JPH10213627A - チップキャリア及びそれを用いた半導体装置のバーンイン方法及びテスト方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設計・製造期間が短くかつ安価なベアチップ
のテスト用キャリアを提供すること。 【解決手段】 チップキャリア１は、半導体チップ１４
の外部接続用電極と電気的に接続されるチップ接続端子
と接続端子から外部へ引出すための配線及び外部接続端
子とを有する回路基板２、及び半導体チップ１４をセッ
トした回路基板２を外部接続端子を突出させた状態で収
容する容器となるキャリアケース８から構成される。回
路基板２は、基板２ａ上に配線層４と配線層４を保護す
る上板３とを重ね合わせた層構造をなしている。半導体
チップ１４を回路基板２のチップ搭載部１３に嵌合させ
て搭載し、回路基板２をキャリアケース８に挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
分野に関するものであり、特に半導体チップの電気的特
性を測定する試験に利用して有効なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、パソコン等のＯＡ機器や携帯電話
等の移動体通信機器を中心として、電子機器の縮小化、
薄型化が著しく、それらに用いる半導体装置の実装方法
も従来のパッケージ実装からベアチップ（パッケージを
持たない半導体チップ）実装へ移り変わりつつある。ベ
アチップ実装やＭＣＭ（multi-chip module）は、実装
基板に良品のベアチップをそのまま実装し、ベアチップ
の電極パッドと実装基板のランドとを金属ワイヤやバン
プで直接電気的接続を図る。従って、複数のベアチップ
からなるボードやＭＣＭは、従来のパッケージを省ける
分、実装面積を小さくできる、ＬＳＩを高速に動作させ
ることができる等の利点を持っている。

【０００３】複数のベアチップを使用する場合、ボード
やＭＣＭの良品率は個々のチップの良品率（α）のチッ
プの個数（ｎ）乗で決定するため、良品を保証したベア
チップＬＳＩ（ＫＧＤ：known good die）の供給が不可
欠となっている。ＫＧＤを出荷する場合は、ベアチップ
状態で電気的特性の試験及びバーンイン（ＬＳＩの定格
範囲内で高温、高電圧などのストレスを一定時間与え、
まだ故障に至っていない製造欠陥をもつＬＳＩを故障に
追い込み、事前に除去する方法）を行うために、テスト
用キャリアにチップを一時的に入れる。バーンイン終了
後は電気テストを行い、クリーンルーム内でテスト用キ
ャリアからチップを取り出し、トレイに納めて梱包す
る。

【０００４】尚、ベアチップ実装に関しては、例えば、
「日経エレクトロニクス 1995.6.19」（日経ＢＰ社発
行）１５９頁乃至１７３頁に記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＫＧＤを出荷するため
には、ベアチップのテスト用キャリアが必要となる。テ
スト用キャリアには、一時接触タイプと接続タイプとが
あり、特に一時接触タイプはチップを押えつけて接触を
とるだけなので、キャリアを繰り返し使用することがで
きるが、ベアチップは種類によって、寸法、ピン数、パ
ッド位置等が異なるため、種類毎にキャリアを設計する
必要がある。ベアチップの種類毎にキャリアを設計する
場合、バーンインソケット及びバーンインボードの設計
も伴い、また、キャリアのハンドリング性も考慮に入れ
る必要があるため、設計期間が長くなる。また、キャリ
アの構造が複雑になると、その部品それぞれについてベ
アチップに合うように設計が必要となるため、設計・製
造期間の増大及び高コスト化を招いてしまう。従って、
最終的には、ベアチップの供給価格が高価なものになっ
てしまう。

【０００６】そこで、本発明の目的は、設計・製造期間
が短くかつ安価なベアチップのテスト用キャリアを提供
することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、ベアチップ１個あた
りのコストを低減させる技術を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、ベアチップのテスト
技術の簡略化を図ることにある。

【０００９】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになる
であろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
のとおりである。すなわち、半導体チップの外部接続用
電極と電気的に接続されるチップ接続端子を有するチッ
プ搭載部と前記接続端子から外部へ引出すための配線及
び外部接続端子とを有する回路基板と、前記半導体チッ
プを裏面から押圧する押圧部材とを有するチップキャリ
アであって、前記チップ搭載部には前記半導体チップの
平面方向の固定を行う固定部材が設けられ、前記外部接
続端子は前記回路基板の１辺に形成され、前記押圧部材
はその内部が空洞となっており１面に開口部を設けた直
方体の容器からなり、前記回路基板を前記開口部から前
記押圧部材へ挿入することにより前記押圧部材の内壁が
前記半導体チップの裏面を押圧するものである。

【００１１】上記手段によると、ベアチップが搭載され
た回路基板を押圧部材へ抜き差しするだけの構造となる
ので、チップキャリアの構造を簡略化することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１に本発明のチップキャリアの構
成、図２にチップキャリアの断面図を示す。チップキャ
リア１は、半導体チップ１４の外部接続用電極と電気的
に接続されるチップ接続端子と接続端子から外部へ引出
すための配線及び外部接続端子とを有する回路基板２、
及び半導体チップ１４をセットした回路基板２を外部接
続端子を突出させた状態で収容する容器となるキャリア
ケース８から構成される。回路基板２は、エポキシ等の
樹脂材料からなる基板２ａ上に、アルミニウムや金、高
融点の半田等の金属からなる配線層４と、配線層４を保
護するためのエポキシやポリイミド等の樹脂からなる上
板３とを重ね合わせた層構造をなしている。この配線層
４については、配線等をポリイミド等のフィルムに印刷
したものを基板２ａに貼り合わせている。配線層４に用
いるフィルムは、半導体チップ１４を裏面から押圧する
関係上、チップ接続部に形成される突起状の電極が押圧
の際、沈み込むように弾性を有するものを用いる。配線
層４は基板２ａ表面上に蒸着等の方法でチップ接続端
子、外部接続端子及びそれらをつなぐ金属配線を印刷し
てもよい。その場合は、基板２ａ自体に弾性を有する素
材、例えばポリイミド樹脂や、エポキシ樹脂の基板にポ
リイミド樹脂のシートを張り合わせたものを用いる。チ
ップ接続端子には、回路基板に搭載すべき半導体チップ
の外部接続用電極と電気的接続を行うために突起状の電
極、例えば金や半田等からなるバンプ１２を形成してい
る。半導体チップ側に突起状の電極が設けられている場
合は、チップ接続端子に突起状の電極を設けなくてもよ
い。上板３は、外部接続端子５及びチップ搭載部１３を
除いた配線層４の配線領域に重ね合わせることにより配
線層４を保護している。チップ搭載領域１３では、半導
体チップ１４が嵌合するように上板３が搭載すべき半導
体チップ１４のサイズ、形状にくり抜かれている。な
お、上板３を設けない場合は、搭載すべき半導体チップ
の対角線上の２つの角部に位置決め用の突起を設けても
よい。また、回路基板２のキャリアケース８への抜き差
しの際、半導体チップ１４の裏面とキャリアケース８内
壁との直接的な擦れを防ぐため、回路基板２に保護シー
ト７を設け、キャリアケース８への挿入時に半導体チッ
プ１４の裏面を覆うようにしている。

【００１３】回路基板２に搭載された半導体チップ１４
を裏面から押圧する押圧部材となるキャリアケース８
は、その内部が回路基板２を収容するために空洞となっ
ており、１面に回路基板２を抜き差しする開口部９を設
けた直方体の容器からなる。キャリアケース８の素材と
しては、バーンイン工程での温度環境（摂氏１２５度前
後）において伸縮が小さく、熱伝導度の高い材料、例え
ば加工用Ａｌ合金、特にＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ合金やＡｌ−
Ｍｇ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金等の高力合金
が好ましいが条件を満たす素材であれば、樹脂系の素材
でも良い。回路基板２を開口部９からキャリアケース８
へ挿入することによりキャリアケース８の内壁が半導体
チップ１４の裏面を押圧するよう、キャリアケース８の
内壁の半導体チップ１４の裏面に対応する部分は、周縁
部がなだらかな傾斜を持った凸部１０が形成されてい
る。キャリアケース８の内壁には、回路基板２との摩擦
係数を小さくするような材料、例えば、ポリイミド樹脂
等がコーティングされている。

【００１４】次に、本発明のチップキャリアへの半導体
チップの搭載方法について説明する。

【００１５】まず、半導体チップ１４を回路基板２のチ
ップ搭載部１３に嵌合させて搭載する。

【００１６】その際、半導体チップ１４の外部接続用電
極とチップ搭載部のチップ接続端子に形成されたバンプ
１２が個々に当接する。次に、半導体チップ１４が搭載
された回路基板２を、キャリアケース８に挿入する。そ
の際、保護シート７はキャリアケース８の開口部９に当
たり、挿入するにつれて保護シート７は半導体チップ方
向へ倒れ、半導体チップ１４の裏面を覆う。従って、キ
ャリアケース２の内壁と半導体チップ１４裏面とが直接
擦れることがない。回路基板２は外部接続端子５を除い
てキャリアケース８内に収納される。この一連の方法を
キャリア詰め装置で行う場合について図３及び図４を用
いて説明する。キャリア詰め装置１５は主に、トレイ２
２から半導体チップを吸着して回路基板２に搭載するコ
レット２１と、回路基板２を搬送しキャリアケース８へ
挿入する基板搬送部１６、キャリアケース８を固定する
固定部２０から構成される。基板搬送部１６には、図示
しない駆動機構によって回路基板２を搬送するピン１９
と、キャリアケース方向に向かってピン１９が移動する
ピン移動路１８が設けられている。ピン１９は、回路基
板２に設けた位置決め用の溝６にはまり込み、ピン移動
路１８を移動することにより回路基板２をキャリアケー
ス８へ搬送する機構となっている。このキャリア詰め装
置１５は、まず、トレイ２２に納められた半導体チップ
１４をコレット２１で吸着し、回路基板２まで搬送して
チップ搭載部１３に嵌合させて搭載する。

【００１７】次にピン１９が回路基板２の溝６にはまり
込み、図４（ａ）（ｂ）に示すようにピン移動路１８を
移動することにより回路基板２をキャリアケース８へ搬
送し、キャリアケース８に挿入する。その後、溝６から
ピン１９が外れ、回路基板２のキャリアケース８への挿
入が完了する。このようにして半導体チップ１４が搭載
されたチップキャリア１は図示しない別の搬送手段によ
ってチップキャリア専用のキャリアに納められるか、バ
ーンインに用いるバーンインボードに直接実装される。

【００１８】図５に本発明のチップキャリアのバーンイ
ンボードへの実装形態を示す。通常、バーンインを行う
場合は、１枚のバーンインボードに複数個の半導体装置
を実装してバーンイン装置へ投入する。本発明において
は、チップキャリアが平板状であり、一方向に外部接続
端子を集中させているため、バーンインボードに対して
略垂直に実装する。バーンインボード２３上にはチップ
キャリア１を実装するためのソケット２４が複数個取り
付けられている。チップキャリア１は外部接続端子側か
らソケット２４へ差し込まれる。チップキャリア１をバ
ーンインボード２３に対して略垂直に実装するため、一
つのチップキャリアのバーンインボードに占める占有面
積を小さくでき、一度に多数のバーンインを行うことが
できる。

【００１９】図６は、ソケット２４内の接触形態を示す
図である。（ａ）ではポゴピン状の接触子２５によって
外部接続端子５を挟み込んで接触させる。（ｂ）では板
バネ状の接触子２７を用いて接触させる。

【００２０】尚、電気的なテストを行う際のテスト用基
板（パフォーマンスボード）に本発明のチップキャリア
を実装する場合も、図６ののようなソケットを用いてテ
スト用基板に対し略垂直に実装してテストを行う。

【００２１】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００２２】（１）チップ搭載部に半導体チップの平面
方向の固定を行う固定部材を設け、外部接続端子は回路
基板の１辺に形成し、押圧部材はその内部が空洞となっ
ており１面に開口部を設けた直方体の容器からなり、回
路基板を開口部から押圧部材へ挿入することにより押圧
部材の内壁が前記半導体チップの裏面を押圧する構成を
取ったことにより、半導体チップが搭載された回路基板
を押圧部材へ抜き差しするだけの構造となるので、チッ
プキャリアの構造を簡略化することができる。従って、
設計・製造期間が短くかつ安価なベアチップのテスト用
キャリアを提供することができる。さらに、安価に製造
できるのでベアチップ１個あたりのコストを低減させる
ことができる。 （２）キャリアケース内壁部の半導体チップ裏面との対
向部を凸形状としたことにより、凸部が半導体チップ裏
面を押圧するので、チップキャリア内部での半導体チッ
プと回路基板との接続を確実なものとすることができ
る。

【００２３】（３）回路基板のチップ搭載部に半導体チ
ップの角部を固定する位置決め手段を設けたことによ
り、回路基板上での半導体チップの位置決めを簡単な構
造で確実に行うことができる。

【００２４】（４）回路基板を基板に配線層及び上板を
重ね合わせた３層構造とし、配線層はチップ搭載部及び
回路基板端部で露出して接続端子及び外部接続端子を形
成していることにより、回路基板を重ね合わせ技術で簡
単に製造することができる。また、配線層の下の基板を
共通化でき、配線層及び上板のみをチップに合わせて設
計するだけでよい。更に、上板のチップ露出部分をチッ
プの形状に合わせて形成されるので、チップを嵌合させ
て位置決めすることができる。

【００２５】（５）回路基板の押圧部材への挿入時に半
導体チップの裏面を覆う保護シートを設けたことによ
り、半導体チップの裏面と押圧部材の内壁との直接的な
擦れを防止するので、擦れによる半導体チップの裏面の
キズ、及びそのキズに起因するチップクラックを防止す
ることができる。

【００２６】（６）チップキャリアをバーンインボード
に略垂直に実装することにより、チップキャリアのバー
ンインボードに占める面積を小さくできるので、一枚の
バーンインボードに多数のチップキャリアを実装するこ
とができる。従って、バーンイン工程のスループットを
向上させることができる。

【００２７】（７）チップキャリアをテスト用基板に略
垂直に実装することにより、バーンインボードに用いる
ソケットを共用化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態によるチップキャリアの構成
を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施形態によるチップキャリアの構造
を示す断面図である。

【図３】本発明の実施形態によるチップキャリアのキャ
リア詰め装置及び半導体チップ搭載方法を示す図であ
る。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態による
チップキャリアのキャリア詰め装置の動作を示す図であ
る。

【図５】本発明の実施形態によるチップキャリアを用い
たバーンインボードへの実装形態を示す図である。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態による
チップキャリアを実装するためのソケットの接続形態を
示す図である。

【符号の説明】

１…チップキャリア，２…回路基板，２ａ…基板，３…
上板，４…配線層，５…外部接続端子，６…溝，７…保
護シート，８…キャリアケース，９…開口部，１０…凸
部，１１…コーティング材，１２…バンプ，１３…チッ
プ搭載部，１４…半導体チップ，１５…キャリア詰め装
置，１６…基板搬送部，１７…段差部，１８…ピン移動
路，１９…ピン，２０…固定部，２１…コレット，２２
…トレイ，２３…バーンインボード，２４…ソケット，
２５…接触子，２６…ソケットピン，２７…接触子。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体チップの外部接続用電極と電気的に
   接続されるチップ接続端子を有するチップ搭載部と前記
   接続端子から外部へ引出すための配線及び外部接続端子
   とを有する回路基板と、前記半導体チップを裏面から押
   圧する押圧部材とを有するチップキャリアであって、前
   記チップ搭載部には前記半導体チップの平面方向の固定
   を行う固定部材が設けられ、前記外部接続端子は前記回
   路基板の１辺に形成され、前記押圧部材はその内部が空
   洞となっており１面に開口部を設けた直方体の容器から
   なり、前記回路基板を前記開口部から前記押圧部材へ挿
   入することにより前記押圧部材の内壁が前記半導体チッ
   プの裏面を押圧することを特徴とするチップキャリア。
2. 【請求項２】前記内壁部の前記半導体裏面との対向部は
   凸形状をなしていることを特徴とする請求項１記載のチ
   ップキャリア。
3. 【請求項３】前記チップ搭載部には前記回路基板に前記
   半導体チップの角部を固定する位置決め手段を設けた特
   徴とする請求項１又は２記載のチップキャリア。
4. 【請求項４】前記回路基板は、基板に配線層及び上板を
   重ね合わせた３層構造をなし、前記配線層は、前記チッ
   プ搭載部及び前記回路基板端部で露出して前記接続端子
   及び前記外部接続端子を形成していることを特徴とする
   請求項１又は２又は３記載のチップキャリア。
5. 【請求項５】前記回路基板には、該回路基板の前記押圧
   部材への挿入時に前記半導体チップの裏面を覆う保護シ
   ートを設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
   か１項記載のチップキャリア。
6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれか1項に記載のチ
   ップキャリアを用いた半導体装置のバーンイン方法であ
   って、前記チップキャリアはバーンイン用基板に略垂直
   に実装することを特徴とする半導体装置のバーンイン方
   法。
7. 【請求項７】請求項１乃至５のいずれか1項に記載のチ
   ップキャリアを用いた半導体装置のテスト方法であっ
   て、前記チップキャリアはテスト用基板に略垂直に実装
   することを特徴とする半導体装置のテスト方法。