用于直接冷却有源电子部件的冷却组合件制造技术

一种用于测试系统或半导体封装的探针板冷却组合件，其包括一个通过直接冷却法冷却的具有一个或多个电路小片的封装。该已冷却的封装包括具有有源电子部件的一个或多个电路小片以及至少一个冷却剂端口，该冷却剂端口允许冷却剂得以进入高密度的封装内并在一个操作过程中直接冷却该等电路小片的有源电子部件。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体的制造和测试以及电子封装。
技术介绍
通常通过在一个半导体晶圆上使用已知的光微影技术、沉积技术以及同类技术来产生几个相同的电路小片以制造独立半导体(集成电路)器件(电路小片)。通常，在从该半导体晶圆中切割(分派)独立电路小片之前就打算利用这些过程来产生复数个全功能型集成电路器件。然而，实际上，该晶圆本身的某种物理缺陷和在该晶圆处理过程中不可避免的某些缺陷导致了一些电路小片是“好的”(功能完好)，而一些电路小片是“坏的”(部分功能完好或非功能完好)。通常需要在封装前并且最好是在该复数个电路小片从一晶圆上切割下来以前确认晶圆上哪些电路小片是好的。为此，可以有利采用一个晶圆测试系统来制成复数个分离的压力连接，其连接至该等电路小片上相同的复数个分离的连接垫(黏合剂或接触垫)。如此，可以在将这些电路小片从该晶圆上切割下来之前，测试和运行半导体电路小片。晶圆测试系统的一个常规部件是一种“探针板组合件”(也称为“探针板”)，其可包括耦合测试器处理电路与探针元件之间的电信号的多个部件。探针元件具有端子，这些端子在测试和烧制过程中使与半导体电路小片上各个垫片的压力连接生效。图1是一个常规测试系统100的简化图。测试系统100包括卡盘110、晶圆120、在测试中的器件(DUTs)125、探针元件130、探针板组合件140以及测试器150。卡盘110支撑晶圆120。在测试过程中，将卡盘110耦合到一个控制机构上(未展示)，该机构确定DUTs 125相对于探针元件130的位置。晶圆120包括一个或多个DUTs 125。例如，DUTs 125可以是构造在晶圆120上的大量半导体电路小片，这些电路小片在制造过程中经受测试。探针板组合件140定位于晶圆120与测试器150之间。探针板组合件140负责耦合探针元件130与探针器150之间的信号。在测试中，探针元件130上的探针端子135与每个DUT 125处于预定位置的垫片126相接触。然后探针器150执行任意数量的常规测试程序。图2进一步详细地展示了探针板组合件140的一个实例。探针板组合件140包括空间转换器210、插入件220和印制电路板(PCB)230。互连元件215将空间转换器210与插入件220耦合在一起。互连元件225将插入件220和印制电路板230耦合在一起。注意为清楚起见，仅展示了两个互连元件215和两个互连元件225，然而可以使用许多这样的互连元件215、225。探针元件130测得的电信号通过空间转换器210传送至互连元件215、插入件220、互连元件225，并最终到达PCB 230。然后PCB 230与如图1所示的一个探针器150对接。类似地，由测试器150发出的包括测试指令和信号测试模式的电信号经过PCB 230、互连元件225、插入件220、互连元件215、空间转换器210，最后到达探针元件130。随着被并行测试的DUTs 125数量的增加以及每个DUT 125上接触垫片126数量和间距的增加，探针元件130的数量和密度也增加。空间转换器210充当位于探针元件130的相对密集的布置与印制电路板230的较大但较不密集的几何形态之间的一个接口。特定而言，空间转换器210将探针元件130和互连元件215互连起来。空间转换器210主要包括无源电路元件，比如用于将来自探针元件130的信号耦合到互连元件215的一较大的空间几何形态上的导线或其他导管。有时也在空间转换器210中使用电容以进一步调节经过那里的电信号。有时使用简单、低功率电子部件如继电器，来单独控制独立DUTs125上所执行测试的打开和关闭。插入件220耦合在互连元件215与225之间传播的信号。当以垂直于晶圆(例如晶圆120)表面的“z”方向调整该空间转换器210的位置时，插入件220可选并用于进一步保持对准。PCB 230将互连元件225与测试器150之间的信号耦合起来。PCB 230可包括支持测试的任何类型的电子电路。例如，PCB 230常包括一个接口单元，用于耦合去往和来自测试器150上一个端口的信号。PCB 230也可包括用于将由测试器150发出的处于测试模式下并用于特定数量的正进行测试的预期器件的信号以一个给定的过程换位至实际数量的正进行测试的器件的电路。以这种方式，如果将测试器150配置成于一特定过程中在64个通道中为64个DUTs发送测试模式而仅存在32个DUTs，那么PCB 230可以包括处理电路从而在适当的32个通道上发出该测试模式。注意探针板组合件140是示例性的。通常，存在具有不同部件和配置的不同类型的探针板组合件。例如，一些探针板组合件不包括插入件而一些探针板组合件可能不包括印制电路板。探针板组合件140的一个设计目标就是为测试器150提供统一输出信号。几个因素增加了针对探针板组合件140而制订的要求。首先，输入/输出(I/O)速度连续增长。相应地，测试器150的时钟速率连续增加，从一兆赫范围增加到甚至是一千兆赫范围。其次，随着DUTs 125上引线(也称作垫片)数量的增加，探针元件130的数量和密度也连续增加。此外，DUTs 125的垫片和间距尺寸连续降低，因此使接触探针元件130的密度增加。对探针板组合件140的这些要求使得提供统一输出信号更加困难。在测试期间随着电信号经过测试板组合件140，会产生一些问题，例如相接引脚间的偏斜、上升时间的差异以及其他的寄生效应。当电信号须经过探针元件130与探针器150之间的一个延伸路径时，上述问题将会恶化。满足探针板组合件140日益增长的要求的一条途径是在探针板组合件140中引入附加的硬件以实施测试功能。例如，可以在印制电路板230上安装有源电子部件。这些有源电子部件可以实施某些测试功能。如此，可以缩短电信号路径的长度，原因是某些电信号在被处理前只需从探针元件130传播到PCB 230。然而，这种解决方法可以带来有限的好处，这是由于探针元件130与PCB 230之间的电路径可能依然很大而不能充分降低寄生效应。相应地，需要定位可支持测试功能的有源电子部件，使其更加靠近探针元件130。然而，将有源电子部件移近探针元件130会带来迄今为止在探针板组合件中还没有遇到过的设计问题。特定而言，探针元件130密集的堆积布置需要密集堆积有源电子部件。除其它问题外，这会引起以往在的探针板组合件中从未遇到过的发热问题。已经认识到关于晶圆的发热问题。不同的测试系统都为晶圆提供了冷却机构。提供该等冷却装置，不仅用于控制晶圆的温度而且用于保持晶圆的均匀加热。例如，在某些测试和烧制应用中必须保持特定的温度条件。也可参见颁予Miyata等人的美国专利号为5,198,752的美国专利和颁予Andberg的美国专利号为6,140,616的美国专利。一旦测试过DUTs 125，就将其切割成电路小片。一个电子封装可以囊括一个或多个这样的电路小片，然而，操作期间电路小片上的有源电子部件会产热。需要将这些热量从封装去除，以避免过热和降低性能。随着单个封装中需要囊括的电路小片数量的增加以及每个电路小片操作负荷的增加，对于热处理的需求就变得更大了。例如，对于在相对小的区域内包括多个电路小片的高密度封装来说，热处理是具有重大意义的。此外，一直期望电路小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探针板组合件，其包括：探针元件；和一个耦合至该等探针元件的封装，其中该封装包括至少一个具有有源电子部件的电路小片和至少一个在一个测试操作期间允许冷却剂流进该封装并直接冷却每个电路小片的该等有源电子部件的冷却剂端口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯A米勒，
申请(专利权)人：佛姆费克托公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]