БЕСКОРПУСНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА Российский патент 1996 года по МПК H01L21/66 

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к конструкциям бескорпусных интегральных схем.

Известна бескорпусная интегральная схема на гибком полиимидном носителе (аналог), содержащая полупроводниковый кристалл, соединенный с системой медных ленточных выводов, расположенных на гибкой диэлектрической пленке и содержащих зону, позволяющую проводить 100%-ные измерения электрических параметров (Электроника, N 26, 1975, рис.9, с.39). Измерения электропараметров производятся при контактировании коммутирующей системы зондов с токопроводящими выводами гибкого носителя. Данная конструкция интегральной схемы не обеспечивает необходимой надежности измерений электропараметров при криогенных температурах из-за снижения усилия прижима зондов к выводам интегральной схемы при низких температурах.

Прототипом предлагаемого изобретения является бескорпусная интегральная схема на гибком носителе, содержащая полупроводниковый кристалл, соединенный с токопроводящими ленточными выводами из алюминиевой фольги, закрепленными на полиимидной диэлектрической подложке (Электронная промышленность, 1978, вып. 6, с.3-5). Указанная конструкция также предназначена для контроля электропараметров с помощью прижима зондов коммутирующей системы измерительного устройства к ленточным токопроводящим выводам в зоне контактирования бескорпусной интегральной схемы, причем надежность измерений зависит от усилия прижима каждого зонда к каждому выводу интегральной схемы. Такая конструкция интегральной схемы не обеспечивает надежность измерений электропараметров даже в диапазоне температур от + 125 до 60^oC, так как усилия прижима зондов уменьшаются с течением времени.

При криогенных температурах упругие свойства металлических зондов ухудшаются, что приводит к резкому снижению условий прижима зондов к выводам интегральной схемы. Кроме того, происходит растрескивание и разрушение пластмассы, в которую запрессовываются зонды. Эти причины приводят к появлению нестабильных, так называемых "переменных", контактов с выводами интегральной схемы, либо к отсутствию контактов, что приводит к ложным забракованиям микросхем.

Целью изобретения является повышение надежности бескорпусных интегральных схем при эксплуатации их в области криогенных температур и при многократных подключениях к измерительным устройствам.

Цель достигается тем, что бескорпусная интегральная схема, содержащая полупроводниковый кристалл, ленточные токопроводящие выводы, подключенные к активным элементам полупроводникового кристалла, гибкую подложку, на которой размещены полупроводниковый кристалл и ленточные токопроводящие выводы, содержит в средней части каждого токопроводящего ленточного вывода продольные перемычки, образованные пазами, при этом ширина b, длина l и шаг S перемычек выбраны из соотношений
b (3-7)d; l (15-30)d; S (6-15)d; f (100-150)d,
где f расстояние от конца токопроводящего ленточного вывода до паза, мм; d толщина токопроводящего ленточного вывода а в диэлектрической подложке под перемычками выполнено прямоугольное окно, длина которого вдоль перемычек выбрана не менее длины перемычки, а ширина окна выбрана не менее суммарной ширины пазов и перемычек.

Предлагаемая бескорпусная интегральная схема позволяет повысить надежность при эксплуатации в области криогенных температур и многократных подключениях за счет того, что наличие перемычек в средней части каждого токопроводящего ленточного вывода позволяет создать неразъемные соединения каждого вывода интегральной схемы с коммутирующей системой измерительного устройства. Причем количество перемычек должно соответствовать числу измерений бескорпусной интегральной схемы при криогенных температурах, так как при каждом измерении используется только одна, каждый раз новая, перемычка, которая затем удаляется при демонтаже неразъемного соединения с целью снятия интегральной схемы с коммутирующей системы.

Размеры пазов и перемычек, а также размер окна в диэлектрической подложке выбраны из следующих соображений:
а) для обеспечения необходимой прочности неразъемного соединения, с учетом технологических особенностей процесс присоединения перемычек к диэлектрической плате коммутирующей системы, ширина перемычек должна составлять не менее тpех толщин токопроводящего ленточного вывода (d), но не более 7d, так как имеются ограничения ширины токопроводящего ленточного вывода (ОСТ 110419-87);
б) длина перемычек должна составлять не менее 15d для обеспечения надежности соединения и удобства демонтажа его путем удаления перемычки после измерений электропараметров, но не более 30d, чтобы обеспечить расстояние от конца токопроводящего ленточного вывода до паза в пределах (100-150)d;
в) шаг расположения перемычек составляет (6-15)d, определяется шириной перемычек и технологическими особенностями изготовления гибких носителей;
г) расстояние от конца токопроводящего ленточного вывода до паза составляет (100-150)d и определяется необходимостью обеспечения зоны измерений электропараметров бескорпусной интегральной схемы зондовым методом в диапазоне температур от +125 до 60^oC;
д) прямоугольное окно в диэлектрической подложке, расположенное под перемычками, имеет длину, равную длине перемычки, и ширину не менее суммарной ширины пазов и перемычек с целью удаления диэлектрика из области создания неразъемного соединения перемычек с коммутирующей системой измерительного устройства.

Предлагаемое изобретение существенно, так как оно обеспечивает значительный технический эффект, который заключается в том, что создаваемое неразъемное соединение выводов бескорпусной интегральной схемы с коммутирующей системой измерительного устройства имеет высокую надежность и конструкция интегральной схемы позволяет проводить многократные подключения ее к коммутирующей системе.

Из отечественных и зарубежных источников авторам не известны технические решения, обеспечивающие надежную эксплуатацию бескорпусных интегральных схем в области криогенных температур и многократность подключения к коммутирующим системам измерительных устройств.

На фиг. 1 изображена бескорпусная интегральная схема, смонтированная на коммутирующую систему, на фиг.2 сечение А А на фиг.1; на фиг.3 часть одного токопроводящего ленточного вывода с пазами и перемычками.

Пример
Бескорпусная интегральная схема согласно изобретению представляет собой полупроводниковый кремниевый кристалл 1, соединенный с системой алюминиевых токопроводящих ленточных выводов 2, расположенных на гибкой полиимидной подложке 3, выполненных из двухслойного лакофольгового материала ФДИ-АП50. Толщина токопроводящего алюминиевого слоя d 30 мкм, толщина диэлектрического полиимидного слоя 20 мкм. В зоне контактирования каждого вывода 4 интегральной схемы сформировано по 3 параллельных друг другу паза 5, образующих по 2 перемычки 6 с размерами: ширина перемычки 100 мкм (3,3d), длина 500 мкм (16,6d), шаг расположения перемычек 200 мкм (6,6d), расстояние от конца токопроводящего ленточного вывода до паза 3,0 мм (100d). В полиимидной диэлектрической подложке выполнено окно, длина которого равна длине перемычки 500 мкм, а ширина равна суммарной ширине пазов и перемычек (3 паза + 2 перемычки по 100 мкм) 500 мкм. Для обеспечения надежного контакта бескорпусной интегральной схемы с коммутирующей системой измерительного устройства при криогенных температурах ее монтируют на диэлектрическую ситалловую плату 7 с многослойной тонкопленочной металлизацией выводов 8. Для этого к каждому токопроводящему выводу ситалловой платы с одной стороны присоединяют одну из перемычек каждого токопроводящего ленточного вывода интегральной схемы методом ультразвуковой сварки, с другой стороны припаивают гибкие проводники 9 измерительного устройства. Ультразвуковую сварку перемычек токопроводящих выводов интегральной схемы с выводами ситалловой платы выполняют на стандартной установке УЗСМ-2,5, стандартным сварочным инструментом ИУ1-100-18-10. После измерений электропараметров бескорпусной интегральной схемы при криогенных температурах производится демонтаж и снятие ее с коммутирующей системы путем обрубки перемычек с двух концов на той же установке УЗСМ-2,5 специальным режущим инструментом.

Для проведения следующего измерения при криогенных температурах бескорпусная интегральная схема вновь монтируется на коммутирующую систему путем ультразвуковой приварки следующей перемычки каждого вывода интегральной схемы к выводам ситалловой платы.

Данное изобретение может быть проиллюстрировано рядом примеров, приведенных в таблице. Из таблицы видно, что при условии выполнения требований к конструкции бескорпусной интегральной схемы в пределах предлагаемого изобретения обеспечивается надежность измерений электропараметров при криогенных температурах и, следовательно, надежность интегральной схемы при эксплуатации в области криогенных температур. При несоответствии размеров требованиям к конструкции бескорпусной интегральной схемы, ограниченным данным изобретением, надежность обеспечить невозможно.

В сравнении с прототипом, для которого измерения электропараметров при криогенных температурах проводятся зондовым методом, при наличии 30 35% "переменных" контактов и 8 10% разрушающих зондовых коммутирующих систем, данная конструкция исключает появление "переменных" контактов и разрушение дорогостоящих коммутирующих систем, позволяет повысить надежность измерений электропараметров бескорпусных интегральных схем, следовательно, надежность при их эксплуатации в области криогенных температур.

Сущность изобретения: средняя часть каждого токопроводящего ленточного вывода выполнена в виде продольных перемычек, образованных пазами, при этом ширина b, длина l и шаг S перемычек выбраны из соотношений b = (3-7)d; l = (15-30)d; f = (100-150)d; S = (6-15)d, где f - расстояние от конца токопроводящего ленточного вывода до паза; d - толщина токопроводящего ленточного вывода, а в диэлектрической подложке под перемычками выполнено прямоугольное окно, длина которого вдоль перемычек выбрана не менее длины перемычки, а ширина окна выбрана не менее суммарной ширины пазов и перемычек. 3 ил., 1 табл.

Бескорпусная интегральная схема, содержащая полупроводниковый кристалл, ленточные токопроводящие выводы, подключенные к активным элементам полупроводникового кристалла, гибкую подложку, на которой размещены полупроводниковый кристалл и ленточные токопроводящие выводы, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности при эксплуатации в области криогенных температур и многократных подключениях, средняя часть каждого токопроводящего ленточного вывода выполнена в виде продольных перемычек, образованных пазами, при этом ширина b, длина l и шаг S перемычек выбраны из соотношений: b= (3 - 7)d, l (15 30)d, S (6 15)d, f (100 150)d, где f расстояние от конца токопроводящего ленточного вывода до паза, d толщина токопроводящего ленточного вывода, а в диэлектрической подложке под перемычками выполнено прямоугольное окно, длина которого вдоль перемычек выбрана не менее длины перемычки, а ширина окна выбрана не менее суммарной ширины пазов и перемычек.