專利名稱：容納及電接觸個(gè)別分離晶元的載具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于一種載具，用于容納與電接觸個(gè)別分離晶元(裸芯片)，以用于測(cè)試與/或預(yù)燒，且該載體系具有排列于網(wǎng)狀圖案中對(duì)應(yīng)于該將被接觸之該晶元之第一接觸。
背景技術(shù)：
晶元的制造通常是用以在后端制程之后進(jìn)行功能測(cè)試，該后端制程是指完成在支撐對(duì)象(PCB)上的裝設(shè)，且此測(cè)試后接預(yù)燒步驟。最近多重堆棧晶元組件的發(fā)展中，原則上在完成嵌合之后，可用如同僅具有一晶元的組件之相同方式進(jìn)行測(cè)試與預(yù)燒。然而，若已安裝了缺陷晶元，則因?yàn)槭聦?shí)上修復(fù)被排斥，所以結(jié)果為整個(gè)組件被拒絕。這在商業(yè)理由上是不被接受的。
因此在PCB上堆棧之前，需要個(gè)別測(cè)試晶元且進(jìn)行預(yù)燒。
為了實(shí)現(xiàn)此一目的且將成本降至最低，應(yīng)使用現(xiàn)存的裝置以進(jìn)行測(cè)試與預(yù)燒。然而，已知的鉗具與固定裝置(clamping and fastening devices)并不適合用于接觸鋁接觸(墊)。
主要的問(wèn)題在于結(jié)合墊彼此間的距離(結(jié)合墊高度)小。因此需要該晶元的特別精準(zhǔn)定位，必須確保精準(zhǔn)直到完成其接觸。通常藉由使用一合適的覆蓋物造成機(jī)械接觸壓力，而將一晶元固定在一載體上，其是用適當(dāng)?shù)牧α繉⒕г迫朐撦d體中。而當(dāng)此進(jìn)行時(shí)，具有該晶元與該載體之間相對(duì)移動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)存在。此相對(duì)移動(dòng)僅可于一電測(cè)試中被確實(shí)地偵測(cè)到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之目的系提供一載體，具有個(gè)別分離晶元，其可被精準(zhǔn)地機(jī)械與電性接觸，以使得可用現(xiàn)存的裝置進(jìn)行功能測(cè)試與預(yù)燒，特別是可實(shí)現(xiàn)“已知的優(yōu)良晶元概念”。
根據(jù)本發(fā)明，系藉由被提供以彈性體凸塊之載體之第一接觸，其在尖端具有第二接觸電性連接至該第一接觸，以及以一真空裝置產(chǎn)生一預(yù)先決定的力量而對(duì)抗該彈性體凸塊之該晶元。
藉由真空裝置實(shí)際地精準(zhǔn)定位該晶元于該載體中后，固定個(gè)別晶元系在運(yùn)送與測(cè)量過(guò)程固定且支撐該晶元，以完成高度準(zhǔn)確性。藉由該真空裝置所產(chǎn)生的抽吸力以固定該晶元，可避免該載體與該晶元之間的相對(duì)移動(dòng)。只要后續(xù)的移動(dòng)或振動(dòng)之力道小于該真空裝置的抽吸力則不再影響該定位，該抽吸力系可被控制的。
根據(jù)本發(fā)明，更可藉由接觸更小高度的墊，以達(dá)到更精準(zhǔn)定位可能性。
藉由遍及整個(gè)表面區(qū)域之固定真空吸力以及機(jī)械壓力接觸，在該接觸系統(tǒng)中，可能彎曲之補(bǔ)償及高度上之差異也能同時(shí)達(dá)成。
根據(jù)本發(fā)明，該晶元系藉由該真空吸力以抵抗彈性體凸塊，其可以補(bǔ)償在該接觸系統(tǒng)中高度上之差異，也可以吸附一定程度范圍的橫向應(yīng)力，其效果是該晶元之所有接觸用以確實(shí)接觸之一必要條件。
經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明之載具之更詳細(xì)之細(xì)節(jié)可繼續(xù)朝此目標(biāo)邁進(jìn)，其系提供位于該彈性體凸塊尖端之該第二接觸系為金接觸，及/或該第二接觸系藉由于該彈性體凸塊上升之導(dǎo)體軌道建立，其系以一螺旋形或拱形的方式上升至該頂端。
盡管一特別良好之電連接至該晶元之該接觸系以金接觸實(shí)施，其必然可以降低該接觸之電阻，一螺旋形或拱形之導(dǎo)體軌道，其纏繞之方式如同其系在彈性體凸塊上直達(dá)至頂端，使得彈性體凸塊能補(bǔ)償該彈性體凸塊之壓縮，或是其它小的側(cè)向之移位，而不會(huì)有撕裂狀。
此外如果此種上升導(dǎo)體軌道具有一銅鎳金層的結(jié)構(gòu)，則呈現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)點(diǎn)與以金和可靠接觸實(shí)施之如此之層結(jié)構(gòu)之已知優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起。
于本發(fā)明之另一實(shí)施例中，該接觸之又一改進(jìn)之達(dá)成系藉由一金-金接觸實(shí)施于該晶元組和該載具之間，因?yàn)樵摻佑|電阻能更進(jìn)一步以此方式降低，此達(dá)成系藉由金屬線連接層(再分布層)，其系用金屬線連接該晶元之鋁接觸至該配置于該晶元之該金接觸，其結(jié)果是位于該彈性體凸塊之尖端之該金接觸系接觸于藉由該重新分配金屬線所制造之該晶元之該金接觸。然而，為了達(dá)成此點(diǎn)，該再分布層亦需要具有一銅鎳金層結(jié)構(gòu)一樣之良好電性。
除此之外，藉由一再分布層之使用可于該載具中以非常小高度的接觸墊，因?yàn)檫@些接觸能隨著藉由該再分布層使其配置互相分離，只要該晶元之尺寸可使其施行即可。
在初始化該晶元之機(jī)械和電接觸之后，因?yàn)樵诠δ軠y(cè)試和燒機(jī)的過(guò)程中可能需要不同的處理方法，根據(jù)本發(fā)明之一載具之又一實(shí)施方式系使該晶元固定，直到該載具之最終裝設(shè)，且因此避免更進(jìn)一步的接觸之需求。
本發(fā)明之一實(shí)施例在此方面有特別之優(yōu)勢(shì)系提供以藉由一蓋子固定該晶元，該蓋子系以一預(yù)設(shè)之壓力在裝置完成后壓縮該彈性體凸塊。如同所描述的，因?yàn)樵谠撦d具中該晶元之該確實(shí)位置系以真空吸力施加于其上維持，其后藉由一蓋子所展現(xiàn)出額外的固定力亦可使該晶元之位置不會(huì)受到相關(guān)位移之影響。
以此方法之該晶元之額外固定力具有數(shù)種優(yōu)勢(shì)，首先，以此方式固定之一晶元不會(huì)有不慎之移位，也因此其測(cè)試不會(huì)受到干擾，因?yàn)槿缤婚_(kāi)始所述，此種已知之蓋子會(huì)施加一高壓力于該晶元，且同時(shí)保護(hù)該晶元不會(huì)受到外來(lái)機(jī)械力之影響。
其次，在機(jī)械式固定之后，真空抽氣便可省略，舉例來(lái)說(shuō)，其乃在載具的傳輸中是必要的。
第三，最初的抽氣以及后續(xù)的機(jī)械式固定乃可用來(lái)把晶元(die)嵌插入現(xiàn)存的控制裝置中，因此為了測(cè)試傳統(tǒng)配置之晶元而存在的該裝置系可被用來(lái)測(cè)試該單一晶元。另外，已為人所熟知是，精確且可信賴的方法也可針對(duì)載具本身的生成而被應(yīng)用。
鑒于本發(fā)明之彈性體凸塊(elastomer bumps)之使用及其毋須撕裂接觸而可補(bǔ)償輕微橫向與正常移位的能力，壓力便因而獲得減緩，其中該壓力系為一蓋子(cover)施用在該彈性體凸塊的壓力，其中該壓力值系由原有的每個(gè)彈性體凸塊20克降至每個(gè)彈性體凸塊2-8克，而最佳地是每個(gè)彈性體凸塊5克。此減緩被認(rèn)為是簡(jiǎn)化了蓋子的開(kāi)啟與封閉過(guò)程，而且也減少了該晶元(die)上的機(jī)械式壓力。
具體來(lái)說(shuō)，但是并不是絕對(duì)必需地，此壓力的減緩乃使得蓋子可透過(guò)使用一彈力組件來(lái)制作，其同樣也使得一載具的嘗試-與-測(cè)試(tried-and-tested)組件可以在良好的操控下回復(fù)原狀。


本發(fā)明系藉下列兩個(gè)示范性實(shí)施例而得以較清楚得描述于后。在圖式之中圖1a)系為本發(fā)明之載具的平面視圖之概略性代表圖；圖1b)系為本發(fā)明之載具的側(cè)面視圖之概略性代表圖；圖1c)系為本發(fā)明之載具的沿著軸線A而區(qū)分成不同部位之概略性截面代表圖；圖1d)系為本發(fā)明之載具的沿著軸線B而區(qū)分成不同部位之概略性截面代表圖；圖1e)、圖1f)系為本發(fā)明之載具沿著軸線A而區(qū)分成不同部位的兩個(gè)實(shí)施例之概略性截面代表圖；圖1g)系為本發(fā)明載具沿著軸線B而區(qū)分成不同部位并與第1f圖之實(shí)施例相對(duì)應(yīng)的概略性截面代表圖；圖2a)-2d)系分別為與第1a)-d)圖之本發(fā)明載具實(shí)施例相對(duì)應(yīng)地概略性平面視圖、側(cè)面視圖以及截面代表圖；圖2e)、2f)系為本發(fā)明載具沿著軸線B而區(qū)分成不同部位的概略性截面代表圖，其系伴隨著兩個(gè)蓋子實(shí)施例；圖3a)、3b)系為具有加載或是卸下組件之用的輔助工具，例如將蓋子(插件(snap-in)機(jī)制)予以松綁(斜度削技術(shù)(taper pin technology))的輔助工具，之一部分的本發(fā)明載具放大詳細(xì)圖；以及圖4系為一個(gè)具有一彈性體凸塊之本發(fā)明載具的放大之概略性代表詳細(xì)圖。
具體實(shí)施例方式
圖1乃呈現(xiàn)了一個(gè)本發(fā)明載具的實(shí)施例，其乃依序地包含一基礎(chǔ)支撐1、一固定在后半部且具有框架夾3的框架2、一架設(shè)于該框架2上且具有蓋子夾5的蓋子4以及彈性體凸塊6?？蚣?在基礎(chǔ)支撐1上乃具有一表面區(qū)域，其中該表面區(qū)域系與所接收到之個(gè)別分離的晶元7的表面區(qū)域相符或是僅略大于晶元7的表面區(qū)域。在此表面區(qū)域中，用來(lái)與晶元7相接觸的彈性體凸塊6乃被排列成與一球形網(wǎng)格數(shù)組(ball grid array)相符的似網(wǎng)格狀圖樣(grid-like pattern)形式。
該彈性體凸塊6乃透過(guò)位在基礎(chǔ)支撐1上的圖樣金屬化8而與接觸墊9電連結(jié)，其中該接觸墊9系位于基礎(chǔ)支撐1的邊緣區(qū)域并且被作為功能性測(cè)試以及/或是預(yù)燒(burn-in)的接觸。待測(cè)試的晶元7系面朝下地設(shè)在彈性體凸塊6之上，因而是位在框架2之中。
為了使間隔非常接近之晶元7結(jié)合墊28的圖樣與彈性體凸塊6的圖樣成一直線，晶元7的定位需要非常的準(zhǔn)確。為達(dá)到此一目的，首先，框架2的大小需要與晶元7大小匹配，第二，正對(duì)晶元7的框架2內(nèi)部邊緣與晶元7的方向呈斜面，其結(jié)果會(huì)是此斜面30在晶元7的定位期間可做為定位之指引。
對(duì)于定位本身以及類似于晶元7的移除而言，是需要一種非常靈敏與準(zhǔn)確的工具，如尤其是以晶元結(jié)合器所代表者。晶元結(jié)合器(未顯示)容納一將被進(jìn)行測(cè)試的個(gè)別的晶元7，以及將其指引與定位在彈性體凸塊上的框架2內(nèi)。
就在晶元7的定位之后，透過(guò)真空抽氣可產(chǎn)生至少可說(shuō)是暫時(shí)的固定，因此，基礎(chǔ)支撐1具有在框架2內(nèi)的開(kāi)口10，其可被連接至一真空系統(tǒng)(未顯示)。真空抽氣的結(jié)果，晶元7被拉引至彈性體凸塊6上并且被固定在那里。接著，蓋子4以蓋子夾5放到框架夾3上而被安置，其隨后會(huì)被力量而壓緊，框架夾3與蓋子夾5彼此系以可松開(kāi)的方式接合在一起，并且由于其鉤狀的形式而可將蓋子4牢牢的抓住。在此種狀況下，蓋子4的內(nèi)部被擱在晶元7的后部，并且將其壓向彈性體凸塊6。再透過(guò)蓋子4的機(jī)械固定期間，真空抽氣可被中斷，圖1a)至圖1d)系顯示此載具不同的概觀與斷面表示。
圖1e)中所示的載具，系以別的方法表示但大體上系為相同的建構(gòu)方式，此載具并未透過(guò)橫向接觸墊而是透過(guò)位于基礎(chǔ)支撐1底面上的接觸墊9而與基礎(chǔ)支撐1下方的印刷電路板11接觸，其中具有觸點(diǎn)(未顯示)的印刷電路板11，其觸點(diǎn)系相當(dāng)于接觸墊9，透過(guò)位在其下方而正對(duì)基礎(chǔ)支撐1的彈性體緩沖墊12而被壓緊，也因此建立了電接觸。
在此種組態(tài)中，真空抽氣藉由在基礎(chǔ)支撐1中的開(kāi)口10而以別種方式來(lái)實(shí)行，然而其仍然是在印刷電路板11與彈性體緩沖墊12中繼續(xù)進(jìn)行。
在圖1f)中，由于一種基礎(chǔ)支撐1的修飾組態(tài)，載具的接觸可透過(guò)接觸墊9而以不同的方式來(lái)了解，此接觸墊9系位于基礎(chǔ)支撐1的底面上。
在此實(shí)施例中，基礎(chǔ)支撐1系以具有兩個(gè)層的方式而形成，上層具有傳導(dǎo)的第一孔14，透過(guò)此孔彈性體凸塊6可被連接到金屬接線圖樣15，金屬接線圖樣15系位于下層16的上面，接著該第一孔14則與在下層16中傳導(dǎo)的第二孔17接觸。
第二孔17依次被電連接至位與基礎(chǔ)支撐1下層16下面上的接觸墊9，兩者系互相對(duì)應(yīng)。真空抽氣另外可透過(guò)基礎(chǔ)支撐中的開(kāi)口10而實(shí)行，開(kāi)口10系正好穿過(guò)下層16與上層13。
圖1g)系呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)于圖1f)而以另外的斷面來(lái)表示的實(shí)施例，其系將圖1f)旋轉(zhuǎn)90而呈現(xiàn)縱向斷面圖。
圖2a)至2d)系表示根據(jù)本案載具之更進(jìn)一步實(shí)施例，其與圖1所表示之實(shí)施例不同之處在于該基礎(chǔ)支撐1僅為該框架2加上該框架夾3的尺寸，并且，用以功能性測(cè)試該晶元7之載具之接觸系藉由在該基礎(chǔ)支撐1之底面上排列成似網(wǎng)格狀之二維圖案的焊接球18而發(fā)生(類似一FBGA)。
在該電性凸塊6及該焊接球18之間之該電連接系藉由導(dǎo)電之第一孔14以及位于該基礎(chǔ)支撐1之底面上之一金屬接線圖樣15而達(dá)成。
圖2e)及圖2f)中系表示可藉由似FBGA之焊接球18而加以接觸。在圖2e)中，該框架夾3以及該蓋子夾5系藉由一第一接合點(diǎn)19而置于該框架2及該蓋子4之一側(cè)向面，因此，該蓋子系堅(jiān)固地藉由該第一接合點(diǎn)19而連接至該框架2，并且樞接于其上以該第一接合點(diǎn)19為軸，其系精確地與該框架2之此側(cè)邊平行。
在該框架2之其它三側(cè)邊之另外的框架夾3系藉由第二接合點(diǎn)20而樞接地加以構(gòu)型，其樞軸系與該外圍框架邊緣平行且共平面，而此平面系大致上與該蓋子4面對(duì)該晶元7之面重疊。
該蓋子4系具有取代該蓋子夾5之一銳角邊緣21，在其上，為了限制該蓋子4，該框架夾3系藉由以該第二接點(diǎn)20為軸之一樞轉(zhuǎn)動(dòng)作而咬合，而該重設(shè)可藉由相反方向之該框架夾3之樞轉(zhuǎn)動(dòng)作而再次解除。
圖2f)亦表示對(duì)該蓋子4之限制之不同。在此構(gòu)型中，該框架2及該蓋子4并不具有框架夾3以及蓋子夾5。為了取代，該框架2系存在于一周圍溝渠(peripheral channel)22上，并且一周圍珠粒23系進(jìn)入其中，而形成該蓋子4之外圍邊緣，并因彼此之咬合而加以固定。
藉由該蓋子4之似彈簧形狀之優(yōu)點(diǎn)，在所安裝的狀態(tài)中，該蓋子4之該珠粒23會(huì)施加一向外的動(dòng)力于該框架2上而引起該蓋子4之限制，并且必須要克服這個(gè)力量才能使該蓋子4釋放。
圖3a)及3b)中所表示的是(對(duì)應(yīng)于圖1)，以一輔助工具24之幫助而解除該框架夾3及蓋子夾5之兩相操作，而該輔助工具系為具有圓形邊緣之一圓錐體之一銳角之平截頭體(frustum)的形狀。該輔助工具24系被引入存在于該框架夾3及該蓋子4之間之中間空間，并且，藉由按壓該平頭圓錐之輔助工具24而抵頂該框架夾3圓錐狀形成之內(nèi)面，因此該框架夾3系向外移動(dòng)，而以此方式可以遠(yuǎn)離該蓋子夾5。
圖4系表示根據(jù)本發(fā)明之載具之詳細(xì)示意圖，其中，可以看見(jiàn)該彈性體凸塊6。該基礎(chǔ)支撐1系包括與第一接觸25歐姆接觸(ohmic contact)之一圖樣金屬化8，其中，該第一接觸系排列成似網(wǎng)格狀之二維圖樣，并因此支持該彈性體凸塊6。
每一個(gè)彈性體凸塊6在其平坦之尖端上系具有一金接觸(goldcontact)以作為一第二接觸26，而該第二接觸系藉由該彈性體凸塊6之表面上以螺旋狀或拱形上升之一導(dǎo)體軌道(conductor track)27而電連接至該第一接觸25，并且亦電連接至用來(lái)連接該晶元7之一結(jié)合墊(bondingpad)28。該晶元7系具有一再分布層(re-distribution layer)29以電連接該接合墊28。
符號(hào)列表1basic support 基礎(chǔ)支撐2frame 框架3frame chip框架夾4cover 蓋子5cover chip蓋子夾6elastomer bump彈性體凸塊7die 晶元8patterned metallization 圖樣金屬化9contact pad 接觸墊10 opening 開(kāi)口11 printed circuit board 印刷電路板12 elastomer cushion 彈性體緩沖墊13 upper layer 上層14 first apertures 第一孔15 metallic wiring pattern 金屬接線圖樣16 lower layer 下層17 second apertures 第一孔18 solder balls 焊接球19 first joint 第一接合點(diǎn)20 second joint 第二接合點(diǎn)21 edge 邊緣22 channel 溝渠23 bead 珠粒24 auxiliary tool輔助工具25 first contact 第一接觸26 second contact第二接觸27 rising conductor track上升導(dǎo)體軌道28 bonding pad 結(jié)合墊29 re-distribution layer 再分布層30 bevel 斜面31 conical outer surfaces圓錐形外表面32 conical inner surfaces圓錐形內(nèi)表面
權(quán)利要求
1.一種容納及電接觸個(gè)別分離之晶元(dies，裸芯片(bare chip))的載具，以用于測(cè)試及/或預(yù)燒(burn-in)該晶元，該載具系具有對(duì)應(yīng)于將被接觸之該晶元而排列成一格狀圖樣之第一接觸，其特征在于，該第一接觸(25)系提供以彈性體凸塊(6)，而該彈性體凸塊(6)之尖端系位于與該第一接觸(25)電連接之第二接觸(26)上，并且，該晶元(7)系藉由一真空所產(chǎn)生之一預(yù)定力而與該彈性體凸塊(6)相抵頂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載具，其特征在于，位于該彈性體凸塊(6)之尖端之該第二接觸系為金接觸(gold contacts)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的載具，其特征在于，該第一接觸(25)與該第二接觸(26)之電接觸系藉由以螺旋狀或拱形方式于該彈性體凸塊(6)上升至該尖端上之導(dǎo)體軌道(27)而加以建立。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的載具，其特征在于，該上升之導(dǎo)體軌道(27)具有一銅-鎳-金之層結(jié)構(gòu)(layer construction)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的載具，其特征在于，一金-金接觸系于該晶元(7)及該載具間藉由排列于該晶元(7)上之再分布層(re-distribution layers，29)而加以實(shí)現(xiàn)，而該再分布層(29)系具有一銅-鎳-金之層結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5其中之一所述的載具，其特征在于，直到最后裝設(shè)于該載具為止，該晶元(7)系為固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的載具，其特征在于，該晶元(7)之固定系藉由一蓋子(4)而實(shí)現(xiàn)，該蓋子(4)系于裝之后，以一預(yù)定之按壓力壓縮該彈性體凸塊(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的載具，其特征在于，該按壓力系為每個(gè)彈性體凸塊(6)約2至8克。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的載具，其特征在于，該蓋子(4)系形成為一彈力組件(spring element)。
全文摘要
本案系相關(guān)于一種容納及電接觸個(gè)別分離之晶元(dies，裸芯片(bare chip))的載具，以用于測(cè)試及/或預(yù)燒(burn－in)該晶元，而該載具系具有對(duì)應(yīng)于將被接觸之該晶元而排列成一格狀圖樣之第一接觸，并且本案系基于為了使得功能性測(cè)試及預(yù)燒能由既存之沒(méi)備加以實(shí)現(xiàn)，而提供具有可精確的機(jī)械及電接觸之個(gè)別分離晶元之載具之目的，特別是為了實(shí)現(xiàn)”已知之優(yōu)良晶元概念”。根據(jù)本發(fā)明之目的系藉由被提供以彈性體凸塊之該載具之該第一接觸，其中該彈性體凸塊之尖端系位于與該第一接觸電連接之第二接觸上，以及，藉由該晶元以由一真空所產(chǎn)生之一預(yù)定力而與該彈性體凸塊(6)相抵頂而達(dá)成。
文檔編號(hào)G01R1/04GK1519907SQ20041000223
公開(kāi)日2004年8月11日 申請(qǐng)日期2004年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月10日
發(fā)明者S·多布里茨, S 多布里茨, P·維茨, 呂, H·赫德勒 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司