(57)【要約】一般的には、複数の応力金属層を基板上に形成し、次にそれを制御可能にパターン形成し、一部を基板から解放して構成される、応力金属ばねの実施態様を数例開示する。通常、成形された応力金属ばねには、有効回旋角度が形成され、ループ状のばね構造が画定される。形成されたばねは、チップスケール半導体パッケージ、高密度インターポーザコネクタ、及びプローブ接触器を始めとして、多種多様な相互接続システムに対し、高ピッチのコンプライアンスのある電気接続部を提供する。応力金属ばね接点を有する１つ又はそれ以上の基板を備え、コンプライアンスのあるウェーハキャリア上の１つ又はそれ以上の分離済みの集積回路の間に接続を確立する、大量並列インターフェース集積回路試験組立体の実施態様も数例開示する。
2004501517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面及び第２の表面を有する基板と、集積回路と、前記第１の表面上に配置され前記集積回路と電気的に接続されている複数の集積回路接点と、を有する集積回路ダイと、
前記集積回路接点と電気的に接続された複数の応力金属ばねであって、前記複数の応力金属ばねは、複数の金属層を備え、その内少なくとも２つの金属層は異なる初期応力レベルを有しており、有効回旋角度で前記集積回路の第１の表面から離れるように回旋するループ構造を形成している応力金属ばねと、
前記複数の応力金属ばねそれぞれの前記ループ構造の一部がポリマー層を越えて伸張するように、前記集積回路の第１の表面と前記複数の応力金属ばねそれぞれの一部とを実質的に覆っているポリマー層と、を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記金属層の内少なくとも２つの金属層は、同じ金属から構成され、初期応力勾配を有していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の応力金属ばねのそれぞれは、実質的に前記ループ構造を覆う少なくとも１つのメッキ層を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つのメッキ層の少なくとも１つはニッケルを含んでいることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つのメッキ層の少なくとも１つはニッケル合金を含んでいることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのメッキ層の少なくとも１つは金を含んでいることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つのメッキ層の少なくとも１つは銀を含んでいることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つのメッキ層の少なくとも１つはロジウムを含んでいることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つのメッキ層の少なくとも１つはパラジウムを含んでいることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのメッキ層の少なくとも１つはコバルトを含んでいることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項１１】
前記ポリマー層はエラストマーを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記複数の集積回路接点は接点パッドを備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記有効回旋角度は９０度以内であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記有効回旋角度は１８０度より大きいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記有効回旋角度は凡そ２７０度であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記集積回路に直接接続され、前記ループ構造上に外側に凸の層を形成している前記複数の応力金属ばねそれぞれの複数の金属層の第１の金属層は境界層であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記境界層は金を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記境界層はロジウムを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記境界層はパラジウムを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記ポリマー層を越えて伸張している前記複数の応力金属ばねそれぞれの前記ループ構造の部分は、更に、拡張された接点表面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
第１の表面及び第２の表面を有するコンプライアンスのあるウェーハキャリアと、
前記コンプライアンスのあるウェーハキャリアの第１の表面に接着で取り付けられた複数のチップスケールパッケージと、を備え、
前記複数のチップスケールはそれぞれに、第１の表面及び第２の表面を有する基板と、集積回路デバイスと、前記第１の表面上に配置され前記集積回路デバイスと電気的に接続されている複数の集積回路接点と、を備えている集積回路ダイを備えていることを特徴とする装置。
【請求項２２】
前記複数のチップスケールパッケージそれぞれは、
前記集積回路接点と電気的に接続された複数の応力金属ばねであって、前記複数の応力金属ばねは、複数の金属層を備え、その内少なくとも２つの金属層は異なる初期応力レベルを有しており、前記応力金属ばねは、前記異なる初期応力レベルにより有効回旋角度で前記集積回路の第１の表面から離れるように回旋するループ構造を形成している応力金属ばねと、
前記複数の応力金属ばねそれぞれの前記ループ構造の一部がポリマー層を越えて伸張するように、前記集積回路の第１の表面と、前記複数の応力金属ばねそれぞれの一部を実質的に覆っているポリマー層と、を更に備えていることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
第１の表面及び第２の表面を有する電気的に絶縁された支持基板と、
前記支持基板の少なくとも前記第１の表面から前記第２の表面に伸張している少なくとも１つの応力金属ばねであって、前記少なくとも１つの応力金属ばねそれぞれは、複数の金属層を備え、少なくともそのうち２つの金属層は異なる初期応力レベルを有し、前記少なくとも１つの応力金属ばねそれぞれは、有効回旋角度で前記支持基板の前記第１の表面から離れるように回旋するループ構造を形成している応力金属ばねと、を備えていることを特徴とするインターポーザ。
【請求項２４】
前記支持基板はポリマーを含んでいることを特徴とする請求項２３に記載のインターポーザ。
【請求項２５】
前記支持基板はエラストマー含んでいることを特徴とする請求項２３に記載のインターポーザ。
【請求項２６】
前記金属層の内少なくとも２つの金属層は、同じ金属から構成され、初期応力勾配を有していることを特徴とする請求項２３に記載のインターポーザ。
【請求項２７】
犠牲基板を設ける段階と、
前記犠牲基板上に複数の金属層を形成する段階であって、前記金属層の内少なくとも２つの金属層は異なる応力レベルを有する、金属層を形成する段階と、
前記犠牲基板から有効角度で回旋する非平面状のループ構造を形成するために前記複数の金属層の一部を解放する段階と、
前記犠牲基板と、複数の金属層と、形成された非平面状のループ構造を覆ってポリマー層を形成する段階と、
形成された非平面状のループ構造の一部を露出させるために、形成された前記ポリマー層の一部を除去する段階と、
前記犠牲基板を除去する段階と、を備えている工程。
【請求項２８】
前記金属層の内少なくとも２つの金属層は同じ金属から構成され、初期応力勾配を有していることを特徴とする請求項２７に記載の工程。
【請求項２９】
前記形成された複数の金属層の第１の層は境界層を備えていることを特徴とする請求項２７に記載の工程。
【請求項３０】
前記境界層は金を含んでいることを特徴とする請求項２９に記載の工程。
【請求項３１】
前記境界層はロジウムを含んでいることを特徴とする請求項２９に記載の工程。
【請求項３２】
前記境界層はパラジウムを含んでいることを特徴とする請求項２９に記載の工程。
【請求項３３】
前記非平面状のループ構造を覆って、少なくとも１つのメッキ層を形成する段階を更に備えていることを特徴とする請求項２７に記載の工程。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの形成されたメッキ層の少なくとも１つはニッケルを含んでいることを特徴とする請求項３３に記載の工程。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの形成されたメッキ層の少なくとも１つはニッケル合金を含んでいることを特徴とする請求項３３に記載の工程。
【請求項３６】
前記少なくとも１つの形成されたメッキ層の少なくとも１つは金を含んでいることを特徴とする請求項３３に記載の工程。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの形成されたメッキ層の少なくとも１つはロジウムを含んでいることを特徴とする請求項３３に記載の工程。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの形成されたメッキ層の少なくとも１つはパラジウムを含んでいることを特徴とする請求項３３に記載の工程。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの形成されたメッキ層の少なくとも１つはコバルトを含んでいることを特徴とする請求項３３に記載の工程。
【請求項４０】
前記犠牲基板は、更に少なくとも１つの溝を備えていることを特徴とする請求項２７に記載の工程。
【請求項４１】
前記犠牲基板は、更に溝を備えており、
前記溝に導電性材料を充填する段階を更に備え、
前記複数の金属層の一部は前記導電性材料上に形成されることを特徴とする請求項２７に記載の工程。
【請求項４２】
前記形成されたポリマー層は複数のポリマー層を備えていることを特徴とする請求項２７に記載の工程。
【請求項４３】
前記有効回旋角度は９０度以内であることを特徴とする請求項２７に記載の工程。
【請求項４４】
前記有効回旋角度は１８０度より大きいことを特徴とする請求項２７に記載の工程。
【請求項４５】
前記有効回旋角度は凡そ２７０度であることを特徴とする請求項２７に記載の工程。
【請求項４６】
第１の表面及び第２の表面と、前記第１の表面から前記第２の表面に伸張している複数の導電性ビアと、を有する基板と、
前記ビアに電気的に接続されている複数の応力金属ばねであって、前記複数の応力金属ばねは、複数の金属層を備え、その内少なくとも２つの金属層は異なる初期応力レベルを有しており、前記応力金属ばねは、前記異なる初期応力レベルにより有効回旋角度で前記基板の第１の表面から離れるように回旋するループ状構造を形成している応力金属ばねと、を備え、前記複数の応力金属ばねのそれぞれは、前記ループ状構造を実質的に覆う１次メッキ層を更に備えていることを特徴とする接触器。
【請求項４７】
前記１次メッキ層はニッケルを含んでいることを特徴とする請求項４６に記載の接触器。
【請求項４８】
前記１次メッキ層はニッケル合金を含んでいることを特徴とする請求項４６に記載の接触器。
【請求項４９】
前記１次メッキ層はコバルトを含んでいることを特徴とする請求項４６に記載の接触器。
【請求項５０】
前記１次メッキ層を覆う２次メッキ層を更に備えていることを特徴とする請求項４６に記載の接触器。
【請求項５１】
前記２次メッキ層はロジウムを含んでいることを特徴とする請求項５０に記載の接触器。
【請求項５２】
前記２次メッキ層は金を含んでいることを特徴とする請求項５０に記載の接触器。
【請求項５３】
第１の表面及び第２の表面と、前記第１の表面から前記第２の表面に伸張している複数の導電ビアと、を有する基板と、
前記ビアに電気的に接続されている複数の応力金属ばねであって、前記複数の応力金属ばねは、複数の金属層を備え、その内少なくとも２つの金属層は異なる初期応力レベルを有しており、前記応力金属ばねは、異なる初期応力レベルにより有効回旋角度で前記基板の第１の表面から離れるように回旋するループ状構造を形成している応力金属ばねと、
前記複数の応力金属ばねそれぞれの前記ループ構造の一部がポリマー層を越えて伸張するように、前記基板の第１の表面と前記複数の応力金属ばねの一部を実質的に覆っているポリマー層と、を備えていることを特徴とする接触器。
【請求項５４】
前記金属層の内少なくとも２つの金属層は、同じ金属から構成され、初期応力勾配を有していることを特徴とする請求項５３に記載の接触器。
【請求項５５】
前記複数の応力金属ばねそれぞれは、前記ループ状構造を実質的に覆う少なくとも１つのメッキ層を更に備えていることを特徴とする請求項５３に記載の接触器。
【請求項５６】
前記少なくとも１つのメッキ層のうち少なくとも１つはニッケルを含んでいることを特徴とする請求項５５に記載の接触器。
【請求項５７】
前記少なくとも１つのメッキ層のうち少なくとも１つはニッケル合金を含んでいることを特徴とする請求項５５に記載の接触器。
【請求項５８】
前記少なくとも１つのメッキ層のうち少なくとも１つは金を含んでいることを特徴とする請求項５５に記載の接触器。
【請求項５９】
前記少なくとも１つのメッキ層のうち少なくとも１つはロジウムを含んでいることを特徴とする請求項５５に記載の接触器。
【請求項６０】
前記少なくとも１つのメッキ層のうち少なくとも１つはパラジウムを含んでいることを特徴とする請求項５５に記載の接触器。
【請求項６１】
前記少なくとも１つのメッキ層のうち少なくとも１つはコバルトを含んでいることを特徴とする請求項５５に記載の接触器。
【請求項６２】
前記ポリマー層はエラストマーを含んでいることを特徴とする請求項５３に記載の接触器。
【請求項６３】
前記複数の応力金属ばねそれぞれの、前記ポリマー層から伸張している前記ループ状構造の部分は、接点パッド領域を備えていることを特徴とする請求項５３に記載の接触器。
【請求項６４】
前記有効回旋角度は９０度以内であることを特徴とする請求項５３に記載の接触器。
【請求項６５】
前記有効回旋角度は１８０度より大きいことを特徴とする請求項５３に記載の接触器。
【請求項６６】
前記有効回旋角度は凡そ２７０度であることを特徴とする請求項５３に記載の接触器。
【請求項６７】
第１の表面及び第２の表面と、前記第１の表面から前記第２の表面に伸張している導電ビアと、を有する接触器基板を設ける段階と、
前記接触器基板上に前記ビアと電気的に接触している複数の金属層を形成する段階であって、前記金属層の内の少なくとも２つの金属層は異なる初期応力レベルを有している、金属層を形成する段階と、
前記異なる初期応力レベルにより有効回旋角度で前記接触器基板から回旋する非平面状のループ構造を形成するために前記複数の金属層の一部を解放する段階と、
前記接触器基板を覆い、且つ前記形成された非平面状のループ構造を部分的に覆って、支持基板を形成する段階と、を備えていることを特徴とする工程。
【請求項６８】
前記接触器基板を覆い、且つ形成された非平面状のループ構造を部分的に覆って、前記支持基板を形成する前記段階は、
前記接触器基板と、前記複数の金属層と、前記形成された非平面状のループ構造とを覆って支持基板を形成する段階と、
前記形成された非平面状のループ構造の一部を露出させるために、前記形成された支持基板の一部を除去する段階と、を更に備えていることを特徴とする請求項６７に記載の工程。
【請求項６９】
前記有効回旋角度は９０度以内であることを特徴とする請求項６７に記載の工程。
【請求項７０】
前記有効回旋角度は１８０度より大きいことを特徴とする請求項６７に記載の工程。
【請求項７１】
前記有効回旋角度は凡そ２７０度であることを特徴とする請求項６７に記載の工程。
【請求項７２】
前記形成された複数の金属層の第１の層は、境界層を備えていることを特徴とする請求項６７に記載の工程。
【請求項７３】
前記境界層は金を含んでいることを特徴とする請求項７２に記載の工程。
【請求項７４】
前記境界層はロジウムを含んでいることを特徴とする請求項７２に記載の工程。
【請求項７５】
前記境界層はパラジウムを含んでいることを特徴とする請求項７２に記載の工程。
【請求項７６】
前記非平面状のループ構造を覆って少なくとも１つのメッキされた層を形成する段階を更に備えていることを特徴とする請求項６７に記載の工程。
【請求項７７】
前記少なくとも１つの形成されたメッキ層の内の少なくとも１つはニッケルを含んでいることを特徴とする請求項７６に記載の工程。
【請求項７８】
前記少なくとも１つの形成されたメッキ層の内の少なくとも１つはニッケル合金を含んでいることを特徴とする請求項７６に記載の工程。
【請求項７９】
前記少なくとも１つの形成されたメッキ層の内の少なくとも１つは金を含んでいることを特徴とする請求項７６に記載の工程。
【請求項８０】
前記少なくとも１つの形成されたメッキ層の内の少なくとも１つはロジウムを含んでいることを特徴とする請求項７６に記載の工程。
【請求項８１】
前記少なくとも１つの形成されたメッキ層の内の少なくとも１つはパラジウムを含んでいることを特徴とする請求項７６に記載の工程。
【請求項８２】
前記少なくとも１つの形成されたメッキ層の内の少なくとも１つはコバルトを含んでいることを特徴とする請求項７６に記載の工程。
【請求項８３】
前記接触器基板は少なくとも１つの溝を更に備えていることを特徴とする請求項６７に記載の工程。
【請求項８４】
前記接触器基板は更に溝を備えており、
前記溝に導電性材料を充填する段階を更に備え、
前記複数の金属層の一部は前記導電性材料上に形成されることを特徴とする請求項６７に記載の工程。
【請求項８５】
前記形成されたポリマー層は複数のポリマー層を備えていることを特徴とする請求項６７に記載の工程。
【請求項８６】
第１の表面及び第２の表面を有するコンプライアンスのあるキャリアと、
下面及び上面を有する少なくとも１つの集積回路デバイスであって、前記下面は前記コンプライアンスのあるキャリアの第１の表面に接着で取り付けられ、前記少なくとも１つの集積回路それぞれは前記上面上に複数の電気接続部を有している集積回路デバイスと、
最下面及び最上面と、前記最下面と前記最上面の間に伸張している複数の導電体と、を有するシステム板と、
前記少なくとも１つの集積回路デバイスそれぞれの前記上面上の複数の電気接続部各々と前記システム板の最下面上の導電体各々との間の複数の導電性接続部と、を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項８７】
前記少なくとも１つの集積回路デバイスそれぞれの上面上の複数の電気接続部は写真製版パターン成形のばねであることを特徴とする請求項８６に記載のシステム。
【請求項８８】
前記少なくとも１つの集積回路デバイスそれぞれの上面上の複数の電気接続部各々と前記システム板の最下面上の導電体各々との間の前記複数の導電性接続部は、前記少なくとも１つの集積回路デバイスそれぞれの上面上の応力金属ばねであることを特徴とする請求項８６に記載のシステム。
【請求項８９】
前記少なくとも１つの集積回路デバイスそれぞれの上面上の複数の電気接続部各々と前記システム板の最下面上の導電体各々との間の前記複数の導電性接続部は、前記システム板の最下面上の可撓性ばねプローブであることを特徴とする請求項８６に記載のシステム。
【請求項９０】
前記システム板の最下面上の可撓性ばねプローブは、写真製版パターン成形ばねであることを特徴とする請求項８９に記載のシステム。
【請求項９１】
前記システム板に対する前記少なくとも１つの集積回路デバイスそれぞれの垂直移動を制限する移動制限機構を更に備えていることを特徴とする請求項８６に記載のシステム。
【請求項９２】
圧力板サポートを更に備え、
前記コンプライアンスのあるキャリアの第２の表面は、前記圧力板サポートに支持されていることを特徴とする請求項８６に記載のシステム。
【請求項９３】
前記圧力板サポートには、コンプライアンスがあることを特徴とする請求項９２に記載のシステム。
【請求項９４】
前記コンプライアンスのあるキャリアは、熱伝導性であることを特徴とする請求項８６に記載のシステム。
【請求項９５】
前記コンプライアンスのあるキャリアは、導電性であることを特徴とする請求項８６に記載のシステム。
【請求項９６】
平面領域上に複数の導電パッドを有する少なくとも１つのインタフェースモジュールであって、前記導電パッドの内の少なくとも１つは少なくとも１つの相互接続領域に接続され、前記少なくとも１つの相互接続領域の内の少なくとも１つには少なくとも１つのリンクが接続されているインタフェースモジュールと、
前記少なくとも１つのインタフェースモジュールそれぞれの平面領域上の前記複数の導電パッドが、前記システム板の最上面上の前記複数の導電体の少なくとも１つと接触するように、前記少なくとも１つのインタフェースモジュールそれぞれをシステム板に対して固定保持するための手段と、を更に備えていることを特徴とする請求項８６に記載のシステム。
【請求項９７】
前記少なくとも１つのインタフェースモジュールそれぞれは、第１の表面及び第２の表面を有する回路を含んでおり、前記複数の導電パッドは、前記第１の表面上に配置されていることを特徴とする請求項９６に記載のシステム。
【請求項９８】
前記回路は可撓性回路であることを特徴とする請求項９７に記載のシステム。
【請求項９９】
前記回路は半剛性の回路であることを特徴とする請求項９７に記載のシステム。
【請求項１００】
前記回路は剛性のある回路であることを特徴とする請求項９７に記載のシステム。
【請求項１０１】
前記少なくとも１つの相互接続領域の内の少なくとも１つと電気的に接続されている少なくとも１つの母線を更に備えていることを特徴とする請求項９６に記載のシステム。
【請求項１０２】
前記少なくとも１つのインタフェースモジュール上に配置されている少なくとも１つのパワー制御モジュールを更に備えており、前記少なくとも１つのパワー制御モジュールは、それぞれ、前記少なくとも１つの母線と前記少なくとも１つの相互接続領域の内の少なくとも１つの領域との間に電気的に接続されているいることを特徴とする請求項１０１に記載のシステム。
【請求項１０３】
前記少なくとも１つのパワー制御モジュールは、前記少なくとも１つの母線と熱接触の状態にあることを特徴とする請求項１０２に記載のシステム。
【請求項１０４】
前記少なくとも１つの母線上に配置されている少なくとも１つのパワー制御モジュールを更に備えており、前記少なくとも１つのパワー制御モジュールは、それぞれ、前記少なくとも１つの母線と前記少なくとも１つの相互接続領域の内の少なくとも１つの領域との間に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１０１に記載のシステム。
【請求項１０５】
前記少なくとも１つのパワー制御モジュールは、前記少なくとも１つの母線と熱接触の状態にあることを特徴とする請求項１０４に記載のシステム。
【請求項１０６】
第１の表面及び第２の表面を有するコンプライアンスのあるキャリアを設ける段階と、
少なくとも１つの集積回路デバイスの下面と上面とを備えているウェーハを前記コンプライアンスのあるキャリアの前記第１の表面上に接着で取り付ける段階であって、前記少なくとも１つの集積回路は、それぞれ、前記上面上に複数の電気接続部を有している、ウェーハを取り付ける段階と、
前記少なくとも１つの集積回路デバイスのそれぞれを、前記少なくとも１つの集積回路デバイスの他のデバイスから分離する段階と、
最下面及び最上面と、前記最下面と最上面との間に伸張する複数の導電体と、を有するシステム板を設ける段階と、
前記少なくとも１つの集積回路デバイスそれぞれの前記上面上の複数の電気接続部それぞれと、前記システム板の最下面上の導電体それぞれとの間に、複数の導電性接続部を作り出す段階と、を備えていることを特徴とする工程。
【請求項１０７】
平面領域上に複数の導電パッドを有する少なくとも１つのインタフェースモジュールを提供する段階であって、前記導電パッドの内の少なくとも１つは少なくとも１つの相互接続領域に接続され、前記少なくとも１つの相互接続領域の内の少なくとも１つには少なくとも１つのリンクが接続されている、インタフェースモジュールを提供する段階と、
前記少なくとも１つのインタフェースモジュールそれぞれの前記平面領域上の前記複数の導電パッドが、前記システム板の前記最上面上の前記複数の導電体の少なくとも１つに接触するように、前記少なくとも１つのインタフェースモジュールを、システム板に対して固定保持する段階と、を更に備えていることを特徴とする請求項１０６に記載の工程。
【請求項１０８】
圧力板サポートを設ける段階と、
前記コンプライアンスのあるキャリアの第２の表面を、前記圧力板サポート上に支持する段階と、を更に備えていることを特徴とする請求項１０６に記載の工程。
【請求項１０９】
前記圧力板サポートはコンプライアンスがあることを特徴とする請求項１０８に記載の工程。
【請求項１１０】
前記コンプライアンスのあるキャリアは熱伝導性であることを特徴とする請求項１０６に記載の工程。
【請求項１１１】
前記コンプライアンスのあるキャリアは導電性であることを特徴とする請求項１０６に記載の工程。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は、集積回路（ＩＣ）パッケージ及びウェーハ設計に関し、更には相互接続と試験とバーンインの構造及び工程の分野に関する。より厳密には、本発明は、写真製版パターン形ばね接点、及び集積回路の試験又はバーンインに使用するため、及び多数の信号を電子システム又はサブシステム間において相互接続するための、写真製版パターン形ばね接点を有する増強型システム相互接続組立体の改良に関する。
【０００２】
（発明の背景）
集積回路は、通常、パッケージされる前のウェーハ形態で試験（ウェーハソート）される。ウェーハソート時には、たとえ１枚のウェーハに同じ集積回路が数百個更には数千個配置されていようとも、集積回路は一度に１つ又は数個ずつ試験される。パッケージされた集積回路は、必要があれば、再度試験され、バーンインされる。
【０００３】
集積回路をウェーハ上で個々のダイスにダイシングする前は、集積回路はウェーハ上に正確に配置
（構成）されているが、パッケージング及び試験に備えて集積回路をダイシングし個々のダイスに分離した後は、パッケージされたダイスは個別に取り扱われるので、取り扱い時には並行性を失ってしまう。
【０００４】
ウェーハレベルでの並行試験は、個数に限りがあり、又、多数の相互接続部を管理するのは困難を伴い、且つこれまで試験を受けるウェーハに近接して配置することのできる電子部品の数には限度があったため、これまでのところピンカウントが少ないデバイスに限られている。
【０００５】
ウェーハ形態にある間にＩＣにバーンインを施すという試みもなされてきた。しかしながら、ウェーハレベルでのバーンインは、試験中のコネクタとシリコンウェーハの間の熱膨張の不整合など多くの問題に悩まされている。多数個の扇状に広がるトレースがピンやソケットコネクタに接続されている大面積基板のような従来の基板は、通常、試験中のＩＣ、試験用電子部品、及びパワー管理用電子部品、の間で接続が成立するように実装されている。
【０００６】
半導体ウェーハ上の集積回路の密度は、半導体デバイスのスケーリングのせいで増加を続けており、シリコンの単位面積あたりのゲート数及びメモリビット数は益々増加している。また、より大型の半導体ウェーハの使用（例：呼び直径が８インチ又は１２インチのこともしばしばである）は通例となってきた。しかしながら、半導体試験費用は時間が経るにつれ不均衡に増加してきており、各集積回路デバイスに掛る総製造費用において大きなパーセンテージを占めるようになってきた。
【０００７】
更に、チップスケールパッケージング（ＣＳＰ）及び他の形態の小フットプリントパッケージにおける進歩が、試験及びバーンインに関しては、しばしば従来のパッケージされたＩＣハンドラを時代遅れにしてしまうこともある。
【０００８】
ある種の従来型の大表面積基板集積回路（ＩＣ）テストボードでは、通常、テストボードと集積回路ウェーハとの電気接点がタングステン針プローブにより設けられている。しかしながら、タングステン針プローブ技術は、ピンカウントが多く、パッドピッチが狭く、且つクロック周波数が高い進化した半導体の相互接続の必要条件を満たすことができない。
【０００９】
種々の出現技術により種々のプロービング用途のばねプローブが提供されているが、殆どのプローブは、ピッチの制限、ピンカウントの制限、フレキシビリティレベルの変化、プローブチップの幾何学的形状の制限、材料の制限および高い製造コスト等の固有の制限を有している。
【００１０】
Ｋ．Ｂａｎｅｒｊｉ， Ａ． Ｓｕｐｐｅｌｓａ． およびＷ． Ｍｕｌｌｅｎ ＩＩＩ等による「非平面領域を備えた選択的に解放可能な導電性ランナ／基板組立体（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌｙ Ｒｅｌｅａｓｉｎｇ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｒｕｎｎｅｒ ａｎｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ Ｈａｖｉｎｇ Ｎｏｎ−Ｐｌａｎａｒ Ａｒｅａｓ）」の名称に係る米国特許第５，１６６，７７４号（１９９２年１１月２４日付）には、「基板に接着される複数の導電性ランナであって、少なくとも幾つかの導電性ランナの一部に基板が設けられた非平面領域を有し、所定応力を受けると基板から導電性ランナを選択的に解放する構成の導電性ランナ」を有するランナ／基板組立体が開示されている。
【００１１】
Ａ． Ｓｕｐｐｅｌｓａ， Ｗ． Ｍｕｌｌｅｎ ＩＩＩおよびＧ． Ｕｒｂｉｓｈ等による「導電性ランナ／基板組立体の選択的解放（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌｙ Ｒｅｌｅａｓｉｎｇ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｒｕｎｎｅｒ ａｎｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）」の名称に係る米国特許第５，２８０，１３９号（１９９４年１月１８日付）には、「基板に接着される複数の導電性ランナであって、少なくとも幾つかの導電性ランナの一部が基板への弱い接着性を有し、所定応力を受けると基板から導電性ランナを選択的に解放する構成の導電性ランナ」を有するランナ／基板組立体が開示されている。
【００１２】
Ｄ． Ｐｅｄｄｅｒによる「ベアダイ試験（Ｂａｒｅ Ｄｉｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ）」の名称に係る米国特許第５，７８６，７０１号（１９９８年７月２８日付）には、「導電性材料からなるマイクロバンプが多層相互接続構造の相互接続トレース端末上に置かれ、これらの端末が、試験すべきダイ上の接点パッドのパターンに一致するパターンに分散されている構成の試験ステーションを有し、ウェーハから分離する前のマイクロバンプを用いたダイの試験を容易にするため、相互接続構造への（および相互接続からの）他の接続部が低い輪郭を有している」構成のベアダイ段階での集積回路（ＩＣ）の試験装置が開示されている。
【００１３】
Ｄ． Ｇｒａｂｂｅ， Ｉ． ＫｏｒｓｕｎｓｋｙおよびＲ． Ｒｉｎｇｌｅｒ等による「表面実装電気コネクタ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）」の名称に係る米国特許第５，１５２，６９５号（１９９２年１０月６日付）には、電子デバイス間の回路を電気的に接続するコネクタであって、「該コネクタから斜め外方に延びた片持ち形ばねアームを備えているプラットホームを有し、ばねアームが隆起接点面を備えており、一実施形態では、アームの幾何学的形状が撓み時に複合払拭を行う」ように構成されたコネクタが開示されている。
【００１４】
Ｈ． Ｉｗａｓａｋｉ， Ｈ． ＭａｔｕｎａｇａおよびＴ． Ｏｈｋｕｂｏ等による「多接点集積回路チップパッケージを試験するための部分置換可能デバイス（Ｐａｒｔｌｙ Ｒｅｐｌａｃｅａｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｃｈｉｐ Ｐａｃｋａｇｅ）」の名称に係る米国特許第５，８４７，５７２号（１９９８年１２月８日付）には、「各側縁部に１組のリードピンが設けられた集積回路（ＩＣ）チップを試験する試験装置が、ソケットベースと、接点支持部材およびソケット接点番号を備えた接点ユニットと、弾性絶縁シートおよび導電性部材を備えた異方性導電性シート組立体とを有している。異方性導電性シート組立体は、接点ユニットのソケット接点部材の１つと接触する各導電性部材を保持するように構成されている。この試験装置はまた、ソケットベースに対して着脱可能に取り付けられる接点リテーナであって、ソケット接点部材を異方性シート組立体と接触させて、ソケット接点部材と異方性導電性シート組立体の導電性部材との間の電気的導通を確立する接点リテーナを有している。ソケット接点部材の一部が疲労した場合には、各接点ユニットを新しい接点ユニットに置換することにより試験デバイスのメインテナンスを行うことができる。また、ＩＣチップのリードピンは、ソケット接点部材の一部および異方性導電性シート組立体の導電性部材により形成される最短経路で試験回路ボードに電気的に接続される。」旨が開示されている。
【００１５】
Ｗ． Ｂｅｒｇによる「回路ボードへの基板構造の取付け方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍｏｕｎｔｉｎｇ ａ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｏ ａ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）」の名称に係る米国特許第４，７５８，９２７８号（１９８８年７月１９日付）には、「接点パッドを備えた基板構造が回路ボードに取り付けられ、該回路ボードがこの主面で露出された導電性材料からなるパッドを有しかつ回路ボードの接点パッドに対する所定位置にある整合構造を有している。基板構造には、該基板構造の接点パッドに電気的に接続されかつ片持ち支持態様で基板構造から突出するリード線が設けられている。整合要素は板部分および該板部分の周りに分散配置されている整合構造を有し、該整合構造は回路ボードの整合構造と係合でき、係合したときは回路ボードの基本面に対して平行に移動しないように整合要素を維持する。基板構造は整合要素の板部分に取り付けられ、これによりリード線が回路ボードの整合構造に対して所定位置に維持される。クランプ部材は、回路ボードの接点パッドと電気的に導通する押圧接触状態にリード線を維持する。」旨が開示されている。
【００１６】
Ｄ． Ｓａｍａ， Ｐ． Ｐａｌａｎｉｓａｍｙ， Ｊ． ＨｅａｍおよびＤ． Ｓｃｈｗａｒｚ等による「制御形粘着性導体（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ａｄｈｅｓｉｏｎ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）」の名称に係る米国特許第５，１２１，２９８号（１９９２年６月９日付）には、「調節可能な粘着性導電性パターンを印刷回路ボード上に印刷するのに有効な配合物として、微細に粉砕された銅粉、遮断剤およびバインダがある。バインダは、層が熱応力に応答して基板を持ち上げることができるように、基板への燒結後に形成される銅層の調節可能な接着力を付与するように設計されている。また、バインダは、銅粒子間に優れた凝集性を促進して銅層に優れた機械的強度を付与し、銅層が壊れることなく持ち上がることができるように機能する。」旨が開示されている。
【００１７】
Ｒ． Ｍｕｅｌｌｅｒによる「薄膜電熱デバイス（Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｖｉｃｅ）」の名称に係る米国特許第４，４２３，４０１号（１９８３年１２月２７日付）には、「薄膜多層技術は、低抵抗金属−金属接点および優れたオン／オフ特性をもつマイクロミニチュア電子機械スイッチを作るのに使用される。電熱的に付勢されるスイッチは、薄膜回路を作るのに使用される方法と互換性のある方法を用いて、慣用ハイブリッド回路基板上に作られる。好ましい形態では、このようなスイッチは、金属（例えばニッケル）加熱要素が接合される硬質絶縁材（例えば窒化シリコン）の弾性的に曲り得るストリップからなる片持ち支持形アクチュエータ部材を有している。片持ち支持形部材の自由端には金属接点が支持されており、該接点は、加熱要素に供給される電流により部材の曲げを制御することにより、下に横たわる固定接点と係合（または離脱）される。」旨が開示されている。
【００１８】
Ｓ． ＩｂｒａｈｉｍおよびＪ． Ｅｌｓｎｅｒによる「多層セラミックパッケージ（Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｐａｃｋａｇｅ）」の名称に係る米国特許第４，３２０，４３８号（１９８２年３月１６日付）には、「多層パッケージでは、複数のセラミック層の各々が導電性パターンを有し、またパッケージの内部キャビティが設けられていて、該キャビティ内では、単一のチップまたはチップ配列を形成すべく相互接続された複数のチップが接合されている。チップまたはチップ配列は、異なる層レベルで短いワイヤボンドを介して金属化された導電性パターンに接続され、各積層レベルは特定導電性パターンを有している。それぞれの積層上の導電性パターンは、金属化材料が充填されたトンネル形貫通孔を介してまたは縁部が形成された金属被覆により相互接続され、これにより、導電性パターンは最終的に、金属化ボード上に取り付けられたセラミックパッケージの下面で多数のパッドに接続される。これにより高部品密度が達成されるが、接続リード線は、「互い違い」にすなわち全体的に異なるパッケージレベルで接続されるので、１０ミル間隔および１０ミルサイズのワイヤボンドランドを維持できる。このため、ワイヤボンドが互いに干渉することなくかなり高い部品密度が得られるが、この干渉ファクタは、多層セラミックパッケージ内に高部品密度網を達成する上で前の制限ファクタとなる。」旨が開示されている。
【００１９】
Ｆ．ＭｃＱｕａｄｅおよびＪ． Ｌａｎｄｅｒによる「集積回路を試験するためのプローブ組立体（Ｐｒｏｂｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）」の名称に係る米国特許第５，４１６，４２９号（１９９５年５月１６日）には、「中央開口を備えた絶縁材料からなるプローブカードと、該プローブカードに取り付けられる小さい開口を備えた矩形フレームと、４つの別々のプローブとを有し、各プローブが導電性接地平面シートを備えた可撓性積層部材を備え、接地平面に接着される接着性誘電膜と、該誘電膜上のばね合金銅からなるプローブウイングトレースとを更に有している、集積回路を試験するためのプローブ組立体。各プローブウイングは、中央開口内に延びている片持ち支持形板ばねを有し、かつ前記プローブウイングトレースのそれぞれの終端部により形成された一群の個々の整合プローブフィンガに終端している。プローブフィンガは、実質的に直線に沿って配置されておりかつ試験すべきＩＣの縁部に沿うそれぞれの接点パッドの間隔に一致する間隔を隔てている。４つの各クランプは、１つの板ばね部分の調節可能な拘束部材を形成するため、それぞれのプローブウイングの板ばね部分と接触する片持ち支持形部分を有している。それぞれのプローブウイングの各ばねクランプによる影響を受ける圧力拘束部材を別々に調節するための４つの別々のばねクランプ調節手段が設けられている。別々のばねクランプ調節手段はばね押圧形プラットホームを有し、各プラットホームは３つのねじおよびばね座金を介してフレーム部材に取り付けられている。これにより、ばねクランプは任意の所望の方向に移動されかつ配向されて、各プローブウイング上でのプローブフィンガの位置の整合を達成する。」旨が開示されている。
【００２０】
Ｄ． Ｐｅｄｄｅｒによる「ベア集積回路デバイスを試験する構造（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｂａｒｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ）」の名称に係る欧州特許出願ＥＰ ０ ７３１ ３６８ Ａ２（１９９６年２月１４日付出願）（米国特許第５，７６４，０７０号（１９９８年６月９日））には、試験すべきベアＩＣまたはウェーハへの接続を行う試験プローブ構造であって、「多層印刷回路プローブアームを有し、該プローブアームは、その先端部に、必要な接続を行うべく下面に１列のマイクロバンプを備えたＭＣＭ−Ｄ形基板を支持している。プローブアームは小さい角度でデバイスまたはウェーハの表面に支持されており、ＭＣＭ−Ｄ形基板には、試験を受けるデバイスとのインターフェースを行う必要な受動部品が形成されている。試験を受けるデバイスの各側面に１つずつ使用されるこのような４つのプローブが設けられている。」構成を有する試験プローブ構造が開示されている。
【００２１】
Ｂ． Ｅｌｄｒｉｄｇｅ， Ｇ． Ｇｒｕｂｅ， Ｉ． ＫｈａｎｄｒｏｓおよびＧ． Ｍａｔｈｉｅｕによる「半導体デバイスへの弾性接点構造の取付け方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍｏｕｎｔｉｎｇ Ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ）」の名称に係る米国特許第５，８２９，１２８号（１９９８年１１月３日付）、「電子部品間の一時的接続を行なう方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）」の名称に係る米国特許第５，８３２，６０１号（１９９８年１１月１０日付）、「接点チップ構造の製造方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｔｉｐ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）」の名称に係る米国特許第５，８６４，９４６号（１９９９年２月２日付）、「半導体デバイスへのばね要素の取付け技術（Ｍｏｕｎｔｉｎｇ Ｓｐｒｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｏｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ）」の名称に係る米国特許第５，８８４，３９８号（１９９９年３月２３日付）、「半導体デバイスのバーンイン方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｂｕｒｎｉｎｇ−Ｉｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ）」の名称に係る米国特許第５，８７８，４８６号（１９９９年３月９日付）、および「半導体デバイスの試用方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｅｘｅｒｃｉｓｉｎｇ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ）」の名称に係る米国特許第５，８９７，３２６号（１９９９年４月２７日付）には、「弾性接点構造は、ダイが半導体ウェーハから単独化（分離）される前に、半導体ダイのボンドパッドに直接取り付けられる。従って、半導体ダイを、表面に配置された複数のターミナルを備えた回路ボード等に接続することにより、半導体ダイを試用（例えば、試験および／またはバーンイン）することが可能になる。次に、半導体ダイは半導体ウェーハから単独化され、その後に同じ弾性接点構造を使用して半導体ダイと他の電子部品（例えば、配線基板、半導体パッケージ等）との間の相互接続を行うことができる。弾性接点構造として本発明の全金属複合相互接続要素を使用することにより、バーンインは、少なくとも１５０℃の温度で行うことができかつ６０分以内に完了できる。」旨が開示されている。Ｂ Ｅｌｄｒｉｄｇｅ等の上記米国特許に開示された接点チップ構造は弾性接点構造を与えるが、この構造は半導体のボンドパッドに個々に取り付けられるものであるため、複雑でコストが嵩む製造工程を必要とする。その上、接点構造がワイヤから作られるものであるため、接点のチップの幾何学的形状がしばしば制限される。また、このような接点チップ構造は小さいピッチの用途（例えば、一般に、周辺プローブカードの場合の５０μｍ程の間隔または領域配列の場合の７５μｍ程度の間隔）には適合できない。
【００２２】
Ｔ． Ｄｏｚｉｅｒ ＩＩ， Ｂ． Ｅｌｄｒｉｄｇｅ， Ｇ． Ｇｒｕｂｅ， Ｉ． ＫｈａｎｄｒｏｓおよびＧ． Ｍａｔｈｉｅｕ等による「電子部品用ソケットおよび電子部品への接続方法（Ｓｏｃｋｅｔｓ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｔｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）」の名称に係る米国特許第５，７７２，４５１号（１９９８年６月３０日付）には、「表面実装ソルダ・ダウンソケットは、半導体パッケージ等の電子部品を回路ボードに対して着脱可能に取り付けることを可能にする。複合相互接続要素は、支持基板の頂上に配置される弾性接点構造として使用される。任意の適当な方法では、支持基板の頂部の選択された１つの弾性接点構造は、支持基板を介して、支持基板の底面上の接点構造の１つに接続される。ＬＧＡ形半導体パッケージを受け入れることを意図した実施形態では、弾性接点構造と半導体パッケージの外部接続点との間に、支持基板の頂面に対してほぼ垂直な接点力により圧力接点が形成される。ＢＧＡ形半導体パッケージを受け入れることを意図した実施形態では、弾性接点構造と半導体パッケージの外部接続点との間に、支持基板の頂面に対してほぼ平行な接点力により圧力接点が形成される。
【００２３】
他の出現技術は、薄膜すなわちマイクロ電子機械システム（ｍｉｃｒｏ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ：ＭＥＭＳ）プロセス等のバッチモードプロセスで作られるばねのプローブチップを開示している。
【００２４】
Ｄ． ＳｍｉｔｈおよびＳ． Ａｌｉｍｏｎｄａによる「写真製版パターン形ばね接点（Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃａｌｌｙ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｃｏｎｔａｃｔ）」の名称に係る米国特許第５，６１３，８６１号（１９９７年３月２５日付）、米国特許第５，８４８，６８５号（１９９８年１２月１５日）および国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ ９６／０８０１８（１９９６年５月３０日出願）には、写真製版パターン形ばね接点が開示されており、また「該ばね接点は、基板上に形成されておりかつ接点パッドを２つのデバイスに電気的に接続する。ばね接点はまた、熱および機械的変動および他の環境ファクタを補償する。ばね接点の固有の応力勾配は、ばねの自由部分を基板から離れるように上方に曲げる。アンカー部分は基板に固定された状態に維持され、かつ基板上の第１接点パッドに電気的に接続される。ばね接点は弾性材料で作られており、かつ自由部分が第２接点パッドと順応的に接触するので、２つの接点パッドと接触する。」旨も開示されている。Ｓｍｉｔｈ等の上記米国特許により開示された写真製版パターン形ばねは、多くのＩＣプロービングニーズを満たすことができるが、ばねは小形で、かつ現在の多くのＩＣプローブシステムの信頼性のある作動に必要な平面度順応性（ｐｌａｎａｒｉｔｙ ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）を取り扱う垂直順応性は殆ど得られない。多くのプロービングシステムの垂直順応性は一般に０．００４〜０．０１０インチ程度であり、これは、しばしばタングステン針プローブの使用を必要とする。
【００２５】
インターポーザが相互接続構造として使用されてきたが、従来のインターポーザではピッチ密度と共に試験又はバーンイン環境で共通に見られる高温での長期信頼性にも限度があった。
【００２６】
プローブ基板は、はんだ付けされたウェーハをプロービングする場合などに相互接続構造として使用されてきたが、従来のプローブ基板は、しばしば高価であり、及び／又は長いリードタイムを必要とする。コブラプローブのような垂直プローブは、カリフォルニア州サンホセのＩＢＭ社から最近市販されるようになった。マイクロスプリング・プローブ組立体はカリフォルニア州リバモアのフォームファクター社から最近市販されている。
【００２７】
Ｔ．ディステファーノ、Ｊ．スミス、及びＡ．ファラチによる「リード線接合及び変型に備えた固定具及び方法」の名称に係る米国特許第６，０８０，６０３号（２０００年６月２７日）では「シート様微小電子要素を搭載するための方法において、シート様要素は表面および裏面を有する誘電体層を備えており、これがまず伸縮リングに接合される。次に、シート様要素を伸ばすために伸縮リングが加熱される。次に、外径が伸縮リングの内径よりも小さいフレームリングがシート様要素に接合される。複数のリード線が、シート様要素の裏面に形成されるが、このリード線は接合パッドを含んでいる。他の実施態様では、シート様微小電子要素上の接合パッドを微小電子構成要素上の接点に接合するための方法を提供している」旨が開示されている。
【００２８】
Ｔ．ディステファーノ、及びＪ．スミスによる「微小電子ユニットへの接続形成の方法」の名称に係る米国特許第６，０４４，５４８号（２０００年４月０４日）では「微小電子ユニットへ接続を形成する方法は、可撓性誘電体上部シートと、上部シート上に複数のターミナルを有し、複数の導電体の細長い可撓性のリード線がターミナルに接続され、ターミナルから下向きに上部シートから、離れている下端部まで上部シートから並んで伸張している、接続コンポーネントを提供する段階を備えている。接続コンポーネントは、次に、上に接点のアレイがある微小電子ユニットの表面に係合されるとともに、接続コンポーネント及び微小電子ユニットは熱と圧力に曝されて、上部シートから離れたリード線の下端が微小電子ユニット上の接点と接合し、それとの電気接続を形成する」旨が開示されている。
【００２９】
Ｍ．ベロツ、Ｂ．ハーベ、及びＣ．ピケットによる「格子を用いたリード線形成」の名称に係る米国特許第６，０６３，６４８号（２０００年５月１６日）では「微小電子ユニットを形成するためのコンポーネントは、各種リード線の端部が脆性要素により互いに接続された状態にリード線を散らばらせた格子を備えている。各リード線の一端は上部要素に接続され、各リード線の他方端は下部要素に接続されている。上部及び下部要素が互いに離されると、これにより脆性要素が壊れてリード線を垂直に伸びる配列に向け変形させる。誘電体材料のような流動可能組成物が、離間段階中又はその後に、リード線の周りに射出される。出来上がったユニットを使って、微小電子要素間に永久的又は一時的な接続が形成される」旨が開示されている。
【００３０】
Ｋ．ギレオ、Ｇ．グルーブ及びＧ．マシューによる「コンプライアンスのある半導体チップ組立体及びそれを作る方法」の名称に係る米国特許第６，０２０，２２０号（２０００年２月０１日）では「半導体チップパッケージ組立体がダイ上の接点パッドに搭載される。コンプライアンスのあるインターポーザ層が、そのダイと誘電体基板配線層の間に配置される。ダイ上の接点は、インターポーザ層の開口を通って伸張するコンプライアンスのある導電体ポリマーにより、コンプライアンスのあるインターポーザ層上のターミナルに接続される。インターポーザ層及び導電性ポリマーにはコンプライアンスがあるので、ダイ上の接点に対する誘電体基板配線層上のターミナルの相対的移動が許容され、熱膨張が異なることにより発生する剪断力が解放される。本配置は、フリップ−チップ型接合により実現されるものと同様のコンパクトにパッケージされた構造を提供するが、熱サイクル損傷に対する抵抗は目立って向上する。更に、パッケージされた構造は、パッケージの標準化を可能にするので、エンドユーザーに関する限り大まかには同一のパッケージ構造となるようにパッケージされるチップを数社で競いながら製造することができる」旨が開示されている。
【００３１】
Ｔ．ディステファノ、Ｚ．コバック及びＪ．スミスによる「半導体チップのパッケージングのための接合可能なコンプライアンスのあるパッド及びそのための方法」の名称に係る米国特許第６，０３０，８５６号（２０００年２月２９日）では「微小電子パッケージを形成するための方法は、導電部分を有する第１及び第２微小電子要素を提供する段階と、接着剤で濡らすことのできる１つ又はそれ以上の中間層を有する弾性要素を微小電子要素間に配置する段階を備えている。弾性要素は、繊維質材料、繊維マトリクス、及び／又はボイド部が、その中間層部分に形成されている。接着剤は、中間層と微小電子要素との間に供給される。接着剤はここで硬化すると同時に、弾性要素と微小電子要素を接合するために中間層と接触した状態に留まる。これで導電性の部品が一緒に結合され、電気的な相互接続を形成する。接着剤で濡らすことのできる１つ又はそれ以上の中間層を含んだ弾性要素から構成される微小電子パッケージも提供される」旨が開示されている。
【００３２】
Ｐ．ベラール、Ｔ．ディステファーノ、Ｊ．ジェルスタッド、Ｃ．ピケット及びＪ．スミスによる「剛性を有するインターポーザを備えた微小電子構成要素」の名称に係る米国特許第６，００２，１６８号（１９９９年１２月１４日）では「ハイブリッド回路のような剛性のある基板をプリント回路板のような剛性のある支持基板に搭載するための微小電子構成要素に関して開示している。この微小電子構成要素は、その第１の表面にチップを搭載することのできる剛性のあるインターポーザと、剛性のあるインターポーザ上の接点のパターンと、剛性のあるインターポーザの第２の表面上に重ね置かれる可撓性インターポーザと、可撓性インターポーザ上のターミナルのパターンと、可撓性リード線と、可撓性インターポーザ上に組み付けられるはんだで覆われた銅ボールとを含んでいる。微小電子構成要素は、剛性のあるインターポーザの第１の表面上にソケット組立体を搭載してもよい。微小電子構成要素は剛性のある支持基板上に搭載される」旨が開示されている。
【００３３】
Ｂ．エルドリッジ、Ｇ．グルベ、Ｉ．ハンドロス及びＧ．マシューによる「接点チップ構造を形成する方法」の名称に係る、米国特許第５，８６４，９４６号（１９９９年２月２日）では「弾性接点構造は、ダイが半導体ウェーハから切り離され（分離され）る前に、半導体ダイ上の接合パッドに直接取り付けられる。したがって、半導体ダイに、表面に複数のターミナルが配置された回路板又は類似物を接続することにより、半導体ダイを試用（例えば、試験及び／又はバーンイン）することができる。次に、半導体ダイは半導体ウェーハから切り離され、その後、同じ弾性接点構造を使用して、半導体ダイと他の電子部品（例えば、配線基板、半導体パッケージ等）との間の相互接続を行うことができる。弾性接点構造として本発明の全金属複合相互接続要素を使用することにより、バーンインを少なくとも１５０℃の温度で行うことができ、６０分以内に完了できる」旨が開示されている。
【００３４】
Ｂ．エルドリッジ、Ｇ．グルベ、Ｉ．ハンドロス及びＧ．マシューによる「ウェーハレベルの試験及びバーンイン、及び半導体プロセス」の名称に係る、米国特許第６，０３２，３５６号では「弾性接点構造は、ダイが半導体ウェーハから切り離され（分離され）る前に、半導体ダイ上の接合パッドに直接取り付けられる。したがって、半導体ダイに、表面に複数のターミナルが配置された回路板又は類似物を接続することにより、半導体ダイを試用（例えば、試験及び／又はバーンイン）することができる。次に、半導体ダイは半導体ウェーハから切り離され、その後、同じ弾性接点構造を使用して半導体ダイと他の電子構成部品（例えば、配線基板、半導体パッケージ等）との間の相互接続を行うことができる。弾性接点構造として本発明の全金属複合相互接続要素を使用すると、バーンインは少なくとも１５０℃の温度で行うことができ、６０分以内に完了できる」旨が開示されている。
【００３５】
Ｄ．ハーンブリー、Ｗ．ファーンワース及びＪ．ウォークによる「半導体ウェーハのための付勢プローブカード及びテストシステム」の名称に係る米国特許第６，０７８，１８６号（２０００年６月２０日）では「半導体ウェーハを試験するためのプローブカード、試験方法及び該プローブを採用した試験システムが提供される。プローブカードは、基板、基板に滑動可能に搭載された相互接続器、相互接続器上の接点を付勢してウェーハ上の接点と電気的に係合させるための付勢機構を含んでいる。付勢機構は、相互接続器への電気経路を提供する、ばね負荷された電気コネクタを含んでおり、付勢力を発生させる。付勢力は、電気コネクタのばね定数、及びプローブカードとウェーハとの間のＺ方向オーバードライブ量を選択することにより制御される。プローブカードは、ウェーハに対する相互接続のレベルを設定するレベリング機構も含んでいる」旨が開示されている。
【００３６】
追加的なパッケージング段階なしに集積回路上に直に構築でき、かつ現在のＩＣ加工ラインと両立可能な、コンプライアンスのある電気相互接続器を備えたチップスケールパッケージ構造を提供することは有用である。バッチ処理を使って製造できる、コンプライアンスのある高密度電気相互接続器を有するインターポーザ構造を提供することも有用である。更に、バッチ処理を使って製造できる、従来のインターポーザ技術よりも小さい力でコンプライアンスのある高密度電気相互接続器を有するプローブ接触器を提供することは有用である。
【００３７】
試験中のデバイスと従来の試験機器との間を往復する際の移動時間は、しばしば高速電子回路の応答時間に対する刺激よりも長くなる。高速試験用電子機器を試験を受けるデバイスの近傍に配置することにより、この移動時間を短縮させると同時にスペース及び費用の拘束条件をも満たす試験インタフェースシステムを提供することは有用である。更には、種々のデバイスを試験する場合に試験構造を変えるために要する費用、複雑性、ツーリング、及びターンアラウンドタイムを最小限にする試験インタフェースシステムを提供することは有用である。このようなシステムの開発は、大きな技術的進化を作り上げることになろう。
【００３８】
大量並列試験及び／又はバーンインの用途などで、コンプライアンスのあるウェーハキャリア上に搭載されている１つ又はそれ以上の分離されたデバイスに対して、多くの、数百個の、更には数十万個のパッドでプローブ接点を設け、ウェーハ全体に亘って均一な力を提供しパッドの損傷を最小限にしつつ、パッドが１ミリかそれ以下に近い最小間隔で互いに近接して配置されているような、試験インタフェースシステムを提供することは有用である。試験を受けるデバイスとテスター電子機器との間に相互接続を編成、管理すると同時に、信号の完全性とパワー及び接地の安定性を維持し、確実に、２つ又はそれ以上の隣接するパッドが１つの試験プローブ先端部に接触しないようにする、試験インタフェースシステムを提供することも有用である。更には、望ましくは試験を受けるデバイスに一様なコンプライアンスを与える試験構造体を提供することも有用である。このようなシステムの開発は更なる技術進歩を構成することとなる。
【００３９】
更には、望ましくは、試験用電子機器と試験を受けるデバイスとの間に断熱状態を設けつつ、広い温度範囲に亘ってコンプライアンスのあるウェーハキャリア上の１つ又はそれ以上のデバイスに対して、多くの、数百個の、更には数十万個のパッドに連続接点を提供する試験システムを提供することは有用である。更には、試験システムと試験を受けるデバイスに対して別々に熱制御を行うためのシステムを提供することも有用である。
【００４０】
何れかのダイにパワー対接地短絡がある場合はこれを素早く検知して、試験用電子機器の損傷が起きる前に、パワー対接地短絡が検知されたダイから電力を遮断するために使用できる試験インタフェースシステムを提供することも有用である。更に、多くの、数百個の、更には数十万個のパッドとの接点が確実に形成されていること、及び各信号ラインの自己インダクタンス及び自己キャパシタンスが試験信号の完全性に悪影響を及ぼすような値を超えていないことを保証し、複数の信号ラインの対の間の相互インダクタンス及び相互キャパシタンス、並びに信号ラインと電力又は接地ラインとの間の相互コンダクタンス及び相互キャパシタンスが試験信号の完全性に悪影響を及ぼすような値を超えていないことを保証するために、各接点が接点抵抗規定内にあることを検知できる試験インタフェース構造を提供することは有用である。また、多くの、数百個の、更には数十万個の試験を受けるダイに対して、並行して、刺激及び応答検知と分析を提供し、望ましくは、判定に不合格のダイに対して、他の全てのダイの試験を継続しながらこれと並行して、診断的な試験を行う試験インタフェース構造を提供することは有用である。
【００４１】
更には、周期的に停止させてプローブインタフェース構造を試験及び／又は掃除する必要性がなく、多くの、数百個の、更には数十万個のパッドに対して、確実に且つ反復的に接点を確立できる大型アレイインタフェースシステムを提供することは有用である。
【００４２】
相互接続構造体内にばねプローブを使用して、ピンカウントを増やし、ピッチを狭くし、費用効率のよい製造及びカスタマイズ可能なばね先端を提供する、コンピュータシステム同士のような電気構成要素同士の間の大量並列相互接続のためのシステムを提供するのも有用である。このような方法及び装置の開発は大きな技術的進歩を作り出すこととなろう。
【００４３】
（発明の概要）
応力金属ばねの実施態様を数例開示しているが、これらは、一般的に言えば、基板上に複数の応力金属層を確立し、それらの層を制御可能にパターン形成して部分的に基板から解放することにより構成されている。代表的には、形成された応力金属ばねには有効回旋角度が作り出され、ループ状のばね構造を形成している。形成されたばねは、チップスケール半導体パッケージ、高密度インターポーザコネクタ、及びプローブ接触器を始めとして、多種多様な相互接続構造に備えた高ピッチのコンプライアンスのある電気接点を提供する。大量並列インタフェース集積回路試験組立体についても幾つかの実施態様を開示しているが、これらは応力金属ばね接点を有する１つ又はそれ以上の基板を備え、コンプライアンスのあるウェーハキャリア上の１つ又はそれ以上の分離された集積回路同士の間に接続を確立し、基板を介してコンプライアンスのあるウェーハキャリア上の集積回路に電気的に接続されている１つ又はそれ以上の試験モジュールを使用する。大量並列インタフェース組立体は、密なパッドピッチとコンプライアンスを提供し、多数のＩＣの並行試験又はバーンインを可能にしていることが望ましい。幾つかの好適な実施態様では、大量並列インタフェース組立体構造は、分離できる標準電気コネクタ要素を含んでいるので、組立体製造費用を低減し製造時間を短縮できる。これら大量並列インタフェース構造及び組立体は、コンプライアンスのあるキャリアに取り付けられた分離済みの集積回路デバイスの高速テストを可能にし、試験用電子機器が試験を受ける集積回路デバイスの近傍に配置できるようにしている。大量並列インタフェース組立体の好適な実施態様は、試験を受けるウェーハとの熱膨張整合を提供し、システムの電子機器のための熱経路を提供する。別の大量並列インタフェース構造は、ネットワーク内でコンピュータ同士を相互接続するため、又は他の電子回路を相互接続するため等、多種多様な回路において使用することのできる大量並列接続のインタフェースを提供する。
【００４４】
（発明を実施するための最良の形態）
図１は、基板１６から解放する前の写真製版パターン形ばね１４ａ〜１４ｎの線形配列１２を示す平面図である。導電性ばね１４ａ〜１４ｎは、一般に、半導体工業分野で広く知られている低エネルギおよび高エネルギプラズマ蒸着法およびその後の写真製版パターニング法により形成される蒸着金属の連続層により基板層１６上に形成される。連続層は異なる固有応力レベルを有している。次に、基板１６のリリース領域１８がアンダーカットエッチングにより加工され、これにより、リリース領域１８上に位置するばね接点１４ａ〜１４ｎが基板１６から解放され、かつ蒸着金属層間の固有応力の結果として基板１６から離れる方向に広がる（すなわち曲る）。蒸着金属トレースの固定領域１５（図３および図４）が基板１６に固定された状態に維持され、かつ一般にばね接点１４ａ〜１４ｎからのルーチング（すなわち扇状の広がりの形成）に使用される。図２は、基板１６からの解放後の写真製版パターン形ばね１４ａ〜１４ｎの線形配列１２を示す斜視図である。ばね接点１４ａ〜１４ｎは、一般に０．００１インチ程度の微細ピッチ２０をもつ高密度配列に形成できる。
【００４５】
図３は、パターン形ばね１４が基板１６のリリース領域１８ａから、平らなアンカー領域１５から離れる方向に解放された後の写真製版パターン形ばね１４を示す側面図２６ａであり、ばね１４は、短い長さ２８ａ（この長さは、第１有効ばね角度３０ａを定めるべく形成される）と、ばね半径３１ａと、ばね高さ３２ａとを有している。図４は、パターン形ばね１４が基板１６のリリース領域１８ｂから解放された後の第２写真製版パターン形ばね１４を示す側面図２６ｂであり、ばね１４は、長いばね長さ２８ｂ（この長さは、大きい第２有効ばね角度３０ｂを定めるべく形成される）と、ばね半径３１ｂと、ばね高さ３２ｂとを有している。形成されるばねチップ１４の有効幾何学的形状は、意図した用途に基いて高度の注文に応じることが可能である。その上、ばねチップは、一般に、多くの用途に使用することを可能にする可撓性を有している。
【００４６】
パターン型ばねプローブ１４は、ばね間ピッチ２０のような非常に小さいばねを得ることができ、これにより多数のばねプローブ１４を集積回路デバイス４４（図５８、図５９）上のパワーパッドまたは接地パッドと接触させるのに使用でき、従って電流可搬能力を向上できる。その上に、ばねプローブ１４の配列１２（図１）を備えた大量並列相互接続組立体２７８（例：図５５の２７８ａ）の場合には、多数のばねプローブ１４を、試験を受ける集積回路デバイス（ＤＵＴ）４４（図５８、図５９）のようなＩＣ基板４８（図９）上のＩ／Ｏパッド４７のプロービングに使用できる。試験を受ける集積回路デバイス４４（図５５）へのばね接点１４の係合後に、全てのばねプローブ接点１４の導通性を確認できるため、試験手順の開始前に、大量並列インタフェース組立体７８とコンプライアンスのあるキャリア１１５上のデバイス４４（図５５）との間の完全な電気的接触を確保できる。
【００４７】
ミニチュアばねの改善された構造　　　図５は、ばねの分離前の、相互入組み形ばねチップパターンを有する対向写真製版ばね３４ａ、３４ｂを示す第１斜視図である。図６は、ばねの分離後の、相互入組み形対向写真製版ばね３４ａ、３４ｂを示す斜視図である。相互入組み形写真製版ばね３４ａ、３４ｂの各々は、複数のばね接点２４を有している。ばね接点が集積回路デバイス４４のパワートレースまたは接地トレース４６またはポッド４７への接続に使用される場合には、接点に最大電気抵抗が発生する。従って、複数の接点２４を備えた相互入組み形ばね接点３４は、ばね接点３４とトレース４６またはパッド４７との間の抵抗を本質的に低下させる。上記のように、多数の相互入組み形プローブばね３４は、集積回路デバイス４４の高品質電気コネクタまたは試験中に集積回路デバイス４４のプロービングを行うプローブカード組立体６０（図１３）等の多くの用途に使用できる。
【００４８】
図７は、試験を受ける集積回路デバイス（ＤＵＴ）４４上の単一トレース４６と接触している対向相互入組み形写真製版ばね対３４ａ、３４ｂを示す斜視図である。相互入組み形ばね接点対３４ａ、３４ｂは、複数の接点２４を備えた両ばね３４ａ、３４ｂが同じトレース４６に接触することを可能にする。図５に示すように、基板１６で両ばね３４ａ、３４ｂの間にジグザグギャップ３８が形成されると、各ばね３４ａ、３４ｂに多数のチップ（先端部）２４が確立される。相互入組み形ばねプローブ３４ａ、３４ｂが基板１６から解放される前は、相互入組み形接点２４が、オーバーラップする相互入組み領域３６内に位置している。相互入組み形ばねプローブ３４ａ、３４ｂが基板１６から分離されると、相互入組み形ばね接点２４は、両ばね３４ａ、３４ｂ間に形成される接点領域４０内で互いに近接した状態に維持される。次に、相互入組み形ばね接点対３４ａ、３４ｂは、両相互入組み形ばねプローブ３４ａ、３４ｂが、例えば試験を受けるデバイス４４の同じトレース４６に接触するように配置され、これにより高い信頼性が得られる。その上、各相互入組み形ばね３４ａ、３４ｂは多数のばね接点２４を有しているので、トレース４６との接触が増大すると同時に、多数の接点２４間の過熱または電流アーキングが最小になる。
【００４９】
図８は、ばね１４が基板１６から解放される前の、平行および対向単接点写真製版ばね１４を示す平面図である。相互入組み形ばね３４ａ、３４ｂについて前述したように、平行ばね１４は、多数ばねのばねチップ２４がデバイス４４の単一トレース４６と接触するようにして配置することもできる。その上、対向ばねプローブ１４は、ばねチップ２４がリリース領域１８を横切って基板１６から解放されると、ばねチップ２４が互いに近接して配置されるように互いにオーバーラップさせることができる。図９は、ばね１４が基板１６から解放された後の、平行および対向単接点写真製版ばね１４を示す平面図であり、ばね１４が集積回路デバイス４４上の単一パッド４７と接触している状態を示すものである。
【００５０】
図１０は、ショルダ５４から延びている接点５２を備えたショルダ接点形写真製版ばね５０を示す正面図である。図１１は、集積回路デバイス上のトレース４６と接触しているショルダ接点形写真製版ばね５０を示す部分側断面図である。図１２は、多ショルダ接点形写真製版ばね５０を示す斜視図である。一般に、単接点ばねプローブ１４は、単一の鋭いプローブチップ２４がしばしばトレース４６またはパッド４７上に存在する酸化物層内に突き刺さるので、集積回路デバイス２２上の導電性トレース４６との良好な物理的接触が得られる。しかしながら、薄くて比較的柔軟なトレース４６またはパッド４７を備えた半導体ウェーハ９２または集積回路デバイスの場合には、単一の長いプローブチップ２４が、トレース４６の深さを超えて、例えばＩＣ基板４８または他の回路中に突き刺さることもある。
【００５１】
ショルダ接点形写真製版ばね５０は１つ以上の接点５２並びにショルダ５４を有し、これにより接点５２が所望深さに突き刺さってトレース４６との良好な電気的接触が得られると同時に、ばね５０がデバイス４４またはウェーハ９２内に深く突き刺さり過ぎないように、ショルダ５４がこれを防止する。
【００５２】
プローブばね５０の幾何学的形状は写真製版スクリーニングおよびエッチングプロセスにより高度に制御できるので、ショルダ接点形写真製版ばね５０の詳細な幾何学的形状が容易に達成される。
【００５３】
図１３は、超高周波ばねプローブ基板１６の部分断面図５６である。ばねプローブ６１と、基板１６の上、又はこれを貫通する関係の導電体６０、６８、６４とがインピーダンス整合している必要のある実施態様では、１つ又はそれ以上の導電基準面５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ、及びビア６５ａ、６５ｂ、６５ｃが基板１６の中、又は上に追加されているのが望ましい。基板１６は、交替接地基準トレース６２ａ、６２ｂも含んでおり、これ等は基準面５８ａ、５８ｂ、５８ｃと接続されており、遮蔽された同軸伝送線環境６３を効果的に提供する。又、インピーダンス制御面５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄは、図１３に示すように平面に限定されるわけではない。
【００５４】
絶縁層６６は、プローブばね６１の固定領域上のようなプローブばね６１の一部の上に、しかしその先端部２４（図２）を覆うことなく、そして、ばねプローブ６１をビア６８に接続するトレース６０上に堆積される。導電層５８ｄは、絶縁層６６上に堆積され、同軸の制御された低インピーダンス接続部を提供する。導電材５８と誘電材６６の交替層は、プローブばね６１の直ぐ近傍にデカップリングコンデンサを必要とするような実施態様では、基板１６内に一体化されているのが望ましい。シリコンのような導電材の基板１６では、薄い酸化物層５７を基板１６と導電基準面５８ｃの間に堆積して、それによって、ばねプローブ６１と接地面５８ａ及び５８ｂとの間に高キャパシタンス構造５９を形成するのが望ましい。又、受動部品６９（例：代表的にはコンデンサ、抵抗器、及び／又はインダクタ）又は能動部品デバイス６９のような１つ又はそれ以上の組立部品は、基板の表面６２ａ、６２ｂの何れかに一体化されているのが望ましい。
【００５５】
ばねプローブ６１の固定部分１５は、通常、基板１６を横切って比較的短い距離だけ伸張している。基板１６の表面上に位置するトレース６０は、ばねプローブ６１の固定部分１５と電気的に接続されており、ばねプローブ６１をビア６８に接続している。トレースは、ばねプローブ６１とは異なる材料で構成されていてもよく、高い導電率を有する（例えば銅か金のような）金属で構成されているのが望ましい。
【００５６】
図１４は基板１６の部分平面図であり、複数の分布扇状トレース６０が、基板１６のプローブ表面６２ａ上の、複数のばねプローブ６１と複数のビア接点７０の間に画定されている。先に述べたように、ばねプローブ６１は、写真製版形成ばね６１であるのが望ましいが、現在は約０．００１インチのピッチで形成されている。トレース６０は、プローブ表面６２ａ上に、接点区域７０に接続して経路付けされ、基板１６の表面に亘ってマトリクス状に配置されているのが望ましい。図１４に示す基板１６では、ビア接点区域７０は、プローブ表面第１分布ピッチ７４ａ、及びプローブ表面第２分布ピッチ７４ｂで配置されている。
【００５７】
集積回路デバイス４４のサイズと設計が益々小さく且つ複雑になるにつれ、小型ばねプローブ先端６１で形成される細かなピッチ２０（図２）が益々重要になる。更に、集積回路４４と、必要な試験組立体の両方が小型になるため、ウェーハ１０４上に位置する１つ又はそれ以上の集積回路４４と、多数のばねプローブ６１を含む基板１６との間の平坦度の差が重要になってくる。
【００５８】
図１４に示すように、下部スタンドオフ７５は、例えば、基板１６が試験を受けるウェーハ１０４を損傷するのを防ぎ、或いはばねプローブ先端２４が最適な接触角で作動するようにセットするために、基板１６のプローブ表面６２ａ上に設けるのが望ましい。下部スタンドオフ７５は、ポリアミドのような比較的軟らかな材料で作り、試験を受ける半導体ウェーハ１０４を損傷しないようにするのが望ましい。加えて、更に、半導体ウェーハ１０４の能動回路４４を損傷しないように、スタンドオフ７５は、大量並列インタフェース組立体７８が半導体ウェーハ１０４上のデバイス４４と整列したときには、スタンドオフ７５が、能動デバイス４４又は試験構造体のない半導体ウェーハ１０４上の鋸目１３６と整列するように配置されているのが望ましい。更に、下部スタンドオフ７５の高さは、ばねプローブ６１ａ−６１ｎの最大圧縮量を制限し、ばねプローブ６１ａ−６１ｎが損傷するのを防ぐように、選定されていることが望ましい。
【００５９】
基板１６は、基板１６のプローブ表面６２ａが試験を受けるウェーハ１０４と正確に整列するように、好ましくはプローブ表面６２ａ上に、通常、１つ又はそれ以上の整列マーク７７（図１４）を含んでいる。
チップスケール半導体パッケージ
図１５は、ＩＣパッド８２に接続され、上部基板表面８５ａ上に配設されている応力金属ばね８４を有しているチップスケール集積回路パッケージのダイ領域８０の、上部基板表面８５ａから解放される前の平面配置図７８である。平面配置図７８では、応力金属ばね８４は、それぞればね接点領域８６を有しており、このばね接点領域８６は、解放前にはＩＣ表面第１扇状ピッチ８７及びＩＣ表面第２扇状ピッチ８８で配設されているのが望ましい。図１６は、ＩＣパッド８２に接続され、基板表面８５ａから伸張している応力金属ばね８４を有している集積回路ダイ領域８０の、上部基板表面８５ａから解放された後の平面配置図９０である。上部基板表面８５ａから解放される間に、各応力金属ばね８４は各解放領域１８から伸張して、接点領域８６（図１５）が有効ばね角度３０（図３、図４）だけ回転し、各応力金属ばね８４がばね接触面９２を好適に形成するようになる。基板表面８５ａから解放後、各ばね接触面９２は、ばね接点第１扇状ピッチ９４及びばね接点第２扇状ピッチ９６で配設されているのが望ましい。
【００６０】
図１７は、ＩＣパッド８２に接続され、基板ばね表面８５ａから伸張しているループ状の応力金属ばね８４を有するチップスケール集積回路パッケージ１００の部分破断図であり、応力金属ばね８４の一部は、電気絶縁材で構成されている支持基盤１０６内に埋め込まれている。支持基盤１０６は、通常、各ばね８４を支持するポリマー基板で構成されている。チップスケール集積回路パッケージ１００の実施態様の中には、支持基盤１０６がコンプライアンスのあるポリマー、即ちエラストマであるものもある。
【００６１】
支持基盤１０６は、機械的保護を提供し、ばね８４に機械的支持、即ち強度を付加し、集積回路ダイ領域８０を不動態化し、アッセンブリに機械的強度を付与する。
【００６２】
集積回路デバイス上に構築されたばね８４と支持基板１０６の組み合わせは、共に集積回路パッケージ１００を形成し、パッケージ１００は、通常はエポキシ又ははんだを使って、プリント回路板２１６に取り付けることができる。支持基板１０６は、プリント配線板へのチップの取り付けに機械的強度を提供し、ばね８４上でのはんだ又はエポキシの濡れの量を制御する。コンプライアンスのあるばね８４は、コンプライアンスのある接続部を形成し、ダイ領域８０とプリント板２１６の間の熱膨張差に対処する。
【００６３】
図１７に示すばね８４は、応力金属ばね８４であるのが望ましいが、代わりに支持基板１０６を使って、多種多様なチップスケール接点８４の支持を形成することもできる。支持基板１０６は、ばね８４に強度を付加し、一般的に、ばね８４の取り扱い及び使用時の頑強さを改善し、破損するのを防ぐ。
【００６４】
図１７に示すように、ばね８４は、集積回路１０２と、支持基板１０６の外表面を越えて伸張するループ状のばね接点領域９２との間に導電経路を形成する。図１５、１６、３２、３３及び３４に示すように、ループ状のばね接点領域９２は、試験、バーンイン、或いは後続のデバイス操作に関し、電気的接続に対する寸法的許容差を提供できるように、接点区域が強化された形状となっていているのが望ましい。
【００６５】
図２４、４３及び５１に示すように、応力金属ばね８４、１５２には、ニッケル、ニッケル合金、銀、ロジウム、パラジウム、コバルト、金合金のような１つ又はそれ以上のメッキ金属コーティングを、ダイ領域８０からの解放後に施しておくのが望ましい。メッキ金属コーティング１６６を行えば、ばね８４の強度を上げ、取り扱い及び使用時のばねの頑強さを改良することができる。メッキ金属コーティング１６６を使って、ばね８４の全体的電気抵抗を低減することもできる。実施態様の中には、ロジウムのような硬い金属を使って、機械的摩耗及びプリント回路板パッドからのゴミの付着に対する抵抗力を作り出しているものもある。又、メッキ金属コーティング１６６を行えば、ばね８４と回路板上のパッドとの間に高い接触力を作り出し、電気接触抵抗を低減することもできる。応力金属ばね８４、１５２の実施態様の中には、例えばニッケル合金で第１金属メッキ層１６６を形成した後、例えば金又はロジウムで第２メッキ層１６６を形成し、ばね強度を上げると共に、接点性能を改良しているものもある。
【００６６】
応力金属ばね８４、１５２にはメッキ金属コーティング１６６を施すのが望ましいが、ばね８４、１５２に必要な強度の大部分はメッキ１６６で形成することができ、応力金属層１７ａ−１７ｎ（図１３）は、メッキの施されていないばね８４、１５２に比べ、それほど大きな強度を必要としない。従って、メッキの施された応力ばねの実施態様の中には、応力金属層１７ａ−１７ｎ（図１３）を、メッキ前の構造上の形状を定めるためだけに用い、それによって応力金属層１７ａ−１７ｎに必要なプロセス、即ち冶金学的パラメータを緩和しているものもある。
【００６７】
メッキ金属コーティング１６６がばねを十分に強化している応力ばね８４、１５２の実施態様では、支持基板１０６は、ポリアミド又は通常のモールド材のような比較的硬いポリマー材１０６で構成して、剛性のあるＩＣパッケージを形成し、プリント回路板２１６に直接表面取り付けが行えるようにしている。過酷な環境下で使用されるチップスケールパッケージ集積回路デバイス１００では、更に、メッキ金属ばねコーティング１６６とポリマー欠肉２１７（図５４）を組み合わせて設けるのが望ましい。
【００６８】
又、境界層１６１（図２６、図４６）を応力金属ばね８４、１５２上に使い、境界層１６１を、第１層、即ち解放領域１８と接する層として最初に確立するのが望ましい。基板表面８５ａからの解放後、応力金属ばね８４は有効角３０だけループを描き、境界層１６１が、１８０度を超える有効角を有するばね８４、１５２において、接点領域９２の外側層となる。境界層１６１は、金、ロジウム、パラジウムのような高導電率の非腐食性金属で構成されるのが望ましい。ある実施態様では、境界層１６１は、ばね８４の一部に選択的に設け、例えば、ばね８４の接触区域９２上のはんだの濡れ具合を制御するように、基板表面８５ａ上にパターン化するのが望ましい。
【００６９】
図１７に示すように、応力金属ばね８４は、前縁１５５が支持基板１０６内に伸び戻ってきて、ばね８４の凸型アーチに沿ってループ状ばね接点領域９２を形成するように、通常１８０度を超える有効角３０を有しているのが望ましい。図１６に示すチップスケールパッケージ半導体１００は、大きな有効ばね角３０を有しているが、支持基板１０６と１つ又はそれ以上のメッキ層１６６を使って、多種多様なチップスケールパッケージ接触ばね８４を補強することができる。ばね８４、１５２は、大きい力を必要とするか、又はプリント回路板２１６上の小さなパッドと接触する必要のある場合、有効角３０は一般的に９０度未満であるのが望ましい。
チップスケール半導体パッケージの製作
チップスケール半導体パッケージ１００は、バッチ処理法を使って効率的に製作することができる。通常、チタニウム又はシリコンの窒素酸化物のような解放層１８が、先ず、ウェーハダイ領域８０上に製作される。次に、図１３の層１７ａ、１７ｂのような応力の制御された１つ又はそれ以上の金属層１７が、解放層１８上に堆積される。チップスケール半導体パッケージ１００のある実施態様では、応力金属層１７は、初期応力勾配を有する、同じか、又は類似の堆積金属で構成されている。
【００７０】
チップスケール半導体パッケージ１００のある実施態様では、応力金属スプリングは、先に述べたように、或いは米国特許第５、８４８，６８５号、同第５，６１３，８６１号、同第３，８４２，１８９号に開示されているように、写真製版ばねに従って構築されており、これら特許を参考文献としてここに援用する。
【００７１】
次に、通常、従来型写真製版及びエッチング処理を使って、応力金属層１７がパターン化され、ばねと相互接続トレースが形成される。ポリイミド、酸化物又は窒化物のような誘電性解放ウィンドウが、応力金属層１７が制御下でエッチングされた後、形成される。解放ウィンドウは、ばね金属が基板表面８５ａから解放される区域１８に設けられ、ばね８４が形成される。応力金属ばね８４が、基板ダイ領域８０から制御下で解放された後、ばね８４には、メッキ１６６を施して、ばね定数を調整し、或いは応力金属ばね８４の強度を上げるのが望ましい。先に述べたように、応力金属ばね８４の露出接点部９２は、金又は他の材料でメッキして、例えば次のＩＣ回路組立プロセスで容易にはんだ付けできるようにするのが望ましい。又、応力金属堆積前に、応力金属ばね８４上に障壁金属１６１を形成することもできる。
【００７２】
次に、ばね８４が解放され望ましくはメッキが施された後、通常、ウェーハ１０４上に支持基板層１０６が設けられる。支持基板は、通常、ポリマーで構成され、集積回路デバイスに対し保護層として機能する。チップスケール半導体パッケージ１００のある実施態様では、支持基板１０６は、応力金属ばね８４の接点部９２が露出するように、所望の厚さまで制御下で形成される。最初に支持基板１０６がばね構造体８４全体を覆って形成される、チップスケール半導体パッケージ１００の別の実施態様では、次に、支持基板１０６をエッチングし、ばね８４の頭部接点領域９２を露出させる。エッチングする支持基板１０６には、フォトマスクを使って、応力金属ばね８４の接点部９２の露出領域の位置と形状を正確に画定するのが望ましい。
チップスケール半導体パッケージの利点
チップスケール集積回路パッケージ１００は、チップスケールパッケージの製作において、プロセスを単純化し、処理段階の数を低減する。チップスケール集積回路パッケージ１００は、集積回路デバイスのような半導体アッセンブリのバッチ処理製造法と似たバッチ処理技術を使って、容易に製作することができる。
【００７３】
更に、チップスケール集積回路パッケージ１００は、圧力によって、プリント回路板２１６のような板への直接の一時的接点を形成することができ、ソケット又は媒介接続部の必要を排除することができる。この一時的な接点は、プローブ接点としても機能できるので、プローブ接点を、プリント回路板２１６上の単純なパッド配列に減らすことができる。
コンプライアンスのあるウェーハチップキャリア
図１８は、半導体ウェーハ１０４上の集積回路ダイ領域８０の側面図１１０である。各集積回路ダイ領域８０は、接点パッド又は応力金属ばね８４のような接点４７を有している。鋸目１１４は、集積回路ダイ領域８０の間に設けられている。ある好適な実施態様では、集積回路ダイ領域８０は、上記のように、応力金属ばね接点８４と支持基板１０６を有するチップスケール半導体パッケージ１００である。
【００７４】
図１９は、ウェーハ１０４がコンプライアンスのあるウェーハキャリア基板１１５に接着取り付けされている、集積回路ダイ領域８０を有する半導体ウェーハ１０４の側面図１１２である。コンプライアンスのある基板１１５は、第１面１１６ａと、その逆側の第２面１１６ｂを有している。第１面１１６ａは接着層を含んでいて、後に続くＩＣ分離及び処理に備えて、ウェーハ１０４を容易に取り付けられるようになっている。通常、支持部１１８もコンプライアンスのある基板１１５に取り付けられている。
【００７５】
図２０は、コンプライアンスのあるキャリア基板１１５に取り付けられている半導体ウェーハ１０４上の集積回路の分離部１２２を示している。半導体処理工業では既知であるように、通常、鋸を使って、各集積回路４４及びダイ領域８０相互の間に、鋸目１１４に沿って分離部１２２を形成する。
【００７６】
コンプライアンスのあるウェーハキャリア基板１１５は、通常、日本の日東電工からＲＩＳＴＯＮ、部品番号１００４Ｒ−９．０として、或いは、カリフォルニア州ムーアパークのＵｌｔｒｏｎシステムズ社から供給されている材料のような、コンプライアンスのあるポリマー材で構成されている。後に述べるが、コンプライアンスのあるウェーハキャリア基板１１５は、ある好適な実施態様では、熱伝導性及び／又は導電性である。
【００７７】
図２１は、コンプライアンスのあるウェーハキャリア１１５上の、分離された集積回路４４、１００の側面図である。コンプライアンスのあるウェーハキャリア１１５は、例えば切り離された後など、ウェーハ分離１２２の後、集積回路ダイス４４、１００を一緒に適所に保持し、ウェーハ１０４から分離されたダイス４４、１００の全てを、後端組立、試験、バーンインを通してグループとして取り扱えるようにする。
【００７８】
コンプライアンスのあるウェーハキャリア１１５を使用しているので、組立、ウェーハレベルの試験、及びバーンイン処理を一括して行うことができ、平行試験及び取り扱いの簡素化という処理の速さの面で利点が生じる。
【００７９】
従来型のウェーハレベルの試験及びバーンインでは、集積回路ダイス４４は、時には、パッケージング及びウェーハからの切り離し前にバーンインされ、試験される。しかし、従来型のウェーハレベルでの事前切り離し法で共通して直面する問題点は、シリコンウェーハと、ウェーハ上の集積回路ダイとシステムの電子部品との間の接続に必要な接続器システムとの間の熱膨張の差異に対処するのが面倒なことである。又、パッケージング、切り離し、取り扱いによって生じる欠陥は、そのようなプロセスでは排除できない。
【００８０】
上記のように、応力金属ばねチップスケールパッケージ１００をコンプライアンスのあるキャリア１１５と組み合わせて上手に用いれば、キャリアに取り付けられている試験を受けるデバイス１００とは熱膨張係数の異なる安価なプリント配線板材料２８２を使用して、試験及びバーンインの間ダイを接触させることができる。又、後に説明するように、図５５に示す大量並列インタフェース組立体２７８ａのような大量並列インタフェース組立体２７８の各種の実施態様で、多種多様な、キャリアに取り付けられた集積回路４４、１００と接続することができる。
【００８１】
従って、チップスケールパッケージ１００及び／又は大量並列インタフェース組立体２７８を上手に用いれば、パッケージング及び切り離し１２２後に、集積回路ダイス４４、１００の試験及びバーンを行い、ダイを大量並列処理で正確な取り扱いのために適所に保持しながら、組立、切り離し、取り扱いに起因する欠陥を検出することができる。
【００８２】
好適なチップスケールパッケージ１００を用いる実施態様では、能動表面８５ａ上に処理され、好ましくは部分的に包み込まれている１０６応力金属ばね８４を有する半導体ウェーハ１０４が、コンプライアンスのある転写印刷ウェーハキャリア１１５に取り付けられている。コンプライアンスのあるキャリア１１５のある実施態様では、キャリア１１５は、半導体処理工業ではウェーハを切り離すのに何処でも使われている、従来型の「ブルー」テープキャリアに似ている。
【００８３】
次に、取り付けられたウェーハ１０４は、普通は標準的なＩＣダイシング及び分割プロセスを使って、キャリア１１５を切り離すことなく、個々のダイ４４、１００に切り離される１２２。キャリアテープ１１５は、パッケージされたダイス１００を、それぞれの相対位置に、あたかもそれらがウェーハ１０４上にあるかのように保持する。大量並列試験組立体２７８（図５５、５７、６８、７０、７１）のような接点固定具１３２は、通常はプリント配線板２８２を含め、集積回路４４、１００を試験するために接続するための、接続部及び関連電子部品を備えている。接点固定具１３２の接続部は、接点固定具１３２をコンプライアンスのあるキャリア１１５上のＤＵＴデバイス４４、１００に押し付けると、試験されるデバイス４４、１００上のばねリード線８４のような接続部４７と噛み合うように設計されている。
【００８４】
図２１に示すように、圧力板サポート１３４は、プリント配線板２８２と同じ熱膨張係数（ＴＣＥ）を有する材料で作るのが望ましいが、この圧力板サポート１３４が、コンプライアンスのあるキャリア１１５の背面１１６ｂを支持する。試験中及び／又はバーンイン処理中、ＩＣ接点固定具１３２は、圧力板サポート１３４に関し固定的に取り付けられ１３６、サンドイッチ構造１３０を形成し、組み付けられた集積回路ダイ４４、１００とコンプライアンスのあるキャリア１１５を適所に保持する。圧力板サポート１３４もコンプライアンスのあるのある材料で構成し、圧力板サポート１３４とキャリアが組み付けられたダイ４４、１００とがシステム板２８２に容易に馴染むようになっているのが望ましい。
【００８５】
このサンドイッチ構造１３０の温度が試験及びバーンイン温度にまで上昇すると、シリコンダイ領域８０よりも熱膨張係数の大きなプリント回路板２８２は、シリコンダイ領域８０よりも早く伸びる。しかし、各集積回路ダイ４４、１００は互いに切り離され１２２ており、コンプライアンスのある柔軟なキャリア１１５で連結されているだけなので、集積回路ダイ４４、１００と、プリント配線板２８２と、圧力板サポート１３４との間の摩擦は、集積回路ダイ４４、１００をプリント配線板２８２に沿って引っ張るように働く。従って、切り離されている集積回路ダイ４４、１００がそれぞれ比較的独立して動くため、集積回路４４、１００とプリント配線板２８２との間でパッドの整列は維持される。
【００８６】
コンプライアンスのあるキャリア１１５に取り付けられている、切り離し済みの集積回路ダイ４４、１００は、コンプライアンスのあるキャリア１１５上で位置を保持しながら、互いに相対的に動くことができる。従って、切り離された集積回路ダイ４４、１００は、ＩＣ接点固定具１３２との十分な接続を維持しながら「ウェーハ」アッセンブリとして取り扱い、処理することができる。
【００８７】
従って、プリント配線板２８２及び圧力板サポート１３４は、ＩＣ基板１０４と膨張係数ＴＣＥが同じ材料で構成する必要はない。コンプライアンスのあるキャリアに取り付けられたダイス４４、１００は、システム板２８２及びサポート構造体１３４と共に動けるので、ダイス４４、１００は、ＩＣ接点固定具１３２内で、システム板２８２と電気的接触を維持し続けることができる。更に、ダイス４４、１００はパッケージング及び切り離し後に試験されるので、ダイスに掛けられるバーンイン及び試験で、組立に起因してダイス４４、１００に発生する欠陥を検出することができる。
【００８８】
図２１に示すように、温度コントローラ１４４をサンドイッチ構造体１３０に取り付け、試験及び／又はバーンイン処理の間、加熱、冷却できるようにするのが望ましい。コンプライアンスのあるウェーハキャリア１１５のある実施態様では、キャリア１１５は熱伝導材で構成され、試験及び／又はバーンインの間、温度制御面として機能し、集積回路の裏側が温度コントローラ１４４と熱的に接触して、コンプライアンスのあるテープ層１１５を通して加熱、冷却できるようになっている。
【００８９】
又、キャリア１１５は、導電材で構成し、切り離されて取り付けられている集積回路ダイス８０の裏面に電気的接続部を形成しているのが望ましい。
応力金属ばねインターポーザ
図２２は、インターポーザ基板１５４の第１面１５６ａから第２面へ伸びる１つ又はそれ以上のばね１５２を備える、応力金属ばねインターポーザ１５１ａの部分断面図である。ばね１５２は、通常、インターポーザ基板１５４の第１面から伸張する接点パッド１５８も含んでいる。応力金属ばねインターポーザ１５１は、超高密度のコンプライアンスのあるスルー接点を形成し、極端な温度範囲に亘って高密度の接続を提供する。
【００９０】
機械的構造法によって製作されるポゴピン、ばね、ワイヤ等のような従来型のインターポーザは、ピッチに限界があり、それが接続密度を制限し、大きな接続力を必要とする。
【００９１】
応力金属ばねインターポーザ１５１は、薄膜応力金属を使って薄膜ばねの密な配列を形成し、ポリマー材で構成された基板１５４によって一緒に保持される。電気的接続は、導電ばね１５２によって、ポリマーシートの一方側１５６ａから他方側１５６ｂへと形成される。
【００９２】
２つの面１５６ａ、１５６ｂの間の高密度接続は、従って、各面を、応力ばねを埋め込んだポリマーシートの片側に向けて押し付けることによって作り出すことができる。ばね１５２の各端には、違う接点材用のような、異なる先端形状を設けることもできる。
【００９３】
応力金属ばねインターポーザ１５１のある実施態様では、応力金属ばねは、米国特許第３，８４２，１８９号、及び／又は同第３，８４２，１８９号に従って作られており、両特許を参考文献としてここに援用する。
【００９４】
ばねインターポーザ１５２は、多種多様な形状及び材料を用いて作ることができる。例えば、図２３は、第２表面接点領域に１５８にバンプ１６２を設けた応力金属ばねインターポーザ１５１ｂの側断面図１６０である。図２４は、メッキを施された応力金属ばねインターポーザ１５１ｃの側断面図１６４である。ばね１５２は、応力ばね８４と同様に、製作中にばねが有効ばね角３０（図３）を形成するように、初期応力のレベルが異なる金属の層１７（図１３）で構成されているが望ましい。
【００９５】
図２５は、第１表面接点領域に充填バンプ１５９を有し、部分的にポリマーインターポーザ層１５４を越えて伸張するループ状の応力金属ばね１５２が、ループ状の応力金属ばねの接点区域９２とポリマー層１５４の上面１５６ｂとの間に中空の接点領域１５７を形成している、応力金属ばねインターポーザ１５１ｄの側断面図である。
【００９６】
図２６は、インターポーザ層が複数のポリマー層１５４ａ、１５４ｂで構成されている応力金属ばねインターポーザ１５１ｅの側断面図である。又、更に、ループ状の応力金属ばねは境界層１６１も備えている。応力金属ばね８４、１５２のある実施態様では、境界層１６１は、高い導電性及び／又は耐腐食性を有する金属で構成されている。境界層１６１は、応力ばねの強度を上げるためにも使われる。
【００９７】
図２７は、応力金属ばね１５２の有効ばね角が９０度より少なく、インターポーザ基板１５４が応力金属ばね１５２に強度及び／又は保護を加えている、応力金属ばねインターポーザ１５１ｆの側断面図である。
ループ状応力金属ばねに関する前縁及び接点形状
応力金属チップスケールパッケージ１００、応力金属インターポーザ１５１、或いは、図４１の接触器１９６ａのような応力金属接触器１９６等で使われるループ状応力金属ばね１５２は、多種多様な前縁及び接点区域形状を有するように形成することができる。
ループ状の応力金属ばねの前縁端部詳細
図２８は、ループ状の応力金属ばね８４、１５２の角形の前縁端部１５５ａの部分図である。図２９は、ループ状の応力金属ばね８４、１５２の先の尖った前縁端部１５５ｂの部分図である。図３０は、更に、保持溝１５７が設けられた、ループ状の応力金属ばね８４、１５２の先の尖った前縁端部１５５ｃの部分図である。図３１は、更に、保持突起１６３が設けられた、ループ状の応力金属ばね８４、１５２の先の尖った前縁端部１５５ｄの部分図である。
【００９８】
有効角の大きいループ状の応力金属ばね８４、１５２の前縁端部１５５は、通常、接点そのものには使われないので、様々な形状に形成することができる。前縁端部１５５の所望の形状は、通常、基板から浮いている間の非平面ばね１５２の形状を制御するために選定され、即ち、ばね先端形状は、応力金属ばね１５２が正しい方向に持ち上がるのを支援する。ある実施態様では、前縁端部１５５の形状は、ループばねプローブを、例えば溝１５７又は突起１６３等で支持基板１５４内に係留する目的で選定される。
接点区域構造
図３２はループ状応力金属ばね１５２の接点区域の平面図であり、ポリマー層１０６、１５４の外表面１５６ｂを越えて伸張している接点区域９２は、横に広い矩形の接点領域９２ａを備えている。図３３はループ状応力金属ばね１５２の接点区域９２ｂの平面図であるが、ポリマー層１０６、１５４の外表面１５６ｂを越えて伸張している接点区域９２ｂは、横に広い八角形の接点領域９２ｂを備えている。図３４はループ状応力金属ばねの接点区域９６ｃの平面図であり、接点区域９２ｃは横に広いダイヤモンド状の接点領域９２ｃを備えている。応力金属ばね８４、１５２は、普通、例えば図１３の１７ａ、１７ｂのような写真製版により形成された層で構成されているので、形成される接点区域９２は様々な幾何学形状を有し、相互接続構造体に対して寸法公差を提供できるようになっている。
応力金属ばねインターポーザ製作工程
図３５は応力金属ばねインターポーザ製作工程の第１段階１７０を示す図であるが、この段階では犠牲基板１７２が準備される。ばね１５２が接点パッド１５８、１５９を含んでいる応力金属ばねインターポーザ１５１の実施態様では、犠牲基板１７２はパッド形成構造１７４を含んでいる。犠牲基板１７２はアルミニウム又はシリコンのようなエッチング可能な多種多様な材料から製作することができる。以下に説明するように、犠牲基板１７２は、ばねインターポーザ１５１の製作において一時的な基板として使用され、最終的には、通常、エッチング処理によって除去される。
【００９９】
図３６は、応力金属ばねインターポーザ製作工程の第２段階１７６を示す図であり、この段階で、応力金属層１７のような１つ又はそれ以上の応力金属ばね層１７８が犠牲基板１７２上に形成され、ばね解放領域１８は制御可能に形成される。ばね１５２が接点パッド１５８を含んでいる応力金属ばねインターポーザ１５１の実施態様の中には、ばね１５２の連続層１７がパッド形成構造１７４内に直接形成される例もある。ばね１５２が接点パッド１５８を含んでいる応力金属ばねインターポーザ１５１の別の実施態様では、個別の接点パッド１５９（図２６、図２７）が、例えば、充填研磨処理によりパッド形成構造１７４内に形成され、ばね１５２の連続層１７は個別接点パッド１５８を覆うように形成される。
【０１００】
図３７は、応力金属ばねインターポーザ製作工程の第３段階１８０を示す図であり、この段階で、犠牲基板１７２から伸張する応力金属ばね１５２の非平面部分が、解放領域１８から解放される際に制御可能に形成される。金属層１７にに働いている初期応力により、有効ばね角度３０を有するばねが形成される。図３７に示す実施態様では、有効ばね角度は１８０度よりも大きく、例えば２７０度であり、ばね１５２は凸型の接点表面９２（図３９）を有する。
【０１０１】
尖った接点先端部２４を備えたばね１５２を始めとして、様々なばね形状及び浮き上がり方が使用でき、様々な角度３０で接点パッド表面に向かう。ばね１５２は、コンプライアンスを維持しながら、２つの異なる表面の間に超高密度の接続性を提供する。最初に、基板材料１７２上に所望の接点形状を形成することにより、接点表面上に多様な接点形状を製作することができる。
【０１０２】
図３７に示す応力金属ばね１５２は、通常、成形済みの非平面ばね１５２に施されるメッキ層１６６（図２４）を備えているのが望ましく、メッキは、エラストマー１５４のような支持基板１５４の形成前に行い、メッキ１６６を応力金属ばね１５２の非平面部分に施す。メッキ１６６は、ばねの強化、導電率の向上、及び／又は腐食防護としても使用できる。
【０１０３】
図３８は、応力金属ばねインターポーザ製作工程の第４段階１８２を示す図であり、この段階では、インターポーザ基板１８４が犠牲基板１７２の上に形成されるが、通常、応力金属ばね１５２を覆って形成される。
【０１０４】
図３９は、応力金属ばねインターポーザ製作工程の第５段階１８６を示す図であり、この段階では、応力金属ばね１５２の上部接点部分９２にアクセスするために、エッチング等により、形成されたインターポーザ基板１８４の外側部分が除去され１８８、輪郭付けされたインターポーザ基板１５４が形成される。
【０１０５】
図４０は、応力金属ばねインターポーザ製作工程の第６段階１９０を示す図であり、この段階では、犠牲層１７２が、エッチング等によりインターポーザ基板１５４から除去され１９２、応力金属ばね１５２の下部接点部分１５８が露出する。
【０１０６】
ばねインターポーザ１５１は多種多様な用途に合わせて形成することができ、高密度インタフェース、例えば５０−１００ミクロンのインタフェースを提供するために使用することができる。ばねインターポーザ１５１は、所望の用途に基づいて、正方形、長方形、円形など、様々な接点区域形状寸法９２を持つように製作できる。
【０１０７】
又、ばねインポーザ１５１の実施態様では、有効ばね角度３０が１８０度未満である例もあるが、この場合、ばねは電気接続を確立するために接点先端部２４を有している。又、ばねインターポーザ１５１の実施態様の中には、平面状の下部接点領域１５８を有することが望ましい例もある。上記のように、導電率、耐腐食性、又ははんだ付け適性等の特性が向上した金属（例えば、金、ロジウム、又はパラジウム）等の境界層１６１を、境界層１６１が接点表面９２を提供できるように、応力金属層の下部層として形成することも望ましい。
【０１０８】
ばねインターポーザ１５１の別の実施態様では、インターポーザ基板１５４、１８４は、複数のインターポーザ層１５４ａ及び１５４ｂ（図２６）を備えている。ポリイミドのような比較的剛性のある電気絶縁性材料で構成される第１の薄層１５４ａは、インターポーザ１５１の寸法制御、取扱性及び取付性を高め、一方、通常、比較的剛性の低い電気絶縁性エラストマーで構成される第２のインターポーザ層１５４ｂは、ばね１５２の支持とコンプライアンスを増強する。複合インターポーザ構造１５４を有するばねインターポーザ１５１の実施態様では、薄い半剛性層１５４ａが１つ又はそれ以上の開口部を備えることも望ましい。
応力金属ばね接触器
図４１は、接点区域９２がエラストマー支持基板１５４から伸張している応力金属ばね接触器１９６ａの側断面図１９４であり、接点区域９２は、ウェーハ基板１９８を貫通して伸びるビア２００に電気的に接続されている。図４２は、支持基板１５４から伸張しているバンプ型接点区域１６２を有する応力金属ばね接触器１９６ｂの側断面図である。図４３は、支持基板１５４から伸張しているメッキの施された接点区域９２を有するメッキ付き応力金属ばね接触器１９６ｃの側断面図である。図４４は、接触器基板１９８から伸張している接点区域９２を有するメッキ付き応力金属ばね接触器１９６ｄの側断面図である。
【０１０９】
図４５は、部分的にポリマー層を越えて伸張し、応力金属ばね１５２の接点区域９２と支持基板１５４の上表面１５６ｂとの間に中空領域１５７を画定している、ループ状の応力金属ばね１５２を有する応力金属ばね接触器１９６ｅの側断面図である。図４６は、支持層が複数のポリマー層１５４ａ、１５４ｂを備えている応力金属ばね接触器１９６ｆの側断面図である。図４７は、応力金属ばね１５２が、更に、金、ロジウム又はパラジウム等の境界層１６１を備え、有効ばね角度３０が９０度未満である、応力金属ばね接触器１９６ｇの側断面図である。
【０１１０】
図５４に示すように、応力金属ばね接触器１９６ばね構造は、例えばフリップチップデバイス上のはんだバンプと一時的接点を設けるために、バンプ型ウェーハ上のはんだボール２２０をプロービングするために使用することができる。
【０１１１】
ＩＢＭから市販されているコブラプローブ及びフォームファクター社から市販されているマイクロスプリングのような従来の垂直プローブは、高価で且つリードタイムが長い。応力金属ばね接触器１９６は、バッチ処理方式を使って製作できるので、接触器の費用を低減しターンアラウンドタイムを短縮できる。
応力金属ばね接触器製作工程
図４８は応力金属ばね接触器製作工程の第１段階２０２を示す図であり、この段階では、ビア２００を有するばねプローブ接触器基板１９８が準備される。
【０１１２】
図４９は応力金属ばね接触器製作工程の第２段階２０４を示す図であり、この段階では、１つ又はそれ以上の応力金属ばね１７８がばねプローブ接触器基板１９８上に設置されるが、各ばね１７８は、レベルの異なる初期応力を有する複数の層１７で構成されている。図５０は応力金属ばね接触器製作工程の第３段階２０６を示す図であり、この段階では、接触器基板から伸張している応力金属層の非平面部分１５２が制御可能に形成される。
【０１１３】
図５１は応力金属ばね接触器製作工程の第４段階２０８を示す図であり、この段階では、接触器基板から伸張しているプローブばね１５２の成形済みの非平面部分が好適にメッキされる１６６。メッキ層１６６は、通常、メッキ１６６が応力金属１５２の非平面部分に施されるように、エラストマー支持層１５４、１８４の形成前に、成形済みのばね１５２に施される。メッキ１６６は、ばね強化、導電率向上、及び／又は耐腐食性が必要な接触器実施態様に使用されるのが望ましい。
【０１１４】
図５２は応力金属ばね接触器製作工程の第５段階２１０を示す図であり、この段階では、第２の基板１８４が、接触器１９８から伸張しているプローブばね１５２の成形済みの非平面部分を覆って形成される。図５３は応力金属ばね接触器製作工程の第６段階２１２を示す図であり、この段階では、応力金属ばね１５２の上部接点部分９２にアクセスするために、形成された第２の基板１８４の外側部分が除去され２１４、輪郭付けられた基板１５４が確立される。
【０１１５】
図５４は、支持基板１５４から伸張しているばねプローブ接点区域９２を有するプローブばね接触器１９６の側断面図２１４であるが、コンプライアンスのある応力金属ばね接触器リード線１５２とプリント配線板（ＰＷＢ）２１６との間に、はんだボール接点２２０及び配線板接点２１８を介して接続が確立されている。
コンプライアンスのあるウェーハキャリアの試験及びバーンインのための大量並列インタフェース組立体
図５５は、コンプライアンスのあるキャリア１１５上の分離済みの集積回路デバイス４４，１００への接続のための中間システム板２８２を有する大量並列試験組立体２７８ａの部分拡大断面図である。図５６は、大量並列インタフェース組立体２７８ａの部分斜視図３１０である。図５７は、中間システム板２８２を有する大量並列試験組立体２７８ａの部分拡大断面図３２０であり、システム板２８２に亘る段状のピッチと分布、及び電気コネクタ３１９ａ−３１９ｎのパッドマトリクス２８８（図５５）を有する可撓性回路２９０が示されている。図５５及び図５７に示すように、インタフェース組立体２７８ａは、ＩＣ分離１２２（図２０、２１）により分離されている１つ又はそれ以上の集積回路４４を有する、コンプライアンスのあるウェーハキャリア１１５に対して位置づけられる。図２１及び図５５に示す試験構造によって、コンプライアンスのあるキャリア１１５に搭載されている分離済みの集積回路デバイス４４、１００についての試験及びバーンインが並行して行えるようになる。チップスケールパッケージ型デバイス４４、１００は、コンプライアンスのあるキャリア１１５によって互いに緩やかに保持されており、システムトランスフォーマ板２８２と接触する。これらデバイスは、図示のように、標準試験器に、電子機器のセットを介し、分離済みの集積回路デバイス４４、１００と試験器との間の接続部の数を最小限にして接続することができる。
【０１１６】
大量並列インタフェース組立体２７８ａは、コンプライアンスのあるキャリア１１５上に配置された各集積回路デバイス４４、１００それぞれと電気的相互接続を設け、典型的な集積回路試験環境において効果的に働く。インタフェース組立体２７８ａは、ピンカウントが非常に多く、ピッチが密で、周波数が高いことを必要とする用途に、容易に使用できる。又、インタフェース組立体２７８ａは、コンプライアンスのあるキャリア１１５上の、試験を受ける１つ又はそれ以上の集積回路デバイス４４に対し、全トレース４６（図７）及び入出力パッド４７（図７、図９）に電気接点を提供する。
【０１１７】
システム板２８２の下面上の導電パッド２８４ａ−２８４ｎは、導電パッド２８４ａ−２８４ｎが、キャリアに搭載された集積回路デバイス４４、１００上の応力金属ばね８４の接点領域９２のような電気接点４７と整列するように、パッドピッチ３２４（図５７）で配置されるのが一般的である。
【０１１８】
ここで、システム板２８２の下面上の導電パッド２８４ａ−２８４ｎは、通常はシステム板のピッチ３２６で配置されている導電経路２８６ａ−２８６ｎに繋がっている。１つ又はそれ以上の接続領域３３２内に配置されている導電性接続部３２８ａ−３２８ｎは、システム板２８２の上表面に配置されており、導電経路２８６ａ−２８６ｎと繋がっている。導電性接続部３２８ａ−３２８ｎは、通常、各試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋ（図５５）の可撓性回路パッドマトリクスピッチ３３４と整列しているシステム板パッドマトリクスピッチ３２０で、接続領域３３２内に配置されるのが一般的である。
【０１１９】
システム板マトリクスピッチ３２０は、通常、導電接続部３２８ａ−３２８ｎが、可撓性回路パッドマトリクスピッチ３３４を有する複数のパッドマトリクス２８８（図５６）内に配置されているのが一般的である可撓性回路２９０上に配置された可撓性回路電気コネクタ３１９ａ−３１９ｎと整列するように選定される。
【０１２０】
試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋは、大量並列インタフェース試験組立体２７８ａ−２７８ｄの殆どの実施態様にとって、基本的な構造ブロックである。試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋは、並列に取り付けられ（例えば、図５５に示すように）モジュール２９２ａ−２９２ｋの配列を形成するが、各モジュールは、コンプライアンスのあるキャリア１１５上の、又はウェーハ形態１０４の集積回路デバイス４４、１００の１つ又はそれ以上の列（図５８、図５９）に対して、又は試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋがそれに沿って取り付けられる列３３９又はダイ４４の一部に対して、電子部品の支持機能を提供する。
【０１２１】
図５６は大量並列インタフェース組立体２７８ａの部分斜視図３１０であり、試験用電子機器モジュール２９２がフレーム３０２に取り付けられている。図示されている各試験用電子機器モジュール２９２は、電気接続部３１９のパッドマトリクス２８８を有する好適な可撓性回路２９０と、１つ又はそれ以上のパワー制御モジュール３００を含んでいる。各試験用電子機器モジュール２９２用の可撓性回路２９０は、１つ又はそれ以上の母線２９８ａ−２９８ｈ上に取り付けられており、フレーム３０２を通って下向きに伸びている。母線２９８ａ−２９８ｈは、絶縁された締結具３１２等によりフレーム３０２に取り付けられており、これにより実質的に剛性の高い構造を提供している。フレーム３０２は、システム整列ピン３１４に対するフレーム、及びフレーム３０２をウェーハチャック３０６（図５６）又は圧力板サポート１３４（図２１）に対して締結するための手段３１６に加えて、試験用モジュール整列ガイド３１８を含んでいることが望ましい。組立体３１０は、試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋを保持するための他の手段、例えばカードケージ（図示せず）をフレーム３０２の下方に配置するなどして備えるのが望ましい。
【０１２２】
キャリアに搭載されている分離済みの集積回路デバイス４４、１００は、システム板２８２にインタフェースしているが、これにより試験器の電子機器に対して、集積回路デバイス４４、１００の接点ピッチよりも粗いピッチで、標準的インタフェースが提供される。システム板２８２は、セラミック、高密度プリント配線板、シリコン、ガラス、又はエポキシガラス等、多種多様な材料で構成することができる。各試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｎは、膜即ち可撓性回路２９０を介してシステム板２８２に取り付けられる。
【０１２３】
試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋとシステム板２８２との間の接点３１９、３２８は、はんだ、圧接、又はばねプローブを使って実現される。ばねプローブ３１９、３２８を使用する実施態様では、ばねプローブの先端部は、単点ばね１４、交互配置ばね３４、ショルダポイントばね５０等、寸法形状が多様であり、通常は薄膜又はＭＥＭＳ処理方法を使って製作され、製造コストの低減、均質性の管理強化、微小パッドピッチ２０、及び大きなピンカウントの実現を図っている。ある実施態様では、接点部３１９、３２８が、上記のように、又は本願に参考文献として援用している米国特許第５，８４８，６８５号又は米国特許第５，６１３，８６１号の何れかに開示されているように、写真製版ばねとして構成されている。
【０１２４】
図５５に示す構成は、切り替え可能なパワーモジュール３００とピン電子機器カード２９４からシステム板２８２までの入出力信号トレース３４８（図６２、図６３）を介して電力を供給する。この構成は可撓性回路即ち膜９０内の経路の輻輳を緩和する。
【０１２５】
インタフェース組立体２７８ａにより、キャリアに搭載された集積回路デバイス４４、１００とシステム板２８２のインピーダンスが制御された環境との間の電気的離間距離が非常に短くなるので、インタフェース組立体２７８ａが高周波数の用途に使用できるようになる。
【０１２６】
図５８は、ウェーハ１０４上の集積回路ダイ４４、回路基板１６、及び矩形システム板２８２の拡大層平面図であり、中間基板１６は、インタフェース組立体２７８を、ウェーハ１０４全体、即ち、分離されずにコンプライアンスのあるキャリア１１５上に搭載されている集積回路に接続する必要のある試験システムの実施態様で一般的に使用される。シリコンで構成するのが望ましい基板１６（試験を受ける集積回路ダイ４４の熱膨張係数（ＴＣＥ）に整合するように選定されることが望ましい）では、シリコン基板１６は、ウェーハ１０４と同様のプロセスで、例えば基板１６を円形のウェーハ基板１６から製作するように、製作するのが望ましい。
【０１２７】
図５８に示すように、各々複数のパッド４７を有しているデバイス４４は、ウェーハ１０４上に形成され、通常、一連の行３３７と列３３９でウェーハ１０４に亘って群在し、各行３３７及び各列３３９の間には鋸目１１４が設けられている。セラミック材で構成するのが好ましい基板１６では、シリコン基板１６は、１つ又はそれ以上の矩形セラミック基板１６から製作するのが望ましい。基板１６は、基板１６のコネクタ表面に配置された１つ又はそれ以上の上部スタンドオフのような移動制限機構を含んでいて、システム板２８２に対し基板の垂直方向の移動を制限するようにしてもよい。
【０１２８】
図５９は、システム板２８２に直接接続することのできる、コンプライアンスのあるキャリア１１５上の分離済みの集積回路ダイ４４、１００の拡大層平面図である。先に述べたように、キャリアに取り付けられた分離済みの集積回路ダイ４４、１００は、通常、システム板２８２と圧力板サポート１３４（図２１）との間に取り付けられる。
【０１２９】
図５８及び図５９のシステム板２８２に示すように、システム板２８２の上面に配置される導電接続部３２８ａ−３２８ｎは、可撓性回路接触器３１９（図５７）に接続するために、通常、１つ又はそれ以上の接続領域３３２内に配置されるが、同じ数の１つ又はそれ以上のパッドマトリクス２８８（図５６）内に配置されるのが望ましい。
【０１３０】
大量並列インタフェース組立体２７８のある好適な実施態様では、各試験用電子機器モジュール２９２（例えば２９２ａ）が、他の試験用電子機器モジュール（例えば２９２ｂ−２９２ｋ）と同一であり、これによって構成要素の数が同じ（ひいては同一の試験容量を有する）になっている。大量並列インタフェース組立体２７８のある実施態様では、同じ数のデバイス４４を各試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋに繋いでいる。
【０１３１】
大量並列インタフェース組立体２７８の別の実施態様では、ウェーハキャリア１１５上の試験を受けるデバイス４４の外側列３３９の場合など、個数の異なるデバイス４４が、試験用電子機器モジュール２９２（例えば２９２ａ）に繋がれる。試験用構成要素の個数が同じである複数の標準化された試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋでは、接続されているデバイス４４の数より容量の大きい試験用電子機器モジュール２９２を使用してもよいが、通常、使われていない試験回路２９４については試験用電子機器モジュール２９２をプログラムして試験を回避するようにするか、又はシステム制御４３０（図７５）を介して接続される。
【０１３２】
図６０は、ポリアミド層３４４ａ及び対向する導電体層３４６ａ及び３４６ｂを有する可撓性回路構造３４２ａの１つの実施態様の部分断面図である。図６１は、誘電性可撓性回路膜構造３４２ｂ及び対向する導電層３４６ａ及び３４６ｂを備えた可撓性回路２９０の別の実施態様の部分断面図である。可撓性回路２９０のある実施態様では、可撓性回路膜構造３４２が元々柔軟性を持っている。可撓性回路２９０の別の実施態様では、可撓性回路構造３４２は、一方又は双方の導電層が実質的に配置される領域は剛性を有している。導電層３４６ａ、３４６ｂを調整しながら除去すると、可撓性回路２９０に導電経路を形成する領域を設けながら望みの可撓性を得ることができる。
【０１３３】
図６２は可撓性膜回路構造の部分斜視図であり、可撓性領域２９０ａが試験カード構造２９４ａ上に形成されている。図６３は、別の可撓性回路構造の部分斜視図であり、可撓性回路３９０ｂが、取り付け具３５０（例えば締結具、熱かしめ、微細溶接、又は接着剤を含むがこれらに限定されない）により試験カード構造２９４ｂに取り付けられている。
【０１３４】
各電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋに群在している試験用電子機器２９４ａ、２９４ｂは、試験を受ける１つ又はそれ以上のデバイス４４に刺激を加えて応答を検知する。試験用電子機器２９４ａ、２９４ｂは、高密度相互接続（ＨＤＩ）基板３４２ａ、３４２ｂ上に、又は可撓性回路２９０に接続されている標準的なプリント配線板２９４ａ上に構築される。試験電子カード２９４ａ、２９４ｂは、制御及び応答電子機器（例えば、図７５の試験用電子機器４４０）と共に配置される。各試験用電子機器モジュール２９２（例２９２ａ）は、後端の電子機器及びコンピュータインタフェースリンク２９６に（例えば、通常、並列又は直列リンクで）接続される。代わりに、試験器電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋの信号ピンは、例えば外部試験ハードウェア等との電気接続を簡素化するために、花輪状に直列に接続することもできる。試験ベクトル及びセットアップ情報は、システムコンピュータ及び制御電子機器（例えば図７５の外部パターン生成器など）からリンク２９６を介してピンエレクトロニクスに送られる。
【０１３５】
各試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋの中では、試験用電子機器カード２９４が可撓性回路／膜２９０に接続される。試験用電子機器カード２９４は、例えばエッチングされた薄膜基板等の上に可撓性回路２９０と一体的な構造体として製作し、基板の部分をエッチングして可撓性膜回路２９０を形成するのが望ましい。試験用電子機器モジュールの別の実施態様では、別々の試験用電子機器カード基板２９４が、代表的にははんだ、ワイヤボンド、又はコネクタにより、可撓性回路に接続される。
【０１３６】
図６４は、試験用電子機器モジュール２９２の可撓性回路領域２９０の１つの実施態様を示す部分断面図であるが、このモジュール２９２は、可撓性回路２９０に亘って、パワー制御モジュール３００と１つ又はそれ以上の母線２９８との間に熱伝導性の経路３５４を含んでいることが望ましい。母線２９８ａ−２９８ｈは、通常は別々に複数の外部電源４３４ａ−４３４ｈ（図７５）に電気的に接続されており、これら母線は絶縁体３５２で互いに電気的に絶縁されている。絶縁体３５２は、母線２９８ａ−２９８ｈとは別の層であってもよいし、又は母線２９８ａ−２９８ｈ上の電気的に絶縁された層３５２であってもよい。
【０１３７】
図６５は、試験用電子機器モジュール２９２の可撓性回路領域２９０の別の実施態様の部分断面図であり、１つ又はそれ以上のパワー制御モジュール３００ａ−３００ｈが可撓性回路２９０の内表面に取り付けられ、複数の母線２９８ａ−２９８ｈと熱接触状態に配置されている。
【０１３８】
図６６は試験用電子機器モジュール２９２の可撓性回路領域２９０の第２の別の実施態様の部分断面図であり、パワー制御モジュール３００は可撓性回路３００の外表面に電気的に接続されている。パワー制御アクセス領域３５６は、可撓性回路領域２９０により画定され、パワー制御モジュール３００が、母線２９８（例えば母線２９８ｂ）と密な熱接触状態に配置されているのが望ましい。
【０１３９】
１つ又はそれ以上の電力及び接地母線２９８ａ−２９８ｈを使用して、試験を受けるデバイス４４全てに電力が配給されるようになっている。パワー制御モジュール３００は、通常、試験を受けるデバイス４４毎に、デカプリングキャパシタ、切り替え制御回路、及びレギュレータを備えており、図６４、図６５、又は図６６に示すように、可撓性回路２９０上に取り付けられるのが望ましい。
【０１４０】
試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋの実施態様の中には、可撓性回路構造２９０を備えているものがある一方、可撓性回路構造２９０により提供される独特なインタフェース構造を他の適切なインタフェース設計により実現することもできる。図６７は試験用電子機器モジュール２９２の１つの代替実施態様の斜視図であり、統合されたモジュールベース３５７がパッドマトリクス平面領域３５８上に電気接点３１９のパッドマトリクス２８８を提供している。１つ又はそれ以上のパワー制御モジュール３００は、パワー制御モジュール（ＰＣＭ）トレース３４９を介して、パッドマトリクス２８８上に配置された電気接点３１９に、そして１つ又はそれ以上の母線２９８ａ−２９８ｈに電気的に接続されている。パワー制御モジュール３００も、１つ又はそれ以上の母線２９８ａ−２９８ｈと熱接触状態に配置されていることが望ましい。信号トレース３４８（図６２、図６３）も、パッドマトリクス２８８上に配置された電気接点３１９に接続されている。信号トレース３４８は、リンク及び構成要素平面領域３５９に亘って伸張し、試験用電子機器２９４に接続されるか、そうでなければリンク２９６まで伸張している。
【０１４１】
試験用電子機器モジュール２９２の各種実施態様では、１つ又はそれ以上の母線２９８が、パワー制御モジュール３００に対して電力及び熱シンク経路を提供する。試験を受けるデバイス４４のための電力は、通常、別個のレイル母線２９８を介して提供されるが、代わりに、パワー制御モジュール３００と同じレイル母線２９８を共用してもよい。パワーレイル母線２９８は、可撓性回路２９０及びシステム板２８２及び／又は試験用電子機器カード２９４ａ−２９４ｋのために機械的サポートを提供することが望ましい。試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋの実施態様の中には、パワー制御モジュール回路３００が連続走査経路内で接続され、試験を受けるデバイス４４に個別のパワー及び接地制御を提供する例もある。
別の大量並列試験組立体
図６８は、中間システム板２８２を有する別の大量並列試験組立体２７８ｂの部分破断組立図であり、可撓性ばねプローブ３６０がシステム板２８２の下面３３９ａ（図５７）上に配置されている。大量並列試験組立体２７８ｂの構造及び特徴は、この他に関しては図５５に示す大量並列試験組立体２７８ａと同じである。システム板のばねプローブ３６０を使用して、システム板２８２とキャリアに搭載された集積回路デバイス４４、１００との間に平面コンプライアンスを提供し、広い範囲の温度に関して高品質の電気接続を提供することができる。
【０１４２】
図６９は別のインタフェース組立体２７８ｃの部分断面図であり、大型格子配列（ＬＧＡ）インターポーザコネクタ３６２が、基板１６とシステム板２８２との間に配置されている。ＬＧＡインターポーザコネクタ３６２は、基板１６上の電気接続部６４ａ−６４ｎとシステム板２８２の下面上の複数の導電パッド２８４ａ−２８４ｎとの間に複数の導電体１６４ａ−１６４ｎを提供する。ある実施態様では、ＬＧＡインターポーザコネクタ３６２は、ペンシルベニア州ハリスバーグのＡＭＰ社により製造されたＡＭＰＩＦＬＥＸコネクタである。別の実施態様では、インターポーザコネクタ３６２は、ウィスコンシン州オークレアのＷ．Ｌ．ゴア・アンド・アソシエーツ社により製造されたＧＯＲＥＭＡＴＥである。別の実施態様では、ポゴピンインターポーザ３６２を使用して、システム板上の対向している導電パッド２８４ａ−２８４ｎを基板１６上の電気接続部６４ａ−６４ｎに接続している。
【０１４３】
図７０は基本的な大量並列試験組立体２７８ｄの部分破断組立図であり、基板１６は、下部プローブ表面６２ａ上にばねプローブ６１ａ−６１ｎを有し、ばねプローブ６１ａ−６１ｎと基板１６の上面６２ｂ上に配置された導電体６４ａ−６４ｎの間を接続しているビア６８ａ−６８ｎを有しており、基板１６は試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋに直接接続される。図７１は基本的な大量並列試験組立体２７８ｂの一部拡大断面図であり、基板１６に亘る段状のピッチ及び分布、及び電気接触器３１９のパッドマトリクス２８８を有する試験用電子機器モジュール２９２を示している。
【０１４４】
図７２は、別の大量並列インタフェース組立体３７８ｅの部分断面図３７０であり、基本的なクランプ構造３７２の１つの実施態様を示している。インタフェース組立体３７８ｅは、通常バーンイン試験しか考慮していないので、試験用電子機器２９４は小型モジュール３７４にパッケージされている。モジュール３７４は。システム板２８２に直接取り付けられ、バーンイン試験に使用されるのが望ましく、この場合、試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋ（例えば図５５に示す）よりも試験用電子機器の数は通常はるかに少なくてすむ。図７２に示すクランプ構造３７２は、ウェーハレベルの大量並列インタフェース組立体２７８にも使用できる。
【０１４５】
図７１に示す大量並列インタフェース組立体３７８ｅでは、インターポーザ基板１６を、厚さ１０ミルのガラス板のような薄い基板１６から製作し、基板１６にはわずかに屈曲性があり、ウェーハ１０４上の集積回路ダイ４４の表面と馴染んで、ウェーハとインターポーザ基板１６との間の非平面性又は反りを許容できるようになっているのが望ましい。
【０１４６】
インターポーザ基板１６の周辺部周りのシール３８０は、気密室３８２を形成するのが望ましい。空気圧がシステム板２８２とインターポーザ基板１６との間に加えられることが望ましい。加えられた圧力３８４は、ウェーハ１０４上の集積回路ダイ４４を試験用電子機器３７４、２９４から熱的に隔離する。集積回路ダイ４４は、一般的にはバーンイン試験中は高い温度（例えば、摂氏１２５度乃至１６０度）で作動することが要求されるが、試験用電子機器２９４はより低い温度（例えば、摂氏７５度以下）で作動することが望ましい。
【０１４７】
図７２のウェーハチャック３０６ｂのようなウェーハチャック３０６は、ウェーハ温度制御システム３９２を含んでいることが望ましく、ウェーハ温度制御システム３９２は、ウェーハ加熱システム３９４及び／又はウェーハ冷却システム３９６を備え、試験を受けるウェーハ１０４に対して温度制御を行えるようになっていることが望ましい。ウェーハ熱制御システム３９２は、普通はシステムコントローラ４３２（図７５）にリンクされている試験システム温度コントローラ３８８により制御されるのが望ましい。
【０１４８】
試験用電子機器３７４、２９４は、１つ又はそれ以上の冷却室３７６内に配置されることが望ましい。冷却システム３９０は、冷却室３７６内の試験用電子機器３７４、２９４の作動温度を制御するために使用されることが望ましく、試験システム温度コントローラ３８８により制御されることが望ましい。
【０１４９】
真空トラック４０８（図７３）を有するウェーハ搭載用真空回路３８６は、ウェーハチャック３０内に組み込まれ、真空吸引を行ってウェーハ１０４を定位置に保持し、基板コネクタ１６とウェーハ１０４の間の平面性を向上させることが望ましい。
試験システムの機構
本試験システムは、ウェーハの整列を行う整列セットアップ、冷却ユニット、及び試験器電子機器から形成されている。整列サブシステムと冷却ユニットは、当該技術分野で既知の技術を使って構築することができる。
システム整列
図７３は、大量並列試験組立体４００と、ウェーハ１０４の整列の器材及び手順を示す第１の部分拡大断面図である。試験組立体４００は、キャリアリング４０２を含んでおり、キャリアリングは、整列ピン４０６のような１つ又はそれ以上の整列機構を含んでおり、それによってキャリアリング４０２をシステム板２８２に整列させるようになっているのが望ましい。システム板２８２は、整列穴４２６（図７４）のような連携整列機構を有しているのが望ましい。
【０１５０】
基板１６は、例えば（環状のＫＡＰＴＯＮテープ）のような可撓性テープ４０４でキャリアリング４０２に脱着可能に取り付けられており、基板１６のコネクタ面６２ｂ上の（例えば図７１に示すような）電気接続部６４ａ−６４ｎは、整列ピン４０６と整列し、基板１６のコネクタ面６２ｂ上の電気接続部６４ａ−６４ｎが、システム板２８２の下面上の導電パッド２８４ａ−２８４ｎ（図５７）と整列するようになっている。
【０１５１】
ウェーハチャック３０６は、ウェーハ搭載用真空回路３８６を含んでおり、ウェーハ搭載面４０９上に１つ又はそれ以上のウェーハ搭載穴４０８を有しているのが望ましい。ウェーハ搭載用真空回路３８６は真空源４１０に接続可能で、ウェーハ搭載真空回路バルブ４１２によって密閉される。試験されるウェーハ３０４は、ウェーハチャック３０６上に置かれ、ウェーハ搭載穴４０８を通して掛けられる真空によって適所に保持される。
【０１５２】
ウェーハチャック３０６に取り付けられることになる、キャリアリング４０２に取り付けられている基板１６は、ウェーハ１０４上に制御可能に配置され、ウェーハチャック３０６に掛けられる真空によって適所に保持される。次に、基板１６及び集積回路ダイ４４は、例えば修正されたウェーハプローブシステム４１６内のルックアップ／ルックダウンカメラ４１４によって正確に整列され、基板１６のプローブ表面６２ａ（図５７）上のプローブばね６１ａ−６１ｎが、集積回路ダイ４４上のダイパッド４７と整列される。整列は、通常、ばねチップ２４（図２）又は基板１６上に印刷されている整列マーク７７（図１４）を見ることにより達成される。
【０１５３】
ウェーハチャック３０６も、１つ又はそれ以上のキャリアリング真空穴４２０を有するキャリアリング真空回路４１８を含んでいるのが望ましい。キャリアリング真空回路４１８も、真空源４１０に接続可能であり、キャリアリング真空回路バルブ４２２により密閉される。基板１６と試験される集積回路ダイ４４とが正確に整列されると、ルックアップ／ルックダウンカメラ４１４が外され、キャリアリング４０２がウェーハチャック３０４上に制御可能に移動され、これで基板１６がウェーハ１０４上に正確に配置され、基板１６のプローブ表面６２ａのプローブばね６１ａ−６１ｎが、集積回路ダイ４４上のダイパッド４７と接触することになる。キャリアリング４０２は、キャリアリング真空穴４２０を通して掛けられる真空により適所に保持される。
【０１５４】
次に、ウェーハ搭載真空回路バルブ４１２とキャリアリング真空回路バルブ４２２を閉じて、ウェーハ搭載真空回路４０６とキャリアリング真空回路４１８に掛けられた真空を維持し、試験組立体全体が、システム板２８２及び試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋに取り付けるためのユニットとして操作できるようになる。ウェーハ搭載真空回路４０６及びキャリアリング真空回路４１８の別の実施態様では、両真空回路４０６、４１８に密閉可能な真空を掛けるために１つのバルブが用いられている。真空回路バルブ４１２及び４２２が閉じられた後での真空状態維持機能を高めるために、回路４０６、４１８はそれぞれ、真空レベルを長時間維持するように働く真空室を備えているのが望ましい。
【０１５５】
図７４は、大量並列試験組立体と、整列器材及び手順４２４を示す第２の部分拡大断面図であり、大量並列試験組立体２７８は、１つのシステムに組み立てられ、ウェーハ試験に用いられる。先に述べたように、システム板２８２は、整列穴４２６のような、キャリアリング及び／又はウェーハチャック３０６への整列４２６のための手段を含んでいるのが望ましい。試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋ及びフレーム３０２に取り付けられているシステム板２８２は、キャリアリング４０２の上に配置され、整列ピン４０６が整列穴４２６に嵌る。通常は、取り付けのための手段４２８が、例えばフレーム３０２とウェーハチャック３０６又はキャリアリング４０２との間に備えられており、これで組立体の構造が完成する。
【０１５６】
普通は、精密な手段（例えば光学的整列）を使って、微細なピッチプローブばね６１ａ−６１ｎを、試験される集積回路ダイ４４上の微細なピッチパッド４７に整列させるが、キャリアリング４０２とシステム板２８２との間（例えば、整列ピン４０６と穴４２６との間）に設けられている機械的整列は、一般的に、分布配置されている電気接続部６４ａ−６４ｎとパッド２８４ａ−２８４ｎには十分であり、これらは大型の機構であるのが望ましく、それぞれに粗いピッチ３２２、３２４を有しているのが望ましい。又、パッドマトリックス上の可撓性回路ピッチ３３４は比較的大きい（例えば１ｍｍのオーダー）ので、試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋとシステムカード２８２との間の整列を、同様な従来型機械的整列技術を使って比較的容易に行えるようにする。
試験器の電子機器
図７５は、大量並列インタフェース試験システム２７８の試験回路４３０の部分概略ブロック線図である。試験器電子機器４３０は、これに限定されるわけではないが、制御コンピュータ、パワーサブシステム、試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋ、ＤＣパラメータ及び計測システム４３６、４３８及び制御電子機器で構成されている。
【０１５７】
図７５に示すように、試験用電子機器モジュール２９２は、通常、例えば、これに限定はされないが、試験を受けるデバイス４４、１００の列３３９のようなコンプライアンスのあるキャリア１１５上に取り付けられている、試験される１つ又はそれ以上の集積回路ダイ４４，１００のグループ４６４に接続される。
【０１５８】
試験用電子機器モジュール２９２ａ−２９２ｋは、それぞれ、試験を受けるデバイス（ＤＵＴ）４４、１００へ刺激信号４５０を送り、応答４５４をモニターし、試験を受けるデバイスの合格又は不合格情報４５８を試験器のメモリー内に記憶するか、又は試験を受けるデバイスの合格又は不合格情報４５８をシステムコントローラー４３２へ送る。
【０１５９】
例えば、メモリーの試験では、試験用電子機器モジュール２９２は、メモリー試験器の全ての重要な機能を有している。この中には、同じ試験用電子機器モジュール２９２に並行に接続されている、試験を受けるメモリーデバイス４４、１００を駆動するためのハードウェアパターン生成器４４６が含まれている。試験用電子機器モジュール２９２内の応答検知及び失敗検知回路は、試験を受けるデバイス４４、１００それぞれの失敗位置を必要に応じて記録する。
【０１６０】
試験用電子機器モジュール２９２は、再構成可能でプログラム可能なソフトウェアであり、特定のＤＵＴ設計又は試験機能に対して試験用電子機器モジュール２９２を構成することができるのが望ましい。例えば、追加の試験特性を提供するために、内蔵型自己試験（ＢＩＳＴ）エンジンを試験用電子機器モジュール２９２に一体化することもできる。
【０１６１】
更に、各試験用電子機器モジュール２９２は、目的のＤＵＴピン４７を、試験用電子機器モジュール２９２内のデジタル試験電子機器か、あるいは、１つ又はそれ以上のＤＣ測定サブシステム４３８へ送るために、出力信号４５４のアナログ測定を実行するアナログ多重化機能を提供する。
サンプル試験シーケンス
キャリアに取り付けられた試験される集積回路ダイ４４、１００が搭載され、整列され、係合された後、システムコントローラ４３２は、ＤＣパラメータユニット４３６へ制御可能に接続されている、試験されるように選択されたピン４７を除く、試験を受けるデバイス（ＤＵＴ）４４、１００に対する全てのパワー及び接地ピン４７を接地に接続するよう、全てのパワー制御モジュール３００へ制御信号を送る。電源４３４ａ−４３４ｈは、パワー母線２９８ａ−２９８ｈと切断されている。選択されたデバイス４４、１００のパワーピンの完全性は、次にＤＣパラメータユニット４３６によって決定される。
【０１６２】
次に、リレー又は半導体スイッチ４３５経由でパワーレール２９８ａ―２９８ｈに接続されているＤＣパラメータユニット４３６は、パワー接地短絡をチェックするようにプログラムされている。試験を受ける全デバイスの全てのパワーピンに、同じシーケンスが繰り返される。
【０１６３】
試験電子機器カード２９４によって、同じ試験が、ＤＵＴの入力及び出力ピン４７に実行され、選択された試験を受けるデバイス４４、１００の短絡及び開路を決定する。通常、試験を受けるデバイス４４、１００に対する開接続は、当該技術で一般的に行われている、試験を受けるデバイス４４、１００の入力及び出力ピン４７における寄生ダイオードが欠落していることによって検知される。
【０１６４】
セットアップ試験が完了すると、開路又は短絡に関して、各デバイスピン４７の接続の完全性と状態が決定される。ウェーハキャリア１１５上の、１つ又はそれ以上の試験を受けるデバイス４４、１００で測定された開路が膨大な数である場合、それは、元々欠陥があるウェーハ１０４によるものか、システムセットアップによるものか、或いは、１つ又はそれ以上の欠陥のある試験を受けるデバイス４４、１００によるものかである。
【０１６５】
試験回路４３０は、この他の診断障害に対しても、診断能力を提供するのが望ましい。短絡は、適切なビット制御パターンでパワー制御モジュール３００及びピン試験用電子機器モジュール２９２内を走査することにより、パワー母線２９８及びピン試験用電子機器２９４から遮断することができる。
【０１６６】
次に、試験される残りのデバイス４４、１００は、電力を与えて並列で試験することができる。デバイス４４、１００を試験するときに、短絡が試験を受けるデバイス内に展開される場合は、特定の試験を受けるデバイス４４、１００が切断されるように、短絡検知及び報告回路が、各パワー制御モジュール３００内に組み立てられるのが望ましい。これに限定されるわけではないが、過渡的デバイス電流試験回路のような別の機構が、例えば、追加試験の適用範囲を提供するために、パワー制御モジュール３００内に含まれているのが望ましい。
パワーピン試験
システムコントローラ４３２は、１つ又はそれ以上の試験を受けるデバイス４４、１００へのパワー接続を選択的に切り替える。電源４３４ａ−４３４ｈをターンオフ（切断）して、試験を受けるデバイス４４、１００は、ＤＣパラメータユニット４３６を使って開路及び短絡に関して試験される。
Ｉ／Ｏピン試験
同様に、試験を受けるデバイス４４、１００上の入出力ピン４７は、システムコントローラ４３２によって、漏洩、開路、短絡について試験可能である。
デバイス機能試験
パワーピン試験及びＩ／Ｏピン試験の試験結果（例えば電力のために）不合格となった試験を受けているデバイス４４、１００については何れも、不合格となったデバイス４４、１００の入出力ピン４７が、通常、試験器の共通のリソースから隔離される。パワーピン試験及びＩ／Ｏピン試験に合格した残りの試験を受けているデバイス４４、１００には、次に、電力が供給され、その後、並列で試験される。
機能試験
刺激ユニット４４８とパターン生成器４４６は、試験を受けるデバイス４４、１００への入力パターン４５０を生成する。ＤＵＴ応答４５４は、応答ブロック４５６内で捕捉され、応答ブロックは、試験を受けるデバイス４４、１００の出力を、パターン生成器４４６又は刺激ユニット４４８からの期待値と比較する。パターン生成器４４６は、通常メモリー試験で用いられ、デバイスの刺激４５０及び期待される応答４５４を示す真理値表は、論理デバイス試験用の刺激ユニット４４８のパターンメモリー内に記憶することができる。不合格マップ又はログ４５８は、各ダイ４４、１００毎に維持される。図７５は、パターン生成及び刺激／応答システム構成に関する機能のある実施態様を概略的に示したものであるが、当該分野で一般的に実行されているような、試験を受けるデバイス４４の試験要件を満たす別のパターン生成及び刺激／反応システム構成を適宜使用してもよい。
別のインターフェース実施態様
図７６は、大量並列インターフェース組立体４７０ａの部分破断アッセンブリ図であり、複数のインターフェースモジュール４７２ａ−４７２ｊが、システム相互接続板４８６ａに電気的に接続されている。各インターフェースモジュール４７２（例えば４７２ａ）は、導電体３１９のパッドマトリックス２８８を含んでおり、それぞれプローブばねインターポーザー４７６に電気的に接続されている。
【０１６７】
各プローブばねインターポーザ４７６は、下面ばねプローブ４８０を含んでおり、下面ばねプローブはビア４８２によって上面ばねプローブ４８４と電気的に接続されている。先に述べたように、上面ばねプローブ４８４と同様に、下面ばねプローブ４８０は、単点ばね１４、交互配置ばね３４、ショルダポイントばね５０等のように様々な先端形状を有していてもよく、製造コストを下げ、均一性を良好に保ち、パッドピッチ２０微細にし、ピンカウントを大きくするために、通常は、薄膜又はＭＥＭＳ処理法を使って基板１６上に作製される。ある実施態様では、可撓性接続部下面ばねプローブ４８０及び／又は上面ばねプローブ４８４は、先に述べたように、又は米国特許番号第５，８４８，６８５号、又は同第５，６１３，８６１号で開示されているように、写真製版ばねによって作られており、両特許は参考文献としてここに援用する。
【０１６８】
プローブばねインターポーザ４７６は、各インターフェースモジュール４７２ａ−４７２ｊとシステム相互接続板４６８ａとの間に電気的接続を形成する。システム相互接続板４８６ａは、上面電気接触器４９０、ビア４９１、上面相互接続構造体４９２及び下面相互接続構造体４９２、４９４を有しており、各インターフェースモジュール４７２上の１つ又はそれ以上のパッドが、通常一緒に接続されている。更に、システム相互接続板４８６ａは、１つ又はそれ以上のインターフェースモジュール４７２と電気的に接続される電気構成部品を含んでいるのが望ましい。各インターフェースモジュール４７２は、システム相互接続板４８６ａに電気的接続を提供するリンク２９６を含んでおり、更に、インターフェースモジュール回路４９８を含んでいるのが望ましい。
【０１６９】
図７７は、別の大量並列インターフェース組立体４７０ｂの部分破断アッセンブリ図であり、複数のインターフェースモジュール４７２ａ−４７２ｊが、システム板インターポーザ５００を通して、システム相互接続板４８６ｂと電気的に接続されており、先に述べたように、システム相互接続板は可撓性プローブばね６４ａ−６４ｎを含んでいる。システム板インターポーザ５００は、相互接続構造体５０２及び／又は１つ又はそれ以上のインターフェースモジュール４７２と電気的に接続される電気構成部品５０４を含んでいるのが望ましい。
【０１７０】
大量並列インターフェース組立体４７０ａ、４７０ｂは、それぞれ、複数の相互接続される構成体の間に汎用且つ頑強なインターフェースを提供する。大量並列インターフェース組立体４７０ａを用いると、頑強な大量並列インターフェース、例えば、同じ構成要素の間に複雑な並列接続を簡単に形成できる。好適なインターフェース実施態様では、大量並列インターフェース組立体４７０ａ、４７０ｂは、モジュール特定電子回路４９８又は共通回路４９６も含んでいる。
【０１７１】
図７８は、大量並列インターフェース組立体４７０を用いる、複数のコンピュータシステム５０８ａ−５０８ｈの間の接続部の、概略ブロック線図５０６である。図７９は、大量並列インターフェース組立体４７０を用いる、複数の電子回路５１２ａ−５１２ｎの間の接続部の概略ブロック線図５１０である。
システムの利点
大量並列インターフェース組立体２７８ａ−２７８ｄは、試験システムと、ウェーハキャリア１１５上に配置されていると多数のデバイス４４、１００との間に信号及び電力の相互接続部を提供し、一方、集積回路４４、１００とそれに続くアッセンブリ層（例えば、システム板２８２及び試験用電子機器モジュール２９２ａ―２９２ｋ上のパッドマトリックス２８８）との間に平面コンプライアンスを提供する。
【０１７２】
又、大量並列インターフェース組立体２７８ａ−２７８ｄは、システム板２８２と、一般的に可撓性回路２９０を含み、垂直にパッケージされている試験用電子機器モジュール２９２ａ―２９２ｋとを組み合わせて用いることにより、試験用電子機器モジュール２９２ａ―２９２ｋと試験を受けるデバイス４４、１００との間に、電力及び入出力信号用の短い電気経路を提供する。
【０１７３】
更に、大量並列インターフェース組立体２７８ａ−２７８ｄは、試験用電子機器モジュール２９２ａ―２９２ｋと、試験を受けるデバイス４４、１００との間に電力及び入出力信号用の短い電気経路を提供する（従って往復通過時間が減少する）一方で、試験用電子機器２９４と試験を受けるデバイス４４、１００との間に断熱状態を形成して、試験を受けるデバイス４４、１００を広い温度範囲に亘って制御可能に作動させられるようにし、一方では、試験用電子機器モジュール２９２ａ―２９２ｋが、感熱性の構成要素から（例えば母線２９８ａ−２９８ｈを通して）の熱伝達を強化し、望ましくは試験モジュールの温度制御を強化する。
【０１７４】
先に述べたように、大量並列試験インターフェース組立体２７８を用いると、何れかのダイでパワー接地短絡が生じたのを検知し、試験用電子機器が損傷を受ける前に、パワー接地短絡が検知されたダイから電力を遮断することができる。加えて、大量並列試験インターフェース組立体２７８と関係の試験システムを用いれば、多くの、数百個の、更には数十万個のパッドとの接触が確実になされていることを検知し、各接触が接触抵抗の規格内であるかどうかを検知し、各信号線の自己インダクタンス及び自己キャパシタンスが試験信号の完全性に悪影響を与える値を下回っていることを確認することができる。
【０１７５】
更に、大量並列試験インターフェース組立体２７８と関係の試験システムを用いれば、一対の信号線の間の、及び信号線と電力又は接地線との間の、相互インダクタンス及び相互キャパシタンスが、試験信号の完全性に悪影響を与える値を下回っているかどうかを検知することができる。
【０１７６】
又、大量並列試験インターフェース組立体２７８は、刺激及び応答を検知し、多くの、数百個の、更には数十万個の試験を受けるダイの分析を並列で行い、更には、不合格ダイへの診断検査を、他の全てのダイの試験を平行して継続しながら好適に行う。
【０１７７】
更に、大量並列試験インターフェース組立体２７８は、プローブインターフェース構造体１６を定期的に停止させ、検査及び／又は清掃する必要なしに、多くの、数百個の、更には数十万個のパッド４７との接触を確実に、且つ繰り返して確立できる。
【０１７８】
更に、大量並列試験インターフェース組立体２７８は、信号の完全性と電力及び接地の安定性を維持しながら、試験を受けるデバイス４４と試験器電子機器４３０との間の相互接続を本来的に構成及び管理し、確実に、２つ又はそれ以上の隣接するパッド４７が１つの試験プローブ先端に接触しないようにする。
【０１７９】
開示されている大量並列試験インターフェース組立体は、ここでは、集積回路試験、コンピュータネットワーク及び回路接続に関連づけて記載しているが、本組立体及び技術は、電子部品又はデバイス、バーンインデバイス及びＭＥＭＳデバイス、又は、必要ならその何れかの組み合わせの中の集積回路と基板との間の相互接続のような、多種多様なデバイス及び回路で実行することができる。
【０１８０】
従って、本発明は、特定の好適な実施態様を参照しながら詳細に説明してきたが、本発明の関係する技術分野において一般的な技術を有する当業者には、特許請求の範囲に述べる本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な修正及び強化を加えうることを理解頂けるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
基板から解放する前の写真製版パターン形ばねの線形配列を示す平面図である。
【図２】
基板から解放した後の写真製版パターン形ばねの線形配列を示す斜視図である。
【図３】
短い長さのばねが基板から解放された後の第１有効半径および高さを備えた短い長さの第１写真製版パターン形ばねを示す側面図である。
【図４】
長い長さのばねが基板から解放された後の大きい第２有効半径および高さを備えた長い長さの第２写真製版パターン形ばねを示す側面図である。
【図５】
ばねが基板から解放される前の相互入組み形ばねチップパターンを備えた対向写真製版ばねを示す斜視図である。
【図６】
ばねが基板から解放された後の相互入組み形ばねチップパターンを備えた対向写真製版ばねを示す斜視図である。
【図７】
集積回路デバイス上の単一トレースと対比して相互入組み形多接点写真製版プローブばねの対向対を示す平面図である。
【図８】
ばねが基板から解放される前の対向単接点写真製版プローブばねを示す平面図である。
【図９】
集積回路デバイス上の単一パッドと対比してばねが基板から解放された後の平行および対向単接点写真製版プローブばねを示す平面図である。
【図１０】
ショルダ／接点形写真製版プローブばねを示す正面図である。
【図１１】
集積回路デバイス上のトレースと対比してショルダ／接点形写真製版ばねを示す部分側断面図である。
【図１２】
多ショルダ／接点形写真製版プローブばねを示す斜視図である。
【図１３】
制御されたインピーダンス及び集積コンポーネントを提供する多層ばねプローブ基板を示す部分断面図である。
【図１４】
複数のトレース分布領域が基板のプローブ表面上の複数のばねプローブと複数のビア接点との間に形成されている基板を示す部分平面図である。
【図１５】
基板表面から解放される前の、ＩＣ基板表面上に配置された状態の、ＩＣパッドに接続された応力金属ばねを有する集積回路を示す平面配置図である。
【図１６】
ＩＣパッドに接続され基板表面から伸長している応力金属ばねを有する集積回路を示す平面配置図である。
【図１７】
ＩＣパッドに接続され基板表面から伸長しているループ状の応力金属ばねを有する集積回路の部分破断図であり、応力金属ばねの一部は支持基板内に埋め込まれている状態を示している。
【図１８】
半導体ウェーハ上の集積回路デバイスを示す側面図である。
【図１９】
コンプライアンスのあるウェーハキャリア基板に搭載された、集積回路デバイスを有する半導体ウェーハの側面図である。
【図２０】
コンプライアンスのあるウェーハキャリア基板に搭載された半導体ウェーハの角集積回路同士の間の分離を示す側面図である。
【図２１】
試験用固定具に取り付けられているコンプライアンスのあるウェーハキャリア基板上の分離された集積回路を示す側面図である。
【図２２】
応力金属ばねインターポーザの側断面図である。
【図２３】
第２表面接点領域上にバンプが形成された応力金属ばねインターポーザの側断面図である。
【図２４】
メッキの施された応力金属ばねインターポーザの側断面図である。
【図２５】
第１表面接点領域上に充填されたバンプを有する応力金属ばねインターポーザと、部分的にポリマーインターポーザ層を越えて伸張しているループ状応力金属ばねの側断面図である。
【図２６】
インターポーザ層が複数のポリマー層を備えている応力金属ばねインターポーザの側断面図である。
【図２７】
有効ばね角度が９０度未満である応力金属ばねインターポーザの側断面図である。
【図２８】
ループ状応力金属ばねの角形の前縁の部分図である。
【図２９】
ループ状応力金属ばねの先の尖った前縁の部分図である。
【図３０】
保持溝を更に備えている、ループ状応力金属ばねの先の尖った前縁の部分図である。
【図３１】
保持遠きを更に備えている、ループ状応力金属ばねの先の尖った前縁の部分図である。
【図３２】
接点区域が拡張された四角形の接点領域を備えている、ループ状応力金属ばねの接点区域の平面図である。
【図３３】
接点区域が拡張された八角形の接点領域を備えている、ループ状応力金属ばねの接点区域の平面図である。
【図３４】
接点区域が拡張されたダイヤモンド状の接点領域を備えている、ループ状応力金属ばねの接点区域の平面図である。
【図３５】
犠牲基板が提供される、応力金属ばねインターポーザ構成工程の最初の段階を示す図である。
【図３６】
１つ又はそれ以上の応力金属ばね層が犠牲基板上に確立される、応力金属ばねインターポーザ構成工程の第２の段階を示す図である。
【図３７】
犠牲基板から伸張している応力金属ばねの非平面部分が、制御可能に形成される、応力金属ばねインターポーザ構成工程の第３の段階を示す図である。
【図３８】
インターポーザ基板が、犠牲基板の上に、応力金属ばねを覆って形成されている、応力金属ばねインターポーザ構成工程の第４の段階を示す図である。
【図３９】
応力金属ばねの上部接点部分にアクセスするために、形成されたインターポーザ基板の外側部分が除去される、応力金属ばねインターポーザ構成工程の第５の段階を示す図である。
【図４０】
犠牲基板がインターポーザ基板から除去され、応力金属ばねの下部接点部分が露出する、応力金属ばねインターポーザ構成工程の第６の段階を示す図である。
【図４１】
接点区域がエラストマー基板から伸張している応力金属ばね接触器の側断面図である。
【図４２】
バンプされた接点区域がエラストマー基板から伸張している、応力金属ばね接触器の側断面図である。
【図４３】
接点区域がエラストマー基板から伸張している、メッキの施された応力金属ばね接触器の側断面図である。
【図４４】
接点区域が接触器基板から伸張している、メッキの施された応力金属ばね接触器の側断面図である。
【図４５】
部分的にポリマー層を越えて伸張しているループ状応力金属ばねを有する応力金属ばね接触器の側断面図である。
【図４６】
支持層が複数のポリマー層を備えている、応力金属ばね接触器の側断面図である。
【図４７】
応力金属ばねの有効ばね角度が９０度未満である、応力金属ばね接触器の側断面図である。
【図４８】
ビアを有する接触器基板が設けられる、応力金属ばね接触器構成工程の第１の段階を示す図である。
【図４９】
１つ又はそれ以上の応力金属ばね層が接触器基板上に確立される、応力金属ばね接触器構成工程の第２の段階を示す図である。
【図５０】
接触器基板から伸張している応力金属ばねの非平面部分が制御可能に形成される、応力金属ばね接触器構成工程の第３の段階を示す図である。
【図５１】
接触器基板から伸張している応力金属ばねの、形成された非平面部分が制御可能にメッキされる、応力金属ばね接触器構成工程の好ましい第４の段階を示す図である。
【図５２】
第２の基板が、接触器基板から伸張している応力金属ばねの、形成された非平面部分を覆って確立される、応力金属ばね接触器構成工程の第５の段階を示す図である。
【図５３】
応力金属ばねの上部接点部分にアクセスするために、第２基板の外側部分が除去される、応力金属ばね接触器構成工程の第６の段階を示す図である。
【図５４】
応力金属ばね接触器とプリント配線板の間にはんだボール接点を介して接続が確立されている、ばねプローブ接点区域が接触器基板から伸張している応力金属ばね接触器の側断面図である。
【図５５】
試験用電子機器が、キャリアに搭載された試験を受ける集積回路デバイスに近接して配置されている大量並列試験組立体の部分破断組立図である。
【図５６】
大量並列相互接続組立体の部分斜視図である。
【図５７】
中間システム板を有する大量並列試験組立体の部分拡大断面図であって、コンプライアンスのあるキャリア上の集積回路ダイ、システム板、及びパッドマトリクスを有する柔軟性のある回路に亘る段状のピッチと分布を示している。
【図５８】
ウェーハ上の集積回路デバイス、円形基板、及びシステム板の拡大層平面図である。
【図５９】
システム板に直接接続可能な、キャリアに搭載された集積回路デバイスの拡大層平面図である。
【図６０】
可撓性回路構造のある実施態様の部分断面図である。
【図６１】
可撓性回路膜構造を備えている、可撓性回路の別の実施態様を示す部分断面図である。
【図６２】
可撓性膜回路構造の部分斜視図であり、可撓性領域は電子試験カード構造の伸張として形成されている。
【図６３】
可撓性回路が電子試験カード構造に取り付けられている、別の可撓性回路構造の部分斜視図である。
【図６４】
可撓性回路がパワー及び接地バス構造の周りに巻き付けられ、可撓性回路を横切りパワーモジュールと母線の間に熱経路を含んでいるのが望ましい、試験用電子機器モジュールの好適な可撓性回路領域のある実施態様の部分断面図である。
【図６５】
可撓性回路の内表面上に搭載された複数のパワーモジュールが複数の母線と熱接触状態に置かれている、試験用電子機器モジュールの可撓性回路領域の、別の実施態様の部分断面図である
【図６６】
パワーモジュールが可撓性回路の外表面に電気的に接続され、母線と熱接触状態に配置されている、試験用電子機器モジュールの可撓性回路領域の第２の別の実施態様を示す部分断面図である。
【図６７】
統合モジュールベースが、第１の平面領域にパッドマトリクスを提供し、パワーモジュールが、パッドマトリクス及び１つ又はそれ以上の母線に電気的に接続され、母線と熱接触状態に配置されている、試験用電子機器モジュールの別の実施態様を示す斜視図である。
【図６８】
可撓性ばねプローブがシステム板の下面上に配置されている、中間システム板を有する別の大量並列試験組立体を示す一部破断組立図である。
【図６９】
インターポーザ構造が基板とシステム板の間に電気的接続を提供している、中間システム板を有する又別の大量並列試験組立体を示す一部破断組立図である。
【図７０】
ばねプローブを有する基板が、試験用電子機器モジュールに直接接続されている、基本的な大量並列試験組立体の部分破断組立図である。
【図７１】
基板と、パッドマトリクスを有する可撓性回路とに亘る段状のピッチ及び分布を示す、基本的な大量並列試験組立体の部分拡大断面図である。
【図７２】
バーンイン試験モジュールがシステム板に直接接続され、別々の温度制御システムが、試験を受けるウェーハに搭載された集積回路デバイス用と、試験用電子機器モジュール用とに提供されている、大量並列バーンイン試験組立体の一部破断組立図である。
【図７３】
大量並列試験組立体及び整列ハードウェア及び手順を示す第１の部分拡大断面図である。
【図７４】
大量並列試験組立体及び整列ハードウェア及び手順を示す第２の部分拡大断面図である。
【図７５】
大量並列試験システム用の試験回路の部分概略ブロック線図である。
【図７６】
複数のインタフェースモジュールが、複数のプローブばねインターポーザ及びシステム相互接続板構造を介して接続されている、大量並列インタフェース組立体の部分破断組立図である。
【図７７】
複数のインタフェースモジュールが、システム板及びシステム相互接続板構造を介して接続されている、大量並列インタフェース組立体の部分破断組立図である。
【図７８】
大量並列インタフェース組立体を使っている、複数のコンピュータシステム同士の接続を示す概略ブロック線図である。
【図７９】
大量並列インタフェース組立体を使っている、複数の電子回路同士の接続を示す概略ブロック線図である。
【図１】
2004501517.tif 000003
【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１０】
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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５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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