TW200302042A - Cooling assembly with direct cooling of active electronic components - Google Patents

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Description

200302042 A7 ___B7_ 五、發明説明(1 ) 發明所屬之技術領域 本發明是關於半導體製造及測試以及電子封裝。 先前技術 個體半導體(積體電路)裝置(塊)典型係使用光蝕 刻術,沈積,及其類似的已知技術由建立數個一致的切片 於半導體晶圓上產生。通常,這些處理係想要在自半導體 晶圓切單(切斷)個體切片之前建立多個全功能積體電路 裝置。然而,實際上,晶圓本身的某些物理缺陷及晶圓的 處理中某些缺陷不可避免地引至一些切片是”好的”(全功能 )及一些切片是”不良的”(部分功能或無功能)。通常想要 在它們封裝之前,且最好在它們自晶圓被切單之前,能夠 識別晶圓上多個切片的哪個是好切片。 爲這目的,晶圓測試系統也許係有益地用以使多個分 離的壓力連接成像多個分離的連接墊(接合或接觸墊)於 該切片。以此方式,半導體切片在自晶圓切單切片之前可 被測試且運用。晶圓測試系統習知的元件是可能包括耦合 測試處理電路及探針元件間的電信號的一些配件的”探針卡 probe card組件”(亦稱爲”探針卡”)。探針元件在測試及內 燃期間有影響壓力連接至半導體切片的個別墊的尖端。 圖1是習知測試系統100的簡圖。測試系統100包括 夾盤110,晶圓120,測試下裝置(DUT) 125,探針元件 130,探針卡組件140以及測試器150。夾盤110支撐晶圓 120。夾盤110係耦合於在測試期間定位探針元件130有關 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -5- 200302042 A7 ____B7 五、發明説明(2 ) 的DUT 125控制機制(未顯示)。晶圓120包括一或更多 DUT 125。例如,DUT 125可能是在製程中進行測試的晶圓 120上製造的一些半導體切片。 探針卡組件140定位於晶圓120及測試器150之間。親 合探針元件1 30及測試器1 50間的信號是由於探針卡組件 1 40的關係。在測試期間,探針元件1 30的探針尖端1 35在 預定位置定位的墊126接觸各DUT 125。測試器150接著執 行任意數目習知的測試例行程序。 圖2顯示進一步詳細地探針卡組件140範例。探針卡 組件140包括空間變壓器210,介片220,印刷電路板( PCB) 230。互接元件215耦合空間變壓器210及介片220。 互接器225耦合介片220及印刷電路板230。要注意的是爲 淸楚起見僅兩互接元件215及兩互接元件225被顯示,然 而,可使用許多這樣的互接元件215,225。探針元件130 的電信號係經由空間變壓器2 1 0帶至互接元件2 1 5,至介片 220,至互接元件225,且最後至PCB 230。PCB 230接著與 如圖1所示之測試器1 5〇協調。類似地,包括測試命令的 電1¾號及由測試器1 5 〇發出的信號測試式樣通過p C B 2 3 0, 互接元件225,介片220,互接元件215,空間變壓器210, 且最後至探針元件1 3 〇。 隨同時被測試的DUT 125數目增加且各DUT 125的接 觸墊1 26的數目及間距增加,探針元件丨3〇的數目及它們 的密度增加。空間變壓器210主要包括被動電路元件如接 線或其它電導線管作爲耦合自探針元件Π0的信號至較大 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2】〇x 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ;裝· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -6- 200302042 Α7 Β7 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(3) 幾何空間的互接元件2 1 5。電容器有時也係用在空間變壓器 2 1 0以進一步決定電信號通過那裏。簡單地,低功率電子配 件如繼電器有時也係用以允許個別DUT 1 25上 執行的測試的電源開及關的分開控制。 介片220耦合遊走於互接元件215及225間的信號。介 片220是選擇性的且係當空間變壓器210的位置係以垂直 於晶圓(如,晶圓120)的表面的”z”方向調整時用以進一 步維護校正。PCB 230耦合互接元件225及測試器150間的 信號。PCB 230可包括任何類型支持測試的電子電路。例如 ,PCB 230經常包括介面單元以耦合信號至測試器150上的 埠及自測試器1 50上的埠的信號。PCB 230也可包括對於特 定數目的預期測試下裝置而將由測試器1 5 0以測試式樣發 送的信號轉換成指定處理中真正數目的測試下裝置。以此 方式,如果測試器150係組構以對於64 DUT在64通道發 送測試式樣且僅32 DUT係出現在特別處理中,pCB 230可 包括處理電路以在適當的32通道發出測試式樣。要注意的 是探針卡組件140係示例。通常,不同類型的探針卡組件 以不同配件及組構存在。例如,某些探針卡組件不包括介 片且某些探針卡組件也許不包括印刷電路板。 探針卡組件140的一設計目的是提供一致的輸出信號 至測試器150。數種因素正增加根據探針卡組件14〇所做的 需求。首先’輸出入(I/O )速度繼續增加。因此,測試器 1 5 0的時脈速率繼續以將Μ Η z範圍增加至甚至g Η z範圍。 第二,探針元件130的數目及密度繼續隨著DUT 125上引 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) 一 -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 、=口
II 200302042 kl B7 五、發明説明(4 ) 線(亦稱爲墊)數增加而增加。進一步’ DUT 1 25的墊及間 距大小繼續降低,藉此增加接觸探針元件1 30的密度。根 據探針卡組件140的這些需求使提供一致的輸出信號更困 難。問題如接腳對接腳歪斜’上升時間的差異,以及隨著 電信號在測試期間遊走通過探針卡組件140時其它衍生可 能發生。當電信號必需遊走於探針元件1 30及測試器1 50 間廣闊的路徑時,此問題被惡化。 經濟部智^財產局員工消費合作社印製 處理增加根據探針卡組件140需求的方法是倂入額外 硬體在探針卡組件140以實行測試功能。例如,主動電子 配件可被裝在印刷電路板230上。這些主動電子配件可實 行某些測試功能。以此方式,電信號路徑的長度被減少, 因爲某些電信號在被處理之前僅需要自探針元件130遊走 至PCB 230。此解答可能有點是限定的優點,然而,因爲探 針元件130及PCB 230間的電路徑也許仍太大以致於無法 充分地減少寄生。因此想要能定位可支援測試功能甚至更 接近探針元件1 30的主動電子配件。然而,將主動電子配 件移動接近於探針元件1 30導致迄今在探針卡組件中未面 對的設計問題。特別地,探針元件1 30的密集封裝建構將 需要主動電子配件同樣被密集地封裝。在其它事情之間, 此導致在探針卡組件之前未遭遇的熱度問題。 關於晶圓的熱度問題已被認知。不同的測試系統曾提 供晶圓的冷卻機制。冷卻機制係提供以控制溫度且維護晶 圓各處的過熱。例如,在某些測試及內燃應用中特定溫度 條件必需被維持。也見美國專利案號5,1 9 8,7 5 2,發至 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2I0X 297公釐) 200302042 A7 ___B7 五、發明説明(5 )
Miyata等人以及美國專利案號6,140,616,發至Andberg。 —旦DUT 1 25被測試,它們被切單成塊。電子封裝可 外封一或更多切片,然而,切片上的主動電子配件在操作 期間產生熱。這樣的熱需要自封裝移除以避免過熱及效能 受減。隨著想要被外封在單一封裝的切片數增加且各切片 的操作負載增加,熱管理的需要變更大。例如,熱管理是 顯著的關於包括在相當小區域中多重切片的高密度封裝。 進一步,切片係連續地預期以包括更多數目的主動電子配 件如電晶體,且以更大的時脈速率及輸出入(I/O )速度操 作。散熱的需要以高時脈速率實行顯著的處理作業的切片 在高密度封裝中更形重要。 由IBM公司及NEC公司發展的兩習知的方法提出在高 效能電腦中封裝層次基礎上散熱的問題。IBM的方法使用 熱導模組(TCM )以冷卻高密度flip晶片多晶片模組( MCM )。然而,此方法係受限於背面冷卻。NEC的方法提 供液態冷卻模組(LCM )。然而,這些LCM僅接觸整個封 裝的外表。在此例中也是,冷卻封裝外表不直接冷卻封裝 中flip晶片接合切片的作用面。不規則的熱量梯度及熱斑 塊在切片各處可能仍上升。見,如,重點在多晶片模組的 進階電子封裝,由W · B1· 〇 w η編輯,第13章,”主機封裝: 熱導挨組”’由 Ι.Ε.Ε.Ε.印製,Piscataway,NJ,1999,ρρ· 492-5 65。電子封裝內主動電子配件更有效的冷卻係需要的 叫—·ί^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) - 9- 200302042 A7 B7 五、發明説明(6) 發明內容 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明提供探針卡冷卻組件及經冷卻的半導體封裝。 探針卡冷卻組件或封裝包括一或更多切片。各切片係由存 在經冷卻封裝內的冷卻劑直接地在一或更多側冷卻。以此 方式,切片一或更多表面上由主動電子配件產生的熱係自 主動電子配件轉離。根據本發明的探針卡組件或封裝這樣 的切片表面的直接冷卻最小化各切片各處的溫度變化且減 少電參數變化;因此,改進了如上升時間及接腳對接腳歪 斜的輸出測試信號特徵的一致性。切片表面上的熱斑點被 減少或消除,允許切片的操作溫度範圍被增加。 經濟部智毯財產局員工消費合作社印製 在一實施例中,經冷卻的封裝包括封閉孔洞的外罩。 外罩有至少一允許冷卻劑環繞於孔洞內的冷卻劑埠。各切 片係裝在環繞冷卻劑之經封閉且密封的孔洞內的基底上。 在一範例中,一切片係裝在外罩的孔洞內。在另一範例中 ,多片切片係裝在外罩的孔洞內。在另一範例中,高密度 經冷卻封裝被提供,其中密集地經封裝切片的陣列係在外 罩的孔洞內整備。探針卡組件中高密度經冷卻封裝對於某 些實施例在附加電子配件支援測試操作可被緊密地定位在 或在探針元件附近進一步是有利的。在一較佳範例中,高 密度經冷卻封裝包括所裝的密集地經封裝切片的陣列以致 於主動電子配件的切片表面面對外罩的孔洞內的基底。 在一範例中,經冷卻封裝的外罩包括由密封物耦合的 頂及底基底。冷卻系統係耦合於冷卻劑循環系統以提供液 態或氣態冷卻劑進出一或更多外罩中的冷卻埠。在一建構 -10- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) 200302042 A7 ______ΒΊ 五、發明説明(7 ) 中,外罩包括兩冷卻埠。例如,兩埠如單向流閥可以〇環 密封提供耦合頂及底基底。一埠使冷卻劑流進孔洞且另一 埠流出孔洞。以此方式,熱係直接地轉離切片的作用表面 〇 根據進一步的特性,一或更多切片包括耦合於至少一 基底的依從互接。此依從互接允許冷卻劑繞著孔洞內切片 的所有表面循環而維持有效結構以及於各切片及基底間的 電接點。本發明的較佳實施例中,依從互接是耦合切片至 底基底的彈簧式端子接點。切片可被焊接至彈簧式端子接 點或由與設置在槽組構中的校正輔助的摩擦接觸固定。彈 簧式端子接點提供允許液態或氣態冷卻劑運轉於基底及各 切片一或更多側之間柔韌,有彈力的支座絕緣子,包括與 切片的作用表面直接接觸以對於高功率應用提供均勻冷卻 。此彈簧式端子接點允許冷卻劑循環及熱轉離切片的作用 表面,甚至在包括一或更多裝設以面對外罩的孔洞內基底 的切片的本發明實施例中。 根據進一步的特性,非接觸依從互接也係設在切片表 面。非接觸依從互接可能是任何類型的依從互接如彈簧。 這些非接觸依從互接不接觸基底,但作用以將熱導離切片 表面的區域。此進一步改進根據本發明經冷卻封裝中切片 的冷卻。 • 一實施例中,經冷卻的封裝包括一或更多以堆疊切片 建構裝設的切片。在此建構中,一或更多切片是接合於頂 基底的覆晶。頂基底接著係由依從互接耦合至底基底。 本紙依尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) :裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 200302042 A7 B7 五、發明説明(8) 在根據本發明的經冷卻封裝的一實施例中,一或更多 切片及外部配件間的電連接係在底基底的周邊透過輸出接 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 點達成。在另一實施例中,一或更多切片及外部配件間的 電連接係在頂基底透過輸出接點達成。根據進一步的特性 ,附加電連接可直接地跑過於頂及底基底間的經冷卻封裝 〇 本發明的優點是本發明的實施例可包括用在定位直接 經冷卻封裝在或探針元件附近的測試系統的探針卡冷卻組 件。一或更多切片接著可實行高功率應用如在或探針元件 附近的測試操作。附加的主動電子配件在或探針元件附近 可被包括在一或更多切片而不會達到使測試信號品質惡化 到不可接受程度的過熱狀況。放主動電子配件在或探針元 件附近而非在更遠的測試器也減少信號的傳導路徑且進一 步增加效能。在一實施例中,提供了定位主動電子測試配 件在探針元件附近的例行程序。此例行程序包括密封主動 配件在封裝中,耦合該封裝於探針元件,以及在測試中主 動配件的操作期間經冷卻劑循環於封裝。 經濟部智慧財產局工消費合作社印製 根據本發明直接冷卻的探針卡冷卻組件的一附加優點 是維護及修理的拆卸是容易的。根據本發明直接冷卻的探 針卡冷卻組件的另一優點是組裝是不貴的。另一優點是在 某些實施例中對封裝的頂及底部可做電互接。 進一步,本發明的另一實施例中,根據本發明的探針 卡冷卻組件或封裝包括具有一或更多散熱器的冷卻構件及 經冷卻封裝如冷卻散熱片。經冷卻封裝包括封閉孔洞的外 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) 200302042 A7 ___B7 五、發明説明(9 ) 罩。冷卻劑塡充孔洞。一或更多切片係裝在孔洞內的基底 且係直接地由環繞冷卻劑冷卻。然而,在此實施例中,熱 係由一或更多散熱器轉離至冷卻構件。 本發明進一步的特性及優點,以及本發明的各種實施 例的結構及操作,係參考附圖於下詳細地說明。 圖形的簡要說明 在此併入且形成規格書一*部分的附圖示例本發明且, 與說明一起,進一步作爲解釋發明的原理且使那些熟知此 技藝之人製作及使用發明。在附圖中·· 圖1是用在包括探針卡及晶圓的習知測試系統的某配 件的側圖。 圖2是用在圖1的測試系統的習知探針卡組件的側圖 〇 圖3A是根據本發明的實施例的探針卡冷卻組件的探針 卡組件的側圖。 圖3B是根據本發明的實施例的探針卡冷卻組件的圖。 圖3C是示例液態冷卻劑一般在圖3B所示的探針卡冷 卻組件的ί架作期間的沸騰範圍期間如何保留在常溫的原理 的範例繪點。 圖3D是根據本發明實施例的探針卡冷卻組件的圖。 圖4Α是根據本發明實施例在基底的邊緣具有輸出接點 的高密度封裝的圖。 圖4Β是顯示根據本發明實施例以堆疊切片建構裝設的 本纸尺度適^中國國家標準了^77^7ΤΓ〇χ 297公釐) ----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ’1Τ 經濟部智慧財產局员工消費合作社印製 200302042 A7 B7 五、發明説明(1Q) 切片的圖。 圖4C是示例根據本發明進一步的特性設在切片表面上 的非接觸依從互接的圖。 圖5是在頂陶瓷基底上經由外封孔洞及輸出接點具有 電連接的高密度封裝的圖。 圖6是示例根據本發明實施例以槽組構附接的切片的 高密度封裝的圖。 圖7是根據本發明實施例在探針元件附近具有主動電 子配件的例行程序的流程圖。 圖8-11是根據本發明進一步的特性可用在經冷卻封裝 的彈簧式端子接點的類型的圖。圖8A及8B示例可用在經 冷卻封裝的接線接合式彈簧式端子接點的範例。圖9A,9B ’ 10A-10C及11示例光刻地製作而非由接線接合技術的彈 簧式端子接點。 圖1 2是根據本發明進一步實施例的探針卡冷卻組件的 圖。 圖1 3是根據本發明的實施例主動電子配件的直接冷卻 的例行程序的圖。 主要元件對照表 100測試系統 110夾盤 1 2 0晶圓 125測試下裝置 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X29*7公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •14- 200302042 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明(11) 130探針元件 140探針卡組件 150測試器 135探針尖端 126墊 210空間變壓器 220介片 215互接元件 230印刷電路板 225互接元件 300探針卡組件 302探針卡冷卻組件 305探針元件 320介片 330印刷電路板 3 1 5電互接 3 25電互接 5 0 0探針卡組件 3 1 0作用探針頭 311外罩 312冷卻劑循環系統 3 1 4冷卻系統 3 1 3孔洞 3 1 7冷卻劑埠 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -15- 200302042 A7 B7 五、發明説明(12) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 319 冷卻劑埠 316 箭頭 318 箭頭 350 探針卡冷卻組件 360 外罩 362 切片 364 冷卻劑水平面 370 沸騰範圍 352 液化器 380 經冷卻封裝 381 室 382 底基底 388 互接 385 作用表面 384 冷卻劑埠 386 冷卻劑埠 387 箭頭 389 箭頭 400 高密度經冷卻封裝 410 底陶瓷基底 420 頂陶瓷基底 402 孔洞 440 封齊!J 430 切片 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -16- 200302042 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明(13) 430a切片 430b切片 430c切片 432a依從互接 432b依從互接 432c依從互接 442冷卻劑埠 444冷卻劑埠 432依從互接 4 1 3輸出接點 4 1 5互接 494非接觸依從互接 500高密度封裝 502孔洞 5 1 0底陶瓷基底 520頂陶瓷基底 5 1 3輸出接點 515互接 5 2 1頂面 5 50介片 5 5 2基底 5 54互接 5 5 6互接 600高密度封裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -17 - 200302042 A7 B7 五、發明説明(14) 經濟部智慈財4局員工消費合作社印製 670 切片校正杆 672 切片校正杆 670a 切片校正杆 672a 切片校正杆 680a 依從互接 430s 切片 700 例行程序 810 彈簧式端子接點 804 輸出入端子 802 基底 830 內核 832 塗覆材料 810, 彈簧式端子接點 832, 塗覆材料 830, 內核 930 遮罩層 940 最初材料 1004 輸出入端子 1032 遮罩層 1034 遮罩層 1036 遮罩層 1010 彈簧 1050 基礎部分 1052 吊杆部分 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -18- 200302042 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明(15) 1054接觸部分 1040材料 910彈簧式端子接點 902基底 9 0 4輸出入端子 1122 杆 1124吊杆 11 2 6尖端 1102基底 1 1 0 4輸出入端子 1110彈簧式端子接點 1200探針卡冷卻組件 1210散熱器 1210a冷卻翼 1210b冷卻翼 1210c冷卻翼 1 2 1 0 d冷卻翼 1210e冷卻翼 1 220冷卻構件 1 205孔洞 1281 室 1202 閥 1 300例行程序 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -19- 200302042 kl _____ΒΊ 五、發明説明(16) 實施方式 內容的表格 1·槪述及討論 2. 技術 3. 探針卡冷卻組件 4·具有一或更多切片的經冷卻封裝 5 .高密度經冷卻封裝 6·在探針元件附近具有主動電子配件的例行程序 7·彈簧式端子接點的類型 8. 附加實施例 9. 具有一或更多切片的經冷卻封裝 10. 結語 下列說明是目前打算實踐發明的最佳模式。本說明不 是採取限定的意思,但僅係做爲說明本發明一般原理的目 的。本發明的範圍應係參考申請專利範圍而斷定。發明的 說明中遵循,類似的數字或參考表示式在整個規格書中將 用以參考類似的零件或元件。 1.槪述及討論 本發明提供探針卡冷卻組件或經冷卻半導體封裝。探 針卡冷卻組件包括具有一或更多切片的經冷卻封裝。各切 片係由出現在經冷卻封裝內的冷卻劑直接地冷卻一或胃# 側。參考經冷卻高密度封裝而說明本發明的實施例。本發 明可包括但不限於經冷卻高密度封裝。通常,根據本胃明 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -20- 200302042 A7 B7 五、發明説明(17) 的探針卡冷卻組件在經冷卻封裝內可僅包括一切片或多個 以任何組構或佈局建構的切片。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明是就測試系統環境而說明。例如,本發明可與 商用測 g式系統或自 T e 1· a d y n e,A d v a m t e s t,E1 e c t r 〇 - G1 a s s, TSK,TEL,Agilent其它製造商的測試器一起使用。這些術 語的說明係僅爲便利而提供。不是想要使發明受限於這些 範例環境的應用。事實上,讀了下列說明後,那些熟知此 技藝之人如何在另一現在已知或未來發展的環境製作發明 將變得明顯。 2.技術 爲淸楚地描述本發明,整個規格書中盡力儘可能堅持 下列術語一致性。 術語”切片”指的是任何積體電路,晶片,矽晶或其它半 導體或電子裝置。 術語”互接”及”互接元件”指的是任何電連接,包括但不 限於依從互接。 術語”依從互接”指的是非硬質的電連接,但不限於, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 自FomFctor公司用的彈簧式端子接點及在此說明的彈簧式 端子接點的類型。 術語”主動電子配件”指的是任何包括但不限於電晶體, 開關’電阻’邏輯閘,或積體電路的熱產生電子配件。 用作說明本發明的術語”主動電子配件的直接冷卻”指的 是以放在與主動電子配件的熱接觸的冷卻劑而影響主動電 -21 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) 200302042 A7 B7 五、發明説明(18) 子配件。 3.探針卡冷卻組件 圖3 A是包括根據本發明的探針卡冷卻組件302的探針 卡組件3 0 0的圖。探針卡組件3 0 0進一步包括探針元件3 0 5 ,介片302,以及印刷電路板330。探針卡冷卻組件302係 耦合於探針元件305及電互接315之間。介片320係耦合於 電互接315及電互接325之間。印刷電路板330係耦合於電 互接3 25及電腦(未顯示)之間。探針元件305可包括, 但不限於’鶴針’立式探針,眼鏡蛇式探針(c 0 b 1· a p r 〇 b e ) ,L型探針,撞針,彈簧式端子接點探針,以及於構件上形 成的接觸撞擊探針。電互接3 1 5及325可能是任何類型的 電互接。在一較佳實施例中,使用了依從互接。例如,依 從互接可在c 〇 m m ο η 1 y - a s s i g n e d美國專利案號5,9 7 4,6 6 2,發 給Eldridge等人(見,例如,圖5的探針卡組件500 )被用 作說明,在此整個內容倂入參考。介片320及印刷電路板 330係示例的且不想要限制發明。例如介片320及印刷電路 板330可被省略,且探針卡冷卻組件320係直接耦合於電 腦或測試器系統的其它裝置。 探針卡冷卻組件302包括作用探針頭310,冷卻劑循環 系統3 1 2,以及冷卻系統3 14。作用探針頭3 1 0是包括一或 更多主動電子配件(在圖3 A中未顯示)。。封裝包括封閉 孔洞3 1 3的外罩3 11。在實施例中,作用探針頭3 1 0是具有 多個以緊密組構建構的切片的高密度封裝。具有一或更多 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -一口 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -22- 200302042 A7 B7 五、發明説明(19) 切片的經冷卻封裝的範例係參考圖3B-3D於下說明。根據 本發明用在作用探針頭3 1 0的經冷卻高密度封裝進一步的 範例係參考圖4 - 6於下說明。 經冷卻封裝的外罩進一步包括耦合於冷卻劑循環系統 的冷卻劑埠317,319。冷卻劑埠317允許冷卻劑進入如方 向箭頭3 1 6所示的孔洞3 1 3。冷卻劑埠3 1 9允許循環的冷卻 劑退出如方向箭3 1 8所示的孔洞3 1 3。冷卻劑在孔洞3 1 3中 循環且直接地接觸主動電子配件。主動電子配件可被定位 在或一或更多切片表面的附近以致於熱係自該表面轉離至 冷卻劑。並且,在實施例中,冷卻劑可直接地接觸切片一 或更多側大部分或所有的表面積。 冷卻系統3 1 4係經由冷卻劑循環系統3 1 2耦合於作用 探針頭3 1 0的冷卻劑埠3 1 7,3 1 9。冷卻劑循環系統3 1 2可 能是任何類型的管線或導管作爲將冷卻劑帶至作用探針頭 310及冷卻系統314且自作用探針頭310及冷卻系統314帶 出°冷卻系統3 1 4是任何類型習知的冷卻系統作爲循環冷 卻劑且轉移熱。多重冷卻劑埠及機械裝置可能係用以均勻 地散佈冷卻劑於孔洞內或以特別方式散佈冷卻劑。也可使 用一雙向冷卻劑埠。在一範例中,貯液態冷卻劑的箱係用 在冷卻系統314中。幫浦係用以驅趕液體至冷卻劑循環系 統1 2及自冷卻劑循環系統3丨2驅趕液體。冷凍櫃線圈係設 在箱中以冷卻冷卻劑至想要的溫度。如果想進一步的控制 冷卻劑的溫度,加熱線圈也被加至箱中。 &卻系統3 14可循環任何類型的液態冷卻劑及或氣態 本紙張尺度適用中關家標準(CNS ) A4規格(21(^ 297公楚) 丨- ^ •批衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、一''口 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -23- 200302042 A7 B7 五、發明説明(2Q) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 冷卻劑。冷卻劑的範例類型包括,但不限於,乙烯乙二醇 ,液態氮,碳氟化合物,全氟化物(FLORINERT),二氯 二氟代甲烷,以及二氯二氟代甲烷及不結凍液體的組合。 圖3B顯示探針卡冷卻組件350的另一實施例。探針卡 冷卻組件350包括在切片大約想要的作業溫度沸騰的液態 冷卻劑。冷卻劑係經由冷卻劑循環系統312抽吸入外罩360 內的孔洞以致於一或更多切片362係浸在冷卻劑水平面364 下的液態冷卻劑中。在測試作業期間,各切片362也許產 生足夠的熱以造成切片的作用表面附近微沸。此微沸轉轉 一些液態冷卻劑成氣態。此提供額外的優點在於環繞各切 片3 62的液態冷卻劑在沸騰期間通常留在常溫。此也作爲 增加切片的作業溫度範圍。圖3C是示例液態冷卻劑一般在 沸騰範圍370期間如何保留在常溫的原理的範例繪點。液 態及氣態(或僅氣態)的組合接著退去外罩360且遊走過 冷卻劑循環系統312至液化器352。液化器352在將冷卻劑 抽吸或循環回外罩360之前將冷卻劑自氣相轉回液相。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 可用在作用探針頭3 1 0的經冷卻封裝的範例現在將參 考圖3D及4-6進一步詳細地說明。這些範例是示例且不想 限制本發明。 4 ·具有一或更多切片的經冷卻封裝 圖3D是根據本發明進一步的實施例可用在作用探針頭 的經冷卻封裝的圖。經冷卻封裝380包括由室381及底基 底3 82組成的外罩。室381可能係陶瓷,壓印金屬( -24 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) 經濟部智慧財產局工消費合作社印製 200302042 A7 B7 五、發明説明(21) stamped metal),鑄模塑膠,澆鑄金屬等做的。底基底382 可能是任何類型的基底包括,例如,但不限於,FR_4,陶 瓷’銅-因鋼·銅(c 〇 p p e 1. - i n v a 1. - c 〇 p p e 1·)做的基底等。 一或更多切片362係耦合於底基底3 82的表面且定位 在室3 81的孔洞3 8 3內。一切片3 62也許被使用如圖3D所 示。另外,也許使用多個切片362。切片362可能以任何想 要的佈局於底基底382的表面上而建構。各切片362係經 由個別的互接3 8 8而耦合於底基底3 82。互接3 88可能是任 何類型的電互接元件,包括但不限於依從互接。依從互接 的範例係進一步說明於下。在一較佳實施例中,各切片362 係經由各群依從互接3 8 8而耦合於底基底382。切片362係 進一步裝設以致於切片362的作用表面3 85面向底基底382 的內側。探針元件305自底基底3 82的外面延伸以致於探 針元件305上的尖端與晶圓上的DUT (未顯示)嚙合。 在圖3D中,顯示了兩冷卻劑埠384,386。冷卻劑埠 3 84允許自冷卻系統3 14的冷卻劑如方向箭頭3 87所示地進 入室381。冷卻劑埠386允許室381內的冷卻劑如方向箭頭 3 89所示地退出冷卻系統3 14。在一範例中,冷卻劑埠3 84 ,3 8 6是單向流體流動閥。在一範例中,可使用任何類型的 一埠或許多埠。此埠及/或其它機械裝置可允許冷卻劑單向 或雙向流動。 室381的孔洞內,冷卻劑自由地繞著互接3 8 8及切片 3 62的所有側面循環。冷卻劑直接地冷卻切片362上的主動 電子配件。以此方式,本發明減少遍佈各切片熱量梯度的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -25- 200302042 A7 _ B7 五、發明説明(22) 大小且使剩餘的熱量梯度(若有)更均勻地遍佈各切片。 熱斑點被減少或消除。切片操作溫度範圍被增加。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據本發明的一特性,切片362最好係沿著平行於底 基底382的平面以及測試下晶圓(未顯示)及探針元件305 的平面的平面建構。經冷卻封裝380有直接地耦合於底基 底3 82的探針元件305。進一步,部分或所有測試電路及處 理可倂入一或更多切片362。以此方式,自探針元件305至 作用測試電路的電路徑的距離被最小化。由最小化遍佈以 直接冷卻切片的溫度變化且最小化在其上遊走的信號的電 路徑長度,經冷卻封裝380減少電參數變化及寄生,且提 供輸出信號特徵經改進的均勻性如上升時間及接腳對接腳 歪斜。 經濟部智慈財產苟員工消費合作社印製 經冷卻封裝380進一步包括耦合於底基底382的一表 面的輸出接點(未顯示)。輸出接點可設於底基底382或 室3 8 1上。經冷卻封裝3 80的任何類型的輸出接點可被使 用包括,但不限於,任何類型的互接元件,如,彈簧式端 子接點,接腳,焊柱,幫浦,接點元件,等等。示範的輸 出接點進一步係參考用在圖4-6的高密度經冷卻封裝的互接 元件說明。 5.高密度經冷卻封裝 圖4A是根據本發明實施例的高密度經冷卻封裝400的 圖。高密度經冷卻封裝400由底陶瓷基底410及頂陶瓷基 底4 20組成的外罩。頂及底陶瓷基底410及420係由封劑 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) 200302042 A7 B7 經濟部智態財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(23) 440密封且封閉孔洞402。封劑440可能是可留住冷卻劑任 何類型的封劑。在一範例中,封劑440是〇環。 切片430a-430c的陣列係耦合於孔洞402內底陶瓷基底 410的表面。任意數目的切片430也許係用以覆蓋底孔洞 402內底陶瓷基底410的表面上的可用表面積(亦稱爲經冷 卻封裝配件面積)。在一實施例中,64切片係提供在密集 地經封裝,多晶片建構。 在一較佳實施例中,各切片43Oa-430c係經由個別依從 互接432a-432c而耦合於底陶瓷基底410。切片430係進一 步裝設以面對底陶瓷基底410。特別地,切片430a的作用 表面。其它切片430b-403c的作用表面類似地面對底陶瓷基 底 410。 圖4A中,顯示了兩冷卻劑埠442及444。冷卻劑埠 442允許自冷卻系統3 14 (未顯示在圖4A中)的冷卻劑進 入孔洞402。冷卻劑埠444允許孔洞402內的冷卻劑回流向 冷卻系統3 1 4。在一範例中,冷卻劑埠442,444是單向流 體流動閥。在孔洞402內,冷卻劑自由地繞著依從互接432 及切片430的所有側面循環。以此方式,本發明減少遍佈 各切片熱量梯度的大小且使剩餘的熱量梯度更均勻地遍佈 各切片。熱斑點被減少或消除。 切片430最好係沿著平行於底陶瓷基底410的平面以 及晶圓及探針元件305的平面的平面建構。高密度封裝有 直接地耦合於底陶瓷基底4 1 0的探針元件305。進一步,部 分或所有測試電路及處理可倂入切片430。以此方式,自探 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ;裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -27 - 200302042 A7 B7 五、發明説明(24) 針元件305至作用測試電路的電路徑的距離被最小化。由 最小化遍佈以直接冷卻切片的溫度變化且最小化在其上遊 走的信號的電路徑長度,高密度封裝400減少寄生且提供 輸出信號特徵經改進的均勻性如上升時間及接腳對接腳歪 斜。 高密度封裝400進一步包括耦合於底陶瓷基底410的 一表面的輸出接點4 1 3。輸出接點4 1 3係設於底陶瓷基底 4 1 0的邊緣區域且係電耦合於互接元件4 1 5。在一範例中, 輸出接點413可能是基板柵格陣列(LGA)圖樣。互接元件 4 1 5可能是任何類型的電互接元件,包括但不限於依從互接 。互接4 1 5進一步係耦合於任何外部配件。在測試環境中 ’互接4 1 5可能係耦合於介片或印刷電路板,或測試系統 中另一外部配件。 圖4B是顯示根據本發明實施例以堆疊建構裝設的切片 430a,430b。切片430a,430b係接合於頂基底420的覆晶 。頂基底420接著係由依從互接482耦合至底基底410。堆 疊切片建構可以在此說明的經冷卻封裝,包括但不限於高 密度經冷卻封裝,製作。冷卻劑繞著切片430a,430b循環 以直接地冷卻切片表面。 圖4C是示例根據本發明進一步的特性設在切片表面 4 3 0a上的非接觸依從互接494的圖。冷卻劑繞著切片43〇a ’依從互接432a,以及非接觸依從互接494循環以直接地 冷卻切片表面。非接觸依從互接494可能是任何類型的依 從互接如彈簧。如圖4C所示,非接觸依從互接494不接觸 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇χ 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) :裝· 訂 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 >28- 200302042 A7 B7 五、發明説明(25) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 底基底4 1 0,但作爲直接將熱帶離切片表面的區域。此進一 步改進根據本發明經冷卻封裝中切片的冷卻。具有非接觸 依從互接的一或更多切片的此建構可以任何在此說明的經 冷卻封裝,包括但不限於高密度經冷卻封裝,製作。 圖5是根據本發明進一步的實施例高密度封裝的圖。 高密度封裝500包括封閉孔洞502的外罩。外罩包括底陶 瓷基底510及頂陶瓷基底520。頂及底陶瓷基底510及520 係由封劑440耦合在經密封的封裝。冷卻劑埠442及444允 許液態冷卻劑經由孔洞502循環,如以上參考圖4說明。 在測試環境中,底陶瓷基底510係耦合在探針元件305的 一表面上。底陶瓷基底5 1 0的另一表面係經由依從互接432 親合至切片430。 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 不像封裝400,封裝500包括設於頂陶瓷基底520的頂 面521的輸出接點513。輸出接點513,例如,可能是LGA 圖樣(如圖6所示)。而且,互接515係經由孔洞502設 於頂及底陶瓷基底510,520之間。如想要可提供任意數目 的互接515。封裝500有關於封裝400以上說明的所有優點 ,其中切片430的熱量梯度被減少且自探針元件305至切 片430的電路徑是相當短。封裝500是更加緊密,其中輸 出接點不必要被設於底陶瓷基底5 1 0的頂表面上。取而代 之,輸出接點5 1 3係設於頂陶瓷基底520的頂表面521上。 以此方式,電信號可通過輸出接點5 1 3至外部配件如圖5 所示的彈簧式端子接點介片。圖5所示的實施例中,介片 5 50有基底552,連接基底552的表面至輸出接點513的第 -29· 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) 200302042 經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(26) 一組互接554,以及自連接另一配件(未顯示)的基底552 的對面延伸的第二組互接55 6。介片550是選擇性的,且通 常’輸出接點5 1 3可能係耦合至測試系統中任何外部配件 或其中電子封裝環境。 圖6是根據本發明進一步實施例的高密度封裝6〇0的 圖。高密度封裝600是與封裝500 —樣,除了切片430係以 槽組構而耦合至底陶瓷基底510外。切片校正杆670及672 係對於各切片430提供。圖6中,切片校正杆670a及672a 係設於切片4 3 0 a的對側。切片4 3 0 a係由與切片校正杆 67 0a及67 2a的摩擦接觸,且由依從互接432a及680a固定 ,以維持它的位置。特別地,依從互接680a提供向下壓力 以固定切片430s在槽中適當的地點。設於孔洞502內的冷 卻劑仍能夠在切片430的曝露側循環。即使圖6顯示關於 高密度封裝500的切片的槽組構,本發明不是如此限制。 特別地’槽組構也可由提供切片校正杆而被用在具有任何 數目切片或任何佈局切片的任何經冷卻封裝中。 6 ·在探針元件附近具有主動電子配件的例行程序 圖7是根據本發明實施例(步驟710_73〇 )在探針元件 附近具有主動電子配件的例行程序700的流程圖。步驟7 1 〇 中,主動電子配件係密封在封裝中。這些ACE可實行測試 器中實行部分或所有功能以測試DUT。步驟720中,封裝 係耦合於探針元件。步驟7 3 0中,冷卻劑係在測試中的主 動配件操作期間經由封裝循環以減少遍佈切片的熱度變化 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公麓) -30- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
200302042 A7 B7 五、發明説明(27) 〇 7 ·彈簧式端子接點的類型 根據本發明進一步的特性,彈簧式端子接點係用在經 冷卻封裝內以耦合一或更多切片至基底。此彈簧式端子接 點有優點在於它們允許冷卻劑繞著切片的所有側面及繞著 彈簧式端子接點本身循環而不損害切片及基底間的電連接 。彈簧式端子接點不完全是硬質的且在循環冷卻劑的出現 中可維持它們的物理完整性。而且,彈簧式端子接點可加 強直接冷卻隨著它們允許有冷卻劑循環的長度且即使切片 係裝設以面對基底時切片作用表面的散熱。彈簧式端子接 點本身也是相當強的且不需要將減少直接由循環冷卻劑冷 卻的切片上的表面積的其它材料或環氧化物的使用。 任何類型的彈簧式端子接點可被用在根據本發明進一 步特性的經冷卻封裝彈簧式端子接點(亦稱爲接觸彈簧或 彈簧)可包括’但不限於,自F 〇 1· m F a c t ο 1·公司,D e 1 a w a r e 公司的任何現在或未來可用的彈簧式端子接點。圖8_ 11是 三類可用在經冷卻封裝的示範彈簧式端子接點的圖。三類 彈簧式端子接點係接線接合,多部分光蝕刻術,以及整體 形成的彈簧。 圖8-11是三類可用在經冷卻封裝的示範彈簧式端子接 點的圖。第一類是接線接合彈簧。圖8A示例也許係縛於基 底802上的輸出入端子804的示範導電彈簧式端子接點810 。示範彈簧式端子接點8 1 0包含可快速成形材料做的內核 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準(CMS ) Α4規格(21 OX 297公釐) -31 - 200302042 A7 B7 五、發明説明(28) *~^~~' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 830以及彈性材料做的塗覆材料832。彈簧式端子接點8ι〇 最好係由接合內核830至輸出入端子8〇4的接線做的。因 爲內核830係可快速成形材料做的,內核也許係大槪任何 可想像的形狀形成的,包括不限於具有如圖8 B所示的方向 彎曲或改變的形狀,及具有方向多重改變的形狀。接著, 塗覆材料832係應用於內核830。塗覆材料832給予彈簧式 端子接點810彈性。彈簧810的許多變化是可能的。例如 ,額外層的材料也許係爲了各種目的而加至彈簧式端子接 點。 圖8B顯不具有兩彎管的示範彈簧8丨〇,。 彈簧810,包 括可快速成形材料做的內核830’以及彈性材料做的塗覆材 料8 3 25。彈簧式端子接點810,最好係由接合內核830,至輸 出入端子80^的接線做的。接著,塗覆材料832,係應用於 內核83(V。此彈簧式端子接點進一步的範例係在在此整個 內容倂入參考的commonly-assigned美國專利案號5,476,21 1 ,5,9 1 7,707,以及 6,1 1 0,823 中說明。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖9A,9B,10A-10C及11示例蝕刻地而非由圖8A及 8B所示的接線接合技術做的彈簧式端子接點。此彈簧式端 子接點係使用類似於用作製作積體電路的技術的蝕刻術製 作。也就是,一或更多遮罩層係用以建立形成彈簧式端子 接點的元件的圖樣。圖9A及9B示例蝕刻地形成接觸彈簧 的範例。如所示一或更多遮罩層9 3 0係形成於基底9 0 2上 。遮罩層930形成開口於基底902的輸出入端子904上且也 定出彈簧式端子接點的形狀。材料940接著係沈積於由遮 •32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) 200302042 A7 B7 五、發明説明(29) 罩層9 3 0形成的圖樣。如圖9 B所示,遮罩層接著被移除, 留下繋於輸出入端子904的彈簧式端子接點9丨〇。彈簧也許 係單一,有彈性的材料做的。另外,彈簧也許係多層材料 做的。例如,沈積於遮罩層930的最初材料940也許是有 彈性的材料如形成圖8A及8B所示的彈簧的內核。該材料 也許接著被塗覆,例如,在移除遮罩層後,如以關於圖8A 及8B上述的彈性材料。 蝕刻地形成的接觸彈簧的形狀及組構大多是沒有限制 的。圖10A-10C及11示例此形狀及組構非獨有的範例。圖 10A中,多個遮罩層1 032,1 034,1036規定輸出入端子 1040的彈簧形狀。如圖10B及10C所示,沈積彈簧材料或 各種材料1040於遮罩層且接著移除遮罩層形成具有繋於輸 出入端子1004,吊杆部分1 052,及接觸部分1054的基礎部 分1 050的彈簧1010。 圖11示例多部分蝕刻地形成的彈簧式端子接點1110, 其中與其它不同的杆1122,吊杆1124,及尖端1126部分被 建立。典型地,杆1 1 22係由形成第一遮罩層(未顯示)而 建立於界定杆1122的輸出入端子1104上具有開口的基底 1102上。開口接著被塡充,形成杆1122。之後,第二遮罩 層(未顯示)係形成於第一遮罩層上,界定包括杆11 22及 界定吊杆1 1 24的開口。吊杆11 24接著係以材料將開口塡滿 而建立。該處理接著被重複而界定尖端11 26的第三遮罩層 (未顯示)。 應要注意的是,非形成彈簧於基底上,彈簧也許係自 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -33- 200302042 A7 B7 五、發明説明(30) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 基底個別地形成’ 一旦形成後,附加於基底上。鈾刻地形 成的彈簧式5而t接點進一步的說明也許在c 〇 1:n nl 〇 n 1 y _ assigned美國專利案號〇9/〇32,473,刊於1998,2月26日( PCT發刊WO 9 85 2224 ),美國專利案號〇9/205,023,刊於 1998,12月2日以及美國專利案號6,255,126發現,在此三 案的整個內容都倂入參考。 這些彈簧式端子接點是依從互接元件的示範範例且不 想要限制本發明。包括,但不限於,依從互接元件的任何 互接元件也許係用以耦合根據本發明的探針卡冷卻組件中 經冷卻封裝內一或更多切片。 8.附加實施例 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 進一步,如圖1 2所示,本發明的另一實施例中,探針 卡冷卻組件1 200包括冷卻構件1220及具有一或更多散熱器 1210如冷卻翼1210a-121 0e的經冷卻封裝經冷卻封裝包括封 閉孔洞1 205的室1 28 1。液態或氣態冷卻劑係經由閥1 202 加入以塡充孔洞1 205且浸一或更多362於基底3 82。在操 作期間,切片3 62係直接地由環繞的冷卻劑冷卻。熱係由 一或更多散熱器1 2 1 0自冷卻劑轉離至冷卻構件;i 220。冷卻 構件1 220包括經由冷卻構件1 220循環的液態或氣態冷卻劑 以進一步除熱。 根據本發明的探針卡冷卻組件不限於冷卻作用探針頭 的切片。在此所述的冷卻組件也可被置於探針卡組件內的 介片及/或印刷電路板上。例如,根據本發明的探針卡冷卻 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2】0X297公釐) -34 - 200302042 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ B7五、發明説明(31) 組件也可包括一或更多外封介片,印刷電路板,及/或切# 的經冷卻封裝。冷卻系統3 14及冷卻劑循環系統3丨2接著 可直接地冷卻介片,印刷電路板,及/或切片。 9.具有一或更多切片的經冷卻封裝 雖然各切片362,430a-430c係以上說明作爲執行部分 或所有測試DUT 1 25的功能的主動電子,各切片另外可能 被測試且自晶圓如晶圓1 20切單切片,且圖3A的各封裝或 冷卻組件302,圖3B的350,圖3D的380,圖4A-4C的 4 00,圖5的500,圖6的600,以及圖12的1200也許是封 裝一或更多這樣的切片的經冷卻封裝而非探針卡冷卻組件 。在這樣的例子中,各切片362,43Oa-430c也許是任何類 型的切片’且它的封閉封裝也許係與任何類型的系統板或 其它電路元件互接以形成電子系統。例如,切片362, 43 0a-43 0c也許是記憶體電路且經封裝的切片也許形成記憶 體模組。基底382,410,420,510,520形成經冷卻封裝, 且探針305是作爲連接封裝至系統板或其它電路元件的互 接。也許如此使用任何基底3 82,410,420,510,520及探 針305。以此方式,封閉一或更多切片的封裝也許係以任何 上述的方式冷卻。 圖1 3示例製作包含一或更多切片的經冷卻封裝的示範 方法。圖1 3是根據本發明的實施例主動電子配件的直接冷 卻的例行程序1 300的流程圖。(步驟i3〇2_13〇6)。步驟 1 3 02中,主動電子配件係以面對封裝的內面的作用表面附 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i裝· 、一=口 :¾ -35- 200302042 kl _B7 五、發明説明(32) 接於封裝。主動電子配件可被直接或間接地耦合於封裝。 在實施例中,具有主動電子配件的一或更多切片係經由互 接元件耦合於基底以致於主動電子配件面對基底。槽組構 也可被用以固定基底相關一或更多切片以致於主動電子配 件面對基底。在一範例中,附接步驟包括經由一或更多依 從互接而耦合各切片至基底。 步驟1 304中,經附接的主動電子配件係密封在封裝中 。步驟1 306中,冷卻劑係經由封裝循環以直接地接觸主動 電子配件的作用表面。 1〇.糸吉s吾 較佳實施例的先前說明係供以致使任何那些熟知此技 藝之人製作或使用本發明。同時發明已參考其較佳實施例 被特別地顯示且說明,由那些熟知此技藝之人將了解也許 不違背發明的精神及範疇而做了形式及細節的各種改變。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局S(工消費合作社印製 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

  1. 200302042 A8 B8 C8 ____ D8 六、申請專利範圍1 1.一種探針卡組件,包含: 探針元件;以及 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 耦合於探針元件的封裝,其中封裝包括至少一具有主 動電子配件的切片以及至少一允許冷卻劑進入封裝且在測 試操作期間直接地冷卻各切片的主動電子配件的冷卻劑埠 〇 2·如申請專利範圍第1項的探針卡組件,其中至少一冷 卻劑埠允許液態冷卻劑進出封裝。 3 ·如申請專利範圍第1項的探針卡組件,其中至少一冷 卻劑埠允許氣態冷卻劑進出封裝。 4. 如申請專利範圍第1項的探針卡組件,其中至少一冷 卻劑埠允許液態及氣態冷卻劑的組合進出封裝。 5. 如申請專利範圍第1項的探針卡組件,進一步包含: 冷卻系統;以及 耦合於冷卻系統及至少一冷卻劑埠間的冷卻劑循環系 統。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6. 如申請專利範圍第1項的探針卡組件,其中封裝包括 藉由封劑彼此耦合以形成孔洞的底基底以及頂基底。 7. 如申請專利範圍第6項的探針卡組件,其中封劑包含 〇環。 8. 如申請專利範圍第1項的探針卡組件,其中探針元件 係直接地連接至封裝。 9. 如申請專利範圍第1項的探針卡組件,其中封裝包括 耦合以形成孔洞的底基底及室,且具有主動電子配件的各 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -37: 200302042 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 切片係耦合於孔洞內的底基底以致於主動電子配件面對底 基底。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 10·如申請專利範圍第1項的探針卡組件,其中封裝進 一步包括底基底及依從互接,冷卻劑係耦合於各切片及底 基底之間。 11. 如申請專利範圍第10項的探針卡組件,該依從互接 包括彈簧式端子接點。 12. 如申請專利範圍第11項的探針卡,組件,該彈簧式端 子接點包括接線接合彈簧。 1 3.如申請專利範圍第11項的探針卡組件,該彈簧式端 子接點包含蝕刻的彈簧。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 4.如申請專利範圍第1項的探針卡組件,其中封裝進 一步包含底基底,頂基底,第一及第二組依從互接,以及 校正杆,其中校正杆係附接於底基底,第一組依從互接係 耦合於各切片及底基底之間,且第二組依從互接係耦合於 各切片及頂基底之間,且其中切片係由與校正杆的摩擦接 觸,由第一組依從互接及各切片間的直接接觸,由自第二 組依從互接在各切片上的向下壓力而固定在適當的地點。 15·如申請專利範圍第1項的探針卡組件,其中封裝進 一步包含底基底,該底基底具有建構於底基底的邊緣區域 上的輸出接點,藉此外部配件可經由輸出接點而電耦合於 各切片。 1 6·如申請專利範圍第1項的探針卡組件,其中封裝進 一步包含具有表示封裝外部表面的頂表面之頂基底且其中 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) 200302042 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 頂表面包括輸出接點,藉此外部配件可經由輸出接點而電 耦合於各切片。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 17·如申請專利範圍第1項的探針卡組件,其中封裝進 一步包含頂基底及底基底以及提供經由頂基底及底基底間 的孔洞延伸的電路徑之互接元件。 18·如申請專利範圍第1項的探針卡組件,其中該至少 一切片包含多個切片。 19. 如申請專利範圍第18項的探針卡組件,其中該多個 切片係緊密地建構於封裝內。 20. 如申請專利範圍第1項的探針卡組件,其中封裝進 一步包括至少介片及印刷電路板的其中之一以致於該冷卻 劑在測試操作期間進一步直接地冷卻該至少介片及印刷電 路板的其中之一。 21. 如申請專利範圍第1項的探針卡組件,進一步包含 至少一耦合於該至少一切片的表面之非接觸依從互接,藉 此,熱可進一步直接遠離切片的表面。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 22. 如申請專利範圍第1項的探針卡組件,其中該封裝 進一步包含: 頂基底;以及 底基底;其中各切片是接合於該頂基底的覆晶。 23. —種冷卻組件,包含: 具有孔洞的電子封裝; 至少一位於孔洞中的主動電子配件之切片;以及 至少一允許冷卻劑進入孔洞且直接地冷卻各切片的主 -39- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) 200302042 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 4 動電子配件之冷卻劑埠。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 24·如申請專利範圍第23項的冷卻組件,其中封裝進一 步包括依從互接於孔洞內,且依從互接係耦合於各切片及 封裝之間。 25·如申請專利範圍第24項的冷卻組件,其中該依從互 接包含彈簧式端子接點。 26·如申請專利範圍第25項的冷卻組件,其中該彈簧式 端子接點包含接線接合彈簧。 27·如申請專利範圍第25項的冷卻組件,其中該彈簧式 端子接點包含蝕刻彈簧。 28·如申請專利範圍第27項的冷卻組件,其中該蝕刻彈 簧包含多部分蝕刻彈簧。 29. 如申請專利範圍第24項的冷卻組件,其中各切片有 至少一作用表面,且當冷卻劑在孔洞中循環時,冷卻劑直 接地冷卻各切片的各作用表面。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 30. 如申請專利範圍第24項的冷卻組件,其中各切片有 多個表面在包括至少一個別主動電子配件有關的作用表面 的孔洞內,且當冷卻劑在孔洞中循環時,冷卻劑直接地冷 卻各切片的各作用表面,藉此減少各切片的各作用表面上 熱量梯度或熱斑點且增加各切片的操作範圍。 31. 如申請專利範圍第24項的冷卻組件,其中至少一冷 卻劑埠允許液態冷卻劑進出封裝。 32. 如申請專利範圍第24項的冷卻組件,其中至少一冷 卻劑埠允許氣態冷卻劑進出封裝。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -40 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 200302042 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 5 3 3 ·如申請專利範圍第24項的冷卻組件,其中至少一冷 卻劑埠允許液態及氣態冷卻劑的組合進出封裝。 34·如申旨靑專利範圍第24項的冷卻組件,其中至少一冷 卻劑埠包含允許冷卻劑進入封裝且圍繞各切片的閥。 3 5 .如申請專利範圍第24項的冷卻組件,進一步包含: 冷卻系統;以及 耦合於冷卻系統及至少一冷卻劑埠的冷卻劑循環系統 〇 36·如申胃靑專利範圍第24項的冷卻組件,其中該封裝進 一步包含: 藉由封劑彼此耦合以形成封閉各切片的孔洞的底以及 頂基底。 37·如申請專利範圍第34項的冷卻組件,其中劑包含 〇環。 38.如申請專利範圍第24項的冷卻組件,其中該封裝進 一步包含: 於孔洞的一側上的底基底,其中具有主動電子配件的 各切片係由依從互接而連接至底基底,且其中主動電子配 件面對底基底且接觸圍繞孔洞內依從互接的冷卻劑。 39·如申_靑專利範圍第38項的冷卻組件,其中該依從互 接包含第一及第二組依從互接,且其中該封裝進一步包含 頂基底;且 進一步包含校正杆,其中校正杆係附接於底基底,第 一組依從互接係耦合於各切片及底基底之間,且切片進一 本&張尺度適用巾®國家標準(CNS ) A4規格(2】0X297公楚N :41 - . IT (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 200302042 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 6 步藉由與校正杆的接觸及自第二組依從互接的向下壓力而 固定在適當的地點。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 40.如申請專利範圍第24項的冷卻組件,其中該封裝進 一步包含具有接點的底基底,藉此外部配件可經由接點電 賴I合於各切片。 4 1.如申請專利範圍第24項的冷卻組件,其中該封裝進 一步包含底基底,該底基底具有建構於底基底的邊緣區域 上的輸出接點,藉此外部配件可經由輸出接點而電耦合於 各切片。 - 4 2.如申請專利範圍第24項的冷卻組件,其中該封裝進 一步包含具有表示封裝外部表面的頂表面之頂基底且其中 頂表面包括輸出接點,藉此外部配件可經由輸出接點而電 耦合於各切片。 4 3.如申請專利範圍第24項的冷卻組件,其中該封裝進 一步包含: 頂基底; 底基底;且進一步包含: 提供經由頂基底及底基底延伸的電路徑的互接元件。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 44. 如申請專利範圍第24項的冷卻組件,其中該至少一 冷卻劑埠允許冷卻劑以液態形式進入孔洞且以氣態形式退 出孔洞以直接地冷卻切片的主動電子配件,且其中該冷卻 劑在或在各切片的操作溫度附近有沸點。 45. 如申請專利範圍第2.4項的冷卻組件,進一步包含: 耦合於該至少一冷卻劑埠的冷卻劑循環系統,其中冷 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐1 - 42 _ " 200302042 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 7 卻劑在封裝內循環且直接地接觸各切片的所有表面以在它 們的操作期間直接地冷卻主動電子配件。 46. 如申請專利範圍第24項的冷卻組件,進一步包含: 冷卻構件;以及 一或更多散熱器,其中各切片係浸於冷卻劑中且各散 熱器將由各切片產生的熱自冷卻劑轉移至該冷卻構件。 47. 如申請專利範圍第24項的冷卻組件,進一步包含至 少一耦合於該至少一切片表面的非接觸依從互接,藉此, 熱可進一步直接遠離切片的表面。 48. 如申請專利範圍第24項的冷卻組件,其中該封裝進 一步包含: 頂基底;以及 底基底;其中各切片是接合於該頂基底的覆晶。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) M規格(2ΐ〇χ297公釐) -43 -
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