DE69011233T2

DE69011233T2 - Einbrennstruktur für TAB-montierte Chips.

Info

Publication number: DE69011233T2
Application number: DE69011233T
Authority: DE
Inventors: Harry Randall Bickford; William Leo Boland; Daniel Peter Morris; Timothy Clark Reiley
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1989-07-18
Filing date: 1990-05-22
Publication date: 1995-03-09
Anticipated expiration: 2010-05-23
Also published as: JPH0396246A; DE69011233D1; EP0408863B1; JPH0691143B2; US4956605A; EP0408863A3; EP0408863A2

Description

Diese Erfindung betrifft das Einbrennpüfen von TAB-gepackten Halbleiterbausteinen (d. h. Chips) und insbesondere das Einbrennpüfen von TAB-gepackten Chips, während sie sich noch auf dem Bandstreifen befinden.
Das Einbrennen ist ein bekanntes Verfahren, um eine höhere Zuverlässigkeit von Halbleiterchips zu fördern. Es ist im wesentlichen ein Verfahren, um in einem Element oder Aufbau verborgene Fabrikationsfehler zu beseitigen, die sonst zu frühen Fehlfunktionen des Feldes führen können. Das Einbrennen wird durchgeführt, indem der zu prüfende Baustein oder Aufbau zeitlich gerafft Umwelt- und Betriebsbeanspruchungen ausgesetzt wird. Die Beanspruchungsfaktoren umfassen sowohl die Temperatur als auch die für die Konstruktion vorgesehenen Grenzspannungen.
Einbrennen wird auf vielen Stufen der Komponentenhierarchie von Systemen durchgeführt, die Halbleiter enthalten, wie z. B. Computer. Es wird beispielsweise bei ungepackten Chips, der zweiten Aufbaustufe, gepackten Komponenten und höheren Stufen durchgeführt bis hin zum Einbrennen der abschließenden Systemebene. Es ist häufig am kostengünstigsten, das Einbrennen auf der untersten Packungsstufe durchzuführen. Hier können die Belastungen auf die spezielle Stufe der Packung abgestimmt werden, so daß höhere Packungsstufen keinen belastenderen Bedingungen ausgesetzt werden, als solchen, denen sie sonst konstruktionsgemäß angepaßt sein müßten. Diese Prüfungsstufe verhindert auch, daß fehlerhafte Bausteine in die folgenden Herstellungsschritte eingehen, wo sie höhere Kosten verursachen, die sich aus möglichen Nachbearbeitungen oder gegebenenfalls einer Aussonderung des Aufbaus auf der höheren Stufe ergeben.
Die klassische Vorgehensweise beim Einbrennen von Packungen auf der ersten Stufe besteht darin, die Chips auf einzelnen Sockeln einer Einbrennleiterplatte aufzubauen. Die gesamte Leiterplatte wird dann der belastenden Umgebung ausgesetzt. Dieses Verfahren erfordert eine aufwendige Behandlung der Chippackungen und ist ziemlich teuer. In letzter Zeit hat ein neues Packungsverfahren, das als "Tape-Automated Bonding" oder TAB-Packen bekannt ist, an Bedeutung gewonnen. Bei diesem Verfahren werden Chips auf einem Trägerband befestigt, und das Band wird für die Verwendung bei anschließenden automatischen Vorgängen auf einer Rolle gelagert.
Das TAB-Trägerband ähnelt einem 35mm-Film und ist ein mehrschichtiger Aufbau mit einer isolierenden Filmgrundlage und einer leitenden Schicht, typischerweise mit Gold plattiertes Kupfer. Auf dem Band werden Schaltungsmuster angelegt, die Plätze für den Chipaufbau und Zuleitungen festzulegen, die mit dem Chip Kontakt haben und sich dann fächerförmig ausbreiten. An jedem Platz wird ein integrierter Schaltungschip nahe bei den Befestigungspunkten angeordnet, so daß die Kontaktpunkte des Chips mit den Zuleitungen ausgerichtet sind, und anschließend werden alle Punkte thermisch mit den Zuleitungen verbunden.
Während das TAB-Verfahren einen geeigneten Weg darstellt, Chips bei automatisierten Aufbauvorgängen zu verarbeiten, gibt es bei TAB-Einbrennverfahren keine Fortschritte, die denen beim Packungskonzept vergleichbar wären. Zum Beispiel wird in US-A-4 779 047 eine Vielzahl von integrierten Schaltungen, die auf einem kurzen Trägerstreifen angeordnet sind, in eine Haltevorrichtung eingefügt, das dann den Kontakt zwischen den Schaltungszuleitungen und einem Kontaktfeld in der Haltevorrichtung herstellt. Haltevorrichtung und IC-Streifen werden dann dem Einbrennvorgang ausgesetzt. In US-A-4 716 124 wird ein TAB-Band mit den darauf angeordneten Chips nach einem Prüfplatz, wo Prüfanschlußleiter, die von Teilen des Trägerbandes gebildet werden, mit elektrischen Kontakten verbunden werden, um das Prüfen jedes einzelnen Chips zu ermöglichen. In US-A-4 763 409 wird ein TAB- gepackter Chip in eine Einzelchip-Prüfhaltevorrichtung gebracht, wo er angeschlossen wird und eine Spannung angelegt wird.
Wie die zuvor genannten Zitate deutlich machen, bleiben sie alle dabei, die Einbrennprüfungen von TAB-montierte Halbleiterbausteinen entweder einzeln nacheinander oder in kleinen Gruppen durchzuführen.
Eine weiterer Variante der Einbrennprüfung, die einige Anwendung gefunden hat, ist die eines Wärmebades mit regelbarer Temperatur, um die zu prüfenden Bausteine einer erhöhten Temperatur auszusetzen. Solche Vorrichtungen werden in US-A-3 560 849, US-A-3 761 808 und US-A-4 745 354 vorgestellt. Bei jedem dieser Patente werden einzelne Halbleiterbausteine oder Gruppen aus ihnen in ein Wärmebad getaucht, um sie einer erhöhten Temperatur auszusetzen. In keinem der zuvor genannten Zitate wird angedeutet, daß ein solches Verfahren auf TAB-Packungen anwendbar ist.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Einbrennprüfvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, eine große Anzahl TAB-gepackter Chips gleichzeitig dem Einbrennen auszusetzen.
Es ist eine noch weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Anordnung zu liefern, um eine ganze Rolle TAB-gepackter Chips gleichzeitig einem Einbrennvorgang auszusetzen, wobei auch die Zahl der Anschlüsse an die TAB-Rolle minimiert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Flüssigkeitseintauchanordnung für die Wärmebeanspruchung in der Einbrennvorrichtung für TAB-Packungen einzusetzen.
Die anspruchsgemäße Erfindung löst die oben genannten Aufgaben. So umfaßt eine TAB-Packung ein langes Band mit einer Vielzahl von darauf angeordneter Gruppen von Streifenanschlüssen und einer Vielzahl von elektronischen Bausteinen, die mit den Streifenanschlüssen verbunden sind. Wenigstens ein erster Streifenanschluß jeder Gruppe ist bei jedem Baustein mit dem Anschluß eines Bezugspotentials verbunden, und wenigstens ein zweiter Streifenanschluß jeder Gruppe ist bei jedem Baustein mit einem Stromversorgungsanschluß verbunden. Der Bus des Bezugspotentials erstreckt sich in der Längsrichtung des Bandes und ist mit den ersten Streifenanschlüssen verbunden, während ein Stromversorgungsbus, der sich auch in der Längsrichtung des Bandes erstreckt, mit den zweiten Streifenanschlüssen verbunden ist. Durch das Anlegen einer Spannung an den Stromversorgungsbus und das gleichzeitige Erden des Busses des Bezugspotentials können alle elektronischen Bausteine auf dem Band gleichzeitig in Betrieb genommen und anschließend für die statische Einbrennprüfung einer Umgebung mit erhöhter Temperatur ausgesetzt werden.
Ein solches Trägerband gemäß dem Vorspann von Anspruch 1 ist aus US-A-4 792 532 bekannt.
Um die Stromleitung im Stromversorgungsbus und dem Bus des Bezugspotentials zu verbessern, ist die Erfindung durch ein Zwischenband gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gekennzeichnet. Ein Band, das ein Paar aus Zwischen-/Leiterbändern umfaßt, wird der Länge nach über das die Chips tragende Band gelegt. Über das Zwischenband kann ein zusätzliches Abstandshalterband gelegt werden, um den Kontakt zwischen den Zwischenleitern und dem Stromversorgungsbus und dem Bus des Bezugspotentials zu erzwingen und so deren Leitfähigkeit zu verbessern.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung zusammen mit weiteren Aufgaben und Vorteilen wird im folgenden ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, wobei auf die anliegenden Abbildungen Bezug genommen wird, von denen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines TAB-montierten Chips auf einem Band ist, wobei der Aufbau gemäß dem Vorspann von Anspruch 1 entworfen ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Erfindung ist, die das Anlegen einer genaueren Einbrennspannung an den zu prufenden Chip ermöglicht;
Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt durch Fig. 2 entlang der Linie 3-3 ist;
Fig. 4 eine schematische Ansicht des TAB-Bandes ist, das auf eine Spule gewickelt ist und während des Einbrennens in ein Wärmebad getaucht wird.
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Modifikation des in Fig. 2 dargestellten Aufbaus ist, die kein Bestandteil der Erfindung ist.
Nun wird auf Fig. 1 Bezug genommen, wo das Band 10 ein langer Polymerstreifen ist, der mit Transportlöchern 12, 14 usw. versehen ist. Bekannterweise wird bei der Herstellung eine leitende Schicht durch Laminieren, Plattieren oder andere Mittel auf das Band aufgebracht und mit einem Muster versehen, um Kontaktbereiche zu schaffen, die mit leitenden Kontaktierungsbereiche der darauf anzuordnenden Chips zusammenpassen. Im Regelfall ist das Leitungsmuster auch mit einer sehr dünnen Goldbedeckung versehen, um einen Schutz gegen Korrosion zu bieten und das Verbindungsverhalten zu verbessern. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Bandaufbau laufen ein Paar Leiterbusse 16 und 18 das gesamte Band 10 entlang und dienen als Masse bzw. Stromversorgungsbus. An jedem Chipplatz befinden sich eine Vielzahl von Signalleitungen 26, um die Verbindung zu dem jeweiligen Chip 28 herzustellen. Zusätzlich verbindet eine Stromversorgungsleitung 30 den Stromversorgungsbus 18 mit dem Chip 28, und eine Masseleitung 32 verbindet den Massebus 16 mit dem Chip 28.
Unter jeder Gruppe von Signalleitern befinden sich zwei Öffnungen im Band 10, die es ermöglichen, die Signalleiter während der Bearbeitung der TAB-Packung einzeln zu durchtrennen. Vor dem Anbringen der Chips auf dem Band 10 werden alle Leiter mit einer dünnen Goldschicht elektrop1attiert. Während dieses Elektroplattierungsvorgangs müssen alle Leiter des Bandes 10 mit einer Potentialquelle verbunden sein, um eine saubere Elektroplattierung zu gewährleisten. Anschließend (entweder vor oder nach dem Anbringen des Chips) werden die Signalleiter durch das Einführen eines Werkzeugs durch die äußeren öffnungen 34, 36, 38 und 40 von den Bussen 16 und 18 abgetrennt. Sobald der Chip 28 also auf den Signalleitern angebracht ist, ist er nur über die Leiter 32 und 30 mit dem Massebus 16 bzw. dem Stromversorgungsbus 18 verbunden. Alle übrigen Signalleiter sind abgetrennt (siehe z. B. Fig. 2) . Natürlich können weitere Masse- und Stromversorgungsanschlüsse über die Signalleiter an einem Chip angebracht werden.
Auf dieser Stufe ist die Schaltung für statisches Einbrennen bereit (d. h. es werden keine Signale an die Signalleiter angelegt) . An den Stromversorgungsbus 18 wird eine Spannungsquelle angeschlossen, und der Massebus 16 wird an ein Bezugspotential angeschlossen. Wenn das Band 10 nicht zu lang ist, ist der Spannungsabfall über dem Widerstand des Busses genügend klein, so daß das Einbrennen ohne weitere Schaltungsmodifikationen stattfinden kann.
Während des Einbrennens werden das Band 10 und die daran befestigten Chips einer umgebungsbedingten Beanspruchungssituation ausgesetzt (z. B. erhöhte Temperatur), und die Stromversorgung der Busse wird für eine erforderliche Zeitspanne aufrechterhalten. Auf diese Weise kann eine gesamte Bandlänge mit Chips dem Einbrennen zugeführt werden, während die Chips noch mit dem TAB- Band verbunden sind.
Nun wird auf Fig. 2 Bezug genommen, die den Aufbau der Erfindung zeigt, der die Verwendung eines längeren TAB-Bands (mit befestigten Chips) beim Einbrennen ermöglicht. Da die Dicke der Masse- und Stromversorgungsbusse 16 und 18 ziemlich klein sein kann, können darin auftretende Spannungsverluste über eine größere Bandlänge von Bedeutung sein. Um diesen Spannungsabfall zu verkleinern, ist ein Zwischenband 41 vorgesehen, das über die gesamte Länge von Band 10 verläuft. Das Zwischenband 41 umfaßt einen isolierenden Bandtei1 42, mit dem ein Paar leitender Teilstücke 44 und 46 verbunden ist. Die leitenden Teilstücke 44 und 46 bilden eine parallele Leitungsbahn entlang des Massebusses 16 und des Stromversorgungsbusses 18, wodurch es möglich wird, den Spannungsabfall entlang des TAB-Bandes 10 zu minimieren.
Um einen guten elektrischen Kontakt der leitenden Teilstücke 44 und 46 mit dem Massebus 16 bzw. dem Stromversorgungsbus 18 zu gewährleisten, wird ein Abstandshalterband 50 über das Band 10 gelegt. Das Abstandshalterband 50 ist isolierend und enthält elastische, verdickte Kantenbereiche 52 und 54. Die verdickten Kantenbereiche pressen die leitenden Streifen 44 und 46 gegen die Busse 16 und 18, wenn der Schichtaufbau aus den Bändern auf eine Spule gewickelt wird. Es hat zwischen einander benachbarten Schichten von Bandwicklungen auch eine isolierende Funktion.
Abstandshalterbänder sind im Handel erhältlich, und die 3M Company liefert ein 35mm-Abstandshalterband mit der Artikelnummer 8735-0100. Andere nichtleitende Elastomerbänder mit verdickten Kantenbereichen können in gleicher Weise verwendet werden.
In Fig. 3 wird ein Querschnitt durch den in Fig. 2 dargestellten Aufbau gezeigt, der die Anordnung des Zwischenbandes 40 bezüglich des TAB-Bandes 10 und des Abstandshalterbandes 50 verdeutlicht. Es sei festgestellt, daß das Isolatorteilband 42 des Zwischenbandes 41 einen Kurzschluß zwischen den leitenden Teilbändern 44 und 46 und den darunterliegenden Signalleitern verhindert.
Nun wird Fig. 4 betrachtet, wo das TAB-Band 10, das Zwischenband 41 und das Abstandshalterband 50 auf eine Bandspule gewickelt sind und für die statische Einbrennprüfung bereit sind. An den Stromversorgungsbus 18 ist eine Spannungsquelle 60 angeschlossen, und der Massebus 16 ist mit einem Bezugspotential verbunden. Zusätzlich ist die Spannungsquelle 60 auch an das andere Ende des Stromversorgungsbusses 18 angeschlossen. In gleicher Weise ist das andere Ende des Massebusses 16 mit dem Bezugspotential verbunden. Es sollte klar sein, daß die Stromversorgungs- und Masseanschlüsse mit den leitenden Teilstücken des Zwischenbandes anstelle der Masse- und Stromversorgungsbusse ausgeführt werden können. Darüber hinaus können zusätzliche Anschlüsse entlang des Mittelteils der Bänder angebracht werden, um übermäßig große Spannungsabfälle zu vermeiden.
Die gesamte Spule wird dann in ein Einbrennbad 70 eingetaucht, das eine aufgeheizte Flüssigkeit 72 enthält. Die Flüssigkeit ist eine inerte, nicht reaktive Flüssigkeit wie etwa ein auf dem Markt erhältliches Perfluorkohlenwasserstoff. Ein solcher Perfluorkohlenwasserstoff ist "Fluorinert" von der Dupont Corporation, Welmington, DE. Diese Flüssigkeiten zeigen im wesentlichen keine Wechselwirkung mit einer breiten Palette von Packungen einschließlich den TAB-Packungen und sind mit vielen verschiedenen Siedepunkten entsprechend der gewünschten Einbrenntemperatur erhältlich.
Bei der Verwendung dieser Erfindung könnte, sollte ein zu prüfender Chip vollständig versagen, durch einen geringen Widerstand zwischen dem Stromversorgungs- und dem Massebus ein Kurzschluß auftreten. Dies beeinflußt die richtige Spannungsversorgung der anderen Chips, wenn ein durch den defekten Chip fließender Strom vorliegt, der größer ist als im Normalfall. Zwischen jeden Bus und eine oder mehrere der Stromversorgungs- oder Masseleiter zu einem Chip wird vorzugsweise ein eingeschnürter Bereich 100 eingefügt, für den noch einmal auf Fig. 1 verwiesen wird. Falls ein Chip versagt oder innerer Widerstand deutlich abfällt, bringt der durch diesen Bereich 100 fließende Strom das Segment zum Schmelzen (d. h. wie eine Sicherung), wodurch der defekte Chip aus der Parallelschaltung herausgenommen wird.
Eine Modifikation des Band/Chip-Aufbaus wird in Fig. 5 gezeigt, die keine durchgehenden Stromversorgungs- und Massebusse auf dem Band 10 erforderlich macht. Statt dessen sind einzelne leitende Kontaktstücke 80 und 82 mit den Stromversorgungs- und Masseanschlüssen 30 bzw. 32 der einzelnen Chips verbunden. In diesem Fall stellt das Zwischenband 41 die Stromversorgungs- und Masseverbindungen mit den jeweiligen einzelnen Kontaktstücken her, wenn das Band mit dem Zwischenband auf eine Spule aufgewickelt wird.

Claims

1. TAB-Aufbau mit:

einem Trägerband (10), das eine Längsrichtung und eine Vielzahl von darauf angebrachten Leiterstreifengruppen (26) hat;

wenigstens einem elektronischen Baustein (28), den das Band trägt und der mit einer entsprechenden Gruppe der Leiterstreifen elektrisch verbunden ist, wenigstens einem ersten Leiterstreifen (32) aus der entsprechenden Gruppe, der mit einem Bezugspotentialanschluß des Bausteins verbunden ist, und wenigstens einem zweiten Leiterstreifen (30) aus der entsprechenden Gruppe, der mit einem Stromversorgungsanschluß des Bausteins verbunden ist;

einem Bezugspotentialbus (16), der entlang der Längsrichtung des Bandes verläuft und mit dem ersten Leiterstreifen verbunden ist; und

einem Stromversorgungsbus (18), der entlang der Längsrichtung des Bandes verläuft und mit dem zweiten Leiterstreifen verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, daß

sich ein Zwischenband (41) in Kontakt mit dem Trägerband befindet, das Zwischenband einen Bezugspotentialbereich (44) und einen StromversQrgungsbereich (46) hat, das Zwischenband gegenüber dem Trägerband so ausgerichtet ist, daß sein Bezugspotentialbereich und Stromversorgungsbereich mit dem Bezugspotentialbus bzw. dem Stromversorgungsbus des Trägerbandes ausgerichtet sind und mit diesen Kontakt haben, wobei die Zwischenbandbereiche (44, 46) parallele Leitungswege für die Busse darstellen.

2. Aufbau gemäß Anspruch 1, der ferner folgendes enthält:

Stromversorgungsmittel (60), die zwischen den Bezugspotentialbereich und den Stromversorgungsbereich des Zwischenbandes geschaltet sind.

3. Aufbau gemäß einem der vorherigen Ansprüche, der ferner folgendes enthält:

ein Abstandshalterband (50), das über das Zwischenband gelegt wird, um das Zwischenband gegen das Trägerband zu drücken.

4. Aufbau gemäß Anspruch 3, wobei das Abstandshalterband mit verdickten Kanten (52, 54) ausgestattet ist, die auf den Bezugspotential- und Stromversorgungsbereich des Zwischenbandes drücken, wenn das Abstandshalterband und das Zwischenband zueinander ausgerichtet in Kontakt gebracht werden.

5. Aufbau gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei ein aus dem Abstandshalterband, dem Zwischenband und dem Trägerband bestehender Schichtaufbau um eine Spule gewickelt wird, und der ferner folgendes umfaßt:

Mittel mit einer geheizten Flüssigkeit (70, 72), um die aufgerollten Bänder aufzunehmen und deren Temperatur zu erhöhen.

6. Aufbau gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verbindungen zwischen den elektronischen Bausteinen und den Bussen Bereiche (100) mit verringertem Querschnitt enthalten, die bei zu großen Strömen schmelzen.

7. Aufbau gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Stromversorgungsmittel an einem Ende des Bandes mit dem Bezugspotential- und dem Stromversorgungsbereich verbunden ist.