(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースを有し、該ベースは、再使用可能キャリヤの外部の半導体ダイの電気的接続を行なう複数のキャリヤ接点と、上面を備えた剛性部材と、該上面上の半導体ダイの可撓性基板と、該可撓性基板とベースとの間の複数の個々の柔軟部片からなる弾性のある柔軟性材料の層とを備え、
該ベース上の複数の導電性トレースとを有し、該導電性トレースが、キャリヤ接点に接続される第１端部と、半導体ダイのダイ接点と係合するように配置された第２端部とを備え、
半導体ダイを覆いかつ押圧力を付与して信頼性のある電気的接続を確保すべくベース上に着脱可能に配置できるように構成された蓋を有し、該蓋は少なくとも１つのヒンジによりベースに取り付けられており、
ベースの少なくとも１つの整合部材を有し、該整合部材は、半導体ダイの一部と係合して、蓋がベース上に配置される前に、前記ダイ接点がトレースの第２端部と係合するように半導体ダイを自動的かつ正確に整合させるための整合面を備え、
蓋が半導体ダイを覆うべく配置され、または半導体ダイに押圧力を付与する位置から移動されるか、半導体ダイが整合部材と係合される間に半導体ダイと係合すべく、ベースを貫通して延びている真空ポートと、
該蓋をベース上の所定位置に固定する固定具と、
ダイに力を対称的に付与する手段とを更に有し、該手段は、圧力板により蓋に取り付けられたベアリングを備え、圧力板にはベアリングを受け入れる孔が形成されており、ベアリングは、蓋が、ダイに接触すべく孔から突出するベアリングによりベース上の閉鎖位置に移動されるとダイと係合するように配置されており、前記手段は、圧力板に対してベアリングを押圧するばねを更に有し、ベアリングは、蓋がベース上の閉鎖位置に移動されるとダイに力を付与し、圧力板は、少なくとも１つの枢着ピンにより、摺動可能および回転可能に蓋に取り付けられている
ことを特徴とする半導体ダイ用の再使用可能キャリヤ。
【請求項２】
前記蓋は内面を備えておりかつ蓋の内面と半導体ダイとの間を押圧するように配置されたばねを設けることにより複数の導電性トレースの第２端部に対して半導体ダイを押圧すべく構成されていることを特徴とする請求項１に記載の再使用可能キャリヤ。
【請求項３】
前記整合部は、ダイの複数の面と係合する寸法および形状を有する孔を備えた板からなることを特徴とする請求項１に記載の再使用可能キャリヤ。
【請求項４】
前記板は、ダイの熱膨張係数と厳格に一致する熱膨張係数をもつ材料で作られていることを特徴とする請求項３に記載の再使用可能キャリヤ。
【請求項５】
前記蓋は、凹凸をもつダイ接触面を備えた圧力板を有することを特徴とする請求項１に記載の再使用可能キャリヤ。
【請求項６】
ベースと、
ダイを覆うべくベース上に着脱可能に配置される蓋と、
ダイに力を対称的に付与する手段とを有し、該手段は、圧力板により蓋に取り付けられたベアリングを備え、圧力板にはベアリングを受け入れる孔が形成されており、ベアリングは、蓋が、ダイに接触すべく孔から突出するベアリングによりベース上の閉鎖位置に移動されるとダイと係合するように配置されており、前記手段は、圧力板に対してベアリングを押圧するばねを更に有し、ベアリングは、蓋がベース上の閉鎖位置に移動されるとダイに力を付与し、圧力板は、少なくとも１つの枢着ピンにより、摺動可能および回転可能に蓋に取り付けられていることを特徴とする半導体を保持するキャリヤ。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、広くは集積回路および他の半導体デバイスの評価中に使用する固定治具(fixture)および方法に関する。より詳しくは、本発明は、半導体デバイスが試験されおよび／またはバーンインされる間に、未パッケージダイ(unpackaged die)またはチップスケールパッケージとして半導体デバイスを一時的に保持するための再使用可能キャリヤ、および再使用可能キャリヤを使用するバーンイン法および／または電気的試験法に関する。
２．従来技術の説明
集積回路およびメモリデバイスおよび個別パワートランジスタ等の他の半導体デバイスの製造が完了したとき、半導体デバイスは、消費者に出荷する前に、欠陥のある半導体デバイスを識別しかつ排除するため、バーンインおよび電気的試験を受ける。用語「バーンイン(burn-in)」は、半導体デバイスが制御された温度（一般的に、オーブン内の高温）で受ける手順であって、半導体デバイスが高温に維持されている間に、或る電気的作動バイアスおよび／または電気信号を半導体デバイスに供給する手順をいう。高温を使用すると、バーンインの間に半導体デバイスが受ける応力が促進され、このため、さもなくば使用されて直ぐ故障が生じるかもしれない限界のデバイスは、バーンイン中に故障し、従って出荷前に排除される。電気的試験において、デバイスの機能の完全な評価を得るため、より完全な１組の作動バイアスおよび電気信号がデバイスに供給される。
現在のプラクティスでは、半導体デバイスが回路ボードに挿入されるときにパッケージ内に組み付けられるまで、バーンインおよび完全な電気的試験の両方とも実行されない。バーンインの場合、パッケージされたデバイスが、特殊バーンインボード（該ボードは、バーンイン中に使用される電気的作動バイアスおよび／または信号を得るべくパッケージの充分な数の接触ピンまたは接触パッドを収容する回路トレースを有している）のソケットに一時的に挿入される。或るバーンイン用途では、接触は、パッケージされた集積回路の一定数のピンまたはパッドのみに行なう必要がある。性能を確認する電気的試験の場合には、集積回路がバーンインボードから取り外されて、パッケージされた集積回路の全てのピンまたはパッドへの電気的接触を可能にする固定治具内に配置される。
パッケージされた集積回路が、バーンインまたは電気的試験中に欠陥があることが判明したときは、該集積回路は廃棄しなければならない。欠陥のあるダイに加え、集積回路パッケージ自体も廃棄しなければならない。従って、集積回路の試験およびバーンインを、パッケージされる前のダイレベルで行なうことが多年に亘って望まれている。また、マルチチップモジュール（multi-chip modules:ＭＣＭ）の出現により、幾つかのダイをＭＣＭに組み立てるダイ形態でデバイスを実際に出荷することに対する新たな要望が生じている。ＭＣＭは困難でかつ修理に費用が嵩むため、ダイはＭＣＭに組み立てる前に試練されかつバーンインされなくてはならない。このことについて多くの提案がなされているが、いずれも汎用性がない。ダイレベルでのバーンインおよび／または電気的試験を妨げる大きな要因は、バーンイン中にダイを支持しかつ保護する固定治具がないこと、および／またはこのようなキャリヤに対する厳格な条件に適合する電気的試験がないことにある。
また、ダイは、ダイよりもパッケージの方が極く僅かに大きいチップスケールパッケージングを用いてパッケージされる。この場合、接点は依然として非常に小さく、かつパッケージはダイの外形に倣うため、この小さなデバイスに標準ソケットを利用することはできない。従って、チップスケールパッケージダイのバーンインおよび試験を行なうキャリヤーが要望されている。
発明の要約
従って、本発明の目的は、半導体ダイ（チップスケールパッケージにおける半導体ダイを含む）を一時的に保持するための新規な再使用可能キャリヤを提供することにある。
本発明の他の目的は、半導体ダイの電気的試験での使用にも適したバーンイン用半導体ダイを一時的に保持する再使用可能キャリヤを提供することにある。
本発明の他の目的は、半導体ダイのバーンイン評価に再使用可能キャリヤを使用する方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、再使用可能キャリヤを、半導体ダイの電気的試験にも使用できるようにする方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記方法で、慣用的なバーンインシステムおよびバーンインボードに使用できる、半導体ダイを一時的に保持する再使用可能キャリヤを提供することにある。
本発明の他の目的は、種々のサイズのダイおよび種々の数のピンに適した種々のサイズに容易に作ることができる半導体ダイを一時的に保持する再使用可能キャリヤを提供することにある。
本発明の更に別の目的は、半導体ダイを環境から保護できる、半導体ダイを一時的に保持する再使用可能キャリヤを提供することにある。
上記目的およびこれらに関連する目的は、本願に開示する新規な再使用可能ダイキャリヤおよびバーンインおよび／または電気的試験法を使用することにより達成される。本発明による再使用可能ダイキャリヤは、再使用可能キャリヤの外部の半導体ダイの電気的接続を行なう複数のキャリヤ接点を備えたベースを有している。ベース上の複数の導電性トレースは、キャリヤ接点に接続される第１端部と、半導体ダイのダイ接点と係合するように配置された第２端部とを備えている。複数の導電性トレースの第２端部と係合するダイ接点を備えた半導体ダイを位置決めするベース上の手段を使用できる。蓋は、半導体ダイを覆うべくベース上に着脱可能に位置決めできるように構成されておりかつヒートシンクとしても機能する。ダイがキャリヤ内に置かれたときに半導体ダイに力を加えるための力付与システムが設けられている。力付与システムは、ダイの表面上に力を均一に分散させるように構成することもできる。本発明の再使用可能ダイキャリヤは、ベース上の所定位置に蓋を固定する手段も有している。
未パッケージ半導体ダイのバーンインおよび／または電気的試験を行なう本発明の方法は、半導体ダイ用の再使用可能キャリヤおよび該キャリヤに設けられた複数の接点を用意する工程を有している。半導体ダイは、再使用可能キャリヤ内に挿入される。半導体ダイは、高温に加熱される。バーンイン入力電気バイアス（および任意であるが、信号）が、再使用可能キャリヤの外部の源から、少なくとも幾つかの接点に供給されかつ再使用可能キャリヤを介して半導体ダイに供給される。バーンイン入力電気信号が供給される場合にはこのバーンイン入力電気信号に応答するバーンイン出力電気信号が、半導体ダイから、および複数の接点のうちの少なくとも幾つかの接点から再使用可能キャリヤを介して受けられる。バーンイン出力電気信号は、半導体ダイを評価するのに使用できる。例えば、半導体ダイは、信号に基づいて、良品であるか欠陥品であるかを類別できる。電気的試験は、電気的試験入力信号を供給しかつ電気的試験出力信号（該信号は、半導体ダイの評価に使用できる）を受けることにより同様に行なうことができる。
本発明の上記目的およびこれらの関連目的、長所および特徴は、当業者ならば、添付図面に関連して以下に述べる本発明のより詳細な説明を読むことにより容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、半導体ダイを一時的に保持するための本発明による再使用可能キャリヤを示す分解斜視図である。
第２図は、使用できるように組み立てられた第１図の半導体ダイを一時的に保持するための再使用可能キャリヤを示す断面図である。
第３図は、第１図および第２図の半導体ダイを一時的に保持するための再使用可能キャリヤを示す平面図である。
第４図は、半導体ダイを一時的に保持するための再使用可能キャリヤが開放位置にあるところを示す第２図と同様な断面図である。
第５図は、半導体ダイを一時的に保持するための本発明による再使用可能キャリヤの第２実施形態を示す第２図と同様な断面図である。
第６図は、半導体ダイを一時的に保持するための再使用可能キャリヤの第５図の実施形態を示す第３図と同様な断面図である。
第６Ａ図は、半導体ダイと一時的に接触するための第５図の再使用可能キャリヤの基板部分を示す平面図である。
第６Ｂ図は、第６Ａ図の領域６Ｂの部分の断面図である。
第７図は、半導体ダイを一時的に保持するための本発明による再使用可能キャリヤの第３実施形態を示す平面図である。
第８図は、試験固定治具に使用する第７図の再使用可能キャリヤを示す平面図である。
第９図は、第８図の９−９線に沿う断面図である。
第１０図は、本発明による再使用可能キャリヤの他の実施形態の一部を示す平面図である。
第１１図は、第１０図のダイキャリヤ部分を示す側面図である。
第１２図は、２ピース釣合い圧力システムを備えた再使用可能キャリヤを示す斜視図である。
第１３図は、第１２図の再使用可能キャリヤが開放状態にあるところを示す斜視図である。
第１４図は、ダイが所定位置に配置された閉鎖状態にある第１２図の再使用可能キャリヤの、第１２図の１４−１４線に沿う断面図である。
第１５図は、第１２図の再使用可能キャリヤが開放状態にあるところを示す断面図である。
第１６Ａ図は、第１２図の再使用可能キャリヤの頂部を示す、第１５図の１６Ａ−１６Ａ線に沿う断面図である。
第１６Ｂ図は、第１２図の再使用可能キャリヤの頂部を示す、第１５図の１６Ａ−１６Ａ線に沿う断面図であり、釣合いブロックのＺ軸関節連結を示すものである。
第１６Ｃ図は、第１２図の再使用可能キャリヤの頂部を示す、第１５図の１６Ａ−１６Ａ線に沿う断面図であり、Ｘ軸回りの釣合いブロックの関節連結を示すものである。
第１６Ｄ図は、第１２図の再使用可能キャリヤの頂部を示す、第１６Ａ図の１６Ｄ−１６Ｄ線に沿う断面図であり、Ｙ軸回りの釣合いブロックの関節連結を示すものである。
第１７図は、４ピース釣合い圧力システムを備えた再使用可能キャリヤを示す斜視図である。
第１８図は、第１７図の再使用可能キャリヤが開放状態にあるところを示す斜視図である。
第１９図は、ダイが所定位置に配置された閉鎖状態にある第１７図の再使用可能キャリヤの、第１７図の１９−１９線に沿う断面図である。
第２０図は、第１７図の再使用機能キャリヤが開放状態にあるところを示す断面図である。
第２１Ａ図は、第１７図の再使用可能キャリヤの頂部を示す、第２０図の２１Ａ−２１Ａ線に沿う断面図であり、釣合いブロックのＺ軸関節連結を示すものである。
第２１Ｂ図は、第１７図の再使用可能キャリヤの頂部を示す、第２０図の２１Ｂ−２１Ｂ線に沿う断面図であり、Ｘ軸回りの釣合いブロックの関節連結を示すものである。
第２１Ｃ図は、第１７図の再使用可能キャリヤの頂部を示す、第２１Ａ図の２１Ｃ−２１Ｃ線に沿う断面図であり、Ｙ軸回りの釣合いブロックの関節連結を示すものである。
第２２図は、ボールベアリング点接触圧力システムを備えた再使用可能キャリヤを示す斜視図である。
第２３図は、第２２図の再使用可能キャリヤが開放状態にあるところを示す斜視図である。
第２４図は、第２２図の再使用可能キャリヤが閉鎖状態にあるところを示す断面図である。
第２５図は、第２２図の再使用可能キャリヤが開放状態にあるところを示す断面図である。
第２６Ａ図は、第２２図の再使用可能キャリヤの頂部を示す、第２５図の26Ａ−２６Ａ線に沿う断面図である。
第２６Ｂ図は、第２２図の再使用可能キャリヤの頂部を示す、第２５図の26Ａ図−２６Ａ線に沿う断面図であり、釣合いブロックのＸ軸関節連結を示すものである。
第２６Ｃ図は、第２２図の再使用可能キャリヤの頂部を示す、第２５図の26Ａ−２６Ａ線に沿う断面図であり、Ｘ軸回りの釣合いブロックの関節連結を示すものである。
第２６Ｄ図は、第２２図の再使用可能キャリヤの頂部を示す、第２６Ａ図の２６Ｄ−２６Ｄ線に沿う断面図であり、Ｙ軸回りの釣合いブロックの関節連結を示すものである。
第２７図は、ボールベアリング装填圧力板備えた再使用可能キャリヤを示す斜視図である。
第２７Ａ図は、第２７図の再使用可能キャリヤの蓋の斜視図であり、改良されラッチ機構に使用するラッチ面を示すものである。
第２７Ｂ図は、第２７図の再使用可能キャリヤのラッチを示す斜視図である。
第２７Ｃ図は、改良されたラッチ機構を示す拡大断面図である。
第２８図は、第２７図の再使用可能キャリヤが開放状態にあるところを示す斜視図である。
第２９図は、ダイが所定位置に配置された閉鎖状態にある第２７図の再使用可能キャリヤの、第２７図の２９−２９線に沿う断面図である。
第３０図は、第２７図の再使用可能キャリヤが開放状態にあるところを示す断面図である。
第３１Ａ図は、第２７図の再使用可能キャリヤの頂部を示す、第３０図の３１Ａ−３１Ａ線に沿う断面図である。
第３１Ｂ図は、第２７図の再使用可能キャリヤの頂部を示す、第３０図の３１Ａ−３１Ａ線に沿う断面図であり、釣合いブロックのＺ軸関節連結を示すものである。
第３１Ｃ図は、第２７図の再使用可能キャリヤの頂部を示す、第３０図の３１Ａ−３１Ａ線に沿う断面図であり、Ｘ軸回りの釣合いブロックの関節連結を示すものである。
第３１Ｄ図は、第２７図の再使用可能キャリヤの頂部の断面図であり、Ｙ軸回りの釣合いブロックの関節連結を示すものである。
第３２図は、再使用可能キャリヤのベース組立体を下から見た分解斜視図である。
第３３図は、第３２図の組み立てられたベース組立体を示す断面図である。
第３４図は、本発明による再使用可能キャリヤの他の実施形態の一部を示す断面図である。
発明の詳細な説明
図面、特に第１図〜第４図を参照すると、バーンインおよび／または電気的試験中に集積回路１２を一時的に保持するための再使用可能キャリヤ１０が示されている。再使用可能キャリヤ１０は、ベース１４と、ヒンジ１８によるベース１４に取り付けられた蓋１６とを有している。ベース１４には、適当なポリマー材料（例えばポリイミド）で形成された可撓性基板１９が、適当な接着剤または緊締具により取り付けられる。また、基板１９は、例えばＣ４またはフリップチップボンディング用の他のフリップチップの或る形式に使用するための、セラミックスまたはシリコンのような硬質の非可撓性材料で形成することもできる。４つの整合支柱２０はテーパ面２２を有し、該テーパ面２２は集積回路１２のコーナ２４と係合して、集積回路１２を基板１９の上面２６上に正確に位置決めする。ばね付勢形ラッチがベース１４の孔３２の突出部３０と係合して、蓋１６を集積回路１２上に閉じた状態に保持する。集積回路１２を整合させる機能をもつ整合支柱２０を補完するものとして、または該整合支柱２０に代えて、基板１９上の集積回路１２の位置を観察する窓を備えた視覚整合システム（図示せず）を設けることもできる。
基板１９の上面２６に設けられた導電性トレース３４には、集積回路１２の接触パッド（図示せず）またはＣ４または集積回路１２の他の導電性バンプ（図示せず）と係合して集積回路１２を基板１９の周囲の周辺接触パッド３８に接続する接触バンプ（図示せず）を設けることができる。別の構成として、バンプを、トレース３４に設けるのではなく集積回路１２に設けることもできる。蓋１６が集積回路１２上の閉鎖位置にあるとき、ばね４２が集積回路１２の上面４３（該上面４３は、集積回路１２の背面を形成する）と係合して、接触パッドを導電性トレース３４に対して充分な力で押し付ける押圧力を付与し、信頼性のある電気的接続を確保する。
可撓性基板１９とベース１４との間にはゴムまたは他の適当な柔軟材料からなる薄層を設けて、バンプ、ダイおよびベースの高さ差を補償するように構成できる。集積回路１２にソルダバンプ（図示せず）が設けられている場合には、柔軟材料を省略しても、柔らかいソルダバンプの柔軟性の長所が得られる。これにより、バーンインおよび試験後のソルダバンプの変形および共平面性が改善される。
第３２図および第３３図に示すように、柔軟材料２００は、接触バンプ（図示せず）の領域においてのみ可撓性基板１９の下に配置され、集積回路１２がキャリヤ内に配置されたときに集積回路１２に中央（第１図も参照されたい）が位置する領域２０１の下には柔軟材料２００が存在しないように適合させることもできる。これにより、集積回路１２上の力が接触バンプの領域に集中し、従って、より小さい力で、集積回路の接触パッドを接触バンプと充分に接触させることができる。また、各接触バンプの下に個々の柔軟性部片（例えば、シリコーンゴムの個々の小片）からなる柔軟材料２００を配置することにより、柔軟性を更に集中させることもできる。これにより、接触バンプの領域に力が一層集中され、かつ接触バンプとの充分な接触を確保するのに集積回路１２に加えなくてはならない力が低減され、かつダイの他の領域を押圧することが防止される。
これも第３２図および第３３図に示すように、上方板２０２は、集積回路１２を受け入れるための空所２０４を有している。この上方板２０２は、Alloy 42（Computer Technology Corporationから入手できる）のような適当な材料で作られかつ基板１９の上に配置される。集積回路１２がキャリヤ内に受け入れられると、上方板２０２は、集積回路の接触パッド基板１９の接触バンプとを機械的に整合させる。また、上方板２０２は、可撓性基板１９が使用されるときは該基板１９を平坦化する。上方板２０２は集積回路１２を整合させるのに使用され、第１図〜第４図の実施形態の整合支柱２０と置換される。
上方板２０２の材料（この実施形態ではAlloy 42）は、熱膨張係数（thermal coefficient of expansion:ＴＣＥ）に留意して選択すべきである。なぜならば、キャリヤおよびダイが加熱されたとき、キャリヤのＴＣＥとダイのＴＣＥとがかなり厳格に一致しなければならないからである。さもなくば、バーンイン中に接点と接触バンプとが互いに整合しなくなり、従って相互の電気的接続が喪失されてしまうであろう。ポリイミド（可撓性基板１９に使用されていた）のＴＣＥは、シリコンのＴＣＥとは大きく異なっている。一方、Alloy 42のＴＥＣはシリコンのＴＥＣに非常に近い。２つのAlloy 42板すなわちベースの間に可撓性基板１９をサンドイッチして、適当な接着剤を用いて可撓性基板をAlloy 42ベースすなわち整合板に接着させること望ましく、これにより熱膨張による可撓性基板１９の移動が半導体ダイの熱膨張による移動とより厳格に一致するように拘束される。
かくして、上方板２０２と協働して可撓性基板１９をサンドイッチするベース板２０６として、他のAlloy 42板が使用される。これにより、ベース２０８をAlloy 42で作る必要がなくなる。かくして、ベース２８はプラスチックのような安価な材料で形成することができる。同様に、Alloy 42の上方板２０２を使用することにより、上方ベースすなわちヒンジブロック２１０をAlloy 42で作る必要がなくなる。また、Alloy 42のサンドイッチにより一層頑丈になる。
上方ベースすなわちヒンジブロック２１０と、ベース２０８（前述のように、これらのヒンジブロック２１０およびベース２０８は、金属（Alloy 42）またはプラスチック等の適当な材料で作ることができる）とは、ねじ２１２により一体に固定される。
第２図、第４図および第５図に示すように、ベース１４、基板１９および柔軟材料を貫通して真空ポート４６が設けられており、基板１９上に集積回路１２を保持するための真空を供給できるようになっている。実際には、基板１９は、異なる技術を用いる幾つかの製造業者から商業的に入手できる基板が好ましい。例えば、基板を、Nitto Denkoから入手できるASMATで作ることだできる。
再使用可能キャリヤ１０は環境から保護されることは当然であり、このため、もはや、未パッケージ集積回路１２をクリーンルーム内で取り扱う必要はない。今や、再使用可能キャリヤ１０は標準バーンインまたは試験システムで使用できる。
バーンインを行なうため、集積回路１２を含む一時的パッケージ（temporary package）１０がバーンインボード５０上のソケット４８内に装填され、該ソケット４８は次にバーンインシステムに装填され、ここで標準バーンインが遂行される。基板１９のパッド３８（今や、一時的パッケージ１０の一部になっている）はバーンインソケット４８のリード線５２と接触する。慣用的に行なわれているように、バーンインは、集積回路に作動電位のみを印加して行なうか、作動電位と、集積回路１２を作動させるべく供給される作動信号との両方を印加するか、または作動電位および作動信号の両方を印加しかつバーンイン中に集積回路１２からの出力信号の検出することにより行なうことができる。
第５図および第６Ｂ図には、メモリ集積回路６２に使用する他の再使用可能キャリヤ６０が示されている。種々の形状の集積回路６２を正確な位置に受け入れて、集積回路６２の接触パッドが基板７０の接触バンプと係合するようにするテーパ状整合支柱６４が配置されている。第１図〜第４図の実施形態と同様に、可撓性ポリイミド基板７０の銅製トレース７２は、集積回路６２の接触パッドと係合して集積回路６２を基板７０の縁部７７の回りの周辺接触パッド６８に接続する。図示しかつ説明した点を除き、本発明の第５図〜第６Ｂ図の実施形態の構造および作動は、第１図〜第４図の構造および作動と同じである。
第７図には、基板８４に試験のための付加接触パッド８２が設けられた再使用可能キャリヤ８０が示されている。試験（試験は、しばしば、バーンインより多くの接点を必要とする）を行なうため、再使用可能キャリヤ８０はテスター（図示せず）のプローブカード８６（第８図および第９図）内に装填される。プローブカード８６は、エポキシまたはポリイミドボード８９上に複数の導電性トレース８８を有しており、各導電性トレース８８は、試験のための付加パッド８２に接触するプローブチップ９０およびテスター接続部９２に接続される。明瞭化のため、１２個のトレース８８のみが示されている。実際には、プローブカード８６に数百個の導電性トレース８８およびプローブチップ９０を設けることができる。付加パッド８２は、基板８４の導電性トレース９３により、試験を受けている集積回路に接続されかつ試験に必要な付加接点に使用される。基板８４のこの構造は、バーンインに使用するソケット４８（第１図）のピンの本数を、試験に必要とされる本数よりもかなり減少させることが可能であり、一般にプローブカードの数千倍以上のバーンインソケットが必要であるため、バーンインのコストを節約できる。電気的試験は、バーンインの前または後に行なわれる。
第１０図および第１１図にはダイキャリヤ１００の一部が示されており、このダイキャリヤ１００では、固定支柱１０２とばね１０４との組合せがダイキャリヤの整合機構を形成している。支柱１０２およびばね１０４がベース１０６に取り付けられておりかつ可撓性基板１０８を貫通して延びている。固定支柱１０２はダイ１１４の２つの隣接側面１１０、１１２の位置を固定し、ダイが基板１０８上に適正に位置決めされることを確保する。支柱１０２の基部のテーパは、ダイ１１４が支柱１０２に押し付けられたときに２つの隣接側面１１０、１１２を押さえ込む作用をする。支柱１０２に対してダイ１１４を保持する押圧力は２つのばね１０４により加えられ、これらのばね１０４は、該ばねと接触するダイの２つの縁部１１８に僅かな下向きの圧力を加える形状を有している。ダイ１１４に作用するこの下向き圧力は、ダイ位置決め機構（図示せず）がダイを解放しかつダイ１１４から離れるときに１１４を所定位置に保持し、ダイとダイ位置決め機構との間のあらゆる静電引力または分子引力に打ち勝つ。この圧力は、バーンインまたは試験後にキャリヤ蓋（図示せず）が開かれるときに、ダイ１１４を所定位置に保持するのと同じ機能をする。図示しかつ説明した点を除き、本発明の第１０図および第１１図の実施形態の構造および作動は、第１図〜第６Ｂ図の構造および作動と同じである。
集積回路１２の上面４３と係合して押圧力を付与する第４図のばね４２は、対称的すなわち均一に表面４３に力を加える別の力付与機構に置換することができる。このような力付与システムとして面接触圧力システムの形態をなすものがあり、これらの幾つかの実施形態を以下に説明する。
第１２図〜第１６Ｄ図には、Ｚ軸およびＸ軸に沿って力を均一に分散させる２ピース釣合い圧力システムを備えた再使用可能なダイキャリヤ２２０が示されている。図示のように、２ピース釣合い圧力システムは、釣合いブロック２２２と、該釣合いブロック２２２が取り付けられる回転ピン２２４とを有している。回転ピン２２４は、蓋２２８の両側面から延びているフランジ２２６内でＹ軸に沿って回転できるように取り付けられておりかつ蓋２２８の主平面に対して垂直な方向（第１２図で見てＺ軸方向）に移動することもできる。かくして、半導体ダイ２３０に直接力を加える圧力板として機能する釣合いブロック２２２は、Ｙ軸の回りで枢動し、Ｘ軸に沿って力を均一に分散させることができる。圧縮ばね２３２は、蓋２２８の主平面に対して垂直なＺ軸に沿う回転ピン２２４および釣合いブロック２２２の移動を制御する。このばね２３２は、押圧力を、回転ピン２２４を介して釣合いブロック２２２、従って半導体ダイ２３０に加える。半導体ダイ２３０と接触する別の圧力板を釣合いブロック２２２の下面に取り付けるか、釣合いブロック２２２自体を圧力板として使用することもできる。
第１６Ａ図および第１６Ｂ図に示すように、ばね２３２は、釣合いブロック２２２を押圧して、該釣合いブロック２２２をＺ軸に沿って移動させることができる。第１６Ｄ図は、Ｙ軸の回りで釣合いブロック２２２が枢動し、これにより釣合いブロック２２２がＸ軸に沿って力を均一に分散させることを示す。第１６Ｃ図に示すように、ばね２３２は、その撓みにより幾分移動し、釣合いブロック  ２２２をＸ軸の回りで枢動させることもできる。
作動に際し、半導体ダイ２３０はキャリヤ２２０内に置かれる。蓋２２８は、第１５図および第１４図に示すように解放位置から移動される。蓋２２８が閉じられると、釣合いブロック２２２が半導体ダイ２３０と接触するようになる。釣合いブロック２２２はＸ軸に沿って力を分散させるように枢着されているので、釣合いブロック２２２により半導体ダイ２３０に加えられる力は、半導体ダイ２３０のＸ軸に沿ってより均一に分散される。これにより、過大圧力がダイ２３０の一端（例えば、蓋２２８のヒンジに最も近い端）に加えられる傾向が低減される。このような過大局部圧力は、半導体ダイ２３０に直接損傷を引き起こすことがある。また、過大圧力はダイ２３０に「姿勢ずれ（flip）」（ヒンジ２３６に近い端が下がり、他端が上がる）を引き起こし、このため、キャリヤ２２０内でダイ２３０が不適正に位置決めされかつ蓋２２８が完成閉鎖位置に移動されると損傷を引き起こす。ばね２３２はまた、釣合いブロック２２２従ってダイ２３０に作用する力の大きさを制御して押圧し、かつより均一に力を分散させることに寄与する。蓋２２８がほぼ閉じられると、蓋２２８のコーナがラッチ２３８と係合し、該ラッチ２３８の傾斜面２４０によりラッチ２３８に横向きの力が加えられる。これによりラッチ２３８が、仮想線で示す位置へと蓋２２８から離れる方向に移動する。蓋２２８が閉じられると、ベースに実質的に平行な位置に到達し、ラッチ２３８（該ラッチ２３８は、捩りばね２４２によりばね付勢されている）は蓋２２８の方向に移動する。ラッチ２３８は蓋２２８の対応するラッチ面２４４と係合して、蓋２２８を固定する。
第１７図〜第２１Ｃ図に示す再使用可能ダイキャリヤ２５０は、Ｚ軸、Ｘ軸およびＹ軸に沿って均一に力を分散させる４ピース釣合い圧力システムを有している。４ピース釣合い圧力システムは、釣合いブロック２５２と、回転ピン２５４と、２つの圧力板２５６とを有している。回転ピン２４４は蓋２５８から延びているフランジ２５７に枢着されておりかつ蓋２５８の主平面に対して垂直な方向（第１７図で見てＺ軸方向）に移動することもできる。釣合いブロック２５２は回転ピン２５４に取り付けられておりかつ回転ピン２５４の軸線（第１７図のＹ軸に一致する）の回りで枢着する。蓋２５８と回転ピン２５４との間には圧縮ばね２６２が配置されていて、回転ピン２５４の移動を制御しかつ半導体ダイ２３０に対する押圧力を付与する。釣合いブロック２５２に下面には２つのパッド２６１が取り付けられている。２つのパッド２６１には２つの圧力板２５６が枢着されていて、これらの圧力板２５６は、回転ピン２５４の軸線を横切る軸線（第１７図で見てＸ軸に相当する軸線）の回りで移動できる。Ｙ軸の回りで釣合いブロック２５２の枢動により、力をＸ軸に沿って分散でき、一方、Ｘ軸の回りで圧力板２５６の枢動により、圧力板２５６はＹ軸に沿って力を分散することができる。
第２１Ａ図に示すように、ばね２６２は、回転ピン２５４および釣合いブロック２５２がＺ軸に沿って移動できるように押圧する。回転ピン２５４はフランジ２５７内で摺動でき。釣合いブロック２５２の移動を可能にする。第２１Ｂ図には、圧力板２５６がＺ軸の回りを枢動し、Ｙ軸に沿って力を分散させることが示されている。第２１Ｃ図は、釣合いブロック２５２がＹ軸の回りを枢動し、Ｘ軸に沿って力を分散させることを示している。
半導体ダイ２６０がキャリヤ２５０内に置かれた後、蓋２５８は、第２０図および第１９図に示すように、開放位置から閉鎖位置へと移動される。蓋２５８が閉じられると、圧力板２５６が半導体ダイ２６０と接触するようになる。前述のように、圧力板２５６はＸ軸の回りで枢動でき、圧力板２５６を保持する釣合いブロック２５２はＹ軸の回りで枢動できる。かくして、釣合いブロック２５２と圧力板２５６との関節連結は、力を、Ｙ軸およびＸ軸に沿って均一に分散させ、これによりダイ２６０の姿勢ずれの可能性すなわち不均一な力の分散による損傷を引き起こす可能性を低減させる。ばね２６２はまた、ダイ２６０に作用する力の大きさを制御して圧縮し、かつ釣合い圧力システムとダイ２６０との間に柔軟性を与える。蓋２５８が閉鎖位置に到達すると、ラッチ２６４が蓋２５８のラッチ面２６６と係合し、蓋２５８を固定する。この４ピースシステムは、大面積のダイに特に有効であり、全面接触してダイ２６０の前述のような姿勢ずれを防止する。
第２２図〜第２６図は、点接触圧力システムを備えた再使用可能ダイキャリヤ２７０を示し、図示のダイキャリヤ２７０は、表面２７３に孔２７１が形成された圧力板２７２を有し、該圧力板２７２は枢着ピン２７４を介して蓋２７８に取り付けられている。孔２７１は、ボールベアリング２７６を受け入れることができるように内面から座ぐりされており、ボールベアリング２７６は圧力板２７２の表面２７３から突出している。座ぐり孔２７１は、圧力板２７２の表面２７３に対するボールベアリング２７６の横方向移動を拘束する機能を有している。ボールベアリング２７６の横方向移動は、圧力板２７２の壁からの突出部（図示せず）等の他の手段によっても制御することができる。ボールベアリング２７６と蓋２７８との間に配置された圧縮ばね２８０が、圧力板２７２に対してボールベアリング２７６を押し付ける。
この点接触圧力システムでは、ボールベアリング２７６は、半導体ダイ２８２に力を加えるのに使用される。第２３図および第２４図に示すように、圧力板２７２の表面２７３はテーパ状になっている。これにより、圧力板２７２自体がダイ２８２に不均一な力を加える可能性がなくなる。圧力板２７２の表面２７３のテーパは、ボールベアリング２７６が力付与システムと半導体ダイ２８２との間の最初の接触点となることを確保する。
作動に際し、半導体ダイ２８２はキャリヤ２７０内に置かれ、蓋２７８が開放位置から閉鎖位置に移動される。圧力板２７２のオフセット枢支およびテーパ状表面２７３により、ボールベアリング２７６は半導体ダイ２８２と最初に接触する。ボールベアリング２７６が湾曲表面２７３になっているため、表面２７３があらゆる傾斜に適合でき、圧縮ばね２８０はＺ軸に沿う柔軟性を与える。圧力板２７２はボールベアリング２７６上で枢動できるが、一般に圧力板２７２は半導体ダイ２８２とは接触しないので、必要な関節連結の大きさ（magnitude of articulation）は、面接触設計の場合より小さくすべきである。
この点接触圧力システムは、半導体ダイの全面積に亘る、すなわちＸ軸およびＹ軸の両軸に沿う力分散の対称性を向上させるため、ソルダバンプ形ダイまたは他の集積回路に使用できる。また、半導体ダイと圧力板との間の接触面積が小さくなり、このため、ダイと圧力板との間の表面引力および真空が低下する。表面引力および真空等の「くっ付き」は好ましいものではない。なぜならば、取出しのために蓋を開けるときに、ダイが圧力板の表面にくっ付いてしまい、ダイの不適正な位置決めを招くからである。
別の構成として、前述または後述の面接触圧力システムには、接触面積を減少させるように構成された圧力板を設けることができる。これは、圧力板の表面に、尖鋭点、溝、交線または他の凹凸形状を付して粗面化することにより達成できる。
第２７図〜第３１Ｄ図には、ボールベアリング装着形圧力板２９２を備えた再使用可能キャリヤ２９０の形態をなす他の面接触圧力システムが示されている。蓋２９８から延びているフランジ２９１には、圧力板２９２が移動可能に取り付けられている。圧力板２９２は、２本のねじの形態をなす枢着ピン２９４に取り付けられている。枢着ピン２９４は、所定位置に圧嵌めすることもできる。これらのピン２９４はフランジ２９１のスロット２９３を通って延びており、かつフランジ２９１の内側からナットその他の緊締具（図示せず）により固定できる。スロット２９３は、ピン２９４が枢動することおよび圧力板２９２の表面２９５を横切る方向（Ｚ軸に沿う方向）に移動することを可能にする。圧力板２９２には凹部２９６が形成されており、該凹部２９６は第２９図に座ぐり孔の形態で示されている。ボールベアリング３００は凹部２９６の近傍で圧力板２９２に当接しており、凹部２９６は、圧力板２９２の表面に平行なベアリング３００の移動を制御する。圧力板２９２は、ボールベアリング３００の回りであらゆる方向に枢動できる。ベアリング３００は、該ベアリング３００と蓋２９８との間に配置された圧縮ばね３０２によりばね押圧されており、これにより圧力板２９２に押し付けられている。
この実施形態では、枢着ピン２９４が蓋２９８のヒンジ３０４の方向にオフセットされている。圧縮ばね３０２は、枢着点から離れた軸線を通ってボールベアリング３００および圧力板２９２に対して力を作用するので、圧力板２９２を、第３０図および第３１Ｄ図に示すようにベース３０６に向かって傾斜させる。かくして、蓋２９８を閉じると、半導体ダイ３０８に対する圧力板２９２の接近角(incident angle)が減少され、圧力板２９２に表面は半導体ダイ３０８の表面に対して実質的に平行になる。この接近角の減少により、力をダイ３０８に対してより均一に加えることが可能になり、ダイの移動すなわち姿勢ずれの可能性が低下される。枢着ピン２９４は圧力板２９２の中心線上（従って、オフセットしていない位置）に配置することもでき、この場合の効果として、半導体ダイ３０８に対する圧力板２９２の接近角が大きくなる。
半導体ダイ３０８がキャリヤ２９０内に置かれて蓋２９８が閉じられると、圧力板２９２が、ほぼ平行な態様で配向されたダイ３０８の表面に接近する。圧力板２９２はボールベアリング３００の回りで枢動してダイ３０８の表面上で力を均一に分散させ、ばね３０２は圧縮されて、制御された力をダイ３０８に加える。蓋２９８が閉鎖位置に到達すると、ラッチ３１０が作動して蓋２９８を固定する。
この実施形態では、ラッチ３１０および蓋２９８のラッチ面３１１が、第２７Ａ図〜第２７Ｃ図に示すような改善された形状を有している。ラッチ面３１１は、該ラッチ面３１１がラッチ３１０と係合するとき、該ラッチ３１０の上方に突出する傾斜部分３１２を有する。例えば第１４図の実施形態に示したラッチ構造では、蓋２９８に加えられる上向きの力によってラッチ３１０が外れる方向に枢動され、蓋２９８がばねで開かれてしまう傾向がある。これは、ダイキャリヤを振動(jarring)することから不意に開いてしまう傾向を増大させる。図示の改善された構造では、蓋２９８に加えられる上向きの力によって、傾斜部分３１２がラッチ３１０の上面３１４と係合するまで、蓋が僅かに持ち上げられる。この時点では、傾斜部分３１２がラッチ３１０に下向きの力を加え、ラッチ３１０がその円弧運動を続けることを防止するため、蓋２９８は閉じられた状態に維持されるｑまた、蓋２９８の下方のラッチ面３１６が、ラッチ３１０の対応ラッチ面３１８と同じ角度で傾斜している。これは、蓋２９８を持ち上げることにより発生されるあらゆる力を、ラッチ３１０の弧から離れる方向に配向する傾向を有する。これは、キャリヤが振動を受けまたは落下されることから不意に開いてしまうことに対する抵抗性を大きくする長所をもたらし、本願に開示するキャリヤを含むあらゆる再使用可能キャリヤに使用することができる。
第３４図は、面接触圧力システムの第２７図〜第３１図に示したものとは別の構成を示し、この構成はパッケージ高さを最小にするように設計されている。軸３５２が取り付けられるスロット３５０が、蓋３５６ではなく圧力足３５４に配置されている。ばね３５８が、軸３５２と圧力足３５４の底部３６０との間で軸３５２の下に配置されている。ここに図示しかつ説明するもの以外に、第３４図の実施形態の構造および作動は、本発明の第２７図〜第３１Ｄ図の実施形態の構造および作動と同じである。
上記力付与システムは、ダイの熱放散目的のためのヒートシンクとして設計することができる。例えば、圧力板、ボールベアリングおよび他の構成部品は、より優れた伝熱能力および裏面バイアミング（backside biasing）が得られる亜鉛またはアルミニウム等の金属で作ることができ、これにより、バイアス電圧をダイの裏面に印加できる。また、本発明のシステムは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸に関して説明したが、必ずしも相互直交軸に沿って作動しないシステムを考えることもできる。
以上より、本発明の前述の目的を達成できるバーンインおよび電気的試験のための新規な再使用可能ダイキャリヤが提供されたことが容易に理解されよう。再使用可能キャリヤは半導体ダイを一時的に保持する。一形態では、再使用可能キャリヤは、バーンインのために半導体ダイを一時的に保持し、かつ半導体ダイの電気的試験での使用に適している。本発明のこの形態は、試験用キャリヤ内の集積回路と接触するための再使用可能キャリヤに特別な接触パッドを設けることができるため、僅かな数のピンのみが必要とされるバーンインソケットを大幅に節約できる。本発明の方法は、半導体ダイのバーンイン評価（および任意であるが半導体ダイの電気的試験）のための再使用可能キャリヤを使用している。種々のサイズのダイおよび種々の本数のピンに適した種々のサイズの再使用可能キャリヤを容易に提供できる。１つのバーンインボード設計は、基板の再設計によりキャリヤ内の種々の集積回路ダイに使用できる。種々の集積回路への信号の適正配向は、キャリヤ内の種々の基板の使用により達成される。この能力は、万能バーンインボードの方向に移動できることを意味する。再使用可能キャリヤでは、半導体ダイは環境から保護される。
当業者ならば、図示しかつ説明した本発明の形態および詳細の種々の変更をなし得ることは明白であろう。例えば、ダイの表面と接触する釣合いブロックおよび圧力板の表面には凹凸を形成して、圧力板とダイとのくっ付きを低減させることができる。このような変更は、請求の範囲の記載の精神および範囲内に包含されるものである。
【図１】
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【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６Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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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２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２６Ｄ】
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【図２７】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３４】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３１Ｃ】
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【図３１Ｄ】
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【図３２】
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【図３３】
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