JP2636748B2

JP2636748B2 - チップキャリア及びチップ保持方法

Info

Publication number: JP2636748B2
Application number: JP6213167A
Authority: JP
Inventors: 仁志甲斐
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-08-15
Filing date: 1994-08-15
Publication date: 1997-07-30
Anticipated expiration: 2012-07-30
Also published as: JPH0855885A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チップキャリア及びチ
ップ保持方法に関し、特に半導体チップをテスト・バー
ンインするためのチップキャリアの構造及びそのチップ
キャリアを用いたチップ保持方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップをベアチップの状態でテス
トし、あるいはバーンイン（加速寿命試験）するには、
チップを保持すると共にチップ上の電極パッドとの電気
的な接続を確保するためのチップキャリアが必要とな
る。

【０００３】図７(Ａ)は、この種従来のチップキャリア
の平面図であり、図７(Ｂ)及び(Ｃ)は、(Ａ)のａ−ａ線
及びｂ−ｂ線での断面図である。従来のチップキャリア
は、図７(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、・半導体チップ８を外形で位置決めする下部絶縁基体２
と、・複数のリード５を支持するベースフィルム４と上部絶
縁基体１とをリベット６にて一体化した組立体と、・半導体チップ８を裏面より保持するチップ保持板13
と、・上部絶縁基体１と下部絶縁基体２とチップ保持板13と
に共通に設けられた開孔部14に挿通され、その３パーツ
を固定する板バネ15と、により構成されている。

【０００４】そして、組み立て時には、リード５の内部
リード部５ａの先端は半導体チップ８の電極パッド(図
示せず)のほぼ中心にくるように位置決めされる。ま
た、上部絶縁基体１の下面には、組み立て時に内部リー
ド部５ａを押し下げる凸部１ａが形成されている。

【０００５】この従来のチップキャリアは、内部リード
部５ａの先端の高さが全て一定になるように設計され、
さらに半導体チップ８を装着し組み立てられた時、その
電極パッドの高さより100μｍ程度下になるように設定
されている。これは、内部リード部５ａの長さが1ｍｍ
であるとしその曲げ角が20°であるとした場合、最初に
電極パッド８ａと接触してから約30μｍ移動する高さに
相当する［後記図８(Ａ)、(Ｂ)参照］。

【０００６】この移動に際して、電極パッド８ａと内部
リード部５ａの先端に起こる事象を図８(Ａ)、(Ｂ)に基
づいて説明する。電極パッド８ａは、図８(Ａ)に示すよ
うに、一般的にはアルミニウム11で構成されている。し
かし、その表面は空気中の酸素により酸化し、非導体で
ある酸化アルミニウム12が数10Åの膜を作っている。内
部リード部５ａの先端が電極パッド８ａに接触すると、
酸化アルミニウム12の膜を突き破り、アルミニウム11の
層に達する［図８(Ａ)参照］。

【０００７】チップ保持板13を下部絶縁基体２に密着さ
せた時、内部リード部５ａは上部絶縁基体１の凸部１ａ
との接点を支点として曲げられ［前記図７(Ｂ)、(Ｃ)参
照］、その反発力で内部リード部５ａの先端は、酸化ア
ルミニウム12とアルミニウム11を削りながら約30μｍ移
動し、図８(Ｂ)の状態で停止する。これにより導体であ
るアルミニウム11が露出し、内部リード部５ａとの電気
的接続が行われる。

【０００８】ここで、内部リード部５ａの先端が電極パ
ッド８ａに沈み込む量はその反発力で決定されるので、
材質や形状を選択することにより最適な量が得られるよ
うになされている。このチップキャリアを従来のＩＣソ
ケットに実装し、リード５をＩＣソケットのコンタクト
ピンに接触させることにより、パッケージングされた半
導体と同様にテスト・バーンイン(加速寿命試験)を行っ
ていた。

【０００９】また、特開平4−217340号公報には、ベア
チップのバーンイン方法として、図９に示す装置を用い
ることが提案されている。これは、バーンインを行うた
めの試験用基板16の電極17上に低融点金属18を設けてお
き、吸着コレット19にて半導体チップ８をこの基板16上
に配置し、バーンインによる高温下で液相化した低融点
金属18により、半導体チップ８の電極パッド８ａと試験
用基板16上の電極17との間の電気的接続を得るものであ
る。電極17には、配線20を介して信号、電圧、電流が供
給されるようになっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図７に示した従来例で
は、内部リード部５ａの先端は図８(Ｂ)の状態で留まっ
ているため、アルミニウム11が露出し、良好な電気的接
続が行えるように見えるが、内部リード部５ａの厚さが
数10μｍで作られているのに対してアルミニウム11の厚
さは一般的に1μｍ程度あるいはそれ以下であり、内部
リード部５ａの先端が完全にアルミニウム11の中に埋も
れてしまうことはない。

【００１１】つまり、内部リード部５ａの先端は、図８
(Ｂ)に示すように、アルミニウム11と接触しているが酸
化アルミニウム12とも接触しており、アルミニウム11と
の接触面積により接触抵抗が決まるので、内部リード部
５ａの先端が深く入らなかった場合や酸化アルミニウム
12の上に乗り上げてしまった場合には良好な接続が取れ
なくなる。また、繰り返し使用していくうちに、内部リ
ード部５ａの先端に酸化アルミニウム12が付着してしま
い、良好な接続が妨げられることもある。これらは常に
発生するわけではないが、一定の頻度で発生するため、
リード本数が増えれば増えるほど発生しやすくなり、多
ピン化が進む半導体装置において問題が深刻化してい
る。

【００１２】また、図９に示した他の従来例では、バー
ンイン温度により液相化した低融点金属18は、室温では
固化してしまうため、高温下でないと半導体チップ８を
取り外せないという不都合がある。即ち、バーンインを
終了した半導体チップ８をバーンイン用の高温槽から出
した後、再度加熱して取り外すしかなく、半導体チップ
８及び試験用基板16に対して２重の熱ストレスをかける
ことになり、寿命を縮める結果となる。この場合、高温
槽内において半導体チップの装着、取り外しを行うこと
も考えられるが、装置が極めて大型化、大規模化するた
め現実的ではない。

【００１３】また、この従来例では、低融点金属18が電
極パッド８ａに付着してしまい、良好な接続を得るため
には毎使用後に低融点金属18を補充するか、又は、試験
用基板16を廃棄して新しいものを使用するしかなく、工
数増加や資材の消費を伴いコストアップにつながるとい
う問題点もあった。

【００１４】本発明は、このような状況に鑑み成された
ものであって、その目的は、半導体チップの装着、取り
外しが容易で、しかも信頼性の高い電気的接続を得るこ
とのできるチップキャリア及びチップ保持法を提供する
ことにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るチップキャリアは、その特徴とするとこ
ろを後記する図１を参照して説明すると、・半導体チップ(８)の電極パッドに斜め上方から接触す
る内部リード部(５ａ)を有する複数のリード(５)が形成
されたベースフィルム(４)が下面に固着された上部絶縁
基体(１)と、・半導体チップ(８)を保持する凹部が形成され、該凹部
の底面に開孔部が形成され、前記リード(５)の内部リー
ド部(５ａ)を半導体チップ(８)の電極パッド上に接触さ
せるように前記上部絶縁基体(１)を抑え込むラッチ(２
ａ)を有する下部絶縁基体(２)と、・前記下部絶縁基体(２)の前記開孔部に嵌合し、前記凹
部底面よりわずかに突出する高さの凸部(３ａ)を有する
チップ載置台(３)と、を具備してなるものである。

【００１６】また、本発明に係るチップ保持方法は、そ
の特徴とするところを同じく後記図１を参照して説明す
ると、(1) 半導体チップ(８)を保持する凹部が形成さ
れ、該凹部の底面に開孔部が形成され、上部絶縁基体
(１)を抑え込むラッチ(２ａ)を有する下部絶縁基体(２)
を、該下部絶縁基体(２)の前記凹部底面よりわずかに突
出する高さの凸部(３ａ)を有するチップ載置台(３)上
に、該凸部(３ａ)に前記開孔部を嵌合させて配置する段
階、(2) 前記下部絶縁基体(２)の前記凹部内に半導体チ
ップ(８)を載置する段階、(3) 前記下部絶縁基体(２)の
前記ラッチ(２ａ)により、半導体チップ(８)の電極パッ
ドに斜め上方から接触する内部リード部(５ａ)を有する
複数のリード(５)が形成されたベースフィルム(４)が下
面に固着された上部絶縁基体(１)を保持せしめて両基体
を一体化すると共に、前記リード(５)の前記内部リード
部(５ａ)を前記半導体チップ(８)の電極パッドと接触さ
せる段階、(4) 前記チップ載置台(３)を前記下部絶縁基
体(２)から抜き去り、前記リード(５)を介して前記半導
体チップ(８)を前記凹部底面に押圧せしめる段階、を備
えるチップ保持方法である。

【００１７】

【実施例】次に、本発明の実施例を図１〜図６に基づい
て説明する。なお、図１〜図５は本発明の第１実施例を
説明するための図であり、図６は本発明の第２実施例を
説明するための図である。

【００１８】（第１実施例）図１は、本発明の第１実施
例であるチップキャリアに半導体チップを装着した当初
の状態を示す断面図である。また、図２(Ａ)は、第１実
施例のチップ保持状態を示す平面図であり、(Ｂ)及び
(Ｃ)は、(Ａ)のａ−ａ線及びｂ−ｂ線断面図である。

【００１９】第１実施例であるチップキャリアの組立て
について説明すると、このチップキャリアを組み立てる
には、図１に示すように、まずチップ載置台３上に、そ
の凸部３ａと下部絶縁基体２の開孔部２ｃ［図２(Ｂ)、
(Ｃ)参照］とを嵌合させて下部絶縁基体２を載置する。
この際、凸部３ａの上面は、下部絶縁基体２のチップ保
持部２ｂの上面より100μｍ程度突出するように構成さ
れている。

【００２０】次に、半導体チップ８を凸部３ａ上に載置
し、その上から上部絶縁基体１を載せる。この時、下部
絶縁基体２に植設されたガイドピン７と上部絶縁基体１
に開設されたガイド穴１ｂとを嵌合させることにより
［図２(Ａ)参照］、半導体チップ８の電極パッド(図示
せず)のほぼ中心に内部リード部５ａの先端がくるよう
に位置決めされる。

【００２１】続いて、上部絶縁基体１を下部絶縁基体２
の両側に設けられたラッチ２ａに固定されるまで押し込
む。そして、固定が完了したらチップ載置台３を残して
全体を持ち上げる。このようにすると、内部リード部５
ａの反発力で半導体チップ８は押し下げられ、チップ保
持部２ｂに押し付けられて保持されるようになる。この
状態が図２(Ｂ)、(Ｃ)に示されている。

【００２２】この時、半導体チップ８の電極パッド(図
示せず)の高さより100μｍ下になるように内部リード部
５ａの先端の高さが設定されているので、チップ載置台
３が嵌合した状態で半導体チップを固定した時は、内部
リード部５ａの先端は、非束縛状態の位置から200μｍ
持ち上げられた状態にあり、その後、チップ載置台３を
外した時に100μｍ戻ることになる。

【００２３】これは、従来例での場合と同様に、内部リ
ード部５ａの長さを１ｍｍとし、その曲げ角が２０°と
した場合、最初に電極パッドに接触してから約５０μｍ
移動し、２０μｍ戻る高さに相当する。

【００２４】この移動により電極パッドと内部リード部
５ａの先端において起こる事象を図３(Ａ)〜(Ｃ)に基づ
いて説明する。前記したように上部絶縁基体１を下部絶
縁基体２の両側に設けられたラッチ２ａに固定されるま
で押し込む際、まず内部リード部５ａの先端部は、図３
(Ａ)に示すように、電極パッド８ａの酸化アルミニウム
12に接触し、これを突き破るようになる。

【００２５】そして、上部絶縁基体１が押し込まれる
間、内部リード部５ａの先端は酸化アルミニウム12とア
ルミニウム11を削りながら約50μｍ移動し、ラッチ２ａ
で固定された時、図３(Ｂ)に示す状態となって停止す
る。その後、チップ載置台を外した時、20μｍ戻って図
３(Ｃ)の状態となって停止する。

【００２６】これにより導体であるアルミニウム11が露
出した所をさらに削りとり、確実にアルミニウム11の上
で留まるようになり、良好な電気的接続を得ることがで
きるようになる。なお、内部リード部５ａの材質及び形
状を選択し、最適な沈み込み量を得るように構成されて
いる。そして、従来例の場合と同様に、図２(Ａ)〜(Ｃ)
に示した状態のチップキャリアをＩＣソケットに実装
し、テスト・バーンインを行う。

【００２７】次に、図４、図５を参照して、第１実施例
のチップキャリアへの半導体チップの着脱を自動的に行
う装置について説明する。なお、図４は、第１実施例に
対するチップ自動着脱装置の全体該略概念図であり、図
５(Ａ)〜(Ｄ)は、各ステージについての説明図であっ
て、図４に示したチップ自動着脱装置の動作を説明する
図である。

【００２８】図４に示すように、回転テーブル100上に
ステージＡ200〜ステージＤ500が設けられる。ここで、
半導体チップ８をチップキャリアに装着するときはこの
回転テーブル100を時計方向に回転させ、一方、半導体
チップ８を抜き去るときは反時計方向に回転させるもの
とする。

【００２９】各ステージには、図５(Ａ)に示すように、
凸部３ａをもつチップ載置台３が取り付けられている。
ステージＡ200では、図５(Ａ)に示すように、下部絶縁
基体２をハンドリングアーム(図示せず)により供給し、
チップ載置台３の凸部３ａに開孔部２ｃを嵌合させて載
置する。そして、回転テーブル100を回転させ、ステー
ジＢ300の位置にきた時(図４参照)、図５(Ｂ)に示すよ
うに、ハンドリングアーム(図示せず)により半導体チッ
プ８を凸部３ａ上に載せる。

【００３０】続いて、回転テーブル100を回転させ、ス
テージＣ400の位置にきた時(図４参照)、図５(Ｃ)に示
すように、ハンドリングアーム(図示せず)により上部絶
縁基体１を供給し、下部絶縁基体２のガイドピン７と上
部絶縁基体１のガイド穴１ｂとを嵌合させ、上部絶縁基
体１の切欠部１ｃでラッチ２ａを押し広げつつ上部絶縁
基体１を押し込み、ラッチ２ａにより固定する。

【００３１】さらに、回転テーブル100を回転させ、ス
テージＤ500の位置にきた時(図４参照)、図５(Ｄ)に示
すように、ハンドリングアーム(図示せず)により半導体
チップ８が実装されたチップキャリアを取り去る。以上
の作業は各ステージで流れ作業的に行われ、回転テーブ
ル100を同一方向に回転させながら繰り返される。

【００３２】また、半導体チップ１を抜き去る場合は、
ステージＤ500において、ハンドリングアーム(図示せ
ず)によりチップ載置台３の凸部３ａに開孔部２ｃが嵌
合するようにチップキャリアを供給し、ステージＣ400
に移動してハンドリングアーム(図示せず)により、ラッ
チ２ａを押し広げながら上部絶縁基体１を引き上げ上部
絶縁基体１を取り去る。即ち、このステージＣ400で
は、ハンドリングアームはラッチを押し広げる機能を有
している。

【００３３】次に、ステージＢ300に移動して、ハンド
リングアーム(図示せず)により半導体チップ８を取り去
り、さらにステージＡ200に移動してハンドリングアー
ム(図示せず)により下部絶縁基体２を取り去る。この作
業も、前述のチップ装着の場合と同様、同一方向(但
し、反時計方向)に回転テーブル100を回転させながら繰
り返される。この機構を利用すれば、容易にチップの着
脱を自動化することができる。

【００３４】（第２実施例）図６は、本発明の第２の実
施例の断面図である。この第２実施例では、図６に示す
ように、半導体チップ８とチップ載置台３の凸部３ａと
の間にチップ載置板９を挟んでいる点で図１に示す前記
第１の実施例と異なっている。その他の点では同様であ
るので、重複する説明は省略する。

【００３５】この第２実施例では、チップ載置板９の厚
さ分だけ凸部３ａ及びチップ保持部２ｂの厚さが薄くな
るように構成されている。このチップ載置板９とチップ
保持部２ｂとの間が密着されることにより、チップキャ
リア内はほぼ密閉状態となり、半導体チップ８の表面を
直接外気に触れないようにできるので、埃やナトリウム
等の有害物質から半導体チップ８を保護することができ
る利点を有する。

【００３６】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明に係るチッ
プキャリアでは、半導体チップの装着時に内部リードが
電極パッド上の同一線上を往って少し戻る構造となって
いるので、酸化アルミニウムの上に乗り上げることがな
く、確実に露出したアルミニウムの上に留まり、また、
先端に酸化アルミニウムが付着していても、先端下面で
接触しているので接続不良は発生せず、より確実な電気
的接続が得られる効果が生じる。

【００３７】また、本発明に係るチップ保持方法によれ
ば、キャリアの組み立ては容易であり、しかも全ての部
品が嵌合しながら精度よく容易に組み立てられるので、
容易に着脱装置の自動化を図ることができる効果が生じ
る。さらに、チップ載置板を利用する本発明の実施例
(第２実施例)によれば、キャリア内を密閉構造にできる
ので、半導体チップの表面を埃やナトリウム等の有害物
から保護することができるという効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の組み立て直後の状態を示
すチップキャリアの断面図。

【図２】本発明の第１実施例の半導体チップ保持状態を
示す図であって、(Ａ)はその平面図、(Ｂ)は(Ａ)のａ−
ａ線断面図、(Ｃ)は(Ａ)のｂ−ｂ線断面図。

【図３】本発明の第１実施例の効果を説明する図であっ
て、(Ａ)は内部リード部の先端が電極パッドに接触した
状態を示す断面図、(Ｂ)は内部リード部が移動した状態
を示す断面図、(Ｃ)は内部リード部が最終的に停止した
状態を示す断面図。

【図４】本発明の第１実施例に対するチップ自動着脱装
置の全体概略概念図。

【図５】図４に示したチップ自動着脱装置の動作を説明
する図であって、(Ａ)〜(Ｄ)は各ステージについての動
作を説明する図。

【図６】本発明の第２実施例の組み立て直後の状態を示
すチップキャリアの断面図。

【図７】従来例であるチップキャリアを説明する図であ
って、(Ａ)はその平面図、(Ｂ)は(Ａ)のａ−ａ線断面
図、(Ｃ)は(Ａ)のｂ−ｂ線断面図。

【図８】従来例の問題点を説明する図であって、(Ａ)は
内部リード部の先端が電極パッドに接触した状態を示す
断面図、(Ｂ)は内部リード部が移動し、最終的に停止し
た状態を示す断面図。

【図９】他の従来例であるチップキャリアの断面図。

【符号の説明】

１上部絶縁基体１ａ凸部１ｂガイド穴１ｃ切欠部２下部絶縁基体２ａラッチ２ｂチップ保持部２ｃ開孔部３チップ載置台３ａ凸部４ベースフィルム５リード５ａ内部リード部６リベット７ガイドピン８半導体チップ８ａ電極パッド９チップ載置板１０シリコン基体１１アルミニウム１２酸化アルミニウム１３チップ保持板１４開孔部１５板バネ１６試験用基板１７電極１８低融点金属１９吸着コレット２０配線１００回転テーブル２００ステージＡ３００ステージＢ４００ステージＣ５００ステージＤ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｒ 33/76 Ｈ０１Ｒ 33/76

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体チップの電極パッドに斜め上方か
ら接触する内部リード部を有する複数のリードが形成さ
れたベースフィルムが下面に固着された上部絶縁基体
と、半導体チップを保持する凹部が形成され、該凹部の底面
に開孔部が形成され、前記内部リード部を半導体チップ
の電極パッド上に接触させるように前記上部絶縁基体を
抑え込むラッチを有する下部絶縁基体と、前記下部絶縁基体の前記開孔部に嵌合し、前記凹部底面
よりわずかに突出する高さの凸部を有するチップ載置台
と、を具備してなることを特徴とするチップキャリア。
【請求項２】前記下部絶縁基体の前記凹部内に、該凹
部に嵌合するチップ載置板を有することを特徴とする請
求項１記載のチップキャリア。
【請求項３】前記上部絶縁基体と前記下部絶縁基体と
は、ガイドピンとガイド穴とによって互いに位置決めさ
れることを特徴とする請求項１記載のチップキャリア。
【請求項４】前記上部絶縁基体の下部に、前記リード
を押し下げる凸部が形成され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。
【請求項５】 (1) 半導体チップを保持する凹部が形成
され、該凹部の底面に開孔部が形成され、上部絶縁基体
を抑え込むラッチを有する下部絶縁基体を、該下部絶縁
基体の凹部底面よりわずかに突出する高さの凸部を有す
るチップ載置台上に、該凸部と前記開孔部とを嵌合させ
て配置する段階、(2) 前記下部絶縁基体の前記凹部内に
半導体チップを載置する段階、(3) 前記下部絶縁基体の
ラッチにより、半導体チップの電極パッドに斜め上方か
ら接触する内部リード部を有する複数のリードが形成さ
れたベースフィルムが下面に固着された上部絶縁基体を
保持せしめて両基体を一体化すると共に、前記内部リー
ド部を前記半導体チップの電極パッドと接触させる段
階、(4) 前記チップ載置台を前記下部絶縁基体から抜き
去り、前記リードを介して前記半導体チップを前記凹部
底面に押圧せしめる段階、を備えることを特徴とするチ
ップ保持方法。
【請求項６】前記第(3)の段階において、上部絶縁基
体を、該上部絶縁基体により前記ラッチを押し広げつつ
押し込む操作が行われることを特徴とする請求項５記載
のチップ保持方法。