CN103412163A - 基于弹性聚合物材料的微电子机械系统探针卡转接板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于弹性聚合物材料的微电子机械系统探针卡转接板，采用弹性聚合物材料形成探针卡与转接板接触时所需的弹性，装配时，与探针台母板接触的第一触点和与探针卡接触的第二触点分别通过第一弹性聚合物层和第二弹性聚合物层获得所需要的弹性，避免安装时刚性撞击造成探针台母板或探针卡损坏。利用弹性聚合物形成缓冲层，可减少目前典型转接板应用悬臂梁结构的空间，从而使触点密度更大，可同时测试的芯片数更多。探针卡与探针台母板的信号通路通过第一金属导线、第一金属种子层、第一弹性聚合物层通孔中的第一金属结构、基片通孔中的基片金属结构和第二弹性聚合物层通孔中的第二金属结构、第二金属种子层、第二金属导线形成。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路测试技术领域，具体是一种基于弹性聚合物材料的微电子机械系统探针卡转接板，用于集成电路芯片测试。
背景技术
晶圆级测试是集成电路芯片封装测试环节中的关键步骤，通过早期放弃有缺陷的元件，可以避免不必要的后道封装成本。对于信号完整性和散热性有较高要求的芯片，封装成本往往超过芯片的制造成本。
进行晶圆级半导体集成电路测试的测试设备包括:测试机、探针台、探针台母板、弹性转接板和探针卡。进行测试时，测试机产生的电信号经由探针台母板、弹性转接板和探针卡输入到探针台上的被测器件，然后再将器件对输入信号的响应返回到测试机。
探针台母板通过转接板可与不同类型的探针卡连接，同样类型的探针卡也可以通过弹性转接板与不同测试机台母板进行连接。而且，当探针卡出现缺陷时，通过弹性转接板可以进行方便的更换。
目前，已报道了多种采用不同方法实现的MEMS探针卡转接板。如BenjaminN.Eldridge等人在专利“Electronic components with plurality of contouredmicroelectronic spring contacts”(公开号:US2007/0269997A1，申请日:2007年7月17日)中提到采用金属悬臂梁结构制作MEMS探针卡转接板。Akira TAMURA在专利“Interposer and electronic device”(公开号:US2011/0073355A1，申请日：2010年9月17日)中提到采用金属简支梁结构制作MEMS探针卡转接板。
随着半导体制造技术的发展，芯片尺寸越来越小，而工作频率从20MHz到目前的超过4GHz，引脚数也超过了1000根，传输线密度大幅提升。靠传统手工插入悬臂梁或简支梁方式制备的探针卡转接板已经不能满足现代集成电路测试的要求。
如何在保证获得正确测试结果的前提下，能同时测试的芯片数更多，是目前高密度芯片测试阶段所极欲突破的关键问题。而探针卡转接板正是这一关键问题中重要的一环。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种基于弹性聚合物材料的微电子机械系统探针卡转接板，具有加工工艺简单，引脚排布密度高，易于批量化生产的特点。
为实现这一目的，本发明利用弹性聚合物材料形成探针卡与转接板接触时所需的弹性，省去了手工插入弹簧针的繁琐过程。本发明提供的基于弹性聚合物材料的微电子机械系统探针卡转接板可直接与测试机台母板和探针卡相连接，简化了工艺，提高了成品率。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种基于弹性聚合物材料的微电子机械系统探针卡转接板，包括:第一触点、第一金属导线、第一金属种子层、第一弹性聚合物层、第一金属结构、基片、基片金属结构、第二弹性聚合物层、第二金属结构、第二金属种子层、第二金属导线以及第二触点，其中，所述第一弹性聚合物层和第二弹性聚合物层分别设置于基片的上表面和下表面，所述第一弹性聚合物层、第二弹性聚合物层和基片上相对应位置处分别设有通孔，所述第一金属结构、第二金属结构和基片金属结构分别设置于第一弹性聚合物层、第二弹性聚合物层和基片的通孔中，且第一金属结构、第二金属结构和基片金属结构两两接触;所述第一弹性聚合物层的裸露面上设有第一金属种子层，所述第一金属种子层至少部分与第一金属结构相接触，所述第一金属种子层的裸露面上设有第一金属导线，所述第一金属导线的裸露面上设有第一触点;所述第二弹性聚合物层的裸露面上设有第二金属种子层，所述第二金属种子层至少部分与第二金属结构相接触，所述第二金属种子层的裸露面上设有第二金属导线，所述第二金属导线的裸露面上设有第二触点。
所述第一触点和第二触点材料均为金属材料。
所述第一金属导线和第二金属导线材料均为金属铜或镍。
所述第一金属种子层和第二金属种子层材料均为金属铜或铬铜。
所述第一弹性聚合物层和第二弹性聚合物层材料均为聚二甲基硅氧烷。
所述第一金属结构和第二金属结构材料均为金属铜或者镍。
所述基片材料为陶瓷片或PCB片。
所述基片金属结构材料为金属铜或者镍。
所述第一触点与探针台母板相接触，所述第二触点与探针卡相接触。
本发明采用弹性聚合物材料形成探针卡与转接板接触时所需的弹性，当与探针台母板和探针卡进行装配时，与探针台母板接触的第一触点和与探针卡接触的第二触点分别通过第一弹性聚合物层和第二弹性聚合物层获得所需要的弹性，避免安装时刚性撞击造成探针台母板或探针卡损坏。利用弹性聚合物形成缓冲层，可减少目前典型转接板应用悬臂梁结构的空间，从而使触点密度更大，可同时测试的芯片数更多。探针卡与探针台母板的信号通路通过第一金属导线、第一金属种子层、第一弹性聚合物层通孔中的第一金属结构、基片通孔中的基片金属结构和第二弹性聚合物层通孔中的第二金属结构、第二金属种子层、第二金属导线形成。
附图说明
图1为本发明截面示意图;
图中:1为基片，2为基片金属结构，3为第一弹性聚合物层，4为第一金属结构，5为第一金属种子层，6为第一金属导线，7为第一触点，8为第二弹性聚合物层，9为第二金属结构，10为第二金属种子层，11为第二金属导线，12为第二触点。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例提供了一种基于弹性聚合物材料的微电子机械系统探针卡转接板，包括:第一触点、第一金属导线、第一金属种子层、第一弹性聚合物层、第一金属结构、基片、基片金属结构、第二弹性聚合物层、第二金属结构、第二金属种子层、第二金属导线以及第二触点，其中，所述第一弹性聚合物层和第二弹性聚合物层分别设置于基片的上表面和下表面，所述第一弹性聚合物层、第二弹性聚合物层和基片上相对应位置处分别设有通孔，所述第一金属结构、第二金属结构和基片金属结构分别设置于第一弹性聚合物层、第二弹性聚合物层和基片的通孔中，且第一金属结构、第二金属结构和基片金属结构两两接触;所述第一弹性聚合物层的裸露面上设有第一金属种子层，所述第一金属种子层至少部分与第一金属结构相接触，所述第一金属种子层的裸露面上设有第一金属导线，所述第一金属导线的裸露面上设有第一触点;所述第二弹性聚合物层的裸露面上设有第二金属种子层，所述第二金属种子层至少部分与第二金属结构相接触，所述第二金属种子层的裸露面上设有第二金属导线，所述第二金属导线的裸露面上设有第二触点。
进一步地，所述第一触点和第二触点材料均为金属材料。
进一步地，所述第一金属导线和第二金属导线材料均为金属铜或镍。
进一步地，所述第一金属种子层和第二金属种子层材料均为金属铜或铬铜。
进一步地，所述第一弹性聚合物层和第二弹性聚合物层材料均为聚二甲基硅氧烷。
进一步地，所述第一金属结构和第二金属结构材料均为金属铜或者镍。
进一步地，所述基片材料为陶瓷片或PCB片。
进一步地，所述基片金属结构材料为金属铜或者镍。
进一步地，所述第一触点与探针台母板相接触，所述第二触点与探针卡相接触。
具体为:
本实施例包括:基片1、基片通孔中的基片金属结构2、第一弹性聚合物层3、第一弹性聚合物层通孔中的第一金属结构4、第一金属种子层5、第一金属导线6、与探针台母板接触的第一触点7、第二弹性聚合物层8、第二弹性聚合物层通孔中的第二金属结构9、第二金属种子层10、第二金属导线11和与探针卡接触的第二触点12。
所述的与探针台母板接触的第一触点材料为金属镍，厚度为50μm。
所述的第一金属导线材料为金属铜，厚度为5μm。
所述的第一金属种子层材料为铬铜金属，厚度为100nm。
所述的第一弹性聚合物层材料是指聚二甲基硅氧烷，厚度为60μm。
所述的第一弹性聚合物层通孔中的第一金属结构材料是指金属铜，高度为60μm。
所述的基片是指陶瓷片，厚度为lmm。
所述的基片通孔中的基片金属结构材料是指金属铜，高度为lmm。
所述的第二弹性聚合物层材料是指聚二甲基硅氧烷，厚度为60μm。
所述的第二弹性聚合物层通孔中的第二金属结构材料是指金属铜，高度为60μm。
所述的第二金属种子层材料为金属铜，厚度为100nm。
所述的第二金属导线为金属铜，厚度为5μm。
所述的与探针卡接触的第二触点为金属镍。
本实施例采用弹性聚合物材料形成探针卡与转接板接触时所需的弹性，当与探针台母板和探针卡进行装配时，与探针台母板接触的第一触点和与探针卡接触的第二触点分别通过第一弹性聚合物层和第二弹性聚合物层获得所需要的弹性，避免安装时刚性撞击造成探针台母板或探针卡损坏。利用弹性聚合物形成缓冲层，可减少目前典型转接板应用悬臂梁结构的空间，从而使触点密度更大，可同时测试的芯片数更多。探针卡与探针台母板的信号通路通过第一金属导线、第一金属种子层、第一弹性聚合物层通孔中的第一金属结构、基片通孔中的基片金属结构和第二弹性聚合物层通孔中的第二金属结构、第二金属种子层、第二金属导线形成。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (9)
1.一种基于弹性聚合物材料的微电子机械系统探针卡转接板，其特征在于，包括:与第一触点、第一金属导线、第一金属种子层、第一弹性聚合物层、第一金属结构、基片、基片金属结构、第二弹性聚合物层、第二金属结构、第二金属种子层、第二金属导线以及第二触点，其中，所述第一弹性聚合物层和第二弹性聚合物层分别设置于基片的上表面和下表面，所述第一弹性聚合物层、第二弹性聚合物层和基片上相对应位置处分别设有通孔，所述第一金属结构、第二金属结构和基片金属结构分别设置于第一弹性聚合物层、第二弹性聚合物层和基片的通孔中，且第一金属结构、第二金属结构和基片金属结构两两接触;所述第一弹性聚合物层的裸露面上设有第一金属种子层，所述第一金属种子层至少部分与第一金属结构相接触，所述第一金属种子层的裸露面上设有第一金属导线，所述第一金属导线的裸露面上设有第一触点;所述第二弹性聚合物层的裸露面上设有第二金属种子层，所述第二金属种子层至少部分与第二金属结构相接触，所述第二金属种子层的裸露面上设有第二金属导线，所述第二金属导线的裸露面上设有第二触点。
2.根据权利要求1所述的基于弹性聚合物材料的微电子机械系统探针卡转接板，其特征是，所述第一触点和第二触点材料均为金属材料。
3.根据权利要求1所述的基于弹性聚合物材料的微电子机械系统探针卡转接板，其特征是，所述第一金属导线和第二金属导线材料均为金属铜或镍。
4.根据权利要求1所述的基于弹性聚合物材料的微电子机械系统探针卡转接板，其特征是，所述第一金属种子层和第二金属种子层材料均为金属铜或铬铜。
5.根据权利要求1所述的基于弹性聚合物材料的微电子机械系统探针卡转接板，其特征是，所述第一弹性聚合物层和第二弹性聚合物层材料均为聚二甲基硅氧烷。
6.根据权利要求1所述的基于弹性聚合物材料的微电子机械系统探针卡转接板，其特征是，所述第一金属结构和第二金属结构材料均为金属铜或者镍。
7.根据权利要求1所述的基于弹性聚合物材料的微电子机械系统探针卡转接板，其特征是，所述基片材料为陶瓷片或PCB片。
8.根据权利要求1所述的基于弹性聚合物材料的微电子机械系统探针卡转接板，其特征是，所述基片金属结构材料为金属铜或者镍。
9.根据权利要求1所述的基于弹性聚合物材料的微电子机械系统探针卡转接板，其特征是，所述第一触点与探针台母板相接触，所述第二触点与探针卡相接触。
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