KR20040065310A - 능동 전자 부품의 직접 냉각을 구비한 냉각 조립체 - Google Patents

능동 전자 부품의 직접 냉각을 구비한 냉각 조립체 Download PDF

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KR20040065310A
KR20040065310A KR10-2004-7010123A KR20047010123A KR20040065310A KR 20040065310 A KR20040065310 A KR 20040065310A KR 20047010123 A KR20047010123 A KR 20047010123A KR 20040065310 A KR20040065310 A KR 20040065310A
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Abstract

시험 시스템 또는 반도체 패키지 내에서 사용하기 위한 프로브 카드 냉각 조립체는 유도 냉각에 의해 냉각된 하나 이상의 다이를 갖는 패키지를 포함한다. 냉각 패키지는 능동 전자 구성 요소 및 냉매가 고밀도 패키지에 유입되고 작동 중 다이의 능동 구성 구성 요소를 직접 냉각시키는 적어도 하나의 냉매 포트를 갖는 하나 이상의 다이를 포함한다.

Description

능동 전자 부품의 직접 냉각을 구비한 냉각 조립체{COOLING ASSEMBLY WITH DIRECT COOLING OF ACTIVE ELECTRONIC COMPONENTS}
개별 반도체(집적 회로) 장치(들)는 일반적으로 사진석판술 및 증착 등의 공지된 기술을 사용하여, 수 개의 동일한 다이를 반도체 웨이퍼 상에 생성시킴으로써 제조된다. 일반적으로, 이들 공정은 반도체 웨이퍼로부터 개별 다이를 단일화(절단)하기 전에, 복수의 전기능의 집적 회로 장치를 생성하고자 하는 것이다. 그러나, 실제에 있어서는 웨이퍼 자체 내의 임의의 물리적 결함 및 웨이퍼의 임의의 공정 중 결함으로 인해 필연적으로 몇몇 다이는 "양호"(전기능)한 것이 되고 몇몇 다이는 "불량"(부분적으로 기능 또는 무기능)이 된다. 패키징 이전에, 양호하게는 웨이퍼로부터 단일화되기 이전에, 웨이퍼 상의 복수의 다이 중 어느 다이가 양호한 다이인지 여부를 식별하는 것이 전체적으로 바람직하다.
이러한 목적으로, 다이 상에 복수의 분리된 접속 패드(본드 또는 접촉 패드)로의 유사한 개수의 복수의 분리된 가압 접속부를 만들기 위해 웨이퍼 시험 시스템이 바람직하게 채용될 수도 있다. 이러한 방식으로, 반도체 다이는 다이를 웨이퍼로부터 단일화시키기 이전에 시험 및 연습이 이루어질 수 있다. 웨이퍼 시험 시스템의 종래 부품은 시험기 처리 회로 조합체 및 프로브 요소 사이의 전기 신호를 연결시키는 다수의 부품을 포함할 수 있는 "프로브 카드 조립체"("프로브 카드"로도 칭함)이다. 프로브 요소는 시험 및 번-인(burn-in) 시험중에 반도체 다이의 각각의 패드로의 가압 접속부에 영향을 미치는 팁을 가진다.
도1은 종래 시험 시스템(100)의 간략도이다. 시험 시스템(100)은 척(110), 웨이퍼(120), 시험 대상 장치(DUT)(125), 프로브 요소(130), 프로브 카드 조립체(140) 및 시험기(150)를 포함한다. 척(110)은 웨이퍼(120)를 지지한다. 척(110)은 시험 동안 DUT(125)를 프로브 요소(130)에 대해 위치 설정시키는 제어 기구(도시 생략)에 결합된다. 웨이퍼(120)는 하나 이상의 DUT(125)를 포함한다. 예를 들면, DUT(125)는 제조 공정 중에 시험되고 있는 웨이퍼(120) 상에서 제조되는 다수의 반도체 다이일 수 있다.
프로브 카드 조립체(140)는 웨이퍼(120)와 시험기(150) 사이에 위치 설정된다. 프로브 카드 조립체(140)는 프로브 요소(130)와 시험기(150) 사이의 신호를 연결하는 역할을 한다. 시험 동안, 프로브 요소(130) 상의 프로브 팁(135)은 소정 위치에 위치 설정된 패드(126)에서 각각의 DUT(125)와 접촉한다. 이어서 시험기(150)는 종래의 시험 루틴을 복수회 수행한다.
도2는 일예로서의 프로브 카드 조립체(140)를 더 상세히 도시한다. 프로브 카드 조립체(140)는 좌표 변환기(210), 인터포져(interposer)(220) 및 인쇄 회로 기판(PCB)(230)을 포함한다. 상호 접속 요소(215)는 좌표 변환기(210) 및 인터포져(220)를 결합시킨다. 상호 접속 요소(225)는 인터포져(220) 및 인쇄 회로 기판(230)을 결합시킨다. 명확성을 위해 상호 접속 요소(215) 두 개와 상호 접속 요소(225) 두 개만이 도시되어 있지만, 다수의 이러한 상호 접속 요소(215, 225)가 사용될 수 있다. 프로브 요소(130)에서의 전기 신호는 좌표 변환기(210)를 통해 상호 접속 요소(215), 인터포져(220), 상호 접속 요소(225) 및 최종적으로 PCB(230)로 전송된다. 이어서 PCB(230)는 도1에 도시된 바와 같이 시험기(150)와 인터페이스 접속된다. 유사하게, 시험기(150)에 의해 발생되는 신호 시험 패턴 및 시험 명령을 포함하는 전기 신호는 PCB(230), 상호 접속 요소(225), 인터포져(220), 상호 접속 요소(215), 좌표 변환기(210) 및 최종적으로 프로브 요소(130)를 통과한다.
시험 중인 DUT(125)의 개수가 나란하게 증가하고 각각의 DUT(125) 상의 접촉 패드(126)의 개수 및 피치가 증가함에 따라, 프로브 요소(130)의 개수 및 그 밀도가 증가한다. 좌표 변환기(210)는 비교적 조밀한 배열의 프로브 요소(130)와 다소 조밀한 형상의 인쇄 회로 기판(230) 사이의 인터페이스로서 기능한다. 특히, 좌표 변환기(210)는 프로브 요소(130) 및 상호 접속 요소(215)를 상호 접속시킨다. 좌표 변환기(210)는 주로 프로브 요소(130)로부터 더 큰 공간 형상의 상호 접속 요소(215)로의 신호를 연결시키기 위한 와이어 또는 다른 전선관과 같은 수동 회로 요소를 포함한다. 또한 커패시터가 이를 통해 통과하는 전기 신호의 더 조정하기 위해 좌표 변환기(210) 내에서 가끔씩 사용된다. 간단하게는 릴레이와 같은 저전력 전자 부품이 개별 DUT(125) 상에서 수행되는 시험의 파워-온 및 파워-오프에 대한 별도의 제어를 허용하기 위해 가끔씩 사용된다.
인터포져(220)는 상호 접속 요소(215, 225) 사이에서 이동하는 신호를 연결시킨다. 인터포져(220)는 선택 사항이고 좌표 변환기(210)의 위치가 웨이퍼[예를 들면, 웨이퍼(120)]의 표면에 수직인 "z" 방향에서 조정되는 경우 정렬을 계속 유지시키는데 사용된다. PCB(230)는 상호 접속 요소(225)와 시험기(150) 사이의 신호를 연결시킨다. PCB(230)는 시험을 지원하는 임의의 형태의 전자 회로를 포함할 수 있다. 예컨대, PCB(230)는 종종 시험기(150) 상에 포트로의 그리고 포트로부터의 신호를 결합하기 위한 인터페이스 유닛을 포함한다. PCB(230)는 소정의 프로세스 내에서의 시험에서 장치의 실제 수에 대해 시험에서 예상되는 장치의 특정수에 대한 시험기(150)에 의해 시험 패턴 내에 보내진 신호를 변환하기 위한 회로를 포함할 수도 있다. 이 방식에서, 시험기(150)가 64 DUTs를 위한 64 채널 내에 시험 패턴을 보내도록 구성되고 32 DUTs만 특정 프로세스 내에 존재한다면, PCB(230)는 적절한 32 채널 상에 시험 패턴을 유출하기 위한 처리 회로를 포함할 수 있다. 예로는 프로브 카드 조립체(140)가 있다. 일반적으로, 다른 형태의 프로브 카드 조립체는 상이한 구성 성분 및 형상으로 존재한다. 예컨대, 일부 프로브 카드 조립체는 인터포져를 포함하지 않고 일부 프로브 카드 조립체는 인쇄 회로 기판을 포함하지 않을 수 있다.
프로브 카드 조립체(140)의 하나의 설계 목적은 시험기(150)에 균일한 출력 신호를 제공하는 것이다. 몇몇 요소들은 프로브 카드 조립체(140)에 따른 요구 조건들을 증가시킨다. 우선, 입출력(I/O) 속도는 계속 증가된다. 따라서,시험기(150)에서 클럭 주파수(clock rate)가 메가 헤르쯔 범위에서 기가 헤르쯔 범위까지 계속 증가한다. 둘째로, 프로브 요소(130)의 수와 밀도가 DUTs(125) 상에 리드(패드라고도 함)의 증가수만큼 계속 증가한다. 또한, DUTs(125)의 피치 크기 및 패드는 계속 감소하고, 그로 인해 접촉 프로브 요소(130)의 밀도를 증가시킨다. 프로브 카드 조립체(140)에 따른 이런 요구 조건은 균일한 출력 신호를 제공하는 것을 더 어렵게 만든다. 핀과 핀의 빗나감, 발생 시간의 차이 및 다른 와류(parasitics)와 같은 문제들은 시험중에 프로브 카드 조립체(140)를 통한 전기 신호 진행으로서 발생할 수 있다. 이런 문제들은 전기 신호가 프로브 요소(130)와 시험기(150) 사이에 넓은 통로를 통해 진행해야 하는 때에 악화된다.
프로브 카드 조립체(140) 상에 증가된 요구 사항을 처리하기 위한 하나의 방법은 시험 기능을 수행하기 위해 프로브 카드 조립체(140) 내에 추가적인 하드웨어를 결합시키는 것이다. 예컨대, 능동 전자 부품이 인쇄 회로 기판(230) 상에 장착될 수 있다. 이 능동 전자 부품은 특정 시험 기능을 수행할 수 있다. 이 방식에서, 어떤 전기 신호는 처리되기 전에 프로브 요소(130)에서 PCB(230)까지 진행하는데만 필요하기 때문에 전기 신호 통로의 길이는 감소된다. 그러나, 이 해법은 프로브 요소(130)와 PCB(230) 사이의 전기 통로가 와류를 충분히 감소시키기에는 너무 클 수 있기 때문에 다소 효과가 제한될 수 있다. 따라서, 프로브 요소(130)에 더욱 가깝게 시험 기능을 제공할 수 있는 능동 전자 부품을 배치시키는 것이 바람직하다. 그러나, 프로브 요소(130)에 가깝게 능동 전자 부품을 이동시키는 것은 지금까지 프로브 카드 조립체 내에 없던 설계 문제점을 야기한다. 특히, 프로브요소(130)의 고밀도 패킹 배열은 능동 전자 부품이 또한 고밀도로 패킹될 것을 요구한다. 다른 것들 중에, 이것은 프로브 카드 조립체에서 이전에 접하지 못한 가열 문제를 야기한다.
가열 문제는 웨이퍼에 대해 인지되었다. 다른 시험 시스템은 웨이퍼용 냉각 기구를 제공한다. 냉각 기구에는 온도를 제어하는 것과 웨이퍼를 가로질러 더욱 가열을 유지하는 것 모두가 제공된다. 예컨대, 임의의 시험 및 번-인(burn-in) 적용예에서는 특정 온도 조건이 유지되어야 한다. 또한, 미야타 등에게 허여된 미국 특허 제5,198,752호 및 앤드버그에게 허여된 미국 특허 제6,140,616호를 참조하라.
DUTs(125)는 시험되자마자 다이 내에 단일화된다. 전자 패키지는 이런 다이를 하나 이상 내장할 수 있지만, 다이 상에 능동 전자 부품은 작동중에 열을 발생시킨다. 이런 열은 과열 및 성능 저하를 피하기 위해 패키지로부터 제거되어야 한다. 열적 처리에 대한 필요는 단일 패키지 내에 내장될 다이의 수가 증가하고 각 다이의 작동 로드가 증가함에 따라 더욱 커진다. 예컨대, 열적 처리는 상대적으로 적은 면적 내에 다수의 다이를 포함하는 고밀도 패키지에 대한 주요 관심사이다. 또한, 다이는 더 많은 수의 트랜지스터와 같은 능동 전자 부품을 포함하고 더 큰 클럭 주파수와 입출력(IO) 속도로 작동하도록 계속해서 요구된다. 열을 제거하기 위한 요구는 다이가 높은 클럭 주파수로 중요한 처리 작동을 수행하는 고밀도 패키지 내에서 더욱 중요하다.
IBM 코포레이션과 NEC 코포레이션에서 개발된 2가지 종래 방법은 고성능 컴퓨터에 패키지 레벨 기부상에서 열 제거의 문제를 제기하고 있다. IBM의 방법은고밀도 플립칩 멀티칩 모듈(flip-chip MCM)을 냉각시키기 위해 열 전도성 모듈(TCM)을 사용한다. 그러나 이 방법은 후방측 냉각에 제한된다. 플립칩 접합된 다이의 활성면은 기판에 대면하기만 하고 직접 냉각되지 않는다. 균일하지 않은 열 구배 및 열점(hot spot)은 활성 다이 표면 상에 여전히 발생할 수 있다. NEC의 방법은 액체 냉각 모듈(LCMs)을 제공한다. 그러나, 이 LCMs는 전체 패키지의 외부에만 접촉한다. 이 경우에도 마찬가지로, 패키지 외부를 냉각시키는 것은 패키지 내에 플립칩 접합된 다이의 활성 표면을 직접 냉각시키지는 않는다. 균일하지 않은 열 구배 및 열점은 여전히 다이를 가로질러 발생할 수 있다. 예컨대, 뉴저지주 피스카타웨이 소재의 I.E.E.E. 출판사에서 1999년에 발행한 "주프레임 패키징: 열 전도 모듈(Mainframe Packaging: The Thermal Conduction Module)"의 제 13장, 제 492 내지 565면에, 더블유. 브라운에 의해 편집된 멀티칩 모듈을 강조한 향상된 전자 패키징(Advanced Electronic Packaging with Emphasis on Multichip Modules)을 참고하라. 전자 패키지 내에 능동 전자 부품의 보다 효율적인 냉각이 요구된다.
본 발명은 반도체 제조 및 시험 그리고 전자 패키징(electronic packaging)에 관한 것이다.
본문에 합체되어 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명을 설명하고, 상세한 설명과 더불어 본 발명의 기술 사상을 추가로 설명하고 관련 기술의 당업자들이 본 발명을 제조하고 사용하는 것을 가능하게 한다.
도1은 프로브 카드와 웨이퍼를 포함하는 종래의 시험 시스템에 사용하는 임의의 부품들의 측면도이다.
도2는 도1의 시험 시스템에 사용된 종래의 프로브 카드 조립체의 측면도이다.
도3a는 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드 냉각 조립체를 포함하는 프로브 카드 조립체의 측면도이다.
도3b는 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드 냉각 조립체의 도면이다.
도3c는 도3b에 도시된 프로브 카드 냉각 조립체의 동작시 비등 범위동안 일정한 온도에서 어떻게 액체 냉매가 존재하는지에 대한 원리를 설명하는 예가 되는 도면이다.
도3d는 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드 냉각 조립체의 도면이다.
도4a는 본 발명의 실시예에 따른 기판의 에지에서 출력 접촉부를 갖춘 고밀도 패키지의 도면이다.
도4b는 본 발명의 실시예에 따른 적층된 다이 장치에 장착된 다이들을 도시하는 도면이다.
도4c는 본 발명의 추가적인 특징에 따른 다이면 상에 제공된 비접촉식 순응성 상호 접속부를 도시하는 도면이다.
도5는 하우징 공동을 통한 전기 접속부 및 상부 세라믹 기판 상의 출력 접촉부를 갖춘 고밀도 패키지의 도면이다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 소켓 구성에 부착된 다이들을 도시하는 고밀도 패키지의 도면이다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 요소 근방에 능동 전자 부품을 합체시키기 위한 루틴의 플로우챠트이다.
도8 내지 도11은 본 발명의 추가적인 특징에 따른 냉각 패키지에 사용될 수 있는 스프링 접촉부 형태의 도면들이며, 도8a 및 도8b는 냉각 패키지에 사용될 수 있는 와이어본드(wirebond) 스프링 접촉부의 예를 도시하고, 도9a, 도9b, 도10a 내지 도10c 및 도11은 와이어본드 기술이 아닌 리소그래피식으로 제조되는 스프링 접촉부를 도시한다.
도12는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 프로브 카드 냉각 조립체의 도면이다.
도13은 본 발명의 실시예에 따른 능동 전자 부품의 직접 냉각을 위한 루틴의 플로우챠트이다.
본 발명은 프로브 카드 냉각 조립체 및 냉각된 반도체 패키지를 제공한다. 프로브 카드 냉각 조립체 또는 패키지는 냉각 시스템, 냉매 순환 시스템 및 냉각 패키지를 포함한다. 냉각 패키지는 하나 이상의 다이를 포함한다. 각각의 다이는 냉각 패키지 내에 존재하는 냉매에 의해 하나 이상의 측면에서 직접 냉각된다. 이러한 방식으로, 다이의 하나 이상의 표면에 능동(active) 전자 부품에 의해 발생된열은 능동 전자 부품으로부터 떨어져 전달된다. 본 발명에 따른 프로브 카드 조립체 또는 패키지의 다이 표면의 이러한 직접 냉각은 각각의 다이를 따르는 온도 변화를 최소화하고 전기 매개변수 변화를 감소시켜서 상승 시간(rise time)과 핀 투 핀 스큐(pin-to-pin skew)와 같은 출력 시험 신호 특성의 균일성이 향상된다. 다이 표면의 고열 스팟이 감소되거나 또는 제거되어 다이의 작동 온도 범위가 증가되게 한다.
일 실시예에서, 냉각 패키지는 공동을 둘러싸는 하우징을 포함한다. 하우징은 냉매가 공동 내로 순환하게 하는 적어도 하나의 냉매 포트를 갖는다. 각각의 다이는 냉매가 순환되는 둘러싸서 밀봉된 공동 내의 기판 상에 장착된다. 일 예로, 하나의 다이는 하우징의 공동 내에 장착된다. 다른 예로, 복수의 다이가 하우징의 공동 내에 장착된다. 다른 예로, 조밀하게 패킹된 다이의 배치가 하우징의 공동 내에 배열되는 고밀도 냉각 패키지가 제공된다. 프로브 카드 조립체의 고밀도 냉각 패키지는 시험 작동을 지지하는 추가 전자 부품이 프로브 요소에 또는 그 근처에 조밀하게 위치될 수 있다는 점에서 몇몇 실시예에 대한 다른 장점이 있다. 하나의 양호한 예로, 고밀도 냉각 패키지는 능동 전자 부품을 가진 다이 표면이 하우징의 공동 내에 기판을 대면하도록 장착된 조밀하게 패킹된 다이의 배치를 포함한다.
일 실시예로, 냉각 패키지의 하우징은 밀봉부에 의해 결합된 상부 및 바닥부 기판을 포함한다. 냉각 시스템은 하우징의 하나 이상의 냉매 포트 안으로 및 그로부터 액체 및/또는 기체 냉매를 제공하도록 냉매 순환 시스템에 결합된다. 임의장치에서, 하우징은 두 개의 냉매 포트를 포함한다. 예로써, 일방향 유동 밸브와 같은 두 개의 포트는 상부와 바닥부 기판을 결합하는 O-링 밀봉부에 제공될 수 있다. 하나의 포트는 냉매를 공동 안으로 통과시키고 다른 포트는 냉매를 공동 밖으로 통과시킨다. 이러한 방식으로, 열은 다이의 능동 표면으로부터 떨어져 직접 전달된다.
다른 특징에 따르면, 하나 이상의 다이는 적어도 하나의 기판에 결합된 순응성 상호 접속부를 포함한다. 이러한 순응성 상호 접속부는 각각의 다이와 기판 사이의 유효 구조적 전기 접촉을 유지시키면서 냉매가 공동 내의 다이의 모든 표면 주위로 순환하게 한다. 본 발명의 양호한 실시예로, 순응성 상호 접속부는 다이를 바닥부 기판에 결합시키는 스프링 접점이다. 다이는 스프링 접점에 땜납될 수 있거나 소켓 형상으로 정렬 포트의 도움으로 마찰 접점에 의해 유지될 수 있다. 스프링 접점은 액체 또는 기체 냉매가 기판과 하나 이상의 각 다이의 측면 사이에서 흐르게 하는 가요적인 탄성 스탠드-오프(stand-off)를 제공하고, 고전력 전기제품에서도 균일한 냉각을 제공하도록 다이의 능동 표면과의 직접 접촉을 포함한다. 이러한 스프링 접점은 하우징의 공동 내의 기판을 대면하도록 장착되는 하나 이상의 다이를 포함하는 본 발명의 실시예에서도 다이의 능동 표면으로부터의 열 전달 및 냉매 순환을 허용한다.
다른 특징에 따르면, 비접촉식 순응성 상호 접속부가 또한 다이 표면에 제공된다. 비접촉식 순응성 상호 접속부는 스프링과 같은 임의 형태의 순응성 상호 접속부일 수 있다. 이러한 비접촉식 순응성 상호 접속부는 기판과 접촉하지 않지만다이 표면 영역으로부터 떨어져 열을 지향시키는 작용을 한다. 이는 본 발명에 따른 냉각 패키지의 다이의 냉각을 더 향상시킨다.
일 실시예에서, 냉각 패키지는 적층된 다이 장치에 장착된 하나 이상의 다이를 포함한다. 이러한 장치에서, 하나 이상의 다이는 상단 기판에 접합된 플립칩이다. 그 후, 상단 기판은 바닥부 기판에 순응성 상호 접속부에 의해 접속된다.
본 발명에 따른 냉각 패키지의 일 실시예로, 하나 이상의 다이와 외부 부품 사이의 전기 연결은 바닥부 기판의 주연 엣지에서 출력 접점을 통해 형성된다. 다른 실시예로, 하나 이상의 다이와 전기 부품 사이의 전기 연결은 상단 기판에서 출력 접점을 통해 형성된다. 다른 특징에 따르면, 추가 전기 부품이 상부와 바닥부 기판 사이에서 직접 냉각 패키지를 통해 연장될 수 있다.
본 발명의 일 장점은, 본 발명의 실시예들은 프로브 요소 또는 그 근방에 직접 냉각 패키지를 위치시키는 시험 시스템에 사용되는 프로브 카드 냉각 조립체를 포함할 수 있다는 것이다. 하나 이상의 다이는 프로브 요소 또는 그 근방에서 시험 동작과 같은 고출력 적용을 행할 수 있다. 부수적인 능동 전자 부품은 수용불가능한 레벨까지 시험 신호 품질을 저하시키는 과열 상태에 도달하지 않고 프로브 요소 또는 그 근방에서 하나 이상의 다이에 포함될 수 있다. 능동 전자 부품을 더 원거리인 시험기가 아닌 프로브 요소 또는 그 근방에 위치시키면, 신호의 도전 경로를 감소시키지 않고, 나아가 성능이 향상된다. 일 실시예에서, 프로브 요소 근방에 능동 전자 시험 부품을 위치시키기 위한 루틴이 제공된다. 이 루틴은 패키지에 능동 부품을 밀봉시키는 것과, 이 패키지를 프로브 요소에 결합시키는 것과, 시험중에 능동 부품을 동작시키는 동안 패키지를 통해 냉매를 순환시키는 것을 포함한다.
본 발명에 따른 직접 냉각 프로브 카드 냉각 조립체의 추가적인 장점은 수리 및 보수를 위해 분해하기가 용이하다는 것이다. 본 발명에 따른 직접 냉각 프로브 카드 냉각 조립체의 다른 장점은 조립하는데 비용이 적게 든다는 것이다. 다른 장점은 몇몇 실시예들에서 전기적 상호접속은 패키지의 상부 및 하부에 대해 모두 행해질 수 있다는 것이다.
나아가, 본 발명의 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 프로브 카드 냉각 조립체 또는 패키지는 냉각핀과 같은 하나 이상의 방열기를 갖춘 냉각 부재 및 냉각 패키지를 포함한다. 냉각 패키지는 공동을 둘러싸는 하우징을 포함한다. 냉매가 이 공동에 충전된다. 하나 이상의 다이는 공동 내부의 기판 상에 장착되고, 냉매를 에워쌈으로써 직접 냉각된다. 하지만 이 실시예에서, 열은 하나 이상의 방열기에 의해 냉매로부터 냉각 부재로 전도된다.
본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 동작뿐만 아니라 본 발명의 추가적인 특징 및 장점들은 첨부 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
목차
1. 개관 및 논의
2. 용어 설명
3. 프로브 카드 냉각 조립체
4. 하나 이상의 다이를 갖는 냉각 패키지
5. 고밀도 냉각 패키지
6. 프로브 요소 근방에 능동 전자 부품을 합체시키기 위한 루틴
7. 스프링 접촉부의 형태
8. 추가 실시예
9. 하나 이상의 다이를 구비한 냉각 패키지
10. 결론
이하의 설명은 본 발명을 실시하기 위하여 의도된 최상의 모드에 대한 것이다. 본 설명은 한정을 위한 것으로 받아들여질 것이 아니라, 본 발명의 일반적인 원리를 설명하기 위한 목적으로만 이루어진 것이다. 본 발명의 범위는 청구 범위를 참조하여 확인되어야 한다. 이하의 본 발명의 설명에서, 유사한 도면 부호 또는 참조 지시는 명세서 전체를 통해 유사한 부분 또는 요소에 대하여 사용될 것이다.
1. 개관 및 논의
본 발명은 프로브 카드 냉각 조립체 또는 냉각 반도체 패키지를 제공한다. 프로브 카드 냉각 조립체는 하나 이상의 다이를 구비한 냉각 패키지를 포함한다. 각 다이는 냉각 패키지 내부에 존재하는 냉매에 의해 하나 이상의 측면 상에서 직접 냉각된다. 본 발명의 실시예들은 냉각 고밀도 패키지에 관하여 설명된다. 본 발명은 냉각 고밀도 패키지를 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 일반적으로, 본 발명에 따른 프로브 카드 냉각 조립체는 단 하나의 다이 또는 냉각 패키지 내부에 소정 구성 또는 배치로 배열된 복수개의 다이를 포함할 수 있다.
본 발명은 시험 시스템 환경의 견지에서 설명된다. 예컨대, 본 발명은 테라다인(Teradyne)사, 어드밴티스트(Advantest)사, 엘렉트로-글라스(Electro-Glass)사, 티에스케이(TSK)사, 티이엘(TEL)사, 아길런트(Agilent)사 또는 다른 제조 회사로부터 상용으로 입수가능한 시험 시스템 또는 시험기를 사용할 수 있다. 이러한 예시적인 환경의 적용으로 본 발명을 한정하려는 것은 아니다. 사실상, 이하의 설명을 읽은 후에는 현재 알려지거나 미래에 개발될 대체 환경에서 본 발명을 실시하는 방법이 관련 기술 분야의 숙련자들에게 명백해 질 것이다.
2. 용어 설명
본 발명을 보다 명확하게 묘사하기 위해서, 본 명세서 전반에 걸쳐서 이하의 용어 정의를 가능하면 일관되게 유지하려고 노력하였다.
"다이(die)"라는 용어는 소정의 일체화된 회로, 칩, 실리콘 칩 또는 다른 반도체 또는 전자 장치를 지칭한다.
"상호 접속(interconnect)" 및 "상호 접속 요소(interconnection element)"라는 용어는 순응성 상호 접속을 포함하지만 이에 한정되는 것이 아닌 소정의 전기적 접속을 지칭한다.
"순응성 상호 접속(compliant interconnect)"이라는 용어는 폼팩터 인크(FormFactor, Inc.)사로부터 상업적으로 입수 가능한 스프링 접촉부 및 본 명세서에서 설명된 스프링 접촉부를 포함하지만 이에 한정되는 것이 아닌 비강성 전기적 접속을 지칭한다.
"능동 전자 부품(active electronic component)"이라는 용어는 트랜지스터, 스위치, 저항, 논리 게이트, 또는 집적 회로를 포함하지만 이에 한정되는 것이 아닌 소정의 열 발생 전자 부품을 지칭한다.
본 발명을 설명하기 위해 사용된 바와 같은 "능동 전자 부품의 직접 냉각"이라는 용어는 능동 전자 부품과 열적으로 접촉 상태로 위치된 냉매로써 능동 전자 부품의 온도에 영향을 주는 것을 지칭한다.
3. 프로브 카드 냉각 조립체
도3a는 본 발명에 따른 프로브 카드 냉각 조립체(302)를 포함하는 프로브 카드 조립체(300)를 도시한 도면이다. 프로브 카드 조립체(300)는 프로브 요소(305), 인터포져(320), 및 인쇄 회로 기판(330)을 더 포함한다. 프로브 카드 냉각 조립체(302)는 프로브 요소(305)와 전기적 상호 접속부(315) 사이에 결합된다. 인터포져(320)는 전기적 상호 접속부(315)와 전기적 상호 접속부(325) 사이에 결합된다. 인쇄 회로 기판(330)은 전기적 상호 접속부(325)와 컴퓨터(도시 안됨) 사이에 결합된다. 프로브 요소(305)는 텅스텐 니들, 수직 프로브, 코브라 프로브, L-형 프로브, 플런저 프로브, 스프링 접촉 프로브, 및 멤브레인 상에 형성된 접촉 범프 프로브를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 전기적 상호 접속부(315, 325)는 어떤 유형의 전기적 상호 접속도 될 수 있다. 양호한 일 예에서, 순응성 상호 접속부가 사용된다. 예컨대, 순응성 상호 접속부는 본 명세서에서 전체적으로 참조로서 통합되고, 엘드리지(Eldridge) 등에게 허여되었으며, 공동 양도된 미국 특허 제5,974,662호(예컨대, 도5의 프로브 카드 조립체(500) 참조)에서 설명된 바와 같이 사용될 수 있다. 인터포져(320) 및 인쇄 회로 기판(330)은 예시적인 것이며 본 발명을 한정하려는 것이 아니다. 예컨대, 인터 포저(320) 및 PCB(330)는 생략될 수 있으며, 프로브 카드 냉각 조립체(302)는 시험기 시스템 내의 컴퓨터 또는 다른 장치에 직접 결합된다.
프로브 카드 냉각 조립체(302)는 능동 프로브 헤드(310), 냉매 순환 시스템(312) 및 냉각 시스템(314)을 포함한다. 능동 프로브 헤드(310)는 하나 이상의 능동 전자 부품(도3a에는 도시 안됨)을 포함하는 패키지이다. 패키지는 공동(313)을 수납하는 하우징(311)을 포함한다. 실시예에서, 단 하나의 다이 또는 복수개의 다이가 공동(313) 내부에 배열된다. 다른 실시예에서, 능동 프로브 헤드(330)는 밀집된 구성으로 배열된 복수개의 다이를 구비한 고밀도 패키지이다. 하나 이상의 다이를 가지는 냉각 패키지의 예가 도3b 내지 도3d와 관련해서 이하에 설명된다. 본 발명에 따른 능동 프로브 헤드(310)에서 사용된 냉각 고밀도 패키지의 또 다른 예가 도4 내지 도6과 관련해서 이하에 설명된다.
냉각 패키지의 하우징은 냉매 순환 시스템(312)에 연결된 냉매 포트(317, 319)를 더 포함한다. 냉매 포트(317)는 지시 화살표(316)에 도시된 바와 같이 냉매가 공극(313)으로 들어가도록 한다. 냉매 포트(319)는 지시 화살표(318)에 의해 도시된 바와 같이 출구 공극(313)으로 냉매가 순환하는 것을 허용한다. 냉매는 공극(313) 내에서 순환하고 능동 전자 부품과 직접 접촉한다. 능동 전자 부품들은 다이의 하나 이상의 표면에 직접 또는 인접해서 위치될 수 있어서 표면으로부터의 열이 냉매로 전달된다. 게다가, 실시예에서, 냉매는 다이의 하나 이상의 측면의 표면적의 대부분 또는 모두와 직접적으로 접촉할 수 있다. 이러한 방식에서, 열점은 감소되거나 또는 제거된다.
냉각 시스템(314)은 냉매 순환 시스템(312)을 통해 능동 프로브 헤드(310)의냉매 포트(317, 319)에 연결될 수 있다. 냉매 순환 시스템(312)은 능동 프로브 헤드(310) 및 냉각 시스템(314)으로 또는 그로부터 냉매를 운반하기 위한 임의의 형식의 파이프 또는 도관일 수 있다. 냉각 시스템(314)은 냉매를 순환시키고 열을 전달하기 위한 임의의 형식의 종래의 냉각 시스템일 수 있다. 다중 냉매 포트 및 기계적인 장치들이 공극 내에서 냉매를 균등하게 분포시키거나 또는 특정 위치에 냉매를 분포시키기 위해 이용될 수 있다. 하나의 양방향성 냉매 포트가 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 액체 냉매를 보유하는 탱크가 냉각 시스템(314)에 이용될 수 있다. 펌프들이 냉매 순환 시스템(312)으로 또는 그로부터 액체를 구동시키도록 이용된다. 냉장기 코일이 바람직한 온도로 냉매를 냉각시키도록 탱크 내에 제공된다. 더 냉매의 온도 제어가 필요하면 히터 코일이 또한 탱크에 부가될 수 있다.
냉각 시스템(314)은 임의의 형식의 액체 냉매 및/또는 기체 냉매를 순환시킬 수 있다. 냉매 형식의 예는 에틸렌 글리콜, 액화 질소, 플루오르카본, 플로리너트(FLORINERT), 프레온(FREON) 및 프레온과 부동액의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
도3b는 프로브 카드 냉각 조립체(350)의 다른 예를 도시한다. 프로브 카드 냉각 조립체(350)는 다이의 대략 바람직한 작동 온도에서 비등하는 액체 냉매를 포함한다. 냉매는 냉매 순환 시스템(312)을 통해 하우징(360) 내의 공극으로 펌핑되어 하나 이상의 다이(362)들이 냉매 수준(364) 이하로 액체 냉매 내에 침지된다. 시험 작동중에, 각각의 다이(362)는 다이의 활성 표면에 인접해서미세비등(microboiling)을 야기하도록 충분한 가열을 발생시킬 수 있다. 이러한 미세비등은 액체 냉매의 일부를 가스로 변환시킨다. 이는 각각의 다이(362)를 둘러싸는 액체 냉매가 비등 동안 일반적으로 일정 온도에서 유지되는 추가적 장점을 제공한다. 이는 다이의 작동 온도 범위를 증가시키도록 한다. 도3c는 액체 냉매가 일반적으로 비등 범위(370) 동안 일정한 온도에서 잔류하는 방법의 원리를 도시한다. 액체 및 가스의 조합(또는 가스만)은 그 다음에 하우징(360)을 빠져나가고 냉매 순환 시스템(312)을 통해 액화기(352)로 진행한다. 액화기(352)는 하우징(360) 내로 냉매를 다시 펌핑 또는 순환시키기 전에 가스상을 다시 액체상으로 냉매를 변환한다.
능동 프로브 헤드(310)에 이용될 수 있는 냉각 패키지의 예는 도3d 및 도4 내지 6에 대해 더 상세히 설명된다. 이들 예들은 도시하기 위한 것이고 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
4. 하나 이상의 다이를 갖는 냉각 패키지
도3d는 본 발명의 다른 실시예에 따라 능동 프로브 헤드에 이용될 수 있는 냉각 패키지(380)의 도면이다. 냉각 패키지(380)는 챔버(381)와 저부 기판(382)으로 구성된 하우징을 포함한다. 챔버(381)는 세라믹, 스탬핑 가공된 금속, 성형된 플라스틱, 주철 등으로부터 제조될 수 있다. 저부 기판(382)은 FR-4, 세라믹, 구리-인바 구리 등으로 제조된 기판을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 임의의 형식의 기판이다.
하나 이상의 다이(362)들은 저부 기판(382)의 표면에 연결되고 챔버(381)의공극(383) 내에 위치된다. 하나의 다이(362)가 도3d에 도시된 바와 같이 이용될 수 있다. 선택적으로, 복수의 다이(362)들이 이용될 수 있다. 다이(362)들은 저부 기판(382)의 표면에 임의의 바람직한 레이아웃으로 배열될 수 있다. 각각의 다이(362)는 각각의 상호 접속부(388)를 통해 저부 기판(382)에 연결될 수 있다. 상호 접속부(388)는 임의의 형식의 순응성 상호 접속부를 포함하지만 이에 제한되지 않는 전기적인 상호연결 소자일 수 있다. 순응성 상호 접속부의 예가 또한 후술된다. 일 양호한 실시예에서, 각각의 다이(362)는 순응성 상호 접속부(388)의 각각의 군을 통해 저부 기판(382)에 연결될 수 있다. 다이(362)들은 다이(362)의 활성 표면(385)들이 저부 기판(382)의 내측 표면쪽에 대면하도록 또한 장착될 수 있다. 프로브 요소(305)들은 프로브 요소(305)들의 팁이 웨이퍼(도시 안됨)의 DUTs와 결합하도록 저부 기판(382)의 외측 표면으로부터 연장될 수 있다.
도3d에서, 두 개의 냉매 포트(384, 386)가 도시된다. 냉매 포트(384)는 냉매가 냉각 시스템(314)으로부터 지시 화살표(387)로 지시된 바와 같이 챔버(381) 내로 통과하도록 한다. 냉매 포트(386)는 지시 화살표(389)로 지시된 바와 같이 챔버(381) 내의 냉매가 냉각 시스템(314) 외측으로 통과하도록 한다. 일 예에서, 냉매 포트(384, 386)들은 일방향 유동 밸브이다. 다른 예에서, 임의의 형식의 냉매 포트(384, 386)가 이용될 수 있다. 이러한 포트들 및/또는 다른 기계적인 장치들은 냉매의 일방향 또는 양방향 유동을 허용할 수 있다.
챔버(381)의 공동내에서, 냉매는 다이(들)(362) 및 상호 접속부(388)의 모든 측면 주위로 자유롭게 순환된다. 냉매는 다이(들)(362)상의 능동 전자 부품을 직접 냉각한다. 이러한 방식으로, 본 발명은 각 다이를 가로지른 열구배의 크기를 감소시키고, (만약 있다면) 잔류 열구배가 각 다이를 가로질러 더욱 커지게 한다. 열점이 감소 또는 제거된다. 다이 작동 온도 범위는 커진다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 양호하게는 다이(들)(362)는 바닥 기판(382)의 평면에 평행한 평면, 및 (도시되지 않은) 피시험 웨이퍼 및 프로브 요소(305)의 평면을 따라 배치된다. 냉각 패키지(380)는 바닥 기판(382)에 직접 결합된 프로브 요소(305)를 포함한다. 또한, 시험 회로 및 처리부의 일부 또는 모두가 하나 이상의 다이(들)(362)에 포함될 수 있다. 이러한 방식으로, 프로브 요소(305)로부터 능동 시험 회로로의 전기 경로의 거리가 최소화된다. 직접 냉각에 의해 다이를 가로지른 온도 변이를 최소화하고, 신호가 전달되는 전기 경로 길이를 최소화함으로써, 냉각 패키지(380)는 전기 변수 변이 및 와류를 감소시키고, 상승 시간 및 핀대핀 스큐(pin-to-pin skew)와 같은 출력 신호 특성의 개선된 균일성을 제공한다.
냉각 패키지(380)는 바닥 기판(382)의 일 표면에 결합된 (도시되지 않은) 출력 접촉부를 더 포함한다. 출력 접촉부는 바닥 기판(382) 또는 챔버(381) 상에 구비될 수 있다. 스프링 접촉부, 핀, 용접 칼럼, 범프, 접촉 요소 등과 같은 임의의 유형의 상호 접속 요소를 포함하나 이에 제한되지 않는, 냉각 패키지(380)용 임의의 유형의 출력 접촉부가 사용될 수 있다. 예시적 출력 접촉부는 도4 내지 도6의 고밀도 냉각 패키지에 사용된 상호 접속 요소와 관련되어 더 설명된다.
5. 고밀도 냉각 패키지
도4a는 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 냉각 패키지(400)의 도면이다. 고밀도 냉각 패키지(400)는 바닥 세라믹 기판(410) 및 상단 세라믹 기판(420)으로 이루어진 하우징을 포함한다. 상단 및 바닥 세라믹 기판(410, 420)은 밀봉부(440)에 의해 밀봉되며 공동(402)을 둘러싼다. 밀봉부(440)는 냉매를 보유할 수 있는 임의의 유형의 밀봉부일 수 있다. 일 실시예에서, 밀봉부(440)는 O-링이다.
다이(430a 내지 430c) 어레이가 공동(402)내의 바닥 세라믹 기판(410)의 표면에 결합된다. 복수의 다이(430)가 공동(402)내의 바닥 세라믹 기판(410)의 표면상에서 (패키지 부품 영역으로도 불리는) 이용 가능 표면 영역을 커버하도록 사용될 수도 있다. 일 실시예에서, 64개 다이가 조밀 패킹 멀티칩 구조로 구비된다.
일 양호한 실시예에서, 각 다이(430a 내지 430c)는 각 순응성 상호 접속부(432a 내지 432c)를 통해 바닥 세라믹 기판(410)에 결합된다. 다이(430)가 바닥 세라믹 기판(410)을 대면하도록 더 장착된다. 특히, 다이(430a)의 활성 표면이 바닥 세라믹 기판(410)을 대면한다. 다른 다이(430b 내지 430c)의 활성 표면은 유사하게 바닥 세라믹 기판(410)을 대면한다.
도4a에는 2개의 냉매 포트(442, 444)가 도시되어 있다. 냉매 포트(442)는 (도4a에 도시되지 않은) 냉각 시스템(314)으로부터의 냉매가 공동(402) 내로 통과되는 것을 허용한다. 냉매 포트(444)는 공동(402) 내의 냉매가 냉각 시스템(314)쪽으로 재유동되는 것을 허용한다. 일 예에서, 냉매 포트(442, 444)는 일방 유체 유동 밸브이다. 공동(402) 내에서, 냉매는 다이(430) 및 순응성 상호 접속부(432)의 모든 측면 주위로 자유롭게 순환된다. 냉매는 다이(430) 상의 능동 전자 부품을 직접 냉각한다. 본 발명은 각 다이를 가로지른 열구배의 크기를 감소시키고, 잔류열구배가 각 다이를 가로질러 더욱 커지게 한다. 열점이 감소 또는 제거된다.
양호하게는 다이(430)는 바닥 세라믹 기판(410)의 평면에 평행한 평면, 및 웨이퍼 및 프로브 요소(305)의 평면을 따라 배치된다. 고밀도 패키지는 바닥 기판(410)에 직접 결합된 프로브 요소(305)를 포함한다. 또한, 시험 회로 및 처리부의 일부 또는 모두가 다이(430)에 포함될 수 있다. 이러한 방식으로, 프로브 요소(305)로부터 능동 시험 회로로의 전기 경로의 거리가 최소화된다. 직접 냉각에 의해 다이를 가로지른 온도 변이를 최소화하고, 신호가 전달되는 전기 경로 길이를 최소화함으로써, 고밀도 패키지(400)는 와류를 감소시키고, 상승 시간 및 핀대핀 스큐와 같은 출력 신호 특성의 개선된 균일성을 제공한다.
고밀도 패키지(400)는 바닥 세라믹 기판(410)의 일 표면에 결합된 출력 접촉부(413)를 더 포함한다. 출력 접촉부(413)는 바닥 세라믹 기판(410)의 에지 영역상에 구비되며, 상호 접속 요소(415)에 전기적으로 결합된다. 일 예에서, 출력 접촉부(413)는 랜드 그리드 어레이(land grid array)(LGA) 패턴일 수 있다. 상호 접속 요소(415)는 순응성 상호 접속부를 포함하나 이에 제한되지 않는, 임의의 유형의 전기 상호 접속 요소일 수 있다. 상호 접속부(415)는 임의의 외부 부품에 더 결합된다. 시험 환경에서, 상호 접속부(415)는 인터포져 또는 인쇄 회로 기판에 결합되거나, 또는 시험 시스템의 다른 외부 부품에 결합될 수 있다.
도4b는 본 발명의 실시예에 따른 적층 다이 구조로 장착된 다이(430a, 430b)를 도시하는 도면이다. 다이(430a, 430b)는 상단 기판(420)에 접합된 플립칩이다. 여기서, 상단 기판(420)은 순응성 상호 접속부(482)에 의해 바닥 기판(410)에 결합된다. 이 적층 다이 구조는 고밀도 냉각 패키지를 포함하나 이에 제한되지 않는 여기에 설명된 임의의 냉각 패키지에서 실행될 수 있다. 냉매는 이 표면을 직접 냉각시키도록 다이(430a, 430b) 주위로 순환된다.
도4c는 본 발명의 다른 특징에 따른 다이 표면(430a)에 제공된 유연한 비접촉 상호 접속부(494)를 도시하는 다이어그램이다. 냉매는 직접 다이 표면을 냉각시키기 위해 다이(430a), 유연한 상호 접속부(432a) 및 유연한 비접촉 상호 접속부(494) 주위를 순환한다. 유연한 비접촉 상호 접속부(494)는 스프링과 같은 임의의 형태의 유연한 상호 접속부일 수 있다. 도4c에 도시된 바와 같이, 유연한 비접촉 상호 접속부(494) 바닥 기판(410)과 접촉하지 않지만, 다이 표면 영역으로부터의 열을 전달하는 역할을 한다. 이는 본 발명에 따른 냉각 패키지에서 다이 냉각을 더욱 향상시킨다. 하나 이상의 다이와 유연한 비접촉 상호 접속부의 구성은, 고밀도 냉각 패키지를 포함하지만 이에 한정되지 않는 본 명세서의 임의의 냉각 패키지에 실시될 수 있다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고밀도 패키지의 다이어그램이다. 고밀도 패키지(500)는 공동(502)을 둘러싸는 하우징을 포함한다. 하우징은 바닥 세라믹 기판(510) 및 상부 세라믹 기판(520)을 포함한다. 상부 및 바닥 세라믹 기판(510, 520)은 밀봉체(440)에 의해 밀봉 패키지에 결합된다. 도4에 대하여 위에서 설명한 바와 같이, 냉매 포트(442, 444)는 공동(502)을 통해 액체 냉매가 순환하는 것을 가능케 한다. 시험 환경에서, 바닥 세라믹 기판(510)은 일표면 상에서 프로브 요소(305)에 결합된다. 바닥 세라믹 기판(510)의 타표면은 유연한 상호접속부(432)를 통해 다이(430)에 결합된다.
패키지(400)와는 다르게, 패키지(500)는 상부 세라믹 기판(520)의 상부 표면(521)에 제공된 출력 접촉부(513)를 포함한다. 예컨대, 출력 접촉부(513)는 (도6에 도시된 바와 같은) LGA 패턴일 수 있다. 또한, 상호 접속부(515)는 상부 세라믹 기판(510)과 바닥 세라믹 기판(520) 사이의 공동(502)을 통해 제공된다. 상호 접속부(515)는 필요한 개수만큼 제공될 수 있다. 패키지(500)는 패키지(400)에 대하여, 다이(430)에서의 열 구배가 감소되고 프로브 요소(305)에서 다이(430)까지의 전기 경로가 비교적 짧다는 점에서 전술한 모든 이점을 갖는다. 패키지(500)는 출력 접촉부가 바닥 세라믹 기판(510)의 에지 영역에 제공될 필요가 없다는 점에서 더욱 소형화된다. 대신에, 출력 접촉부(513)는 상부 세라믹 기판(520)의 상부 표면(521)에 제공된다. 이러한 방식으로, 전기 신호가 출력 접촉부(513)를 통해 도5에 도시된 스프링 접촉부 인터포져와 같은 임의의 외부 부품으로 전달될 수 있다. 도5에 도시된 실시예에서, 인터포져(550)는 기판(552), 기판(552)의 일표면과 출력 접촉부(513)를 연결하는 제1 상호 접촉부 세트 및 (도시되지 않은) 다른 부품에 연결하기 위해 기판(552)의 대향면으로부터 연장된 제2 상호 접촉부(556) 세트를 갖는다. 인터포져(550)는 선택적이며, 일반적으로 출력 접촉부(513)는 시험 시스템 또는 다른 전자 패키지 환경에서 임의의 외부 부품에 결합될 수 있다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고밀도 패키지(600)의 다이어그램이다. 고밀도 패키지(600)는 다이(430)가 소켓 구조에서 바닥 세라믹 기판(510)에 결합된 것을 제외하면 패키지(500)와 동일하다. 각각의 다이(430)를 위해 다이 정렬지주(670, 672)가 제공된다. 도6에서, 다이 정렬 지주(670a, 672a)는 다이(430a)의 대향 측면 상에 제공된다. 다이(430a)는 그 위치를 유지하기 위해, 다이 정렬 지주(670a, 672a)와의 마찰 접촉 및 유연한 상호 접속부(432a, 680a)에 의해 보유된다. 특히, 유연한 상호 접속부(680a)는 다이(430s)를 소켓 내의 제 위치에 보유하기 위해 하향 압력을 제공한다. 공동(502) 내에 제공된 냉매는 여전히 다이(430)의 노출된 측면 상에서 순환할 수 있다. 도6이 고밀도 패키지(500)에 대한 다이의 소켓 구조를 도시하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 특히, 소켓 구조는 다이 정렬 지주를 제공함으로써 다이의 임의의 배열 또는 임의의 개수의 다이를 갖는 임의의 냉각 패키지에 사용될 수도 있다.
6. 프로브 요소 근방에 능동 전자 부품을 합체시키기 위한 루틴
도7은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 요소 근방에 능동 전자 부품을 합체시키기 위한 루틴(700)의 플로우차트이다(단계(710 내지 730)). 단계(710)에서, 패키지 내에 능동 전자 부품이 밀봉된다. 이러한 능동 전자 부품은 시험기에서 시험 DUTs로 실행된 일부의 기능 또는 모든 기능을 수행할 수 있다. 단계(720)에서, 패키지는 프로브 요소에 결합된다. 단계(730)에서, 냉매는 다이를 가로지르는 열적 변화를 감소시키기 위해 시험 중인 능동 부품의 작동 중에 패키지를 통해 순환된다.
7. 스프링 접촉부의 형태
본 발명의 다른 특징에 따르면, 하나 이상의 다이를 기판에 결합하기 위해 냉각 패키지 내에 스프링 접촉부가 사용된다. 이러한 스프링 접촉부는 다이와 기판 사이의 전기 접속을 손상시키지 않고 냉매가 다이의 모든 측면 및 스프링 접촉부 주위를 유동하게 하는 이점을 갖는다. 스프링 접촉부는 완전한 강성은 아니며, 순환하는 냉매가 존재할 때 그 물리적 강도를 유지할 수 있다. 또한, 다이가 기판에 대면하도록 장착될 때에도 냉매 순환 및 열전달이 다이의 능동 표면으로부터 전달되는 것을 허용하는 길이를 가짐으로써 스프링 접촉부는 직접 냉각을 강화시킬 수 있다. 또한, 스프링 접촉부는 그 자체로 상당히 단단하고, 냉매의 순환에 의해 직접 냉각되는 다이 상의 표면 영역을 감소시키는 에폭시 또는 다른 재료를 필요로 하지 않는다.
임의의 형태의 스프링 접점이 본 발명의 추가 특징에 따라 냉각 패키지에 이용될 수 있다. 스프링 접점(접점 스프링 또는 스프링라고도 함)은 현재 또는 미래에 델라웨어주의 회사인 폼팩터 인크.(FormFactor, Inc.)로부터상용 가능한 임의의 스프링 접점을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 도8 내지 도11은 냉각 패키지에 이용될 수 있는 3가지 유형의 예시적인 스프링 접점의 다이어그램이다. 3가지 유형의 스프링 접점은 와이어본드 스프링, 다중부품(multipart) 리소그래피 스프링 및 일체로 형성된 스프링이다.
도8 내지 도11은 냉각 패키지에 이용될 수 있는 3가지 유형의 예시적인 스프링 접점의 다이어그램이다. 제1 유형은 와이어본드 스프링 접점이다. 도8a는 기판(802) 상의 입력/출력 단자(804)에 고정될 수 있는 예시적인 도전성 스프링 접점(810)을 도시한다. 예시적인 스프링 접점(810)은 용이하게 형성 가능한 재료로 구성되는 내부 코어(830) 및 탄성 재료로 재조된 코팅 재료(832)를 포함한다.스프링 접점(810)은 입력/출력 단자(804)에 내부 코어(830)를 와이어본딩함으로써 양호하게 제조된다. 내부 코어(830)가 용이하게 형성 가능한 재료로 제조되기 때문에, 내부 코어는 방향의 다변화를 갖는 형상과, 도8b에 도시된 바와 같이 방향의 변화 또는 절곡부를 갖는 제한 형상 없이 포함하는 임의의 상상할 수 있는 형상으로 형성될 수 있다. 그 후, 코팅 재료(832)는 내부 코어(830) 위에 인가된다. 코팅 재료(832)는 스프링 접점(810)에 탄성을 제공한다. 스프링(810)의 많은 변화도 가능하다. 예를 들면, 재료의 부가 층은 다양한 목적을 위해 스프링 접점에 부가될 수 있다.
도8b는 2개의 절곡부를 갖는 스프링(810')을 도시한다. 스프링(810')은 용이하게 형성 가능한 재료로 제조되는 내부 코어(830')와, 탄성 재료로 제조되는 코팅 재료(832')를 포함한다. 스프링 접점(810')은 입력/출력 단자(804')에 내부 코어(830')를 와이어본딩함으로써 양호하게 제조된다. 그 후, 코팅 재료(832')는 내부 코어(830') 위에 인가된다. 이러한 스프링 접점의 추가 예는 공통으로 양도된 미국 특허 제5,476,211호, 제5,917,707호, 제6,110,823호에 개시되어 있으며, 이들 각각은 전체가 참조로써 본 명세서에 합체된다.
도9a, 도9b, 도10a 내지 도10c 및 도11은 도8a 및 도8b에 도시된 와이어본딩 기술에 의해서가 아니라 리소그래피로 제조되는 스프링 접점을 도시한다. 이 스프링 접점은 집적 회로를 제조하기 위해 이용되는 기술과 유사한 리소그래피 기술을 이용하여 제조된다. 즉, 하나 이상의 마스크 층은 스프링 접점의 요소가 형성되는 패턴을 생성하기 위해 이용된다. 도9a 및 도9b는 스프링 접점이 리소그래피로 형성되는 일예를 도시한다. 도시된 바와 같이 하나 이상의 마스크 층(930)이 기판(902) 상에 형성된다. 마스크 층(930)은 기판(902)의 입력/출력 단자(904) 위에 개구를 형성하며, 또한, 스프링 접점의 형상을 한정한다. 그 후, 재료(940)는 마스크 층(930)에 의해 형성된 패턴으로 증착된다. 도9b에 도시된 바와 같이, 그 후 마스크 층은 제거되어, 입력/출력 단자(904)에 고정되는 스프링 접점(910)을 남긴다. 스프링은 단일의 탄성 재료로 제조된다. 다르게는, 스프링은 다층의 재료로 제조될 수 있다. 예를 들면, 마스크 층(930)에 증착된 초기 재료(940)는 도8a 및 도8b에 도시된 스프링의 내부 코어를 형성하는 것과 같이 가요성 재료일 수 있다. 그 후, 예를 들어, 도8a 및 도8b에 대해 설명된 바와 같이, 그 재료는 마스크 층이 제거된 후에 탄성 재료로 코팅될 수 있다.
리소그래피로 형성된 접점 스프링의 형상 및 구조는 거의 비제한적이다. 도10a 내지 도10c 및 도11은 이러한 형상 및 구조의 비제한적인 일예를 도시한다. 도10a에서, 복수개의 마스크 층(1032, 1034, 1036)은 입력/출력 단자(1004)에서 스프링 형상을 한정한다. 도10b 및 도10c에 도시된 바와 같이, 마스크 층 상의 스프링 재료 또는 재료들(1040)을 증착한 후, 마스크 층을 제거하여, 입력/출력 단자(1004)에 고정되는 기부 부분(1050), 비임 부분(1052) 및 접점 부분(1054)을 갖는 스프링(1010)을 형성한다.
도11은 별개의 포스트(1122), 비임(1124) 및 팁(1126) 부분이 생성되는 다중부품 리소그래피로 형성된 스프링 접점(1110)의 일예를 도시한다. 통상, 포스트(1122)는 포스트(1122)를 한정하는 입력/출력 단자(1104) 위에 개구를 갖는기판(1102) 위에 제1 마스크 층(도시되지 않음)을 형성함으로써 생성된다. 그 후, 개구는 충전되어, 포스트(1122)를 형성한다. 그 후, 제2 마스크 층(도시되지 않음)은 제1 마스크 층 위에 형성되어, 포스트(1122)를 포함하고 비임(1124)을 한정하는 개구를 한정한다. 그 후, 비임(1124)은 개구를 재료로 충전함으로써 생성된다. 공정은 팁(1126)을 한정하는 제3 마스크 층(도시되지 않음)에 대해 반복된다.
기판 상에 스프링을 형성하기 보다는, 스프링은 기판으로부터 이격되어 형성될 수 있으며, 일단 형성되어 기판에 부착된다는 것을 알 수 있다. 리소그래피로 형성된 스프링 접점에 대한 추가 설명은 공통으로 양도된, 1998년 2월 26일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제09/032,473호(PCT 공보 WO9852224호, 1998년 12월 2일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제09/205,023호 및 미국 특허 제6,255,126호에서 발견되며, 이들 3건은 전체가 본 명세서에 참조로써 합체된다.
이들 스프링 접점은 순응성 상호 접속 요소의 예시적인 일예이며, 본 발명을 제한하도록 의도되지 않는다. 순응성 상호 접속 요소를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 임의의 상호 접속 요소는 본 발명에 따라 프로브 카드 냉각 조립체에서 냉각 패키지 내에 하나 이상의 다이를 결합하는데 이용될 수 있다.
8. 추가 실시예
또한, 도12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는, 프로브 카드 냉각 조립체(1200)는 냉각 부재(1220)와 냉각핀(1210a 내지 1210e)과 같은 하나 이상의 방열기(heat radiator)를 갖는 냉각 패키지를 포함한다. 냉각 패키지는 공동(1205)을 둘러싸는 챔버(1281)를 포함한다. 액체 또는 기체 냉매는밸브(1202)를 통해 추가되어 공동(1205)을 충전하고 기판(382) 상의 하나 이상의 다이(362)를 침지한다. 작동 중, 다이(362)는 주변 냉매에 의해 직접 냉각된다. 열은 하나 이상의 방열기(1210)에 의해 냉매로부터 냉각 부재(1220)로 멀리 전달된다. 냉각 부재(1220)는 열을 추가적으로 제거하기 위해 냉각 부재(1220)를 통해 순환하는 액체 또는 기체 냉매를 포함한다.
본 발명에 따른 프로브 카드 냉각 조립체는 능동 프로브 헤드 내의 냉각 다이에 제한되지 않는다. 본원에서 설명된 냉각 조립체는 프로브 카드 조립체 내의 인터포져(interposer) 및/또는 인쇄 회로 기판에 장착될 수도 있다. 따라서, 냉각 시스템(314)과 냉매 순환 시스템(312)은 인터포져, 인쇄 기판 및/또는 다이를 직접 냉각할 수 있다.
9. 하나 이상의 다이를 구비한 냉각 패키지
각각의 다이(362, 430a 내지 430c)는 DUTs(125)를 시험하기 위한 시험기의 부분적인 또는 모든 기능을 수행하기 위한 능동 전자 제품으로 설명되었지만, 각각의 다이는 선택적으로 웨이퍼(120)와 같은 웨이퍼로부터의 시험되고 싱귤레이트(singulate)된 다이일 수 있으며, 각각의 패키지 또는 냉각 조립체(도3a의 302, 도3b의 350, 도3d의 380, 도4a 내지 4c의 400, 도5의 500, 도6의 600, 도12의 1200)는 프로브 카드 냉각 조립체보다는 하나 이상의 이러한 다이를 패키징하기 위한 냉각 패키지일 수 있다. 이 경우, 각각의 다이들(362, 430a 내지 430c)은 임의의 유형일 수 있으며, 각 다이를 둘러싸는 패키지는 전자 시스템을 형성하도록 임의 유형의 시스템 보드 또는 다른 회로 소자와 상호 접속될 수 있다. 예컨대, 다이들(362, 430a 내지 430c)은 메모리 회로일 수 있으며 패키지된 다이들은 메모리 모듈을 형성할 수 있다. 기판(382, 410, 420, 510, 520)은 냉각 패키지를 형성하고, 프로브(305)은 시스템 기판 또는 다른 회로 소자에 패키지를 연결하기 위한 상호 접속부이다. 상술된 임의의 기판(382, 410, 510, 520) 및 프로브(305)은 이런 식으로 사용될 수 있다. 이 방식에서, 하나 이상의 다이들을 둘러싸는 패키지는 상술된 임의의 방식으로 냉각될 수 있다.
도13은 하나 이상의 다이들을 포함하여 냉각하여 패키징하기 위한 예시적 방법을 도시한다. 도13은 본 발명의 실시예에 따른 능동 전자 부품의 직접 냉각을 위한 루틴(1300)의 순서도이다.(단계 1302 내지 1306) 단계(1302)에서, 능동 전자 부품들은 패키지의 내부면과 대면하는 활성 표면을 갖는 패키지에 부착된다. 능동 전자 부품은 패키지에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 실시예에서, 능동 전자 부품을 갖는 하나 이상의 다이들은 능동 전자 부품이 기판과 대면하도록, 상호 접속 요소를 통해 기판에 연결된다. 또한, 소켓 구성은 능동 전자 부품들이 기판과 대면하도록 하나 이상의 다이들을 기판에 대해 유지하도록 사용될 수 있다. 일예에서, 부착 단계는 하나 이상의 유연한 상호 접속부를 통해 기판에 각각의 다이를 연결하는 단계를 포함한다.
단계(1304)에서는, 부착된 능동 전자 부품들이 패키지 내에서 밀봉된다. 단계(1306)에서는, 냉매가 능동 전자 부품의 활성 표면과 직접적으로 접촉하도록 패키지를 통해 순환된다.
10. 결론
양호한 실시예의 상술은 본 기술 분야의 숙련자들이 본 발명을 제작 또는 사용할 수 있도록 제공되었다. 본 발명이 양호한 실시예들을 참조하여 상세하게 도시 및 설명되었지만, 형태와 상세에서의 다양한 변화가 본 발명의 기술 사상 및 범주 내에서 이루어질 수 있다는 것이 본 기술 분야의 숙련자들에게 이해될 것이다.

Claims (48)

  1. 프로브 요소와,
    상기 프로브 요소에 결합된 패키지를 포함하며,
    상기 패키지는 능동 전자 부품을 구비한 적어도 하나의 다이와, 냉매가 패키지로 유입되게 하고 시험 작동 중 각각의 다이의 능동 전자 부품을 직접 냉각시키는 적어도 하나의 냉매 포트를 포함하는 프로브 카드 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 냉매 포트는 액체 냉매가 패키지로 유입 및 유출되게 하는 프로브 카드 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 냉매 포트는 기체 냉매가 패키지로 유입 및 유출되게 하는 프로브 카드 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 냉매 포트는 액체 냉매와 기체 냉매의 조합물이 패키지로 유입 및 유출되게 하는 프로브 카드 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    냉각 시스템과,
    상기 냉각 시스템과 적어도 하나의 냉매 포트 사이에 결합된 냉매 순환 시스템을 더 포함하는 프로브 카드 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 공동을 형성하도록 밀봉부에 의해 서로 결합된 바닥 기판과 상단 기판을 포함하는 프로브 카드 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 밀봉부는 O-링을 포함하는 프로브 카드 조립체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 프로브 요소는 패키지에 직접 연결된 프로브 카드 조립체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 공동을 형성하도록 결합된 바닥 기판과 챔버를 포함하며, 능동 전자 부품을 구비한 각각의 다이는 능동 전자 부품이 바닥 기판에 대면하도록 공동 내에서 바닥 기판에 결합되는 프로브 카드 조립체.
  10. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 바닥 기판과 순응성 상호 접속부를 더 포함하며, 상기 순응성 상호 접속부는 각각의 다이와 바닥 기판 사이에 결합되는 프로브 카드 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 순응성 상호 접속부는 스프링 접촉부를 포함하는 프로브 카드 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 스프링 접촉부는 와이어본드 스프링을 포함하는 프로브 카드 조립체.
  13. 제11항에 있어서, 상기 스프링 접촉부는 리소그래피 스프링을 포함하는 프로브 카드 조립체.
  14. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 바닥 기판, 상단 기판, 제1 및 제2 세트의 순응성 상호 접속부, 및 정렬 포스트를 더 포함하며, 상기 정렬 포스트는 바닥 기판에 부착되며, 제1 세트의 순응성 상호 접속부는 각각의 다이와 바닥 기판 사이에 결합되며, 제2 세트의 순응성 상호 접속부는 각각의 다이와 상단 기판 사이에 결합되며, 상기 다이는 정렬 포스트와의 마찰 접촉에 의해, 제1 세트의 순응성 상호 접속부와 각각의 다이 사이의 직접 접촉에 의해, 그리고 제2 세트의 순응성 상호 접속부로부터 각각의 다이 상의 하향 압력에 의해 정위치에 유지되는 프로브 카드 조립체.
  15. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 바닥 기판의 에지 구역 상에 배열된 출력 접촉부를 갖는 바닥 기판을 더 포함하여, 외부 부품은 출력 접촉부를 통해 각각의 다이에 전기적으로 접속될 수 있는 프로브 카드 조립체.
  16. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 패키지의 외부 표면을 나타내는 상부 표면을 구비한 상단 기판을 더 포함하며 상기 상부 표면은 출력 접촉부를 포함하여, 외부 부품은 출력 접촉부를 통해 각각의 다이에 전기적으로 접속될 수 있는 프로브 카드 조립체.
  17. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 상단 기판, 바닥 기판, 및 상단 기판과 바닥 기판 사이의 공동을 통해 연장되는 전기 경로를 제공하는 상호 접속 요소를 더 포함하는 프로브 카드 조립체.
  18. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다이는 복수개의 다이를 포함하는 프로브 카드 조립체.
  19. 제18항에 있어서, 상기 복수개의 다이는 패키지 내에 조밀하게 배열되는 프로브 카드 조립체.
  20. 제1항에 있어서, 패키지는 적어도 하나의 인터포져와 인쇄 회로 기판을 더 포함하여, 상기 냉매는 시험 작동중에 상기 적어도 하나의 인터포져와 인쇄 회로 기판을 직접적으로 더 냉각시키는 프로브 카드 조립체.
  21. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다이의 표면에 연결되는 적어도 하나의비접촉식 순응성 상호 접속부를 더 포함하여 열이 다이의 표면으로부터 더 멀리 유도되는 프로브 카드 조립체.
  22. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 상단 기판 및 바닥 기판을 더 포함하고, 각각의 다이는 상기 상단 기판에 플립칩 접속되는 프로브 카드 조립체.
  23. 공동을 갖는 전자 패키지와,
    공동 내에 위치되는 능동 전자 부품들을 구비하는 적어도 하나의 다이와,
    냉매가 공동으로 들어가서 각각의 다이의 능동 전자 부품들을 직접 냉각시키도록 하는 적어도 하나의 냉매 포트를 포함하는 냉각 조립체.
  24. 제23항에 있어서, 패키지는 공동 내에서 순응성 상호 접속부를 더 포함하고, 상기 순응성 상호 접속부는 각각의 다이와 패키지 사이에 연결되는 냉각 조립체.
  25. 제24항에 있어서, 상기 순응성 상호 접속부는 스프링 접촉부를 포함하는 냉각 조립체.
  26. 제25항에 있어서, 상기 스프링 접촉부는 와이어본드 스프링을 포함하는 냉각 조립체.
  27. 제25항에 있어서, 상기 스프링 접촉부는 리소그래피 스프링을 포함하는 냉각 조립체.
  28. 제27항에 있어서, 상기 리소그래피 스프링은 다중부품의 리소그래피 스프링을 포함하는 냉각 조립체.
  29. 제24항에 있어서, 각각의 다이는 적어도 하나의 능동 표면을 갖고, 냉매가 공동 내를 순환할 때, 냉매는 각각의 다이의 각각의 능동 표면을 직접 냉각시키는 냉각 조립체.
  30. 제24항에 있어서, 각각의 다이는 각각의 능동 전자 부품과 관련된 적어도 하나의 능동 표면을 포함하는 공동 내에서 복수의 표면을 갖고, 냉매가 공동 내를 순환할 때, 냉매는 각각의 다이의 각각의 표면을 직접 냉각시켜 각각의 다이의 각각의 능동 표면 상의 열 구배 및 열점을 감소시키고 각각의 다이의 작동 범위를 증가시키는 냉각 조립체.
  31. 제24항에 있어서, 적어도 하나의 냉매 포트는 액체 냉매가 패키지로의 유입 및 유출되게 하는 냉각 조립체.
  32. 제24항에 있어서, 적어도 하나의 냉매 포트는 기체 냉매가 패키지로의 유입및 유출되게 하는 냉각 조립체.
  33. 제24항에 있어서, 적어도 하나의 냉매 포트는 액체 및 기체 냉매의 조합체가 패키지로의 유입 및 유출되게 가능하게 하는 냉각 조립체.
  34. 제24항에 있어서, 적어도 하나의 냉매 포트는 냉매가 패키지로 들어가서 각각의 다이를 둘러싸게 하는 밸브를 포함하는 냉각 조립체.
  35. 제24항에 있어서, 냉각 시스템과, 상기 냉각 시스템과 적어도 하나의 냉매 포트 사이에 연결되는 냉매 순환 시스템을 더 포함하는 냉각 조립체.
  36. 제24항에 있어서, 상기 패키지는 각각의 다이를 둘러싸는 공동을 형성하는 밀봉부에 의해 서로 연결되는 바닥 기판 및 상단 기판을 더 포함하는 냉각 조립체.
  37. 제34항에 있어서, 밀봉부는 O-링을 포함하는 냉각 조립체.
  38. 제24항에 있어서, 상기 패키지는 공동의 일 측부 상에 바닥 기판을 더 포함하고, 능동 전자 부품을 구비하는 각각의 다이는 순응성 상호 접속부에 의해 바닥 기판에 접속되고, 능동 전자 부품은 바닥 기판을 향하고 공동 내에서 순응성 상호 접속부를 둘러싸는 냉매와 접촉하는 냉각 조립체.
  39. 제38항에 있어서, 상기 순응성 상호 접속부는 제1 및 제2 세트의 순응성 상호 접속부를 포함하고, 상기 패키지는 상단 기판 및 정렬 포스트를 추가로 포함하고,
    상기 정렬 포스트는 바닥 기판에 부착되고, 제1 세트의 순응성 상호 접속부는 각각의 다이와 바닥 기판 사이에 연결되고, 상기 다이는 정렬 포스트와의 접촉 및 제2 세트의 순응성 상호 접속부로부터의 하향 압력에 의해 정위치에 지지되는 냉각 조립체.
  40. 제24항에 있어서, 상기 패키지는 접촉부를 갖는 바닥 기판을 더 포함하고, 외부 부품은 접촉부를 통해 각각의 다이에 전기적으로 연결되는 냉각 조립체.
  41. 제24항에 있어서, 상기 패키지는 바닥 기판의 에지 구역 상에 배열된 접촉부를 갖는 바닥 기판을 더 포함하고, 외부 부품은 접촉부를 통해 각각의 다이에 전기적으로 접속될 수 있는 냉각 조립체.
  42. 제24항에 있어서, 상기 패키지는 패키지의 외부 표면을 나타내는 상부 표면을 갖는 상단 기판을 더 포함하고 상부 표면은 접촉부를 포함하고, 외부 부품은 접촉부를 거쳐 각각의 다이에 전기적으로 접속될 수 있는 냉각 조립체.
  43. 제24항에 있어서, 상기 패키지는, 상단 기판, 바닥 기판, 및 상단 기판과 바닥 기판을 통해 연장하는 전기적 경로를 제공하는 상호 접속 요소를 더 포함하는 조립체.
  44. 제24항에 있어서, 상기 적어도 하나의 냉매 포트는 냉매가 액체 형태로 공동으로 유입되고 다이의 능동 전자 부품을 직접 냉각하도록 가스 형태로 공동으로부터 유출되게 하고, 상기 냉매는 각각의 다이의 작동 온도에서 또는 그 근방에서 비등점을 갖는 냉각 조립체.
  45. 제24항에 있어서, 상기 적어도 하나의 냉매 포트에 연결된 냉매 순환 시스템을 더 포함하고, 상기 냉매는 패키지 내에서 순환하고 그 작동 중에 능동 전자 부품을 직접 냉각하도록 각각의 다이의 모든 표면을 직접 접촉하는 냉각 조립체.
  46. 제24항에 있어서, 냉각 부재와, 일 이상의 방열기를 더 포함하고, 각각의 다이는 냉매 내에 침지되고 각각의 방열기는 각각의 다이에 의해 발생된 열을 냉매로부터 상기 냉각 부재로 전달하는 냉각 조립체.
  47. 제24항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다이 표면에 연결된 적어도 하나의 비접촉 순응성 상호 접속부를 더 포함하여 열이 다이의 표면으로부터 더 멀리 유도될 수 있는 냉각 조립체.
  48. 제24항에 있어서, 상기 패키지는 상단 기판 및 바닥 기판을 더 포함하고, 각각의 다이는 상기 상단 기판에 결합된 플립칩인 냉각 조립체.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100764692B1 (ko) * 2006-02-01 2007-10-10 주식회사 씨너텍 기체 냉매를 이용한 반도체용 프로브 스테이션의 냉동기
KR101138773B1 (ko) * 2010-07-29 2012-04-24 한양대학교 산학협력단 인쇄회로기판 검사장치

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7126361B1 (en) * 2005-08-03 2006-10-24 Qualitau, Inc. Vertical probe card and air cooled probe head system
KR101272726B1 (ko) * 2008-10-28 2013-06-10 가부시키가이샤 어드밴티스트 시험 장치, 회로 모듈, 및 제조 방법
DE102008058370A1 (de) * 2008-11-20 2010-05-27 Talanin, Yru V. Einrichtung zum Heizen und Kühlen eines Stromrichters
WO2012054201A1 (en) * 2010-09-28 2012-04-26 Advanced Inquiry Systems, Inc. Wafer testing systems and associated methods of use and manufacture
CN103458664A (zh) * 2013-09-06 2013-12-18 重庆创思特科技有限公司 循环液式自传感适温电路板保护装置
JP2016075550A (ja) * 2014-10-06 2016-05-12 セイコーエプソン株式会社 電子部品搬送装置および電子部品検査装置
IT201700046645A1 (it) * 2017-04-28 2018-10-28 Technoprobe Spa Scheda di misura per un’apparecchiatura di test di dispositivi elettronici
TWI714172B (zh) * 2019-07-17 2020-12-21 中華精測科技股份有限公司 晶圓探針卡改良結構
TWI779622B (zh) * 2021-05-21 2022-10-01 謝德風 用以預燒預冷的測試裝置

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3247398A (en) 1963-07-16 1966-04-19 Rca Corp Triggerable tunnel diode bistable circuits
JPS5117811Y2 (ko) * 1972-03-09 1976-05-13
JPS6136565U (ja) * 1984-08-03 1986-03-06 日本電子材料株式会社 プロ−ブカ−ド
US5917707A (en) 1993-11-16 1999-06-29 Formfactor, Inc. Flexible contact structure with an electrically conductive shell
US5476211A (en) 1993-11-16 1995-12-19 Form Factor, Inc. Method of manufacturing electrical contacts, using a sacrificial member
GB8622878D0 (en) * 1986-09-23 1986-10-29 Marconi Instruments Ltd Electrical interface arrangement
US5198752A (en) 1987-09-02 1993-03-30 Tokyo Electron Limited Electric probing-test machine having a cooling system
US4820976A (en) * 1987-11-24 1989-04-11 Advanced Micro Devices, Inc. Test fixture capable of electrically testing an integrated circuit die having a planar array of contacts
JPH0697242A (ja) * 1992-09-10 1994-04-08 Tokyo Electron Yamanashi Kk プローブ装置
JP2556245B2 (ja) * 1992-11-27 1996-11-20 日本電気株式会社 プローブカード
JPH07122601A (ja) * 1993-10-25 1995-05-12 Tokyo Electron Ltd プローブ装置及びそのメンテナンス用治具
US5974662A (en) 1993-11-16 1999-11-02 Formfactor, Inc. Method of planarizing tips of probe elements of a probe card assembly
US6336269B1 (en) 1993-11-16 2002-01-08 Benjamin N. Eldridge Method of fabricating an interconnection element
KR100335168B1 (ko) * 1994-11-15 2002-05-04 이고르 와이. 칸드로스 반도체 장치에 일시 접속후 영구 접속하는 방법
AU4283996A (en) * 1994-11-15 1996-06-19 Formfactor, Inc. Electrical contact structures from flexible wire
US5889651A (en) * 1995-05-31 1999-03-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Circuit board cooling apparatus
US5834946A (en) * 1995-10-19 1998-11-10 Mosaid Technologies Incorporated Integrated circuit test head
JPH11504725A (ja) * 1996-05-17 1999-04-27 フォームファクター，インコーポレイテッド マイクロエレクトロニクスばね接触部品
JP2001526833A (ja) * 1996-05-17 2001-12-18 フォームファクター，インコーポレイテッド ウェーハレベルのバーンインおよびテスト
JP3648699B2 (ja) * 1997-02-03 2005-05-18 東京エレクトロン株式会社 ウエハの一括検査装置及びウエハの一括検査方法
JP3378259B2 (ja) 1997-05-15 2003-02-17 フォームファクター，インコーポレイテッド 接触構造体の作成方法
US5986447A (en) * 1997-05-23 1999-11-16 Credence Systems Corporation Test head structure for integrated circuit tester
TW369692B (en) * 1997-12-26 1999-09-11 Samsung Electronics Co Ltd Test and burn-in apparatus, in-line system using the apparatus, and test method using the system
JP2000028641A (ja) * 1998-07-14 2000-01-28 Toshiba Microelectronics Corp プローブカード
US6140616A (en) 1998-09-25 2000-10-31 Aehr Test Systems Wafer level burn-in and test thermal chuck and method
US6255126B1 (en) 1998-12-02 2001-07-03 Formfactor, Inc. Lithographic contact elements
JP2000241454A (ja) * 1999-02-23 2000-09-08 Mitsubishi Electric Corp 高温テスト用プローブカード及びテスト装置
JP4376370B2 (ja) * 1999-09-29 2009-12-02 東京エレクトロン株式会社 高速測定対応プローブ装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100764692B1 (ko) * 2006-02-01 2007-10-10 주식회사 씨너텍 기체 냉매를 이용한 반도체용 프로브 스테이션의 냉동기
KR101138773B1 (ko) * 2010-07-29 2012-04-24 한양대학교 산학협력단 인쇄회로기판 검사장치

Also Published As

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DE60226076T2 (de) 2009-06-25

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