用於傳導接觸件的支撐件組件的製作方法
2023-07-20 01:52:36 1
專利名稱：用於傳導接觸件的支撐件組件的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及用於接觸式探頭、電氣插座和其它用途的傳導接觸件的一種支撐裝置，具體地說，涉及一種用於適用於半導體相關元件的強化試驗的接觸式探頭的傳導接觸件的一種支撐件組件。
背景技術：
在最近幾年，例行地進行強化試驗作為用於半導體相關元件的試驗過程的一部分，並且在這樣一種試驗中，在升高的溫度(約150℃)下把一個電壓施加到物體上一個延長時間段(從幾小時到幾十小時)。越來越希望對晶片級(8英寸或200mm晶片)而不是對封裝級進行這樣一種試驗，從而能提高生產率。在任何情況下，當在強化試驗期間應用用來同時接近大量點的一個接觸式探頭時，用於電氣接觸件的支撐件的耐熱性和熱膨脹是需要考慮的重要因素。
希望傳導接觸件通過彈性嚙合在晶片上的對應電極，能夠容納這樣一種電極的高度的變化。這樣一種例子表明在圖10中。參照圖10，多個階梯保持孔2穿過一個板件形式的一個支撐件21的厚度。每個保持孔2的一個小直徑段2a接收一個傳導針狀件23，而保持孔2的一個大直徑段2b接收一根傳導螺旋彈簧24。傳導針狀件23包括一個接收在大直徑段2b中的徑向凸臺23a，並且由使一端繞從凸臺23a延伸的一個杆部分23b纏繞的螺旋彈簧24彈性推動。螺旋彈簧24的另一端彈性嚙合遍及支撐件21放置的一塊電路板25的一個對應終端25a。終端25a連接到在圖中未表示的試驗機的一個電路上。
多個這樣的傳導針狀件23彼此平行地排列在支撐件21中，如圖10中表明的那樣，以形成能夠同時接近多個點的一個接觸式探頭。通過把這樣的傳導針狀件23以彈性方式推壓到一個晶片26(是試驗的物體)的電極26a上進行電氣試驗。
為了如上所述允許同時接近在晶片26上的多個電極26a，必須在支撐件21中排列與在晶片26上的電極26a的數量相同的數量的傳導接觸件23，並且要求支撐件21以精確方式形成有大量保持孔2。此外，因為在強化試驗中把在120到150℃量級的升高溫度保持幾十小時，所以要求接觸式探頭提供有對應的耐熱性和低溫度係數。
具有與用作用於晶片的材料的矽的可比較的耐熱性和溫度係數的材料包括陶瓷、玻璃和諸如微脹合金之類的低熱膨脹合金以及矽。然而，加工矽件是一個耗時過程，並且矽要求電絕緣。已知陶瓷難以加工。玻璃在加工時涉及顯著的尺寸誤差，並且這導致不良的生產率。低熱膨脹合金難以加工，並且要求電絕緣。因此，當對於接觸式探頭的支撐件選擇這樣的材料時，生產效率低並且生產成本高。
適於精確加工的塑料材料適於作為用於支撐件的材料。然而，在帶有以高密度排列在一個支撐件中的大量傳導接觸件的接觸式探頭中，由這樣大量的傳導接觸件產生的壓力可能導致支撐件的翅曲。熱膨脹可能導致傳導接觸件(傳導針狀件)的位置誤差，並且每個傳導接觸件的接近點可能不可接收地偏離希望點。
發明內容
鑑於先有技術的這些問題，本發明的一個主要目的在於，提供一種用來支撐在接觸式探頭等中的傳導接觸件的支撐件組件，它允許以高密度和以高精度形成小保持孔，並且呈現高機械剛度。
本發明的一個第二目的在於，提供一種用來支撐在接觸式探頭等中的傳導接觸件的支撐件組件，它允許以高密度和以高精度形成小保持孔，並且以受控方式經歷熱膨脹。
本發明的一個第三目的在於，提供這樣一種用來支撐在接觸式探頭等中的傳導接觸件的支撐件組件，它既經濟又容易製造。
根據本發明，通過提供一種適用於用在接觸式探頭等中用來接觸要接觸的物體的一種支撐件組件能實現這些目的，該支撐件組件包括一個支撐件，以相互平行關係形成有用來支撐傳導接觸件的多個保持孔，支撐件由適於形成這種保持孔的材料製成；及一個加強件，與支撐件整體地形成，並且在支撐件沒有任何保持孔的一部分中延伸。
因而，因為通過由適於形成這樣的孔的材料，如塑料材料，形成保持器，能以高精度形成用來支撐傳導接觸件的保持孔，所以保持孔能以到在晶片級試驗中要求的程度的高精度下的精細節距排列。即使當使用本身可能不提供用於支撐件的希望機械性能的諸如PPS、LCP、PES和PEI之類的塑料材料時，加強件也保證支撐件組件的整體機械強度。加強件可以包括具有諸如機械強度和剛度之類的希望機械性能的任何材料，並且這樣的材料包括金屬材料、玻璃、陶瓷和矽。當使用具有較低熱膨脹係數、諸如微脹合金和KovarTM之類的低熱膨脹係數材料時，也能避免在強化試驗期間支撐件的熱變形。而且，與其中支撐件由諸如低熱膨脹係數合金，如微脹合金、陶瓷、玻璃或矽，之類的單種材料製成並且保持孔形成在這種材料中的情況相比，能顯著降低製造成本。
加強件最好把支撐件劃分成多個區域，這些區域的每一個形成有多個保持孔。因而，對於傳導接觸件的給定布局，能實現加強的最優模式。如果加強件包括一個沿支撐件一個外周緣部分延伸的環形件，則能實現一種特別簡單和經濟的加強。如果允許傳導接觸件的該布局，則為了最大加強通過把支撐件劃分成其每一個形成有單個保持孔的多個區域，可以布置加強件。
根據本發明的一個最佳實施例，加強件包括諸如微脹合金和KovarTM之類的一個低熱膨脹金屬件，並且支撐件由適於鑽孔或相反形成保持孔的塑料材料製成。在這樣一種下，加強件可以插入模壓在支撐件中。要不然，可以把加強件外部地附加到支撐件上。
諸如半導體晶片之類的要試驗物體裝有需要由傳導接觸件準確接觸的接觸墊，但這樣的墊沒有設計成簡化這樣一個過程。因此根本保證與要試驗的物體接觸的傳導接觸件的位置精度。在支撐件組件具有一種層疊結構的情況下，它通過僅在其面對要試驗物體的外層中使用一個加強板件形式的支撐件能實現。如果設計在試驗固定夾具側的中繼板從而容忍傳導接觸件的位置精度，則不可能要求加強面對中繼板的外層。然而，如有必要，有可能加強兩個外層，並且甚至可以加強中間層。
根據本發明的又一個實施例，通過使用把組件的板件沿其一個外周緣夾持在一起以便加強的一對環形件，提供一種特別經濟和簡單的布置。
現在參照附圖在下面描述本發明，其中圖1是根據本發明用在一個接觸式探頭中的一種支撐件組件的平面視圖；圖2是沿圖1的線II-II得到的局部剖視圖；圖3是與圖1類似的視圖，表示本發明的第二實施例；圖4是沿圖3的線IV-IV得到的局部剖視圖；圖5是放大局部剖視圖，表示本發明的第三實施例；圖6是包括作為本發明第四實施例給出的一個支撐件組件的接觸式探頭的放大剖視側視圖；圖7是與圖2類似的視圖，表示本發明的第五實施例；圖8是與圖2類似的視圖，表示本發明的第六實施例；圖9是與圖2類似的視圖，表示本發明的第七實施例；及圖10是部分剖開的剖視側視圖，表示一種常規支撐件組件以及傳導接觸件。
具體實施例方式
圖1是實施本發明用來支撐在一個接觸式探頭中的傳導接觸件一種支撐件1的平面視圖，而圖2是沿圖1的線II-II得到的剖視圖。在這些圖中省略針狀件形式的傳導接觸件和與支撐件1組合的螺旋彈簧，因這它們本身是常規的。本發明也適用於其中螺旋彈簧輔助用作傳導接觸件的情形。
當要試驗的物體包括8英寸晶片時，支撐件1可以包括圖中所示的具有近似8英寸(近似200mm)直徑的盤。支撐件1的厚度典型在0.5至1.5mm的量級中，但當採用一種層疊結構時也可以在0.1至0.2mm的量級中。一個8英寸晶片典型地包含形成在其中的從幾十到幾百個半導體晶片。這個支撐件1也適用於打算用於諸如12英寸晶片的較大物體的接觸式探頭。一個12英寸晶片典型地包含形成在其中的幾千個半導體晶片。
參照圖1和2，支撐件1形成有用來支撐傳導接觸件的多組保持孔2，以便與在圖中未表示的在一個晶片上形成的多個晶片的電極相對應。每個保持孔2的形狀可以是對於保持孔的本身已知形狀的任一種。如最好在圖1中所示，把保持孔2排列成每組與單個晶片對應的多組，並且把一個加強件3以整體方式埋入在支撐件1中。
加強件3延伸到一般為盤形的支撐件1的外周緣的附近，並且裝有每個用來容納保持孔2的一個對應組的多個矩形開口3a。因而，加強件3佔據其中保持孔缺乏或稀疏分布的支撐件1的一部分。
在用於接觸式探頭的這種支撐件組件中，加強件3形成為由耐熱和低熱膨脹合金，如微脹合金和KovarTM，製成的一個板件，板件通過蝕刻、雷射加工、模具成形或其它機械金屬加工過程形成有與各個晶片相對應的開口3a，並且加強件3在表明的實施例中通過插入模壓整體埋入在由塑料材料製成的支撐件中。因而，支撐件1與加強件3整體地併入。因為與加強件3的每個開口3a相對應的支撐件1的區域填充有塑料材料，所以保持孔2能容易和準確地形成，並且加強件3防止支撐件1的熱變形。
現在參照圖3和4在下面描述本發明的一個第二實施例。在這些圖中，與以上實施例的那些相對應的部分用類似標號指示，並且省略這些部分的描述。在第二實施例中，一個由微脹合金製成的環形加強件4以連續方式在圓周上延伸，並且沿支撐件1的外周緣部分同心地埋入在支撐件1中。環形件4儘管包括一個簡單的環，但能把支撐件1的整體機械強度適當地增大到防止支撐件1在強化試驗期間過大熱變形必需的程度。加強件4的形狀的簡化有助於製造成本的降低。
根據本發明，加強件的形狀不限於以上表明的那些。如果沒有空間限制，則加強件6可以裝有每個與單個保持孔5相對應的多個開口6a，如圖5中所示。根據一個在其中帶有埋入的這樣一個加強件6的支撐件1，因為分別加強圍繞每個保持孔5的部分，所以能更進一步提高機械強度，並且這又導致改進的耐熱性和較低的熱膨脹係數。
而且，在支撐件1中形成的保持孔5不限於以上表明的階梯孔，而依據傳導接觸件的結構也可以包括圖5中所示的直孔。下面參照圖6描述這樣一個例子。在圖6中表明的接觸式探頭6根據本發明具有包括一個加強外層的層疊結構。與同在圖1和2中表明的實施例的件類似的加強件3合併的支撐件1形成有由直孔組成的保持孔5，並且通過例如把支撐件1與可以不裝有任何加強件的塑料板件8和9組合，把支撐件1用作與在接觸式探頭7的一個支撐件組件7a中接近的物體相對的一個外層。在表明的實施例中，一對板件8和9與支撐件1組合地使用，但支撐件1可以與在層疊結構中的任何數量的板件組合。
在這種接觸式探頭7中，多個本身已知的傳導針狀件11每一個的杆部分，可滑動地接收在保持孔5的對應一個中。用作支撐件組件7a的一個中間層的板件8，形成有與對應保持孔5對準的擴大通孔8a。用作遠對著要接近的物體的外層的板件9，形成有與對應保持孔5對準的階梯孔9a。每個直通孔8a接收對應傳導針狀件11的一個擴大部分和一根螺旋彈簧12，並且每個階梯孔9a接收對應螺旋彈簧12的一部分和用來嚙合在圖中未表示的中繼板上的一個墊的一個傳導針狀件13。相對傳導針狀件11和13由螺旋彈簧12彈性地彼此推開，並且通過由在支撐件組件7a中限定的環形臺肩嚙合的相對傳導針狀件11和13的擴大部分，防止傳導針狀件11和13移出保持孔5。
在以上實施例中支撐件1排列成相對要接觸的物體(如在圖10的先有技術中的電極26a)的外層，並且這歸因於加強件3的存在，保證每個傳導接觸件相對於要接近的物體的位置精度。其它外層或下層沒有併入一個加強件。然而，因為下層相對著為了接觸方便裝有接觸墊的一塊中繼板等，就像相對著作為沒有這些考慮設計的半導體器件的這些要接觸物體，所以下層9a可能不需要加強。如能容易認識到的那樣，如果希望，可以加強下層和/或中間層。在任何情況下，這樣一種加強件可以包括具有較小厚度的一個件，這個件能通過蝕刻等以低成本加工成精細形狀。
儘管在以上實施例的每一個中把加強件埋入在支撐件中，但僅要求加強件整體附加到支撐件上，並且不必要求埋入在支撐件中。用於加強件的安裝結構的一個可選擇實施例表示在圖7中。參照圖7，使用諸如在圖3和4中表明的一種之類的一個環形加強件3。在支撐件1中形成保持孔2和用來安裝加強件3的一個環形槽10之後，把加強件3裝配在環形槽10中，並且通過使用粘合劑、螺栓或其它堅固裝置，整體地把加強件3附加到支撐件1上。如果希望，為了達到甚至更高的精度級，可以在把加強件3併入在支撐件1中之後形成保持孔2。如有必要，環形槽10可以填充有樹脂材料等。這個實施例提供有與以前實施例的那些類似的優點。
圖8表示本發明的又一個實施例。首先，製備由用來形成保持孔的塑料材料製成的一對支撐件1a和1b。每個支撐件1a和1b的外邊緣部分形成有一個環形臺肩，該環形臺肩可以在模壓支撐件時形成，或者可以在已經模壓支撐件之後加工。保持孔2形成在支撐件1a和1b的每一個中，並且藉助一個放置在另一個上的兩個支撐件1a和1b，把適於嚙合環臺肩和由諸如微脹合金之類的材料製成的一對環形加強件3a和3b裝配在支撐件1a和1b的外周緣部分上。然後，通過使用穿過環形加強件3a和3b的螺栓14和擰有螺栓14的螺母15把支撐件彼此牢固地接合。環形加強件3a和3b不僅如此彼此接合兩個支撐件而且也增大支撐件1a和1b的機械剛度，並且控制其歸因於熱膨脹的變形。
圖9表示本發明的又一個實施例。在這個實施例中，支撐件1包括由適於形成孔的塑料材料製成的單個板件，並且保持孔2包括階梯孔。支撐件1的外周緣部分形成有一個環形臺肩，並且把由諸如微脹合金之類的材料製成的、具有對於環形臺肩的互補形狀的環形加強件3配合在支撐件1的外周緣部分上。因而，支撐件1當與環形加強件3組合時把一個基本完整的盤限定為一個整體。環形加強件3形成有多個安裝孔16，並且與其對準的對應孔形成在支撐件1的外周緣的對應部分中。要放在與保持孔2的大直徑端相對應的支撐件1的表面上方的中繼板25，裝有與安裝孔16相對應的螺紋孔17。因此，當螺栓14穿過配合在支撐件1上的環形加強件3，並且擰入對應螺紋孔17中時，加強件3能附加到與支撐件1接合的中繼板25上。環形加強件3裝有適於接收螺栓14的頭部的大直徑端，從而螺栓14的頭部不會從組件的輪廓突出。
在以上實施例任一個中，形成其中形成保持孔的部分的塑料材料可以由任何塑料材料組成，只要它在強化試驗的情況下能耐受150℃量級的溫度的熱，並且具有較低熱膨脹係數。它也應該適於精確的孔鑽削，以便提供最大的設計自由度。例如，保持孔不限於階梯孔和直孔，但也可以包括錐孔或任何其它形狀的孔，以便除在表明實施例中表示的針狀件和螺旋彈簧的組合之外允許各種形式的傳導接觸件的使用。塑料材料也可以另外由玻璃纖維、石墨纖維或其它材料加強。
使用本發明的支撐件組件的接觸式探頭不僅適於強化試驗，而且也適於其中要求耐熱性的其它用途。特別是，適當的用途包括關於強化插座、用於涉及以高密度排列的電極墊的MPU器件的接觸式探頭、及用於其中要求高機械強度帶有以高密度排列的多組電極墊的MCM(多晶片模塊)器件的接觸式探頭的使用。
儘管按照其最佳實施例已經描述了本發明，但對於熟悉本專業的技術人員顯然，各種變更和修改是可能的而不脫離在附屬權利要求書中敘述的本發明的範圍。
工業實用性因而，根據本發明，加強件增大支撐件組件的整體機械強度，並且當它由耐熱和低溫度係數材料製成時，防止支撐件的熱變形。因為保持孔形成在由適於形成孔的材料，如塑料材料，製成的支撐件中，所以能以高精度和以低成本形成保持孔。根據本發明的支撐件組件因而特別適於用在用於強化試驗的接觸式探頭中，並且有助於接觸式探頭的成本降低。
通過在其中傳導接觸件較稀疏地分布的支撐件的部分中提供加強件或者如此提供以圍繞每組傳導接觸件，有可能實現適於傳導接觸件的特定布局的加強。具體地說，當使用一個簡單的環形加強件時，歸因於加強件的簡單性特別能降低製造成本。
當通過層疊多個板件形成支撐件組件時，通過僅加強面對要接觸的物體的外層，能增大接觸式探頭的傳導接觸件相對於要接觸的物體的位置精度，而不要求接觸式探頭的剩餘部分設計的顯著變化。在這種情況下，因為加強件只需在層疊結構的外層中，所以能降低適於晶片級強化試驗的接觸式探頭的成本。
權利要求
1.一種適於用在接觸式探頭或類似物中用來接觸要接觸的物體的一種支撐件組件，包括一個支撐件，用於以相互平行關係形成有用來支撐傳導接觸件的多個保持孔，所述支撐件由適於形成這種保持孔的材料製成；及一個加強件，與支撐件整體地形成，並且在支撐件沒有任何保持孔的一部分中延伸。
2.根據權利要求1所述的支撐件組件，其中加強件把支撐件劃分成多個區域，這些區域的每一個形成有多個保持孔。
3.根據權利要求1所述的支撐件組件，其中加強件把支撐件劃分成多個區域，這些區域的每一個形成有單個保持孔。
4.根據權利要求1所述的支撐件組件，其中加強件包括一個沿支撐件一個外周緣部分延伸的環形件。
5.根據權利要求1所述的支撐件組件，其中把加強件埋入在支撐件中。
6.根據權利要求1所述的支撐件組件，其中加強件由一個低熱膨脹金屬件組成，並且支撐件由塑料材料製成。
7.根據權利要求6所述的支撐件組件，其中加強件插入模壓在支撐件中。
8.根據權利要求6所述的支撐件組件，其中把加強件外部附加到支撐件上。
9.根據權利要求1所述的支撐件組件，其中支撐件由一個第一板件組成，並且組件進一步包括至少一個第二板件放置在支撐件上方並且裝有與支撐件的保持孔對準的保持孔。
10.根據權利要求9所述的支撐件組件，其中第二板件不與一個加強件合併。
11.根據權利要求9所述的支撐件組件，其中第二板件與一個加強件合併。
12.根據權利要求9所述的支撐件組件，其中加強件包括沿組件的一個外周緣把組件的板件夾持在一起的一對環形件。
全文摘要
提供的是一種適用於用在接觸式探頭中的一種支撐件組件，該組件包括一個支撐件，以相互平行關係形成有用來支撐傳導接觸件的多個保持孔；和一個加強件，與支撐件整體地形成，並且在支撐件沒有任何保持孔的一部分中延伸。加強件增大支撐件組件的整體機械強度，並且防止支撐件的熱變形。因為保持孔形成在由適於用來形成孔的材料，如塑料材料，製成的支撐件中，所以能以高精度和以低成本形成保持孔。
文檔編號G01R1/073GK1522372SQ0182341
公開日2004年8月18日 申請日期2001年6月28日 優先權日2001年6月28日
發明者風間俊男 申請人:日本發條株式會社