加工(例えば、打ち抜き、曲げ等)するのが益々困難に なる。そして、ばねを更に小さく製作したいという望みによって、それらの断面 を更に大きく製作することが本質的に不可能になる。 特に素子をプローブ探査するために、半導体素子に信頼性の良い圧力接続をも たらすには、幾つかのパラメータを問題にする必要があり、これらには、限定で はないが、位置合わせ、プローブ力、オーバードライブ、接触力、均衡した接触 力、洗浄、接触抵抗、及び平坦化が含まれる。これらパラメータの一般的な議論 は、「高密度プローブカード(HIGH DENSITY PROBE CARD)」と題する米国特許第 4,837,622 号に見出すことができ、これを参照として本明細書に取り込む 以下の米国特許を参照として本明細書に取り込むが、これらには、電子コンポ ーネントに対して、面対向接続、特に圧力接続をなすことを一般的な問題として 言及している。それら米国特許は、米国特許第5,386,344 号(「FLEX CIRCUIT C ARD ELASTOMERIC CABLE CONNECTOR ASSEMBLY」)、同第5,336,380 号(「SPRING BIASED TAPERED CONTACT ELEMENTS FOR ELECTRICAL CONNECTORS AND INTEGRATE D CIRCUIT PACKAGES」)、同第5,317,479 号(「PLATED COMPLIANT LEAD」)、 同第5,086,337 号(「CONNECTING STRUCTURE OF ELECTRONIC PART AND ELECTRON IC DEVICE USING THE STRUCTURE」)、同第5,067,007 号(「SEMICONDUCTOR DEV ICE HAVING LEADS FOR MOUNTING TO A SURFACE OF A PRINTED CIRCUIT BOARD」 )、同第4,989,069 号(「SEMICONDUCTOR PACKAGE HAVING LEADS THAT BREAK-AW AYFROM SUPPORTS」)、同第4,893,172 号(「CONNECTING STRUCTURE FOR ELECTR ONIC PART AND METHOD 0F MANUFACTURING THE SAME」)、同第4,793,814 号(「 ELECTRICAL CIRCUIT BOARD INTERCONNECT」)、同第4,777,564 号(「LEADFRAME FOR USE WITH SURFACE MOUNTED COMPONENTS」)、同第4,764,848 号(「SURFAC E MOUNTED ARRAY STRAIN RELIEF DEVICE」)、同第4,667,219 号(「SEMICONDUC TOR CHIP INTERFACE」)、同第4,642,889 号(「COMPLIANT INTERCONNECTION AN D METHOD THEREFOR」)、同第4,330,165 号(「PRESS-CONTACT TYPE INTERCONNE CTORS」)、同第4,295,700 号(「INTERCONNE CTORS」)、同第4,067,104 号(「MEHOD OF FABRICATING AN ARRAY OF FLEXIBLE METALLIC INTERCONNECTS FOR COUPLING MICROELECTRONICS COMPONENTS」)、同 第3,795,037 号(「ELECTRICAL CONNECTOR DEVICE」)、同第3,616,532 号(「M ULTILAYER PRINTED CIRCUIT ELECTRICAL INTERCONNECTION DEVICE」)、及び同 第3,509,270 号(「INTERCONNECTION FOR PRINTED CIRCUITS AND METHOD OF MAK ING SAME」)である。 半導体素子自体に圧力接触をもたらすための機構を設けることは有利であろう 。半導体チップアセンブリに半導体ダイ(チップ)の表面から離して偏倚させた 端子を設けるために、限られた数の技法が、従来技術において提案されている。 「SEMICONDUCTOR CHIP ASSEMBLIES AND COMPONENTS WITH PRESSURE CONTACT」と 称する米国特許第5,414,298 号には、かかるアセンブリが、極端に小型化とする ことが可能であり、また、チップ自体の面積より僅かに大きな面積しか占めない 旨の開示がある。 発明の簡単な説明(摘要) 本発明の1つの目的は、半導体素子に復元性のある接触構造(ばね接触子)を 実装するための1つの技法を提供することにある。 本発明の他の目的は、半導体ダイのプローブ探査を、それらが半導体ウェーハ から単一化(分離)される前に行うための1つの技法を提供することにあり、必 要不可欠な復元性、及び/又は従順性要素(すなわち、ばね要素)が、プローブ カードにそこから延伸する復元性のある接触構造を設ける必要なく、半導体ダイ 上に定置して いる。 本発明の他の目的は、改良されたばね接触要素(復元性のある接触構造)を提 供することにあり、その複数は、半導体素子上に実装可能である。 本発明の他の目的は、電子コンポーネントに圧力接触を行うのに適した相互接 続要素を提供することにある。 本発明の他の目的は、同じ相互接続構造を用いて、半導体ダイ等の電子コンポ ーネントに一時的と永久的な接続の両方を行うための1つの技法を提供すること にある。 本発明の他の目的は、ダイがウェーハから単一化される前か、ダイがウェーハ から単一化された後のいずれかで、ダイのエージング及び試験を実行するために 、ダイに一時的な相互接続を行うための1つの技法を提供することにある。 本発明によれば、本来的に復元性のある複数の接触構造(ばね要素)が、キャ リア基板に実装され、該キャリア基板は、半導体素子に実装され、ばね要素は、 ボンディングワイヤ等により、半導体素子上の接着パッドのうちの対応するパッ ドに接続される。ばね要素は、それ自体で、他の媒介を必要とすることなく、所 望の復元性を与える。キャリア基板は、それが実装される電子コンポーネント( 例えば、半導体素子)に対して固定されたままであり、換言すると、キャリア基 板は、半導体素子に復元性無く実装される。好適には、キャリア基板は堅固であ る。 本発明の代替実施例の場合、ばね要素は、リードフレームのリー ドに装着され、リードフレームは、ばね接触キャリアとして機能する。半導体素 子にキャリア基板(リードフレームのリードを備えた)上のばね要素を設ける利 点の中には、以下の利点がある。 (a)半導体素子に直接ばね接触子を実装するのではなく、キャリア基板上に ばね接触子を予め製造することにより、利用可能な(「良好な」)ばね接触子を 製造及び生産することに関連したどんな問題も、半導体素子を処理する前に一目 瞭然となる。 (b)ばね接触子は、試験ボードに信頼性良く一時的な接触を行うことが可能 であり、これは、通常の印刷回路基板と同じく単純で簡単明瞭である。 (c)同じ復元性のある接触構造が、ばねクリップその他により適所に保持さ れる場合、回路基板に信頼性の良い圧力接続を行うことができる。 (d)同じ復元性のある接触構造が、半田付け等により、回路基板に信頼性の 良い永久接続を行うことができる。 本発明の1つの態様によれば、ばね接触要素が、半導体ダイ等の電子コンポー ネントに、一時的接続と永久的接続の両方として、「二重の役割」を果たすこと ができる。 好適には、ばね接触要素のキャリアは、半導体ダイか半導体ウェーハから単一 化(分離)される前に、半導体ダイに実装される。このようにして、複数の圧力 接触を、半導体素子その他に電源投入する「簡単な」試験ボードを用いて、1つ 以上の単一化されていない半導体ダイ(素子)に行うことができる。 本明細書に用いるような、「簡単な」試験ボードとは、その表面から延伸する 複数のプローブ要素を有する基板である従来的な「プローブカード」とは対照的 に、複数の端子又は電極を有する基板のことである。簡単な試験ボードは安価で あり、従来的なプローブカードよりも容易に構成される。更に、従来的なプロー ブカードに付きものの幾つかの物理的制約は、簡単な試験ボードを用いて、本発 明の半導体素子アセンブリにより所望の圧力接触を行った場合には生じない。こ のようにして、複数の単一化されていない半導体ダイが、その半導体ダイをウェ ーハから単一化(分離)する前に、動作(試験及び/又はエージング)可能であ る。 本発明の1つの態様によれば、半導体ダイに実装され、また半導体ダイを動作 させるのに用いられる同じばね接触要素を用いて、半導体ダイがウェーハから単 一化された後に、半導体ダイに永久的接続又は圧力接続を行うことが可能になる 。 本発明の1つの態様によれば、ばね接触要素は、キャリア基板の端子上に直接 製造される「複合相互接続要素」として好適に形成される。「複合」(多層)相 互接続要素は、ワイヤ(ワイヤステム)又はリボンとすることができる伸長コア 要素を、ばね形状を有するように成形し、コア要素に保護膜を施して、キャリア 基板の端子に実装することにより製造され、結果としての複合相互接続要素の物 理的特性が向上し、及び/又はその複合相互接続要素がキャリア基板に確実に固 定される。 「複合」という用語の使用は、本明細書に記載した説明を通じて、 用語(例えば、2つ以上の要素から形成される)の’総称的な’意味に一致して おり、例えば、ガラス、カーボン、又は樹脂その他の基材に支持される他の繊維 等の材料に施されるような試みの他の分野における「複合」という用語の如何な る使用法とも混同すべきではない。 本明細書で使用する「ばね形状」という用語は、先端に加えられる力に対して 、伸長要素の端部(先端)の弾性(復元)運動を呈示する、伸長要素の事実上の 任意の形状を言う。これには、1つ以上の湾曲部を有するように成形された伸長 要素だけでなく、実質的に真っ直ぐな伸長要素も含まれる。 本明細書で使用する「接触領域」、「端子」、「パッド」及び類似の用語は、 相互接続要素が実装される、又は接触をなす任意の電子コンポーネント上の任意 の導電領域を言う。 通常、複合相互接続要素(ばね要素)のコアは、コアの一端が、キャリア基板 上に1つの端子に実装された後に成形される。 代替として、コア要素は、電子コンポーネントに実装する前に成形される。 代替として、コア要素は、電子コンポーネントではない犠牲基板の一部に実装 されるか、又は犠牲基板の一部である。犠牲基板は、成形後、且つ保護膜生成の 前か後のどちらかで除去される。本発明の1つの態様によれば、各種の構造的特 徴を有する先端が、相互接続要素の接触端に配設できる。(親事例の図11A− 11Fも参照されたい。) 本発明の1つの実施例の場合、コアは、比較的低い降伏強度を有する「軟質」 材料であり、比較的高い降伏強度を有する「硬質」材料で保護膜生成される。例 えば、金ワイヤ等の軟質材料が、半導体素子の接着パッドに、(例えば、ワイヤ ボンディングにより)取り付けられて、ニッケル及びその合金等の硬質材料で、 (例えば、電気化学メッキにより)保護膜生成される。 コアの面対向保護膜、単一及び多層保護膜、微細突出部を有する「粗い」保護 膜(親事例の図5C及び5Dも参照されたい)、及びコアの全長、又はコア長の 一部のみに延伸する保護膜が記載されている。後者の場合、コアの先端は、電子 コンポーネントに接触させるために適切に露出される(親事例の図5Bも参照さ れたい)。 一般に、本明細書に記載した説明を通じて、「メッキ」という用語は、コア要 素に保護膜を生成するための多数の技法の一例として用いられる。本発明の範囲 内にあるのは、限定ではないが、水溶液からの材料の堆積を伴う各種工程と、電 解メッキと、無電解メッキと、化学気相成長法(CVD)と、物理気相成長法( PVD)と、液体又は固体先行物質の誘導壊変を通して、材料の堆積を生じせし める工程と、その他を含む任意の適切な技法によって、コア要素に保護膜生成す ることができることであり、材料を堆積するためのこれら技法の全ては、一般に 周知のところである。 一般に、ニッケル等の金属性材料で保護膜生成するために、電気化学的工程が 好適であり、特に電解メッキが好ましい。 本発明の他の実施例の場合、ばね要素は、復元性のある接触構造 として機能するのに本質的に適した、「硬質」材料の伸長要素である(すなわち 、成就値の複合相互接続要素の場合のように、保護膜のない)。かかる「モノリ シック」ばね要素は、保護膜が施されて、その電気的な接触特性が向上し、及び /又はばね要素が、それが実装される端子に(上述の複合相互接続要素と同様に して)確実に固定される。保護膜を施して固定する場合に、唯一必要なのは、 端子の軟質部分へのばね要素の一端の半田付け、貼り付け、及び突き刺し等に より、ばね要素を端子に「仮留め」することである。本発明の範囲内には、複数 の硬質ばね要素を、後続の電子コンポーネントへの転送のために、犠牲基板に実 装することがある。 好適には、コアはワイヤの形態をとる。代替として、コアは平坦なタブ(導電 性金属リボン)、又はある材料の伸長リボンである。 コア及び保護膜の両方に対して代表的な材料が開示される。 以降では主に、一般的に非常に小さな寸法(例えば、3.0ミル以下)である 比較的軟質の(低降伏強度)コアで開始することを伴う技法を説明する。半導体 素子の金属化に容易に付着する金等の軟質材料は、一般に、ばねとして機能する のに十分な復元性が無い。(かかる軟質の金属性材料は、弾性変形ではなく、主 に可塑性変形を呈示する。)半導体素子に容易に付着し、また適切な復元性を持 つ他の軟質材料は、非導電性であることが多く、これは、大部分の弾性材料の場 合にそうである。いずれの場合でも、所望の構造的、及び電気的特性が、コアに わたって施される保護膜により、結果としての複合相互接続要素に付与できる。 結果としての複合相互接続 要素は、非常に小さく製作でき、更に、適切な接触力も呈示し得る。更に、複数 のかかる複合相互接続要素は、それらが、隣接する複合相互接続要素に対する距 離(隣接する相互接続要素間の距離は、「ピッチ」と呼ばれる)よりもかなり大 きな長さ(例えば、100ミル)を有するとしても、微細ピッチ(例えば、10 ミル)で配列できる。 本発明の複合相互接続要素は、優れた電気的特性を呈示し、これには、導電率 、半田付け性、及び低い接触抵抗が含まれる。多くの場合、加えられる接触力に 応答した相互接続要素の偏向は、結果として「拭い」接触となり、これは、信頼 性の良い接触をなすのを保証するのに役立つ。 本発明の追加の利点は、本発明の相互接続要素となされる接続が、容易に取り 外し可能である点にある。電子コンポーネントの端子に相互接続をもたらす半田 付けは、任意であるが、一般にシステムレベルでは好ましくない。 本発明の1つの態様によれば、制御されるインピーダンスを有する相互接続要 素を製作するための方法が記載される。これらの技法には、一般に、誘電体材料 (絶縁層)で導電コア、又は複合相互接続要素全体を被覆し(例えば、電気泳動 的に)、導電材料の外部層で誘電体材料に保護膜生成することが伴う。外部の導 電材料層を接地することにより、結果としての相互接続要素は効果的に遮蔽する ことができ、そのインピーダンスは容易に制御可能となる。(親事例の図10K も参照されたい。) 本発明の1つの態様によれば、相互接続要素は、電子コンポーネントへの後で の取り付けのために、予め製造することができる。この目的を達成するための各 種の技法が、本明細書に記載されている。本書類では特定的に保護されていない が、複数の個々の相互接続要素の基板への実装、又は代替として、エラストマー において、又は支持基板上で複数の個々の相互接続要素の懸架を扱う機械を製造 することも比較的簡単明瞭であると考えられる。 明確に理解されたいのは、本発明の複合相互接続要素は、その導電特性を強化 する、又はその腐食耐性を強化するために被覆されていた、従来技術の相互接続 要素とは劇的に異なるということである。 本発明の保護膜は、電子コンポーネントの端子への相互接続要素の締結を実質 的に強化する、及び/又は結果としての複合相互接続要素に、所望の復元特性を 付与することを特定的に意図するものである。このようにして、応力(接触力) は、応力を吸収することを特定的に意図する、相互接続要素の部分に向けられる 。 また認識されたいのは、本発明は、ばね接触子を製作するための本質的に新規 な技法を提供するということである。一般に、結果としてのばねの動作構造は、 曲げ及び成形の生成物ではなく、メッキの生成物である。これによって、ばね形 状を確立する広範な材料、及びコアの「足場」を電子コンポーネントに取り付け るための各種の「易しい」工程の利用に対して扉が開かれる。保護膜は、コアの 「足場」にわたった「超構造」として機能し、その用語の両方が、土木工学の分 野にそれらの原点を有する。 本発明の特異な利点は、自立ばね接触子(ばね要素)を、ロウ付け又は半田付 け等の追加の易しくない技法を要することなく、脆弱な半導体素子上に実装可能 な点にある。 本発明の1つの態様によれば、復元性のある接触構造のうちのいずれかを、少 なくとも2つの複合相互接続要素として形成することができる。 本発明の恩恵の中には、以下のことがある。 (a)複合相互接続要素(はね接触子)は、全て金属性であり、エージングが 、高温で従って短時間で実行可能となる。 (b)複合相互接続要素は、自立型であり、一般に、半導体素子の接着パッド レイアウトによって制限を受けない。 (c)本発明の複合相互接続要素は、それらの先端が、ベースよりも大きなピ ッチ(間隔)となるように仕立てることができ、それによって、半導体ピッチ( 例えば、10ミル)から配線基板ピッチ(例えば、100ミル)までピッチを拡 張する工程が、直ちに(第1レベル相互接続で)開始され、また容易になる。 本発明の他の目的、特徴、及び利点は、本発明の以下の説明に鑑みて明らかと なろう。 図面の簡単な説明 参照は、本発明の好適な実施例に対して詳細になされ、その例は、添付図面に 示されている。これらの好適な実施例に関連して本発明を説明するが、理解され たいのは、本発明の精神、及び範囲をこれら特定の実施例に限定することを意図 しない、ということである。 本明細書に提示される側面図において、図示の明瞭化のために、側面図のかな りの部分を断面で提示している。例えば、図面の多くで、ワイヤステムは、太線 で完全に示されるが、保護膜は、本当の断面で示されている(網かけのないこと が多い)。 本明細書に提示される図面において、図示の明瞭化のために、幾つかの要素の サイズが誇張してある(図面の他の要素に面対向して、縮尺が合っていない)こ とが多い。 図1Aは、本発明の1つの実施例に従った、複合相互接続要素の一端を含めた 長手部分の断面図である。 図1Bは、本発明の他の実施例に従った、複合相互接続要素の一端を含めた長 手部分の断面図である。 図1Cは、本発明の他の実施例に従った、複合相互接続要素の一端を含めた長 手部分の断面図である。 図1Dは、本発明の他の実施例に従った、複合相互接続要素の一端を含めた長 手部分の断面図である。 図1Eは、本発明の他の実施例に従った、複合相互接続要素の一端を含めた長 手部分の断面図である。 図2Aは、本発明に従って、電子コンポーネントの端子に実装されて、多層化 シェルを有する複合相互接続要素の断面図である。 図2Bは、本発明に従って、中間層が誘電体材料製である、多層化シェルを有 する複合相互接続要素の断面図である。 図2Cは、本発明に従って、電子コンポーネント(例えば、プローブカード挿 入)に実装される、複数の複合相互接続要素の斜視図 である。 図2Dは、本発明に従って、複合相互接続要素を製造するための技法の例示的 な第1ステップの断面図である。 図2Eは、本発明に従って、相互接続要素を製造するための図2Dの技法の例 示的な更なるステップの断面図である。 図2Fは、本発明に従って、相互接続要素を製造するための図2Eの技法の例 示的な更なるステップの断面図である。 図2Gは、本発明に従った、図2D−2Fの技法に従って製造された例示的な 複数の個々の相互接続要素の断面図である。 図2Hは、本発明に従った、図2D−2Fの技法に従って製造されて、互いに 規定の空間関係で関連した、例示的な複数の相互接続要素の断面図である。 図21は、本発明に従って、相互接続要素を製造するための代替実施例の断面 図であり、1つの相互接続要素の1つの端部を示す。 図3Aは、本発明に従った、ホトレジスト層の開口を介して、基板に施された 金属層に接着された自由端を有するワイヤの側面図である。 図3Bは、本発明に従った、保護膜生成されたワイヤを備えた、図3Aの基板 の側面図である。 図3Cは、本発明に従った、ホトレジスト層が除去され、また金属層が部分的 に除去された、図3Bの基板の側面図である。 図3Dは、本発明に従った、図3A−3Cに記載の技法に従って形成された半 導体素子の斜視図である。 図4は、従来技術の半導体素子の斜視図である。 図5は、本発明の1つの実施例に従った、半導体素子に実装されたばね要素を 有するキャリア基板の側面図である。 図5Aは、本発明の1つの実施例に従った、2つの単一化されていない半導体 ダイに実装されたばね要素を有するキャリア基板の側面図である。 図5Bは、本発明の1つの実施例に従った、図5に示す型式のキャリア基板の 側面図である。 図6は、本発明に従った、半導体ダイに実装されたばね要素を有するキャリア 基板の代替実施例の側面図である。 図6Aは、本発明に従った、図6のキャリア半導体アセンブリの側面図である 。 図6Bは、本発明に従った、図6のキャリアアセンブリの代替実施例の側面図 である。 図7A−7Fは、本発明のキャリア基板の代替実施例の側部断面図である。 図8Aは、本発明のチップスケール(チップ相互接続)キャリアの代替実施例 の斜視図である。 図8Bは、図8Aのチップスケールキャリアの側部断面図である。 図9Aは、本発明に従った、ばねキャリアの1つの実施例の部分的な側部断面 図である。 図9Bは、本発明に従った、複合リードフレームの部分的な斜視図である。 図9Cは、本発明に従った、複合リードフレームの部分的な斜視図である。 図10は、本発明に従った、ばね要素キャリアの他の実施例の分解組立、側部 断面図である。 図11は、本発明に従った、シリコン(半導体)ウェーハに実装されたばね要 素キャリアの斜視図である。 発明の詳細な説明 本特許出願は、半導体素子を、それらが半導体ウェーハ上に定置している間に (すなわち、それらがウェーハから単一化される前に)試験(動作及びエージン グの実行を含む)するために、及び/又は半導体素子と他の電子コンポーネント (印刷回路基板等の)との間に、圧力接続をもたらす等のために、半導体素子等 の電子コンポーネントに、ばね接触子を設ける技法を目指すものである。 以下の説明から明らかとなるが、本技法には、半導体素子に取り付けられるキ ャリア基板上に、復元性のある接触構造を製造することと、半導体素子を試験す るために、復元性のある接触構造に圧力接続を行うことと、半導体ダイがウェー ハから単一化された後に、半導体ダイに接続するのに、同じ復元性のある接触構 造を用いることが伴う。 好適には、復元性のある接触構造は、「複合相互接続要素」として実施され、 これは例えば、1995年5月26日に出願され、参照として本明細書に取り込 む、上述した米国特許出願第08/452,255号(「親事例」)の開示に記載されてい る。本特許出願は、図1A −1E、及び図2A−2Iの記載において、親事例に開示される技法の幾つかを 要約するものである。 本発明を実施するための好適な技法の重要な態様は、(1)結果としての複合 相互接続要素の機械的性質を確立し、及び/又は(2)相互接続要素が電子コン ポーネントの1つの端子に実装される場合に、その端子に相互接続要素を確実に 締結するために、「複合」相互接続要素が、コア(電子コンポーネントの端子に 実装される)で開始し、次いで、適切な材料でコアに保護膜を生成することによ り形成できる点にある。このようにして、弾性変形可能な形状へと容易に成形さ れて、電子コンポーネントの最も脆弱な部分にさえも容易に取り付けられる、軟 質材料のコアで開始することにより、復元性のある相互接続要素(ばね要素)が 製造できる。硬質材料からばね要素を形成し、容易には明白でなく、論証可能に 直感的でない従来技術の技法を鑑みると、その軟質材料は、ばね要素の基底部を 形成可能である。かかる「複合」相互接続要素は、一般に、本発明の実施例に用 いるのに、好適な形態の復元性のある接触構造である。 図1A、1B、1C及び1Dは、本発明に従った、複合相互接続要素用の各種 の形状を一般的に示す。 以降では主に、復元性を呈示する複合相互接続要素を説明する。しかし理解さ れたいのは、復元性のない複合相互接続要素も本発明の範囲内に入るということ である。 更に、以降では主に、硬質(弾性)材料により保護膜生成される、軟質(容易 に成形されて、使い勝手の良い工程により、電子コンポ ーネントに固定しやすい)コアを有する、複合相互接続要素を説明する。しかし 、コアを硬質材料とし得ることも本発明の範囲内にあり、保護膜は、主に、電子 コンポーネントの端子に相互接続要素を確実に締結するように機能する。 図1Aにおいて、電気的な相互接続要素110には、「軟質」材料(例えば、 40,000psiよりも少ない降伏強度を有する材料)のコア112と、「硬 質」材料(例えば、80,000psiよりも大きな降伏強度を有する材料)の シェル(保護膜)114とが含まれる。コア112は、概ね真っ直ぐな片持ち梁 として成形(構成)される伸長要素であり、0.0005から0.0030イン チ(0.001インチ=1ミル≒25ミクロン(μm))の直径を有するワイヤ とすることができる。シェル114は、既に成形されたコア112にわたって、 適切なメッキエ程(例えば、電気化学メッキ)等の任意の適切な工程により施さ れる。 図1Aは、本発明の相互接続要素に対して恐らく最も簡単な形状と思われるス プリング形状、すなわち、その先端110bにおいて加えられる力「F」に対し て、ある角度で配向された真っ直ぐな片持ち梁を示す。かかる力が、相互接続要 素が圧力接触している電子コンポーネントの端子により加えられる場合、先端の 下方への(図で見て)偏向により、明らかに結果として、先端が端子を横切って 移動する、すなわち「拭い」運動となる。かかる拭い接触により、信頼性の良い 接触が、相互接続要素と電子コンポーネントの接触端子との間でなされることが 保証される。 その「硬質性」のおかげで、またその厚さ(0.00025から0.0050 0インチ)を制御することにより、シェル114は、相互接続要素110全体に 対して、所望の復元性を付与する。このようにして、電子コンポーネント(不図 示)間の復元性のある相互接続を、相互接続要素110の2つの端部110aと 110bの間にもたらすことができる。(図1Aにおいて、参照番号110aは 、相互接続要素110の一端を示し、端部110bに対向した実際の端部は示さ れていない。)電子コンポーネントの端子に接触する際に、相互接続要素110 は、「F」で表記される矢印で示されるような、接触力(圧力)を受けることに なる。 一般に好適なのは、保護膜(単層か、又は多層保護膜のいずれか)の厚さが、 保護膜を施そうとするワイヤの直径よりも厚いことである。結果としての接触構 造の全体の厚さが、コアの厚さに、保護膜の2倍の厚さを加えた総和であるとい う事実を前提として、コアと同じ厚さ(例えば、1ミル)を有する保護膜は、そ れ自体まとまって、コアの2倍の厚さを有することになる。 相互接続要素(例えば、110)は、加えられる接触力に応答して偏向するこ とになるが、該偏向(復元性)は、相互接続要素の全体形状によって部分的に、 (コアの降伏強度に対して)保護膜材料の優勢な(より大きな)降伏強度により 部分的に、また、保護膜材料の厚さにより部分的に決定される。 本明細書で用いる「片持ち式」及び「片持ち梁」という用語は、伸長構造(例 えば、保護膜付きコア112)が、一端に実装(固定) されて、他端は、通常、伸長要素の長手方向軸に対して概ね横方向に作用する力 に応答して、自由に移動する。これらの用語の使用により、伝達又は暗示を意図 する他の特定的な、又は限定的な意味は何もない。 図1Bにおいて、電気的な相互接続要素120には、同様に、軟質コア122 (112に匹敵)と、硬質シェル124(114に匹敵)とが含まれる。この例 の場合、コア122は、2つの湾曲部を有するように成形され、従って、S字形 状と見なされる。図1Aの例のように、このようにして、電子コンポーネント( 不図示)間の復元性のある相互接続を、相互接続要素120の2つの端部120 aと120bの間にもたらすことができる。(図1Bにおいて、参照番号120 aは、相互接続要素120の一端部を示し、端部120bに対向した実際の端部 は示されていない。)電子コンポーネントの端子に接触する際に、相互接続要素 120は、「F」で表記される矢印で示されるような、接触力(圧力)を受ける ことになる。 図1Cにおいて、電気的な相互接続要素130には、同様に、軟質コア132 (112に匹敵)と、硬質シェル134(114に匹敵)とが含まれる。この例 の場合、コア132は、1つの湾曲部を有するように成形され、U字形状と見な すことができる。図1Aの例のように、このようにして、電子コンポーネント( 不図示)間の復元性のある相互接続を、相互接続要素130の2つの端部130 aと130bの間にもたらすことができる。(図1Cにおいて、参照番号130 aは、相互接続要素130の一端部を示し、端部13 0bに対向した実際の端部は示されていない。)電子コンポーネントの端子に接 触する際に、相互接続要素130は、「F」で表記される矢印で示されるような 、接触力(圧力)を受けられることになる。代替として、相互接続要素130を 使用して、「F’」で表記される矢印で示されるように、その端部130b以外 で接触をなすこともできる。 図1Dは、軟質コア142と硬質シェル144を有する、復元性のある相互接 続要素140の他の実施例を示す。この例の場合、相互接続要素140は、本質 的に簡単な片持ち式(図1Aに匹敵)であり、湾曲した先端140bは、その長 手方向軸に対して横方向に作用する接触力「F」を受ける。 図1Eは、軟質コア152と硬質シェル154を有する、復元性のある相互接 続要素150の他の実施例を示す。この例の場合、相互接続要素150は、概ね 「C字形状」であり、好適には僅かに湾曲した先端を備え、「F」で表記される 矢印で示されるように、圧力接触をなすのに適している。 理解されたいのは、軟質コアは、任意の弾性変形可能な形状、換言すると、結 果としての相互接続要素に、その先端に加えられる力に応答して弾性的に偏向せ しめる形状へと、容易に形成することができるということである。例えば、コア は、慣用的なコイル形状に形成することもできる。しかし、コイル形状は、相互 接続要素の全長、及びそれに関連したインダクタンス(その他)、また高周波( 速度)で動作する回路へのインダクタンスの悪影響に起因して好 ましくない。 シェル、又は多層シェル(以下で説明する)の少なくとも1つの層の材料は、 コアの材料よりも大幅に高い降伏強度を有する。従って、シェルは、結果として の相互接続構造の機械的特性(例えば、弾性)を確立する際にコアの影を薄くす る。シェル対コアの降伏強度の比率は、少なくとも2:1が好適であり、少なく とも3:1及び少なくとも5:1も含み、10:1程度に高くすることもできる 。また明らかなのは、シェル、又は多層シェルの少なくとも外部層は、導電性に すべきであり、シェルがコアの端部を覆う場合には顕著である。(しかし、親事 例には、コアの端部が露出される実施例が記載されており、その場合には、コア は導電性でなければならない。) 学術的な観点から、結果としての複合相互接続要素のばね作用(スプリング形 状)部分に、硬質材料で保護膜生成することが唯一必要である。この観点から、 コアの2つの端部の両方に保護膜生成することは一般に本質的でない。しかし、 実際問題としては、コア全体に保護膜生成することが好ましい。電子コンポーネ ントに締結(取り付け)られるコアの一端に保護膜生成する特定の理由、及びそ れで生じる利点を、以下で更に詳細に論じる。 コア(112、122、132、142)に適した材料には、限定でないが、 金、アルミニウム、銅、及びそれらの合金が含まれる。これらの材料は通常、所 望の物理的性質を得るために、少量の他の材料で合金化されるが、それらは例え ば、ベリリウム、カドミウム、シリコン、マグネシウム、その他である。銀、パ ラジウム、プラチ ナ、プラチナ群の元素の金属等の金属又は合金を用いることも可能である。鉛、 スズ、インジウム、ビスマス、カドミウム、アンチモン、及びそれらの合金から 構成される半田が使用可能である。 電子コンポーネントの端子へのコア(ワイヤ)の一端の面対向取り付け(以下 で更に詳細に論じる)は、一般に、(温度、圧力、及び/又は超音波エネルギー を用いて、ボンディングをもたらす)ボンディングしやすい任意の材料(例えば 、金)のワイヤであり、これは、本発明を実施するのに適している。非金属材料 を含む、保護膜生成(例えば、メッキ)しやすい任意の材料が、コアに使用でき ることも本発明の範囲内である。 シェル(114、124、134、144)に適した材料には、(多層シェル の個々の層に関して、以下で論じるように)限定ではないが、ニッケル及びその 合金と、銅、コバルト、鉄及びそれらの合金と、両方とも卓越した電流搬送能力 、及び良好な接触抵抗特性を呈示する、金(特に硬質の金)及び銀と、プラチナ 群の元素と、貴金属と、半貴金属及びそれらの合金、特にプラチナ群の元素及び それらの合金と、タングステンと、モリブデンが含まれる。半田状の仕上げが所 望の場合には、スズ、鉛、ビスマス、インジウム、及びそれらの合金を用いるこ ともできる。 これらの被覆材料を、上記に記載した各種のコア材料にわたって施すために選 択される技法は、無論のこと、用途に合わせて変化する。電解メッキ、及び無電 解メッキは一般に好適な技法である。しかし、一般には、金のコアにわたってメ ッキを施すことは、直感的 ではない。本発明の1つの態様によれば、金のコアにわたってニッケルのシェル をメッキする(特に、無電解メッキする)場合、メッキ開始を容易にするために 、まず、金のワイヤステムにわたって薄い銅の開始層を施すことが望ましい。 図1A−1Eに示すような例示的な相互接続要素は、約0.001インチのコ ア径と、0.001インチのシェル厚を有し、従って、相互接続要素は、約0. 003インチの全体径(すなわち、コア径足す2倍のシェル厚)を有する。一般 に、シェルのこの厚さは、コアの厚さ(例えば、直径)の0.2−5.0(1/ 5から5)倍程度となる。 複合相互接続要素に関する幾つかの例示的なパラメータは、以下のようになる 。 (a)1.5ミルの直径を有する金のワイヤコアが、40ミルの全高、及び9 ミル半径の略C字状湾曲(図1Eに匹敵)を有するように成形され、0.75ミ ルのニッケルでメッキされ(全体径=1.5+2×0.75=3ミル)て、任意 として金の50マイクロインチの最終保護膜を受容する。結果としての複合相互 接続要素は、約3−5グラム/ミルのばね定数(k)を呈示する。使用時に、3 −5ミルの偏向は、結果として9−25グラムの接触力となる。この例は、介挿 物用のばね要素に関連して有用である。 (b)1.0ミルの直径を有する金のワイヤコアが、35ミルの全長を有する ように成形され、1.25ミルのニッケルでメッキされ(全体径=1.0+2× 1.25=3.5ミル)て、任意として 金の50マイクロインチの最終保護膜を受容する。結果としての複合相互接続要 素は、約3グラム/ミルのばね定数(k)を呈示して、プローブ用のばね要素に 関連して有用である。 (c)1.5ミルの直径を有する金のワイヤコアが、20ミルの全長、及び約 5ミルの半径の略S字状湾曲を有するように成形され、0.75ミルのニッケル 又は銅でメッキされる(全体径=1.5+2×0.75=3ミル)。結果として の複合相互接続要素は、約2−3グラム/ミルのばね定数(k)を呈示して、半 導体素子上に実装するためのばね要素に関連して有用である。 コアは、丸い断面を有する必要はなく、むしろシートから延伸する平坦なタブ (矩形断面を有する)とすることもできる。理解されたいのは、本明細書で用い る「タブ」という用語は、「TAB」(テープ自動化ボンディング)と混同すべ きでない、ということである。 多層シェル 図2Aは、端子214が設けられる電子コンポーネント212に実装された、 相互接続要素210の1つの実施例200を示す。この例の場合、軟質(例えば 、金)ワイヤコア216が、一端において端子214にボンディングされ(取り 付けられ)、端子から延伸してスプリング形状を有するように構成され(図1B に示す形状に匹敵)て、自由端216bを有するように切断される。このように ワイヤのボンディング、成形、及び切断は、ワイヤボンディング装置を用いて達 成される。コアの端部216aにおける接着剤は、端 子214の露出表面の比較的小さい部分しか覆わない。 シェル(保護膜)が、ワイヤコア216にわたって配設され、この例の場合、 多層化として示され、内層218と外層220を有し、その両方の層はメッキ工 程により適切に施される。多層シェルの1つ以上の層が、硬質材料(ニッケル及 びその合金等の)から形成されて、所望の復元性が、相互接続要素210に付与 される。例えば、外層220は、硬質材料とすることができ、内層は、コア材料 216上に硬質材料220をメッキする際に、緩衝又は障壁層として(あるいは 、活性層、接着材層として)機能する材料とすることができる。代替として、内 層218を硬質材料とし、外層220を、導電率及び半田付け可能性を含めた優 れた電気的特性を呈示する材料(軟質の金等)とすることもできる。半田又はろ う接型式の接触が所望の場合、相互接続要素の外層は、それぞれ、鉛−スズ半田 又は金−スズろう接材料とすることができる。 端子への締結 図2Aは、総括的に、本発明の他の重要な特徴、すなわち復元性のある相互接 続要素が、電子コンポーネント上の端子に確実に締結できることを示す。相互接 続要素の取付端210aは、相互接続要素の自由端210bに加えられる圧縮力 (矢印「F」)の結果として、大幅な機械的応力を受ける。 図2Aに示すように、保護膜(218、220)は、コア216だけでなく、 連続して(中断なしに)コア216に隣接する端子214の残り(すなわち、接 着剤216a以外)の露出表面全体も覆 う。これによって、相互接続要素210が、端子に確実且つ信頼性良く締結され 、保護膜材料が、端子への結果としての相互接続要素の締結に対して、実質的に (例えば、50%よりも大きく)寄与する。一般に、必要なのは、保護膜材料が 、コアに隣接する端子の少なくとも一部を覆うことだけである。しかし、保護膜 材料は、端子の残りの表面全体を覆うことが一般に好ましい。好適には、シェル の各層は金属性である。 一般的な提案として、コアが端子に取付(接着)される比較的小さい領域は、 結果としての複合相互接続要素に課せられる接触力(「F」)から生じる応力を 吸収するのにあまり適さない。シェルが、端子の露出表面全体(端子へのコア端 216aの取付をなす比較的小さい領域以外の)を覆うおかげで、相互接続構造 全体が、端子に確実に締結される。保護膜の接着強度、及び接触力に反作用する 能力は、コア端(216a)自体のそれよりはるかに高い。 本明細書で用いる「電子コンポーネント」(例えば、212)という用語には 、限定ではないが、相互接続及び介挿基板と、シリコン(Si)又はヒ化ガリウ ム(GaAs)等の任意の適切な半導体材料製の半導体ウェーハ及びダイと、生 成相互接続ソケットと、試験ソケットと、親事例に記載されているような犠牲部 材、要素及び基板と、セラミック及びプラスチックパッケージ、及びチップキャ リアを含む半導体パッケージと、コネクタとが含まれる。 本発明の相互接続要素は、特に、以下のものとして用いるのに十分適している 。すなわち、 ・半導体パッケージを有する必要がなく、シリコンダイに直接実装される相互 接続要素と、 ・電子コンポーネントを試験するために、基板(以下で更に詳細に説明する) からプローブとして延伸する相互接続要素と、 ・介挿物(以下で更に詳細に論じる)の相互接続要素である。 本発明の相互接続要素は、それが、硬質材料の付随の通常貧弱なボンディング 特性によって制限されることなく、硬質材料の機械的特性(例えば、高い降伏強 度)の恩恵を受ける点で類を見ない。これは、親事例に詳しく述べられているよ うに、シェル(保護膜)が、コアの「足場」にわたって「超構造」として機能す るという事実により大いに可能になる。ここで、それら2つの用語は、土木工学 の環境から借用したものである。これは、メッキが保護(例えば、耐腐食)被覆 として用いられ、また、相互接続構造に対して所望の機械的特性を付与するのが 一般に不可能である、従来技術のメッキ化相互接続要素とは非常に異なる。また 、これは、電気的な相互接続部に施されるベンゾトリアゾール(BTA)等の、 任意の非金属性の耐腐食被覆とはある種著しく対照的である。 本発明の多数の利点の中には、複数の自立相互接続構造が、基板の上の共通の 高さに対して、減結合コンデンサを有するPCB等のその異なるレベルから、基 板上に容易に形成されるので、それらの自由端は互いに共平面にあるという利点 がある。更に、本発明に従って形成される相互接続要素の電気的、及び機械的( 例えば、可塑及び弾性)特性が共に、特定の用途に対して容易に合わせられる。 例えば、所与の用途において望ましいのは、相互接続要素が、可塑及び弾性変形 を呈示することである。(可塑変形が望ましいのは、相互接続要素により相互接 続されるコンポーネントにおいて、総非平面性を吸収するためである。)弾性的 な挙動が所望である場合、相互接続要素が、最小閾値量の接触力を発生して、信 頼性の良い接触をもたらすことが必要である。また利点は、接触表面上に汚染膜 が偶発的に存在することに起因して、相互接続要素の先端が、電子コンポーネン トの端子と拭い接触をなす点にもある。 本明細書で用い、接触構造に適用される「復元性のある」という用語は、加え られた荷重(接触力)に応答して、主に弾性的な挙動を呈示する接触構造(相互 接続要素)を意味し、また、「従順な」という用語は、加えられた荷重(接触力 )に応答して、弾性的及び可塑的な挙動の両方を呈示する接触構造(相互接続要 素)を意味する。本明細書で用いるような、「従順な」接触構造は、「復元性の ある」接触構造である。本発明の複合相互接続要素は、従順な、又は復元性のあ る接触構造のどちらかの特別な場合である。 多数の特徴は、親事例に詳細に述べられており、限定ではないが、犠牲基板上 に相互接続要素を製造するステップと、電子コンポーネントに複数の相互接続要 素を一括転移するステップと、好適には粗い表面仕上げである接触先端を相互接 続要素に設けるステップと、一時的、次いで永久的な接続を電子コンポーネント になすために、電子コンポーネント上に相互接続要素を使用するステップと、相 互接続要素を、それらの対向端での間隔とは異なる一端での間隔を有 するように配列するステップと、相互接続要素を製造するステップと同一工程の ステップで、ばねクリップ、及び位置合わせピンを製造するステップと、接続さ れたコンポーネント間での熱膨張による差異を吸収するように、相互接続要素を 使用するステップと、個別の半導体パッケージ(SIMM等の)の必要性を廃除 するステップと、任意として、復元性のある相互接続要素(復元性のある接触構 造)を半田付けするステップとを含む。 制御されたインピーダンス 図2Bは、多層を有する複合相互接続要素220を示す。相互接続要素220 の最内部(内部の細長い導電要素)222は、上記したように、未被覆コアか、 又は既に保護膜生成されているコアのいずれかである。最内部222の先端22 2bは、適切なマスキング材料(不図示)でマスクされる。誘電体層224が、 電気泳動工程等により最内部222にわたって施される。導電材料の外層226 が、誘電体層224にわたって施される。 使用時に、外層226を電気的に接地することにより、結果として、相互接続 要素が、制御されたインピーダンスを有することになる。誘電体層224用の例 示的な材料は、高分子材料であり、任意の適切な仕方で、且つ任意の適切な厚さ (例えば、0.1−3.0ミル)に施される。 外層226は多層とすることができる。例えば、最内部222が未被覆のコア である例では、相互接続要素全体が復元性を呈示することが所望である場合、外 層226のうち少なくとも1つの層は、 ばね材料である。 ピッチ変更 図2Cは、複数(図示では多くのうち6個)の相互接続要素251…256が 、プローブカード挿入(慣用的な仕方でプローブカードに実装される副アセンブ リ)等の電子コンポーネント260の表面上に実装される実施例250を示す。 プローブカード挿入の端子及び導電トレースは、図示の明瞭化のために、この図 面から省略されている。相互接続要素251…256の取付端は、0.05−0 .10インチといった第1のピッチ(間隔)で始まる。相互接続要素251…2 56は、それらの自由端(先端)が0.005−0.010インチといった第2 の微細なピッチとなるように、成形及び/又は配向される。あるピッチから別の ピッチへと相互接続をなす相互接続アセンブリは、通常、「間隔変換器」と呼ば れる。 図示のように、相互接続要素の先端251b…256bは、2つの平行な列状 に配列されるが、これは例えば、接着パッド(接点)の2つの平行な列を有する 半導体素子に接触させる(試験及び/又はエージング時に)ためである。相互接 続要素は、他の先端パターを有するように配列できるが、これは、アレイ等の他 の接点パターンを有する電子コンポーネントに接触させるためである。 一般に、本明細書に開示される実施例を通じて、1つの相互接続要素しか示さ ないが、本発明は、複数の相互接続要素を製造して、周辺パターン又は矩形アレ イパターンといった、互いに規定の空間関係で複数の相互接続要素を配列するこ とにも適用可能である。 犠牲基板の使用 電子コンポーネントの端子への直接的な相互接続要素の実装を以上に説明した 。総括的に言うと、本発明の相互接続要素は、犠牲基板を含む任意の適切な基板 の任意の適切な表面に製造、又は実装可能である。 親事例に注目されたいが、これには、例えば電子コンポーネントへの後続の実 装のための別個、且つ特異な構造として、複数の相互接続構造(例えば、復元性 のある接触構造)を製造する図11A−11Fに関しての記載、及び犠牲基板( キャリア)に複数の相互接続要素を実装し、次いで電子コンポーネントにひとま とめで複数の相互接続要素を転写する図12A−12Cに関しての記載がある。 図2D−2Fは、犠牲基板を用いて、先端構造を実施した複数の相互接続要素 を製造するための技法を示す。 図2Dは、技法250の第1のステップを示し、マスキング材料252のパタ ーン化層が、犠牲基板254の表面上に施される。犠牲基板254は、例として 、薄い(1−10ミル)銅又はアルミニウム箔とすることができ、マスキング材 料252は、共通のホトレジストとなる。マスキング層252は、相互接続要素 の製造を所望する位置256a、256b、256cにおいて、複数(図示では 多くのうち3個)の開口を有するようにパターン化される。位置256a、25 6b、及び256cは、この意味で、電子コンポーネントの端子に匹敵する。位 置256a、256b、及び256cは、この段階で好適に処理されて、粗い又 は特徴的な表面模様を有する。 図示のように、これは、位置256a、256b、及び256cにおいて、箔2 54に窪みを形成する型押し治具257で機械的に達成される。代替として、3 つの位置での箔の表面を、表面模様を有するように化学的にエッチングすること も可能である。この一般的な目的をもたらすのに適した任意の技法は、本発明の 範囲内にあり、例えばサンドブラスティング、ピーニングその他である。 次に、複数(図示では多くのうち1つ)の導電性先端構造258が、図2Eに 示すように、各位置(例えば、256b)に形成される。これは、電解メッキ等 の任意の適切な技法を用いて達成され、多層の材料を有する先端構造を含む。例 えば、先端構造258は、犠牲基板上に施されるニッケルの薄い(例えば、10 −100マイクロインチ)障壁層、続いて軟質の金の薄い(例えば、10マイク ロインチ)、続いて硬質の金の薄い(例えば、20マイクロインチ)層、続いて ニッケルの比較的厚い(例えば、200マイクロインチ)層、軟質の金の最終の 薄い(例えば、100マイクロインチ)層を有する。一般に、ニッケルの第1の 薄い障壁層は、後続の金の層が、基板254の材料(例えば、アルミニウム、銅 )によって「腐敗」されるのを防止するために設けられ、ニッケルの比較的厚い 層は、先端構造に強度を与えるためであり、軟質の金の最終の薄い層は、容易に 接着される表面を与える。本発明は、先端構造を犠牲基板上に形成する方法の如 何なる特定例にも限定されない。というのは、これらの特定例は、用途に応じて 必然的に変化するためである。 図2Eに示すように、相互接続要素用の複数(図示では多くのう ち1つ)のコア260が、例えば、上記した電子コンポーネントの端子に軟質の ワイヤコアをボンディングする技法のいずれかによって、先端構造258上に形 成される。コア260は次に、上記の仕方で好適には硬質材料262で保護膜生 成され、マスキング材料252が次いで除去され、結果として、図2Fに示すよ うに、犠牲基板の表面に実装される複数(図示では多くのうち3つ)の自立相互 接続要素264となる。 図2Aに関連して説明した、端子(214)の少なくとも隣接した領域を覆う 保護膜材料と同様にして、保護膜材料262は、それらの対応する先端構造25 8にコア260を確実に締結し、所望の場合、結果としての相互接続要素262 に復元特性を付与する。親事例で注記したように、犠牲基板に実装される複数の 相互接続要素は、電子コンポーネントの端子に一括転移される。代替として、2 つの広範に分岐した経路をとることもできる。 シリコンウェーハを犠牲基板として使用でき、その上に先端構造が製造される こと、及びそのように製造された先端構造が、電子コンポーネントに既に実装さ れている復元性のある接触構造に連結(例えば、半田付け、ろう接)できること も、本発明の範囲内である。これらの技法の更なる記載は、以下の図8A−8E において見出される。 図2Gに示すように、犠牲基板254は、選択性化学エッチング等の任意の適 切な工程により簡単に除去される。ほとんどの選択性化学エッチングは、他方の 材料よりもかなり大きな比率で一方の材 料をエッチングし、また、他方の材料は、その工程で僅かしかエッチングされな いので、この現象を有利に用いて、犠牲基板の除去と同時に、先端構造における ニッケルの薄い障壁層が除去される。しかし、必要ならば、薄いニッケル障壁層 は、後続のエッチングステップでも除去可能である。これによって、結果として 、複数(図示では多くのうち3つ)の個々に離散し特異な相互接続要素264と なり、これは点線266で示され、電子コンポーネント上の端子に(半田付け又 はろう接等により)後で装着される。 また、言及すべきは、保護膜材料が、犠牲基板及び/又は薄い障壁層を除去す る工程で、僅かに薄くされるという点である。しかし、これが生じないほうが好 ましい。 保護膜の薄小化を防止するには、金の薄い層、又は例えば、約20マイクロイ ンチの硬質の金にわたって施される約10マイクロインチの軟質の金が、保護膜 材料262にわたって最終層として施されることが好ましい。かかる金の外層は 、主に、その優れた導電率、接触抵抗、及び半田付け可能性を意図するものであ り、障壁層及び犠牲基板の除去に用いることを意図した、ほとんどのエッチング 溶液に対して、一般に不浸透性が高い。 代替として、図2Hに示すように、犠牲基板254の除去に先行して、複数( 図示では多くのうち3つ)の相互接続要素264か、内部に複数の穴を有する薄 いプレート等の任意の適切な支持構造266によって、互いの所望の空間関係で 「固定」され、それに基づき犠牲基板が除去される。支持構造266は、誘電体 材料、又は誘 電体材料で保護膜生成される導電材料とすることができる。シリコンウェーハ又 は印刷回路基板等の電子コンポーネントに、複数の相互接続要素を装着するステ ップといった、更なる処理ステップが次に進行する。加えて、幾つかの用途にお いて、相互接続要素264の先端(先端構造に対向した)が移動しないように安 定化することが望ましく、これは特に、そこに接触力が加えられる場合である。 この目的のために、また望ましいのは、誘電体材料から形成されたメッシュとい った、複数の穴を有する適切なシート268で、相互接続要素の先端の移動に制 約を与えることである。 上記の技法250の特異な利点は、先端構造(258)が、事実上任意の所望 の材料から形成されて、事実上任意の所望の模様を有する点にある。上述したよ うに、金は、導電性、低い接触抵抗、半田付け性、及び腐蝕耐性という卓越した 電気的特性を呈示する貴金属の一例である。金は又可鍛性であるので、本明細書 に記載の相互接続要素、特に本明細書に記載の復元性のある相互接続要素のいず れかにわたって施される、最終の保護膜とするのに極めて十分適している。他の 貴金属も同様に望ましい特性を呈示する。しかし、かかる卓越した電気的特性を 呈示する、ロジウム等の幾つかの材料は、一般に、相互接続要素全体に保護膜生 成するのに適切でない。例えば、ロジウムは、著しく脆く、復元性のある相互接 続要素上の最終保護膜として十分には機能しない。これに関して、技法250に 代表される技法は、この制限を容易に克服する。例えば、多層先端構造(258 を参照)の第1の層は、(上記のように金ではなく)ロ ジウムとすることができ、それにより、結果としての相互接続要素のいかなる機 械的挙動にも何の影響を与えることなく、電子コンポーネントに接触させるため に、その優れた電気的特性を引き出す。 図21は、相互接続要素を製造するための代替実施例270を示す。この実施 例の場合、マスキング材料272が、犠牲基板274の表面に施されて、図2D に関して上記した技法と同様にして、複数(図示では多くのうち1つ)の開口2 76を有するようにパターン化される。開口276は、相互接続要素が、自立構 造として製造される領域を規定する。(本明細書に記載の説明を通じて用いる、 相互接続要素が「自立」であるのは、その一端が、電子コンポーネントの端子、 又は犠牲基板のある領域にボンディングされ、また、その他端が、電子コンポー ネント、又は犠牲基板にボンディングされない場合である。) 開口内の領域は、犠牲基板274の表面内に延伸する単一の窪みで278示さ れるように、1つ以上の窪みを有するように、任意の適切な仕方で模様加工され る。 コア(ワイヤステム)280が、開口276内の犠牲基板の表面にボンディン グされて、任意の適切な形状を有する。この図示の場合、例示の明瞭化のために 、1つの相互接続要素の一端しか示されていない。他端(不図示)は、電子コン ポーネントに取り付けられる。ここで容易に見られるのは、コア280が、先端 構造258ではなく、犠牲基板274に直接ボンディングされるという点で、技 法270が上述した技法250とは異なるということである。例と して、金ワイヤコア(280)が、慣用的なワイヤボンディング技法を用いて、 アルミニウム基板(274)の表面に容易にボンディングされる。 工程(270)の次のステップでは、金の層282が、コア280にわたって 、また、窪み278内を含む、開口276内の基板274の露出領域上に施され る(例えば、メッキにより)。この層282の主な目的は、結果としての相互接 続要素の端部に、接触表面を形成することである(すなわち、犠牲基板が除去さ れると)。 次に、ニッケル等の比較的硬質な材料の層284が、層282にわたって施さ れる。上述したように、この層284の1つの主な目的は、結果としての複合相 互接続要素に所望の機械的特性(例えば、復元性)を付与することである。この 実施例において、層284の他の主な目的は、結果としての相互接続要素の低い 方の(図示のように)端部に製造される接触表面の耐久性を強化することである 。金の最終層(不図示)が、層284にわたって施されることになるが、これは 、結果としての相互接続要素の電気的特性を強化するためである。 最終ステップにおいて、マスキング材料272、及び犠牲基板274が除去さ れ、結果として、複数の特異な相互接続要素(図2Gに匹敵)か、又は互いに所 定の空間関係を有する複数の相互接続要素(図2Hに匹敵)のいずれかとなる。 この実施例270は、相互接続要素の端部に模様加工の接触先端を製造するた めの代表的な技法である。この場合、「ニッケルの金 上重ね」接触先端の卓越した一例を説明した。しかし、本明細書に記載の技法に 従って、他の類似の接触先端が、相互接続要素の端部に製造可能であることも本 発明の範囲内である。この実施例270の別の特徴は、接触先端が、以前の実施 例250で意図したような犠牲基板(254)の表面内ではなく、犠牲基板(2 74)の頂部全体に構成される点にある。 半導体素子へのばね相互接続要素の直接実装 図3A、3B及び3Cは、親事例の図1C−1Eに匹敵し、単一化されていな い半導体素子を含む半導体素子上に直接、複合相互接続を製造するための技法3 00を示す。この技法は、上述の本出願人による米国特許同時係属出願第08/558 ,332号に開示される技法に匹敵する。 慣用的な半導体処理技法によれば、半導体素子302が、パターン化導電層3 04を備える。この層304は、上部金属層とすることができ、これは通常、ダ イへのボンディングを意図したものであり、絶縁(例えば、パッシベーション) 層308(通常、窒化物)内の開口306により規定される。このようにして、 接着パッドが規定され、これが、パッシベーション層308内の開口306の領 域に対応する領域を有することになる。通常(すなわち、従来技衛によれば)、 ワイヤは接着パッドにボンディングされていた。 本発明によれば、金属材料(例えば、アルミニウム)のブランケット層310 が、パッシベーション層124にわたって(スパッタリング等により)堆積され るが、これは、導電層310が、開口3 06内への「浸漬」、及び層304への電気的接触を含む、層308の微細構成 に一致して従うようにして行われる。マスキング材料(例えば、ホトレジスト) のパターン化層312が、その開口314をパッシベーション層308内の開口 306にわたって位置合わせして、層310にわたって施される。 ブランケット導電層310の一部が、マスキング材料312により覆われ、他 の部分のブランケット導電層310は、マスキング材料312の層の開口314 内で露出される(覆われない)。ブランケット導電層310の露出部分は、開口 314内で、「パッド」又は「端子」(214に匹敵)として機能することにな り、金メッキ(不図示)することもできる。 この技法の重要な特徴は、開口314が開口306よりも大きい点にある。明 らかであるが、これによって結果として、半導体ダイ302上に存在する他のも の(開口306により規定されるような)よりも大きな接着領域(開口132に より規定される)となる。 この技法の他の重要な特徴は、導電層310が短絡層として機能して、素子3 02が、ワイヤステム(コア)320の電子フレームオフ(EFO)工程時の損 傷から保護される点にある。 内部コア(ワイヤステム)320の一端320aが、開口314内で、導電層 310の上部(図で見て)表面にボンディングされる。コア320は、弾性変形 可能な形状を有し、半導体ダイの表面から延伸するように構成され、上記のよう にして(例えば、電子フレームオフにより)、先端320bを備えるべく切断さ れる。次に、図 3Bに示すように、成形済みワイヤステム320に、上記のように(図2Aに匹 敵)、導電材料322からなる1つ以上の層で保護膜生成される。図3Bで分か るように、保護膜材料322は、ワイヤステム320を完全に包み込み、また、 ホトレジスト312内の開口314により規定された領域内で、導電層310も 覆う。 次に、ホトレジスト312が除去され(化学エッチング、又は洗浄等により) 、基板は、選択性エッチング(例えば、化学エッチング)を受けて、導電層31 0から、ワイヤステム320に保護膜生成する材料322により覆われる層31 0の部分315(例えば、パッド、端子)を除いて、材料の全てが除去される。 マスキング材料312により以前に覆われており、材料322で保護膜生成され ていない、ブランケット導電層310の一部が、このステップで除去されるが、 材料322により保護膜生成された、残りの部分のブランケット導電材料310 は除去されない。この結果として図3Cに示す構造となり、その重要な利点は、 結果としての複合相互接続要素324が、別態様では(例えば、従来技術では) 接着パッド(すなわち、パッシベーション層308内の開口306)の接触領域 と見なされていた領域よりも、容易に大きくすることができる領域(これは、ホ トレジスト内の開口314により規定される)に、確実に固定される(コーティ ング材料322により)という点にある。 この技法の他の重要な利点は、気密封止(完全に保護膜生成)された接続が、 接触構造324と、それが実装される端子(パッド) 315との間にもたらされる点にある。 上記の技法は、一般に、複合相互接続要素を製造するための斬新な方法を記載 するものであり、その物理的特性は、所望の度合いの復元性を呈示するように容 易に合わせられる。 一般に、本発明の複合相互接続要素は、相互接続要素(例えば、320)の先 端(例えば、320b)が、互いに共平面を容易になさしめ、それらが始まる端 子(例えば、パッド)とは異なる(例えば、より大きなピッチ)ことができるよ うにして、基板(特に半導体ダイ)に容易に実装(それ上に製造)される。 復元性のある接触構造が実装されないレジスト(例えば、314)に、開口を 製作することも、本発明の範囲内である。むしろ、かかる開口を使用して、同一 の半導体ダイ上、又は他の半導体ダイ上の他のパッドに、(従来的なワイヤボン ディング等により)接続をもたらすことが有利となろう。これによって、製造者 に、レジスト内の開口の共通レイアウトとの相互接続を「カスタム化」する能力 が与えられる。 図3Dに示すように、マスキング層312が更にパターン化され、その結果、 半導体素子302の面上に、更なる導電ライン又は領域を残す(すなわち、相互 接続要素324が実装され、また保護膜生成される開口314を設けることに加 えて)ことが可能となることも、本発明の範囲内である。これは、図面で、それ ぞれ、開口314a及び314bへと延伸する「伸長」開口324a及び324 bと、開口314cへと任意的に延伸する「領域」開口324c(不 図示)によって示されている。(この図において、例示の明瞭化のために、要素 304、308及び310は省略されている。)上記のように、保護膜材料32 2は、これらの追加の開口(324a、324b、324c)に堆積されて、こ れらの開口の下にある導電層310が除去されるのが防止される。かかる伸長及 び領域開口(324a、324b、324c)の場合、伸長及び領域開口は、接 触構造の対応するものに電気的に接続されることになる。これは、電子コンポー ネント(例えば、半導体素子)302の面の直上の(相互接続する)2つ以上の 端子(315)間に、(経路指定の)導電トレースを設けることに関連して役立 つ。これは又、電子コンポーネント302の上に直接、接地及び/又は電源プレ ーンを設けるのに役立つ。これは又、チップ(302)搭載コンデンサとして機 能する伸長領域324a及び324b等の緊密に隣接した(例えば、交互に重な った)伸長領域に関連して有用である。更に、接触構造324の場所以外に、マ スキング層312内の開口を設けることは、後続の保護膜材料322の堆積を均 一化する手助けとなり得る。 接触構造(324)を、例えば上記の図2D−2Fのようにして予め製造し、 制御された幾何学形状を有する先端があってもなくても、端子315にろう接す ることは、本発明の範囲内である。これには、1つずつ、又は1度に幾つかの半 導体ダイにというように、予め製造された接触構造を、(半導体ウェーハから) 単一化された半導体ダイに実装することが含まれる。更に、先端構造(258) の幾何学形状を平坦になるように制御して、z軸方向の導電性接着材(868) と効果的な圧力接続を行うことも可能であり、これは、親事例、及び本出願人に より1995年11月15日付けで出願された米国特許同時係属出願に記載され るようなものである。 半導体素子の動作 集積回路(チップ)製造業者の間で周知の手順は、チップのエージング、及び 機能試験である。これらの技法は通常、チップをパッケージ実装した後で実施さ れ、本明細書では、まとめて「動作」と呼ぶ。 最近の集積回路は、一般に、幾つかの通常同一の集積回路ダイ(通常、正方形 又は矩形ダイサイトとして)を、(通常丸い)半導体ウェーハ上に生成し、次に 、互いからダイ(チップ)を分離(単一化、切断)するために、ウェーハをけが く又はスライスすることにより製造される。「けがき線」(切り口)領域の直交 格子が、隣接するダイ間に延伸し、また製造工程を評価するための試験構造を含 む場合もある。これらのけがき線領域、及びそれら内に含まれた如何なるものも 、ダイが、ウェーハから単一化される際に破壊されることになる。単一化(分離 )されたダイは、最終的に個々にパッケージ実装されるが、これは例えば、ダイ 上の接着パッドと、パッケージ本体内の導電トレースとの間に、ワイヤボンディ ング接続を行うことによる。 「エージング」とは、それによりチップが、単純に電源投入される(「静的な 」エージング)、又は電源投入され、且つある程度チ ップの機能性を動作させる信号を有する(「動的な」エージング)、1つの工程 である。両方の場合に、エージングは通常、上昇した温度で、且つチップに「一 時的な」 (又は、取り外し可能な)接続をなすことにより行われ、その目的は 、チップをパッケージ実装する前に、欠陥のあるチップを識別することである。 エージングは、通常、ダイがウェーハから単一化(切断)された後に、ダイ毎に 行われるが、ダイを単一化する前にエージングを行うことも知られている。典型 的には、ダイへの一時的な接続は、試験プローブによりなされる。 機能試験も又、ダイに一時的な接続をなすことにより達成できる。ある例では 、ダイの各々には、内蔵型自己試験(自己起動、信号発生)回路が設けられ、こ れは、チップの機能性の幾つかを動作させる。多くの例において、試験ジグを各 ダイ用に製造する必要があり、プローブピンが、動作させる(試験及び/又はエ ージングする)必要がある特定のダイ上の接着パッドと、精密に位置合わせされ る。これらの試験ジグは、比較的高価であり、普通でない長さの製造時間を必要 とする。 一般的な提案として、パッケージリードは、エージング(又は、機能試験)に 対してではなく、アセンブリに対して最適化される。従来技術のエージングボー ドは、コストがかかり、何千ものサイクルを被る場合が多い(すなわち、試験さ れるダイ当たり概ね1サイクル)。更に、異なるダイには、異なるエージングボ ードが必要である。エージングボードは高価であり、これは、製造コスト全体を 増大させ、また、特定の素子の大量ロットにわたってしか償却できない。 もし、ダイをパッケージ実装する前に、ダイのある試験が完了しているならば 、パッケージ済みダイを、外部のシステムコンポーネントに接続可能とするため に、ダイはパッケージ実装される。上記のように、パッケージ実装には通常、ボ ンディングワイヤ等により、ダイにある種の「永久的な」接続をなすことが伴う 。(多くの場合、かかる「永久的な」接続は、なされず、やり直されるが、これ は一般的に望ましくない。) 明らかに、ダイのエージング及び/又はパッケージ実装前試験に必要な「一時 的な」接続は、ダイをパッケージ実装するのに必要な「永久的な」接続とは異な る場合が多い。 ばね要素のキャリアへの実装、及び続く、電子コンポーネントへのキャリアの 実装及び接続 上述のように(例えば、図3A−3Cに関連して)、本発明の復元性のある接 触構造は、半導体ダイ(上)に直接実装することが可能である。これが特に重要 なのは、外部の相互接続構造(例えば、ピン、リード、その他)が必要なある種 のパッケージに配設されるダイに、ワイヤボンディングを行う従来技術に対して 見た場合である。 半導体ダイの端子に直接ばね接触子を実装することは、幾つかの例で利点とは ならず、又は不可能な例もある。これには、半導体ダイ上にばね接触子を配設す る代替技法が必要である。かかる技法を 本明細書に開示する。 図4は、半導体素子400を示し、これは、ダイ402の中央線に沿った列に 配列された複数の接着パッド(端子)404を有する半導体ダイ402からなる 。(この及び後続の例示において、接着パッドは、半導体ダイの表面頂部にある ものとして、「様式化」した仕方で示している。)例えば、かかる接着パッドは 、5ミルピッチで100個以上配列されている。半導体素子400は、64メガ ビットのメモリ素子の代表例である。周知のように、素子400への接続は、L OC(チップ搭載リード)リードフレーム410により行うことができ、これは 、ダイ402の上部表面402aを横切って、接着パッド404のそれぞれのパ ッドに向かって延伸する、複数のリードフレームフィンガ412を有する。リー ドフレームフィンガ412は、ボンディングワイヤ414によって、接着パッド のそれぞれに接続される。かかる素子400では多くの場合、冗長開口(不図示 )又はウィンドウが、パッシベーション層(不図示)内にあり、この層を介して 、半導体素子の上部金属化層が露出され、別態様では非機能素子を機能的にする ために、素子の内部である種の接続を再構成することが可能になる。 図3A−3Cと関連して上記のようにして、復元性のある接触構造を接着パッ ド404に実装することは、簡単明瞭であるように思われた。しかし、かかる素 子400では多くの場合、冗長開口(不図示)又はウィンドウが、パッシベーシ ョン層(不図示)内にあり、この層を介して、半導体素子の上部金属化層が露出 され、別態様で は非機能素子を動作させるために、素子の内部である種の接続を再構成すること が可能になる。これらの冗長ウィンドウ(及び露出した金属化部分)は、本質的 に、ブランケット導電層の堆積(スパッタリング)を禁止し、中間のレジストス テップ(不図示)により、又はそこにポリイミド被覆(不図示)を施すことによ り、この堆積物と接触するのに対して保護されなければならない。 本発明の1つの目的は、半導体素子上にブランケット導電層を堆積する必要な く、半導体素子に復元性のある接触構造(ばね要素)を実装するための1つの技 法を提供することにある。 本発明によれば、複数の復元性のある接触構造(ばね要素)が、堅固なキャリ ア基板に実装され、該キャリア基板は、半導体素子に実装され、ばね要素は、半 導体素子上の接着パッドのうちの対応するパッドに電気的に接続される。 図5は、本発明に従った、半導体素子アセンブリの側面図であり、親事例の図 16E及び16Fとのある類似点を記載している。親事例の中で注目点として、 以下の記載がある。 「図16E及び16Fは、本発明による、一方の頂部に他方をといったように 、チップ(半導体ダイ)を積み重ねるのに適した仕方で、復元性のある接触構造 を製造するための1つの技法の側面図である。」 「図16E及び16Fは、頂部に次から次ぎにチップ(半導体ダイ)を積み重 ねるのに適した仕方で、復元性のある接触構造を製造するための技法1650を 示す。犠牲構造1652(1602に匹 敵)が、第1の電子コンポーネント1662(1612に匹敵)の頂部に配設さ れる。ワイヤ1658が、一方の端部1658aにおいて、第1の電子コンポー ネント1662上のパッド1664にボンディングされ、弾力のある形状を有す るように構成され(図16Aと同様にして)、ワイヤ1658の中間部1658 cが、(切断することなく)犠牲構造1652にボンディングされる。図示のよ うに、犠牲構造1652には、ワイヤの中間部がボンディングされる接触先端( 図10Cの1026に匹敵)が設けられる。ワイヤは更に、弾力のある形状(例 えば、図2EのS字形状に匹敵)で、犠牲構造1652から延伸するように成形 されて、自由端1658bを有するように切断される。成形されたワイヤステム は、犠牲構造1652を除去する前(図16Bに匹敵)か、又は後(図16Dに 匹敵)のいずれかでメッキされて、復元性のある接触構造となり、その自由端1 658bに施された微細構造接触子(1026に匹敵)を有する。」 「犠牲構造1652が除去された後、第2の電子コンポーネント1672が、 第1の電子コンポーネント1662と、復元性のある接触構造(ワイヤステムに 保護膜生成された)の中間部1658cとの間に配設されて、第1の電子コンポ ーネント1662と、第2の電子コンポーネント1672の端子1674との間 に、相互接続がもたらされる。この技法の利点は、相互接続が又、外部システム (他の電子コンポーネント)に対して接続をなすために、第2の電子コンポーネ ントから延伸する点にある。例として、第1の電子コ ンポーネント1662はマイクロプロセッサであり、第2の電子コンポーネント 1672はメモリ素子である。」 半導体素子500は、それが、上部表面502a(402aに匹敵)に複数の 接着パッド504(404に匹敵)を有する半導体ダイ502(402に匹敵) からなる点で、半導体素子400と類似している。接着パッド504は、半導体 ダイ502の中央線の下の単一列に配列される。 堅固なキャリア基板510が、任意の適切な接着材(不図示)を用いて、接着 パッド504が占有しないダイの領域上で、ダイ502の面502aに実装され る。 キャリア基板510は、セラミック、シリコン、PCB材料(Kevlar(tm)、FR 4、その他といった)、又は絶縁被覆を有する材料といった、任意の適切な堅固 材料から形成される。キャリア基板は又、ポリマーからも形成することができる 。 接着材は、熱可塑性材又はシアン化エステル等の任意の適切な接着材である。 接着材を復元性のあるものとすること、又はそれによって、キャリア基板510 を、半導体第502に向かって圧縮可能とすることは必要でない。しかし、キャ リア基板の熱膨張係数が、半導体ダイの熱膨張係数と大幅に異なる場合、このよ うな熱膨張係数の差を吸収する(低いセン断強度等により)接着材を選択するこ とが有利である。キャリア(例えば、510)を基板(例えば、502)に接着 するのに用いることを意図した接着材は、適切な熱可塑性材、シアン化エステル 、エポキシ、シリコーン、又は可撓性エ ポキシである。 理解されたいのは、キャリア(例えば、510)に適用される、「堅固な」と いう用語は、キャリアが復元性である必要がなく、それ自体好適に堅固であると いうことを指す、ということである。しかし、「堅固なキャリア」という用語は 又、キャリアの可撓性を可能にする/促進する手段を仲介することなく、堅固な 基板(例えば、502)に接着される可撓性キャリアにも適用する、ということ を理解されたい。この後者の場合、実装されたキャリアは、下にある堅固な基板 (例えば、502)によって補強される(使用時に、硬化される)ことになる。 キャリア基板510を半導体ダイ502に実装する前に、複数の復元性のある 接触構造(ばね要素)512が、キャリア基板510の上部(図で見て)表面5 10aの第1の複数の端子514のうちの対応する端子に実装される。第2の複 数の端子516も、キャリア基板510の上部表面510aに設けられて、導電 性ライン518によって、第1の複数の端子512のうちの対応する端子に接続 される。このように、キャリア基板510は、一種の配線基板として認識でき、 この場合、端子514、端子516、及びライン518は全て、単一の導電層か らパターン化することができる。復元性のある接触構造(ばね要素)512は、 任意の適切な仕方で、また上記したように(例えば、図2Aに匹敵)、任意の所 望の復元/従順特性を有するように、端子514に実装される。 半導体ダイ502の面502aに堅固なキャリア基板510を実 装した後、復元性のある接触構造(ばね要素)512は、接着パッド504と端 子516の間で延伸するボンディングワイヤ520により、接着パッド504の うちの対応するパッドに接続される。このようにして、半導体素子上にブランケ ット導電層を堆積する必要なく、半導体素子上に復元性のある接触構造(ばね要 素)を実装するための技法が提供される。更に、キャリア基板は、それ上に製造 されたばね接触子を備え、半導体ダイへの後続の実装のために、予め製造可能で ある。更に、 キャリア基板上の端子のレイアウト、及び相互接続の設計変更が 、半導体ダイにキャリア基板を実装する前に、容易にもたらされる。 上記で留意したように、堅固なキャリア基板は、接着パッドの頂部以外で、ダ イ上のどこにでも配置可能である。ダイのパッシベーション層内に冗長開口(ウ ィンドウ)が有る場合、堅固なキャリア基板は、それが冗長ウィンドウと重なり 合わないように、設計及び配設され、かかる「衝突」を避けるべく容易に製造可 能であるが、これは、絶対的に必要というわけではない。例えば、ダイを既にプ ローブ探査(試験)しており、それに対する必要な修正が、露出した冗長ウィン ドウを介して(例えば、信号を再経路指定するために、ダイの配線層を「溶融」 することにより)なされている場合、キャリアが、既に用いた冗長ウィンドウに 重なり合うことは許容可能である。一般に、キャリアは、冗長ウィンドウをもは や必要としない場合、それらに重なり合うことができる。 一般に、図5の実施例、及び以下の実施例の場合、キャリア基板 (例えば、510)は、ばね要素(例えば、512)と半導体ダイ(例えば、5 02)の間に配設されて、ばね要素は、半導体ダイの前部表面(例えば、502 a)から離れて延伸する。これにより、「半導体アセンブリ」と呼ぶことのでき るものが形成される。 図5の技法は、ウェーハレベルにまで容易に拡張される。図5Aは、互いに隣 接した、複数の半導体ダイのうちの2つ532及び534を示し、これらは、半 導体ウェーハからまだ単一化(分離)されていない。各ダイ532及び534( 502に匹敵)には、それぞれ、複数の接着パッド536及び538(504に 匹敵)が設けられる。単一の堅固なキャリア基板540(510に匹敵)が、隣 接した半導体ダイ532及び534の両方の頂部に配設されるため、少なくとも 2つの単一化されていない半導体ダイを「橋渡し」する(またがる)。換言する と、堅固なキャリア基板540は、2つのダイのいずれか一方の縁部の上を覆う 。 図5に関連して上記したのと同様にして、堅固なキャリア基板540をダイ5 32及び534の面に実装する前に、復元性のある接触構造(ばね要素)542 及び544(512に匹敵)が、第1の複数の端子546及び548(514に 匹敵)に実装され、端子546及び548は、それぞれ、複数の導電ライン55 0及び552(518に匹敵)を経由して、それぞれ、第2の複数の端子554 及び556に接続され、これらはそれぞれ、ボンディングワイヤ558及び56 0(520に匹敵)により、接着パッド536及び538に接続される。 このようにして、各半導体ダイには、その接着パッド(536、538)に接 続された複数のばね要素(542、546)が設けられ、該ばね要素は、ダイの 表面から上方に(図で見て)延伸する。これは、ウェーハ上のダイの全てに関し て、又はウェーハ上のダイの選択された部分に関して行うことができる。一般に 、単一化されていないダイがパッドの中央列を有する場合、ウェーハ上の2つの 単一化されていないダイの全てに必要なのは、1つのキャリア基板だけである。 しかし、単いるの堅固なキャリア基板が、ウェーハ上で任意数の隣接した単一化 されていないダイにまたがることができる(すなわち、4つの単一化されていな いダイの交差部に堆積することにより)のも、本発明の範囲内である。一般に、 (ウェーハ上で)ダイ当たり1つのキャリアを「選択配置」するか、又は単一化 されていないダイからなるウェーハ全体に、単一の非常に大きなキャリアを実装 することが好適であろう。これは一般に、本明細書に開示するキャリア実施例の 全てについて言える。 ダイ532及び534を(最終アセンブリ、又はそのパッケージ実装のために )単一化することが最終的に所望である場合、適切な機構(例えば、ウェーハの こ、レーザ等)を用いて、隣接した単一化されていないダイ間で、ライン570 に沿って切断可能である。 上述した、本出願人による米国特許同時係属出願第08/558,332号における留意 点として、以下の記載がある。 「単一化されていないダイに復元性のある接触構造を実装することにより、半 導体ダイが半導体ウェーハから単一化(分離)される 前に、それら半導体ダイを試験する(動作させる、及び/又はエージングする) 1つの技法が提供され、それには、ダイの配列又はダイ上の接着パッドのレイア ウトによる制約を受けることなく、必要不可欠な復元性、及び/又は従順性が、 プローブカードにそこから延伸する復元性のある接触構造を設ける必要なく、半 導体ダイ上に定置しており、それによって、半導体素子の最終パッケージ実装の ために、同じ復元性のある接触構造を用いることが可能になる。更に、好適には 半導体ダイがウェーハから単一化(分離)される前に、復元性のある接触構造を ダイに実装することにより、「簡単な」試験ボードを用いて、半導体素子及びそ の他に電力投入するために、複数の圧力接触を、1つ以上の単一化されていない 半導体ダイ(素子)に行うことが可能になる。(「簡単な」試験ボードとは、そ の表面から延伸する複数のプローブ要素を有する基板である従来的な「プローブ カード」とは対照的に、複数の端子又は電極を有する基板のことである。簡単な 試験ボードは安価であり、従来的なプローブカードよりも容易に構成される。更 に、従来的なプローブカードに付きものの幾つかの物理的制約は、簡単な試験ボ ードを用いて、本発明の半導体素子アセンブリにより所望の圧力接触を行った場 合には生じない。)このようにして、複数の単一化されていない半導体ダイが、 その半導体ダイをウェーハから単一化(分離)する前に、動作(試験及び/又は エージング)可能である。半導体ダイに実装され、また半導体ダイを動作させる のに用いられる同じばね接触要素を用いて、半導体ダイがウェーハから単一化さ れた後に、半導体 ダイに永久的接続行うことが可能になる、ということは大きな利点である。」 図5Aに記載の技法は、ダイをキャリアに実装する、又はその逆を行う「選択 配置」装置により実施可能であり、接着パッドの中央列を有する半導体ダイに最 も適している。 図5Bは、本発明の特徴580を示し、この場合、図5のキャリアは、上述し たようにして、電子コンポーネント502(例えば、半導体ダイ)に実装され、 最終ステップにおいて、封止材で封止されるが、これは、電子コンポーネントの 表面から延伸して半導体ダイ502の表面を覆い、キャリア基板(510)を覆 い、半導体素子502とキャリア基板(510)間の接続を覆い、製造された複 合相互接続(ばね)要素512のベースを覆う。この所望の目標を達成するには 充分な量の封止材が必要であるが、封止材582の添加を注意深く制御すること は必要でない。この技法580は、半導体ダイが半導体ウェーハから単一化され る前か、又は後で実施可能である。 図6は、半導体ダイにばね要素を設けるための代替技法600を示し、単一化 されていないダイか、又は単一化されたダイのいずれかに適用可能である。そこ に示すように、堅固なキャリア基板610(510又は540に匹敵)が、(上 記のように適切な接着材により)半導体第602の表面602aに実装される。 半導体ダイ602は、その表面602aに配設された複数の接着パッド604を 有し、堅固なキャリア基板610は、その上部(図で見て)表面に 配設された対応する複数の端子612を有する。各接着パッド604について、 ボンディングワイヤ618が、接着パッドにボンディングされ、引き延ばされて 、対応する端子612にボンディングされるが、これはボンディングワイヤ61 8を切断することなく行われる。これにより、接着パッド604と、端子612 のうちの対応する端子との間に接続が形成される。各端子612について、ボン ディングワイヤ618は更に引き延ばされて(ボンディングワイヤの部分620 として)、キャリア基板610の表面から延伸し、上記のようにして(図2Aに 匹敵)、成形及び切断される。これにより、ばね形状と先端620aを備えた自 立型ワイヤステム620が得られる。ワイヤステム620は、ボンディングワイ ヤ618に連続している(すなわち、それは、その中間点で端子612にボンデ ィングされている1つの連続したワイヤである)。 半導体ダイ上にブランケット導電層(310)を設けることに関連して上述し たように、(例えば)ダイ上の冗長ウィンドウの存在に起因して、アセンブリ全 体にメッキ(保護膜)を施すことは、同様に実現不可能である(望ましくない) 。かかるメッキ(自立型ワイヤステム620を複合相互接続要素へと変換する際 に必要なステップ)を施すには、従って、メッキの前に、ダイの表面をマスクす ることが重要である。これは、図6Aに、マスキング材料(ホトレジスト等の) 630で示され、これは、キャリア基板610の面を覆わないように、ダイ60 2の面上に選択的に施される。このようにして一旦マスクされると、アセンブリ (すなわち、ダイ602と、 キャリア基板610と、ボンディングワイヤ618の)には、材料622で容易 に保護膜生成される。マスキング材料630は、適所に残すか、又は保護膜生成 後に除去することもできる。 図6Bは、図6のキャリアアセンブリの代替実施例650を示す。この実施例 の場合、 (a)マスキング材料680(630に匹敵)は、ボンディングワイヤ668 (618に匹敵)とワイヤステム670(620に匹敵)に保護膜生成する前に 施され、 (b)封止材682の層が、マスキング材料680にわたって施されて、結果 としての複合相互接続要素670/672(620/622に匹敵)の下部(ベ ース)が安定化される。換言すると、ワイヤステムとキャリア660(610に 匹敵)の間の連結部が「固定」される。適量の封止材682が、複合相互接続( ばね)要素のベースを覆うように施されるが、結果としての複合相互接続(ばね )要素の実質的な部分(先端を含む)は、露出状態のままである。(図5Bに関 連して記載した技法に匹敵) これらの特徴((a)及び(b))の一方又は両方を使用可能なことは、本発 明の範囲内である。 図7A−7Fは、本発明のばね要素キャリアを製造し使用するための代替技法 700を示す。 図7Aは、複数(図示では多くのうちの1つ)のリードフレームフィンガ70 2を有するリードフレームを示す。各フィンガ702は、内側端部702aを有 する。ホトレジスト704等のマスキン グ材料704が、リードフレームフィンガ702の両側(図示では上部と下部) の外側部分に施され、リードフレームフィンガの内側部分はマスクされないまま である。 図7Bは、電子コンポーネントの端子にワイヤステム(図2A、コア216に 匹敵)を実装する上記技法と同様にして、コア要素(ワイヤステム)706が、 リードフレームフィンガ702の露出した内側部分にボンディングされ、弾性変 形可能な形状を有するように成形される。次に、図7Cに示すように、成形され たコア要素が実装されたリードフレームには、上記等のようにして、ニッケル等 の適切な導電性金属材料708で保護膜生成される。このようにして、所望の復 元性(及び/又は従順性)を備えた複合相互接続要素が、リードフレームフィン ガの内側端部に締結された自立型ばね要素として形成される。 次に、図7Dに示すように、マスキング材料704は除去されて、接着テープ 、又は接着材を含む両面ポリイミド等の接着材料のフィルム712が、リードフ レームフィンガ702の下側(図で見て)に装着される。次に、構造全体をエポ キシ等で封止でき、これは、ばね710のベースへと上方に(図で見て)延伸す る。 図7Eは、互いに向かって、内方に向けられた2組(700及び700a)の リードフレームフィンガと、それらの間に中央開口720を有する完成したリー ドフレームを示す。 ばね要素を、複合相互接続要素(保護膜付きコア)とする必要はなく、それは 単に例示にすぎず、むしろ本来復元性のあるモノリシ ック相互接続要素(例えば、単一で、高い降伏強度材料からなる)とすることも できることは、本発明の範囲内である。 図7Eに示すように、キャリアは、接着フィルム712により、複数の端子7 32を有する電子コンポーネントの前部表面に実装され、各端子は、ボンディン グワイヤ734により、リードフレームフィンガ702の対応するフィンガにワ イヤボンディングされる。 リードフレームフィンガ702の外側部分、すなわち、マスク(704)が施 されており、また保護膜となっていなかった部分を、エッチング除去、又は任意 の適切な仕方で除去可能であることは、本発明の範囲内である。しかし、好適に は、接着層712は、電子コンポーネント(例えば、730)の前部(図7Eで 見て、上部)表面全体を覆い、そこに、チップスケール(チップ相互接続)キャ リアが実装されて、電子コンポーネントの前部表面が保護される。これら2つの 特徴は、図7Fに示されている。 半導体ダイを試験及びエージングする前か、又はその後に、チップスケールキ ャリアを、半導体ウェーハ上の単一化されていない半導体ダイに実装可能なこと は、本発明の範囲内である。 初期に、リードフレームフィンガ(702)を、慣用的なリードフレームと類 似のフレームにより互いに結合し、チップスケールキャリアを半導体ダイに実装 した後、該フレームを除去する(打ち抜き等により)ことは、本発明の範囲内で ある。これには、標準的なリードフレーム処理装置を使用して、本発明のチップ スケールキャリアを取り扱うことができる、という利点がある。コンポーネント (例えば、730)は、リードフレーム上に選択配置され、そこにワイヤボンデ ィング(734)されて、(もしあれば)該リードフレームを除去する前に封止 されるであろうことが意図される。 チップスケールキャリア 図8Aは、本発明に従った、チップスケールキャリア800の1つの実施例を 示す。半導体素子等の電子コンポーネント802が、コンポーネント802の前 部(図で見て、上部)表面の絶縁層808において、それぞれ、開口806及び 807内に複数(図示では多くのうち2つ)の端子804及び805を有する。 図5及び5Aのばね要素キャリアと同様にして、キャリア基板810(510 に匹敵)が設けられ、その上には、ばね要素(複合相互接続要素、復元性のある 接触構造)が製造され、そこから、電子コンポーネントの端子へのボンディング ワイヤ接続がなされる。この例の場合、基板810は多層基板であり、これには 、絶縁層812と、絶縁層812の頂部に配設されたパターン化導電層814と 、導電層814の頂部に配設された別の絶縁層816と、絶縁層816の頂部の 別のパターン化導電層818とが含まれる。絶縁層816は、第1の導電層の上 で概ね中央に配設され、第1の導電層の個々の導電ラインの各々2つの端部を、 第2の絶縁層の対応する2つの側部エッジにおいて、露出可能なように寸法決め される。 絶縁層と導電層の交互順序が、3つ以上の層を有する多層基板を形成するよう に繰り返し可能なことは、本発明の範囲内である。 導電層814は、絶縁層812の一方の(図で見て、左)側部エ ッジから絶縁層814の対向する(図で見て、右)側部エッジへと延伸する複数 (図示では多くのうち1つ)の導電ラインを有するようにパターン化される。同 様に、導電層818は、絶縁層816の一方の(図で見て、左)側部エッジから 絶縁層816の対向する(図で見て、右)側部エッジへと延伸する複数(図示で は多くのうち1つ)の導電ラインを有するようにパターン化される。図示のよう に、絶縁層812は、絶縁層816よりも大きく、絶縁層816は、導電層81 4の中間点の頂部に配設されるので、導電層(814)の端部は露出される。 コア要素(ワイヤステム)820が、導電ライン814の一方の露出端(端部 )にボンディングされ、コア要素(ワイヤステム)822が、導電ライン818 の一方の露出端(端部)にボンディングされるが、これは、基板の導電ラインか ら延伸する自立型の復元性のある接触構造の製造の際の予備ステップとして、上 記のようにして行われる。 基板810は、電子コンポーネントの絶縁層808の頂部(すなわち、電子コ ンポーネントの面)に配設される。導電ライン814及び818の内端(対向す る端部)は、それぞれ、ボンディングワイヤ830及び832により、電子コン ポーネント802の端子804及び805のうちの選択された端子に接続される 。 上述のように、ワイヤステム820及び822は、結果としての複合相互接続 要素に所望の復元性を付与するように保護膜生成されることを意図したものであ る。この目的のために、電子コンポーネ ントにばねキャリアを実装する前に、「ボンディング棚」(電子コンポーネント の端子にボンディングされることになる、導電ライン814及び818の端部) が、マスキング材料824でマスクされ、ワイヤステムには、導電材料826の 1つ以上の層で保護膜(例えば、メッキ)を施すことができ、その後、マスキン グ材料824は、図8Bに示すように除去される。 この実施例(800)の利点は、各ボンディング棚上の配線が、ばね要素(復 元性のある接触構造)に直接移行し、多層基板(810)を介してバイヤを形成 する必要がない、という点である。これによって、非常に高密度の接続を電子コ ンポーネント(802)に行うことが可能となり、それには、微細導電ライン( 基板上に)を必要とせず、よってコストの低減につながる。更に、本発明のチッ プスケールキャリアにより、電子コンポーネント上の端子の周辺アレイから、ば ね要素の領域アレイへの遷移が簡略化される。 図8Bに示すように、ばね要素(保護膜付きワイヤステム)は、任意のレベル に始まり得るが、同一平面内で終端せしめることができる(図8Bの点線で示す ように)。換言すると、ばね要素は、チップスケールキャリアの異なるレベルか ら始まるが、それらは、電子コンポーネント(802)上の同じ高さで終端せし めることができる。 上述のように、基板(810)は、任意数の層を備えることができる。例えば 、一方の層を電源専用とし、もう一方の層を接地専用とし、また追加の1つ以上 の層を、電子コンポーネントに対する信 号搬送に専用とすることができる。 基板(810)は、接着材等の任意の適切な仕方で、電子コンポーネントに固 定することができ、半導体素子のエッジの上を覆うことなく、半導体素子の頂部 に定置するよう容易に寸法決めされる。 ボンディング棚が、それらの対応する層上の周辺以外の場所にあることは、本 発明の範囲内である。多層バイヤレスキャリアを備える利点が生じるのは、任意 レベルの配線層が、任意の選択された領域(すなわち、周辺棚以外の)にばね要 素を実装するために、また、電子コンポーネント(例えば、半導体ダイ)の端子 に接続するために、アクセス可能である場合であり、これは、ばねが実装される 上記選択された領域がアクセス可能な(多層キャリアの上部層により覆われない )限りにおいてである。 また、多層キャリアの各種レベル(層)から始まるばね接触子の自由端(先端 )は、全てが共平面にある(同じ平面で終端する)必要がないことも、本発明の 範囲内である。ある種の用途の場合(例えば、1つ以上のコンポーネントへの接 続で、その端子の全てが共平面にあるわけではない場合)、ばね接触子は、それ らの先端が、キャリア基板の上の任意の所望の高さ(z軸)にあるように、容易 に製造される。 複合リードフレーム 本発明のばねキャリアは、実質的に慣用的なリードフレームを利用し、半導体 ダイを該リードフレームに実装する自動化装置の利点を生かして製造可能である 。 図9Aは、本発明の1つの実施例900を示し、この場合、ばね要素902が 、リードフレームのリード904の内側部分に実装される(複合相互接続要素の 場合、ボンディング及び保護膜生成される)。リードフレームの外側部分906 がフレーム(リング)906である。リードフレームのリード904は、半導体 ダイ908にわたって延伸し、これは、複数(図示では多くのうち1つ)の端子 910を有し、そこに、ばね要素と概ね対向する場所に配設される適切な接着材 912により実装される。接着材は、復元性又は従順性である必要はない。リー ド904は、ワイヤボンディング等により、ばね要素902の内方(図で見て、 左)の端子910に接続される。 リード904は、ばね要素902とフレーム906の間で、外方(図で見て、 右)の位置、好適には、半導体ダイ908の周辺の内方の位置において切断され る。これが適切に達成されるのは、堅固な(十分支持された)アンビル状要素9 14を、半導体ダイ908の前部(図で見て、上部)表面と、リード904の背 部(図で見て、下部)表面との間の間隙に挿入し、リードフレームのリードを切 断するのに十分な力で、アンビル914と対向して、リード904の前部(図で 見て、上部)表面に対して、くさび形状工具916を押し付けることによる。こ のようにして、複数のリード(904)を、リード(904)から延伸する複数 のばね要素(902)により、半導体ダイ908上の複数の端子に接続すること ができる。最終ステップにおいて、切断されたリードと半導体ダイの前部表面は 、図 5Bの582と同様にして、適切な充填樹脂(例えば、滴のせエポキシ)により 封止可能である。封止材が、ばね要素902の下部を覆うことは許容でき、これ によっては、それらの機能を損なうことにはならない(すなわち、半導体ダイに 、圧力接続を行うための復元性のある接触構造が設けられる)。 リードフレームを、半導体ダイ908の周辺内に全体的に合うように寸法決め することは、本発明の範囲内である。 図9Bは、本発明の代替実施例950を示す。この実施例の場合、キャリアに は、複数のリード(ライン)952(好適には、フレームなしの)が含まれ、こ れらは、カプトン(tm)膜等の絶縁層954で裏当て(支持)される。前の実 施例900の場合のように、ばね要素956(902に匹敵)が、各リード95 2(904に匹敵)の内側部分に実装され、各リード952は、半導体ダイ96 0(908に匹敵)の対応する端子958(910に匹敵)に接続される。適切 な接着材962(912に匹敵)を用いて、ばねキャリア950が、半導体ダイ 960の前部表面に装着される。 この実施例の場合、リード952は、それらが半導体ダイ960の周辺を超え て延伸しないように、パターン化及び寸法決めされる。しかし、半導体ダイ96 0へのアセンブリ時に、ばねキャリア950の取扱いを容易にするために、絶縁 フィルム954を、半導体ダイ960の周辺を超えて延ばすこともできる。これ は一般に好適である。 ばねキャリア950と半導体ダイ960は、前の実施例900の 場合と同様にして、好適に封止される(不図示)。その場合に好適なのは、絶縁 層954が、封止材を超えて拡がらないように(すなわち、封止されるように) トリミングを施すことである。よって、絶縁層954の余分な内側部分964は 、絶縁層954の残りの内側部分(すなわち、リード952を支持する部分)を 完全に封止できるように、除去されなければならない。図示のように、点線96 6が、絶縁層の内側部分と外側部分の間の境界を示す。絶縁層のこれら2つの部 分は、限定ではないが、ライン966に沿って穿孔を設けたり、ライン966に ホットバーを加えたり、ライン966に沿って集束レーザビームを向けたり、又 はその他を含む任意の適切な仕方で、互いから切断される。 図9Cは、半導体ダイ972に実装されたばねキャリア970を斜視図で示し 、リード974の内端が封止され、ばね要素976がリードから延伸し、リード フレームの外側部分978が点線で示されている(上記のように、削除されてい る)。 フリップチップ型式キャリア 上記の各種実施例は、半導体ダイへのばね要素とキャリア(リードフレームを 含む)の実装に対処するが、「半導体チップアセンブリ」を構成する。 図10は、ボンディングワイヤではなく、半導体ダイ(チップ)への半田接続 を利用した、半導体チップアセンブリの他の実施例1000を示す。この実施例 の場合、ばね要素キャリア基板1002には、上部表面1002a上の複数(図 示では多くのうち2つ)の 端子1004と、下部表面1002b上の複数(図示では多くのうち2つ)の端 子1006が設けられる。複数(図示では多くのうち2つ)のばね要素1008 が、前の幾つかの実施例と同様にして、端子1004に実装される。端子100 4は、適切なバイヤ又はその他(不図示)を用いて、キャリア基板1002を介 して端子1006に接続される。 半導体素子(ダイ、チップ)1010が、その前部(図で見て、上部)表面に 配設された複数(図示では多くのうち2つ)の端子1012を有する。端子10 06は、端子1012のうちの対応する端子と位置が合うように配列され、キャ リア基板1002の熱膨張係数は、半導体ダイ1010の熱膨張係数とほぼ一致 するように選定される。 使用時には、キャリア基板1002は、半田付けにより、半導体チップ101 0に実装される。この目的のために、少量の半田、又は半田ペースト1014が 、少なくとも1つの端子1006及び1012に施される。これを行うのは、ス クリーニング(例えば、半田ペースト)によるか、キャリア基板1002と半導 体ダイ1010の間に半田プリフォームを挿入することによるか、又は2つの電 子コンポーネント間で、フリップチップ型式接続(半田連結部)をもたらすため の任意の適切な慣用的技法による。 半田質量体(1014)がリフローされると、キャリア基板1002は、表面 張力に起因して、半導体チップと自己整合する傾向となる。任意として、かかる 自己整合時の「モーメント」(すなわち、 力)を増大させるために、1つ以上の「ダミー」半田付け可能特徴1016及び 1018が、それぞれ、キャリア基板の下部表面1002bと、半導体ダイ10 10の前部表面の両方に設けられる。適量(不図示)の半田、又は半田ペースト が、半田質量体1014に関して記載したようにして、これら特徴のうちの少な くとも1つに施される。半田(又は、半田ペースト)の全てを、これら2つのコ ンポーネント1010と1002の一方又は他方に施すのではなく、半田(又は 、半田ペースト)が、半導体ダイ上の大きな特徴1018とキャリア基板上の端 子1014に施される、又はその逆で施されることは、本発明の範囲内である。 最終ステップ(リフロー半田後の)において、キャリア基板1002と半導体 ダイは、上記のようにして、封止(不図示)することができる。 モノリシックばね要素を含む任意のばね要素が、チップスケールキャリア(例 えば、800)の表面から延伸することは、本発明の範囲内である。換言すると 、本発明は、コアと保護膜からなる複合ばね要素の使用に限定されない。 複数の個々のチップスケールキャリアを、まとめて、電子コンポーネント(例 えば、半導体ウェーハ)に実装するために、アレイ状に構成可能なことは、本発 明の範囲内である。例えば、複数のチップスケールキャリアは、剛性を高めるた めに保護膜生成されるボンディングワイヤと共に「結合」可能である。あるいは 、複数のチップスケールキャリアは、リードフレーム式配列で、又はTAB(テ ープ自動化ボンディング)テープ型式キャリア上で、互いと物理的に関連付ける ことができる。 図11は、技法1100を示し、それにより、ばねキャリア1102(100 2に匹敵)が、フリップチップ方式で、半導体ウェーハ1106に実装される。 そこに示すように、ばねキャリア1102は、半導体ウェーハ1106上の1つ 以上のダイサイト1104にまたがることができる。この例示の場合、ばねキャ リア1102は、6個の隣接したダイサイト1104にまたがっている。ダイサ イトを単一化(切断)する(例えば、ウェーハを鋸引きして)間、ばねキャリア 1102も切断されることになる。この例示の場合、例示の明瞭化のために、ば ねキャリア1102の露出表面から延伸する自立型ばね接触子(1108に匹敵 )は省略している。 図面及び以上の説明において、本発明を詳細に例示及び説明してきたが、本発 明は、文言における限定としてではなく、例示として見なされるべきである。す なわち、ここで理解されたいのは、好適な実施例のみを図示及び説明したという こと、及び本発明の趣旨内に入る全ての変形及び修正も、望ましく保護されると いうことである。疑うべくもなく、上記の「主題」に関する多数の他の「変形例 」も、本発明の最も近くに属する、当該技術で通常の知識を有する者が想到する であろうし、また本明細書に開示されるような変形例は、本発明の範囲内にある ことを意図するものである。これら変形例の幾つかは、親事例に記載されている 。 例えば、図6及び6Aに記載の技法600は、図5Aに記載のよ うにして、ウェーハ上の2つ以上の単一化されていないダイにまたがるキャリア 基板に適用可能である。 例えば、本発明のばねキャリア基板を、半導体ダイ等の電子コンポーネントに 実装し、キャリア基板のエッジ(キャリア基板と半導体ダイの面間の任意の間隙 を含む)を、ガラス等の気密封止材料で密封する結果として、気密封止パッケー ジとなるであろう。セラミック等の気密封止材料からなるキャリア基板が好適で ある。気密封止性を保証することが必要な場合、封止材料が、キャリア基板のエ ッジを覆うことも可能であり、その表面には、ばね要素が実装される(ばね要素 の下部を含む)。 上記主題に関する他の変形例として、比較的大きなキャリア基板(そこに実装 される対応する複数のばね要素を含む)用意し、そのキャリアを、複数の連結半 導体ダイに(例えば、半導体上の、又は「過寸法」のキャリア基板の下部表面の 半田バンプにより)実装及び接続(リフロー半田)し、その後、半導体ダイ(ば ねキャリアが取り付けられた)を切断(単一化)することもあろう。前の段落で 述べたように、半導体ダイを単一化する前、又はその後で、封止材を使用するこ とも可能である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION   Chip interconnect carrier and method for mounting a spring contact on a semiconductor device   TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION   The present invention relates to making a temporary pressure connection between electronic components, further comprising: In detail, it is necessary to mount a resilient contact structure (spring contact) on a semiconductor device. About techniques.   Cross reference to related application   This application is related to US patent application Ser. Generic Application No. 08 / 452,255 (hereinafter referred to as “parent case”), and November 13, 1995 PCT / US95 / 14909, which is a continuation-in-part application filed on And both are U.S. patents filed on November 15, 1994 by the same applicant. Copending application Ser. No. 08 / 340,144 and its filing dated Nov. 16, 1994. Corresponding PCT Patent Application No. PCT / US94 / 13373 (WO 95/14314, May 2, 1995 (Published on June 6), which are both 199 U.S. Patent Application Ser. No. 08 / 152,812, filed Nov. 16, 2013 (now US Patent No. 5,476,211 granted December 19, 1995) It is a wish. All of which are incorporated herein by reference.   This application is also a continuation-in-part of the following co-pending U.S. patent application filed by the same applicant: There is also. That is,   No. 08 / 526,246, filed Sep. 21, 1995 (1995 PCT / US95 / 14843 filed on November 13),   No. 08 / 533,584 filed on Oct. 18, 1995 (November 13, 1995) Dated PCT / US95 / 14842),   No. 08 / 554,902 filed on Nov. 9, 1995 (November 13, 1995) PCT / US95 / 14844),   No. 08 / 558,332 filed on Nov. 15, 1995 (Nov. 15, 1995) Dated PCT / US95 / 14885),   08 / 573,945, filed December 18, 1995,   08 / 584,981, filed on January 11, 1996,   08 / 602,179 filed February 15, 1996,   No. 60 / 012,027, filed on Feb. 21, 1996,   No. 60 / 012,040 filed on Feb. 22, 1996,   No. 60 / 012,878, filed Mar. 5, 1996,   No. 60 / 013,247, filed Mar. 11, 1996, and   No. 60 / 005,189 filed on May 17, 1996. All of these are Partial continuation applications of the parent case described above, all of which are incorporated herein by reference. Embed.   Background of the Invention   Individual semiconductor (integrated circuit) devices (dies) are usually Using several other known techniques to create several identical devices on a semiconductor wafer. It is manufactured by Generally, these steps involve removing individual die from a semiconductor wafer. Creating multiple fully functioning integrated circuit elements before unifying (cutting) Also for the purpose It is.   Generally, after singulating semiconductor dies (elements) from a wafer, they are mounted (Final assembly). To attach the semiconductor die to other components, Various techniques are known, including (a) wire bonding, (b) Automated bonding (TAB) and (c) flip chip bonding Is included.   Before mounting, determine which of the multiple dies on the wafer are the good dies. Preferably, it is generally preferred that they can be identified before they are unified from the wafer. desirable. For this purpose, a wafer “test device” or “probe device” is available. The use of multiple discrete pressure connections is also useful when multiple discrete connection To the pad (adhesive pad). In this way, the semiconductor die is It is possible to operate (test and aging) before unifying the die from c. Become.   Generally, the interconnection between electronic components is "relatively permanent" and "immediate. It can be divided into two broad categories: "removable" interconnects.   One example of a "relatively permanent" connection is a solder joint. Once two components Once the components have been soldered together, the solder It is necessary to use a removal step. Wire bonding is another example of a "relatively permanent" connection It is.   One example of an “immediately removable” connection is the robustness of one electronic component. There are solid pins that provide elasticity to other electronic components. Received by the socket element. The socket elements have their pins Apply a contact force (pressure) large enough to guarantee a reliable electrical connection between .   Interconnection elements intended to make pressure contact with the terminals of electronic components , Are referred to herein as "springs" or "spring elements." In general, some A small contact force is applied to the electronic component (eg, to a terminal on the electronic component) Desired to provide a reliable pressure contact. For example, about 15 grams (contact Contact (load including at least 2 grams or less and at most 150 grams or more) The force is contaminated with a film on the surface and has corrosion or oxidation products on the surface, Desired to ensure reliable electrical connections to the terminals of electronic components It is. The minimum contact force required for each spring includes the yield strength of the spring material or the dimensions of the spring element. There is a need to increase either of the laws. As a general suggestion, The higher the yield strength, the more difficult it is to process (eg, punch, bend, etc.) Become. And the desire to make the springs smaller makes their sections Is essentially impossible to make larger.   Reliable pressure connections to semiconductor devices, especially for probing devices To be tricky, some parameters need to be considered, including No alignment, probe force, overdrive, contact force, balanced contact Includes force, cleaning, contact resistance, and planarization. General discussion of these parameters Is a U.S. patent entitled "HIGH DENSITY PROBE CARD". No. 4,837,622, which is incorporated herein by reference.   The following U.S. patents, which are incorporated herein by reference, include electronic components: Making face-to-face connections, especially pressure connections, to Mentions. These U.S. patents are disclosed in U.S. Pat. No. 5,386,344 ("FLEX CIRCUIT C ARD ELASTOMERIC CABLE CONNECTOR ASSEMBLY "), Issue 5,336,380 (" SPRING  BIASED TAPERED CONTACT ELEMENTS FOR ELECTRICAL CONNECTORS AND INTEGRATE D CIRCUIT PACKAGES ”), No. 5,317,479 (“ PLATED COMPLIANT LEAD ”), No. 5,086,337 (“CONNECTING STRUCTURE OF ELECTRONIC PART AND ELECTRON IC DEVICE USING THE STRUCTURE "), No. 5,067,007 (" SEMICONDUCTOR DEV ICE HAVING LEADS FOR MOUNTING TO A SURFACE OF A PRINTED CIRCUIT BOARD '' No. 4,989,069 ("SEMICONDUCTOR PACKAGE HAVING LEADS THAT BREAK-AW AYFROM SUPPORTS ”), No. 4,893,172 (“ CONNECTING STRUCTURE FOR ELECTR ONIC PART AND METHOD 0F MANUFACTURING THE SAME "), No. 4,793,814 (" ELECTRICAL CIRCUIT BOARD INTERCONNECT ”), No. 4,777,564 (“ LEADFRAME  FOR USE WITH SURFACE MOUNTED COMPONENTS ”), No. 4,764,848 (“ SURFAC E MOUNTED ARRAY STRAIN RELIEF DEVICE ”), No. 4,667,219 (“ SEMICONDUC TOR CHIP INTERFACE ”, No. 4,642,889 (“ COMPLIANT INTERCONNECTION AN D METHOD THEREFOR ”), No. 4,330,165 (“ PRESS-CONTACT TYPE INTERCONNE CTORS "), Issue 4,295,700 (" INTERCONNE CTORS "), No. 4,067,104 (" MEHOD OF FABRICATING AN ARRAY OF FLEXIBLE  METALLIC INTERCONNECTS FOR COUPLING MICROELECTRONICS COMPONENTS ") Nos. 3,795,037 ("ELECTRICAL CONNECTOR DEVICE") and 3,616,532 ("M ULTILAYER PRINTED CIRCUIT ELECTRICAL INTERCONNECTION DEVICE ") Issue 3,509,270 ("INTERCONNECTION FOR PRINTED CIRCUITS AND METHOD OF MAK ING SAME ").   It would be advantageous to provide a mechanism to provide pressure contact to the semiconductor device itself . The semiconductor chip assembly is biased away from the surface of the semiconductor die (chip) A limited number of techniques have been proposed in the prior art for providing terminals. `` SEMICONDUCTOR CHIP ASSEMBLIES AND COMPONENTS WITH PRESSURE CONTACT '' U.S. Pat. No. 5,414,298 states that such an assembly is extremely compact. And occupies only slightly larger area than the chip itself To the effect.   Brief description of the invention (Summary)   One object of the present invention is to provide a semiconductor element with a contact structure (spring contact) having resilience. One technique is to provide an implementation.   Another object of the present invention is to probe semiconductor dies, To provide one technique to be performed before it is unified (separated) from The essential restoring and / or compliant elements (ie, spring elements) The semiconductor die does not need to have a resilient contact structure on the card that extends from it. Fixed on top I have.   Another object of the invention is to provide an improved spring contact element (resilient contact structure). A plurality of them can be mounted on a semiconductor element.   Another object of the present invention is to provide an interconnect suitable for making pressure contact with an electronic component. To provide continuation elements.   Another object of the present invention is to provide an electronic component such as a semiconductor die using the same interconnect structure. Provide one technique for making both temporary and permanent connections to components It is in.   It is another object of the present invention to provide a method for cleaning a die before it is unified To perform die aging and testing, either after being unified from , One technique for making temporary interconnections to the die.   According to the present invention, a plurality of contact structures (spring elements), which are inherently resilient, are Mounted on a rear substrate, the carrier substrate is mounted on a semiconductor element, and the spring element includes: By using bonding wires, etc., the corresponding pads among the bonding pads on the semiconductor element are Connected to the password. The spring element, by itself, does not require Gives the desired resilience. The carrier substrate is the electronic component ( For example, a semiconductor device) remains fixed, in other words, a carrier group. The board is mounted without restoring on the semiconductor device. Preferably, the carrier substrate is rigid You.   In an alternative embodiment of the invention, the spring element is a lead frame lead. Mounted on the lead, the lead frame functions as a spring contact carrier. Semiconductor element The spring element on the carrier substrate (with the leads of the lead frame). Among the points are the following advantages:   (A) Instead of mounting the spring contact directly on the semiconductor element, Pre-fabricating the spring contacts reduces the available ("good") spring contacts. Any problems related to manufacturing and production must be seen at a glance before processing semiconductor devices. It will be clear.   (B) The spring contact can make reliable temporary contact with the test board Which is as simple, straightforward and clear as a normal printed circuit board.   (C) The same restorable contact structure is held in place by spring clips or the like. In this case, a reliable pressure connection can be made to the circuit board.   (D) The contact structure having the same resilience can be applied to the circuit board by soldering or the like. A good permanent connection can be made.   According to one aspect of the invention, the spring contact element comprises an electronic component such as a semiconductor die. Play a "dual role" as both temporary and permanent connections Can be.   Preferably, the carrier of the spring contact element is a single carrier from a semiconductor die or semiconductor wafer. Before being separated (separated), they are mounted on a semiconductor die. In this way, multiple pressures One contact is made using a "simple" test board that powers up the semiconductor device and others. The above can be performed on a semiconductor die (element) that has not been unitized.   A "simple" test board, as used herein, extends from its surface In contrast to traditional "probe cards", which are substrates with multiple probe elements And a substrate having a plurality of terminals or electrodes. Simple test boards are cheap Yes, it is easier to configure than conventional probe cards. In addition, traditional Some of the physical constraints inherent with the bucard are implemented using a simple test board. This does not occur when the desired pressure contact is made by the light semiconductor device assembly. This Multiple non-unified semiconductor dies can Operation (test and / or aging) before unification (separation) You.   According to one aspect of the invention, a semiconductor die is mounted on and operates a semiconductor die. The semiconductor die is simply separated from the wafer using the same spring contact elements used to Once integrated, it is possible to make permanent or pressure connections to the semiconductor die .   According to one aspect of the invention, the spring contact element is provided directly on the terminal of the carrier substrate. It is suitably formed as a "composite interconnect element" to be manufactured. "Composite" (multilayer) phase The interconnecting element is an elongated core, which can be a wire (wire stem) or a ribbon The element is molded to have a spring shape, the core element is provided with a protective film, Manufactured by mounting on the terminals of the board, resulting in a composite interconnect element Physical properties are improved and / or the composite interconnect element is securely fixed to the carrier substrate. Is determined.   Throughout the description provided herein, the use of the term "complex" Consistent with the 'generic' meaning of a term (eg, formed from two or more elements) And other fibers supported on, for example, glass, carbon, or resin or other substrates What is the term "composite" in other areas where attempts are made on materials such as Should not be confused with the usage of   As used herein, the term “spring shape” refers to the force applied to the tip Demonstrating the elastic (restoring) movement of the end (tip) of the extension element, Say any shape. This includes an extension molded with one or more bends Not only elements but also substantially straight extension elements are included.   As used herein, "contact area", "terminal", "pad" and similar terms are used. Any on any electronic component on which the interconnect element is mounted or makes contact Of the conductive region.   Usually, the core of the composite interconnect element (spring element) is such that one end of the core is a carrier substrate It is molded after being mounted on one terminal above.   Alternatively, the core element is molded before mounting on the electronic component.   Alternatively, the core element is mounted on a part of the sacrificial substrate that is not an electronic component Or is part of a sacrificial substrate. The sacrificial substrate, after molding, and Removed either before or after. According to one aspect of the invention, various structural features are provided. A pointed tip can be disposed at the contact end of the interconnect element. (Figure 11A- See also 11F. )   In one embodiment of the invention, the core is "soft" having a relatively low yield strength. A protective coating made of a "hard" material that is a material and has a relatively high yield strength. An example For example, a soft material such as a gold wire is applied to an adhesive pad of a semiconductor element (for example, a wire). Attached by bonding) and made of hard material such as nickel and its alloys, An overcoat is created (eg, by electrochemical plating).   Core-to-surface protection, single and multilayer protection, "coarse" protection with fine protrusions The membrane (see also FIGS. 5C and 5D of the parent case) and the total length of the core, or the core length A protective film that extends only partially is described. In the latter case, the tip of the core is Exposed properly to contact components (see also FIG. 5B of the parent case) Want to be).   In general, throughout the description provided herein, the term “plating” refers to the core element. It is used as an example of many techniques for producing a protective film on a substrate. Scope of the invention Within the process are, without limitation, various processes involving the deposition of materials from aqueous solutions, Deplating, electroless plating, chemical vapor deposition (CVD), and physical vapor deposition ( PVD) and the deposition of material through induced decay of liquid or solid precursors And any other suitable techniques, including others, to form a protective overcoat on the core element. All of these techniques for depositing materials are generally It is well known.   Generally, an electrochemical process is required to form a protective film using a metallic material such as nickel. It is preferable, and particularly, electrolytic plating is preferable.   In another embodiment of the invention, the spring element has a restorable contact structure. An elongate element of “hard” material that is essentially suitable to function as , Without a protective membrane, as in the case of fulfilled composite interconnect elements). Such "Monoli "Thick" spring elements are provided with a protective coating to improve their electrical contact properties, and And / or the spring element is attached to the terminal on which it is mounted (similar to the composite interconnect element described above) And) is securely fixed. When fixing with a protective film, the only necessary thing is   For soldering, pasting, piercing, etc. of one end of the spring element to the soft part of the terminal Rather, the "temporary fastening" of the spring element to the terminal. Within the scope of the present invention, A rigid spring element on a sacrificial substrate for transfer to subsequent electronic components May be worn.   Preferably, the core is in the form of a wire. Alternatively, the core may be a flat tab (conductive Metallic ribbon) or a stretched ribbon of some material.   Representative materials are disclosed for both the core and the overcoat.   Hereafter, it will generally be of very small dimensions (eg, 3.0 mils or less) A technique is described that involves starting with a relatively soft (low yield strength) core. semiconductor Soft materials, such as gold, that readily adhere to the metallization of the element generally function as springs There is not enough resilience. (Such soft metallic materials are not elastically deformed, Exhibit plastic deformation. ) Easily adheres to semiconductor elements and has appropriate resilience Other soft materials are often non-conductive, which is the case for most elastic materials. If so. In each case, the desired structural and electrical properties are An overcoat applied over the resultant composite interconnect element can be applied. The resulting composite interconnect The elements can be made very small and also exhibit a suitable contact force. In addition, multiple Such composite interconnect elements are such that they have a distance to adjacent composite interconnect elements. Much larger than the separation (the distance between adjacent interconnect elements is called "pitch") Fine pitch (e.g., 10 mils) Mill).   The composite interconnect elements of the present invention exhibit excellent electrical properties, including electrical conductivity. , Solderability, and low contact resistance. In many cases, the applied contact force The deflection of the responding interconnect element results in a "wipe" contact, which is Helps to ensure good contact.   An additional advantage of the present invention is that the connections made with the interconnect elements of the present invention can be easily taken. It can be removed. Solder to provide interconnections for electronic component terminals The attachment is optional, but generally not preferred at the system level.   According to one aspect of the invention, there is provided an interconnect element having a controlled impedance. A method for fabricating an element is described. These techniques generally include dielectric materials (Insulating layer) covering the conductive core or the entire composite interconnect element (eg, electrophoresis Typically) involves the formation of a protective film on the dielectric material with an outer layer of conductive material. Outside guidance By grounding the electrical material layer, the resulting interconnect element is effectively shielded And its impedance can be easily controlled. (Figure 10K of parent case See also )   According to one aspect of the invention, the interconnect element is connected to the electronic component Can be pre-manufactured for mounting. To achieve this goal, Various techniques are described herein. Not specifically protected in this document The mounting of a plurality of individual interconnect elements to a substrate, or alternatively, an elastomer Manufacture machines that handle the suspension of a plurality of individual interconnect elements on or on a supporting substrate It is considered relatively easy and clear to do so.   It should be clearly understood that the composite interconnect element of the present invention enhances its conductive properties. Prior art interconnects that have been coated to enhance or enhance their corrosion resistance The factor is dramatically different.   The protective film of the present invention substantially secures the fastening of the interconnecting element to the terminals of the electronic component. The desired resilience properties of the composite interconnect element It is specifically intended to be granted. Thus, the stress (contact force) Is directed to the part of the interconnect element that is specifically intended to absorb stress .   It should also be appreciated that the present invention provides an essentially novel method for making spring contacts. It is to provide a unique technique. Generally, the resulting operating structure of the spring is: It is a product of plating, not a product of bending and forming. This allows the spring Attach a wide range of materials to establish shape and core "scaffolding" to electronic components Doors are opened for the use of various "easy" processes to The protective film is the core It functions as a "superstructure" across a "scaffold", and both terms are part of civil engineering. Have their origin in the field.   A particular advantage of the present invention is that the self-supporting spring contact (spring element) is soldered or soldered. Can be mounted on fragile semiconductor devices without the need for additional difficult techniques It is in a point.   According to one aspect of the invention, one of the resilient contact structures is reduced in size. It can be formed as at least two composite interconnect elements.   Among the benefits of the present invention are:   (A) The composite interconnect elements (spring contacts) are all metallic, , At high temperatures and therefore in a short time.   (B) the composite interconnect element is self-supporting and generally has an adhesive pad for a semiconductor device; Not restricted by layout.   (C) The composite interconnect elements of the present invention have their tips larger than the base. Pitch (spacing), so that the semiconductor pitch ( For example, the pitch is increased from 10 mils) to a wiring board pitch (for example, 100 mils). The tensioning process begins immediately (at the first level interconnect) and is facilitated.   Other objects, features, and advantages of the present invention will be apparent in light of the following description of the invention. Become.   BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES   Reference will now be made in detail to preferred embodiments of the invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. It is shown. While the invention will be described in connection with these preferred embodiments, it will be understood and understood. It is intended that the spirit and scope of the invention be limited to these specific embodiments. No.   In the side views presented in this specification, for clarity of illustration, Section is shown in cross section. For example, in many of the drawings, the wire stem , But the overcoat is shown in true cross-section (no shading Often).   In the drawings presented in this specification, for the sake of clarity of illustration, some elements Exaggerated size (not to scale, facing other elements of the drawing) And many.   FIG. 1A includes one end of a composite interconnect element according to one embodiment of the present invention. It is sectional drawing of a longitudinal part.   FIG. 1B illustrates a length including one end of a composite interconnect element according to another embodiment of the present invention. It is sectional drawing of a hand part.   FIG. 1C illustrates a length including one end of a composite interconnect element according to another embodiment of the present invention. It is sectional drawing of a hand part.   FIG. 1D illustrates a length including one end of a composite interconnect element according to another embodiment of the present invention. It is sectional drawing of a hand part.   FIG. 1E illustrates a length including one end of a composite interconnect element according to another embodiment of the present invention. It is sectional drawing of a hand part.   FIG. 2A is a schematic diagram of a multi-layered component mounted on a terminal of an electronic component according to the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of a composite interconnect element having a shell.   FIG. 2B has a multi-layered shell where the intermediate layer is made of a dielectric material in accordance with the present invention. 1 is a cross-sectional view of a composite interconnect element.   FIG. 2C illustrates an electronic component (eg, a probe card insert) in accordance with the present invention. Perspective view of multiple composite interconnect elements implemented in It is.   FIG. 2D illustrates an example of a technique for manufacturing a composite interconnect element in accordance with the present invention. It is sectional drawing of a suitable 1st step.   FIG. 2E illustrates an example of the technique of FIG. 2D for fabricating an interconnect element in accordance with the present invention. FIG. 4 is a sectional view of an exemplary further step.   FIG. 2F illustrates an example of the technique of FIG. 2E for fabricating an interconnect element in accordance with the present invention. FIG. 4 is a sectional view of an exemplary further step.   FIG. 2G illustrates an exemplary embodiment made in accordance with the techniques of FIGS. 2D-2F in accordance with the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of a plurality of individual interconnect elements.   FIG. 2H is manufactured according to the technique of FIGS. FIG. 2 is a cross-sectional view of an exemplary plurality of interconnect elements related in a defined spatial relationship.   FIG. 21 is a cross section of an alternative embodiment for fabricating an interconnect element in accordance with the present invention. FIG. 3 shows one end of one interconnect element.   FIG. 3A shows a substrate applied through an opening in a photoresist layer according to the present invention. FIG. 3 is a side view of a wire having a free end bonded to a metal layer.   FIG. 3B shows the substrate of FIG. 3A with an overcoated wire according to the present invention. FIG.   FIG. 3C shows that the photoresist layer has been removed and the metal layer has been partially removed in accordance with the present invention. FIG. 3B is a side view of the substrate of FIG. 3B removed.   FIG. 3D shows a half formed in accordance with the technique described in FIGS. 3A-3C according to the present invention. It is a perspective view of a conductor element.   FIG. 4 is a perspective view of a conventional semiconductor device.   FIG. 5 illustrates a spring element mounted on a semiconductor device, according to one embodiment of the present invention. It is a side view of the carrier board which has.   FIG. 5A illustrates two non-unified semiconductors according to one embodiment of the present invention. FIG. 4 is a side view of a carrier substrate having a spring element mounted on a die.   FIG. 5B illustrates a carrier substrate of the type shown in FIG. 5 according to one embodiment of the present invention. It is a side view.   FIG. 6 shows a carrier according to the invention with a spring element mounted on a semiconductor die. FIG. 6 is a side view of an alternative embodiment of a substrate.   FIG. 6A is a side view of the carrier semiconductor assembly of FIG. 6 according to the present invention. .   FIG. 6B is a side view of an alternative embodiment of the carrier assembly of FIG. 6, according to the present invention. It is.   7A-7F are side cross-sectional views of an alternative embodiment of the carrier substrate of the present invention.   FIG. 8A illustrates an alternative embodiment of the chip scale (chip interconnect) carrier of the present invention. It is a perspective view of.   FIG. 8B is a side sectional view of the chip scale carrier of FIG. 8A.   FIG. 9A is a partial side cross-section of one embodiment of a spring carrier according to the present invention. FIG.   FIG. 9B is a partial perspective view of a composite leadframe according to the present invention.   FIG. 9C is a partial perspective view of a composite leadframe according to the present invention.   FIG. 10 is an exploded view of another embodiment of a spring element carrier according to the invention, side view; It is sectional drawing.   FIG. 11 shows a spring element mounted on a silicon (semiconductor) wafer according to the present invention. It is a perspective view of an elementary carrier.   Detailed description of the invention   This patent application discloses that while semiconductor devices are placed on a semiconductor wafer, Testing (i.e., before they are unified from the wafer) And / or semiconductor devices and other electronic components Semiconductor elements, etc., to provide a pressure connection between them (such as a printed circuit board) It aims at the technique of providing a spring contact to the electronic component of this.   As will be apparent from the following description, this technique includes a key attached to a semiconductor device. Manufacturing a resilient contact structure on a carrier substrate and testing semiconductor devices. Pressure connections to resilient contact structures and the semiconductor die After being unified from c, the same resilient contact structure can be used to connect to the semiconductor die. It involves using a structure.   Preferably, the resilient contact structure is implemented as a "composite interconnect element", This is, for example, filed on May 26, 1995 and incorporated herein by reference. No. 08 / 452,255 ("Parent Case"). You. This patent application is based on FIG. 2E-2 and some of the techniques disclosed in the parent case, It is a summary.   Important aspects of the preferred technique for practicing the present invention are: (1) the resulting composite Establish the mechanical properties of the interconnect element, and / or (2) When mounted on one terminal of a component, ensure that the interconnect element is connected to that terminal. To fasten, a “composite” interconnect element is attached to the core (terminal of the electronic component). Is implemented) and then by forming a protective film on the core with the appropriate material The point is that it can be formed. In this way, it is easily formed into an elastically deformable shape. And can be easily attached to even the most vulnerable parts of electronic components. Starting with a core of porous material, a resilient interconnect element (spring element) Can be manufactured. Form spring elements from hard material, not easily obvious and demonstrable In view of the non-intuitive prior art techniques, the soft material forms the base of the spring element. It can be formed. Such "composite" interconnect elements are generally used in embodiments of the present invention. Nevertheless, a resilient contact structure in a preferred form.   1A, 1B, 1C and 1D illustrate various types of composite interconnect elements in accordance with the present invention. In general.   The following mainly describes composite interconnect elements that exhibit resilience. But understood What is desired is that non-resilient composite interconnect elements also fall within the scope of the present invention. It is.   Further, hereinafter, a soft (easy) film is formed mainly by a hard (elastic) material. The electronic component is formed by a convenient process A composite interconnect element having a core (easily secured to the component) is described. However It is also within the scope of the present invention that the core can be a hard material, and the protective film is mainly It functions to securely fasten the interconnect elements to the terminals of the component.   In FIG. 1A, electrical interconnect element 110 includes a “soft” material (eg, A material having a yield strength of less than 40,000 psi) and a "hard" Quality ”materials (eg, materials having a yield strength greater than 80,000 psi) And a shell (protective film) 114. The core 112 is a generally straight cantilever An elongation element that is molded (configured) as 0.0005 to 0.0030 inches Wire with a diameter of 0.001 inch (1 mil @ 25 micron) It can be. The shell 114 extends over the already formed core 112 Applied by any suitable process, such as a suitable plating process (eg, electrochemical plating). It is.   FIG. 1A shows a cross-section which is probably the simplest shape for the interconnect element of the present invention. With respect to the pulling shape, ie, the force "F" applied at the tip 110b And shows a straight cantilever beam oriented at an angle. This force is required for interconnection Element is applied by the terminal of the electronic component in pressure contact, The downward deflection (as seen in the figure) clearly results in the tip crossing the terminal It is a moving or "wiping" movement. Reliable due to such wiping contact Contact may be made between an interconnect element and a contact terminal of an electronic component. Guaranteed.   Thanks to its "hardness", its thickness (0.00025 to 0.0050 0 inches), the shell 114 will cover the entire interconnect element 110 On the other hand, a desired restoring property is provided. In this way, electronic components (not shown) FIG. 2) shows a resilient interconnect between the two ends 110a of the interconnect element 110. 110b. (In FIG. 1A, reference numeral 110a is Shows one end of the interconnect element 110 and the actual end opposite the end 110b is shown Not. ) When contacting the terminals of the electronic component, Is subject to contact force (pressure) as indicated by the arrow labeled "F" Become.   Generally preferred is that the thickness of the overcoat (either monolayer or multilayer) be: That is, it is thicker than the diameter of the wire to be coated with the protective film. Resulting contact structure It is said that the total thickness of the structure is the sum of the core thickness and twice the thickness of the protective film. Given the fact that a protective film with the same thickness as the core (eg 1 mil), Together they have twice the thickness of the core.   The interconnect element (eg, 110) deflects in response to an applied contact force. Where the deflection (restorability) is partially due to the overall shape of the interconnect element, Due to the predominant (greater) yield strength of the overcoat material (vs. the core yield strength) It is determined in part and in part by the thickness of the overcoat material.   As used herein, the terms “cantilever” and “cantilever” refer to elongated structures (eg, For example, a core 112 with a protective film is mounted (fixed) at one end. And the other end is typically a force acting generally transverse to the longitudinal axis of the elongate element. Move freely in response to. Use of these terms is intended to be conveyed or implied There is no other specific or limiting meaning to do so.   In FIG. 1B, the electrical interconnect element 120 also includes a soft core 122 (Comparable to 112) and a hard shell 124 (comparable to 114). This example , The core 122 is shaped to have two bends, and thus has an S-shape Is considered a state. As in the example of FIG. 1A, the electronic components ( The resilient interconnect between (not shown) the two ends 120 of the interconnect element 120 a and 120b. (Referring to FIG. a shows one end of the interconnect element 120, the actual end opposite the end 120b Is not shown. ) Interconnecting elements when contacting the terminals of electronic components 120 receives a contact force (pressure), as indicated by the arrow labeled "F" Will be.   In FIG. 1C, electrical interconnect element 130 also includes a soft core 132 (Comparable to 112) and a hard shell 134 (comparable to 114). This example In the case of, the core 132 is formed to have one curved portion and is regarded as a U-shape. Can be As in the example of FIG. 1A, the electronic components ( A resilient interconnect between the two ends 130 of the interconnect element 130 (not shown) a and 130b. (Referring to FIG. a shows one end of the interconnect element 130 and the end 13 The actual end facing 0b is not shown. ) Connect to the terminals of electronic components When touched, the interconnecting element 130 will move as indicated by the arrow labeled "F". , Contact force (pressure). Alternatively, the interconnect element 130 Used, except for its end 130b, as indicated by the arrow labeled "F '" You can also make contact with.   FIG. 1D shows a resilient interconnect having a soft core 142 and a hard shell 144. 14 shows another embodiment of the connection element 140. In this example, the interconnect element 140 is essentially Simple cantilever (comparable to FIG. 1A), the curved tip 140b is It receives a contact force "F" acting transversely to the hand axis.   FIG. 1E shows a resilient interconnect having a soft core 152 and a hard shell 154. 14 shows another embodiment of a connection element 150. In this example, interconnect element 150 is generally "C-shaped", preferably with a slightly curved tip, labeled "F" Suitable for making pressure contact, as indicated by the arrows.   It should be understood that the soft core may have any elastically deformable shape, in other words, The resulting interconnect element to elastically deflect in response to the force applied to its tip That is, it can be easily formed into a shape to be squeezed. For example, the core Can be formed in a conventional coil shape. However, the coil shapes The total length of the connection element and its associated inductance (other) Speed) due to the adverse effect of inductance on circuits operating at Not good.   The material of the shell, or at least one layer of the multilayer shell (described below), It has a significantly higher yield strength than the core material. Therefore, the shell Reduce the shadow of the core when establishing the mechanical properties (eg, elasticity) of the interconnect structure You. The ratio of shell to core yield strength is preferably at least 2: 1; Including 3: 1 and at least 5: 1, can be as high as 10: 1 . It is also clear that at least the outer layers of the shell, or of the multilayer shell, are electrically conductive. And should be noticeable if the shell covers the end of the core. (But custody The example describes an embodiment in which the ends of the core are exposed, in which case the core Must be conductive. )   From an academic point of view, the spring action of the resulting composite interconnect element (spring-shaped It is only necessary to form a protective film with a hard material on the (shape) portion. From this perspective, It is generally not essential to form a protective film on both ends of the core. But, As a practical matter, it is preferable to form a protective film on the entire core. Electronic components Specific reasons for the formation of a protective coating on one end of the core that is fastened (attached) to the The resulting advantages are discussed in more detail below.   Suitable materials for the core (112, 122, 132, 142) include, but are not limited to, Includes gold, aluminum, copper, and their alloys. These materials are usually Alloyed with small amounts of other materials to obtain the desired physical properties, For example, beryllium, cadmium, silicon, magnesium, and others. Silver, pa Radium, platinum It is also possible to use metals or alloys such as metals of the elements of the platinum and platinum groups. lead, From tin, indium, bismuth, cadmium, antimony and their alloys The configured solder can be used.   Attach one end of the core (wire) to the terminal of the electronic component so that it faces (Discussed in more detail below) are generally (temperature, pressure, and / or ultrasonic energy Any material that is easy to bond (eg, using , Gold) wires, which are suitable for practicing the invention. Non-metallic materials Any material that is easy to generate a protective film (eg, plating) can be used for the core, including It is also within the scope of the present invention.   Suitable materials for the shells (114, 124, 134, 144) include (multilayer shells). With respect to the individual layers of nickel and its Alloys, copper, cobalt, iron and their alloys, both have excellent current carrying capabilities (Especially hard gold) and silver, and platinum, exhibiting good contact resistance properties Group elements, precious metals, semi-precious metals and their alloys, especially platinum group elements and These alloys, tungsten, and molybdenum are included. Solder-like finish If desired, use tin, lead, bismuth, indium, and their alloys. Can also be.   These coating materials are selected for application over the various core materials described above. The technique chosen will, of course, vary with the application. Electrolytic plating and no electricity Deplating is a generally preferred technique. However, in general, the Applying a stick is intuitive is not. According to one aspect of the invention, a nickel shell over a gold core When plating (especially electroless plating), to facilitate plating start First, it is desirable to apply a thin copper starting layer over the gold wire stem.   An exemplary interconnect element as shown in FIGS. And a shell thickness of 0.001 inch, so that the interconnect element has a thickness It has an overall diameter of 003 inches (ie, core diameter plus twice the shell thickness). General In addition, this thickness of the shell is 0.2-5.0 (1/1) of the thickness (e.g., diameter) of the core. It becomes about 5 to 5) times.   Some example parameters for a composite interconnect element are as follows: .   (A) A gold wire core having a diameter of 1.5 mils has an overall height of 40 mils, and 9 Molded to have a substantially C-shaped curvature of the mill radius (comparable to FIG. 1E) and 0.75 mm Is plated with nickel (total diameter = 1.5 + 2 x 0.75 = 3 mils), optional As a 50 microinch final overcoat of gold. The resulting composite mutual The connecting element exhibits a spring constant (k) of about 3-5 grams / mil. In use, 3 A deflection of -5 mils results in a contact force of 9-25 grams. This example uses Useful in connection with object spring elements.   (B) a gold wire core having a diameter of 1.0 mil has a total length of 35 mils And plated with 1.25 mil nickel (total diameter = 1.0 + 2 × 1.25 = 3.5 mils) and optionally Receive a 50 microinch final overcoat of gold. Resulting composite interconnect points The element presents a spring constant (k) of about 3 grams / mil, making it a spring element for probes. Useful in connection.   (C) A gold wire core having a diameter of 1.5 mils has a total length of 20 mils and approximately 0.75 mil nickel molded to have a generally S-shaped curvature with a 5 mil radius Or plated with copper (total diameter = 1.5 + 2 × 0.75 = 3 mils). as a result Exhibit a spring constant (k) of about 2-3 grams / mil, Useful in connection with spring elements for mounting on conductive elements.   The core need not have a round cross section, but rather a flat tab that extends from the sheet (Having a rectangular cross section). It should be understood that as used herein, The term “tab” should be confused with “TAB” (tape automated bonding). Is not possible.   Multilayer shell   FIG. 2A shows the electronic component 212 provided with the terminal 214 mounted thereon. One embodiment 200 of an interconnect element 210 is shown. In this case, it is soft (for example, , Gold) wire core 216 is bonded to terminal 214 at one end (removal). ) And is configured to extend from the terminal to have a spring shape (FIG. 1B). (Comparable to the shape shown in FIG. 7) and is cut to have a free end 216b. in this way Wire bonding, forming, and cutting are accomplished using wire bonding equipment. Is done. The adhesive at the end 216a of the core Only a relatively small portion of the exposed surface of the child 214 is covered.   A shell (protective film) is disposed over the wire core 216, and in this example, Shown as multi-layered, it has an inner layer 218 and an outer layer 220, both of which are plated Appropriately depending on the process. One or more layers of the multilayer shell are made of a hard material (nickel or nickel). And its alloys) to impart the desired resiliency to the interconnect element 210. Is done. For example, the outer layer 220 can be a hard material and the inner layer can be a core material. When plating hard material 220 on 216, it may be used as a buffer or barrier layer (or , An active layer and an adhesive layer). As an alternative, Layer 218 is made of a hard material, and outer layer 220 is made of an excellent material including conductivity and solderability. (E.g., soft gold) exhibiting improved electrical characteristics. Solder or solder If a seam-type contact is desired, the outer layers of the interconnect elements may each be made of lead-tin solder. Alternatively, it can be a gold-tin brazing material.   Fastening to terminal   FIG. 2A generally illustrates another important feature of the present invention, namely, resilient interconnects. 2 shows that the connecting element can be securely fastened to a terminal on the electronic component. Mutual connection The attachment end 210a of the continuation element is a compression force applied to the free end 210b of the interconnection element. As a result of (arrow “F”), it experiences significant mechanical stress.   As shown in FIG. 2A, not only the core 216 but also the protective film (218, 220) The remainder (ie, contact) of the terminals 214 in series (without interruption) adjacent the core 216 Except for the adhesive 216a) U. This ensures that the interconnect element 210 is securely and reliably fastened to the terminal. The overcoat material is substantially in contact with the resulting fastening of the interconnect element to the terminal. (Eg, greater than 50%). Generally, all you need is a protective coating Simply cover at least a portion of the terminals adjacent to the core. But the protective film It is generally preferred that the material cover the entire remaining surface of the terminal. Preferably, the shell Are metallic.   As a general proposition, the relatively small area where the core is attached (bonded) to the terminals The stress resulting from the contact force ("F") imposed on the resulting composite interconnect element Not very suitable for absorption. The shell covers the entire exposed surface of the terminal (core end to terminal) 216a (except for the relatively small area that makes up the mounting) The whole is securely fastened to the terminal. Counteracts adhesive strength and contact force of protective film The capacity is much higher than that of the core end (216a) itself.   As used herein, the term “electronic component” (eg, 212) includes , But not limited to, interconnect and interposer substrates, silicon (Si) or gallium arsenide Semiconductor wafers and dies made of any suitable semiconductor material, such as Adult interconnect socket, test socket and sacrificial part as described in the parent case Materials, elements and substrates, ceramic and plastic packages, and chip carriers A semiconductor package including the rear and a connector are included.   The interconnect elements of the present invention are particularly well suited for use as: . That is,   -Mutually mounted directly on silicon die without the need to have a semiconductor package A connection element;   A substrate (described in more detail below) for testing electronic components An interconnect element extending as a probe from   An interconnecting element of the interposer (discussed in more detail below).   The interconnect element of the present invention is characterized by the concomitant and poor bonding of the hard material. Without being limited by the properties, the mechanical properties of the hard material (eg, high yield strength Is unique in that it benefits from the degree). This is detailed in the parent case In this way, the shell (protective film) functions as a “superstructure” over the “scaffold” of the core. Is greatly enabled by the fact that Here, those two terms are civil engineering It was borrowed from the environment. This means that the plating is protective (eg, corrosion resistant) coated And provide the interconnect structure with the desired mechanical properties. Very different from prior art plated interconnect elements, which are generally not possible. Also , Such as benzotriazole (BTA) applied to electrical interconnects, This is in marked contrast to any non-metallic corrosion resistant coating.   Among the many advantages of the present invention, multiple self-supporting interconnect structures can From its different levels, such as PCBs with decoupling capacitors, for height, The advantage that their free ends are coplanar with each other, since they are easily formed on a plate There is. In addition, the electrical and mechanical ( Both plastic and elastic properties can be easily tailored for a particular application. For example, in a given application, it may be desirable for the interconnect element to be plastic and elastically deformable. Is to present. (Plastic deformation is desirable because interconnecting elements This is to absorb the total non-planarity in the connected components. ) Elastic If a reliable behavior is desired, the interconnect element generates a minimum threshold amount of contact force and It is necessary to provide reliable contact. The advantage is also the contamination film on the contact surface Due to the accidental presence of the There is also a point of making wiping contact with the terminal of G.   As used herein, the term "resilient" as applied to a contact structure is an additional Contact structure that exhibits mainly elastic behavior in response to the applied load (contact force) Connecting element), and the term "compliant" refers to the applied load (contact force) ), A contact structure (interconnect required) that exhibits both elastic and plastic behavior Element). A "compliant" contact structure, as used herein, is a "resilient" There is a "contact" structure. The composite interconnect element of the present invention can be compliant or resilient. Is a special case of either contact structure.   A number of features are described in detail in the parent case and include, but are not limited to: Manufacturing of interconnect elements in the Bulk transfer of the element and interconnecting the contact tips, preferably with a rough surface finish Providing a temporary and then permanent connection to the electronic component Using interconnect elements on electronic components to achieve The interconnecting elements shall have a spacing at one end different from their spacing at the opposite end. In the same process as the steps of arranging Manufacturing spring clips and alignment pins in the step; Interconnect components to accommodate thermal expansion differences between Eliminates the steps used and the need for separate semiconductor packages (such as SIMMs) And optionally, a resilient interconnect element (resilient contact structure). Soldering).   Controlled impedance   FIG. 2B shows a composite interconnect element 220 having multiple layers. Interconnect element 220 The innermost (inside elongated conductive element) 222 of the uncoated core, as described above, Or any of the cores that have already been formed with a protective film. Tip 22 of innermost 222 2b is masked with a suitable masking material (not shown). The dielectric layer 224 This is performed over the innermost part 222 by an electrophoresis step or the like. Outer layer 226 of conductive material Is applied over the dielectric layer 224.   In use, electrically grounding outer layer 226 results in interconnect The element will have a controlled impedance. Example for dielectric layer 224 The exemplary material is a polymeric material, in any suitable manner, and of any suitable thickness. (E.g., 0.1-3.0 mils).   Outer layer 226 can be multilayer. For example, the innermost core 222 has an uncoated core. In an example where it is desired that the entire interconnect element exhibit resilience, At least one of the layers 226 includes Spring material.   Pitch change   FIG. 2C shows a plurality (6 of many in the illustration) of interconnecting elements 251. , Probe card insertion (subassembly mounted on the probe card in a conventional manner) 5 illustrates an embodiment 250 implemented on a surface of an electronic component 260 such as i). Probe card insertion terminals and conductive traces are shown in this figure for clarity. Omitted from the surface. The mounting ends of the interconnecting elements 251 ... 256 are 0.05-0 . Start with a first pitch (interval), such as 10 inches. Interconnection elements 251 ... 2 56 have a second end whose free ends (tips) are 0.005-0.010 inches. And / or oriented so as to have a fine pitch of From one pitch to another Interconnect assemblies that interconnect to pitch are commonly referred to as "spacing transducers." It is.   As shown, the tips 251b... 256b of the interconnecting elements are in two parallel rows. Which has, for example, two parallel rows of adhesive pads (contacts) This is because the semiconductor element is brought into contact with the semiconductor element (during test and / or aging). Mutual connection The connecting elements can be arranged to have other tip putters, but this can be This is for contacting the electronic component having the contact pattern of FIG.   Generally, only one interconnect element is shown throughout the embodiments disclosed herein. However, the present invention does not manufacture a plurality of interconnecting elements to form a peripheral pattern or rectangular array. Arraying multiple interconnected elements in a specified spatial relationship, such as Also applicable to:   Use of sacrificial substrate   The implementation of direct interconnect elements on terminals of electronic components has been described above. . Collectively, the interconnect elements of the present invention can be any suitable substrate, including a sacrificial substrate. Can be manufactured or mounted on any suitable surface.   Note the parent case, which includes, for example, subsequent implementations on electronic components. Multiple interconnect structures (e.g., resiliency) 11A-11F for fabricating a contact structure with cavities and a sacrificial substrate ( Carrier) to implement multiple interconnect elements and then to electronic components Reference is made to FIGS. 12A-12C for transferring a plurality of interconnect elements at a stop.   2D-2F illustrate a plurality of interconnect elements using a sacrificial substrate to implement a tip structure. 2 shows a technique for producing   FIG. 2D shows the first step of technique 250, in which patterning of masking material 252 is performed. A sacrificial layer is applied on the surface of the sacrificial substrate 254. The sacrificial substrate 254 is an example Masking material, which can be thin (1-10 mil) copper or aluminum foil The charge 252 is a common photoresist. The masking layer 252 comprises an interconnect element At positions 256a, 256b, 256c where production of (Three of many) are patterned. Position 256a, 25 6b and 256c are in this sense comparable to the terminals of an electronic component. Rank Units 256a, 256b, and 256c are suitably treated at this stage to Has a characteristic surface pattern. As shown, this is the location of the foil 2 at locations 256a, 256b, and 256c. This is achieved mechanically by an embossing jig 257 that forms a depression in 54. Alternatively, 3 Chemically etching the surface of the foil at one location to have a texture Is also possible. Any technique suitable for providing this general purpose is described in the present invention. Range, for example, sandblasting, peening, and the like.   Next, multiple (one of many in the illustration) conductive tip structures 258 are shown in FIG. As shown, it is formed at each position (for example, 256b). This is electrolytic plating Achieved using any suitable technique, including tip structures having multiple layers of material. An example For example, tip structure 258 may be formed of a thin (eg, 10 μm) of nickel applied on a sacrificial substrate. -100 microinch barrier layer followed by a thin layer of soft gold (eg, 10 mic) Roinches), followed by a thin (eg, 20 microinches) layer of hard gold, followed by A relatively thick (eg, 200 microinches) layer of nickel, a final layer of soft gold It has a thin (eg, 100 microinch) layer. Generally, the first of nickel The thin barrier layer is formed by a subsequent layer of gold that is coated with the material of the substrate 254 (eg, aluminum, copper). ) Is provided to prevent "rotting" by the relatively thick nickel The layer is to give strength to the tip structure, and the final thin layer of soft gold is easily Gives the surface to be glued. The present invention relates to a method for forming a tip structure on a sacrificial substrate. It is not limited to any particular example. Because these specific examples depend on the application It is inevitable to change.   As shown in FIG. 2E, a plurality of interconnect elements (a number of One of the cores 260 is, for example, a soft terminal on the terminal of the electronic component described above. Form on tip structure 258 by any of the wire core bonding techniques. Is done. The core 260 is then overcoated with a hard material 262, preferably in the manner described above. And the masking material 252 is then removed, resulting in FIG. As shown, a plurality of (three of the illustrated) self-supporting interconnects are mounted on the surface of the sacrificial substrate. It becomes the connection element 264.   Cover at least the adjacent area of terminal (214) as described in connection with FIG. 2A. In a manner similar to the overcoat material, overcoat material 262 may be provided with their corresponding tip structure 25. 8 with the core 260 securely fastened to the resulting interconnect element 262, if desired. Is given a restoring property. As noted in the parent case, multiple The interconnect elements are batch-transferred to terminals of the electronic component. Alternatively, 2 Two broadly divergent routes can also be taken.   Silicon wafer can be used as a sacrificial substrate, on which the tip structure is manufactured And that the tip structure so manufactured is already mounted on the electronic component. Can be connected (eg, soldered, brazed) to a resilient contact structure Are also within the scope of the present invention. A further description of these techniques is provided below in FIGS. 8A-8E. Found in   As shown in FIG. 2G, the sacrificial substrate 254 may be formed by any suitable method such as selective chemical etching. It is easily removed by a sharp process. Most selective chemical etching is One material at a much higher rate than the material Material and the other material is only slightly etched in the process. Therefore, this phenomenon is advantageously used to remove the sacrificial substrate and The thin barrier layer of nickel is removed. However, if necessary, a thin nickel barrier layer Can also be removed in a subsequent etching step. This results in , A plurality (three of the many shown) of discrete and unique interconnecting elements 264 This is indicated by the dashed line 266 and is applied to the terminals on the electronic component (soldering or Will be mounted later).   It should also be mentioned that the overcoat material removes the sacrificial substrate and / or the thin barrier layer. In this process, it is slightly thinned. However, it is better that this does not occur. Good.   To prevent the thinning of the protective film, a thin layer of gold or, for example, about 20 micro Approximately 10 microinches of soft gold applied over the hard gold of the Preferably, it is applied as a final layer over the material 262. The outer layer of such gold Mainly intended for its excellent electrical conductivity, contact resistance and solderability. Most etches intended for use in removing barrier layers and sacrificial substrates Generally impermeable to solutions.   Alternatively, as shown in FIG. 2H, prior to removal of the sacrificial substrate 254, a plurality ( As shown, three (three of many) interconnect elements 264 or thinner with multiple holes therein. Any suitable support structure 266, such as a plate, may provide the desired spatial relationship to each other. "Fixed", based on which the sacrificial substrate is removed. The support structure 266 may be a dielectric Material or invitation The conductive material may be a conductive material that is formed of a protective film with an electric conductor material. Silicon wafer or Is a process for attaching multiple interconnect elements to an electronic component, such as a printed circuit board. Further processing steps, such as tapping, proceed next. In addition, for some applications So that the tip of the interconnect element 264 (opposed to the tip structure) does not move. Is desirable, especially if contact forces are applied thereto. For this purpose, and preferably, a mesh formed from a dielectric material is used. A suitable sheet 268 with multiple holes controls movement of the tip of the interconnect element. Is to give about.   The unique advantage of the above technique 250 is that the tip structure (258) can be virtually any desired And having virtually any desired pattern. I mentioned above As such, gold has excellent conductivity, low contact resistance, solderability, and corrosion resistance. It is an example of a noble metal exhibiting electrical characteristics. Since gold is also malleable, Any of the interconnect elements described in any of the above, especially the resilient interconnect elements described herein. It is very well suited as a final overcoat applied over it. other Noble metals also exhibit desirable properties. However, such excellent electrical characteristics Some materials, such as rhodium, that are presented generally have a protective overcoat throughout the interconnect elements. Not appropriate to make. For example, rhodium is extremely brittle and has a resilient interconnect. It does not function well as a final overcoat on the interconnect. In this regard, Technique 250 Representative techniques easily overcome this limitation. For example, a multilayer tip structure (258 The first layer (not gold as described above) Indium, and thereby any feature of the resulting interconnect element For contacting electronic components without affecting mechanical behavior In addition, it brings out its excellent electrical characteristics.   FIG. 21 shows an alternative embodiment 270 for manufacturing an interconnect element. This implementation In the case of the example, a masking material 272 is applied to the surface of the sacrificial substrate In the same manner as described above with respect to It is patterned to have 76. Opening 276 allows the interconnect element to be free standing Defines the area to be manufactured. (Use throughout the description provided herein, An interconnect element is "self-supporting" because its one end is the terminal of an electronic component, Or, it is bonded to a certain area of the sacrificial substrate, and the other end is Or no bonding to the sacrificial substrate. )   The area within the opening is shown as 278 with a single depression extending into the surface of the sacrificial substrate 274. Patterned in any suitable manner to have one or more depressions You.   A core (wire stem) 280 is bonded to the surface of the sacrificial substrate in the opening 276 by bonding. And have any suitable shape. In this case, for clarity of illustration, Only one end of one interconnect element is shown. The other end (not shown) Attached to the component. It is easy to see here that the core 280 has The technique in that it is bonded directly to the sacrificial substrate 274 instead of the structure 258 The method 270 is different from the technique 250 described above. Examples and Then, the gold wire core (280) is made using conventional wire bonding techniques, It is easily bonded to the surface of the aluminum substrate (274).   In the next step of step (270), a layer of gold 282 is applied over core 280. And over the exposed area of the substrate 274 in the opening 276, including in the recess 278. (Eg, by plating). The main purpose of this layer 282 is to Is to form a contact surface at the end of the continuation element (ie, the sacrificial substrate is removed). When it is done).   Next, a layer 284 of a relatively hard material, such as nickel, is applied over layer 282. It is. As mentioned above, one primary purpose of this layer 284 is to The purpose is to provide the interconnecting elements with the desired mechanical properties (eg, resilience). this In an embodiment, another primary purpose of layer 284 is to reduce the resulting interconnect elements. To increase the durability of the contact surface manufactured at the end (as shown) . A final layer of gold (not shown) will be applied over layer 284, To enhance the electrical properties of the resulting interconnect element.   In a final step, the masking material 272 and the sacrificial substrate 274 are removed. As a result, multiple unique interconnecting elements (comparable to FIG. 2G) or It can be any of a number of interconnecting elements with a fixed spatial relationship (comparable to FIG. 2H).   This embodiment 270 is intended to produce a patterned contact tip at the end of the interconnect element. This is a typical technique. In this case, "Nickel gold An excellent example of the "overlap" contact tip has been described. However, with the techniques described herein, Therefore, it should be noted that other similar contact tips can be manufactured at the end of the interconnect element. Within the scope of the invention. Another feature of this embodiment 270 is that the contact tip Instead of within the surface of the sacrificial substrate (254) as intended in Example 250, the sacrificial substrate (2 74).   Direct mounting of spring interconnect elements on semiconductor devices   FIGS. 3A, 3B and 3C are comparable to the parent case FIGS. 1C-1E and are not unified. Technique 3 for fabricating composite interconnects directly on semiconductor devices, including new semiconductor devices 00 is shown. This technique is described in co-pending U.S. patent application Ser. No. 3,332, comparable to the technique disclosed.   According to conventional semiconductor processing techniques, semiconductor element 302 is patterned 04. This layer 304 can be a top metal layer, which is typically Insulation (eg, passivation) intended for bonding to a Defined by opening 306 in layer 308 (typically nitride). In this way, An adhesive pad is defined, which defines the area of the opening 306 in the passivation layer 308. It has a region corresponding to the region. Usually (ie, according to conventional technicians) The wires were bonded to the bond pads.   According to the present invention, a blanket layer 310 of a metallic material (eg, aluminum) Is deposited (eg, by sputtering) over passivation layer 124 However, this is because the conductive layer 310 06 Topography of layer 308, including "immersion" in 06, and electrical contact to layer 304 It is done in accordance with the agreement. Masking material (eg, photoresist) Patterned layer 312 has its opening 314 in the passivation layer 308 Aligned over 306 and applied over layer 310.   A portion of the blanket conductive layer 310 is covered by the masking material 312, Portion of the blanket conductive layer 310 is formed in the opening 314 of the layer of the masking material 312. Exposed within (not covered). The exposed portion of the blanket conductive layer 310 has an opening Within 314, it will function as a “pad” or “terminal” (comparable to 214). And gold plating (not shown).   An important feature of this technique is that aperture 314 is larger than aperture 306. Light Although apparently, this results in other components being present on the semiconductor die 302. (As defined by opening 306). Stipulated).   Another important feature of this technique is that the conductive layer 310 functions as a short-circuit 02 is a loss at the time of the electronic frame off (EFO) step of the wire stem (core) 320. The point is that it is protected from scratches.   One end 320 a of the inner core (wire stem) 320 is connected to the conductive layer in the opening 314. 310 is bonded to the upper (as viewed) surface. The core 320 is elastically deformed Has a possible shape and is configured to extend from the surface of the semiconductor die, as described above. (E.g., by turning off the electronic frame) and cut to include the tip 320b. It is. Then figure As shown in FIG. 3B, the formed wire stem 320 is attached to the wire stem 320 as described above (FIG. An enemy), a protective film is formed with one or more layers of conductive material 322. 3B As such, the overcoat material 322 completely encloses the wire stem 320 and In the region defined by opening 314 in photoresist 312, conductive layer 310 also cover.   Next, the photoresist 312 is removed (by chemical etching, washing, or the like). The substrate is subjected to a selective etch (eg, chemical etch) to form a conductive layer 31. 0, the layer 31 covered by the material 322 that forms a protective film on the wire stem 320 All of the material is removed except for the zero portion 315 (eg, pads, terminals). Previously covered with a masking material 312, a protective film is formed with material 322. Although some of the blanket conductive layer 310 has not been removed in this step, Remaining blanket conductive material 310 overcoated with material 322 Is not removed. This results in the structure shown in FIG. 3C, an important advantage of which is: The resulting composite interconnect element 324 may be otherwise (eg, in the prior art) Contact area of the bonding pad (ie, opening 306 in passivation layer 308) Areas that can easily be made larger than areas that were considered (Defined by openings 314 in the photoresist) 322).   Another important advantage of this technique is that the hermetically sealed (fully protective) connection Contact structure 324 and terminal (pad) on which it is mounted 315.   The above technique generally describes a novel method for manufacturing a composite interconnect element And its physical properties must be such that they exhibit the desired degree of resilience. Easy to match.   In general, the composite interconnect element of the present invention is located ahead of the interconnect element (eg, 320). The ends (e.g., 320b) are easily coplanar with each other and the ends where they begin Can be different (eg, larger pitch) than child (eg, pad) Thus, it is easily mounted (manufactured thereon) on a substrate (especially a semiconductor die).   An opening is formed in a resist (for example, 314) on which a resilient contact structure is not mounted. Fabrication is also within the scope of the present invention. Rather, the same using such openings On conventional semiconductor dies or other pads on other semiconductor dies It may be advantageous to provide a connection (e.g., by padding). This allows the manufacturer Ability to "customize" interconnections with common layout of openings in resist Is given.   As shown in FIG. 3D, the masking layer 312 is further patterned, so that Leave additional conductive lines or regions on the surface of the semiconductor device 302 (ie, In addition to providing the opening 314 in which the connection element 324 is mounted and the overcoat is created. It is also within the scope of the present invention. This is a drawing, it "Elongated" openings 324a and 324 extending to openings 314a and 314b, respectively. b and a "region" opening 324c (not Illustrated). (In this figure, for clarity of illustration, elements 304, 308 and 310 have been omitted. ) As described above, the protective film material 32 2 are deposited in these additional openings (324a, 324b, 324c) and The removal of the conductive layer 310 under these openings is prevented. Such extension Extension and region openings (324a, 324b, 324c), It will be electrically connected to the corresponding one of the tactile structures. This is the electronic component Two (e.g., interconnect) directly above the surface of the Useful in providing conductive traces between terminals (315) One. This can also be achieved by directly connecting the ground and / or power supply To help establish This also works as a chip (302) mounted capacitor. Tightly adjacent (eg, alternating overlapping regions) such as active extension regions 324a and 324b This is useful in connection with the extension region. In addition to the location of the contact structure 324, Providing an opening in the masking layer 312 evens out subsequent deposition of the overcoat material 322. It can help to unify.   The contact structure (324) is pre-manufactured, for example, as shown in FIGS. 2D-2F above, Solder to terminal 315 with or without a tip having a controlled geometry It is within the scope of the present invention. This can be done one at a time or several half at a time. Pre-fabricated contact structures, such as on conductive dies, (from semiconductor wafers) Includes mounting on a singulated semiconductor die. Further, the tip structure (258) The conductive adhesive in the z-axis direction is controlled by controlling the geometric shape of It is also possible to make an effective pressure connection with the parent case and the applicant. In a co-pending U.S. patent application filed Nov. 15, 1995 It is like.   Operation of semiconductor device   Procedures well known among integrated circuit (chip) manufacturers include chip aging and This is a functional test. These techniques are usually performed after packaging the chip. In this specification, these are collectively referred to as “operations”.   Modern integrated circuits generally include several normally identical integrated circuit dies (typically square Or as rectangular disite) on a (usually round) semiconductor wafer, and then Scratching the wafer to separate (unify, cut) the dies (chips) from each other It is manufactured by kneading or slicing. "Marking line" (cross-section) area orthogonal The grid extends between adjacent dies and includes test structures to evaluate the manufacturing process. In some cases. These scribe lines, and anything contained within, , The dies will be destroyed as they are singulated from the wafer. Unification (separation ) Die are finally packaged individually, for example, Wire bond between the top adhesive pad and the conductive traces inside the package body. By making a ringing connection.   “Aging” means that the chip is simply powered up (“static Aging) or powered on and to some extent One step with a signal to activate the functionality of the chip ("dynamic" aging) It is. In both cases, aging is usually at elevated temperature and the chip By making a "temporary" (or removable) connection, whose purpose is Identifying a defective chip before packaging the chip. Aging is typically performed on a die-by-die basis after the dies have been singulated (cut) from the wafer. However, it is also known to perform aging before singulating the dies. Typical Typically, the temporary connection to the die is made by a test probe.   Functional testing can also be accomplished by making temporary connections to the die. In one example Each die has a built-in self-test (self-start, signal generation) circuit. It operates some of the functionality of the chip. In many cases, test jigs are Must be manufactured for the die and the probe pins must be operational (test and / or Precisely aligned with the bond pad on the particular die that needs to be You. These test jigs are relatively expensive and require unusual lengths of production time And   As a general proposition, package leads are subject to aging (or functional testing). Optimized for assembly, not for. Prior art aging bow Are expensive and often incur thousands of cycles (ie, Approximately one cycle per die). In addition, different dies have different aging Mode is required. Aging boards are expensive, which reduces overall manufacturing costs. And can only be amortized over large lots of a particular device.   If the die has been tested before packaging the die To enable packaged dies to be connected to external system components Next, the die is packaged. As mentioned above, package mounting is usually Involves making some sort of "permanent" connection to the die, such as by a bonding wire . (Often such "permanent" connections are not made and redone, Is generally undesirable. )   Obviously, the "temporary" required for die aging and / or "Connection" is different from the "permanent" connection needed to package the die. In many cases.   Mounting of the spring element on the carrier, and then of the carrier on the electronic components Mounting and connection   As described above (eg, in connection with FIGS. 3A-3C), the resilient connection of the present invention The tactile structure can be mounted directly on the semiconductor die (top). This is particularly important Certain types that require external interconnect structures (eg, pins, leads, etc.) To the conventional technology of wire bonding to the die placed in the package of This is the case.   Mounting the spring contacts directly on the terminals of the semiconductor die is an advantage in some instances. In some cases, it is impossible or impossible. This involves placing a spring contact on the semiconductor die. Alternative techniques are needed. Such techniques Disclosed herein.   FIG. 4 shows a semiconductor device 400, which is arranged in columns along the center line of die 402. Consisting of a semiconductor die 402 having a plurality of adhesive pads (terminals) 404 arranged . (In this and subsequent examples, the bond pad is on top of the surface of the semiconductor die As such, it is shown in a "styling" manner. For example, such an adhesive pad 100 or more are arranged at a pitch of 5 mils. The semiconductor element 400 is 64 mega This is a typical example of a bit memory device. As is well known, the connection to element 400 is L This can be performed by an OC (chip mounted lead) lead frame 410, , Across the top surface 402a of the die 402, the respective pads of the adhesive pad 404. There are a plurality of leadframe fingers 412 extending toward the pad. Lee The frame finger 412 is bonded to the bonding pad by a bonding wire 414. Connected to each. Such an element 400 often has a redundant aperture (not shown). ) Or the window is in a passivation layer (not shown) through which The upper metallization layer of the semiconductor device is exposed, otherwise making the non-functional device functional This makes it possible to reconfigure certain connections inside the device.   As described above in connection with FIGS. 3A-3C, a resilient contact structure is Implementing in code 404 seemed straightforward. But such element In the child 400, redundant apertures (not shown) or windows are often Layer (not shown) through which the upper metallization layer of the semiconductor device is exposed. And in another aspect Is to reconfigure some kind of connection inside the device to operate the non-functional device Becomes possible. These redundant windows (and exposed metallization) are inherently In addition, the deposition (sputtering) of the blanket conductive layer is prohibited and the intermediate resist By a step (not shown) or by applying a polyimide coating (not shown) thereon Must be protected against contact with this sediment.   One object of the present invention is to provide a method for depositing a blanket conductive layer on a semiconductor device. One technique for mounting a resilient contact structure (spring element) on a semiconductor element Is to provide a law.   According to the invention, a plurality of resilient contact structures (spring elements) are The carrier element is mounted on a semiconductor element, and the spring element is mounted on the semiconductor element. It is electrically connected to a corresponding one of the adhesive pads on the conductive element.   FIG. 5 is a side view of a semiconductor device assembly, according to the present invention, illustrating a parent case. Some similarities to 16E and 16F are described. As a point of interest in the parent case, There is the following description.   "FIGS. 16E and 16F show that one top is the other, etc. Resilient contact structure in a way suitable for stacking chips (semiconductor dies) FIG. 4 is a side view of one technique for manufacturing a. "   "FIGS. 16E and 16F show stacking of chips (semiconductor dies) one after the other on top. Technique 1650 for producing a resilient contact structure in a manner suitable for staking Show. Sacrificial structure 1652 (equivalent to 1602 Enemy) is disposed on top of the first electronic component 1662 (comparable to 1612). It is. The wire 1658 is connected to the first electronic component at one end 1658a. Bonded to the pad 1664 on the screw 1662 and has a resilient shape (Similar to FIG. 16A) and the middle portion 1658 of the wire 1658 c is bonded (without cutting) to the sacrificial structure 1652. As shown As such, the sacrificial structure 1652 has a contact tip (where the middle portion of the wire is bonded). 1026 of FIG. 10C). The wire may also be resilient (eg, (E.g., comparable to the S-shape of FIG. 2E) and molded to extend from the sacrificial structure 1652 And cut to have a free end 1658b. Molded wire stem May be before (similar to FIG. 16B) or after (FIG. 16D) removal of the sacrificial structure 1652. (Comparable) to form a resilient contact structure with its free end 1 658b with microstructured contacts (comparable to 1026). "   "After the sacrificial structure 1652 has been removed, the second electronic component 1672 is First electronic component 1662 and resilient contact structure (wire stem The first electronic component is disposed between the first electronic component and the intermediate portion 1658c of the protective film. Component 1662 and the terminal 1674 of the second electronic component 1672 Provides an interconnect. The advantage of this technique is that the interconnect is also (The other electronic component) to make a connection to the second electronic component. The point is to extend from the point. As an example, the first electronic Component 1662 is a microprocessor, and a second electronic component. 1672 is a memory element. "   Semiconductor device 500 has a plurality of top surfaces 502a (comparable to 402a) that are Semiconductor die 502 (comparable to 402) with adhesive pad 504 (comparable to 404) Is similar to the semiconductor element 400. The bonding pad 504 is a semiconductor The die 502 is arranged in a single row below the center line.   The rigid carrier substrate 510 is bonded using any suitable adhesive (not shown). The pad 504 is mounted on the surface 502a of the die 502 on the area of the die not occupied. You.   The carrier substrate 510 is made of ceramic, silicon, PCB material (Kevlar (tm), FR 4, etc.) or any suitable hardened material such as a material with an insulating coating Formed from material. The carrier substrate can also be formed from a polymer .   The adhesive is any suitable adhesive such as a thermoplastic or cyanide ester. Making the adhesive resilient, or thereby, the carrier substrate 510 Need not be compressible toward semiconductor 502. However, If the coefficient of thermal expansion of the rear substrate is significantly different from that of the semiconductor die, Select an adhesive that absorbs such differences in the coefficient of thermal expansion (due to low shear strength, etc.). Is advantageous. Adhere carrier (eg, 510) to substrate (eg, 502) Adhesives intended to be used are suitable thermoplastics, cyanide esters , Epoxy, silicone, or flexible It is Poxy.   It should be understood that “robust” as applied to a carrier (eg, 510) The term is used to describe that the carrier need not be resilient and is itself suitably robust. It is to point out. However, the term "solid carrier" It is also possible to provide a robust, without intervening means to allow / promote the flexibility of the carrier. Also applies to flexible carriers glued to the substrate (eg 502) I want to be understood. In this latter case, the mounted carrier is placed on the underlying solid substrate (E.g., 502) to be reinforced (hardened during use).   Before mounting the carrier substrate 510 on the semiconductor die 502, a plurality of resilient The contact structure (spring element) 512 is provided on the upper (as viewed) surface 5 of the carrier substrate 510. It is mounted on a corresponding terminal of the first plurality of terminals 514 of 10a. Second duplicate A number of terminals 516 are also provided on the upper surface 510a of carrier substrate 510 to provide conductive Connection to a corresponding one of the first plurality of terminals 512 by a sex line 518 Is done. Thus, the carrier substrate 510 can be recognized as a kind of wiring substrate, In this case, terminals 514, terminals 516, and lines 518 are all a single conductive layer. Can be patterned. The resilient contact structure (spring element) 512 In any suitable manner and as described above (e.g., comparable to FIG. 2A), The terminal 514 is mounted so as to have desired restoration / compliance characteristics.   A solid carrier substrate 510 is mounted on the surface 502a of the semiconductor die 502. After mounting, the resilient contact structure (spring element) 512 is The bonding wire 520 extending between the contacts 516 causes the bonding pad 504 to Connected to corresponding pad. In this way, blanket A contact structure (requires a spring) Techniques are provided for implementing Furthermore, the carrier substrate is manufactured on it Pre-manufacturable for subsequent mounting on semiconductor dies. is there. In addition, the layout of terminals on the carrier substrate and the design , Before mounting the carrier substrate on the semiconductor die.   As noted above, the rigid carrier substrate should not have any It can be placed anywhere on b. Redundant openings (c) in the die passivation layer If there is a window, the solid carrier substrate will overlap with the redundant window Designed and arranged so that they do not fit together and can be easily manufactured to avoid such "collisions" Yes, but this is not absolutely necessary. For example, if the die is already Lobe exploration (testing), and the necessary corrections are Through the dough (eg, “melting” the wiring layers of the die to reroute signals) Carrier), the carrier is placed in the redundant window already used. Overlap is acceptable. Generally, carriers have redundant windows. And if not needed, they can overlap.   In general, in the case of the embodiment of FIG. (Eg, 510) includes a spring element (eg, 512) and a semiconductor die (eg, 5). 02), the spring element provides a front surface (eg, 502) of the semiconductor die. Stretch away from a). This can be called a "semiconductor assembly." Is formed.   The technique of FIG. 5 is easily extended to the wafer level. FIG. 5A is next to each other Shown are two of the semiconductor dies 532 and 534 in contact with each other, Not yet unified (separated) from the conductor wafer. Each die 532 and 534 ( Each of the plurality of adhesive pads 536 and 538 (comparable to 504) (Comparable). A single rigid carrier substrate 540 (comparable to 510) Since it is disposed on top of both contacting semiconductor dies 532 and 534, at least "Bridge" (straddle) two non-unified semiconductor dies. Paraphrase And a rigid carrier substrate 540 overlies the edge of either of the two dies .   A solid carrier substrate 540 is attached to the die 5 in the same manner as described above in connection with FIG. Before mounting on the surfaces 32 and 534, a resilient contact structure (spring element) 542 And 544 (comparable to 512) have a first plurality of terminals 546 and 548 (to 514). And terminals 546 and 548 each include a plurality of conductive lines 55 0 and 552 (comparable to 518), respectively, to a second plurality of terminals 554 And 556, which are respectively connected to bonding wires 558 and 56 0 (equivalent to 520) connects to the adhesive pads 536 and 538.   In this way, each semiconductor die is in contact with its adhesive pad (536, 538). A plurality of successive spring elements (542, 546) are provided, wherein the spring elements Stretch upward (as viewed) from the surface. This is for every die on the wafer Or for selected portions of the die on the wafer. In general If the unsingulated die has a central row of pads, two All non-singulated dies require only one carrier substrate. However, a single solid carrier substrate can be any number of adjacent unifications on a wafer (Ie, four unified dies) (By depositing at the intersection of new dies) is also within the scope of the present invention. In general, "Selective placement" or unification of one carrier per die (on wafer) Single very large carrier across entire wafer of unprocessed dies It would be preferable to do so. This is generally the case for the carrier embodiments disclosed herein. Say everything.   Dies 532 and 534 (for final assembly or its package mounting) ) If unification is ultimately desired, appropriate mechanisms (eg, wafer Using a laser 570) between adjacent non-unified dies. Can be cut along.   Remarks in Applicant's U.S. patent application Ser. No. 08 / 558,332 mentioned above. The following points are described as points.   "By implementing resilient contact structures on non-unified dies, Conductor die is unified (separated) from semiconductor wafer Prior to testing (operating and / or aging) the semiconductor dies One technique is provided, which includes an array of dies or a layer of adhesive pads on the dies. Without the constraints of outright, the essential resilience and / or obedience is The probe card does not need to have a resilient contact structure extending from it, It is placed on a conductive die, which allows for the final package mounting of the semiconductor device. This makes it possible to use the same resilient contact structure. Furthermore, preferably Before the semiconductor dies are unified (separated) from the wafer, a resilient contact structure is created. By mounting on a die, the semiconductor device and its Multiple power contacts, one or more non-unified to power on It can be performed on a semiconductor die (element). (A "simple" test board is A conventional "probe" which is a substrate having a plurality of probe elements extending from the surface of In contrast to "card", it is a substrate having a plurality of terminals or electrodes. simple Test boards are inexpensive and are easier to configure than conventional probe cards. Change In addition, some of the physical constraints associated with conventional probe cards are When a desired pressure contact is made by the semiconductor device assembly of the present invention using the It does not occur in the case. ) In this way, multiple non-unified semiconductor dies are Before singulating (separating) the semiconductor die from the wafer, operation (test and / or Aging) is possible. Mounted on and operated on semiconductor die Semiconductor dies are unified from the wafer using the same spring contact elements used for After the semiconductor It is a great advantage that a permanent connection to the die can be made. "   The technique described in FIG. 5A implements a die on a carrier, or vice versa, a "selection". This can be done with a `` placement '' device and is most suitable for semiconductor dies with a central row of Are also suitable.   FIG. 5B illustrates a feature 580 of the present invention, where the carrier of FIG. As described above, mounted on an electronic component 502 (eg, a semiconductor die), In the final step, sealing with an encapsulant, Extending from the surface covers the surface of the semiconductor die 502 and covers the carrier substrate (510). To cover the connection between the semiconductor element 502 and the carrier substrate (510). Cover the base of the mating interconnect (spring) element 512. To achieve this desired goal A sufficient amount of encapsulant is required, but careful control of the addition of encapsulant 582 Is not required. This technique 580 is a method in which a semiconductor die is unified from a semiconductor wafer. Before or after.   FIG. 6 shows an alternative technique 600 for providing a spring element on a semiconductor die, It is applicable to either unattached dies or singulated dies. There As shown, the rigid carrier substrate 610 (comparable to 510 or 540) It is mounted on the surface 602a of the semiconductor 602 (with a suitable adhesive as described). The semiconductor die 602 includes a plurality of bonding pads 604 disposed on a surface 602a thereof. A solid carrier substrate 610 on its upper (as viewed) surface It has a corresponding plurality of terminals 612 arranged. For each adhesive pad 604, A bonding wire 618 is bonded to the bonding pad and stretched. Is bonded to the corresponding terminal 612, which is 8 without cutting. Thereby, the bonding pad 604 and the terminal 612 Are formed between the corresponding terminals. For each terminal 612, The bonding wire 618 is further stretched (bonding wire portion 620). 2), extending from the surface of the carrier substrate 610, as described above (see FIG. 2A). Comparable), molded and cut. Thereby, the self-equipped with the spring shape and the tip 620a A vertical wire stem 620 is obtained. The wire stem 620 is a bonding wire. (Ie, it is bonded to terminal 612 at its midpoint). One continuous wire that is being grounded).   As described above in connection with providing a blanket conductive layer (310) on a semiconductor die. As such, due to the presence of redundant windows on the die (for example) Plating (protective film) on the body is likewise not feasible (undesirable) . Such plating (when converting a free standing wire stem 620 to a composite interconnect element) Necessary steps), so mask the surface of the die before plating. It is very important to. This is shown in FIG. 6A with a masking material (such as photoresist). This is shown at 630, which does not cover the surface of the carrier substrate 610, 2 selectively. Once masked in this way, the assembly (Ie, die 602, The carrier substrate 610 and the bonding wires 618) are easily made of a material 622. A protective film is generated. The masking material 630 may be left in place or may form a protective film. It can be removed later.   FIG. 6B shows an alternative embodiment 650 of the carrier assembly of FIG. This example in the case of,   (A) The masking material 680 (comparable to 630) is (Comparable to 618) and wire stem 670 (comparable to 620) Given   (B) a layer of encapsulant 682 is applied over the masking material 680 and the result is Of the composite interconnect element 670/672 (comparable to 620/622) Source) is stabilized. In other words, the wire stem and the carrier 660 (610 The connection between "comparable" is "fixed". An appropriate amount of encapsulant 682 is provided by the composite interconnect ( Spring) is applied over the base of the element, but the resulting composite interconnect (spring) A) A substantial portion of the element (including the tip) remains exposed. (See Fig. 5B (Comparable to the technique described in succession)   The ability to use one or both of these features ((a) and (b)) It is within the range of the light.   7A-7F illustrate alternative techniques for making and using the spring element carrier of the present invention. 700 is shown.   FIG. 7A illustrates a plurality (one of many shown) of lead frame fingers 70. 2 shows a lead frame having a 2; Each finger 702 has an inner end 702a. I do. Maskin such as photoresist 704 Material 704 is on both sides of the lead frame fingers 702 (upper and lower in the illustration) The outer part of the lead frame finger is left unmasked It is.   FIG. 7B shows a wire stem (FIG. 2A, core 216) at the terminal of the electronic component. Similar to the above technique of implementing a comparable), the core element (wire stem) 706 is Bonded to the exposed inner part of the lead frame finger 702, It is shaped to have a shape that can be shaped. Next, as shown in FIG. The lead frame on which the core element is mounted A protective film is formed with a suitable conductive metal material 708. In this way, the desired restoration Composite (and / or compliant) interconnect elements are used to provide leadframe fins. Formed as a self-supporting spring element fastened to the inner end of the gutter.   Next, as shown in FIG. 7D, the masking material 704 is removed and the adhesive tape is removed. Or a film 712 of an adhesive material such as a double-sided polyimide containing an adhesive material is used as a lead film. It is mounted below the frame fingers 702 (as viewed). Next, the entire structure is Can be sealed, such as with a xy, which extends upward (as viewed) to the base of the spring 710 You.   FIG. 7E shows two sets (700 and 700a) of inwardly facing each other. Completed lead frame with leadframe fingers and central opening 720 between them Indicates a frame.   The spring element need not be a composite interconnect element (protected core), It is merely an example, and rather a monolithic Can be a single piece of high-strength material What can be done is within the scope of the present invention.   As shown in FIG. 7E, the carrier is provided with a plurality of terminals 7 by an adhesive film 712. 32 are mounted on the front surface of an electronic component having 32 terminals. Wires 734 allow the corresponding fingers of lead frame fingers 702 to be Ear bonding is performed.   An outer portion of the lead frame finger 702, that is, a mask (704) is applied. Parts that have not been formed as a protective film are removed by etching or Is within the scope of the present invention. But preferably In FIG. 7E, an adhesive layer 712 is formed at the front of the electronic component (eg, 730). Look at the top) and cover the entire surface, where the chip scale (chip interconnect) A rear is mounted to protect the front surface of the electronic component. These two Features are shown in FIG. 7F.   Before or after testing and aging the semiconductor die, the chip scale key Carrier can be mounted on non-unified semiconductor dies on a semiconductor wafer Is within the scope of the present invention.   Initially, the leadframe finger (702) is replaced with a conventional leadframe. Bonded to each other by similar frames, mounting chip-scale carriers on semiconductor dies After that, removing the frame (by punching or the like) is within the scope of the present invention. is there. To do this, use a standard leadframe processor to There is an advantage that a scale carrier can be handled. component (E.g., 730) is selectively placed on a lead frame, where a wire bonder Sealed (734) before removing the leadframe (if any) It is intended to be done.   Chip scale carrier   FIG. 8A illustrates one embodiment of a chip scale carrier 800 according to the present invention. Show. An electronic component 802 such as a semiconductor device is placed in front of the component 802. The openings 806 and 807 has a plurality (two of many in the figure) of terminals 804 and 805.   5 and 5A, the carrier substrate 810 (510 ), On which spring elements (composite interconnect elements, resilient Contact structure), from which bonding of electronic components to terminals Wire connections are made. In this example, the substrate 810 is a multilayer substrate, , An insulating layer 812, and a patterned conductive layer 814 disposed on top of the insulating layer 812. Another insulating layer 816 disposed on top of the conductive layer 814 and a top of the insulating layer 816. Another patterned conductive layer 818 is included. The insulating layer 816 is formed over the first conductive layer. And approximately two central ends of each of the individual conductive lines of the first conductive layer, Exposed dimensions at corresponding two side edges of the second insulating layer Is done.   The alternating order of the insulating and conductive layers may be such that a multilayer substrate having three or more layers is formed. It is within the scope of the present invention that it can be repeated.   The conductive layer 814 is formed on one side (left side in the drawing) of the insulating layer 812. Extending from the edge to the opposing (right in the figure) side edges of the insulating layer 814 It is patterned to have (one of many shown) conductive lines. same Thus, the conductive layer 818 is connected to one (left in the figure) side edge of the insulating layer 816. A plurality (as shown) extending to opposite (right in the figure) side edges of the insulating layer 816 Are patterned to have (one of many) conductive lines. As shown In addition, the insulating layer 812 is larger than the insulating layer 816, and the insulating layer 816 is 4, the end of the conductive layer (814) is exposed.   A core element (wire stem) 820 is connected to one exposed end (end) of the conductive line 814. ), And the core element (wire stem) 822 is connected to the conductive line 818. Is bonded to one of the exposed ends (ends) of the substrate. As a preliminary step in the production of a self-supporting resilient contact structure that extends from It is performed as described.   Substrate 810 is mounted on top of the insulating layer 808 of the electronic component (ie, the electronic component). Components). Inner ends of conductive lines 814 and 818 (opposing Ends) are connected to electronic components by bonding wires 830 and 832, respectively. Connected to a selected one of terminals 804 and 805 of component 802 .   As mentioned above, the wire stems 820 and 822 are connected to the resulting composite interconnect. It is intended to be formed as a protective film so as to give the desired resilience to the element. You. For this purpose, electronic components Before mounting the spring carrier on the component, the “bonding shelf” (electronic component Ends of conductive lines 814 and 818 to be bonded to the terminals of Is masked with a masking material 824 and the wire stem has a conductive material 826 One or more layers can be provided with a protective coating (eg, plating) and then masked The material 824 is removed as shown in FIG. 8B.   The advantage of this embodiment (800) is that the wiring on each bonding shelf is Direct contact structure) and form vias via multilayer substrate (810) There is no need to do this. This allows very high-density connections to be made electronically. Component (802), including fine conductive lines (802). On the substrate), which leads to cost reduction. Furthermore, the chip of the present invention The scale carrier allows the peripheral array of terminals on the electronic component to The transition of the spring element to the area array is simplified.   As shown in FIG. 8B, the spring element (protected wire stem) can be at any level. , But can be terminated in the same plane (shown by the dotted line in FIG. 8B). like). In other words, are the spring elements at different levels of the chip scale carrier? But they terminate at the same height on the electronic component (802). Can be   As described above, substrate (810) can include any number of layers. For example , One layer dedicated to power, the other layer dedicated to ground, and one or more additional layers Layers for electronic components It can be used exclusively for transportation.   The substrate (810) is secured to the electronic component in any suitable manner, such as by an adhesive. The top of the semiconductor device without covering over the edge of the semiconductor device. Dimensions are easily determined for placement in   It is important to note that the bonding shelves are on non-peripheral locations on their corresponding layers. Within the scope of the invention. The advantage of having a multilayer wireless carrier is optional Level wiring layers can be placed in any selected area (ie, Terminals for mounting electronic components and also for electronic components (eg semiconductor dies) If it is accessible to connect to, this is where the spring is implemented The selected area is accessible (not covered by the upper layer of the multilayer carrier) ) As long as   The free ends (tips) of the spring contacts starting from various levels (layers) of the multilayer carrier ) Are not necessarily coplanar (terminate at the same plane). Within range. For certain applications (for example, connecting to one or more components) If not all of the terminals are coplanar), the spring contact So that their tips are at any desired height (z-axis) above the carrier substrate It is manufactured in.   Composite lead frame   The spring carrier of the present invention utilizes a substantially conventional lead frame and uses a semiconductor Manufacturable by taking advantage of an automated device that mounts a die on the lead frame .   FIG. 9A shows one embodiment 900 of the present invention, where the spring element 902 is Mounted on the inner portion of the lead 904 of the lead frame (of the composite interconnect element). In this case, bonding and a protective film are generated). Outer portion 906 of lead frame Is a frame (ring) 906. The lead 904 of the lead frame is a semiconductor Extends across the die 908, which is connected to multiple (one of many in the illustration) terminals 910, having a suitable adhesive disposed thereon generally opposite the spring element 912. The adhesive need not be resilient or compliant. Lee The door 904 is formed inside the spring element 902 by wire bonding or the like (see FIG. Left) terminal 910.   The lead 904 extends outwardly (as viewed in the figure) between the spring element 902 and the frame 906. (Right), preferably at a location inside the periphery of the semiconductor die 908 You. This is adequately achieved by a solid (well supported) anvil-like element 9. 14 with the front (top, as viewed) surface of the semiconductor die 908 and the back of the lead 904. (The lower part in the figure), and cut the lead of the lead frame. With sufficient force to cut, facing the anvil 914, at the front of the lead 904 (in the figure). By looking at the top) surface against a wedge-shaped tool 916. This The plurality of leads (904) are extended from the leads (904) in the following manner. Connecting to multiple terminals on a semiconductor die 908 by a spring element (902) Can be. In the final step, the cut leads and the front surface of the semiconductor die , Figure As with 58B of 5B, with a suitable filling resin (eg, drip epoxy) It can be sealed. It is acceptable for the sealant to cover the lower part of the spring element 902, In some cases, their functionality is not impaired (ie, , A resilient contact structure for making a pressure connection is provided).   Lead frame dimensioned to fit entirely within perimeter of semiconductor die 908 Doing so is within the scope of the present invention.   FIG. 9B shows an alternative embodiment 950 of the present invention. In this embodiment, the carrier Includes a plurality of leads (lines) 952 (preferably without a frame). These are backed (supported) by an insulating layer 954 such as a Kapton (tm) film. Previous fruit As in the example 900, a spring element 956 (comparable to 902) is provided for each lead 95 2 (comparable to 904), each lead 952 is mounted on a semiconductor die 96. 0 (comparable to 908) is connected to the corresponding terminal 958 (comparable to 910). Appropriate Using a simple adhesive 962 (comparable to 912), the spring carrier 950 is 960 is mounted on the front surface.   In this embodiment, the leads 952 extend beyond the periphery of the semiconductor die 960. It is patterned and dimensioned so that it does not stretch. However, the semiconductor die 96 0 to facilitate handling of the spring carrier 950 during assembly to zero. The film 954 may extend beyond the periphery of the semiconductor die 960. this Is generally preferred.   The spring carrier 950 and the semiconductor die 960 are similar to those of the previous embodiment 900 As in the case, it is suitably sealed (not shown). In that case it is better to use insulation The layer 954 does not extend beyond the encapsulant (ie, is sealed) It is to perform trimming. Therefore, the extra inner portion 964 of the insulating layer 954 , The remaining inner portion of the insulating layer 954 (ie, the portion supporting the leads 952) It must be removed so that it can be completely sealed. As shown, dotted line 96 6 indicates the boundary between the inner and outer parts of the insulating layer. These two parts of the insulating layer Minutes include, but are not limited to, perforations along line 966 or Add a hot bar, direct a focused laser beam along line 966, or Are disconnected from one another in any suitable manner, including others.   FIG. 9C shows a perspective view of a spring carrier 970 mounted on a semiconductor die 972. , The inner end of the lead 974 is sealed and the spring element 976 extends from the lead, The outer portion 978 of the frame is shown in dashed lines (as described above, ).   Flip chip type carrier   The various embodiments described above illustrate the use of a spring element and a carrier (lead frame) on a semiconductor die. ), But constitute a “semiconductor chip assembly”.   FIG. 10 shows a solder connection to a semiconductor die (chip) instead of a bonding wire. 14 shows another embodiment 1000 of a semiconductor chip assembly utilizing the present invention. This example , The spring element carrier substrate 1002 has a plurality (FIG. Two of many shown) Terminals 1004 and multiple (two of many shown) ends on lower surface 1002b A child 1006 is provided. Multiple (two of many shown) spring elements 1008 Are mounted on the terminal 1004 in the same manner as in some previous embodiments. Terminal 100 4 via the carrier substrate 1002 using a suitable via or other (not shown). And is connected to the terminal 1006.   The semiconductor element (die, chip) 1010 is placed on the front (top in the figure) surface It has a plurality (two of many in the figure) of terminals 1012 arranged. Terminal 10 06 are arranged so as to match the corresponding terminals of the terminals 1012, and The coefficient of thermal expansion of the rear substrate 1002 is almost equal to the coefficient of thermal expansion of the semiconductor die 1010 To be chosen.   In use, the carrier substrate 1002 is mounted on the semiconductor chip 101 by soldering. 0 is implemented. For this purpose, a small amount of solder or solder paste 1014 , At least one terminal 1006 and 1012. To do this, Cleaning (for example, solder paste) or semi-conductor with carrier substrate 1002 By inserting a solder preform between body dies 1010 or To provide a flip-chip type connection (solder connection) between child components According to any suitable conventional technique.   When the solder mass (1014) is reflowed, the carrier substrate 1002 becomes Due to the tension, it tends to self-align with the semiconductor chip. Optionally, take The "moment" at self-alignment (ie, One or more "dummy" solderable features 1016 and 1018 are the lower surface 1002b of the carrier substrate and the semiconductor die 10 respectively. Provided on both of the 10 front surfaces. Appropriate amount of solder or solder paste (not shown) Has fewer of these features, as described with respect to solder mass 1014. At least one is applied. Replace all of the solder (or solder paste) with these two Instead of applying to one or the other of components 1010 and 1002, solder (or , Solder paste) is the major feature 1018 on the semiconductor die and the edge on the carrier substrate It is within the scope of the present invention to be applied to the child 1014 or vice versa.   In the final step (after reflow soldering), the carrier substrate 1002 and the semiconductor The die can be sealed (not shown) as described above.   Any spring element, including a monolithic spring element, can be mounted on a chip scale carrier (eg, For example, stretching from the 800) surface is within the scope of the present invention. In other words The present invention is not limited to the use of a composite spring element comprising a core and a protective film.   Multiple individual chip-scale carriers can be combined into electronic components (eg, For example, it can be configured in an array for mounting on a semiconductor wafer). It is within the range of the light. For example, multiple chip scale carriers can increase rigidity. It can be "coupled" with the bonding wire generated by the overcoat. Or , The plurality of chip scale carriers are arranged in a lead frame type or TAB (telephone). (Automated bonding) physically associate with each other on a tape-type carrier be able to.   FIG. 11 illustrates a technique 1100 whereby a spring carrier 1102 (100 2) are mounted on the semiconductor wafer 1106 by the flip chip method. As shown therein, the spring carrier 1102 has one The above-described disite 1104 can be straddled. In this example, the spring cap Rear 1102 spans six adjacent disites 1104. Daisa Spring carrier while singulating (cutting) the site (eg, sawing the wafer) 1102 will also be disconnected. In this example, for clarity of illustration, Self-standing spring contact extending from the exposed surface of the carrier 1102 (comparable to 1108) ) Are omitted.   While the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and foregoing description, Ming should be considered as an illustration, not as a limitation in language. You That is, it should be understood that only the preferred embodiment has been illustrated and described. That all modifications and alterations that fall within the spirit of the invention are also desirably protected. That is to say. Undoubtedly, numerous other "variations" of the above "subject" ] Also come to those of ordinary skill in the art, closest to the present invention. And variations as disclosed herein are within the scope of the invention. It is intended. Some of these variants are described in the parent case .   For example, the technique 600 described in FIGS. 6 and 6A is similar to the technique 600 described in FIG. 5A. Thus, a carrier that spans two or more non-unified dies on a wafer Applicable to substrates.   For example, the spring carrier substrate of the present invention can be used for an electronic component such as a semiconductor die. Mount the edge of the carrier substrate (any gap between the carrier substrate and the surface of the semiconductor die Is sealed with a hermetic sealing material such as glass, resulting in a hermetically sealed package. Will be. A carrier substrate made of a hermetic sealing material such as ceramic is preferable. is there. If it is necessary to ensure hermetic sealing, the sealing material must be Can also be covered, on the surface of which a spring element is mounted (spring element Including the bottom).   Another variation on the above subject is a relatively large carrier substrate (where mounted A plurality of connecting halves, including a corresponding plurality of spring elements to be provided). A conductive die (eg, on a semiconductor or on the lower surface of an "oversized" carrier substrate) Mounting and connection (reflow soldering) by solder bumps (With the carrier attached) may be cut (unified). In the previous paragraph As mentioned, the use of encapsulant may be used before or after singulating the semiconductor die. Both are possible.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 08/533,584 (32)優先日 1995年10月18日 (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 08/554,902 (32)優先日 1995年11月9日 (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 PCT/US95/14909 (32)優先日 1995年11月13日 (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 08/558,332 (32)優先日 1995年11月15日 (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 08/602,179 (32)優先日 1996年2月15日 (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),AM,AT,AU,BB,BG,BR,B Y,CA,CH,CN,CZ,DE,DK,EE,ES ,FI,GB,GE,HU,IS,JP,KE,KG, KP,KR,KZ,LK,LR,LT,LU,LV,M D,MG,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT ,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,TJ, TM,TT,UA,UG,US,UZ,VN (72)発明者 スミス,ウィリアム,ディー アメリカ合衆国カリフォルニア州94588, プリーザントン,シー106,ストーンリッ ジ・マール・ロード・6270────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (31) Priority claim number 08 / 533,584 (32) Priority Date October 18, 1995 (33) Priority country United States (US) (31) Priority claim number 08 / 554,902 (32) Priority date November 9, 1995 (33) Priority country United States (US) (31) Priority claim number PCT / US95 / 14909 (32) Priority Date November 13, 1995 (33) Priority country United States (US) (31) Priority claim number 08 / 558,332 (32) Priority Date November 15, 1995 (33) Priority country United States (US) (31) Priority claim number 08 / 602,179 (32) Priority date February 15, 1996 (33) Priority country United States (US) (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, L U, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF) , CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (KE, LS, MW, SD, S Z, UG), AM, AT, AU, BB, BG, BR, B Y, CA, CH, CN, CZ, DE, DK, EE, ES , FI, GB, GE, HU, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LK, LR, LT, LU, LV, M D, MG, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT , RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, TJ, TM, TT, UA, UG, US, UZ, VN (72) Inventors Smith, William, Dee             United States California 94588,             Pleasanton, Sea 106, Stone Li             The Mar Road 6270

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.1つの表面を有する半導体ダイと、該半導体ダイの前記表面上の端子を備 えた半導体素子アセンブリにおいて、 前記半導体ダイの前記表面に実装されたキャリア基板と、 該キャリア基板の表面から延伸する自立型ばね要素と、 該ばね要素と前記端子の間の接続部と、 からなることを特徴とする半導体素子アセンブリ。 2.前記接続部はボンディングワイヤであることを特徴とする、請求項1に記 載の半導体素子アセンブリ。 3.前記接続部は半田連結部であることを特徴とする、請求項1に記載の半導 体素子アセンブリ。 4.前記キャリア基板はリードフレームであり、前記ばね要素は、該リードフ レームのリードに実装されることを特徴とする、請求項1に記載の半導体素子ア センブリ。 5.前記キャリア基板は、絶縁層と、該絶縁層上の導電ラインとからなり、前 記ばね要素は、該導電ラインに実装されることを特徴とする、請求項1に記載の 半導体素子アセンブリ。 6.単一のキャリア基板が、少なくとも2つの半導体ダイの表面に実装される ことを特徴とする、請求項1に記載の半導体素子アセンブリ。 7.前記少なくとも2つの半導体ダイは、ウェーハ上の単一化されていないダ イであることを特徴とする、請求項6に記載の半導体素子アセンブリ。 8.前記半導体ダイの表面を覆い、前記キャリア基板を覆い、また前記接続部 を覆う封止材からなることを特徴とする、請求項1に記載の半導体素子アセンブ リ。 9.前記キャリア基板は、少なくとも1つの絶縁層により分離された少なくと も2つの導電層を含むことを特徴とする、請求項1に記載の半導体素子アセンブ リ。 10.前記ばね要素は、複合相互接続要素であることを特徴とする、請求項1に 記載の半導体素子アセンブリ。 11.半導体アセンブリにおいて、 表面上に接着パッドを有する半導体ダイと、 該半導体ダイの前記表面に実装され、表面上に端子を有するキャリア基板 と、 前記接着パッドを前記端子に接続するボンディングワイヤと、 前記半導体ダイの表面から離れて、前記端子から延伸するばね要素と、 からなる半導体アセンブリ。 12.前記ばね要素は、複合相互接続要素である、請求項11に記載の半導体ア センブリ。 13.前記キャリア基板の表面には、第1の複数の端子と、第2の複数の端子が あり、 前記ばね要素は、前記第1の複数の端子から延伸し、 前記ボンディングワイヤは、前記第2の複数の端子に接続され、前記半導 体アセンブリは更に、 前記第1の複数の端子と前記第2の複数の端子を接続する前記キャリア基 板の表面上の複数の導電ラインからなる、請求項11に記載の半導体アセンブリ 。 14.前記キャリア基板は、少なくとも2つの隣接した単一化されない半導体ダ イにまたがる、請求項11に記載の半導体アセンブリ。 15.前記ばね要素は、前記ボンディングワイヤに連続するコアワイヤステムを 有する、請求項11に記載の半導体アセンブリ。 16.半導体アセンブリにおいて、 表面上に接着パッドを有する半導体ダイと、 該半導体ダイの前記表面に実装され、表面上に端子を有するキャリア基板 と、 前記接着パッドと前記端子の間で延伸し、前記半導体ダイの表面から離れ て、前記キャリア基板の表面から、自立型ワイヤステムとして連続して更に延伸 するボンディングワイヤと、 少なくとも前記自立型ワイヤステムに保護膜生成する導電材料の少なくと も1つの層と、 からなる半導体アセンブリ。 17.前記半導体ダイの表面にわたって配設され、前記キャリア基板に隣接した 保護膜付きワイヤステムの一部へと延伸する封止材から更になる、請求項16に 記載の半導体アセンブリ。 18.前記キャリア基板は、少なくとも2つの隣接した単一化されない半導体ダ イにまたがる、請求項16に記載の半導体アセン ブリ。 19.リードフレームにおいて、 接着パッドを有する半導体ダイの表面にわたって、使用時に延伸する複数 のリードフレームフィンガを有するリードフレームと、 前記リードフレームフィンガに実装され、そこから自立式に延伸するばね 要素と、 からなるリードフレーム。 20.前記ばね要素は、複合相互接続要素である、請求項19に記載のリードフ レーム。 21.チップ相互接続キャリアにおいて、 上部表面を有し、絶縁層と少なくとも2つのパターン化導電層の交互層を 含む多層基板であって、前記絶縁層のうちの少なくとも1つは、前記導電層のう ちの対応する少なくとも1つに重なり合うような多層基板と、 任意の重なり合う絶縁層又は導電層を介して、前記上部表面からアクセス 可能である重なり合う絶縁層を有する導電層の第1の選択領域と、 前記パターン化導電層から前記上部表面の上へと延伸するばね接触子であ って、それらのばね要素が、それら導電層の前記第1の選択領域から延伸する重 なり合う絶縁領域を有する導電層から延伸するようなばね接触子と、 電子コンポーネントに相互接続するために、露出される重な り合う絶縁層を有する導電層の第2の選択領域と、 からなるチップ相互接続キャリア。 22.前記相互接続はボンディングワイヤである、請求項21に記載のチップ相 互接続キャリア。 23.前記電子コンポーネントは半導体ダイであり、 前記第1の導電層の導電ラインの1つの端部と、 前記第2の導電層の導電ラインの1つの端部から延伸する第2の複数のば ね要素とからなる、請求項21に記載のチップ相互接続キャリア。 24.前記ばね接触子は複合相互接続要素である、請求項21に記載のチップ相 互接続キャリア。 25.半導体ダイに復元性のある接触構造を実装する方法において、 キャリア基板の表面上に、複数の自立型ばね要素を製造するステップと、 少なくとも1つの半導体ダイの表面上に、前記キャリア基板を配設するス テップと、 ボンディングワイヤにより、前記少なくとも1つの半導体ダイに前記自立 型ばね要素を配線するステップと、 を含む方法。 26.前記ばね要素は複合相互接続要素である、請求項25に記載の方法。 27.前記キャリア基板は絶縁基板である、請求項25に記載の方法。 28.前記ボンディングワイヤは前記ばね要素に連続する、請求項25に記載の 方法。 29.前記キャリア基板はリードフレームである、請求項25に記載の方法。 30.前記キャリア基板は多層基板である、請求項25に記載の方法。 31.前記キャリア基板は、半導体ダイのエッジの上に重なることなく、半導体 ダイの頂部に定置するよう寸法決めされる、請求項25に記載の方法。 32.半導体チップアセンブリにおいて、 基板であって、その第1の表面上の第1の端子から、その第2の表面上の 第2の端子へと貫通するバイヤを有する基板と、 前記一方の表面上の端子に実装されるばね要素と、 前記第2の表面に実装され、対向した側の前記第2の端子に電気的に接続 される半導体ダイと、 からなる半導体チップアセンブリ。 33.前記半導体ダイと前記キャリア基板のエッジとを覆う封止材から更になる 、請求項32に記載の半導体チップアセンブリ。 34.チップ相互接続キャリアにおいて、 基板と、 該基板の一方の表面から延伸する複数の自立型ばね要素と、 該ばね要素を電子コンポーネントに接続する手段と、 からなるチップ相互接続キャリア。 35.前記接続手段は、ボンディングワイヤを接着可能な端子である、請求項3 4に記載のチップ相互接続キャリア。 36.前記接続手段は、半田接続を行うことができる端子である、請求項34に 記載のチップ相互接続キャリア。 37.前記電子コンポーネントは、少なくとも1つの半導体ダイである、請求項 34に記載のチップ相互接続キャリア。 38.ばね接触キャリアにおいて、 基板であって、その第1の表面上の第1の端子から、その第2の表面上の 第2の端子へと貫通するバイヤを有する基板と、 前記一方の表面上の端子に実装されるばね接触子と、 からなるばね接触キャリア。 39.前記ばね接触子は複合相互接続要素である、請求項38に記載のばね接触 キャリア。 40.前記ばね接触子はモノリシック相互接続要素である、請求項38に記載の ばね接触キャリア。 41.半導体素子の1つの表面上に自立型接触子を設ける方法において、 少なくとも1つのタイル基板の一方の表面に、自立型ばね接触子を実装す るステップと、 前記少なくとも1つのタイル基板を、前記半導体素子の表面に連結接続す るステップと、 を含むことを特徴とする方法。 42.前記半導体素子は、半導体ウェーハ上に載っていることを特 徴とする、請求項41に記載の方法。 43.前記タイルは、半田付けにより、前記半導体素子に連結されることを特徴 とする、請求項41に記載の方法。[Claims]   1. A semiconductor die having one surface and terminals on the surface of the semiconductor die. In the semiconductor device assembly obtained,       A carrier substrate mounted on the surface of the semiconductor die,       A self-supporting spring element extending from the surface of the carrier substrate;       A connection between the spring element and the terminal;     A semiconductor device assembly comprising:   2. The said connection part is a bonding wire, The claim of Claim 1 characterized by the above-mentioned. Semiconductor device assembly.   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the connection part is a solder connection part. Body element assembly.   4. The carrier substrate is a lead frame, and the spring element includes the lead frame. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is mounted on a lead of the frame. Assembly.   5. The carrier substrate includes an insulating layer and conductive lines on the insulating layer. 2. The spring element according to claim 1, wherein the spring element is mounted on the conductive line. Semiconductor element assembly.   6. A single carrier substrate is mounted on the surface of at least two semiconductor dies The semiconductor device assembly according to claim 1, wherein:   7. The at least two semiconductor dies are on a non-unified die on a wafer. The semiconductor device assembly according to claim 6, wherein   8. Covering the surface of the semiconductor die, covering the carrier substrate, and 2. The semiconductor device assembly according to claim 1, comprising a sealing material covering the semiconductor device. Ri.   9. The carrier substrate is at least separated by at least one insulating layer. 2. The semiconductor device assembly according to claim 1, further comprising two conductive layers. Ri. 10. The method according to claim 1, wherein the spring element is a composite interconnect element. A semiconductor device assembly according to claim 1. 11. In semiconductor assembly,       A semiconductor die having an adhesive pad on a surface;       Carrier substrate mounted on the surface of the semiconductor die and having terminals on the surface When,       A bonding wire connecting the adhesive pad to the terminal;       A spring element extending from the terminal away from a surface of the semiconductor die;     A semiconductor assembly comprising: 12. The semiconductor element according to claim 11, wherein the spring element is a composite interconnect element. Assembly. 13. A first plurality of terminals and a second plurality of terminals are provided on a surface of the carrier substrate. Yes,       The spring element extends from the first plurality of terminals;       The bonding wire is connected to the second plurality of terminals, and The body assembly further       The carrier group that connects the first plurality of terminals and the second plurality of terminals. The semiconductor assembly of claim 11, comprising a plurality of conductive lines on a surface of the plate. . 14. The carrier substrate includes at least two adjacent non-unified semiconductor devices. 12. The semiconductor assembly according to claim 11, wherein the semiconductor assembly spans a. 15. The spring element includes a core wire stem that is continuous with the bonding wire. The semiconductor assembly according to claim 11, comprising: 16. In semiconductor assembly,       A semiconductor die having an adhesive pad on a surface;       Carrier substrate mounted on the surface of the semiconductor die and having terminals on the surface When,       Extending between the adhesive pad and the terminal and away from the surface of the semiconductor die; From the surface of the carrier substrate as a self-supporting wire stem. Bonding wire       At least the conductive material that forms a protective film on the free-standing wire stem Also one layer,     A semiconductor assembly comprising: 17. Disposed over the surface of the semiconductor die and adjacent to the carrier substrate 17. The method of claim 16, further comprising a sealant extending into a portion of the protected wire stem. A semiconductor assembly as described. 18. The carrier substrate includes at least two adjacent non-unified semiconductor devices. 17. The semiconductor assembly according to claim 16, wherein Yellowtail. 19. In the lead frame,       Multiple extending in use across the surface of a semiconductor die with adhesive pads A lead frame having a lead frame finger of       A spring mounted on the leadframe finger and extending freestanding therefrom Elements and     Lead frame consisting of. 20. 20. The leadstock of claim 19, wherein said spring element is a composite interconnect element. Laem. 21. In the chip interconnect carrier,       An upper surface having an alternating layer of an insulating layer and at least two patterned conductive layers. A multi-layer substrate, wherein at least one of the insulating layers comprises a conductive layer. A multilayer substrate overlapping at least one of the corresponding ones;       Access from the top surface through any overlying insulating or conductive layers A first selected region of the conductive layer having a possible overlapping insulating layer;       A spring contact extending from the patterned conductive layer onto the top surface. The spring elements extend from the first selected area of the conductive layer. A spring contact extending from a conductive layer having an insulated region,       Exposed interconnects to interconnect electronic components A second selected region of the conductive layer having an insulative insulating layer;     Chip interconnect carrier consisting of: 22. 22. The chip phase of claim 21, wherein the interconnect is a bonding wire. Interconnecting carrier. 23. The electronic component is a semiconductor die;       One end of a conductive line of the first conductive layer;       A second plurality of sleeves extending from one end of a conductive line of the second conductive layer; 22. The chip interconnect carrier of claim 21, comprising a spring element. 24. 22. The chip phase according to claim 21, wherein the spring contact is a composite interconnect element. Interconnecting carrier. 25. In a method of mounting a resilient contact structure on a semiconductor die,       Manufacturing a plurality of freestanding spring elements on a surface of the carrier substrate;       A step of disposing the carrier substrate on a surface of at least one semiconductor die; Tep,       The bonding wire allows the at least one semiconductor die to be self-supporting Wiring the type spring element;     A method that includes 26. The method of claim 25, wherein the spring element is a composite interconnect element. 27. The method according to claim 25, wherein the carrier substrate is an insulating substrate. 28. 26. The method of claim 25, wherein the bonding wire is continuous with the spring element. Method. 29. The method according to claim 25, wherein the carrier substrate is a lead frame. 30. The method according to claim 25, wherein the carrier substrate is a multilayer substrate. 31. The carrier substrate is a semiconductor substrate without overlapping the edge of the semiconductor die. 26. The method of claim 25, sized to rest on top of a die. 32. In semiconductor chip assembly,       A substrate, wherein a first terminal on the first surface is connected to a first terminal on the second surface. A substrate having a via penetrating to the second terminal;       A spring element mounted on the terminal on the one surface;       Mounted on the second surface and electrically connected to the second terminal on the opposite side Semiconductor dies,     A semiconductor chip assembly comprising: 33. Further comprising a sealing material covering the semiconductor die and the edge of the carrier substrate 33. The semiconductor chip assembly according to claim 32. 34. In the chip interconnect carrier,       Board and       A plurality of free standing spring elements extending from one surface of the substrate;       Means for connecting the spring element to an electronic component;     Chip interconnect carrier consisting of: 35. The said connection means is a terminal to which a bonding wire can be bonded. 5. The chip interconnect carrier of claim 4. 36. The connection means according to claim 34, wherein the connection means is a terminal capable of performing a solder connection. The described chip interconnect carrier. 37. The electronic component is at least one semiconductor die. 35. The chip interconnect carrier of claim 34. 38. In the spring contact carrier,       A substrate, wherein a first terminal on the first surface is connected to a first terminal on the second surface. A substrate having a via penetrating to the second terminal;       A spring contact mounted on the terminal on the one surface,       A spring contact carrier. 39. 39. The spring contact of claim 38, wherein the spring contact is a composite interconnect element. Career. 40. 39. The spring contact of claim 38, wherein the spring contact is a monolithic interconnect element. Spring contact carrier. 41. In a method of providing a free-standing contact on one surface of a semiconductor device,       A self-supporting spring contact is mounted on one surface of at least one tile substrate. Steps       Connecting the at least one tile substrate to a surface of the semiconductor device; Steps     A method comprising: 42. The semiconductor device is mounted on a semiconductor wafer. 42. The method of claim 41, wherein the method is characterized. 43. The tile is connected to the semiconductor element by soldering. 42. The method of claim 41, wherein
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