CN201322759Y - 一种分立器件裸芯片测试与老化临时封装载体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分立器件裸芯片测试与老化临时封装载体，它包括电气互连衬底和为电气互连衬底提供机械支撑的夹具，夹具包括底座基板、支撑固定件、弹力盖板、盖板支撑件和螺栓固定件(或锁扣件)。支撑固定件中部开有用于容纳裸芯片的空腔；电气互连衬底被夹设在底座基板与支撑固定件之间，其中部设有显露在支撑固定件空腔内的金属凸点区，其周边设有显露在底座基板外的金属接触区；盖板支撑件活动联接在支撑固定件的上面，螺栓固定件实现盖板支撑件与支撑固定件间的连接和固定(或盖板支撑件活动联接在支撑固定件的一侧，而锁扣件相对于盖板支撑件固定联接在支撑固定件的另一侧并能与盖板支撑件相扣紧)，弹力盖板设置在盖板支撑件的内面。

Description

一种分立器件裸芯片测试与老化临时封装载体

技术领域

本实用新型涉及裸芯片测试技术，具体来说，涉及一种分立器件裸芯片测试与老化临时封装载体的设计。

背景技术

整机系统对小型化和高密度发展需求越来越迫切，特别是微型化、智能化和信息化的高可靠性整机需求特定功能的模块，促进了国内模块技术的高速发展，形成了对裸芯片的巨大需求。

现代电子装备的高可靠需要高可靠性MCM和组件，航天复杂系统要求零失效率的MCM和组件，高新整机系统和高新微小智能系统需求MCM和组件的可靠性有定量保证，这些高可靠性系统所使用的MCM和组件均需要已知其质量和可靠性信息的KGD(已知好芯片)芯片。

KGD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。裸芯片是没有经过封装且一个个分立的裸芯片，芯片大小各异，功能多样，种类繁杂，版图结构各种各样，不能采用统一的夹具来进行测试和试验；其次裸芯片测试、试验过程中夹具的电连接及其可靠性，裸芯片的无损装/卸载等问题，都影响了KGD的应用，现在组件MCM用的裸芯片都是未经全功能和耐环境能力测试和老化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。

现有技术是通过探针直接对裸芯片进行测试的方法，不能全功能和全速率测试，通过探针进行扎测，对芯片表面的Pad金属化有损伤，可能导致潜在的使用可靠性，探针测试方法也不可能对芯片进行高低温测试和功率测试，更不可能进行老化筛选。另外一种方法是通过临时封装载体对芯片进行临时封装实现电接触后进行全功能的测试和老化，测试和老化过程完成后将芯片从临时封装载体中取出。

国内现在通过探针直接对裸芯片进行测试的方法，不能全功能和全速率测试，通过探针进行扎测，对芯片表面的Pad金属化有损伤，可能导致潜在的使用可靠性，探针测试方法也不可能对芯片进行高低温测试和功率测试，更不可能进行老化筛选。

通过临时封装载体对芯片进行临时封装实现电接触后进行全功能的测试和老化，该方法是解决分立裸芯片的质量与可靠性保障的非常适用的方法，已报道和公开的技术表明，已有的技术对于芯片的正面和背面均存在电极的裸芯片(如二极管、三极管裸芯片)不能进行测试和老化，对于微小二极管裸芯片不易进行固定和对准，对于大功率裸芯片不能提供有效散热途径，因此在应用上有一定的局限性。

实用新型内容

针对以上的不足，本实用新型提供了一种分立器件裸芯片测试与老化临时封装载体，主要解决了芯片有正面和背面引出电极、裸芯片测试和老化过程中散热、微小裸芯片的装配对准和定位固定，可实现对双面电极裸芯片的功能测试、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。

一种分立器件裸芯片测试与老化临时封装载体，它包括电气互连衬底和为所述电气互连衬底提供机械支撑的夹具，所述夹具包括底座基板、支撑固定件、弹力盖板、盖板支撑件和螺栓固定件，支撑固定件的中部开有用于容纳裸芯片的空腔，电气互连衬底被夹设在底座基板和支撑固定件之间，电气互连衬底中部设有显露在支撑固定件空腔内的金属凸点区，金属凸点用于与被试验裸芯片的pad接触，电气互连衬底周边设有显露在外的金属接触区，金属接触区用于被试验裸芯片的电气信号与外围测试电路或标准测试夹具电气互连，盖板支撑件通过螺栓固定件联接在支撑固定件上面，螺栓固定件在其螺母控制下将盖板支撑件紧压在支撑固定件上，弹力盖板设置在盖板支撑件的内面，实现芯片的固定，并且弹力盖板为金属件，作为电信号的一个引出端。

另一种分立器件裸芯片测试与老化临时封装载体，包括电气互连衬底和为所述电气互连衬底提供机械支撑的夹具，所述夹具包括底座基板、支撑固定件、弹力盖板、盖板支撑件和锁扣件，支撑固定件的中部开有用于容纳裸芯片的空腔，电气互连衬底被夹设在底座基板和支撑固定件之间，电气互连衬底中部设有显露在支撑固定件空腔内的金属凸点区，金属凸点用于与被试验裸芯片的pad接触，电气互连衬底周边设有显露在外的金属接触区，金属接触区用于被试验裸芯片的电气信号与外围测试电路或标准测试夹具电气互连，盖板支撑件通过转轴活动联接在支撑固定件的一侧，而锁扣件相对于盖板支撑件固定联接在支撑固定件的另一侧并能与盖板支撑件相扣紧，弹力盖板设置在盖板支撑件的内面，实现芯片的固定，其中弹力盖板为金属件，作为电信号的一个引出端。

所述支撑固定件与盖板支撑件间设有弹簧进行缓冲。

所述电气互连衬底为挠性覆铜薄膜，由金属导电材料金属层和介质基片材料层通过粘结剂粘合。

所述电气互连衬底与底座基板之间设有金属垫片。

所述电气互连衬底与底座基板之间设有塑料挠性垫片和塑料软垫片。

所述电气互连衬底与支撑固定件间设置中间开有与芯片相适应的通孔的金属压片。

所述在弹力盖板与盖板支撑件之间设有弹簧和圆珠球。

与现有技术相比，本发明通过裸芯片测试与老化筛选临时封装载体解决双面电极裸芯片测试、老化筛选问题，使裸芯片达到同类封装产品的可靠性水平，成为已知良好芯片(KGD)，从而提高MCM和HIC的成品率、质量与可靠性，将显著地缩短MCM和HIC的研制周期，实现成本和效益的最佳结合，特别是对高质量和高可靠性要求的复杂和昂贵整机系统，通过本方案实现把一般裸芯片提升为KGD，可保障整机系统的可靠性，因此本发明技术方案具有巨大的经济效益、社会效益和军事效益。

附图说明

图1a为本实用新型螺栓结构的立体图，图1b为本实用新型锁扣结构的立体图；

图2a为本实用新型螺栓结构的剖面图，图1b为本实用新型锁扣结构的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步阐述。

如图1a和图2a所示，本实用新型的一个实施方式为螺栓结构，它包括电气互连衬底3和为电气互连衬底提供机械支撑的夹具，夹具包括底座基板1、支撑固定件5、弹力盖板6、盖板支撑件7和螺栓固定件9。支撑固定件5的中部开有形状容纳裸芯片的空腔。电气互连衬底3被夹设在底座基板1与支撑固定件5之间，电气互连衬底3中部设有显露在支撑固定件5内的金属凸点区，金属凸点用于与被试验裸芯片的pad接触，电气互连衬底3周边设有显露在底座基板1外的金属接触区，金属接触区用于被试验裸芯片的电气信号与外围测试电路或标准测试夹具电气互连，盖板支撑件7通过螺栓固定件9联接在支撑固定件5的上面，固定支撑件5与盖板支撑件7间有弹簧8进行缓冲，螺栓固定件9在其螺母控制下可将盖板支撑件7紧压在固定支撑件5上，实现对芯片的固定，弹力盖板6设置在盖板支撑件7的内面。电气互连衬底3为挠性覆铜薄膜，由金属导电材料金属层和介质基片材料层通过粘结剂粘合。在电气互连衬底3与底座基板1之间设有金属垫片2，在电气互连衬底与底座基板之间还设有塑料挠性垫片和塑料软垫片，在电气互连衬底3与支撑固定件5之间有金属压片4，金属压片4上有与芯片相匹配的通孔12，在弹力盖板与盖板支撑件之间设有圆珠球10和弹簧11。底座基板1、金属垫片2、电气互连衬底3、金属压片4、固定支撑件5通过四角的螺钉固定并装配在一起。

如图1b和图2b所示，本实用新型的另一个实施方式为锁扣结构，它包括电气互连衬底3和为电气互连衬底提供机械支撑的夹具，夹具包括底座基板1、支撑固定件5、弹力盖板6、盖板支撑件7和锁扣件13。支撑固定件5的中部开有形状容纳裸芯片的空腔。电气互连衬底3被夹设在底座基板1与支撑固定件5之间，电气互连衬底3中部设有显露在支撑固定件5内的金属凸点区，金属凸点用于与被试验裸芯片的pad接触，电气互连衬底3周边设有显露在底座基板1外的金属接触区，金属接触区用于被试验裸芯片的电气信号与外围测试电路或标准测试夹具电气互连。盖板支撑件7通过转轴14活动联接在支撑固定件5的一侧，而锁扣件13相对于盖板支撑件7固定联接在支撑固定件5的另一侧并能与盖板支撑件7相扣紧。弹力盖板6设置在盖板支撑件7的内面。电气互连衬底3为挠性覆铜薄膜，由金属导电材料金属层和介质基片材料层通过粘结剂粘合。在电气互连衬底3与底座基板1之间设有金属垫片2，在电气互连衬底与底座基板之间还设有塑料挠性垫片和塑料软垫片，在电气互连衬底3与支撑固定件5之间有金属压片4，金属压片4上有与芯片相匹配的通孔12，在弹力盖板与盖板支撑件之间设有圆珠球10和弹簧11。底座基板1、金属垫片2、电气互连衬底3、金属压片4、固定支撑件5通过四角的螺钉固定并装配在一起。

电气互连衬底是薄膜单层或多层布线基板，四周有微小间距的金属接触区，其图形及间隔满足表面贴装IC测试插座和其他测试插座对其参数要求，在薄膜的中心区域有一个金属凸点区，其金属凸点的位置参数与相应裸芯片上的Pad相对应，裸芯片倒叩在薄膜基板上，芯片上压焊区与衬底上的金属凸点接触，芯片上方的盖板带有弹簧装置，使盖板具有弹性，盖下时将芯片与电气互连衬底压紧，从而实现良好的电接触。芯片载体再装到有精细间距的通用插座内，插座可装到测试架或老化板上，这样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。夹具(Carrier)是对裸芯片进行暂时封装的载体，可多次重复使用，夹具为衬底提供一个机械支撑，对芯片形成一个可控制的压力来达到芯片对衬底的合适接触，保护裸芯片免遭机械损伤，同时为测试和老化的插座(Socket)提供一个机械接触界面。

底座基板是高温塑料件，提供定位钉装配位、装配螺栓位，并保证夹具主体的基本平整；支撑固定件是高温塑料件，提供装配支撑；弹力盖板是金属件，通过一定压力固定裸芯片，并保证裸芯片在一定压力下均匀地压在电气互连衬底上，金属弹力盖板同时用于双面电极芯片的一个电极(芯片背面电极)引出，金属弹力盖板可做设为多种有利于散热的外形结构提供裸芯片的良好散热通道；盖板支撑件是高温塑料件，提供对弹力盖板的支撑和与螺栓固定件(锁扣件)一起提供临时封装固定；螺栓固定件是金属件(螺栓结构)或锁扣件是高温塑料件(锁扣结构)，起到将盖板支撑件固定在固定支撑件上的作用；金属压片压在电气互连衬底上方，保证电气互连衬底平整地装配到夹具中，同时使硅橡胶垫片均匀受力，保证电气互连衬底平整，金属垫片的厚度小于被测裸芯片的厚度，金属压片上开有与芯片尺寸相适应的通孔用于定位和固定芯片，开孔数量和位置根据需要单个夹具中完成裸芯片测试或老化个数而定，并与电气互连衬底的金属凸点区相对应；金属垫片为电气互连衬底提供平整，并与金属压片一起保证电气互连衬底的平整。

裸芯片Pad电接触的电气互连衬底采用高性能的挠性覆铜薄膜材料，挠性覆铜薄膜材料是由金属导电材料金属层(如铜)和介质基片材料层(如聚酰亚胺)，通过粘结剂粘合起来的复合材料。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进行钻孔、电镀、蚀刻等加工工艺要求。因此该类挠性覆铜薄膜材料能实现在裸芯片测试中要求对每个pad均有良好的接触。典型的主要材料厚度参数为：聚酯薄膜厚度为0.075mm；铜箔厚度为0.07mm。

Claims (8)

1、一种分立器件裸芯片测试与老化临时封装载体，它包括电气互连衬底(3)和为所述电气互连衬底提供机械支撑的夹具，所述夹具包括底座基板(1)、支撑固定件(5)、弹力盖板(6)、盖板支撑件(7)和螺栓固定件(9)，支撑固定件(5)的中部开有用于容纳裸芯片的空腔，电气互连衬底(3)被夹设在底座基板(1)和支撑固定件(5)之间，电气互连衬底(3)中部设有显露在支撑固定件(5)空腔内的金属凸点区，电气互连衬底(3)周边设有显露在(1)外的金属接触区，盖板支撑件(7)通过螺栓固定件(9)联接在支撑固定件(5)上面，螺栓固定件(9)在其螺母控制下将盖板支撑件(7)紧压在支撑固定件(5)上，实现芯片的固定，弹力盖板(6)设置在盖板支撑件(7)的内面，其特征在于，所述弹力盖板(6)为金属件，作为电信号的引出端。

2、一种分立器件裸芯片测试与老化临时封装载体，它包括电气互连衬底(3)和为所述电气互连衬底提供机械支撑的夹具，所述夹具包括底座基板(1)、支撑固定件(5)、弹力盖板(6)、盖板支撑件(7)和锁扣件(13)，支撑固定件(5)的中部开有用于容纳裸芯片的空腔，电气互连衬底(3)被夹设在底座基板(1)和支撑固定件(5)之间，电气互连衬底(3)中部设有显露在支撑固定件(5)空腔内的金属凸点区，电气互连衬底(3)周边设有显露在(1)外的金属接触区，盖板支撑件(7)通过转轴(14)活动联接在支撑固定件(5)的一侧，而锁扣件(13)相对于盖板支撑件(7)固定联接在支撑固定件(5)的另一侧并能与盖板支撑件(7)相扣紧，弹力盖板(6)设置在盖板支撑件(7)的内面，其特征在于，所述弹力盖板(6)为金属件，作为电信号的引出端。

3、根据权利要求1所述的分立器件裸芯片测试与老化临时封装载体，其特征在于，所述支撑固定件(5)与盖板支撑件(7)间设有弹簧(8)进行缓冲。

4、根据权利要求1或2所述的分立器件裸芯片测试与老化临时封装载体，其特征在于，所述电气互连衬底(3)为挠性覆铜薄膜，由金属导电材料金属层和介质基片材料层通过粘结剂粘合，电气互连衬底(3)上的中心区域有与裸芯片接触的金属凸点，用于与裸芯片pad接触和电气互连，电气互连衬底(3)上的外围四周有与测试夹具相对应的金属接触区，用于裸芯片的电信号与外围测试电路或测试夹具的电气互连。

5、根据权利要求1或2所述的分立器件裸芯片测试与老化临时封装载体，其特征在于，所述电气互连衬底(3)与底座基板(1)之间设有金属垫片(2)。

6、根据权利要求1或2所述的分立器件裸芯片测试与老化临时封装载体，其特征在于，所述电气互连衬底(3)与底座基板(1)之间设有塑料挠性垫片和塑料软垫片。

7、根据权利要求1或2所述的分立器件裸芯片测试与老化临时封装载体，其特征在于，所述电气互连衬底(3)与支撑固定件(5)间设置中间开有与芯片相适应的通孔(12)的金属压片(4)。

8、根据权利要求1或2所述的分立器件裸芯片测试与老化临时封装载体，其特征在于，所述在弹力盖板(6)与盖板支撑件(7)之间设有弹簧(11)和圆珠球(10)。

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