JP3648455B2 - 電子部品の実装方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に、電子装置アセンブリ及びそれを試験することに関する。より詳細には本発明は、もとのウエハからテストボード、印刷回路板及び／又は最終製品基板へ、ダイを移送及び処理するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
チップスケールのパッケージングは、長年当業界で、熱心な研究の中心にある。一つの非常に見込みのある技術は、適切な基板上に小さく、弾性のある部材を固定し、この部材を利用して能動素子と他の回路との間を効果的に接触させることを必要とする。マイクロエレクトロニクス用として使用されるこのような弾性のある相互接続要素の形成方法、及び半導体デバイス上に直接ばね接触要素を製造する方法は公知である。特に有用な弾性のある相互接続要素は、第二の電子デバイスに容易に接触するように、一端で電子デバイスに固定され、その電子デバイスから立ち上がる自由端を備える自立式ばね接触要素を含む。例えば、「Method for Manufacturing Electrical Contacts, Using a Sacrificial Member」と題する米国特許第5,476,211号を参照されたい。
【０００３】
ばね接触要素を備える半導体デバイスは、ばねを取り付けられた半導体デバイスと称される。ばねを取り付けられた半導体デバイスは、２つの基本的な方法のうちの１つにより相互接続基板と相互接続される。１つは、印刷回路板のような相互接続基板上の対応する端子に、ばね接触要素の自由端をはんだ付けなどすることによる、恒久的な接続である。代替的には、端子とばね接触要素の接触部分との間に圧力接触が生じるように、相互接続基板に対して、ばねを取り付けられた半導体デバイスを付勢することによる、端子に対する簡単な可逆的な接続である。このような可逆的な圧力接続は、ばねを取り付けられた半導体デバイスに関するセルフソケットとして記述されている。ばねパッケージング（MicroSpring^TM接触）を備える半導体の製造に関する議論は、「Method of Mounting Resilient Contact Structures to Semiconductor Device」と題する、1998年11月３日に発行された米国特許第5,829,128号に見られる。MicroSpring^TM接触を備える半導体の利用及び試験に関する議論は、「Socket for Mating with Electronic Component, Particularly Semiconductor Device with Spring Packaging, for Fixturing, Testing, Burning-In or Operating Such a Component」と題する、1998年12月４日に出願され、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第09/205,502号に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
相互接続基板との圧力接続から、ばねを取り付けられた半導体デバイスを取り除くことができれば、ばねを取り付けられた半導体デバイスを入れ替える又はアップグレードするという点で有用である。非常に有用な目的は、ばねを取り付けられた半導体デバイスに可逆接続を形成することによって達成される。またこれは、システムの相互接続基板に一時的に又は恒久的に取り付け、ばねを取り付けられた半導体デバイスをバーンインし、又はばねを取り付けられた半導体デバイスがその仕様特性を備えているかを確認するのに有用である。一般的な命題として、これは、ばね接触要素との圧力接続を形成することによって達成することができる。このような接触は、接触力などの制約を緩和する。
【０００５】
典型的な製造工程では、ウエハは、そのウエハ上の個別の構成要素全体の機能性又は非機能性を識別することに限って試験される。さらに別個の機能を有する半導体又はダイは、さらなるバーンイン及びより広範な試験のためにパッケージされる。パッケージング工程は高価であり、時間を浪費する。
【０００６】
相互接続にMicroSpring^TM接触を使用すると、ウエハ上にあってさえも、ダイを完全に試験することができる。ダイを試験する１つの好適な方法では、それらを、単一化し、さらにパッケージされたデバイスに実施される多かれ少なかれ典型的な試験フローの間中、それらを移動する。重要な相違は、ダイがウエハから単一化されると、既にパッケージされているが、現時の試験装置がこのようなデバイスに使用できるように適合されていないということである。
【０００７】
これを達成するために、チップレベルの部分又はICダイは、もとのウエハから切り出されると、キャリアー内に配置される。その後、例えば、このキャリアーは、バーンイン試験のためのテストボードにダイを移送する。キャリアーの全てのダイが検査に合格すると、キャリアーは、印刷回路板又は最終製品基板上にダイを移送し、取り付けるのに使用される。
【０００８】
このようなキャリアーは、MicroSpring^TM接触又は類似の接触を含むダイに対して特に有効である。またこのようなキャリアーは、適切な接触機構を含む試験装置又は最終製品と接触させるための従来のダイに対しても有効である。MicroSpring^TM接触を含む試験装置又は最終製品は、従来のダイと接触するのに特に有効である。
【０００９】
チップレベルのキャリアーは、当業界全体にわたる幾つかの利点をもたらす。第一に、試験が失敗した場合に、個別のダイを試験し、取り替えることを可能にする。第二に、チップレベルのキャリアーは、各個別のダイをトラッキングするトラッキング機構を包含し、モニター及びトラッキングのためのキャリアー上の関連情報を格納を可能にする。第三に、チップレベルのキャリアーは、多数のダイの処理を容易にし、移送、格納、使用の間、ダイ及びばね接触を保護する。さらに、キャリアーは、試験されているダイ上のばね接触の総圧縮量を、その後の主要なダイの使用において許容される圧縮量よりも小さく制限する。圧縮量の限界は、設計での決定を介して達成され、試験段階の間に、ばね接触に対する最大圧縮許容量が決定される。そして実際の使用では、異なる制限が適用される。この特徴は、ばねの「作動」寿命を増大させる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一般に、集積回路のような電子部品を取り付けるための方法に関する。本発明の方法の一実施例では、電子部品は、フレームのような、キャリアーの構成要素に対して配置されている。電子部品は、複数の細長い、弾性のある、電気的接触要素を含み、この電気的接触要素は、電子部品上の対応する第一の電気的接触パッドに取り付けられている。複数の細長い、弾性のある、電気的接触要素は、キャリアーの表面を超えて延伸する。電子部品はキャリアーに固定され、キャリアーは、第一基板の表面に隣接する複数の第二の電気的接触を備える第一基板に対して押し付けられている。
【００１１】
本発明にしたがう方法の一つの特定の実施例では、電気的接触が電気的相互作用を生じるように使用される場合、フレームの寸法が、細長い、弾性のある、電気的接触要素のそれぞれに対する圧縮量の最大限度を画定する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明が、添付の図面を参照して、一例としてさらに記載される。
【００１３】
試験の間中、集積回路（IC）ダイ及び最終応用品を扱うための方法及び装置が記載される。ダイをトラッキングする方法及び装置が記載される。以下の詳細な説明では、多数の特定の詳細が、本発明のより一層の理解をもたらすように説明される。しかしながら、本発明がこれらの特定の詳細ではなく実施され得ることは、当業者には明らかなことである。他に、本発明の態様を無駄に不明瞭にすることがないので、良く知られているデバイス、方法、手順、個別の部品は詳細には記載されない。
【００１４】
本発明は、もとのウエハから切り出された後の試験の間中、ICダイを移送しトラッキングするのに使用されるキャリアーを提供する。本発明のキャリアーは、一般に、試験の間中、ダイを移送し、支持するのに使用され、キャリアー及び個別の部品双方のトラッキングを可能にするようにラベルが付けられている。本発明のキャリアーは、はんだ付けされたばね、ピンインホールばね、圧力ばね接触のいずれかを有するダイを使用する。試験が完了すると、キャリアーは印刷回路板上に移送されて、取り付けられ、最終基板パッケージが形成される。
【００１５】
キャリアーは、ダイとの電気的な接触を確立するための好適な接触機構を含み、試験製品又は最終応用製品とインタフェースするためのばねを全く有さないダイを使用することもできる。一好適試験製品は、本出願で詳細に記載されるシリコン上のばねのような、弾性のある、自立型接触部品を含む。
【００１６】
本発明の全般的な実施態様が図１Ａに示される。キャリアー、すなわち下層部品10は、ダイ12を移送し、試験し及び／又は最終応用品とする間中、ダイ12を支持するのに使用される。キャリアー10は、典型的には、ポリマーのような、射出成形を利用して形成される有機材料から形成されている。一実施態様では、エポキシ合わせガラス材料が所望の寸法に合わせて切り出される。ダイ12は、開口14を介してキャリアー10内に配置され、この開口14は、少なくともその基部を裏打ちされた棚部18が設けられている。開口14の壁が、開口14内にダイ12を容易に挿入できるように面取りされていることが好ましいということに注意されたい。またダイをパッケージする前に、キャリアー内にダイが配置されるということに注意されたい。キャリアー10内で試験が行われた後、キャリアーはダイ12に対する最終パッケージとして機能し得る。
【００１７】
ダイ12のばね部品16は開口14を介して下方に延伸し、後にテストボード、印刷回路板、最終応用品基板パッケージのいずれかの接触パッドと電気的接触を可能とする。ばね部品16は、開口14を介して延伸し、棚部18の下側を通り越す。ばね部品又はばね接触16は、一般に、細長い、弾性のある電気的接触要素である。このような弾性のある電気的接触要素の詳細な議論は、本発明の譲受人に譲渡された、1999年２月２日に発行されたEldridgeらの「Method of Making Contact Tip Structures」と題する、米国特許第5,864,946号に見られ、これは参照として本明細書に取り込まれる。
【００１８】
Ｈ＝Ｈ１−Ｈ２で表される高さがばね部品16に対する最大圧縮限界をもたらすということに注意されたい。Ｈ１は、キャリアー10の底面からカバー20の底面までの寸法であり、カバー20の底面はばねが圧縮されているときのダイの上面の位置である。Ｈ２はダイの厚みである。検討される他の要素は、一定の幾何学的配列で、ばねが何らかの接触平面上に存在し、開口14内に入り込む端子と接触するということである。この場合、端子の厚みは、最大圧縮下で、最小ばね長さを画定するように考慮されなければならない。
【００１９】
換言すれば、ばねは高さＨよりもさらに圧縮されない。一般に、特に注目されるばね部品の高さが３つ存在する。すなわち、１）新しい製品又は休止高さ（例えば30ミル）、２）試験のためのバーンイン高さ（例えば28ミル）、３）動作高さ（例えば25ミル）である。試験の最中、ばねの圧縮量をできる限り小さくすることが、ばねの寿命を保つ、すなわち後の動作状態において最良の性能を示す弾性を維持する上で好ましい。換言すれば、ばね部品に対する圧縮量を増大させることが、良好な電気的接触を確実にするために、最終の動作状態で望まれ、最終の動作状態以前には最小の圧縮が望まれる。
【００２０】
図１Ｂ及び１Ｃは、図１Ａの装置の側面及び平面組み立て図を示す。これらの図では、開口に対応するカバー20を備え、２×４で配列されたダイが示されている。図１Ｄは、本発明の他の好適な実施態様を示す。この図は、１×８で配列された８つのダイ、キャリアー10、カバー20、熱放射部品20Aを示す。この組み立て図では、固定ピン８が、組み立て図を示す長さ方向に拡大されて示されている。特に、固定ピン８は、長さ方向で、キャリアー10に対してカバー20を確実に保持し、ボード30に対してキャリアー10を固定する。
【００２１】
図２Ａ及び２Ｂはキャリアー10の平面図を示し、キャリアー10の開口14の、可能な２つの例示的な配列を示す。図２Ａは、各列に４つの開口14を備える２列に配置された８つの開口を備えるキャリアー10（図１Ａには対応するキャリアー10の断面図が示される）を示す。図２Ｂは、代替的な配列であり、８つの開口14aが単一の直線的な列に、キャリアー10a内に配置されている（この平面図は直ちに図１Ａの断面図に対応していない）。図２Ａ及び２Ｂはどちらも直線的に配列された８つの開口14を備えるキャリアー10を表しているが、これは本発明に必須ではないことに注意されたい。むしろ、キャリアー10内における実際の開口14の数、位置、配列は、多数の要素に依存する設計選択事項である。
【００２２】
図１Ａに戻って、カバー（すなわち蓋など）20はキャリアー10に結合されている。キャリアーと同じく、カバー20は射出材料を利用する有機材料から形成される。一好適実施態様では、カバーがエポキシ合わせガラスから機械加工される。またカバーは、熱の散逸を助長する金属シートからなり、フィンのような付加的な熱散逸部品を取り付けることができる。カバーは保持要素と見なすことができる。スナップロック、ボールベアリング、保持装置、単一棒のような何らかの保持要素がカバーに付加的に使用され、キャリアー内にダイを固定することができることに注意されたい。このような保持要素は、典型的には、ダイがキャリアー内に配置されたときに、ダイの背面部分に隣接して機械的に配置される。
【００２３】
カバー20は２つの基本的な機能を果たす。第一に、カバー20は、移送の最中、キャリアー10の開口14内にダイ12を固定するのに利用される。第二に、カバー20は、試験又は使用の最中に、ダイが圧縮下にあるとき、ダイ12の背面に対して抵抗をもたらす。この圧縮は、ダイ12、及びテストボード（図５参照）のような下にある基板に対するばねの押す力から生じる。カバー20は、幾つかの機械的結合形態のうちの何らかの１つによって、キャリアー10に結合されている。図１Ａにはスナップシェル22Bとスナップヘッド22Aが示されている。スナップヘッド22Aは、リベット22によってカバー20に固定されている。しかしながら、ナットとボルト又は、クランプを利用することも可能である。図５及び６Ａは、スナップロックの変形を利用して、２つの部品をともに固定する他の代替実施例の例図を含む。キャリアー10及びカバー20を結合する方法は、一時的な接続を確実にするということ以外は重要ではなく、これは本発明の全てではないが多くの場合に有効である。一時的な接続は、例えば試験又は使用の後にダイ12を取り外す、後のある時点でカバーを取り外すことを可能にし、又は特定のダイ12を取り外し、取り替えることを可能にし、カバー20それ自体の交換を可能とする。
【００２４】
またカバー20は、ダイ12の背面部分を露出する開口24を有する。図１Ａには、ダイ12及びキャリアーの開口14双方のほぼ中央上方に位置する、ダイ12の背面の大部分を露出する単一の開口24が示されている。図３Ａは、各ダイ12の上方に位置する、矩形の開口24が示されているカバー20の平面図を示す。しかしながら、開口24は各ダイ上方にある矩形又は単一の開口である必要がないことに注意されたい。例えば、図３Ｂはカバー20a上方の可能な代替的な一実施態様を示し、キャリアー10の各ダイ12上方には、２つの長円形の開口24aが存在する。
【００２５】
カバー20は開口を備える必要がなく、中実の薄板材料であってもよいが、開口は本発明のキャリアーに幾つかの利点をもたらす。第一に、開口24はダイ12の背面に直接、温度制御ガスを供給することを可能にする。バーンイン試験の間、温度制御ガスは一定の所望温度に維持することを助長する。主に、これは、ダイ12の温度を変化させて、異なる動作温度での性能を評価することを可能とする。試験の目的によって必要とされるときには、熱いガスがダイ12の背面に直接供給される。第二に、開口24は、試験されているダイへの付加的な結合の形成を可能にする。例えば、熱電対が各ダイの温度をモニターするのに使用され、又は、他の結合が、試験や動作の最中、抵抗のような測定値を得るのに利用可能である。第三に、開口24は、必要に応じて識別マークIDを付加することを可能にする（図13参照）。例えば、ダイ12は、インクのドットで印を付けられ、試験の失敗を表示される。速度の等級を直接示すような、試験の結果を示す印がダイの一部分に付けられる。製造者、ロット番号などのような製造識別情報を適用することもできる。さらにバーコード又は他の機械読み取り可能なコードを、各ダイの背面に付け、各ダイ12のトラッキングを可能とすることができ、又はコードを有する磁気ストリップをダイに配置することができる。トラッキングについては以下の詳細な議論を参照のこと。
【００２６】
図１Ａに戻ると、キャリアー10とカバー20を結合するのに使用されているスナップは支柱26としても機能している。一好適実施態様では、支柱26はキャリアー10に対する締め具固定スナップ22Bの一部である。支柱はハウジング10内に設計可能であり、さもなければハウジング10に固定可能である。
【００２７】
支柱26は、キャリアー10の基部からばね要素16よりも下方に延伸し、移送、格納、処理の最中、ばね要素16を保護するように機能する。例えば、キャリアー10が試験に先立ち平坦な面に置かれた場合、支柱26はばね要素16が圧縮されることを防ぐ。図１Ａに示されるようなスナップ及びリベット22以外のキャリアー10及びカバー20の結合方法が使用されたとすると、例えば２つの部品を完全には貫通しないで延伸するネジが使用されると、支柱は、製造工程の間に、キャリアーの部分として付加され、又は製造される。図４は、キャリアーとカバーを結合するスナップロックを使用する場合、このような支柱を使用して、ばねを保護することを示す。
【００２８】
また支柱は、ボード上でキャリアーを適切に位置付けることを助長することにより、非常に重要な第二の機能をもたらす。試験の間中、キャリアー10は、図５に示されるように、テストボード30に取り付けられる。ばね要素16は、テストボード30上の接触パッド31と接触するように配置される。キャリアー10をテストボード30に取り付けるとき、各ばね要素16がボード30上の接触パッド31と整列し接触することを確実とすることが重要である。これを達成するために、テストボード30の位置決め穴32が支柱26と適切な位置に置かれる。この方法により、キャリアー10がボード30の上に取り付けられ、支柱26が位置決め穴32の中にあるとき、ばね要素16は、ボード30の上部表面の接触パッド31と接触する。図５の実施態様の場合には、テストボード30は、ダイの最終パッケージの部分である最終基板の孔よりも浅い孔32を有する。この方法で、ばねは最終の使用時よりも試験時に弱く圧縮される。図２Ａ及び２Ｂに示されているように、一好適実施態様では、３以上の位置決め穴と対応する支柱がこのような方法で使用され、唯一の適切な整列と適合を可能とする。３つの支柱のみが図２Ａ及び２Ｂに示されているが、必要に応じて、より多く付加することが容易であることに注意されたい。図１Ｂ及び１Ｃに示されている特定の好適実施態様では、２つのオフセット位置決め穴があればピンを整列するのに十分である。整列ピン13は、ボード30の片側でボルスタ13に固定されている。キャリアー及びカバーの穴15は、整列ピン13によって整列する。適度なオフセットによって、キャリアーを適切に整列させる操作を容易にすることができる。キャリアーが対向する整列ピンに挿入されるとしても、キャリアーは明らかに固定具との整列状態からずれ、このようにして適切な整列状態に容易に設定される。
【００２９】
図１Ｅは、キャリアーが収められている９つのスロットと空いた１つのスロットを有する標準JEDECトレイを示す。キャリアー10は、トレイ内にすぐに挿入されるように示されている。
【００３０】
支柱の使用が好ましいが、本発明は支柱を使用することに制限されない。例えば、図６Ａ及び６Ｂに示されているように、シム60を使用して、ばね要素が最大限界にまで圧縮されることを防ぐことができる。シムはダイの使用中ではなく試験の最中に使用され、使用時よりも試験時に、ばねに対する圧縮量を小さくする。支柱の代わりにシム60を使用するとき、ボードに取り付ける際に、キャリアーを位置決めし裏打ちすることを補助する代替的な手段が必要とされる。例えばスプリットビーム光学のような標準的な整列技術を利用して、ばねと端子の位置を確認し、適切な整列状態にそれらをともに導くことができる。
【００３１】
本発明の第二の実施態様が図７に示されている。この第二の実施態様では、キャリアー70が開口76を裏打ちした第一棚部72と第二棚部74を備える。ダイ12は、開口76を介して下方に降ろされ、第一棚部72によって支持されている。カバー78は、開口76内に降ろされるように適合し、第二棚部74に対して位置する延伸部79を備える。この方法により、延伸部79は、キャリアー70内でダイ12を固定するように機能し、かつダイ12のばね接触に対して作用する圧縮力に対して抵抗をもたらす。しかしながらこの実施態様は、実際の第二棚部が必要ではなく、代わりに延伸部79がダイ12の背面に対して存在するように、さらに変更することができる。本発明の一実施態様では、異なる高さの延伸部を備える異なる端が利用され、使用時よりも試験時においてばねにより小さな圧縮量を生じさせる。
【００３２】
本発明の第三の実施態様が図８に示されている。図８は、カバーを持たない単なるキャリアーを備える支持装置を示す。代わりに、キャリアー80は開口84内でダイ12を固定するばねロック82を備える。ばねロックは、キャリアーに結合するリテーナの形態である。ダイ12が開口84の下方に降ろされると、ばねロックはダイ12を通過させることができるように広がる。ダイ12が開口84内に完全に降ろされると、ばねロック82は、そのもとの位置に戻りダイ12を適所に固定する。ばねロックは、処理器具により「開」位置で固定することができ、キャリアー内にダイを容易に入れることができ、さらに「閉」位置に移動することによりダイを適所に保持することができる。本発明のこの実施態様は、製造工程の幾つかの部分及び幾つかのステップを排除することができる点が利点である。しかしながら、ダイ12の背面が完全には支持されていないため、圧縮されると、シリコンのダイ12はたわみ、損傷を受けることがある。特定の、試験ダイの選択、ダイの寸法、ばね力、材料の強さなどが、一定の用途に対するこの設計にふさわしい影響を与える。
【００３３】
異なる実施多様のそれぞれがボードに配置されると、キャリアーモジュール（キャリアー、ダイ、カバーを含む）がボードに固定され結合されなければならない。この結合は、いくつかの方法のうちのどれか一つによって達成される。多くの好適実施態様では、キャリアーモジュールを開放し、取り外すことができるように、結合は恒久的ではない。個別の又は多数のキャリアーがボード上に取り付けられることに注意されたい。
【００３４】
キャリアーモジュールをボードに結合するための一好適実施態様は、図９Ａに示されているようなクラムシェルである。支持90がボードの一端にある。ヒンジ付きアーム92が支持90から、キャリアーモジュール94の背面を横切って延伸する。キャリアーモジュールがボード30上に配置されると、アーム92が、キャリアーモジュール94の背面を横切るように下方に降ろされる。アーム92が下方に降ろされると、アームは、アーム92をしっかりと保持する受容スナップロック98を備える、キャリアーモジュール94の反対側にある第二支持アームと適所でパチンと噛み合う。アーム92の寸法はキャリアーモジュール94に関係し、使用されるこのようなアームの数は、キャリアーモジュール94の寸法に本質的に依存する、純粋に設計的な事項である。一例を挙げれば、アーム92は単一のキャリアーモジュール94を固定し、他のアーム92は幾つかのキャリアーモジュールを固定する。
【００３５】
図９Ｂを参照すると、ヒンジ付きカバーがロードボードに対してダイを固定する。ハウジング91は、ダイ12に対する開口を含み、これは、例えば図７に関連して、詳細を上記で議論したキャリアーの構造と非常によく似ている。トップ92Aは、ハウジング91に対して回転し、かつ接続されるようにヒンジが付けられている。開いた位置では、ダイ12が容易に挿入される。閉じた位置では、トップ92Aはダイ12を固定するように機能する。トップ92Aはラッチ93により閉じた位置に固定される。ハウジング91は、ボード30の反対側からネジによるなどして（図示されない）、恒久的に又は半恒久的にボード30に固着される。これは、初期の研究段階の間に、限られた量のダイを試験するには特に有効である。
【００３６】
図９Ｃは、ボードにキャリアーを固定する他の方法を示す。各ポスト90Bは、キャリアーに対して枢軸動しボード30に対してキャリアーを固定するアーム92Bを支持する。アーム92Bは、キャリアーに対して圧力を維持するトーションばね（図示せず）から張力を受ける。ばね力は、キャリアーを適所に保持するのに十分であるが、オペレータにより加えられる力は、このばね力に勝り、ボード上のキャリアーは位置決めされる。
【００３７】
図10を参照すると、キャリアーモジュール104は初めにボード30に配置されておらず、取り付けられていないということが明らかである。代わりに一実施態様では、キャリアーモジュール104はアーム102自体に取り付けられ（何らかの非恒久的な機械的手段によって）、キャリアーモジュール104がボード30に対する適切な位置にまで降ろされ、さらにアーム102が第二支持のスナップロック108により、適所にパチンと噛み合い、固定されて保持される。
【００３８】
上記の設計の変更例が、図８に示され、上記で議論された第三の実施態様（すなわちカバーではなくスナップロックを利用してダイを固定する）とともに利用される。図11は、開口84内に適合する延伸部115を備えるアーム112を示す。これらの延伸部115は、ダイが圧縮を受けるとき、たわむことによってダイが損傷を受けることを防ぐのに必要な支持と抵抗をもたらす。先のクラムシェルによって、アーム112は、第二支持116のスナップロック118によって適所でパチンと噛み合い、固定保持されるまで下方に降ろされる。
【００３９】
本発明の種々の実施態様に取り込まれている他の特徴は、キャリアーモジュールがテストボードに取り付けられているとき、ばね接触のランディング（すなわち接触）パッドを横切る掃引動作を可能とする。２つの電子部品間に何らかの接触が形成されると、一方が他方に滑り接触を形成するように、他方に対して一方が移動することがしばしば利点としてあげられる。これは、良好な電気的接触を妨げることがあるかすを取り除くのに役立つ。したがって、試験の最中はんだ付けされたばねを掃引動作させることができるということは、著しい利益をもたらす。
【００４０】
試験の最中、掃引動作は典型的には、ばね圧力接触によってもたらされるが、はんだ付け接触に対するばねによることを必ずしも必要としない。圧力接触ばねに対する好適なばね形状は、直接支持基板（基板がＸＹ平面にあるとすると、Ｚ方向）に向かうばねの圧縮力が、ばねの接触領域を横方向に移動し、すなわちＸＹ成分をもって移動するような幾何学的配置を含む。これが、多かれ少なかれ平面である端子の表面を横切る掃引動作を導く。はんだ付け接触ばねに対する好適なばね形状又はピンインホール接触に対するばねは、圧縮によるＸＹ方向の移動を多く行わないか又は少しも行わない。
【００４１】
掃引動作を達成する１つの方法が図12Aに示されている。この実施態様では、ボード120上の位置決め穴122が、傾斜する前縁124を有するようにわずかに変更されている。キャリアーモジュール126が位置決め穴122の前縁124を超えて配置され、適所に降ろされると、支柱128が、位置決め穴124内の固定静止位置に達する前に、傾斜した前縁124を滑り降りる。キャリアーモジュール126の滑動動作は、接触ばねにボード120の接触パッドを横切る掃引を生じさせる。掃引動作は結果として、接触ばねと接触パッドの間のより良好な最終的な電気的接触をもたらす。
【００４２】
代替的な実施態様（図示せず）では、ボードに対するキャリアーの並進運動を可能にする、実質上ボードの平面内にパターンを備える異なる位置決め穴を備える。キャリアーがボードと接触すると、キャリアーは位置決め穴内で移動し、掃引動作を生じる。キャリアーを位置決めするハンドラーを使用すると、簡単に、ローディングプロセスの部分として横方向の運動がプログラムされる。
【００４３】
ある程度まで、ダイがばねを含む点で、本義論は、ダイに対するキャリアーに集中している。しかしながら同様の原理は、テストボード又は最終パッケージ装置がばねを取り付けられた要素を含む装置及び方法に十分に適用される。図12B及び12Cを参照し、図１Ｂ及び１Ｃと比較すると、装填ボード30Aにばねを準備することができる。このようなボードの上にばねを配置する一好適方法は、「Sockets for Electronic Components and Methods of Connecting to Electronic Components」と題する米国特許第5,772,451号に詳細に記載されている。この特許は、適切な基板に弾性のある接点を固定することを記載する。基板はばねに対向するはんだボールのような接点を含み、次に印刷回路板のような基板の端子に接触するようにリフローすることが可能である。このような部品をここで使用すると、基板125は、ばね127を準備することができ、示されるように、半導体ダイの端子と接触するように配置され得る。一実施態様では、ばね127とは反対側の基板125にはんだボール123が配置される。はんだボールはボード上の端子に、例えばリフローにより固定可能である。ばねは、ダイの試験又は他の動作のために、ダイと接触させることを可能にする。所望であれば、基板125は、交換、修理、その他の目的のために、ボードから取り外すことができる。支柱26は、高さを増して、試験の最中、適切なばね張力に設定する。対応して、同様のキャリアーが最終製品で使用されるならば、適切な接続のための好適な支柱とともに、図12Bに示されるようなばね接続を設けることが可能である。
【００４４】
ダイはキャリアー内に配置され、この明細書全般で記載されるように取り扱われる。このようにして、ばねを備えていない従来のダイは、ばねを備えるダイに対して上述されたのと非常によく似た方法で、取り扱われ、試験され、使用される。
【００４５】
本発明は、トラッキングデバイスを利用することによって、より改良される。例えば図13Aに示されるように、トラッキング機構がキャリアー130に付加される。さらに、識別マークIDが、キャリアー130内にあるダイ12の背面に適用される。キャリアーをトラッキングすることができることによって、及びキャリアー内に支持されているダイの履歴をいつでも知ることができることによって、従来技術を超える幾つかの利点がもたらされる。キャリアーにトラッキングラベルを配置し、キャリアーに付加し及び／又はキャリアーから取り外される各ダイに関する情報を記録することによって、いつ何時にでも、ユーザは、そのダイがどのウエハに由来するのか、及び特定の製造業者をも含むウエハのロットがどのように製造されたかを含むダイの情報にアクセスすることができる。トラッキングすることはウエハレベルでは存在するが、ダイレベルで容易に利用できるものはない。しかしながら本発明のキャリアー上にトラッキングラベルを配置することによって、ダイレベルの情報が維持される。
【００４６】
図13Bを参照すると、トラッキングラベルは、カバーが適所にあるときでさえも、見えるように、キャリアーの側面に都合良く配置されている。さらに、一つの代替的な方法として、キャリアーはEEPROMのようなプログラム可能なデバイスに適合される。EEPROMへの接続が、図13Bに示されている。
【００４７】
第一に、トラッキングラベル又は識別コードがキャリアーに適用される（図14にフローチャートが示される）。しかしながら、トラッキングラベルが、ダイがキャリアーに装填された後、キャリアーに適用されるということに注意されたい。ウエハがダイシングされる。各ダイがキャリアー内に装填されると、そのダイに関する情報がキャリアーのトラッキングラベルに格納される。情報は、制限されないが、ダイが生成されたその特定のウエハを識別する情報、ウエハの特定のロット内の特定の半導体ウエハを識別する情報、ウエハが生成されたそのロットを製造する特定のウエハを識別する情報、ウエハ上のダイの位置を含む。トラッキングラベルは、キャリアー上の、バーコード又は、磁気媒体や半導体デバイスのようなメモリ内デバイス内に格納されたコードを含む。
【００４８】
この工程は、特定の好適実施例において、より効果的である。基本的な試験にでさえも不合格となる部分が注目される。修正しやすいデバイスに対して、このとき、この部分が修正される。例えば、多くのメモリデバイスが冗長サブユニットとともに製造される。予備の試験で、合格するサブユニットであるか又は不合格のサブユニットであるかが識別され、オートメーション化された装置が、デバイス全体として適切に機能するように、機能ユニットの適切なグループを選択することができる。相当量の情報量が、単に不合格であることに注目するのではなく、これらの部分上で、デバイスが機能することを確認されたユニットの複雑な記録、及び製造に有用であるいくらかの他の情報をトラッキングする。さらにもう一つの例として、多くの製造状況において、試験要素が半導体ウエハの別様の使用されない部分に製造される。このような領域は、スクライブライン領域又はウエハの縁に近い使用されない部分を含む。これらの試験ユニットについての情報は、ウエハ上に確認されるデバイスについての情報とともにデータベースに保持され得る。
【００４９】
半導体の製造における工程ステップの広範な多様さは、おそらく、ウエハの種々の領域における多様性の何らかの度合いを示す。非常に注意することによってこのような多様性が最小化するが、ウエハの異なる領域のいくらかの範囲の部分は、おそらくわずかに相違する。個別のダイがウエハから分離され、試験又は他の使用に曝されるとき、個別のダイの識別をトラッキングすることによって、ウエハのマップを作り直し、所定のダイに対する所望の試験の結果のみならず、ウエハのある領域に対する近傍のダイの試験の結果をも示すことが可能である。ウエハのロットを超えた多様性は、同様に検出し、評価することができる。部分の識別は複雑で大きな製造環境において、モニターすることをただ難しいものとするので、これまでは、このようなトラッキングは極端に困難であった。
【００５０】
この情報は、工程の進行に対して、驚くほど大きな価値を示す。試験から少しずつ集められた情報は、実行可能な限り早い時期に、製造現場で役立てられる。オートメーションシステムでは、仕様から外れる工程に対して警報がトリガされるしきい値が設定され、製造現場に直ちに通報される。現行のシステムを利用する場合、このフィードバックシステムには少なくとも２つの大きな利点がある。第一には、ダイシングの後、直ちにウエハを試験することができるため、製造工程を離れてから第一の試験結果が得られるまで最小の遅れしか生じない。これはわずか数時間であり、しばしば２、３日であることもあるが、このことは現行の工程を使用すると、少なくとも数日であり、典型的には数週間であることと比較される。第二には、各ダイの同一性をトラッキングすることにより、ウエハマップを作り直すことができるという大きな利点が挙げられる。試験の結果はウエハ上の位置に関連するある種の変動を示し、この情報は、工程が製造時にウエハの全ての領域で不変である、現行のある種の製造現場で大きな価値を持つ。迅速な応答（瞬時のフィードバックループ）は、初めにサンプルの工程を評価することができ、後に同じ工程のロットを適切に変更することができる点で、特に価値を持つ。
【００５１】
好適実施態様に注目すると、試験し、デバイスを初期修復した後、オートメーション装置がウエハをダイシングする。処理装置が選択されたダイをキャリアー内に配置する。特定のウエハ上の特定のダイの特定の位置についての情報が、製造用データベース内などでトラッキングされる。例えば、８つのダイのグループが、図２Ａのキャリアー内に装填される。キャリアー内の固有の位置をトラッキングすることによって、製造用データベースに関して、キャリアーID情報、キャリアー内の各ダイの位置を十分にトラッキングすることができる。
【００５２】
キャリアーは、上記のように、多くの方法によりマークすることができる。特定の一好適なマークは、キャリアーの側面に沿って印刷されたバーコード又は他の機械読み取り可能なコードを、キャリアー上をカバーが覆った場合であっても、オートメーション処理又はオペレータによって読み取り可能な位置に備えることによって得られる。他の好適なマークは、キャリアー上のEEPROMダイを含む。オートメーション処理装置は、EEPROMに重要な情報を記録することができる。またこの装置はEEPROMからの情報を読み取ることが可能である。これは固有識別コードのように単純に、製造用データベースに結びつけられる。
【００５３】
キャリアーのグループをトレイに配置することができる。トレイはキャリアーとほとんど同様の方法でマーク可能である。カート内のトレイグループを組織化するので、より高度な階層構造は相当に実際的である。キャリアー内のダイの数、部分の寸法によるが、１枚のウエハはダイに単一化され、このダイは、例えば５〜10の、わずかな数のトレイ内のキャリアーに入れられる。製造工程に依存するが、多数の、例えば25のウエハが、125〜250のトレイを占める。
【００５４】
図13Cを参照すると、トレイ130が一連の溝131を適合され、各溝がキャリアーに適応する。トレイ130の前端はラベル132を含む。トレイは、オートメーション処理装置と接続するように容易にアクセス可能な接続133を備える、好適にはEEPROMである、プログラム可能なデバイスを支持する。したがってラベルはオペレーターに対するガイドであって、所望であれば機械走査可能なガイドとすることができる。プログラム可能な接続は、電子トラッキングデバイスにアクセス可能である。
【００５５】
また識別マークを、各ダイそれ自体に適用することができる。典型的には、このような識別マークは、ダイをキャリアー内に装填した後、キャリアーの開口を介して、又はダイがキャリアー内に配置される前に、ダイの背面（ばね接触とは反対の側）に適用される。ダイ上の識別マークは、試験シーケンスが成功したか又は失敗したか、固有の又は半固有の識別番号、特定のダイの履歴に関係するより特殊な情報を記憶するバーコード、その他の有用な情報を示すインクドットを含む。一例として、ロット内の一連のダイは、連続的な固有の識別情報でラベルを付けられる。別個のロットは、同様の識別情報を利用するが、製造時刻、キャリアーにおける表面的な位置等、他の手段により最初のロットから区別可能である。特定の例として、16ビットの情報が、ロット内のダイをトラッキングするのに使用され、高階ビットの幾つかが、より大きな製品グループを識別するのに使用される。
【００５６】
本発明の装置は、種々の仕方でまとめられ、使用される（一例として図15のフローチャートを参照）。例えば、ダイはキャリアー内に装填され、保持要素によりキャリアー内で固定されてキャリアーモジュールを形成する。このキャリアーモジュールは、ボードに配置され、例えばクランプによって固定される。代替的には、キャリアーモジュールは、クランプ又は結合機構に取り付けられ、適所に固定及び／又はロックされるように、ボード上に配置される。あるいは、キャリアーが最初にボード上に取り付けられ、連続してダイがそのキャリアーに装填されて固定される。キャリアーモジュールのとりまとめ、及びテストボード又は最終基板パッケージのいずれかへの取付の後に、ステップの他の変更例が続く。ステップの特定のシーケンスが本発明のとりまとめの後に続くということは、本発明によって必要とされない。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 キャリアー内にダイを固定するカバーを備え、ダイを支持するキャリアー含む本発明のキャリアーモジュールの断面図である。
【図１Ｂ及び１Ｃ】 本発明の特に好適な一実施態様を示す。
【図１Ｄ】 本発明の特に好適的な他の実施態様を示す。
【図１Ｅ】 ９つのキャリアーを含み、10番目のキャリアーをトレイに追加するよう適応されている、JEDECトレイを示す。
【図２Ａ】 本発明のキャリアーの一実施態様を示す平面図である。
【図２Ｂ】 本発明のキャリアーの第二の実施態様を示す平面図である。
【図３Ａ】 孔を備える本発明のカバーの一実施態様を示す平面図である。
【図３Ｂ】 孔を備える本発明のカバーの第二の実施態様を示す平面図である。
【図４】 本発明のキャリアーモジュールを代替的な実施態様を示す断面図であり、キャリアーにスナップ止めされるカバーでダイを支持し、キャリアー内にダイを固定するキャリアーを含む。
【図５】 図１Ａに示され、テストボードに取り付けられ、支柱を使用する本発明の実施態様を示す断面図である。
【図６Ａ】 テストボードに取り付けられ、シムを使用する本発明の代替的な実施態様を示す断面図である。
【図６Ｂ】 テストボードに取り付けられ、シムを使用する本発明の代替的な実施態様を示す断面図である。
【図７】 本発明の他の実施態様を示す断面図であり、キャリアーが各開口に２つの脚を備え、カバーがその開口内で下方に延伸する付加的な要素を備え、キャリアー内にダイを固定している。
【図８】 本発明の代替的な実施態様を示す断面図であり、キャリアーはそれ自身で、カバーではなくスナップ止めを利用して、適所にダイを固定している。
【図９Ａ】 本発明のキャリアーモジュールを、ボードの背部を横切るアームを下げることによって、締め具でボードに固定する方法を示す断面図である。
【図９Ｂ】 本発明の他の実施態様を示す断面図であり、キャリアーがばね式保持アームによって、装填ボードに固定される。
【図９Ｃ】 本発明の他の実施態様を示す断面図であり、キャリアーがばね式ボルトによって、装填ボードに固定されている。
【図９Ｄ】 本発明の特に好適な一実施例を示す。
【図１０】 ボードにキャリアーモジュールを取り付ける代替的な方法を示す断面図であり、キャリアーモジュールは初めにアームに取り付けられ、次にボードの適所に降ろされる。
【図１１】 図８に示すキャリアーモジュールをボードに取り付ける方法を示す断面図である。
【図１２Ａ】 本発明のキャリアーモジュールの断面図であり、ボードの位置決め穴が傾斜した前縁を有し、これによって、キャリアーモジュールが適所に滑り込み、ダイの接触ばねがボード上の対応する接触パッドを横切ることによって、掃引動作を発生する。
【図１２Ａ及び１２Ｂ】 ばねを含み、対応するキャリアー、カバー、ダイを含むテストボードの側面及び平面図である。
【図１３Ａ】 さらにキャリアー上のトラッキングラベル及びダイ上の識別マーク含む本発明のキャリアーの平面図を示す。
【図１３Ｂ】 さらにキャリアー上のトラッキングラベル及び電子記憶装置への接続を含む本発明のキャリアーの端面図を示す。
【図１３Ｃ】 複数のキャリアーに対するトレイを示す斜視図である。
【図１４】 製造、移送、最終使用を通してキャリアー及び／又は単一ダイをトラッキングするのに必要とされるステップを示すフローチャートである。
【図１５】本発明を組み立て、そして利用するのに必要とされるステップを示すフローチャートである。

Claims (29)

1. 電子部品の実装方法であって、
   当該電子部品上の対応する第１の電気的接触パッドに取り付けられ、キャリアーの外側表面を超えて延伸する複数の細長い、弾性のある電気的接触要素を備える該電子部品を、支柱を有するキャリアーのフレームに対して配置するステップと、
   前記電子部品を前記キャリアーに固定するステップと、
   前記電気的接触要素が第一基板の表面の複数の第２の電気的接触を掃引するように、当該第一基板の位置決め穴に前記支柱を受容し、当該第一基板に関して前記キャリアーを位置決めするステップと、
   前記複数の第２の電気的接触のパッドに対して前記キャリアーを押し付けるステップと、
   からなる方法。
2. 前記電子部品が集積回路である、請求項１記載の方法。
3. 前記フレームに対して前記電子部品が配置される前に、前記電子部品上に前記複数の細長い、弾性のある電気的接触要素を取り付けるステップを含む、請求項１又は２記載の方法。
4. 前記複数の細長い、弾性のある電気的接触要素をウエハ上の電子部品に取り付けた後に、前記電子部品を含む当該ウエハを単一化するステップを含む、請求項３記載の方法。
5. 少なくとも、前記細長い、弾性のある電気的接触要素を前記電子部品に適切に取り付けた後、前記細長い、弾性のある電気的接触要素のそれぞれが自立している、請求項４記載の方法。
6. 前記固定するステップが、前記キャリアーにトップを配置するステップを含む、請求項５記載の方法。
7. 前記フレームの寸法が、前記細長い、弾性のある電気的接触要素が電気的相互接続を形成するのに使用される場合に、前記細長い、弾性のある電気的接触要素のそれぞれに対する最大圧縮限界を画定する、請求項５記載の方法。
8. 前記細長い、弾性のある電気的接触要素が、前記第１の電気的接触パッドを前記第２の電気的接触の対応する１つと電気的に相互接続する、請求項７記載の方法。
9. 前記第一基板が、前記電子部品を試験するための試験回路ボードである、請求項７記載の方法。
10. 前記第一基板が、前記電子部品を使用するための最終パッケージである、請求項７記載の方法。
11. 前記電子部品が、前記電子部品に対するパッケージを備えることなく、前記フレームに対して配置される、請求項７記載の方法。
12. 前記トップが実質上平面である、請求項６記載の方法。
13. 前記トップが、当該トップの表面から突出し、前記電子部品の表面を押し付けるように形成されている要素を含む、請求項６記載の方法。
14. 前記細長い、弾性のある電気的接触要素が、前記電子部品を試験している最中の方が試験後の使用中よりも弱く圧縮される、請求項７記載の方法。
15. 前記位置決めするステップが、前記第一基板に対して前記キャリアーを自動的に整列するステップをさらに含む、請求項７記載の方法。
16. 前記キャリアーが複数の第一要素を含み、前記第一基板が複数の第二要素を含み、これらの第二要素が、前記複数の第一要素と個別に適合し、前記第一基板に対して前記キャリアーを自動的に整列するように形成されている、請求項１５記載の方法。
17. 前記複数の第一要素が前記キャリアーの前記表面から突出し、前記キャリアーの前記表面が前記第一基板に対向し、前記複数の第二要素が前記第一基板上の受容体であり、この受容体が前記第一要素を受容する、請求項１６記載の方法。
18. 前記複数の第一要素が、前記キャリアーが前記第一基板に対して押し付けられないとき、前記複数の細長い、弾性のある電気的接触要素を保護する、請求項１７記載の方法。
19. 前記電子部品が、
    前記キャリアーに結合されているリテーナによって前記電子部品の第１の側を固定するステップであって、前記フレームが前記電子部品の第２の側を固定し、前記第２の側が前記第１の側に対向し、前記複数の細長い、弾性のある電気的接触要素が、前記電子部品の前記第２の側に取り付けられているステップにより前記キャリアーに固定されている、請求項５記載の方法。
20. 前記リテーナが、少なくとも前記電子部品の前記第１の側の部分と機械的に接し、前記フレームが、少なくとも前記電子部品の前記第２の側の部分と機械的に接する、請求項１９記載の方法。
21. 前記リテーナが少なくとも１つの開口を含む、請求項２０記載の方法。
22. 前記電子部品が前記キャリアーに固定された後、前記リテーナの前記少なくとも１つの開口を介して、前記電子部品上に印をマークするステップを含む、請求項２１記載の方法。
23. 前記印が、前記電子部品の試験結果に関する情報を表す、請求項２２記載の方法。
24. 前記試験が、前記電子部品のバーンイン試験を含む、請求項２３記載の方法。
25. 前記キャリアー上の伝熱媒体に前記電子部品から熱を伝えるステップを含む、請求項５記載の方法。
26. 前記リテーナが、前記電子部品から熱を伝えるための開口を含む、請求項２０記載の方法。
27. 前記リテーナが、前記電子部品の温度を測定するプローブを含む、請求項２０記載の方法。
28. 前記キャリアーが前記第一基板に対して取り付けられ、さらに前記電子部品が前記フレームに対して配置され、そして前記電子部品が前記キャリアーに固定される、請求項２０記載の方法。
29. 前記電子部品が前記フレームに対して配置され、さらに前記電子部品が前記キャリアーに固定され、そして前記キャリアーが前記第一基板に押し付けられる、請求項２０記載の方法。

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