DE19756185A1 - Verfahren zum Herstellen einer Anordnung aus Verbindungskontakten für IC-Chips - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen IC-Packungen (IC= integrierte Schaltung) und spezieller ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung aus Verbindungskontakten für eine IC-Packung, wie eine BGA-Packung (BGA = Ball Grid Array = Kugel-Gitteranordnung) oder eine Flip-Chip-Packung. Mit dem Begriff Packung (package) ist in der vorliegenden Anmeldung sowohl ein kompletter IC-Chip, eine IC-Baugruppe als auch ein IC-Gehäuse gemeint.

In der heutigen IC-Packungsindustrie besteht ein andauernder Druck, die Kosten für die Unterbringung der ICs zu reduzie­ ren. Um dies zu erreichen, wurde eine große Vielzahl von Packungsgestaltungen entwickelt. Eine der derzeit eingesetz­ ten Techniken verwendet eine Anordnung aus Verbindungskon­ takten, die aus Lötkugeln oder Lötsäulen bestehen, um die Verbindung zwischen dem IC der Packung und anderen elektris­ chen Komponenten, die außerhalb der Packung liegen, wie einer PC-Karte, herzustellen. Flip-Chip-ICs und BGA-Packun­ gen sind zwei übliche Beispiele für Packungen, die solche Anordnungen aus Verbindungskontakten verwenden.

Die Anordnungen aus Verbindungskontakten werden üblicher­ weise in einem von zwei grundsätzlichen Verfahren herge­ stellt. In dem ersten Verfahren wird eine Anordnung aus Löt­ kugeln hergestellt, indem jede der Lötkugeln einzeln auf entsprechenden Kontaktfeldern ausgebildet wird, die entweder auf dem IC selbst liegen, oder auf anderen elektrischen Ver­ bindungselementen der Packung, wie Anschlüssen oder Spuren. Bei dem zweiten Verfahren wird jeder der Kontakte durch Löten (üblicherweise mit einem Niedertemperatur-Lötmittel) einer vorgeformten Lötmittelsäule (üblicherweise aus einem Hochtemperatur-Lötmittel) an jedes der Kontaktfelder der Packung hergestellt. Beide Verfahren sind relativ zeitauf­ wendig und daher teuer, insbesondere, wenn die Anzahl der Kontakte in der Anordnung aus Verbindungskontakten zunimmt.

Die oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen einer Anor­ dnung aus Verbindungskontakten führen zu kostengünstigeren Packungen als die traditionellen Verfahren zum Herstellen von IC-Packungen, die einen Lötrahmen und Bonddrähte verwen­ den, um die Verbindung zwischen dem IC und anderen elektri­ schen Komponenten außerhalb der Packung herzustellen. Wie oben erwähnt, ist es jedoch wünschenswert, die Kosten für die Unterbringung der ICs in Packungen, soweit möglich, weiter zu senken. Die vorliegende Erfindung sieht Verfahren vor, um die Kosten für die Herstellung einer Anordnung aus Verbindungskontakten für eine IC-Packung, wie eine BGA-Pack­ ung oder eine Flip-Chip-Packung, weiter zu senken.

Wie im folgenden mit weiteren Einzelheiten beschrieben ist, wird hier ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung aus Verbindungskontakten für eine IC-Packung, wie ein Flip-Chip- IC oder eine BGA-Packung, und zum Verbinden der Anordnung aus Verbindungskontakten mit der Packung offenbart. Das Ver­ fahren kann auch dazu verwendet werden, zwei IC-Chips mit einander zu verbinden. Das Verfahren verwendet eine Form, die eine gewünschte Gestalt und relative Position für meh­ rere Verbindungskontakte definiert, welche die Anordnung aus Verbindungskontakten bilden. Die Anordnung aus Verbindungs­ kontakten wird geformt, indem die Form mit einem gewünschten Kontaktmaterial gefüllt wird. Die Form, welche die geformte Anordnung aus Verbindungskontakten enthält, wird neben der IC-Packung positioniert, so daß jeder Verbindungskontakt ne­ ben einem entsprechenden Kontaktfeld der IC-Packung liegt. Schließlich werden die geformten Verbindungskontakten an ihren entsprechenden Kontaktfeldern der IC-Packung be­ festigt.

Bei einer Ausführungsform ist das Kontaktmaterial eine Löt­ paste. Bei dieser Ausführungsform werden alle der geformten Verbindungskontakte an ihren entsprechenden Kontaktfeldern der IC-Packung befestigt, indem die Lötpaste verflüssigt wird. Das Verflüssigen der Lötpaste zum Anbringen der An­ ordnung aus Verbindungskontakten an den entsprechenden Kon­ taktfeldern der IC-Packung kann auch so eingesetzt werden, daß die Lötpaste anfänglich verflüssigt wird, um die Anord­ nung aus Verbindungskontakten herzustellen, wobei gleich­ zeitig diese Verbindungskontakte an der IC-Packung ange­ bracht werden. Alternativ kann nach dem Füllen der Form mit Lötpaste und vor dem Positionieren der Form neben der IC-Packung vorgesehen sein, daß die Lötpaste anfänglich in der Form verflüssigt wird, um die Anordnung aus Verbindungskon­ takten herzustellen, bevor diese an der IC-Packung ange­ bracht werden. Die Anordnung aus Verbindungskontakten kann in der Gestalt von Lötkugeln oder Lötsäulen geformt werden.

Bei einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, meh­ rere Formen zu verwenden. In diesem Fall sind die mehreren Formen so konfiguriert, daß dann, wenn die Formen nebenein­ ander gestapelt werden, die Formen eine Gesamtform bilden, welche die gewünschte Form und relative Position einer Viel­ zahl von Verbindungskontakten, welche die Anordnung aus Ver­ bindungskontakten bildet, abgrenzt. In dem Fall, daß Lötpa­ ste zum Herstellen der Kontaktanordnung verwendet wird, wird jede der mehreren Formen mit Lötpaste gefüllt. Jede der meh­ reren Formen wird neben der Packung angeordnet, und die Löt­ paste wird verflüssigt, wodurch in Schichten alle Verbin­ dungskontakte der Anordnung aus Verbindungskontakten an ih­ ren entsprechenden Kontaktfeldern der IC-Packung angebracht werden.

Bei der Ausführungsform mit den mehreren Formen kann jede Form mit einem andern Formmaterial gefüllt werden. Zum Bei­ spiel kann eine Niedertemperatur-Lötpaste dazu verwendet werden, eine erste und eine dritte Form zu füllen, und eine HochtemPeratur-Lötpaste kann dazu verwendet werden, eine zweite Form zu füllen. Bei diesem Beispiel wird die Form, welche die Hochtemperatur-Lötpaste enthält, nach dem Füllen der Formen mit Lötpaste und vor dem Positionieren der Formen neben der IC-Packung aufgeschmolzen. Dieses Aufschmelzen bildet einen Hochtemperatur-Lötmittelabschnitt der Anordnung aus Verbindungskontakten. Die drei Formen werden dann neben der Packung positioniert, und das Niedertemperatur-Lötmittel wird aufgeschmolzen, wodurch die drei Schichten der Anord­ nung aus Verbindungskontakten an ihren entsprechenden Kon­ taktfeldern der IC-Packung angebracht werden.

Die vorliegende Erfindung ist im folgenden anhand bevorzug­ ter Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer Flip-Chip-Packung, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;

Fig. 2a bis 2c zeigen schematische Darstellungen der Verfah­ rensschritte, die zum Herstellen der Flip-Chip-Packung der Fig. 1 eingesetzt werden;

Fig. 3 ist eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer BGA-Packung, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;

Fig. 4a bis 4c sind schematische Darstellungen der Verfah­ rensschritte, die zum Herstellen der BGA-Packung der Fig. 3 eingesetzt werden;

Fig. 5 ist eine schematische Schnittdarstellung von zwei IC-Chips, welche mit einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden wurden; und

Fig. 6a bis 6d sind schematische Darstellungen der Verfah­ rensschritte, die zum Verbinden der beiden IC-Chips der Fig. 6 eingesetzt werden.

Die hier beschriebene Erfindung sieht ein Verfahren zum Her­ stellen einer Anordnung aus Verbindungskontakten für eine IC-Packung vor, wie eine BGA-Packung oder eine Flip-Chip- Packung. Das Verfahren kann auch zum Verbinden von zwei IC-Chips oder Halbleiterkörpern verwendet werden. In der folgen­ den Beschreibung sind zahlreiche spezifische Einzelheiten erläutert, um eine gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Im Hinblick auf diese Beschreibung wird der Fachmann jedoch verstehen, daß die vorliegende Er­ findung in einer großen Vielzahl von speziellen Konfigura­ tionen realisiert werden kann. Ferner sind die allgemeinen Herstellungsverfahren für IC-Packungen, wie Aufschmelz-Löt­ verfahren, IC-Verkapselungs- oder Formverfahren und andere derartige konventionelle Verfahren zum Herstellen von inte­ grierten Schaltungen nicht im einzelnen beschrieben, um die vorliegende Erfindung nicht unnötig zu verschleiern.

Mit Bezug auf Fig. 1 wird zunächst eine IC-Packung 10 be­ schrieben, die gemäß einer Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Verfahrens hergestellt ist. Fig. 1 zeigt schema­ tische ein Schnittdarstellung der Packung 10. Bei dieser Ausführungsform hat die Packung 10 die Form einer Flip-Chip- Packung, die einen IC-Chip oder -Halbleiterkörper (Die) 12 enthält. Der Chip 12 hat mehrere Kontaktfelder 14, die an der Unterseite des Chips 12 liegen. Die Flip-Chip-Packung 10 umfaßt auch eine Anordnung aus Verbindungskontakten 16. Jeder Kontakt ist an einem zugehörigen Kontaktfeld 14 des Chips 12 ausgebildet.

Die Fig. 2a bis 2c zeigen die verschiedenen Verfahrens­ schritte gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zum Herstellen der Anordnung aus Verbin­ dungskontakten der Fig. 1 eingesetzt werden. Wie in Fig. 2a gezeigt, wird eine Formvorrichtung 20, die gemäß der Erfindung gestaltet ist, zum Herstellen der Anordnung aus Verbindungskontakten verwendet. Die Form 20 hat mehrere Öffnungen oder Hohlräume 22, die eine gewünschte Gestalt und relative Positionen für die mehreren Verbindungskontakte 16 abgrenzen. Wie in Fig. 2b gezeigt, werden die Hohlräume 22 mit einem Kontaktformungsmaterial oder Kontaktmaterial 24 gefüllt. Bei dieser Ausführungsform ist das Kontaktmaterial 24 eine Lötpaste. Wenn als Kontaktmaterial eine Lötpaste verwendet wird, kann das Verfahren optional einen zusätz­ lichen Schritt umfassen, in dem die Form an diese Stelle erwärmt wird, um die Lötpaste zu verflüssigen und die An­ ordnung aus Verbindungskontakten 16 herzustellen.

Wie in Fig. 2c gezeigt, wird die Form 20, nachdem sie mit dem Kontaktmaterial 24 gefüllt wurde, neben dem IC-Chip 12 positioniert. Die Form 20 wird so angeordnet, daß jeder der Hohlräume 22, die das Kontaktmaterial 24 enthalten, neben einem entsprechenden Kontaktfeld 14 des Chips 12 positio­ niert wird, wobei das Material 24 in jedem Hohlraum 22 in Kontakt mit einem entsprechenden Kontaktfeld 14 des Chips 12 ist. Die geformten Verbindungskontakte 16 werden dann an ihren entsprechenden Kontaktfeldern 14 des Chips 12 ange­ bracht. Bei dieser Ausführungsform wird das Anbringen der Kontakte durch Erwärmen der Form 20 realisiert. Wenn der zuvor beschriebene optionale Schritt der Erwärmung der Form zum Herstellen der Verbindungskontakte nicht durchgeführt wurde, erfolgt das Anbringen der Verbindungskontakte durch Erwärmen der Form, um die Lötpaste zu verflüssigen, wobei dabei auch die Verbindungskontakte 16 hergestellt und gleichzeitig die Kontakte 16 an dem Chip 12 befestigt wer­ den. Wenn alternativ der optionale Schritt der Erwärmung der Form durchgeführt würde, bevor die Form neben dem Chip posi­ tioniert wird, wird das Anbringen der Verbindungskontakte dadurch erzielt, daß die Form erwärmt und das Lötmittel aufgeschmolzen wird, um die Verbindungskontakte 16 an den Kontaktfeldern 14 des Chips 12 anzubringen. Mit diesem Schritt ist die Herstellung und das Anbringen der Verbin­ dungskontakte beendet, und die Form kann entfernt werden.

Die Form 20 kann aus jedem geeigneten Material bestehen, das abhängig ist von dem Kontaktmaterial, das zum Herstellen der Kontakte verwendet wird. In dem Fall, daß eine Lötpaste ver­ wendet wird, muß die Form aus einem Material bestehen, das die Temperaturen aushalten kann, die zum Erwärmen, Verflüs­ sigen und Aufschmelzen der Lötpaste nötig sind. Die Form ist vorzugsweise mit Teflon oder einem anderen nicht klebenden Material beschichtet, um das Entfernen der Form zu unter­ stützen. Alternativ können Lösemittel verwendet werden, um das Entfernen der Form zu erleichtern.

Die Form kann auf jede geeignete Weise mit dem Kontaktmate­ rial gefüllt werden, abhängig von der Art des verwendeten Kontaktmaterials. Im Falle einer Lötpaste kann die Paste in die Öffnungen der Form gestrichen und mit Hilfe eines Spach­ tels oder einem anderen geeigneten und leicht verfügbaren Werkzeug glatt gemacht werden. Alternativ kann die Form statt mit einer Lötpaste mit geschmolzenem Lötmittel gefüllt werden.

Obwohl oben als Kontaktmaterial eine Lötpaste oder ein ge­ schmolzenes Lötmittel beschrieben wurden, ist dies keine Voraussetzung für die Erfindung. Statt dessen kann das Kon­ taktmaterial jedes geeignete und verfügbare elektrisch lei­ tende Material sein, welches formbar ist. Das Kontaktmate­ rial 24 kann z. B. eine elektrisch leitende formbare Verbin­ dung sein, wie eine elektrisch leitende Epoxidmischung, die ein elektrisch leitendes Pulver, wie Kupferpulver, enthält.

Die geformten Kontakte 16 können eine Vielzahl von verschie­ denen Gestalten annehmen, wie Kugeln, Säulen, oder jede an­ dere Gestalt, solange die Gestalt es zuläßt, daß die Kon­ takte geformt und an dem gewünschten IC-Chip oder der Pack­ ung befestigt werden. Für das Formen ist es vorteilhaft, wenn die Hohlräume in der Form eine Gestalt haben, welche das leichte Entfernen der Form nach dem Befestigen der Ver­ bindungskontakte an dem IC-Chip oder der Packung erleich­ tern.

Obwohl die Form bis hierher als eine einstückige Form be­ schrieben wurde, ist dies keine Voraussetzung für die Er­ findung. In bestimmten Fällen kann es wünschenswert sein, mehrere Formteile zu verwenden. Fig. 3 zeigt eine BGA-IC-Packung 30, die gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt, die eine schematische Darstellung der Packung 30 enthält, umfaßt die Packung 30 einen IC-Chip 32 mit mehreren Eingangs/Ausgangs-Anschlußfeldern 34, die an der Unterseite des Chips 32 liegen, und mehreren Eingangs/­ Ausgangs-Anschlußfeldern 35, die an der Oberseite des Chips 32 liegen. Die Packung 30 umfaßt auch mehrere Verbindungs­ kontakte 36 und ein Verkapselungsmaterial 38, das den oberen Teil des Chips 32 umgibt. Bei dieser Ausführungsform dienen die mehreren Eingangs/Ausgangs-Anschlußfelder 34, die an der Unterseite des Chips 32 liegen, als Kontaktfelder gemäß der obigen Beschreibung der Fig. 1. Die Packung 30 hat jedoch auch noch eine Anordnung aus Bonddrähten 40 und elektrisch leitenden Anschlüssen oder Spuren 42, welche die Eingangs/­ Ausgangs-Anschlußfelder 35, die an der Oberseite des Chips 32 liegen, mit zusätzlichen Kontaktfeldern 44, die um den Umfang des Chips 32 herum angeordnet sind, elektrisch ver­ binden. Ähnlich wie oben mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben, wird jeder Verbindungskontakt 36 an einem zugehörigen Kon­ taktfeld 44 oder einem zugehörigen Eingangs/Ausgangs-An­ schlußfeld 34 hergestellt.

Obwohl hier eine BGA-Packung 30 mit einer speziellen inter­ nen Konfiguration beschrieben wurde, die einen Chip mit Ein­ gangs/Ausgangs-Anschlußfeldern an der Oberseite und an der Unterseite sowie Bonddrähte und Anschlüsse zum Verbinden der Anschlußfelder an der Oberseite des Chips mit den Kontakt­ feldern aufweist, sind diese Elemente keine Voraussetzung für die Erfindung. Vielmehr wird man verstehen, daß sich die Erfindung unabhängig von der speziellen internen Konfigura­ tion der Packung auf gleiche Weise anwenden läßt. Das Bei­ spiel der BGA-Packung 30 wurde gewählt, um die Vielzahl der internen Packungskonfigurationen zu zeigen, auf die das er­ findungsgemäße Verfahren angewendet werden kann.

Die Fig. 4a bis 4c zeigen die verschiedenen Verfahrens­ schritte gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen der Anordnung aus Verbindungskon­ takten 36, die in Fig. 3 gezeigt sind. Wie in Fig. 4a ge­ zeigt ist, wird eine Formvorrichtung 50, die aus mehreren einzelnen Formteilen 50a bis 50c besteht, zum Herstellen der Anordnung aus Verbindungskontakten 36 verwendet. Jedes der Formteile 50a bis 50c hat mehrere Öffnungen oder Hohlräume 52a bis 52c innerhalb der jeweiligen Formteile 50a bis 50c, welche die gewünschten Form und relative Position der meh­ reren Verbindungskontakte 36 eingrenzen. Wie in Fig. 4b ge­ zeigt, sind die Hohlräume 52a bis 52c mit einem Kontaktma­ terial 54 gefüllt. Bei dieser Ausführungsform ist das Kon­ taktmaterial 54 eine Lötpaste, und die Formteile 50a und 50c sind mit einer Niedertemperatur-Lötpaste gefüllt, während das Formteil 50b mit einer Hochtemperatur-Lötpaste gefüllt ist.

Bei der beschriebenen Ausführungsform haben die Verbindungs­ kontakte 36 die Form von Lötsäulen. Wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, besteht jeder Lötsäulenkontakt 36 aus drei Lötmittelschichten. Eine erste Schicht 56, die unmittelbar neben der Packung 30 liegt, und eine dritte Schicht 58, die am weitesten entfernt von der Packung 30 ist, werden beide aus einer Niedertemperatur-Lötpaste hergestellt und in den Formteilen 50a bzw. 50c geformt. Ein mittlerer Abschnitt 60 des Lötsäulenkontakts 36 wird aus einer Hochtemperatur-Löt­ paste hergestellt, die in dem Formteil 50b geformt wird.

Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wenigstens das Formteil 50b auf eine hohe Temperatur gebracht, um die Hochtemperatur-Lötpaste zu verflüssigen und die mittleren Abschnitte 60 der Anordnung aus Verbindungs­ kontakten 36 zu formen, bevor die Verbindungskontakte an der Packung angebracht werden. Auch die Formteile 50a und 50c können auf eine niedrigere Temperatur erwärmt werden, um die Niedertemperatur-Lötpaste zu verflüssigen, um die erste Schicht 56 sowie die dritte Schicht 58 der Anordnung aus Verbindungskontakten zu formen, bevor sie neben der Packung 30 positioniert und an dieser befestigt werden.

Wie in Fig. 4c gezeigt, werden die Formteile 50a bis 50c nach dem Füllen der Formteile mit dem geeigneten Kontaktma­ terial und nach dem Erwärmen des Formteils 50b zum Herstel­ len der mittleren Hochtemperatur-Abschnitte 60 übereinander gestapelt und neben der Packung 30 angeordnet. Die Gesamt­ form 50 wird so positioniert, daß jeder der Gesamt-Hohlräume 52, welche die drei Schichten aus dem Kontaktmaterial 54 enthalten, neben einem entsprechenden Kontaktfeld 44 oder einem Anschlußfeld 34 liegt, wobei die erste Schicht 56 des Kontaktmaterials 54 in jedem Hohlraum 52 in Kontakt mit einem entsprechenden Kontaktfeld 44 oder Anschlußfeld 34 ist. Die geformten Verbindungskontakte 36 werden dann an ihren entsprechenden Kontaktfeldern 44 oder Anschlußfeldern 34 angebracht.

Wenn der zuvor beschriebene optionale Schritt der Erwärmung der Formteile 50a und 50c zum Herstellen der ersten und der dritten Schicht der Verbindungskontakte nicht durchgeführt wird, umfaßt das Befestigen die Erwärmung und Verflüssigung der Niedertemperaturschichten 56 und 58 des Kontaktmaterials 54, wodurch die Verbindungskontakte 36 hergestellt werden und gleichzeitig jede der Kontaktschichten 36 an der Packung 30 befestigt wird. Wenn der optionale Schritt der Erwärmung der Formteile 50a und 50c vor der Positionierung der Form neben der Packung ausgeführt wurde, umfaßt das Befestigen alternativ das Erwärmen der Gesamtform und das Aufschmelzen des Niedertemperatur-Lötmittels, um die drei Schichten der Verbindungskontakte 36 an der Packung 30 zu befestigen.

Obwohl bei der Befestigung der Kontakte an der Packung be­ schrieben wurde, daß die Formteile gestapelt und alle Schichten gleichzeitig angebracht werden, ist dies keine Notwendigkeit. Statt dessen könnten die Formteile auch nach­ einander neben der Packung positioniert oder erwärmt werden, um jede Schicht einzeln anzubringen. Obwohl die Form hier als eine dreiteilige Form beschrieben wurde, ist auch dies keine Notwendigkeit. Vielmehr kann jede Anzahl von Formtei­ len abhängig von der Anforderung der jeweiligen Ausführungs­ form verwendet werden.

Ein Vorteil des oben beschriebenen mehrschichtigen Verfah­ rens besteht darin, daß der mittlerer Hochtemperatur-Ab­ schnitt der Kontakte aus einem Hochtemperatur-Material her­ gestellt werden kann, das während der nachfolgenden Verar­ beitung, wie der Befestigung der Packung an einer PC-Karte oder einer anderen Komponente, nicht wieder aufschmilzt. Das bedeutet, daß die mittleren Hochtemperaturabschnitte starr bleiben und als Abstandshalter dienen können, die verhin­ dern, daß überschüssiges Lötmittel einen Kurzschluß zwischen benachbarten Kontakten bildet.

Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen sich auf die Herstellung von Verbindungskontakten für IC-Packungen wie Flip-Chip-Packungen oder BGA-Packungen, beziehen, können ähnliche Verfahren auch zum Verbinden von zwei IC-Chips ver­ wendet werden. Fig. 5 ist eine schematische Schnittdarstel­ lung von zwei IC-Chips oder -Halbleiterkörpern (Die) 70 und 72, die mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens verbunden wurden.

Wie in Fig. 5 gezeigt, haben die Chips 70 und 72 mehrere Eingangs/Ausgangs-Anschlußfelder 74 und 76, die an der Un­ terseite des Chips 72 bzw. an der Oberseite des Chips 74 liegen. Mehrere Verbindungskontakte 78 verbinden entspre­ chende Eingangs/Ausgangs-Anschlußfelder 74 mit zugeordneten Eingangs/Ausgangs-Anschlußfeldern 76.

Wie oben für die Fig. 4a bis 4c beschrieben wurde und wie in den Fig. 6a bis 6d gezeigt ist, werden die Verbindungskontakte 78 mit einer dreiteiligen Form hergestellt. Wie in Fig. 6a gezeigt, wird eine Formvorrichtung 80 beste­ hend aus mehreren einzelnen Formteilen 80a bis 80c zum Her­ stellen der Anordnung aus Verbindungskontakten 78 verwendet. Jeder der Formteile 80a bis 80c hat mehrere Öffnungen oder Aushöhlungen 82a bis 82c in den jeweiligen Formteilen 80a bis 80c. Diese Öffnungen grenzen eine gewünschte Form und relative Position für die mehreren Verbindungskontakte 78 ein. Wie in Fig. 6b gezeigt, werden die Aushöhlungen 82a bis 82c mit einem Kontaktmaterial 84 gefüllt. Bei dieser Ausführungsform ist das Kontaktmaterial 84 eine Lötpaste, und die Formteile 80a und 80c werden mit einer Niedertem­ peratur-Lötpaste gefüllt, während der Formabschnitt 80b mit einer Hochtemperatur-Lötpaste gefüllt wird. Auf ähnliche Weise wie oben mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben und wie man am besten in Fig. 5 sieht, werden die Formteile 80a und 80c zum Herstellen der Niedertemperatur-Kontaktabschnitte 86 bzw. 88 verwendet, und das Formteil 80b wird zum Herstellen des Hochtemperatur-Kontaktabschnitts 90 verwendet.

Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren wird der Formteil 80b auf eine hohe Temperatur erhitzt, um die Hochtemperatur-Lötmittelpaste zu verflüssigen und die mittleren Abschnitte 90 in der Anordnung aus Verbindungs­ kontakten 78 herzustellen. Das Erhitzen erfolgt vor dem An­ ordnen des Formteils 80b neben einem der Chips, um die Ver­ bindungskontakte mit dem Typ zu verbinden. Die Formteile 80a und 80c können ebenfalls erwärmt werden, bevor sie neben diesem einen Chip positioniert werden. Sie können auf eine niedrigere Temperatur erwärmt werden, um die Niedertempera­ tur-Lötpaste zu verflüssigen und die Kontaktabschnitte 86 und 88 der Anordnung aus Verbindungskontakten herzustellen.

Wie in Fig. 6c gezeigt, werden nach dem Füllen der Form­ teile mit einem geeigneten Kontaktmaterial und nach dem Er­ wärmen des Formteils 80b zum Herstellen der mittleren Hochtemperaturabschnitte 90 die Formteile 80a bis 80c überein­ ander gestapelt und neben dem Chip 70 angeordnet. Die ge­ formten Verbindungskontakte 78 werden dann an ihren entspre­ chenden Kontaktfeldern 74 an dem Chip 70 ähnlich wie oben mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben angebracht. Alternativ kann jedes der Formteile 80a bis 80c nach und nach neben dem Chip 70 angeordnet und erwärmt werden, so daß die Verbin­ dungskontakte schichtweise an dem Chip befestigt werden.

Schließlich wird, wie in Fig. 6d gezeigt, der gesamte Auf­ bau der Fig. 6c, d. h. der Chip 70 mit den daran befestigten Verbindungskontakten, neben dem Chip 72 positioniert, so daß die Eingangs/Ausgangs-Anschlußfelder 76 neben und in Kontakt mit ihren entsprechenden Verbindungskontakten 78 sind. Die Niedertemperatur-Abschnitte der Verbindungskontakte 78 wer­ den dann durch Erwärmen des gesamten Aufbaus auf eine Tem­ peratur, die ausreicht, um das Niedertemperatur-Lötmittel aufzuschmelzen, das Hochtemperatur-Lötmittel jedoch nicht zu verflüssigen, aufgeschmolzen.

Obwohl hier beschrieben wurde, daß die verschiedenen Schich­ ten der Verbindungskontakte alle zuerst an einem Chip ange­ bracht werden, bevor sie an dem zweiten Chip angebracht wer­ den, ist dies keine Notwendigkeit. Statt dessen könnten auch die beiden Niedertemperatur-Abschnitte der Kontaktanordnung zunächst an ihrem jeweiligen Chip befestigt werden. Dann könnte der mittlere Hochtemperatur-Abschnitt der Anordnung an dem einen oder dem anderen Chip befestigt werden, indem der Niedertemperatur-Abschnitt der Kontaktanordnung, der be­ reits an dem Chip befestigt ist, aufgeschmolzen wird. Schließlich würde dann der zweite Chip an dem ersten Chip befestigt werden.

Obwohl oben im einzelnen nur drei spezielle Ausführungsfor­ men des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben wurden, muß man verstehen, daß das Verfahren gemäß der vorliegenden Er­ findung mit einer großen Vielzahl von alternativen Ausfüh­ rungsformen realisiert werden kann und noch immer innerhalb des Bereichs der Erfindung bleibt. Alle diese verschiedenen Ausführungsformen würden auf gleiche Weise in den Bereich der Erfindung fallen, solange die Anordnung aus Verbindungs­ kontakten aus einem Kontaktformungsmaterial geformt wird. Obwohl z. B. die IC-Packungen der ersten zwei Ausführungsfor­ men als eine Flip-Chip-Packung und eine BGA-Packung be­ schrieben wurden, wird man verstehen, daß die Erfindung nicht auf diese speziellen Packungstypen beschränkt ist. Vielmehr könnte die Erfindung gleichfalls auf jeden anderen Packungstyp angewendet werden, solange die Verbindungskon­ takte geformt werden.

Obwohl die verschiedenen Ausführungsformen mit den verschie­ denen Komponenten in einer bestimmten Ausrichtung beschrie­ ben wurden, muß man verstehen, daß die vorliegende Erfindung eine große Vielzahl von spezifischen Konfigurationen der verschiedenen Komponenten annehmen kann, die in einer großen Vielzahl von Positionen und relativen Orientierungen ange­ ordnet sind, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Die vorliegenden Beispiele sind somit lediglich erläuternd und nicht beschränkend für die Erfindung, und die Erfindung ist nicht auf ihre Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern sie kann im Bereich der folgenden Ansprüche modifiziert wer­ den. Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl ein­ zelne als auch in beliebiger Kombination für die Realisie­ rung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims (21)

1. Verfahren zum Herstellen einer Anordnung aus Ver­ bindungskontakten (16) für eine IC-Packung (10) und zum Verbinden der Anordnung aus Verbindungskontakten mit der Packung mit folgenden Verfahrensschritten:

• (a) Vorsehen einer IC-Packung (10) mit mehreren Kontaktfeldern, an denen die Anordnung aus Ver­ bindungskontakten angebracht werden soll;
• (b) Vorsehen einer Form (20), die eine gewünschte Gestalt und relative Position für mehrere Ver­ bindungskontakte (16) definiert, welche die Anordnung aus Verbindungskontakten bilden;
• (c) Formen der Anordnung aus Verbindungskontakten, durch Füllen der Form (20) mit einem gewünsch­ ten Kontaktformungsmaterial;
• (d) Positionieren der die geformte Anordnung aus Verbindungskontakten enthaltenden Form (20) ne­ ben der IC-Packung (10), so daß jeder Verbin­ dungskontakt (6) neben einem entsprechenden Kontaktfeld (14) der IC-Packung positioniert ist;
• (e) Anbringen der geformten Verbindungskontakte an den entsprechenden Kontaktfeldern (14) der IC-Packung (10).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem:

• (a) das Formen der Anordnung aus Verbindungskontak­ ten (16) das Füllen der Form (20) mit einer Lötpaste (24) umfaßt; und
• (b) das Anbringen der geformten Verbindungskontakte (16) das Aufschmelzen der Lötpaste (24) umfaßt, um alle Kontakte der Anordnung mit ihren ent­ sprechenden Kontaktfeldern (14) der IC-Packung zu verbinden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Aufschmelzen der Lötpaste zum Anbringen aller Verbindungskontakte (16) der Anordnung an ihren entsprechenden Kontakt­ feldern (14) der IC-Packung (10) die Lötpaste (24) anfänglich aufgeschmolzen wird, um die Anordnung aus Verbindungskontakten gleichzeitig mit dem Anbringen der Verbindungskontakte (16) an der IC-Packung (10) herzustellen.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem nach dem Füllen der Form (20) mit der Lötpaste und vor dem Positio­ nieren der Form neben der IC-Packung (10) die Löt­ paste anfänglich in der Form aufgeschmolzen wird, um die Anordnung aus Verbindungskontakten herzustellen, bevor sie an der IC-Packung befestigt werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Anordnung aus Verbindungskontakten (16) die Form von Lötmittelkugeln hat.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Anordnung aus Verbindungskontakten (16) die Form von Lötmittelsäulen hat.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem

• (a) mehrere Formen (50a, 50b, 50c) vorgesehen wer­ den, wobei die mehreren Formen so konfiguriert sind, daß die übereinandergestapelten Formen eine Gesamtform (50) bilden, welche die ge­ wünschte Gestalt und relative Position der meh­ reren Verbindungskontakte (36), welche die Anordnung aus Verbindungskontakten bilden, eingrenzt;
• (b) jede der mehreren Formen mit Lötpaste (54) gefüllt wird;
• (c) jede der mehreren Formen neben der Packung (30) positioniert wird; und
• (e) die Lötmittelpaste in jeder der Formen, die neben der Packung positioniert sind, aufge­ schmolzen wird, um alle Verbindungskontakte der Anordnung aus Verbindungskontakten in Schichten (56, 58, 60) an ihren entsprechenden Kontakt­ feldern (34) der IC-Packung (30) anzubringen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem bestimmte Formen (50a, 50c) mit einer Niedertemperatur-Lötpaste (54a, 54c) gefüllt werden und wenigstens eine der Formen (50b) mit einer Hochtemperatur-Lötpaste (54b) gefüllt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem nach dem Füllen der Formen (50a, 50b, 50c) mit Lötpaste und vor dem Positionieren der Formen neben der IC-Packung (30) ferner wenigstens die Lötpaste in der Form (50b) aufgeschmolzen wird, welche die Hochtemperatur-Löt­ paste (54b) enthält, um einen Hochtemperatur-Lötab­ schnitt der Anordnung aus Verbindungskontakten (36) zu bilden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem

• (a) drei Formen (50a, 50b, 50c) vorgesehen werden;
• (b) die erste und die dritte Form (50a, 50c) mit einer Niedertemperatur-Lötpaste gefüllt werden und die zweite Form (50b) mit einer Hochtempe­ raturlötpaste gefüllt wird;
• (c) die drei Formen in der Reihenfolge erste Form, zweite Form, dritte Form neben der Packung positioniert werden; und
• (d) das Niedertemperatur-Lötmittel aufgeschmolzen wird, wenn die drei Formen neben der Packung positioniert sind, wodurch die drei Schichten (56, 58, 60) der Anordnung aus Verbindungskon­ takten (36) an ihren entsprechenden Kontakt­ feldern (34) der IC-Packung (30) angebracht werden.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die IC-Packung (30) ein Flip-Chip-IC ist.

12. Verfahren zum Verbinden von zwei IC-Chips (70, 72) mit folgenden Verfahrensschritten:

• (a) Vorsehen von zwei IC-Chips (70, 72), die je­ weils mehrere Kontaktfelder (74, 76) haben, an denen eine Anordnung aus Verbindungskontakten (78) angebracht werden soll;
• (b) Vorsehen einer Form (80), welche eine gewünsch­ te Gestalt und relative Position für die meh­ reren Verbindungskontakte eingrenzt, welche die Anordnung aus Verbindungskontakten bilden;
• (c) Formen der Anordnung aus Verbindungskontakten (78) durch Füllen der Form (80) mit einem ge­ wünschten Kontaktformungsmaterial (84);
• (d) Positionieren der die geformte Anordnung aus Verbindungskontakten enthaltenden Form (80) neben einem ersten (70) der beiden IC-Chips, so daß jeder Verbindungskontakt (78) neben einen entsprechenden Kontaktfeld (74) des ersten IC-Chips liegt;
• (e) Anbringen der geformten Verbindungskontakte (78) an ihren entsprechenden Kontaktfeldern (74) des ersten IC-Chips (70);
• (f) Positionieren des zweiten IC-Chips (72) neben der Anordnung aus Verbindungskontakten (78), die an dem ersten IC-Chip angebracht sind, so daß jeder Verbindungskontakt der Anordnung neben einem entsprechenden Kontaktfeld (76) des zweiten IC-Chips liegt; und
• (g) Anbringen der geformten Verbindungskontakte (78) an ihren entsprechenden Kontaktfeldern des zweiten IC-Chips (72).

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem

• (a) zum Formen der Anordnung aus Verbindungskontak­ ten (78), die Form mit einer Lötpaste (84) ge­ füllt wird; und
• (b) zum Anbringen der geformten Verbindungskontakte (78) an dem ersten und dem zweiten IC-Chip (70, 72) die Lötpaste (84) aufgeschmolzen wird, um die Kontakte der Anordnung an ihren entspre­ chenden Kontaktfeldern (74, 76) des IC-Chips anzubringen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das Aufschmelzen der Lötpaste (84) zum Befestigen aller Kontakte der Anordnung an ihren entsprechenden Kontaktfeldern (74) des ersten IC-Chips (70) auch dazu verwendet wird, die Lötpaste anfänglich aufzuschmelzen, um die Anordnung aus Verbindungskontakten (78) gleichzeitig mit dem Anbringen der Verbindungskontakte (78) an dem ersten IC-Chip (70) herzustellen.

15. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem nach dem Füllen der Form (80) mit Lötpaste (84) und vor dem Positio­ nieren der Form neben dem ersten IC-Chip (70) ferner die Lötpaste in der Form aufgeschmolzen wird, um die Anordnung aus Verbindungskontakten (78) herzustel­ len, bevor sie an dem ersten IC-Chip angebracht wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem die Anordnung aus Verbindungskontakten (78) Löt­ mittelkugeln umfaßt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem die Anordnung aus Verbindungskontakten (78) Löt­ mittelsäulen umfaßt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei dem

• (a) mehrere Formen (80a, 80b, 80c) vorgesehen wer­ den, wobei die mehreren Formen so konfiguriert sind, daß die übereinandergestapelten Formen eine Gesamtform (80) bilden, welche die ge­ wünschte Gestalt und relative Position der meh­ reren Verbindungskontakte (78), welche die An­ ordnung aus Verbindungskontakten bilden, ein­ grenzt;
• (b) jede der mehreren Formen mit Lötpaste (84a, 84b, 84c) gefüllt wird;
• (c) jede der mehreren Formen neben dem ersten IC-Chip (70) positioniert wird; und
• (e) die Lötpaste (84a, 84b, 84c) in jeder der For­ men, die neben der Packung positioniert sind, aufgeschmolzen wird, um alle Verbindungskon­ takte (78) der Anordnung aus Verbindungskontak­ ten in Schichten (86, 88, 90) an ihren entspre­ chenden Kontaktfeldern (74) des ersten IC-Chips (70) anzubringen.

19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem bestimmte Formen (80a, 80c) mit einer Niedertemperatur-Lötpaste (84a, 84c) gefüllt werden und wenigstens eine der Formen (80b) mit einer Hochtemperatur-Lötpaste (84b) gefüllt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei dem nach dem Füllen der Formen (80a, 80b, 80c) mit Lötpaste und vor dem sukzessiven Positionieren der Formen neben dem ersten IC-Chip (70) ferner wenigstens die Löt­ paste (84b) in der Form (80b) aufgeschmolzen wird, welche die Hochtemperatur-Lötpaste enthält, um einen Hochtemperatur-Lötabschnitt (90) der Anordnung aus Verbindungskontakten (78) zu bilden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, bei dem

• (a) drei Formen (80a, 80b, 80c) vorgesehen werden;
• (b) die erste und die dritte Form (80a, 80c) mit einer Niedertemperatur-Lötpaste (84a, 84c) gefüllt werden und die zweite Form (80b) mit einer Hochtemperatur-Lötpaste (84b) gefüllt wird;
• (c) die drei Formen in der Reihenfolge erste Form (80a), zweite Form (80b), dritte Form (80c) neben dem ersten IC-Chip (70) positioniert wer­ den; und
• (d) das Niedertemperatur-Lötmittel (84a, 84c) auf­ geschmolzen wird, wenn die drei Formen (80a, 80b, 80c) neben dem ersten IC-Chip (70) posi­ tioniert sind, wodurch die drei Schichten (86, 88, 90) der Anordnung aus Verbindungskontakten (78) an ihren entsprechenden Kontaktfeldern (74) des ersten IC-Chips (70) angebracht wer­ den.