CN102707100A - 倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置，包括：电气互连衬底和为该电气互连衬底提供机械支撑的夹具，所述夹具包括底座、支架及弹力机构，其中，所述弹力机构与所述支架活动连接，所述支架与所述底座固定连接，所述底座中设有与裸芯片放置区域相对应的经过抛光打磨的金属表面，所述电气互连衬底的上表面与所述弹力机构过盈连接，所述电气互连衬底的下表面与所述裸芯片放置区域相对应。采用本发明，可以将芯片平整朝上地放置于底座中，而将电气互连衬底倒扣于芯片之上，实现极薄裸芯片的参数测试和老化筛选，使裸芯片在技术指标和可靠性指标上达到封装成品等级要求的同时，确保不给裸芯片带来额外损伤。

Description

倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置

技术领域

本发明涉及裸芯片的可靠性测试技术，特别是涉及倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置。

背景技术

整机系统的小型化、智能化要求高性能、高集成度和高可靠性的组件或模块。组件和模块的广泛应用促进了对裸芯片的巨大需求。高可靠整机系统要求高可靠的组件和模块，这些高可靠的组件和模块均需要已知其质量和可靠性信良好裸芯片。KGD（Known Good Die，已知合格芯片）是通过对裸芯片的功能测试、参数测试、老化筛选和可靠性试验使裸芯片在技术指标和可靠性指标上达到封装成品的等级要求的裸芯片。现在组件或模块采用的裸芯片都是未经全参数测试和老炼筛选的未知质量和可靠性的裸芯片，特别是进口裸芯片的质量和可靠性更不能保证。因此，如何保证所使用的裸芯片能够达到所要求的可靠性水平成为一个急需解决的问题。

传统的技术针对裸芯片主要是通过常温下的探针测试而获得一定质量保障的裸芯片，不能进行全参数测试，更无法满足高可靠应用场合需要对微波裸芯片进行－55℃～125℃温度范围的性能参数测试和高温老炼筛选的要求。一种稍微改进的方式是通过临时封装夹具设计技术进行裸芯片的临时封装测试和老炼筛选，但是，对于较薄的裸芯片容易在芯片装卸载过程中因受力不均而损伤甚至压碎裸芯片，如GaAs MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuit，单片微波集成电路）微波裸芯片，其芯片厚度小于150um。此外，该结构是将芯片固定压力全部压在芯片上，受力部分在芯片的键合区，对于芯片键合区较少的产品，在测试、筛选过程中容易导致裸芯片的横向位移，影响对准精度和损伤芯片焊盘。因此，以上两种裸芯片可靠性保证方法在应用上均具有较大的局限性。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置，能够实现极薄裸芯片的参数测试和老化筛选。

一种倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置，包括：

电气互连衬底和为该电气互连衬底提供机械支撑的夹具，所述夹具包括底座、支架及弹力机构，其中，所述弹力机构与所述支架活动连接，所述支架与所述底座固定连接，所述底座中设有与裸芯片放置区域相对应的经过抛光打磨的金属表面，所述电气互连衬底的上表面与所述弹力机构过盈连接，所述电气互连衬底的下表面与所述裸芯片放置区域相对应。

上述倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置，与传统技术中将芯片倒扣的方式不同，本发明提出了一种将芯片平整朝上地放置于底座中，而将电气互连衬底倒扣于芯片之上，同时改进了夹具的结构以及采用经过抛光打磨的金属表面帮助裸芯片散热，从而实现了极薄裸芯片准确的参数测试和老化筛选，使裸芯片在技术指标和可靠性指标上达到封装成品等级要求的同时，确保不给裸芯片带来额外损伤。

在其中一个实施例中，还包括：

位于所述电气互连衬底和所述底座之间的薄膜，其中，所述薄膜设有与所述裸芯片放置区域相对应的开口。

实施本实施例，所述薄膜主要用于防止裸芯片横向位移，并且能够隔绝电气互连衬底与底座的电连接。

在其中一个实施例中，所述电气互连衬底采用双面挠性覆铜薄膜，由导电金属材料层和聚酰亚胺基片通过粘结剂粘合。

实施本实施例，所述电气互连衬底采用双面挠性覆铜薄膜，挠性覆铜薄膜材料具有良好的化学稳定性和加工相容性，能实现在裸芯片测试中对每个键合区均有良好的接触。

附图说明

图1为本发明倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置的示意图；

图2为本发明倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置的剖面图；

图3为本发明倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置的剖面放大图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

图1为本发明倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置的示意图。

图2为本发明倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置的剖面图，包括：

电气互连衬底3和为该电气互连衬底3提供机械支撑的夹具，所述夹具包括底座1、支架及弹力机构，其中，所述弹力机构与所述支架活动连接，所述支架与所述底座1固定连接，所述底座1中设有与裸芯片12放置区域相对应的经过抛光打磨的金属表面，所述电气互连衬底3的上表面与所述弹力机构过盈连接，所述电气互连衬底3的下表面与所述裸芯片12放置区域相对应。

本发明提出一种芯片平整朝上放置而倒扣互连衬底的方法，与传统方法中挤压倒扣芯片背面的方式有根本性的区别，本发明通过调整弹力机构的施压力度，能够精确地把握倒扣互连衬底3对裸芯片12的压力大小。并且找准了着力点，以少数的键合区作为着力点施加适当的接触压力。同时改进夹具的结构和底座上与裸芯片12相对应的放置区域，裸芯片12平整放置在经过抛光打磨的金属表面，能有效降低芯片所受压强，避免芯片额外损伤。从而，实现极薄裸芯片12的参数测试和老化筛选，使裸芯片12在技术指标和可靠性指标上达到封装成品等级要求的同时，确保不给裸芯片12带来额外损伤。本发明主要解决了较薄裸芯片临时封装时易碎的问题和较少键合区接触产品的芯片固定问题。

所述底座中与裸芯片12相对应的放置区域为经过抛光打磨的金属表面。底座1的经过抛光打磨的金属表面与芯片背面的直接接触有利于芯片散热，进一步地，有助于准确地测量裸芯片的参数和进行老化筛选。

所述经过抛光打磨的金属表面中设有真空吸孔，所述吸孔利用吸力固定裸芯片的位置，避免较薄的芯片因设备抖动而发生位移。

位于所述电气互连衬底3和所述底座1之间的薄膜2，其中，所述薄膜2设有与所述裸芯片12放置区域相对应的开口。

薄膜2主要用于防止芯片横向位移和隔绝电气互连衬底与垫片的电连接。另外，真空吸孔和薄膜同时配合使用实现裸芯片12的固定，防止裸芯片12的横向位移和损伤碎裂。

所述薄膜2由表面涂有绝缘涂层的金属材料复合而成，薄膜的厚度与裸芯片12的厚度一致。在一个实施例当中，所述薄膜2采用涂有聚酰亚胺层的金属材料等制作，主要用于防止芯片横向位移和隔绝电气互连衬底与垫片的电连接。其中，薄膜2厚度与裸芯片12厚度一致，能够分散压力，防止较薄的裸芯片12因受力不均而破损。

与所述电气互连衬底3、所述底座1分别相连的支撑固定件4，该支撑固定件4设有与所述电气互连衬底3的接线相对应的引线槽。支撑固定件4采用半封闭结构，所述引线槽便于所述电气互连衬底3的测试信号的引入、引出。

所述支架还包括，与所述支撑固定件相连的盖板支撑件6，该盖板支撑件6与所述弹力机构相连；

所述弹力机构包括，与所述盖板支撑件相连的压力弹簧10，与该压力弹簧相连的钢珠11，以及位于所述钢珠10与所述电气互连衬底3之间的弹力盖板5。

实施本实施例，采用压力弹簧11和钢珠10组成弹力机构，再通过弹力盖板5对电气互连衬底3施加压力，增大受力面积。避免电气互连衬底3因受力不均而压碎芯片。

在一个具体实施例当中，盖板支撑件6包括：围绕所述弹力机构的压爪，其中，所述压爪的下表面呈波浪形触面。优选地，所述盖板支撑件6周边设置四个对称分布的压爪，与弹力盖板5配合实现倒扣电气互连衬底3的多点压接，所述压爪和所述弹力盖板5的底部采用波浪形触面结构，能增加与电气互连衬底3的压接点及摩擦力。

如图1所示，所述支架主要包括螺栓7、螺杆8、支撑弹簧9。底座1和薄膜2与支撑固定件4一起通过螺栓固定件（螺栓7和螺杆8）实现精密装配，底座1中间区域开有真空吸孔，薄膜中心区域开有比芯片尺寸略大的开口；支撑固定件4两侧半封闭设计（两侧开口），设有引线槽便于电气互连衬底电信号的引出。盖板支撑件5通过弹力机构（包括压力弹簧11、钢珠10以及弹力盖板5）实现活动连接，盖板支撑件6外围区域设有均布的压爪。

所述支撑固定件4、所述弹力盖板5和所述盖板支撑件6采用耐高温PPS塑料开模制作而成。它们提供装配位和螺栓固定位，方便夹具的装配和拆卸。

图3为本发明倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置的剖面放大图。

所述电气互连衬底采用双面挠性覆铜薄膜，由导电金属材料层和聚酰亚胺基片通过粘结剂粘合。挠性覆铜薄膜材料具有良好的化学稳定性和加工相容性，加工不损失其原有的电性能、耐热性能和机械性能，具有一定的延展性。能满足生产工艺中的钻孔、电镀、蚀刻等加工工艺要求。因此用该类挠性覆铜薄膜材料制成的电气互连衬底能实现在裸芯片12测试中对每个键合区均有良好的接触。

所述电气互连衬底的下表面设有与所述裸芯片12放置区域相对应的金属凸点。与裸芯片12互连的金属凸点采用金丝球制作，相比传统的铜凸点，具有更好的电接触性能和更大的柔性，能保证良好的电接触以及保护裸芯片12的键合区区免受损伤。

需要补充说明的是，底座1是整个裸芯片12测试装置的支撑平台，提供定位和装配螺栓位，采用导热性良好且热膨胀系数较小的金属材料打磨、抛光制作，所述裸芯片12放置区域能提供平整、光滑的金属表面，避免芯片损伤，同时可显著增强裸芯片12在老炼过程中的散热效果，实现裸芯片12的满功率老炼。

裸芯片装载实施过程中，首先将被试验裸芯片的电路面朝上放置在平整的底座1上并沉于薄膜2的开口中，底座1以及其中心区域的真空吸孔和薄膜2同时配合使用实现裸芯片的固定，防止裸芯片的横向位移和损伤碎裂，底座1与裸芯片背面的直接接触有利于芯片散热。电气互连衬底3中心焊盘设有显露的金属凸点区，将电气互连衬底3电路面朝下倒扣在裸芯片表面，使朝下的互连金属凸点和裸芯片键合区区相对应，当盖板支撑件6压下时，弹力盖板5和盖板支撑件6的压爪可同时压合在倒扣互连衬底的背面，实现电气互连衬底3与裸芯片的电气互连。压合后，电气互连衬底外围背面布置的金属接触区显露在支撑固定件4的两侧开口区域，用于电气互连衬底和外部测试信号的连接。装载好的裸芯片就可以进行老化和全温度范围的电性能测试，合格芯片就成为KGD（Known Good Die，已知合格芯片）。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置，其特征在于，包括：

电气互连衬底和为该电气互连衬底提供机械支撑的夹具，所述夹具包括底座、支架及弹力机构，其中，所述弹力机构与所述支架活动连接，所述支架与所述底座固定连接，所述底座中设有与裸芯片放置区域相对应的经过抛光打磨的金属表面，所述电气互连衬底的上表面与所述弹力机构过盈连接，所述电气互连衬底的下表面与所述裸芯片放置区域相对应。

2.根据权利要求1所述的倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置，其特征在于，还包括：

位于所述电气互连衬底和所述底座之间的薄膜，其中，所述薄膜设有与所述裸芯片放置区域相对应的开口。

3.根据权利要求2所述的倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置，其特征在于：

所述薄膜由表面涂有绝缘涂层的金属材料复合而成，薄膜的厚度与裸芯片的厚度一致。

4.根据权利要求1至3任一项所述的倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置，其特征在于：

所述电气互连衬底采用双面挠性覆铜薄膜，由导电金属材料层和聚酰亚胺基片通过粘结剂粘合。

5.根据权利要求1至4任一项所述的倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置，其特征在于：

所述经过抛光打磨的金属表面中设有真空吸孔。

6.根据权利要求1至5任一项所述的倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置，其特征在于，所述支架包括：

与所述电气互连衬底、所述底座分别相连的支撑固定件，该支撑固定件设有与所述电气互连衬底的接线相对应的引线槽。

7.根据权利要求6所述的倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置，其特征在于：

所述支架还包括，与所述支撑固定件相连的盖板支撑件，该盖板支撑件与所述弹力机构相连；

所述弹力机构包括，与所述盖板支撑件相连的压力弹簧，与该压力弹簧相连的钢珠，以及位于所述钢珠与所述电气互连衬底之间的弹力盖板。

8.根据权利要求7所述的倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置，其特征在于，盖板支撑件包括：

围绕所述弹力机构的压爪，其中，所述压爪的下表面呈波浪形触面。

9.根据权利要求6所述的倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置，其特征在于：

所述支撑固定件、所述弹力盖板和所述盖板支撑件采用耐高温PPS塑料开模制作而成。

10.根据权利要求1至9任一项所述的倒扣电气互连衬底的裸芯片测试装置，其特征在于：所述电气互连衬底的下表面设有与所述裸芯片放置区域相对应的金属凸点。

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