KR19990044441A - 칩의 테스트 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
스트립 도체 구조물을 가진 기판, 특히 칩(21)의 테스트 방법 및 장치에 있어서, 땜납 침착물(19, 28)을 배치하고 그것을 기판(21)의 대응하는 접속면(22)상으로 이동시키기 위한 접속면(17)을 가진 구조화된, 전기 전도성 코팅(12)을 포함하는 땜납 침착물 지지체(10, 25)에 의해, 땜납 침착물(19, 28)의 이동 동안 기판(21)의 스트립 도체 구조물의 전기적 테스트가 이루어진다.
Description
예컨대, EDV-기술의 전자 장치에 사용되는 조립 IC의 제조는 웨이퍼로부터 하우징을 가진 조립 칩까지 다수의 제조 단계를 포함한다.
웨이퍼의 제조에 의해 발생되는 비용을 도외시하고, 하우징을 가진 조립 칩의 제조에 대한 비용은 후속하는 제조 단계에 의해 발생된다. 상기 후속 단계는 개별화에 의해 웨이퍼로 이루어진 칩의 접속면상에 소위 범프를 만드는 단계 및 칩의 복잡한 하우징 단계이다. 칩의 품질 제어를 위해 일반적으로 칩을 하우징에 넣은 후에 칩의 스트립 도체 구조물의 전기적 테스트가 이루어진다. 그러나, 칩의 하우징내에서 칩의 오동작에 대한 원인은 주로 선행 제조 단계에 기인하므로, 하우징내로 넣기 전에 이미 불량품인, 에러를 가진 칩이 불필요하게 하우징내로 넣어진다. 이로 인해, 불량품에 수반되는 비용이 더욱 증가된다.
칩이 칩-접속면상에 제공된 접촉 금속층에 의해 직접 기판에 접속되는 소위 "플립-칩-기술"에서도, 칩, 또는 플립-칩-방법이 적용된 완전한 웨이퍼의 품질 제어가 접속이 이루어진 후에야 수행된다. 플립-칩-방법으로 칩 또는 완전한 웨이퍼를 가공하면 전체적으로 복잡한 구조물이 야기되고, 이러한 구조물은 예컨대 번-인-테스트(burn-in-test)를 위해 규정된 바와 같은 테스트 조건하에서 공지된 테스트 방법으로 전체 구조물에 대한 위험 없이 개별 칩 또는 완전한 웨이퍼를 완전하게 테스트할 수 없게 한다.
또한, 개별 칩 또는 완전한 웨이퍼를 후속 접속 기술의 실시 전에 적합한 테스트 장치로 테스트하는 것도 공지되어 있으나, 이러한 품질 제어는 복잡한 접속 기술의 실시에 추가되는 특별한 비용을 필요로 한다.
본 발명은 청구범위 제 1항의 전문에 따른 스트립 도체 구조물을 가진 기판, 특히 칩을 테스트 하기 위한 방법, 청구범위 제 11항의 전문에 따른 상기 방법에 사용 가능한 땜납 침착물 지지체, 및 청구범위 제 19항의 전문에 따른 상기 땜납 침착물 지지체에 사용 가능한 땜납 침착물에 관한 것이다.
도 1은 땜납 침착물 지지체의 단면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 땜납 침착물 지지체의 사시도이며,
도 3은 땜납 침착물 지지체의 구조화된 금속층을 나타낸 평면도이고,
도 4는 땜납 침착물 지지체의 접속면상에 배치된 땜납 침착물을 가진 도 1에 상응하는 땜납 침착물 지지체의 단면도이며,
도 5는 플립-칩-방법으로 후속해서 땜납 침착물을 칩의 접속면으로 이동시키기 위해 도 4에 도시된 땜납 침착물 지지체의 상부에 커버링 위치로 배치된 칩을 나타낸 단면도이고,
도 6는 도 5에 도시된, 접속면이 용융된 땜납 침착물상으로 하강된, 이동/테스트 구성 배치를 형성하기 위한 칩의 단면도이며,
도 7는 도 6에 도시된, 땜납 침착물과 함께 땜납 침착물 지지체로부터 분리된 칩의 단면도이고,
도 8은 땜납 침착물 지지체의 접속면상에 배치된, 베이스부 및 접촉부를 포함하는 땜납 침착물을 가진 또다른 땜납 침착물 지지체의 단면도이며,
도 9는 플립-칩-방법으로 후속해서 땜납 침착물을 칩의 접속면으로 이동하기 위해 도 8에 도시된 땜납 침착물 지지체의 상부에 커버링 위치로 배치된 칩을 나타낸 단면도이고,
도 10은 도 9에 도시된, 접속면이 용융된 땜납 침착물의 접촉부상으로 하강된, 이동/테스트 구성 배치를 형성하기 위한 칩의 단면도이며,
도 11은 땜납 침착물의 접촉부와 더불어 땜납 침착물의 베이스부가 이동 구성 배치를 형성하기 위해 용융된, 도 10에 도시된 칩/땜납 침착물 지지체의 구성 배치를 나타낸 단면도이고,
도 12는 도 11에 도시된, 땜납 침착물 및 접속면 금속층과 함께 땜납 침착물 지지체로부터 분리된 칩의 단면도이다.
본 발명의 목적은 칩의 하우징 제조 단계 전에 또는 접속 기술을 실시하기 전에 저렴하게 품질 테스트를 할 수 있도록 구성된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구범위 제 1항의 특징을 가진 방법 및 청구범위 제 11항 또는 19항의 특징을 가진 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 방법에서는 땜납 침착물을 배치하고 그것을 기판의 대응하는 접속면상으로 이동시키기 위한 접속면을 가진 구조화된, 전기 전도성 코팅을 포함하는 땜납 침착물 지지체에 의해, 땜납 침착물의 이동 동안 기판의 스트립 도체 구조물의 전기적 테스트가 이루어진다.
따라서, 다소 복잡한 스트립 도체 구조물을 가진 프린트 기판으로서 또는 칩으로서 형성될 수 있는 기판의 기능이 땜납 침착물 지지체를 통해 기판 접속면의 개별 접촉에 의해 테스트될 수 있다.
이로 인해, 기판의 스트립 도체 구조물의 전기적 테스트가 기판의 제조 공정 동안 부가의 제조 단계를 수반하지 않는다. 오히려, 본 발명에 따른 방법에 의해 고유 품질 테스트가 필요한 제조 단계 동안 이루어질 수 있다. 또한, 기판의 스트립 도체 구조물의 전기적 테스트가 밀폐 하우징에 의한 그것의 완성 전에 또는 플립-칩-방법으로 최종 접촉이 이루어지기 전에 수행됨으로써, 에러를 가진 스트립 도체 구조물을 포함하는 기판의 후속 처리가 피해진다.
구조화된, 전기 전도성 코팅상에 땜납 침착물을 배치하기 전에 접속면을 노출시키는 마스크 개구를 가진 이동 마스크가 코팅상에 제공되면, 땜납 침착물 지지체상에 땜납 침착물을 형성하기 위한 납땜 재료의 투여와는 다른 방법이 사용될 수 도 있다. 마스크 개구내에 땜납 침착물을 형성하기 위한 납땜 재료의 화학적 침착과 더불어, 특별한 방식으로, 테스트를 실시하기 위해 필요한 전기 전도성 코팅으로 인해 접속면상에 땜납 침착물을 형성하기 위한 땜납 침착물의 갈바닉 침착이 적합하다. 이 경우, 땜납 침착물의 형상은 마스크 개구의 형상에 의해 결정된다. 게다가, 땜납 페이스트 형태의 납땜 재료가 제공되는 것도 가능하다.
땜납 침착물 지지체의 땜납 침착물과 기판의 접속면 사이에 접촉 콘택을 만든 후에 땜납 침착물 지지체와 기판 사이에 납땜 접속을 형성하기 위한 땜납 침착물의 적어도 부분적인 용융이 이루어지면, 테스트 접촉 장치로 사용되는 땜납 침착물 지지체와 기판의 접속면 사이의 매우 확실한 접촉이 이루어진다. 이러한 납땜 접속은 기판의 접속면의 습윤, 즉 땜납 침착물과 접속면 사이의 포지티브 결합 또는 땜납 침착물과 접속면 사이의 재료 결합으로서 땜납 침착물의 후속 응고에 의해 야기될 수 있다. 모든 경우에 납땜 접속은 기판의 스트립 도체 구조물의 전기적 테스트 동안 가장 적은 접촉 저항을 가진 양호한 접촉을 보장한다.
땜납 침착물의 부분적인 용융시 먼저 기판의 접속면에 인접하게 배치된 접촉부의 용융이 그리고 나서 접촉부에 인접한 베이스부의 용융이 이루어지면, 땜납 침착물의 이동을 위해 필요한 용융이 2단계로, 즉 상이한 온도를 특징으로 하는 접촉 용융 및 이동 용융으로 수행됨으로써, 베이스부의 납땜 재료 조성과 무관하게, 테스트를 수행하기 위해 미리 주어진 온도 이상의 융점을 가진 접촉부의 납땜 재료 조성이 선택될 수 있다.
전술한 조치는 테스트를 수행하기 위해 매우 바람직한, 가급적 적은 이동 저항을 특징으로 하는 포지티브 납땜 결합이 땜납 침착물의 전기적 특성을 결정하는 베이스부의 재료 조성과는 무관하게 정해질 수 있다는 사상을 기초로 한다.
특히 에너지 면에서, 기판의 스트립 도체 구조물의 전기적 테스트 동안 접촉부가 융용된 상태이고 베이스부가 고체 상태이면 특히 바람직하다. 그러나, 접촉부 및 베이스부가 고체 상태일 때도 테스트가 이루어질 수 있다.
전체적으로 용융된 땜납 침착물의 이동시 땜납 침착물 지지체의 전기 전도성 코팅의 접속면상에 배치된 접속면 금속층이 함께 이동되면, 땜납 침착물 지지체의 접속면상으로 이동시 땜납 침착물의 납땜 재료가 남겨지고 땜납 침착물이 불완전하게 이동되는 것이 확실하게 배제된다.
땜납 침착물의 용융을 위해 필요한 에너지가 적어도 비례적으로 땜납 침착물 지지체의 전기 전도성 코팅을 통해 땜납 침착물내로 들어가는 것이 바람직하다. 이로 인해, 스트립 도체 구조물의 테스트 동안 접속면의 영역에서 온도 피크가 발생되는 실제의 작동에 적어도 대략 상응하는 열 분포가 세팅될 수 있다.
또한, 땜납 침착물 지지체와 기판 사이의 접속이 이루어지는 동안 땜납 침착물 지지체의 전기 전도성 코팅을 통해 기판의 템퍼링이 이루어지는 것이 바람직하다. 이로 인해 땜납 침착물의 용융에 수반되는 기판에 대한 열 제공이 동시에 예컨대 소위 번-인-테스트(burn-in-test)시, 즉 고온 주위와 전기 동작의 조합시 주어지는 테스트 조건을 세팅하기 위해 사용될 수 있다.
땜납 침착물 지지체로부터 기판의 접속면상으로 땜납 침착물을 이동하기 위해, 기판의 접속면이 땜납 침착물에 의해 덮여져 상부로부터 땜납 침착물 지지체상으로 하강된 다음, 기판의 접속면에 접착된 땜납 침착물과 함께 상부로 상승되면, 기판의 통상의 플립-칩 공정 동안 땜납 침착물의 이동이 기판의 스트립 도체 구조물의 테스트와 동시에 수행될 수 있다. 기판의 이러한 공정의 특별한 장점은 장치를 교체할 필요 없이 또다른 기판상에 배치하기 위한 기판의 플립-칩-접촉이 이루어질 수 있다는 것이다. 예컨대, 멀티 칩 모듈을 구성하기 위한, 본 발명의 방법에 따라 테스트된 칩의 연속하는 후속 처리가 쉽게 이루어질 수 있다. 또한, 이동시 기판 및 땜납 침착물 지지체가 역으로도 배치될 수 있다.
땜납 침착물의 적어도 부분적인 용융 및/또는 땜납 침착물 지지체로부터 기판으로의 그것의 이동이 기체 또는 액체 환원 또는 불활성 매질내에서 이루어지면, 땜납 침착물의 용융 및 이동 동안 땜납 침착물이 유해한 주위 영향으로부터 차폐될 수 있다. 이 경우 사용되는 매질은 보호 가스 또는 액체 매질로 이루어질 수 있다. 액체 매질로는 특히 글리세린, 테트라에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌글리콜과 같은 폴리알코올 및 스테아린이 특히 적합하다.
미국 공보 제 5,217,597호에는 스트립 도체 구조물을 가진 기판의 접속면으로 땜납 침착물을 이동시키기 위한 장치가 공지되어 있다. 여기서는 땜납 침착물 지지체가 땜납 침착물을 배치하고 기판의 대응하는 접속면상으로 그것을 이동시키기 위한 접속면을 가진 전기 전도성 코팅을 가진 지지체층을 포함한다. 본 발명에 따른 장치에서 땜납 침착물 지지체의 전기 전도성 코팅은 스트립 도체 구조물을 포함한다.
따라서, 땜납 침착물을 기판의 접속면상으로 이동시키기 위해 사용되는 땜납 침착물 지지체는 본 발명에 따라 동시에 기판 단자의 개별 접촉에 의해 스트립 도체 구조물의 전기적 테스트를 가능하게 한다.
땜납 침착물의 배치를 위한 접속면이 코팅상에 배치된 이동 마스크의 개구에 의해 정해지면, 고체 상태의 땜납 침착물의 투여 방법 뿐만 아니라, 화학적 또는 갈바닉 침착을 이용한 땜납 침착물의 투여 방법도 사용될 수 있다. 후자의 방법에서는 납땜 재료가 고체 상태가 아니라 액체 상태이다.
땜납 침착물 지지체의 접속면이 기판의 접속면 보다 작은 습윤면을 가지면, 용융 및 후속하는 용융된 침착물의 이동이 용융된 땜납 침착물과 기판의 접속면 사이의 큰 접착력으로 인해 땜납 침착물 지지체로부터 기판의 간단한 상승에 의해 가능하며, 땜납 침착물 지지체의 접속면이 비습윤성 접속면 금속층을 가질 필요가 없다. 이로 인해, 땜납 침착물 지지체의 전기 전도성 코팅이 간단한, 구조화된 금속층으로 형성될 수 있다.
땜납 침착물 지지체의 접속면이 습윤 방지 또는 비습윤성 접속면 금속층을 포함하면, 땜납 침착물 지지체의 접속면이 표면 크기 면에서 기판의 접속면과 일치하도록 형성될 수 있다.
비습윤성 또는 습윤 불가능한 접속면 금속층을 형성하기 위해, 그것이 텅스텐/티탄 합금 또는 텅스템/티탄 산화물 합금을 포함하는 것이 바람직하다.
전술한 2 재료 합금을 도외시 하고, 다수 재료 합금도 비습윤성 또는 습윤 불가능한 접속면 금속층의 형성을 위해 사용될 수 있다. 땜납 침착물에 대한 재료 선택에 따라 텅스텐, 티탄, 크롬, 탄탈 또는 몰리브덴 또는 그 산화물과 같은 단일 재료 금속층도 적합하다.
습윤 불가능한 접속면 금속층은 접속면 금속층과 땜납 침착물 사이의 접착이 땜납 침착물 재료의 고체 상태에서만 가능하다는 장점을 갖는다. 땜납 침착물의 용융 동안 땜납 침착물 재료의 습윤 불가능한 접속면 금속층으로부터의 분리가 이루어짐으로써 더 이상 부가 접착이 이루어지지 않으며, 특별한 분리력 없이도 납땜 재료가 땜납 침착물 지지체로부터 기판으로 간단히 잔류물 없이 이동된다.
납땜 재료가 땜납 침착물 지지체로부터 기판상으로 잔류물 없이 이동할 수 있게 하는 또다른 가능성은 땜납 침착물 지지체의 접속면이 땜납 침착물의 재료내에서 용해되는 습윤성 접속면 금속층을 포함하는 것이다. 접속면 금속층에 대한 재료를 이러한 방식으로 선택하면, 접속면 금속층이 땜납 침착물의 재료와 함께 이동된다. 이것과 관련해서, 습윤 가능하게 형성된 접속면 금속층에서 그 아래 배치된 전기 전도성 코팅이 습윤 불가능하게 형성되면, 접속면 금속층이 함께 이동할 때 땜납 침착물 지지체의 구조화된, 전기 전도성 코팅이 손상 없이 유지됨으로써, 땜납 침착물 지지체가 재차 사용될 수 있는 것이 특히 바람직하다.
습윤 가능한 접속면 금속층이 금 또는 팔라듐 합금을 포함하는 것이 바람직하다.
땜납 침착물을 땜납 침착물 지지체로부터 기판으로 이동시킬 때 바람직한 것으로 설명된 전술한 부분적인 용융을 가능하게 하기 위해서는, 청구범위 제 17항의 특징을 가진 땜납 침착물을 사용하는 것이 특히 바람직한 것으로 나타났다. 그러나, 땜납 침착물 지지체로부터 기판으로 땜납 침착물을 이동시키는 것과 무관하게 청구범위 제 17항의 특징을 가진 땜납 침착물이 전자 부품 또는 소자의 테스트시 바람직한 것으로 나타났다.
접촉부 및 베이스부를 포함하며, 상기 접촉부의 융점이 상기 베이스부의 융점 보다 낮게 설계된 땜납 침착물은 상당히 높은 온도 부하를 가진 전체 땜납 침착물의 용융이 필요하지 않으면서 예컨대 "번-인-테스트"와 같은 테스트 목적을 위한 매우 낮은 저항의 접촉을 가능하게 한다. 땜납 침착물 지지체는 테스트 플레이트 또는 테스트 기판의 기능을 수행하며, 땜납 침착물은 기판의 접속면상에 이미 제공된, 전문 용어로 범프로 불리는 접촉 금속층일 수 있다.
접촉부의 융점이 기판의 스트립 도체 구조물의 전기적 테스트를 위해 미리 주어진 테스트 온도와 동일한 것이 특히 바람직한데, 그 이유는 테스트 온도에 이르는데 필요한 정도의 에너지만이 접촉부의 용융을 위해 제공되면 되기 때문이다.
베이스부 및 접촉부가 동일한 합금 성분을 포함하고, 접촉부가 베이스부와는 달리 공융 조성을 가지면, 베이스부 및 접촉부로 이루어진 땜납 침착물의 전술한 장점이 총 2개의 합금 성분으로 접촉부의 가급적 낮은 용점에서도 가능하다.
본 발명에 따른 방법 및 장치를 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
도 1은 지지체 층(11), 및 지지체 층(11)상에 제공된 전기 전도성 코팅을 포함하는 땜납 침착물 지지체(10)를 나타낸다. 상기 코팅은 여기서는 구조화된 금속층으로서 스트립 도체 구조물(12)의 형태로 형성된다. 스트립 도체 구조물(12)상에는 감광 중합체 층(13)이 배치된다. 상기 중합체 층(13)은 공지된 포토리소그래픽 방법을 통해 도시된 방식으로 이동 마스크(14)를 형성하기 위해 구조화되고 마스크 개구(15)를 포함한다.
도 2는 마스크 개구(15)를 가진 이동 마스크(14)의 사시도이다. 실선으로 도시된, 땜납 침착물 지지체(10)의 외주에 대해 평행하게 배치된 마스크 개구(15)와 더불어, 도 2에 도시된 실시예에서 파선으로 도시된 또다른 마스크 개구(15)가 중합체 층(13)의 내부 영역에 균일하게 분포된다. 이것은 땜납 침착물 지지체(10)가 마스크 개구(15)의 배치면에서 소위 "볼-그리드-어레이"에 상응하는 이동 마스크(14)를 포함할 수 있다는 것을 나타낸다.
도 3에는 마스크 개구(15)의 입력/출력-접속면 배치에 대한 스트립 도체 구조물(12)이 도시된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 스트립 도체 구조물(12)의 개별 스트립 도체(16)의 단부에 배치된 접속면(17)이 마스크 개구(15) 하부에 배치됨으로써, 이동 마스크(14)를 통해 접속면(17)의 외부 접촉이 가능하다.
도 4는 마스크 개구(15)상에 배치된 땜납 침착물(19)을 가진 땜납 침착물 지지체(10)를 나타낸다. 마스크 개구(15)상에 땜납 침착물(19)을 배치하는 것은 갈바닉 땜납 침착을 통해 이루어질 수 있다. 땜납 침착시 스트립 도체 구조물(12)의 스트립 도체(16)가 서로 단락됨으로써 스트립 도체 구조물(12) 전체가 전극으로 사용되며, 이동 마스크(14)에 의해 커버되지 않은 접속면(17)상에 납땜 재료가 땜납 침착물(19)의 형태로 침착된다. 땜납 재료가 이동 마스크(14)의 나머지 영역에 달라붙는 것은 이동 마스크를 폴리이미드 또는 BCB로 이루어진 비습윤성, 비전도성 중합체층(13)으로 형성함으로써 방지된다. 이동 마스크(14)의 비습윤성, 비전도성 표면은 산화물층 또는 질화물층의 사용에 의해서도 얻어질 수 있다.
이동 마스크가 상응하게 설계될 때, 특히 마스크 개구(15)의 치수가 클 때, 전술한 바와 같이 땜납 침착물(19)의 형성하기 위한 땜납 재료의 갈바닉 침착 대신에, 고체인 땝납 침착물이 마스크 개구(15)내에 배치될 수도 있다.
스트립 도체 구조물(12)의 접속면(17)상에 땜납 침착물(19)를 배치 또는 형성하는 방법과는 무관하게, 도 5에 도시된 바와 같이, 후속해서 여기서는 칩(21)으로 형성된 기판의 접속면을 형성하는 금속층(이하, 전문 용어로 범프(22)라 한다)이 땜납 침착물 지지체(10)의 땜납 침착물(19)에 의해 덮이게 되고 범프(22)와 땜납 침착물(19) 사이에 접촉 콘택을 형성하기 위해 땜납 침착물(19) 위로 하강된다.
그리고 나서, 도 6에 도시된 바와 같이, 땜납 침착물(19)의 용융이 이루어짐으로써, 용융된 땜납 침착물(19)에 의해 도 6에 도시된 범프(22)의 습윤이 이루어진다. 땜납 침착물(19)의 용융 및 그것에 수반된 땜납 침착물 지지체(10) 및 칩(21)의 가열로 인해 도 6에 도시된 범프(22)와 땜납 침착물(19) 사이의 덮는 위치로 부터 벗어나지 않게 하기 위해, 땜납 침착물 지지체(10)의 지지체 층(11)과 칩(21)의 재료가 동일한 팽창 계수를 가져야 한다. 팽창 계수 사이의 미미한 편차는 용융된 땜납 침착물(19)의 가능한 변위에 의해 보상될 수 있다. 여기에 도시된 실시예에서 땜납 침착물 지지체(10)의 지지체 층(11)에는 칩(21)의 재료와 일치하도록 실리콘이 선택된다.
범프(22)의 습윤면(23) 보다 수배 더 작은 마스크 개구((15)의 습윤면(24)으로 인해, 도 6에 도시된 용융된 땜납 침착물(19)의 형상이 형성된다. 상기 형상은 도 7에 도시된 바와 같이, 범프(22)의 지속적인 습윤시 칩이 땜납 침착물(19)에 의해 이것과 함께 땜납 침착물 지지체(10)로부터 분리될 수 있게 한다. 이 경우, 도 7에 개략적으로 도시된 바와 같이, 적은 량의 땜납 재료가 이동 마스크(14)상에 남으며, 이 땜납 재료는 또다른 칩(21)상에서 땜납(19)의 이동을 위해 이동 마스크(14)를 반복해서 사용하는 경우 화학적 습식 방법으로 쉽게 제거될 수 있다.
도 3에 도시된, 전기적으로 서로 무관한 스트립 도체(16)를 가진 스트립 도체 구조물(12)을 형성하기 위한 구조화된 금속층으로 인해, 도 6에 도시된 땜납 침착물(19) 위의 칩(21)의 범프(22)상으로 땜납 침착물(19)을 후속 이동하기 위한, 도 6에 도시된 칩(21)과 땜납 침착물 지지체(10) 사이의 접촉 동안, 여기에 도시되지 않은 칩(21)의 스트립 도체 구조물의 전기적 테스트가 수행될 수 있다. 이것을 위해, 땜납 침착물 지지체(10)의 후면상에 배치된 테스트 콘택(20)에 테스트 전압을 공급함으로써, 칩(21)의 스트립 도체 구조물이 테스트될 수 있다. 상기 테스트 콘택(20)은 스루홀 콘택팅(18)(도 3)을 통해 스트립 도체(16)에 접속된다.
땜납 침착물 지지체(10)의 접속면(17)과 범프 사이의 견고한 접속을 위해, 용융된 땜납 침착물(19)의 냉각이 이루어진다. 땜납 침착물(19)의 재료로 공융 납/주석 합금을 사용하고 금으로 코팅된, 칩(21)의 니켈로부터 화학적 습식 방법으로 만들어진 범프(22)를 사용하는 경우, 용융 후 땜납 침착물의 온도가 180℃ 미만으로 강하되어야 한다.
칩(21)의 스트립 도체 구조물의 전기적 테스트를 수행한 후에, 땜납 침착물(19)이 다시 180℃ 이상의 온도로 가열됨으로써, 용융된 다음, 전술한 바와 같이 칩(21)이 범프(22)에 접착된 땜납 침착물과 함께 땜납 침착물 지지체(10)로부터 분리된다.
땜납 침착물 지지체(10)를 이용한 칩(21)의 스트립 도체 구조물의 전술한 전기적 테스트는 땜납 침착물(19)의 용융된 상태 동안에도 이루어질 수 있다; 전기적 테스트 동안 칩(21)의 범프(22)와 땜납 침착물 지지체(10)의 접속면(17) 사이의 확실한 접촉이 이루어지는 것이 중요하다. 이것은 접속면(17) 또는 범프(22)의 적합한 습윤이 주어지는 경우이다. 그러나, 예컨대 경계 조건에 대해 정해지는 번-인-테스트(burn-in-test)를 수행하기 위해, 즉 150℃의 온도에서 125시간 동안 견디기 위해, 예컨대 납/주석 합금으로 이루어진 납땜 재료가 사용되는 경우 땜납 침착물(19)이 고체 상태로 바뀌어야 한다.
도면을 참고로 전술한 실시예에서, 땜납 침착물(19)을 땜납 침착물 지지체(10)로부터 칩(21)상으로 이동시키는 것은 칩(21)의 범프(22) 또는 땜납 침착물 지지체(10)의 접속면(17)의 상이한 크기로 형성된 습윤면(23), (24)에 의해 가능해진다. 그러나, 이것으로부터 얻어지는, 용융된 땜납 침착물(19) 및 접속면(17) 또는 범프(22) 사이의 상이한 접착력은 다른 방법으로도 얻어질 수 있다. 즉, 습윤면(23) 및 (24) 사이의 크기 차이와 무관하게, 땜납 침착물 지지체의 접속면(17)상에 습윤을 방지하는 또는 비습윤성의 차단층을 제공함으로써, 필요한 상이한 크기의 접착력이 얻어진다.
도 8은 도 4에 도시된 땜납 침착물 지지체(10)의 변형예로서 이동 마스크를 갖지 않는 땜납 침착물 지지체(25)를 나타낸다. 그밖에는 땜납 침착물 지지체(25)는 땜납 침착물 지지체(10)에서와 동일한 도면 부호를 가진 동일한 부재를 포함한다.
땜납 침착물 지지체(25)의 접속면(17)은 접속면 금속층(26)을 포함하는 한편, 스트립 도체 구조물(12)의 나머지 표면은 패시베이션(27)으로 커버된다. 접속면 금속층(26)상에는 땜납 침착물(28)이 제공되며, 땜납 침착물(28)은 접속면 금속층(26)에 직접 접한 베이스부(29) 및 상기 베이스부(29)상에 제공된 접촉부(30)로 이루어진다.
여기에 도시된 실시예에서 땜납 침착물 지지체(28)는 프레스 용접에 의해 땜납 침착물(28)에 비해, 특히 땜납 침착물(28)의 베이스부(29)에 비해 얇은 접속면 금속층(26)상에 제공된다. 이 경우, 땜납 침착물(28)은 2단계로 형성된다. 먼저, 접속면 금속층(26)과 베이스부(29)의 접속이 이루어진 다음, 완전한 땜납 침착물(28)의 형성을 위해 접촉부(30)가 베이스부(29)에 "추가"된다. 이러한 다층으로 구성된 땜납 침착물은 전술한 방식과는 달리, 예컨대 납땜 재료의 층별 침착에 의해 만들어질 수 있다. 유동 재료로 땜납 침착물을 형성하는 경우, 도 4에 도시된 이동 마스크의 사용이 바람직한 것으로 나타났다.
도 8에 도시된 땜납 침착물(28)에서 베이스부(29) 및 접촉부(30)은 납/주석-합금으로 이루어지며, 베이스부(29)에는 납 함량이 높은 합금, 예컨대 PbSn 90/10 또는 PbSn 95/5가 선택되고 접촉부(30)에는 공융 납/주석 합금이 선택된다.
도 5에 상응하게, 도 9에 도시된 바와 같이, 칩(21)의 테스트 또는 이동 구성 배치를 위해 칩(21)의 범프(22)가 땜납 침착물 지지체(25)의 땜납 침착물(28)에 의해 덮여지고 범프(22)와 땜납 침착물(28) 사이의 접촉 콘택을 형성하기 위해 땜납 침착물상으로 하강된다.
그리고 나서, 도 10에 도시된 바와 같이, 땜납 침착물(28)의 접촉부(30)의 용융이 이루어짐으로써, 칩(21)의 습윤 가능한 범프(22)가 적합하게 습윤되며 양호한 전기적 접촉이 이루어진다.
도 10에 도시된 순수한 테스트 구성 배치에서, 땜납 침착물(28)의 베이스부(29)가 여전히 응고된 상태이다. 용융된 접촉부(30)에 의해 땜납 침착물 지지체(25)와 칩(21) 사이의 포지티브 브리지 접촉이 이루어짐으로써, 땜납 침착물 지지체(10)과 관련해서 전술한 칩(21)의 스트립 도체 구조물의 전기적 테스트가 이루어질 수 있다.
접촉부(30)의 용융 온도는 접촉부(30)에 공융 납/주석-합금을 사용하는 경우 약 180℃이므로, 번-인-테스트에서 통상적인 테스트 온도의 범위내에 놓인다. 이에 반해, 납 함량이 높은 베이스부의 용융 온도는 200℃이다. 따라서, 납 함량이 높은 합금으로 이루어진 땜납 침착물을 형성하는 경우, 땜납 침착물을 용융시킴으로써 전기적 테스트를 위한 땜납 침착물과 칩의 범프 사이에 포지티브 접촉이 이루어지게 하기 위해서는 보다 높은 온도가 필요하다.
땜납 침착물(28)의 접촉부(30)만의 용융에 의해 도 10에 도시된 테스트 구성 배치에서 전기적 테스트시 칩이 양호한 것으로 나타나면 비로소, 도 11에 도시된 이동 구성 배치에 따라 온도의 상승이 이루어지고, 그 결과 땜납 침착물(28)의 고용융 베이스부(29)가 용융된다.
땜납 침착물 지지체(25)의 접속면 금속층(26)의 디자인에 따라, 여기서는 칩(21)의 습윤된 범프(22)에 대한 땜납 침착물(28)의 접착 및 칩(21)의 상승에 의해 땜납 침착물 지지체(25)로부터 땜납 침착물(28)의 분리에 의해 야기되는, 후속하는 칩(21)의 범프(22)로의 땜납 침착물(28)의 이동시, 접속면 금속층(26)이 함께 이동될 수 있다.
여기에 도시된 실시예에서 접속면 금속층(26)은 습윤될 수 있고 땜납 침착물(28)의 재료내에서 용해될 수 있는 한편, 스트립 도체 구조물(12)의 재료는 습윤될 수 없고 접속면 금속층(26)과 스트립 도체 구조물(12) 사이의 접착이 고체 상태에서만 가능하도록 선택된다. 접속면 금속층(26) 또는 스트립 도체 구조물(12)의 이러한 디자인은 결과적으로 도 12에 도시된 바와 같이, 칩(21)의 분리시 접속면 금속층(26)이 함께 이동됨으로써, 땜납 침착물(28)의 전체 이동이 잔류물 없이 이루어질 수 있다.
습윤 불가능하게 형성된 접속면 금속층(26)의 경우에도 마찬가지로 땜납 침착물 지지체(25)로부터 칩(21)의 범프(22)로 땜납 침착물(28)을 잔류물 없이 이동시키는 것이 보장되는데, 그 이유는 이 경우에는 땜납 침착물이 고체 상태일 때만 땜납 침착물(28)과 접속면 금속층(26) 사이에 땜납 침착물의 이동을 저지하는 접착력이 형성되기 때문이다.
모든 경우에 땜납 침착물(28)의 용융이 불활성 또는 환원 분위기에서 이루어지는 것이 바람직하다.
Claims (21)
- 스트립 도체 구조물을 가진 기판, 특히 칩의 테스트 방법에 있어서, 땜납 침착물(19, 28)을 배치하고 그것을 기판(21)의 대응하는 접속면(22)상으로 이동시키기 위한 접속면(17)을 가진 구조화된, 전기 전도성 코팅(12)을 포함하는 땜납 침착물 지지체(10, 25)에 의해, 땜납 침착물(19, 28)의 이동 동안 기판(21)의 스트립 도체 구조물의 전기적 테스트가 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 땜납 침착물(19)의 배치 전에 접속면(17)을 노출시키는 마스크 개구(15)가진 이동 마스크(14)가 코팅(12)상에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 또는 2항에 있어서, 땜납 침착물 지지체(10, 25)의 땜납 침착물(19, 28)과 기판(21)의 접속면(22) 사이의 접촉 콘택이 형성된 후에, 땜납 침착물 지지체(10, 25)와 기판(21) 사이의 납땜 접속을 위한 땜납 침착물(19, 28)의 적어도 부분적인 용융이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 3항에 있어서, 땜납 침착물(28)의 부분적인 용융시 먼저 기판(21)의 접속면(22)에 인접하게 배치된 접촉부(30)의 용융이 그리고 나서 접촉부(30)에 접한 베이스부(29)의 용융이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 4항에 있어서, 기판(21)의 스트립 도체 구조물(12)의 전기적 테스트 동안 접촉부(30)는 용융된 상태이고 베이스부(29)는 고체 상태인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 전체적으로 용융된 땜납 침착물(28)의 이동시 땜납 침착물 지지체(25)의 전기 전도성 코팅(12)의 접속면(17)상에 배치된 접속면 금속층(26)이 함께 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 3항에 있어서, 땜납 침착물(19, 28)의 용융을 위해 필요한 에너지가 적어도 비례적으로 땜납 침착물 지지체(10, 25)의 전기 전도성 코팅(12)을 통해 땜납 침착물(19, 28)내로 들어가는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 땜납 침착물 지지체(10, 25)와 기판(21) 사이의 접속이 이루어지는 동안, 땜납 침착물 지지체(10, 25)의 전기 전도성 코팅(12)을 통해 기판(21)의 템퍼링이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 땜납 침착물 지지체(10, 25)로부터 기판(21)의 접속면(22)상으로 땜납 침착물(19, 28)을 이동시키기 위해, 기판(21)의 접속면(22)이 땜납 침착물(19, 28)에 의해 덮여 상부로부터 땜납 침착물 지지체(10, 25)상으로 하강된 다음, 기판(21)의 접속면(22)에 접착된 땜납 침착물(19, 28)과 함께 상부로 상승되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서, 땜납 침착물의 적어도 부분적인 용융 및/또는 땜납 침착물 지지체로부터 기판상으로 그것의 이동이 기체 또는 액체 환원 또는 불활성 매질내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 땜납 침착물을 배치하고 그것을 기판의 대응하는 접속면상으로 이동시키기 위한 접속면을 가진 전기 전도성 코팅(12)을 가진 지지체층을 포함하는, 땜납 침착물을 스트립 도체 구조물을 가진 기판의 접속면상으로 이동시키기 위한 땜납 침착물 지지체에 있어서, 전기 전도성 코팅이 스트립 도체 구조물(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 침착물 지지체.
- 제 11항에 있어서, 땜납 침착물(19, 28)을 배치하기 위한 접속면(17)이 코팅(12)상에 배치된 이동 마스크(14)의 개구(15)에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 땜납 침착물 지지체.
- 제 11항에 있어서, 땜납 침착물 지지체(10)의 접속면(17)이 기판(21)의 접속면(25) 보다 작은 습윤면(24)을 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 침착물 지지체.
- 제 11항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서, 땜납 침착물 지지체(10, 25)의 접속면(17)이 습윤 저지 또는 비습윤성 접속면 금속층(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 침착물 지지체.
- 제 14항에 있어서, 접속면 금속층(26)이 텅스텐/티탄 합금 또는 텅스텐/티탄산화물 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 침착물 지지체.
- 제 14항에 있어서, 접속면 금속층(26)이 텅스텐, 티탄, 크롬, 탄탈 또는 몰리브덴 또는 그 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 땜납 침착물 지지체.
- 제 11항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서, 땜납 침착물 지지체(25)의 접속면(17)이 특히 비습윤성 전기 전도성 코팅(12)상에 습윤 가능한 접속면 금속층(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 침착물 지지체.
- 제 17항에 있어서, 접속면 금속층(26)이 금 합금 또는 팔라듐 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 침착물 지지체.
- 구조화된, 전기 전도성 코팅을 포함하는 땜납 침착물 지지체의 접속면으로부터 기판의 접속면상으로 이동시키기 위한 땜납 침착물에 있어서, 땜납 침착물이 땜납 침착물 지지체(25)의 접속면 금속층(26)상에 배치시키기 위한 베이스부(29), 및 기판(21)의 접속면 금속층(22)의 접촉을 위한 접촉부(30)를 포함하는 여러 부분의 구성을 가지며, 접촉부(30)의 융점이 베이스부(29)의 융점 보다 낮은 것을 특징으로 하는 땜납 침착물.
- 제 19항에 있어서, 접촉부(30)의 융점이 기판(21)의 스트립 도체 구조물(12)의 전기적 테스트를 위해 미리 주어진 테스트 온도와 동일한 것을 특징으로 하는 땜납 침착물.
- 제 19항 내지 20항에 있어서, 베이스부(29) 및 접촉부(30)가 동일한 합금 성분을 가지며 접촉부가 베이스부와는 달리 공융 재료 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 침착물.
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