KR20060037322A - Testing of interconnections between stacked circuit boards - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3-차원 상호 연결 구조에 관한 것인데 특히 납땜 없는 "z축" 상호 연결에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이와 같은 상호 연결의 테스팅에 관한 것이다. The present invention relates to a three-dimensional interconnect structure, and more particularly to a "z-axis" interconnect without soldering. The invention also relates to the testing of such interconnects.
와이어 버튼(wire button)은 인쇄 회로 기판(PCB) 연결 및 병렬 PCB대 PCB 상호 연결에 적합한 랜드 그리드 어레이(Land Grid Array) 집적 회로 소켓과 같은 애플리케이션에 사용된다. 와이어 버튼으로 알려진 하나의 유형은 도금된 몰리브덴 와이어로부터 제조되고 원주 공간 내로 가압된다. 와이어 버튼이 스프링-힘 연결을 하기 때문에, 와이어 버튼은 테스트 베드에 다양한 소자 및 회로에 호환성 있는 연결에 사용될 수 있다. Wire buttons are used in applications such as land grid array integrated circuit sockets suitable for printed circuit board (PCB) connections and parallel PCB-to-PCB interconnects. One type known as wire button is made from plated molybdenum wire and pressed into the circumferential space. Since the wire button makes a spring-force connection, the wire button can be used for a compatible connection to various devices and circuits on the test bed.
S F Al-sarawi에 의한 종래 기술 문헌, 1998년 2월 1일 제 21권 제 1호의 파트 B - 소자, 패키징 및 제조 기술의 IEEE 트랜잭션 "a review of 3D packaging technology"에서, 퍼즈 버튼 접점(fuzz button contact)의 어레이 적층형 PCB 사이에 수직으로 상호 연결을 하도록 사용된다. In the prior art document by SF Al-sarawi, Part B of the 21st February, 1998 issue of Part B-IEEE transaction "a review of 3D packaging technology" of devices, packaging and manufacturing techniques, a fuzz button contact contacts are used to make vertical interconnections between stacked PCBs.
마이크로 전자공학 및 패키징 산업의 국제적인 저널, 1996년 제 19권 제 4 호, R.E.Ackerman과 Dean Scheafer에 의한 종래 기술 문헌 "Wire button contact retainer board for 3-D Interconnected MCMs"는 상당히 높은 패키징 및 상호 연결 조밀도를 갖는 멀티 칩 모듈의 제작에 대해서 다루고 있다. International Journal of the Microelectronics and Packaging Industry, Volume 19, No. 4, 1996, the prior art document "Wire button contact retainer board for 3-D Interconnected MCMs" by REAckerman and Dean Scheafer, considerably higher packaging and interconnect density. The manufacture of a multi-chip module having a drawing is dealt with.
상기 문헌은 수직 탈착식 적층형 MCM을 포함하는 테스트 매체를 보여주는데, 이것은 대안으로 적층형 와이어 버튼 접점 리테이너 기판(wire button contact retainer board)에 의해 z축에 연결된다. 상기 문헌의 458-459쪽의 도 5 및 6에서, 리테이너 기판은 도시되는데, 이것은 양측 상에 라미네이트 된 와이어 버튼 접점 리테이너 기판(14,16)을 갖는 경/연성 KaptonTM 기판(16)을 포함한다. 라미네이트 된 층은 KaptonTM 기판에서 도금된 관통구(9)에 의해 상호 연결되는 대향하는 와이어 버튼을 포함한다. 와이어 버튼 리테이너 기판은 적층형 MCM의 각각의 상호 연결층(7) 사이에 수직으로 연결시키고 테스트 I/O 장치 후면(backplane)에 연결되는 연성 회로 층(20)을 장착시킨다. The document shows a test medium comprising a vertically removable stacked MCM, which is alternatively connected to the z axis by a stacked wire button contact retainer board. In FIGS. 5 and 6 on pages 458-459 of the document, a retainer substrate is shown, which includes a hard / flexible Kapton ™
압축 볼트는 적층형 구조를 모두 유지한다. 각각의 단자에서 상호 연결의 임피던스가 허용오차 내에 있지 않다면, 영향을 받은 각각의 MCM은 대체될 수도 있다. 본 출원의 도 1은 상기 문헌의 도 5 및 6의 개략도이다. 버튼 접점은 와이어 접점 리테이너 기판상에서 원추형(도시되지 않음)이다.The compression bolts retain all of the stacked structure. If the impedance of the interconnect at each terminal is not within tolerance, each affected MCM may be replaced. 1 of the present application is a schematic diagram of FIGS. 5 and 6 of that document. The button contact is conical (not shown) on the wire contact retainer substrate.
US-5619399에서 칩 모듈 또는 다른 회로 모듈에 대해 장착하는 어셈블리를 도시한다. 인터포저(interposer)는 플레이트를 관통하는 와이어 버튼의 어레이를 사용하는 경성 또는 연성 플레이트를 포함하는데, 압력이 와이어 버튼의 어레이에 가해질 때, 전기적인 연결이 플레이트의 양쪽 상의 접점 사이, 즉, 회로 모듈 상의 각 접점 사이에서 행해지고 기판이 인쇄 와이어 기판상에 접하도록 어레이된다.US-5619399 shows an assembly for mounting against a chip module or other circuit module. The interposer includes a rigid or flexible plate that uses an array of wire buttons through the plate, wherein when pressure is applied to the array of wire buttons, an electrical connection is made between the contacts on both sides of the plate, ie the circuit module. It is done between each contact of the phases and the substrates are arranged to be in contact with the printed wire substrate.
US-5886590은 납땜 없는 상호 연결로서 와이어 버튼 중앙 컨덕터를 사용하는 마이크로스트립 직교 런쳐(launcher) 대 동축 케이블을 보여준다. US-5886590 shows a microstrip orthogonal launcher to coaxial cable using a wire button center conductor as a solderless interconnect.
본 발명의 제 1 목적은 리테이너 기판을 설명하는 것인데, 기판은 외부로 신호를 액세스할 수 있는 동안에, x 및 y 레벨에서 정확한 허용오차 및 z축에서 낮은 구조 높이를 갖게 한다.It is a first object of the present invention to describe a retainer substrate, which allows for accurate tolerances at the x and y levels and low structure heights in the z axis, while the signal can be accessed outward.
이런 목적은 청구항 1에서 설명된 요지에 의해 성취된다.This object is achieved by the subject matter described in
부가적인 목적은 테스팅을 위한 장치를 설명하는 것이다. An additional object is to describe an apparatus for testing.
이런 목적은 청구항 3에 의해 성취된다.This object is achieved by
부가적인 목적은 정확하게 제어할 수 있는 테스팅 방법 및 어셈블리를 설명하는 것이다. An additional object is to describe testing methods and assemblies that can be precisely controlled.
이런 목적은 청구항 5에 의해 규정된 내용에 의해서 성취된다.This object is achieved by the content defined by
부가적인 이점은 이하 본 발명의 상세한 설명에서 나타날 것이다.Additional advantages will appear in the description of the invention below.
도 1은 리테이너 기판을 사용하는 종래 테스트 매체의 개략도.1 is a schematic representation of a conventional test medium employing a retainer substrate.
도 2, 3 및 4는 본 발명에 따르는 리테이너 기판의 바람직한 실시예.2, 3 and 4 show a preferred embodiment of a retainer substrate according to the invention.
도 5는 외부 테스팅을 위해 프로브를 제공하는 장치의 제 1 실시예.5 shows a first embodiment of an apparatus for providing a probe for external testing.
도 6은 본 발명에 따르는 바람직한 방법에 따라 성취되는 전형적인 장치.6 is an exemplary device achieved according to a preferred method according to the invention.
도 7은 외부 테스팅을 위해 다층의 리테이너 기판을 포함하는 프로브를 제공하는 장치의 제 2 실시예.7 is a second embodiment of an apparatus for providing a probe including a multilayer retainer substrate for external testing.
도 8은 존재하는 두 개 이상의 리테이너 기판이 존재하는 외부 테스트를 위해 프로브를 제공하는 장치의 제 3 실시예.8 is a third embodiment of an apparatus for providing a probe for an external test in which two or more retainer substrates are present.
도 2,3 및 4에서, 본 발명에 따르는 바람직한 리테이너 기판(1)이 도시된다. 리테이너 기판은 한 개 이상의 도금된 구멍(10)을 갖는 기판(25)으로 구성된다. 도금된 구멍(10)에 연결된 한 개 이상의 컨덕터(20)는 기판의 하나의 측면 상에 구성된다. 양 측면 상에 원추형 면(13)을 갖는 도금된 구멍(10)에서, 와이어 접점(5)이 삽입되고 가압되어, 리테이너 기판에 고정된다. 리테이너 기판은 인쇄 회로 기판(PCB)일 수도 있다. 상기 리테이너 기판은 단층이거나 다층 기판일 수도 있다. 와이어 버튼은 CIN::APSE® 또는 Tecknit®으로 구입할 수 있다. 도금된 구멍의 물리적 크기뿐만 아니라 리테이너 기판의 높이는 일반적으로 1mm의 범위일 수 있다.In figures 2, 3 and 4 a
도 5에서, 많은 소자(도시되지 않음)를 수용할 수 있는 두 개 이상의 회로 기판(11,12)을 포함하는 장치는 본 발명에 따라 리테이너 기판(25)에 의해 상호 연결되는 것으로서 도시된다. 각각의 회로 기판(11,12)은 한 쌍 이상의 회로 기판 단자(7)를 포함하는데, 이것은 채워진 비아 또는 도금된 접점 표면과 같이 z축 방향에 적합한 수직 연결에 의해 상호 연결된다. 리테이너 기판은 회로 기판의 범위를 넘어 돌출되는데, 이로써 컨덕터(20)에 연결된 I/O 단자(21)는 프로브 용도로 사용할 수 있다. In FIG. 5, an apparatus comprising two or
본 발명의 바람직한 방법에 따라서, 회로 기판(11,12)은 테스트 시에 제한받는 테스트 프로브(도시되지 않음), 회로 기판(11,12) 사이의 물리적 거리 및 테스트 장비(도시되지 않음)의 물리적 크기를 고려하여, 우선 가능한 정도까지 개별적으로 테스트 될 수 있다. In accordance with a preferred method of the present invention, the
상기 테스트가 승인된다면, 회로 기판(11,12)은 도 5에 도시된 바와 같이 리테이너 기판(25)과 함께 테스트 구성체로 조립되어, 리테이너 기판(25)에 의해 규정된 연결의 프로브 지점을 제공한다. 테스트 구성에서, 회로 기판(11,12)은 기술에서 알려진 바와 같이 적합한 클램핑에 의해 착탈 가능하게 연결된다. 장치의 전체 기능이 승인되었는지가 단정된다. If the test is approved, the
상기 장치의 전체가 승인된다면, 고정되게 조립될 수 있다. 도 6에서, 본 발명에 의해 성취되는 최종 작동 장치(3)는 도시되는데, 리테이너 기판(26)은 두 개 이상의 회로 기판(11,12) 사이의 상호 연결 수단으로서 독점적으로 기능을 한다. 리테이너 기판(26)은 회로 기판(11,12)에 클램프 되거나 접착되어 회로 기판 사이의 영구적인 연결이 성취된다. If the entirety of the device is approved, it can be fixedly assembled. In FIG. 6, the
그 후에, 리테이너 기판의 외부에 접하는 돌출된 부분은 절단될 수도 있다. Thereafter, the protruding portion in contact with the outside of the retainer substrate may be cut.
대안으로, 상기 장치의 전체가 승인된다면, 제 1 리테이너 기판(25,27,28)은 제거될 수 있고, 제 2 리테이너 기판(26)이 삽입될 수 있다. 리테이너 기판(26)이 외부에 접촉을 위한 컨덕터를 반드시 갖지 않을 뿐만 아니라 I/O 단자를 반드시 갖지 않는 도금된 구멍을 갖는 것을 제외하고, 제 2 리테이너 기판(26)은 실질적으로 제 1 리테이너 기판(25)과 동일하다.Alternatively, if the entirety of the device is approved, the
유리하게, 제 2 리테이너 기판(26)은 제 1 리테이너 기판(25,27,28)과 동일한 방법으로 만들어지지만, 여기서 외부에 접촉하는 부분 및 수단은 생략된다. Advantageously, the
도 1에서 보여지는 구조와 비교하여 나타난 바와 같이, 두 개 이상의 회로 기판(11,12) 사이에 연결되기 위한 접촉면의 수는 외부 신호 접근을 위한 가능성을 제공하면서 4개에서 2개로 감소된다. 이로써 모든 접촉면이 잠재적으로 리플렉션(reflection)을 유도하기 때문에, 본 발명에 따르는 연결의 고주파수 특성은 종래 기술에 비해 강화된다. 게다가, 본 발명에 따라 연결이 두 개 대신 오직 하나의 와이어 버튼 접점으로 구성됨에 따라, 구조 높이는 적어도 반감될 수 있다. 고속 및 마이크로파 애플리케이션에서, 수행성능은 물리적 크기의 감소에 비례할 수 있다. As shown in comparison to the structure shown in FIG. 1, the number of contact surfaces to be connected between two or
상술된 것으로부터 더욱 보여지는 바와 같이, 테스트 용도의 리테이너 기판(25)은 도 6에 도시된 최종 리테이너 기판(26)과 동일한 방법으로 만들어질 수도 있다. 리테이너 기판이 거의 동일하기 때문에, 최종 제품의 정밀한 제어의 수행성능이 성취된다. As further seen from the above, the
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 제 2 리테이너 기판(26)은 도 5에서 도시된 돌출하는 부분을 간단히 절단함으로써 제 1 리테이너 기판으로부터 만들어질 수도 있다. 이런 경우에서 단자(21)는 제거되지만, 컨덕터(20)는 계속 유지된다.According to an additional aspect of the present invention, the
도 7에서, 회로 기판(11,12)을 포함하는 장치(4) 및 다층 리테이너 기판(27)이 도시된다. 컨덕터(20)는 도금된 구멍(10)과 전기적으로 연결되어 있다. 유전체 층(32)이 다층 리테이너 기판(27)의 중간 부분의 외층을 구성하여, 단자(20)는 다른 와이어 버튼 접점(도시되지 않음)으로부터 전기적으로 격리된다. I/O 단자(21) 는 31을 통하여 회로 기판(11,12)의 범위를 넘어 돌출되는 다층 리테이너 기판의 부분에 장착된다. In FIG. 7, a device 4 comprising
세 개의 회로 기판(11,12,29) 및 두 개의 리테이너 기판(27,28)의 어셈블리는 도 8에서 도시된다.An assembly of three
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