説明

被試験装置の試験方法

【課題】簡単な構成でデバイスの回路規模を増やすことなく試験を行うことが可能な被試験装置の試験方法を提供する。
【解決手段】ランスミッタ端子tx及びレシーバ端子rxを具備した被試験装置であるLSIチップ11の上方に、伝送線路22を有する部材20を配置し伝送線路22を介してトランスミッタ端子txレシーバ端子rxとを電気的に接続させて、トランスミッタ端子txとレシーバ端子rxとを電気的に接続した状態で、LSIチップ11を試験する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置に関し、特に、ループバック試験が行われる半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ネットワーク分野で使用されるルータなどの機器の高速化はめざましい。
しかしながら、高速なI/O(入出力)回路などの半導体装置に対応する高い周波数帯域で試験を実施し、その特性を保証するためには、高機能の試験回路(テスタ)が必要となり、試験コストの増加を招いてしまう。
【0003】
安価なテスタでも、高い周波数帯域で半導体装置の試験を可能にする技術として、ループバック試験が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
ループバック試験とは、被試験デバイスから高周波の出力信号を発生させ、その出力信号をループバック回路により、自身の受信端子に入力することで、テスタでは発生できない周波数帯域での試験を実施可能にする試験手法である。
【0004】
図14は、ループバック回路の一例を示す図である。
被試験デバイス80は、トランスミッタ(送信)端子tx0,tx1,…,txnと、レシーバ(受信)端子rx0,rx1,…,rxnと、テスト入力端子TEST INと、テスト出力端子TEST OUTを有している。ループバック試験の際は、図のようにトランスミッタ端子tx0〜txnとレシーバ端子rx0〜rxnを、図示しない試験用測定ボードでループさせ、ループバック回路を構成させる。また、被試験デバイス80内には、BIST(Built-In Self Test)回路など図示しない試験回路が内蔵されている。
【0005】
このような、被試験デバイス80に、テスタ81よりテスト信号がテスト入力端子TEST INに入力されると、トランスミッタ端子tx0〜txnから高速な出力信号が出力され、レシーバ端子rx0〜rxnに入力される。このとき正しく受信できていれば、テスト出力端子TEST OUTから、たとえば、“1”が出力され、正しく受信できていない場合には、“0”が出力される。テスタ81は、この出力を評価することで、被試験デバイス80を評価する。
【0006】
図15は、ループバック回路の他の例を示す図である。
この例では、被試験デバイス90内で、I/O回路91のトランスミッタ端子Tx0,Tx1,…,Txnと、レシーバ端子Rx0,Rx1,…,Rxnを接続することで、ループバック回路を形成している。図15ではテスタは省略しているが、被試験デバイス90のトランスミッタ端子tx0〜txnと、レシーバ端子rx0〜rxn及びテスト入力端子TEST INと、テスト出力端子TEST OUTに接続している。
【0007】
これにより、被試験デバイス90の内部で前述のようなループバック試験が行われる。
また、この例では、被試験デバイス90のトランスミッタ端子tx0〜txnと、I/O回路91のトランスミッタ端子Tx0〜Txn間に、トランスファリレー回路92aを配置している。同様に、被試験デバイス90のレシーバ端子rx0〜rxnと、I/O回路91のレシーバ端子Rx0〜Rxn間に、トランスファリレー回路92bを配置している。これにより、ループバック試験を行わない場合には、被試験デバイス90のトランスミッタ端子tx0〜txnと、I/O回路91のトランスミッタ端子Tx0〜Txnとを接続する。また、被試験デバイス90のレシーバ端子rx0〜rxnと、I/O回路91のレシーバ端子Rx0〜Rxnとを接続する。
【特許文献1】特開2007−271496号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、試験用測定ボードにループバック回路を形成する場合には、ループ経路に悪影響を与えないようにLCR特性の優れたボード設計をする必要があるなど手間やコストがかかった。
【0009】
また、被試験デバイス内にループバック回路を設計する場合には、回路規模が大きくなり、回路設計が困難となる問題があった。
上記の点を鑑みて、本発明者らは、簡単な構成でデバイスの回路規模を増やすことなく試験を行うことが可能な半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、以下のような半導体装置が提供される。この半導体装置は、基板上に配置され、送信端子及び受信端子を具備した被試験装置と、前記基板の上部に配置された部材に形成された伝送線路と、を有し、前記伝送線路が、前記送信端子及び前記受信端子に電気的に接続されループバック回路を構成している。
【発明の効果】
【0011】
簡単な構成でデバイスの回路規模を増やすことなく試験を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、第1の実施の形態の半導体装置の構成を示す断面構成図である。
パッケージ基板10上には、LSI(Large Scale Integrated circuit)チップ11が搭載されている。LSIチップ11は、I/O回路などの被試験デバイスであり、図14で示したようなトランスミッタ端子tx0〜txn、レシーバ端子rx0〜rxn、テスト入力端子TEST IN、テスト出力端子TEST OUTを有している。なお、図1では、トランスミッタ端子tx0〜txnの1つを“tx”で示し、レシーバ端子rx0〜rxnの1つを“rx”で示している。テスト入力端子TEST IN、テスト出力端子TEST OUTについては、図示を省略している。
【0013】
LSIチップ11の各端子は、ボンディングワイヤを介して、パッケージ基板10上のボンディングパッドに電気的に接続されている。たとえば、図1のトランスミッタ端子txは、ボンディングワイヤ12aを介してボンディングパッド13aに接続し、レシーバ端子rxは、ボンディングワイヤ12bを介してボンディングパッド13bに接続している。
【0014】
さらに、パッケージ基板10上には、信号端子(たとえば、信号端子14a,14b)と、GND(接地)端子(たとえば、GND端子15a,15b)が配置されている。
信号端子及びGND端子としては、金を用いるのが好ましいが、銀、銅、半田またはニッケルなどを用いてもよい。
【0015】
また、信号端子は、パッケージ基板10の表面に形成されたリードフレームなどの配線を介してボンディングパッドと電気的に接続されている。たとえば、信号端子14aは、リードフレーム16aを介して、ボンディングバッド13aと接続しており、信号端子14bは、リードフレーム16bを介して、ボンディングパッド13bと接続している。
【0016】
各ボンディングパッド13a,13bは、ビア17a,17bを介して、パッケージ基板10の裏面に形成された複数の半田ボール18の何れかに、電気的に接続されている。なお、ビア17a,17bは、信号端子14a,14bから半田ボール18に接続するようにしてもよい。
【0017】
また、LSIチップ11は、パッケージ樹脂19によって覆われている。
さらに、本実施の形態の半導体装置は、パッケージ基板10の上部に、たとえば、強化プラスチックやセラミックなどで作られた蓋状の部材20を配置している。部材20内部には、ノイズ対策のためGND線21でシールドされた伝送線路22が形成されている。GND線21や伝送線路22としては、たとえば、銅またはアルミニウムなどが用いられる。
【0018】
GND線21の両端には、パッケージ基板10上のGND端子15a,15bと接続するための電極パッド(以下単にパッドという)23a,23bが接続されている。伝送線路22の両端には、パッケージ基板10の信号端子14a,14bと接続するためのパッド24a,24bが接続されている。パッド23a,23b,24a,24bとしては、金を用いるのが好ましいが、銀、銅、半田またはニッケルなどを用いてもよい。
【0019】
パッケージ基板10上の信号端子14a,14bと、部材20のパッド24a,24bを圧着することで、トランスミッタ端子txと、レシーバ端子rxとが、伝送線路22を用いたループ経路によって電気的に接続され、ループバック回路が構成される。
【0020】
なお、部材20は、パッケージ基板10に対して取り外し可能となっている。ループバック試験を行わないときは、部材20は、パッケージ基板10から取り外される。これにより、他の試験を行う際などに影響を与えることがない。
【0021】
図2は、第1の実施の形態の半導体装置の構成を示す上面図である。
部材20中に形成された構成及び部材20の下にある構成を点線で示している。
ここでは図示を省略しているLSIチップ11のトランスミッタ端子tx0〜txnと、レシーバ端子rx0〜rxnに応じて、GND線21−0,21−1,…,21−n、伝送線路22−0,22−1,…,22−nが部材20内に形成されている。また、パッド23a−0〜23a−n,23b−0〜23b−n,24a−0〜24a−n,24b−0〜24b−nが設けられている。図1で示したような、信号端子14a,14b、GND端子15a,15bも同様に、トランスミッタ端子tx0〜txnと、レシーバ端子rx0〜rxnに応じて設けられているが、図2では図示を省略している。
【0022】
試験時には、図1、図2のような半導体装置を、半田ボール18により、図示しない試験用測定ボードに接続する。ループバック試験時には、トランスミッタ端子tx0〜txnと、レシーバ端子rx0〜rxnと電気的に接続されている半田ボール18は、試験用測定ボード上で選択されず、電気的に開放状態となり、ループ経路が保たれる。このとき、試験用測定ボードからは、LSIチップ11の図示しないテスト入力端子と接続された半田ボール18を介して、テスト用の信号がLSIチップ11に入力される。そして、試験結果は、LSIチップ11の図示しないテスト出力端子と接続された半田ボール18を介して、試験用測定ボードに出力される。たとえば、トランスミッタ端子tx0〜txnから出力された信号をレシーバ端子rx0〜rxnで正しく受信できていれば、テスト出力端子TEST OUTから、たとえば、“1”が出力され、正しく受信できていない場合には、“0”が出力される。
【0023】
図3は、試験工程の一例を示すフローチャートである。
試験を開始すると、まず、図1、図2で示したような伝送線路22−0〜22−nが形成された蓋状の部材20をパッケージ基板10に取り付け(ステップS1)、半導体装置を試験用測定ボードに接続してループバック試験を行う(ステップS2)。ここで、良品と判定された場合には、ループバック試験用の部材20を取り外し(ステップS3)、製品用の蓋(LID)を取り付ける(ステップS4)。その後、ループバック試験以外の通常の試験を行い(ステップS5)、良品と判定された場合には出荷し、不良品と判定された場合には未出荷とする。一方、ループバック試験時に不良品と判定された場合には、ループバック試験用の部材20を取り外し(ステップS6)、未出荷とする。
【0024】
以上のように、第1の実施の形態の半導体装置によれば、パッケージ基板10の上部に形成された伝送線路22−0〜22−nによって、ループバック回路の一部を構成するので、少ない回路面積でループバック試験を実施できる。LSIチップ11内に、ループバック回路を構成する必要がないため、回路規模の増大を招かない。
【0025】
また、試験用測定ボードにループバック回路を形成する必要がないため、試験用測定ボードの構成を簡略化できる。
なお、上記の例では、伝送線路22−0〜22−n、GND線21−0〜21−nを、部材20に埋め込んであるが、これに限定されない。たとえば、部材20の周囲に配線するようにしてもよい。
【0026】
次に、第2の実施の形態の半導体装置を説明する。
図4は、第2の実施の形態の半導体装置の構成を示す断面構成図である。
第1の実施の形態の半導体装置と同様の構成要素については同一符号を付している。
【0027】
第2の実施の形態の半導体装置では、LSIチップ11を、バンプ30a,30bにより、パッケージ基板10にフリップチップ実装している。図4では、LSIチップ11のトランスミッタ端子txとレシーバ端子rx接続されたバンプ30a,30bを、それぞれリードフレーム16a,16bに電気的に接続している。このとき、部材20のバッド24a,24bをパッケージ基板10の信号端子14a,14bに圧着することで、ループバック回路を構成することができる。これにより、前述した第1の実施の形態の半導体装置と同様の効果を得ることができる。
【0028】
さらに、第2の実施の形態の半導体装置では、フリップチップ実装を採用することで、実装面積を更に小さくできる。また、図1のようなボンディングワイヤ12a,12bを用いないので、ループバック回路のループ経路を短くでき、電気的特性を向上できる。
【0029】
次に、第3の実施の形態の半導体装置を説明する。
図5は、第3の実施の形態の半導体装置の構成を示す断面構成図である。
図4で示した第2の実施の形態の半導体装置と同様の構成については同一符号を付している。
【0030】
第3の実施の形態の半導体装置は、図1の信号端子14a,14bの代わりに、ピン40a,40bを、GND端子15a,15bの代わりに、ピン41a,41bをそれぞれパッケージ基板10上に設けている。ピン40a,40b,41a,41bには、たとえば、金メッキが施されている。部材20側の接合部は、たとえば、以下のような構成となっている。
【0031】
図6は、接合部の拡大図である。
ここでは、伝送線路22とピン40aとを電気的に接続する構成を示している。図のように、伝送線路22の一端に埋め込まれた金属部材42とバネ材43によって、ピン40aが固定されるような構成となっている。金属部材42とバネ材43には、たとえば、金メッキが施されている。GND線21と、ピン41aとの接合部分についても同様の構成である。
【0032】
このような、第3の実施の形態の半導体装置においても、第2の実施の形態の半導体装置と同様の効果が得られる。また、部材20をパッケージ基板10から容易に確実に取り外したり、取り付けたりすることができる。
【0033】
なお、第1の実施の形態の半導体装置と同様に、ワイヤボンディングを用いてLSIチップ11をパッケージ基板10に実装するようにしてもよい。
次に、第4の実施の形態の半導体装置を説明する。
【0034】
図7は、第4の実施の形態の半導体装置の構成を示す断面構成図である。
第2の実施の形態の半導体装置と同様の構成については、同一符号を付している。
第4の実施の形態の半導体装置は、部材20の上面にフレキシブル回路基板50を配置している。フレキシブル回路基板50には、伝送線路50aと、ノイズ対策のため、伝送線路50aをシールドするGND線50bが形成されている。伝送線路50aは、部材20の下面から上面を貫通するビア51a,51bを介して、信号が入出力されるパッド24a,24bと接続されている。GND線50bも同様に、部材20の下面から上面を貫通するビア52a,52bを介して、GNDとなるパッド23a,23bに接続される。
【0035】
このような半導体装置において、部材20のバッド24a,24bをパッケージ基板10の信号端子14a,14bに圧着することで、ループバック回路を構成することができる。
【0036】
図8は、第4の実施の形態の半導体装置の上面図である。
点線は、部材20の下部にある構成を示している。
フレキシブル回路基板50は、LSIチップ11のトランスミッタ端子tx0〜txnと、レシーバ端子rx0〜rxnに応じて設けられたパッド23a−0〜23a−n,23b−0〜23b−n,24a−0〜24a−n,24b−0〜24b−nと接続される。
【0037】
このような、第4の実施の形態の半導体装置においても、第2の実施の形態の半導体装置と同様の効果が得られる。また、ループバック回路を、ビア51a,51bと、部材20の上面に配置したフレキシブル回路基板50を用いて実現しているので、図1などのように部材20内に伝送線路22を形成する場合よりも部材20の加工が容易になる。
【0038】
なお、第1の実施の形態の半導体装置と同様に、ワイヤボンディングを用いてLSIチップ11をパッケージ基板10に実装するようにしてもよい。
また、第3の実施の形態の半導体装置と同様に、ピンにより、パッケージ基板10と部材20とを接続してもよい。
【0039】
次に、第5の実施の形態の半導体装置を説明する。
図9は、第5の実施の形態の半導体装置の構成を示す断面構成図である。
第2の実施の形態の半導体装置と同様の構成については、同一符号を付している。
【0040】
第5の実施の形態の半導体装置は、パッケージ基板10上で、トランスミッタ端子txとリードフレーム60bを介して接続された信号端子61aと、レシーバ端子rxとリードフレーム60aを介して接続された信号端子61bを隣接して配置している。さらに、部材20の下面に、ノイズ対策のためのシールド部材62で覆われ、信号端子61a,61bとの接触面を露出した金属部材63を有している。シールド部材62及び金属部材63としては、銅またはアルミニウムが用いられる。
【0041】
金属部材63を、信号端子61a,61bと圧着することにより、金属部材63をループ経路の一部としたループバック回路が構成される。
図10は、第5の実施の形態の半導体装置の上面図である。
【0042】
点線で、部材20の下部にある構成を示している。
ここでは、LSIチップ11のレシーバ端子rx0〜rxnと、トランスミッタ端子tx0〜txnの数に対応した構成を示している。すなわち、レシーバ端子rx0〜rxnに対して、リードフレーム60a−0,60a−1,…,60a−nを介して電気的に接続された信号端子61a−0,61a−1,…,61a−nを有している。また、トランスミッタ端子tx0〜txnに対して、リードフレーム60b−0,60b−1,…,60b−nを介して電気的に接続された信号端子61b−0,61b−1,…,61b−nを有している。
【0043】
また、隣接する信号端子61a−0〜61a−nと、信号端子61b−0〜61b−nとを電気的に接続するための、部材20の下面に形成される金属部材63−0,63−1,…,63−nを有している。また、金属部材63−0〜63−nをシールドするシールド部材62−0,62−1,…,62−nを有している。
【0044】
このような第5の実施の形態の半導体装置によれば、第2の実施の形態の半導体装置と同様の効果が得られるとともに、ループバック回路のループ経路を短くできるので、特性のよいループバック試験を行うことができる。また、部材20の加工が容易である。
【0045】
なお、図9の例では、リードフレーム60bは、パッケージ基板10内の層を通るように形成されているが、パッケージ基板10の表面に形成するようにしてもよい。
また、ビア17a,17bは、信号端子61a,61bと半田ボール18とを接続するように形成してもよい。
【0046】
次に、第6の実施の形態の半導体装置を説明する。
図11は、第6の実施の形態の半導体装置の構成を示す断面構成図である。
第1の実施の形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【0047】
第6の実施の形態の半導体装置は、パッケージ樹脂19上にGND線70でシールドされた伝送線路となるヒューズ71を有している。ヒューズ71としては、たとえば、アルミニウムが用いられる。ヒューズ71の一端は、たとえば、半田72aにより、トランスミッタ端子txからボンディングパッド13aに伸びるボンディングワイヤ12aと電気的に接続されている。また、ヒューズ71の他端は、たとえば、半田72bにより、レシーバ端子rxからボンディングパッド13bに伸びるボンディングワイヤ12bと電気的に接続されている。これにより、ヒューズ71をループ経路の一部としたループバック回路が構成されている。
【0048】
図12は、第6の実施の形態の半導体装置の上面図である。
ここでは図示を省略しているLSIチップ11のトランスミッタ端子tx0〜txnと、レシーバ端子rx0〜rxnに応じて、GND線70−0,70−1,…,70−nでシールドされたヒューズ71−0,71−1,…,71−nが形成されている。ヒューズ71−0〜71−nの一端は、半田72a−0,72a−1,…,72a−nと、図示しないボンディングワイヤを介して、トランスミッタ端子tx0〜txnに接続している。ヒューズ71−0〜71−nの他端は、半田72b−0,72b−1,…,72b−nと図示しないボンディングワイヤを介して、レシーバ端子rx0〜rxnに接続している。
【0049】
また、図中のヒューズ71−0〜71−n上に示された×印は、トリミングポイントを示している。ループバック試験後には、レーザや刃などを用いて、このトリミングポイントでヒューズ71−0〜71−nを切断する。
【0050】
図13は、第6の実施の形態の半導体装置を用いた場合の、試験工程の一例を示すフローチャートである。
試験を開始すると、まず、パッケージ樹脂19上に、図12で示したようなヒューズ71−0〜71−nを取り付ける(ステップS10)。その後、半導体装置を試験用測定ボードに接続してループバック試験を行う(ステップS11)。ここで、良品と判定された場合には、ヒューズ71−0〜71−nを図12で示したようなトリミングポイントで切断する(ステップS12)。その後、ループバック試験以外の通常の試験を行い(ステップS13)、良品と判定された場合には出荷し、不良品と判定された場合には未出荷とする。また、ループバック試験時に不良品と判定された場合にも、未出荷とする。
【0051】
以上のように、第6の実施の形態の半導体装置によれば、第1の実施の形態の半導体装置と同様の効果が得られる。さらに、パッケージ樹脂19上のヒューズ71−0〜71−nに、ループバック回路の一部を構成させているので、ループバック試験用の部材20を必要としない。また、ループバック試験後は、ヒューズ71−0〜71−nを切断するだけで、パッケージ樹脂19をそのまま使用できる。これにより、他の試験を行う際などに影響を与えることがない。
【0052】
以上、第1乃至第6の実施の形態の半導体装置を説明してきたが、本発明は上記の記載に限定されるものではない。
たとえば、第1乃至第4の実施の形態では、リードフレーム16a,16bは、パッケージ基板10の表面に形成するとしているが、パッケージ基板10の内部の層に形成するようにしてもよい。
【0053】
また、たとえば、第1,第2及び第4の実施の形態において、部材20の下面に形成するパッドの代わりにスプリングピンなどを用いてもよい。
また、第4の実施の形態の半導体装置において、フレキシブル回路基板の代わりに、第6の実施の形態の半導体装置のようなヒューズを用いてもよい。その場合、ループバック試験後に、ヒューズを切断することで、部材20をそのままLIDとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】第1の実施の形態の半導体装置の構成を示す断面構成図である。
【図2】第1の実施の形態の半導体装置の構成を示す上面図である。
【図3】試験工程の一例を示すフローチャートである。
【図4】第2の実施の形態の半導体装置の構成を示す断面構成図である。
【図5】第3の実施の形態の半導体装置の構成を示す断面構成図である。
【図6】接合部の拡大図である。
【図7】第4の実施の形態の半導体装置の構成を示す断面構成図である。
【図8】第4の実施の形態の半導体装置の上面図である。
【図9】第5の実施の形態の半導体装置の構成を示す断面構成図である。
【図10】第5の実施の形態の半導体装置の上面図である。
【図11】第6の実施の形態の半導体装置の構成を示す断面構成図である。
【図12】第6の実施の形態の半導体装置の上面図である。
【図13】第6の実施の形態の半導体装置を用いた場合の、試験工程の一例を示すフローチャートである。
【図14】ループバック回路の一例を示す図である。
【図15】ループバック回路の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【0055】
10 パッケージ基板
11 LSIチップ
12a,12b ボンディングワイヤ
13a,13b ボンディングパッド
14a,14b 信号端子
15a,15b GND端子
16a,16b リードフレーム
17a,17b ビア
18 半田ボール
19 パッケージ樹脂
20 部材
21 GND線
22 伝送線路
23a,23b,24a,24b パッド

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に配置され、送信端子及び受信端子を具備した被試験装置と、
前記基板の上部に配置された部材に形成された伝送線路と、を有し、
前記伝送線路が、前記送信端子及び前記受信端子に電気的に接続されループバック回路を構成していることを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
前記部材は、前記被試験装置を覆うような蓋状部材であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
【請求項3】
前記送信端子に電気的に接続された第1の端子と、前記第1の端子に隣接して前記基板上に配置され、前記受信端子に電気的に接続された第2の端子とを有し、前記伝送線路は、前記部材の下面に形成され、前記第1の端子及び前記第2の端子と接触する金属部材であることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記伝送線路は、前記部材の下面から上面を貫通するビアと、上面で前記ビアと接続するフレキシブル回路基板であることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記伝送線路は、前記部材の上部に形成されたヒューズであることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【公開番号】特開2009−300126(P2009−300126A)
【公開日】平成21年12月24日(2009.12.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−152359(P2008−152359)
【出願日】平成20年6月11日(2008.6.11)
【出願人】(308014341)富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 (2,507)
【Fターム(参考)】