JP4906747B2 - 信頼性試験に用いられるテストボード及び信頼性試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の信頼性試験に関する。特に、本発明は、半導体チップが搭載されたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）パッケージの信頼性試験に関する。

半導体装置の製品信頼性を高める信頼性試験として、バーンインテスト（Burn-In Test）が知られている。バーインテストは、製品サンプルあるいは製品そのものを高温・高電圧環境下で動作させ、実使用状態よりも厳しいストレスを与える加速試験である。これにより、初期不良や製造工程での不具合を短時間で発見することができる。その結果、市場不良率が低減され、また、製品信頼性が保証される。

バーンインテストでは、テスト対象の半導体装置がバーンインテストボード上に載置され、そのバーンインテストボードがチャンバ内に収納される。特許文献１には、半導体装置の着脱を容易化することを目的としたバーンインテストボードが記載されている。そのバーンインテストボードのプリント配線基板には、半導体装置の位置決めと電気的接続を得るためのＩＣケースが設けられている。ＩＣケースのガイドにより、半導体装置の位置決めが行われ、接触レバーによって電気的接続が確実に行われる。

特許文献２には、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープを用いた半導体素子に対するバーンインテストが開示されている。長手方向に延びるＴＡＢテープの両側辺には、その長手方向に沿って多数のスプロケットホールが配列されている。半導体素子はＴＡＢテープの中央付近に配置されており、半導体素子のテスト端子は、半導体素子の両側のスプロケットホールの近傍に配置されている。つまり、テスト端子から半導体素子へ向かう方向は、ＴＡＢテープの長手方向と直交している。バーンインテスト時に上記テスト端子に信号を印加するための信号印加装置は、半導体素子が搭載されたＴＡＢテープを表裏両面から挟み込むように構成されている。信号印加装置の形状は、ＴＡＢテープの長手方向に沿って湾曲していてもよい。その場合、信号印加装置によって挟み込まれるＴＡＢテープも、長手方向（テスト端子から半導体素子へ向かう方向に直交する方向）に沿って湾曲する。

特許文献３には、バーンインテストボードやソケットを使用することなくバーンインテストを実施する技術が開示されている。それによれば、多数の半導体チップが搭載されたＴＡＢテープが、リールに巻き付いた状態でバーンイン装置に投入される。

特開２０００−５５９８０号公報 特開平５−１６０２２１号公報 特開平１１−３１２７１４号公報

本願発明者は、次の点に着目した。ＴＡＢテープを利用した半導体パッケージであるＴＡＢパッケージは、その性質上、曲がった状態で製品に実装されることが多い。その一例を、図１〜図３を参照して説明する。図１〜図３は、ＴＡＢパッケージ１が液晶表示装置に実装される場合を示している。

図１は、ＴＡＢパッケージ１が曲げられる前の状態を示している。液晶表示装置１００は、ＬＣＤパネル１１０と電源等の外部装置１２０を備えている。ＴＡＢパッケージ１は、ＬＣＤパネル１１０と外部装置１２０の間をつなぐように液晶表示装置１００に実装される。ＴＡＢパッケージ１には、半導体チップ（ＩＣチップ）２が搭載されている。

図２は、図１中の線Ａ−Ａ’に沿った断面を示している。ＴＡＢパッケージ１は、ＴＡＢテープ３を利用した半導体チップ２のパッケージである。ＴＡＢテープ３上にはリード線４及びソルダーレジスト５といった配線が形成されており、半導体チップ２はその配線に電気的に接続されている。また、半導体チップ２や配線の保護、及び機械的強度の補強のため、半導体チップ２の周囲や配線上には封止樹脂６が設けられている。更に、ＴＡＢパッケージ１の両端部のリード線４上には、第１接続端子７ａ及び第２接続端子７ｂがそれぞれ形成されている。第１接続端子７ａ及び第２接続端子７ｂはそれぞれ外部装置１２０及びＬＣＤパネル１１０に電気的に接続される。このようにして、ＴＡＢパッケージ１はＬＣＤパネル１１０と外部装置１２０との間を接続する。ＬＣＤパネル１１０と外部装置１２０は、第１接続端子７ａ、第２接続端子７ｂ、配線及び半導体チップ２を介して、互いに電気的に接続される。

図３は、市場に出荷される製品の状態を概略的に示している。図３に示されるように、外部装置１２０はＬＣＤパネル１１０の背面に配置され、結果としてＴＡＢパッケージ１が湾曲する。特に、ＴＡＢパッケージ１が、第１接続端子７ａから第２接続端子７ｂへ向かう方向に沿って湾曲していることに留意されたい。

ＴＡＢパッケージ１が湾曲すると、封止樹脂６とその周り（リード線４，ソルダーレジスト５など）との接着部分に曲げストレスが生じる。この曲げストレスに起因して、封止樹脂６が剥がれる現象である「樹脂剥がれ」が発生する場合がある。また、ＴＡＢパッケージ１の湾曲による機械的ストレスや通電による電気的ストレスが、半導体チップ２と接続端子７ａ、７ｂとの間の配線接続に影響を及ぼすことも考えられる。これらのことは全て、半導体装置（ＴＡＢパッケージ１）の寿命に影響を及ぼす。すなわち、ＴＡＢパッケージ１の湾曲が、出荷される製品の寿命に影響を及ぼす。

従って、出荷される製品の信頼性を高めるためには、半導体チップ２の信頼性試験だけではなく、実装形態になるべく近い状態におかれたＴＡＢパッケージ１に対して信頼性試験を行うことが望ましい。言い換えれば、図３に示されるようにＴＡＢパッケージ１が第１接続端子７ａから第２接続端子７ｂへ向かう方向に沿って湾曲した状態で、信頼性試験を行うことが望ましい。しかしながら、上述の関連文献では、そのような製品への実装形態に近い状態での信頼性評価は想定されていなかった。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号を用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の第１の観点において、ＴＡＢパッケージ（１）の信頼性試験に用いられるテストボード（１０）が提供される。ＴＡＢパッケージ（１）は、ＴＡＢテープ（３）と、ＴＡＢテープ（３）上に搭載された半導体チップ（２）と、ＴＡＢテープ（３）の両端部に設けられ半導体チップ（２）に配線（４）を介して電気的に接続された第１端子（７ａ）及び第２端子（７ｂ）とを備える。本発明に係るテストボード（１０）は、基板（２０）と、基板（２０）上に対向して設置されＴＡＢパッケージ（１）の両端部のそれぞれを保持するように構成された一組の保持部材（３０−１，３０−２）と、その保持部材（３０−１，３０−２）のそれぞれに設けられ第１端子（７ａ）及び第２端子（７ｂ）のそれぞれに接触する保持部端子（３５）と、を備えている。一組の保持部材（３０−１，３０−２）の間隔（Ｌ２）は、ＴＡＢパッケージ（１）の表面に沿った第１端子（７ａ）と第２端子（７ｂ）との間の距離（Ｌ１）よりも小さい。従って、信頼性試験時、ＴＡＢパッケージ（１）は、第１端子（７ａ）から第２端子（７ｂ）へ向かう方向に沿って湾曲する。

本発明の第２の観点において、ＴＡＢパッケージ（１）の信頼性試験方法が提供される。ＴＡＢパッケージ（１）は、ＴＡＢテープ（３）と、ＴＡＢテープ（３）上に搭載された半導体チップ（２）と、ＴＡＢテープ（３）の両端部に設けられ半導体チップ（２）に配線（４）を介して電気的に接続された第１端子（７ａ）及び第２端子（７ｂ）とを備える。本発明に係る信頼性試験方法は、（Ａ）ＴＡＢパッケージ（１）が第１端子（７ａ）から第２端子（７ｂ）へ向かう方向に沿って湾曲するように、ＴＡＢパッケージ（１）の両端部をテストボード（１０）に固定するステップと、（Ｂ）第１端子（７ａ）及び第２端子（７ｂ）を通して半導体チップ（２）に給電しながら、信頼性試験を実施するステップと、を含む。

本発明によれば、製品への実装形態に近い状態でＴＡＢパッケージの信頼性試験を行うことが可能である。その結果、信頼性試験の精度が向上し、出荷される製品の信頼性が向上する。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．ＴＡＢパッケージ
ＴＡＢパッケージは、ＴＡＢ技術に基づく半導体パッケージであり、プリント配線基板の代わりにフィルム状のＴＡＢテープが用いられる。１本のＴＡＢテープに多数の半導体チップが載置され、ボンディング及びパッケージングが実施される。その後、所定の間隔でＴＡＢテープを切断することにより、複数のＴＡＢパッケージが出来上がる。１つのＴＡＢパッケージは、少なくとも１つの半導体チップを有している。

図４は、本実施の形態におけるＴＡＢパッケージ１の一例を示している。ＴＡＢパッケージ１には、半導体チップ（ＩＣチップ）２が搭載されている。より詳細には、ＴＡＢテープ３上にリード線４及びソルダーレジスト５といった配線が形成されており、半導体チップ２はその配線に電気的に接続されている。また、半導体チップ２や配線の保護、及び機械的強度の補強のため、半導体チップ２の周囲や配線上には封止樹脂６が設けられている。更に、ＴＡＢパッケージ１の両端部のリード線４上には、第１接続端子７ａ及び第２接続端子７ｂがそれぞれ形成されている。つまり、ＴＡＢパッケージ１の両端部には、半導体チップ２に配線を介して電気的に接続された第１接続端子７ａ及び第２接続端子７ｂが設けられている。ＴＡＢパッケージ１の表面に沿った第１接続端子７ａと第２接続端子７ｂとの間の距離は、「Ｌ１」である。

ＴＡＢパッケージ１は、その性質上、曲がった状態で製品に実装されることが多い。例えば、既出の図１〜図３で示されたように、ＴＡＢパッケージ１は液晶表示装置１００に実装される。このとき、第１接続端子７ａ及び第２接続端子７ｂはそれぞれ外部装置１２０及びＬＣＤパネル１１０に電気的に接続される。図３で示されたように、市場に出荷される製品では、ＴＡＢパッケージ１は、第１接続端子７ａから第２接続端子７ｂへ向かう方向に沿って湾曲する。上述の通り、このようなＴＡＢパッケージ１の湾曲は製品の寿命に影響を及ぼす。

出荷される製品の信頼性を高めるためには、半導体チップ２の信頼性試験だけではなく、実装形態になるべく近い状態におかれたＴＡＢパッケージ１に対して信頼性試験を行うことが望ましい。言い換えれば、ＴＡＢパッケージ１が第１接続端子７ａから第２接続端子７ｂへ向かう方向に沿って湾曲した状態で、信頼性試験を行うことが望ましい。本実施の形態によれば、その目的を達成することができる信頼性試験用のテストボードが提供される。以下、信頼性試験としてバーンインテストを例示し、そのバーンインテストで使用されるバーンインテストボードを説明する。

２．バーンインテストボード
図５は、本実施の形態に係るバーンインテストボード１０を示す平面図である。バーンインテスト時、ＴＡＢパッケージ１が装着されたバーンインテストボード１０が、バーンインテストを実施するバーンインテスト装置（信頼性試験装置）６０のチャンバ内に収納される。

図５に示されるように、バーンインテストボード１０は、基板２０と、その基板２０上に設置された第１ソケット３０−１及び第２ソケット３０−２を備えている。第１ソケット３０−１と第２ソケット３０−２は、ＴＡＢパッケージ１を保持するための保持部材であり、互いに対向するように基板２０上に設置されている。１つの第１ソケット３０−１と１つの第２ソケット３０−２が、１つのＴＡＢパッケージ１を保持するためのソケットペアとして用いられる。ＴＡＢパッケージ１の両端部は、対向する一組のソケット３０−１、３０−２にそれぞれ装着される。

また、基板２０中にはボード配線４０が形成されている。ボード配線４０は、ソケット３０−１、３０−２に設けられた端子に電気的に接続されており、また、バーンインテスト装置６０との接続のためのコネクタ５０につながっている。バーンインテスト時、コネクタ５０はバーンインテスト装置６０に接続され、バーンインテスト装置６０からボード配線４０を通して電力や信号が供給される。

図６は、図５中の線Ａ−Ａ’に沿った断面図であり、１つのソケット３０の構造を拡大して示している。ソケット３０は、固定部３１と可動部３２を有している。固定部３１は、基板２０に固着されている。一方、可動部３２は、軸部３３を介して固定部３１につながっており、固定部３１に対して可動である。つまり、ソケット３０は開閉可能に構成されており、固定部３１と可動部３２によってＴＡＢパッケージ１が挟み込まれる。

図７には、一組のソケット３０−１、３０−２が閉じた状態と開いた状態が示されている。閉じた状態のとき、ＴＡＢパッケージ１の両端部は、第１ソケット３０−１と第２ソケット３０−２のそれぞれによって挟まれ、固定される。閉じた状態を維持するためのロック機構（図示されず）が各ソケット３０に設けられていてもよい。尚、図７に示されるように、一組のソケット３０−１、３０−２の間隔は、「Ｌ２」である。

再度図６を参照して、各ソケット３０にはソケット端子（保持部端子）３５が設けられている。より詳細には、各ソケット３０の固定部３１の側壁上にソケット端子３５が形成されている。このソケット端子３５は、上述のボード配線４０に接続されており、ＴＡＢパッケージ１に電力や信号を供給するために用いられる。つまり、ソケット端子３５は、ＴＡＢパッケージ１の第１接続端子７ａあるいは第２接続端子７ｂに接触する。第１ソケット３０−１のソケット端子３５は、ＴＡＢパッケージ１の一端部の第１接続端子７ａに接触し、第２ソケット３０−２のソケット端子３５は、ＴＡＢパッケージ１の他端部の第２接続端子７ｂに接触する。

３．バーンインテスト
次に、図８〜図１０を参照して、本実施の形態におけるバーンインテストを説明する。図８は、既出の図６に対応する図であり、ＴＡＢパッケージ１の端部がソケット３０によって固定されている状態を示している。図９は、バーンインテスト時のＴＡＢパッケージ１の外観を模式的に示している。図１０は、バーンインテスト時のＴＡＢパッケージ１の状態を示す側面図である。

バーンインテスト時、ＴＡＢパッケージ１の両端部は、バーンインテストボード１０に固定される。より詳細には、１つのＴＡＢパッケージ１の両端部が、対向する１つの第１ソケット３０−１と１つの第２ソケット３０−２のそれぞれによって保持される。このとき、図８に示されるように、ＴＡＢパッケージ１の一端部の第１接続端子７ａは、第１ソケット３０−１のソケット端子３５に接触する。同様に、ＴＡＢパッケージ１の他端部の第２接続端子７ｂは、第２ソケット３０−２のソケット端子３５に接触する。ＴＡＢパッケージ１の端部が固定部３１と可動部３２によって挟まれることにより、ソケット端子３５と接続端子７ａ、７ｂとの電気的接続が確実に行われる。

図９及び図１０に示されるように、１つのＴＡＢパッケージ１を保持する一組のソケット３０−１、３０−２の間隔「Ｌ２」は、そのＴＡＢパッケージ１の表面に沿った第１接続端子７ａと第２接続端子７ｂとの間の距離「Ｌ１」よりも小さい。従って、ＴＡＢパッケージ１の両端部が一組のソケット３０−１、３０−２によって固定されると、ＴＡＢパッケージ１が湾曲する。特に図１０に示されるように、ＴＡＢパッケージ１は、第１接続端子７ａから第２接続端子７ｂへ向かう方向に沿って湾曲する。すなわち、図３で示されたような製品への実装形態に近い状態が再現されている。このＴＡＢパッケージ１の湾曲は、実装状態を意識して能動的に作り出されたものであり、その曲率は、例えばＴＡＢテープの搬送に使用されるリールの曲率よりもはるかに大きい。

このような状態でＴＡＢパッケージ１が装着されたバーンインテストボード１０が、バーンインテスト装置６０のチャンバ内に収納される。バーンインテストボード１０のコネクタ５０は、バーンインテスト装置６０に接続される。ソケット端子３５及びボード配線４０を通して、ＴＡＢパッケージ１とバーンインテスト装置６０との間の電気的接続が確立される。バーンインテスト装置６０から出力される電力や信号は、バーンインテストボード１０、ソケット端子３５、第１接続端子７ａ及び第２接続端子７ｂを通して、半導体チップ２に供給される。このように半導体チップ２に給電された状態で、バーンインテストが実施される。

４．効果
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、単なる半導体チップ２のバーンインテストではなく、製品への実装形態を意識したＴＡＢパッケージ１のバーンインテストが実施される。

そのために、本実施の形態に係るバーンインテストボード１０では、ＴＡＢパッケージ１を保持する一組のソケット３０−１、３０−２の間隔「Ｌ２」が、そのＴＡＢパッケージ１の表面に沿った第１接続端子７ａと第２接続端子７ｂとの間の距離「Ｌ１」よりも小さくなるように設計されている。そのようなバーンインテストボード１０を用いることによって、ＴＡＢパッケージ１を、第１接続端子７ａから第２接続端子７ｂへ向かう方向に沿って湾曲するように固定することができる。すなわち、図３で示されたような製品への実装形態に近い状態でバーンインテストを行うことが可能となる。

尚、上述の特許文献２では、信号印加装置の形状がＴＡＢテープの長手方向に沿って湾曲している実施例が開示されている。その場合、信号印加装置によって挟み込まれるＴＡＢテープも、その長手方向に沿って湾曲する。しかしながら、その長手方向は、テスト端子から半導体素子へ向かう方向に直交する方向である。湾曲方向が本実施の形態と異なるため、本実施の形態による効果は得られない。

本実施の形態によれば、製品への実装形態に近い状態でＴＡＢパッケージ１の信頼性試験を行うことが可能である。その結果、信頼性試験の精度が向上し、出荷される製品の信頼性が向上する。また、バーンインテストボード１０が簡易な構成で実現できているため、安価であり、且つ、部品の交換も容易である。

以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。

図１は、ＴＡＢパッケージが液晶表示装置に実装される場合を説明するための概念図である。 図２は、図１中の線Ａ−Ａ’に沿った断面を示している。 図３は、製品においてＴＡＢパッケージが湾曲している状態を示す概略図である。 図４は、本発明の実施の形態におけるテスト対象であるＴＡＢパッケージを示す断面図である。 図５は、本発明の実施の形態に係るバーンインテストボードを示す平面図である。 図６は、本発明の実施の形態に係るバーンインテストボードのソケットの構造を示す断面図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る一組のソケットの開閉状態を示す模式図である。 図８は、本発明の実施の形態に係るバーンインテスト時のソケットの状態を示す断面図である。 図９は、本発明の実施の形態に係るバーンインテスト時のＴＡＢパッケージの外観を示す模式図である。 図１０は、本発明の実施の形態に係るバーンインテスト時のＴＡＢパッケージの状態を示す側面図である。

符号の説明

１ ＴＡＢパッケージ
２ 半導体チップ
３ ＴＡＢテープ
４ リード線
５ ソルダーレジスト
６ 封止樹脂
７ 接続端子
７ａ 第１接続端子
７ｂ 第２接続端子
１０ バーンインテストボード
２０ 基板
３０ ソケット
３０−１ 第１ソケット
３０−２ 第２ソケット
３１ 固定部
３２ 可動部
３３ 軸部
３５ ソケット端子
４０ ボード配線
５０ コネクタ
６０ バーンインテスト装置
１００ 液晶表示装置
１１０ ＬＣＤパネル
１２０ 外部装置
Ｌ１ 接続端子間距離
Ｌ２ ソケット間隔

Claims (7)

1. ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープと、前記ＴＡＢテープ上に搭載された半導体チップと、前記ＴＡＢテープの両端部に設けられ前記半導体チップに配線を介して電気的に接続された第１端子及び第２端子とを備えるＴＡＢパッケージの信頼性試験に用いられるテストボードであって、
   基板と、
   前記基板上に対向して設置され、前記ＴＡＢパッケージの前記両端部のそれぞれを保持するように構成された一組の保持部材と、
   前記保持部材のそれぞれに設けられ、前記第１端子及び前記第２端子のそれぞれに接触する保持部端子と
   を備え、
   前記一組の保持部材の間隔は、前記ＴＡＢパッケージの表面に沿った前記第１端子と前記第２端子との間の距離よりも小さい
   テストボード。
2. 請求項１に記載のテストボードであって、
   前記信頼性試験時、前記ＴＡＢパッケージが前記第１端子から前記第２端子へ向かう方向に沿って湾曲するように、前記一組の保持部材は前記両端部を保持する
   テストボード。
3. 請求項１又は２に記載のテストボードであって、
   前記信頼性試験時、前記保持部端子、前記第１端子及び前記第２端子を通して、前記半導体チップに電力が供給される
   テストボード。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のテストボードであって、
   前記一組の保持部材の各々は、
   前記基板に固着された固定部と、
   前記固定部に対して可動な可動部と
   を備え、
   前記固定部と前記可動部は、前記ＴＡＢパッケージを挟むように形成された
   テストボード。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のテストボードであって、
   前記ＴＡＢパッケージは、表示装置に実装される
   テストボード。
6. ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープと、前記ＴＡＢテープ上に搭載された半導体チップと、前記ＴＡＢテープの両端部に設けられ前記半導体チップに配線を介して電気的に接続された第１端子及び第２端子とを備えるＴＡＢパッケージの信頼性試験に用いられるテストボードであって、
   基板と、
   前記基板上に対向して設置され、前記ＴＡＢパッケージの前記両端部のそれぞれを保持するように構成された一組の保持部材と、
   前記保持部材のそれぞれに設けられ、前記第１端子及び前記第２端子のそれぞれに接触する保持部端子と
   を備え、
   前記信頼性試験時、前記ＴＡＢパッケージが前記第１端子から前記第２端子へ向かう方向に沿って湾曲するように、前記一組の保持部材は前記両端部を保持する
   テストボード。
7. ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープと、前記ＴＡＢテープ上に搭載された半導体チップと、前記ＴＡＢテープの両端部に設けられ前記半導体チップに配線を介して電気的に接続された第１端子及び第２端子とを備えるＴＡＢパッケージの信頼性試験方法であって、
   前記ＴＡＢパッケージが前記第１端子から前記第２端子へ向かう方向に沿って湾曲するように、前記ＴＡＢパッケージの前記両端部をテストボードに固定するステップと、
   前記第１端子及び前記第２端子を通して前記半導体チップに給電しながら、信頼性試験を実施するステップと
   を含む
   信頼性試験方法。

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