CN104865414B - 堆叠封装热施加装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及堆叠封装热施加装置。提供了一种热插入器，包括：测试探头引导和绝缘体顶部；热导体，所述测试探头引导和绝缘体顶部贴附于所述热导体的顶表面；测试探头；以及测试探头引导和绝缘体底部，所述测试探头引导和绝缘体底部贴附于所述热导体的底表面，所述测试探头引导和绝缘体底部被配置为类似环形的形状以使所述热导体能够通过以及接触堆叠封装PoP集成电路IC的底部。

Description

堆叠封装热施加装置
背景技术
本发明通常涉及集成电路(IC)测试，并且更具体地涉及堆叠封装热施加装置。
通常，堆叠封装(PoP)是结合垂直离散的逻辑器件和存储器球栅阵列(BGA)封装的集成电路封装方法。两个或更多个封装安装在彼此顶上，即堆叠，在它们之间具有路由信号的标准接口。这允许在诸如移动电话、个人数字助理(PDA)和数字照相机的装置中的更高的组件密度。
在PoP格式的集成电路(IC)的测试期间，需要在一定温度处控制顶部封装(例如，存储器)和底部封装(例如，逻辑器件)两者以在极端环境中确认IC的正确操作。然而，先前的方法仅能够通过存储器和测试接触器插入器控制逻辑装置(即，功率发生器)。由于通过顶部装置和插入器的热阻抗，控制逻辑装置是非常低效的。
发明内容
以下呈现本创新的简化概要以便提供本发明的一些方面的基本认识。该概要不是本发明的全面概述。其意图既不是标识本发明的关键或者决定性的要素，也不在于描绘本发明的范围。其目的仅在于以简化形式呈现本发明的一些概念以作为以后呈现的更加详细描述的序幕。
本发明提供了用于堆叠封装(PoP)热施加装置的方法和设备。
通常，在一个方面中，本发明的特征在于热插入器，所述热插入器包括测试探头引导和绝缘体顶部，热导体，所述测试探头引导和绝缘体顶部贴附于所述热导体的顶表面；测试探头，以及测试探头引导和绝缘体底部，所述测试探头引导和绝缘体底部贴附于所述热导体的底表面，所述测试探头引导和绝缘体底部被配置为类似环形的形状以使所述热导体能够通过以及接触堆叠封装(PoP)集成电路(IC)的底部。
在另一方面中，本发明的特征在于一种系统，所述系统包括链接到温度控制单元(TCU)的热装置柱塞，以及热插入器，所述热插入器链接到所述热装置柱塞以及通过TCU锁适配器链接到测试插座，所述热插入器在堆叠封装(PoP)集成电路(IC)的顶部封装和底部封装之间传递电连接，所述热插入器在所述热装置柱塞和所述底部封装之间传递温度。
本发明的实施例可以具有以下优点中的一个或多个。
所述系统允许垂直设置的两个单独的IC的直接接触，以及在温度施加期间保持两者的温度。
所述系统提供对于两个IC的均匀温度，其中当被设置在垂直格式中时以前的解决方案取决于正在获得的温度引起一个IC的温度过低或者过高。
所述系统允许可被用于ATE处理机、系统级处理机以及台架应用的加工方法。
根据读以下详细描述以及回顾附图，本发明的这些和其它特征以及优点将是明显的。应当理解，上述一般说明以及以下详细说明仅是说明性的以及不限制作为权利要求的方面。
附图说明
通过参考详细说明，和以下附图一起将更充分地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的示例性热插入器的框图。
图2是并入了本发明的示例性热插入器的示例性系统的框图。
图3是由并入本发明的示例性热插入器产生的热流的示例图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明，其中贯穿全文相似的附图标记被用来引用相似的元件。在下面的描述中，出于说明的目的，阐述了许多的具体细节以便提供本发明的彻底的了解。然而，可能明显的是，本发明可以没有这些具体细节而被实践。在其它实例中，以框图的形式示出众所周知的结构与装置以便促进描述本发明。
在下面的描述中，术语“或者”意指包括的“或者”而不是排他的“或者”。即，除非另外的指定，或者从背景来说是清楚的，“X采用A或者B”意指任何自然的包括的变换。即，如果X采用A，X采用B，或者X采用A和B两者，则“X采用A或者B”在任何上述实例之下都是满足的。此外，在本说明书和附图中使用的冠词“a”和“an”应该通常被解释为意指“一个或者多个”，除非另外的指定或者从背景来说清楚的指向单数形式。
本发明是在热试验期间同时接触通常为存储器的顶部IC和通常为逻辑器件的底部IC的加工的器件适配器，并且将两个IC的温度保持在例如-55℃到+150℃的宽的温度范围。在执行自动测试设备(ATE)、系统级测试(SLT)和台架试验期间，对于大范围的IC制造商，当保持热接触时，还随着温度对于无缝的测试套件保持两个IC之间的电接触。
本发明可以被配置为在被测装置包括顶部的存储装置和在底部的逻辑器件，在顶部的逻辑器件和在底部的存储器，以及用于除PoP IC以外的装置(例如ASIC，其它存储装置等等)时使用。
半导体装置，即，集成电路，在封装之后被测试，以标识在投入使用后不久很可能失效的那些装置。该测试通常被描述为烧机测试。烧机测试热地和电气地加压力于半导体装置以加速那些装置的失效(否则那些装置将在早期失效)。这确保卖给顾客的装置是更可靠的。在标准PoP设置中，较低的装置被嵌套在插座中，以及存在允许电接触而不允许热接触的插入器，这是因为插入器通常是由塑料制成的。因此，对于该先前方法的热流路径是差的，以及通常仅顶部装置面对适当的温度。
如图1所示，根据本发明的示例性热插入器10包括测试探头引导和绝缘体顶部15、热导体20、测试探头25以及测试探头引导和绝缘体底部30。测试探头引导和绝缘体顶部15被贴附或者固定到热导体20的顶表面35。
测试探头引导和绝缘体底部30被贴附或者固定到热导体20的底表面40。
在一个实施例中，测试探头引导和绝缘体底部30被配置为类似环形的形状以使热导体20能够通过以及接触堆叠封装(package on package)(PoP)IC(未示出)的底部。在其它实施例中，可以采用其它形状。
热导体20被设计成导热以及电气地绝缘的。导热材料包括，例如铝、铜和氮化铝，以及电气绝缘的材料包括，例如，非晶的热塑性聚醚酰亚胺(PEI)树脂、陶瓷填充的聚醚醚酮(PEEK)化合物、陶瓷以及其它工程塑料。
如图2所示，示例性系统100包括链接到温度控制单元(TCU)110的热装置柱塞105。
系统100包括热插入器115，所述热插入器115链接到热装置柱塞105以及通过TCU锁适配器125链接到测试插座120。
热插入器115在堆叠封装(PoP)集成电路(IC)的顶部封装130和底部封装135之间传递电连接。在一个实施例中，顶部封装130是存储器以及底部封装135是逻辑器件。
热插入器115还在PoP IC的热装置柱塞105和底部封装135之间传递温度。
热插入器115由一种或多种导热材料和一种或多种电绝缘材料构造。
通过热装置柱塞105热地控制PoP IC装置130的顶部130。更具体地，柱塞105一并控制顶部IC 130和热插入器115，其通过接触协调控制逻辑器件135。
TCU锁适配器125使得TCU110能够锁到测试插座120上。测试插座120在PoP IC的底部135和负载板(未示出)之间建立电连接。
系统100允许使用直接接触以控制两个电气集成的IC到相同的温度，而不会对IC加压不足或者过度加压。系统100不需要使用液体或者流体以用于控制。
系统100提供高功率处理能力以及呈现具有用于不同封装的最小系统加工的灵活方法。
系统100适于标准互连方法，同时实现在使用点处存在传感器的精确控制的紧凑方案。
系统100消除在测试期间顶部堆叠IC(通常为存储器)的过度加压的风险，以及允许快速的斜坡温度响应。
如图3所示，图200示出：系统100实现了改变热基座的温度的热施加解决方案，所述热基座与顶部封装和热插入器直接接触。热流205、210从热施加头215移动到热基座220中/移动通过热施加头215到热基座220中，所述热基座220接触热插入器230的顶部部分225。热流235、240从热插入器230移动/移动通过热插入器230以及围绕热插入器230移动，允许与热插入器230的底部部分245接触。
可以将表述“一个实施例”或者“实施例”与它们的衍生物一起使用来描述一些实施例。这些术语意指，与实施例结合描述的特定的特征、结构或者特性被包括在本发明的至少一个实施例内。在说明书的各种位置中短语“在一个实施例中”的出现不一定都指的是相同的实施例。
虽然已经参考其优选实施例特别地示出和描述了这些发明，但是本领域技术人员将理解可以在不脱离由所附权利要求所限定的本发明精神和范围的情况下在其中进行形态和细节中的各种改变。这样的变化意图被本申请的范围覆盖。照此，本申请的实施例的上述描述不意图为限制。不如说，对本发明的任何限制存在于下面的权利要求中。

Claims (9)

1.一种热插入器，包括：
测试探头引导和绝缘体顶部；
热导体，所述热导体包括由导热和电绝缘材料构成的大体上矩形的环，以及所述环适于通过所述环的上部容纳所述测试探头引导和绝缘体顶部以及通过所述环的下部容纳测试探头引导和绝缘体底部，所述测试探头引导和绝缘体顶部贴附于所述热导体的顶表面；
测试探头；
所述测试探头引导和绝缘体底部贴附于所述热导体的底表面，所述测试探头引导和绝缘体底部被配置为使所述热导体能够通过以及接触堆叠封装PoP集成电路IC的底部芯片；以及
柱塞，所述柱塞用于将热从温度控制单元传输到所述热导体进而传输到所述PoP IC的顶部芯片，使得所述顶部芯片和所述底部芯片通过与所述热导体热接触被有效且直接地加热。
2.根据权利要求1所述的热插入器，其中所述测试探头引导和绝缘体底部包括：
大体上矩形的环；
被设置在所述环中的角处的孔；以及
通过所述孔设置的对准插头。
3.根据权利要求2所述的热插入器，其中所述导热材料选自由铝、铜和氮化铝构成的组。
4.根据权利要求2所述的热插入器，其中所述电绝缘材料选自由非晶的热塑性聚醚酰亚胺PEI树脂、陶瓷填充的聚醚醚酮PEEK化合物、陶瓷和工程塑料构成的组。
5.一种用于堆叠封装PoP集成电路IC的烧机测试的系统，所述测试不使用液体或流体用于温度控制，所述PoP IC具有底部逻辑封装和堆叠在所述逻辑封装上的顶部存储器封装，所述系统包括：
温度控制单元TCU；
柱塞，所述柱塞链接到所述TCU；
热插入器，所述热插入器用于从所述柱塞和所述逻辑封装传递热，以及用于在所述底部逻辑封装和所述顶部存储器封装之间传递电连接，所述热插入器包括：
测试探头绝缘体顶部；以及
热导体，所述热导体包括由导热和电绝缘材料构成的大体上矩形的环，以及所述热导体具有与所述顶部存储器封装直接接触的顶表面和与所述底部逻辑封装直接接触的底表面，其中所述热导体由所述TCU经由所述柱塞加热；以及
测试探头绝缘体底部，所述测试探头绝缘体底部使所述热导体能够与所述底部逻辑封装的底部进行接触，其中所述测试探头绝缘体顶部和测试探头绝缘体底部固定于所述热导体。
6.根据权利要求5所述的系统，其中在测试期间所述TCU、所述柱塞和所述热插入器保持与所述逻辑封装和存储器封装基本均匀的温度。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述基本均匀的温度为在-55℃和+150℃之间。
8.根据权利要求5所述的系统，其中所述TCU、所述柱塞和所述热插入器用于在不使用流体的情况下有效导热。
9.根据权利要求5所述的系统，其中所述底部逻辑封装和所述顶部存储器封装分别是逻辑芯片和存储器芯片。
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