(57)【要約】      （修正有）【課題】  改良されたコンタクト構造を有する半導体パッケージアセンブリを提供する。【解決手段】  半導体パッケージアセンブリ６１１は、第１および第２の表面上に導電コンタクトパッドを有する絶縁材料からなる基板６１２と、基板６１２の第１および第２の表面上のコンタクトパッドに対向するコンタクトパッドを有する複数個の半導体装置６２１と、半導体装置６２１のコンタクトパッドと基板６１２によって保持されるコンタクトパッドとを電気的に相互接続し、かつ、半導体装置６２１が基板６１２の両側の第１および第２の平行な平面に存在するように基板６１２の表面から間隔が空けられた位置に半導体装置を支持するための弾性コンタクト構造６２６と、基板６１２によって保持され、コンタクト構造６２６を介して半導体装置６２１への電気的コンタクトを形成するためのコンタクト手段６１６とを含む。【選択図】  図３６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の表面を有し、かつ前記第１および第２の表面上に導電コンタクトパッドを有する絶縁材料からなる基板と、前記基板の前記第１および第２の表面上の前記コンタクトパッドに対向するコンタクトパッドを有する複数個の半導体装置と、前記半導体装置の前記コンタクトパッドと前記基板によって保持される前記コンタクトパッドとを電気的に相互接続し、かつ、前記半導体装置が前記基板の両側の第１および第２の平行な平面に存在するように前記基板の前記表面から間隔が空けられた位置に前記半導体装置を支持するための弾性コンタクト構造と、前記基板によって保持され、前記コンタクト構造を介して前記半導体装置への電気的コンタクトを形成するためのコンタクト手段とを含む、半導体パッケージアセンブリ。
【請求項２】
前記コンタクト手段は、１つの平面に配置され、行状に配置される、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
予め定められたパターンに配列されるコンタクトパッドをその上に有する別個のテストまたはバーンイン基板を用いることによって、複数の弾性コンタクト構造がその上に装着される半導体装置に対してテストおよび／またはバーンインの手順を行なうための方法であって、前記方法は、前記複数個の弾性コンタクト構造を有する前記半導体装置を前記テストまたはバーンイン基板に関して圧縮力下で配置して、前記半導体装置に関連する前記弾性コンタクト構造を前記テストまたはバーンイン基板の前記コンタクトパッドに係合しかつそれとの電気的コンタクトを形成するように降伏可能に付勢するステップと、前記弾性コンタクト構造が前記テストまたはバーンイン基板の前記コンタクトパッドに係合している間に前記半導体基板にテストを行なうステップと、前記テストまたはバーンインの終了後、前記複数個の弾性コンタクト構造を有する前記半導体装置を前記テストまたはバーンイン基板の前記コンタクトパッドとの係合から解法するステップとを含む、方法。
【請求項４】
予め定められたパターンに配列された複数個のコンタクトパッドをその上に有する集積基板とともに用いるための方法であって、前記テストまたはバーンインの手順の終了後に、前記半導体装置の前記弾性コンタクト構造を前記集積基板上の前記コンタクトパッドに係合するように配置するステップと、前記集積基板の前記コンタクトパッドと前記コンタクト構造との永久的な接続を形成するステップとをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記コンタクト構造はベース端および自由端を有し、前記自由端間の間隔が前記ベース端間の間隔とは異なりかつ前記基板上の前記コンタクトパッド間の間隔に対応するように、前記自由端間の前記間隔を変えるステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、１９９３年１１月１６日に出願された出願連続番号第０８／１５２，８１２号の一部継続出願である。この発明は、相互接続コンタクト構造、介在体、半導体アセンブリおよびそれを用いるパッケージならびにそれを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、半導体装置とともに用いるために設けられてきた相互接続のタイプの多くは、半導体産業におけるそれらの広範な適用を制限する１つ以上の不利な点に悩まされてきた。ゆえに、半導体アセンブリおよび実装において特に有用となるようそのような不利な点を克服し、半導体業界で幅広く利用できる、新しくかつ改良された相互接続コンタクト構造が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、この発明の目的は、能動シリコン装置に直接取付けられるコンタクト構造および特に弾性コンタクト構造を使用することを可能にする、コンタクト構造、介在体、半導体アセンブリ、およびそれを用いた実装、ならびにそれを製造するための方法を提供することである。
【０００４】
この発明の別の目的は、テスト基板上でのバーンインのためにパッドに対する一時的な接触を可能にする、上述の特徴を有する構造、介在体、アセンブリおよび方法を提供することである。
【０００５】
この発明の別の目的は、コンタクト構造のための終点と異なる、コンタクト構造のための起点における間隔またはピッチを用いることを可能にする、上述の特徴を有する構造、介在体、アセンブリおよび方法を提供することである。
【０００６】
この発明の別の目的は、３次元的ファンアウトを可能にする千鳥配列のコンタクト構造を用いる、構造、介在体、アセンブリおよび方法を提供することである。
【０００７】
この発明の別の目的は、コンタクト構造が領域アレイ、周辺、端縁または中央線パッドアウトにおいてパッドに取付けられるのを可能にする、上述の特徴を有する構造、介在体、アセンブリおよび方法を提供することである。
【０００８】
この発明の別の目的は、片側だけの端縁パッドアウトで、ＳＩＭＭおよび他のカード上におけるチップの接近した端縁マウントを可能にする方法でコンタクトが成形され得る、上述の特徴を有する構造、介在体、アセンブリおよび方法を提供することである。
【０００９】
この発明の別の目的は、ウエハ形態またはシンギュレーション形態のいずれでもコンタクトを装置にマウントすることを可能にする、上述の特徴を有する構造、介在体、アセンブリおよび方法を提供することである。
【００１０】
この発明の別の目的は、コンタクトの取付けが自動装置を用いて達成され得る、構造、介在体、アセンブリおよび方法を提供することである。
【００１１】
この発明の別の目的は、実質面積を節約するためにアンダーチップキャパシタを利用することを可能にする、構造、介在体、アセンブリおよび方法を提供することである。
【００１２】
この発明の別の目的は、オプションとして弾性コンタクトと相互接続され得る、両側にカードレディ(card-ready)シリコンが置かれる２つ以上の基板プリカーソルを与えるために用いられ得る、上述の特徴を有する構造、介在体、アセンブリおよび方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明によれば、表面を有する電子部品と、前記電子部品によって保持されかつ前記表面を介してアクセス可能な導電コンタクト端子と、第１および第２の端部を有する可撓性のある細長い内部部材とを含み、前記第１の端部は別個のボンディング材料を用いずに前記導電コンタクト端子の表面に対する第１の密着した接合部を形成し、導電材料の少なくとも１つの層からなる電気的に導電性のシェルをさらに含み、前記少なくとも１つの層は前記細長い部材を包み、かつ前記第１の密着した接合部のすぐ隣にある前記導電コンタクト端子の少なくとも一部分との第２の密着した接合部を形成する、相互接続コンタクト構造アセンブリが提供される。
【００１４】
該構造アセンブリは、たとえば、引張、せん断、および／または曲げによって測定される前記第１および第２の密着した接合部の強度は、前記第１の密着した接合部よりも前記第２の密着した接合部の方が大きいとして特徴づけることができる。
【００１５】
該構造アセンブリにおいて、前記第２の密着した接合部の強度は前記第１の密着した接合部の強度の少なくとも２倍とすることができる。
【００１６】
該構造アセンブリにおいて、前記少なくとも１つの層には圧縮応力が加えられ得る。
【００１７】
該構造アセンブリにおいて、前記可撓性のある細長い内部部材および前記シェルの前記少なくとも１つの層は、前記相互接続コンタクト構造に弾性特性を与えるために片持ばりを与えるように形成され得る。
【００１８】
該構造アセンブリにおいて、前記シェルは外側の層を有することができ、前記外側の層ははんだ合金とすることができる。
【００１９】
この発明により、半導体装置を組込むアセンブリとの相互接続として用いるためのコンタクト構造であって、前記アセンブリは、少なくとも１つの導電コンタクトパッドをその上に有する表面を含み、前記コンタクトパッドは表面を有し、前記コンタクト構造は、第１および第２の端部を有する少なくとも１つの可撓性のある細長い導電エレメントと、前記第１の端部を前記コンタクトパッドの前記表面に接合して第１の密着した接合部を形成するための手段と、前記可撓性のある細長いエレメントと前記可撓性のある細長いエレメントの前記第１の端部を前記コンタクトパッドに接合するための前記手段のすぐ隣の前記導電コンタクトパッドの前記表面の少なくとも一部分とを実質的に包み、前記第１の密着した接合部の強度よりも大きい強度となるように第２の密着した接合部を与えるためのシェルとを含む、コンタクト構造が提供される。
【００２０】
該コンタクト構造において、前記シェルは導電材料の少なくとも１つの層からなることができる。
【００２１】
該コンタクト構造において、前記可撓性のある細長いエレメントは、屈曲部を形成する少なくとも１つの片持ばりを備えることができる。
【００２２】
該コンタクト構造において、前記導電シェルは高い降伏強度を有し得る。該コンタクト構造において、前記シェルの前記導電材料は主としてニッケル、コバルト、鉄、リン、ボロン、銅、タングステン、モリブデン、ロジウム、クロム、ルテニウム、銀、パラジウム、およびそれらの合金からなる群から選択される材料からなることができる。
【００２３】
該コンタクト構造において、前記シェルは、内部圧縮応力を与える層を含むことができる。
【００２４】
該コンタクト構造において、前記第２の端部は自由端であり得る。
該コンタクト構造において、前記自由端は球形構成を有することができる。
【００２５】
該コンタクト構造は、導電材料からなる前記シェルに付着した外側の導電層をさらに含むことができ、前記外側の導電層は、それとの優れた電気的接続を作ることができる材料からなり得る。
【００２６】
該コンタクト構造において、前記シェルは外面を有し得、前記外面は、前記外面に形成される微細な突起を有し得る。
【００２７】
該コンタクト構造は、前記コンタクトパッドの前記表面から前記屈曲部の上に延在して、前記屈曲部の誘導特性を最大にしなおかつ前記屈曲部の撓みを可能にする可撓性のある導電材料の集合体をさらに含み得る。
【００２８】
該コンタクト構造において、前記自由端は電子部品の表面の上に延在し得る。該コンタクト構造において、前記自由端は電子部品の表面よりも下に延在し得る。
【００２９】
該コンタクト構造は、前記シェル上に配置される誘電材料からなる層と、前記誘電材料の上に配置される導電材料からなるさらなる層とをさらに含み得、シールドされたコンタクト構造を与え得る。
【００３０】
該コンタクト構造において、前記第２の端部が弾性プローブコンタクトとしての役割を果たしコンタクト端子を弾性的に係合することができるように、前記第２の端部は自由であり得る。
【００３１】
該コンタクト構造において、前記コンタクト構造は、電気的コンタクトとしての役割を果たす垂れ下がる部分を含み得る。
【００３２】
該コンタクト構造において、前記自由端は、前記自由端によって保持され、複数個の間隔が空けられた突起を含む少なくとも１つの層を有するコンタクトパッドを備えることができる。
【００３３】
該コンタクト構造において、前記突起を有する層は、硬い導電材料からなり得る。
【００３４】
該コンタクト構造において、前記硬い導電材料は、ニッケル、コバルト、ロジウム、鉄、クロム、タングステン、モリブデン、炭素、およびその合金からなる群から選択され得る。
【００３５】
該コンタクト構造において、前記プローブの端部は、自由端に隣接する片持部を備え得る。
【００３６】
該コンタクト構造は、前記第２の端部を、前記第１の端部が接合される同じ導電コンタクトパッドに接合し、前記コンタクト構造をはんだで包み、はんだバンプを形成する役割を果たす手段をさらに含み得る。
【００３７】
該コンタクト構造において、前記シェルは、主としてはんだ材料からなる外部層を有し得る。
【００３８】
該コンタクト構造において、前記可撓性のある細長いエレメントは、前記コンタクトパッドの上に延在しかつその間の平坦な表面領域を囲むループに形成され得、前記シェルは前記可撓性のある細長いエレメント上に形成され得、はんだ手段は前記可撓性のある細長いエレメントの前記シェルに固定され得、前記囲まれた平坦な領域を覆うはんだバンプを形成し得る。
【００３９】
この発明により、半導体アセンブリに用いるための介在体であって、前記介在体は、絶縁材料からなり、かつ第１および第２の間隔が空けられた表面を有し、かつ前記表面のうちの少なくとも１つの表面の上の複数個の間隔が空けられたコンタクトパッドと、前記表面のうちの前記少なくとも１つの表面上の前記コンタクトパッドに装着される複数個のコンタクト構造とを有する基板を含み、前記コンタクト構造の各々は、第１および第２の端部を有する少なくとも１つの可撓性のある細長いエレメントと、前記第１の端部をコンタクトパッドに接合するための手段であって、前記可撓性のある細長いエレメント上に形成されかつ前記コンタクトパッドに接合される導電材料からなるシェルを有する手段とを含み、前記第２の端部は自由でありかつ前記基板の上に延在する、介在体が提供される。
【００４０】
該介在体において、前記基板は、前記基板を通って延在する孔を備えることができ、前記コンタクトパッドに固定されかつ前記孔を通って延在するさらなる可撓性のある細長いエレメントと、前記さらなる可撓性のある細長いエレメント上に導電材料で形成されるシェルとをさらに含むことができる。
【００４１】
該介在体において、前記可撓性のある細長いエレメントは、片持部を有する屈曲部を備えて形成され得、前記シェルは少なくとも２．０６８５×１０8Ｐａ（３００００ポンド／平方インチ）の高い降伏強度を有する材料から形成され得る。
【００４２】
該介在体において、たとえば、前記孔は互いに関してオフセットされ、前記第１および第２の表面を通って延在し、前記第１および第２の表面に関してくぼんでいる肩部を与える部分を有し、前記肩部上にはコンタクトパッドが配置され、前記コンタクト構造は、前記肩部に配置される前記コンタクトパッドに固定され、前記孔を通って前記第１および第２の表面を越えて外方向に延在する自由端を有して、前記間隔が空けられた平行な面にある自由端を与える。
【００４３】
該介在体において、前記孔はそこを通って延在する導体を有し得る。該介在体において、たとえば、前記孔はめっきされた貫通孔の形であり、前記コンタクト構造は前記第１および第２の表面のうちの一方上のコンタクトパッド上に配置され、さらに、さらなるコンタクト構造は前記めっきされた貫通孔を通って延在しかつ前記基板の他方側のコンタクトパッドに接合され、前記さらなるコンタクト構造は、可撓性のある細長いエレメントと前記可撓性のある細長いエレメント上に形成されるシェルとを含み得る。
【００４４】
該介在体において、たとえば、さらなるコンタクト構造は、前記さらなるコンタクト構造上に形成されるはんだとともに、その立面において実質的にループ状であり、はんだバンプを与える。
【００４５】
本発明により、コンタクトパッドを有する表面を有する能動半導体装置と、前記コンタクトパッド上に装着される複数個のコンタクト構造とを含む半導体装置アセンブリであって、前記コンタクト構造の各々は、第１および第２の端部を有する可撓性のある細長いエレメントと、前記第２の端部が自由な状態で前記第１の端部を前記コンタクトパッドに接合するための手段と、前記可撓性のある細長いエレメント上に形成され、前記可撓性のある細長いエレメントの上およびそれが固定される前記コンタクトパッドの少なくとも一部分の上に延在する導電材料からなるシェルとを含み、前記可撓性のある細長いエレメントは、そこに屈曲部を形成する片持部を有し、前記コンタクトパッドは予め定められた距離だけ間隔が空けられ、前記コンタクト構造の前記自由な第２の端部は、前記コンタクト構造に接合される前記可撓性のある細長いエレメントの前記第１の端部間の間隔よりも大きい距離だけ間隔が空けられる、半導体装置アセンブリが提供される。
【００４６】
該アセンブリにおいて、前記第２の自由端は、前記可撓性のある細長いエレメントの前記第１の端部に関して千鳥配列され得る。
【００４７】
該アセンブリは、前記半導体装置の前記表面に固定されかつ装着される位置合わせピンをさらに含み得、前記位置合わせピンは、可撓性のある細長いエレメントと前記可撓性のある細長いエレメント上に形成されるシェルとからなり得る。
【００４８】
該アセンブリにおいて、前記位置合わせピンの前記可撓性のある細長いエレメントおよび前記シェルは、前記コンタクト構造と同じ材料からなり得る。
【００４９】
本発明により、第１および第２の表面を有しかつ前記第１および第２の表面のうちの少なくとも一方上に配置されるコンタクトパッドを有する絶縁材料からなる基板と、少なくとも１つの能動半導体装置とを含み、前記少なくとも１つの能動半導体装置は、第１の表面と、コンタクトパッドと、第１および第２の端部を有しかつ前記第１の端部を前記基板の一方の表面によって保持される前記パッドかまたは前記半導体装置の前記コンタクトパッドのいずれかに接合されるように適合させてそれとの接合部を形成し、さらに、前記第２の端部を前記半導体装置の前記コンタクトパッドかまたは接合部のない前記基板の一方の表面によって保持されるコンタクトパッドとのコンタクトを形成するように適合させる相互接続弾性コンタクト構造とを有し、前記相互接続コンタクト構造の各々は、そこに屈曲部を形成する片持部を有する可撓性のある細長いエレメントと、前記可撓性のある細長いエレメント上に配置されかつ前記相互接続コンタクト構造に対してばね特性を与えて前記能動シリコン装置を前記基板に弾性的に固定する役割を果たす少なくとも２．０６８５×１０8Ｐａ（３００００ポンド／平方インチ）の高い降伏強度を有する導電材料からなるシェルとを備える、半導体パッケージアセンブリが提供される。
【００５０】
該アセンブリは、コンタクトパッドを有する少なくとも１つのさらなる能動半導体装置と、前記少なくとも１つのさらなる能動半導体装置の前記コンタクトパッドを前記基板の他方の表面のコンタクトパッドに接続するための手段とをさらに含むことができる。
【００５１】
該アセンブリにおいて、前記少なくとも１つのさらなる半導体装置の前記コンタクトパッドを前記基板の他方の表面上の前記コンタクトパッドに接続するための前記手段は、最初に述べた前記相互接続コンタクト構造と同じ構造の相互接続コンタクト構造を含むことができる。
【００５２】
該アセンブリにおいて、導電材料からなる前記シェルは、さらなる引張強度を与えて前記コンタクト構造を前記コンタクトパッドに固定するように、前記コンタクトパッドに密着して接合され得る。
【００５３】
該アセンブリにおいて、前記基板はプリント回路板であり得、前記プリント回路板は、複数個のメタライゼーション層と、前記プリント回路板を貫通する垂直方向に延びるビア導体とを備えることができ、前記コンタクトパッドは、前記垂直方向に延びるビア導体と接し得る。
【００５４】
該アセンブリは、前記基板に固定され、前記半導体装置の上に延在して、前記少なくとも１つの能動半導体装置を前記基板に関して予め定められた位置に保持し、前記相互接続弾性コンタクト構造に対して圧縮力を与えるばねクリップ手段を含むことができる。
【００５５】
該アセンブリにおいて、前記ばねクリップ手段は、前記相互接続弾性コンタクト構造と同じ材料からなり得る。
【００５６】
該アセンブリにおいて、前記相互接続コンタクト構造は第２の自由端を有し得、前記第２の自由端は、前記プリント回路板の前記垂直方向に延びるビア導体を通って延在し得、前記垂直方向に延びるビア導体に摩擦により係合してそれとの電気的コンタクトを形成し得、なおかつ、前記半導体装置を前記基板に関して予め定められた位置に保持する役割を果たし得る。
【００５７】
該アセンブリにおいて、前記基板は、複数個の孔と、前記半導体装置に固定され得、前記孔を貫通し、前記プリント回路板に係合して、前記半導体装置を前記基板に関して予め定められた位置に保持し、前記弾性コンタクト構造に対して圧縮力を与え、前記基板上の前記コンタクトパッドを前記半導体装置上のコンタクトパッドに接続するばねクリップ手段とを備え得る。
【００５８】
該アセンブリにおいて、前記基板は、複数個のアライメント孔と、前記半導体装置に装着され、前記基板の前記孔を貫通し、前記基板に関する前記半導体装置のアライメントを維持するためのアライメントピンと、前記半導体装置と前記基板との間に配置され、前記アランメントピンによって決定されるアライメントで前記基板に関して予め定められた位置に前記半導体装置を保持するための接着手段とを備えることができる。
【００５９】
該アセンブリにおいて、前記アライメントピンは、前記可撓性のある細長いエレメントにさらなる構造的支持を与えるためにその上に形成されるシェルを有する細長いエレメントからなることができる。
【００６０】
該アセンブリは、前記第１の半導体装置と前記基板との間に配置されるキャパシタをさらに含み得、前記キャパシタは、コンタクト端子と、前記コンタクト端子を前記第１の半導体装置の前記コンタクトパッドに結合するための手段とを有し得る。
【００６１】
該アセンブリにおいて、前記基板はその中に凹部を有して形成することができ、前記キャパシタは前記凹部に配置され得る。
【００６２】
該アセンブリにおいて、前記コンタクト端子を前記第１の能動半導体装置の前記コンタクトパッドに結合するための前記手段は、前記凹部に隣接して配置されるコンタクトパッドを含み得る。
【００６３】
該アセンブリにおいて、前記基板は、異なる高さの段差部を有する第２の表面を備えることができ、前記段差部上にコンタクトパッドが設けられ得、コンタクト構造は、前記段差部上の前記パッドに固定され得、水平方向に延びる同じ平面まで延在する自由端を有し得る。
【００６４】
該アセンブリにおいて、前記基板は、前記第１の表面を通って延在する凹部と、前記凹部に配置されるキャパシタと、前記キャパシタによって保持され、前記半導体装置の前記コンタクトパッドと同じ平面で終わり、前記半導体装置に固定され、前記半導体装置との電気的コンタクトを形成するさらなるコンタクト構造とを備えることができる。
【００６５】
該アセンブリは、その上に複数個のコンタクトパッドを有する集積基板と、前記基板の前記コンタクトパッドと前記集積基板の前記コンタクトパッドとを相互接続するさらなる弾性コンタクト構造とをさらに含み得る。
【００６６】
該アセンブリは、前記集積基板上に装着される複数個のさらなる基板と、前記さらなる基板を前記集積基板に接続するコンタクト構造とをさらに含み得る。
【００６７】
該アセンブリにおいて、前記基板と前記集積基板とを相互接続する前記コンタクト構造は、第１および第２の側面を有し得、前記第１および第２の側面上のコンタクトパッドのうちの少なくともある特定のコンタクトパッド間に電気的相互接続を有するコンタクトパッドをその上に有する介在体を含み得、前記コンタクト構造は、前記介在体上の前記コンタクトパッドと前記基板上のコンタクトパッドとのコンタクトを形成し得、前記コンタクト構造は、前記介在体の前記コンタクトパッドと前記集積基板の前記コンタクトパッドとの間の接続を形成するはんだ手段をさらに含み得る。
【００６８】
該アセンブリにおいて、前記弾性コンタクト構造は、前記介在体、前記基板、または前記集積基板の前記コンタクトパッドに降伏可能に係合し、前記コンタクト構造が前記コンタクトパッドと電気的に接触している状態を保持するように、前記コンタクト構造に圧縮力が与えられるように前記基板と前記集積基板とを相互接続するための抑制手段とをさらに含み得る。
【００６９】
該アセンブリにおいて、前記抑制手段は、取り外し可能な固定手段の形であり得る。
【００７０】
この発明により、第１および第２の表面を有し、かつ前記第１および第２の表面上に導電コンタクトパッドを有する絶縁材料からなる基板と、前記基板の前記第１および第２の表面上の前記コンタクトパッドに対向するコンタクトパッドを有する複数個の半導体装置と、前記半導体装置の前記コンタクトパッドと前記基板によって保持される前記コンタクトパッドとを電気的に相互接続し、かつ、前記半導体装置が前記基板の両側の第１および第２の平行な平面に存在するように前記基板の前記表面から間隔が空けられた位置に前記半導体装置を支持するための弾性コンタクト構造と、前記基板によって保持され、前記コンタクト構造を介して前記半導体装置への電気的コンタクトを形成するためのコンタクト手段とを含む、半導体パッケージアセンブリが提供される。
【００７１】
該アセンブリにおいて、前記コンタクト手段は、１つの平面に配置され、行状に配置され得る。
【００７２】
この発明により、第１および第２の端部を有する可撓性のある細長い導電エレメントを用いることによって、電子部品によって保持されるコンタクトパッドに係合させるための構造的コンタクトを与え、前記第１の端部を前記コンタクトパッドに固定して第１の接合部を形成し、前記可撓性のある細長いエレメント上に導電材料を形成して、前記可撓性のある細長いエレメント上に延在して前記構造的コンタクトを与えかつ前記コンタクトパッドと前記構造的コンタクトとの間のさらなる強度を与えるように前記第１の接合部上および前記コンタクトパッド上に延在するシェルを形成する、方法が提供される。
【００７３】
該方法は、前記可撓性のある細長いエレメントの前記第１および第２の端部の間に屈曲部を形成するステップと、前記屈曲部上に前記シェルを形成してコンタクト構造に降伏可能なばね状の特性を与えるステップとを含み得る。
【００７４】
該方法は、コンタクトパッドをその上に有するさらなる電子部品を設けるステップと、前記可撓性のある細長いエレメントの前記第２の端部を前記さらなる電子部品上の前記コンタクトパッドに接触させてそれらの間の電気的接続を確立するステップとをさらに含み得る。
【００７５】
該方法は、前記コンタクト構造において圧縮力が維持されるように前記電子部品と前記さらなる電子部品との間に圧縮力を与えるステップをさらに含み得る該方法は、前記第２の端部を同じコンタクトパッドに固定して第２の接合部を形成するステップをさらに含み得る。
【００７６】
この発明により、電子部品上の導電端子に、突出した導電コンタクトを装着するための方法であって、前記方法は、連続した供給端を有するワイヤを設けるステップと、前記供給端を前記端子に密着して接合するステップと、前記接合された供給端から、前記端子から突出しかつそこに第１のステム端部を有するステムを形成するステップと、前記部品から間隔が空けられた関係で装着される犠牲部材に第２のステム端部を接合するステップと、前記ステムを前記第２のステム端部で切断して骨を規定するステップと、導電材料を堆積して前記骨と前記部品の少なくとも隣接する表面とを包むステップと、前記犠牲部材を除去するステップとを連続して含む、方法が提供される。
【００７７】
該方法において、前記除去ステップの間に、前記第２のステム端部は前記犠牲部材から切断され得る。
【００７８】
該方法において、前記導電材料は、その表面上に複数個の微細な突起を備えることができる。
【００７９】
該方法において、前記堆積ステップは、互いに異なる複数個の層の配置を含み得る。
【００８０】
該方法において、導電材料を含む前記層のうちの少なくとも１つは、整合端子と結合されたときに前記突出した導電コンタクトのコンタクト抵抗を低減するために鋸歯状の形態を有し得る。
【００８１】
この発明により、突出した導電コンタクトを電子部品上の導電端子に装着するための方法であって、前記方法は、連続する供給端を有するワイヤを前記端子に与えるステップと、前記供給端を前記端子に密着して接合するステップと、前記供給端から、前記端子から突出しかつそこに第１のステム端部を有するステムを形成するステップと、前記ステムを第２のステム端部で切断して骨を規定するステップと、導電材料を堆積して前記骨と前記端子の隣接する表面とを包むステップと、少なくとも１つの電子部品の複数個の端子にこれらの同じステップを行なうステップとを連続して含み、前記端子は異なる平面にあり、前記形成ステップによって複数個の自由な立った状態の突出したステムが得られ、前記切断ステップは、それぞれのステムに対してすべて共通の平面で行なわれる、方法が提供される。
【００８２】
該方法において、前記端子は異なる平面にあり得、前記形成ステップは前記異なる平面において行なわれ得る。
【００８３】
この発明により、予め定められたパターンに配列されるコンタクトパッドをその上に有する別個のテストまたはバーンイン基板を用いることによって、複数の弾性コンタクト構造がその上に装着される半導体装置に対してテストおよび／またはバーンインの手順を行なうための方法であって、前記方法は、前記複数個の弾性コンタクト構造を有する前記半導体装置を前記テストまたはバーンイン基板に関して圧縮力下で配置して、前記半導体装置に関連する前記弾性コンタクト構造を前記テストまたはバーンイン基板の前記コンタクトパッドに係合しかつそれとの電気的コンタクトを形成するように降伏可能に付勢するステップと、前記弾性コンタクト構造が前記テストまたはバーンイン基板の前記コンタクトパッドに係合している間に前記半導体基板にテストを行なうステップと、前記テストまたはバーンインの終了後、前記複数個の弾性コンタクト構造を有する前記半導体装置を前記テストまたはバーンイン基板の前記コンタクトパッドとの係合から解法するステップとを含む、方法が提供される。
【００８４】
該方法は、たとえば、予め定められたパターンに配列された複数個のコンタクトパッドをその上に有する集積基板とともに用いるための方法であって、前記テストまたはバーンインの手順の終了後に、前記半導体装置の前記弾性コンタクト構造を前記集積基板上の前記コンタクトパッドに係合するように配置するステップと、前記集積基板の前記コンタクトパッドと前記コンタクト構造との永久的な接続を形成するステップとをさらに含み得る。
【００８５】
該方法において、前記コンタクト構造はベース端および自由端を有し得、前記自由端間の間隔が前記ベース端間の間隔とは異なり得、かつ前記基板上の前記コンタクトパッド間の間隔に対応するように、前記自由端間の前記間隔を変えるステップをさらに含み得る。
【００８６】
この発明により、突出した導電コンタクトを電子部品上の導電端子に装着するための方法であって、前記方法は、連続する供給端を有するワイヤを設けるステップと、前記供給端を前記端子に密着して接合するステップと、前記供給端から、前記端子から突出しかつそこに第１のステム端部を有するステムを形成するステップと、第２のステム端部で前記ステムを切断して骨を規定するステップと、導電材料を堆積して前記骨および前記端子の隣接する表面とを包むステップとを含む、方法が提供される。
【００８７】
該方法において、前記形成ステップおよび前記切断ステップは、ワイヤボンディング装置によって行なわれ得、前記切断ステップと前記堆積ステップとの間に、前記ワイヤボンディング装置の外部の工具を用いて前記骨を形づくるステップをさらに含むことができる。
【００８８】
該方法において、前記導電材料は、その表面に複数個の微細な突起を備え得る。
【００８９】
該方法において、前記堆積ステップは、互いに異なる複数個の層の配置を含み得る。
【００９０】
該方法は、たとえば、複数個の前記端子に行なわれる方法であって、前記形成ステップによって複数個の自由な立った状態の突出したステムを得ることができ、前記切断ステップはそれぞれのステムに対してすべて共通の平面で行なわれ得る。
【００９１】
該方法は、たとえば、少なくとも１つの電子部品の複数個の前記端子に対して行なわれる方法であって、前記端子は異なる平面にあり得、前記形成ステップによって複数個の自由な立った状態の突出したステムを得ることができ、前記切断ステップは、それぞれのステムに対してすべて共通の平面で行なわれ得る。
【００９２】
該方法は、たとえば、電子部品の少なくとも１つの端子に対して行なわれる方法であって、前記ワイヤは主に、金、銅、アルミニウム、銀、インジウム、およびその合金からなる群から選択される金属からなり得、前記骨は、ニッケル、コバルト、ボロン、リン、銅、タングステン、チタン、クロム、およびその合金からなる群から選択される導電材料からなる第１の層でコーティングされ得、前記導電材料の頂部層は、インジウム、ビスマス、アンチモン、金、銀、カドミウム、およびその合金からなる群から選択されるはんだであり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９３】
一般に、この発明のコンタクト構造は、表面と、その上にある、電子部品の表面から接近可能でありかつ表面を有する導電コンタクトパッドとを有する電子部品を組込む装置とともに使用するためのものである。導電性の、可撓性の細長いエレメントが、第１および第２の端部を有して設けられる。第２の端部は自由な状態のままで、第１の密着した接合部を形成するために第１の端部をコンタクトパッドにボンディングするための手段が設けられる。コンタクトパッドと導電シェルとの間の接合強度がコンタクトパッドと可撓性の細長いエレメントとの間の接合強度よりも大きくなるよう第２の密着した接合部を設けるために、導電シェルは、可撓性の細長いエレメントと、第１の端部をコンタクトパッドにボンディングする手段に隣接するコンタクトパッドの表面の少なくとも一部とを包む。
【００９４】
より特定的には、図面に示されるように、図１のコンタクト構造１０１は、たとえば１つ以上の半導体装置を支持するプラスチックラミネート、セラミックまたはシリコンパッケージの能動または受動半導体装置であってもよい電子部品１０２と接触するために用いられるためのものである。それはコネクタ等の相互接続部品であってもよい。代替的に、それは半導体パッケージまたは半導体装置のための生産、テストもしくはバーンインソケットであってもよい。いずれにしても、支持基板とも呼ばれ得るこの電子部品１０２は、コンタクト構造１０１を支持するために用いられる。この電子部品は１つ以上の導電コンタクトパッド１０３が設けられ、この導電コンタクトパッド１０３は、典型的には表面１０４上のある面にあるか、またはパッド１０３がさまざまな位置に位置づけられかつさまざまな面にさまざまな角度で位置する状態で電子部品１０２の表面１０４からもしくは表面１０４を通って接近可能である。パッド１０３は電子部品１０２の外周に配置され得る。それらはさらに、当業者には周知である、領域アレイ、端縁付近もしくは中央線パッドアウトまたは上述のものの組合せにも置かれ得る。典型的には、各パッド１０３はそれに専用の電気的機能を有する。ある適用例では、コンタクトパッド１０３は実際には、異なる面にあるか、または部品の端縁の上に位置される。コンタクトパッド１０３は任意の所望の外形であり得る。たとえば、それらは、平面において円形または矩形であり得、露出面１０５を有し得る。パッド１０３は一例として任意の寸法を有するが、典型的には２〜５０ミルの範囲にある。
【００９５】
コンタクト構造１０１は、典型的には、成形のしやすさを意図した、短い直径のゆえの可撓性を有し、かつ第１の端部１０７と第２の端部１０８とを有する、細長いエレメント１０６からなる。それはコアワイヤまたは「骨」とも呼ばれ得る。この細長いエレメント１０６は、金、アルミニウムまたは銅等の好適な導電性材料に、所望の物理的特性を得るためにたとえばベリリウム、カドミウム、シリコンおよびマグネシウム等の少量の他の金属を加えて形成される。加えて、白金族の金属等の金属または合金が用いられ得る。代替的に、鉛、錫、インジウムまたはそれらの合金を用いて細長いエレメントを形成することができる。この細長いエレメント１０６は０．２５〜１０ミルの範囲の直径を有し得るが、好ましい直径は０．５〜３ミルである。細長いエレメント１０６は任意の所望の長さを有し得るが、小さい外径の半導体装置および実装に関連しての使用に釣り合う長さは１０〜５００ミルの範囲であろう。
【００９６】
導電性の細長いエレメント１０６の第１の端部１０７とコンタクトパッド１０３の１つとの間に第１の密着した接合部を形成するための手段が設けられる。この接合をなすための任意の好適な手段が利用され得る。たとえば、細長いエレメント１０６が中を通って延びかつ典型的には第１の端部に球部が設けられる毛管（図示せず）を利用するワイヤボンディング部がパッド１０３と係合し、それにより、圧力および温度または超音波エネルギを与えると、ワイヤボンディング部、典型的には球形接合部１１１が形成されて、細長いエレメント１０６の第１の端部１０７をパッド１０３に接続する。所望のワイヤボンディング部１１１が形成された後、毛管は細長いエレメント１０６の所望の長さが毛管から延びるよう持ち上げられ得、ワイヤを局所的に溶かすことによって切断を行なって細長いエレメント１０６をせん断して、細長いエレメント１０６の第２の端部１０８に球体１１２を形成させかつ毛管内の細長いエレメント１０６の残りの長さのところに対応する球部をさらに設けるので、球形ボンド接続をなすことが所望される場合には、同じワイヤボンディング機を用いて、次のパッドと次のコンタクト構造を作ることができる。代替的にウェッジ形ボンディング部が用いられてもよい。
【００９７】
この発明に従うと、「骨」を被覆する「筋」とも呼ばれ得る導電シェル１１６は、細長いエレメント１０６の上に形成され、それとコンタクトパッド１０３の表面領域１０５とを完全に取囲み、ワイヤボンディング部１１１を直接取囲みかつ好ましくはコンタクトパッド１０３上を延びて、コンタクトパッドの露出面全体への直接の接着による、コンタクトパッド１０３への第２の密着した接合部を形成する。こうして、コンタクト構造１０１は第１および第２の密着した接合部によってコンタクトパッド１０３に固定される。シェル１１６は、導電特性を有することに加えて、後に説明する複合コンタクト構造１０１のために所望される他の機械的特性をさらに有する。
【００９８】
シェル１１６は、コンタクト構造に対する所望の機械的特性を与えるための材料で形成される。シェルの材料は主に、少なくとも２．０６８５×１０8Ｐａ（平方インチ当り少なくとも３０，０００ポンド）の高い耐力を有する材料であるべきである。本コンタクト構造に関連して、コンタクト構造１０１とコンタクトパッド１０３との間の接着力は、主にまたは有力には、つまり５０％以上は、シェル１１６とコンタクトパッド１０３との間の接着によるものである。シェル１１６は典型的には０．２０〜２０ミルの範囲の壁部の厚みを有し、好ましくは０．２５〜１０ミルの壁部の厚みを有する。この発明に従うシェル１１６は、細長いエレメントまたは骨１０６にその長さに沿って、およびパッド１０３の表面に接着して、事実上単一の構造を与える。典型的には、細長いエレメントまたは骨１０６の硬度は、シェル上の材料のそれよりも小さい。塑性的に変形するコンタクト構造を有することが所望される場合には、銅または鉛−錫はんだを一例とするはんだ等の導電性材料から形成され得る。シェル１１６にばね特性をもたせることが所望される場合には、ニッケル、鉄、コバルトまたはそれらの合金が用いられ得る。ある適用例においてシェル１１６にとって所望の特性を作るであろう他の材料は、銅、ニッケル、コバルト、錫、ホウ素、リン、クロミウム、タングステン、モリブデン、ビスマス、インジウム、セシウム、アンチモン、金、銀、ロジウム、パラジウム、白金、ルテニウムおよびそれらの合金である。典型的には、シェルを含む最上層は、必要であれば、金、銀、白金族の金属もしくはその合金、または種々のはんだ合金からなる。ニッケル等のある材料はある浴条件下で細長いエレメント１０６上に電気めっきされると、内部圧縮圧力を生じさせて、作られたコンタクト構造１０１を変形または破壊するのに要する応力を増加させる。ニッケル等のある材料は、５．５１６×１０8Ｐａ（平方インチ当り８０，０００ポンド）を超える引張り強さを与え得る。
【００９９】
上に挙げた材料の１つ以上からなるシェルまたは「筋」１１６は、従来の湿式めっき技術を用いて可撓性の細長いエレメントまたは「骨」上に形成され得る。シェル１１６はさらに、従来の薄膜加工において用いられる物理または化学蒸着めっき技術を用いて細長いエレメント１０６を包むことによって設けられ得、気体、液体または固体プリカーソルを用いる分解プロセスおよび蒸発またはスパッタリングを含み得る。
【０１００】
したがって、コンタクト構造１０１に対して所望される最終的な特性は、骨１０６と筋１１６とを含む一方で、所望の導電性、およびコンタクトパッド１０３とともに形成される第１および第２の密着した接合部に対する所望の引張り強さまたは接着等の他の物理的特性を達成するコンタクト構造１０１に容易に構想され得る。可撓性の細長いエレメントまたは骨１０６を完全に包むシェルまたは筋１１６は、コンタクトパッド１０３の上に置かれて、それとの第２の接着接合を形成する。
【０１０１】
前述の説明に関しては、単一のコンタクト構造１０１が説明された。しかしながら、何百ものコンタクト構造１０１が、単一の電子部品または複数のそのような電子部品上でのめっきまたは堆積プロセス中に同時に作られ得ることが理解されるはずである。
【０１０２】
シェル１１６は、コンタクトパッド１０３上に置かれるのに、シェル１１６の長さ全体にわたって実質的に一様な厚みを有することがわかる。シェルの厚みは、シェルを含む層の性質を調整することによって、または堆積パラメータを変えることによって、代替的に変えることができる。コンタクト構造またはピン１０１の自由な上端は、シェル１１６下の細長いエレメント１０６の第２のまたは自由な端部に典型的には設けられる球部１１２の形状を反映させるようほんの僅かながら大きい。所望されるならば、細長いエレメント１０６の第２の端部に設けられる球部１１２は、溶断技術以外の、連続するワイヤを切断する手段によって取除かれ得ることが理解されるはずである。こうして、第２の端部は、細長いエレメント１０６の直径と同じ直径を有する実質的に円筒形の部材の形態をとるだろう。
【０１０３】
コンタクト構造において弾性を与えることが所望される場合には、図２に示されるコンタクト構造１２１が利用され得る。コンタクト構造１２１は、図１に示される細長いエレメント１０６と同じ導電性材料から形成され得る、可撓性の細長い導電エレメント１２２からなる。それは、球形接合部１２６が球形接合部１１１と同じ態様で第１の端部１２３に形成されパッド１０３に接着される、第１の端部１２３と第２の端部１２４とを設ける。細長い導電エレメント１２２がワイヤボンダの毛管を通って開放される一方で、片持ばりまたは片持部１２２ａは屈曲部を形成する。こうして、少なくとも１つの片持ちされた部分を形成する屈曲部が設けられる。このような片持ちされた部分は、この後設けられるように、コンタクト構造１２１に弾性能力を与え得る。屈曲部１２２ａが形成された後、適当なせん断動作によって第２の端部１２４に先端１２７が設けられる。この後、シェル１３１が、細長い導電エレメント１２２を包み、コンタクトパッド１０３に接着しかつその上に位置するよう、既に説明したシェル１１６と同じ態様で細長い導電エレメント１２２上に形成される。図２に示される形状そのもの以外の種々の形状が用いられ得ることが理解され得る。
【０１０４】
コンタクト構造１２１に付加的な力を伝達するために、シェル１３１は主に、強い、導電性の、硬い材料等の、高耐力化特性を伝える材料で、図１に関連して前に述べた厚みに形成される。このような導電性材料は、ニッケル、コバルト、鉄、リン、ホウ素、銅、タングステン、モリブデン、ロジウム、クロミウム、ルテニウム、鉛、錫およびそれらの合金の群から選択され得る。
【０１０５】
コンタクト構造１２１においては、細長い導電エレメント１２２はコンタクト構造１２１の道筋または形状を定義し、シェル１３１は、コンタクト構造の跳ね返りまたは弾性、および貴の最上層を通して低抵抗の、ばねで負荷を与えられるコンタクトを設ける能力等の、コンタクト構造の機械的および物理的特性を定義することがわかる。図２を見るとわかるように、コンタクト構造１２１の第２のまたは自由な端部が上下動すると、片持部または屈曲部１２２ａは、第２の自由端の位置の変化に容易に対応し、コンタクト構造１２１の第２の端部をその元の位置に戻そうとして、跳ね返り、所与の設計の範囲内で実質的に一定の降伏可能な力を与える。ばねの形状は、電子部品１０２の表面に対して任意の角度で向けられる力に対して弾性的な態様で応答するよう設計され得る。
【０１０６】
図３には、２つの屈曲部１３７ａおよび１３７ｂを有しかつ一方の端部に球形接合部１３８を有しかつ他方の端部に球部１３９を有する可撓性の細長い導電エレメント１３７が設けられた、この発明を組込む別のコンタクト構造１３６が示される。図示されるように、屈曲部１３７ａおよび１３７ｂは対向する方向において対面する。既に述べたタイプのシェル１４１が設けられている。しかしながら、それは、第１のまたは内側の層１４２と第２のまたは外側の層１４３とから形成される。一例として、第１のまたは内側の層１４２は、コンタクト構造に対して所望の跳ね返りおよび／または耐力を与えるよう、たとえば１〜３ミルの好適な厚みのニッケルまたはニッケル合金の被覆の形態をとってもよい。コンタクト構造１３６に対して特定の外面を設けることが所望されるとすると、第２のまたは外側の層１４３は金またはほかの好適な導電性材料で形成され得る。ある適用例では、たとえばはんだコンタクトを有するコンタクト構造１３６を用いるために、第１のまたは内側の層１４２をバリア層として用いて、金とはんだとの相互作用を防ぐことが所望されるかもしれない。このような適用例では、銅またはニッケルの薄い層で可撓性の細長い導電エレメント１３７を被覆した後に、１〜１．５ミルの鉛−錫合金等のはんだが所望されるかもしれない。こうして、２つより多い層のシェルを形成することによって、コンタクト構造のための付加的な望ましい特徴を得ることが可能であることがわかる。さらに、所望されるならば、付加的な層はある適用例ではシェルの一部として設けられ得ることも理解されるはずである。
【０１０７】
図４には、可撓性の細長い導電エレメント１４７が外側に向いた屈曲部１４７ａを設け、可撓性の細長い導電部材１４７を包むシェル１４８が設けられている、この発明を組込む別のコンタクト構造１４６が示される。しかしながらこの例では、シェル１４８は、その外面上においてその長さに沿って縦に間隔をとった微細な突起１４９を設けるような態様で形成されている。これらの突起または凹凸は、シェル１４８に鋭いこぶ状めっきが形成されるようめっき浴における処理条件を調整する等の数多くの方法で作られ得る。
【０１０８】
この発明を組込む別のコンタクト構造は、Ｕ形屈曲部１５２ａの形態の片持部を設け、シェル１５３を上に有する可撓性の細長いエレメント１５２からなる、図５に示されるコンタクト構造１５１である。コンタクト構造１５１において電流の導通中に生ずる電気的インダクタンスを低減するために、屈曲部１５２は、銀の粒子を充填されるシリコンゴム等の好適なタイプの導電性コンプライアントポリマー塊１５４に埋込まれる。コンプライアント導電性エラストマー１５４は、実質的にはコンタクト構造１５１の弾性部分１５２ａの動きを抑制しない。材料１５４の導電率は典型的には１０-2〜１０-6Ωｃｍの範囲を取り得る。
【０１０９】
図６では、図２に示されるタイプと同様のコンタクト構造１５５が、従来のプリント回路板１５６の形態をとる電子部品と関連して用いられる。プリント回路板１５６の一方の側からプリント回路板１５６の他方の側への電気的接触がなされ得るよう、めっき構造１５８が中を通って延びて、プリント回路板１５６の対向する面に設けられる環状リング１５９を形成する、めっきされた貫通孔１５７の形態をとる従来的な縦方向のビア導体をプリント回路板１５６に設ける。図示されるように、コンタクト構造１５５は、プリント回路板１５６の各側に設けられ、コンタクトパッドとして機能するリング１５９を形成するめっき構造１５８と接触する。したがって、コンタクト構造１５５は、めっきされた貫通孔１５７の対向する側に設けられる、回路板１５６の各側に対面する２つの電子部品上のコンタクトパッド間の電気的接続を形成するよう働く。コンタクト構造１５５の一部として設けられるシェル１３１は、めっきされた貫通孔１５７を通ってさらに延び、めっきされた貫通孔１５７の両側に設けられる環状めっき１５８上に置かれることがわかる。このような構造は、コンタクト構造１５５の可撓性の細長いエレメントの接続プロセス中にプリント回路板１５６を一方の側から他方の側へ単に裏返すことによって容易に製造され得る。この後説明されるように、このタイプの構造は介在体に関連して用いられ得る。コンタクト構造１５５を利用することによって、プリント回路板の対向する側にコンプライアンス能力が与えれて、図６に示されるコンタクト構造を支持する介在体による、電子部品上の一致するパッド間における向い合せの接続を可能にする。
【０１１０】
コンプライアンスが一方の側においてのみ必要とされる場合には、図７に示されるような構造が利用できる。この実施例では、図７で見てたとえば底部側である一方の側上に設けられるコンタクト構造１６１は、球形接合部の形態をとる第１の接合部１６３がメタライゼーション１５８に固定される可撓性の細長いエレメント１６２からなる。コンタクト構造１６１は、孔１５７を横切って延びるループを形成して、当業者には周知のタイプのウェッジボンディングの形態をとる第２の接合部１６４および半導体業界で用いられるワイヤボンディング機の使用等の好適な手段によってリング１５９の他方の面にボンディングされる。可撓性の細長いエレメント１６２は、前に述べたタイプの材料のシェル１６６によって覆われる。電子部品１５６の下側にはコンプライアンスは必要ではないため、コンタクト構造１６１は図１に示されるような真っ直ぐなピン状のコンタクト構造１０１によって置換えられ得ることも理解されるはずである。
【０１１１】
図８には、はんだ柱を形成するために用いられる、この発明を組込むコンタクト構造１７１の別の実施例が示される。コンタクト構造１７１は複合コンタクト構造であり、実質的に１２０度の間隔をとりかつ単一のコンタクトパッド１０３上にマウントされる、図１に示されるタイプの３つの「骨」構造１０６を含む。３つの「骨」構造１０６が作られた後、第１の連続するシェル層１７２が細長い「骨」１０６と導電パッド１０３との上に堆積されて、コンタクト構造１０１のようなコンタクト構造を形成する。次いで、その間にはんだ層１７４を置くことによって、この構造ははんだ柱に完成される。はんだ柱コンタクト構造１７１を形成するのに、はんだは、ピン状のコンタクト構造と端子１０３の被覆された表面との間を橋絡する鉛と錫との合金等の好適なタイプのものであってもよい。はんだ柱の使用に依って、はんだ柱は、たとえば１０〜５０ミルの範囲の直径を有し得、典型的な直径は１０〜２０ミルである、さまざまなサイズであり得る。これらのはんだ柱はたとえば１０〜２００ミルの好適な高さを有し得、典型的な高さは２０〜１５０ミルである。既に説明されたように、コンタクト構造１０１の球部１１２は、所望されるならば非溶断動作の使用によって取除かれ得る。
【０１１２】
図９には、各コンタクトパッドに対して２つの冗長弾性コンプライアントコンタクト構造１７７を設けるために、対向する方向において対面する片持された部分１７７ａおよび１７７ｂを有して単一パッド１０３上にマウントされる２つのコンタクト構造１７７が設けられる複合コンタクト構造１７６が示される。
【０１１３】
図１０には、はんだ１８２が、コンタクト構造１７７の上端および下端を橋絡するために設けられるが、屈曲部１７７ａおよび１７７ｂを有するコンタクト構造１２１の部分は橋絡しないため、コンプライアンスが依然として保持される、別の複合コンタクト構造１８１が示される。このような構成では、はんだ１８２が介在する状態で３つのそのようなコンタクト構造１７７が１２０度の間隔をとって設けられ、コンタクト構造１７７ははんだ付け可能なコンタクトを形成するために弾性を有する必要がないことがさらに理解されるはずである。
【０１１４】
図１１には、プローブ状コンタクト構造１８６が示される、この発明を組込むコンタクト構造の別の実施例が示される。これは、一方の端部がコンタクトパッド１０３に固定される可撓性の細長いエレメント１８７からなる。この可撓性の細長いエレメント１８７は、屈曲した片持部１８７ａを設ける。別の部分１８７ｂは、電子部品１０２の一方の端縁を超えるかまたは代替的には前述したタイプの送り貫通孔を通って下方に延び、スタンドオフとして働く厚いフォトレジスト１８９により部品１０２に固定されるアルミニウム層等の犠牲金属層１８８にウェッジボンディング等の好適な手段によってボンディングされる。このステップが完了した後、このアルミニウム層１８８は、水酸化ナトリウム等の好適なエッチングで除去されることによって犠牲にされ得る。次いで、この可撓性の細長いエレメント１８７はニッケルコバルト合金または前述のほかの好適な材料から形成されるシェル１９０でもって前述の態様で被覆されて、湾曲した遠端が部品１０２下の位置に配置される自立形のばね状コンタクト構造１８６を設け得る。シェル１９０に用いられる材料は、プローブコンタクト構造の自由端の撓み特性を制御することを可能にする。代替的に、シェル１９０をまず完成させて、その後に犠牲層１８８をエッチングで除去することもできる。代替的に、端部１０３への細長い部材の接合はウェッジボンディングであってもよく、犠牲構造１８８への接合は球形接合であってもよいことがさらに理解されるはずである。
【０１１５】
図１２には、接合部１９３によってコンタクトパッド１０３にボンディングされる可撓性の細長いエレメント１９２を設ける別のプローブコンタクト構造１９２が示される。前の実施例にあるように、可撓性の細長いエレメント１９２は、片持部または屈曲部１９２ａおよび部分１９２ｂが設けられる。部分１９２ｂは、端縁１９４を超えるかまたは部品１０２に設けられる孔を通って延びる。シェル１９５は可撓性の細長いエレメント１９２の上に設けられる。付加的な層がシェル１９４上に設けられ、これらの層は誘電体材料で形成される層１９６に金属層１９７が続いたものからなる。層１９７が接地される場合、制御されたインピーダンスを伴なう、シールドされたコンタクトを設けるプローブコンタクト構造１９１が設けられる。したがって、シールドがプローブ構造の電気的性能を改良するのに望まれるかまたは必要であるシステムにおいて、プローブコンタクト構造１９１を用いることが可能である。図１２に示されるように、プローブコンタクト構造１９１の最も遠い端部は誘電体層１９６と金属層１９７とに接触しない状態にされ得るので、別のコンタクトパッドまたは別の構造との直接の接触が可能である。
【０１１６】
図１３には、プリント回路板の形態をとる電子部品２０２が後に説明される介在体として用いられ得る、この発明を組込むコンタクト構造２０１の別の実施例が示される。前の実施例にあるように、それは、コンタクトパッド２０４を設けるためにめっきによって取り囲まれる孔２０３が設けられる。コンタクト構造２０１は、電子部品２０２の一方の側上で上方に延びる部分２０６と、孔２０３を通って電子部品２０２の他方の側へ下方に延びる別の部分２０７とを有する、前述のタイプのものである。部分２０７は、前述のようにエッチングによって除去される犠牲基板（図示せず）に一時的にボンディングされる。このような構造では、電子部品２０２の両側から電気的接続がなされ得ることがわかる。
【０１１７】
図１４に示されるのは、組立中に犠牲アルミニウム層２１２が用いられる、この発明を組込むコンタクト構造２１１の別の実施例である。アルミニウム層２１２上においてコンタクトパッドを形成することが所望される領域には、複数の窪んだ突起または孔２１３がアルミニウム層２１２の表面に形成される。図示されるように、これらの窪んだ突起または孔２１３は、頂端で終わる、逆転したピラミッドの形態であり得る。アルミニウムにおける窪んだ突起または孔２１３は次いで金またはロジウム２１４等の導電性材料２１４を充填される。これに、ニッケル層２１６と金の層２１７とが続く。次いで、金またはアルミニウム等の好適な材料から形成される可撓性の細長い導電エレメント２１８が、接合部２１９等の好適な手段によって金層２１７にボンディングされる。可撓性の細長いエレメント２１８は、湾曲部または屈曲部２１８を通って延び、次いで電子部品１０２の一方の側上を通り、コンタクトパッド１０３の頂部上を延びて、接合部２２０による等の好適な態様でそこにボンディングされる。この後、前述したタイプのばね合金材料で形成されるシェル２２１が、可撓性の細長いエレメント２１８上に堆積され、コンタクトパッド１０３上と金の層２１７上とを延びて、コンタクト構造を完成させる。シェル２２１の特性と接合部または湾曲部２１８の道筋との適当な組合せによって、所望の弾性が得られ得る。
【０１１８】
このめっき手順中、犠牲アルミニウム層２１２は、当業者には周知の態様で、好適なレジストで覆われ得る。コンタクト構造が完成した後、レジストは除去され得、犠牲アルミニウム層２１２は前述の態様で溶解されて、コンタクト構造２１１の自由端にコンタクトパッド２２４を設けることができる。この態様では、コンタクトパッドは、アルミニウムパッド上にある酸化物を破壊し、尖端のまわりのアルミニウムパッドを変形させることによってそれとの十分な電気的接触をなすよう半導体装置上のアルミニウムパッド等の別のパッドに接触するために、高い局所的圧力を与え得る複数の尖端を有する等の制御された外形を伴って構成され得ることがわかる。この高い接触力は、コンタクトパッド２２４上に、相対的に小さい、全体的な力を加える間に生じ得る。
【０１１９】
図１５には、コンタクト構造２２６の自由端によって支持されるコンタクトパッド２２７を示す、この発明を組込むさらに別のコンタクト構造が示される。コンタクトパッド２２７は、矩形のコンタクトパッド２２７の一方の端部で支持される、ぶら下がった、機械で成形されるプローブ２２８を有する。コンタクトパッド２２７はコンタクトパッド２２４と同様の態様で構成され、一例としてニッケルまたはロジウムの先端またはプローブ２２８と、ニッケルまたはロジウムでさらに形成される層２２９とを設け得る。層２２９はニッケル合金の別の絶縁層２３１で覆われ、それは金の層２３２で覆われる。導電性材料の可撓性の細長いエレメント２３６は、接合部２３７によってパッド１０３に接続され、片持部または屈曲部２３６ａを通って半導体構造１０２の端縁上を延びて、接合部２３８による等の好適な態様で金の層２３２にボンディングされる。可撓性の細長いエレメント２３６ならびに接合部２３７および２３８はシェル２３９でオーバーめっきされる。シェル２３９は前述したタイプの強い合金であり、パッド１０３上と金の層２３２全体上とを延びる。このタイプのコンタクト構造２２６では、コンタクト構造２２６の、負荷作用に対する撓みを制御する能力を高める、片持されたプローブ２２８が設けられることがわかる。
【０１２０】
図１６には、この発明を組込む別のコンタクト構造２４１が示される。図示されるコンタクト構造はループに曲げられる。これは、導電性材料の可撓性の細長いエレメント２４２をとり、それを球形接合部２４３等の好適な態様でコンタクトパッド１０３の一方の側にボンディングし、次いで可撓性の細長いエレメントをおおむね「Ｕ」の形をとる引っ繰り返ったループ２４２ａに形成し、次いで可撓性の細長いエレメントの他方の端部をウェッジボンディング部２４４等の好適な手段でコンタクトパッド２４３の他方の側に取付けることによって達成される。次いで、シェル２４６が、前述の態様で可撓性の細長いエレメント２４２上に形成され得、接合部２４４および２４６上とコンタクトパッド１０３の端縁上とに堆積される。このように、相対的に堅固なコンタクト構造２４１を設けることが可能である。所望されるならば、２つ以上のループ状コンタクト構造２４１がパッド１０３上に設けられ得ることが理解されるはずである。たとえば、同じコンタクトパッド上に互いに間隔をとった２つのそのような構造が設けられ得る。
【０１２１】
図１７には、この発明を組込む別のコンタクト構造２５１が示され、それは、同じパッド１０３上において互いに隔てられてマウントされ、かつはんだ層２５２がコンタクト構造２４１上に形成されてコンタクト構造２４１の間に設けられるＵ形の空間を橋絡する、図１７に関連して既に記載したコンタクト構造２４１の２つを含む。加えて、図示されるように、はんだは２つの別個のコンタクト構造２４１を橋絡して単一のはんだ隆起２５３を設け得る。所望されるならば、はんだが、２つのコンタクト構造２４１の間は橋絡しないがコンタクト構造２４１の各々に形成される橋絡の間のみを橋絡してパッド１０３上に別個のはんだ隆起を設けるよう、２つのコンタクト構造２４１を十分に離すことができることが理解されるはずである。
【０１２２】
図１８には、大きなコンタクトパッド１０３が半導体部品１０２またはほかの電子部品上に設けられ、かつ前述のタイプの複数のコンタクト構造２４１がパッド１０３の外周に置かれる、さらに別のコンタクト構造２５６を示す。内部の細長いエレメントまたは骨のボンディングは球形接合部２４３で開始され、後続するループはウェッジボンディング部２４４が介在する状態で作られて、事実上ある堆積を閉じ込める矩形の囲いを形成する。内部の細長いエレメントは次いで前述したタイプのシェル（図示せず）で上を覆われる。この矩形の囲いは次いではんだ（図示せず）によって満たされて、所望される場合にはヒートシンクとして働き得る自立形のはんだコンタクトまたは隆起を設け得る。
【０１２３】
図１９には介在体３０１が図示され、これは、第１および第２の平面３０３および３０４を有する基板３０２からなる。基板３０２はたとえば５〜２００ミルの範囲の好適な厚みを有し得、好ましくは２０〜１００ミルの厚みを有する。基板３０２は、絶縁体として働く成形されたプラスチック等の好適な材料で形成され得、第１の面３０３を通って延びる複数の隔たった孔３０６と、第２の面３０４を通って延びる複数の隔たった孔３０７とが設けられる。孔３０６および３０７は、断面において円形等の任意の所望の外形を有し得る。図示されるように、孔３０６および３０７は偏心である。したがって、孔３０６および３０７の各々は、それが通って延びる面に対して垂直に延びる、真っ直ぐな面を付けられた壁部３０８が設けられ、孔に向かって内方かつ下方に傾斜する傾斜した壁部３０９を含み得る。図１９からわかるように、孔３０６および３０７は対で配置され、各対の孔は互いに関してわずかにオフセットされ、かつそれらの間を延びる通路３１１によって相互接続されるため、事実上、基板の一方の側にある孔の一方の部分が基板の他方の側を通って延びる部分に対してオフセットする状態で基板３０２を通って延びる単一の孔が設けられる。したがって、事実上、選択的に金で上を覆われる銅等の材料で形成されるめっき３１３を有するめっきされた貫通孔を設けるためにプリント回路板で用いられる等の従来的な態様でめっきされ得る複合孔３１２が設けられる。各対の孔３０６および３０７間に設けられるオフセットのため、孔３０６および３０７の各々の底部において、めっき３１３が上に設けられる平坦な肩部３０６が設けられる。めっき３１３が上に設けられる肩部３１６は、前述しかつ図２で示されたタイプのコンプライアントコンタクト構造１２１が形成され得る領域を形成する。このようなコンタクト構造のシェル１３１を形成する材料は、複合孔３１２中をめっきしてコンタクト構造１２１とめっき３１３との間における優れた接合部を形成するために設けられるめっき３１３の上をさらに延びる。
【０１２４】
図１９からわかるように、コンタクト構造は、それらの自由端が後述する電子部品と接触し得るように基板３０２の対向する側上の平面３０３および３０４を超えて延びるよう好適な長さを有する。相互接続構造１２１の自由端はたとえば１０〜２００ミルおよび好ましくは２０〜１００ミルの好適な距離をとって隔てられ得る。基板３０２は種々のタイプのプラスチックで形成され得る。たとえば、それらはポリエーテルイミド、ポリスルホンまたは液晶ポリマー基プラスチック成形材料でもあり得る。
【０１２５】
図１９に示される構成では、電極の対は互いから絶縁される。しかしながら、もし所望されるならば、側面または面３０３および３０４上にめっき３１３の導電部分を単において適当な相互接続をなすことによって、電極の対が相互接続され得ることは明らかである。たとえば、面３０３および３０４上の共通のめっき部分は、電源コンタクトおよび接地コンタクトへの適当な相互接続をなす電源面および接地面を表わし得る。
【０１２６】
図２０には、ポリイミド等の好適な材料で形成れさる薄いプラスチックシートの形態をとるプラスチック基板３２２からなる両面介在体３２１が示される。複数の隔てられた孔３２３が基板３２２に穿孔または成形され得る。基板はさらに、グラスファイバで強化されたエポキシ等の強化エポキシラミネートおよびそこを通って穿孔される孔３２３の形態をとってもよい。前述したタイプのめっき３２４が、孔３２３を通ってめっきを行ない、図２に示されるように、基板３２２の上側にメタライゼーション３２６を設けかつ下側にメタライゼーション３２７を設けるために用いられる。しかしながら、この発明に関連して、所望されるならば、基板３２２の下側に設けられるメタライゼーション３２７は除去され得ることがわかる。図１３に開示されるようなコンタクト構造２０１は、めっきされた貫通孔３２３に隣接して導電層３２６上にマウントされ得る。このコンタクト構造２０１は基板３２２の一方の側から弾性を有して延びるコンタクト構造１２１を含み、その一方で、プローブ型コンタクトが基板３２２の他方の側で利用可能なよう他方のコンタクト構造２０１が孔３２３を通り他方の側を超えて延びる。所望されるならば、回路が基板３２２上に設けられてコンタクト構造１２１および２０１に接続され得ることがわかる。加えて、後に説明するように、介在体３２１をほかの電子部品と位置合せするためのピン（図示せず）が基板３２２に設けられ得る。
【０１２７】
図２１には、基板３３２の一方の側に弾性コンタクト構造１２１が設けられかつ対向する側にはんだ付け可能なコンタクト３３４が設けられる、この発明を組込む別の介在体３３１が示される。めっきされた貫通孔または垂直なビア導体３３６が基板３３２に設けられる。図７に関連して前述したタイプのスタンドオフ１６１は、基板３３２の対向する側に設けられ、コンタクト構造１２１およびスタンドオフ１６１が上にマウントされるめっき３３７に接続される。したがって、介在体３３１は、その一方の側からばねコンタクトを作りかつ他方の側からはんだスタンドオフまたははんだ付け可能なコンタクトを作る能力を与えることがわかる。
【０１２８】
図２２には、めっきされた貫通孔３４３を中に有しかつスタンドオフ３４６を有する基板３４２の対向する側に配置される両面弾性コンタクト構造１２１が設けられた介在体３４１が示される。スタンドオフ３４６はループ状にされ、基板３４２によって支持されるメタライゼーション３４７上にマウントされ、基板３４２のどこにでも位置付けられ得る。図２２からわかるように、コンタクト構造１２１と接触する電子部品によって過度の圧力が与えられる場合には、コンタクト構造１２１の降伏可能な力に対する圧縮的な内方への動きをスタンドオフ３４６によって抑えるよう、スタンドオフ３４６はコンタクト構造１２１の高さよりも低い高さを有する。スタンドオフ３４６は、骨がシェルによって覆われる状態で、前述したコンタクト構造１２１と同じ方法で作られ得る。しかしながら、所望されるならば、スタンドオフの内側の可撓性の細長いエレメントの両端における接合はウェッジボンディングであってもよい。
【０１２９】
図２３には、この発明を組込む能動半導体装置アセンブリ３５１が示される。アセンブリ３５１は、当業者には周知の態様で構成され、内部のメタライゼーション層と内部の接続とを有する、シリコンボディの形態をとる半導体装置３５２からなる。それはパッシベーション層３５４によって覆われる、最上のアルミニウム合金メタライゼーション３５３を設ける。前述のタイプの複数のコンタクト構造３５５は、パッシベーション層３５４に設けられる孔３５６を通って延びて、アルミニウムメタライゼーション３５３と接触する。図２３からわかるように、コンタクト構造３５５の最上端は２列に整列され、各列における交互するコンタクト構造３５５が他方のコンタクト構造３５５の最上端からオフセットして、三次元ファンアウトを可能にする千鳥配列を設ける。半導体装置３５２上のアルミニウムパッド間の間隔は、一例として５ミルであってもよい、文字Ｄで表わされるある距離だけ離されてもよい。コンタクト構造３５５の千鳥配列の自由端は、一例としては１０ミルまたは１５ミルであってもよい、図２３に示されるｍＤで表わされる、より長い距離だけ隔てられ得る。自由端に対するこの異なる間隔は、コンタクト構造３５５の自由端に対して異なるオフセットを与えることにより容易に達成される。こうして、交互するコンタクト構造３５５からなるコンタクト構造３５５の１つの組は、コンタクト構造１２１の自由端が所望の量だけオフセットするよう、その列のほかのコンタクト構造１２１よりも大きな屈曲部が設けられ得る。このようにして、ほかの装置への相互接続のためのより大きなパッド分離が可能な状態で、半導体装置上に与えられる相対的に接近した外形を有し得ることがわかる。
【０１３０】
所望されるならば、コンタクト構造３５５のベース上を延び、かつ半導体装置３５２の表面上をパッシベーション層３５４の上に重なるように延びる、選択的なカプセル材料３５７（図２３参照）が設けられ得る。さらに、所望されるならば、図２３に示されるようにカプセル材料３５７がコンタクト構造３５５の下側端に与えられて、コンタクト構造３５５の片持部の下側部分を包むようにしてもよい。所望されるならば、コンタクト構造３５５のすべてがそのような付加的なカプセル材料３５７を設けられ得る。適用されたカプセル材料３５７は、アセンブリング動作中における半導体装置への取扱いによる損傷を防ぐかまたは少なくとも制限するのを助ける。
【０１３１】
図２４には、この発明の別の実施例を組込む半導体装置アセンブリ３６６が示され、これは、コンタクトパッドまたは領域３６８を形成するアルミニウムメタライゼーションが設けられる能動半導体装置３６７からなる。一例として、能動半導体装置はメモリチップまたはマイクロプロセッサであり得る。半導体装置３６７の表面の大部分はパッシベーション層３６９によって覆われる。孔または開孔部３７１は、フォトレジストおよび好適なエッチングを用いる等の、当業者には周知の態様で、パッシベーション層３６９に形成される。孔３７１が形成された後、連続する短絡層（図示せず）がパッシベーション層３６９上とアルミニウム合金コンタクトパッド３６８上とに堆積される。これにフォトレジスト層（図示せず）が続き、この後、孔３７１と位置合せされかつ０．５〜５ミルだけ直径が大きく好ましくは１〜３ミルである孔（図示せず）がフォトレジストに形成される。この後、ニッケルの層に金の層が続く等の好適な材料で形成されるメタライゼーション３７６が孔３７１内とフォトレジストに形成されるより大きな孔内とに形成され、その後、メタライゼーション３７６が残るよう従来的な態様でフォトレジストがストリッピングされ、メタライゼーション３７６下の領域を除く短絡層がエッチングにより除去される。図２４に示されるように、メタライゼーションは１〜３ミルの厚みに堆積されて環状の張出部３７６ａを与える。
【０１３２】
コンタクト構造１２１と同様のコンタクト構造３８１は、図示されるように、可撓性の細長い部材または骨３８２がカップ状メタライゼーション３７６に球状接合され、かつシェル３８３は環状張出部３７６の頂部上を延びて事実上より大きい直径のキャップを設けるような状態で、カップ状メタライゼーション３７６に設けられる。代替的に、コンタクト構造３８１は、孔３７１に骨を接合し、続いてシェルまたは筋を堆積し、その後フォトレジストがストリッピングされ得て短絡金属層がエッチングにより除去されることによって、孔３７１に構成され得る。
【０１３３】
図２４に示されるように、コンタクト構造３８１は、そのいくつかはより大きい屈曲部を有しかつ他方のものはより小さい屈曲部を有し、より大きい屈曲部を有するものはより長い片持部を有する状態の、異なる構成を有し得る。キャップ３７６での隣接するコンタクト構造３８１間のピッチまたは距離Ｄとは異なる、ｍＤで示される隣接する自立形端部間のピッチまたは間隔を自立形端部が有するよう、各他方のコンタクト構造３８１は対向する方向に延びる。コンタクト構造３８１に対して異なる角形成および異なる形状を与えることによって、自立形端部は、能動半導体装置３６７の面と平行ではあるが、自立形端部で所望の間隔またはピッチを与えるべく自由端の間隔がコンタクト構造のベースでの個々のコンタクト構造間の間隔と大きく異なり得る面に配置され得ることがわかる。換言すれば、半導体装置上にコンタクトをあるピッチで置き、その一方で、その上に設けられるコンタクト構造の自立形端部に同じピッチまたは異なるピッチを与え得るということが、図２４の半導体装置アセンブリからわかる。
【０１３４】
半導体装置アセンブリ３６６の、プリント回路板等のほかの電子部品とのアライメントを容易にするために、コンタクト構造３８１が形成されると同時に形成され得るアライメントピン３８６が設けられ得ることが図２４にさらに示される。したがって、図２４においては１本のアライメントピン３８６が示されているが、複数のそのようなアライメントピンが半導体装置アセンブリ３６６上に設けられ得ることが理解されるはずである。パッシベーション層３６９上にメタライゼーション３７６が設けられる際の、そのようなアライメントピン３８６の形成を容易にするために、適当な位置に配置されるメタライゼーションのパッド３８７が設けられ、典型的にはパッシベーション層３６９上に置かれる。次いで、アライメントピン３８６が、ほかのコンタクト構造３８１が形成されるのと同時に、骨３８８とシェル３８９とから形成される。したがって、完成した半導体装置アセンブリ３６６の費用を実質的に何ら増大することなく、コンタクト構造３８１に関連して所望の数のアライメントピンを設けることは非常に容易であることがわかる。
【０１３５】
能動半導体装置３６７は、１０ミルもの薄い半導体装置アセンブリを与える能力がありながらも、１５〜３０ミル、好ましくは１５〜２５ミルの範囲の厚みを有する、直径がたとえば８″のウェハの形態で、典型的には作られる。図２４に示される構成では、ウェハをダイにカッティングする前にウェハにおける半導体装置への接触を可能にするよう、ウェハ上の各個々のチップの端縁または外側境界から張出得る弾性コンタクト構造３８１を設けることは不可能である。この、ダイにカットする操作またはダイシング操作は、ウェハが単一の半導体装置にカットされるシンギュレーションとして典型的には説明される。半導体装置アセンブリ３６６の設計に関連して、所望のシンギュレーションを与えるようダイにカットするための表面領域が最小限で済むよう、コンタクト領域３８１は図２３に示される態様で位置付けられるのが望ましい。典型的には、カッティングか行なわれるこれらの領域はスクライブラインと呼ばれる。図２４に示されるオフセットを与えるよう、これらのパッド上に設けられるコンタクト構造３８１を交互させることによって、ほかの電子部品への相互接続をなすための増大したピッチを得ることが可能となる。
【０１３６】
したがって、この発明のこのプロセスは、ウェハ形態の半導体装置および単一の半導体装置で利用可能であることがわかる。さらに図２４に示される構成では、コンタクト構造と、それと係合している電子部品とのための適当なアライメントを達成するべくアライメントピン３８６が用いられるのと同時に、相互接続がコンタクト構造３８１でなされ得るということがわかる。
【０１３７】
図２４に示されるタイプの半導体装置アセンブリ３６６は、その最大機能速度で、コンタクト構造３８１の先端を降伏可能に動かして、テスト基板（図示せず）上に設けられる一致するコンタクト端子と圧縮力で係合させることによってテストされることが可能である。このようなテストは、テスト基板により支持される特別なプローブを必要とすることなく実行され得る。テスト基板上のコンタクト端子間の優れた接触を確実にするために、テスト基板のコンタクトパッド上に同様の材料を適用することによって、導電シェル３８３は金、ロジウムまたは銀等の貴金属の外側層が設けられ得、小さい接触抵抗が得られる。これまでは、テストプローブが、酸化して高い接触抵抗を生じさせる傾向のある典型的にはアルミニウムコンタクトと係合する必要があった。
【０１３８】
図２４に示される構成は、テスト手順を容易にすることに加えて、半導体装置のバーンインテストのためにも利用することができる。したがって、同じ態様で、半導体装置アセンブリ３６７は、そのコンタクト構造３８１が、テスト基板上に設けられるコンタクトパッドと同じ材料で形成され得るバーンインテスト基板（図示せず）上に設けられる一致するコンタクトパッドと降伏可能に係合し得る。装置３６７は、バーンインテスト基板と接触する際、延長期間中に高温と低温とに交互にさらされながら行なわれ得る。このようなバーンインテストに関連して、複数の半導体装置３６７を用いて、複数のそのような半導体装置３６７を受けることができ、かつ図２６および図２７に関連して後に記載されるタイプのばねクリップで複数のそのような半導体装置３６７と係合した状態で保持されるバーンインボードまたは基板を置くことができる。半導体装置アセンブリ３６７とテストバーンイン基板との位置合せは、位置合せピンまたはアライメントピン３８６の使用によって容易にされ得る。図２４に示される態様で配置される半導体構造３８１に与えられるファンアウト能力は、コンタクト構造３８１の先端に対してより粗いピッチを有しながら、半導体装置アセンブリ３６７上のコンタクトパッドに対して微細なピッチを有することを可能にする。このことは、そのような半導体装置を、テストおよびバーンイン基板上のコンタクトパッドに対するより粗いおよびおそらくは標準的なピッチと位置合せすることを容易にして、そのようなテストおよびバーンイン基板の費用を低減することを可能にする。
【０１３９】
半導体装置３６７上でテストおよびバーンイン手順が行なわれて装置の性能の妥当性が検証された後、それらはばねクリップを除去することによってテストおよび／またはバーンイン基板から除去され得、その後、永久的な相互接続を設けるために、コンタクト構造３８１の自由端を、後に記載されるタイプの相互接続基板上に設けられるコンタクトパッドの一致するパターンと係合させる。図２４に示されるコンタクト構造３８１のファンアウト能力はさらに、半導体装置３６７上のコンタクトパッドのピッチとは異なる、相互接続基板により支持されるコンタクトパッドのピッチを用いることを可能にする。位置合せピン３８６はさらに所望の位置合せをなすことを助けて永久的な相互接続をなすことを容易にし得る。
【０１４０】
図２５は半導体パッケージアセンブリ４０１を示す。パッケージアセンブリ４０１内にマウントされるのは、プリント回路（ＰＣ）板４１１の一方の側上にコンタクトパッド４１２を含みかつプリント回路板４１１の他方の側上にさらなるコンタクトパッド４１３を含む回路を支持するプリント回路板４１１である。半導体装置４１６および４１７は、プリント回路板の対向する側に設けられ、前述の態様で上にマウントされる弾性コンタクト構造４１８を支持して、はんだ付け可能な端子で回路板４１１との両面フリップチップ接続を設ける。弾性コンタクト構造４１８は、好適な炉にアセンブリをくぐらせて、弾性コンタクト構造４１８により支持されるはんだにコンタクトパッド４１２および４１３とのはんだ接合を形成させることによって、コンタクトパッド４１２および４１３にボンディングされる。このプロセスは、表面実装アセンブリ技術の分野の当業者には周知である、コンタクトパッド４１２および４１３に塗布されるリフロー可能なはんだペーストの使用によってさらに補助され得る。好適な絶縁性材料で形成されるカプセル材料４１９がプリント回路板４１１と半導体装置４１６および４１７との間に置かれてパッケージが完成される。
【０１４１】
図２６には、この発明を組込む別の半導体パッケージアセンブリ４２１が示され、それは、その対向する側上にパッド４２４および４２６を支持する積層プリント回路板４２３を含む。半導体装置４２７および４２８は、ＰＣ板４２３の対向する側に置かれ、前述のタイプのコンタクト構造４２９を支持する。コンタクト構造４２９は、プリント回路板に固定され半導体装置４２７および４２８の端縁上にかかるばね状クリップ４３１によって降伏可能に動かされてコンタクトパッド４２４および４２６と係合し得る。これらのばね状クリップ４３１は半導体装置の外周に分散され得、たとえば矩形の半導体装置の場合には、少なくとも４つのそのようなばね状クリップ４３１が、そのうちの２つが２つの対向する側の各々にある状態で設けられ得る。図示されるばねクリップ４３１は、プリント回路板４２３により支持されるコンタクトパッド４３２にボンディングされる。クリップ４３１の各々は、球形ボンド等の好適な態様でパッド４３３にボンディングされる、前述したタイプの可撓性の細長いエレメントまたは骨４３３が設けられる。骨４３３は、図２７に示されるように半導体装置の一方の側上を延びるばね状クリップを形成するよう、２つの屈曲部４３３ａおよび４３３ｂが設けられる。シェル４３４は、クリップ４３１のための好適な強化または筋を与え、屈曲部４３３ａおよび４３３ｂのばね状またはクリップ状特性を増大させて、半導体装置４２７および４２８を適所に保持する。このような構成では、自身のコンタクト構造４２９を有する半導体装置４２７および４２８は、コンタクトパッド４２４および４２６と密着して接触した状態に保持されることがわかる。このような構成は、コンタクト構造４２９の、コンタクトパッド４２４および４２６との位置合せを可能にする。半導体装置４２７および４２８を除去することが所望される場合には、ばねクリップ４３１を外側に押して、コンタクト構造４２９をそれらで支持する半導体装置４２７および４２８を解放して、コンタクト構造４２９がコンタクトパッド４２４および４２６から係合を解かれるだけでよい。
【０１４２】
はんだ被覆は、コンタクト構造の自由端上またはそれにより係合されるべきコンタクトパッド上のいずれにも与えられ得、次いで、そのアセンブリを炉にくぐらせることによって、はんだは、コンタクト構造の自由端とパッドの表面とを密に包む接合塊を形成し、コンタクト構造の長さ上に選択的な薄い被覆のみを残して、それによって、３つの方向つまりＸ、ＹおよびＺ方向においてコンプライアントである接続を設ける。
【０１４３】
図２７には、代替的な半導体パッケージアセンブリ４４１が示され、これは、ＰＣボード４４２の一方の表面上に間隔をとって置かれるコンタクトパッド４４３および４４４を支持するＰＣボード４４２またはほかの好適な基板からなる。コンタクト構造４４６は、パッド４４３上にマウントされ、図示される態様で骨４４７および筋４４８構造を含んで、弾性コンタクト構造を設ける。図２６に示されるタイプのばねクリップ４５１はパッド４４４に固定される。図２７に示されるように、半導体装置４５２は、コンタクト構造４４６の上端の間にクランプされ、前述のタイプの半導体装置４５２により支持されるメタライズされたカップ状端子４５３と外れることができるように係合する。この構成では、コンタクト構造４４６の遠端または自由端と半導体装置により支持されるコンタクト端子４５３との間にはんだ相互接続がないので、半導体装置４５２は単にばねクリップ４５１を横に押すだけで取外し可能であることがわかる。図２７に示される構成では、所望されるならば、コンタクト構造４４６が半導体装置４５２により支持されるウェル４５３内にマウントされ得、かつコンタクト構造４４６の自由端はプリント回路板により支持されるパッド４４３と外れることができるように係合して、それによって、図２７に示される構造により達成されるのと実質的に同じ結果を達成し得ることが理解されるはずである。ばねクリップ４５１の代わりに、外部のばね要素（図示せず）を用いて、コンタクト構造４４６に、メタライズされたウェル４５３に対して、ばねによる負荷をかけることもできる。
【０１４４】
別の半導体パッケージ４６１が図２８に示されており、これはそれを貫通する垂直方向に延びるビア導体またはめっきされた貫通孔４６３を有するプリント回路板４６２とともに用いるのに特に適切である。以前に説明したタイプの弾性コンタクト構造４６７を保持する半導体装置４６６が設けられる。図示しているコンタクト構造４６７には、特にそれらの自由端に複数個の屈曲部４６７ａおよび４６７ｂが設けられ、これらの屈曲部は、プリント回路板に設けられためっき貫通孔４６３の直径よりも大きい直径の範囲を定めるようにそのような状態にされている。したがって、図２８に示されるように、コンタクト構造４６７がめっきされた貫通孔と位置合わせされた状態になるように半導体装置が配置されると、コンタクト構造４６７は、めっきされた貫通孔に押し込まれることができ、コンタクト構造４６７とめっきされた貫通孔４６３の壁との間でばねにより負荷がかけられた嵌合を形成して、半導体装置４６６をＰＣ板４６２上の取外し可能なまたは除去可能に装着された位置に保持して、プリント回路板から外部へのコンタクトを形成することができるようにめっきされた貫通孔との電気的接触を形成する。
【０１４５】
本発明を組込むさらに別の半導体パッケージアセンブリ４７１が図２９に示されており、ここでは、複数個の間隔が空けられた孔４７３をその中に有するＰＣ板４７２が設けられる。間隔が空けられたコンタクトパッド４７６は、ＰＣ板の両側に設けられる。半導体装置４７７および４７８はそれぞれ対向する側に設けられ、弾性タイプでありかつコンタクトパッド４７６に係合するように適合される以前に説明したタイプのコンタクト構造４８１を保持する。以前に説明したタイプのばねクリップ４８６は、以前に説明した態様で半導体装置に装着され、プリント回路板４７２に設けられた孔４７３と位置合わせされるように半導体装置上で配置される。図２９に示されるようにばねクリップ４８６を孔４７３に貫通させかつ部分４８６ａをプリント回路板の反対側に係合させることによって、図示されるように、半導体装置４７７および４７８をＰＣ板４７２に留めることができる。この接続においては、オプションとして、コンタクト構造４８１の自由端とコンタクトパッド４７６との間にはんだ接続を形成することができる。以前に説明したように、代替的には、パッド４７６との除去可能な弾性コンタクトを形成することができるように自由端を形成することができる。そのような構成は、ばねによる負荷によってコンタクトパッド４７６に摩擦的に係合するように適合される自由端を設けることによって容易に作ることができる。
【０１４６】
本発明の別の実施例を組込む別の半導体パッケージアセンブリ４９１が図３０に示されており、ここでは、そこを貫通する間隔が空けられた孔４９３を有するＰＣ板４９２が設けられる。以前に説明したタイプの半導体装置４９４および４９６が設けられ、その上にはコンタクト構造４９７が装着されている。同様に、以前に説明したタイプのアライメントピン４９８が半導体装置４９４および４９６に装着される。
【０１４７】
半導体パッケージアセンブリ４９１を組立てる際に、半導体装置４９６は、オートメーション化された取扱いのためにキャリア（図示せず）上に置くことができる半導体チップの形であることが可能であり、その後チップが選択され、孔４９３がアライメントピン４９８と位置合わせされた状態で頂部上に運ばれる。その後、図示されるように、アライメントピン４９８の上端は、プリント回路板を半導体装置４９６に係合した状態で保持するために曲げられる。半導体装置４９６とプリント回路板４９２とからなるこの中間のアセンブリは裏返される。その後、第２の半導体装置４９４は、アライメントピン４９８がプリント回路板の他の孔４９３と整列するようにプリント回路板４９２の頂部上に運ばれかつ逆様にされ、その後、孔４９３の方に移動されて、半導体装置によって保持されるコンタクト構造４９７をプリント回路板上のコンタクトパッド４９９に係合させるように動かす。これらの部分を整列された状態に保持するのをさらに助けるために、オプションとして、プリント回路板４９２と半導体装置４９４との間に、溶媒の蒸発によって硬化すると少なくなる適切な溶媒を有する適切な種類の接着剤５０１を置くことができる。接着剤を用いる場合、必要であれば、半導体装置４９６によって保持されるアライメントピン４９８の自由端を図示されるように曲げなくてもよいことがわかる。
【０１４８】
図３１に示されるような本発明を組込む別の半導体パッケージアセンブリ５０６は、めっきされた大きい貫通開口または孔５０８を有するプリント回路板５０７を含む。キャパシタ５１１は、めっきされた大きい貫通孔５０８の中に配置され、誘電材料５１４によって分離される第１および第２の電極板５１２および５１３からなる。電極板５１２の自由延在部５１２ａはめっきされた貫通孔５０８のめっきのうちの部分５０８ａに接合され、他方の電極板５１３の自由延在部５１３ａはめっきされた貫通孔５０８のめっきのうちのめっき部５０８ｂに接合される。このようにして、キャパシタ５１１がめっきされた貫通孔５０８において懸垂されることがわかる。複数のコンタクトパッド５１６は、基板またはＰＣ板５０７の上面および下面に設けられ、めっきされた貫通孔５０８から間隔が空けられる。別のコンタクトパッド５１７は、プリント回路板上に設けられ、めっきされた貫通孔５０８の部分５０８ｂと接している。半導体装置５２１および５２２が設けられ、これらは、上で説明したタイプのものであり、図示されるようにコンタクトパッド５１６およびコンタクトパッド５１７にはんだ付けされる上で説明したタイプのコンタクト構造５２３を保持する。
【０１４９】
本発明を組込む別の半導体装置アセンブリ５２６は図３２に示されており、ＰＣ板５２７を含み、このＰＣ板は、半導体装置５３１および５３２に装着される以前に説明した弾性タイプのコンタクト構造５２９に接合される複数個の間隔が空けられたコンタクトパッド５２８をＰＣ板の両側に保持する。以前に説明したタイプのキャパシタ５１１は、プリント回路板５２７の両側に配置される。キャパシタ５１１は、プリント回路板５２７の両側に設けられるコンタクトパッド５３３に接合されるプレート５１２および５１３を備える。これにより、キャパシタ５１１が半導体装置５３１および５３２とプリント回路板５２７の両側との間のそれぞれの空間に配置されることがわかる。半導体装置５３１および５３２に関して、必要に応じてそのようなキャパシタのための適切な空間がある。弾性コンタクト構造５２９の高さを調節することによって、プリント回路板５２７と半導体装置５３１および５３２との間にそれぞれキャパシタ５１１のために適切な空間を設けることができる。
【０１５０】
本発明を組込む別の半導体装置アセンブリ５３６は図３３に示されており、図示されるように、このアセンブリは第１および第２の表面５３８および５３９を備える多層プリント回路板または基板５３７からなる。ＰＣ板５３７には、第１の表面５３８を介して開く矩形の凹部５４１が設けられる。表面５３９を有する側を介してアクセス可能である複数個の間隔が空けられた段差部５４２が設けられ、これらの段差部は、事実上凹みまたは凹部の表面５３９を形成するように表面５３９に関して種々の高さである。図示されるように、プリント回路板５３７は、５４６として示される少なくとも３つの異なるレベルのメタライゼーションを備える。この回路板はまた、図示されるように表面５３８および５３９に対して直角をなす方向に延在しかつ図３３に示されるように種々の相互接続を形成する複数個の垂直方向に延びるビア導体または垂直方向に延びるビア５４９を備える。垂直方向に延びるビア５５９は、セラミック基板においてモリブデンまたはタングステン等の適切な材料からなるか、または、積層プリント回路板中のめっきされた貫通孔の形であることが可能である。複数個のコンタクトパッド５５１は、第２の表面５３９を有する側に設けられ、図示されるように、段差部５４２および表面５３９に配置され、それによっていくつかのレベルのメタライゼーションに直接接続される。以前に説明したタイプの弾性コンタクト構造５５２は、コンタクトパッド５５１の各々に接合され、それらの自由端が実質的に表面５３９および段差部５４２の表面に対して一般に平行な１つの面にあるようにするように図３３に示されるように種々の長さを有する。
【０１５１】
当業者に周知のタイプの誘電材料５５８に配置される複数個の平行な導電プレート５５７によって形成される複数個のキャパシタからなる貫通孔デカップリングキャパシタ５５６が設けられる。プレート５５７は垂直方向に延びるビア５５９に接続される。垂直方向に延びるビア５５９は、凹部５４１内に配置されプリント回路板５３７によって保持される垂直方向に延びるビア５４９と接するコンタクトパッド５６１にその一方側が接続される。
【０１５２】
図３３からわかるように、デカップリングキャパシタ５５６の上面は単にプリント回路板５３７の表面５３８のわずかに上を延在するだけである。プリント回路板の表面５３８上にメタライゼーションが設けられ、コンタクトパッド５６２を与える。垂直方向に延びるビア５５９と接するデカップリングキャパシタ５５６上にさらなるコンタクトパッド５６３が設けられる。複数個のコンタクトパッド５６７を有する半導体装置またはチップ５６６が設けられる。以前に説明したタイプの弾性コンタクト構造５６８は、コンタクト構造５６８の自由端が集積半導体装置５６６上のコンタクトパッド５６７に接合されるように、実質的にコンタクト５６８の最上点が共通の水平方向に延びる面で終わる状態でコンタクトパッド５６２および５６３に装着される。したがって、弾性コンタクト構造５６８がデカップリングキャパシタ５５６の平坦な表面とプリント回路板５３７の表面５３８との高さの相違に容易に適応することがわかる。これにより、図３３に示されるように平坦でなくてもよい表面にチップ５６６の平坦な表面を接合することが可能となる。
【０１５３】
このタイプの構成により、マイクロプロセッサの性能を規定する非常に重要なパラメータである、デカップリングキャパシタ５５６への非常に低いインダクタンス結合を与えることが可能となる。以前に説明したように、プリント回路板５３７の他方側のコンタクトがすべて同じ面から始まるのではなく、これによって、図示されるように異なる面上のコンタクトパッドへの直接的な接続を形成することが容易となる。これにより、基板内での相互接続のために必要とされる導体およびビアの数を減らすことが可能となる。
【０１５４】
半導体パッケージアセンブリ５３６のための最終的な側のパッケージングは示されていないが、以前に説明したタイプのパッケージングを用いることができることは当業者によって容易に認識することができる。代替的には、図３３に示されるアンダーチップ５６６を適切なポリマーまたはエポキシ系化合物でカプセル化することができる（図示せず）。
【０１５５】
図３３に示されるものと同じ原理を用いることによって表面５３８上の半導体の表を下にして（フェイスダウン）接続されたいくつかのチップを収容することができるように、必要であればプリント回路板５３７をより大きい規模にすることができることが認識されるはずである。したがって、必要に応じてＸ方向およびＹ方向の両方向に延在する行状に配列されるフリップチップ５６６を互いに隣接して設けることができる。
【０１５６】
本発明を組込む別の半導体パッケージアセンブリ５７１は図３４に示されており、図示されるように、このアセンブリは、図３３に関して以前に説明したタイプの半導体パッケージアセンブリ５３６を例示的には含むことができる複合構造の形であり、マザーボードまたは集積基板として特徴付けることができる別のプリント回路板５７６上に装着できる方法を示している。図示されるように、マザーボード５７６は、マザーボード５７６の両側に配置されるしばしばはんだマスクと呼ばれるはんだ層５７９によって与えられる第１および第２の表面５７７および５７８を備える。マザーボードはまた、メタライゼーションの複数個の層５８１と、表面５７７および５７８に対して直角をなす方向に延在する複数個の間隔が空けられた垂直方向に延びるめっきされた貫通孔５８３とを有する。めっきされた貫通孔５８３は、表面５７７に設けられる開口５８７を介してアクセス可能なコンタクト表面５８６を備える。これらの貫通孔はまた、表面５７８まで延在する、層５７９の孔５９２を介してアクセス可能なコンタクト表面５９１を備える。図３４に示されるように、コンタクト表面５８６は、弾性コンタクト構造５５２の自由端によって係合され、はんだまたは電気的に導電性のエポキシ等の適切な手段によってこれらの自由端に接合され、アセンブリを完成させる。
【０１５７】
大きいマザーボードを用いることによって、図３３に示されるタイプの複数個の半導体パッケージアセンブリ５３６を同じマザープリント回路板または集積基板に装着することができることが認識されるはずである。同様に、以前に説明した態様と同様の態様で用意される半導体パッケージアセンブリ５３６をマザープリント回路板の他方側に装着することができる。
【０１５８】
半導体パッケージアセンブリ５３６をマザー回路板に装着することに関して、図３４に示される直接的なはんだによるコンタクトではなく、マザーボードに設けられるめっきされた貫通孔５８３に接続される導電端子との電気的なおよびばねにより負荷がかけられるコンタクトを形成するために、コンタクト構造５５２は、必要であれば図２８に示されるコンタクト構造４６７等の取外し可能なコンタクト構造の形が可能であることが認識されるはずである。したがって、この態様で、マザーボード５７６と半導体パッケージアセンブリ５３６との間にばねにより負荷がかけられる嵌合が得られる。そのような構成は、実際に用いられている半導体パッケージを取替えることができるようになるため、望ましい。したがって、たとえばそのようなばねにより負荷がかけられるコンタクトを用いることによって、半導体パッケージアセンブリ５３６を取除き、より優れた能力を有する別の半導体パッケージアセンブリと置き換えることができる。たとえば、ノート型コンピュータのマイクロプロセッサであれば、このような態様でアップグレードすることができるであろう。この場合、集積弾性コンタクトを用いるための方法体系は、以前に説明したように弾性コンタクトを適切なテストまたはバーンイン基板上のパッドに対して係合させその後ボード５７６に対して構成要素にばねにより負荷を与えることによるアセンブリ５３６のバーンインおよびテストを含む。
【０１５９】
本発明を組込む別の複合半導体パッケージアセンブリ６０１は図３５に示され、そこに装着される半導体装置５６６と、以前に説明したタイプのマザープリント回路板５７６とを備えるプリント回路板５３７を示しており、図２１に示されるタイプの介在体６０２をプリント回路板５３７とマザープリント回路板５７６との間に用い、介在体６０２のコンタクト構造１６１をコンタクト表面５８６に接合するためにはんだ６０３を用いている。同様に、介在体６０２のコンタクト構造１２１は、コンタクトパッド５５１に係合した状態で降伏可能に保持され、プリント回路板５３７とマザー回路板５７６と介在体６０２とを貫通しかつナット６０７を備える貫通ボルト６０６等の適切な手段によってこれらのコンタクトパッドに係合した状態で保持され、プリント回路板５３７によって保持されるコンタクトパッド５５１との優れた電気的接触が得られるようにコンタクト構造１２１に対する圧縮が維持される複合アセンブリを形成する。
【０１６０】
ボルト６０６の代わりに、他の固定手段をたとえばばねクリップとして用いて、コンタクト構造１２１に対する圧縮を保持しかつ以前に説明したようにプリント回路板を互いに固定することができることが認識されるはずである。図２１に示すタイプの介在体として形成される介在体６０２の代わりに、図２０に示すタイプの介在体を、除去可能な電極コンタクトをその介在体の両側に形成し、コンタクト構造１２１をコンタクトパッド５５１に降伏可能に係合させかつコンタクト構造２０１を表面５８６に降伏可能に係合させることによって用いることができる。そのような構成により、ボルトを取除き必要であれば他の構成要素および介在体と置き換えるだけで、複合半導体パッケージアセンブリに容易に変更を加えることができることがわかる。そのような変更を容易にするために、介在体は取外し可能である。
【０１６１】
本発明を組込む別の半導体パッケージアセンブリは図３６に示される。このアセンブリ６１１は、カード上でのシリコンのパッキングが得られる態様を示しており、第１および第２の表面６１３および６１４を備える適切な絶縁材料からなる相互接続基板６１２を含む。そのような相互接続基板は、以前に説明したプリント回路板のタイプであることが可能であり、たとえば、複数のレベルのメタライゼーション（図示せず）と、表面６１３および６１４上に設けられるコンタクトパッド６１７に接する貫通導体またはビア導体６１６とを含み得る。
【０１６２】
相互接続基板６１２の両側に配置されるように適合される、表を下にして（フェイスダウン）装着されたチップ６２１の形の半導体装置が設けられる。以前の半導体装置に関して述べたように、これらの装置は、複数個のコンタクトパッド６２２を備え、その上に装着される以前に説明したタイプの弾性コンタクト構造６２６を有し、相互接続基板６１２上に設けられるコンタクトパッド６１７との電気的接触を形成するために逆様にされる。フリップチップ６２１と相互接続基板６１２との間の空間には、図示されるように適切なカプセル材料６３１を充填することができる。
【０１６３】
電気的接続はすべて、図３６に示されるようにアセンブリ６１１の１つの縁部に設けられる複数個のコンタクト６３６まで運ぶことができかつプリカーソルとしての役割を果たす種々のフリップチップ内に与えられ、その結果、半導体パッケージアセンブリ６１１を、たとえばデスクトップ型コンピュータ等に設けられるような従来のソケットに嵌合させることができる。そのような構成により、シリコンチップを相互接続基板６１２の両側に表を下にして（フェイスダウン）装着することができることがわかる。
【０１６４】
本発明を組込む別の半導体パッケージアセンブリ６５１は図３７に示され、図３６に示される半導体パッケージアセンブリ６１１を垂直方向に積層させることができる態様を示しており、半導体装置パッケージアセンブリ６１１を二重積層カードとして示している。図３７に示されるように、これらの両面シリコンプリカーソルのうちの２つは、プリカーソル６１１の２つの相互接続基板６１２の間の相互接続を有するさらなるコンタクト構造６５２を有して、互いに関して垂直方向に装着されている。オプションとして、剛性および保護を向上するために、このアセンブリ全体をポリマー材料またはエポキシ材料でカプセル化することもできる。
【０１６５】
本発明を組込む別の半導体パッケージアセンブリ６６１は図３８に示されている。これは、以前に説明したタイプの基板６６２を、基板６６２が１つの平面にある状態でたとえばプラスチック／ラミネートまたはセラミックまたはシリコンからなるプリント回路板として設けることができるアセンブリ６６１を示している。複数個のシリコンチップまたは半導体装置６６３は、基板６６２上の間隔が空けられた位置に垂直方向に積層され、基板６６２の面と一般に直角をなす方向に延在する。基板６６２は、基板６６２内の回路に接続されるコンタクトパッド６６７を有する平坦な表面６６６を備える。同様に、シリコンチップ６６３は、間隔が空けられた平行な表面６６８および６６９を備え、コンタクト６７１は表面６６８を貫通して露出されている。以前に説明したタイプのコンタクト構造６７２は、シリコン半導体装置６６３のコンタクト６７１と基板６６２によって保持されるパッド６６７との間のコンタクトを作るために設けられる。したがって、図示されるように、コンタクト構造６７２はシリコンチップ６６３の各々に対して設けられる。コンタクト構造６７２は、弾性タイプであることが可能であり、屈曲部６７２ａを備える。
【０１６６】
弾性タイプのさらなるコンタクト構造６７６が設けられており、これらのコンタクト構造はそれぞれ第１および第２の屈曲部６７６ａおよび６７６ｂを備える。屈曲部６７６ａおよび６７６ｂは、コンタクト構造６７６が基板６６２の表面６６６上に設けられる別のパッド６７８に固定されるとこれらの屈曲部がシリコンチップ６６３の対向する表面に係合して基板６６２に関して垂直方向の位置でチップ６６３を弾性的に支持するような態様でサイズ調整される。
【０１６７】
上述の説明に関して、シリコンチップの各対の間に１つのコンタクト構造６７６を設ける代わりに、一方が１つの方向に向きかつ他方がその反対の方向を向く２つの別々の弾性コンタクト構造を設けて、１つの弾性コンタクト構造によって与えられる支持と同じ支持を与えることも可能である。
【０１６８】
上述のことから、図３８に示される半導体パッケージアセンブリ６６１がたとえばメモリチップを積層するためのような大量生産技術に役立つことがわかる。
【０１６９】
相互接続コンタクト構造、介在体、半導体アセンブリおよびパッケージの説明に関して、その製造の際に用いられる方法を一般的に説明したきた。コンタクト構造の骨としての役割を果たしかつ相互接続として用いられるたとえば１０６のような可撓性のある細長いエレメントは、超音波エネルギ、熱エネルギ、もしくは圧縮エネルギ、またはその組合せを用いてワイヤのボンディングを可能にするように設計されるオートメーション化されたワイヤボンディング装置を用い、そのような装置を用いて連続する供給端を有するワイヤを与え、その後超音波エネルギまたは熱圧着の組合せによってこの供給端をコンタクトパッドまたは端子に密着して接合し、その後、接合された自由端から、端子から突出しかつ第１のステム端部を有するピンまたはステムを形成することによって、形成することができる。必要であれば、第２のステム端部を同じコンタクトパッドもしくは端子、または異なるコンタクトパッドもしくは端子に接合することができる。その後、骨を規定するためにこのピンまたはステムを第２のステム端部で切断することができる。その後、導電材料を骨の上に堆積させて以前に説明したようなシェルを形成し、さらに、コンタクトパッドまたは端子のすぐ隣の領域の上にこの導電材料を堆積させる。さらなるコンタクト構造を与えるために、この手順を繰返すことができる。
【０１７０】
突出した導電性コンタクトを形成するものとしても特徴付けることができる、以前に説明したような相互接続を作るためのコンタクト構造の形成のための本発明の方法には基本的なステップがある。これらのコンタクト構造または突出した導電性コンタクトは、半導体ウェハを製造するための従来の多くの半導体プロセスに組込むことができかつそれらのプロセスに関して用いることができる。以前に説明したように、酸化物、窒化物、またはポリマーの誘電層を用いたチップパッシベーションを与えることができる。さらに、アルミニウム、銅、チタン、タングステン、金、またはその組合せ等の適切な材料からなる短絡層を用いることができる。そのような短絡層により、切断動作のために高電圧放電を用いるワイヤボンディング装置を用いることが可能となる。オプションとしては電気的に接地されるこの短絡層により、能動半導体装置に起こり得る損傷が防止される。典型的には、そのような短絡層を設けてこの短絡層をレジストでオーバコーティングすることができ、その後、レジスト中の開口によって規定されるコンタクトパッドに骨が装着される。これらの骨にその後導電材料でオーバめっきを施してシェルまたは筋を形成し、その後以前に説明したようにレジストおよび短絡層を取除くことができる。その後、ウェハを個々に分ける（シンギュレーション）またはダイシングすることができる。その後、オプションとして、ダイシングされたチップを、コンタクトパッドに対して接合部が形成される領域の上で延在する保護ポリマーでコーティングすることができる。
【０１７１】
そのような方法に関して、レジスト中の開口をコンタクトパッドのサイズよりも大きいサイズにすることができる。その後、より大きいサイズのコンタクトパッドまたはウェルを与えるために、レジスト中の開口を介して金属をめっきすることができる。その後、与えられたより大きい面積のコンタクトパッドの下の部分を除いて、レジストおよび短絡層を取除くことができる。
【０１７２】
コンタクトパッドのためにそのようなより大きい面積を与えることによって、本発明に従って作られたコンタクト構造への接着を促進するためにより大きい表面が存在する。そのような増加されたコンタクトパッドは、円形、楕円形、矩形等のいかなる所望の形状であってもよい。めっきされた金属コンタクトパッドは、典型的にはアルミニウムコンタクトパッドを雰囲気からハーメチックシールする役割を果たすという付加的な利点を有する。
【０１７３】
オーバコーティングする筋層またはシェルの堆積後にその上の犠牲層が取除かれたコンタクト構造の自由端のためにコンタクトパッドを設ける方法を説明してきた。必要であればオーバコーティングまたはシェルの堆積前に犠牲構造を取除きその後に接触のための短絡層を用いてＣＶＤ、無電解めっきまたは電気めっきによってオーバコーティングまたはシェルをその上に形成することができることが認識されるはずである。
【０１７４】
さらに、アルミニウムまたは銅等の犠牲部材を用いてプローブ状のコンタクト構造を製造するための方法も説明してきた。そのような方法は、パッケージ内に半導体チップを配置する前に複数個のコンタクトをパッケージにまとめて移動させるためにも用いることができる。万一パッケージが損傷しても、パッケージおよびその中のコンタクトが損失するだけで、半導体チップの犠牲は免れるであろう。したがって、本発明に従えば、これまでに記載したいかなる方法に従っても複数個のコンタクトを移動／犠牲基板上に形成し、その後これらの複数個のコンタクトをパッケージにまとめて取付けることができ、その後に移動／犠牲基板を取除くことができる。複数個のコンタクトの犠牲基板キャリアへの取付けは、ソフトウエアデータファイルを用いて特別なモールドを用いずに移動基板上に必要なパターンを作り出すことによって容易に達成することができる。
【０１７５】
上で開示したような半導体装置によって保持される弾性コンタクト構造を用い、かつ、これを用いてテストおよびバーンイン基板によって保持されるコンタクトパッドとの降伏可能なかつ解放可能なコンタクトを作ることによって、所望の性能特性を確実に満たすようにテストおよびバーンインを容易に達成することができ、その後、テストおよびバーンイン基板から同じ半導体装置を取除くことができ、かつ、何の変更もなく、共通の基板に複数個の半導体装置を置くことにより、以前に説明したような永久的なパッケージングに組込まれ、それによって最初のレベルの半導体パッケージングの必要性が回避される。したがって、本発明に従えば、能動半導体装置がパッケージから取り出されかつ永久的なパッケージングアセンブリにパッケージングされた後、この能動半導体装置をテストすることができる。
【０１７６】
上述の説明から、介在体との相互接続を作るためのコンタクト構造と、それを用いた半導体アセンブリおよびパッケージと、それを製造するための方法とが提供されたことがわかる。以前に説明したように、コンタクト構造は用途が広く、半導体産業において多くの異なる応用に用いて半導体アセンブリおよびパッケージの大量生産を促進することができる。コンタクト構造により、信頼性が向上しかつ高い構造的完全性が得られ、これによりコンタクト構造を組込む半導体アセンブリおよびパッケージをかなり不利な環境でも用いることができるようになる。本発明のコンタクト構造の多用途性および弾性のため、異なる高さおよび異なるピッチで作ったコンタクトを有する多くの異なる半導体アセンブリおよびパッケージ構成において、このコンタクト構造を用いることができる。コンタクト構造は、多くの異なるパッド構成に用いることができ、半導体チップをＳＩＭＭおよび他のカード上に装着することができるようにする。ここに開示したコンタクト構造および方法により、直接装着される弾性コンタクトを有するカードレディ(card-ready)装置を製造することができるようになる。この方法は、ウェハの形かまたは個別にされた（シンギュレーションが行なわれた）形のいずれかでコンタクト半導体装置を装着するのに適切である。この方法を行なうために用いられる装置は、業界では既に用いられている従来のワイヤボンダと同様のマイクロメカニカルハードウェアを用いる。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】自立形ピンの形態をとる、この発明を組込む「筋骨」コンタクト構造の部分的な等距離図である。
【図２】図１と同様ではあるが、屈曲部を有する弾性コンタクト構造を示す部分的な等距離図である。
【図３】複数の屈曲部と多層シェルとを有するコンタクト構造を示す、断面で見た側面立面図である。
【図４】シェルが突起を設ける、この発明を組込むコンタクト構造の別の実施例の、断面における側面立面図である。
【図５】コンタクト構造の屈曲部が、導電性の、充填されたコンプライアントエラストマ層によってともに短絡される、この発明を組込むコンタクト構造の別の実施例を示す、断面における側面立面図である。
【図６】プリント回路板におけるめっきされた貫通孔に関連して用いられる、この発明を組込む別のコンタクト構造の等距離断面図である。
【図７】一方の側に弾性コンタクト構造が設けられかつ他方の側には弾性である必要がないコンタクト構造が設けられるプリント回路板におけるめっきされた貫通孔に関連して用いられる、この発明を組込むコンタクト構造の別の実施例の等距離断面図である。
【図８】はんだ柱構造を形成するために、図１に示されるタイプの複数のステムがはんだ層によってともに橋絡されている、この発明を組込む別のコンタクト構造の、断面における側面立面図である。
【図９】コンタクト端子ごとに２つの冗長弾性コンプライアントコンタクト構造が設けられる、この発明を組込むコンタクト構造の、断面における側面立面等距離図である。
【図１０】コンプライアントはんだ柱を設けるよう、３つの弾性コンタクト構造は、その最上端と最下端とははんだ層によってともに橋絡される一方で中間屈曲部ははんだと接触しない状態にされる、この発明を組込む別のコンタクト構造の、断面における側面立面等距離図である。
【図１１】プローブコンタクトを形成するためにコンタクト構造が基板の端縁を越えて延びる、この発明を組込むコンタクト構造の別の実施例の、断面における側面立面図である。
【図１２】シールドされたコンタクトプローブの使用を示す、この発明を組込む別のコンタクト構造の、断面における側面立面図である。
【図１３】コンタクト構造は、プリント回路板等のコンタクトキャリア基板の一方の側上を起点とし得、かつコンタクトの１つは孔を通って他方の側へ延びかつ他方のコンタクト構造は同じ側から延びる、この発明を組込む別のコンタクト構造の、部分的断面における等距離図である。
【図１４】プローブが、別のコンタクト端子と係合するとき接触抵抗を最小限にするためにトポグラフィを有する縁端を設ける、この発明を組込むコンタクト構造の別の実施例の、断面における組合せ側面立面等距離図である。
【図１５】図１５と同様ではあるが、片持されるコンタクトの使用を示す図である。
【図１６】コンタクト構造がループ状に形成される、この発明を組込むコンタクト構造の、部分的断面における等距離図である。
【図１７】図１６と同様であるが、コンタクトごとの２つのループと、はんだ柱を形成するようループを橋絡するはんだ層とを示す図である。
【図１８】たとえば熱相互接続として用いられるもののような、大規模なはんだ柱のための堰として働き得る囲いを形成するようにコンタクト構造が配置される、この発明を組込むコンタクト構造を示す、部分断面における等距離図である。
【図１９】この発明を組込む介在体を示す、部分断面における等距離図である。
【図２０】両面介在体を示す、部分的な断面における等距離図である。
【図２１】一方の側に弾性コンタクト構造を有しかつ他方の側にははんだ付け可能なコンタクトが設けられる、この発明を組込む別の介在体の、部分的断面における等距離図である。
【図２２】両面弾性コンプライアントコンタクト構造およびスタンドオフを利用する、この発明を組込む介在体の別の実施例を示す、部分的断面における等距離図である。
【図２３】この発明を組込む能動半導体アセンブリの、部分的断面における等距離図である。
【図２４】アライメントピンを有する千鳥配列のコンタクト構造を示す、部分的断面における等距離図である。
【図２５】両面フリップフロップ接続機構を示す、この発明を組込む半導体パッケージの、断面における側面立面図である。
【図２６】この発明を組込む半導体パッケージの、断面における側面立面図である。
【図２７】取外し可能なコンタクト構造を用いる、この発明を組込む半導体パッケージの別の実施例の、断面における側面立面図である。
【図２８】取外し可能に相互接続される弾性コンタクト構造およびめっきされた貫通孔を用いる、この発明を組込む別の半導体パッケージの、断面における側面立面図である。
【図２９】保持するばねを用いる、この発明を組込む別の半導体パッケージアセンブリの、断面における側面立面図である。
【図３０】アライメントピンを用いる、この発明を組込む別の半導体パッケージの、断面における側面立面図である。
【図３１】表面下キャパシタを支持する、この発明を組込む別の半導体パッケージの、断面における側面立面図である。
【図３２】複数のキャパシタのマウントを図示する、この発明を組込む別の半導体パッケージの、断面における側面立面図である。
【図３３】減結合キャパシタを用いる、この発明を組込む別の半導体パッケージの、断面における側面立面図である。
【図３４】マザーボードを用いる、この発明を組込む別の半導体パッケージの、断面における側面立面図である。
【図３５】介在体を用いる、この発明を組込む別の半導体パッケージの、断面における側面立面図である。
【図３６】相互接続基板を用いる、この発明を組込む別の半導体パッケージの、部分的な断面における等距離図である。
【図３７】半導体装置の４つの層を両面プリカーソルの形態で組込む半導体パッケージの側面立面図である。
【図３８】垂直に積層されるシリコンチップを図示する、この発明を組込む半導体パッケージの、断面における側面立面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年1月29日(2007.1.29)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の表面を有し、かつ、前記第一の表面上に導電コンタクトパッドを有する絶縁材料からなる基板と、
前記基板の第一の表面上の前記コンタクトパッドに対向するコンタクトパッドを有する半導体装置と、
前記半導体装置のコンタクトパッドと前記基板のコンタクトパッドとを電気的に相互接続する弾性コンタクト構造と、を備える半導体パッケージアセンブリであって、
前記弾性コンタクト構造は、コア構造と前記コア構造上に形成されるオーバーコートとを含み、前記コア構造は、第一の材料を含み、前記オーバーコートは第二の材料を含み、前記第二の材料は前記第一の材料よりも、硬い、より弾性的である、または高い降伏強度を有する、のうち一つの性質を有し、
前記弾性コンタクト構造の先端は、前記基板から横方向にオフセットされている、
半導体パッケージアセンブリ。
【請求項２】
前記基板によって保持され、前記コンタクト構造を介して前記半導体装置への電気的コンタクトを形成するためのコンタクト手段を、さらに備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記コンタクト手段は、一つの平面に配置され、行状に配置される、請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記弾性コンタクト構造は、前記基板の前記第一の表面から離間した位置で、前記半導体装置を支持する、請求項１ないし３のうち何れか一項に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記半導体装置は、前記基板の前記第一の表面と平行である平面に位置する、請求項１ないし４のうち何れか一項に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記基板は、第二の表面を有し、前記第二の表面上に導電コンタクトパッドをさらに有し、前記アセンブリは、複数の半導体装置を備え、各々の半導体装置が前記基板の前記第一の表面上のコンタクトパッド、または前記基板の第二の表面上のコンタクトパッドの一つと対向するコンタクトパッドを有し、前記弾性コンタクト構造は、前記基板上のコンタクトパッドおよび前記半導体装置のコンタクトパッドを電気的に接続する、請求項１ないし３のうち何れか一項に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記弾性コンタクト構造は、前記基板の前記第一および前記第二の表面から離間した位置で、前記半導体装置を支持する、請求項６に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記半導体装置は、前記基板の前記第一および前記第二の表面と平行である平面の一つに位置する、請求項６または７に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記第二の材料は、前記第一の材料よりも硬い、請求項１ないし８のうち何れか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記第二の材料は、前記第一の材料よりも高い降伏強度を有する、請求項１ないし８のうち何れか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記第二の材料は、前記第一の材料よりも高い弾力性を有する、請求項１ないし８のうち何れか一項に記載のアセンブリ。