CN101652664B - 接触器的安装方法 - Google Patents

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Abstract

接触器的安装方法包括:辨认安装基底上的基准点的步骤(S10);辨认安装基底上的第1标记的位置并算出第1标记对于基准点的实际相对位置m1的步骤(S12);算出对于基准点的第1标记的设计上的理论相对位置m0的步骤(S13);算出实际相对位置m1对于理论相对位置m0的相对的偏移量Δm的步骤(S14);在安装装置中辨认第1标记的位置的步骤(S22);基于偏移量Δm和第1标记的位置指定安装基底上的接触器的安装位置的步骤(S23);以及在安装位置上安装接触器的步骤(S27,S28)。

Description

接触器的安装方法
技术领域
本发明涉及接触器的安装方法,即在半导体集成电路元件等电子元件(以下也代表性地称为IC器件)的测试时,在用以确立与IC器件的电连接的探针卡中,将与IC器件的输入输出端子电接触的接触器安装到探针基板上的接触器的安装方法。
背景技术
在硅晶片等半导体晶片上制作了许多半导体集成电路元件后,经过切割、接合及封装等工序而完成电子元件。在出厂前进行这样的IC器件的动作测试,但该IC器件的测试可在成品状态下实施,还可在晶片状态下实施。
作为在晶片状态下测试IC器件时用于确立与该IC器件电连接的探针,传统上公知一种采用半导体晶片光刻等半导体制造技术制作的探针(以下也简称为「硅指状接触器」)(例如,参见专利文献1)。该硅指状接触器装于探针基板上的基部,并具有后端侧设置在基部且前端侧从基部指状(梳子状)地突出的梁部以及形成于梁部表面并与IC器件的输入输出端子电连接的导电部。
用这样的硅指状接触器制作探针卡时,在探针基板的规定位置涂敷粘接剂,并将硅指状接触器的基部定位在该涂敷位置上,使粘接剂固化以将硅指状接触器安装在基板上。
这样的一系列安装工序通过专用的安装装置执行,用图像处理技术等确定硅指状接触器60在基板51上的位置。具体而言,如图8所示,首先辨认实际设置在基板51上的第1标记51d的位置和设置在硅指状接触器60上的第2标记61b的位置,并根据第1标记51d的位置算出中点M1,同时根据第2标记61b的位置算出它们的中点M2。然后,确定硅指状接触器60在基板51上的位置,使接触器60的标记61b的中点M2远离第1标记51d的中点M1规定距离L。
按照如上描述的要点,在基板51上安装许多硅指状接触器60,但如图8所示,由于第1标记51d的加工公差为±10μm上下,所以相邻的第1标记51d之间存在最大20μm上下的偏差。与此不同的是,由于在被测试晶片侧的输入输出端子之间形成有数十~数百μm的狭窄间距,所以在IC器件测试时接触器60与被测试晶片上的输入输出端子之间发生误接触的可能性变大。
就影响安装精度的主要原因而言,除了基板上的第1标记的加工精度之外,还可以列举安装装置上的标记的辨认误差和操作精度等,但由于能够将这些精度控制在±数μm以内,因此对安装精度影响最大的是第1标记的加工精度。
此外,随着安装硅指状接触器的基板的尺寸增大和安装的硅指状接触器的数量增多,第1标记的加工误差累积,于是,存在第1标记的加工精度对安装精度的影响增大的倾向。
专利文献1:日本特开2000-249722号公报专利文献2:日本特开2001-159642号公报专利文献3:国际公开第03/071289号小册子
发明内容
本发明要解决的课题是提供能够将接触器高精度地安装到基板上的接触器的安装方法。
为了达成上述目的,本发明提供了一种将在被测电子元件测试时与上述被测电子元件的输入输出端子电接触的接触器安装在基板上的接触器的安装方法,其中,所述接触器的安装方法包括:辨认上述基板上所设置的基准点的位置的第1辨认步骤;辨认为表示上述接触器的安装位置而设置在上述基板上的第1标记的位置并算出上述第1标记对于上述基准点的实际相对位置的第1算出步骤;算出上述第1标记对于上述基准点的设计上的理论相对位置的第2算出步骤;基于上述第1算出步骤算出的上述实际相对位置和上述第2算出步骤算出的上述理论相对位置算出上述实际相对位置对于上述理论相对位置的相对的偏移量的第3算出步骤;辨认上述第1标记的位置的第2辨认步骤;基于上述第3算出步骤算出的上述偏移量和上述第2辨认步骤辨认的上述第1标记的位置,指定上述基板上的上述接触器的安装位置的指定步骤;以及在上述指定步骤指定的位置上安装上述接触器的安装步骤。
在对于上述发明无特别限定,但最好这样:在上述指定步骤中,根据上述第2辨认步骤辨认的上述第1标记的位置和上述第3算出步骤算出的上述偏移量算出上述第1标记的设计上的理论位置,并指定上述理论位置作为上述基板上的上述接触器的安装位置。
在对于上述发明无特别限定,但最好这样:所述接触器的安装方法还包括辨认为辨认上述接触器的位置而设置在上述接触器上的第2标记的位置的第3辨认步骤,以在上述安装步骤中,以使上述第2标记位于上述安装位置或使上述第2标记位于与上述安装位置相隔规定距离的位置上的方式将接触器安装在上述基板上。
在对于上述发明无特别限定,但最好这样:在上述第1辨认步骤及上述第1的算出步骤中,由第1测量装置分别辨认上述基准点的位置及上述第1标记的位置,在上述第2辨认步骤及上述第3辨认步骤中,由与上述第1测量装置不同的第2测量装置分别辨认上述第1标记的位置及上述第2标记的位置。
对于上述发明无特别限定,但最好这样:在将复数个上述接触器安装在相同的上述基板上时,在各自的上述第1辨认步骤中辨认相同的上述基准点位置。
对于上述发明无特别限定,但最好这样:所述接触器的安装方法还包括将粘接剂涂敷在上述指定步骤指定的上述安装位置的涂敷步骤。
对于上述发明无特别限定,但最好这样:上述接触器设有:固定于上述基板的基部;其后端侧设于上述基部、前端侧从上述基部突出的梁部;以及形成于上述梁部的表面的、与上述被测电子元件的输入输出端子电接触的导电部,一个上述基部上设置复数个上述梁部,上述第2标记设置在上述基部。
本发明中,在基板上设置基准点,对应于该基准点求出实际的第1标记的相对位置(实际相对位置)和第1标记的设计上的相对位置(理论相对位置),并算出实际相对位置与理论相对位置的相对的偏移量,在基板上指定接触器的安装位置时计入该偏移量。由此,能够将在基板上设置第1标记时产生的加工误差抵消,从而能够在基板上高精度地安装接触器。
附图说明
图1是表示本发明实施例中的电子元件测试装置之结构的概略截面图。图2是表示本发明实施例中的探针卡的截面图。图3是表示本发明实施例中的探针卡的仰视图。图4是表示本发明实施例中的硅指状接触器的截面图。图5是表示本发明实施例中的硅指状接触器的平面图。图6是表示本发明实施例中的接触器的安装方法的流程图。图7A是说明图6中的步骤S11~S14的安装基底的局部平面图。图7B是说明图6中的步骤S22~S27的安装基底的局部平面图。图7C是表示图6中的步骤S24的侧视图。图7D是表示图6中的步骤S27的侧视图。图7E是表示图6中的步骤S28的侧视图。图8是表示传统的接触器的安装方法的平面图。
附图标记说明
1...电子元件测试装置10...测试头50...探针卡51...安装基底51c...基准点51d...第1标记M1...中点51e...设计上的第1标记M0...中点51f...安装位置52...接合线53...支柱54...限制器55...布线基板56...基部构件57...加固件60...探针61...基部61b...第2标记M2...中点62...梁部63...导电层80...探针W...半导体晶片Δm...偏移量
具体实施方式
以下基于附图说明本发明的实施例。
首先,简要说明具备适用本实施例中的接触器的安装方法的探针卡的电子元件测试装置的结构。
图1是表示本发明实施例中的电子元件测试装置的结构的概略截面图,图2是表示本发明实施例中的探针卡的截面图,图3是表示本发明实施例中的探针卡的仰视图,图4是表示本发明的实施例中的硅指状接触器的截面图,图5是表示本发明的实施例中的硅指状接触器的平面图。
本实施例中的电子元件测试装置1是用于测试在由例如硅(Si)等构成的半导体晶片上制作的IC器件的电气特性的装置。如图1所示,该电子元件测试装置1具备:经电缆(未图示)与进行IC器件测试的测试机(未图示)电连接的测试头10;用以电连接半导体晶片W上的IC器件和测试头10的探针卡50;以及将半导体晶片W按压在探针卡50上的探测器80。
如图1~图3所示,探针卡50由如下部分构成:与在半导体晶片W上制作的IC器件的输入输出端子电接触的许多硅指状接触器60;安装该硅指状接触器的安装基底51;具有借助于接合线52与硅指状接触器60电连接的布线图案(未图示)的布线基板55;用以增强探针卡50的基部构件56及加固件57;支承安装基底51的支柱53;以及抑制安装基底51变形的限制器54。探针卡50经由界面接口板(HiFix-High Fidelity Tester Access Fixture)11与测试头10连接。
如图4及图5所示,硅指状接触器60由如下部分构成:固定于安装基底51的基部61;后端侧设置在基部61、前端侧从基部61突出的梁部62;以及形成于梁部62的表面的导电层63。
该硅指状接触器60的基部61及梁部62采用光刻等半导体制造技术由硅基板构成,如图5所示,对应于一个基部61指状(梳子状)地设有复数根(本例中为4根)梁部62。这样,通过采用半导体制造技术制造接触器60,能够容易地使梁部62之间的间距与在被测试晶片W上制作的输入输出端子的狭小间距相配。此外,本发明中,可以任意设定设置在每个基部61上的梁部62的数量。
如图4所示,在基部61的后端侧形成有台阶61a。通过控制该台阶61a的深度与长度之比,能够任意地设定接触器60与安装基底51的倾斜角度β。另外,该倾斜角度β越小越好。
另外,如图5所示,本实施例中,在基部61上面的两端设有将接触器60安装于安装基底51时使用的第2标记61b。该第2标记61b例如通过在基部61上形成通孔或金属镀层来构成。
在梁部62的上面形成有用以使硅指状接触器60的导电层63与其它部分电气绝缘的绝缘层62a。该绝缘层62a例如由SiO2层或掺硼层构成。
在该绝缘层62a的表面形成有导电层63。作为构成导电层63的材料,可以列举例如钨、钯、铑、铂、钌、铱、镍等金属材料。
如图4所示,上述结构的硅指状接触器60通过粘接剂51b固定在安装基底51上,其前端侧朝向被测试晶片W上制作的IC器件的输入输出端子。作为将硅指状接触器60固定于安装基底51的粘接剂51b,可以列举例如紫外线固化粘接剂等。
安装基底51是由具有比被测试晶片W的热膨胀系数大一些的热膨胀系数的材料构成的圆形基板。作为构成安装基底51的具体材料,可以列举例如陶瓷、铁镍钴合金、碳化钨、不锈殷钢等。此外,从易加工且廉价这方面考虑,安装基底51最好由陶瓷基板构成。通过采用相对于被测试晶片W具有适当热膨胀系数的材料构成安装基底51,能够减少因温度施加产生的接触器60的接触压力变动和接触器60的前端与被测试晶片W上的端子之间的位置偏移。
如图2及图3所示,在安装基底51上接触器60的后方,形成有从表面向背面贯穿安装基底51的矩形通孔51a。与接触器60的导电层63连接的接合线52,经由安装基底51的通孔51a与布线基板55上的端子(未图示)连接。用长度有富余的接合线52将接触器60与布线基板55连接,可容许安装基底51与布线基板55之间的热膨胀差。
另外,如图3所示,本实施例中,在安装基底51的规定位置上设有在将接触器60安装到安装基底51时使用的基准点51c。该基准点51例如由形成于安装基底51的通孔构成。
布线基板55是例如由玻璃环氧树脂构成的圆形基板。在布线基板55的下面形成与接合线52连接的端子(未图示),在布线基板55的上面设有与界面接口板11侧的连接器12连接的连接器55c,在布线基板55的内部形成有将下面的端子与上面的连接器55c电连接的布线图案(未图示)。作为连接器12、55c,例如可使用ZIF(Zero Insertion Force:零插力)连接器。在布线基板55上,从表面穿至背面地形成有供支柱53穿过的第1通孔55a和供限制器54穿过的第2通孔55b。
为增强探针卡50,在布线基板55的上面设有基部构件56及加固件57。基部构件56与加固件57例如通过螺栓联接固定。另外,加固件57与布线基板55在该基板55的外周部分例如用螺栓联接固定。与此不同,基部构件56与布线基板55不直接固定,因此,布线基板55的中央部分成为非约束状态,使得布线基板55的热膨胀变形不直接传递给基部构件56。作为构成基部构件56及加固件57的材料,可以列举例如不锈钢和碳素钢等。
支柱53是用以支承安装基底51的柱状构件,如图2所示,支柱53的一端固定在安装基底51上,支柱53的另一端经由第1通孔55a直接固定在基部构件56上。通过将支柱53直接固定在基部构件56上,能够防止支柱53的位置因布线基板55热膨胀的影响而发生变动。作为构成支柱53的材料,可以列举例如不锈殷钢等。作为将支柱53固定在安装基底51或基部构件56上的方法,可以列举例如螺栓联接或粘接等方法。
由于本实施例中分别用基板构成安装有接触器60的安装基底51和形成有与接触器60电连接的布线图案的布线基板55,而且将安装基底51与布线基板55设成非接触的状态,所以即使布线基板55因热膨胀等而变形,其变形也不会传递到装有接触器60的安装基底51上,可减少接触器60的接触压力变动和位置偏移。
限制器54是用以防止在晶片W被按压到接触器60时安装基底51变形的柱状构件,如图2所示,限制器54的一端与安装基底51的背面接触,或位于该背面的近傍,限制器54的另一端经由第2通孔55b直接固定在基部构件56上。作为构成限制器54的材料,可以列举例如与支柱53的材料一样的不锈殷钢等。作为将限制器54固定于基部构件56的方法,可以列举例如螺栓联接或粘接等方法。该限制器54在晶片W被按压于探针卡50上时紧靠在安装基底51的背面上,从而抑制安装基底51在布线基板55侧变形。此外,如果安装基底51具有在晶片W被按压在接触器60上时不发生变形的足够强度,则不需要限制器54。
上述结构的探针卡50中,如图1所示,接触器60以经由中央开口71面临下方的姿势固定在环状的保持架70上。保持架70以保持探针卡50的状态固定在环状的适配件75上,而且,适配件75固定在形成于探测器80的顶板81的开口82上。该适配件75与被测试晶片W的种类及测试头10的形状对应,用于使尺寸不同的探针卡适合探测器80的开口82。如图1所示,探针卡50侧与界面接口板11侧通过使设置在界面接口板11下面的钩部13同设于适配件75的钩部76相互卡合而机械联接。
界面接口板11装在测试头10的下部,在该界面接口板11的下面设有与同轴电缆连接的连接器12。通过将该测试头10侧的连接器12与设置在探针卡50的布线基板55上面的连接器55c连接,实现测试头10与探针卡50的电连接。
探测器80设有可以通过真空卡盘保持晶片并能够使该保持的晶片在XYZ方向上移动的搬送臂83,可将晶片W搬送到探测器80的内部。然后,在测试时搬送臂83使晶片W面向经由开口82面临探测器80内的探针卡50,并将晶片W按压在探针卡50上,在该状态下测试机借助于测试头10对晶片W上的IC器件输入输出测试信号,从而实施对IC器件的测试。
以下参照图6~图7E说明本实施例中在安装基底上安装接触器的方法。图6是表示本发明实施例中接触器的安装方法的流程图,图7A~图7E是用于对图6中各步骤进行说明的图形。
首先,在图6的步骤S10中,用三维测量装置测量预先设置在安装基底51上的基准点51c的位置,将该基准位置51c设定为三维测量装置的原点(0,0)。作为图6的步骤S10及步骤S11中使用的三维测量装置,可以列举例如CNC图像测量机和共焦点激光显微镜等非接触式装置。
接着如图7A所示,在图6的步骤S11中采用三维测量装置分别测量实际设置在安装基底51上的2个第1标记51d的位置,在图6的步骤S12中,算出对于基准点51c的第1标记51d中点M1的相对位置m1(实际相对位置(x1,y1))。此外,实际设于安装基底51的第1标记51d,例如由在安装基底51上形成的通孔构成。
接着,在图6的步骤S13中,从CAD数据等读取安装基底51的设计上的第1标记51e的位置,并算出相对于基准点51c的第1标记51e中点M0的相对位置m0(理论相对位置(x0,y0))。
接着,在图6的步骤S14中,根据步骤S12算出的实际相对位置m1和步骤S13算出的理论相对位置m0,算出对应于实际设置在安装基底51上的第1标记51d的设计上的第1标记51e的相对的偏移量Δm。具体而言,该偏移量Δm用(Δx,Δy)=(x1-x0,y1-y0)算出。
在图6的步骤S20中,将上述采用三维测量装置算出的偏移量Δm输入装于接触器60的安装基底51的安装装置。然后,在图6的步骤S21中,安装装置采用图像处理技术等测量在安装基底51上实际加工成的2个第1标记51d的位置,如图7B所示,在步骤S22中,算出这2个第1标记51d的中点M1的位置(Xm,Ym)。
接着,在图6的步骤S23中,如图7B所示,基于步骤S22算出的中点M1和步骤S20中输入的偏移量Δm,指定在安装基底51上预定要安装硅指状接触器60的位置51f(安装位置)。具体而言,安装位置以(Xa,Ya)=(Xm-Δx,Ym-Δy)算出。亦即,本实施例中,能够使安装基底51上预定要安装接触器60的位置51f与安装基底51的设计上的第1标记51e的中点M0相一致,将在安装基底51形成第1标记51d时产生的加工误差抵消。
然后,在图6的步骤S24中,如图7C所示,安装装置的涂敷单元101在安装基底51的安装位置51c上涂敷粘接剂51b。该涂敷单元101(未特别加以图示)具有例如充入了紫外线固化粘接剂的注射器,可在安装基底51上涂敷规定量的粘接剂。
接着,在图6的步骤S25中,在通过吸附单元102吸附并保持硅指状接触器60的状态下,安装装置采用图像处理技术等测量实际设于该接触器60的基部61两端的2个第2标记61b的位置,如图7B所示,在步骤S26中算出这2个第2标记61b的中点M2的位置。
然后,在图6的步骤S27中,如图7D所示,安装装置通过吸附单元102使硅指状接触器60移动,如图7B所示,在第2标记61b的中点M2仅离开安装位置5f规定距离L的状态下,将硅指状接触器60置放到安装基底51上。此外,如图7D所示,在吸附单元102的前端侧设有吸附面102a,该吸附面102a具有与接触器60对安装基底51的安装角度β基本相同的角度。
然后,在图6的步骤S28中,如图7E所示,安装装置的照射单元103对粘接剂51b照射紫外线,使粘接剂51b固化而将接触器60固定在安装基底51上。
如上所述,本实施例中,在安装接触器60的安装基底51上设有基准点5c,对于该基准点51c,求出实际的第1标记51d的相对位置(实际相对位置m1)和第1标记51d的设计上的相对位置(理论相对位置m0),并算出实际相对位置m1对于理论相对位置m0的相对的偏移量Δm,在指定安装基底51上的接触器60的安装位置时计入该偏移量Δm。从而抵消在安装基底51上形成第1标记51d时产生的加工误差,因此,能够在安装基底51上高精度地安装硅指状接触器60。
此外,以上实施例是为了使本发明容易理解而描述的,并非用来限定本发明。因而,上述实施例中公开的各要素旨在包含属于本发明技术范围的全部设计变更及等同物。
例如,上述实施例中,以硅指状接触器60为例说明了装于基板的接触器,但只要是在基板上安装时需要定位的接触器即可,本发明对其并无特别限定。
另外,上述实施例中,以安装基底51为例就安装接触器的基板作了说明,但本发明对此并无特别限定,例如,在将接触器直接安装在布线基板上的情况下,则可在该布线基板上设置基准点和第1标记。

Claims (7)

1.一种接触器的安装方法,将测试被测电子元件时与所述被测电子元件的输入输出端子电接触的接触器安装在基板上,其中,所述接触器的安装方法包括:
辨认设置在所述基板上的基准点的位置的第1辨认步骤;
辨认为表示安装所述接触器的位置而设置在所述基板上的第1标记的位置并算出对于所述基准点的所述第1标记的实际相对位置的第1算出步骤;
算出对于所述基准点的所述第1标记的设计上的理论相对位置的第2算出步骤;
基于所述第1算出步骤算出的所述实际相对位置和所述第2算出步骤算出的所述理论相对位置算出所述实际相对位置对于所述理论相对位置的相对的偏移量的第3算出步骤;
辨认所述第1标记的位置的第2辨认步骤;
基于所述第3算出步骤算出的所述偏移量和所述第2辨认步骤辨认的所述第1标记的位置指定所述基板上的所述接触器的安装位置的指定步骤;以及
在所述指定步骤指定的位置上安装所述接触器的安装步骤。
2.根据权利要求1所述的接触器的安装方法,其特征在于,在所述指定步骤中,根据所述第2辨认步骤辨认的所述第1标记的位置和所述第3算出步骤算出的所述偏移量算出所述第1标记的设计上的理论位置,并将所述理论位置指定为所述基板上的所述接触器的安装位置。
3.根据权利要求1所述的接触器的安装方法,其特征在于,所述接触器的安装方法还包括辨认为辨认所述接触器的位置而设置在所述接触器上的第2标记的位置的第3辨认步骤,
在所述安装步骤中,以使所述第2标记位于所述安装位置或使所述第2标记位于远离所述安装位置规定距离的位置的方式在所述基板上安装接触器。
4.根据权利要求3所述的接触器的安装方法,其特征在于,在所述第1辨认步骤及所述第1算出步骤中,通过第1测量装置分别辨认所述基准点的位置和所述第1标记的位置,
在所述第2辨认步骤及所述第3辨认步骤中,通过与所述第1测量装置不同的第2测量装置分别辨认所述第1标记的位置和所述第2标记的位置。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的接触器的安装方法,其特征在于,在将复数个所述接触器安装在相同的所述基板上时,在各自的所述第1辨认步骤中辨认相同的所述基准点的位置。
6.根据权利要求1~4中任一项所述的接触器的安装方法,其特征在于,所述接触器的安装方法还包括在所述指定步骤中指定的所述安装位置上涂敷粘接剂的涂敷步骤。
7.根据权利要求1~4中任一项所述的接触器的安装方法,其特征在于,
所述接触器设有:
固定于所述基板的基部;
后端侧设于所述基部、前端侧从所述基部突出的梁部;以及
形成于所述梁部表面的、与所述被测电子元件的输入输出端子电接触的导电部,
一个所述基部上设有复数个所述梁部,
所述第2标记设置在所述基部上。
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