JPS6234145B2

JPS6234145B2 -

Info

Publication number: JPS6234145B2
Application number: JP17320480A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Yabe; Fumyuki Kobayashi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-12-10
Filing date: 1980-12-10
Publication date: 1987-07-24
Also published as: JPS5797638A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、半導体チツプ、特にフリツプチツ
プ半導体素子のテスト用に使用して好適な半導体
チツプテスト用基板に関するものである。

従来、半導体素子のテストにおいては、ウエハ
の段階で直流特性試験を行い、この試験において
良品と判定されたウエハから取得されたチツプ
を、ワイヤーボンデング方式等を用いて目的に合
致したパツケージ、例えば、デユアルインライン
パツケージ、あるいは、フラツトパツケージ等に
収容した後、チツプ段階での試験を行つていた。
従つて、チツプ単体の直流および交流特性試験は
前記パツケージをその形状に合致したステーシヨ
ン治具で支持し、該パツケージの入出力リードを
介してチツプに対する試験が容易に行えた。しか
し、近年、高性能、高集積化の要請より、ハイブ
リツド技術が用いられるようになり、ハイブリツ
ド・マルチチツプパツケージが使用されるように
なつてきた。その際、よく用いられるボンデング
法にCCB（Controlled Collapse Bonding）と称
するフリツプチツプボンデング法がある。CCB
は周知のように第１図に示す如く、半導体チツプ
１上にバンプと称する半田ボール２を設けて、図
示せざるセラミツク基板等のペデスタル部に半田
リフロー法でつけるフエースダウンボンデング技
術である。従つて、CCB法を採用した半導体チ
ツプ各各をセラミツク基板等に取付ける前に試験
する場合においては、個々のチツプを正確に位置
決めし、テスターにつながるプローバーをバンプ
２と接触させる必要がある。しかし、半導体素子
の動作の高速化に伴つて、交流特性試験において
は、チツプ、プローバー、テスター等から成るテ
スト系の全体において、特性インピーダンスのミ
スマツチ個所のないことが要求される。従つて、
前記プローバー等は半導体チツプ上のバンプ配置
の微細化に応じて、微細な形状のプローバーを必
要とするが、各バンプに対応して必要な複数のプ
ローバーの各々に均一な特性インピーダンスをも
たせることは極めて困難である。従つてプローバ
ーによる個別チツプのテスト、特に交流特性試験
は上述の特性インピーダンス等の観点からみて不
都合である。

また、前もつてテスト用端子を設けたセラミツ
ク配線基板（以下、チツプキヤリアと称す）に個
個のチツプを単独に搭載し、テスト用端子を通じ
てテストを行う方法もあるが、テスト終了後チツ
プとチツプキヤリアとを接続している半田接続部
を分離する際に、初期に半導体チツプにもられた
半田量を、チツプキヤリアにくわれてしまい、チ
ツプにおけるバンプを均一な半田量に保つことが
出来なくなる。しかもバンプの形状、高さ、体積
等々は、CCB方式の信頼性に極めて密接な関係
がある。

従つて、チツプ取りはずし後、バンプの再生を
必要とするという不都合があつた。また、半導体
素子の高集積化に伴つて、入出力端子も増加す
る。これは、レントの法則として経験的に良く知
られ、入出力端子数Ｐとゲート数Ｇとに次の関係
式が成り立つ。

Ｐ＝KG〓ここで、ｋ，γは定数例えば、700ゲートの集積度をもつた半導体チ
ツプにおいては、約140ピン程度の入出力端子が
必要である。このような多数の入出力端子に対応
する多数のバンプを数mm角のチツプの４辺だけに
おいて設けることは製造、アツセンブリ上の困難
さと共に、半導体素子の配線設計上の問題、バン
プサイズの微細化に伴う信頼性上の問題等々が有
り困難である。そこで前記バンプをチツプの４辺
でなく、中央部にマトリツクス状に配置すること
が必要になり、例えば、格子間隔を0.25mmにと
り、（12×12）の格子点にそれぞれバンプを形
成、配置する必要が出てくる。また、このように
マトリツクス状にバンプをもつたチツプをテスト
する際には、チツプ側の各バンプを基板側の各ペ
デスタルに確実に接触させる必要があるが、前述
の如くCCB法は、チツプの表面を接合する基板
側に向けるフエースダウンボンデング技術である
為、チツプの４辺だけならばハーフミラー等を用
いて可視的にバンプとペデスタルの位置合せを行
うことが可能であるが、チツプの中央部ではバン
プとペデスタルの接触状況を確認する手段がな
く、例えばテスト結果が不良と出ても、それがチ
ツプ自体の不良に依るのか、あるいはバンプとペ
デスタルの接触不良によるのかの判定が困難であ
るという不都合がある。従つて、セラミツク基板
を用いたチツプキヤリアでのテスト法ではやはり
不都合を生じる。また、前述したプローバーによ
る方法にいたつては個々のプローバーの特性イン
ピーダンスを揃えるどころか、チツプの中央部に
格子状に配置された多数のバンプにそれぞれプロ
ーバーを接触させること自体が技術的に困難とな
る。

この発明は、上述のような従来の技術的事情に
かんがみなされたものであり、従つてこの発明の
目的は、特性インピーダンスのミスマツチングの
問題を解決して交流特性試験を可能にすると共
に、チツプの中央部に配置された格子状のバンプ
部と基板側のペデスタル部との位置合せを可視的
に容易に行いうるようにした半導体チツプテスト
用基板を提供することにある。

この発明の構成の要点は、透明なガラス基板等
の表面において、その周辺部に入出力端子を、ま
ま中央部分に、テストされるべき半導体チツプに
おける入出力用バンプ配置に対応してペデスタル
層を配置し、各入出力端子と各ペデスタル層を配
線して成る第１の透明基板と、中央に開口を有
し、該開口の縁部にて前記第１の透明基板を支持
する第２のセラミツク基板とを有し、該第２の基
板の表面に設けた導体パターンと前記第１の透明
基板における入出力端子とを接続すると共に、第
２のセラミツク基板の裏側には接地層を設けて成
り、テストに際し、テストされるべきチツプの入
出力用バンプを前記第１の透明基板におけるペデ
スタル層上に位置決めして配置する際、基板の裏
側から第２のセラミツク基板の中央開口部を介し
て光学的手段により可視的に位置決め調整を行な
うことを可能にし、かつテスタにつながるケーブ
ルの信号線を第２のセラミツク基板表面の導体パ
ターン、ケーブルの接地線を基板裏側の接地層に
それぞれ接続する際、該基板材の誘電率や厚み寸
法、接地層の寸法、導体パターンの寸法等の調整
により、ケーブル側と基板側の特性インピーダン
スのマツチングをとることを可能にした点にあ
る。

次に図を参照してこの発明の一実施例を詳しく
説明する。

第２図は、この発明において用いる透明ガラス
基板の平面図である。同図を参照する。

耐熱性及び平担性をもつた透明な基板、例えば
15mm角の耐熱ガラス基板３上に、テストされるべ
きチツプ（図示せず）の中央部に格子状に配置し
たバンプに対応させて個々のペデスタル４を同じ
く格子（マトリツクス）状に、（ここでは、図面
の単純化の為にチツプにおける16個のバンプに対
応させた場合を例示する）また、基板３の端部に
は、パツド６を配列し、該パツド６とペデスタル
４とを１対１に接続するためのパターン５を配置
するが、これらは既知の技術によつて実施するこ
とができる。例えば、基板３は平担性をもつたガ
ラス基板であるので、パツド６、ペデスタル４、
パターン５等の形成には容易に周知の薄膜技術を
使える。すなわち最も一般的な真空蒸着法によつ
てマスク蒸着、あるいは写真腐食技術等によつ
て、導体パターンを形成することが可能だからで
ある。導体には、導電性が高く、かつ、耐食性の
ある金属、例えば金を用いると良い。また、必要
なら、下地に接着性の良い金属、例えばクロムあ
るいはチタン等を設け、更に、銅等の導電材料を
設けて、上部のみを、前記、耐食性金属である金
を用いるのも一方法である。

第３図は、中央開口の縁部にて前記ガラス基板
３を支持する第２のセラミツク基板１０の平面図
であり、第４図は、ガラス基板３を支持した第２
のセラミツク基板１０の断面図であつて、この発
明の一実施例を示す断面図である。

第３図、第４図を参照する。先ず未焼結のアル
ミナ基材（以下、グリーンシートと称す）を２枚
用意して、そのうちの１枚であるグリーンシート
１７には、焼結後において前述のガラス基板３と
同じ大きさか、あるいは、若干、大きめの窓１６
を中央部にパンチ等であけておき、第３図に見ら
れるように、後に窓１６に受け入れるガラス基板
３の入出力パツド６とワイヤーボンデングが可能
なように対応したパツド１３および図示せざるテ
スタに接続するための入出力端子１２、パツド１
３と端子１２とを放射状に接続する導体パターン
１１を設け、かつ、入出力端子１２に隣接して、
後述の接地用導体１９とスルホールによつて接続
された接地端子１４を設けておく。同様に、他の
１枚であるグリーンシート１８には、焼結後少な
くとも、テストされるべき半導体チツプ（図示せ
ず）より大きく、かつ、前記グリーンシート１７
に設けた窓１６よりも小さな窓１５をパンチ等を
用いてあけ、表面に接地用導体１９を設ける。ま
た、必要なら、導体１９を分割して、電源に割り
振りするのも一方法である。また、導体１１，１
９等は、この種の技術分野においては周知の金属
技法をもつて形成されるものである。次にグリー
ンシート１７，１８を積層、焼結しセラミツク基
板１０が形成される。また、導体パターン１１、
グリーンシート１７、接地用導体１９によりマイ
クロストリツプ線路が形成されるので、その特性
インピーダンスを制御する方法としては、パター
ン導体１１の幅と、グリーンシート１７の厚みの
調節によつて制御する方法のあることは周知のと
おりである。従つて、基板１０は、前記寸法を制
御することによつて、容易にその特性インピーダ
ンスを制御可能なものである。このようにして形
成した基板１０に、更にNi（ニツケル）および
Au（金）メツキを施して、第４図に見られる如
く、窓１６にガラス基板３を組み込み、接着剤等
の適当な方法でもつてグリーンシート１８に固定
し、入出力パツド６と、セラミツク基板のパツド
１３とを、Au線２０を用いてワイヤーボンデン
グにより接続し、ガラス基板３と、セラミツク基
板１０とを電気的、機械的に一体化させる。更
に、前記基板１０の入出力端子１２及び接地端子
１４に図示せざる同軸ケーブルの信号線と接地線
をそれぞれ半田等により接続する。また、同軸ケ
ーブルの他端にテスタを接続する。このようにし
て、テスタ、同軸ケーブル、テスト用基板から成
る一連のテスタ系を、特性インピーダンスのミス
マツチング個所なしに実現することができる。な
お、ここではテスト用基板としてセラミツク基板
を例にとり説明したが、これは通常のプリント基
板でもよい。

以上の如く構成された、この発明による半導体
チツプテスト用基板を用いて、CCB方式によつ
て実装される半導体チツプのテストを行う手順を
第５図を参照して次に説明する。

第５図は、この発明によるテスト用基板の使用
状況を示す説明図である。

同図において、ノズル２１は、テストされるべ
きチツプ１を真空吸着して移動させることのでき
る運搬手段であり、３０，３１はそれぞれミラー
であり、３２はレンズであり、３３は光学系であ
る。

テストに際し、まず、Ｘ，Ｙ，Ｚという３次元
方向に移動制御可能なノズル２１に、テストされ
るべきチツプ１を真空吸着させて、ガラス基板３
上のペデスタル４上にバンプ２が正確に位置決め
されるように置く。この際、ガラス基板３は透明
であるから、基板下部にミラー３０，３１等を設
け、これらのミラーによる反射光をレンズ３２に
より集光した光学系（例えば顕微鏡）３３によつ
て、容易にバンプ２のペデスタル４に対する位置
決めの状態を知ることが可能である。

更に言えば、この光学系をテレビモニター等に
接続させ、これをモニターすることによりノズル
２１を制御する方法を採れば、より良い効果が得
られる。このようにして位置決めしたチツプ１
を、適当な駆動装置（図示せず）を用いてノズル
２１を押し下げることによつて、チツプ１のバン
プ（半田ボール）２と、基板３のペデスタル４を
圧接させる。この際接触を保つために、バンプが
若干押しつぶされる位の圧力を加えることにより
チツプと透明基板との安定な接続を得ることが出
来る。

また、ノズル２１の上部にはチツプ１を圧接し
た際の衝撃の吸収及び、半田ボール２が過度の変
形をしない程度の弾性定数をもつたスプリングバ
ネを設けておくと良い。

上記の如く、チツプ１をこの発明によるテスト
用基板に固定し所定の試験を行つた後に、該チツ
プはノズル２１によつて再び所定のトレーに移動
収容され、一連のテストを完了する。

以上説明したとおりであるから、この発明の半
導体チツプテスト用基板によれば、CCB方式に
よつて実装されるべき半導体チツプの、直流特性
試験は勿論のこと、交流特性試験をも有効に行い
うるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、CCB方式により実装されるチツプ
の説明図、第２図は、この発明において用いる透
明ガラス基板の平面図、第３図は、中央開口の縁
部にて上記ガラス基板を支持する第２のセラミツ
ク基板の平面図、第４図は、ガラス基板を支持し
た第２のセラミツク基板の断面図であつて、この
発明の一実施例を示す断面図、第５図は、この発
明によるテスト用基板の使用状況を示す説明図、
である。符号説明、１……半導体チツプ、２……バン
プ、３……ガラス基板、４……ペデスタル、５…
…パターン、６……入出力端子、１０……セラミ
ツク基板、１１……パターン、１２……入出力端
子、１３……パツド、１４……接地端子、１５，
１６……窓、１７，１８……グリーンシート、１
９……接地用導体、２０……金線、２１……ノズ
ル、３０，３１……ミラー、３２……光学系。

Claims

【特許請求の範囲】

１ガラスの如く透明な材料で構成された基板の
表面において、その周辺部には入出力端子を、ま
た中央部分には、テストされるべき半導体チツプ
における入出力用バンプの配置に対応してペデス
タル層を配置し、各入出力端子と各ペデスタル層
を配線して成る第１の透明基板と、中央に開口を
有し、該開口の縁部にて前記第１の透明基板を支
持する第２の基板とを有し、該第２の基板の表面
に設けた導体パターンと前記第１の透明基板にお
ける入出力端子とを接続すると共に、第２の基板
の裏側には接地層を設けて成り、テストに際し、
テストされるべきチツプの入出力用バンプを前記
第１の透明基板におけるペデスタル層上に位置決
めして配置する際、基板の裏側から第２の基板の
中央開口部を介して光学的手段により可視的に位
置決め調整を行なうことを可能にし、かつテスタ
につながるケーブルの信号線を第２の基板の導体
パターンに、ケーブルの接地線を接地層にそれぞ
れ接続する際、該基板材料の誘電率や厚み、接地
層の寸法、導体パターンの寸法等の調整により、
ケブル側と基板側の特性インピーダンスのマツチ
ングをとることを可能にしたことを特徴とする半
導体チツプテスト用基板。