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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer elektronischen Leiterplatte
und mindestens einem Halbleiterbaustein und ein Verfahren zum Befestigen
eines Halbleiterbausteins auf einer elektronischen Leiterplatte.
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Halbleiterbausteine,
insbesondere Speicherbausteine mit einem integrierten Speicherchip,
werden herkömmlich
auf elektronischen Leiterplatten, sogenannten printed circuit boards
(PCB) befestigt, indem sie auf die elektronischen Leiterplatten
aufgelötet
werden. Leiterplatten mit mehreren Speicherbausteinen werden beispielsweise
als Speichermodule verwendet. Die Halbleiterchips der Halbleiterbausteine
sind etwa durch Bonddrähte
mit dem Chipgehäuse
verbunden. Das Chipgehäuse
besitzt Kontaktanschlüsse,
die auf entsprechende Kontaktanschlüsse der elektronischen Leiterplatte
aufgelötet werden.
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Integrierte
Halbleiterschaltungen enthalten eine Vielzahl von Dotierstoffgebieten,
die thermisch durch Diffusionsprozesse erzeugt wurden. Nach Fertigstellung
der integrierten Halbleiterschaltung, bei der Weiterverarbeitung
des Chips und beim späteren Betrieb
sollen die Dotierstoffprofile der Dotierstoffgebiete unverändert bleiben.
Werden die Kontaktanschlüsse
eines Speicherbausteins auf die Leiterplatte gelötet, so können die erhitzten Lötkontakte
dazu führen,
dass der Speicherchip selbst wieder erwärmt wird. Dadurch können sich
die Dotierstoffprofile wieder verändern; beispielsweise können buried
straps, die die elektrische Verbindung zwischen Auswahltransistoren
und Grabenkondensatoren eines Speicherzel lenfeldes herstellen, hochohmig
werden. Durch kleine Veränderungen
der Dotierstoffprofile können
zudem Leckmechanismen integrierter Speicherzellen einsetzen, wodurch
die Speicherdauer (das Retentions-Verhalten) herabgesetzt wird.
Auch Dotierstoffprofile anderer dotierter Gebiete können durch
die infolge des Auflötens
eintretende Temperaturerhöhung
verzerrt werden. Das thermische Budget, das zum Erhalt der räumlichen
Form der Dotierstoffprofile nicht überschritten werden darf, kann
infolge des Lötprozesses
zumindest lokal überschritten werden.
Selbst wenn beim Löten
nur eine begrenzte Wärmemenge
zugeführt
wird, bleibt dennoch ein Restrisiko einer unerwünschten Dotierstoffdiffusion im
Halbleiterchip.
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Ferner
führt die
Verwendung von Lötpasten, sofern
sie bleihaltig sind, zu Entsorgungsproblemen. Bleifreie Lötpasten
hingegen sind heutzutage nur bedingt geeignet, die zu kontaktierenden
Kontaktanschlüsse
von Chipgehäusen
und elektronischen Leiterplatten vollständig zu benetzen.
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US 6,287,126 B1 offenbart
eine Anordnung aus zwei elektrisch isolierenden Trägerelementen, die
durch eine Vielzahl von Federn aneinander befestigt sind und weiterhin
eine Vielzahl elektrischer Kontakte aufweisen, aus denen jeweils
ein Hakenelement oder Federelement herausragt, das in ein entsprechendes
Element des jeweils anderen Trägerelementes
eingreift. Dadurch wird eine Vielzahl elektrischer Kontakte, die
in den beiden Trägerelementen eingebracht
sind, paarweise elektrisch miteinander verbunden. Eine elektrisch
leitfähige
Verbindung zwischen den Verbindungselementen desselben Trägerelements
besteht nicht.
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DE 692 26 384 T2 offenbart
Halbleitersubstrate, die, entweder als Träger einer integrierten Halbleiterschaltung
oder als schaltungsloses Trägerteil eingesetzt,
jeweils eine Vielzahl von hakenförmigen Verbindungselementen
aufweisen, die mit entsprechenden Verbindungselementen eines weiteren
Trägers
verhaken können,
um eine elektrische Verbindung herzustellen.
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US 3,526,867 offenbart eine
Anordnung zweier Trägerelemente
aus Kunststoff, in die jeweils eine Vielzahl ebenfalls aus Kunststoff
gebildeter, pilzförmiger
Elementen zum Eingreifen mit Elementen des jeweils anderen Trägerelements
angeordnet ist. Zusätzlich
sind einzelne, elektrisch leitfähige
Verbindungselemente zwischen den übrigen, nicht leitenden Verbindungselementen
angeordnet. Mit Hilfe derjenigen ausgewählten Verbindungselemente,
die elektrisch leitfähig
sind, werden einzelne Leiterbahnen auf dem jeweiligen Trägerelement
mit Leiterbahnen des jeweils anderen Trägerelements elektrisch verbunden.
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DE 199 27 749 A1 offenbart
Trägerelemente mit
einer Vielzahl elektrisch-mechanischer Verbindungselemente, die
paarweise mit komplementären Verbindungselementen
eines weiteren Trägerelements
ineinandergreifen. Die Verbindungselemente können aus flexiblem Draht- oder
Schlaufenelementen gebildet sein, die mechanisch deformierbar sind. Auf
jedem Trägerelement
sind die jeweiligen leitfähigen
Verbindungselemente auf einer isolierenden Schicht nebeneinander
angeordnet und durch diese elektrisch voneinander isoliert.
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DE 101 22 133 A1 betrifft
die Herstellung integrierter mikrofluidischer und elektronischer
Komponenten, bei denen Klebstoff als Verbindungsmaterial eingesetzt
wird. Die deutsche Offenlegungsschrift 21 12 238 A schließlich offenbart
ein Verschlusselement mit einer Vielzahl länglicher Verbindungselemente, die
in ein Trägerelement
eingelassen sind.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, neue Wege beim elektrisch-mechanischen Verbinden
von Halbleiterbausteinen aufzuzeigen, bei denen ein deutlich verringertes
Risiko einer unbeabsichtigten Dotierstoffdiffusion in den Halbleiterbausteinen
besteht. Es ist ferner die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Anordnung mit einer Leiterplatte und mindestens einem Halbleiterbaustein
bereitzustellen, die mithilfe von Befestigungsmitteln herstellbar
ist, deren Anbringung an den Halbleiterbausteinen zu einer verringerten
thermischen Belastung der Halbleiterbausteine führt.
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Diese
Aufgabe wird gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird eine
mithilfe von Befestigungsmitteln hergestellte Anordnung vorgeschlagen,
bei der für
jedes Befestigungsmittel auf dessen Trägerelement eine dichte Anordnung
vieler mikroskopisch kleiner, länglicher
Verbindungselemente aufweist, die aus dem Trägerelement herausragen und
sie sind auf einer Seite des Trägerelements
nebeneinander angeordnet und besitzen Abmessungen im Nanometerbereich.
Die Verbindungselemente besitzen eine Form, die zum Eingreifen und/oder
Einhaken zwischen weitere Verbindungselemente eines anderen, gleichartigen
oder komplementären
Befestigungsmittels geeignet sind. Das erfindungsgemäß eingesetzte
Befestigungsmittel funktioniert daher ähnlich wie ein Klettverschluss,
ist jedoch mit wesentlich kleineren Verbindungselementen versehen,
die jeweils in großer
Stückzahl
auf einem. Trägerelement
Platz finden, dessen Größe der Größe eines
elektrischen Kontakts des Halbleiterbausteins entspricht.
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Mit
den erfindungsgemäß eingesetzten
Befestigungsmitteln versehene elektronische oder mikroelektronische
Bauteile können
durch bloßes
Andrücken
elektrisch aneinander angeschlossen werden.
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Erfindungsgemäß ist zumindest
die Oberfläche
der mikroskopisch kleinen Verbindungselemente elektrisch leitend
und dienen daher nicht nur zur mechanischen Befestigung, sondern
auch zur elektrischen Kontaktierung eines Halbleiterbausteins, beispielsweise
mit einer Leiterplatte oder einem anderen Halbleiterbaustein. Ferner
ist das Trägerelement der
Befestigungsmittel elektrisch leitfähig und kann daher auf einen
Kontaktanschluss eines Halbleiterbausteins aufgebracht werden, beispielsweise
durch Bonden.
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Das
erfindungsgemäß eingesetzte
Befestigungsmittel wird zunächst
mit seinem Trägerelement an
den miteinander zu verbindenden elektronischen oder mikroelektronischen
Bauteilen, etwa an einem Halbleiterbaustein und an einer elektronischen
Leiterplatte angebracht. Dabei wird auf jedem zu kontaktierende
Kontaktanschluss des Halbleiterbausteins und der Leiterplatte mit
jeweils einem erfindungsgemäßen Befestigungsmittel
angebracht. Danach ist jeder Kontaktanschluss mit jeweils einer
Vielzahl von mikroskopisch kleinen, drahtförmigen Verbindungselementen
ausgestattet, die eine klettverschlussartige mechanische Verbindung
zu den weiteren Bausteinen herstellen, wenn diese, ebenfalls mit
entsprechenden Befestigungsmitteln ausgestattet, an den Halbleiterbaustein
bzw. die Leiterplatte angedrückt werden.
Das Anbringen des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels
an die Kontaktanschlüsse
eines elektronischen Bauteils vor der eigentlichen Zusammenfügung der
Bauteile hat den Vorteil, dass beim nachfolgenden Zusammenfügen keinerlei
Lötprozesse
erforderlich sind. Dadurch wird die thermische Belastung der integrierten
Halbleiterschaltungen deutlich verringert.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die Verbindungselemente säulenförmig ausgebildet sind und eine
Mantelfläche
aufweisen, die eine Vielzahl von Erhebungen aufweist. Die Verbindungselemente sind
beispielsweise als Nanoröhren
oder Nanodrähte und ähnlich wie
Bonddrähte
ausgebildet, besitzen je doch im Gegensatz zu diesen eine vergleichsweise raue
Mantelfläche.
Solch eine Mantelfläche
kann durch lokale Einwirkung eines Lasers erzeugt werden, indem
Bereiche der Mantelfläche
der Verbindungselemente kurzzeitig verflüssigt werden, sich deformieren
und danach wieder erkalten oder indem sie verdampft werden. Dadurch
wird eine Vielzahl von Erhebungen erzeugt. Alternativ dazu kann
eine raue Oberfläche
der Verbindungselemente dadurch hergestellt werden, dass das Material
der Verbindungselemente neben einem Hauptbestandteil auch Fremdeinschlüsse aus
einem anderen, leichter flüchtigen
Material enthält.
Wird ein Verbindungselement bei einer geringeren Temperatur als
der Raumtemperatur hergestellt und dann auf Raumtemperatur erwärmt oder
alternativ dazu bei Raumtemperatur hergestellt und auf eine höhere Temperatur
erwärmt, kann
das leichter flüchtige
Material verdampfen und dadurch Kerben in der Außenfläche der Verbindungselemente
zurücklassen.
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Alternativ
können
auf der Mantelfläche
auch hakenförmige
Elemente angeordnet sein. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die
hakenförmigen
Elemente zum Trägerelement
weisend angeordnet sind. Ihre äußere Spitze
ist dann dem Trägerelement
zugewandt. Die hakenförmigen
Elemente dienen als Widerhaken, wenn die Verbindungselemente zweier Befestigungsmittel
von entgegengesetzten Seiten zusammengeführt werden und ineinander greifen, oder
zwischen einander greifen.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die Verbindungselemente jeweils an mehreren
Abschnitten, die über
die Länge
der Verbindungselemente verteilt sind, einen lokal vergrößerten Querschnitt
besitzen. Insbesondere können
die Verbindungselemente so ausgebildet sein, dass die Querschnittsfläche senkrecht zur
Länge des
Verbindungselements größer ist als
an anderen Teilstücken
des Verbindungselements.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass die Verbindungselemente einen kreisförmigen Querschnitt
besitzen, dessen Durchmesser an mehreren Abschnitten, die über die
Länge der
Verbindungselemente verteilt sind, lokal vergrößert ist. Beispielsweise können ringförmige Verdickungen
eines zylindrischen Verbindungselements vorgesehen sein, die, wenn
ein gleichwertiges Verbindungselement an dem Verbindungselement
seitlich anliegt, zu einer mechanischen Reibung oder einem mechanischen Widerstand
führt,
wenn beide Verbindungselemente entlang ihrer Längsrichtung auseinandergezogen werden.
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Die
Verbindungselemente besitzen vorzugsweise jeweils ein freies Ende,
wobei die Verbindungselemente an ihren freien Enden jeweils eine
Verdickung aufweisen können.
Solche Verdickungen können
beispielsweise tropfenförmig
ausgebildet sein. Alternativ können
sie auch hakenförmig
oder in sonstiger Weise ausgebildet sein. Tropfenförmige Verdickungen
können
beispielsweise durch Ultraschalleinwirkung oder Lasereinwirkung
hergestellt werden. Eine Verdickung an einem freien Ende eines Verbindungselements
kann ähnlich
wie ein Widerhaken zur mechanischen Befestigung dienen, wenn, wie
erfindungsgemäß vorgesehen,
auf dem Befestigungsmittel eine Vielzahl dicht nebeneinander angeordneter Verbindungselemente
angeordnet ist. Von diesem werden zumindest einige zwischen Verbindungselemente
eines weiteren Befestigungsmittels eingreifen, wenn dieses aufgedrückt wird.
Dabei entsteht eine mechanische Verbindung wie bei einem Klettverschluss,
die jedoch, da die Verbindungselemente zumindest auf ihrer Oberfläche elektrisch
leitend sind, zugleich zur elektrischen Kontaktierung dient.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die Verbindungselemente an ihrem freien Ende
gebogen sind. In die gebogenen Enden können längliche Verbindungselemente
eines weiteren, aufgedrückten Befestigungsmittels
eingreifen, so dass sie nur mit Kraftaufwand wieder zu lösen sind.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die Verbindungselemente jeweils einen ersten
Bereich, der aus einem ersten Material besteht, und einen zweiten Bereich,
der aus einem anderen, zweiten Material besteht, aufweisen, wobei
der erste und der zweite Bereich sich im wesentlichen über die
gesamte Länge des
jeweiligen Verbindungselements erstrecken. Bei dieser Ausführungsform
ist die Materialzusammensetzung der Verbindungselemente nicht homogen, sondern
mindestens zwei Materialien oder Materialkomponenten sind innerhalb
des Körpers
der Verbindungselemente separat angeordnet.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das erste Material und das zweite Material jeweils
Metalle oder metallische Verbindungen sind, wobei der thermische
Ausdehnungskoeffizient des ersten Materials größer ist als der des zweiten
Materials, und dass der erste und der zweite Bereich über den
Querschnitt der Verbindungselemente senkrecht zur Länge der
Verbindungselemente jeweils rotationsunsymmetrisch verteilt sind.
Hierbei ist der Aufbau eines einzelnen Verbindungselements über seinen
Querschnitt nicht rotationssymmetrisch, so dass aufgrund der unterschiedlich
starken thermischen Ausdehnung des ersten und des zweiten Materials eine
thermisch bedingte Krümmung
des gesamten Verbindungselements wie bei einem Bimetallkontakt entsteht.
Dadurch ist jedes Verbindungselement insgesamt gekrümmt und
dient somit als Widerhaken für dazwischen
eingreifende Verbindungselemente eines zweiten Befestigungsmittels.
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Die
Verbindungselemente sind beispielsweise Härchen, Häkchen oder anderweitige längliche, stiftförmige oder
fadenförmige
Elemente, die elektrisch leitend sind und eine raue Oberfläche und/oder eine
zumindest bereichsweise gekrümmte
Form aufweisen.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Verbindungselemente einen inneren
Kern aus dem ersten Material aufweisen, der von dem zweiten Material umgeben
ist, wobei zumindest das zweite Material elektrisch leitfähig ist.
Hierbei brauchen die Verbindungselemente nur im Bereich ihrer Mantelfläche elektrisch
leitend zu sein. Insbesondere kann der innere Kern der Verbindungselemente
aus einem Kunststoff bestehen, der aus einem elektrisch leitfähigen Material,
beispielsweise einem Metall wie etwa Gold beschichtet ist. Durch
die Wahl Materials für
den inneren Kern der Verbindungselemente lässt sich das Ausmaß ihrer
Biegsamkeit und Verformbarkeit beeinflussen. Durch die elektrisch
leitfähige
Beschichtung mit dem zweiten Material kann das Befestigungsmittel
zum elektrischen Kontaktieren von Halbleiterbausteinen eingesetzt
werden.
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Eine
alternative Ausführungsform
sieht vor, dass die Verbindungselemente Bonddrähte sind. Sie sind vorzugsweise
aus Gold gefertigt, können
jedoch auch aus einem anderen Material bestehen. Bonddrähte sind
zwar als solche bekannt, werden jedoch herkömmlich nur zur elektrischen
Verbindung jeweils eines Kontakts mit jeweils einem anderen Kontakt eingesetzt.
Eine klettverschlussartige Befestigung, bei der eine Vielzahl von
Bonddrähten
auf einem gemeinsamen Untergrund, beispielsweise dem Trägerelement
des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels
oder dem Kontaktanschluss eines Halbleiterbausteins oder einer Leiterplatte
angeordnet sind, ist hingegen nicht bekannt. Herkömmlich wird
nämlich
das freie Ende eines Bonddrahtes jeweils mit Hilfe von Ultraschall
an einen zweiten Kontaktanschluss gebondet. Bei einer klettverschlussartigen
Verbindung mit einer Vielzahl kleiner Bonddrähte hingegen erübrigt sich
das Anschließen
der freien Enden der Bonddrähte;
die aufgerauten, gekrümmten
oder anderweitig verformten Bonddrähte verhaken ineinander.
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Insbesondere
ist vorgesehen, dass die Verbindungselemente über ihre gesamte Länge gekrümmt sind
und insbesondere elastisch verformbar sind. Schließlich ist
vorgesehen, dass das Trägerelement
des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels aus
einem elektrisch leitfähigen
Material besteht. Das Trägerelement
und die auf einer Seite des Trägerelements
angeordneten Trägerelemente
können einstückig gebildet
sein.
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Mit
den oben beschriebenen Befestigungsmitteln versehene, elektronische
Bauteile können
aneinander montiert werden. Bei einem solchen Bauteil mit einer
Mehrzahl von elektrischen Kontaktanschlüssen, die jeweils eine Kontaktfläche aufweisen, ist
erfindungsgemäß jeweils
ein Befestigungsmittel an die Kontaktflächen der jeweiligen Kontaktanschlüsse angebracht.
Das mit den Befestigungsmitteln versehene elektronische Bauteil
kann dann durch bloßes
Andrücken
elektrisch an ein weiteres elektronisches Bauteil elektrisch angeschlossen
werden.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die Befestigungsmittel jeweils mit einer Fläche ihres
Trägerelements,
die den Verbindungselementen abgewandt ist, an der Kontaktfläche des
jeweiligen Kontaktanschlusses befestigt sind. Dabei wird beispielsweise
bei einem Befestigungsmittel, das auf der Oberseite des Trägerelements
die Verbindungselemente aufweist, die Unterseite des Trägerelements an
der Kontaktfläche
eines Kontaktanschlusses des elektronischen Bauteils befestigt.
Beispielsweise kann das Trägerelement
auf den Kontaktanschluss gebondet werden. Jeder Kontaktanschluss
des elektronischen Bauteils wird auf diese Weise mit einem erfindungsgemäßen Befestigungsmittel
versehen.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die Befestigungsmittel so an den Kontaktanschlüssen angebracht
sind, dass die Verbindungselemente der Befestigungsmittel dem elektronischen
Bauteil abgewandt sind. Sind beispielsweise die Trägerelemente der
Befestigungsmittel an Kontaktanschlüssen angebracht, die auf einer
Oberseite des elektronischen Bauteils angeordnet sind, so weisen
die Verbindungselemente der Befestigungsmittel ebenfalls nach oben,
d. h. weg von der Oberseite des Bauteils. Auf jedem Kontaktanschluss
des Bauteils ist somit ein Trägerelement
mit einer Vielzahl dicht nebeneinander angeordneter Verbindungselemente
angebracht, wobei die Verbindungselemente jeweils eines Verbindungsmittels
dazu bestimmt sind, in eine Anordnung von Verbindungselementen eines
weiteren Befestigungsmittels, das auf einem Kontaktanschluss eines
anderen Bauteils angeordnet ist, einzugreifen.
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Zwei
Kontaktanschlüsse
zweier Bauteile werden also dadurch miteinander elektrisch verbunden,
dass zunächst
auf beiden Kontaktanschlüssen ein
erfindungsgemäßes Befestigungselement
angebracht wird. Dessen Trägerelement
wird beispielsweise auf den jeweiligen Kontaktanschluss gebondet.
Anschließend
werden die Bauteile gegeneinander gedrückt, wobei die Verbindungselemente,
die einander zugewandt sind, beim Zusammenführen beider Bauteile ineinander-
bzw. zwischeneinander greifen. Dabei wird das Trägerelement auf einem Kontaktanschluss
eines ersten Bauteils an ein Trägerelement
auf einem Kontaktan schluss eines zweiten Bauteils herangeführt. Dabei
greifen die auf dem Trägerelement
des ersten Bauteils angeordneten Verbindungselemente in die Verbindungselemente,
die auf dem Trägerelement
des zweiten Bauteils angeordnet sind, und umgekehrt. Aufgrund der
hohen Zahl von Verbindungselementen pro Trägerelement, auf dem sie angeordnet
sind, ist es nicht erforderlich, dass jedes der Verbindungselemente
in ein entsprechendes Verbindungselement eines weiteren Bauteils
eingreift. Stattdessen genügt
es, dass – ähnlich wie
bei einem Klettverschluss – eine
ausreichende Anzahl der vorhandenen Verbindungselemente ineinander
greifen, damit ein ausreichende mechanische und gemäß der vorliegenden
Erfindung auch elektrische Verbindung entsteht. Je größer die
Anzahl der ineinandergreifenden oder sich ineinander verhakenden
Verbindungselemente ist, desto niederohmiger ist die hergestellte
Kontaktverbindung.
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Das
elektronische Bauteil kann etwa eine elektronische Leiterplatte,
ein Halbleiterbaustein oder ein anderes Bauteil sein.
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Bei
der erfindungsgemäßen Anordnung
ist jeder (mit einem Kontaktanschluss des jeweils anderen Bauteils
zu verbindende) Kontaktanschluss der elektronischen Leiterplatte
und des Speicherbausteins, mit einem erfindungsgemäßen Befestigungsmittel
versehen. Die Verbindungselemente der auf dem Speicherbaustein angebrachten
Befestigungsmittel greifen in Verbindungselemente der auf der elektronischen
Leiterplatte angebrachten Befestigungsmittel ein. Somit sind die
Kontaktanschlüsse des
Speicherbausteins mit den Kontaktanschlüssen der Leiterplatte durch
jeweils Paare von zwei ineinandergreifenden Befestigungsmitteln
elektrisch und mechanisch verbunden.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass der Halbleiterbaustein zusätzlich durch einen Klebstoff an
der elektronischen Leiterplatte mechanisch fixiert ist. Da die erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Befestigungsmittel eine mechanische Verbindung herstellen, die bei
Bedarf durch mechanischen Zug wieder lösbar ist, kann eine noch stärkere mechanische
Fixierung und insbesondere dauerhafte räumliche Positionierung mithilfe
von Klebestellen erreicht werden.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass der Klebstoff auf Bereiche der Oberfläche des
Halbleiterbausteins und der elektronischen Leiterplatte, die außerhalb
der Kontaktanschlüsse
des Halbleiterbausteins und der elektronischen Leiterplatte liegen,
aufgebracht ist. Insbesondere werden am Rand oder an Ecken einer
Anordnung mehrerer elektrischer Kontaktanschlüsse Klebestellen vorgesehen
sein, an denen Klebstoff auf die Oberfläche des Speicherbausteins und
auf die Oberfläche
der elektronischen Leiterplatte (oder des mit dem Speicherbausteins
verbindenden weiteren Bauteils) aufgebracht ist.
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Der
Klebstoff besteht vorzugsweise aus einem Material, das beim Aushärten schrumpft.
Diese Weiterbildung der Erfindung hat den Vorteil, dass durch das
Klebstoffmaterial ein Anpressdruck der auf beiden Bauteilen angeordneten
erfindungsgemäßen Befestigungsmittel
gegeneinander erreicht wird. Dieser Anpressdruck dient nicht nur
als zusätzlicher Presskontakt,
der eine niederohmige elektrische Kontaktierung fördert, sondern
erzeugt zusätzlich
zu dem durch mechanisches Andrücken
der Bauteile aneinander entstehenden Druck eine Pressung der Verbindungselemente
beider Befestigungsmittel gegeneinander, die auch noch nach dem
Loslassen der Bauteile andauert, und zwar so lange, bis der Klebstoff
vollständig
ausgehärtet
ist. Sofern die Verbindungselemente elastisch verformbar, d. h.
biegsam sind, dauert der durch den Klebstoff erzeugte Anpressdruck
auch noch nach dem Aushärten
des Klebstoffs an. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass insbesondere
mechanische und thermische Verspannungen elektronischer Leiterplatten
oder anderer Bauteile kompensiert, die zu Verformungen der Oberflächen dieser
Bauteile führen,
kompensiert werden. Durch einen des Klebstoff, dessen Volumen während des
Aushärtens
schrumpft, wird sichergestellt, dass auch bei thermischer und/oder
mechanischer Verformung der Bauteiloberflächen die elektrische Verbindung
ausreichend niederohmig bleibt.
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Insbesondere
ist vorgesehen, dass der Halbleiterbaustein einen integrierten Halbleiterchip
und ein Chipgehäuse
aufweist, wobei die Kontaktanschlüsse des Halbleiterbausteins
auf dem Chipgehäuse
angeordnet sind. Der Halbleiterchip ist vorzugsweise über Bonddrähte mit
dem Chipgehäuse verbunden.
Jedoch können
auch alle weiteren bekannten Verbindungstechniken, beispielsweise
ball grid arrays eingesetzt werden.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren
zum Befestigen eines Halbleiterbausteins auf einer elektronischen
Leitplatte gemäß Anspruch
23 gelöst.
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Bei
dem Verfahren werden zunächst
auf die miteinander zu verbindenden Kontaktanschlüsse eines
Halbleiterbausteins und einer elektronischen Leiterplatte die erfindungsgemäßen Befestigungsmittel angebracht,
beispielsweise durch Bonden der Unterseite der Trägerelemente
auf die Kontaktflächen
der Kontaktanschlüsse.
Dann werden die miteinander zu verbindenden Bauteile einfach aneinandergedrückt, wobei
die auf den Trägerelementen
angeordneten Verbindungselementen wie bei einem Klettverschluss
eine mechanische und – aufgrund
ihrer elektrischen Leitfähigkeit – auch elektrische
Verbindung herstellen.
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Die
Verbindungselemente sind etwa Nanoröhren oder mikroskopisch/nanoskopisch
kleine Härchen
oder Häkchen,
die in großer
Stückzahl
und dicht gedrängt
nebeneinander auf jedem der Trägerelemente
angeordnet sind. Insbesondere können
auf jedem Trägerelement
mehr als zehn, vorzugsweise zwischen 50 und 500 Verbindungselemente
angeordnet sein. Bezüglich
der Dichte der nebeneinander angeordneten Verbindungselemente auf
dem jeweiligen Trägerelement
kann vorgesehen sein, dass zwischen 5 und 50% der Oberseite des
Trägerelements, auf
dem die Verbindungselemente angeordnet sind, durch die Verbindungselemente
bedeckt ist. Somit verbleibt eine Fläche von zwischen 95 und 50%
der Fläche
der Oberseite für
das Eingreifen von Verbindungselementen eines weiteren Befestigungsmittels. Insbesondere
bei breiten Verdickungen oder Erhebungen auf der Oberfläche der
Verbindungselemente genügen
weniger dichte Anordnungen von Verbindungselementen, um eine ausreichende
mechanische Festigkeit nach Andrücken
des weiteren Bauteils zu erzielen.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass vor Schritt c) ein Klebstoff auf den Halbleiterstoff und/oder
auf die Leiterplatte aufgebracht wird, der nach dem Andrücken im
Schritt c) den Halbleiterbaustein mechanisch an der Leiterplatte
fixiert. Dabei wird vorzugsweise ein Klebstoff aus einem Material aufgebracht,
das beim Aushärten
des Klebstoffs schrumpft. Es kann beispielsweise auch ein Epoxyd-Kleber
sein, der eine Komponente, die ein Schrumpfen des Klebstoffs bewirkt,
enthält.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass der Halbleiterbaustein einen integrierten Halbleiterchip und
ein Chipgehäuse
aufweist und dass die Kontaktanschlüsse des Halbleiterbausteins
an dem Chipgehäuse
angeordnet sind. Sofern jedoch die Trägerelemente der Verbindungsmittel
unmittelbar auf die Oberfläche
eines ungehäusten
Halbleiterchips gebondet oder in anderer Weise angebracht sind,
kann dieser auch unmittelbar mit einem ande ren Bauteil, beispielsweise
einer elektronischen Leiterplatte verbunden werden.
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Schließlich kann
vorgesehen sein, dass die Verbindungsmittel an die Kontaktanschlüsse des mindestens
einen Halbleiterbausteins und der elektronischen Leiterplatte gebondet
werden.
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Die
Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die 1 bis 17 beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf ein elektronisches Bauteil,
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2 eine
perspektivische Ansicht des Bauteils aus 1 und darauf
angeordneter erfindungsgemäß eingesetzter
Befestigungsmittel,
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3 eine
perspektivische Ansicht des erfindungsgemäß eingesetzten Befestigungsmittels,
-
4 eine
Querschnittsansicht des Befestigungsmittels aus 3,
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die 5 bis 11 Querschnittsansichten weiterer,
alternativer Ausführungsformen
des erfindungsgemäß eingesetzten
Befestigungsmittels,
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12 eine
Querschnittsansicht von Verbindungselementen des Befestigungsmittels
aus 11,
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13 eine
Querschnittsansicht von Verbindungselementen des erfindungsgemäß eingesetzten Befestigungsmittels
gemäß einer
anderen Ausführungsform,
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14 einen
Halbleiterbaustein mit einem integrierten Speicherchip und einem
Chipgehäuse,
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15 eine
erfindungsgemäße Anordnung mit
einer elektronischen Leiterplatte, einem Halbleiterbaustein und
mit Befestigungsmitteln,
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16 einen
Ausschnitt der in 15 dargestellten Bauteile vordem
Zusammenfügen
und
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17 ein
Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Befestigen
eines Halbleiterbausteins an einer elektronischen Leiterplatte.
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1 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein elektronisches Bauteil 10,
nämlich
eine elektronische Leiterplatte 20. Die elektronische Leiterplatte 20 kann
beispielsweise eine Leiterplatte für ein Speichermodul sein, das
mit einer Mehrzahl von Halbleiterbausteinen bestückt wird. An einer Außenkante
der elektronischen Leiterplatte 20 ist üblicherweise eine Kontaktleiste
mit elektrischen Kontakten vorgesehen, wodurch das Speichermodul
an ein Motherboard oder eine andere elektronische Einrichtung durch
Einstecken anschließbar
ist. Die Kontaktleiste ist in 1 nicht
dargestellt. In der linken Hälfte
der 1 sind auf der elektronischen Leiterplatte 20 montierte
Halbleiterbausteine 30 dargestellt. In der rechten Hälfte der 1 sind
die Positionen, über
denen weitere Halbleiterbausteine 30 anzuordnen sind, durch
gestrichelte Linien angedeutet. Innerhalb dieser gestrichelten Linien
sind Anordnungen jeweils mehrerer elektrischer Kontaktanschlüsse 21 sichtbar, an
die die Halbleiterbausteine 30 elektrisch anzuschließen sind.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der elektronischen
Leiterplatte 20 aus 1. Es sind
zwei Reihen von elektrischen Kontaktanschlüssen 21 dargestellt,
die jeweils eine Kontaktfläche 21a aufweisen.
Die Kontaktflächen 21a sind
mit Kontaktanschlüssen
von Halbleiterbausteinen elektrisch zu verbinden. In einer vorderen Reihe
von Kontaktanschlüssen 21 der
elektronischen Leiterplatte 20 in 2 ist erkennbar,
dass jeweils ein erfindungsgemäßes Befestigungsmittel 1 auf
diese Kontaktanschlüsse 21,
nämlich
auf ihrer Kontaktfläche 21a aufgebracht
ist. Die in 2 nur schematisch angedeuteten
erfindungsgemäßen Befestigungsmittel 1 besitzen
ein Trägerelement,
welches die flächige
Verbindung mit der Kontaktfläche 21a der Kontaktanschlüsse 21 herstellt,
sowie stiftförmige, haarförmige oder
in sonstiger Weise länglich
ausgebildete Verbindungselemente, die auf jedem Trägerelement
in größerer Stückzahl nebeneinander
angeordnet sind und aus dem Trägerelement
herausragen.
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3 zeigt
eine vergrößerte perspektivische Ansicht
des erfindungsgemäß eingesetzten
Befestigungsmittels 1. Dieses weist ein Trägerelement 2 auf,
welches aus einem leitfähigen
Material wie etwa einem dünnen
Metallfilm besteht. Es können
auch elektrisch leitfähige
Kunststofffolien oder andere Materialen, die eine ausreichend hohe
elektrische Leitfähigkeit
besitzen, für
das Trägerelement 2 verwendet
werden. Das Trägerelement 2 kann
ein Teil einer Streifens oder eines Bandes sein, das elastisch verformbar,
also biegsam ist. Die Biegsamkeit des Trägerelements kann sich aus seiner
geringen Schichtdicke ergeben, so dass auch Metalle, Metalllegierungen
und andere leitfähige
metallhaltige Verbindungen als Material für das Trägerelement 2 in Frage kommen.
Auf einer Seite des Trägerelements,
beispielsweise der Oberseite, ist eine Vielzahl von Verbindungselementen 3,
nämlich
von länglichen, stift-, nadel-,
rohrförmigen
oder in sonstiger Weise länglich ausgebildeten
Körpern
vorgesehen. Die Verbindungselemente haben eine äußere Form, die in 3 nur
vereinfacht dargestellt ist; aus 3 ist lediglich
die Haupterstreckung der Verbindungselemente 3 in ihrer
Längsrichtung
dargestellt. Die Längsrichtung
der Verbindungselemente 3 ändert sich lokal mit der jeweiligen
Orientierung des entsprechenden Abschnittes der Verbindungselemente 3. Sofern
die Verbindungselemente 3 nicht oder nur in geringem Ausmaß elastisch
verformbar sind, verläuft die
Längsrichtung
der Verbindungselemente 3 senkrecht zur Oberfläche des
Trägerelements,
auf dem die Verbindungselemente 3 angeordnet sind.
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4 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Ausschnittes des erfindungsgemäß eingesetzten
Befestigungsmittels aus 3. Die Verbindungselemente 3 sind
in ihrer Längsrichtung
L längenmässig verkürzt dargestellt;
in der Praxis wird ihre Länge
ein Vielfaches, vorzugsweise deutlich mehr als das zehnfache ihres
Durchmessers betragen. Die Verbindungselemente 3 sind mit
einer Mantelfläche
versehen, welche eine Vielzahl von Erhebungen aufweist. Zusätzlich oder
alternativ dazu sind die Verbindungselemente 3 gekrümmt. Daneben
können
auch Verdickungen an einem freien Ende der jeweiligen Verbindungselemente 3 vorgesehen
sein. Durch diese Maßnahmen
oder eine Kombination einiger dieser Maßnahmen erhalten die Verbindungselemente 3 eine äußere Form,
die ein Befestigen des Befestigungsmittels 1 an einem weiteren,
identischen oder komplementären
Befestigungsmittel ermöglicht.
Dabei greifen Verbindungselemente des weiteren Befestigungselements,
die den Verbindungselementen 3 des dargestellten Befestigungsmittels 1 zugewandt sind,
beim Heranführen
und Andrücken
beider Befestigungsmittel gegeneinander ein und verhaken sich.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Verbindungselemente 3 des erfindungsgemäß eingesetzten Befestigungsmittels 1.
Die Verbindungselemente 3 sind entlang ihrer Länge L unterbrochen
dargestellt; 5 ist somit nicht maßstabsgetreu.
Auf einer Außenfläche, die
zugleich die Mantelfläche
der näherungsweise
stab- oder stiftförmigen Verbindungselemente 3 bildet,
sind Erhebungen 4 angeordnet, die über sie umgebende Bereiche
der Mantelfläche 4 herausragen.
Werden in gleicher Weise ausgebildete Verbindungselemente eines
weiteren Befestigungsmittels von oben zwischen die abgebildeten
Verbindungselemente 3 eingefügt, so verhaken sich die Erhebungen 4 der
Verbindungselemente 3 beider Befestigungsmittel 1 ineinander,
so dass die Befestigungsmittel nur durch mechanischen Zug wieder
auseinander gezogen werden können.
Somit besteht beim Zusammenfügen
zweier erfindungsgemäßer Befestigungsmittel
eine lösbare
mechanische Verbindung. Da außerdem
die Verbindungselemente 3 und das Trägerelement 2 leitfähig oder
zumindest an ihrer Oberfläche
elektrisch leitfähig
sind, wird dabei ebenfalls eine elektrische Verbindung hergestellt, mit
der die elektronischen Bauteile untereinander angeschlossen werden.
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6 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Verbindungselemente 3 des erfindungsgemäß eingesetzten Befestigungsmittels 1,
bei der auf der Mantelfläche
hakenförmige
Elemente 4a ausgebildet sind. Die hakenförmigen Elemente 4a weisen
in Richtung des Trägerelements 2,
auf dem die Verbindungselemente 3 angeordnet sind, so dass
sie beim Einschieben in oder zwischen Verbindungselemente eines
weiteren Befestigungsmittels mit diesem verzahnen und eine dauerhafte
mechanische und elektrische Verbindung sichern. Dadurch kann durch
einmalig aufgewendeten mechanischen Druck eine dauerhafte elektrische
Verbindung hergestellt werden.
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7 zeigt
eine alternative Ausführungsform
von Verbindungselementen des erfindungsgemäß eingesetzten Befestigungsmittels 1.
Die Verbindungselemente 3 besitzen über ihre Länge L an mehreren Abschnitten
einen vergrößerten Querschnitt 5, an
weiteren Abschnitten dazwischen ist ihr Querschnitt vergleichsweise
kleiner. Entlang der Länge
L der Verbindungselemente variiert die Größe des Querschnittes der Verbindungselemente 3 mehrfach zwischen
einem kleineren und einem größeren Wert. Das
dadurch erhaltene äußere Profil,
das den Verbindungselementen 3 eine äußere Struktur entlang ihrer Längsrichtung
verleiht, dient dazu, dass sie leichter mit aus entgegengesetzter
Richtung herangeführten Verbindungselementen
eines weiteren Befestigungsmittels verzahnen.
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8 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der Verbindungselemente 3 des erfindungsgemäß eingesetzten
Befestigungsmittels 1. Die Verbindungselemente 3 besitzen
an einem freien Ende 6 eine Verdickung 7. Diese
Verdickung kann beispielsweise tropfenförmig ausgebildet sein. Eine
solche Form der freien Enden 6 der Verbindungselemente 4 lässt sich
durch lokale Einwirkung eines Laserstrahls oder von Ultraschall
erzielen.
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Bei
einer weiteren alternativen Ausführungsform
gemäß 9 sind
die an den freien Enden 6a angeordneten Verdickungen der
Verbindungselemente 3 hakenförmig ausgebildet.
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Insbesondere
können
die Verbindungselemente einen kreisförmigen Querschnitt besitzen, dessen
Durchmesser über
die Länge
des jeweiligen Verbindungselements an mehreren Abschnitten vergrößert ist.
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10 zeigt
eine Weiterbildung, bei der die Verbindungselemente 3 gekrümmt sind.
Sie sind insbesondere an ihren je weiligen freien Ende 6 gekrümmt. Sofern
zusätzlich
Verdickungen 7 an den freien Enden 6 angeordnet
sind, wird beim Zusammendrücken
zweier erfindungsgemäßer Befestigungsmittel 1 eine
besonders feste mechanische Verbindung erzielt. Dabei verhaken ähnlich wie
bei einem Klettverschluss die Verbindungselemente 3 beider
Befestigungsmittel 1 ineinander.
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11 zeigt
eine Weiterbildung, bei der die Verbindungselemente 3 aus
mehreren Materialien bestehen. Dargestellt sind erste Bereiche 8 und
zweite Bereiche 9, wobei die ersten Bereiche 8 aus
einem ersten Material bestehen, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient
einen ersten Wert besitzt, und wobei die zweiten Bereiche 9 aus
einem zweiten Material bestehen, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient
einen anderen, zweiten Wert besitzt, der größer oder kleiner ist als der
Ausdehnungskoeffizient des ersten Materials. Werden die ersten 8 und
die zweiten Bereiche 9 über
den Querschnitt durch die Verbindungselemente 3 in einer
nicht-symmetrischen, insbesondere nicht radial-symmetrischen Weise
angeordnet.
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12 zeigt
in Draufsicht eine solche, nicht rotationssymmetrische Anordnung
mehrerer Materialien innerhalb der Verbindungselemente 3.
Die unterschiedlich große
thermische Ausdehnung beider Materialien führt zu einer Krümmung und
zu einer Verbiegung der Verbindungselemente 3. Dadurch
lässt sich
eine über
ihre gesamte Länge
L reichende Krümmung
erzielen. Zur Verformung der Verbindungselemente 3 genügt es, dass
sie bei einer anderen Temperatur mit Verbindungselementen eines weiteren
Befestigungsmittels in Kontakt gebracht werden als bei derjenigen
Temperatur, bei der sie hergestellt wurden.
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13 zeigt
eine Querschnittsansicht senkrecht zur Länge der Verbindungselementen 3 gemäß einer
anderen Ausführungs form,
bei der die Verbindungselemente 3 einen inneren Kern 8a aufweisen, der
von einem anderen, zweiten Material 9a umgeben ist. Der
innere Kern 8a besteht aus einem anderen Material als das
umgebende zweite Material 9a. Insbesondere kann der innere
Kern 8a aus einem Kunststoff bestehen, wobei das zweite
Material, das den Kern 8a umgibt, ein Metall wie beispielsweise Gold
oder eine Metalllegierung sein. Durch die leitfähig beschichteten Verbindungselemente 3 wird
auch im Falle der Verwendung von Kunststoffen eine ausreichend niederohmige
elektrische Kontaktierung möglich.
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14 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein elektronisches Bauteil 10,
nämlich
einen Halbleiterbaustein 30. Der Halbleiterbaustein 30 weist
einen integrierten Halbleiterchip 35 und ein Chipgehäuse 40 auf.
Der Halbleiterchip 35 ist beispielsweise durch Bonddrähte 36 mit
dem Chipgehäuse 40 verbunden.
An dem Chipgehäuse 40 sind Kontaktanschlüsse 31 angeordnet,
die mit Kontaktanschlüssen 21 der
elektronischen Leiterplatte 1 aus 1 oder mit
Kontaktanschlüssen
eines anderen elektronischen oder mikroelektronischen Bauteils zu verbinden
sind. Herkömmlich
werden solche elektrischen Verbindungen mithilfe von Lötverfahren
hergestellt, die jedoch eine starke Erhitzung zur Folge haben, wodurch
bei benachbarten Bereichen des integrierten Halbleiterchips 35 Dotierstoffprofile
verzerrt werden können.
Um solche unerwünschten
Dotierstoffdiffusionen zu vermeiden, wird das erfindungsgemäße Befestigungsmittel
und deren Anwendung zum Verbinden elektronischer Bauteile untereinander vorgeschlagen.
Insbesondere in Kombination mit einem Klebstoff 15, der
in 14 an weiteren Bereichen der Oberfläche des
Chipgehäuses
fertig dargestellt ist, lässt
sich eine elektrische und mechanische Verbindung mehrerer Bauteile
miteinander erreichen, die ebenso zuverlässig funktioniert wie im Falle
von Lötverfahren, jedoch
zu einer weitaus geringeren thermischen Belastung der angeschlossenen
integrierten Halbleiterschaltungen führt.
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15 zeigt
eine Anordnung 50, die eine elektronische Leiterplatte 20 sowie
einen Halbleiterbaustein 30 aufweist, welche mithilfe der
erfindungsgemäß eingesetzten
Befestigungsmittel 1 und mithilfe eines Klebstoffs 15 mechanisch
miteinander verbunden und elektrisch aneinander angeschlossen sind.
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Der
Halbleiterbaustein aus 15 weist, wie bereits in 14 dargestellt,
einen integrierten Halbleiterchip 35 und ein Chipgehäuse 40 auf.
Das Chipgehäuse 40 besitzt
elektrische Kontaktanschlüsse 31.
Die elektronische Leiterplatte 20 weist elektrische Kontaktanschlüsse 21 auf,
die mit den Kontaktanschlüssen 31 des
Chipgehäuses 40 durch
die Befestigungsmittel 1 mechanisch und elektrisch verbunden sind.
Auf jeden Kontaktanschluss 21 der Leiterplatte 20 und
auf jeden Kontaktanschluss 31 des Chipgehäuses 40 ist
jeweils ein solches Befestigungsmittel 1 angebracht. Die
Trägerelemente
der Befestigungsmittel 1 sind vorzugsweise auf die Kontaktanschlüsse 21, 31 gebondet.
Die von der elektronischen Leiterplatte 20 und von der
Seite des Chipgehäuses 40 hier ineinander
greifenden Verbindungselemente greifen ineinander, wodurch jeweils
ein an einen Kontaktanschluss der elektronischen Leiterplatte angebrachtes Verbindungsmittel 1 mit
einem gegenüberliegenden, an
einen Kontaktanschluss des Chipgehäuses 40 angebrachten
Befestigungsmittel elektrisch und mechanisch verbunden wird. Zur
zusätzlichen
Stabilisierung der räumlichen
Position von Chipgehäuse 40 und elektronischer
Leiterplatte 20 gegeneinander ist an mehreren Stellen ein
Klebstoff 15 aufgebracht, der insbesondere aus einem Material
besteht, das beim Aushärten
des Klebstoffs schrumpft. Dadurch wird nach dem Loslassen des Chipgehäuses, nachdem dieses
an die Leiterplatte angedrückt
wurde, das Chipgehäuse
während
des Aushärtens
des Klebstoffs weiter an die Leiterplatte 20 herangezogen
und damit der Abstand zwischen den chipgehäuseseitigen und den leiterplattenseitigen
Trägerelementen der
Befestigungsmittel 1 verringert. Dadurch wird auch bei
späteren
thermischen und/oder mechanischen Verspannungen der Leiterplatten 20 oder
des Chipgehäuses 40 ein
ausreichend niederohmiger elektrischer Kontakt gewährleistet.
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Gemäß 16,
in der die in 15 abgebildeten erfindungsgemäßen Verbindungselemente 1 noch
losgelöst
von der elektronischen Leiterplatte 20 und von dem Chipgehäuse 40 dargestellt
sind, werden diese Verbindungselemente 1 zunächst an
deren Kontaktanschlüsse 21, 31 angebracht.
Sie werden beispielsweise auf die Hauptflächen 21a, 31a der Kontaktanschlüsse 21, 31 gebondet
oder in anderer Weise befestigt. Anschließend werden die mit ersten Befestigungsmitteln 1 versehene
elektronische Leiterplatte 20 und der mit zweiten, weiteren
Verbindungsmitteln versehene Halbleiterbaustein zusammengedrückt, so
dass die Verbindungselemente 3a der ersten, an der Leiterplatte 20 montierten
Verbindungsmittel mit den Verbindungselementen 3b der zweiten,
an den Halbleiterbaustein 30 montierten Verbindungsmittel 1 ineinander
greifen und/oder ineinander verhaken. Die dadurch entstehende klettverschlussartige
Verbindung, die aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit der Befestigungsmittel 1 zugleich
eine elektrische Kontaktierung darstellt, wird zusätzlich durch
die in den 14 und 15 dargestellten
Verbindungsstellen aus Klebstoff gesichert.
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17 zeigt
schematisch ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zunächst
wird der Halbleiterbaustein 30, die elektronische Leiterplatte 20 und
die erfindungsgemä ßen Befestigungselemente 1,
die jeweils ein Trägerelement 2 und
eine Vielzahl darauf angeordneter Verbindungselemente 3 aufweisen,
bereitgestellt. Dann werden die Befestigungsmittel 1 an
die Kontaktanschlüsse 21 der
Leiterplatte 20 und an die Kontaktanschlüsse 31 des
Halbleiterbausteins angebracht. Zusätzlich wird ein Klebstoff,
der vorzugsweise aus einem Material gebildet ist, das beim Aushärten des Klebstoffs
schrumpft, auf den Halbleiterbaustein 30, auf die elektronische
Leiterplatte 20 oder sowohl auf den Halbleiterbaustein
als auch auf die Leiterplatte aufgebracht. Dann wird der Halbleiterbaustein 30 und
die elektronische Leiterplatte 20 aneinandergedrückt, wobei
diese so zueinander orientiert sind, dass die Verbindungselemente 3a, 3b der
auf ihren Kontaktanschlüssen
angebrachten Befestigungsmittel einander zugewandt sind. Beim Zusammendrücken greifen
die Verbindungselemente 3a und die Verbindungselemente 3b ineinander,
verhaken sich und/oder verzahnen sich. Dies geschieht zwar nicht bei
allen Verbindungselementen 3a, 3b, jedoch bei einer
so großen
Anzahl von ihnen, dass eine ausreichende mechanische Verbindung
und eine ausreichend niederohmige elektrische Kontaktierung entsteht.
Der zusätzlich
aufgebrachte Klebstoff bewirkt eine zusätzliche Fixierung der räumlichen
Lage des Halbleiterbausteins 30 relativ zur Leiterplatte 20.
Sofern der Klebstoff 15 ein Material enthält, welches beim
Aushärten
schrumpft, fördert
dies einen besseren elektrischen und mechanischen Kontakt der Leiterplatte 20 und
des Halbleiterbausteins 30 miteinander bei späteren thermische
und/oder mechanischen Verformungen beispielsweise der Leiterplatte.
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Mithilfe
des erfindungsgemäßen Verfahrens können insbesondere
lead frames auf printed circuit boards zuverlässig und mit geringstmöglicher
thermischer Beanspruchung befestigt werden. Die erfindungsgemäß hergestellte
elektrisch-mechanische Ver bindung ist reversibel, d. h. sie ist
ohne Beschädigung
der miteinander verbundenen Bauteile wieder trennbar, indem die
ineinandergreifenden Befestigungsmittel 1 der damit verbundenen
Bauteile, beispielsweise eines Halbleiterbausteins 30 und
einer Leiterplatte 20, wieder auseinandergezogen werden. Dazu
kann, sofern zusätzlich
ein Klebstoff 15 aufgetragen wird, ein solcher Klebstoff
verwendet werden, der sich ohne Beschädigung der Leiterplatte oder
des Halbleiterbausteins 30 wieder ablösen lässt.