專利名稱：小間距接觸裝置的制作方法
本申請是1996，8，28申請的序列號為08/705886的專利申請的部分繼續(xù)，后一申請是1955，12，11申請的序列號為08/570159的專利申請的部分繼續(xù)，該申請是1995，4，21申請的序列號為08/427974，專利公開號為5475317的專利申請的繼續(xù)，該申請是1993，12，23申請的序列號為08/172580的專利申請的部分繼續(xù)。
本發(fā)明涉及一種構(gòu)成并使用一種可再用的系統(tǒng)用于和各種小間距器件建立接觸的方法和裝置，例如，未封裝的半導(dǎo)體器件，半導(dǎo)體晶片，空的和填滿的印刷電路板，以及其它小間距器件，例如集成電路片大小的組件和球-柵陣列組件。
多芯片模塊(MCM)，或混合集成電路通過在一個(gè)組件內(nèi)組合多個(gè)集成電路模進(jìn)行制造。這種MCM的生產(chǎn)率通常是低的，因?yàn)槿绻鸐CM內(nèi)的任何一個(gè)模有故障，則認(rèn)為整個(gè)組件是有缺陷的。例如，由于每個(gè)模塊的各個(gè)生產(chǎn)率的積累效果，含有20個(gè)平均生產(chǎn)率為97.3％的單個(gè)模的MCM預(yù)計(jì)具有57.3％的總的生產(chǎn)率。因?yàn)槟５目偟某杀究赡苁鞘指叩?，所以MCM的生產(chǎn)經(jīng)常是無利可圖的，并使得MCM用戶的花費(fèi)經(jīng)常是不能接受的。
因而，在把模封裝在MCM中之前，需要確認(rèn)各個(gè)模是“確實(shí)的好?！?。一些現(xiàn)有技術(shù)參考資料描述試圖通過以下步驟生產(chǎn)確實(shí)的好模首先對模進(jìn)行封裝，接著在不同溫度下進(jìn)行試驗(yàn)，在升高的溫度下使集成電路進(jìn)行“老化”，通過破壞封裝而將模移出使模復(fù)原，然后將模放在混合電路或MCM內(nèi)。這種方法工作量大，成本高，并且仍然在確定模是否是“確實(shí)的好?！狈矫娲嬖诓淮_定性。因而，需要一種用于試驗(yàn)裸模的裝置和方法，其能夠以較高的效率和較低的成本對裸模進(jìn)行試驗(yàn)。
另一些現(xiàn)有技術(shù)參考資料披露了幾種探針卡，用于在晶片上對模進(jìn)行試驗(yàn)。一些現(xiàn)有技術(shù)參考資料，例如Leedy的美國專利US5103557披露，在金屬化層被加于各個(gè)模之前仍處于半導(dǎo)體晶片上時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。然而，這些試驗(yàn)，僅僅證實(shí)在模的制造期間的這一階段模是好的。并不對制成的模進(jìn)行試驗(yàn)。重要的是檢驗(yàn)制成后的模，因?yàn)椴粌H是加入金屬化層時(shí)可以引入缺陷，而是在使模和半導(dǎo)體晶片分離時(shí)也可以引入缺陷。
上述裝置和試驗(yàn)方法的問題在于利用具有剛性金屬尖端的剛性的金屬探針建立電的連續(xù)性。這種探針難于制造，并要求較好的維護(hù)。因?yàn)楦鱾€(gè)探針是如此之小，使得使用探針卡的實(shí)際困難包括使其保持平直，使其保持在一個(gè)平的高度或保持在一個(gè)平面高度，通過處于正確位置的所有探針同時(shí)建立電接觸，而不用在半導(dǎo)體晶片上施加能夠使其破壞的過大的壓力。此外，和電路內(nèi)的合適的點(diǎn)建立電接觸的輕微的動作可能是一個(gè)挑戰(zhàn)性的工作。通常需要特殊的透鏡或鏡頭來完成這一任務(wù)。因而，需要一種裝置，用于使把試驗(yàn)設(shè)備和模連接的任務(wù)成為常規(guī)的，簡單的和快捷的。
使用由Leedy描述的探針卡的另一個(gè)問題是，探針卡一般具有阻止在所需的頻率范圍內(nèi)對集成電路進(jìn)行全部功能試驗(yàn)的固有頻率響應(yīng)特性。此外，這些類型的探針卡被設(shè)計(jì)用于在模仍然是整個(gè)半導(dǎo)體晶片的一個(gè)整體部分時(shí)和模實(shí)現(xiàn)接觸。這些探針卡并不打算用于試驗(yàn)空的單獨(dú)的模。因而，這些卡不能用于試驗(yàn)裸模的全部可靠性，從而確定模是否能夠在一個(gè)足夠長的時(shí)間期間內(nèi)進(jìn)行操作。它們也沒有提供在寬的溫度范圍內(nèi)對模進(jìn)行試驗(yàn)的裝置。
另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)參考資料，例如Pedder的歐洲專利554622披露了使用和試驗(yàn)臺連接的試驗(yàn)座，其中在空的受試模和試驗(yàn)座之間的的連接物是多個(gè)被焊接在試驗(yàn)座接點(diǎn)焊盤上的導(dǎo)電的微型凸起。這種裝置的問題是，由于焊料凸起的剛度，極難制造這些凸起，使得對于所有模連接焊盤建立焊盤對凸起的連接。換句話說，使用這種凸起引入了平面度問題。此外，使用這種凸起不能確保和裸模連接焊盤實(shí)現(xiàn)緊密而連續(xù)的電連接。此外，頻帶寬度受到限制。因而，即使這些金屬凸起能夠和模連接焊盤成功地建立連續(xù)的導(dǎo)電狀態(tài)，它們也不能支持所需的必須進(jìn)行的所有類型的試驗(yàn)。
其它的方法利用聚酰亞胺膜，在膜上設(shè)置金屬微型凸起。例如，見Aehr Test，Nitto Denko Denko Develop KGD Solution，ElectronicsPackaging & Production，September 1993，at 11-12。這篇文章披露了在聚酰亞胺膜上利用專有的成孔技術(shù)設(shè)置多個(gè)鍍金或鍍鎳的凸起，用于使模的連接焊盤和底板的焊盤相連。使用這種載體能夠使裸模和老化的底板相連，并能夠進(jìn)行老化試驗(yàn)。利用這種方法的一個(gè)問題是難于對小的微型凸起進(jìn)行涂鍍；這篇文章沒有成分披露用于涂鍍微型凸起的方法。第二個(gè)技術(shù)問題是在涂鍍的凸起和底板或試驗(yàn)座的焊盤之間建立電的連續(xù)性。事實(shí)上，在這篇文章中，這種連接裝置涉及使用不能為公眾得到的專有技術(shù)。第三個(gè)技術(shù)問題是在高溫試驗(yàn)和老化期間通常發(fā)生的溫度偏移期間，剛性的凸起引起模連接焊盤的損壞。最后，這種方法不能完全解決上述的平面性問題。雖然聚酰亞胺膜具有一定的適應(yīng)性，這能幫助減輕平面性問題，但是為了設(shè)置多個(gè)微型凸起，仍然需要高的精度和密度，每個(gè)微型凸起必須足夠地接近同一平面，以便和裸模的連接焊盤建立電的連續(xù)性。這是因?yàn)橛捎谑褂贸休d剛性接點(diǎn)或探針的聚酰亞胺膜而得到的可彎曲運(yùn)動的范圍是小的。此外，已經(jīng)知道，這種裝置限制頻帶寬度，因此，也限制了可以進(jìn)行的試驗(yàn)或老化處理的類型。
試驗(yàn)裸模的其它方法包括對裸模永久性地附加接口電路；使模和老化的底板相連接的電路。顯然，這些方法的缺點(diǎn)包括增加模封裝的尺寸和重量。此外，這些方法大大增加了試驗(yàn)裸模的勞動和材料成本。為了解決增加的重量和尺寸問題，其它的文章披露，在最后一步除去或剝落附加的封裝。這種方法公認(rèn)的缺點(diǎn)是，裸模連接焊盤經(jīng)常被破壞，見由Falconer，Lippold在A Survey of Techniques for Producing KnownGood Die，ISHM-Nordic 31st Annual Conference at 3(1993)中所討論的。
因?yàn)镸CM的低的生產(chǎn)率，并因?yàn)樵囼?yàn)被試的裸模以前在經(jīng)濟(jì)上沒有利益，或者在技術(shù)上不能接受，MCM的成本，和生產(chǎn)由含有和MGM相同的模的各個(gè)集成電路的組合而構(gòu)成的電路相比，一直是高的。因而，MCM制造工業(yè)一直不能滿足需求，這部分原因是由于MCM的高成本所致。除非特定的設(shè)計(jì)要求減少空間和功率消耗，MCM的高成本是不合理的。因此，直到現(xiàn)在，仍然需要提供一種裝置和方法，用于以低的成本試驗(yàn)被試的裸模，以便生產(chǎn)被包括在多芯片模塊中的“確實(shí)的好模”。
除去需要接觸和試驗(yàn)空的被試模之外，還需要接觸和試驗(yàn)其它未封裝的小間距器件，例如半導(dǎo)體晶片，封裝的半導(dǎo)體器件，例如微球柵陣列，以及芯片大小的封裝，并需要一種裝置，用于試驗(yàn)或承載半導(dǎo)體器件，包括探針卡，空的印刷電路板和填滿的印刷電路板。
在包括裸模的上述的每種小間距器件的試驗(yàn)期間碰到的基本問題和在標(biāo)準(zhǔn)的器件上給定尺寸和數(shù)量的接點(diǎn)的接觸能力有關(guān)。此外，這問題越來越變得更加復(fù)雜。電子器件制造公司繼續(xù)推行電子封裝技術(shù)的小型化。例如，低成本的方形扁平組件越來越薄，并具有較小外形的封裝。這些薄而小的組件的例子有薄的方形扁平組件(“TOFP”)和自動帶連接(“TAB”)組件。電容、電阻和電感的離散元件組件的尺寸期望再縮小20％。印刷電路板和其它器件也正在繼續(xù)縮小。一些專家相信，在表面安裝應(yīng)用技術(shù)中當(dāng)前0.4mm的間距的限制馬上就要被減少到0.15mm。
從接觸技術(shù)和試驗(yàn)技術(shù)看來，朝向更小的管腳間距發(fā)展的趨勢和封裝的小型化顯然正在產(chǎn)生新的問題和新的需要。這些當(dāng)前的趨勢將受到阻礙，除非可以成功地研制一種新的技術(shù)，用于接觸不斷增加的每平方英寸的接點(diǎn)數(shù)量和不斷減少的接點(diǎn)尺寸，使得小間距器件可以根據(jù)需要能夠在環(huán)境溫度、高溫和低溫下正確地進(jìn)行試驗(yàn)。
一種正在被使用的用于減少器件尺寸的封裝技術(shù)是球柵陣列。球柵陣列，包括陶瓷球柵陣列，可以提供比圍繞組件的周邊設(shè)置引線更高的管腳密度。另一種能夠比球柵陣列提供更高密度的技術(shù)被稱為芯片大小的封裝(chip-scale package)。芯片大小的封裝在比封裝內(nèi)的芯片略大的平面上使用引線。
眾所周知，所有這些新的技術(shù)要求基片技術(shù)和老化及試驗(yàn)技術(shù)有所發(fā)展?？赡艿淖钚〉姆庋b根本不是封裝或裸模。不過，眾所周知，裸模的使用一直受到其對確實(shí)的好模的可靠的供應(yīng)的依賴性的妨礙。不過，更一般地說，所有這些類型的封裝技術(shù)的發(fā)展依賴于一種裝置和方法，所述裝置和方法用于試驗(yàn)和接觸這些不斷變小的并且密度不斷增加的接點(diǎn)。
對于上述的裝置，接觸如此之多的小接點(diǎn)的問題和試驗(yàn)裸模所碰到的問題相同，即建立可靠的導(dǎo)電接觸，即使對于以不需要和被試驗(yàn)的器件進(jìn)行某種連接的方式進(jìn)行的老化試驗(yàn)也是如此。
本發(fā)明通過披露一種用于試驗(yàn)小間距器件，更具體地說，空的受試半導(dǎo)體模、半導(dǎo)體晶片、封裝的半導(dǎo)體器件、芯片大小的組件，的可再用的載體系統(tǒng)，和用于試驗(yàn)或承載半導(dǎo)體器件，包括探針卡、空的印刷電路板、填滿的印刷電路板、球柵陣列和芯片大小的組件的電路解決了現(xiàn)有技術(shù)的問題?？稍儆玫脑囼?yàn)載體利用導(dǎo)電的彈性凸起(下面稱為“彈性探針”)代替剛性的金屬探針或焊料球。導(dǎo)電的彈性探針被永久性地施加于試驗(yàn)載體的導(dǎo)電的電路焊盤圖形上，所述試驗(yàn)載體的電路焊盤布局基于要被試驗(yàn)的小間距器件的接點(diǎn)圖形的布局。然后，通過固化處理使探針的黏附特性變得不能黏附的。用這種方式使探針固化能夠使探針和被試驗(yàn)的或被接觸的器件實(shí)行重復(fù)的和暫時(shí)的接觸。
用于在試驗(yàn)載體的焊盤和小間距器件的相應(yīng)的接點(diǎn)之間建立電的連續(xù)性的重要因素是被試驗(yàn)或被接觸的器件的放置，使得接點(diǎn)被和導(dǎo)電彈性探針對準(zhǔn)，并和導(dǎo)電彈性探針處于電接觸狀態(tài)。如同本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，兩個(gè)元件之間的這種接觸可用于不同的用途。例如，重復(fù)的接觸可用于數(shù)據(jù)或能量的傳遞。重復(fù)的并暫時(shí)的接觸可用于采集數(shù)據(jù)或者用于在從一個(gè)元件向另一個(gè)元件轉(zhuǎn)移期間的測量相關(guān)的數(shù)據(jù)。此外，應(yīng)當(dāng)理解，使用一個(gè)元件作為模板，在精確對準(zhǔn)狀態(tài)下的連接可以用于實(shí)現(xiàn)校驗(yàn)識別或校驗(yàn)處理(例如電的/機(jī)械的圖形識別)的至少一部分。
通過利用調(diào)準(zhǔn)模板已經(jīng)解決了對準(zhǔn)問題。調(diào)準(zhǔn)模板包括由具有孔的印刷電路板或陶瓷板或其類似物制成的板，所述孔大約等于被試驗(yàn)的器件的周邊的尺寸或形狀，所述孔位于調(diào)準(zhǔn)模板內(nèi)，使得在孔內(nèi)的器件的放置能夠強(qiáng)制相應(yīng)的焊盤和器件的接點(diǎn)正確地對準(zhǔn)。
用于解決對準(zhǔn)問題的第二個(gè)實(shí)施例包括若干由硬材料制成的帶或柱，它們被永久地放置在試驗(yàn)載體的表面上，使得由帶或柱的內(nèi)部的點(diǎn)限定的形狀基本上限定被試驗(yàn)的?；蚱骷闹苓?。如同調(diào)準(zhǔn)模板一樣，當(dāng)模或被試驗(yàn)的器件被放置在排列的帶或柱內(nèi)時(shí)，實(shí)現(xiàn)模的相應(yīng)的連接焊盤或被試驗(yàn)的器件的接點(diǎn)與試驗(yàn)載體的電路焊盤的正確的對準(zhǔn)。
此外，為了和被試驗(yàn)的器件相配合，帶或柱被以這樣的方式放置，使得引導(dǎo)這些器件對準(zhǔn)。例如，器件可以含有形成在其上的孔，用于當(dāng)器件被正確地對準(zhǔn)時(shí)和帶或點(diǎn)配合。
解決對準(zhǔn)問題的另一個(gè)實(shí)施例涉及使用機(jī)器人把被試驗(yàn)的器件或模對準(zhǔn)或者把其放置在模載體或試驗(yàn)座上。這一技術(shù)包括觀察要被對準(zhǔn)的表面，并利用電子方式使圖像重合。調(diào)整一個(gè)表面直到實(shí)現(xiàn)完全的對準(zhǔn)。然后，使兩個(gè)表面接觸。
如果需要，用于試驗(yàn)的方法包括，在把被試驗(yàn)的器件放置在載體內(nèi)并和試驗(yàn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)電連接之前，從連接焊盤或被試驗(yàn)的接點(diǎn)上除去氧化物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，例如，在模的連接焊盤上自然形成的氧化物能夠干擾試驗(yàn)結(jié)果，使得好模容易被診斷為壞模。在這方面，本發(fā)明的方法使用推動彈性探針而壓緊模連接焊盤。可以理解，這種加力可以突破自然形成的氧化物，因而可以建立電的連續(xù)性。試驗(yàn)裸模或小間距器件的方法還包括推動并固定模或小間距器件壓緊載體的導(dǎo)電的彈性探針，直到在模的每個(gè)連接焊盤或被試驗(yàn)的小間距器件的接點(diǎn)和其相應(yīng)的彈性探針之間建立電的連續(xù)性為止。
本發(fā)明還包括用于對裸模、半導(dǎo)體晶片、和其它半導(dǎo)體器件以及小間距器件，封裝的和未封裝的，進(jìn)行高溫老化試驗(yàn)的方法，以便進(jìn)行老化檢驗(yàn)。
關(guān)于裸模和其它需要進(jìn)行老化檢驗(yàn)或試驗(yàn)的器件，需要確定?；蚱骷碗娐坊蚰赴逶诒环Q為“老化”試驗(yàn)期間處于連續(xù)的電接觸狀態(tài)。老化試驗(yàn)通常在烘箱或老化室內(nèi)進(jìn)行，并涉及在極端的或者至少在升高的溫度下對被試器件連續(xù)地進(jìn)行操作。在通常的環(huán)境中，當(dāng)器件在老化板試驗(yàn)電路中被操作時(shí)，所確定的技術(shù)的信任度通常消除需要連續(xù)地監(jiān)視或檢驗(yàn)電的連續(xù)性。不過，因?yàn)楸景l(fā)明利用基于暫時(shí)的封裝，便不能假定已經(jīng)存在電的連續(xù)性。因而，本發(fā)明披露了一種用于檢驗(yàn)電的連續(xù)性的方法。特別是，本發(fā)明的方法是要通過老化處理期間，在老化板和試驗(yàn)與測量器件之間，通過連接合適的電纜，連續(xù)地或近似連續(xù)地獲得數(shù)據(jù)或測量模的電壓。然后，讀出的非期望值將指示模的故障或電的連續(xù)性的喪失。
此外，用于試驗(yàn)的方法包括用于降低或升高被試驗(yàn)的模的溫度或半導(dǎo)體器件的溫度的裝置(DUT)，其中通過使熱電冷卻器(TEC)和模作熱接觸和DUT之間進(jìn)行熱傳遞。使用TEC代替當(dāng)前使用常規(guī)的強(qiáng)迫空氣溫度強(qiáng)制裝置進(jìn)行對流熱傳遞是較好的。
彈性導(dǎo)電探針和調(diào)準(zhǔn)模板或調(diào)準(zhǔn)柱主要用于完成本發(fā)明的總的目的，即提供一種用于試驗(yàn)空的單個(gè)的模和其它小間距器件的裝置和方法，所述裝置和方法能夠減少這種試驗(yàn)的費(fèi)用，并能夠進(jìn)行檢驗(yàn)產(chǎn)品或器件的試驗(yàn)。
用于試驗(yàn)小間距器件的方法，更具體地說，用于試驗(yàn)半導(dǎo)體晶片的方法，包括把晶片放置在載體內(nèi)，并進(jìn)行晶片階段的老化試驗(yàn)。對于在晶片階段老化試驗(yàn)期間被檢驗(yàn)出有缺陷的每個(gè)模，或者在老化期間進(jìn)行處理時(shí)，或者在老化試驗(yàn)之前，產(chǎn)生一種“圖形”，以便跟蹤在半導(dǎo)體晶片上哪個(gè)模具有缺陷。此后，各個(gè)裸模被從半導(dǎo)體晶片上切下，然后，按照圖形的指示，對于未發(fā)現(xiàn)缺陷的裸模進(jìn)行進(jìn)一步試驗(yàn)。完成最后的試驗(yàn)便得出關(guān)于裸模是否是確實(shí)的好模，因而可以被單個(gè)地封裝或者在多芯片組件中被封裝的結(jié)論。


圖1表示在常規(guī)的座結(jié)構(gòu)中模載體的剖視圖；圖2表示在生產(chǎn)座內(nèi)的部件的立體圖；圖3表示裸模、調(diào)準(zhǔn)板、模載體和載體連接器的剖視圖；圖4表示具有引導(dǎo)點(diǎn)的模載體的頂視圖；圖5表示在一種表面安裝結(jié)構(gòu)中的模載體的剖視圖；圖6表示用于室溫試驗(yàn)或烘箱試驗(yàn)的模夾以及具有載體連接器的模載體；圖7表示用于試驗(yàn)小間距器件的載體的剖視圖；圖8是用于說明用于小間距器件，更具體地說，半導(dǎo)體晶片的調(diào)準(zhǔn)模板一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
本發(fā)明，在其所有的實(shí)施方式中，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，通過提供一種載體，實(shí)現(xiàn)空的受試膜和其它小間距器件的試驗(yàn)，所述載體被設(shè)計(jì)用于保持小間距器件，并和小間距器件的接點(diǎn)建立電的連續(xù)性。這些缺點(diǎn)主要通過利用導(dǎo)電的彈性探針接觸小間距器件，例如，模的連接焊盤，用于固定小間距器件的位置的調(diào)準(zhǔn)模板和使得能夠重復(fù)而高效地使用載體的整個(gè)構(gòu)型，的接點(diǎn)，來克服的。此外，一些小間距器件，例如裸模，可以在整個(gè)試驗(yàn)期間被保持固定。這使得裸模能夠在所有所需的溫度下進(jìn)行試驗(yàn)和檢驗(yàn)。進(jìn)行的特定試驗(yàn)按照裸模的復(fù)雜性和對模的檢驗(yàn)要求而不同，并根據(jù)這些來確定。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地確定哪一種試驗(yàn)程序是合適的，并可以利用這種試驗(yàn)程序進(jìn)行試驗(yàn)。此外，本發(fā)明還披露了由本發(fā)明人使用的特定裝置和試驗(yàn)步驟。
現(xiàn)在參看圖1，其中示出了在常規(guī)的座結(jié)構(gòu)中的模載體的剖視圖。由圖1可見，在模載體4的電路焊盤4b和裸模2的連接焊盤2a之間的電接觸是通過彈性探針4a實(shí)現(xiàn)的。具體地說，模載體4包括多個(gè)電路焊盤4b，其排列和裸模2的連接焊盤2a相應(yīng)，使得當(dāng)裸模2被正確地置于模載體4的上方時(shí)，裸模2的連接焊盤2a準(zhǔn)確地在模載體4的電路焊盤4b的上方對準(zhǔn)。在模載體4的表面上設(shè)置電路焊盤4b的方法是已有的，并為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。導(dǎo)電彈性探針4a被永久性地設(shè)置在電路焊盤4a上，其中彈性探針4a被設(shè)計(jì)用于連續(xù)且重復(fù)地和彈性探針和不同的模2的連接焊盤2a之間，或者在彈性探針和任何其它類型的導(dǎo)電探針之間，或者在彈性探針和包括其它彈性探針的引線之間建立電的連續(xù)性。具體地說，在探針被置于電路焊盤4b上之后，它們被固化，從而形成彈性的非粘結(jié)的表面，以便支持和其它導(dǎo)體的重復(fù)接觸。不要求在膜2上的每個(gè)連接焊盤2a具有在模載體4上的一個(gè)相應(yīng)的電路焊盤4b。在模載體4上要求的電路焊盤4b只是這樣一些電路焊盤，通過這些焊盤在試驗(yàn)期間要施加或測量電信號。不過，為了簡化和工程上的經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)選實(shí)施例包括模載體4上的一個(gè)這樣的焊盤圖形，其是裸模2上的連接焊盤的鏡像。此外，電路焊盤的形狀或尺寸可以改變，只要可以和載體的導(dǎo)電的彈性探針建立永久的接觸即可。
參見圖1，模載體4上的每個(gè)電路焊盤4b含有被永久地固定在其上的導(dǎo)電的彈性探針4a?？梢岳貌煌椒ㄔ陔娐泛副P4b上淀積這些導(dǎo)電彈性探針4a。不過，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，最滿意的一種方法是，利用絲網(wǎng)印刷或模板印刷在電路焊盤4b上印制導(dǎo)電彈性探針4a，并利用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法進(jìn)行固化。例如，見美國專利US5074947，該專利在此列為參考。此外，應(yīng)當(dāng)理解，使用這些技術(shù)，例如光刻、分配、圖形印刷和轉(zhuǎn)移印刷，形成彈性探針或聚合物凸起，都落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
彈性探針的成分并不重要，只要彈性探針4a滿足某個(gè)性能準(zhǔn)則便可。對于試驗(yàn)裸模的性能準(zhǔn)則包括(1)彈性體必須能夠經(jīng)受寬的溫度范圍，最低為-55℃，最高為125℃(在軍用準(zhǔn)則的情況下)；(2)彈性探針4a在結(jié)構(gòu)上必須有些展性；以及(3)彈性探針4a必須在寬的頻率范圍內(nèi)提供低的輸出電阻，并且必須由于利用合適的如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的導(dǎo)電涂敷劑涂敷而能夠自由地導(dǎo)電。如果所披露的裝置要用于試驗(yàn)其它小間距器件或離散的器件，則這些要求可以改變。例如，一種軍用檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求最低溫度為-65℃，最高溫度為175℃。這種變化也是披露的本發(fā)明的一部分。此外，重要的是，彈性探針4a能夠在多種用途中保持其特性?？刹捎玫膹椥圆牧习ǖ幌抻诰郗h(huán)氧化物、聚苯乙烯、聚酰亞胺和其它彈性聚合物與環(huán)氧化物。最佳的材料是導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂。使樹脂具有導(dǎo)電性的合適的涂敷劑包括鎢、金、銅和銀。最佳的涂敷劑是銀，其被用于提供導(dǎo)電的黏合劑，如Kulesza等人的美國專利5196371和5237130所述，在此列為參考。不過，利用導(dǎo)電的聚合物這個(gè)構(gòu)思包括利用類似的以及未研制的化合物，也可以利用其它的此處未提到的涂敷劑，這些都落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
至少有3種裝置可以用于把空的半導(dǎo)體模2定位在被永久地固定在模載體4的電路焊盤4b上的彈性探針4a上。圖2表示用于定位的一種裝置，即調(diào)準(zhǔn)模板6。調(diào)準(zhǔn)模板6被永久地固定在模載體4上(圖1，3，5和6)。參看圖2，調(diào)準(zhǔn)模板6包括和被試驗(yàn)的裸模2的尺寸和形狀相應(yīng)的孔8。這調(diào)準(zhǔn)模板6被設(shè)計(jì)用于接收裸模2，并用于使膜2的連接焊盤2a的圖形和模載體4的相應(yīng)的導(dǎo)電彈性探針4a對準(zhǔn)。
再次參看圖2，調(diào)準(zhǔn)模板6具有一個(gè)外部周邊，其尺寸和形狀基本上和模載體4的外部周邊相同。此外，調(diào)準(zhǔn)模板6由一種物質(zhì)制成，其熱膨脹系數(shù)和模載體4的熱膨脹系數(shù)相匹配，并被設(shè)計(jì)用于永久性地被固定在模載體4的頂上。例如，調(diào)準(zhǔn)模板6可以由以下材料制成聚酰亞胺板、印刷電路板、陶瓷材料或其它高溫高介電強(qiáng)度的材料。相應(yīng)的模載體4可以由以下材料制成印刷電路板、陶瓷或其它高溫高介電強(qiáng)度的材料。如圖1，3，5和6所示，調(diào)準(zhǔn)模板6被固定在載體4的上表面上。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，使用陶瓷基片材料制造模載體4，并利用聚酰亞胺的調(diào)準(zhǔn)模板6。專業(yè)人員也可以利用印刷電路板之外的材料制造模載體，利用聚酰亞胺板之外的材料制造調(diào)準(zhǔn)板，這并不是重要的。因而，實(shí)際的實(shí)施例或者調(diào)準(zhǔn)板的材料并不重要，并且這都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在用于使模固定以便進(jìn)行試驗(yàn)的裝置的另一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置來限定要用于放置裸模2的區(qū)域的小而結(jié)實(shí)的凸起，此處“引導(dǎo)點(diǎn)9”被永久性地設(shè)置在模載體4上。參看圖4，裸模2(未示出)被設(shè)置在引導(dǎo)點(diǎn)9的圖形內(nèi)，使得當(dāng)把模2放置在引導(dǎo)點(diǎn)9的圖形內(nèi)時(shí)，裸模2的連接焊盤2a(未示出)和模載體4的彈性探針4a接觸。將這些引導(dǎo)點(diǎn)9的設(shè)置看作一系列的圍墻柱是有助于理解的，其限定一個(gè)模的形狀的周邊，模2被精確地裝配在引導(dǎo)點(diǎn)9的周邊內(nèi)。圖4是說明模載體4的電路焊盤4b的排列與引導(dǎo)點(diǎn)9的排列之間的關(guān)系的頂視圖。注意并不是所有的電路焊盤4b都包括導(dǎo)電的彈性探針4a。只有需要的以下電路焊盤才包括導(dǎo)電的彈性探針，至少是，必須經(jīng)由其上施加或者監(jiān)視電信號的那些電路焊盤包括彈性探針4a。不過，由于其它原因，專業(yè)人員可以確定是否需要設(shè)置附加的彈性探針。例如，由于結(jié)構(gòu)支撐的要求或者由于工程經(jīng)濟(jì)性的考慮，可以采用“額外”的探針4a。
在用于定位的裝置的另一個(gè)實(shí)施例中，利用機(jī)器人裝置(未示出)，即計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械臂，從輸入陣列或“格柵結(jié)構(gòu)形堆”(未示出)中取出模2，并以高的精度將其放在模載體4上，并在模載體4的彈性凸起4a上保持著裸模2，使得模連接焊盤2a和載體4的電路焊盤4b之間保持電的連續(xù)性。為了建立這個(gè)電的連續(xù)性，機(jī)器人臂(未示出)不僅這樣使模定位，使得模連接焊盤2a和模載體4的電路焊盤4a處于接通對準(zhǔn)狀態(tài)，而且還對模2施加推力至少使連接焊盤2a和導(dǎo)電彈性探針4b處于牢固的電接觸狀態(tài)。所述機(jī)器人機(jī)構(gòu)被編程，用于把模2以高的精度重復(fù)地設(shè)置在模載體上，從而比用手工操作提供較高的生產(chǎn)率。為了提供放置精度，可以使用利用機(jī)器人機(jī)構(gòu)的光學(xué)對準(zhǔn)。機(jī)器人機(jī)構(gòu)也可以用于從載體4上除去被試驗(yàn)的模2，并把其放在合適的輸出陣列中或材料堆中，以便把好模2和有缺陷的模分開。這個(gè)實(shí)施例的明顯的優(yōu)點(diǎn)在于，可以利用低的總的勞動成本以流水線方式進(jìn)行試驗(yàn)。
用于使模和給定的試驗(yàn)儀器相連的裝置至少有3個(gè)實(shí)施例。一個(gè)實(shí)施例示于圖1，其中用于連接的裝置是標(biāo)準(zhǔn)的電路布線，所述電路布線使模載體4的電路焊盤4b和電路焊盤的引線5電氣相連。模載體4的每個(gè)電路焊盤4b和模載體4的至少一個(gè)引線5相連。
圖1示出了處于調(diào)準(zhǔn)板6內(nèi)的裸模2，其中裸模2的連接焊盤2a和被永久地固定在模載體4的電路焊盤4b上的彈性探針4a處于接觸狀態(tài)，彈性探針4b又通過連接引線4c和各個(gè)引線5相連。為了使本發(fā)明被清楚地說明，圖中表示的裸模2具有升高的連接焊盤2a。不過，一般連接焊盤2a凹入模中。因而，探針4a的可延展的性質(zhì)有助于在連接焊盤2a和探針4a之間建立連續(xù)性。用于連接模載體和其它電路的引線5和連線4c(以及圖3中的載體連接器10的連線10b)的成分和方位可以改變，因而不是本發(fā)明的主要部分。
不過，可能有不和電路焊盤4b相連的模載體4上的引線5。在電路焊盤4b和引線5之間準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)和電氣互連根據(jù)在試驗(yàn)時(shí)必須要建立電的連續(xù)性的模2的連接焊盤2a的數(shù)量而定。因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)按照被試驗(yàn)的具體的模2的試驗(yàn)要求而有很大不同，所以這里不能指定一個(gè)特定的實(shí)施例。不過，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不用經(jīng)過試驗(yàn)便能確定應(yīng)當(dāng)采取什么樣的互連方法。
在用于連接的裝置的第二個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，模載體4和載體連接器10相匹配。模載體4的電路焊盤4b被放置在模載體4的上表面上，而其連接焊盤4d被設(shè)置在其下表面上。載體連接器的連接焊盤10a通過連接線10b單獨(dú)地和載體連接器10的引線5相連。
模載體4的連接焊盤4d和載體連接器10的連接焊盤10a可以以任何形式設(shè)置。一種好的排列是使模載體4的一行連接焊盤4d位于模載體4的每端。載體連接器10包括類似的結(jié)構(gòu)，其中在載體連接器10上的一行載體連接器的連接焊盤10a被設(shè)計(jì)用于和模載體4的一行連接焊盤4d實(shí)現(xiàn)電接觸。載體連接器的連接焊盤10a的排列是不重要的，只要其布局和模載體4的連接焊盤4d相應(yīng)，或者是它的鏡像即可。這個(gè)使用載體連接器10的實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，一個(gè)載體連接器10可以連接多個(gè)具有相應(yīng)排列的連接焊盤4d的模載體4。
在用于連接的裝置的第三個(gè)實(shí)施例中，如圖5所示，表面安裝的載體連接器12被固定在老化的板“或母板”14的表面上。不過，代替利用必須被焊接在老化板14上的金屬銷(未示出)，這種表面安裝載體連接器12使用一種彈性互連引線12a，如美國專利5074947所披露的，用于在老化板連接焊盤14a和模載體4的底連接焊盤4d之間建立電的連續(xù)性。使用這種類型的載體連接器作表面安裝用是有利的，因?yàn)楹洼d體連接器12或和任何其它利用金屬引線5而需要焊接各個(gè)引線5的裝置相比，在安裝時(shí)節(jié)省勞力。此外，彈性互連引線12a和標(biāo)準(zhǔn)的載體連接器的薄的金屬引線5a相比具有增加的頻帶寬度。
再次參見圖2，陶瓷墊片7a被設(shè)計(jì)用于被放置在調(diào)準(zhǔn)模板6和用于容納模載體4、調(diào)準(zhǔn)模板6和裸模2的生產(chǎn)座(未示出)的座蓋7(圖1)之間。墊片的用途是把模壓緊在彈性探針4a上。不過，墊片和生產(chǎn)座(未示出)被這樣設(shè)計(jì)，使得熱電冷卻器(TEC)30(圖5)可以代替墊片7a，以便可以在高的或低的環(huán)境溫度下進(jìn)行試驗(yàn)。
參見圖5，圖中示出了輔助冷卻熱交換器24、熱電冷卻器30、裸模2、模載體4和表面安裝載體連接器12之間的優(yōu)選的機(jī)械的和物理的關(guān)系。TEC30被設(shè)置在和裸模2相鄰的位置，并被推動使其和裸模2直接接觸。此外，輔助冷卻熱交換器24被推動使其靠緊TEC的熱的一側(cè)。當(dāng)模2必須在非室溫下試驗(yàn)時(shí)，或者當(dāng)需要去除裸模2的內(nèi)部發(fā)熱時(shí)，使用這種結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠支持所有已知的裸模2的處理，包括軍用檢驗(yàn)在內(nèi)所需的溫度范圍。具體地說，軍用檢驗(yàn)要求模2在-55℃和+125℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行檢驗(yàn)。如果使用這種結(jié)構(gòu)試驗(yàn)離散元件或其它器件，專業(yè)人員應(yīng)當(dāng)確保其TEC能夠支持嚴(yán)格的溫度范圍。
有多種方法可以用于在擴(kuò)展的溫度下進(jìn)行試驗(yàn)期間加熱或冷卻模2。一種方法包括把模2和模載體4放置在某種溫度強(qiáng)制單元(未示出)的加熱/冷卻室內(nèi)。
不過，加熱和冷卻室(未示出)和TEC/輔助冷卻器相比，升高或降低模的溫度需要較長的時(shí)間。如圖5所示，TEC 30能夠快速地升高或降低模2的溫度，這是因?yàn)槠渲惺褂脗鲗?dǎo)式熱交換器，而不是對流式熱交換器。使用這種系統(tǒng)能夠大大減少總的試驗(yàn)時(shí)間，因此，降低進(jìn)行試驗(yàn)的成本。例如，使用對流溫度強(qiáng)制裝置，如對流箱(未示出)可以利用幾倍的時(shí)間才能使模2達(dá)到所需的溫度。使用熱電冷卻器/加熱器的方法是本領(lǐng)域中熟知的，并且可以由這種裝置的賣主容易地確定。
圖5所示的熱電冷卻器包括用于保持模的真空管線26。可以使用輔助冷卻系統(tǒng)，包括入口管線24a和出口管線24b，用于通過輔助冷卻系統(tǒng)24使冷卻水循環(huán)，其又進(jìn)一步冷卻TEC的熱側(cè)。最后，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，用氮?dú)馇逑茨？赡苁怯欣模梢宰柚菇Y(jié)霜。
參見圖6，夾具20在常規(guī)的烘箱中進(jìn)行的老化試驗(yàn)。固定在模載體4上的夾具20將保持模2使其定位，使得模2的連接焊盤2a和被永久性地固定在模載體4的電路焊盤4b上的導(dǎo)電的彈性探針4a保持電的連續(xù)性。為了使用圖6的夾具20，只需要把模2放置在圖2所示的調(diào)準(zhǔn)板6的孔8內(nèi)，然后順時(shí)針轉(zhuǎn)動旋鈕20d。螺栓20b將通過夾板20a向下轉(zhuǎn)動，借以使夾具壓板20c向下推動裸模2靠緊導(dǎo)電的彈性凸起4a。注意如果陶瓷墊片被放置在生產(chǎn)座內(nèi)，生產(chǎn)座(未示出)可以完成相同的任務(wù)。因?yàn)槟］d體4和載體連接器10導(dǎo)電性地連接，載體連接器10可以插入老化板14中(圖5)，用于連續(xù)進(jìn)行老化處理。老化板14又通過按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)布線和各個(gè)試驗(yàn)設(shè)備相連。
從歷史上看，模2在封裝之后已被老化。因?yàn)楹头庋b的外部引線的電連接可以被容易地保持，所以在封裝的模的老化處理期間沒有什么理由擔(dān)心會失去電的連續(xù)性。不過，因?yàn)檫@單個(gè)的裸模2不被永久地封裝，在老化期間可能會不再保持連續(xù)的電接觸。因此，對裸模2的老化方法可以包括進(jìn)行連續(xù)的或定期的電子數(shù)據(jù)采樣，以便確保維持電的連續(xù)性。一旦模2成功地完成“老化”和老化后的電試驗(yàn)，模2便可以加上標(biāo)簽，表明是“確實(shí)的好?！?。
雖然“老化”是在電子工業(yè)中廣泛使用的一個(gè)技術(shù)術(shù)語，但是本發(fā)明人的關(guān)于空的半導(dǎo)體模的老化處理如下首先，模2被放置在生產(chǎn)座(未示出)內(nèi)，或者被放置在模夾20內(nèi)，如圖6所示，進(jìn)行預(yù)老化電試驗(yàn)。一旦模2處于生產(chǎn)座(未示出)內(nèi)或者模夾20內(nèi)，其便和一種電試驗(yàn)設(shè)備相連，以便對模進(jìn)行復(fù)雜的功能試驗(yàn)。換句話說，模在這些方面進(jìn)行試驗(yàn)，使得專業(yè)人員可以確定每個(gè)模的各種功能都是正常的?；蛘?，模2應(yīng)當(dāng)被放置在和TEC30在熱方面相連的模載體4內(nèi)，如圖5所示，然后在增加或減少的溫度下進(jìn)行復(fù)雜的試驗(yàn)和操作。在高溫下(或低溫下)進(jìn)行預(yù)老化試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)在于，使有缺陷的模更容易被發(fā)現(xiàn)。顯然，通過盡快地識別有缺陷的?？梢怨?jié)省費(fèi)用。專業(yè)人員可以利用任何類型的生產(chǎn)座，只要其可以容納模載體4和調(diào)準(zhǔn)模板6即可。為了完全實(shí)施上述的本發(fā)明，生產(chǎn)座還必須能夠容納墊片7a，其尺寸限定的幾何空間和由熱電冷卻器30限定的幾何空間相同。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易確定這種座的具體設(shè)計(jì)，以便在生產(chǎn)環(huán)境中實(shí)施本發(fā)明。
一旦模成功地完成預(yù)老化電試驗(yàn)，不論在室溫下或者在高溫下，模2和模載體4，不論在生產(chǎn)座內(nèi)還是在模夾具20內(nèi)，都和老化板14相連，然后被放入烘箱內(nèi)(未示出)，并在升高的溫度下保持一段按照試驗(yàn)規(guī)定或檢驗(yàn)規(guī)定的一個(gè)時(shí)間。本發(fā)明人的優(yōu)選的預(yù)老化方法在高溫下對模進(jìn)行試驗(yàn)。不過，其它的試驗(yàn)方法可能要求在低溫下進(jìn)行。老化處理的一個(gè)例子在125℃的烘箱內(nèi)通過老化板14對模2最少操作24小時(shí)。對于某些應(yīng)用，模2可以被保持在烘箱中長達(dá)168小時(shí)(對其它器件可能更長)。模2在烘箱內(nèi)被保持的時(shí)間以及烘箱的溫度由具體模所遵守的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)確定。
雖然模2在烘箱內(nèi)，但是模在小于或等于其全部性能容量的條件下被“使用”或操作。此外，可以重復(fù)地對操作進(jìn)行監(jiān)視，以便確保模2被成功地操作或者確保老化處理期間維持電的連續(xù)性。因?yàn)槟?被容納在暫時(shí)的封裝內(nèi)，因而可能不處于連續(xù)導(dǎo)電的狀態(tài)，所以給定的輸出信號或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容可以被重復(fù)地檢查，從而證實(shí)新的信號或數(shù)據(jù)正在被引入模中，并且證實(shí)模2正在滿意地處理這些信號和數(shù)據(jù)。最后，應(yīng)當(dāng)注意，可以利用熱電冷卻器代替烘箱進(jìn)行這些老化處理。不過，實(shí)際上，在烘箱中進(jìn)行老化試驗(yàn)?zāi)軌蛲瑫r(shí)對大量的模進(jìn)行老化，因而是優(yōu)選的。
在老化之后，進(jìn)行老化后的電試驗(yàn)。老化后的電試驗(yàn)包括在25℃下(環(huán)境溫度或室溫)對模進(jìn)行電試驗(yàn)，然后在高溫下，高達(dá)125℃下進(jìn)行試驗(yàn)，最后在低溫下，可以低至-55℃，進(jìn)行試驗(yàn)。所需的溫度和用于復(fù)雜的電試驗(yàn)的時(shí)間長度也取決于對特定的模2所應(yīng)用的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。利用熱電冷卻器30進(jìn)行老化后試驗(yàn)大大加快了試驗(yàn)過程，因?yàn)闊犭娎鋮s器和輔助冷卻熱交換器相結(jié)合大大減少了用于升高或降低裸模2的溫度所需的時(shí)間，該時(shí)間大約在1分鐘內(nèi)。此外，進(jìn)行這些在各種溫度下的一系列試驗(yàn)可以不必把模進(jìn)行物理地移動或重新和其它設(shè)備連接。
為了合適地應(yīng)用本發(fā)明，在把裸模2放置到導(dǎo)電彈性探針4a上之前需要對裸模2的每個(gè)連接焊盤進(jìn)行清潔。在連接焊盤2a上形成的氧化物可以引起高電阻，因而阻止探針4a和焊盤2a實(shí)現(xiàn)電接觸。在連接焊盤2a上形成的氧化物可以通過化學(xué)方法、超聲波方法、通過使用某種刮磨裝置的物理方法或者通過一些其它方法，例如離子刻蝕而被除去。應(yīng)當(dāng)注意，在整個(gè)處理期間，模2必須被正確地處理，以便阻止其由于寄生的靜電電荷而被破壞。
現(xiàn)在參看圖7，圖7示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中試驗(yàn)座100適用于包括半導(dǎo)體晶片的小間距器件。和圖1-6的裸模試驗(yàn)座類似，試驗(yàn)座100適用于接收小間距器件30，所述小間距器件30包括多個(gè)接觸點(diǎn)32，所述接觸點(diǎn)32和試驗(yàn)座100的導(dǎo)電彈性探針34接觸。如同圖1-6的用于裸模2的試驗(yàn)座一樣，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，利用常規(guī)方式(例如利用Epoxy Technology of Boston，Massachusetts的方法)在電路焊盤36上印制可展的導(dǎo)電彈性探針，所述電路焊盤36是載體38的一部分。此外，由圖7的實(shí)施例可見，載體38還包括在載體38的底部的連接焊盤40，其中電路焊盤36通過軌跡42和連接焊盤40相連。
為了完成電路，圖7的試驗(yàn)座100還包括載體連接器44，其由連接器引線46構(gòu)成，并適用于和載體38的連接焊盤40實(shí)現(xiàn)電接觸。還可以看出，載體連接器44包括軌跡48，其使連接器引線46和外部電路(未示出)相連。此外，由圖可見，試驗(yàn)座100被直接安裝在高溫印刷電路板90上。
繼續(xù)參看圖7的試驗(yàn)座100，試驗(yàn)座100包括多個(gè)壁110，其形成孔120，小間距器件30被通過該孔放置，使得和載體38的彈性探針接觸。如同圖1-6的用于試驗(yàn)裸模2的試驗(yàn)座一樣，重要的是使小間距器件30的接觸點(diǎn)32和試驗(yàn)座100的探針34正確地對準(zhǔn)。因而，為了實(shí)現(xiàn)對準(zhǔn)，小間距器件30通過調(diào)準(zhǔn)模板70被向下推動，如箭頭60所示，其中在接觸點(diǎn)32和載體38之間實(shí)現(xiàn)正確地對準(zhǔn)。更具體地說，當(dāng)小間距器件30通過調(diào)準(zhǔn)板70插入時(shí)，接觸點(diǎn)32必須和探針34對準(zhǔn)。
雖然調(diào)準(zhǔn)模板70可以由不同的材料構(gòu)成并利用不同的方式加工，但是調(diào)準(zhǔn)模板70應(yīng)當(dāng)仔細(xì)地設(shè)計(jì)和制造，以便在試驗(yàn)和老化期間得到并保持正確地對準(zhǔn)。更具體地說，因?yàn)橐呀?jīng)知道，用于制造試驗(yàn)座和調(diào)準(zhǔn)模板的各種材料在老化期間會發(fā)生膨脹與收縮，重要的是制造和試驗(yàn)座具有相同熱膨脹系數(shù)的調(diào)準(zhǔn)板，并利用具有良好的熱穩(wěn)定性的材料進(jìn)行制造。否則，在最壞的情況下，在試驗(yàn)處理期間，半導(dǎo)體晶片可能不能和試驗(yàn)座100的探針對準(zhǔn)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，試驗(yàn)座100和調(diào)準(zhǔn)板利用聚醚亞胺制成，例如Ultem1000聚醚亞胺。這種聚醚亞胺提供高的介電強(qiáng)度和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，因而是理想的。此外，調(diào)準(zhǔn)模板70利用激光進(jìn)行加工，從而確保精度。對于當(dāng)前的半導(dǎo)體晶片處理技術(shù)，激光加工的調(diào)準(zhǔn)模板70可以用于正確地對準(zhǔn)半導(dǎo)體晶片30，即使在半導(dǎo)體晶片30上具有5000或10000個(gè)連接焊盤32，因?yàn)榘雽?dǎo)體晶片30的整個(gè)尺寸是非常小的。在本實(shí)施例中，試驗(yàn)座100和調(diào)準(zhǔn)模板70是由Ultem聚醚亞胺制造的。不過，座100被安裝在高溫印刷電路板90上，如圖7所示。
繼續(xù)參看圖7的試驗(yàn)座100，還示出了蓋80，在試驗(yàn)期間或在老化期間，其可以用于沿向下的方向60推動小間距器件30，使其固定。不過，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，蓋80利用類似于圖5所示的熱電冷卻器30的熱電冷卻器代替，其中TEC的尺寸和形狀適用于代替裸模2推進(jìn)半導(dǎo)體晶片30。
重要的是，注意到圖7中含有連接焊盤32，電路焊盤36，彈性探針34和為清楚起見而不按比例繪制的連接焊盤40。例如，某些小間距器件，即半導(dǎo)體晶片，可以具有5000個(gè)這種連接焊盤32。因而，和試驗(yàn)座相比，探針34、連接焊盤32、和電路焊盤36的相對尺寸是非常小的。不過本領(lǐng)域技術(shù)人員通過使用附圖中的這種放大的特點(diǎn)，可以更容易地理解本發(fā)明。此外，如前所述，例如圖7的載體38的電路焊盤36的尺寸或形狀可以修正，只要和彈性探針34(圖7)實(shí)現(xiàn)永久的電接觸即可。
現(xiàn)在參看圖8，圖中示出了調(diào)準(zhǔn)模板70的透視圖，調(diào)準(zhǔn)模板70包括孔72，當(dāng)小間距器件30通過孔72被向著朝下的方向60推進(jìn)時(shí)，該孔適用于和小間距器件30例如半導(dǎo)體晶片配合。此外，可以看出，小間距器件30還包括多個(gè)光學(xué)標(biāo)記74，其用于利用光學(xué)方法使半導(dǎo)體晶片30和光學(xué)裝置(未示出)對準(zhǔn)。
繼續(xù)參看圖8，圖中示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中調(diào)準(zhǔn)模板70被用于把小間距器件30放置在合適的對準(zhǔn)位置，而標(biāo)準(zhǔn)的用于對準(zhǔn)半導(dǎo)體器件的光學(xué)裝置用于把預(yù)先指定的標(biāo)記74定位在小間距器件30上，并用于調(diào)整小間距器件30的對準(zhǔn)。用于對準(zhǔn)小間距器件30或裸模2(圖1)的光學(xué)裝置和使用這種裝置的方法是公知的，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地理解。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例(未示出)中，這種光學(xué)裝置被用于對準(zhǔn)小間距器件30，小間距器件30利用真空裝置代替調(diào)準(zhǔn)模板70被保持定位。小間距器件的位置通過調(diào)整真空裝置的位置進(jìn)行調(diào)整。不過，還是有許多不同的可以用于處理和移動小間距器件30的裝置，其每個(gè)裝置都可以利用本發(fā)明。
如同
背景技術(shù)：
中所述，生產(chǎn)集成電路的現(xiàn)有技術(shù)的方法包括使用晶片探針進(jìn)行簡單的直流或交流試驗(yàn)，以便預(yù)先消除半導(dǎo)體晶片30上的80％的壞模76，然后鋸開晶片30并封裝裸模2，從而在進(jìn)行檢驗(yàn)試驗(yàn)之前形成集成電路。檢驗(yàn)集成電路的處理包括進(jìn)行100％的預(yù)老化試驗(yàn)，然后進(jìn)行老化，再然后進(jìn)行100％老化后試驗(yàn)。此時(shí)，具有故障的集成電路被排除，其余的為了銷售或使用而進(jìn)行處理。不過，利用本發(fā)明，可以使用不同的方法生產(chǎn)集成電路和在半導(dǎo)體晶片上形成的其它半導(dǎo)體器件，大大減少了由半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)的各個(gè)集成電路的試驗(yàn)步驟。
現(xiàn)在再次參看圖1，本發(fā)明用于生產(chǎn)晶片的方法包括進(jìn)行晶片階段的老化試驗(yàn)步驟。具體地說，因?yàn)閳D7的試驗(yàn)座100可以和小間距器件30(在本例中即半導(dǎo)體晶片)的連接焊盤32實(shí)現(xiàn)電接觸，所以在老化試驗(yàn)期間，在半導(dǎo)體晶片上的各個(gè)?？梢员辉囼?yàn)。在老化試驗(yàn)期間，產(chǎn)生一種“圖形”，其跟蹤小間距器件30上的已經(jīng)損壞的模76。術(shù)語“圖形”用于表示以這種方式進(jìn)行的對損壞的模76的任何種類的記錄，使得損壞的模76可以被確定和分離。應(yīng)當(dāng)理解，一般地說，對裸模進(jìn)行老化試驗(yàn)的方法可以采用本發(fā)明對半導(dǎo)體晶片進(jìn)行老化的方法實(shí)施。因而，老化可以在烘箱中進(jìn)行，或者利用熱電冷卻器進(jìn)行。
當(dāng)小間距器件30在老化后被切割以便分離模76時(shí)，由圖形指示的有缺陷的模76被分開并被丟棄。在把有缺陷的模76從小間距器件30分開之后，剩余的裸模2進(jìn)行全部試驗(yàn)，從而證實(shí)裸模2的全部正確的性能。對于這個(gè)試驗(yàn)階段，可以利用上述的圖1-6的試驗(yàn)座。經(jīng)過這個(gè)試驗(yàn)階段的裸模2被稱為好模，其可以作為集成電路或者作為多芯片組件的一部分被單獨(dú)地封裝。此外，在晶片階段的老化和切割之后，在被充分試驗(yàn)之前，剩余的裸模2也可以被封裝。
值得注意，在晶片階段老化試驗(yàn)期間，將檢測出大部分有缺陷的模76。因而，因?yàn)樾￠g距器件30可以含有多達(dá)幾千個(gè)模76，事實(shí)上，在生產(chǎn)確實(shí)的好模2的過程中取消任何步驟都可以節(jié)省幾千個(gè)步驟，其中每個(gè)步驟用于晶片上的每個(gè)模76。因而，例如，如果一個(gè)晶片含有2000個(gè)模76，其中400個(gè)是壞的，這400個(gè)壞模按照當(dāng)前的技術(shù)在其被切開之前通過檢測晶片被識別。這400個(gè)壞模在老化之前被丟棄。如果剩余的1600個(gè)中的50個(gè)是有缺陷的，它們將在封裝與老化之后被識別。因此，可以理解，使用本發(fā)明的改進(jìn)的技術(shù)，可以消除以下制造步驟檢測晶片以便確定400個(gè)壞模的步驟；1600個(gè)預(yù)老化試驗(yàn)；50個(gè)老化后的壞模的封裝。此外，老化各個(gè)封裝模的主要成本將相應(yīng)地大大減少。
上面的說明只是本發(fā)明的實(shí)際例子，不脫離本發(fā)明的構(gòu)思可以在尺寸、形狀、材料元素的組合方面作出各種改變。在試驗(yàn)裸模2或其它小間距器件的方法方面也可以作出改變，例如半導(dǎo)體晶片、芯片大小的封裝、印刷電路板、球柵陣列(BGA)封裝、平柵陣列(LGA)封裝以及使用探針卡的單模/多模。例如，通過消除老化試驗(yàn)步驟可以滿足已知具有低的故障率的成熟的?；蚱骷臋z驗(yàn)要求。作為另一個(gè)例子，參照裸模2進(jìn)行的跟蹤也應(yīng)用于試驗(yàn)小間距器件30，例如上面說明的或者沒有提到的。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于上述的特定實(shí)施例或方法，根據(jù)上面的說明和附圖，不脫離本發(fā)明的構(gòu)思可以作出可以作出許多改變和改型。
此外，應(yīng)當(dāng)理解，按照要被試驗(yàn)的小間距器件的類型，載體和本發(fā)明的方法可以改變。例如，如果圖7的小間距器件30是印刷電路板，則老化試驗(yàn)的要求可以修正甚至被取消。因此，可以看出，本發(fā)明旨在說明一種用于試驗(yàn)小間距器件的試驗(yàn)座，而并不限于裸模和半導(dǎo)體晶片，而是適用于任何小間距器件。因而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易理解，根據(jù)特定的小間距器件，可以進(jìn)行載體的物理尺寸的改變，或許還有用于進(jìn)行試驗(yàn)的方法(由試驗(yàn)?zāi)康臎Q定)的改變。這種改變可能是需要的，以便試驗(yàn)小間距器件，例如裸模，未封裝的半導(dǎo)體器件，例如半導(dǎo)體晶片、以及封裝的半導(dǎo)體器件和用于試驗(yàn)或承載半導(dǎo)體器件的現(xiàn)代電路裝置，例如包括探針卡，空的印刷電路板，填滿的印刷電路板，球柵陣列，平柵陣列，陶瓷球柵陣列和芯片大小的組件。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括其上具有接點(diǎn)焊盤的基片；以及形成在所述接點(diǎn)焊盤上的可展的彈性探針，所述探針用于幫助在所述接點(diǎn)焊盤和電氣器件的相應(yīng)的接點(diǎn)焊盤之間形成暫時(shí)的電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述可展的彈性探針借助于絲網(wǎng)印刷導(dǎo)電的聚合物而被形成。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述可展的彈性探針借助于模板印刷導(dǎo)電的聚合物而被形成。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述可展的彈性探針借助于使用導(dǎo)電的聚合物通過光刻步驟而被形成。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述可展的彈性探針借助于使用導(dǎo)電的聚合物通過分散(dispensing)步驟而被形成。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述可展的彈性探針借助于使用導(dǎo)電的聚合物通過圖形印刷步驟而被形成。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述可展的彈性探針借助于使用導(dǎo)電的聚合物通過轉(zhuǎn)印步驟而被形成。
8.一種系統(tǒng)，包括其上具有接點(diǎn)焊盤的基片；以及被形成在所述接點(diǎn)焊盤上的可展裝置，所述裝置被永久性地且剛性地和所述接點(diǎn)焊盤相連，用于幫助在所述接點(diǎn)焊盤和電氣器件的相應(yīng)的接點(diǎn)之間建立暫時(shí)的電連接。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述可展裝置包括通過光刻步驟形成的導(dǎo)電的聚合物凸起。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述可展裝置包括通過分散步驟形成的導(dǎo)電的聚合物凸起。
11.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述可展裝置包括通過圖形印刷步驟形成的導(dǎo)電的聚合物凸起。
12.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述可展裝置包括通過轉(zhuǎn)印步驟形成的導(dǎo)電的聚合物凸起。
13.一種用于形成一種裝置的方法，其可用于在所述裝置和一種電氣器件之間建立重復(fù)的接觸，包括以下步驟提供一種基片；在所述基片上形成一個(gè)或幾個(gè)焊盤；在所述一個(gè)或幾個(gè)焊盤上淀積一種導(dǎo)電的粘結(jié)材料，借以使所述導(dǎo)電的粘結(jié)材料和所述一個(gè)或幾個(gè)焊盤永久性地連接；使所述導(dǎo)電的粘結(jié)材料固化，使其成為非粘結(jié)的。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述淀積步驟通過在所述一個(gè)或幾個(gè)焊盤上通過模板印刷所述導(dǎo)電粘結(jié)材料來實(shí)現(xiàn)。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述淀積步驟通過在所述一個(gè)或幾個(gè)焊盤上絲網(wǎng)印刷所述導(dǎo)電粘結(jié)材料來實(shí)現(xiàn)。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述淀積步驟通過在所述一個(gè)或幾個(gè)焊盤上使用所述導(dǎo)電粘結(jié)材料通過光刻步驟來實(shí)現(xiàn)。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述淀積步驟通過在所述一個(gè)或幾個(gè)焊盤上分散所述導(dǎo)電粘結(jié)材料來實(shí)現(xiàn)。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述淀積步驟通過在所述一個(gè)或幾個(gè)焊盤上通過圖形印刷所述導(dǎo)電粘結(jié)材料來實(shí)現(xiàn)。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述淀積步驟通過在所述一個(gè)或幾個(gè)焊盤上通過轉(zhuǎn)印所述導(dǎo)電粘結(jié)材料來實(shí)現(xiàn)。
20.一種能夠在第一元件和第二元件之間建立重復(fù)的接觸的系統(tǒng)，包括；其上具有接點(diǎn)焊盤的基片，所述基片形成所述第一元件的一部分；以及形成在所述接點(diǎn)焊盤上的可展裝置，所述裝置被永久性地且剛性地和所述接點(diǎn)焊盤相連，用于幫助在所述接點(diǎn)焊盤和所述第二元件的相應(yīng)的接點(diǎn)之間建立暫時(shí)的電連接，以便實(shí)現(xiàn)一種操作。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述操作包括在所述第一元件和所述第二元件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。
22.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述操作包括在所述第一元件和所述第二元件之間進(jìn)行能量傳遞。
23.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述操作包括從所述第一元件和所述第二元件中至少一個(gè)采集數(shù)據(jù)。
24.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述操作包括對所述第一元件和所述第二元件中的至少一個(gè)進(jìn)行測量。
25.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述操作包括關(guān)于對所述第一元件和所述第二元件中的至少一個(gè)進(jìn)行至少一部分識別處理。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述識別處理包括關(guān)于所述第一元件和所述第二元件中至少一個(gè)的圖形識別。
全文摘要
一種用于小間距器件的系統(tǒng),所述小間距器件包括單個(gè)的裸模,半導(dǎo)體晶片,芯片大小的組件,印刷電路板等,所述系統(tǒng)用于確定小間距器件是否有缺陷。該系統(tǒng)還可用于傳遞數(shù)據(jù)、能量,用于采集測量的數(shù)據(jù),或在兩種器件之間進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)的測量,并用于實(shí)現(xiàn)至少一部分識別處理。
文檔編號G01R31/02GK1257209SQ9912483
公開日2000年6月21日 申請日期1999年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月17日
發(fā)明者K·R·史密斯, 小J·L·皮爾斯 申請人:埃皮技術(shù)公司