JP2005233929A - パッケージ・バーンイン試験用の構造及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 実装後のバーンイン試験の接触構造及び方法を提供する。
【解決手段】 本発明の接触構造は、印刷回路基板、該印刷回路基板上に固定されたはんだ接合部、及び固定プレートを有する。はんだ接合部は、印刷回路基板上に固定され、該はんだ接合部は、接触金属ボールと接続された複数の接触金属バネを有する。固定プレートは、はんだ接合部間に位置決めされる。実質的に一定の圧力が、ウエハレベル・パッケージの表面と接触する固定プレートの表面を使用することによって、接触金属ボール及び金属バネの間で維持される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、実装後のバーンイン試験の接触装置及び方法に係り、より詳細には、導電性マイクロスプリングの接触圧力を用いることにより、バーンイン手法を改良すべく、従来のパッケージ又はウエハレベルパッケージに適用可能な新型の接触構造及び方法に関する。

半導体技術は極めて急速な発展を続けており、特に、半導体ダイは、小型化する傾向がある。しかしながら、半導体ダイの機能の必要条件は、逆に多様化していく傾向がある。すなわち、半導体ダイにおいては、より多くのＩ／Ｏパッドをより小さな領域に保持しなければならず、よってピンの密度が急速に増加する。これにより、半導体ダイの実装がより困難になり、収率を低下させる。

パッケージ構造の主な目的は、外部からの損傷からダイを保護することである。さらに、ダイによって生じられる熱は、ダイの動作を保障するために、パッケージ構造を介して効率的に放散されなければならない。

最新の半導体ダイは、初期のリードフレームパッケージ技術に用いるには端子の密度が高すぎ、よって、初期のリードフレームパッケージ技術は最新の半導体ダイに対しては既に不適当である。したがって、最新の半導体ダイに対する実装の必要条件を満たすために、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）の新しいパッケージ技術が開発されている。このＢＧＡパッケージは、球形端子のピッチがリードフレームパッケージのそれより短いという利点があり、ＢＧＡの端子は、破損したり変形する可能性が少ない。さらに、信号を伝送する距離が短くなることにより作業効率が上がり、いっそうの高速化、効率化の要件に適合するという利点がある。パッケージ技術の多くは、ウエハ上のダイを個々のダイに分割し、さらに各ダイをそれぞれ実装し検査する。「ウエハレベルパッケージ（ＷＬＰ）」と称される別のパッケージ技術では、ダイを個々のダイに分割する前にウエハ上でダイを実装することができる。このＷＬＰ技術は、生産サイクル時間の短縮、低コスト、及び、アンダーフィルやモールディングの必要がないなど、いくつか利点がある。

さらに、実装されたＩＣは、従来のパッケージ又はウエハレベルパッケージにおける一連の試験を続けて行なう。現在行なわれているバーンイン及びテストソケットの接触方法は、以下に示す３つのタイプから構成される。
（１）ポゴピン：高価であるとともに、バーンイン試験のコストが高い。
（２）金属プローブ：信頼度は普通、高価、組み立てが複雑。
（３）メンブレン接触：高価、信頼度が低い。

上記の問題を考慮して、本発明によって提供される、バーンイン試験の新型接触構造及び方法は、こうした問題を改善可能である。すなわち、本発明は、高い信頼度、低コスト、簡単な組み立て、修理がし易いという利点を有する。さらに、本発明は、従来のパッケージや、ウエハレベルパッケージなどに適用できる。

本発明の目的は、実装後のバーンイン試験の接触構造及び方法を提供することである。

本発明の別の目的は、新型ウエハレベルパッケージの実装後のバーンイン試験の接触構造及び方法を提供することである。

本発明で開示された、新型ウエハレベルパッケージのバーンイン試験の接触構造は、複数の接触金属ボールを有するウエハレベルパッケージに適用できる。ダイの試験構造は、印刷回路基板、はんだ接合部、及び固定プレートを有する。はんだ接合部は、印刷回路基板上に固定され、該はんだ接合部は、接触金属ボールに接続された複数の接触金属バネを有する。固定プレートは、はんだ接合部間に位置決めされる。実質的に一定の圧力が、ウエハレベルパッケージの表面と接触する固定プレートの表面を使用することによって、接触金属ボール及び金属バネの間で維持される。本発明は、自動位置合わせ方法をさらに提供する。最下部プレートの孔の口径は最小であり、最上部プレートの孔の口径は最大である。

本発明で開示された新型ウエハレベルパッケージのバーンイン試験の接触方法は、以下のステップを含む。まず、複数の接触金属ボールを有するウエハレベルパッケージ（ＢＧＡ／ＣＳＰ）を提供する。次に、印刷回路基板を提供する。さらに、はんだ接合部と固定プレートとを印刷回路基板に固定し、はんだ接合部に配置された金属バネを接触金属ボールに電気的に接続する。接触金属ボールと金属バネとの接触圧は、ウエハレベルパッケージの表面と接触する固定プレートの表面を用いてほぼ一定に維持する。

本発明の上記目的及び他の特徴と利点は、添付した図面と関連して以下の詳細な説明を読むことにより、より明白になるであろう。

本発明は、新型パッケージ用のバーンイン試験の構造及び方法を開示する。この方法は、従来式のパッケージ又はウエハレベルパッケージの試験に適用できる。本発明の実例としての実施の形態のいくつかを詳細に説明する。但し、本発明が、明示された以外の広範囲にわたる他の実施の形態で実施できることは認識すべきであり、本発明の範囲は、添付した特許請求の範囲において特定される以外は特に限定されない。

図１に、パッケージ用のバーンイン試験の接触構造の概略図が示されている。ボール・グリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージ１００について説明するが、本発明はこれに限定されない。パッケージ１００は、複数の接触金属ボール１０１を有する。接触金属ボール１０１は、例えば、はんだボールなどの導電性材料によって形成されてもよい。

はんだ接合部１０２は、印刷回路基板（ＰＣＢ）１０３上に固定される。１つの実施の形態において、はんだ接合部１０２は、ＳＭＴ技術によって印刷回路基板１０３上に固定されている。印刷回路基板１０３は、例えば、ＦＲ４、ＦＲ５、あるいはＢＴなどの耐熱材料である。はんだ接合部１０２の１つの特徴は、開口部の上部の幅が、はんだ接合部１０２の接平面における開口部の下部の幅よりも大きいことである。したがって、固定プレート１０４は、上部プレート１０５ａ、中間プレート１０５ｂ、及び下部プレート１０５ｃを含む複数のプレートによって構成され、下部プレート１０５ｃの孔の口径は最小であり、上部プレート１０５ａの孔の口径は最大である。固定プレート１４０の形状全体を使用できることは言うまでもない。

接触性微小金属バネ１０４は、はんだ接合部１０２上に位置決めされる。この微小金属バネ１０４は、はんだ接合部１０２上に固定される。微小金属バネ１０４は、はんだボール１０１と接触させられる。微小金属バネ１０４の材料として、金属、合金などの導電性材料が挙げられ、好ましくは、ステンレス鋼である。ほぼ一定の圧力が、はんだボールと金属バネとの間に生じる。このボールは、プレートの孔部に自動的に位置合わせされてもよい。複数のはんだボールの圧力は、それぞれ独立した状態を保つ。微小金属バネ１０４は、導電回路と電気的に接続するように印刷回路基板上に位置決めされる。

固定プレート１０５の表面、及び微小金属バネ１０４の表面は、ほぼ又は実質的に同一平面上にあり、固定プレート１０５及び印刷回路基板１０３の各材料は、同じであるか、又は類似したものであり、例えば、ＦＲ４、ＦＲ５、ＢＴなどが挙げられる。さらに、固定プレート１０５は、はんだ接合部１０２間に配置されている。はんだボール１０１は、微小金属バネ１０４と接触した後に下方への押圧を続けて行ない、押圧する深さは、例えば３８０ミクロンである。固定プレート１０５及び微小金属バネ１０４がほぼ面一であることから、ハンダボール１０１が押圧する深さは、はんだボール１０１の直径を超えることはない。したがって、ほぼ一定且つ自己整合圧力が、ボール・グリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージ１００の表面と接触する固定プレート１０５の表面を用いることにより、はんだボール１０１及び微小金属バネ１０４の間に維持される。

本発明で開示された新型ウエハレベルパッケージのバーンイン試験の接触方法は、以下のステップから構成される。まず、複数のはんだボール１０１を有するＢＧＡを備えたパッケージ１００を提供する。次に、印刷回路基板１０３を提供する。さらに、はんだ接合部１０２及び固定プレート１０５を印刷回路基板１０３に固定し、はんだ接合部１０２に配置された金属バネ１０４をはんだボール１０１に電気的に接続する。はんだボール１０１と金属バネ１０４との間には、ウエハレベルパッケージ（ＢＧＡ）１００の表面に接触する固定プレート１０５の表面を使用することによってほぼ一定の圧力を維持する。

１つの実施の形態において、はんだ接合部１０２は、ＳＭＴ技術によって印刷回路基板１０３に固定される。印刷回路基板１０３は、例えば、ＦＲ４、ＦＲ５、ＢＴなどの耐熱材料である。固定プレート１０５の各表面及び金属バネ１０４の表面は、ほぼ同一平面上にあり、固定プレート１０５及び印刷回路基板１０３の各材料は、同一であり、例えば、ＦＲ４、ＦＲ５、ＢＴなどが挙げられる。さらに、固定プレート１０５は、はんだ接合部１０２間に配置されている。金属バネ１０４の材料は、ステンレス鋼である。

新型ウエハレベルパッケージのバーンイン試験の接触構造及び方法は、以下の利点を有する。すなわち、はんだボールと金属バネとの間に一定の圧力が維持されること、各ボールが別々にバネと接触すること、接触寿命が長いこと、接触バネが破損しにくいこと、接触微小バネが修理し易いこと、組み立てが簡単であること、低コストであること、さらに、実装後のＷＬＰ及びマルチパッケージに対するバーンイン試験に使用できることである。

特定の実施の形態を図示し説明してきたが、添付した特許請求の範囲によってのみ限定されることを意図されることから逸脱することなく種々の変更が可能であることは当業者には明白であろう。

本発明の新型ウエハレベルパッケージのバーンイン試験の接触構造を示す概略図である。

符号の説明

１００ ＢＧＡパッケージ
１０１ 接触金属ボール
１０２ はんだ接合部
１０４ 微小金属バネ
１０５ 固定プレート

Claims (4)

1. 印刷回路基板と、
   前記印刷回路基板上に配置された固定プレートと、
   前記固定プレート上に固定されたはんだ接合部であって、前記印刷回路基板に電気的に接続された複数の接触金属バネを有し、試験対象物に接触するために用いられるはんだ接合部と、
   を含み、
   前記固定プレートが、前記試験対象物の接触金属ボールと前記接触金属バネとの間に略一定の圧力を維持するように、前記試験対象物の表面に接触することを特徴とする、
   実装後のバーンイン試験用接触構造。
2. はんだボールなどの前記接触金属ボールがパッケージに接続され、前記金属バネが前記はんだ接合部に固定され、前記金属バネの材料がステンレス鋼を含み、前記はんだ接合部が、ＳＭＴ技術によって前記印刷回路基板上に固定され、前記印刷回路基板が耐熱材料であり、前記耐熱材料が、ＦＲ４、ＦＲ５、及びＢＴから選択され、前記固定プレートの各表面及び前記金属バネの表面が同一平面にあり、前記固定プレートと前記印刷回路基板の材料が同一であり、前記固定プレートが複数のプレートによって構成され、最下部プレートの孔の口径が最小であり、最上部プレートの孔の口径が最大である、請求項１に記載の構造。
3. 印刷回路基板を提供することと、
   はんだ接合部及び固定プレートを前記印刷回路基板上に固定し、前記はんだ接合部に配置された金属バネをパッケージに電気結合させ、前記パッケージ及び前記金属バネの間に略一定の圧力を生じさせるために前記固定プレートの表面を利用することと、
   を含む、実装後のバーンイン試験の接触方法。
4. 前記パッケージに接続された、例えば、はんだボールなどの接触金属ボールをさらに含むとともに、前記金属バネが前記はんだ接合部に固定され、前記金属バネの材料がステンレス鋼であり、前記はんだ接合部が、ＳＭＴ技術によって前記印刷回路基板上に固定され、前記印刷回路基板が、耐熱材料であり、前記耐熱材料が、ＦＲ４、ＦＲ５及びＢＴから選択され、前記固定プレートの各表面及び前記金属バネの表面が同一平面上にあり、前記固定プレート及び前記印刷回路基板の各材料が同一であり、前記固定プレートが、複数のプレートによって構成され、最下部プレートの孔の口径が最小であり、最上位プレートの孔の口径が最大である、請求項３に記載の方法。
   
   

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