JPH077057A - KGDアレイ(Known Good Die Array)及びその製造方法 - Google Patents
KGDアレイ(Known Good Die Array)及びその製造方法Info
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Abstract
ら分けられた普通のICチップを用いてACテスト及び
バーンインテストが可能なKGDアレイ及びその製造方
法を提供することにある。 【構成】 タイバー38により支持されて規則的に配列
された複数個のダイパット32を備えたリードフレーム
30と、このリードフレーム30のそれぞれのダイパッ
ト32上に塗布された接着剤35と、この接着剤が塗布
されたそれぞれのダイパッド32上に個別ダイで接着さ
れ最終テストを終わった無欠陥の複数個のKGDと、を
具備する構成。
Description
n Good Die Array)及びその製造方法に関し、さらに詳
しくは、通常の半導体アセンブリ工程を使ってウェーハ
から分けられた複数個の集積回路チップを一括的にAC
(Alternating Current)テストまたはバーンイン(Burn
−In)テストを実施して無欠陥のKGDアレイを大量生
産することができるKGDアレイ及びその製造方法に関
する。
回路チップ(以下ICチップという)は、不良ICチッ
プを事前に発見するためにACテストまたはバーンイン
テストを遂行することが必須になっている。
ICチップ状態では、テストパターン発生回路と電気的
な信号ラインとの連結が不可能であるため、ACテスト
またはバーンインテストがほとんど不可能である。
インテストは、図5に示すごとく、ICチップをEMC
でモールディングしたパッケージの状態で実施する。
側壁には、チップパッド(図示せず)と連結された外部
リード12が突出されている。
とのできるようにしたテストソケット15は、外部リー
ド12と対応する多数個のソケット孔14と前記ソケッ
ト孔14の下端部に外部へ突出されて形成された固いリ
ード16をそれぞれ備えている。
ジ10がテストソケット15のソケット孔14に実装さ
れた後、前記テストソケット15は図示しない別途のバ
ーンインボードに装着される。
トソケット15に装着された状態でACテスト及びバー
ンインテストが遂行される。
でICチップには、正常動作状態より高い高温及び高電
圧下でテスト信号が入力される。そして、このようなテ
スト信号を印加した状態でどのICチップに欠陥が発生
されるか否かの欠陥可否がチェックされる。
ある記憶回路、欠陥がある記憶セル、欠陥がある結線な
どがチェックされる。
起こる憂慮があるICチップは、バーインテストの時に
そのような欠陥(ゲート酸化膜の絶縁膜破壊など)が必
ず発生される。ところで、バーンインテストを実施する
間に欠陥が検出されたICチップは、不良品として処理
される。このように不良のICチップを出荷前に予め除
去することにより、製品の信頼性を保障するものであ
る。
いたバーンインテストにおいては、半導体チップをパッ
ケージ化した状態でバーンインテストを遂行することに
なるので、一度不良品として処理されたICチップは再
使用が不可能であるという欠点がある。
用いず、複数個のベアチップ(barechip)を熱的にセラ
ミックボード上に実装するためのフリップチップを用い
たマルチチップ技術が開発されている。
び小型を達成しながら大規模の集積度を可能にする種々
の集積方法によって提案されている。これらの中の1つ
で代表的な方法がマルチチップモジュールによる集積方
法である。
の集積度を得るもので、下部に高密度に配線された多層
のセラミックスあるいはプラスチックボードに対して、
複数のICチップが相互接続され内装されている。現
在、マルチチップモジュールは、IBM,DEC,日立
などのような会社によって、スーパーコンピュータなど
に成功的に適用されている。
次のような理由ため技術的及び経済的に多くの制限を受
けている。すなわち、従来の単一チップパッケージ技術
に比べ、多数個のICチップが内装されるマルチチップ
モジュールの集積規模は大きくなるが、生産収率は顕著
に減少し、生産費用が非常に増大される問題点がある。
も同じだが、前述した理由のため、マルチチップモジュ
ールは、十分な市場を確保することにおいて困難に直面
している。マルチチップモジュールの最も難しい問題点
は、生産収率と直接関連するKGD(パッケージ化され
ていないが、テストが完了されて従来のパッケージ技術
と同一な程度の信頼性が証明されたICチップ)の十分
な確保にある。
するものである。以下、すべてのテストを終わって無欠
陥のベアチップをKGDと定義する。ここでベアチップ
とは、フリップチップ,あるいはワイヤチップなどの、
ウェーハから単一チップとして分けられたパッケージ化
されていない普通のICチップを言う。
マイクロ電子アンドコンピュータテクノロジー株式会社
(Microelectronic and Computer technology Corporat
ion)のポテンシャルプロジェクトリポート(Potential
Project Report)1992年版によく表されている。
されるKGDの重要性に対する認識が高まっているにも
拘らず、低価格のKGDを大量生産することは、相当困
難であるのが現状である。
アチップは外部リードがないため、チップテストに適用
することができるテストソケットを用いることができな
い。したがって、ICチップがベアチップの状態で回路
ボード上に取り付けられる以前には、ACテスト及びバ
ーンインテストをすることができない。
して、チップの電極パッド毎にろうバンプを形成するベ
アチップの状態でAC及びバーンインテストを可能にす
るためのフリップチップテストソケットアダプタ(Fili
p chip test socket adapter)が提案されている。この
ような技術は、例えば米国特許第5006792号公報
に開示されており、このような例を図6及び図7に示し
た。
フリップチップの斜視図であり、図7は、図6に示した
フリップチップをテストソケットアダプタに実装した状
態の断面図である。
ボンディングパッド上に複数個のろうバンプ24を形成
しており、図7で示すような専用テストソケットアダプ
ターに挿入され、テストされる。
タ20は、挿入されたICチップ22のろうバンプ24
と対応接続される片持ちビーム(Cantilever beams)2
6が形成された基板28を備えており、この基板28は
ケース20内に収納される。ここで、符号23は前記片
持ちビーム26に連結されたリードであり、符号27は
ケース20外へ突出されたリードであり、また、符号2
5はICチップ22が挿入された時にこれを安定させる
ように支持するガイドバーである。
ダプタを使ったICチップテスト方法は、パッケージ前
のベアチップの状態下でのテストを可能にする。
けられた単一のICチップ22を用いるもので、このI
Cチップ22のそれぞれの電極パッド上に金属突起であ
るろうバンプ24を形成し、ベアチップの状態において
チップテスト及びバーンインを遂行しなればならない。
しかし、単一ICチップの電極パッド上にパンプを形成
する工程の時に、高集積化による電極パッド間の微細ピ
ッチ化で、高い精密度が要求され、高価な装備が必要で
あるという短所がある。
を取り扱うため、チップハンドリングが難しくなるなど
の問題点がある。
問題点は、下記のように要約されることができる。
バーンインテストなどを受けることができないため、ろ
うバンプなどを形成し専用テストソケットを使う必要が
あり、そのため大量生産が難しい、ICチップは1個
毎に取り扱われるため、チップレベルでのハンドリング
が非常に難しい、パッケージ化されたICチップと比
較してKGDが非常に高価である、テストジグを作る
ことが難しい、標準化されたICチップがない、とい
う各点である。
的は、ろうパンプを形成することなく、ウェーハから分
けられた普通のICチップを用いて、ACテスト及びバ
ーンインテストが可能なKGDアレイ及びその製造方法
を提供することにある。
プを一括的にACテスト及びバーンインテストすること
が可能なKGDアレイ及びその製造方法を提供すること
にある。
ンブリに使われる装備でACテスト及びバーンインテス
トが可能なKGDアレイ及びその製造方法を提供するこ
とにある。
に、この発明に係るKGDアレイおいては、タイバーに
より支持されて規則的に配列された複数個のダイパット
を備えたリードフレームと、このリードフレームのそれ
ぞれのダイパット上に塗布された接着剤と、この接着剤
が塗布されたそれぞれのダイパッド上に個別ダイで接着
された最終テストを終わった無欠陥の複数個のKGD
と、を具備することを特徴とする。
極パッド毎にバンプが形成されるようにでき、前記接着
剤は、利用目的によって、ろうなどの伝導性物質、熱硬
化性樹脂または熱可塑性樹脂の中のどれか一つを含むこ
とができ、前記複数個のICチップは、前記タイバーを
切断して底面にダイパットが取り付けられた状態の個別
KGDとして用いられることができ、また、前記ダイパ
ットは、ヒートシンクとして用いられることができる。
明に係るKGDアレイの製造方法においては、複数個の
リード、およびタイバーにより支持されてきて規則的に
配列された複数個のダイパットを備えたリードフレーム
を製作する段階と、前記リードフレームのリード上に前
記ダイパットを固定させるために接着テープを取り付け
る段階と、前記リードフレームのそれぞれのダイパット
上にウェーハから分けられた複数個の電極パッドを持つ
ICチップを接着剤を媒介してダイアタッチする段階
と、前記ICチップのそれぞれの電極パッドをこれに対
応されるそれぞれのリードの端部に対してワイヤボンデ
ィングする段階と、前記リードフレームとワイヤボンデ
ィングされたリードとを電気的に分けるためにトリミン
グ工程を実施する段階と、前記トリミング工程段階後
に、結果的構造のリードフレームをテストジクに挿入し
てACテスト及びバーンインテストを実施する段階と、
前記ACテスト及びバーンインテストが完了された後、
欠陥があるICチップをチェックする段階と、切断手段
でボンディングされたそれぞれのワイヤボールの上部を
切断する段階とを有することを特徴とする。
ポリイミド係の接着剤を使うことができ、また、前記ボ
ンディングワイヤを切断する段階で、切断手段の高さ
が、切断の大きさおよび残存するワイヤボールの大きさ
を制御するように調節されることができる。また、前記
接着剤は、利用目的に沿って、ろうなどの伝導性物質、
熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂中のどれか一つを含む
ことができる。また、前記複数個のICチップは、タイ
バーを切断して底面にダイパットが取り付けられた状態
の個別KGDとして用いられることができる。
よるKGDアレイ及びその製造方法に対する望ましい実
施例を詳細に説明する。
造の際に使用されるリードフレームの平面図を示すもの
で、前記リードフレームは通常のリードフレームのテザ
イン方法から形成されたものである。
は、同一な大きさの規則的に配列された多数個のダイパ
ッド32及びこれら多数個のダイパッド32毎に両側へ
それぞれ配列された多数個のリード34を備えている。
ICチップパッケージ用のものでないため、ダムバーを
形成していないことが特徴的である。ここで、符号36
は、トリミング工程の時にリード34の変形を防止する
ための開口部であり、符号38はダイパッド32を支持
するタイバーである。
レイで提供されるこの発明によるKGDの斜視図であ
る。この発明によるKGDアレイは、ICチップ31の
電極パットをリードにワイヤボンディングするために複
数のKGDが図1に示すリードフレーム30上に配置さ
れた状態で、一括的にACテスト及びバーンインテスト
が実施された後に提供される。
造に関する説明は後述し、まず、KGDアレイの製造方
法を説明する。
るKGDアレイを製造するための製造工程図である。
ードフレームのデザイン方法で形成された図1に示さす
ようなリードフレーム30を準備する。このように準備
されたリードフレーム30のリード34上にこれらを固
定させるために接着テープを取り付ける。この接着テー
プ39は、接着性が優れたポリイミド係の接着テープを
使う。
ドフレーム30の個別のダイパッド32上に、ウェーハ
から分けられた複数個の電極パッドを持つICチップ3
1をダイアタッチする。ここで、ダイアタッチの時、ダ
イ取付け用の接着剤は、利用目的により、ろうなどの伝
導性物質,熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を用いるこ
とができる。
ダイパッド32上に適定量のろうを供給し、ICチップ
を熱圧搾する。ろうのような伝導性物質を使う理由は、
背面部が接地部で用いられる場合に、リードフレームか
ら電流が流れるようにするか、分けられたKGDの底面
にダイパッドが取り付けられてこれがヒートシンクの役
割をするようにするものである。これに対しては、後述
する。
硬化されるエポキシ樹脂類とポリアミノ酸類が用いられ
ることができる。
けるのでなく純粋なKGDを得たい場合の接着剤として
は、熱可塑性樹脂を使うことができる。このとき、熱可
塑性樹脂としては、ポリアリレン、ポリエステル、ポリ
スルホン樹脂、ポリアリレット樹脂などを用いることが
でき、所定の温度でリフローした場合に流動性を持つた
め、ダイパッドからKGDが容易に分けられるようでな
ければならない。
31のそれぞれの電極パッドとこれらに対応するそれぞ
れのリード34の端部とを金Auを用いて熱圧搾方法で
ワイヤボンディングする。ここで、ボンディングワイヤ
37の材料としては、特別に制限されず、超音波方式に
よるワイヤボンディングが可能なアルミニウムAlなど
の通常のICチップ31のアルミニウム電極パッドとボ
ンディングが可能などのような材料でも可能である。
実施してリードフレーム30とワイヤボンディングされ
たリード34とを電気的に分離する。このとき、開口部
36は、トリミング工程を容易にする。
ミング工程後、ACテスト及びバーンインテストが実施
される。上述したようにリードフレーム30を用いてワ
イヤボンディング、トリミング工程など通常のICアセ
ンブリ工程を進行してICチップ31の電極パットに連
結されたリードを電気的に隔離する理由は、前記テスト
を可能にするための一連の作業にすぎない。
トされるためにそれぞれ分離されるのでなく、リード3
4とワイヤボンディングされた複数のアレイのICチッ
プ31が実装されたリードフレーム30全体が一度にテ
ストされる。
一度にテストするに適するテストジグをデザインして使
うことができる。
パットは、ボンディングワイヤ37を通じてリード34
に連結されており、このリード34がテスト用の電極端
子の役割をするため、従来の微細バンプ形成によるテス
トソケットアダプテタ設計の時よりテストジクの設計が
容易である。
のリードフレーム30上に16個程度のICチップ31
を搭載した状態で一括テストが可能となる。前記AC及
びバーンインテストを実施する間、欠陥が発生されたI
Cチップを検出し、このようなICチップは不良品とし
て処理される。
階であるこの発明によるKDGアレイ製造方法の終わり
段階として、ACテスト及びバーンインテストが完了さ
れた後、ICチップ31のそれぞれの電極パッドとこれ
に対応するそれぞれのリード34との間を電気的に連結
するボンディングワイヤ37を切断する工程を実施す
る。
ト及びバーンインテスト時、テストの電極端子を提供す
るためのもので、この発明によるKGDアレイに直接的
に必要な構成ではないので除去される。
4(a)に示すごとき切断装置40を用いる。この切断
装置40は、のみ形状に先端部に鋭い力を備えてタング
ステンカーバイドブレードにダイヤモンドコーティング
をするものである。
れて誤差の許容限度が1μmである高程度のステッピン
モータにより上下に移動される。前後・左右への動きは
高精度のX−Y横テーブルにより調節される。
イの製造の時に使われる切断装置40の使用状態図であ
る。図4(a)に示すように、前記切断装置40は、リ
ードフレーム30上に接着されてワイヤボンディングさ
れたICチップ31の中央表面に近接するように移動さ
れる。
7aの上部をカットするための左/右の調整は、X−Y
横テーブルにより配列され、ワイヤボールの精密な調整
のためにリードフレームがX−Y横テーブル上の真空チ
ャックにより固定される。
ICチップ31の電極パット上には、図4(b)に示す
ように、切断されたワイヤボール33だけが残る。この
切断されたワイヤボール33は、パンプとして用いられ
ることができる。このとき、バンプの形成可否及びその
高さは、切断装置40の下降高さを調節することにより
容易に解決される。
上面には、再びワイヤボンディングが可能であり、ボン
ディングパット上に必要に沿って複数回のバンピングが
可能である。ワイヤボンディングが終わったチップに対
する信頼性を確認するため、ワイヤを切断した後、再び
ボンディングをしてプルテストを実施した。その結果、
一回目のボンディングの時と同様な良好なデータが得ら
れた。さらに、5回の反復実験をした結果、欠陥がない
同一なデータが得られたことが本発明者の実験により明
らかになった。
果として得られる構造は、図3に示すように、ボンディ
ングワイヤ,接着テープ及びリードがすべて除去され、
単にリードフレーム30上に接着剤35を媒介してAC
テスト及びバーンインテストを終わった無欠陥のICチ
ップ31のみ接着された構造となる。
アレイは、図3に示すような単一のKGDが、複数個の
アレイとしてリードフレーム30上に実装されている。
これらのリードフレーム30のいくつかのシートを現在
使用されているリードフレームマガジン上に搭載して、
市場に出荷することができる。また、値が安いディスポ
ーザブルマガジンにテストが終わったチップを包装して
購買者に伝達するようにすることもできる。購買者に伝
達された後に、多数個のICチップはタイバーを切断し
て、底面にダイパッドが取り付けられた状態で個別のK
GDとして用いられることができる。上述したように、
前記ダイパッドはヒートシンクとして用いられることが
できる。
別に取り扱われないので、ベースチップのハンドリング
中に生じがちである不良を最小化することができる。
囲内で本実施例に限定されることなく、多様な変更が可
能であることは言うまでもない。
KGDアレイ及びその製造方法の効果を要約すれば次の
通りである。
スト及びバーンインテストを実施した無欠陥のKGDを
大量生産することができる。チップの購買者への出荷
後に、タイバーを切断でき、チップレベルにおけるハン
ドリングが非常に容易になる。既存のICアセンブリ
に使われる装備がこの発明にそのまま使われるため、追
加装置を要しない。テストジグを作ることが容易とな
る。標準化が可能となる。購買者の要求により、I
Cチップを、ワイヤボンディング用,フリップチップ
用,およびバンプ用などに容易に分類することができ
る。KGDのコストを革新的に低くすることができる
ため、マルチチップモジュールやASICモジュールの
適用範囲を、現在適用されているスーパーコンピュータ
からパーソナルコンピュータにまでも拡張することが可
能になる。
その製造方法によれば、複数個のアレイとしてのリード
フレーム上に少なくとも一つ以上のKGDを実装して、
一度のテスト工程で多量のKGDを得ることができる。
また、複数個のICチップは、タイバーを切断して底面
にダイパッドが取り付けられた状態の個別KGDとして
用いられることができる。
れるリードフレームの平面図である。
アレイを製造するための製造工程図である。
されるこの発明によるKGDの斜視図である。
製造の時に使われる切断装置の使用状態図である。図4
(b)は、ボンディングワイヤのカット後、ICチップ
の電極パット上に切断されたワイヤボール33が残るこ
とを示す断面図である。
る。
プの斜視図である。
アダプタに実装した状態の断面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 タイバーにより支持されて規則的に配列
された複数個のダイパットを備えたリードフレームと、 このリードフレームのそれぞれのダイパット上に塗布さ
れた接着剤と、 この接着剤が塗布されたそれぞれのダイパッド上に個別
ダイで接着され最終テストを終わった無欠陥の複数個の
KGDと、を具備することを特徴とするKGDアレイ。 - 【請求項2】 前記複数個のICチップは、それぞれの
電極パッド毎にバンプが形成されていることを特徴とす
る請求項1記載のKGDアレイ。 - 【請求項3】 前記接着剤は、利用目的によって、ろう
などの伝導性物質、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の
中のどれか一つを含むことを特徴とする請求項1記載の
KGDアレイ。 - 【請求項4】 前記複数個のICチップは、前記タイバ
ーを切断して底面にダイパットが取り付けられた状態の
個別KGDとして用いられることができることを特徴と
する請求項1記載のKGDアレイ。 - 【請求項5】 前記ダイパットがヒートシンクとして用
いられることを特徴とする請求項1記載のKGDアレ
イ。 - 【請求項6】 複数個のリード、およびタイバーにより
支持されてきて規則的に配列された複数個のダイパット
を備えたリードフレームを製作する段階と、 前記リードフレームのリード上に前記ダイパットを固定
させるために接着テープを取り付ける段階と、 前記リードフレームのそれぞれのダイパット上にウェー
ハから分けられた複数個の電極パッドを持つICチップ
を接着剤を媒介してダイアタッチする段階と、 前記ICチップのそれぞれの電極パッドをこれに対応さ
れるそれぞれのリードの端部に対してワイヤボンディン
グする段階と、 前記リードフレームとワイヤボンディングされたリード
とを電気的に分けるためにトリミング工程を実施する段
階と、 前記トリミング工程段階後に、結果的構造のリードフレ
ームをテストジクに挿入してACテスト及びバーンイン
テストを実施する段階と、 前記ACテスト及びバーンインテストが完了された後、
欠陥があるICチップをチェックする段階と、 切断手段でボンディングされたそれぞれのワイヤボール
の上部を切断する段階とを有することを特徴とするKG
Dアレイの製造方法。 - 【請求項7】 前記接着テープとして、接着性が優れた
ポリイミド係の接着剤を使うことを特徴とする請求項6
記載のKGDアレイの製造方法。 - 【請求項8】 前記ボンディングワイヤを切断する段階
で、切断手段の高さが、切断の大きさおよび残存するワ
イヤボールの大きさを制御するように調節され、パンプ
を形成することを特徴とする請求項6記載のKGDアレ
イの製造方法。 - 【請求項9】 前記接着剤は、利用目的に沿って、ろう
などの伝導性物質、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂中
のどれか一つを含むことを特徴とする請求項6記載のK
GDアレイの製造方法。 - 【請求項10】 前記複数個のICチップは、タイバー
を切断して底面にダイパットが取り付けられた状態の個
別KGDとして用いられることを特徴とする請求項6記
載のKGDアレイ製造方法。
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