JPH04295778A - 熱的、機械的および電気的な結合のためのテープ自動化ボンディングテスト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は概略的には電子部品の
先行テストに関するものであり、より詳細に言えば、テ
ープ自動化ボンディングフレームにボンディングされた
構成部品のテストのための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】プリン
ト回路基板上の回路および該プリント回路基板上の構成
部品の増大する複雑性および密度のために、正しく機能
しないプリント回路基板の診断、修理や修繕の困難性が
増大している。厳格な品質管理基準下でも、回路の構成
部品がある種の不具合を生じる可能性がある。構成部品
の先行テストをすることで製品の歩留りが向上するが、
プリント回路基板に対して電気的な接続をするのに先立
って種々の回路の構成部品についてテストをすることは
困難である。例えば、個々の集積回路チップは数百もの
近接して配置されたコンタクトパッドを有しており、こ
のため、その先行テストをすることが困難な作業になっ
ている。

【０００３】チップの先行テストを可能にする一つの相
互接続技術として、“テープ自動化ボンディング”と呼
ばれるものがある。この製造の手順で用いられる連続し
た絶縁テープは写真フィルムと同様なものであって、該
テープの個々の部分またはフレームに対して付着される
チップのための平板状の基台となるものである。蜘蛛状
の金属製のパターンを有する導電性トレースが各フレー
ムにエッチングされている。このトレースは、フレーム
の中心部から四辺へと放射される“ファンアウト”であ
るか、または４セットの平行ラインからなるものであれ
ば良く、後者の場合、各セットはチップの一辺から垂直
に伸長している。チップはフレームの中心部に慎重に整
列され、これにより該フレームの中心部分にある対応す
る導電性トレースにおいて該チップのコンタクトパッド
が正確に配置される。次いでこのチップはテープ自動化
ボンディングフレームへ固定される。このフレーム内部
へのチップのコンタクトパッドの接続は、“内部リード
ボンディング”と呼ばれている。

【０００４】この内部リードボンディングが実行された
後、集積回路チップのテストをすることができる。シュ
リーブ（Ｓｈｒｅｅｖｅ）氏の米国特許第４，８５５，
６７２号では、テープ自動化ボンディングフレームにボ
ンディングされている集積回路チップの信頼性をテスト
する方法が教示されている。連続した絶縁テープを集積
回路チップを備えた個々のリードフレームにつなぎ合わ
せるのに先立って、該チップは事前バーンインテストが
行われる必要がある。そして、連続した絶縁テープはリ
ール上に配置されて、オーブン内に取り付けられる。オ
ーブン内の温度は約　１５０℃まで上昇され、また、直
流バイアス電圧がリールに加えられ、この直流バイアス
電圧がある所定のテスト時間にわたって集積回路チップ
の各々を循環する。次いで集積回路チップの事後バーン
インテストが行われる。

【０００５】ニュートン（Ｎｅｗｔｏｎ）氏等の米国特
許第４，６９６，５２６号では、連続した絶縁テープ上
の集積回路チップをテストするリール・トゥ・リール・
システムについての一つの難点として、そのテスト間に
おけるバーンイン温度の維持が含まれている、というこ
とが教示されている。このニュートン氏等の特許では、
その高温のテストは、そのテスト間にわたり温度をその
±１℃に維持することが必要とされる、ということが教
示されている。この問題を克服するために、先行技術の
特許においては、テープ自動化ボンディングされた半導
体デバイスのためのキャリアを用いることが教示されて
いる。このキャリアに含まれている整列ポストは、個々
のテープ自動化ボンディングフレームのスプロケット孔
に係合する。このキャリアは、テープ自動化ボンディン
グされた半導体デバイスの先行テストを行うための操作
媒体を提供するものである。このニュートン氏等による
装置は、半導体産業において存在するテスト機器と共に
用いられるべきである。

【０００６】ニュートン氏等の特許において説明されて
いるように、半導体産業において用いられているテスト
機器に一般に含まれているプローブは付勢されたもので
あり、これによりテープ自動化ボンディングフレームの
個々のリード上にコンタクト力が付与される。このスプ
リング起動式のプローブにより、フレームの多くのリー
ドに対する信号の入力および出力が提供される。ところ
で、このテストでしばしば必要とされることは、テスト
機器内へのフレームの挿入および除去を反復して行うこ
とである。例えば、同一のフレーム上において、連続テ
スト、事前バーンインテスト、バーンインテスト、およ
び最終的な実行能力テストを行うことがあり得る。スプ
リング起動式のプローブがリードに対して押圧されるの
で、フレームの挿入作業の度にフレームのリードを危険
にさらすことになる。更に、このプローブを用いる場合
には電気的な経路が長くなって高速実行能力に不利益を
もたらすことになる。第３の問題は、スプリング起動式
のプローブを用いてフレームのリードを個々にコンタク
トさせるという要求のため、隣接するフレームリード間
の最小距離が制限されてしまうということである。

【０００７】テープ自動化ボンディングフレームのリー
ドを電気的にコンタクトさせるためにスプリング起動式
のプローブを用いる際に遭遇する幾つかの難点は、外部
周縁にテスト用パッドを有するフレームを製造すること
を用いることによって減じられる。この場合、プローブ
はフレームリードの最終的なコンタクト領域ではなく、
テスト用パッドとコンタクトさせることができる。これ
により、テスト用機器がフレームリードに損傷を与える
という可能性が相当に減少されるが、プローブの横方向
の動作に起因するこすり動作により該プローブがすり減
り、テスト用パッドとの電気的なコンタクトに影響が生
じる。これに加え、テスト用パッドを含むテープ自動化
ボンディングフレームを製造することは、その製造コス
トを増大させ、更にテスト間における信号経路長を増大
させることになる。

【０００８】この発明は、テープ自動化ボンディングフ
レームとその電子部品との機械的、電気的および熱的な
結合を包含すると共に、信号パスの長さを縮小し、及び
テープ自動化ボンディングフレームのリード構造を危険
にさらすことの無い相互接続機構を有する、テスト装置
を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、テープ自
動化ボンディングされた電子部品に対して必要とされる
種々のテストのために機械的、電気的および熱的な結合
を提供する弾性的な圧力部材を用いたテスト装置によっ
て満たされる。第１の弾性部材は１個または複数個の他
の弾性部材のレベルよりも僅かに下部に位置決めされて
おり、これにより、熱伝動部材に対して電子部品を逐次
コンタクトさせると共に、プリント回路基板のトレース
に対してテープ自動化ボンディングフレームのリードを
コンタクトさせる。

【００１０】プリント回路基板は水平に据え付けられる
と共にテスト用基板に対して電気的に連絡されており、
該プリント回路基板は、テスト用基板からテープ自動化
ボンディングフレームへの信号の入力および出力のため
の経路としてのみ動作するようになっている。このプリ
ント回路基板の中央部に設けられた開口部には熱伝動部
材が据え付けられる。電子部品は該熱伝動部材の上部に
配置される。

【００１１】起動機構は、第１の弾性的な部材を下方に
変位させるために用いられる。該第１の弾性的な部材は
熱伝動部材に整列されており、該第１の弾性的な部材の
下方変位により、熱伝動部材上に配置されている電子部
品へ圧力が付与されるようになっている。これにより、
バーンインテスト間に熱エネルギーを電子部品へ伝える
ための、及び最終的な実行能力のテスト間に熱エネルギ
ーを電子部品から除去するための有効な熱的結合が確実
となる。

【００１２】第１の弾性部材が電子部品にコンタクトし
た後、第２の弾性部材が、起動機構によりテープ自動化
ボンディングフレームのリードに押圧させられる。フレ
ームリード上の圧力により、プリント回路基板上の導電
性トレースに対する該フレームリードの機械的および電
気的な結合が与えられる。第１および第２の弾性部材が
垂直に移動するため、フレームがテスト装置に結合する
間にこすり動作が生じるということはない。より正確に
言えば、テープ自動化ボンディングフレームは単に弾性
部材とフレームが接続されるべき表面との間で押圧され
るだけである。この発明の利点は、弾性部材の使用によ
ってフレームのリードに損傷を与える可能性を減少させ
ることにある。従って、フレームのコンタクトエリアを
超えて伸長するテスト用パッドを備えたテープ自動化ボ
ンディングフレームを製造する必要がなくなる。このた
め、フレームをより小さいサイズに製造することが可能
となり、これにより、その製造コストが低減される。そ
の信号経路の長さもまた減縮されるので、テスト装置は
、将来の実行能力の改善をテストする上での制限を含ま
ないものとなる。

【００１３】この発明の別の利点は、その相互接続シス
テムがフレームのピッチ上の制限を有さないということ
である。プリント回路基板上の導電的なトレースは、隣
接する導電性部材間において同じスペースを有するよう
に製造しても良い。先行技術のテスト装置におけるスプ
リング起動式のプローブは、テープ自動化ボンディング
フレームのピッチについて制限を受けることが多い。更
に別の利点としては、基板が疲労したり損傷を受けた場
合にプリント回路基板を容易に置き換えることができる
ということがある。

【００１４】

【実施例】図１を参照すると、集積回路チップ１２のよ
うなテープ自動化ボンディングされデバイスに対するテ
スト装置１０が、上昇して解放した位置において示され
ている。この位置において、弾性的な圧力パッド１４が
集積回路チップ１２から間隔を置かれており、また、下
方に垂下している弾性部材の方形のアレイが、テープ自
動化ボンディングフレームのリード１６から間隔を置か
れている。 この弾性部材の方形のアレイにおいて３個の弾性部材１
８，　２０および２２だけが示されている。代替的なも
のとして、この下方に垂下する弾性材は単一構成のもの
にすることができる。テープ自動化ボンディングフレー
ム２４が図３に示されている。このフレーム２４に含ま
れている導電性のリード１６は、内端部において集積回
路チップ１２に取り付けられている。この導電性のリー
ド１６は典型的には銅からなるものであり、外側のリー
ド端部に対してファンアウトしていて、図４に示されて
いるコンタクト用プリント回路基板２６に対する取り付
けのため、隣接する導電性のリード間のスペースがより
大きくなるようにされている。この導電性のリードの総
本数は、集積回路チップ１２の入力／出力パッドの個数
に依存している。隣接する導電性のリード間のスペース
またはピッチについては、その距離を約０．１ｍｍ（４
ｍｉｌｓ）に制限することが可能である。このような緻
密なピッチのテープ自動化ボンディングにより、集積回
路チップ上の数百の入力／出力パッドに対して比較的容
易に取り付けを行うことが可能となる。

【００１５】テープ自動化ボンディングフレーム２４上
のリード１６のアレイは、それらの端部において、コン
タクト用プリント回路基板２６上の導電性トレース２８
のアレイに対応している。コンタクト用プリント回路基
板２６上の導電性トレース２８は、該コンタクト用プリ
ント回路基板２６上のスルーホールまたは通過部（ｖｉ
ａｓ）３０と電気的に連絡している。この電気的な連絡
は、図４に示されている頂部表面以外の層内またはその
表面上の導電性経路によって付与される。代替的に、通
過部３０と直接接続させるために導電性トレース２８を
頂部表面に沿って伸長させても良い。

【００１６】コンタクト用プリント回路基板２６の通過
部３０は、該コンタクト用プリント回路基板２６の上部
表面からその下部表面に対して伸長している。一般にテ
ープ自動化ボンディングフレーム２４は、所望のパター
ンのリード１６を得るために、写真平版的にエッチング
される純銅により形成される。このため、コンタクト用
プリント回路基板２６上の導電性トレース２８に対応す
る位置においてリード１６を終端させず、銅をエッチン
グして電気的に関連する通過部３０までリード１６を伸
長させることが可能となる。これは一般にエリアアレイ
のテープ自動化ボンディングと呼ばれている。

【００１７】図１を再び参照すると、集積回路チップ１
２は金属製の熱伝動部材３２を頂部に載置されるように
位置決めされている。テープ自動化ボンディングフレー
ム２４のリード１６は、コンタクト用プリント回路基板
２６上に伸長している。コンタクト用プリント回路基板
２６に対するリード１６の整列は精密でなければならな
い。この理由のため、フレーム２４は、そのテスト装置
１０への挿入に先立ち、（仮想線により示される）キャ
リア３４へ取り付けられる。このテスト装置１０に含ま
れているラッチ３６は、図１においてアンロック状態で
示されている。該ラッチ３６はシャフト３８において垂
直位置へと回動し、これによりテスト装置１０のフタ４
０をロックする。但し、図１の位置におけるフタ４０は
、ラッチ３６の反対側にあるテスト装置１０の側部のピ
ン４２において回動することができる。このフタ４０の
回動により、弾性的な圧力パッド１４および弾性部材１
８，　２０および２２が、集積回路チップ１２およびそ
のテープ自動化ボンディングフレーム２４から離れるよ
うに移動される。そして、キャリア３４が除去され、テ
ストされるべき別のテープ自動化ボンディングされた集
積回路チップへと置き換えられる。

【００１８】テスト装置１０に含まれている３個の半円
形のガイド部材４４は、キャリア３４の位置決めのため
のキーとして作用する。図１には２個のガイド部材のみ
が示されている。複数本のピン４６がテスト装置１０の
ベース４８から伸長し、テープ自動化ボンディングフレ
ーム２４を更に整列させている。これらの整列用のピン
４６は、テープ自動化ボンディングフレーム２４のスプ
ロケット孔内へと伸長している。これらのスプロケット
孔は図３には示されていないが、これはテープ自動化ボ
ンディングフレーム２４の銅リード１６を支える絶縁テ
ープ内における単なる孔である。

【００１９】ここで図１および図２を参照すると、コン
タクト用プリント回路基板２６の通過部３０がテスト用
プリント回路基板５０と電気的に連結している。このテ
スト用プリント回路基板５０に含まれている回路は、図
示されていないが、コンタクト用プリント回路基板２６
とテープ自動化ボンディングフレーム２４のリード１６
とを介して、集積回路ライン１２との間で入力信号およ
び出力信号を伝達するものである。コンタクト用プリン
ト回路基板２６の通過部３０はそれぞれ、僅かに圧縮可
能な導電性部材５２に接続されている。この導電性部材
５２は、例えば金メッキを施したベリリウム銅から作成
することができる。この導電性部材５２の特性により、
通過部３０とコンタクトピン５４との間の有効な電気的
コンタクトが確実となる。これらの複数本のコンタクト
ピン５４がテスト用プリント回路基板５０の通過部３０
に挿入されて、該テスト用プリント回路基板５０とコン
タクト用プリント回路基板２６との間の電気的な連絡が
許容される。

【００２０】テスト用プリント回路基板５０およびコン
タクト用プリント回路基板２６は、これらの基板を容易
に除去することが可能な状態でテスト装置１０に固定さ
せることができる。このため、該テスト装置１０は、任
意多様なテープ自動化ボンディングフレームをテストす
るために用いることができる。ユーザは、ある一つのセ
ットの基板を、テストされるべきテープ自動化ボンディ
ングフレームのリードのアレイに合致する導電性領域を
有する第２のセットの基板と置き換えるだけで良い。コ
ンタクト用プリント回路基板２６およびテスト用プリン
ト回路基板５０の各々に含まれている中央開口部は熱伝
導部材３２を受容するものであり、これにより該伝導性
部材がテスト下の集積回路チップとの熱的なコンタクト
を行う。

【００２１】図５には、テスト装置１０が、下降した動
作位置において示されている。レバー５６が垂直状態か
ら水平状態まで回動され、これによりハウジング６０内
でカム５８が回転する。カム５８の寸法の小さい部分が
円形部材６２と接触して回転する。カム５８の周辺にお
ける弓形部分が、該周辺における直線部分よりも大きい
距離だけカムの中心部から間隔を置いているため、カム
５８の回転により円形部材６２が下方へ強制的に移動さ
れる。この力は、図１の上昇した解放位置へとテスト装
置１０のブロック６８を強制的に移動させるコイルスプ
リング６４および６６の付勢力に打ち勝つものである。 これらのコイルスプリング６４および６６は、往復ブロ
ック６８を通って伸長するロッド７０および７２の周囲
に設けられている。該ロッドはテスト装置１０の静止部
分６４に固定されている。ロッド７０および７２と相対
的である往復ブロック６８の上方移動は、ロッド上に取
り付けられたＣ−クリップ７６および７８によって制限
される。

【００２２】上述されたように、レバー５６の回転によ
って往復ブロック６８が下方に押圧される。この往復ブ
ロック６８はスクリュー８２により中央プランジャ機構
８０に固定されている。このため、該中央プランジャ機
構８０は往復ブロック６８と共に移動する。コイルスプ
リング８４は中央プランジャ機構８０内に収容されてい
る。

【００２３】テスト装置１０が図５に示されているよう
な動作位置に移動すると、まず最初に弾性的な圧力パッ
ド１４が、テープ自動化ボンディングされた集積回路チ
ップ１２をテスト装置１０に効果的に結合させる。この
弾性的な圧力パッド１４は、他の弾性部材１８，　２０
および２２の下位レベルに配設されている。弾性的な圧
力パッド１４は、熱伝導部材３２上に圧縮力を付与する
。この熱伝導部材３２は熱源８６に連結されている。該
熱源３６は熱伝導部材３２に熱エネルギを与え、該熱伝
導部材３２は次いで集積回路チップ１２の温度を上昇さ
せる。その結果として、このテスト装置１０は、他のテ
ストと同様にバーンインテストのために用いることがで
きる。バーンインテスト以外のテストについては、熱伝
導部材３２はヒートシンクとして作用し、集積回路チッ
プ１２の温度の不所望な上昇が防止される。

【００２４】テスト装置１０に対する集積回路チップ１
２の有効な結合の達成の後、一時的な機械的および電気
的な接続が達成されねばならない。先行技術においては
、テープ自動化ボンディングフレームの個々のリードを
コンタクトさせるために、スプリング起動式のプローブ
が用いられていた。このコンタクトを行わせる方法につ
いての一つの難点は、スプリング起動式のプローブがリ
ードを湾曲させることであり、これによりリードの構造
上の保全性が危険にさらされる。しかしながら、本発明
のテスト装置１０においては弾性部材１８，　２０およ
び２２が用いられ、これによりテープ自動化ボンディン
グフレーム２４のリード１６とコンタクト用プリント回
路基板２６の導電性トレース２８との間の有効な機械的
および電気的なコンタクトが確実となる。圧力パッド１
４と集積回路チップ１２とのコンタクトの後、中央プラ
ンジャ機構８０は下降し続ける。弾性部材１８，　２０
および２２よりなる方形アレイは、コンタクト用プリン
ト回路基板２６の導電性トレース２８に整列されたリー
ド１６のそれらの領域に対抗して押圧するようになって
いる。リード１６と導電性トレース２８との整列は、図
３および図４の対比によって最もよく認められる。ただ
し、この特定の整列はこの発明にとって絶対的なもので
はない。

【００２５】その動作において、ラッチ３６は図１に示
されているその解放位置へ移動され、これによりテスト
装置１０のフタ４０が、図示されているようにキャリア
３４が挿入される位置へと回動可能となる。キャリア３
４の整列により、コンタクト用プリント回路基板２６の
導電性トレース２８に対してテープ自動化ボンディング
フレーム２４のリード１６の位置決めがなされる。次い
でフタ４０が閉じられて、ラッチ３６が図５に示されて
いる位置に動かされる。

【００２６】レバー５６の回動によりカム５８が回転し
、これにより往復ブロック６８及び中央プランジャ機構
８０が下方に押圧される。弾性的な圧力パッド１４によ
りテープ自動化ボンディングされた集積回路チップ１２
の裏側へ圧縮力が付与されて、熱的伝導性部材３２への
有効な熱的な結合がなされる。熱的な結合が達成された
後、弾性部材１８，　２０および２２からなる方形アレ
イにより、コンタクト用プリント回路基板２６の導電性
トレース２８に対するテープ自動化ボンディングフレー
ム２４のリード１６の機械的および電気的な接続がなさ
れる。ある所定のコンタクト力が圧縮によって加えられ
る。この発明によれば、テープ自動化ボンディングフレ
ーム２４のリード１６に対する損傷のリスクが著しく減
少する。

【００２７】リード１６からの電気的なパスおよびコン
タクト用プリント回路基板２６の導電性トレース２８は
、図２に示されている圧縮可能な導電性部材５２および
コンタクトピン５４へと通過部３０を通って連続される
。導電性のピン５４は実行能力テスト用のプリント回路
基板５０のスルーホール内へと伸長する。そして、集積
回路チップ１２のテストをするために必要な入力信号お
よび出力信号が、実行能力テスト用のプリント回路基板
５０から、コンタクト用プリント回路基板２６およびテ
ープ自動化ボンディングフレーム２４のリード１６を介
して、伝達される。

【００２８】

【発明の効果】本発明は上述のように、テープ自動化ボ
ンディングフレームとその電子部品とを機械的、電気的
及び熱的に結合させると同時に信号パスの長さを縮小し
て高速実行能力を向上させ、更に前記フレームのリード
構造を危険にさらすことの無い相互接続機構を有するテ
スト装置を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるテープ自動化ボンディングされた
電子部品のためのテスト装置を示す横断面図である。

【図２】コンタクト用基板とテスト用基板との間の相互
接続を示す横断面図である。

【図３】図１のテープ自動化ボンディングされた電子部
品を示す平面図である。

【図４】図１のコンタクト用基板を示す平面図である。

【図５】図１のテスト装置を動作位置において示す横断
面図である。

【符号の説明】

１０　　　　　　　　テスト装置 １２　　　　　　　　集積回路チップ １６　　　　　　　　リード １８，２０，２２　　弾性部材 ２４　　　　　　　　テープ自動化ボンディングフレー
ム２６　　　　　　　　コンタクト用プリント回路基板
２８　　　　　　　　導電性トレース ３２　　　　　　　　熱伝導部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品に対してボンディングされた内部
   リード端部を有するテープ自動化ボンディングフレーム
   における電子部品アセンブリのためのテスト装置であっ
   て、テープ自動化ボンディングフレームへボンディング
   された電子部品に接触するように位置決めされた高い熱
   伝導性を有する熱伝導部材と、前記電子部品に対する入
   力信号及び出力信号のため前記テープ自動化ボンディン
   グフレーム上のリードに位置的に対応する導電性のコン
   タクト部材からなる固定アレイを有するコンタクト手段
   と、前記テープ自動化ボンディングフレームの前記リー
   ドを前記コンタクト部材に対して選択的に捕捉させると
   共に前記リード上に圧縮力を弾性的に加えるための弾性
   部材とよりなることを特徴とするテスト装置。