DE102004033646A1

DE102004033646A1 - Struktur und Verfahren zum Einbrenntesten für eine Packung

Info

Publication number: DE102004033646A1
Application number: DE102004033646A
Authority: DE
Inventors: Wen Kun Yang
Original assignee: Advanced Chip Engineering Technology Inc
Current assignee: Advanced Chip Engineering Technology Inc
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-07-12
Publication date: 2005-09-08
Also published as: KR20050081831A; SG140460A1; US20060105594A1; US20050182585A1; JP2008224675A; TWI261676B; TW200528735A; JP2005233929A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktstruktur und ein Verfahren zum Einbrenntesten. Die Struktur umfaßt eine Leiterplatte, eine Metallötverbindung, die auf der Leiterplatte befestigt ist, und eine kontaktbefestigte Platte. Die Kontaktmetallfedern sind auf der Metallötverbindung angeordnet und mit den Kontaktmetallkugeln in Kontakt. Die Metallötverbindung ist auf der kontaktfixierten Platte angeordnet. Zwischen den Kontaktmetallkugeln und den Kontaktmetallfedern werden ein in etwa konstanter Druck und eine Selbstausrichtung aufrechterhalten, indem die Oberfläche der festen Platte in Kontakt mit der Oberfläche der Kugelgitteranordnung (BGA)-Verpackung genutzt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktvorrichtung und ein Verfahren zum Einbrenntesten nach dem Kapseln/Verpacken, insbesondere eine neue Art von Kontaktstruktur und von Verfahren, bei dem ein Kontaktdruck von leitenden Mikrofedern genutzt wird, was auf eine herkömmliche Kapselung/Verpackung oder eine Waferebene-Kapselung/Verpackung anwendbar ist, um das Einbrennverfahren zu verbessern.
Halbleitertechnologien entwickeln sich sehr schnell, und insbesondere Halbleiterchips tendieren zur Miniaturisierung. Die Anforderungen für die Funktionen des Halbleiterchips tendieren jedoch entgegengesetzt zur Vielfältigkeit. So muß der Halbleiterchip mehr I/O-Anschlüsse auf einer kleineren Fläche aufweisen, so daß die Dichte der Kontaktanschlüsse rasch zunimmt. Dieses führt dazu, daß die Kapselung der Halbleiterchips schwieriger wird und die Ausbeute abnimmt.

Der Hauptzweck der Kapselungs-/Gehäusestruktur besteht in dem Schutz des Chips gegenüber äußeren Beschädigungen. Darüber hinaus muß die von dem Chip erzeugte Wärme effizient über die Kapselungs-/Gehäusestruktur verteilt werden, um den Betrieb des Chips sicherzustellen. Die frühere Leiterrahmen-Kapselungs-/Gehäusetechnologie ist schon für einen modernen Halbleiterchip nicht geeignet, da die Dichte der Anschlüsse hiervon zu groß ist. Folglich wurde eine neue Kapselungs-/Gehäusetechnologie der Kugelgitteranordnung (BGA – „Ball Grid Array") entwickelt, um die Verpackungsanforderungen für moderne Halbleiterchips zu erfüllen. Die BGA-Kapselung hat den Vorteil, daß kugelige Anschlüsse eine kleinere Teilung als die Leiterrahmenkapselung aufweist, und es ist unwahrscheinlich, daß die Anschlüsse der BGA beschädigt oder verformt werden. Darüber hinaus hat der kürzere Signalübertragungsabstand den Vorteil, daß die Arbeitsfrequenz erhöht wird, um die Anforderung einer schnelleren Effizienz zu erfüllen. Die meisten Kapselungs-/Gehäusetechnologien teilen Chips auf einen Wafer in entsprechende Chips, um sie dann zu verpacken/kapseln und zu testen. Eine andere Kapselungs-Nerpackungstechnologie, die als Waferebene-Kapselung (WLP – „Wafer Level Package") bezeichnet wird, verpackt die Chips auf einem Wafer vor dem Teilen der Chips in jeweilige Einzelchips. Die WLP-Technologie hat einige Vorteile, beispielsweise eine kürzere Produktionszykluszeit, geringere Kosten und fehlender Bedarf an Unterfüllung oder Löten.

Darüber hinaus erfährt der gekapselte IC eine Folge von Tests in einer herkömmlichen Verpackung oder einer Waferebene-Verpackung. Das Kontaktverfahren zum Einbrennen und Testen einer Buchse nach gegenwärtigem Stand umfaßt drei Arten: (1) „Pogo Pin": hoher Preis und hohe Kosten des Einbrenntestens, (2) Metalltest: allgemein zuverlässig, hoher Preis und Zusammenbau kompliziert, (3) Membrankontakt: hoher Preis und geringe Zuverlässigkeit.

In Anbetracht der genannten Nachteile können eine neue Art von Kontaktstruktur und Verfahren zum Einbrennen und zum Testen nach der Erfindung die obigen Nachteile überwinden. Das heißt, die Erfindung hat die folgenden Vorteile: hohe Zuverlässigkeit, geringe Kosten, leichter Zusammenbau und leicht zu reparieren. Darüber hinaus kann die Erfindung für eine herkömmliche Verpackung/Kapselung und eine Waferebene-Verpackung oder dergleichen angewendet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kontaktstruktur und ein Verfahren zum Einbrennen und zum Testen nach dem Verpacken/Kapseln anzugeben.

Weiterhin ist es Ziel der Erfindung, eine Kontaktstruktur und ein Verfahren zum Einbrennen und zum Testen für den neuen Typ Waferebene-Verpackung/Kapselung nach dem Verpacken/Kapseln anzugeben.

Die erfindungsgemäße Kontaktstruktur zum Einbrennen und zum Testen des neuen Typs von Waferebene-Verpackung kann für eine Waferebene-Verpackung genutzt werden, die mehrere Kontaktmetallkugeln aufweist. Die Teststruktur des Chips umfaßt eine Leiterplatte, eine Lötverbindung und eine feste Platte. Die Lötverbindung ist an der Leiterplatte befestigt und weist mehrere Kontaktmetallfedern auf, die mit den Kontaktmetallkugeln verbunden sind. Die feste Platte ist zwischen der Lötverbindung angeordnet. Zwischen den Kontaktmetallkugeln und den Metallfedern wird ein im wesentlichen konstanter Druck aufrechterhalten, indem eine Oberfläche der festen Platte in Kontakt mit einer Oberfläche der Waferebene-Verpackung genutzt wird. Die Erfindung liefert darüber hinaus ein Selbstausrichtungsverfahren. Der Bohrungsdurchmesser der untersten Platte ist der kleinste, der Bohrungsdurchmesser der höchsten Platte ist der größte.

Das erfindungsgemäße Kontaktverfahren zum Einbrennen und zum Testen der neuen Art von Waferebene-Verpackung umfaßt die folgenden Schritte: Zuerst wird eine Waferebene-Verpackung (BGA/CSP) mit mehreren Kontaktmetallkugeln vorgesehen. Danach wird eine Leiterplatte gebildet. Anschließend werden eine Lötverbindung und eine feste Platte auf der Leiterplatte befestigt, und Metallfedern, die in der Lötverbindung angeordnet sind, werden mit den Kontaktmetallkugeln elektrisch verbunden. Der Kontaktdruck zwischen den Kontaktmetallkugeln und den Metallfedern wird etwa konstant gehalten, indem eine Oberfläche der fixierten Platte in Kontakt mit einer Oberfläche der Waferebene-Verpackung benutzt wird.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf eine 1 näher erläutert. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kontaktstruktur zum Einbrennen und zum Testen einer neuen Art Waferebene-Verpackung.
Die Erfindung betrifft eine Struktur und ein Verfahren zum Einbrennen und zum Testen einer neuen Art Verpackung/Kapselung. Sie kann zum Testen einer herkömmlichen Art von Verpackung oder einer Waferebene-Verpackung verwendet werden. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung in einem großen Bereich außerhalb der beschriebenen Ausführungsbeispiele praktiziert werden kann und der Bereich der Erfindung ausdrücklich nicht hierauf beschränkt ist, sondern in den zugehörigen Ansprüchen spezifiziert wird.
1 ist eine schematisch Darstellung einer Kontaktstruktur zum Einbrennen und zum Testen einer Verpackung/Kapselung. Die/das Leiterrahmenanordnung (BGA)-Packung/Gehäuse 100 wird im folgenden beschrieben, begrenzt die Erfindung jedoch nicht. Die Packung 100 weist mehrere Kontaktmetallkugeln 101 auf. Die Kontaktmetallkugeln 101 können aus einem leitenden Material sein, beispielsweise als Lötkugeln.
Eine Lötverbindung 102 ist auf einer Leiterplatte (PCB) 103 befestigt. In einer Ausführungsform ist die Lötverbindung 102 auf der Leiterplatte 103 mittels SMT-Technik befestigt. Die Leiterplatte 103 ist aus einem wärmebeständigen Material, beispielsweise FR4, FR5, BT oder dergleichen. Ein Merkmal der Lötverbindung 102 besteht darin, daß die Breite eines oberen Abschnitts der Öffnung größer als die eines unteren Abschnitts der Öffnung in einer tangentialen Ebene der Lötverbindung 102 ist. Deshalb ist die feste Platte 104 mit Hilfe mehrerer Platten gebildet, einschließlich einer oberen Platte 105a, einer mittleren Platte 105b und einer unteren Platte 105c, wobei ein Bohrungsdurchmesser der unteren Platte 105c am kleinsten ist und ein Bohrungsdurchmesser der oberen Platte 105a am größten ist. Es kann auch eine vollständig geformte feste Platte 104 genutzt werden.
Mikro-Kontakmetallfedern 104 sind an der Lötverbindung 102 befestigt. Die Mikrometallfedern 104 können mit den Lötkugeln 101 in Kontakt gebracht werden. Das Material der Mikrometallfedern 104 ist ein leitendes Material, beispielsweise Metall, eine Legierung oder dergleichen, vorzugsweise rostfreier Stahl. Zwischen den Lötkugeln und den Metallfedern wird ein im wesentlichen konstanter Druck erzeugt. Die Kugel kann sich in dem Loch der Platten selbst ausrichten. Der Druck der Lötkugeln bleibt unabhängig. Die Mikrometallfedern 104 sind auf der Leiterplatte angeordnet, um an eine Leitungsschaltung elektrisch zu koppeln.
Die Oberflächen der festen Platte 105 und der Mikrometallfedern 104 sind etwa oder im wesentlichen auf dem selben Niveau, und das Material der festen Platte 105 und der Leiterplatte 103 ist dasselbe oder sind ähnlich, beispielsweise FR4, FR5, BT oder dergleichen. Des weiteren ist die feste Platte 105 zwischen der Lötverbindung 102 angeordnet. Die Lötkugeln 101 drücken nach dem Berühren mit den Mikrometallfedern 104 weiter nach unten, und die Drucktiefe beträgt beispielsweise 380 μm. Weil die feste Platte 105 und die Mikrometallfedern 104 etwa auf dem gleichen Ebene sind, kann die Drucktiefe der Lötkugeln 101 nicht den Durchmesser der Lötkugeln 101 übersteigen. Deshalb wird ein etwa konstanter und selbstausrichtender Druck zwischen den Lötkugeln 101 und den Mikrometallfedern 104 aufrechter halten, indem die Oberfläche der festen Platte 105 in Kontakt mit der Oberfläche der Kugelgitteranordnung (BGA)-Packung 100 genutzt wird.
Das erfindungsgemäße Kontaktverfahren zum Einbrennen und zum Testen einer neuen Art von Waferebene-Verpackung umfaßt die folgenden Schritte: Zuerst wird eine Packung/Verpackung 100 mit BGA mit mehreren Lötkugeln 101 vorgesehen. Als nächstes wird eine Leiterplatte 103 vorgesehen. Dann werden eine Lötverbindung 102 und eine feste Platte 105 auf der Leiterplatte 103 befestigt, und in der Lötverbindung 102 angeordnete Metallfedern 104 werden mit den Lötkugeln 101 elektrisch verbunden. Zwischen den Lötkugeln 101 und den Metallfedern 104 wird ein etwa konstanter Druck aufrechterhalten, indem eine Oberfläche der festen Platte 105 in Kontakt mit einer Oberfläche der Waferebene-Packung (BGA) 100 genutzt wird.
Bei einer Ausführungsform wird die Lötverbindung 102 auf der Leiterplatte 103 mittels SMT-Technik befestigt. Die Leiterplatte 103 ist aus einem wärmebeständigen Material, beispielsweise FR4, FR5, BT oder dergleichen. Die Oberflächen der festen Platte 105 und der Metallfedern 104 sind etwa auf dem selben Ebene, und das Material der festen Platte 105 und der Leiterplatte 103 sind gleich, beispielsweise FR4, FR5, BT oder dergleichen. Darüber hinaus ist die Platte 105 zwischen der Lötverbindung 102 angeordnet. Das Material der Metallfedern 104 ist rostfreier Stahl.
Die Kontaktstruktur und das Verfahren zum Einbrennen und zum Testen einer neuen Art von Waferebene-Verpackung haben die folgenden Vorteile: Zwischen den Lötkugeln und den Metallfedern wird ein Kontaktdruck aufrechterhalten, jede Kugel berührt unabhängig eine Feder, längere Kontaktlebensdauer, keine leichte Beschädigung der Kontaktfeder, leichtes Reparieren der Mikrokontaktfeder, leichter Zusammenbau und mögliche Nutzung zum Einbrennen und zum Testen für WLP und Mehrfachpackungen nach dem Verpacken/Kapseln.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.

Claims

Kontaktstruktur zum Einbrenntesten nach dem Verpacken, mit: einer Leiterplatte; einer festen Platte, die auf der Leiterplatte angeordnet ist; und einer Lötverbindung, die auf der festen Platte befestigt ist, wobei die Lötverbindung mehrere Kontaktmetallfedern aufweist, die mit der Leiterplatte elektrisch verbunden sind und für eine Kontakt mit einem Testobjekt nutzbar sind; wobei die feste Platte eine Oberfläche des Testobjekts berührt, um einen im wesentlichen konstanten Druck zwischen dem Kontaktmetallkugeln und den Kontaktmetallfedern aufrechtzuerhalten.
Kontaktstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktmetallkugeln, beispielsweise Lötkugeln, an der Verpackung angebracht sind, wobei die Metallfedern auf der Lötverbindung befestigt sind und wobei ein Material der Metallfedern rostfreien Stahl umfaßt.
Kontaktstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötverbindung auf der Leiterplatte mittels SMT-Technik befestigt ist, die Leiterplatte aus einem wärmebeständigen Material ist und das wärmebeständige Material FR4, FR5 oder BT ist.
Kontaktstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Oberflächen der festen Platte und der Metallfedern auf einem gleichen Niveau sind und das Material der festen Platte und der Leiterplatte gleich ist.
Kontaktstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Platte mittels mehrerer Platten gebildet ist, ein Bohrungsdurchmesser der untersten Platte am kleinsten und ein Bohrungsdurchmesser der obersten Platte am größten ist.
Kontaktverfahren zum Einbrennen und zum Testen nach dem Verpacken, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Vorsehen einer Leiterplatte; Befestigen einer Lötverbindung und einer festen Platte auf der Leiterplatte, wobei in der Lötverbindung angeordnete Metallfedern mit der Verpackung elektrisch verbunden sind; und Nutzen der Oberfläche der festen Platte zum Bilden eines im wesentlichen konstanten Drucks zwischen der Verpackung und den Metallfedern.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Kontaktmetallkugeln, beispielsweise Lötkugeln, an der Verpackung angebracht werden, die Metallfedern auf der Lötverbindung befestigt werden und das Material der Metallfedern rostfreien Stahl umfaßt, wobei die Lötverbindung auf der Leiterplatte mittels SMT-Technik befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte aus einem wärmebeständigen Material gebildet wird, wobei das wärmebeständige Material FR4, FR5 oder BT ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Platte und die Metallfedern auf einem gleichen Niveau sind und das Material der festen Platte und der Leiterplatte gleich sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Platte mittels mehrerer Platten gebildet wird, wobei der Bohrungsdurchmesser der untersten Platte am kleinsten und der Bohrungsdurchmesser der obersten Platte am größten sind.