专利名称：容纳及电接触个别分离晶元的载具的制作方法
技术领域：
本发明系关于一种载具，用于容纳与电接触个别分离晶元(裸芯片)，以用于测试与/或预烧，且该载体系具有排列于网状图案中对应于该将被接触之该晶元之第一接触。
背景技术：
晶元的制造通常是用以在后端制程之后进行功能测试，该后端制程是指完成在支撑对象(PCB)上的装设，且此测试后接预烧步骤。最近多重堆栈晶元组件的发展中，原则上在完成嵌合之后，可用如同仅具有一晶元的组件之相同方式进行测试与预烧。然而，若已安装了缺陷晶元，则因为事实上修复被排斥，所以结果为整个组件被拒绝。这在商业理由上是不被接受的。
因此在PCB上堆栈之前，需要个别测试晶元且进行预烧。
为了实现此一目的且将成本降至最低，应使用现存的装置以进行测试与预烧。然而，已知的钳具与固定装置(clamping and fastening devices)并不适合用于接触铝接触(垫)。
主要的问题在于结合垫彼此间的距离(结合垫高度)小。因此需要该晶元的特别精准定位，必须确保精准直到完成其接触。通常藉由使用一合适的覆盖物造成机械接触压力，而将一晶元固定在一载体上，其是用适当的力量将晶元推入该载体中。而当此进行时，具有该晶元与该载体之间相对移动的风险存在。此相对移动仅可于一电测试中被确实地侦测到。
发明内容
本发明之目的系提供一载体，具有个别分离晶元，其可被精准地机械与电性接触，以使得可用现存的装置进行功能测试与预烧，特别是可实现“已知的优良晶元概念”。
根据本发明，系藉由被提供以弹性体凸块之载体之第一接触，其在尖端具有第二接触电性连接至该第一接触，以及以一真空装置产生一预先决定的力量而对抗该弹性体凸块之该晶元。
藉由真空装置实际地精准定位该晶元于该载体中后，固定个别晶元系在运送与测量过程固定且支撑该晶元，以完成高度准确性。藉由该真空装置所产生的抽吸力以固定该晶元，可避免该载体与该晶元之间的相对移动。只要后续的移动或振动之力道小于该真空装置的抽吸力则不再影响该定位，该抽吸力系可被控制的。
根据本发明，更可藉由接触更小高度的垫，以达到更精准定位可能性。
藉由遍及整个表面区域之固定真空吸力以及机械压力接触，在该接触系统中，可能弯曲之补偿及高度上之差异也能同时达成。
根据本发明，该晶元系藉由该真空吸力以抵抗弹性体凸块，其可以补偿在该接触系统中高度上之差异，也可以吸附一定程度范围的横向应力，其效果是该晶元之所有接触用以确实接触之一必要条件。
经由根据本发明之载具之更详细之细节可继续朝此目标迈进，其系提供位于该弹性体凸块尖端之该第二接触系为金接触，及/或该第二接触系藉由于该弹性体凸块上升之导体轨道建立，其系以一螺旋形或拱形的方式上升至该顶端。
尽管一特别良好之电连接至该晶元之该接触系以金接触实施，其必然可以降低该接触之电阻，一螺旋形或拱形之导体轨道，其缠绕之方式如同其系在弹性体凸块上直达至顶端，使得弹性体凸块能补偿该弹性体凸块之压缩，或是其它小的侧向之移位，而不会有撕裂状。
此外如果此种上升导体轨道具有一铜镍金层的结构，则呈现出来的优点与以金和可靠接触实施之如此之层结构之已知优势结合在一起。
于本发明之另一实施例中，该接触之又一改进之达成系藉由一金-金接触实施于该晶元组和该载具之间，因为该接触电阻能更进一步以此方式降低，此达成系藉由金属线连接层(再分布层)，其系用金属线连接该晶元之铝接触至该配置于该晶元之该金接触，其结果是位于该弹性体凸块之尖端之该金接触系接触于藉由该重新分配金属线所制造之该晶元之该金接触。然而，为了达成此点，该再分布层亦需要具有一铜镍金层结构一样之良好电性。
除此之外，藉由一再分布层之使用可于该载具中以非常小高度的接触垫，因为这些接触能随着藉由该再分布层使其配置互相分离，只要该晶元之尺寸可使其施行即可。
在初始化该晶元之机械和电接触之后，因为在功能测试和烧机的过程中可能需要不同的处理方法，根据本发明之一载具之又一实施方式系使该晶元固定，直到该载具之最终装设，且因此避免更进一步的接触之需求。
本发明之一实施例在此方面有特别之优势系提供以藉由一盖子固定该晶元，该盖子系以一预设之压力在装置完成后压缩该弹性体凸块。如同所描述的，因为在该载具中该晶元之该确实位置系以真空吸力施加于其上维持，其后藉由一盖子所展现出额外的固定力亦可使该晶元之位置不会受到相关位移之影响。
以此方法之该晶元之额外固定力具有数种优势，首先，以此方式固定之一晶元不会有不慎之移位，也因此其测试不会受到干扰，因为如同一开始所述，此种已知之盖子会施加一高压力于该晶元，且同时保护该晶元不会受到外来机械力之影响。
其次，在机械式固定之后，真空抽气便可省略，举例来说，其乃在载具的传输中是必要的。
第三，最初的抽气以及后续的机械式固定乃可用来把晶元(die)嵌插入现存的控制装置中，因此为了测试传统配置之晶元而存在的该装置系可被用来测试该单一晶元。另外，已为人所熟知是，精确且可信赖的方法也可针对载具本身的生成而被应用。
鉴于本发明之弹性体凸块(elastomer bumps)之使用及其毋须撕裂接触而可补偿轻微横向与正常移位的能力，压力便因而获得减缓，其中该压力系为一盖子(cover)施用在该弹性体凸块的压力，其中该压力值系由原有的每个弹性体凸块20克降至每个弹性体凸块2-8克，而最佳地是每个弹性体凸块5克。此减缓被认为是简化了盖子的开启与封闭过程，而且也减少了该晶元(die)上的机械式压力。
具体来说，但是并不是绝对必需地，此压力的减缓乃使得盖子可透过使用一弹力组件来制作，其同样也使得一载具的尝试-与-测试(tried-and-tested)组件可以在良好的操控下回复原状。
本发明系藉下列两个示范性实施例而得以较清楚得描述于后。在图式之中图1a)系为本发明之载具的平面视图之概略性代表图；图1b)系为本发明之载具的侧面视图之概略性代表图；图1c)系为本发明之载具的沿着轴线A而区分成不同部位之概略性截面代表图；图1d)系为本发明之载具的沿着轴线B而区分成不同部位之概略性截面代表图；图1e)、图1f)系为本发明之载具沿着轴线A而区分成不同部位的两个实施例之概略性截面代表图；图1g)系为本发明载具沿着轴线B而区分成不同部位并与第1f图之实施例相对应的概略性截面代表图；图2a)-2d)系分别为与第1a)-d)图之本发明载具实施例相对应地概略性平面视图、侧面视图以及截面代表图；图2e)、2f)系为本发明载具沿着轴线B而区分成不同部位的概略性截面代表图，其系伴随着两个盖子实施例；图3a)、3b)系为具有加载或是卸下组件之用的辅助工具，例如将盖子(插件(snap-in)机制)予以松绑(斜度削技术(taper pin technology))的辅助工具，之一部分的本发明载具放大详细图；以及图4系为一个具有一弹性体凸块之本发明载具的放大之概略性代表详细图。
具体实施例方式
图1乃呈现了一个本发明载具的实施例，其乃依序地包含一基础支撑1、一固定在后半部且具有框架夹3的框架2、一架设于该框架2上且具有盖子夹5的盖子4以及弹性体凸块6。框架2在基础支撑1上乃具有一表面区域，其中该表面区域系与所接收到之个别分离的晶元7的表面区域相符或是仅略大于晶元7的表面区域。在此表面区域中，用来与晶元7相接触的弹性体凸块6乃被排列成与一球形网格数组(ball grid array)相符的似网格状图样(grid-like pattern)形式。
该弹性体凸块6乃透过位在基础支撑1上的图样金属化8而与接触垫9电连结，其中该接触垫9系位于基础支撑1的边缘区域并且被作为功能性测试以及/或是预烧(burn-in)的接触。待测试的晶元7系面朝下地设在弹性体凸块6之上，因而是位在框架2之中。
为了使间隔非常接近之晶元7结合垫28的图样与弹性体凸块6的图样成一直线，晶元7的定位需要非常的准确。为达到此一目的，首先，框架2的大小需要与晶元7大小匹配，第二，正对晶元7的框架2内部边缘与晶元7的方向呈斜面，其结果会是此斜面30在晶元7的定位期间可做为定位之指引。
对于定位本身以及类似于晶元7的移除而言，是需要一种非常灵敏与准确的工具，如尤其是以晶元结合器所代表者。晶元结合器(未显示)容纳一将被进行测试的个别的晶元7，以及将其指引与定位在弹性体凸块上的框架2内。
就在晶元7的定位之后，透过真空抽气可产生至少可说是暂时的固定，因此，基础支撑1具有在框架2内的开口10，其可被连接至一真空系统(未显示)。真空抽气的结果，晶元7被拉引至弹性体凸块6上并且被固定在那里。接着，盖子4以盖子夹5放到框架夹3上而被安置，其随后会被力量而压紧，框架夹3与盖子夹5彼此系以可松开的方式接合在一起，并且由于其钩状的形式而可将盖子4牢牢的抓住。在此种状况下，盖子4的内部被搁在晶元7的后部，并且将其压向弹性体凸块6。再透过盖子4的机械固定期间，真空抽气可被中断，图1a)至图1d)系显示此载具不同的概观与断面表示。
图1e)中所示的载具，系以别的方法表示但大体上系为相同的建构方式，此载具并未透过横向接触垫而是透过位于基础支撑1底面上的接触垫9而与基础支撑1下方的印刷电路板11接触，其中具有触点(未显示)的印刷电路板11，其触点系相当于接触垫9，透过位在其下方而正对基础支撑1的弹性体缓冲垫12而被压紧，也因此建立了电接触。
在此种组态中，真空抽气藉由在基础支撑1中的开口10而以别种方式来实行，然而其仍然是在印刷电路板11与弹性体缓冲垫12中继续进行。
在图1f)中，由于一种基础支撑1的修饰组态，载具的接触可透过接触垫9而以不同的方式来了解，此接触垫9系位于基础支撑1的底面上。
在此实施例中，基础支撑1系以具有两个层的方式而形成，上层具有传导的第一孔14，透过此孔弹性体凸块6可被连接到金属接线图样15，金属接线图样15系位于下层16的上面，接着该第一孔14则与在下层16中传导的第二孔17接触。
第二孔17依次被电连接至位与基础支撑1下层16下面上的接触垫9，两者系互相对应。真空抽气另外可透过基础支撑中的开口10而实行，开口10系正好穿过下层16与上层13。
图1g)系呈现对应于图1f)而以另外的断面来表示的实施例，其系将图1f)旋转90而呈现纵向断面图。
图2a)至2d)系表示根据本案载具之更进一步实施例，其与图1所表示之实施例不同之处在于该基础支撑1仅为该框架2加上该框架夹3的尺寸，并且，用以功能性测试该晶元7之载具之接触系藉由在该基础支撑1之底面上排列成似网格状之二维图案的焊接球18而发生(类似一FBGA)。
在该电性凸块6及该焊接球18之间之该电连接系藉由导电之第一孔14以及位于该基础支撑1之底面上之一金属接线图样15而达成。
图2e)及图2f)中系表示可藉由似FBGA之焊接球18而加以接触。在图2e)中，该框架夹3以及该盖子夹5系藉由一第一接合点19而置于该框架2及该盖子4之一侧向面，因此，该盖子系坚固地藉由该第一接合点19而连接至该框架2，并且枢接于其上以该第一接合点19为轴，其系精确地与该框架2之此侧边平行。
在该框架2之其它三侧边之另外的框架夹3系藉由第二接合点20而枢接地加以构型，其枢轴系与该外围框架边缘平行且共平面，而此平面系大致上与该盖子4面对该晶元7之面重叠。
该盖子4系具有取代该盖子夹5之一锐角边缘21，在其上，为了限制该盖子4，该框架夹3系藉由以该第二接点20为轴之一枢转动作而咬合，而该重设可藉由相反方向之该框架夹3之枢转动作而再次解除。
图2f)亦表示对该盖子4之限制之不同。在此构型中，该框架2及该盖子4并不具有框架夹3以及盖子夹5。为了取代，该框架2系存在于一周围沟渠(peripheral channel)22上，并且一周围珠粒23系进入其中，而形成该盖子4之外围边缘，并因彼此之咬合而加以固定。
藉由该盖子4之似弹簧形状之优点，在所安装的状态中，该盖子4之该珠粒23会施加一向外的动力于该框架2上而引起该盖子4之限制，并且必须要克服这个力量才能使该盖子4释放。
图3a)及3b)中所表示的是(对应于图1)，以一辅助工具24之帮助而解除该框架夹3及盖子夹5之两相操作，而该辅助工具系为具有圆形边缘之一圆锥体之一锐角之平截头体(frustum)的形状。该辅助工具24系被引入存在于该框架夹3及该盖子4之间之中间空间，并且，藉由按压该平头圆锥之辅助工具24而抵顶该框架夹3圆锥状形成之内面，因此该框架夹3系向外移动，而以此方式可以远离该盖子夹5。
图4系表示根据本发明之载具之详细示意图，其中，可以看见该弹性体凸块6。该基础支撑1系包括与第一接触25欧姆接触(ohmic contact)之一图样金属化8，其中，该第一接触系排列成似网格状之二维图样，并因此支持该弹性体凸块6。
每一个弹性体凸块6在其平坦之尖端上系具有一金接触(goldcontact)以作为一第二接触26，而该第二接触系藉由该弹性体凸块6之表面上以螺旋状或拱形上升之一导体轨道(conductor track)27而电连接至该第一接触25，并且亦电连接至用来连接该晶元7之一结合垫(bondingpad)28。该晶元7系具有一再分布层(re-distribution layer)29以电连接该接合垫28。
符号列表1basic support 基础支撑2frame 框架3frame chip框架夹4cover 盖子5cover chip盖子夹6elastomer bump弹性体凸块7die 晶元8patterned metallization 图样金属化9contact pad 接触垫10 opening 开口11 printed circuit board 印刷电路板12 elastomer cushion 弹性体缓冲垫13 upper layer 上层14 first apertures 第一孔15 metallic wiring pattern 金属接线图样16 lower layer 下层17 second apertures 第一孔18 solder balls 焊接球19 first joint 第一接合点20 second joint 第二接合点21 edge 边缘22 channel 沟渠23 bead 珠粒24 auxiliary tool辅助工具25 first contact 第一接触26 second contact第二接触27 rising conductor track上升导体轨道28 bonding pad 结合垫29 re-distribution layer 再分布层30 bevel 斜面31 conical outer surfaces圆锥形外表面32 conical inner surfaces圆锥形内表面
权利要求
1.一种容纳及电接触个别分离之晶元(dies，裸芯片(bare chip))的载具，以用于测试及/或预烧(burn-in)该晶元，该载具系具有对应于将被接触之该晶元而排列成一格状图样之第一接触，其特征在于，该第一接触(25)系提供以弹性体凸块(6)，而该弹性体凸块(6)之尖端系位于与该第一接触(25)电连接之第二接触(26)上，并且，该晶元(7)系藉由一真空所产生之一预定力而与该弹性体凸块(6)相抵顶。
2.根据权利要求1所述的载具，其特征在于，位于该弹性体凸块(6)之尖端之该第二接触系为金接触(gold contacts)。
3.根据权利要求1或2所述的载具，其特征在于，该第一接触(25)与该第二接触(26)之电接触系藉由以螺旋状或拱形方式于该弹性体凸块(6)上升至该尖端上之导体轨道(27)而加以建立。
4.根据权利要求3所述的载具，其特征在于，该上升之导体轨道(27)具有一铜-镍-金之层结构(layer construction)。
5.根据权利要求2或4所述的载具，其特征在于，一金-金接触系于该晶元(7)及该载具间藉由排列于该晶元(7)上之再分布层(re-distribution layers，29)而加以实现，而该再分布层(29)系具有一铜-镍-金之层结构。
6.根据权利要求1至5其中之一所述的载具，其特征在于，直到最后装设于该载具为止，该晶元(7)系为固定。
7.根据权利要求6所述的载具，其特征在于，该晶元(7)之固定系藉由一盖子(4)而实现，该盖子(4)系于装之后，以一预定之按压力压缩该弹性体凸块(6)。
8.根据权利要求7所述的载具，其特征在于，该按压力系为每个弹性体凸块(6)约2至8克。
9.根据权利要求7或8所述的载具，其特征在于，该盖子(4)系形成为一弹力组件(spring element)。
全文摘要
本案系相关于一种容纳及电接触个别分离之晶元(dies，裸芯片(bare chip))的载具，以用于测试及/或预烧(burn－in)该晶元，而该载具系具有对应于将被接触之该晶元而排列成一格状图样之第一接触，并且本案系基于为了使得功能性测试及预烧能由既存之没备加以实现，而提供具有可精确的机械及电接触之个别分离晶元之载具之目的，特别是为了实现”已知之优良晶元概念”。根据本发明之目的系藉由被提供以弹性体凸块之该载具之该第一接触，其中该弹性体凸块之尖端系位于与该第一接触电连接之第二接触上，以及，藉由该晶元以由一真空所产生之一预定力而与该弹性体凸块(6)相抵顶而达成。
文档编号G01R1/04GK1519907SQ20041000223
公开日2004年8月11日 申请日期2004年1月12日 优先权日2003年1月10日
发明者S·多布里茨, S 多布里茨, P·维茨, 吕, H·赫德勒 申请人:因芬尼昂技术股份公司