JP2004163153A

JP2004163153A - 半導体チップの試験方法および多層プリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP2004163153A
Application number: JP2002326857A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Kamata; 忠鎌田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】半導体チップをベアチップのまま容易にバーンイン試験をする。
【解決手段】積層して一括に熱プレスすることによって多層プリント配線板を製造するための複数枚のフレキシブルプリント板２ａ〜２ｉのうち、試験対象の半導体チップ３を搭載するフレキシブルプリント板２ｄに当該半導体チップ３を装着し、更に保護用のフレキシブルプリント板２ｅを接着して試験ユニット板４を形成する。この試験ユニット板４を複数積層してバーンイン試験を実施する。半導体チップ３が良品とされた場合、その試験ユニット板４を他のフレキシブルプリント板２ａ〜２ｃ，２ｆ〜２ｉと共に積層して熱プレスし、多層プリント配線板を製造する。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップをベアチップ状態で容易にバーンイン試験することができる半導体チップの試験方法および多層プリント配線板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
信頼性の高い半導体チップを得るためには、バーンイン試験が必要である。一方、高密度実装を行う上で、最も高密度で安価な実装は、ベアチップ実装であるが、バーンイン試験を済ませたベアチップを入手できないことが、その実現上問題となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
バーンイン試験済みのベアチップを得るために、ウェハの状態でバーンインする技術が種々提案されているが、未だ実用化に至っていない。
現状で最もベアチップに近い状態でバーンイン試験する技術として、半導体チップをチップサイズパッケージ（以下、ＣＳＰと言う。）に組み付け、このＣＳＰをソケットに収納してバーンイン試験を行うというものがある。しかしながら、この方法では、小さなＣＳＰをソケットに組み込む作業が難しく、またＣＳＰのための金型も高価である上、ソケットは高温に晒されて劣化し易く、何回か使用したら新品と交換しなければならない等の事情があり、勢い試験コストが高くなる。更に、ベアチップに近いとは言っても、パッケージの分だけ大きくなるため、ベアチップ実装ほどの高密度実装にはならない。
【０００４】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、半導体チップをベアチップのまま容易にバーンイン試験をすることができる半導体チップの試験方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために請求項１の発明は、積層して熱プレスすることによって多層プリント配線板を製造するための複数枚のフレキシブルプリント板のうち、試験対象の半導体チップを実装するフレキシブルプリント板に当該半導体チップを装着し、この半導体チップを装着したフレキシブルプリント板の導体パターンを通じて半導体チップに電気信号を印加してバーンイン試験を行うことを特徴とする。
この手段によれば、半導体チップをフレキシブルプリント板に装着してバーンイン試験を行うので、ベアチップの状態でバーンイン試験を行うことができる。しかも、小さな半導体チップではなく、フレキシブルプリント板を扱うことで試験装置側と接続できるので、作業性が良く、またＣＰＳのための金型が本来的に不要であるためバーンイン試験のためのコストを低く抑えることができる。
請求項２の発明では、半導体チップを装着したフレキシブルプリント板を積層して一括にバーンイン試験するので、試験効率が良く、試験コストを低減化できる。
【０００６】
請求項３の発明は、積層して熱プレスすることによって多層プリント配線板を製造するための複数枚のフレキシブルプリント板のうち、試験対象の半導体チップを実装するフレキシブルプリント板に当該半導体チップを装着する半導体チップ装着工程と、半導体チップを装着したフレキシブルプリント板を含む複数枚のフレキシブルプリント板を積層して半導体チップを装着したフレキシブルプリント板を取り外し可能に仮結合する仮結合工程と、積層され仮結合された状態でフレキシブルプリント板の導体パターンを通じて半導体チップに電気信号を印加してバーンイン試験を行うバーンイン試験工程とを実行することを特徴とするものである。
この手段によれば、多層プリント配線板を製造する過程でバーンイン試験を実施することができる。そして、不良と判定された半導体チップを搭載したフレキシブルプリント板については、これを剥がすことによって他のフレキシブルプリント板と容易に交換することができる。
【０００７】
請求項４の発明は、仮結合工程において、バーンイン用の導体パターンを形成した試験用フレキシブルプリント板が積層されるので、試験用フレキシブルプリント板の導体パターンをバーンイン試験専用のものとして形成することによって高度のバーンイン試験を行うことができる。
【０００８】
請求項５の発明では、積層されたフレキシブルプリント板に装着されている半導体チップはバーンイン試験済であるから、信頼性の高い半導体チップを実装した多層プリント配線板を得ることができる。
請求項６の発明では、請求項２の発明と同様に、半導体チップを装着したフレキシブルプリント板を積層して一括にバーンイン試験するので、試験効率が良く、試験コストを低減化できる。
【０００９】
請求項７の発明では、多層プリント配線板を製造する途中でバーンイン試験を実施し、良品とされた半導体チップを装着したものについては、そのまま熱プレスして多層プリント配線板に製造できる。
請求項８の発明では、試験用フレキシブルプリント板が積層されるので、請求項４と同様に高度のバーンイン試験を実施できる。
請求項９の発明では、試験用フレキシブルプリント板は、熱プレス前に積層されたフレキシブルプリント板から取り出されるので、繰り返し使用できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例を図１〜図７を参照しながら説明する。
本発明は、可撓性を有した樹脂フィルムに導体パターンおよびバイアホールを形成したフレキシブルプリント板を複数枚積層し、それらを一括に熱プレスすることによって多層プリント配線板を製造する技術を利用している。この技術をＰＡＬＡＰ法と称することとして、先ずこのＰＡＬＡＰ法を図６および図７により原理的に説明する。
【００１１】
即ち、フレキシブルプリント板は、熱可塑性樹脂、例えば結晶転移型の熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムを基材としている。この樹脂フィルムの成分の具体例を示すと、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂３５〜６５質量％、ポリマーエーテルイミド（ＰＥＩ）３５〜６５質量％を含み、厚さは２５〜７５μｍが好ましいとされている。このような結晶転移型の熱可塑性樹脂は、図７に示すように、例えば２００℃付近では軟質となるが、それより低い温度でも高い温度でも硬質となる（更に高い温度（約４００℃）では溶解する。）性状を呈し、また、高温から温度低下する際には、２００℃付近でも硬質を保つ。
【００１２】
図６（ａ）に示すように、樹脂フィルムａの片面には銅箔やアルミ箔などの金属箔からなる導体箔（厚さ１８μｍ程度）ｂが貼り付けられており、この導体箔ｂをエッチングして図６（ｂ）に示すように導体パターンｃを形成する。導体パターンｃの形成後、樹脂フィルムａの導体パターンｃが形成されていない面に保護フィルムｄを貼り付ける。
【００１３】
その後、保護フィルムｄ側からレーザを照射して、図６（ｃ）に示すように、導体パターンｃを底面とする有底のバイアホールｅを形成する。バイアホールｅの形成はレーザの出力と照射時間を調整することにより、導体パターンｃに穴が開かないようにする。バイアホールｅの形成に使用するレーザとしては、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザなどが考えられる。また、ドリル加工などの機械加工であっても良いが、微細な穴を明けるには、レーザが好ましい。
【００１４】
バイアホールｅを形成し終えると、次に、積層されるフレキシブルプリント板相互の電気的接続のために、図６（ｄ）に示すように、バイアホールｅ内に導電ペーストｆを充填する。この導電ペーストｆは、メタルマスクを用いたスクリーン印刷装置により導体パターンｃ側を下にしてバイアホールｅ内に印刷充填される。そして、この導電ペーストｆの印刷充填後、図６（ｅ）に示すように、保護フィルムｄを剥離する。以上のようにしてフレキシブルプリント板ｇが製造される。
【００１５】
このようにして製造した複数枚のフレキシブルプリント板ｇを導体パターンｃが下となるように積層する。このとき、最上層のフレキシブルプリント板ｇについては、電子部品、或は外部配線とバイアホールｅの導電ペーストｆによって接続しても良いが、図６（ｆ）に示すように、最上層のフレキシブルプリント板ｇについては導体パターンｃが上となるように積層して電子部品或いは外部配線と導電パターンｃによって接続するようにしても良い。
【００１６】
なお、フレキシブルプリント板ｇの積層の際、最下層のフレキシブルプリント板ｇの導体パターンｃを保護するために、フレキシブルプリント板ｇはカバーレイヤｈを最下層にしてその上に積層してゆく。また、最上層のフレキシブルプリント板ｇを導電パターンｃが上を向くように積層した場合には、その導電パターンｃを保護するためにカバーレイヤｈを最上層のフレキシブルプリント板ｇ上に載せる。
【００１７】
複数枚のフレキシブルプリント板ｇを積層した後、それらフレキシブルプリント板ｇを、真空加圧プレス（図示せず）によって２００〜３５０℃で０．１〜１０ＭＰａの圧力で加圧する（熱プレス）。フレキシブルプリント板ｇの樹脂フィルムａは、図５に示すような温度に対する弾性率変化を生ずるので、この熱プレスにより一旦軟化した状態で加圧されることによって樹脂フィルムａどうしが相互に融着し、多層プリント配線板ｉとして完成される。
【００１８】
この完成形態にあっては、複数枚のフレキシブルプリント板ｇの導体パターンｃは、バイアホールｅ内の導電ペーストｆを通じて互いに電気的に接続され、また内部に電子部品が埋め込まれていた場合、その部品も導体パターンｃに直接的に、或はバイアホールｅの導電ペーストｆを通じて電気的に接続される。多層プリント配線板ｉは以上のようにして製造される。なお、その後、多層プリント配線板ｉをリフロー炉に通して電気・電子部品を実装する場合、３００℃程度に加熱されるが、この温度では樹脂フィルムａは軟化することはなく、結晶状態に保たれる。
【００１９】
さて、本実施例の多層プリント配線板１は、図５に示されているように、複数枚、例えば９枚のフレキシブルプリント板２ａ〜２ｉを積層して構成される。この多層プリント配線板２において、上から４層目のフレキシブルプリント板２ｄの下面（導体パターン形成面）には半導体チップ３が実装されている。また、上から５層目のフレキシブルプリント板２ｅは半導体チップ３の厚みを吸収して当該半導体チップ３を保護するためのスペーサ用とされている。
【００２０】
本実施例では、上記フレキシブルプリント板２ａ〜２ｉを積層して熱プレスするに先立って、半導体チップ３のバーンイン試験を行う。このバーンイン試験のために、上から４層目のフレキシブルプリント板２ｄと５層目のフレキシブルプリント板２ｅを使用して図３に示す試験ユニット板４が製造される。
【００２１】
即ち、半導体チップ３を実装する４層目のフレキシブルプリント板２の片面（図３、図５で下面）には、図２に示すように、導体パターン５が形成されている。この導体パターン５は、多層プリント配線板１の一層を構成するものとしての本来の配線に、バーンイン試験のための配線を付加したものとしても良いし、多層プリント配線板１の一層を構成するものとしての本来の配線だけにして同配線をバーンイン試験のための配線に利用するようにしても良い。
【００２２】
半導体チップ３を保護するためのフレキシブルプリント板２ｅには、図２に示すように、半導体チップ３を収めるための孔６が形成されている。また、このフレキシブルプリント板２ｅには、多層プリント配線板１の一層を構成するものとしての本来の配線パターン（図示せず）が形成されている。
【００２３】
以上のような２枚のフレキシブルプリント板２ｄ，２ｅに対し、先ず、半導体チップ３をフレキシブルプリント板２ｄに装着する（半導体チップ装着工程）。この場合の装着手段としては、例えばＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）の技術を用いることができる。
【００２４】
次に、フレキシブルプリント板２ｄの下面側（導体パターン５の形成面側）にスペーサ用フレキシブルプリント板２ｅを重ねて熱プレス（接着手段）によって両フレキシブルプリント板２ｄ，２ｅを接着する。
【００２５】
このようにして得た試験ユニット板４を図４に示すように複数積層して熱プレスにより互いに剥離可能に接着（半接着）する（半接着工程）。このとき、試験ユニット板４相互はフレキシブルプリント板２ｄ，２ｅに形成されているバイアホール７（図３参照）によって電気的に並列接続された状態となる。
【００２６】
その後、それら複数個の試験ユニット板４を図４に示すようにソケット８に収納し、バーンイン試験装置（図示せず）によって高温雰囲気下においてフレキシブルプリント板２ｄの導体パターン５を介して半導体チップ３に電気的ストレスが印加される。バーンイン試験装置から取り出された試験ユニット板４は１個１個剥がされてスクリーニングされる（選別工程）。このスクリーニングによって良品とされた試験ユニット板４のみが多層プリント配線板１の製造に供される。
【００２７】
バーンイン試験により良品と判定された試験ユニット板４は図１、図５に示すように他のフレキシブルプリント板２ａ〜２ｃ，２ｆ〜２ｉと共に積層され、熱プレスされて接着され（熱プレス工程）、多層プリント配線板１として製造される。なお、この熱プレスに先立って最上層のフレキシブルプリント板２ａには抵抗、コンデンサなどの電気部品９が実装される。また、最下層のフレキシブルプリント板２ｉには、外部と接続するためのソケット１０が熱プレス工程で接着される。
【００２８】
このように本実施例によれば、多層プリント配線板１を構成するフレキシブルプリント板２ｄに半導体チップ３を装着してバーンイン試験するので、半導体チップ３はバーンイン試験を実施した信頼性の高いベアチップとして多層プリント配線板１に実装することができる。
【００２９】
図８〜図１１は本発明の第２の実施例を示すもので、上記第１の実施例と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
この第２の実施例が上述の第１の実施例と異なるところは、バーンイン試験は多層プリント配線板１を構成するフレキシブルプリント板２ａ〜２ｉを積層した状態で実施されること、バーンイン試験時には例えば２枚の試験用フレキシブルプリント板１１，１２もフレキシブルプリント板２ａ〜２ｉと共に積層されることにある。試験用フレキシブルプリント板１１，１２の片面（図で下面）には、バーンイン試験のための導体パターン（図示せず）が形成されていると共に、上下に重ねられるフレキシブルプリント板を接続するためのバイヤホールが形成されている。
【００３０】
実際には、各フレキシブルプリント板２ａ〜２ｉ、試験用フレキシブルプリント板１１，１２の大きさは９枚取りの大きさを有しており、一度に９枚の多層プリント配線板１を製造できるようにしているが、以下の説明では１枚の多層プリント配線板１を製造するかのように説明する。なお、図９は、９枚取りの試験用フレキシブル板１１，１２を示しており、同図で、９枚の各々にバーンイン試験用の電気的ストレス（電気信号）を印加するための導体パターンが１３の符号を付して示されている。
【００３１】
さて、多層プリント配線板１を製造するには、先ず、前述の第１の実施例と同様に、４層目のフレキシブルプリント板２ｄと５層目のフレキシブルプリント板２ｅを用いて試験用ユニット板４を製造する（半導体チップ装着工程）。
【００３２】
その後、図８、図１０に示すように、フレキシブルプリント板２ａ〜２ｃ、試験用フレキシブルプリント板１１，１２、試験用ユニット板４、フレキシブルプリント板２ｆ〜２２ｉを積層し、熱プレスにより試験用ユニット板４を剥がすことができるように半接着する（仮結合工程）。
【００３３】
そして、試験用フレキシブルプリント板１１，１２の導電パターンを介して半導体チップ３に電気的ストレスを印加してバーンイン試験を実施する。このバーンイン試験は電気的ストレスを印加すると同時に半導体チップ３の出力を計測してスクリーニングを行う（バーンイン試験工程）。
【００３４】
このバーンイン試験の結果、不良と判定された半導体チップ３については、図１１に示すように、その試験ユニット板４を他のフレキシブルプリント板から剥がし、そして別の新たな試験ユニット板４に代える（選別工程）。この状態で、再度バーンイン試験を実施する。
【００３５】
半導体チップ３が良品と判定された場合には、上記の選別工程では図１０に示す積層状態のままにしておき、この状態で熱プレスを行い、フレキシブルプリント板２ａ〜２ｃ、試験用フレキシブルプリント板１１，１２、試験用ユニット板４、フレキシブルプリント板２ｆ〜２２ｉを完全接着する（熱プレス工程）。
【００３６】
このように本実施例では、積層状態のままバーンイン試験を実施し、半導体チップ３が良品であった場合には、そのまま熱プレスを実施して多層プリント配線板１として製造されるので、生産性に優れたものとなる。
【００３７】
図１２は本発明の第３の実施例を示すもので、上述の第２の実施例との相違は、バーンイン試験を実施した後、選別工程において試験用フレキシブルプリント板１１，１２を他のフレキシブルプリント板から剥がして取り去り、そして残りのフレキシブルプリント板２ａ〜２ｉを熱プレスして多層プリント配線板１として製造したところにある。
この構成によれば、試験用フレキシブルプリント板１１，１２を繰り返し使用できる。
【００３８】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定されるものではなく、以下のような拡張或は変更が可能である。
バーンイン試験をする半導体チップは１個に限られない。例えば最上層のフレキシブルプリント板２ａにベアチップを高密度実装しておき、それらチップをバーンイン試験するようにしても良い。
第２の実施例において、試験用フレキシブルプリント板１１，１２を用いずに、フレキシブルプリント板２ａ〜２ｉの積層状態でバーンイン試験を実施するようにしても良い。この場合、バーンイン試験のための電気信号はフレキシブルプリント板２ａ〜２ｉに形成された導電パターンを介して半導体チップ３に印加する。
バーンイン試験に際し、必ずしもフレキシブルプリント板２ｄ，２ｅを接着して試験ユニット板４として製造しなくとも良く、フレキシブルプリント板２ｄに半導体チップ３を装着しておくだけでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の多層プリント配線板を分解して示す断面図
【図２】試験ユニット板の構成要素の平面図
【図３】試験ユニット板の断面図
【図４】バーンイン試験状態での断面図
【図５】多層プリント配線板の断面図
【図６】ＰＡＬＡＰ法を説明するための断面図
【図７】樹脂フィルムの温度と弾性率との関係を示す図
【図８】本発明の第２の実施例を示す図１相当図
【図９】試験用フレキシブルプリント板の平面図
【図１０】バーンイン試験状態の断面図
【図１１】半導体チップが不良の場合の処理を説明するための断面図
【図１２】本発明の第３の実施例を示す断面図
【符号の説明】
図中、１は多層プリント配線板、２ａ〜２ｉはフレキシブルプリント板、３は半導体チップ、４は試験ユニット板、１１，１２は試験用フレキシブルプリント板である。

Claims

可撓性を有した樹脂フィルムに導体パターンを形成したフレキシブルプリント板を複数枚積層し、熱プレスすることにより多層プリント配線板を製造するに先立ち、
前記複数枚のフレキシブルプリント板のうち、試験対象の半導体チップを実装するフレキシブルプリント板に当該半導体チップを装着し、
この半導体チップを装着したフレキシブルプリント板の導体パターンを通じて当該半導体チップに電気信号を印加してバーンイン試験を行うことを特徴とする半導体チップの試験方法。
前記半導体チップを装着したフレキシブルプリント板を複数枚積層してそれらを並列接続した状態でバーンイン試験を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の半導体チップの試験方法。
可撓性を有した樹脂フィルムに導体パターンを形成したフレキシブルプリント板を複数枚積層し、熱プレスすることによって多層プリント配線板を製造するに先立ち、
前記複数枚のフレキシブルプリント板のうち、試験対象の半導体チップを実装するフレキシブルプリント板に当該半導体チップを装着する半導体チップ装着工程と、
前記半導体チップを装着したフレキシブルプリント板を含む前記複数枚のフレキシブルプリント板を積層し、前記半導体チップが装着されたフレキシブルプリント板を取り外し得るように結合する仮結合工程と、
積層され仮結合された状態で前記フレキシブルプリント板の導体パターンを通じて半導体チップに電気信号を印加し、バーンイン試験を行うバーンイン試験工程と
を実行することを特徴とする半導体チップの試験方法。
前記仮結合工程において、バーンイン試験用の導体パターンを形成した試験用フレキシブルプリント板が積層されることを特徴とする請求項３記載の半導体チップの試験方法。
可撓性を有した樹脂フィルムに導体パターンを形成したフレキシブルプリント板を複数枚積層し、熱プレスすることにより多層プリント配線板を製造するに先立ち、
前記複数枚のフレキシブルプリント板のうち、試験対象の半導体チップを実装するフレキシブルプリント板に当該半導体チップを装着し、
この半導体チップを装着したフレキシブルプリント板の導体パターンを通じて当該半導体チップに電気信号を印加してバーンイン試験を行い、
その後、前記バーンイン試験の結果良品と判定された半導体チップを装着したフレキシブルプリント板を他のフレキシブルプリント板と共に積層し、それらを熱プレスすることによって多層プリント配線板を製造することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
請求項５記載の多層プリント配線板の製造方法において、前記バーンイン試験は、前記半導体チップを装着したフレキシブルプリント板を複数枚積層してそれらを並列接続した状態で行うようにしたことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
可撓性を有した樹脂フィルムに導体パターンを形成したフレキシブルプリント板を複数枚積層し、熱プレスすることによって多層プリント配線板を製造するに先立ち、
前記複数枚のフレキシブルプリント板のうち、試験対象の半導体チップを実装するフレキシブルプリント板に当該半導体チップを装着する半導体チップ装着工程と、
前記半導体チップが装着されたフレキシブルプリント板を含む前記複数枚のフレキシブルプリント板を積層し、前記半導体チップが装着されたフレキシブルプリント板を取り外し得るように結合する仮結合工程と、
積層され仮結合された状態で前記フレキシブルプリント板の導体パターンを通じて半導体チップに電気信号を印加してバーンイン試験を行うバーンイン試験工程と、
このバーンイン試験の結果、不良品と判定された半導体チップが装着されたフレキシブルプリント板を別の半導体チップが装着されたフレキシブルプリント板と交換して前記バーンイン試験工程に戻し、良品と判定された半導体チップが搭載されたフレキシブルプリント板は他のフレキシブルプリント板と共に積層状態のままにしておく選別工程と
を行い、その後、前記バーンイン試験により良品と判定された半導体チップが装着されたフレキシブルプリント板を積層状態にある他のフレキシブルプリント板と共に熱プレスして多層プリント配線板を製造することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
請求項７記載の多層プリント配線板の製造方法において、前記仮結合工程にて、バーンイン試験用の導体パターンを形成した試験用フレキシブルプリント板が積層され、この試験用フレキシブルプリント板は、他のフレキシブルプリント板と共に熱プレスされることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
請求項７記載の多層プリント配線板の製造方法において、前記仮結合工程にて、バーンイン試験用の導体パターンを形成した試験用フレキシブルプリント板が積層され、この試験用フレキシブルプリント板は、前記選別工程で他のフレキシブルプリント板との積層から取り出されることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。