製造具有測試微球體集成電路用的多個接觸尖端的卡的方法及利用該卡的測試裝置的製作方法

2023-05-26 10:25:31

專利名稱：製造具有測試微球體集成電路用的多個接觸尖端的卡的方法及利用該卡的測試裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有多個尖端的卡，該尖端被特別設計成用於測試具有微球體形式的連接焊點的半導體晶片，所述卡包括由柔性絕緣薄膜形成的襯底，該柔性絕緣薄膜設置有連接到尖端形式的觸點上的導電軌跡。
背景技術：
在由絕緣材料(如聚醯亞胺薄膜)製成的柔性襯底上製造具有尖端的測試卡是現有技術，該襯底作用為支撐導電軌跡和尖端。
根據文獻US5,412,866和US4,980,637，柔性膜片呈現出中凸的形狀，彈性體襯墊布置在膜片的後部從而獲得尖端端部的平面度。
根據文獻US5,914,613，卡的觸點安裝在剛性桁架上，該桁架電連接到柔性導體上。彈性體襯底也位於柔性膜片的後部。
在文獻EP259,163所述的裝置中，聚醯亞胺薄膜被切割並成形為一個截錐形的頭部。彈性塑料板定位於該薄膜和固定的支撐件之間以檢查要被測試的晶片連接焊點上的尖端的接觸壓力。
文獻WO98/45716描述了一種測試卡的製造過程，其尖端通過在剛性襯底上電鑄而形成，剛性襯底例如是由AsGa、石英或玻璃製成。這種方法能夠在接觸區域內實現尖端高密度且微小間距的分布。

發明內容
本發明的第一目的是實現一種在柔性絕緣襯底上的測試卡，該襯底既作用為緩衝器又作用為導電軌跡和尖端的支撐件，並能夠獲得足夠大的變形以在晶片連接焊點上以純無摩擦的垂直力均勻地分布尖端的接觸壓力。
本發明的第二目的是實現對測試尖端平面和其支撐的印刷電路之間的對齊誤差的可靠校正。
根據本發明具有多尖端的卡的製造過程的特徵在於如下步驟-小厚度的第一粘性金屬層沉積在絕緣材料製成的柔性薄膜上；-第二金屬層通過真空或電解沉積在第一粘性層上以形成將來導電軌跡的材料；-金屬尖端通過利用較厚的光敏樹脂進行的第一UV光刻操作和藉助於金屬離子電解液而進行的電鑄的結合而形成；-藉助於第二UV光刻操作進行第二金屬層和第一粘性層的選擇性蝕刻，以獲得導電軌跡；-以及將表面鈍化絕緣層沉積在有源導電區域內。
襯底的柔性薄膜為厚度大於25微米的聚合物，尤其是聚醯亞胺。這種厚度能夠獲得所需的變形並支承高密度的尖端。第一粘性金屬層為以鉻或鎳為基的，而第二金屬層可以由銅、金或鋁製成。
根據本發明的一個特徵，柔性薄膜安裝在支撐部分的截短部分上，支撐部分與彈性懸掛相關的導引裝置協同工作，從而實現在所有接觸焊點上尖端的接觸壓力無橫向摩擦的均勻分布。通過電鑄形成的尖端可以呈現出平面的、下陷的或中凸的接觸表面。支撐的印刷電路平面與尖端平面之間的對齊誤差的校正通過具有三個支撐點的校正系統進行，而三個支撐點通過作用在支撐部分底部上的螺釘予以調節。
根據優選實施例，支撐部分包括圓柱形的中間部分，其同軸地布置在導引裝置內側並且其直徑小於底部的直徑。支撐部分的截短部分設置有窗口，該窗口配備有透明材料、玻璃或石英製成的板，則允許目視檢測尖端在半導體晶片連接焊點上的對齊。


其他優點和特徵將從以下對用於非限定性示例的目的而給出並在附圖中示出的本發明實施例的描述得以更清楚。圖中圖1示出根據本發明的柔性襯底上帶有尖端的卡的製造過程的不同步驟a-f；圖2A、2B、2C表示根據本發明的卡的各尖端表面的不同形狀；圖3是完整的測試組件的橫截面圖；圖4是在調節功能水平面上、沿圖3中線4-4取得的縱剖視圖；圖5表示在圖1的步驟f示出的卡的平面圖；圖6是圖3的底視圖。
具體實施例方式
圖1示出了在可變形的柔性襯底上製造帶有尖端的卡CP的各技術步驟。
步驟a例如為聚醯亞胺的絕緣材料的約25微米厚的柔性薄膜被用作襯底10；步驟b第一粘性金屬層20(尤其是以鉻或鎳為基的)沉積在絕緣襯底10的整個表面上。層20的沉積通過真空蒸鍍或通過陰極濺射進行。在圖1所示的實施例中，加工面為上表面，但也可以構想到在兩個表面上加工；步驟c然後，構成卡將來導電軌跡的第二金屬層22沉積在粘性層20上。第二層22可以由銅、金或鋁製成並在真空中作為薄膜沉積或例如通過電解沉積成較厚的層；步驟d在一厚的光敏樹脂層沉積到第二金屬層上之後，進行第一UV光刻操作，該樹脂在被絕緣後通過包含尖端圖案的掩膜暴露出來。光刻操作之後為利用電解液進行的製造金屬焊點形式的尖端26的電鑄操作；步驟e第二UV光刻操作能夠根據所需的軌跡圖形和所達到的尖端26的形狀來蝕刻第二金屬層22和第一粘性層20；很明顯步驟d和e的順序可以顛倒。
步驟f絕緣鈍化層24沉積在有源導電區上。層24由局部沉積的氧化物或聚合物薄層構成，並用於保護導電軌跡、減少在測試時與尖端上的汙垢相關聯的問題。圖5示出卡CP在製造結束時的平面圖。
參照圖2A、2B、2C，與要被測試的微球體形成接觸的電沉積尖端26的上表面27可以具有不同的形狀，以便不損壞微球體。在圖2A中，上表面27為平的，在圖2B中，上表面27為中凹的以精確遵循微球體的互補形狀，而在圖2C中，上表面27具有凸起的輪廓。
在圖3、4和6中，柔性襯底10安裝到支撐設備29上，該支撐設備29配備有校正系統27，用於利用在三個點處可調節的支撐裝置校正對齊誤差。
柔性襯底10固定到中間支撐部分30上，該部分被設計成在導引裝置43內同軸地移動。支撐部分30包括底部30a、同軸布置在環形導引裝置29內側的圓柱形的中間部分30b、以及其上配裝柔性襯底10的截短部分30c。卡10的導電軌跡和印刷電路32之間的電接觸通過藉助於螺紋連接到支撐設備29上的組件螺釘36加壓而得以保證。在導引裝置43中活動部分30的相對運動為垂直平移或圍繞垂直軸線轉動。
尖端26的平面與印刷電路32之間的對齊誤差通過校正系統31藉助於三個角偏移120度的調節螺釘40予以校正。螺釘40穿過殼體41，而第一彈簧45插入到殼體41的底面和環形底部30a之間，該環形底部30a壓在導引裝置43的上表面上。第二彈簧46布置在導引裝置43底面和支撐設備29之間設置的相對空隙之內。殼體41藉助於螺釘47配裝到支撐設備29上，而底部30a的直徑大於部分30的中間部分30b的直徑。
尖端在要被測試的半導體晶片52的連接焊點50上的對齊是可見的，並通過配備有由透明材料(如玻璃或石英)製成的板的窗口38予以觀察，該窗口布置成面對開口54、56，而開口54、56在截短部分30和殼體41內同軸對齊。
尖端26與晶片52的連接焊點50的接觸在沒有明顯橫向摩擦的情況下實現，從而防止了焊點磨損。襯底10的柔性薄膜的柔性既作用為在測試工作過程中吸收壓力的緩衝器又作用為將接觸壓力分布在晶片52的整個球形連接焊點50上的分配器。
權利要求
1.一種用於製造具有多個尖端的卡的方法，該尖端被特別設計成用於測試呈微球體形式的連接焊點的半導體晶片，所述卡包括由柔性絕緣薄膜形成的襯底(10)，該柔性絕緣薄膜設置有連接到呈尖端(26)形式的觸點上的導電軌跡，其特徵在於，所述方法包括以下步驟-小厚度的第一粘性金屬層(20)沉積在絕緣材料製成的柔性薄膜上；-第二金屬層(22)通過真空或電解沉積在第一粘性層(20)上以形成將來導電軌跡的材料；-金屬尖端(26)通過利用較厚的光敏樹脂進行的第一UV光刻操作和藉助於金屬離子電解液而進行的電鑄的結合而形成；-藉助於第二UV光刻操作進行第二金屬層(22)和第一粘性層(20)的選擇性蝕刻，以獲得導電軌跡；-以及將表面鈍化絕緣層(24)沉積在有源導電區域內。
2.如權利要求1所述的製造具有尖端的卡的方法，其特徵在於，襯底(10)的柔性薄膜為厚度大於25微米的聚合物，尤其是聚醯亞胺。
3.如權利要求1所述的製造具有尖端的卡的方法，其特徵在於，第一粘性金屬層(20)是以鉻或鎳為基的。
4.如權利要求1所述的製造具有尖端的卡的方法，其特徵在於，第二金屬層(22)可以由銅、金或鋁製成。
5.如權利要求1所述的製造具有尖端的卡的方法，其特徵在於，通過電鑄形成的尖端(26)呈現出平面的、下陷的或中凸的接觸表面。
6.一種根據權利要求1到5中任一項所述的方法而獲得的具有多個尖端的卡。
7.一種具有多個尖端的卡，其用於測量呈微球體形式的連接焊點(50)的半導體晶片(52)的電特性，所述卡(CP)包括由柔性絕緣薄膜形成的襯底(10)，該柔性絕緣薄膜配備有電連接到尖端觸點(26)上的導電軌跡，該尖端觸點被設計成在進行測試時與所述連接焊點(50)形成接合，其特徵在於，柔性薄膜安裝在支撐部分(30)的截短部分(30c)上，支撐部分與彈性懸掛(46)相關的導引裝置(43)協同工作，從而實現在所有接觸焊點(50)上，尖端(26)的接觸壓力無橫向摩擦的均勻分布；並且，支撐印刷電路(32)平面與尖端(26)平面之間的對齊誤差的校正通過具有三個支撐點的校正系統(31)進行，而三個支撐點通過作用在支撐部分(30)的底部(30a)上的螺釘(40)予以調節。
8.如權利要求7所述的具有多個尖端的卡，其特徵在於，支撐部分(30)包括圓柱形的中間部分(30b)，該中間部分同軸地布置在導引裝置(29)內側且直徑小於底部(30a)的直徑。
9.如權利要求7或8所述的具有多個尖端的卡，其特徵在於，支撐部分(30)的截短部分(30c)設置有窗口(38)，該窗口配備有由透明材料、玻璃或石英製成的板，則允許目視檢測尖端(26)在半導體晶片(52)連接焊點(50)上的對齊。
全文摘要
一種製造具有尖端的卡的方法,卡用於測試帶有微球體連接焊點的半導體晶片。第一粘性薄塗層真空沉積到柔性聚醯亞胺薄膜上,隨之為第二金屬塗層。金屬材料UV光刻和電鑄的結合能夠實現尖端(26)的植入。帶狀導體的圖案通過第二UV光刻操作形成,從而第二金屬層和第一粘性塗層被蝕刻。絕緣保護層沉積在有源導電區上。柔性薄膜(10)安裝到截短的保持元件(30)上,通過彈性懸掛(46)支撐的導引裝置(43)有可能實現該保持元件的垂直平移和平面旋轉運動。在尖端(26)平面和印刷電路板平面(32)之間的有誤差對齊由校正系統(31)校正,該系統具有用螺釘(40)可調節的三個支撐點。
文檔編號H05K3/40GK1386198SQ0180209
公開日2002年12月18日 申請日期2001年7月24日 優先權日2000年7月28日
發明者安德烈·貝爾蒙特, 勞倫特·羅伯特, 阿布德爾·N·艾特馬尼 申請人:梅塞特羅尼克公司