JP2004128476A - エリアアレイ配線チップのｔａｂテスト - Google Patents

Abstract

【課題】集積回路チップを外部要素と接続するための手段を提供する。
【解決手段】複数の電気的に導電性のリード４５は絶縁性の基板３５上に形成される。リードは、周辺のテスト端子６０から中央の配線パッド５５に延び、その間でチップ１５の周辺３２近くに置かれるボンドパッド３０と接続され、更にセメントで包まれ、基板はチップ面に付着される。チップの電子特性はテスト端子を介してテストされる。リードはその後ボンドパッド周辺近くで切離される。テストをパスしたチップはパッケージの端子に接続される。切離した後、電気的に絶縁性のレジストはリード上に置かれるが配線パッド上には置かれず、電気的に導電性のバンプはパッケージ端子との接続のために配線パッド上に堆積され得る。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【技術分野】
この発明は、一般的に集積回路チップのパッケージングに関する。より特定的には、集積回路チップを外部回路と接続しかつそれをテストするための方法および装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
コンピュータ製品などの集積回路（ＩＣ）アプリケーションの軽量な、薄い、低コストのパッケージング材料の必要性のために、テープ自動化ボンディング（ＴＡＢ）と称されるＩＣチップを接続する方法が開発され使用されてきている。ＴＡＢはＩＣチップのために見掛けは３５ｍｍフィルムと同様な薄い可撓性のテープ上に電気的リードを形成することを含む。そのテープは電気的に絶縁性であり、リードは典型的には、テープ上に堆積されかつフォトリソグラフィーによってエッチングされた金属の薄い層から形成される。正確に形成されたリードは、チップの表面の周辺近くにおかれた集積回路からの信号端子と整列しかつそれらにボンディングされる。チップの信号端子はしばしば「ボンドパッド」と称される。リードはしばしば「パッケージ」または「アセンブリ」と呼ばれる外部要素との接続のためにチップから外方向に延びる。
【０００３】
ＴＡＢに関する問題は、リードは断面がわずか１インチの数千分のいくつかであって、リードがチップの端子にボンディングされるべき点でテープから片持梁式に構成されていることである。このため、これらの小さい、片持梁式に構成された電気リードのみが、チップとチップのエッジのパッケージとの機械的なサポートとなるが、ここはチップのパッケージに対する相対的な位置の変化がもしあればそこからの変形応力を受けやすい領域である。この結果、リードはこの地点で破壊し、チップとパッケージを破損することになるかもしれない。
【０００４】
ＴＡＢに関する別の問題は、リードがパッケージへのボンディングのためにチップから外方向に扇形に広がり、このためチップの大きさにより決定される領域よりもより大きいパッケージ領域を必要とすることである。より小さなパッケージにおいて情報能力を濃縮することはしばしば望ましく、エレクトロニクスでは長いその傾向にあり、従来のＴＡＢパッケージングに必要とされたより大きな領域または「足跡」はこの傾向の障害となっている。
【０００５】
ＩＣチップのパッケージングへの電気的および機械的接続の別のタイプは、「フリップチップ」または「制御された座屈によるチップ接続」（“ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｃｏｌｌａｐｓｅ　ｃｈｉｐｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ”）（Ｃ４）と呼ばれ、さらにルイスＦ．ミラー（Ｌｅｗｉｓ　Ｆ．　Ｍｉｌｌｅｒ　）らへの米国特許第３，４０１，１２６号およびルイスＦ．ミラーへの３，４２９，０４０号に説明されている。Ｃ４は、チップの信号端子をパッケージ上の対応の接続点と接続する半田球をチップの表面上に形成するステップを含み、その半田球はチップとパッケージとの間の電気的コンタクトおよび機械的サポートの両方を提供する。
【０００６】
フリップチップ型配線に関する１つの困難な点は、しばしばシリコンから形成されるチップと典型的にはセラミックや従来から印刷回路盤の形成に使用される材料から作成されるパッケージとでは、熱膨張係数がたいていかなり異なるということである。結果として、チップまたは基板、もしくは両方の温度変化が半田球とチップまたは基板との間の応力に繋がる。これは半田球配線の破壊を引起こしたりまたはチップの破損を生むチップ内の応力を引起こすことになり得る。
【０００７】
フリップチップ配線に関する別の困難な点は、それらが、すべての信号端子が接続された状態のテストを可能にしないウェハプローブテストやＴＡＢで行なわれ得るような「バーイン」テストとは違って、チップをパッケージに付するに先立ってテストできないことである。モジュールのうちのどのチップが不良であるかを判断してそのチップを取り換えるよりも、マルチチップのパッケージでさえもそれを廃棄してしまうほうが安上がりなので、チップをパッケージに合せるというよりパッケージにチップを合せるというほうが適切な場合が多いと認識されているため、この問題は過少評価されてきた。
【０００８】
この技術に関するさらに別の困難な点は、多くのＩＣチップはボンドパッドがチップ表面の周辺近くに１列で形成された状態で設計され組立てられるということである。チップは５００を優に超えるそのようなボンドパッドを有し得るので、これらの端子を１列に組織するには端子間の分離を非常に小さくする必要があり、パッケージへの接続のための実効ソルダーバンプを確実に形成するには小さくなりすぎてしまう。
【０００９】
これらの困難な点を克服するための１アプローチがネルソン（Ｎｅｌｓｏｎ）への米国特許第４，４７２，８７６号で説明されており、その特許はチップをパッケージに接続する電気的経路を含む可撓性のエリアボンディングテープを教示する。テープおよび導電経路は、熱膨張によって引起こされた応力を吸収しまたチップからパッケージに熱を伝導しそれによって膨張応力を低減する。しかしながら、ネルソンのアプローチは、チップの足跡よりもより大きな足跡を有する配線パッケージを要する。別のアプローチがカンドロス（Ｋｈａｎｄｒｏｓ）らへの米国特許第５，１４８，２６５号および５，１４８，２６６号の両方で説明されており、それらもまたチップ上の端子を基板上の端子と接続する導電リードを有する絶縁性のテープを説明する。基板との配線は、扇形に広がらず、代わりにチップ表面の面積に等しいかまたはチップ表面の面積よりも小さい面積を有するアレイに置かれるが、チップはウェハプローブでテストされる。このウェハプローブテストはチップのすべての機能をテストはできず、ＴＡＢテストよりもよりコストが高くつき、さらにウェハプローブテストに適応すべく生じる熱伝導性の低減によって引起こされる付加的な不利点を有する。
【００１０】
この発明の目的は、パッケージへの配線に先立つチップの改良されたテストを提供することであって、一方その配線はチップの表面より大きくない表面を占有する。
【００１１】
【発明の概要】
この発明は、集積回路チップを外部要素と接続するための、テープ自動化ボンディングおよびエリアアレイ配線両方の利益の多くを提供する手段を提供する。
【００１２】
電気的に導電性のリードのアレイが電気的に絶縁性の基板上に形成され、そのリードは従来のＴＡＢリードフレームのように、チップの面の周辺近くに１列に配置されたボンドパッドと整列するように、チップの周辺のテスト端子からチップに内方向に延びる。しかしながら、リードはボンドパッドから内方向に続き、チップの面上の基板の領域上におかれた配線パッドのアレイで終わる。
【００１３】
リードは、リードが整列するボンドパッドにボンディングされ、その後ＴＡＢリードフレームのテスト端子でテストされる。外部要素との配線に先立つこのテストはパッケージに接続される機能的チップの歩留りを非常に増加させ、ひいてはコストを節約し、製品の品質を向上する。このテストをパスしたそれらのチップの、ボンドパッドをテスト端子に接続するリードの部分がボンドパッドの近くで切られる。配線パッドはその後、パッケージ端子の一致しているアレイに接続されるが、これは配線パッドと同様にチップの面の周辺近くのボンドパッドの列によって規定される面積よりも小さい面積を有するアレイで配列される。
【００１４】
この発明は、パッケージが欠陥チップを含む可能性がパッケージに含まれるチップの数とともに増大するので、特にマルチチップモジュールのパッケージングに効果を奏する。したがってこの発明によって与えられるチップパッケージングに先立つチップのテストは、モジュールの１つまたはそれ以上のチップが欠陥があるためにマルチチップパッケージングが廃棄され得る危険を低減する。さらに、小さな配線足跡は多くのチップが緊密にパッケージングされることを可能にする。
【００１５】
【この発明を実行するための最良態様】
図１を参照して、表面または面１７ならびにエッジ２０および２５を有する半導体集積回路チップ１５が示される。チップ１５はその面１７の周辺３２近くにおかれた１列のボンドパッド３０を有しそれは部分的にエッジ２０および２５によって規定される。ボンドパッドはチップ１５の内部回路との電気的通信を提供する。
【００１６】
面１７の上表部に薄い、可撓性の、電気的に絶縁性の、熱伝導性の基板またはテープ３５が置かれる。テープ３５は、面１７の周辺上に、ギャップ４０を有しそこではテープ３５が取除かれている。テープ３５の上表部には複数の薄い、電気的に導電性のリード４５があり、それらはギャップ４０を超えて延び、テープ３５の内部領域４８をテープ３５の外部領域５０と接続する。各導電リード４５は、一方端は内部領域４８上に置かれた配線パッド５５でかつ他方端はテープ３５の外部領域５０上に置かれたテスト端子６０で終わる。配線パッド５５は内部領域４８上でパッドグリッドアレイで配列される。
【００１７】
各導電リード４５はボンドパッド３０と整列しかつそれに接続される。リード４５はボンドパッド３０と配線パッド５５とのそれぞれの接続間のいくつかの場所で曲がり、異なる熱膨張によって引起こされる応力を軽減するためにボンドパッド３０と配線パッド５５との間の距離が変化することを可能にする。
【００１８】
図２は、各々異なった回路１５に対応する、リード４５、配線パッド５５、およびテスト端子６０を有するテープ３５の部分からなるいくつかのデバイス６２を示す。例示を明瞭にするために、図１および２では数個のリード４５、配線パッド５５、およびテスト端子６０を有するデバイス６２が示されている。実際には、そのようなデバイス６２は各々数百のそのようなリード４５を有し、各リード４５は配線パッド５５をテスト端子６０と接続する。テスト端子６０はチップのテストのために、典型的にはデバイス６２の図示しない外部回路への接続を容易にするためにチップ１５の周辺のエリアアレイに形成される。
【００１９】
各テスト端子６０は、長さがほぼ０．７５ｍｍの一般的に正方形の面を有し、隣接するテスト端子６０から同様の距離だけ離される。配線パッド５５はチップ１５の面１７上にエリアアレイに整列され、各配線パッド５５は一般的には約０．３ｍｍの典型的な直径を有する円であって、隣接するそのようなパッドから約０．３ｍｍだけ離される。チップ１５のボンドパッド３０は一般的には、隣接する周辺３２に平行の方向に約０．５ｍｍの幅を有する長方形である。リード４５は幅がおよそ０．０２５ｍｍであり、互いに少なくともその距離だけ離される。上述された寸法は３６８ボンドパッドを有するチップのためであって、より多いまたはより少ないボンドパッドを有するチップに合うように変更され得る。
【００２０】
テープ３５は、ポリイミドまたはＴＡＢの技術分野で既知の任意の他の可撓性の電気的に絶縁性の基板から成り、厚さはおよそ０．１ｍｍである。テープ３５は送りと整列のためにスプロケット穴６５を有し、見掛けは３５ｍｍカメラのフィルムと同様である。
【００２１】
デバイス６２は、厚さが約０．３ｍｍであり得る図示されていない銅の薄いシートをテープ３５にエポキシで付着し、シートをエッチングしてリード４５、配線パッド５５、およびテスト端子６０を形成することによって形成される。ＴＡＢに既知のリードフレーム形成の代替の方法が代わりに使用され得る。ギャップ４０はその後好ましくはエッチングによって周辺３２に対応の一片としてテープ３５から形成される。そしてテープ３５は、リード４５のコンタクト領域が正確にボンドパッド３０に整列するようにチップ１５の上に置かれる。内部領域４８は、好ましくはシリコン接着剤などの熱伝導材料でチップ１５の面１７に付着され、リード４５はボンドパッド３０に接続される。リード４５は当該技術分野において既知の熱圧縮ボンディングまたは他の技術によってボンドパッド３０と接続され得る。好ましくは、図示されていない金または共晶合金ソルダーバンプがそのようなボンディングに対する補助としてボンドパッド３０上に堆積されている。そのようなバンプはボンディングの間のリード４５の破壊を防ぐ。その後、図示されていないエポキシのリボンがリード４５とボードパッド３０との間の接続の周りおよびそれらの間に流され、それら接続を包み込み強固なものにする。
【００２２】
図３に示されたリード４５の断面図で最も簡単に理解されるように、リード４５はチップ１５の周辺３２の近くで他の場所より多くエッチングされ、その結果各々のリード４５上に薄くなったセクション６５が面１７の周辺３２のほぼ上方に存在する。図３は垂直方向に薄くなったまたは窪んだリード４５の断面図を示すが、薄くなったセクション６５はさらに、または代替的には、水平方向の厚さが低減され得る。内テープ領域４８と外テープ領域５０との間のテープ３５のギャップ４０が、周辺３２の近くであるが面１７の内部に非常に接近して位置される。ＴＡＢボンディングバンプに使用される金または共晶などの他の金属から形成されたバンプ７０がボンドパッド３０上に堆積され、バンプ７０はリード４５にボンディングされる。そのようなバンプ７０は、バンプが、リードが垂直に変形されることなくリード４５に接続され得るように、好ましくはテープ３５の厚さよりわずかにより高い頂部を有する。エポキシエンキャプシュラント７５はこの断面図には図示されていないが周辺３２内のギャップ４０の領域の金バンブ７０とリード４５との間の接続の上、下、およびその間に流される。
【００２３】
エンキャプシュラント７５が固まった後、チップ１５は電気信号をテスト端子６０に与えることによってテストされる。上述されたように各テスト端子６０はボンドパッド３０に電気的に接続され、チップ１５のすべてのその回路の全面的なテストが行なわれることが可能になる。ウェハプローブを用いてでは不可能なテストをこの態様では行なうことが可能である。たとえば、チップ１５のバーインおよび温度テストが行なわれ得る。このテストをパスしたチップ１５のみが回路板などのパッケージに接続され、それによってチップまたはパッケージのチップが十分に機能的である可能性を非常に高める。テープ３５の内部領域４８へのリード４５の付着およびエポキシエンキャプシュラント７５は、ＴＡＢで既知の典型的な片持梁式のリード端部のボンドパッドへの接続よりもより強固な接続を提供する。
【００２４】
テスト端子６０を介するチップ１５のテストが完了すると、図４に示されているようにリード４５は周辺３２上方で切離される。この切離しは、リード４５がキャプシュラント７５近くのそれらの薄くなったセクション６５で破壊するに十分な応力をリード４５に与えることによって達成される。代替的には、図示されていないがリード４５はナイフまたは他の既知の方法で切離され、その場合リード４５は上述の薄くなったセクション６５を必要とし得ない。ソルダレジスト８０は、リード４５およびテープ３５の内部領域４８上に堆積されるが、半田が上に堆積されるべき配線パッド５５によって与えられる「地面」からリードを分離するために、配線パッド５５のアレイ上には堆積されない。その後ソルダバンプ８５がパッケージ９５の端子９０の予め定められた領域との接続のために配線パッド５５上に形成され、チップは既知のフリップチップ技術によってパッケージに接続される。
【００２５】
代替的には、配線パッド５５のパッケージ９５への接続は、図示されていないがｚ−軸接着剤によってなされ得る。ｚ−軸接着剤はエポキシペーストでもよいが、１方向にだけ電気的に導電性であるように形成される。そのような接着剤がこの発明においてデバイス６２をパッケージ９５に接続すべく使用されるとき、それはデバイス６２とパッケージ９５とを接続する一般的な方向で電気を通すように形成され、一般的にその方向を横切って電気を通すことはない。このようにして、ｚ−軸接着剤は、配線パッド５５のアレイをそれらのそれぞれの端子９０と接続する電気的に導電性の経路を形成し、交差接続または短絡回路を可能としない。
【００２６】
したがってチップ１５のパッケージ９５との配線は配線パッド５５のアレイの領域のみを必要とし、その領域はチップ面１７の領域よりも小さく、さらにチップ１５は配線に先立って十分にテストされ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、集積回路チップの部分に接続されたこの発明の部分の斜視図である。
【図２】図２は、いくつかの集積回路チップに接続されたこの発明のいくつかのデバイスを有するテープの部分の上面図である。
【図３】図３は、テストのために集積回路チップに接続されたこの発明のリードの断面図である。
【図４】図４は、テストリードが切断された後にパッケージに接続された図３のリードおよびチップの断面図である。
【符号の説明】
１５　チップ、３０　ボンドパッド、３５　基板、４５　リード、５５　配線パッド、６０　テスト端子、８０　レジスト、８５　バンプ、９０　端子、９５パッケージ。

Claims (15)

1. 集積回路チップを外部回路に接続するためのデバイスを作成する方法であって、
   ボンドパッドがチップ面の周辺近くに置かれた集積回路チップを提供するステップと、
   電気的に絶縁性の基板を有する可撓性のテープ、ならびに内部部分および外部部分を有する複数の電気的に導電性のリードを位置付けるステップとを含み、前記内部部分は前記ボンドパッドから前記チップ面の中央領域内に置かれた配線パッドに延び、前記外部部分は、前記テープが前記チップ面に隣接しかつ前記リードが前記ボンドパッドと整列するように前記ボンドパッド間から周辺に置かれたテスト端子に延び、さらに、
   前記ボンドパッドを前記リードに前記配線パッドと前記テスト端子との間の前記リードの領域でボンディングし、それによって前記周辺内に前記配線パッドを位置付けるステップと、
   前記集積回路チップをテストするステップとを含み、そのテストは前記テスト端子を介する電気的信号のチャネリングを含み、さらに、
   前記チップの前記周辺近くで前記リードを切離して、それによって前記外部部分および前記テスト端子の両方を前記チップから切離すステップを含む、方法。
2. 前記チップの前記周辺近くで前記リードの前記外部部分を切離した後前記配線パッドを外部回路にボンディングするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記チップの前記周辺近くで前記リードの前記外部部分を切離す前に前記基板を前記チップ面にボンディングするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記チップの前記周辺に近接する前記リードの前記外部部分を切離すステップは、
   前記リードに前記周辺近くで弱くなった部分を与えるステップと、
   前記リードが前記弱くなった部分で破壊するのを引起こすには十分であるが前記リードがその他の場所で破壊するには不十分である応力を前記リードに与えるステップとを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記リードを形成するステップは、前記基板上に電気的に導電性の層を堆積するステップと、
   前記導電層を選択的にエッチングするステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記ボンドパッドを前記配線パッドと前記テスト端子との間の前記リードの領域で前記リードにボンディングするに先立って、前記ボンドパッドに対応する１片の前記基板を取除くステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. エリアアレイの前記配線パッドを前記チップ面から離れた前記テープの表面上に形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記リードを前記表面上に形成するステップと、
   電気的に絶縁性のコーティングを前記リード上に堆積するが前記配線パッド上には堆積しないステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. ソルダバンプを前記配線パッド上に堆積するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記ボンドパッド近くで前記リードを切離すステップは、前記リードと前記ボンドパッドとの間の前記ボンドの周りの硬い基板で前記リードを包み込むステップを含む、請求項３に記載の方法。
11. 集積回路チップを外部回路と接続するためのデバイスであって、
    周辺に置かれたボンドパッドを有する面を有する集積回路チップと、
    一般的に対向して置かれた第１および第２の主表面と、前記面の前記周辺近くにギャップとを有する、可撓性の電気的に絶縁性の、熱伝導性のテープとを含み、前記第１の主表面は前記面に付着され、さらに、
    前記テープの前記第２の主表面と前記ボンドパッドとに付着された複数の代替状態の、電気的に導電性のリードを含み、前記リードは、前記リードがテストのために前記ボンドパッドから周辺テスト端子に向かって外方向に延びる第１の接続状態を有し、さらに前記リードは前記リードがパッケージへの接続のために前記ボンドパッドから配線パッドに内方向に限定して延びている第２の接続状態を有し、
    前記第１の接続状態では前記配線パッドが機械的接続がなく、前記第２の接続状態では前記ボンドパッドから外方向に延びるリードの部分が切離されている、デバイス。
12. 前記配線パッドを除いて、前記ボンドパッドから内方向に延びる前記リードの部分をカバーする電気的に絶縁性の層をさらに含み、前記配線パッドは電気的に導電性のバンプで覆われ、前記配線パッドは前記ボンドパッドから外方向に延びる前記リードの前記部分が切離された後パッケージに接続され得る、請求項１１に記載のデバイス。
13. 前記リードは前記ボンドパッドの周辺の非常に近くでより小さな厚みを有し、前記リードは前記リードをその他の場所で切離すには不十分な量の応力で前記ボンドパッドの周辺の非常に近くで切離され得る、請求項１１に記載のデバイス。
14. 前記配線パッドはエリアアレイに置かれる、請求項１１に記載のデバイス。
15. 前記第１の主表面と第２の主表面との間の距離と同様の高さを有する電気的に導電性のバンプをさらに含み、前記バンプは前記ボンドパッドを前記リードに接続する、請求項１３に記載のデバイス。

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