專(zhuān)利名稱(chēng)：接觸器、制造此接觸器的方法、以及使用此接觸器的測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種接觸器，具體地涉及與待測(cè)物體如半導(dǎo)體基片(晶片)、布線(xiàn)基片和電氣元件的接線(xiàn)端接觸以執(zhí)行電氣測(cè)試的接觸器；本發(fā)明還涉及一種制造此接觸器的方法、一種使用此接觸器接觸布線(xiàn)基片的方法、以及一種測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
近來(lái)，對(duì)于用LSI表示的半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體器件以下稱(chēng)作LSI)，為了滿(mǎn)足縮小其中應(yīng)用LSI的產(chǎn)品的尺寸或者在產(chǎn)品尺寸與常規(guī)產(chǎn)品相同的情況下使該產(chǎn)品多功能化的要求，布線(xiàn)被更詳細(xì)地布置而且電路密度增加。布線(xiàn)越細(xì)和電路密度增加總是伴隨著接線(xiàn)端數(shù)量的增加和接線(xiàn)端的小型化。相應(yīng)地，同樣要求接觸電極小型化并要求在用于測(cè)試LSI的晶片形式接觸器(探針板)上設(shè)置的接觸電極數(shù)量增加。
以前，LSI通常以封裝狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試和運(yùn)輸，但近年來(lái)，越來(lái)越多的LSI以所謂的Known-Good-Die(KGD)狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試和運(yùn)輸，在此狀態(tài)中，LSI以未封裝的芯片或晶片狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試。KGD突然增加的主要原因是1)所謂的“空芯片封裝”應(yīng)用類(lèi)型增加，在此應(yīng)用類(lèi)型中，半導(dǎo)體芯片未進(jìn)行封裝就直接安裝到設(shè)備的基片上(以縮小尺寸)；2)所謂的Multi Chip Module(MCM)或Multi Chip Package(MCP)或System In Package(SIP)應(yīng)用類(lèi)型增加，在這些應(yīng)用類(lèi)型中，多個(gè)半導(dǎo)體芯片包含在一個(gè)封裝中(用于進(jìn)一步縮小尺寸和多功能化)。
在上述應(yīng)用類(lèi)型的半導(dǎo)體器件的制造工藝中，在常規(guī)封裝狀態(tài)中執(zhí)行的測(cè)試項(xiàng)目需要以晶片或芯片狀態(tài)執(zhí)行。相對(duì)于封裝的接線(xiàn)端間距(一般為0.5-1.27毫米)而言，晶片(芯片)的接線(xiàn)端間距(一般在100微米以下)較小并且接線(xiàn)端尺寸也相應(yīng)地縮小。顯然，對(duì)晶片的測(cè)試接觸器的性能要求高于對(duì)封裝的性能要求。
進(jìn)一步地，不但主要按常規(guī)制造的外圍接線(xiàn)端增加，而且制造的區(qū)域陣列接線(xiàn)端的數(shù)量也增加。外圍接線(xiàn)端是墊式接線(xiàn)端，在芯片的外圍設(shè)置鋁表面，用于通過(guò)引線(xiàn)接合而對(duì)此芯片布線(xiàn)。區(qū)域陣列接線(xiàn)端是以格柵形狀布置在芯片區(qū)域上的接線(xiàn)端，焊錫塊主要用作接線(xiàn)端材料。
對(duì)于常規(guī)的外圍接線(xiàn)端，使用接觸探針，其電極只與布置在半導(dǎo)體器件外圍上的墊式接線(xiàn)端接觸。然而，對(duì)于區(qū)域陣列接線(xiàn)端，需要能接觸芯片范圍內(nèi)任何位置的接觸探針。
以分立芯片或以封裝狀態(tài)測(cè)試LSI被稱(chēng)作“分立測(cè)試”，然而，在LSI切割成小塊之前測(cè)試晶片狀態(tài)的LSI被稱(chēng)作“晶片級(jí)測(cè)試”。晶片級(jí)測(cè)試在晶片工藝之后和在封裝之前測(cè)試LSI，然而，它包括在晶片工藝之后應(yīng)用輔助工藝的LSI，如以晶片狀態(tài)封裝的晶片級(jí)CSP。
而且，已被切成小塊(切割)但仍然保持切割前布置的晶片由于加載在小塊切割帶上，因此可認(rèn)為包括在晶片級(jí)測(cè)試中，其中每個(gè)芯片在小塊切割帶上被固定和被支撐。
由于晶片級(jí)測(cè)試允許不把半導(dǎo)體晶片切割成芯片就可執(zhí)行測(cè)試，因此處理效率可得以提高。而且，即使在芯片尺寸變化時(shí)，由于晶片輪廓是固定和標(biāo)準(zhǔn)化的，因此，執(zhí)行晶片級(jí)測(cè)試的測(cè)試設(shè)備比執(zhí)行分立測(cè)試的測(cè)試設(shè)備具有更高的多功能性。
對(duì)于用于晶片級(jí)測(cè)試中的接觸器(探針)，需要以下特性A)接線(xiàn)端的小型化需要多個(gè)接觸電極，所述電極能與以狹小間隔設(shè)置的細(xì)小接線(xiàn)端接觸。
B)自由布置可自由布置的多個(gè)接觸電極。換句話(huà)說(shuō)，接觸電極不僅可在外圍區(qū)域布置，也可布置成陣列(格柵)。當(dāng)所有的接觸電極布置在芯片范圍內(nèi)時(shí)，可同時(shí)測(cè)試相鄰的芯片。
C)接觸面積加寬要求能同時(shí)接觸多個(gè)LSI的接觸電極。
D)降低壓力對(duì)于同時(shí)測(cè)試的數(shù)量增加或LSI引腳數(shù)量的增加，減小作用到更薄晶片上的力，例如減小接觸合力，此合力是每個(gè)接觸電極的接觸壓力之和。例如，當(dāng)一個(gè)引腳的接觸合力為10g，50000個(gè)接線(xiàn)端的合力就將高達(dá)5000kg。
E)降低成本LSI晶片本身的壽命周期變得更短。例如，在通用內(nèi)存條的情況下，大約每6個(gè)月進(jìn)行芯片的小型化，并且也改變晶片上的接線(xiàn)端布置。而且，更多的專(zhuān)用于特定顧客和產(chǎn)品的所謂ASIC在LOGIC產(chǎn)品中制造，具體地，用于便攜式設(shè)備應(yīng)用中的ASIC具有更短的壽命周期?？紤]到以上因素，對(duì)于為每個(gè)LSI晶片設(shè)置的接觸器(探針板)，耐用性是重要的，而且，還需要提供接觸器的成本能在有限的使用期內(nèi)贏利。
對(duì)于上述要求，以下列出現(xiàn)有技術(shù)和與此相關(guān)問(wèn)題。
(I)探針?lè)椒?)懸臂方法在此方法中，探針的針尖與晶片上的接線(xiàn)端對(duì)齊，而探針的另一端連接到基片。在基片一側(cè)上的接線(xiàn)端間隔比在晶片一側(cè)上的接線(xiàn)端間隔更大。因而，由于此配置并因此不能滿(mǎn)足上述要求B)，懸臂方法在接線(xiàn)端布置方面受到限制。而且，此方法在要求C)方面也受到限制。因而，由于接線(xiàn)端不能布置成區(qū)域陣列或者探針尺寸比芯片尺寸更大，因此存在問(wèn)題相鄰芯片不能同時(shí)接觸。
2)垂直探針?lè)椒?-1)彈簧探針(POG0-PIN)方法對(duì)于要求A)，狹小的間距在結(jié)構(gòu)上受到限制。換句話(huà)說(shuō)，線(xiàn)圈彈簧的繞組直徑的減小受限制。而且，對(duì)于要求D)，在降低壓力狀態(tài)中，由于沒(méi)有摩擦運(yùn)動(dòng)以破除LSI接線(xiàn)端的氧化膜，因此不能獲得穩(wěn)定的接觸。進(jìn)而，對(duì)于要求E)，存在問(wèn)題彈簧探針因結(jié)構(gòu)因素而較昂貴。換句話(huà)說(shuō)，需要單獨(dú)纏繞小直徑線(xiàn)圈。而且，需要單獨(dú)的高精確度鉆孔部件，以便保持針尖的位置精確度。
2-2)垂直探針在垂直方向立起的導(dǎo)電探針(棒狀部件)被設(shè)置成接觸電極。對(duì)于要求A)，因彎曲而產(chǎn)生位移，并且不能事先確定探針將要彎曲的方向。因此，相鄰引腳可相互接觸和互連。對(duì)于要求D)，在降低壓力的狀態(tài)中，由于沒(méi)有摩擦運(yùn)動(dòng)而不可能獲得穩(wěn)定的接觸。
3)彎曲探針?lè)椒▽?duì)于要求A)，根據(jù)彎曲度，為了在狹小的間距內(nèi)布置彎曲探針，相鄰引腳互相阻隔。而且，對(duì)于要求E)，每個(gè)探針?lè)謩e彎曲的配置是昂貴的。
(II)隔膜方法對(duì)于要求A)，由于接觸電極通過(guò)絕緣基片耦合在一起，當(dāng)間距狹小時(shí)，單個(gè)電極不能自由地移動(dòng)。對(duì)于要求C)，由于布線(xiàn)在接觸電極之間延伸，布線(xiàn)量受到限制。隔膜方法中的多層布線(xiàn)只是提高到在絕緣基片兩側(cè)上設(shè)置布線(xiàn)的水平。對(duì)于要求D)，在降低壓力的狀態(tài)中，由于沒(méi)有摩擦運(yùn)動(dòng)而不可能獲得穩(wěn)定的接觸。
(III)各向異性導(dǎo)電板(橡膠)對(duì)于要求A)，此板不能容納狹小的間距。而且，存在諸如缺少熱阻和耐用性的問(wèn)題。
如上所述，對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，不可能提供滿(mǎn)足所有要求的接觸器，即，A)接線(xiàn)端的小型化、B)自由布置、C)接觸面積加寬、D)降低壓力和E)降低制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種接觸器和一種制造此接觸器的方法，其中，引入彎曲探針?lè)椒ǖ慕佑|電極能以微小間距布置，并且可降低制造成本。
根據(jù)本發(fā)明的接觸器包括布線(xiàn)基片和在布線(xiàn)基片上形成的多個(gè)接觸電極。所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)都是其一端接合到布線(xiàn)基片的棒狀部件，并且其另一端至少有兩個(gè)斜面，而且，由所述斜面形成的頂部偏離棒狀部件橫截面的中心。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)多個(gè)接觸電極與待測(cè)物體(如半導(dǎo)體器件)接觸時(shí)，具有兩個(gè)斜面的接觸電極隨著兩個(gè)斜面之中傾角更大的斜面而相應(yīng)地變彎曲和變形。因此，有可能同時(shí)沿相同方向彎曲多個(gè)接觸電極，并因而甚至在以狹小間距布置多個(gè)接觸電極時(shí)，接觸電極也不互相接觸。
形成兩個(gè)具有不同尺寸的斜面是容易的。例如，它可通過(guò)用兩個(gè)切割工具對(duì)棒狀部件制作切口而實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，控制切割工具的位移，使得一個(gè)切口較深而另一個(gè)較淺，從而形成兩個(gè)具有不同尺寸的斜面。兩個(gè)具有不同尺寸的斜面可使用兩個(gè)具有不同切割邊緣角或不同厚度的切割工具來(lái)實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，在所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的另一端上由所述至少兩個(gè)斜面形成的頂部包括由切口形成的切割面和由拉伸斷裂形成的斷裂面。
根據(jù)本發(fā)明，由于所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)都具有接合到布線(xiàn)基片的一端以及包括由切割面和斷裂面形成的斜面的另一端，所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)都可根據(jù)由切割面形成的斜面相應(yīng)地變彎曲和折彎。因此，能夠防止相鄰的接觸電極互相接觸。
根據(jù)本發(fā)明，所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)都是彎曲的棒狀部件。
根據(jù)本發(fā)明，在接觸電極與待接觸物體接觸并且使棒狀部件相對(duì)于斜面彎曲一定的方向之前，通過(guò)從上方壓下具有平面的按壓夾具，可獲得接觸電極。因而，當(dāng)接觸電極與待接觸物體接觸時(shí)，即使用更小的壓力，接觸電極也會(huì)沿著接觸電極已彎曲和變形的方向變形。
根據(jù)本發(fā)明，所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的斷裂面是最遠(yuǎn)離接合到布線(xiàn)基片的所述一端的部分。
根據(jù)本發(fā)明，斷裂面位于棒狀部件的頂部，并且斜面從斷裂面向下延伸。換言之，在棒狀部件接合到布線(xiàn)基片之后，通過(guò)在與斜面相應(yīng)的位置形成切口并且通過(guò)拉伸而切斷(拉斷)棒狀部件，由切口形成的平面變?yōu)樾泵?，并且在斜面的頂部形成斷裂面?br> 根據(jù)本發(fā)明，棒狀部件是在其表面形成有導(dǎo)電涂層的非導(dǎo)電部件。
根據(jù)本發(fā)明，非導(dǎo)電部件用作棒狀部件，并因而產(chǎn)生具有不同特性的接觸電極。
根據(jù)本發(fā)明，棒狀部件是金屬引線(xiàn)，并且金屬引線(xiàn)具有在其表面形成的導(dǎo)電涂層。
根據(jù)本發(fā)明，用于引線(xiàn)接合的金屬引線(xiàn)例如用作棒狀部件。在此情況下，可用引線(xiàn)接合設(shè)備容易地把接觸電極接合到布線(xiàn)基片。而且，通過(guò)改變導(dǎo)電涂層的類(lèi)型或厚度，可產(chǎn)生具有不同特性的導(dǎo)電電極。
根據(jù)本發(fā)明，所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的另一端的位置，相對(duì)于其接合到布線(xiàn)基片的一端的位置，沿著與布線(xiàn)基片表面平行的方向位移預(yù)定距離。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)接觸電極的頂部被壓下時(shí)，頂部沿著擺動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)。通過(guò)這樣做，可實(shí)現(xiàn)所謂的摩擦運(yùn)動(dòng)，即接觸電極的頂部在待測(cè)物體的接觸部分上運(yùn)動(dòng)，因而可獲得良好的接觸。
根據(jù)本發(fā)明的制造接觸器的方法包括以下步驟把多個(gè)導(dǎo)電棒狀部件中每一個(gè)的一端接合到布線(xiàn)基片，所述棒狀部件的另一端形成有斜面；以及，用按壓部件的平面按壓所述斜面的頂部，以便彎曲多個(gè)導(dǎo)電棒狀部件，由此形成多個(gè)接觸電極。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)用按壓部件的平面按壓所述斜面的頂部，多個(gè)棒狀部件向著相對(duì)于斜面確定的方向彎曲。以此方法形成的多個(gè)接觸電極能以狹小間距布置。而且，由于多個(gè)接觸電極具有小的彈簧常數(shù)，因此它們適合于測(cè)試其電極以狹小間距布置的半導(dǎo)體器件或適合于測(cè)試晶片級(jí)半導(dǎo)體晶片。
根據(jù)本發(fā)明，本方法進(jìn)一步包括在導(dǎo)電棒狀部件上形成切口的步驟。形成切口的步驟在與把導(dǎo)電棒狀部件接合到布線(xiàn)基片的步驟的位置不同的位置上執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明，由于在導(dǎo)電棒狀部件上形成切口之后導(dǎo)電棒狀部件接合到布線(xiàn)基片上，因此，可避免切割工具對(duì)已接合到布線(xiàn)基片的導(dǎo)電棒狀部件的干擾。
根據(jù)本發(fā)明，用按壓部件壓下多個(gè)導(dǎo)電部件的每個(gè)頂部，每個(gè)頂部插入到在按壓部件中形成的相應(yīng)凹入部分中。
根據(jù)本發(fā)明，由于在多個(gè)棒狀部件彎曲時(shí)多個(gè)棒狀部件每個(gè)頂部的位置由按壓部件的相應(yīng)凹入部分的位置控制，因此可高精度地布置棒狀部件的頂部。


隨著結(jié)合附圖進(jìn)一步描述，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和進(jìn)一步特征將變得更加明顯，在附圖中圖1示出垂直探針在用本發(fā)明彎曲方法進(jìn)行彎曲之前的側(cè)視圖；圖2示出正在用本發(fā)明彎曲方法進(jìn)行彎曲工藝的垂直探針的側(cè)視圖；圖3示出在用本發(fā)明彎曲方法彎曲之后的彎曲探針的側(cè)視圖；圖4是說(shuō)明用本發(fā)明彎曲方法形成多個(gè)彎曲探針的工藝的視圖；圖5A-5C為示出彎曲探針頂部形狀的視圖；圖6A和圖6B是說(shuō)明采用彎曲夾具的彎曲工藝的視圖；圖7A和圖7B是說(shuō)明彎曲探針頂部和待接觸物體之間接觸狀態(tài)的視圖；圖8是說(shuō)明彎曲探針的頂部和根部的位置相對(duì)關(guān)系的視圖；圖9示出在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的接觸器上設(shè)置的接觸電極在被彎曲之前的側(cè)視10A-10E示出說(shuō)明形成圖9中接觸電極的工藝的視圖；圖11是說(shuō)明切割工具與其它已形成的接觸電極的干擾的視圖；圖12A-12C是說(shuō)明同時(shí)形成多個(gè)接觸電極的方法的視圖；圖13A-13C是由非導(dǎo)電材料形成的接觸電極的橫截面；圖14是說(shuō)明在由導(dǎo)電棒狀部件形成的接觸電極的接合部分上設(shè)置樹(shù)脂以加強(qiáng)接合部分的實(shí)例的視圖；圖15是說(shuō)明在接觸電極表面上涂敷加強(qiáng)涂層的實(shí)例的視圖；圖16是說(shuō)明在接觸電極表面上涂敷非導(dǎo)電涂層24的實(shí)例的視圖；圖17A和圖17B是說(shuō)明把被覆接觸電極的頂部暴露在外的方法的視圖；圖18A-18D是說(shuō)明在接觸電極一部分上形成非導(dǎo)電突起26的實(shí)例的視圖；圖19A和圖19B是說(shuō)明通過(guò)設(shè)置凹口而把接觸電極彎曲成特定形狀的實(shí)例的視圖；圖20A-20C是說(shuō)明如何通過(guò)設(shè)置凹口而把接觸電極彎曲成特定形狀的實(shí)例的視圖；圖21A和圖21B示出通過(guò)使用在按壓夾具上形成的凹入部分而彎曲接觸電極的實(shí)例的視圖；圖22是說(shuō)明沿水平和垂直方向移動(dòng)按壓夾具而彎曲接觸電極的實(shí)例的視圖；圖23是說(shuō)明接觸電極頂部根據(jù)按壓夾具凹入部分的形狀相應(yīng)地變形的實(shí)例的視圖；圖24A-24D是說(shuō)明為加強(qiáng)棒狀部件而涂敷涂層的工藝的視圖；圖25A和圖25B是說(shuō)明加工接觸電極頂部的實(shí)例的視圖；圖26A和圖26B是說(shuō)明照射激光束以使接觸電極頂部變形成更適于接觸的頂部的實(shí)例的視圖；圖27A和圖27B是說(shuō)明照射激光束以使接觸電極彎曲部分變形的實(shí)例的視圖；圖28是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中接觸器的透視圖；圖29A-29D是說(shuō)明形成圖28所示接觸電極的工藝的視圖；圖30A-30D是說(shuō)明把金屬引線(xiàn)接合到接觸器基片上的工藝的視圖；圖31A為金屬引線(xiàn)的側(cè)視圖；圖31B為金屬引線(xiàn)頂部的放大視圖；圖32A和圖32B是說(shuō)明從金屬引線(xiàn)兩側(cè)制作切口的配置的視圖；圖33A-33D是說(shuō)明在接觸器基片上形成多個(gè)金屬引線(xiàn)的工藝的視圖；圖34A和圖34B是說(shuō)明在金屬引線(xiàn)接合到接觸器基片之后當(dāng)試圖切割金屬引線(xiàn)時(shí)遇到的干擾問(wèn)題的視圖；圖35A和圖35B是說(shuō)明金屬引線(xiàn)彎曲的視圖；圖36為示出其表面覆蓋有導(dǎo)電涂層的接觸電極的視圖；圖37是說(shuō)明在接觸器基片上設(shè)置表面保護(hù)層以保護(hù)和加強(qiáng)接觸電極接合部分的實(shí)例的視圖；圖38是說(shuō)明在每個(gè)接觸電極上設(shè)置突起的實(shí)例的視圖；圖39A-39C是說(shuō)明在金屬引線(xiàn)中設(shè)置小切口42d時(shí)的彎曲工藝的視圖；圖40A-40C是說(shuō)明在圖39A-39C所示工藝中在金屬引線(xiàn)中設(shè)置兩個(gè)切口的視圖；圖41是說(shuō)明在按壓夾具上設(shè)置凹入部分的實(shí)例的視圖；圖42是說(shuō)明用具有凹入部分的按壓夾具開(kāi)始金屬引線(xiàn)彎曲工藝的視圖；圖43是說(shuō)明用具有凹入部分的按壓夾具進(jìn)行金屬引線(xiàn)彎曲工藝的視圖；圖44是說(shuō)明用具有凹入部分的按壓夾具進(jìn)行金屬引線(xiàn)彎曲工藝的結(jié)果的視圖；圖45A-45C是說(shuō)明接觸電極頂部執(zhí)行擺動(dòng)的實(shí)例的視圖；圖46A-46C是說(shuō)明接觸電極高度不同時(shí)的實(shí)例的視圖；圖47A-47C是說(shuō)明在接觸電極被彎曲之前和之后對(duì)接觸電極進(jìn)行表面處理的實(shí)例的視圖；圖48A和圖48B是說(shuō)明在接觸電極一部分上照射激光束而改變彎曲角以便糾正接觸電極頂部位置的工藝的視圖；圖49是說(shuō)明在接觸電極頂部照射激光束而改變接觸電極頂部的實(shí)例的視圖；圖50是說(shuō)明在金屬引線(xiàn)彎曲之后進(jìn)行熱處理的實(shí)例的視圖；圖51是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的金屬引線(xiàn)形成方法應(yīng)用到半導(dǎo)體器件電極墊的實(shí)例的視圖；圖52是說(shuō)明用線(xiàn)性膨脹系數(shù)與待測(cè)物體相同的材料制成接觸器基片的實(shí)例的視圖；圖53是說(shuō)明測(cè)試設(shè)備(多探針檢驗(yàn)臺(tái))用于金屬引線(xiàn)彎曲的實(shí)例的視圖；圖54是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的接觸器用于測(cè)試具有扁平電極的電子元件如LSI等的實(shí)例的視圖；圖55是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的接觸器用于測(cè)試晶片級(jí)CSO或設(shè)置有凸塊的晶片等的實(shí)例的視圖；圖56是使用本發(fā)明接觸電極作為接觸端子的半導(dǎo)體器件測(cè)試插座的橫截面；圖57示出接觸電極在彎曲之前的側(cè)視圖，其中，此接觸電極是本發(fā)明第一實(shí)施例的變型；圖58示出圖57所示接觸電極的透視圖；圖59示出圖57所示接觸電極的頂部的放大視圖；圖60是說(shuō)明圖57所示接觸電極切割工藝中的一個(gè)實(shí)例的視圖；圖61是說(shuō)明圖57所示接觸電極切斷工藝中的另一個(gè)實(shí)例的視圖；以及圖62A和圖62B是說(shuō)明圖57所示接觸電極的彎曲工藝的視圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
本發(fā)明使用彎曲探針(具有彎曲形狀的細(xì)長(zhǎng)棒狀導(dǎo)電部件)作為接觸器的接觸電極，并涉及容易把在基片上向上立起固定的垂直探針彎曲成統(tǒng)一形狀的技術(shù)。圖1示出垂直探針在用根據(jù)本發(fā)明的彎曲方法進(jìn)行彎曲之前的側(cè)視圖。圖2示出正在根據(jù)本發(fā)明的彎曲方法進(jìn)行彎曲工藝的垂直探針的側(cè)視圖。圖3示出在用根據(jù)本發(fā)明的彎曲方法彎曲之后彎曲探針的側(cè)視圖。
如圖1所示，垂直探針2的頂部在被彎曲之前是傾斜的，并因而形成斜面2a。通過(guò)用按壓夾具3壓下垂直探針2的頂部，垂直探針變彎曲并且按圖2所示變形。在移去按壓夾具3之后，垂直探針2永久地變形為如圖3所示的彎曲探針4。
本發(fā)明人等已發(fā)現(xiàn)在如圖2所示的彎曲工藝中，垂直探針2的彎曲方向總是與垂直探針2的斜面2a的傾斜方向相對(duì)應(yīng)。換句話(huà)說(shuō)，當(dāng)其按壓平面3a與垂直探針2縱軸正交的按壓夾具3向著垂直探針2的頂部壓下時(shí)，垂直探針2的彎曲方式為，斜面2a隨按壓夾具3的按壓平面3a相應(yīng)地動(dòng)作。最終，垂直探針2沿此彎曲方向彎曲并永久地變形。
因此，如圖4所示，能夠同時(shí)彎曲多個(gè)垂直探針2并形成多個(gè)彎曲探針4。此時(shí)，當(dāng)每個(gè)垂直探針的斜面2a向著相同方向傾斜時(shí)，所有垂直探針就都向著相同方向彎曲。因而，所有垂直探針都變形為相同的彎曲形狀，并且相鄰的垂直探針2互相都不接觸。
通過(guò)這樣做，有可能在單一工藝中通過(guò)用一個(gè)按壓夾具3使多個(gè)(若干個(gè))垂直探針2彎曲/變形，從而形成多個(gè)彎曲探針4，并且還能夠幾乎沒(méi)有困難地和低成本地使以微小間隔(間距)布置的多個(gè)垂直探針彎曲/變形。
應(yīng)指出，在以下實(shí)施例中，斜面2a簡(jiǎn)單地定義成具有圖5A所示傾角θ的平面，然而，斜面2a可以是具有如圖5B所示的多傾角的平面，在圖5B中，斜面為雙階梯形的斜面，傾角分別為θ1和θ2。而且，斜面2a可改為如圖5C所示的圓形表面。根據(jù)垂直探針2的材料和將要彎曲成的形狀而相應(yīng)和適當(dāng)?shù)剡x擇斜面的角度和形狀。
另外，通過(guò)控制按壓夾具3的壓下程度(量)，能夠控制彎曲探針4的彎曲程度(量)。換言之，如圖6A所示，通過(guò)在斜面2a與按壓平面3a完全接觸之前中止按壓夾具3的按壓，當(dāng)彎曲探針4形成為完全的彎曲探針4時(shí)，彎曲探針的頂部只傾斜α角。實(shí)際上，由于垂直探針2具有一定的彈性，因此有一些彈回，為了獲得α角，必須考慮到此彈回而決定按壓夾具的下壓位置。例如，當(dāng)決定按壓夾具3的按壓平面3a與圖6B所示斜面2表面接觸時(shí)，通過(guò)彈回獲得α角。
當(dāng)彎曲探針4的頂部表面傾斜α角時(shí)，彎曲探針4頂部的尖緣接觸半導(dǎo)體器件5(待測(cè)物體)的電極墊5a，如圖7A所示；隨后，半導(dǎo)體器件5進(jìn)一步下降，斜面2a與電極墊5a完全接觸，如圖7B所示。在此操作中，即使當(dāng)在電極墊5a的表面上形成如自然氧化膜的氧化薄膜時(shí)，彎曲探針4頂部的尖緣用于破除該氧化膜，可獲得良好的接觸。
應(yīng)指出，當(dāng)筆直的垂直探針2被按壓夾具3壓下時(shí)，垂直探針2變彎曲并且大約在探針的中點(diǎn)處彎曲。此時(shí)，垂直探針2的根部和頂部保持相同水平坐標(biāo)位置地彎曲。因此，如圖8所示，形成的彎曲探針4的根部和頂部位于相同的垂直線(xiàn)上。換言之，彎曲探針4的根部和頂部的水平坐標(biāo)位置保持在相同的位置上。此種彎曲探針4形式的接觸電極在接觸操作過(guò)程中，在頂部水平方向上沒(méi)有表現(xiàn)出位移。
以下描述本發(fā)明第一實(shí)施例中的接觸器。
圖9示出在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中設(shè)置在接觸器上的接觸電極在被彎曲之前的側(cè)視圖。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的接觸電極10由諸如銅、金和鋁的棒狀導(dǎo)電金屬部件形成。接觸電極10的一端接合到電極墊11a并且在彎曲之前在接觸器基片11上立起，其中，電極墊11a在接觸器基片11上形成。
如圖9所示，根據(jù)第一實(shí)施例的接觸電極10具有斜面10a，并且用上述的按壓夾具壓彎和彎曲。如以后所述，斜面10a是通過(guò)切割工具切割而形成的平面，并且為具有預(yù)定角度的平面。在斜面10a的頂部形成斷裂面10b。斷裂面10b是通過(guò)拉伸而斷裂成的表面，從而導(dǎo)致在此表面上形成細(xì)小的不規(guī)則度。
圖10A-10E是說(shuō)明形成具有上述斷裂面10b的接觸電極10的工藝的視圖。
如圖10A所示，將要形成接觸電極10的棒狀部件用夾持器12固定，其角度與斜面10a角度相應(yīng)的切割工具13作用到棒狀部件上，并形成切口。當(dāng)移去切割工具13時(shí)，形成如圖10B所示的斜面10a。在此階段，在切割部分保留一部分棒狀部件，并且仍然用夾持器12固定棒狀部件。
如圖10C所示，棒狀部件的一端(根部)接合到接觸器基片11的電極墊11a。此接合可用熱接合、金屬接合如錫焊或銅焊等形成，或者用導(dǎo)電樹(shù)脂等粘接形成。在棒狀部件和電極墊11a接合在一起并具有足夠的強(qiáng)度之后，夾持器12位移，以便沿圖10D所示縱向牽引棒狀部件。此時(shí)，由于切口已削弱棒狀部件，因此在切割部分上的剩余部分發(fā)生塑性變形，并且因拉伸而斷裂，如圖10E所示。因而，形成斷裂面10b。
應(yīng)指出，在形成圖10A-10E所示接觸電極10的工藝中，在棒狀部件接合到接觸器基片11的電極墊11a之前制作切口。通過(guò)這樣做，在多個(gè)接觸電極以微小間距接合到多個(gè)電極墊之后，不需要切割工具13作用到接觸電極10上，因而切割工具13不會(huì)干擾其它已接合到電極墊的接觸電極10。
例如，如圖11所示，在用切割工具13從兩側(cè)切割接觸電極10的情況中，切割工具13會(huì)干擾已接合到電極墊并已形成的相鄰接觸電極10。然而，通過(guò)與在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中一樣只切割接觸電極10的一側(cè)，就可防止此種干擾。
圖12A-12C是說(shuō)明圖10A-10E中所示工藝同時(shí)應(yīng)用到多個(gè)接觸電極10上的視圖。如圖12A所示，多個(gè)接觸電極10接合到多個(gè)電極墊11a。隨后，如圖12B所示，排成直線(xiàn)的多個(gè)接觸電極10同時(shí)被夾持器12A牢固地夾住并被拉伸。如圖12C所示，同時(shí)形成多個(gè)具有斷裂面的接觸電極10。例如在用導(dǎo)電粘附劑等把接觸電極接合到電極墊并因而粘附劑需要硬化時(shí)間或需要為硬化進(jìn)行熱處理的情況下，此工藝尤其有效。
上述接合在接觸器基片11的電極墊11a上的棒狀部件(接觸電極10)的頂部用圖4所示的按壓夾具壓下，所述部件彎曲成最終的接觸電極10。由于根據(jù)第一實(shí)施例的接觸電極10在頂部具有由切口形成的斜面10a，因此，接觸電極10可以通過(guò)按壓工具的按壓而容易地和一致地彎曲并變形。因此，能夠容易地同時(shí)形成多個(gè)(若干個(gè))以微小間距布置的接觸電極，并因而降低接觸器的制造成本。
另外，由于根據(jù)第一實(shí)施例的接觸電極10在其頂部具有斷裂面10b，因此，具有一些不規(guī)則度的斷裂面10b首先與待測(cè)物體的電極接觸，并且獲得良好的接觸。
以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的各種變化。
圖13A-13C是接觸電極的側(cè)向橫截面，用非導(dǎo)電材料形成棒狀部件并且在其上涂敷導(dǎo)電涂層。換言之，如樹(shù)脂或硬橡膠的非導(dǎo)電材料用作棒狀部件，并且在接觸電極接合到電極墊11a之后在接觸電極表面上形成導(dǎo)電涂層。
在圖13A所示實(shí)施例中，在非導(dǎo)電棒狀部件20接合到電極墊11a之后，通過(guò)電鍍或被覆導(dǎo)電材料而涂敷導(dǎo)電涂層21。導(dǎo)電涂層21涂敷在棒狀部件20和一部分電極墊11a的表面上。在圖13B所示實(shí)例中，導(dǎo)電涂層21從電極墊11a延伸到布線(xiàn)部分。另外，在圖13C所示實(shí)例中，在棒狀部件20彎曲之后涂敷導(dǎo)電涂層21。
圖14示出在由導(dǎo)電棒狀部件形成的接觸電極10的接合部分(根部)上設(shè)置樹(shù)脂以加強(qiáng)接合部分的實(shí)例。由于當(dāng)與待測(cè)物體接觸時(shí)在接觸電極10的根部產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此，在接觸電極10的根部設(shè)置由樹(shù)脂或橡膠等制成的部件22，以防止破損。
圖15示出通過(guò)在接觸電極10的表面上形成涂層23而對(duì)包括接觸電極10根部的所有部分進(jìn)行加強(qiáng)的實(shí)例。對(duì)于涂層23，使用鎳(Ni)電鍍、鎳(Ni)+金(Au)電鍍、鎳(Ni)+銠電鍍等。
圖16示出在接觸電極10的表面上涂敷非導(dǎo)電涂層24的實(shí)例。在此實(shí)例中，涂層24涂敷到接觸電極的表面上，使得只有電極頂部暴露在外。當(dāng)多個(gè)接觸電極10以狹小間距布置時(shí)，甚至當(dāng)相鄰接觸電極互相接觸時(shí)，能夠防止電氣短路。另外，即使在接觸電極之間捕捉到導(dǎo)電性外部物質(zhì)時(shí)，也能夠防止接觸電極之間的電氣短路。
為了只暴露如圖16所示的接觸電極的頂部，在拉伸斷裂之前把涂層24涂敷到接觸電極的表面上。然后，在棒狀部件中制作切口之后通過(guò)拉伸而使棒狀部件斷裂，拉伸出的部分暴露在外，如圖17A所示。而且，如圖17B所示，通過(guò)在斷裂之后用軟材料板25覆蓋在棒狀部件的頂部，然后通過(guò)把涂層24涂敷到接觸電極的表面，在移走材料25時(shí)就暴露出接觸電極的頂部。而且，一部分涂層24可事先熔化并移走。
圖18A-18D示出只在一部分接觸電極10上形成非導(dǎo)電突起26的實(shí)例。突起26由諸如樹(shù)脂和橡膠的非導(dǎo)電材料制成，并為防止相鄰接觸電極10相互接觸而設(shè)置。在圖18A所示的實(shí)例中，突起26設(shè)置在每個(gè)接觸電極10的彎曲方向的兩側(cè)。在圖18B所示的實(shí)例中，突起26設(shè)置在每個(gè)接觸電極10的彎曲方向的一側(cè)。在圖18C所示的實(shí)例中，突起26設(shè)置在每隔一個(gè)接觸電極10的彎曲方向的兩側(cè)。在圖18D所示的實(shí)例中，突起26設(shè)置在每個(gè)接觸電極10的彎曲部分。
圖19A和圖19B示出通過(guò)在棒狀部件上設(shè)置凹口而把接觸電極彎曲成既定形狀的實(shí)例。如圖19A所示，在接觸電極10被彎曲之前在將要彎曲的一部分棒狀部件的內(nèi)側(cè)制作小切口或凹口27。隨后，通過(guò)用按壓夾具3按壓接觸電極的頂部，棒狀部件容易在制作切口或凹口27的位置上彎曲。
如圖20A所示，有可能在棒狀部件因拉伸而斷裂之前設(shè)置凹口27。換句話(huà)說(shuō)，如圖20A所示，在變成頂部斜面10a的部分上設(shè)置深凹口，而其它凹口則制作得較淺。然后，如圖20B所示，設(shè)置深凹口的部分因拉伸而斷裂，隨后，如圖20C所示，通過(guò)用按壓夾具3按壓棒狀部件的切割部分，設(shè)置淺凹口的部分被彎曲。通過(guò)改變凹口27的位置，能夠形成可在任意位置彎曲的接觸電極10。
圖21A和圖21B示出通過(guò)使用設(shè)置有凹入部分的按壓夾具3而彎曲接觸電極10的實(shí)例。按壓夾具3形成有凹入部分3b，接觸電極10的頂部(在彎曲之前)與凹入部分3b相適應(yīng)。在凹入部分3b的開(kāi)口部分設(shè)置斜面3c，并且接觸電極10隨著斜面3c相應(yīng)彎曲。換句話(huà)說(shuō)，如圖21B所示，設(shè)置斜面3c是為了當(dāng)接觸電極10的頂部嵌入到凹入部分3b中時(shí)防止接觸電極10彎曲。而且，借助斜面3c的導(dǎo)向效果，每個(gè)接觸電極10的頂部可容易地嵌入到凹入部分3b中。另外，通過(guò)在使用凹入部分3b的時(shí)候限制接觸電極10頂部的位置，可以對(duì)接觸電極10頂部進(jìn)行高精度的定位。
應(yīng)指出，圖21B所示的接觸電極10頂部隨著凹入部分3b的形狀而相應(yīng)地變形。通過(guò)這樣做，接觸電極10頂部的形狀可轉(zhuǎn)變成一致的形狀。
而且，如圖22所示，不僅在正交(垂直)方向上而且在水平方向上使按壓夾具3位移偏距D，能夠改變接觸電極的根部和頂部在水平方向上的相對(duì)位置。
如果接觸電極10的根部和頂部在水平方向上的位置不同，當(dāng)與待接觸物體(半導(dǎo)體器件的電極)接觸的接觸電極10頂部被壓下時(shí)，接觸部分沿著擺動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)，并因而實(shí)現(xiàn)摩擦運(yùn)動(dòng)。換句話(huà)說(shuō)，接觸電極10位移，同時(shí)其頂部與待接觸物體接觸。通過(guò)這樣做，能夠獲得良好的接觸。而且，通過(guò)沿水平方向位移按壓夾具3A，能夠在需要的方向上更精確地彎曲接觸電極10。
圖23示出接觸電極10頂部隨著圖21B所示凹入部分3b的形狀而相應(yīng)地變形的實(shí)例。在圖23所示實(shí)例中，在彎曲之前，接觸電極10(棒狀部件)的頂部偏離中心，并且斜靠在凹入部分的一側(cè)。在彎曲之后，接觸電極10的頂部變形成其尖頂位于中心的形狀。
圖24A-24D示出說(shuō)明為加強(qiáng)棒狀部件而涂敷涂層的工藝的視圖。如圖24A所示，在基片上接合棒狀部件，以便在彎曲之前形成接觸電極10。接著，如圖24B所示，在彎曲之前，在接觸電極上涂敷加強(qiáng)涂層27。加強(qiáng)涂層27的厚度(強(qiáng)度)不致于抑制接觸電極的彎曲/變形。然后，如圖24C所示，使用按壓夾具3彎曲接觸電極。在接觸電極10被完全彎曲之后，為了滿(mǎn)足作為接觸電極的要求，在接觸電極上涂敷額外的加強(qiáng)涂層28。
額外的加強(qiáng)涂層28是由導(dǎo)電材料如金屬電鍍層制成的涂層。通過(guò)涂敷額外的加強(qiáng)涂層28，接觸電極10的強(qiáng)度得到增加，并且彈簧常數(shù)變化。而且，額外的加強(qiáng)涂層28具有提高耐腐蝕性和增加對(duì)待接觸物體的可接觸性的作用。
圖25A和圖25B示出加工接觸電極10的頂部的實(shí)例。圖25A示出在接觸電極10頂部設(shè)置與待接觸物體具有良好可接觸性的末端部件30的實(shí)例。例如，如果待接觸物體(LSI接線(xiàn)端)的材料是焊錫并且棒狀部件由金制成，就可形成焊錫與金的合金(AuSn)。此種合金會(huì)污染探針并粘附在LSI的焊錫上，因而產(chǎn)生諸如降低錫焊能力等的問(wèn)題?？紤]到以上因素，例如，當(dāng)接觸電極要與焊錫接觸時(shí)，至少探針的頂部電鍍/粘附鉑基金屬如銠、鈀和鉑，這些金屬與錫形成合金的可能性更小，從而防止合金化。
圖25B示出在接觸電極10的頂部設(shè)置末端部件31的實(shí)例，其中，末端部件31的形狀通過(guò)與待接觸物體如突出電極一致，而可以獲得與待接觸物體的良好可接觸性。例如，如果待接觸物體是焊錫塊，那么，用更寬的平面來(lái)容納焊錫塊就更好。在此情況下，如圖25B所示，隨后可連接鉑基金屬的板狀部件。
圖26A和圖26B示出接觸電極10的頂部被激光束加工成更適于接觸的形狀的實(shí)例。換言之，通過(guò)在接觸電極10彎曲之后用激光束照射接觸電極10的頂部(參見(jiàn)圖26A)，熔化頂部，調(diào)整頂部的形狀(參見(jiàn)圖26B)，并且提高諸如硬度等的特性。因而，接觸電極10頂部的斜面10a可專(zhuān)用于多個(gè)接觸電極的同時(shí)彎曲，并且在彎曲之后頂部可變換成適用于待接觸物體的材料和形狀。還能夠使用噴砂處理等，以使接觸電極的表面局部硬化。
而且，根據(jù)激光照射的角度和位置，被照射物體局部地再熔化，因而頂部在硬化后的尺寸不同于激光照射之前的尺寸。為了利用此尺寸變化的優(yōu)點(diǎn)，激光束可照射到接觸電極的一部分上，以使相關(guān)部分變形并執(zhí)行頂部的位置糾正。換言之，如圖27A所示，當(dāng)激光束只照射到接觸電極10的彎曲部分時(shí)，彎曲部分的彎曲角發(fā)生變化，因而頂部適當(dāng)?shù)囟ㄎ挥趫D27B所示位置。
以下描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例。
圖28是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的透視圖。在區(qū)域陣列型半導(dǎo)體器件的測(cè)試中使用根據(jù)本發(fā)明的接觸器，其中，所述半導(dǎo)體器件具有以狹小間距設(shè)置的多個(gè)電極。因而，多個(gè)接觸電極40以矩陣形式布置在接觸器基片41上。在根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中的接觸電極40采用引線(xiàn)接合技術(shù)形成。
換言之，在接合之前對(duì)引線(xiàn)制作切口，然后通過(guò)把引線(xiàn)接合到接觸器基片(布線(xiàn)基片)并通過(guò)牽引，在切割部分上產(chǎn)生拉伸斷裂。后來(lái)，通過(guò)按壓保留在引線(xiàn)頂部的切割部分的斜面，引線(xiàn)可容易地根據(jù)斜面的角度相應(yīng)地彎曲。
在日本專(zhuān)利特開(kāi)平專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?001-118876中公開(kāi)在接合引線(xiàn)中制作切口并且切口接線(xiàn)端用于LSI封裝的實(shí)例。此專(zhuān)利描述使用切口引線(xiàn)作為L(zhǎng)SI封裝，但它未公開(kāi)如本發(fā)明所述的探針(接觸電極)的特征。本發(fā)明涉及作為接觸器所必需的功能，如切割面的形狀、利用切割面形狀而執(zhí)行的彎曲、有意提供摩擦動(dòng)作等，因而，本發(fā)明的目的和特征不同于上述專(zhuān)利申請(qǐng)。
日本專(zhuān)利特開(kāi)平專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?-505439公開(kāi)一種切割由引線(xiàn)接合形成的引線(xiàn)探針的末端的技術(shù)。然而，此技術(shù)的特征在于，引線(xiàn)在接合到基片之后被彎曲，隨后，通過(guò)用切割機(jī)構(gòu)切割引線(xiàn)而形成探針的頂部。在此方法中，缺點(diǎn)例如為A)每根引線(xiàn)必須單獨(dú)彎曲和B)此方法不能采納狹小間距等等。而且，根據(jù)彎曲回路，接合頭(毛細(xì)管)有可能干擾相鄰引腳。進(jìn)一步地，由于引線(xiàn)切割的位置是基片的連接位置(最終的針尖位置)，因此，切割機(jī)構(gòu)不可避免地干擾已形成的相鄰引腳。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，多個(gè)探針可以容易地同時(shí)彎曲，因?yàn)樵陧敳吭O(shè)置斜面和在探針上設(shè)置切口。而且，通過(guò)在引線(xiàn)連接之前設(shè)置切口，可以形成以狹小間距布置的多個(gè)接觸電極。關(guān)于此點(diǎn)，本發(fā)明明顯地不同于上述專(zhuān)利申請(qǐng)中所提及的技術(shù)。
圖29A-29D是說(shuō)明形成接觸電極40的工藝的視圖。如圖29A所示，圓柱金屬引線(xiàn)42接合到接觸器基片41并在接觸器基片41上垂直地立起。此工藝通過(guò)應(yīng)用圖30A-30D所示的標(biāo)準(zhǔn)引線(xiàn)接合技術(shù)而執(zhí)行本工藝。金屬引線(xiàn)42可由金或通常用于標(biāo)準(zhǔn)引線(xiàn)接合技術(shù)中的任意金合金制成。金屬引線(xiàn)42可由鉑基金屬形成，鉑基金屬例如為鈀、鉑和銠或前述金屬占主要比例的合金。金屬引線(xiàn)42一般接合在電極墊上，此電極墊在接觸器基片41上形成但省略電極墊的圖解表示。
然后，如圖29B所示，按壓夾具43壓向金屬引線(xiàn)42的頂部；如圖29C所示，金屬引線(xiàn)42被壓彎并因而彎曲。最終，如圖29D所示，形成彎曲的接觸電極40。
圖30A-30D是說(shuō)明把金屬引線(xiàn)42接合到接觸器基片上的工藝的視圖。首先，如圖30A所示，預(yù)定長(zhǎng)度的金屬引線(xiàn)42從引線(xiàn)接合設(shè)備的毛細(xì)管43放出，通過(guò)在距金屬引線(xiàn)42末端預(yù)定距離的位置上按壓切割工具(切割機(jī))44而在相關(guān)位置上形成切口42a。此時(shí)，在切割工具44的相反一側(cè)上設(shè)置接收夾具45，以避免金屬引線(xiàn)42變形。在金屬引線(xiàn)的末端形成球。
接著，如圖30B所示，毛細(xì)管43下降以便把金屬引線(xiàn)42的球接合到接觸器基片41的電極墊(未示出)。隨后，如圖30C所示，毛細(xì)管43升起并位移到切口42a以上。如圖30D所示，通過(guò)用毛細(xì)管43牽引金屬引線(xiàn)42，金屬引線(xiàn)42在凹口42被切割(斷裂)。通過(guò)這樣做，金屬引線(xiàn)42具有通過(guò)用切割工具44切割出的切口42a形成的斜面，并且斷裂表面接合到接觸器基片41的電極墊。
圖31A和圖31B為通過(guò)上述工藝形成金屬引線(xiàn)42的視圖，其中，圖31A示出側(cè)視圖，圖31B示出金屬引線(xiàn)42頂部的放大視圖。如圖31B所示，采用圖30A-30D所示工藝形成的金屬引線(xiàn)42的頂部包括用切割工具44切割出的切口42a形成的斜面42b和通過(guò)沿向上方向牽引金屬引線(xiàn)形成的斷裂面42c。
根據(jù)本發(fā)明，金屬引線(xiàn)42配置有斷裂面42c，然而，如圖32A和32B所示，能夠用切割工具44A在金屬引線(xiàn)的兩側(cè)形成多個(gè)切口。這需要專(zhuān)門(mén)的配置，以便確定金屬引線(xiàn)42A的彎曲方向，這在以后描述。
圖33A-33D為描述在接觸器基片41上形成多個(gè)金屬引線(xiàn)42的工藝的視圖。如圖33A所示，在金屬引線(xiàn)42接合到接觸器基片41(電極墊，未示出)之前，用切割工具44對(duì)金屬引線(xiàn)42制作切口42a。然后，如圖33B所示，金屬引線(xiàn)逐個(gè)地接合到布線(xiàn)基片上，并且如圖33C所示，切口42a以上的部分用毛細(xì)管43牽引。最后，如圖33D所示，通過(guò)斷裂而形成金屬引線(xiàn)42。因而，在接觸器基片41上多個(gè)金屬引線(xiàn)42互相對(duì)齊。
當(dāng)如圖34A所示在接觸器基片41上形成多個(gè)金屬引線(xiàn)42并且在每根金屬引線(xiàn)接合到接觸器基片41之后用切割工具44形成切口42a時(shí)，切割工具44會(huì)干擾前面形成的金屬引線(xiàn)42，如圖34B所示。這在以狹小間距布置金屬引線(xiàn)42時(shí)變成嚴(yán)重的問(wèn)題。然而，根據(jù)本實(shí)施例在把金屬引線(xiàn)42接合到基片41之前形成切口42a，就不必使切割工具靠近先前形成的金屬引線(xiàn)，因而能以狹小間距布置多根金屬引線(xiàn)，不會(huì)出現(xiàn)上述問(wèn)題。
圖35A和圖35B是說(shuō)明如上所述形成的金屬引線(xiàn)42彎曲的視圖。如圖35A所示，由切割工具44切割出的切口形成的斜面42b的角度設(shè)為θ。金屬引線(xiàn)42通過(guò)彎曲而變形，以便具有彎曲角α。此時(shí)，為了彎曲金屬引線(xiàn)42以使頂部的斜面42b為水平，彎曲角α設(shè)為(90-α)。
以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本實(shí)施例的接觸電極40的變型。應(yīng)指出，以下在與本發(fā)明第一實(shí)施例的變型相似的情況中，省略對(duì)變型的詳細(xì)描述。
圖36示出多個(gè)接觸電極40，其表面被導(dǎo)電涂層46覆蓋。換言之，導(dǎo)電涂層46通過(guò)電鍍或被覆而涂敷到金屬引線(xiàn)42的表面上。通過(guò)把導(dǎo)電涂層46涂敷到金屬引線(xiàn)42的表面上，能夠改變金屬引線(xiàn)42的強(qiáng)度或彈性，并且提高相對(duì)于待接觸物體的接觸特性。
圖37示出在接觸器基片41上設(shè)置表面保護(hù)層47以保護(hù)和加強(qiáng)接觸電極的接合部分(根部)的視圖。表面保護(hù)層47通過(guò)被覆或表面處理形成。
圖38示出對(duì)每個(gè)接觸電極40設(shè)置突起部分48的實(shí)例。突起部分48由絕緣材料制成，并且防止因相鄰接觸電極互相接觸而引起的短路。突起部分48可設(shè)置在每個(gè)接觸電極的一側(cè)，或者可設(shè)置在每隔一個(gè)接觸電極的兩側(cè)。
圖39A-39C示出說(shuō)明通過(guò)事先在金屬引線(xiàn)42上形成小切口42d而在小切口42d位置上使金屬引線(xiàn)42變彎曲的工藝的視圖。換言之，如圖39A所示，事先在金屬引線(xiàn)42上用切割工具49形成小切口42d。接著，如圖39B所示，金屬引線(xiàn)42的頂部被按壓夾具43壓下。然后，金屬引線(xiàn)42在小切口42d位置變形和彎曲，同時(shí)切口42d位于向內(nèi)彎曲部分。
圖40A-40C示出在圖39A-39C所示工藝中設(shè)置兩個(gè)切口42d的實(shí)例。在此情況下，金屬引線(xiàn)42在兩個(gè)位置上變彎曲，使接觸電極40形成得具有更復(fù)雜的彎曲形狀。應(yīng)指出，切口42d的數(shù)量不限制在一個(gè)或兩個(gè)，而可以是任意數(shù)量，從而把接觸電極40彎曲成任意形狀。
圖41示出在按壓夾具43上設(shè)置凹入部分43a的實(shí)例。凹入部分43a根據(jù)待測(cè)物體(半導(dǎo)體器件)50的接線(xiàn)端位置而相應(yīng)設(shè)置。在凹入部分43a的開(kāi)口部分設(shè)置斜面，以便有助于金屬引線(xiàn)42的頂部插入到凹入部分43a中。因而，即使在金屬引線(xiàn)42頂部被壓下時(shí)有一些變化，每個(gè)金屬引線(xiàn)42的頂部也可進(jìn)入相應(yīng)的凹入部分43a中，如圖42所示。接著，金屬引線(xiàn)42被按壓夾具43壓下，并且彎曲成如圖43所示形狀。如上所述形成的接觸電極40可以精確地對(duì)準(zhǔn)待測(cè)物體(半導(dǎo)體器件)50的相應(yīng)電極50a，如圖44所示。
圖45A-45C示出接觸電極的頂部執(zhí)行擺動(dòng)的實(shí)例。如圖45A所示，接觸電極40A頂部的水平位置偏離接觸電極40A接合部分(根部)的水平位置，偏距為D。當(dāng)壓力(接觸力)作用到具有圖45B所示形狀的接觸電極40A的頂部時(shí)，頂部執(zhí)行圖45C所示的擺動(dòng)。例如，擺動(dòng)用于破壞在待接觸物體表面上形成的自然氧化膜，并且實(shí)現(xiàn)與待接觸材料的良好接觸。
圖46A-46C示出接觸電極高度不同時(shí)的實(shí)例。即使接觸電極的高度變化時(shí)，如圖46A所示，通過(guò)用如圖46B所示的按壓夾具43進(jìn)行按壓，這些差異可得到調(diào)整，并且高度變得一致，如圖46C所示。
圖47A-47C示出在接觸電極被彎曲之前和之后對(duì)接觸電極執(zhí)行表面處理的實(shí)例。換言之，如圖47A所示，其厚度不致于抑制彎曲的加強(qiáng)涂層51在金屬引線(xiàn)42彎曲之前涂敷到金屬引線(xiàn)42上，然后，金屬引線(xiàn)42按圖47B所示彎曲。在彎曲之后，如圖47C所示，在加強(qiáng)涂層51上設(shè)置額外的加強(qiáng)涂層52，以便對(duì)接觸電極提供適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和彈性。
圖48A和圖48B是說(shuō)明通過(guò)在接觸電極40一部分上照射激光束而改變彎曲度的工藝的視圖。頂部位置被糾正為圖48B所示形狀。而且，圖49示出通過(guò)在接觸電極40頂部上照射激光束而改變接觸電極頂部形狀的實(shí)例。進(jìn)而，圖50示出在金屬引線(xiàn)42彎曲之后執(zhí)行熱處理的實(shí)例。彎曲的金屬引線(xiàn)42放置在熱處理爐53內(nèi)，可以消除在彎曲時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力等。
以下結(jié)合附圖描述上述實(shí)施例的應(yīng)用。
圖51示出根據(jù)本發(fā)明的金屬引線(xiàn)形成方法應(yīng)用到半導(dǎo)體器件電極墊的工藝。換句話(huà)說(shuō)，金屬引線(xiàn)在半導(dǎo)體器件的電極上形成，以形成接線(xiàn)端。能夠容易形成具有一定高度的半導(dǎo)體器件接線(xiàn)端。
圖52示出用線(xiàn)性膨脹系數(shù)與待測(cè)物體50相同的材料形成接觸器基片41的實(shí)例。通過(guò)這樣做，即使在如燒烙老化試驗(yàn)的過(guò)熱場(chǎng)合執(zhí)行測(cè)試的情況下，也可防止接觸器基片41上的接觸電極40與待測(cè)物體的電極50的錯(cuò)位。換言之，由于接觸器基片41和待測(cè)物體以相同的線(xiàn)性膨脹系數(shù)膨脹，因此接觸電極40和電極50a移動(dòng)相同的距離。
圖53示出測(cè)試設(shè)備(多探針檢驗(yàn)臺(tái))用于彎曲金屬引線(xiàn)的實(shí)例。換言之，在測(cè)試設(shè)備的夾盤(pán)頂面54上設(shè)置高硬度板55，并且，接觸器基片41裝到探針板56上。通過(guò)垂直運(yùn)動(dòng)夾盤(pán)頂面54，金屬引線(xiàn)42的頂部壓向夾盤(pán)頂面54并因而彎曲。簡(jiǎn)短地說(shuō)，利用現(xiàn)有的測(cè)試設(shè)備(多探針檢驗(yàn)臺(tái))形成彎曲機(jī)構(gòu)。
圖54示出根據(jù)本發(fā)明的接觸器用于測(cè)試具有扁平電極的電子元件如LSI等的實(shí)例。進(jìn)一步地，圖55示出根據(jù)本發(fā)明的接觸器用于測(cè)試晶片級(jí)CSP的實(shí)例，其中，晶片具有凸塊等。
圖56示出使用本發(fā)明接觸電極作為接觸端子的半導(dǎo)體器件測(cè)試插座57的側(cè)視圖。半導(dǎo)體器件測(cè)試插座57包括容納本發(fā)明接觸電極的插座體58以及由插座體58可旋轉(zhuǎn)支撐的壓蓋59。按壓部分61安裝在壓蓋59上以便按壓布置在插座內(nèi)的半導(dǎo)體器件60。當(dāng)半導(dǎo)體器件60被按壓部分61壓下時(shí)，半導(dǎo)體器件60的突出電極60a與相應(yīng)的接觸電極40接觸。從接觸接觸電極40的彈性獲得接觸壓力。
以上實(shí)施例中的接觸電極用于測(cè)試半導(dǎo)體器件的電子元件，但由于接觸電極能以狹小間距布置，因此它們適合于測(cè)試其電極以狹小間距布置的LSI等。另外，由于可同時(shí)形成多個(gè)接觸電極，并且由于多個(gè)接觸電極可形成為具有相對(duì)較小彈簧常數(shù)的接觸電極，因此，它們適合于測(cè)試晶片級(jí)的半導(dǎo)體器件。
進(jìn)而，當(dāng)使用上述根據(jù)本發(fā)明的接觸器時(shí)，優(yōu)選在接觸器和待測(cè)物體(半導(dǎo)體器件的電極等)之間進(jìn)行接觸之前，通過(guò)活化處理除去附著在待測(cè)物體的接觸部分(電極)上的還原物質(zhì)或有機(jī)物質(zhì)。因而，不需執(zhí)行摩擦運(yùn)動(dòng)，并且即使用較小的接觸壓力也可實(shí)現(xiàn)足夠的電接觸。
例如，通過(guò)涂敷諸如金的導(dǎo)電材料涂層，其中金比待接觸物體的接觸部分更不易氧化，就不需執(zhí)行摩擦運(yùn)動(dòng)，并且即使用較小的接觸壓力也可實(shí)現(xiàn)足夠的電接觸。在測(cè)試之后可剝除導(dǎo)電材料涂層。
以下描述根據(jù)第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的接觸電極的變型。圖57為接觸電極10A的側(cè)視圖，其中，接觸電極10A是上述第一實(shí)施例的變型。而且，圖58是接觸電極10A的透視圖，而圖59是接觸電極10A的頂部的放大視圖。接觸電極10A的頂部形成有兩個(gè)斜面10Aa和10Ab。如圖59所示，兩個(gè)斜面10Aa和10Ab相交的邊緣線(xiàn)(峰線(xiàn))偏離接觸電極10A的中心。因此，兩個(gè)斜面10Aa和10Ab具有不同的尺寸。
圖60示出圖57所示接觸電極10A的切割工藝中的一個(gè)實(shí)例。如圖60所示，通過(guò)用一對(duì)具有傾斜切割邊緣的切割工具13B從接觸電極10A的兩側(cè)對(duì)形成接觸電極10A的棒狀部件制作切口，切斷接觸電極10A。此時(shí)，通過(guò)使一個(gè)切割工具的切口比另一個(gè)切割工具的切口更大，在接觸電極10A頂部上兩個(gè)斜面10Aa和10Ab相交的邊緣線(xiàn)偏離接觸電極10A的中心。因此，兩個(gè)斜面10Aa和10Ab尺寸不同。
圖61示出圖57所示接觸電極10A的切割工藝中的另一個(gè)實(shí)例。切割工具13C和切割工具13D具有不同的切割邊緣角。換言之，切割工具13C的切割邊緣角比切割工具13D的小。因而，當(dāng)使用切割工具13C和13D從棒狀部件的兩側(cè)制作切口時(shí)，切割工具13C對(duì)棒狀部件切割得更深。因此，接觸電極10A形成有兩個(gè)斜面并被切斷，其中，兩個(gè)斜面相交的邊緣線(xiàn)偏離中心。
圖62A和圖62B示出說(shuō)明具有上述頂部的接觸電極10A的彎曲工藝的視圖。如圖62A所示，當(dāng)按壓夾具3壓向接觸電極10A的頂部時(shí)，接觸電極10A沿著尺寸更大的斜面10Aa的方向被壓彎和彎曲，以便符合按壓夾具3的按壓平面運(yùn)動(dòng)，如圖62B所示。
應(yīng)指出，以上變型是結(jié)合本發(fā)明第一實(shí)施例進(jìn)行描述的，但顯然，它可應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中并因此忽略對(duì)它的描述，在本發(fā)明第二實(shí)施例中，接觸電極由金屬引線(xiàn)形成。
以上接觸器被描述成主要用于測(cè)試半導(dǎo)體器件，然而，它并不局限于測(cè)試應(yīng)用，它也可用于接觸器與半永久電子元件接線(xiàn)端接觸的應(yīng)用中。
進(jìn)一步地，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例中，只要不偏離本發(fā)明的范圍就可作改變和變更。
本專(zhuān)利申請(qǐng)基于2002年4月1日提交的日本優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)?zhí)?002-099133，其全部?jī)?nèi)容在此引作參考。
權(quán)利要求
1.一種接觸器，包括布線(xiàn)基片；以及在所述布線(xiàn)基片上形成的多個(gè)接觸電極，其中，所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)都是其一端接合到所述布線(xiàn)基片的棒狀部件；所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的另一端至少有兩個(gè)斜面；以及由所述至少兩個(gè)斜面形成的頂部偏離所述棒狀部件橫截面的中心。
2.如權(quán)利要求1所述的接觸器，其中，在所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的另一端上的所述至少兩個(gè)斜面包括由切口形成的切割面和由拉伸斷裂形成的斷裂面。
3.如權(quán)利要求1所述的接觸器，其中，所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)都是彎曲的棒狀部件。
4.如權(quán)利要求2所述的接觸器，其中，所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的所述斷裂面都是最遠(yuǎn)離接合到所述布線(xiàn)基片的所述一端的部分。
5.如權(quán)利要求1所述的接觸器，其中，所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的所述至少兩個(gè)斜面相對(duì)于所述布線(xiàn)基片的表面傾斜預(yù)定的角度。
6.如權(quán)利要求1所述的接觸器，其中，所述棒狀部件是非導(dǎo)電部件，并在所述棒狀部件的表面上形成導(dǎo)電涂層。
7.如權(quán)利要求1所述的接觸器，其中，所述棒狀部件是導(dǎo)電部件。
8.如權(quán)利要求7所述的接觸器，其中，所述導(dǎo)電部件是金屬引線(xiàn)。
9.如權(quán)利要求8所述的接觸器，其中，所述金屬引線(xiàn)由金或金合金制成。
10.如權(quán)利要求8所述的接觸器，其中，所述金屬引線(xiàn)由鉑基金屬或鉑基金屬合金制成。
11.如權(quán)利要求7所述的接觸器，其中，在所述導(dǎo)電部件上形成導(dǎo)電涂層。
12.如權(quán)利要求11所述的接觸器，其中，所述導(dǎo)電涂層形成得用于加強(qiáng)所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的強(qiáng)度。
13.如權(quán)利要求11所述的接觸器，其中，所述導(dǎo)電涂層形成得用于加強(qiáng)所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的彈性。
14.如權(quán)利要求1所述的接觸器，其中，除了所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的頂部以外，所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的外圍表面都用絕緣涂層覆蓋。
15.如權(quán)利要求1所述的接觸器，其中，在所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的接合部分和所述布線(xiàn)基片上設(shè)置加強(qiáng)涂層。
16.如權(quán)利要求1所述的接觸器，其中，在所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的外圍表面上設(shè)置用于防腐或抗氧化的涂層。
17.如權(quán)利要求1所述的接觸器，其中，在所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的一部分上形成絕緣突起部件。
18.如權(quán)利要求1所述的接觸器，其中，所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的所述另一端的位置和接合到所述布線(xiàn)基片的所述一端的位置位于與所述布線(xiàn)基片表面垂直的直線(xiàn)上。
19.如權(quán)利要求1所述的接觸器，其中，所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的所述另一端的位置沿著與所述布線(xiàn)基片表面平行的方向，相對(duì)于接合到所述布線(xiàn)基片的所述一端的位置位移預(yù)定距離。
20.如權(quán)利要求1所述的接觸器，其中，在所述多個(gè)接觸電極中每一個(gè)的頂部設(shè)置與待接觸物體具有良好可接觸性的部件。
21.如權(quán)利要求1所述的接觸器，其中，形成所述布線(xiàn)基片的材料的線(xiàn)性膨脹系數(shù)與形成待測(cè)物體的材料的線(xiàn)性膨脹系數(shù)相同。
22.一種用于制造接觸器的方法，所述方法包括以下步驟把多個(gè)導(dǎo)電棒狀部件中每一個(gè)的一端接合到布線(xiàn)基片，所述棒狀部件的另一端形成有斜面；以及用按壓部件的平面按壓所述斜面的頂部，以便彎曲所述多個(gè)導(dǎo)電棒狀部件，由此把所述多個(gè)導(dǎo)電棒狀部件形成為多個(gè)接觸電極。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟用切割工具在連續(xù)的導(dǎo)電棒狀部件中形成切口，其中，所述切割工具具有與所述斜面傾角相對(duì)應(yīng)的角度；把設(shè)置有所述切口的所述導(dǎo)電棒狀部件接合到所述布線(xiàn)基片；以及通過(guò)牽引所述連續(xù)導(dǎo)電棒狀部件的遠(yuǎn)離所述接合端的部分，在設(shè)置所述切口的位置上拉斷所述連續(xù)導(dǎo)電棒狀部件，其中，所述接合端是指把所述連續(xù)導(dǎo)電棒狀部件接合到所述布線(xiàn)基片的所述一端。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，執(zhí)行所述形成切口的步驟的位置與執(zhí)行所述把設(shè)有所述切口的所述導(dǎo)電棒狀部件接合到所述布線(xiàn)基片的步驟的位置不同。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，通過(guò)在所述導(dǎo)電棒狀部件的預(yù)定位置上設(shè)置比所述切口更小的切口，在用所述按壓部件按壓的所述步驟中，所述導(dǎo)電棒狀部件在設(shè)置所述更小切口的所述預(yù)定位置上彎曲。
26.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述多個(gè)導(dǎo)電棒狀部件被所述按壓部件壓下，所述多個(gè)導(dǎo)電棒狀部件中每一個(gè)的所述頂部插入到在所述按壓部件中設(shè)置的相應(yīng)凹入部分中。
27.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，在所述多個(gè)導(dǎo)電棒狀部件被所述按壓部件彎曲之后，激光束照射到所述多個(gè)導(dǎo)電棒狀部件的一部分上，以便改變所述多個(gè)導(dǎo)電棒狀部件中每一個(gè)的特性或形狀。
28.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，在形成所述多個(gè)接觸電極之后，對(duì)所述多個(gè)接觸電極進(jìn)行熱處理，以便提高耐應(yīng)力。
29.一種半導(dǎo)體器件測(cè)試插座，包括用于容納半導(dǎo)體器件的插座體；用于按壓容納在所述插座體內(nèi)的所述半導(dǎo)體器件的壓蓋；以及設(shè)置在所述插座體內(nèi)的接觸電極，用于與所述半導(dǎo)體器件的電極接觸，其中，所述接觸電極由彎曲的導(dǎo)電棒狀部件形成，當(dāng)所述電極被壓向所述接觸電極的一端，所述半導(dǎo)體器件被壓下時(shí)，所述接觸電極通過(guò)彈性變形而施加接觸壓力。
30.一種探針板，包括權(quán)利要求1中所述接觸器。
31.一種執(zhí)行測(cè)試的方法，該方法使用權(quán)利要求1中接觸器獲得待測(cè)物體的導(dǎo)電性。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，在所述接觸器與所述待測(cè)物體接觸之前，對(duì)所述待測(cè)物體的接觸部分進(jìn)行活化處理，以便除去附著在所述接觸部分上的還原物質(zhì)或有機(jī)物質(zhì)。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，在所述接觸器與所述待測(cè)物體接觸之前，把具有更小氧化性的導(dǎo)電材料涂層涂敷到所述待測(cè)物體的接觸部分上。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，在測(cè)試之后剝除所述涂層。
全文摘要
本發(fā)明涉及接觸器、制造此接觸器的方法、以及使用此接觸器的測(cè)試方法，其中，接觸器具有接觸器基片和在接觸器基片上形成的多個(gè)接觸電極。通過(guò)在金屬引線(xiàn)的接合到接觸器基片的一端和另一端之間彎曲金屬引線(xiàn)而形成每一個(gè)接觸電極。由切割面形成斜面。在接觸電極的頂部形成因拉伸斷裂而形成的斷裂面。
文檔編號(hào)G01R1/073GK1449009SQ0215268
公開(kāi)日2003年10月15日 申請(qǐng)日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月1日
發(fā)明者丸山茂幸, 渡辺直行, 田代一宏, 小橋直人, 井川治, 藤?zèng)g哲也 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社