[go: up one dir, main page]

SE516748C2 - Flip-chip type assembly connection with elastic contacts for mounting integrated circuits - Google Patents

Flip-chip type assembly connection with elastic contacts for mounting integrated circuits

Info

Publication number
SE516748C2
SE516748C2 SE9604676A SE9604676A SE516748C2 SE 516748 C2 SE516748 C2 SE 516748C2 SE 9604676 A SE9604676 A SE 9604676A SE 9604676 A SE9604676 A SE 9604676A SE 516748 C2 SE516748 C2 SE 516748C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
chip
flip
bumps
substrate
alignment
Prior art date
Application number
SE9604676A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE9604676D0 (en
SE9604676L (en
Inventor
Lillebror Hjalmar Hesselbom
Jan Peter Bodoe
Hans Hentzell
Original Assignee
Ericsson Telefon Ab L M
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
Application filed by Ericsson Telefon Ab L M filed Critical Ericsson Telefon Ab L M
Priority to SE9604676A priority Critical patent/SE516748C2/en
Publication of SE9604676D0 publication Critical patent/SE9604676D0/en
Priority to TW086100963A priority patent/TW341726B/en
Priority to KR1019997005628A priority patent/KR20000069626A/en
Priority to CA002275523A priority patent/CA2275523A1/en
Priority to JP52762998A priority patent/JP2001506413A/en
Priority to CNB971817766A priority patent/CN1156003C/en
Priority to PCT/SE1997/002177 priority patent/WO1998027589A1/en
Priority to AU55054/98A priority patent/AU5505498A/en
Priority to US08/994,981 priority patent/US5998875A/en
Priority to EP97951403A priority patent/EP0953210A1/en
Publication of SE9604676L publication Critical patent/SE9604676L/en
Publication of SE516748C2 publication Critical patent/SE516748C2/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6835—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/13—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49827—Via connections through the substrates, e.g. pins going through the substrate, coaxial cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/1319—Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8112—Aligning
    • H01L2224/81136—Aligning involving guiding structures, e.g. spacers or supporting members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/818—Bonding techniques
    • H01L2224/81801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01019—Potassium [K]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01023—Vanadium [V]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01032—Germanium [Ge]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01074—Tungsten [W]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01077—Iridium [Ir]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/1026—Compound semiconductors
    • H01L2924/1032—III-V
    • H01L2924/10329—Gallium arsenide [GaAs]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12042—LASER
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/30105—Capacitance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/30107—Inductance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3011—Impedance
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/117—Shapes of semiconductor bodies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

The assembly connection comprises at least a flip-chip (214) and a substrate (202). The substrate has an elastomer bump structure (204) moulded by using anisotropically etched silicon as a mould. The chip has pads, the pattern of the bumps corresponding to the pad pattern on the chip. The substrate has a guiding frame (212) and the chip an edge, the frame having the same shape as the edge of the chip. The bumps may be coated with gold and act as both electrical contacts (206) and as guides for vertical positioning.

Description

516 748 Ett annat problem är bondtrådar vilka, även om de har förmåga att infria krav på mekanisk utmattning inte ger optimal frekvensprestanda. För flip-chip finns endast delvisa lösningar. 516 748 Another problem is bonding wires which, although capable of meeting mechanical fatigue requirements, do not provide optimum frequency performance. For flip-chips, there are only partial solutions.

Olika lödsammansättningar kan ge viss elasticitet eller hållbarhet. Lim som fyller ut det återstående utrymmet mellan IC-kretsen och substratet jämnar ut krafter och tar bort spänningar från bulorna och bulställena på chippet. Dessutom hjälper det väsentligt att välja substratmaterial med en termisk expansionskoefficient i närheten av halvledaren, men detta kan visa sig dyrt och inkompatibelt med andra systemkrav.Different solder compositions can give some elasticity or durability. Glue that fills the remaining space between the IC circuit and the substrate evens out forces and removes stresses from the bumps and bulge points on the chip. In addition, it helps significantly to select substrate material with a coefficient of thermal expansion in the vicinity of the semiconductor, but this can prove expensive and incompatible with other system requirements.

Ovanstående schema för spänningsminskning gör isärplockande särskilt svårt. Bortlödning kan visa sig riskfyllt för återstående delar av systemet.The above scheme for voltage reduction makes disassembly particularly difficult. Soldering can prove risky for the remaining parts of the system.

Konventionella chip har monterats genom att anbringa chippet med baksidan ner med användning av eutektisk lödning, silverepoxi eller andra lim beroende på substrat och tillämpning. Efter anbringande av chip har de elektriska anslutningarna gjorts med hjälp av trådbondning. Från att ursprungligen endast ha anbringats på vissa bärare eller benramar för inkapsling av enstaka chip har utvecklingen gått mot montering av chip i större enheter såsom multichipmoduler MCM/hybrider och t om direkt på korten. Särskilt för korten finns ett problem med den termiska expansionsskillnaden mellan chippet och kortet. Detta har i många fall lösts på ett acceptabelt sätt genom att använda ett tillräckligt eftergivande lim. Eftersom de elektriska anslutningarna är gjorda av trådar kan dessa klara av de termiska rörelserna. Trådarna kan också tjäna syftet att åstadkomma en fysisk utbredning eftersom kuddelningen på chippet är många gånger finare än vad som är tillgängligt på substratet, särskilt för korten. Det har emellertid också insetts att anslutning av chip med användning av trådar medför en extra induktans som i många fall begränsar systemets effektiva prestanda. Dessutom kan trådbondning för chip med många anslutningar bli dyr' eftersom de arbetar på tråd-för-tråd- basis.Conventional chips have been mounted by applying the chip with the back side down using eutectic solder, silver epoxy or other adhesives depending on the substrate and application. After the chip has been applied, the electrical connections have been made by means of wire bonding. From originally only being mounted on certain carriers or leg frames for encapsulation of single chips, the trend has been towards mounting chips in larger units such as multichip modules MCM / hybrids and even directly on the cards. Especially for the cards, there is a problem with the thermal expansion difference between the chip and the card. This has in many cases been solved in an acceptable way by using a sufficiently resilient glue. Since the electrical connections are made of wires, they can withstand the thermal movements. The wires can also serve the purpose of achieving a physical spread because the pad division on the chip is many times finer than what is available on the substrate, especially for the cards. However, it has also been realized that connecting a chip using wires entails an additional inductance which in many cases limits the effective performance of the system. In addition, wire bonding for chips with many connections can be expensive because they work on a wire-by-wire basis.

Således har alternativa chip-anslutningsscheman utvecklats. En 516 748 3 av riktningarna är att använda förformade ledningsbanor uppburna av en film och vilka samtidigt anbringas på alla chipkuddarna, så kallad tejpautomatiserad bondning, TAB. Detta förbättrar inte nödvändigtvis induktansen såvida inte ett jordplan inkluderas i filmstrukturen.Thus, alternative chip connection schemes have been developed. One of the directions is to use preformed conductor tracks supported by a film and which are simultaneously applied to all the chip pads, so-called tape automated bonding, TAB. This does not necessarily improve the inductance unless a ground plane is included in the film structure.

En annan viktig riktning är att använda så kallade flip-chip anslutningar. Här är chippet direkt anslutet till substratet med kuddsidan vänd mot substratet. Detta åstadkoms genom att använda lödbulor eller bulor av ledande lim, vilka permanent ansluter chipkuddarna till substratkuddarna.Another important direction is to use so-called flip-chip connections. Here, the chip is directly connected to the substrate with the cushion side facing the substrate. This is accomplished by using solder bumps or bumps of conductive adhesive, which permanently connect the chip pads to the substrate pads.

Alternativt görs solida bulor med användning av till exempel elektrolytisk deponering. Chippet placeras sedan på det ställe där det skall monteras och antingen före eller efter detta införs ett organiskt lim mellan chippet och substratet som har som egenskap att krympa när det härdar. Således pressas chippet och substratet mot varandra och elektrisk kontakt åstadkoms mellan bulorna och de inpassade kuddarna. Detta gör induktansen väldigt liten men kräver att substratet har samma upplösning som chippets kuddelning.Alternatively, solid bumps are made using, for example, electrolytic deposition. The chip is then placed in the place where it is to be mounted and either before or after this an organic glue is introduced between the chip and the substrate which has the property of shrinking when it hardens. Thus, the chip and the substrate are pressed against each other and electrical contact is established between the bumps and the fitted pads. This makes the inductance very small but requires that the substrate has the same resolution as the cushion pitch of the chip.

Termiskt orsakad utmattning har åtgärdats genom att modifiera lödningen vilket endast fungerar i mindre omfattning eller genom att underfylla, dvs införa ett härdande lim mellan hela chippet och substratet vilket fördelar spänningarna från termiska skillnader och därigenom avlastar buldelarna från spänningar.Thermally caused fatigue has been remedied by modifying the solder which only works to a lesser extent or by underfilling, ie introducing a hardening glue between the whole chip and the substrate which distributes the stresses from thermal differences and thereby relieves the bump parts from stresses.

Emellertid påförs nya spänningar på chippet, som kan vara farliga.However, new voltages are applied to the chip, which can be dangerous.

Eftersom ett flip-chip inte kräver att kuddarna är perifera mot chippet, vilket trådbondning gör och i princip TAB, kan utspridningen lösas genom att sprida ut kuddarna över detta område och på så sätt göra det möjligt att placera samma mängd kuddar med mycket större avstånd. Detta kräver speciellt utformade chip. Dessutom leder termiska expansionsskillnader mellan kort(/substrat) och chip till utmattning av bondningarna och/eller möjlig skada på chippet eftersom lödningskuddarna inte är särskilt elastiska. 516 748 Ett annat problem med flip-chip är inriktning av chippet mot substratet eftersom man inte kan se bulorna och de passande kuddarna genom det ogenomskinliga chippet. I några fall kan IR- ljus som är transparent för chipmaterialet användas om det också är transparent för substratmaterialet och om detta inte har alltför många metalledningar. Den vanliga proceduren är i stället att inrikta chippet och substratet mot en inriktnings- och monteringsutrustning när dessa är separerade och sedan utföra en mycket precis förutbestämd translation. För lödfallet kan ytspänningen hos de smälta lödkuddarna förbättra inriktningen, förutsatt att förinriktningen gjordes inom vissa gränser. För limfallen är detta endast möjligt ibland beroende på systemet. Förutsatt att substratet har tillräcklig upplösning, vilket för det mesta är fallet för dagens MCM:er, sätts gränsen för kuddupplösningen av placeringsprecisionen om lödytspänningen inte används. Lödning fasas också troligen ut pga miljökrav.Since a flip-chip does not require the pads to be peripheral to the chip, which wire bonding does and in principle TAB, the spreading can be solved by spreading the pads over this area and thus making it possible to place the same amount of pads at much greater distances. This requires specially designed chips. In addition, thermal expansion differences between card (/ substrate) and chip lead to fatigue of the bonds and / or possible damage to the chip because the solder pads are not very elastic. 516 748 Another problem with the flip-chip is the alignment of the chip with the substrate because one cannot see the bumps and the fitting pads through the opaque chip. In some cases, IR light that is transparent to the chip material can be used if it is also transparent to the substrate material and if it does not have too many metal wires. The usual procedure is instead to align the chip and substrate with an alignment and mounting equipment when these are separated and then perform a very precisely predetermined translation. For the solder case, the surface tension of the molten solder pads can improve the alignment, provided that the pre-alignment was made within certain limits. For glue cases, this is only possible sometimes depending on the system. Provided that the substrate has sufficient resolution, which is mostly the case for today's MCMs, the limit for the pad resolution is set by the placement precision if the solder surface tension is not used. Soldering is also likely to be phased out due to environmental requirements.

Lödda flip-chip har också angetts ge en mycket hög placeringsprecision. Detta betyder emellertid inte att bulorna skulle kunna göras mycket små eftersom det finns ett förhållande mellan ytspänningsinriktningsförmågan och lödkulstorlek.Soldered flip-chips have also been stated to provide a very high placement precision. However, this does not mean that the bumps could be made very small as there is a relationship between the surface tension alignment ability and the solder ball size.

De ovanstående förfarandena har en annan nackdel nämligen riskfylld och dyr utbytning. I många avancerade system är många gånger svårt att erhålla enstaka chip som har kunnat testats helt. För t ex MCM:er som innehåller 10 IC-kretsar uppnås endast 35% godkända kretsar av MCM:en om antalet godkända chip är 90%, vilket inte alls är ovanligt för icke helt testade chip. Vid så låg andel är reparation genom utbyte en ekonomisk nödvändighet.The above procedures have another disadvantage, namely risky and expensive replacement. In many advanced systems, it is often difficult to obtain single chips that have been fully tested. For example, for MCMs that contain 10 IC circuits, only 35% of approved circuits are achieved by the MCM if the number of approved chips is 90%, which is not at all unusual for not fully tested chips. With such a low proportion, repair by replacement is an economic necessity.

Isärlödning eller limuppmjukning för att ta bort icke fungerande chip är en riskfylld procedur där både kuddar under de borttagna chippet och omgivande chip eller andra passiva komponenter kan skadas vilket kräver ytterligare reparation.Soldering or glue softening to remove a malfunctioning chip is a risky procedure where both cushions under the removed chip and surrounding chip or other passive components can be damaged, which requires further repair.

I schemat med solida bulor där ett krympande lim används för att skapa inpassning av chipbulorna mot substratkuddarna krävs en mycket hög grad av planhet och bulhöjdsprecision för att 516 748 5 säkerställa att alla kontaktpunkter passar.In the scheme of solid bumps where a shrinking glue is used to create alignment of the chip bumps with the substrate pads, a very high degree of flatness and bump height precision is required to ensure that all contact points fit.

Det finns existerande förfaranden som beskriver självinriktande anslutningar som använder solida bulor som passar kuddar i spår.There are existing procedures that describe self-aligning connections that use solid bumps that fit pads in grooves.

Detta gäller vid inriktning men när delningen minskas åstadkoms inte grov förinriktning eftersom förinriktningstoleransen är en bråkdel av kuddstorleken.This applies to alignment, but when the pitch is reduced, coarse pre-alignment is not achieved because the pre-alignment tolerance is a fraction of the cushion size.

Elastiska membran har använts för att testa kontakterande chip.Elastic membranes have been used to test the contacting chip.

Då är bulorna solida men deras stöd är flexibla och åstadkommer således god kontakt även för inte helt plana chip. Genom att också kunna göra impedansanpassade transmissionsledningar på dessa membran kan fullhastighetstest utföras.Then the bumps are solid but their support is flexible and thus provides good contact even for not completely flat chips. By also being able to make impedance-adapted transmission lines on these membranes, full-speed tests can be performed.

US patentet 5,393,697, Shy-Ming Chang et al beskriver en kompositbulstruktur och ett förfarande för att bilda kompositbulan. Bulorna är bildade genom att använda materialdeponering, litografi och etsningsteknik.U.S. Patent 5,393,697 to Shy-Ming Chang et al. Discloses a composite bulk structure and method for forming composite bulk. The bumps are formed using material deposition, lithography and etching techniques.

US patent 5, 196,371, Frank K. Kulesza et al beskriver sammankoppling av bondkuddar hos ett flip-chip på ett substrat medelst en elektriskt ledande polymer.U.S. Patent 5, 196,371 to Frank K. Kulesza et al. Disclose interconnecting bond pads of a flip-chip on a substrate by an electrically conductive polymer.

Den japanska patentansökan 2-141 167 A, Noriko Kakimoto beskriver mellanlägg som är mindre än diametern hos elektriskt ledande partiklar. Mellanläggens höjd är avpassat i syfte att skydda bulorna och de elastiskt ledande partiklarna från anbringande av för stora krafter.Japanese Patent Application 2-141 167 A, Noriko Kakimoto describes spacers that are smaller than the diameter of electrically conductive particles. The height of the spacers is adapted in order to protect the bumps and the elastically conductive particles from the application of excessive forces.

Den japanska patentansökan 63-59476, Aiichiro Umezuki beskriver elastiska lager mellan bulan och metallkudden för att undvika mekaniska krafter under tryck.Japanese Patent Application 63-59476, Aiichiro Umezuki discloses elastic layers between the bulge and the metal cushion to avoid mechanical forces under pressure.

Den japanska patentansökan 61-137208, Nobuyoshi Onchi, beskriver en elastisk film som innehåller bulor och som används när chip pressas samman. Ihoppressning av chip möjliggör för elektrodchip att elastiskt deformeras och den resulterande isärskjutande kraften möjliggör för elektroddelarna att pressas mot kuddelarna 516 748 6 för att åstadkomma en elektrisk kontakt.Japanese Patent Application 61-137208, Nobuyoshi Onchi, discloses an elastic film which contains bumps and which is used when the chip is compressed. Chip compression allows the electrode chip to elastically deform and the resulting splitting force allows the electrode members to be pressed against the pad members 516 748 6 to provide an electrical contact.

REDQGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ett problem som denna uppfinning löser är inriktning av chip vid flip-chipsammansättning. När chippet inriktas mot substratet ser man inte bulorna och de passande kuddarna genom det ogenomskinliga chippet.SUMMARY OF THE INVENTION A problem that this invention solves is chip alignment in flip chip assembly. When the chip is aligned with the substrate, the bumps and the fitting pads are not visible through the opaque chip.

Föreliggande uppfinning löser problemet med löstagbara kontakter, dvs icke permanenta skarvar, kombinerat med autoinriktningsstrukturer. Detta gör utbyte av chip mycket enkelt, vilket betyder att chip kan bytas ut flera gånger utan att orsaka skada på dess kuddar, substratkuddar, andra chip eller komponenter. Inriktning åstadkoms samtidigt för hela chippet, både grovt och fint.The present invention solves the problem of detachable contacts, i.e. non-permanent joints, combined with auto-alignment structures. This makes replacing the chip very easy, which means that the chip can be replaced several times without causing damage to its pads, substrate pads, other chips or components. Alignment is achieved simultaneously for the entire chip, both rough and fine.

Föreliggande uppfinning löser också problemet med termisk utmattning pga termiska skillnader.The present invention also solves the problem of thermal fatigue due to thermal differences.

Självinriktning av flip-chipkontakter i kombination med elasticitet och enkel losstagbarhet åstadkoms med denna uppfinning. Särskilt gör självinriktningen utbytet till en billig och riskfri operation varigenom förfarandet är lämpligt för användning i fulltest i riktiga miljöer.Self-alignment of flip-chip contacts in combination with elasticity and easy detachability is achieved with this invention. In particular, the self-alignment makes the exchange a cheap and risk-free operation, whereby the procedure is suitable for use in full tests in real environments.

En självinriktad elastisk chipkontaktlösning av flip-chiptyp med guldmetalliserade elastisk bulor erbjuder löstagbara elektriska anslutningar. Inriktningsstrukturerna erbjuder mycket precis autoinriktning vilket möjliggör mycket fina kuddelningar och där den totala elasticiteten möjliggör termiska skillnader utan mekanisk utmattning. Chipsammansättningen är löstagbar till relativ låg kostnad med minimal risk att skada de återstående delarna av systemet. Detta är särskilt viktigt för mer komplexa system där fullständig individuell IC-kretstestning vid relevanta frekvenser endast är delvis möjlig.A self-aligning elastic chip contact solution of the flip-chip type with gold-metallized elastic bumps offers detachable electrical connections. The alignment structures offer very precise auto-alignment, which enables very fine cushion divisions and where the total elasticity enables thermal differences without mechanical fatigue. The chip assembly is removable at a relatively low cost with minimal risk of damaging the remaining parts of the system. This is especially important for more complex systems where complete individual IC circuit testing at relevant frequencies is only partially possible.

Bulorna samt inriktningsstrukturerna är elastiska. Symmetrisk elastisk inriktning säkerställer fortlöpande centrering av delarna även om de expanderar olika såsom beskrivits i en annan 516 748 7 samtidigt inlämnad patentansökan "Bumps in grooves for elastic positioning". Chip-baksidan pressas på med en kylplatta som kan ha olja, fett, eller flytande metall för att förbättra den termiska ledningsförmågan men också för att möjliggöra glidning.The bumps and alignment structures are elastic. Symmetrical elastic alignment ensures continuous centering of the parts even if they expand differently as described in another co-pending patent application "Bumps in grooves for elastic positioning". The back of the chip is pressed on with a cooling plate that may have oil, grease, or liquid metal to improve the thermal conductivity but also to enable sliding.

Olika expansion hos chippet och plattan är möjlig utan att spänningar påförs endera delen, varvid inriktningsstrukturerna kommer att bli symmetriska och en eventuell vertikal expansion kommer att tas upp de elastiska bulorna.Different expansion of the chip and the plate is possible without stresses being applied to either part, whereby the alignment structures will be symmetrical and a possible vertical expansion will take up the elastic bumps.

I föreliggande uppfinning finns en inriktningselementform samtidigt som bulorna. Beroende på mängden skiv/chip processning som utförs kan extremt hög kuddupplösning uppnås eftersom chipplacering nu erhålls genom autoinriktning. Om endast precisionssågning utförs kommer placeringsnoggrannheten att bero på precisionen hos tvärsnitten. Om speciell strukturetsning definierad av litografi, dvs potentiell submikron precision, utförs kan placering göras med precision kring en mikron utan någon speciell placeringsutrutning.In the present invention there is a directing element shape at the same time as the bumps. Depending on the amount of disk / chip processing performed, extremely high cushion resolution can be achieved because chip placement is now obtained by auto-alignment. If only precision sawing is performed, the positioning accuracy will depend on the precision of the cross sections. If special structural etching defined by lithography, ie potential submicron precision, is performed, placement can be done with precision around a micron without any special placement eradication.

Chippen som används i denna uppfinning används i sin rätta miljö och är ändå enkla att byta ut. Detta medför också att de kan testas fullt ut i realistisk miljö utan temporära fasta anslutningar. Detta kan vara av största ekonomiska värde eftersom många av de chipbärare såsom TAB-ramar och chipskalspackning som idag används i stor utsträckning har till syfte att åstadkomma full testning och inte att förenkla eller förbättra egenskaperna hos chipanslutningarna i jämförelse med enstaka element.The chip used in this invention is used in its proper environment and yet is easy to replace. This also means that they can be fully tested in a realistic environment without temporary fixed connections. This can be of greatest economic value as many of the chip carriers such as TAB frames and chip shell packing used today are largely intended to achieve full testing and not to simplify or improve the properties of the chip connections compared to single elements.

I föreliggande uppfinning finns bulorna på substratet och är metalliserade elastiska bulor som möjliggör lägre krav på planhet.In the present invention, the bumps are on the substrate and are metallized elastic bumps that allow lower requirements for flatness.

En fördel med föreliggande uppfinning är att de elektriska kontakterna utgörs av en elastisk bula, vilket gör det möjligt att placera och kontaktera chip utan lödning eller limning.An advantage of the present invention is that the electrical contacts consist of an elastic bump, which makes it possible to place and contact the chip without soldering or gluing.

En annan fördel med föreliggande uppfinning är att chippen är självinriktande under montering. 516 748 8 En ytterligare fördel hos föreliggande uppfinning är att den vertikala positioneringen också är självbestämd och flexibel så att ett kyldon kan pressas på chippet för effektiv kylning.Another advantage of the present invention is that the chip is self-aligning during assembly. A further advantage of the present invention is that the vertical positioning is also self-determined and flexible so that a cooling device can be pressed onto the chip for efficient cooling.

En ytterligare fördel hos föreliggande uppfinning är att det inte finns någon lödning eller limning. Således kan chippet enkelt tas bort och ersättas.A further advantage of the present invention is that there is no soldering or gluing. Thus, the chip can be easily removed and replaced.

En ytterligare fördel hos föreliggande uppfinning är att den ger bra prestanda genom minskad kapacitans och induktans hos chipanslutningarna. Bra hög lateral inriktning är möjlig med V- spår och V-bulstruktur. Mycket liten delning och/eller mycket små kuddar och bulor är möjliga.A further advantage of the present invention is that it provides good performance through reduced capacitance and inductance of the chip terminals. Good high lateral alignment is possible with V-groove and V-bulb structure. Very little division and / or very small pillows and bumps are possible.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas ytterligare med hjälp av den detaljerade beskrivningen av föredragna utföringsformer och bilagda ritningar.The invention will now be further described by means of the detailed description of preferred embodiments and accompanying drawings.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Figur 1 visar ett snitt genom en tredimensionell multichipmodul.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows a section through a three-dimensional multichip module.

Figur 2 visar en flip-chipstruktur med elastiska elektriska kontakter och inbyggd chipinriktning.Figure 2 shows a flip-chip structure with elastic electrical contacts and built-in chip alignment.

Figur 3 visar ett snitt genom ett modifierat sågblad som skär ett snitt genom en skiva.Figure 3 shows a section through a modified saw blade that cuts a section through a disc.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER Denna uppfinning kan användas vid olika mikro-elektroniska system, vilka används för elastiska elektriska kontakter och inbyggd chipinriktning. Den skulle kunna användas i multichipmoduler, särskilt där det är svårt att bestämma kvaliteten på chippen innan de monteras. Uppfinningen skulle användas där det för närvarande finns fler problem med t ex flip-chip på kort pga stora skillnader i termiska expansionskoefficienter mellan kort och chip. Reparation kan ofta vara riskfylld och dyr och i några typer av MCM:er väsentligen omöjlig.DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS This invention can be used in various microelectronic systems, which are used for elastic electrical contacts and built-in chip alignment. It could be used in multi-chip modules, especially where it is difficult to determine the quality of the chip before mounting. The invention would be used where there are currently more problems with eg flip-chip on cards due to large differences in thermal expansion coefficients between card and chip. Repairs can often be risky and expensive and in some types of MCMs virtually impossible.

Den första figuren visar ett exempel där uppfinningen kan användas men är inte begränsad till detta område. Denna 516 748 9 uppfinning kan naturligtvis användas i vilket mikrometer eller t om submikrometersystem som helst. Figur 1 visar ett snitt genom en tredimensionell, 3D, multichipmodul 100. 3D-modulen är bildad av tvådimensionella, 2D, multichipmoduler bestående av kisel eller något annat kretssubstrat, t ex diamant, Ge, GaAs, Al2O3 eller SiC, men är inte begränsad till detta material och med integrerade kretschip 122-136, IC-kretsar, monterade eller växta på dessa. Kiselsubstraten 106-114 är försedda med jordade plan varigenom en god skärmning uppnås mellan de olika modulplanen samt för hela multichipmodulen 100. På substratet 106-114, särskilt på de som inte är placerade högst upp 106 eller längst ned 114 i stapeln med tvådimensionella, 2D, multichipmoduler 106-114, finns också monterat passiva chip, vior eller viachip 116-121 som utgör ihopkopplingar mellan intilliggande nivåer i 3D multichipmodulen 100.The first figure shows an example where the invention can be used but is not limited to this area. This invention can, of course, be used in any micrometer or submicrometer system. Figure 1 shows a section through a three-dimensional, 3D, multichip module 100. The 3D module is formed by two-dimensional, 2D, multichip modules consisting of silicon or some other circuit substrate, eg diamond, Ge, GaAs, Al2O3 or SiC, but is not limited to this material and with integrated circuit chips 122-136, IC circuits, mounted or mounted thereon. The silicon substrates 106-114 are provided with grounded planes whereby a good shielding is achieved between the different module planes and for the entire multichip module 100. On the substrate 106-114, especially on those which are not placed at the top 106 or at the bottom 114 of the stack with two-dimensional, 2D , multichip modules 106-114, passive chips, vias or viachip 116-121 are also mounted which form interconnections between adjacent levels in the 3D multichip module 100.

IC-chippen 122-136 och viachippen 116-121 är i den föredragna utföringsformen flip-chip-monterade på substraten 106-114. Detta arrangemang gör det möjligt att åstadkomma en god kontakt mellan baksidorna på de flip-chip monterade chippen 122-136 och baksidan på de intilliggande substraten 106-114.In the preferred embodiment, the IC chip 122-136 and the via chip 116-121 are flip-chip mounted on the substrates 106-114. This arrangement makes it possible to provide a good contact between the backs of the flip-chip mounted chips 122-136 and the backs of the adjacent substrates 106-114.

Varje nivå av IC-kretsar 122-136 och varje enskilt chip 116-121 i 3D-modulen 100 hålls endast samman av en sammanpressande kraft 132 som anbringas på det översta planet 128 av det övre kylelementet 102 och det undre planet 140 av det undre kylelementet 104 i strukturen.Each level of IC circuits 122-136 and each individual chip 116-121 in the 3D module 100 are held together only by a compressive force 132 applied to the upper plane 128 of the upper cooling element 102 and the lower plane 140 of the lower cooling element. 104 in the structure.

I syfte att åstadkomma denna staplade struktur finns elastiska bulor anordnade som viachip 116-121 och IC-kretsar 122-136 kan anslutas till intilliggande substrat 106-114 och kontakt uppnås genom att pressa modulen samman vid kylelementens 102, 104 övre plan 138 och undre plan 140. Den sammanpressande kraften 142 åstadkoms med hjälp av klämmor anbringade på de yttersta delarna av modulen 100.In order to achieve this stacked structure, elastic bumps are provided as via chip 116-121 and IC circuits 122-136 can be connected to adjacent substrates 106-114 and contact is achieved by pressing the module together at the upper plane 138 and lower plane of the cooling elements 102, 104 140. The compressive force 142 is provided by means of clamps applied to the outermost parts of the module 100.

I figur 2 kan en flip-chipstruktur 200 vara en del av figur 1 samt tjäna som en allmän IC-kretsanslutningssockel. Flip- chipstrukturen 200 baseras på ett substrat 202 med en 516 748 10 elastomerbulstruktur 204 gjuten med hjälp av anisotopiskt etsat kisel som gjutform. Bulan kan vara i form av en stympad 5-hörnig pentaeder eller stympad pyramid. Elektriska kontaktkuddar 206 och ledningsbanor 208 är företrädesvis av guld för att åstadkomma god elektrisk kontakt och tillförlitliga mekaniska egenskaper hos bulorna 204. Andra material än guld kan användas såsom vilket material som helst med tillräckligt stor frihet från oxidation, böjlighet eller vilket material som helst som har samma egenskaper.In Figure 2, a flip-chip structure 200 may be part of Figure 1 and serve as a general IC circuit connection socket. The flip-chip structure 200 is based on a substrate 202 with an elastomeric bulb structure 204 cast using anisotopically etched silicon as a mold. The bulge can be in the form of a truncated 5-corner pentaeder or a truncated pyramid. Electrical contact pads 206 and lead paths 208 are preferably of gold to provide good electrical contact and reliable mechanical properties of the bumps 204. Materials other than gold may be used as any material with sufficient freedom from oxidation, flexibility or any material having same properties.

Mönstret hos de elastiska bulorna 204 på substratet svarar mot kuddmönstret 210 hos själva chippet 214. Bulorna 204 kan vara överdragna med guld och tjäna både som elektriska kontakter 206 och för vertikal positionering. Runt omkring bulorna 204 finns en styrram 212 av ett elastomermaterial med lutande ramväggar 220 med samma form som de lutande flip-chip 222 hos flip-chippet 214 som används för lateral inriktning såsom visas i figur 2.The pattern of the elastic bumps 204 on the substrate corresponds to the cushion pattern 210 of the chip 214 itself. The bumps 204 may be coated with gold and serve both as electrical contacts 206 and for vertical positioning. Around the bumps 204 is a guide frame 212 of an elastomeric material having inclined frame walls 220 having the same shape as the inclined flip-chips 222 of the flip-chip 214 used for lateral alignment as shown in Figure 2.

Vanligtvis begränsas dimensionsnoggrannheten hos chippet 214 av processen att skära skivorna i bitar. Att göra V-spår kring varje bit i skivan innan skärning varvid dimensionerna hos dess kanter kommer att bli väldefinierade. Om den motsvarande styrramen 212 av något elastiskt material gjuts genom att använda anisotropiskt etsat kisel som gjutform kommer inriktningen att bli mycket noggrann. I denna konfigurering behöver flip-chipet 214 pressas ned och hållas på plats av någon yttre kraft 218 från ett mekaniskt arrangemang som inte visas i figuren. Denna kan utövas av, t ex, det övre kylelementet 102, se figur 1, som företrädesvis är i flytande kontakt med baksidan på flip-chippet 214. Detta övre kylelement 102 kan vara fast monterat mot substratet 202 eftersom all termisk skillnad kommer att tas hand om av elasticiteten hos bulorna 204 samt av styrramen 212. Om så önskas kan dimensionerna hos styrramen 212 väljas så att de begränsar eller minskar den vertikala deformationen hos bulorna 204 när flip-chippet 214 pressas mot substratet 202.Typically, the dimensional accuracy of the chip 214 is limited by the process of cutting the slices into pieces. Making V-grooves around each piece of the disc before cutting whereby the dimensions of its edges will be well defined. If the corresponding guide frame 212 of any elastic material is cast using anisotropically etched silicon as a mold, the alignment will be very accurate. In this configuration, the flip chip 214 needs to be pressed down and held in place by some external force 218 from a mechanical arrangement not shown in the figure. This can be practiced by, for example, the upper cooling element 102, see figure 1, which is preferably in fluid contact with the back of the flip-chip 214. This upper cooling element 102 can be fixedly mounted to the substrate 202 since any thermal difference will be taken care of of the elasticity of the bumps 204 and of the guide frame 212. If desired, the dimensions of the guide frame 212 can be selected to limit or reduce the vertical deformation of the bumps 204 when the flip-chip 214 is pressed against the substrate 202.

Genom att använda fotolitografisk maskning som är inriktad mot den redan existerande strukturen på chipet 214 innan den har 516 748 11 separerats görs spår i skärområdena antingen med hjälp av anisotropisk etsning eller andra tekniker. Liknande V-spår samt spåren för bulorna 204 görs också i ett liknande eller olikt material som det som används som gjutform. Antingen täcks denna gjutform eller den del på vilken de elastiska bulorna 204 kommer att anbringas sedan med det elastiska materialet i dess förhärdade form, sedan pressas delen och formen samman i vakuum.By using photolithographic masking which is directed towards the already existing structure on the chip 214 before it has been separated, grooves are made in the cutting areas either by means of anisotropic etching or other techniques. Similar V-grooves and the grooves for the bumps 204 are also made of a similar or different material to that used as a mold. Either this mold is covered or the part on which the elastic bumps 204 will then be applied with the elastic material in its hardened form, then the part and the mold are pressed together in a vacuum.

Härigenom fyller det elastiska materialet spåren i gjutformen.In this way, the elastic material fills the grooves in the mold.

Efter detta härdar det elastiska materialet genom användning av värme eller möjligen ljus om gjutformen eller delen är genomskinlig för härdade ljus och gjutformen separeras från det elastiska materialet.After this, the elastic material cures by using heat or possibly light if the mold or part is transparent to cured candles and the mold is separated from the elastic material.

I den gjutna elastiska delen, bulan 204, som gjuts ovanpå substratet 202 där IC-kretsarna skall placeras, etsat vior för att kontaktera metallkontaktdon på substratet 202 genom fotolitografisk maskning och reaktiv jon, plasma, etsning eller med användning av direkt laserablation. Efter detta metalliseras den elastiska delen och metallen mönstras med användning av fotolitografiska metoder och direkt laserablation. Chip separeras genom att skära i mitten av spåren med användning av sågblad som är tunnare än bredden på spåren. Alternativt kan de etsade spåren används som brottanvisningar för att kontrollerat bryta skivan.In the molded elastic member, the bulb 204, which is molded on top of the substrate 202 where the IC circuits are to be placed, is etched via to contact metal connectors on the substrate 202 by photolithographic masking and reactive ion, plasma, etching or using direct laser ablation. After this, the elastic part is metallized and the metal is patterned using photolithographic methods and direct laser ablation. The chip is separated by cutting in the middle of the grooves using saw blades that are thinner than the width of the grooves. Alternatively, the etched grooves can be used as breaking instructions to control the disc in a controlled manner.

Flip-chippet 214 placeras upp och ned på den elastiska bulstrukturen 204. Den behövda förinriktningen är lika med den utstående bredden hos de lutande ramväggarna 220 och skulle kunna vara i området kring några tiondelar av en millimeter.The flip-chip 214 is placed upside down on the elastic bulb structure 204. The required pre-alignment is equal to the protruding width of the sloping frame walls 220 and could be in the range of a few tenths of a millimeter.

Full inriktning skulle åstadkommas genom att försiktigt pressa eller med vibration kombinerat med någon kraft (gravitation).Full alignment would be achieved by gentle pressing or with vibration combined with some force (gravity).

Efter detta skall flip-chippet 214 pressas in i den elastiska bulstrukturen 204 så att den sitter på plats medelst kraften 218. Detta görs företrädesvis med användning av en kylplatta med fett, olja eller flytande metall som termiskt ledningsorgan.After this, the flip-chip 214 should be pressed into the elastic bulb structure 204 so that it is in place by the force 218. This is preferably done using a cooling plate with grease, oil or liquid metal as a thermal conductor means.

Kylplattan är fast fäst vid substratet. Genom att hålla fast flip-chippet 214 på den elastiska bulstrukturen 204 säkerställs en god elektrisk ledning utan lödningsutmattning och spänningar på flip-chippet 214. Skulle flip-chippet vara eller bli 516 748 12 felaktigt är det enkelt att ersätta genom att först ta bort kylplattan och sedan ta bort det felaktiga chippet, sätta in ett nytt och återmontera kylplattan.The cooling plate is firmly attached to the substrate. By holding the flip-chip 214 on the elastic bulb structure 204, a good electrical lead is ensured without soldering fatigue and voltages on the flip-chip 214. Should the flip-chip be or become incorrect, it is easy to replace by first removing the cooling plate. and then remove the faulty chip, insert a new one and reassemble the heat sink.

Vid kontaktering av chippet kan chipkuddarna vara gjorda av eller täckta med en icke-oxiderande metall, företrädesvis guld, för att säkerställa goda kontakter. När de guldmetalliserade elastiska bulorna inte kan penetrera ytoxiden förstör eller modifierar inte de metalliserade bulorna chipkuddarna och detta är en stor fördel när de används för testning.When contacting the chip, the chip pads may be made of or covered with a non-oxidizing metal, preferably gold, to ensure good contacts. When the gold-metallized elastic bumps cannot penetrate the surface oxide, the metallized bumps do not destroy or modify the chip pads and this is a great advantage when used for testing.

En annan möjlighet med de välreglerade dimensionerna hos V- spårsetsningen av kislet är att en tät tätning kring IC-kretsen kan åstadkommas eftersom fasningarna på flip-chippet 214 och de på styrramen 212 är extremt plana ytor.Another possibility with the well-regulated dimensions of the V-groove etching of the silicon is that a tight seal around the IC circuit can be achieved because the bevels on the flip-chip 214 and those on the guide frame 212 are extremely flat surfaces.

Bulorna 204 som innefattar styrramen 212 processas ovanpå en flerlagerstruktur 216, som är elektriskt kontakterad genom kontaktpunkter vid varje bula 204. Processningen av relativt tunna lager av kiselelastomerer för att göra vior i flerlagerstrukturen 216, kan göras med hjälp av standardlitografiförfaranden och reaktiv jonetsning. Pga de små dimensioner som är möjliga med denna teknik och tillgängligheten en väldefinierade lednings- och jordplansstrukturer direkt under varje bula 204 kan mycket väl impedansanpassade anslutningar eller anslutningar med mycket minskad induktans och kapacitans upp till mycket höga frekvenser (tiondelar av GHz) åstadkommas.The bumps 204 comprising the guide frame 212 are processed on top of a multilayer structure 216, which is electrically contacted by contact points at each bump 204. The processing of relatively thin layers of silicon elastomers to make webs in the multilayer structure 216 can be done by standard lithography and reactive ion etching. Due to the small dimensions possible with this technology and the availability of well-defined wiring and ground plane structures directly below each bulge 204, very well impedance matched connections or connections with very reduced inductance and capacitance up to very high frequencies (tenths of GHz) can be achieved.

Litografi på mönstrade metallager 216 över områden med bulorna 204 kräver speciella tekniker om fina mönster skall mönstras ovanpå bulorna 204. Metalliseringen av flip-chippet 214 måste troligtvis avslutas med ett guldlager. Speciell metallisering krävs också för alla andra tillförlitliga flip-chip och mikrobulscheman. Särskilt är Ti/W + Au metalliseringar väletablerade tillägg till Au-metalliseringar i omfattande användning för TAB-montering.Lithography on patterned metal layers 216 over areas of the bumps 204 requires special techniques if fine patterns are to be patterned on top of the bumps 204. The metallization of the flip-chip 214 will likely need to be completed with a gold layer. Special metallization is also required for all other reliable flip-chips and microbulb schemes. In particular, Ti / W + Au metallizations are well-established additions to Au metallizations in extensive use for TAB assembly.

Den mest precisa inriktningen kommer att åstadkommas när man använder lutande väggar 220 på styrramen 212 och lutande väggar 516 748 13 222 på flip-chippet 214. När man gör lutande väggar på flip- chippet 214 används en anisotropisk ets på (100) ytorna på kiselskivan. Den bästa styrramen och de bästa elastiska bulorna kommer att bildas genom att använda: en anisotropiskt etsad (100) kiselskiva och högprecisionslitografi, ett konformt täckande släppmedellager och ett härdande silikonmaterial såsom beskrivits i en samtidigt inlämnad patentansökan "Method for making elastic bumps". För att få strukturen 200 inriktad måste substratet 202, dvs de lutande ramväggarna 220 på styrramen och de stympade bulorna 204, och flip-chippet 214 vara placerade genom någon förinriktning såsom att de lutande ramväggarna 220 befinner sig inom periferin av de lutande flip-chipväggarna 222.The most precise alignment will be achieved when using inclined walls 220 on the guide frame 212 and inclined walls 516 748 13 222 on the flip-chip 214. When making inclined walls on the flip-chip 214, an anisotropic etching is used on the (100) surfaces of the silicon wafer. . The best guide frame and the best elastic bumps will be formed using: an anisotropically etched (100) silicon wafer and high precision lithography, a conformal covering release layer and a curing silicone material as described in a co-pending patent application "Method for making elastic bumps". To align the structure 200, the substrate 202, i.e., the sloping frame walls 220 of the guide frame and the truncated bumps 204, and the flip-chip 214 must be positioned by some pre-alignment such that the sloping frame walls 220 are within the periphery of the sloping flip-chip walls 222. .

Genom att försiktigt anbringa tryck, kraft 218, t ex gravitation, på flip-chippet 214 kommer de lutande flip- chipväggarna 222 att glida på de lutande ramväggarna 220 till att komma i mycket precis inriktning med riktningarna som är parallella med bulans eller spårets basyta. Genom att således inrikta substratet 202 och flip-chippet 214 kommer alla anslutningsbulor 204 att passa med kuddmönstret 210 oavsett små tjockleksskillnader eller metallojämnheter pga mikrokristallisering. Dessutom kan små skillnader i expansion mellan delarna inträffa utan att förlora kontakt eller utsätta delarna för stora spänningar tack vare elasticiteten.By carefully applying pressure, force 218, eg gravity, to the flip-chip 214, the inclined flip-chip walls 222 will slide on the inclined frame walls 220 to come into very precise alignment with the directions parallel to the base surface of the bump or groove. Thus, by aligning the substrate 202 and the flip-chip 214, all the connection bumps 204 will fit with the pad pattern 210 regardless of small thickness differences or metal irregularities due to microcrystallization. In addition, small differences in expansion between the parts can occur without losing contact or subjecting the parts to large stresses due to the elasticity.

För att göra de lutande ramväggarna 220 täcks en polerad (100) kiselskiva, t ex en gjutform, med användning av SiN, sedan deponeras resist och mönstras med en mask som är väl inriktad mot kristallriktningarna. SiN:et etsas sedan efter det att skivan exponerats för en anisotropisk ets som alstrar spår begränsade av (111) planen som begränsas av masken. Som synes, måste, för att inriktningsstrukturen skall fungera, dessa sträcka sig längre bort från substratet 202 än anslutningsbulorna 204, eftersom inriktningsstrukturerna skall passa med de lutande chip-väggarna 222, medan anslutningsbulorna skall passa med kuddmönstret 210 på chippet 214.To make the sloping frame walls 220, a polished (100) silicon wafer, such as a mold, is covered using SiN, then deposited resist and patterned with a mask well aligned with the crystal directions. The SiN is then etched after the wafer is exposed to an anisotropic etch that produces traces bounded by the (111) plane bounded by the mask. Apparently, for the alignment structure to function, these must extend further away from the substrate 202 than the connection bumps 204, since the alignment structures must fit the sloping chip walls 222, while the connection bumps must fit the cushion pattern 210 on the chip 214.

En liknande men spegelvänd mask utan anslutningsbulspår som med mycket hög precision åstadkommer en replika av den första masken används sedan för att genom ett likadant förfarande åstadkomma 516 748 14 liknande men spegelvända spår i ritsningsområdena hos skivan som innehåller de IC-kretsar som skall användas. Dessa spår måste vara så djupa som eller djupare än de som finns gjutskivan som definierar inriktningsstrukturerna eller så måste de vara så djupa att de gör att de exponerade (111) planen avslutas av tvärsnittet när IC-kretsarna skärs.A similar but mirror-inverted mask without connection bulb grooves which produces a replica of the first mask with very high precision is then used to produce by a similar method similar but mirror-inverted grooves in the drawing areas of the disk containing the IC circuits to be used. These grooves must be as deep as or deeper than those found in the casting plate defining the alignment structures or they must be so deep that they cause the exposed (111) planes to be terminated by the cross section when the IC circuits are cut.

Bulorna är typiskt mycket mindre än styrramen och deras höjdskillnad kan åstadkommas i ett steg genom att utnyttja egenskapen hos den anisotropiska etsen att väsentligen stoppa upp när (100) ytorna har tagits bort av etsen, vilket resulterar i spår formade som en pyramid. Således bildas om etsningen av gjutskivan fortsätter tills dess att hela långsträckta tetraedika spår och djupet hos dessa spår bestäms av storleken på hålen i masken. Detta kommer emellertid att leda till anslutningsbulor med mycket vassa ändar som kan orsaka problem med metallisering och elektrisk kontaktering av chipkuddarna.The bumps are typically much smaller than the guide frame and their height difference can be achieved in one step by utilizing the property of the anisotropic etch to substantially stop when (100) the surfaces have been removed by the etch, resulting in grooves shaped like a pyramid. Thus, the etching of the casting sheet continues until the entire elongate tetraacetic grooves and the depth of these grooves are determined by the size of the holes in the mask. However, this will lead to connection bumps with very sharp ends which can cause problems with metallization and electrical contacting of the chip pads.

Ett alternativ är att först etsa antingen bulspåren eller inriktningsstrukturen, dvs ramspåren till ett önskat djup och sedan täcka skivan med en annan mask (SiN), definiera hålen som inte etsas och etsa ramspåren eller respektive spår till önskat djup. Genom detta alternativ bildas stympade pyramidspår som ger upphov till mindre problem vid metallisering och beläggning.An alternative is to first etch either the bull grooves or the alignment structure, ie the frame grooves to a desired depth and then cover the disc with another mask (SiN), define the holes that are not etched and etch the frame grooves or the respective grooves to the desired depth. Through this alternative, truncated pyramid grooves are formed which give rise to minor problems in metallization and coating.

Gjutskivan behöver inte ha samma upprepningsavstånd som IC- kretsskivan eftersom denna används för att göra flip-chip 214 socklar för att placeras på kort eller substrat. För MCM:en skulle det också vara möjligt att göra en gjutskiva som innehåller relevanta strukturer för alla chip som skulle användas i MCM:en. Således skulle alla dessa gjutas på MCM:en samtidigt.The casting disc does not have to have the same repetition distance as the IC circuit board as this is used to make flip-chip 214 sockets to be placed on cards or substrates. For the MCM, it would also be possible to make a casting disc that contains relevant structures for all the chips that would be used in the MCM. Thus, all of these would be cast on the MCM simultaneously.

Gjutskivan är täckt med något släppmedel som deponeras mycket tunt och konformt med lager på lager växning från en lösning eller gasfas i syfte att bevara den precisa geometrin, se den samtidigt inlämnade patentansökan "Method for making elastic bumps". För delen som skall förses med bulor, dvs kortet eller MCM:en är det mest rationella förfarandet att första skapa metall- och dielektrikalager som vanligt. Antingen plattan med 516 748 15 substraten eller gjutskivan täcks sedan med ett härdande elastiskt material till en bestämd tjocklek med användning av spinning, skrapning eller sprayning. Sedan pressas gjutskivan och substraten samman i vakuum med användning av något inriktningsförfarande för inriktning av substratstrukturerna och tillåter materialet att väta de motstående ytorna.The casting plate is covered with some release agent which is deposited very thinly and conformally with layer upon layer growth from a solution or gas phase in order to preserve the precise geometry, see the co-pending patent application "Method for making elastic bumps". For the part to be provided with bumps, ie the card or MCM, the most rational procedure is to first create metal and dielectric bearings as usual. Either the plate with the substrates or the casting sheet is then covered with a hardening elastic material to a certain thickness using spinning, scraping or spraying. Then, the casting sheet and the substrates are compressed in vacuo using any alignment method to align the substrate structures and allow the material to wet the opposing surfaces.

Inriktningsförfarandet skulle också kunna använda något spår gjord i gjutskivan som passar med någon struktur på substratet eller så används optomekaniska organ. För MCM-fallet skulle detta medföra färre inriktningsoperationer eftersom en precis inriktning nu utförs för alla chip i stället för individuella inriktningar. För kortfallet skulle några chip kunna använda samma gjutform och några gjutformar skulle behövas på kortet. Å andra sidan skulle gjutformsplacering bli mindre kritisk på kretskortet i beaktande av elementstorlekarna på kortet.The alignment method could also use any groove made in the casting sheet that fits with any structure on the substrate or optomechanical means are used. For the MCM case, this would result in fewer alignment operations because a precise alignment is now performed for all chips instead of individual alignments. For the card case, some chips could use the same mold and some molds would be needed on the card. On the other hand, mold placement would be less critical on the circuit board considering the element sizes on the board.

Paketet tas sedan bort från vakuum och placeras vid hög temperatur för att härda materialet. Gjutskivan separeras sedan från substratet 202. Vid användning av stela gjutskivor och substrat krävs att detta görs i vakuum pga den hermetiska passningen av materialet i gjutformen. För speciella tillämpningar skulle substratet kunna vara gjort av ett flexibelt material vilket skulle förenkla separationen. I de tunna delarna hos det gjutna materialet utanför bulorna 204 bildas vior på metalledningarna vilka skall kontakteras mycket nära bulan. Metall deponeras och mönstras. Det räcker att resistet täcker bulorna 204 och viorna och att den kan mönstras i områdena kring bulorna och viorna. Det finns inget behov av att mönstra resistet på bulorna eller i viorna.The package is then removed from vacuum and placed at a high temperature to cure the material. The casting disc is then separated from the substrate 202. When using rigid casting discs and substrates, this is required in a vacuum due to the hermetic fit of the material in the mold. For special applications, the substrate could be made of a flexible material which would facilitate the separation. In the thin parts of the cast material outside the bumps 204, wires are formed on the metal wires which are to be contacted very close to the bump. Metal is deposited and patterned. It is sufficient that the resist covers the bumps 204 and the bumps and that it can be patterned in the areas around the bumps and bumps. There is no need to pattern the resistance on the bumps or in the bumps.

Det bästa kylningen kommer att åstadkommas med hjälp av direktkontakt till baksidan på chippet. Sådana kylelement kan vanligtvis inte anbringas endast på baksidan utan också på det kringliggande substratet. Således kommer den totala spänningssituationen att vara än mer komplex med IC-kretsar, kylelement och substrat som alla har olika termiska expansionskoefficienter.The best cooling will be achieved by means of direct contact to the back of the chip. Such cooling elements can usually not only be applied to the back but also to the surrounding substrate. Thus, the overall voltage situation will be even more complex with IC circuits, cooling elements and substrates all having different coefficients of thermal expansion.

En alternativ utföringsform av den ovan beskrivna föredragna 516 748 16 utföringsformen skulle kunna realiseras, men med viss precisionsförlust. Bulorna skulle kunna ha en annan form. I detta fall skulle man inte använda anisotropisk etsning utan i stället någon annan etsning eller bearbetning. För detta behöver spåren och bulorna inte ha samma form så länge som bulorna passar i spåret på ett självcentrerande sätt och kontaktering åstadkoms. Materialet skulle kunna vara annat än silikon, dvs polyuretan eller något annat elastiskt eller semielastiskt material.An alternative embodiment of the above-described preferred embodiment could be realized, but with some loss of precision. The bumps could have a different shape. In this case, anisotropic etching would not be used but instead some other etching or processing. For this, the grooves and bumps do not have to have the same shape as long as the bumps fit in the groove in a self-centering way and contact is achieved. The material could be other than silicone, ie polyurethane or some other elastic or semi-elastic material.

Genom att göra en modifierad delssågning, se figur 3, skulle det lutande inriktningsväggarna 222 på chippen kunna åstadkommas direkt av sågningen vilket skulle rationalisera inriktningsspårtillverkning av skivorna 306 och möjliggöra andra material än (100) kiselskivor. Detta skulle emellertid inte ge samma precision som de anisotropiskt etsade sidoväggarna.By making a modified partial sawing, see Figure 3, the sloping alignment walls 222 on the chip could be provided directly by the sawing which would rationalize alignment groove fabrication of the discs 306 and enable materials other than (100) silicon wafers. However, this would not provide the same precision as the anisotropically etched sidewalls.

Figur 3 visar ett modifierat sågblad 303, kuddar 210, en skiva 306 och lutande väggar 222 direkt definierade genom sågning. Även utan användning av en speciell såg skulle en god inriktning kunna uppnås genom att göra en gjutform med brantare inriktningsstrukturer i vilka konventionellt skurna IC-kretsar skulle kunna pressas ned för att passa med anslutningsbulorna.Figure 3 shows a modified saw blade 303, pads 210, a disc 306 and inclined walls 222 directly defined by sawing. Even without the use of a special saw, a good alignment could be achieved by making a mold with steeper alignment structures in which conventionally cut IC circuits could be pressed down to fit the connection bumps.

Detta skulle i princip vara direkt tillämpbart på konventionella chip förutsatt att kuddmetalliseringen är adekvat.This would in principle be directly applicable to conventional chips provided that the cushion metallization is adequate.

Genom att göra replikor i flera steg skulle en flexibel gjutform kunna göras varigenom losstagandet från gjutformen från substratet underlättas men endast på bekostnad av mindre noggrannhet.By making replicas in several steps, a flexible mold could be made whereby the detachment from the mold from the substrate is facilitated but only at the expense of less accuracy.

Om elastiska material skulle kunna deponeras "perfekt" konformt på de lutande planväggarna 220 skulle en stel bula kunna användas i stället. Ett sätt att åstadkomma detta skulle vara att använda en gjutform som skulle fylla en del av spåret men inte helt så att ett litet avstånd lämnas till spårväggen där det elastiska materialet skulle kunna härdas. 516 748 17 Den grundläggande idén hos denna uppfinning är att använda ganska grova inriktningsstrukturer men med hög precision för att inrikta flip-chippet 214 mot substratet 202 varvid små krav på förinriktning möjliggörs. Dessutom behöver IC-kretsarnas kuddar 210 inte modifieras förutom att kuddmaterialet inte får oxideras vilket är fallet för alla mikrobulor, ledande, limmade och flip- chip-anslutningar.If elastic materials could be deposited "perfectly" conformally on the inclined plane walls 220, a rigid bulge could be used instead. One way to achieve this would be to use a mold that would fill part of the groove but not completely so that a small distance is left to the groove wall where the elastic material could be cured. The basic idea of this invention is to use rather coarse alignment structures but with high precision to align the flip-chip 214 with the substrate 202 thereby enabling small pre-alignment requirements. In addition, the pads 210 of the IC circuits do not need to be modified except that the pad material must not be oxidized, which is the case for all microbulbs, conductive, glued and flip-chip connections.

I princip kan samma syfte åstadkommas men med högre förinriktningskrav genom att modifiera kuddarna 210 på IC- kretsarna till att vara avsedda att inriktas för att passa i bulorna 204. Detta skulle medföra en större modifiering av IC- kretstillverkningen och förinriktningskraven är nästan lika stora som om inriktningselementen inte fanns.In principle, the same purpose can be achieved but with higher pre-alignment requirements by modifying the pads 210 on the IC circuits to be intended to be aligned to fit in the bumps 204. This would result in a greater modification of the IC circuit fabrication and the pre-alignment requirements are almost as great as if the alignment elements did not exist.

Om man mycket precist skulle kunna reglera tjockleken och formen hos de deponerade elastomererna på de lutande ramväggarna 220 hos substratet 202, skulle i princip samma egenskaper kunna uppnås genom att pressa delen ned mellan fasta stoppelement.If one could very precisely control the thickness and shape of the deposited elastomers on the sloping frame walls 220 of the substrate 202, in principle the same properties could be achieved by pressing the part down between fixed stop elements.

I syfte att ge maximal precision måste organ finnas för att täcka gjutformen med släppmedel med mycket konforma och tunna lager. Förfaranden för detta har beskrivits ovan och i den samtidigt inlämnade patentansökan "Method for making elastic bumps". För detta maximala precisionsfall behövs också enstaka kristaller med ytor väl inriktade mot kristallytorna som kan använda anisotropisk ets. Dessa finns tillgängliga som kommersiella kiselskivor. Såsom nämnts måste IC-kretsarna ha en slutlig metallisering på kuddarna 210 för att möjliggöra mjuk kontaktering. Detta åstadkoms enkelt efter passivering, genom metallisering med Ti/W och slutligen Au, vilket är standardproceduren för alla bumpliknande IC- kontaktlösningar.In order to provide maximum precision, means must be provided to cover the mold with release agents with very conical and thin layers. Methods for this have been described above and in the co-pending patent application "Method for making elastic bumps". For this maximum precision case, single crystals with surfaces well aligned with the crystal surfaces that can use anisotropic etching are also needed. These are available as commercial silicon wafers. As mentioned, the IC circuits must have a final metallization on the pads 210 to allow for soft contacting. This is easily achieved after passivation, by metallization with Ti / W and finally Au, which is the standard procedure for all bump-like IC contact solutions.

En alternativ lösning är att använda brant etsade väggar hos styrramen 212 och skära kanter på flip-chippet 214. I detta fall skulle vara möjligt att åstadkomma en automatisk chipanslutning genom att pressa chippet in i en sådan ram.An alternative solution is to use steeply etched walls of the guide frame 212 and cut edges on the flip chip 214. In this case, it would be possible to provide an automatic chip connection by forcing the chip into such a frame.

Inriktningsprecisionen skulle emellertid minskas signifikant i 516 748 18 jämförelse med den tidigare beskrivna metoden.However, the alignment precision would be significantly reduced in comparison with the previously described method.

Ett mellanliggande alternativ är att använda en precisons-V- spårsgjutform för elastomerer men att använda speciellt formade sågblad 302, se figur 3, för att göra en avsmalnande kant på chippet när skivan sågas i delar.An intermediate alternative is to use a precision V-groove mold for elastomers but to use specially shaped saw blades 302, see Figure 3, to make a tapered edge on the chip when the board is sawn into parts.

Denna uppfinning medför också en annan viktig sak. Genom den lätthet med vilken flip-chippet 214 kan ersättas kan denna chipmonteringsteknologi också användas som ett testjigschema.This invention also entails another important thing. Due to the ease with which the flip chip 214 can be replaced, this chip mounting technology can also be used as a test jig scheme.

Denna monteringsteknologi erbjuder testning vid verkliga förhållanden. Testning av individuella chip kan således utföras i det riktiga systemet under systemliknande förhållanden eller genom att ta ut anslutningarna från chippet på impedansanpassade ledningar.This mounting technology offers testing in real conditions. Testing of individual chips can thus be performed in the correct system under system-like conditions or by removing the connections from the chip on impedance-matched wires.

Uppfinningen som beskrivits ovan kan utföras i ytterligare andra specifika former utan att frångå andan eller de väsentliga kännetecknen av denna. Således skall föreliggande utföringsformer betraktas i alla avseenden som illustrationer och inte begränsande, varvid uppfinningens omfång ges av de bilagda kraven och inte av den ovanstående beskrivningen och alla ändringar som görs inom kravens mening och ekvivalensram anses därför ingå i dessa.The invention as described above may be embodied in still other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Thus, the present embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being given by the appended claims and not by the above description, and all changes made within the meaning and scope of the claims are therefore incorporated herein.

Claims (10)

516 748 19 PATENTKRAV516 748 19 PATENT CLAIMS 1. Sammansättníngsstruktur innefattande minst ett flip-chip och ett substrat där substratet har minst en bula och chippet har minst en kudde, så att bulans mönster kommer att svara mot kuddmönstret på chippet, kännetecknad av att substratet (202) har en elastisk ram (212) och att chippet (214) har en kant och att ramen har samma form som chippets kant.An assembly structure comprising at least one flip-chip and a substrate wherein the substrate has at least one bulge and the chip has at least one pad, so that the pattern of the bulge will correspond to the pad pattern on the chip, characterized in that the substrate (202) has an elastic frame (212 ) and that the chip (214) has an edge and that the frame has the same shape as the edge of the chip. 2. Sammansättníngsstruktur enligt krav 1, kännetecknad av att ramen (212) är kvadratisk eller rektangulär med fyra kanter.Composition structure according to Claim 1, characterized in that the frame (212) is square or rectangular with four edges. 3. Sammansättníngsstruktur enligt något av kraven 1 eller 2, kännetecknad av att ramen (212) har två eller flera lutande ramväggar (220).Assembly structure according to one of Claims 1 or 2, characterized in that the frame (212) has two or more inclined frame walls (220). 4. Sammansättníngsstruktur enligt krav 1, kännetecknad av att ramen (212) har minst en lutande ramvägg, att flip-chipet (214) har en minst en lutande chipvägg (222) och att de lutande väggarna (220, 222) har samma form och lutning.Assembly structure according to claim 1, characterized in that the frame (212) has at least one inclined frame wall, that the flip-chip (214) has at least one inclined chip wall (222) and that the inclined walls (220, 222) have the same shape and inclination. 5. Sammansättníngsstruktur enligt krav 4, kännetecknad av att ramen (212) är kvadratisk eller rektangulär med fyra kanter.Assembly structure according to claim 4, characterized in that the frame (212) is square or rectangular with four edges. 6. Sammansättníngsstruktur enligt något av kraven 2 och 5, kännetecknad av att ramen (212) har två eller flera lutande ramväggar (220).Assembly structure according to one of Claims 2 and 5, characterized in that the frame (212) has two or more inclined frame walls (220). 7. Sammansättníngsstruktur enligt krav 1, kännetecknad av att minst en av kuddarna (210) och minst en av de elastiska bulorna (204) har ledningsbanor och kontakter av guld.Composition structure according to Claim 1, characterized in that at least one of the cushions (210) and at least one of the elastic bumps (204) have conductor tracks and contacts of gold. 8. Sammansättníngsstruktur enligt krav 1, kännetecknad av att sammansättningsstrukturen har minst ett kraftaktiverande organ anordnad att pressa samman flip-chippet (214) och substratet (202).Composition structure according to claim 1, characterized in that the composition structure has at least one force-activating means arranged to compress the flip-chip (214) and the substrate (202). 9. Sammansättníngsstruktur enligt krav 8, kännetecknad av att kraftaktiveringsorganet är en platta. 516 748 20Composition structure according to claim 8, characterized in that the force activating means is a plate. 516 748 20 10. Sammansättningsstruktur enligt krav 9, kännetecknad av att plattan är anordnad för kylning.Composition structure according to Claim 9, characterized in that the plate is arranged for cooling.
SE9604676A 1996-12-19 1996-12-19 Flip-chip type assembly connection with elastic contacts for mounting integrated circuits SE516748C2 (en)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9604676A SE516748C2 (en) 1996-12-19 1996-12-19 Flip-chip type assembly connection with elastic contacts for mounting integrated circuits
TW086100963A TW341726B (en) 1996-12-19 1997-01-29 Flip-chip type connection with elastic contacts
EP97951403A EP0953210A1 (en) 1996-12-19 1997-12-19 Flip-chip type connection with elastic contacts
JP52762998A JP2001506413A (en) 1996-12-19 1997-12-19 Flip-chip type connection device with elastic contacts
CA002275523A CA2275523A1 (en) 1996-12-19 1997-12-19 Flip-chip type connection with elastic contacts
KR1019997005628A KR20000069626A (en) 1996-12-19 1997-12-19 Flip-chip type connection with elastic contacts
CNB971817766A CN1156003C (en) 1996-12-19 1997-12-19 Assembly structure
PCT/SE1997/002177 WO1998027589A1 (en) 1996-12-19 1997-12-19 Flip-chip type connection with elastic contacts
AU55054/98A AU5505498A (en) 1996-12-19 1997-12-19 Flip-chip type connection with elastic contacts
US08/994,981 US5998875A (en) 1996-12-19 1997-12-19 Flip-chip type connection with elastic contacts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9604676A SE516748C2 (en) 1996-12-19 1996-12-19 Flip-chip type assembly connection with elastic contacts for mounting integrated circuits

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9604676D0 SE9604676D0 (en) 1996-12-19
SE9604676L SE9604676L (en) 1998-06-20
SE516748C2 true SE516748C2 (en) 2002-02-26

Family

ID=20405042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9604676A SE516748C2 (en) 1996-12-19 1996-12-19 Flip-chip type assembly connection with elastic contacts for mounting integrated circuits

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JP2001506413A (en)
KR (1) KR20000069626A (en)
CN (1) CN1156003C (en)
CA (1) CA2275523A1 (en)
SE (1) SE516748C2 (en)
TW (1) TW341726B (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1536520A4 (en) * 2002-07-05 2007-04-04 J S T Mfg Co Ltd CONNECTOR, METHOD FOR MANUFACTURING SAME, AND WIRING PANEL STRUCTURE USING THE SAME
US7005751B2 (en) * 2003-04-10 2006-02-28 Formfactor, Inc. Layered microelectronic contact and method for fabricating same
CN100591181C (en) * 2007-08-24 2010-02-17 武汉华灿光电有限公司 Method of manufacturing flip welding LED chip
WO2012056661A1 (en) 2010-10-25 2012-05-03 パナソニック株式会社 Electronic components assembly
CN105185724B (en) * 2014-05-30 2019-03-01 无锡华润安盛科技有限公司 A method of cushion block, machine and flip-chip for flip-chip load technique
WO2023163433A1 (en) * 2022-02-24 2023-08-31 삼성전자주식회사 Method for repairing display module

Also Published As

Publication number Publication date
CN1156003C (en) 2004-06-30
TW341726B (en) 1998-10-01
CN1246202A (en) 2000-03-01
KR20000069626A (en) 2000-11-25
CA2275523A1 (en) 1998-06-25
SE9604676D0 (en) 1996-12-19
SE9604676L (en) 1998-06-20
JP2001506413A (en) 2001-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5998875A (en) Flip-chip type connection with elastic contacts
KR100903472B1 (en) Method of separating semiconductor dies from a wafer
US7112467B2 (en) Structure and method for temporarily holding integrated circuit chips in accurate alignment
KR100748808B1 (en) Double Dicing Saw Blade Assembly and Method for Separating Devices Arranged on Substrate and Removing Unnecessary Structures in Scribe Street
US6392143B1 (en) Flexible package having very thin semiconductor chip, module and multi chip module (MCM) assembled by the package, and method for manufacturing the same
KR100443484B1 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
US7372137B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR980012296A (en) Semiconductor element mounting board, the manufacturing method for the board, the semiconductor device, and the manufacturing method for the device
US20030038378A1 (en) Microelectronic packages including thin film decal and dielectric adhesive layer having conductive vias therein
EP0932198A1 (en) Process for manufacturing semiconductor package and circuit board assembly
CN1145216C (en) High density electrical connectors
US8450825B2 (en) Semiconductor package
TW200905755A (en) Wafer level package structure and fabrication methods
US7245022B2 (en) Semiconductor module with improved interposer structure and method for forming the same
US7015066B2 (en) Method for stress reduction in flip chip bump during flip chip mounting and underfill process steps of making a microelectronic assembly
JPH1032307A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US5897335A (en) Flip-chip bonding method
SE516748C2 (en) Flip-chip type assembly connection with elastic contacts for mounting integrated circuits
JP5378643B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7332430B2 (en) Method for improving the mechanical properties of BOC module arrangements
US7388297B2 (en) Semiconductor device with reduced thickness of the semiconductor substrate
JP2024535997A (en) Electronic Board Stacking
CN112490184B (en) Multi-chip packaging method
HK1026069A (en) Flip-chip type connection with elastic contacts
JP2000068271A (en) Wafer device, chip device, and method of manufacturing chip device

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed