(57)【要約】      （修正有）【課題】ＰＣＢに実装する前の個々のダイを試験し、できることならバーインまで試験できるようにする。【解決手段】個々に分割されたダイ（裸のチップ）を、その試験および／またはバーンインのために収容するとともに電気接続する担体であって、接触するダイに対応する格子状に配置されている第１接触部を備えるものである。また、個々に分割されたダイを、既存の装置で機能試験およびバーンインを実施できるように、機械的および電気的に精密に接触できる担体を提供することである。弾性隆起部が備えられている担体の第１接触部に、真空装置によって生成された所定の力によって弾性隆起部に対し引き寄せされるダイを接触させる。なお、第１接触部は、先端に第２接触部を備えている。また、第２接触部は、第１接触部と電気的に接続されている。【選択図】  図２ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
個々に分割されたダイ（裸のチップ）を、その試験および／またはバーンインのために収容して電気的に接続するとともに、接触するダイに対応して格子状に配置されている第１接触部を備える担体において、
この第１接触部（２５）に弾性隆起部（６）が備えられており、この弾性隆起部が先端部に第２接触部（２６）を備え、この第２接触部が第１接触部（２５）と電気的に接続されており、
上記のダイ（７）が、真空装置によって生成された所定の力によって弾性隆起部（６）に対して引き寄せられていることを特徴とする担体。
【請求項２】
上記弾性隆起部（６）の先端にある第２接触部（２６）が金の接触部であることを特徴とする、請求項１に記載の担体。
【請求項３】
上記第１接触部（２５）と第２接触部（２６）との電気的な接続が、弾性隆起部（６）において螺旋状または弓状に先端の方へ向かって立ち上がっている伝導経路（２７）によって確立されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の担体。
【請求項４】
上記立ち上がり伝導経路（２７）が、銅−ニッケル−金の層構造を有することを特徴とする、請求項３に記載の担体。
【請求項５】
上記ダイ（７）に配されている再分配層によって、ダイ（７）と担体との間に金−金の接触部が実現されており、
上記の再分配層（２９）が、銅−ニッケル−金の層構造を有していることを特徴とする、請求項２および４に記載の担体。
【請求項６】
上記ダイ（７）が、最終的な搭載まで担体に固定されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の担体。
【請求項７】
ダイ（７）の固定が、搭載後に所定の圧力によって弾性隆起部（６）を圧縮する被覆部（４）によって行われることを特徴とする、請求項６に記載の担体。
【請求項８】
上記圧力が、１個の弾性隆起部（６）につき約２〜８グラムであることを特徴とする、請求項７に記載の担体。
【請求項９】
上記被覆部（４）が、ばね部材として形成されていることを特徴とする、請求項７または８に記載の担体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個々に分割されたダイ（dies；裸のチップ）を、その試験および／またはバーンイン（burn-in）のために収容して電気的に接触する担体（carrier）であって、接触するダイに対応して格子形状（grid pattern）に配置されている第１接触部を備える担体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイは、通常、最終工程（back-end process）において支持素子（ＰＣＢ）に完全に搭載された後、機能試験（functional test）を受ける。また、この試験の後に、バーンインが行われることもある。多堆積ダイ（multiple stacked dies）を有する部品に関する最近の開発により、完全な搭載後の試験およびバーンインを、原則的には、ダイを１つだけ有する部品と同じように行える。しかし、部品に欠陥のあるダイが実装されている場合、部品全体が不合格とされる。なぜなら、修復することは実質的に不可能だからある。このことは、営利的な理由から受け入れ難い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このため、ＰＣＢに実装する前の個々のダイを試験し、できることならバーンインまで行う必要がある。
【０００４】
できる限り低コストでこれを実現できるためには、試験およびバーンインのために既存の装置を使用するほうがよい。しかし、公知の留め具（clamping）および固定装置は、アルミニウム接触部（パッド）の接触に適していない。
【０００５】
ここで、主に問題となるのは、ボンディングパッド（bonding pad）の相互間隔（ボンディングパッドピッチ）が短い点である。なぜなら、ダイを特に正確に配置する必要があり、この配置を、接触がなされるまでに終えておく必要があるからである。ダイは、機械的な接触圧（mechanical contact pressure）によって担体に固定される。この接触圧は、通常、適切な被覆部（cover）によって加えられるものであり、この被覆部は、ダイを十分な力で担体に押し付けるものである。これを行うとき、ダイと担体との間に相対運動の生じる危険性がある。この相対運動は、電気試験によってのみ確実に検出できる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明の目的は、機能試験およびバーンインを既存の装置で実施できるように、特に、「既知の良好なダイ構想（known good die concept）」を実現できるように、個々に分割されたダイに機械的および電気的に精密に接触できる担体を提供することにある。
【０００７】
本発明によれば、この目的は、弾性隆起部が備えられている担体の第１接触部と、真空装置（vacuum）によって生成された所定の力によって弾性隆起部に対して引き寄せられるダイとによって達成される。なお、第１接触部は、先端に第２接触部を備えている。また、第２接触部は、第１接触部と電気的に接続されている。
【０００８】
個々のダイを、担体に正確に配置した後、真空装置によって、この位置に正確に固定することで、固定の最中、および、搬送時および測定時にダイを保持しているときに、ダイを高精度に配置しておくことが可能となる。真空装置によって生成される吸引力でダイを固定することにより、固定されている担体とダイとの間の相対運動を回避できる。また、その後に移動されたり信号を受けたりしても、そのときに生じる力が真空装置の吸引力より小さい限り、配置に影響を与えることはない。なお、真空装置の吸引力自体も、制御可能である。
【０００９】
さらに、配置をより正確に行えることにより、本発明の担体において、接触に用いるパッドのピッチをより短くできるという効果もある。
【００１０】
表面領域上において、接触部を、継続的に真空吸引（permanent vacuum suction）し、さらに機械的に加圧することにより、接触系（contact system）において生じうる湾曲と高低差とを、同時に補正できる。
【００１１】
本発明では、ダイは、真空吸引によって、弾性隆起部に引き寄せられる。この弾性隆起部は、接触系における高低差を補正でき、さらに、場合によっては、生じる横応力をある程度吸収することもできる。その結果、これらのことは、ダイの全ての接触部を確実に接触させるための必要条件となる。
【００１２】
この目的は、本発明の担体の他の発展形により追求される。なお、他の発展形では、弾性隆起部の先端にある第２接触部が金の接触部であり、および／または、第１接触部と第２接触部との電気的な接続が、弾性隆起部において螺旋状または弓状に先端の方へ向かって立ち上がっている伝導経路によって行われている。
【００１３】
接触部を金にすると、接触抵抗を減少させられるため、ダイの接触部との電気的な接続を特に良好にできる。また、螺旋状または弓状の伝道経路は、弾性隆起部上で先端に向かって巻きつくように形成されている。このため、この伝導経路は、弾性隆起部の縮みや他の小さな横ズレがあっても、ちぎれてしまうことなくこれらを相殺できる。
【００１４】
このように立ち上がっている伝導経路を、銅−ニッケル−金の層構造とすると、上記の利点とこの層構造の公知の利点とを組み合わせられるので、良好かつ信頼性のある接触を実現する。
【００１５】
上記の接触部については、ダイと担体との間を金−金の接触部（gold-gold contact）とする本発明の他の発展形によって、さらに改良できる。これにより、接触抵抗をさらに低減できる。されるからである。このことは、ダイに配置される金の接触部にダイのアルミニウム接触部を配線する配線面（wiring level；再分配層（distribution layers））によって達成される。その結果、弾性隆起部の先端にある金の接触部を、再分配接続により形成されるダイの金の接触部に接触させられる。しかし、このためには、再分配層が、銅−ニッケル−金の層構造の良好な電気特性を備えている必要もある。
【００１６】
さらに、再分配層を使用することによって、担体の接触パッドのピッチを非常に短くできる。なぜなら、これら接触部を、ダイのサイズが合う限り、再分配層によって相互に引き離せるからである。
【００１７】
ダイの初期段階の機械的および電気的接触の後に、機能試験およびバーンインを行う過程で、様々な処理が必要なこともある。このため、担体における本発明の他の発展形では、ダイを、最終的に実装するまで担体に固定しておく。その結果、別に接触を行う必要がない。
【００１８】
これに関し、特に有利な本発明の発展形では、ダイの固定を、被覆部により行う。被覆部は、実装後、弾性隆起部を、所定の圧力で圧縮する。上記したように、担体におけるダイの正確な配置は、それに加えられる真空吸引によって維持されている。このため、被覆部（相対運動を生じる可能性もある）による付加的な固定を行っても、ダイの位置に影響はない。
【００１９】
このようなダイの付加的な固定には、いくつかの利点がある。第１に、このようにして固定されるダイは、偶然に位置変更されてしまい、その結果、試験が妨害されることはない。なぜなら、冒頭で説明したように、このような公知の被覆部は、ダイに高圧力をかけるとともに、外部の機械的な影響からダイを遮蔽するからである。
【００２０】
第２に、この機械的な固定の後、例えば担体の搬送に必要な真空吸引が不要となる。
【００２１】
第３に、初期段階の吸引および後続の機械的な固定を、ダイを既存の処理装置に挿入するために使用できる。その結果、従来のように実装されたダイを試験するための既存の装置を、個々のダイを試験するために使用できる。さらに、周知の、正確かつ信頼のおける方法を、担体自体を製造するために使用することもできる。
【００２２】
本発明に基づき、弾性隆起部およびその性能を利用することで、接触部を分離することなく、僅かな横ズレまたは一般的なズレを補正できる。このため、被覆部が弾性隆起部にかける圧力を、以前は１個の弾性隆起部につき約２０グラムであったものを、約２グラム〜８グラムに、好ましくは５グラムに低減できる。この低減により、被覆部の開閉時の処理が非常に簡単になり、ダイにかかる機械的な応力を低減できる。
【００２３】
特に、この圧力の減少により、被覆部を、ばね部材（spring element）として形成することもできる（必須ではない）。このようなばね部材を用いることで、同じく、適切に取り扱うことによって、担体として、従来の部材（tried-and-tested element）を使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明を、２つの実施形態に基づいて詳しく説明する。
図１ａは、本発明の担体の概略を示す平面図である。図１ｂは、本発明の担体の概略を示す平面図である。図１ｃは、本発明の担体の概略を示す、軸Ａに沿った断面図である。図１ｄは、本発明の担体の概略を示す、軸Ｂに沿った断面図である。図１ｅ，図１ｆは、本発明の実施形態の概略を示す、軸Ａに沿った断面図である。図１ｇは、本発明の図１ｆに対応する実施形態の概略を示す、軸Ｂに沿った断面図である。図２ａ〜２ｄは、本発明の実施形態の図１ａに対応する概略の平面図，側面図および断面図である。図２ｅ，ｆは、本発明の担体を２つの被覆部とともに示す、軸Ｂに沿った概略断面図である。図３ａ，図３ｂは、本発明の担体を、部品の着脱用補助器具（例えば、被覆部の取り外し（テーパピン技術）を行うためのもの（スナップインメカニズム））の一部とともに、詳細に示す拡大図である。図４は、本発明の担体を、弾性隆起部とともに詳細に示す概略拡大図である。
【００２５】
図１は、本発明の担体の一実施形態を示す。この担体は、概略的に、基本支持部１と、基本支持部１に固定されているとともに枠クリップ３を有する枠２と、枠２にはめられているとともに被覆部クリップ５を有する被覆部４と、弾性隆起部６とを備えている。
枠２は、基本支持部１上の表面領域を囲んでいる。この表面領域は、個々に分割された状態の収容すべきダイ７の表面領域に等しいか、あるいは僅かに大きい。この領域内に、弾性隆起部（elastomer bumps）６が、ボールグリッドアレイ（ball grid array）に対応する格子形状のパターンに配置されている。
【００２６】
この弾性隆起部６は、基本支持部１のパターン化された金属被覆８によって、接触パッド９と電気的に接続されている。接触パッド９は、基本支持部１の端部領域に位置しており、機能試験および／またはバーンイン用の接触のために使用される。試験されるダイ７は、表面を下にして弾性隆起部６上、つまり、枠２内に配置されている。
【００２７】
ダイ７の配置は、非常に正確でなければならない。これは、ダイ７のボンディングパッド２８のパターン間隔は非常に狭いことがあり、このようなパターンを弾性隆起部６に合わせるためである。このために、第１に、枠２のサイズは、ダイ７のサイズに一致するように形成され、第２に、ダイ７と向かい合う枠２の内部端部は、ダイの方へ向かって傾斜が付けられている。その結果、この斜面（bevel）３０は、ダイ７を配置するときに、いわゆる誘導部（guide）としての役割を果たすこともできる。
【００２８】
なお、配置自体を行うために（ダイ７を取り除くときにも用いるが）、非常に繊細で正確な器具（特に、ダイボンダー（die bonder））が必要である。ダイボンダー（図示せず）は、試験する個々のダイ７を収容し、枠２内の弾性隆起に誘導して配置するものである。
【００２９】
ダイ７を配置した直後、真空吸引によって、それを少なくとも一時的に固定する。このため、基本支持部１は、枠２内に開口部１０を備えている。この開口部１０は、真空システム（図示せず）と接続できるものである。真空吸引によって、ダイ７を、弾性隆起部６に引き寄せ、そこに固定する。続いて、被覆部４を、被覆部クリップ５が枠クリップ３上に位置するように、枠クリップ３上に配置する。続いて力を加えて押し込むことによって、クリップ３，５を、取り外し可能なように相互に噛み合わせ、これらのかぎ形状（hook form）によって被覆部４を固定する。この場所では、被覆部４の内部側は、ダイ７の背部側にはめられており、ダイ７を弾性隆起部６に押し付けている。被覆部４による機械的な固定の間は、真空吸引を中断されている。この担体の様々な平面および断面図を、図１ａ〜図１ｄに示す。
【００３０】
図１ｅに示す担体は、本質的に同じ構造であるが、側方接触パッドによって接触されているのではなく、基本支持部１の下側に位置する接触パッド９によって、基本支持部１の下側のプリント回路板１１と接触されている。このプリンタ回路板１１は、接触部９に対応する接触部（図示せず）を有し、その下側に位置している弾性緩衝部１２によって、基本支持部１に押し付けられている。これにより、電気的な接続が確立される。
【００３１】
この構成でも同様に、真空吸引を、基本支持体１にある開口部１０を通して行う。しかし、この開口部１０は、プリント回路板１１および弾性緩衝部１２まで続いている。
【００３２】
図１ｆに示す基本支持体１の変形構造でも、同様に、担体の接触を、基本支持部１の下側に位置している接触パッド９によって行っている。
【００３３】
この実施形態では、基本支持体１は、２つの層により形成されている。上部層は、伝導性第１隙間（conductive first apertures）１４を備えている。弾性隆起部６は、この伝導性第１隙間１４を介して金属接続パターン１５に接続されている。金属接続パターン１５は、下部層１６の上側に位置しており、同じく第１隙間１４は、下部層１６にある伝導性第２隙間１７と電気的に接続されている。
【００３４】
第２隙間１７と、同じく、基本支持部１の下部層１６の下側に位置する接触パッド９とでは、相互に対応する１つづつが、電気的に接続されている。真空吸引は、同じく、基本支持部１にある開口部１０を通して行われる。開口部１０は、下部層１６と上部層１３とを貫通している。
【００３５】
図１ｇは、図１ｆに対応する実施形態の他の断面図である。その垂直な断面は、図１ｆの垂直な断面に対して９０°回転させたものである。
【００３６】
図２ａ〜図２ｄは、本発明の担体の他の実施形態を示す図である。この実施形態と図１に示すものとの差異は、この実施形態では、基本支持体１が、ちょうど枠２と枠クリップ３とを足したサイズである点、および、ダイ７の機能試験のための担体への接触を、（ＦＢＧＡのように）基本支持部１の下側において格子形状の２次元パターンに配置されている半田球体１８を用いて行う点にある。
【００３７】
また、弾性隆起部６と半田球体１８との間の電気的な接続は、伝導性第１隙間１４と、基本支持体１の下側に位置する金属接続パターン１５によって行われる。
【００３８】
図２ｅおよび図２ｆに、ＦＢＧＡのような半田球体１８を用いて接触できる担体を示す。図２ｅに示すように、枠クリップ３と被覆部クリップ５とは、枠２および被覆部４の一側面に、第１接合部１９によって配置されている。その結果、被覆部４は、第１接合部１９によって枠２に堅固に接続され、第１接合部１９の軸に対して回転するように搭載されている。第１接合部１９は、枠２のこの側端に対して、正確に水平となっている。
【００３９】
枠２における他の３つの側面にある他の枠クリップ３は、第２接合部２０によって回転できるように設計されている。その回転軸は、他の外部枠端部に対して平行で、ダイ７に向かい合う被覆部４の側面にほぼ一致している平面に位置している。
【００４０】
被覆部４は、被覆部クリップ５の代わりに、鋭角端部２１を備えている。この鋭角端部２１上に、枠クリップ３が、第２接合部２０の軸に対する回転動作により噛み合っている。これは、被覆部４を固定するためである。また、この固定については、枠クリップ３を反対方向に回転させることによって、解消できる（元に戻せる）。
【００４１】
図２ｆは、さらに、被覆部４の固定の変化形を示す。この構造では、枠２と被覆部４は、枠クリップ３および被覆部チップ５を備えていない。その代わり、枠２は、内部に、周辺チャネル（peripheral channel）２２を備えている。この周辺チャネル２２に、被覆部４の外部端部を形成する周辺数珠球（peripheral bead）２３が、ちょうど噛み合う。
【００４２】
被覆部４の形状がばね形であるので、挿入された状態のとき、被覆部４の数珠球２３は、枠２に対し、外側へ作用する力をかける。この力により、被覆部４が固定される。また、被覆部４を取り外すには、この力より強い力をかけなければならない。
【００４３】
図３ａおよび図３ｂに、補助器具２４を用いて枠クリップ３および被覆部クリップ５（図１に対応）を取り外すための、２段階の操作を示す。補助器具２４は、鋭角な円錐台の端部を丸めた形状をしている。この補助器具２４を、枠クリップ３と被覆部４（ａ）との間にある中間空間に挿入する。そして、円錐台形の補助器具２４を、円錐形に形成されている枠クリップ３の内部側に対して押し付ける。これにより、枠クリップ３は、外側へ動き、そのまま被覆部クリップ５から外れる。
【００４４】
図４は、本発明の担体の詳細を概略的に示す図であり、弾性隆起部６を示している。基本支持部１は、パターン化された金属被覆８を備えている。この金属被覆８は、第１接触部２５とオーミック接合している。第１接触部２５は、格子形状の２次元パターンに配置されており、同じく弾性隆起部６を担持している。
【００４５】
各弾性隆起部６は、その平坦な先端に、第２接触部２６として金の接触部を備えている。この第２接触２６は、第１接触部２５と、弾性隆起部６の表面に螺旋または弓形に立ち上がっている伝導経路２７によって電気的に接続されており、ボンディングパッド２８とも電気的に接続されている。このボンディングパッド２８は、ダイ７に接触する役割を果たす。ダイ７は、ボンディングパッド２８を電気的に接続するための、再分配層２９を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１ａ】本発明の担体の概略を示す平面図である。
【図１ｂ】本発明の担体の概略を示す側面図である。
【図１ｃ】本発明の担体の概略を示す、軸Ａに沿った断面図である。
【図１ｄ】本発明の担体の概略を示す、軸Ｂに沿った断面図である。
【図１ｅ】本発明の実施形態の概略を示す、軸Ａに沿った断面図である。
【図１ｆ】本発明の実施形態の概略を示す、軸Ａに沿った断面図である。
【図１ｇ】本発明の図１ｆに対応する実施形態の概略を示す、軸Ｂに沿った断面図である。
【図２ａ】本発明の実施形態の図１ａに対応する概略平面図である。
【図２ｂ】本発明の実施形態の図１ｂに対応する概略側面図である。
【図２ｃ】本発明の実施形態の図１ｃ対応する概略断面図である。
【図２ｄ】本発明の実施形態の図１ｄに対応する概略側面図である。
【図２ｅ】本発明の担体を２つの被覆部とともに示す、軸Ｂに沿った概略断面図である。
【図２ｆ】本発明の担体を２つの被覆部とともに示す、軸Ｂに沿った概略断面図である。
【図３ａ】本発明の担体を、部品の着脱用補助器具（例えば、被覆部の取り外し（テーパピン技術）を行うためのもの（スナップインメカニズム））の一部とともに、詳細に示す拡大図である。
【図３ｂ】本発明の担体を、部品の着脱用補助器具（例えば、被覆部の取り外し（テーパピン技術）を行うためのもの（スナップインメカニズム））の一部とともに、詳細に示す拡大図である。
【図４】本発明の担体を、弾性隆起部とともに詳細に示す概略拡大図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    基本支持部
２    枠
３    枠クリップ
４    被覆部
５    被覆部クリップ
６    弾性隆起部
７    ダイ
８    パターン化された金属被膜
９    接触パッド
１０    開口部
１１    プリント回路板
１２    弾性緩衝部
１３    上部層
１４    第１隙間
１５    金属接続パターン
１６    下部層
１７    第２隙間
１８    半田球体
１９    第１接合部
２０    第２接合部
２１    端部
２２    チャネル
２３    数珠球
２４    補助器具
２５    第１接触部
２６    第２接触部
２７    隆起伝導経路
２８    ボンディングパッド
２９    再分配層
３０    斜端
３１    円錐形外部表面
３２    円錐形内部表面
【図１ａ】
2004219421.tif 000003
【図１ｂ】
2004219421.tif 000004
【図１ｃ】
2004219421.tif 000005
【図１ｄ】
2004219421.tif 000006
【図１ｅ】
2004219421.tif 000007
【図１ｆ】
2004219421.tif 000008
【図１ｇ】
2004219421.tif 000009
【図２ａ】
2004219421.tif 000010
【図２ｂ】
2004219421.tif 000011
【図２ｃ】
2004219421.tif 000012
【図２ｄ】
2004219421.tif 000013
【図２ｅ】
2004219421.tif 000014
【図２ｆ】
2004219421.tif 000015
【図３ａ】
2004219421.tif 000016
【図３ｂ】
2004219421.tif 000017
【図４】
2004219421.tif 000018
【外国語明細書】
2004219421000001.pdf