成形弹簧以及制造和使用成形弹簧的方法技术

一种互连件和制造及使用互连件的方法，该互连件包括一适于连接到一基片的第一元件材料和一第二元件材料，该第二元件材料包括一具有可转变性质的材料，以便在转变时改变互连件的形状。一个示例是材料具有可转变性质，以使第一和／或第二元件材料的体积可以经历从一体积到一不同体积（例如一较小的体积）的热力转变。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适合电子元件之间的有效连接的互连(接触)件。一般而言，电子元件之间的互连或接触件可以分成至少两个主要种类“相对持久”和“易于拆卸”。“相对持久”的接触件的一个示例是一电线束。一旦通过将互连件结合到每个电子元件以使两个电子构件相互连接，必须使用一松开过程来分离元件。诸如集成电路芯片或小片与芯片或组件的内部导线(或导线框架触头的诸内端)之间的一电线束互连件通常采用一“相对持久”的互连件。“易于拆卸”的互连件的一个示例是一个电子元件的诸刚性插头之间的互连件，该电子元件被另一个电子元件的弹性插座元件接纳，例如，一弹簧加载式LGA插座或一零嵌入力插座。第二种“易于拆卸”的互连件是自身具有弹性或类似弹簧或安装在一弹簧或弹性介质中或上的互连件。该种互连件的一个示例是诸如提交于1999年11月2日、题为“使探测插件板组件的探测元件的尖端平面化的方法”的普通转让的美国专利No.5,974,662(FFI-P06)所述的探测插件板构件的钨针或微型弹簧触点。探测插件板构件的互连件通常在装有互连件的电子元件与第二电子元件(例如测试中的半导体装置)的端子之间实现暂时的压力连接。关于弹簧互连件，通常期望以极小的接触力来实现对电子元件(例如，对电子元件的端子)的可靠压力接触。例如，期望以约15克的接触(加载)力(包括每个端子2克或2克以下和150克或150克以上)来实现对电子元件的一端子的可靠电气压力连接。与弹簧互连件有关的第二个因素是互连件使电子元件的端子压力连接的部分的形状和冶金性质。关于作为弹簧互连件的钨针，例如，受到元件(即钨)的冶金性质限制了接触端，随着钨针的直径逐渐变小，在接触端处控制或建立期望的形状将相应地变得更加困难。在某些情况下，互连件自身没有弹性，而是由弹性膜支承。弹性膜探针示范了这种情况，其中将多个微型凸起设置在弹性膜上。此外，制造该接触件所需的技术限制了对于接触件的接触部分的形状和冶金性质的设计选择。提交于1993年11月16日的普通转让的美国专利申请No.08/152,812(现在是提交于1995年12月19日的美国专利No.5,476,211)(FFI-P01)揭示了用于制造弹簧互连件的方法。在一个较佳实施例中，这些对于微电子应用尤其有用的弹簧互连件涉及将柔性细长元件的一端(例如，电线“主干”或“骨架”，有时是“芯部”)安装到电子元件上的一端子，并且在柔性元件和端子的邻近表面涂覆一种或多种材料的“外壳”。本
的技术人员可以选择柔性件和外壳材料的厚度、屈服强度和弹性模量的组合，以使由此产生的弹簧互连件提供令人满意的强制偏转特征。用于芯部的示范性材料包括金。用于覆层的示范性材料包括镍及其合金。由此产生的弹簧互连件适合用于实现两个或多个电子元件(包括半导体装置)之间的压力或可拆卸互连。随着电子元件逐渐变小，电子元件上的诸端子之间的间距逐渐变小(节距逐渐变细)，制造适于使电子元件的诸端子电气连接的互连逐渐变得更加困难。提交于1997年2月18日、题为“微电子接触结构和制造该结构的方法”的共同待批和普通转让的美国专利申请No.08/802,054(FFI-P34)(本文将援引其全部内容作为参考)和公布于1997年11月27日的对应的PCT申请WO97/44676揭示了一种通过平版印刷技术来制造弹簧互连件的方法。在一个实施例中，该申请揭示了在牺牲性的基片上形成弹簧互连件(包括一为悬臂梁的弹簧互连件)，然后将互连件传送并安装到电子元件上的端子。在该揭示中，通过蚀刻技术使弹簧互连件形成在基片本身中。在题为“微电子弹簧接触件”的共同待批、普通转让的美国专利申请No.08/852,152(FFI-P35)中，通过以下方法在一基片(包括一为电子元件的基片)上形成弹簧互连件，即通过沉积多个遮蔽层并使其形成图案以构成一与弹簧互连件的形状对应的开口，在由形成图案的遮蔽层构成的开口中沉积导电材料，以及去除遮蔽层以形成独立式弹簧互连件。题为“微电子接触结构和制造该结构的方法”的共同待批和普通转让的美国专利申请No.09/023,859叙述了一种具有一底端部分(柱构件)、一本体部分(梁构件)和一接触端部分(尖端构件)的互连件，以及单独形成每个部分并根据需要将柱部分共同连接在电子元件上的方法。授予Smith等人的美国专利No.5,613,861(及其对应的分案美国专利No.5,848,685)揭示了形成在一基片上的由照相平版印刷形成图案的弹簧互连件，该弹簧互连件具有一由诸如铬钼合金或镍锆合金之类的弹性(例如弹性体)材料制成的本体，该本体具有内在的应力梯度。当本体的一端脱离基片时，应力梯度使该端部弯曲离开基片呈弧形。为了获得期望的本体形状，Smith等人必须限定美国专利No.5,613,861所述的互连件的厚度。对互连件的厚度的限定限制了互连件的弹簧常数k(k随着厚度的增加而增加)，尤其是在当前技术水平的互连件阵列中，减少单个互连阵列的尺寸(例如，长度和宽度)，以适应接触垫或端子密度的相应增加。弹簧常数的减少通常会减少施加于弹性互连件用于某一偏转x(k＝F/x)的载荷或力F的数量。因而，该种互连件通常至多承受一适度的接触力，该接触力不足以实现对电子元件的可靠压力接触。需要一种弹性互连件和提高互连件弹性的方法，尤其是适合目前的小间距电气连接并且可用于未来技术的互连件。还需要改进的弹性互连件的制造方法，尤其是可重复的、一致且廉价的方法。本专利技术的互连件的一部分可以连接在诸如电子元件之类的基片上，并且在基片处与一信号电气连通。互连件可以采用多种构造，以便在互连两个电子元件时弹性变形。一个较佳的实施例是一种悬臂构造，其中互连件的自由端可用于电气连接，例如探测另一个电子元件的接触垫或端子或电气连接两个电子元件。在本专利技术的一个方面中，将互连件的第一元件材料和第二元件材料设置成一种构造，以使第二元件材料位于第一元件材料上方，并且使第一体积大于第二体积。在该情况下，转变为较小的第二体积导致互连件沿其长度的某些部分变形。在互连件采用基片上的一悬臂构造的示例中，体积转变在一个实施例中会导致互连件的自由端变形离开(即偏斜)其自由端朝连接基部弯曲的基片，从而提供一突伸的互连件。例如，通过一止动件可以限制互连可以偏离基片的距离，以便在某种情况下，为基片上(或基片上方)的多个互连件可以建立一致的偏斜距离。一旦互连件的形状变形，可以保持或去除第二元件材料，以分别获得双材料或单材料的互连件。通过提供一经历性质转变的材料制成的互连件以使互连件变形，从而可以简化基片上的互连件的制造，超过现有技术的方法。双材料或单材料互连件还可作为最终互连结构的前身或核心，通过结合另外的材料或层(例如弹性层)以形成最终结构，从而形成互连件。还揭示了一种电子组件。在一个实施例中，电子组件包括一基片，该基片具有多个在基片上可接近的接触接点和多个独立式弹性互连件，这些互连件以一种方式连接于基片，以使一互连件的一连接件或一基部电气接触一相应的诸接触接点中的一个。在另一个实施例中，接触接点是基片上或基片中的信号线。在一个方面中，互连件包括一适于连接到一基片的第一元件材料和一连接到第一元件材料的第二元件材料。第一元件材料和第二元件材料之一包括一具有可转变性质的材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互连件，它包括：一第一元件材料，所述第一元件材料适于连接到一基片；以及一第二元件材料，所述第二元件材料连接到所述第一元件材料，其中，所述第一元件材料和所述第二元件材料之一包括一具有可转变性质的材料，以便在转变时改变所述互连件 的形状。

【技术特征摘要】
US 2000-4-12 09/547,561;US 2000-4-12 09/547,5601.一种互连件，它包括一第一元件材料，所述第一元件材料适于连接到一基片；以及一第二元件材料，所述第二元件材料连接到所述第一元件材料，其中，所述第一元件材料和所述第二元件材料之一包括一具有可转变性质的材料，以便在转变时改变所述互连件的形状。2.如权利要求1所述的互连件，其特征在于，所述互连件的尺寸适于直接接触一半导体装置。3.如权利要求1所述的互连件，其特征在于，所述第一元件材料和所述第二元件材料之一的转变是不可逆的。4.如权利要求1所述的互连件，其特征在于，可转变性质使材料的一第一体积适于转变为一不同的第二体积。5.如权利要求4所述的互连件，其特征在于，将所述第一元件材料和所述第二元件材料设置成一种构造，以使所述第二元件材料覆盖在所述第一元件材料上面，并且使所述第二元件材料的第一体积大于第二体积。6.如权利要求4所述的互连件，其特征在于，所述第一元件材料是热稳定的，所述第二元件材料从第一体积转变到第二体积是所述第二元件材料暴露于热量的结果。7.如权利要求6所述的互连件，其特征在于，转变包括所述第二元件材料的可转变的体积变化的至少约90％。8.如权利要求1所述的互连件，其特征在于，所述第一元件材料和所述第二元件材料都具有可转变性质。9.如权利要求1所述的互连件，其特征在于，通过电镀引用所述第一元件材料和所述第二元件材料中的至少一种。10.如权利要求1所述的互连件，其特征在于，通过溅射引用所述第一元件材料和所述第二元件材料中的至少一种。11.如权利要求1所述的互连件，其特征在于，通过化学镀引用所述第一元件材料和所述第二元件材料中的至少一种。12.如权利要求3所述的互连件，其特征在于，所述第一元件材料包括钯及其合金。13.如权利要求4所述的互连件，其特征在于，所述第一元件材料是包括钯/钴的合金，而活化层包括铜和镍中的一种。14.如权利要求13所述的互连件，其特征在于，所述第二元件材料还包括镍。15.如权利要求13所述的互连件，其特征在于，所述第二元件材料包括一镍合金。16.如权利要求1所述的互连件，其特征在于，所述第一元件材料和所述第二元件材料之一包括形状记忆合金。17.如权利要求16所述的互连件，其特征在于，所述第二元件材料包括形状记忆合金，并且覆盖在所述第一元件材料的上面。18.如权利要求1所述的互连件，其特征在于，可转变性质是应力，转变使材料的应力数值减少。19.如权利要求18所述的互连件，其特征在于，所述第一元件材料包括具有可转变性质的材料，所述第二元件材料具有一拉应力，其中在转变时，变形包括对所述第二元件材料的拉应力的响应。20.如权利要求19所述的互连件，其特征在于，所述第二元件材料是热稳定的，所述第一元件材料的转变是所述第一元件材料暴露于热量的结果。21.如权利要求18所述的互连件，其特征在于，所述第一元件材料包括具有可变形性质的材料，所述第二元件材料具有一压应力，其中在转变时，变形包括对所述第二元件材料的压应力的响应。22.一种电子元件，它包括一基片，所述基片具有多个接触接点；以及多个独立式弹性互连件，所述互连件以一种方式连接于所述基片，以使互连件的基部电气接触相应的一接触接点，该互连件包括一第一元件材料，所述第一元件材料适于连接到一基片；以及一第二元件材料，所述第二元件材料连接到第一元件材料，其中，所述第一元件材料和所述第二元件材料之一包括一具有可转变性质的材料，以便在转变时改变所述互连件的形状。23.如权利要求22所述的电子元件，其特征在于，它还包括多条导电信号线，所述导电信号线与所述基片相连；以及在多个连接于所述基片的独立式弹性互连件中，所述互连件的基部电气接触相应的一信号线和一互连件。24.如权利要求22所述的电子元件，其特征在于，所述第一元件材料和所述第二元件材料之一的转变是不可逆的。25.如权利要求24所述的电子元件，其特征在于，可转变性质使所述第二元件材料的一第一体积适于转变为一不同的第二体积。26.如权利要求25所述的电子元件，其特征在于，所述互连件的一自由部分最初固定于所述基片，当自由部分离开所述基片时，自由部分适合响应于所述第二元件材料从第一体积到第二体积的转变而偏压离开所述基片。27.如权利要求26所述的电子元件，其特征在于，将所述互连杆的所述第一元件材料和所述第二元件材料设置成一种构造，以使所述第二元件材料覆盖在所述第一元件材料上面，并且使第一体积大于第二体积。28.如权利要求27所述的电子元件，其特征在于，所述第一元件材料是热稳定的，所述第二元件材料从第一体积转变到第二体积是所述第二元件材料暴露于热量的结果。29.如权利要求28所述的电子元件，其特征在于，转变包括所述第二元件材料的可转变的体积变化至少约90％。30.如权利要求22所述的电子元件，其特征在于，所述第一元件材料和所述第二元件材料都具有可转变性质。31.如权利要求22所述的电子元件，其特征在于，通过电镀引用所述第一元件材料和所述第二元件材料中的至少一种。32.如权利要求22所述的电子元件，其特征在于，通过溅射引用所述第一元件材料和所述第二元件材料中的至少一种。33.如权利要求22所述的电子元件，其特征在于，所述第一元件材料包括钯。34.如权利要求22所述的电子元件，其特征在于，所述第二元件材料覆盖在所述第一元件材料的上面，每个互连件还包括一连接所述第二元件材料的弹簧材料，弹簧材料包括所述互连件的至少约90％。35.如权利要求34所述的电子元件，其特征在于，弹簧材料包括一镍合金。36.如权利要求34所述的电子元件，其特征在于，所述互连件在弹簧材料的表面附近还包括一接触材料。37.如权利要求22所述的电子元件，其特征在于，所述第一元件材料和所述第二元件材料之一包括一形状记忆合金。38.如权利要求22所述的电子元件，其特征在于，可转变性质是应力，转变使材料的应力数值减少。39.如权利要求38所述的电子元件，其特征在于，所述第一元件材料包括具有可转变性质的材料，所述第二元件材料具有一拉应力，其中在转变时，变形包括对所述第二元件材料的拉应力的响应。40.如权利要求39所述的电子元件，其特征在于，所述第二元件材料是热稳定的，所述第一元件材料的转变是所述第一元件材料暴露于热量的结果。41.如权利要求38所述的电子元件，其特征在于，所述第一元件材料包括具有可转变性质的材料，所述第二元件材料具有一压应力，其中在转变时，变形包括对所述第二元件材料的压应力的响应。42.如权利要求22所述的电子元件，其特征在于，多个独立式互连件连接在所述基片的一个以上的表面上。43.如权利要求22所述的电子元件，其特征在于，多个接点包括一第一接触点，电子组件还包括至少一条再分配线，所述再分配线连接于多个接点中的至少一个，其中，至少一个对应的互连件连接到不同于第一接触点的一第二接触点，第二接触点和第一接触点通过至少一条再分配线连接。44.如权利要求22所述的电子元件，其特征在于，所述基片包括半导体、陶瓷、有机体和金属材料中的一种。45.如权利要求22所述的电子元件，其特征在于，所述基片包括一内插器。46.如权利要求22所述的电子元件，其特征在于，所述基片包括一探测插件板构件。47.如权利要求22所述的电子元件，其特征在于，所述基片包括一插座，该插座用于将电子组件可释放地连接到一电子元件。48.一种组件，它包括一第一基片，所述第一基片具有多个形成在所述第一基片上的第一接触接点和多个独立式弹性互连件，所述互连件以一种方式连接于所述基片，以使互连件的基部电气接触相应的一第一接触接点；以及一第二基片，所述第二基片具有多个第二接触接点，其中，所述互连件包括一第一元件材料，所述第一元件材料适于连接到一基片；以及一第二元件材料，所述第二元件材料连接到第一元件材料，所述第一元件材料和所述第二元件材料之一包括一具有可转变性质的材料，以便在转变时改变所述互连件的形状，其中，所述互连件具有可以移动到所述互连件接触一第二接触接点的第一位置的部分。49.如权利要求48所述的组件，其特征在于，所述组件是一探测插件板组件的零件。50.如权利要求48所述的组件，其特征在于，所述组件是一晶片级测试组件的零件。51.如权利要求48所述的组件，其特征在于，所述第二基片是一电路板。52.如权利要求48所述的组件，其特征在于，所述组件是一插座的零件，所述第二接触接点包括外部连接点。53.如权利要求52所述的组件，其特征在于，它还包括具有多个第三接触接点的一电路板的第三基片。其中，外部连接对准所述第三接触接点，以使组件连接所述第三基片。54.如权利要求48所述的组件，其特征在于，它还包括一止动结构，所述止动结构设置在所述第一基片上，并形成第一位置。55.如权利要求48所述的组件，其特征在于，所述第一元件材料和所述第二元件材料之一的转变是不可逆的。56.如权利要求55所述的组件，其特征在于，可转变性质使材料的一第一体积适于转变为一不同的第二体积。57.如权利要求56所述的组件，其特征在于，所述互连件的一自由部分最初固定于所述基片，当自由部分离开所述基片时，自由部分适于响应所述第二元件材料从第一体积到第二体积的转变而偏离所述基片。58.如权利要求57所述的组件，其特征在于，将所述互连件的所述第一元件材料和所述第二元件材料设置成一种构造，以使所述第二元件材料覆盖在所述第一元件材料上面，并且使第一体积大于第二体积。59.如权利要求58所述的组件，其特征在于，所述第一元件材料是热稳定的，所述第二元件材料从第一体积转变到第二体积是所述第二元件材料暴露于热量的结果。60.如权利要求59所述的组件，其特征在于，转变包括所述第二元件材料的可转变的体积变化的至少约90％。61.如权利要求48所述的组件，其特征在于，所述第一元件材料和所述第二元件材料都具有可转变性质。62.如权利要求48所述的组件，其特征在于，通过电镀引用所述第一元件材料和所述第二元件材料中的至少一种。63.如权利要求48所述的组件，其特征在于，通过溅射引用所述第一元件材料和所述第二元件材料中的至少一种。64.如权利要求48所述的组件，其特征在于，所述第一元件材料包括钯。65.如权利要求48所述的组件，其特征在于，所述第二元件材料覆盖在所述第一元件材料的上面，所述互连件还包括一连接所述第二元件材料的弹簧材料，弹簧材料包括所述互连件的至少约90％。66.如权利要求65所述的组件，其特征在于，弹簧材料包括一镍合金。67.如权利要求65所述的组件，其特征在于，所述互连件在弹簧材料的表面附近还包括一接触材料。68.如权利要求48所述的组件，其特征在于，所述第一元件材料和所述第二元件材料之一包括一形状记忆合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：GL马蒂厄，BN埃尔德里奇，SW文策尔，
申请(专利权)人：佛姆法克特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]