JP5484783B2 - パッケージ化されたダイヒータ - Google Patents

Description

本発明は、一般に、試験及び促進老化の目的での集積回路の加熱、並びに試験及び促進老化中の集積回路の温度監視に関する。より具体的には、本発明は、パッケージ内の集積回路を予め設定された温度まで加熱することに関する。

集積回路ダイは、多くの目的で加熱する必要があることがある。ダイは、当該ダイで指定される動作温度範囲における性能を求めるため、又は促進老化を生じさせるために指定温度範囲を超えてダイを加熱することによって加速寿命試験を実施するため、或いは、早期故障を生じる可能性のあるダイを排除するためにダイを加熱し設定温度にまでするために加熱することがある。

集積回路は、その目的とする用途に基づき様々な動作温度範囲で機能するよう設計する必要がある。これらの回路は、動作温度範囲の最大温度で試験を行い、各個々のダイが当該温度で確実に動作できるようにすることができる。通常、産業用電子機器は、集積回路が８５℃で動作することを必要とし、一部の軍事用途などの他の高温用途では、１２５℃又はそれよりも高い温度で集積回路が動作することを必要とする場合がある。

集積回路のダイは、温度変動による応力に起因して長期間にわたると故障する可能性がある。ダイは、指定温度範囲を超えてダイを加熱して加速寿命試験を実施するようにし、すなわち環境応力に耐えるようダイの能力を概算するために種々の温度までダイを加熱することができる。

集積回路はまた、ダイコンタクトとパッケージコンタクトとの間の接続を検証するよう試験することができる。ダイの製品寿命の間にダイとパッケージとの間の接続は故障する可能性がある。従って、パッケージダイ上で加速寿命試験を実施することによって、ダイとパッケージとの間の接続の故障を検出することができる。

通常、ダイは、ダイを所望の試験温度にするためにオーブン内で加熱される。ダイは、パッケージ状態でバッチ加熱され、オーブン内で同じ温度に全て加熱することができる。ダイは、高温での性能を求める試験を行うことができる。ダイをオーブン内で加熱するには、コネクタ、プリント基板、ソケット、レジスタ、キャパシタ、及び駆動チップなどの試験する構成部品をオーブン筐体内に置く必要があり、従って、試験構成部品は、高温への長期暴露に起因してかなりの応力を受ける可能性がある。

マルチチップモジュール（ＭＣＭ）は、単一のパッケージ内に複数のダイを含むことができる。単一ダイが故障した場合には、ＭＣＭが故障する可能性がある。すなわち、単一ダイが故障した場合にはＭＣＭ内のダイ全てが劣化する可能性があるので、複数のダイを単一のパッケージ内に組み込んだ後にダイを加熱することは望ましくない可能性がある。
従って、集積回路の加熱試験に関する改善された方法が必要とされる。

本発明は、集積回路ダイ用ヒーター、及び集積回路ダイの温度を感知するための温度センサに関する。ヒーターは、パッケージ内部に収容することができ、或いは、パッケージ外部であってもよい。

集積回路パッケージ内に組み込まれるヒーターは、スクリーン印刷された加熱フィラメントを有するセラミック材料の層であり、集積回路パッケージの本体内に組み込むことができる。ヒーター層は、好ましくは、パッケージのダイアタッチ区域近傍に配置することができる。これにより、ヒーターからダイまでの熱経路の効率が、オーブン又は外部ヒーターを使用することによって得られるよりもより高くすることができる。

また、試験構成部品は、オーブン単独又は外部ヒーターを用いてダイが加熱される場合よりも低い温度環境になることができるので、試験構成部品に対する温度応力を低減することができる。

ヒーターは少なくとも２つのリード部を有し、加熱フィラメントの両端に電圧が印加されると、セラミック層が加熱されてダイに熱が伝達される。ヒーターのリード部は、集積回路パッケージのリード部と接続することができる。

複数のダイを有するパッケージにおいて、個々に制御可能な複数のヒーターが存在することができる。このようにすると、パッケージ内のダイを個々に加熱して、所望の温度を得ることができる。このことは、個々のダイが、該ダイ自体の温度に影響を及ぼす可能性のある様々な熱量を試験中に生成するので、有利である。また、ダイが試験中に障害を生じたことが判明した場合、ダイは、周囲のダイに損傷を与えることなくダイアタッチ材料を脆弱にするようダイ区域を加熱することによってパッケージから取り除くことができる。ダイアタッチが加熱された後、ダイは、ダイアタッチ材料を加熱するよう高温空気を加えてダイをダイアタッチ部位から剪断すること、又はパッケージからダイを研削することなどによって、障害のあるダイを取り除く既知の方法よりも容易にパッケージから取り除くことができる。

加熱要素をパッケージ内部に配置できるので、１回で加熱ことができるダイの数に制約はない。オーブンを用いてダイを加熱する場合、オーブンの容積により１回で加熱できるダイの数が制約を受ける。内部にヒーターを有するパッケージでは、１回でバーンインできるパッケージの数は、ダイを加熱するための加熱要素に電圧を供給するのに利用可能なコンタクトの数に依存する。

本発明の別の利点は、加熱要素、或いは代替としてヒーターセラミック層内に配置された別個の温度サーミスタが、ダイの温度を測定するための温度センサとして用いることができる点である。温度センサは、パッケージのリード部と電気的に接続されたリード部を有することができる。この温度センサは、ダイに近接した位置にあることに起因して、温度センサをパッケージリッド上に又はパッケージの表面上に配置することにより得ることができるよいも正確なダイ温度読み取り値を提供することができる。

更に、ダイは動作中に熱を発生し、よって、試験中にダイは、ダイ及びその周囲の温度を上昇させる可能性がある熱を出す。ダイに近接して配置された温度センサは、試験中にダイが発する熱によって引き起こされる温度変化を含む、ダイについての正確な温度読み取り値を提供することができる。複数の温度センサを複数のダイに近接して配置することにより、各ダイ又は複数のダイの温度を測定することで改善された温度フィードバックを提供することができる。従って、試験中に各ダイが発する熱により引き起こされる温度変化がより良好に概算され、個々のダイ及びパッケージの試験及びバーンイン温度を良好に制御することができる。

集積回路パッケージの一部のタイプでは、集積回路パッケージの外部のヒーターを提供することが有利とすることができる。再利用可能な外部ヒーターは、パッケージ内に配置されたヒーター層よりも経済的とすることができ、又は、特定の集積回路パッケージ内にヒーター層を付加することが困難な場合ある。例えば、プラスチックパッケージ内にセラミックヒーター層を付加することは困難な可能性がある。外部ヒーターは、簡単なセラミック固体プレートとすることができ、或いは、パッケージピンが貫通するためのセラミック孔を有するセラミックヒーターとすることができる。固体セラミックプレートヒーターは、フラットパック又はクワッドフラットパックなどの周辺リーデッドパッケージと共に用いることができる。或いは、パッケージピンが貫通するためのクリアランスホールを有するヒーターは、ピングリッドアレイパッケージ又は下面上にコンタクトを有するパッケージの他のタイプと共に用いることができる。ダイを加熱するためにヒーターを単独で用いることができ、或いは、所望の温度を得るためにオーブンと組み合わせて用いることができる。このようにして、ダイは、ヒーター又はオーブン単独で得ることができる温度を上回る温度まで加熱することができる。

これら並びに他の態様及び利点は、必要に応じて添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば当業者には明らかになるであろう。更に、この要約は例証に過ぎず、請求項に記載された本発明の範囲を限定することを意図したものではない点を理解されたい。

第１の実施形態によるパッケージ内の集積回路の切り欠き図である。 １つの実施形態によるパッケージのヒーター層の平面図である。 １つの実施形態によるパッケージのダイキャビティの平面図である。 別の実施形態による、図１のパッケージ内の集積回路の平面図である。 １つの実施形態による、集積回路を覆って設置されたリッドを有する、図１のパッケージの平面図である。 １つの実施形態による、パッケージ内の集積回路及び集積回路ダイの切り欠き図である。 １つの実施形態による、図６のパッケージのヒーター層の平面図である。 １つの実施形態による、集積回路ダイを覆って設置されたパッケージリッドを有する、図６のパッケージ及び集積回路ダイの切り欠き図である。 １つの実施形態による、パッケージ及び集積回路ダイの切り欠き図である。 １つの実施例による、図９のパッケージ及び集積回路ダイのヒーター層の平面図である。 １つの実施例による、複数のダイが取り付けられたパッケージのヒーター層の平面図である。 １つの実施例による、外部セラミックダイヒーターの平面図である。 １つの実施例による、貫通するクリアランスホールを有する外部セラミックダイヒーターの平面図である。 １つの実施例による、温度センサ及びヒーターフィラメントを有する集積回路パッケージの層の平面図である。 １つの実施例による、複数の温度センサ及び複数のヒーターフィラメントを有する集積回路パッケージの層の平面図である。

同じ参照符号が種々の図中で同様の要素を示す添付図面を参照しながら、現時点で好ましい実施形態を以下で説明する。

集積回路ダイを加熱するための改善された装置について説明する。本方法及び装置は、パッケージダイを高温に加熱するための局所ヒーターを設ける段階を含む。ヒーターは、パッケージ内に組み込むことができ、或いはパッケージの外部にあってもよい。

ヒーターは、多くのタイプのダイパッケージに組み込むことができる。図１は、集積回路パッケージ（「ＩＣパッケージ」）１０１の切り欠き図である。集積回路パッケージは、フラットパック又はクワッド・フラットパッケージとすることができる。ＩＣパッケージは、複数の層を含むことができる。各層は、アルミナ、窒化アルミニウム、又は当該技術分野で公知の別のセラミックのようなセラミックから形成することができる。セラミック層は、セラミック粉体に結合剤を添加して可撓テープを形成することによって形成することができる。テープは、パッケージを製作するために所望の幾何形状を有するように切断することができる。テープに孔を設けることができ、孔に導電性金属を充填して、バイアを形成することができる。導電性金属で形成することができる接続線をテープ上にスクリーン印刷し、層がスタックされたときにパッケージ内に所望の接続部を生成するようにすることができる。次に層をスタックし、高温で焼成することができる。次いで、パッケージを電気めっきすることによって完成させることができる。

パッケージが完成すると、該パッケージは、集積回路（「ダイ」）を受け入れることができる。ダイのボンディングパッドをパッケージのボンディングパッドにワイヤボンディング又はフリップチップボンディングすることによって、ダイ上のボンディングパッドをパッケージ上のボンディングパッドと電気的に導通して配置することができる。パッケージを覆ってリッドを配置し、気密シールを形成することができる。上述のようなＩＣパッケージを形成するのに使用される方法及び材料は、当該技術分野で公知のものであるので、ここでは説明を行わない。

ＩＣパッケージの層は、ＩＣパッケージベース１１３を形成することができる。一部の付加的な層は、その中心に開放区域を有することができ、ＩＣパッケージベース１１３をスタックしてパッケージ側部１２１を形成することができる。パッケージベース１１３及びパッケージ側部１２１は、電気的接続部を有する複数の層から構成することができる。パッケージボンディングパッド１２３は、パッケージベース１１３又はパッケージ側部１２１上に配置することができる。図１では、パッケージボンディングパッドは、パッケージ側部１２１上にパッケージボンディングパッド１２３を有して示されているが、該パッケージボンディングパッド１２３は、パッケージリード部１０９に対する電気的接続を形成することができるＩＣパッケージ１０１上のあらゆる位置に配置してもよい。パッケージベース１１３及びパッケージ側壁によりパッケージ本体１２５が形成される。

ＩＣパッケージ１０１の層の１つは、以下で図２に関して更に検討されるヒーター層１０７とすることができる。ヒーター層１０７は、その上にスクリーン印刷されたヒーターフィラメントを有することができ、これは図２に関して以下で更に検討する。ヒーター層１０７は、２つのパッケージ側部１２１間に延びて示されているが、ヒーター層１０７はあらゆるサイズであってもよい。ヒーター層１０７は、図１ではパッケージベース１１３の上層として図示されているが、パッケージベース１１３のいずれの場所に配置されてもよい。しかしながら、可能な限りダイ１０３に近接してヒーター層１０７を配置すると、ダイ１０３への有利な熱伝達を可能にすることができる。

パッケージ側部１２１及びパッケージベース１１３により形成されるパッケージ本体１２５内の区域は、ダイキャビティ１０８である。ダイキャビティ１０８の上面にはダイアタッチ１０５が堆積される。ダイアタッチ１０５は、例えば、スズ、鉛、又は銀の合金、金シリコン、金属ガラス、又はエポキシなどの有機接着剤など、当該技術分野で公知のダイアタッチ材料のあらゆるタイプとすることができる。

ダイ１０３は、ダイアタッチ１０５の上部に配置される。ダイアタッチは、ダイ１０３をヒーター層１０７に固定する。ダイアタッチ１０５は、ダイキャビティ１０８の表面全体未満を覆うように図示されている。しかしながら、ダイアタッチ１０５は、ダイ１０３をダイキャビティ１０８に取り付けるのに好適なあらゆる形状及びサイズとすることができる。

ダイ１０３がダイアタッチ１０５によりキャビティ１０８の上部に取り付けられた後、図１には示していないダイボンディングパッドとパッケージボンディングパッド１２３との間に接続部１１９が形成される。パッケージリード部１０９は、導電性材料から構成される。パッケージボンディングパッド１２３は、ＩＣパッケージ１０１内の金属層を通ってパッケージリード部１０９に電気的に接続される。ＩＣパッケージ１０１は、複数のボンディングパッド１２３を有し、ダイは、複数のダイボンディングパッドを有する。ダイボンディングパッドをパッケージボンディングパッド１２３にボンディングするプロセスは、当該技術分野で公知であり、例えば、アルミニウムワイヤボンディング、金ワイヤボンディング、又はテープオートメイテッドボンディング（ｔａｐｅ ａｕｔｏｍｅｔｅｄ ｂｏｎｄｉｎｇ）により達成することができる。或いは、ダイ１０３は、図６、８〜９に関して検討されるように、パッケージベース１１３上に配置されたパッケージボンディングパッド１２３にフリップチップボンディングすることができる。ダイ１０３をパッケージにボンディングする方法は、当該技術分野で公知であるので、ここでは説明されない。

パッケージリッド１１１はＩＣパッケージ１０１をシールする。シールは気密シールとすることができる。パッケージリッド１１１は、金属又はセラミックとすることができる。パッケージリッド１１１は、ＩＣパッケージ１０１に溶接、はんだ、又はガラスシールすることができ、或いは当該技術分野で公知の他のあらゆる方法に従って取り付けることができる。

図２は、ＩＣパッケージ１０１のヒーター層１０７を示す。ヒーター層１０７は、ヒーターセラミック１１７及びヒーターフィラメント１１５から構成することができる。ヒーターセラミック１１７は、セラミック材料のいずれかのタイプとすることができ、例えば、酸化アルミニウムなどのパッケージボディ１２５と同じ材料とすることができる。熱伝導率が高い公知のセラミックは窒化アルミニウムである。ヒーターフィラメント１１５は、抵抗性金属加熱素子のいずれかのタイプとすることができる。タングステン、プラチナ、及びモリブデンは、有効な特性を備えた抵抗性加熱素子の公知のタイプである。ヒーターフィラメント１１５は、蛇行パターンでスクリーン印刷することができる。ヒーターフィラメント１１５の幅、深さ、及び長さは、ヒーター層１０７の熱出力要件に応じてストランド間の距離と同様に変えることができる。

ヒーターフィラメント１１５は、ＩＣパッケージ１０１の層内に配置されたバイアを介してパッケージリード部１０９に接続可能な２つのヒーターフィラメント末端部１２７を有する。ヒーターフィラメント末端部１２７に接続されたパッケージリード部１０９を通ってヒーターフィラメント１１５の両端に電圧が印加され、ダイ１０３を加熱するための熱を発生させることができる。ヒーターフィラメント１１５は、あらゆるサイズ又は形状とすることができ、パッケージリード部１０９のいずれに接続されてもよい。

追加のパッケージリード部１０９は、ヒーターフィラメント１１５の各末端部に接続することができ、これを用いてヒーターセラミック１１７の温度を推定することができる。ヒーターセラミック１１７の温度は、ヒーターセラミック１１７を加熱させるためにヒーターフィラメント１１５の両端に電圧が印加されていないときにヒーターフィラメント１１５の抵抗を測定することによって、ヒーターセラミック１１７の温度を推定することができる。この構成は、Ｋｅｌｖｉｎプローブとして当該技術分野で公知である。フィラメントの抵抗を測定することによって温度を推定する方法は、当該技術分野で公知であり、図２には図示されていない。

図３は、ＩＣパッケージ１０１のパッケージ本体１２５、パッケージボンディングパッド１２３、及びパッケージリード部１０９を含むダイキャビティ１０８のＩＣパッケージの層の平面図である。ダイキャビティ１０８は、ヒーターフィラメント１１５をダイキャビティ１０８上に配置されたダイ１０３の区域から電気的に絶縁するため、ヒーターセラミック１１７を覆って配置されるセラミック層を備える。

図４は、ダイボンディングパッド１２９とパッケージボンディングパッド１２３との間に接続部１１９を有するダイ１０３を示している。ダイ１０３は、ダイアタッチ１０５によって固定されるヒーター層１０７の上部に示されており、該ダイアタッチは、図４には図示されていないが、図１に関して検討された。パッケージボンディングパッド１２３は、ＩＣパッケージ１０１の層内のパッケージリード部１０９に接続することができる。

図５は、パッケージリッド１１１が取り付けられたＩＣパッケージ１０１を示している。パッケージリッド１１１は、図１に関して説明されたようにＩＣパッケージ上にシールされる。ダイ１０３が試験されるときには、パッケージリード部１０９はプリント基板を介して試験構成部品に接続される。パッケージを加熱するために、ヒーターフィラメント１１５に接続されたパッケージリード部１０９の両端に電圧が印加され、これによりダイ１０３を加熱する。

ダイ１０３は、種々の温度でのその性能を求める試験を行うことができる。パッケージダイはまた、熱応力下でのパッケージダイの長期性能試験を行うために加熱される場合がある。

ダイ１０３を加熱するためにＩＣパッケージ１０１内にヒーター層１０７を設けると、ダイ１０３を加熱するためにオーブンだけを使用するよりも優れた利点を提供することができる。最初に、ヒーター層１０７はダイ１０３を局所的に加熱するので、オーブンだけを使用するよりも使用するエネルギーを少なくすることができる。オーブン内でのダイの加熱では、パッケージのリッドに対する対流熱を利用して当該パッケージ内のダイを加熱している。オーブンは、最初にパッケージ周囲の空間、ダイ周囲の空間、最後にダイ自体を加熱する必要がある。ＩＣパッケージ１０１上のダイアタッチ１０５の下方にヒーター層１０７を設けることで、より直接的な熱経路が形成される。加えて、この構成は伝導性熱伝達を利用しており、対流熱伝達よりも高効率にすることができる。従って、ＩＣパッケージ１０１内部にヒーター層１０７を設けることにより、ダイ１０３の加熱の効率的な方法を提供することができる。

また、ダイ１０３を加熱するためにＩＣパッケージ１０１内にヒーター層１０７を使用することにより、ダイ１０３周囲の構成部品に加わる熱応力を低減することができる。従って、ダイ１０３は、ヒーター層１０７により設定温度まで加熱することができるが、周囲の構成部品は、それよりも低い温度になる可能性がある。回路基板及びパッケージの一部の部品などの構成部品は、ダイ１０３よりも低い動作温度要件を有する可能性がある。このようにして、高温暴露により生じる周囲の構成部品への不必要な応力を低減することができる。

ダイ１０３を加熱するためにＩＣパッケージ１０１内にヒーター層１０７を使用することにより、高温暴露により生じる試験構成部品の疲労が軽減される。統合加熱試験能力を有するパッケージを利用して、ダイ単独で、或いはオーブン内で加えられる熱と連動してダイを加熱することができる。加熱中のオーブンの内部温度は極めて高温になり、場合によってはダイ１０３の焼き付き温度よりも更に高くなることがある。統合加熱試験能力を有するパッケージをオーブンと連動して用いてダイがバーンインされる場合には、オーブン温度は、オーブンだけを用いてダイを加熱する場合よりも低温になる可能性がある。

通常、試験構成部品は、パッケージリード部１０９と接触できるようにオーブン内部で動作する必要がある。オーブン内部で使用される試験構成部品は、高温への暴露を繰り返し受ける可能性があり、これらの暴露が繰り返されることに起因して応力及び疲労を生じる場合がある。ＩＣパッケージ１０１内にヒーター層１０７を使用すると、試験構成部品は、局所的に加熱されるダイ１０３のパッケージリード部１０９と接触することにより遙かに低温の環境で動作することができる。従って、高温への暴露に起因する試験構成部品への疲労及び応力が大幅に低減される。試験構成部品は極めて高価で、又は交換が困難である可能性があり、ダイ試験に繰り返し使用される場合がある。従って、試験構成部品への熱応力の低減は有意な利点を提供する。

更なる利点は、ヒーターフィラメント１１５を用いて、加熱素子の抵抗率の変化を監視することによってヒーターセラミック１１７の温度を感知できることである。或いは、１つ又は複数の別個の抵抗温度センサをヒーター層１０７上にスクリーン印刷し、図１４及び１５に関して説明するように温度センサとして機能させることができる。

ヒーターセラミック１１７がダイ１０３に近接して配置されて、熱伝導によりダイ１０３を加熱するので、ヒーターセラミック１１７の温度はダイ１０３の温度に極めて近くすることができる。オーブン加熱試験において、ダイ１０３の温度は、パッケージリッド１１１の温度又はＩＣパッケージ１１９の別の場所の温度を感知することにより概算することができる。しかしながら、ヒーターセラミック１１７の温度の方がダイ１０３の温度に遙かに近いので、ヒーターフィラメント１１５又は別個の温度センサは、より正確な温度データを提供することができる。これは、試験中にダイ１０３が加熱される温度を制御すること、及び種々の温度でのダイ性能のより正確なデータを取得することの両方において有用となる。

図６は、ＩＣパッケージ６０１の別の実施例を示している。ＩＣパッケージ１０６は、ヒーター層６０７を備えたパッケージベース６０９を有する。コンタクトパッド６１１及びリード部６１３がパッケージベース６０９の下面上に配置される。リード部６１３は、パッケージ下層６０９内に配置されたバイアを通じてコンタクトパッド６１１に接続することができる。図６ではバイアは示されていないが、リード部６１３及びコンタクトパッド６１１を接続する方法は当該技術分野で公知である。この接続部は、ヒーター層１０７の上方で、下方で、又は貫通して下層６０９の内部にあることができる。リード６１３の間の区域は、ダイアタッチ区域６２３を形成する。

ヒーター層６０７は、図６においてパッケージ下層６０９内部に示されている。ヒーター層６０７は、パッケージ下層６０９のいずれの場所に配置されてもよい。しかしながら、ヒーター層６０７を可能な限りダイ６０３に近接して配置すると、ダイ６０３への有利な熱伝達を可能にすることができる。

リード部６１３はどのような形状であってもよく、また、ボールグリッドアレイとして当該技術分野で公知の丸みのあるコンタクトであってもよい。ダイ６０３上のコンタクト６０５は、導電性はんだを用いてコンタクトパッド６１１にはんだ付けされる。フリップチップボンディングなど、ダイ６０３をコンタクトパッド６１１にはんだ付けする方法は、当該技術分野で公知である。或いは、ダイ１０３の構成に応じて、ダイをワイヤボンディングし、パッケージリードとダイボンディングパッドとの間に電気的接触を形成することができる。ダイ６０３上のコンタクト６０５とダイアタッチ区域６２３との間の区域は、アンダーフィル６２１で充填することができる。アンダーフィル６２１は、エポキシ又はシアン酸エステルのような有機ポリマーとすることができる。アンダーフィル６２１は、液体形態で分注することができ、ダイ６０３の表面下で毛細管作用により流れ、ダイ６０３の下部区域とダイアタッチ区域６２３との間の区域を充填することができる。

図７は、ヒーターフィラメント６１５とヒーターセラミック６１７とを有するヒーター層６０７を示している。ヒーターフィラメント６１５は、パッケージ本体内のバイアを介してパッケージリード部に接続することができる２つのヒーターフィラメント末端部６２７を有する。ヒーターフィラメント末端部６２７に取り付けられたパッケージリード部の両端に電圧を印加して、ヒーターセラミック６１７を加熱することができる。

ヒーター層６０７は、バイア６２９を有することができ、ヒーター層６０７を貫通してコンタクトパッド９１１とリード部９１３との間の接続を形成する。図１０に関して説明するように、バイア６２９は下層６０９内に配置することができ、ヒーター層６０７の外側に配置することができる。全バイア６２９がヒーター層６０７の外側に配置される場合、ヒーター層６０７及びヒーターフィラメント６１５は、図１０に関して説明されるように形成することができる。ヒーターフィラメントコンタクト６２７は、パッケージ本体内部に配置された接続部を通ってパッケージリードに接続することができる。

バイア６２９がヒーター層内に配置される場合、ヒーターフィラメント６１５は、バイア６２９と意図せずに電気的に接触しないようにヒーターセラミック６１７内に形成することができる。ヒーターフィラメント６１５は、図７に示すように形成することができる。ヒーターフィラメントはまた、例えば、コンタクト６１９間にヒーターフィラメント６１５の複数の横列を有する代替の蛇行パターンであってもよい。バイア６２９は、図７に示すのとは異なるパターンを有することができる。ヒーターフィラメント６１５は、該ヒーターフィラメント６１５がリード部６１９と意図せずに電気的に接触しないという条件で、あらゆるパターン、サイズ、又は形状であってもよい。

図８は、ダイ６０３を覆って配置されたパッケージリッド６１９を備えたＩＣパッケージ６０１を示している。

図９は、ＩＣパッケージ９０１の別の実施例を示す。ＩＣパッケージ９０１は、ヒーター層９０７を備えたパッケージ下層９０９を有する。コンタクトパッド９１１は、下層９０９のダイアタッチ区域９２３上に配置される。リード部９１３は、下層９０９の上面上に配置される。リード部９１３は、パッケージ下層９０９内に配置されたバイアを通してコンタクトパッド９１１に接続される。リード部９１３はあらゆる形状であってもよく、また、ボールグリッドアレイとして当該技術分野で公知の丸みのあるコンタクトであってもよい。リード部９１３は、単一の横列とすることができ、或いは、リード部９１３の複数の横列を有するカラムグリッドアレイとすることができる。

ヒーター層９０７は、図１においてはＩＣパッケージ９０１の上層として示されているが、ＩＣパッケージ９０１内のいずれの場所に配置されてもよい。しかしながら、可能な限りダイ９０３に近接してヒーター層１０７を配置すると、ダイ９０３への有利な熱伝達を可能にすることができる。

接続部は下層９０９内部にあるものとすることができる。この接続部は、ヒーター層９０７の上方で、下方で、又は貫通して下層９０９の内部にあることができる。ダイ９０３上のコンタクトは、導電性はんだを用いてパッケージコンタクトパッド９１１にはんだ付けされ、図９に関して説明されるように接続することができる。この接続部は図９には示されていないが、リード９１３及びコンタクトパッド９１１を接続する方法は、当該技術分野で公知である。

図１０は、ヒーターフィラメント９１５及びヒーターセラミック９１７を有するヒーター層９０７を示している。ヒーター層９０７は、下層９０９内部に配置することができる。ヒーターフィラメント９１５は、ヒーターセラミック９１７を加熱するためにその両端に電圧を印加することができる２つのヒーターフィラメント末端部９２７を有する。ヒーターフィラメント末端部９２７は、下層９０９内部に配置されたバイアを介してリード部９１３に電気的に接続される。これらの接続部は図１０には示されていないが、リード部を下層内のコンタクトに接続する方法は当業者には公知である。ヒーターセラミック９１７及びヒーターフィラメント９１５は、あらゆるサイズ及び形状であってもよく、リード部９１３のいずれかに接続することができる。

ＩＣパッケージ１０１に関して説明された利点はまた、ＩＣパッケージ６０１及び９０１の利点でもある。更に、複数のダイ１０３、６０３、９０３は、パッケージ１０１、６０１、９０１の受け面に取り付けることができ、１つ又はそれ以上のダイ１０３、６０３、９０３は、ヒーター層１０７、６０７、９０７により加熱することができる。ヒーター層は、様々な集積回路パッケージのタイプ及び形状に組み込むことができ、請求項の範囲は、図１〜９のパッケージに限定されるものではなく、むしろ請求項の表現自体に従う。

別の実施形態において、複数のヒーターを単一のパッケージ内に配置することができる。図１１は、ヒーター層１１０５を有するパッケージのダイアタッチ区域１１０１を示す。複数のダイ１０３は、ヒーター層１１０５上に配置することができる。ダイ１１０３は、図１〜１０に関して説明された方法に従って、又は当該技術分野で公知のいずれかの他の方法によりヒーター層１１０５に取り付けることができる。

ヒーター層１１０１は、ヒーターセラミック１１０５及び各ダイ１１０３の下に配置された複数のヒーターフィラメントを有することができる。ヒーターフィラメントは、図２に関して説明されたように形成することができる。各ヒーターフィラメントは、それを通じてダイ１１０３に電圧を印加することができる２つのリード部を有する。ヒーターフィラメントリード部は、図１０に関して説明されたようにパッケージ本体内部に配置された接続部を通じてパッケージリード部に接続することができる。このようにして、ヒーターフィラメントに印加される電圧を別個に制御することにより、各ダイ１１０３は個々に制御することができる。加えて、ヒーターフィラメントの抵抗変化を用いて、図２に関して説明されたように単一のダイ１１０３に近接したヒーター層の温度を測定することができる。或いは、ダイの温度は、図１５に関して説明されたようにヒーター層１１０１内に配置された１つ又は複数の異なる温度センサにより求めることができる。

個々に制御可能な複数の加熱フィラメントを有するヒーター層１１０５を用いてダイ１１０３を加熱することより、異なるダイを加熱して均一な温度を得ることができる。ヒーターフィラメントの温度から、又は抵抗から、或いは別個の温度センサからダイ１１０３の温度を推定することによって、各ダイ１１０３の温度を監視することができ、各ダイに関連する加熱フィラメントに印加される電圧を変化させて所望の温度を得ることができる。

ダイを種々の温度まで加熱できることは、複数の利点を有することができる。異なるダイは異なる特定の温度動作範囲を有することができる。個々のダイを異なる温度に加熱することにより、低い動作温度範囲又は低いバーンイン温度を有するダイは、より高い動作温度又はバーンイン温度を有する周囲のダイと同じ温度まで加熱される必要はない。従って、低い動作温度範囲又は低いバーンイン温度を有するダイに対する不必要な応力が低減され、加熱試験に必要なエネルギーもまた低減される。加えて、個々の構成部品を異なる温度で同時に試験するのが有利とすることができる。この方法は、温度の関数としてダイ性能についてのデータを改善することができる。

また、ダイを異なる温度に加熱することにより、障害のあるダイをパッケージから容易に取り除くことができる。加熱試験又はバーンイン後にダイが障害があると判断された場合、ダイは、ヒーターを用いて障害のあるダイを局所的に加熱し、ダイアタッチ材料を脆弱にすることによって取り除くことができ、スクライビング及び切断方法によるよりも容易に取り除くことができるようになる。次いで、障害のあるダイは交換することができる。

別の実施形態において、ヒーターはパッケージの外部にあってもよい。加熱フィラメントを有するセラミック層を堆積させることが可能ではないプラスチックパッケージにおいては、外部ヒーターが好ましいとすることができる。図１２は、外部ヒーター１２０１、ヒーターセラミック１２０３、ヒーターフィラメント１２０５、ヒーターフィラメント末端部１２０７、及びヒーターフィラメントリード部１２０９を示している。外部ヒーター１２０１、ヒーターセラミック１２０３、及びヒーターフィラメント１２０５は、図３に関して説明されたように形成することができる。ヒーターフィラメントリード部１２０９は、外部ヒーター１２０１のいずれかの表面上に配置することができ、ヒーターセラミック１２０３内に配置されたバイアを通じてヒーターフィラメント末端部１２０７に電気的に接続することができる。ヒーターフィラメントリード部１２０９の両端に電圧を印加して、外部ヒーター１２０１上に配置されたＩＣパッケージを加熱することができる。ヒーターフィラメント１２０５を用いて外部ヒーターの温度を測定し、図２に関して説明されたように、ヒーターフィラメント１２０５に近接したダイの温度を概算することができる。或いは、１つ又は複数の別個の温度センサをヒーターセラミック１２０３上に配置し、図１４及び１５に関して説明されるようにヒーターセラミック１２０３の温度を推定することができる。

外部ヒータ１２０１は、複数のヒーターフィラメント１２０５を有し、各々が２つのヒーターフィラメントリード部１２０７を有することができる。ヒーターフィラメント１２０５は、個々に制御され、図１１に関して説明されたように外部ヒーター上に配置されたパッケージを様々な温度まで加熱することができる。

パッケージ下面上にコンタクトを有するパッケージでは、パッケージコンタクトが外部ヒーターを通って接触できるように、外部ヒーター上に配置されたクリアランスホールを有する外部ヒーターを使用することが好ましいとすることができる。図１３は、外部ヒーター１３０１、ヒーターセラミック１３０３、ヒーターフィラメント１３０５、クリアランスホール１３０９、及びヒーターフィラメントコンタクト１３０７を示している。外部ヒーター１３０１、ヒーターセラミック１３０３、及びヒーターフィラメント１３０５は、図３に関して説明されたように形成することができる。クリアランスホール１３０９は、パッケージコンタクトが外部ヒーターを通じて接触できるように外部ヒーター１３０１上に位置付けられる。

クリアランスホール１３０９は、パッケージリード部を該クリアランスホールに通すことを可能にすることができ、標準的なパッケージタイプのパッケージリード部位置に基づいて位置付けることができる。外部ヒーター１３０１は、試験構成部品とパッケージとの間に位置付けることができ、試験構成部品が、外部ヒーター１３０１のクリアランスホール１３０９を通じて加熱されるパッケージのパッケージコンタクトと電気的に接続することができるようにする。ヒーターフィラメント１３０５を用いて、外部ヒーターの温度を測定し、図１２に関して説明されたようにダイの温度を概算することができる。

図１１及び１２に関して説明されたように、複数のヒーターフィラメント１３０５があり、各々が２つのヒーターフィラメントコンタクト１３０７を有することができる。ヒーターフィラメント１３０５は、個々に制御されて外部ヒーター上に配置されたパッケージを異なる温度に加熱することができる。加えて、別個の温度センサを各ヒーターフィラメント１３０５に近接して配置し、図１５に関して説明されるように各ヒーターフィラメント１３０５の温度を正確に制御することができるようにする。

外部ヒーター１２０１、１３０１をパッケージの下面と接触させて用いることにより、オーブンだけを用いてパッケージを加熱することにより得られるよりも、より多くの直接的な伝導熱流がもたらされる。従って、図１〜１１に関して説明された利点はまた、外部ヒーター１２０１、１３０１の利点でもある。

１つの利点は、図１〜１３に関して本明細書で説明されたヒーターは、単独で或いはオーブンと組み合わせて用いてパッケージを加熱することができることである。この実施形態において、オーブンは、ダイの温度を上昇させるための補助的な熱を提供することができる。従って、ヒーターは、所望の加熱試験温度に満たない最大加熱能力を有することができる。或いは、オーブンをヒーターと組み合わせて用いて、オーブン単独で得ることができる温度よりも高い温度までダイ温度を上昇させることができる。オーブンを局所的ヒーターと組み合わせて用いることにより、所望の温度に達するのに様々な熱量が必要とされるデバイスにおいて、標準的なオーブン又は標準的なヒーターフィラメントを用いることができる。これにより、エネルギー要件の低減、機器への熱応力の低減、個々のダイに対して加熱試験温度を変える機能、ダイアタッチ材料を加熱することによってパッケージから個々のダイを取り除く機能など、局所的ヒーターだけを用いて得られたものと同様の利点がもたらされる。

図１４を参照すると、温度センサ１４０５及びヒーターフィラメント１４０９を有するヒーター層１４０１は、パッケージベース内に配置することができる。温度センサ１４０５は、層の１つにスクリーン印刷された抵抗温度センサとすることができる。温度センサ１４０５は、図１４においては蛇行形状を有して示されているが、どのような形状であってもよい。温度センサ１４０５は、例えば、プラチナ、モリブデン、タングステン、酸化パラジウム、又は他の金属酸化物など、抵抗温度サーミスタにおいて当該技術分野で公知のいずれかの金属又は金属化合物から構成することができる。温度センサ１４０５の末端部１４０７及びヒーターフィラメント１４０９の末端部１４１１は、ヒーター層１４０１において電気的接続部を形成することにより、ヒーター層１４０１のリード部に電気的に接続することができる。温度センサ１４０５は、パッケージ内のいずれの場所に配置してもよい。しかしながら、パッケージベースの上部近くにある温度センサ１４０５を可能な限りダイに近接して配置することにより、ダイの温度をより正確に推定可能にすることができる。

図１５を参照すると、ヒーター層１５０１は、温度センサ１４０５とパッケージベース内に配置されたヒーターフィラメント１４０９とを有する複数のダイアタッチ部位１５０３を有し、図１４に関して説明されたように形成することができる。ダイの温度は、温度センサ１４０５から推定することができ、各ヒーターフィラメント１４０９に印加された電圧を変えて、ダイアタッチ部位１５０３に近接して配置されたダイについて所望の温度を得ることができる。

説明された実施形態は例証に過ぎず、本発明の範囲を限定するものとみなすべきではない点は理解されたい。請求項は、その趣旨の記載がない限り、記載された順序又は要素に限定されるものと解釈すべきではない。従って、添付の請求項及びその均等物の範囲及び技術的思想に含まれる全ての実施形態は本発明として特許請求される。

１０１ 集積回路パッケージ
１０３ ダイ
１０５ ダイアタッチ
１０７ ヒーター層
１０８ ダイキャビティ
１０９ パッケージリード部
１１１ パッケージリッド
１１３ ＩＣパッケージベース
１１９ 接続部
１２１ パッケージ側部
１２３ パッケージボンディングパッド
１２５ パッケージ本体

Claims (3)

1. 少なくとも１つの集積回路を受け入れるためのパッケージであって、
   複数のリードと、
   各々がセラミック材料からなり、前記パッケージ内で電気的接続部を形成するようにスタックされる複数のスタックされた層であって、
   前記複数のスタックされた層のうちの少なくとも１つの層がヒーター層からなり、前記ヒーター層が、セラミック材料からなり、少なくとも１つの抵抗加熱フィラメントが、前記ヒーター層上に印刷され、電圧を受け取るため２つの末端部を有し、前記抵抗加熱フィラメントの前記２つの末端部が前記パッケージの複数のリード部に電気的に接続されたことを特徴とする複数のスタックされた層と、
   少なくとも１つの温度センサであって、
   前記少なくとも１つの温度センサが、抵抗温度サーミスタであり、前記複数のスタックされた層のうちの少なくとも１つの層上に印刷され、電圧を受け取るため２つの末端部を有し、少なくとも１つの温度センサの前記２つの末端部が前記パッケージの複数のリード部に電気的に接続されたことを特徴とする、少なくとも１つの温度センサと、
   を有することを特徴とするパッケージ。
2. 前記少なくとも１つの温度センサ及び前記少なくとも１つの抵抗加熱フィラメントが同じフィラメントであり、前記ヒーター層の温度を推定するために前記少なくとも１つの抵抗加熱フィラメントの抵抗が測定される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
3. 前記複数のスタックされた層に取り付けられた複数のダイを更に有し、
   少なくとも１つの抵抗加熱フィラメントが、複数の個々に制御可能な抵抗加熱フィラメントを有し、各抵抗加熱エレメントが、複数のダイの少なくとも１つの個々のダイを加熱するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。