CN112180128A

CN112180128A - 一种带弹性导电微凸点的互连基板和基于其的kgd插座

Info

Publication number: CN112180128A
Application number: CN202011053228.9A
Authority: CN
Inventors: 李宝霞
Original assignee: Xian Microelectronics Technology Institute
Current assignee: Zhuhai Tiancheng Advanced Semiconductor Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2021-01-05
Anticipated expiration: 2040-09-29
Also published as: CN112180128B

Abstract

本发明公开了一种带弹性导电微凸点的互连基板和基于其的KGD插座，属于先进电子封装技术领域。本发明通过在带弹性导电微凸点的互连基板中构建三维金属电互连的电通路结构、以及导电弹性微凸点和第一弹性微凸点之间的共面结构，实现了基于其的KGD插座中，能够配合采用芯片倒装技术实现被测芯片在KGD插座内的高精度定位放置，能够达到芯片凸点或芯片焊盘与带弹性微凸点的互连基板上的导电弹性微凸点实现高效且高密度的电互连作用；同时，避免了后续与芯片倒装的配合使用受力中在芯片凸点留下划痕，也避免了芯片的相对移动或脱落，解决了目前KGD插座在弹簧针阵列的密度、精度、共面性、数量上都不能满足超大规模集成电路裸芯片测试需求的技术难题。

Description

一种带弹性导电微凸点的互连基板和基于其的KGD插座

技术领域

本发明属于先进电子封装技术领域，涉及一种带弹性导电微凸点的互连基板和基于其的KGD插座。

背景技术

在对电子系统功能多元化、复杂化需求逐步提高的同时，要求电子系统的体积、功耗、重量进一步减小，促进了电子集成技术的飞速发展。各种形式的多颗裸芯片混合集成成为满足现代电子系统需求的最有效，最快捷的途径。COB(chip-on-board)、SiP(System-in-Package)、SoP(System-on-Package)、CoWoS(Chip-on-wafer-on-substrate)、2.5D/3D集成等概念和技术层出不穷。上述集成中一般都涉及多个裸芯片，即使这些裸芯片都已经过ATE测试，但由于ATE测试的局限性以及芯片早期失效问题，贸然使用这些未经全功能测试和老化筛选的裸芯片进行多芯片集成，还是有较大的风险，所以单颗裸芯片KGD(Know-Good-Die)测试一直是多芯片集成关注问题之一。目前的KGD插座多采用弹簧针阵列，对于不同的芯片焊盘或凸点，弹簧针尖结构不同，通过弹簧针较大的运动距离虽能弥补弹簧针阵列的共面性差异，但需要压力比较大，针尖对芯片凸点或焊盘易造成损伤，导致受损后的芯片无法通过外观目检。另外，随着超大规模集成电路的发展，芯片引脚数激增(超过1000个)。这种超多引脚芯片多采用阵列式焊盘或凸点排布，焊盘或凸点直径和中心距不断减小，传统的采用弹簧针阵列的KGD插座的不仅在精度上不能满足要求，KGD插座在弹簧针阵列的密度、共面性、数量方面均都不能满足超大规模集成电路裸芯片测试的需求，需要一种新的芯片引脚电引出方式。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带弹性导电微凸点的互连基板和基于其的KGD插座。本发明所述的带弹性导电微凸点的互连基板和基于其的KGD插座，解决了目前KGD插座在弹簧针阵列的密度、精度和共面性都不能满足超大规模集成电路裸芯片测试需求的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种带弹性导电微凸点的互连基板，包括基片、导电通孔、绝缘介质层、金属布线层、凸点下金属层、第一弹性微凸点和导电弹性微凸点；

其中，第一弹性微凸点为表面具有自粘性的球冠状的弹性体；导电弹性微凸点包括第二弹性微凸点，第二弹性微凸点表面设有的导电膜层；

其中，导电通孔贯穿于基片上表面和下表面，基片上表面和下表面均铺设有与导电通孔连接的若干层金属布线层，若干层金属布线层之间铺设有绝缘介质层；导电弹性微凸点和第一弹性微凸点均通过凸点下金属层与基片上表面露出的金属布线层连通，基片下表面露出的金属布线层外层设有焊盘，焊盘由基板背面引出；

其中，导电弹性微凸点和第一弹性微凸点的顶部是共面的。

优选地，导电膜层与凸点下金属层之间设有导电环。

进一步优选地，所述导电膜层包括与第二弹性微凸点顶部贴合的球面形金属区域，以及从所述球面形金属区域径向或螺旋式发散出的用于连接球面形金属区域和导电环的若干条金属条。

优选地，所述第一弹性微凸点和所述第二弹性微凸点的直径为10～500μm。

优选地，导电膜层采用图形化电镀法、带胶剥离法或金属刻蚀得到。

优选地，导电膜层的厚度为0.3～12μm。

优选地，第一弹性微凸点和第二弹性微凸点通过3D打印方法制得，包括：通过3D打印机喷头，将有机弹性材料胶水定点喷射到凸点下金属层上；其中，通过控制单次喷射的有机弹性材料胶水量和喷射次数来控制所述第一弹性微凸点和所述第二弹性微凸点的直径大小。

本发明还公开了一种KGD插座，包括KGD插座外框、KGD插座插针、KGD插座活动挡板和上述带弹性导电微凸点的互连基板；

其中，KGD插座活动挡板上设置有用于穿过KGD插座插针的通孔阵列，KGD插座活动挡板铺设于KGD插座外框的底面内侧，弹性导电微凸点的互连基板可拆卸置于KGD插座活动挡板上；KGD插座插针固定于KGD插座外框的底面上，KGD插座插针穿过KGD插座活动挡板的通孔阵列与带弹性导电微凸点的互连基板的基板背面引出焊盘接触；KGD插座外框上还连接有KGD插座上盖板，KGD插座上盖板内表面上设有垫块。

优选地，带弹性导电微凸点的互连基板中的第一弹性微凸点和导电弹性微凸点构成的微凸点阵列能够与芯片上的微凸点阵列或焊盘阵列对应装配。

优选地，带弹性导电微凸点的互连基板上的导电弹性微凸点和第一弹性微凸点组成的凸点阵列的微凸点尺寸小于基板背面引出焊盘的直径，微凸点间距小于基板背面引出焊盘的间距；被测芯片的凸点或焊盘间距小于KGD插座插针间的间距。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种带弹性导电微凸点的互连基板，导电弹性微凸点和第一弹性微凸点构成微凸点阵列位于基板正面，其中导电弹性微凸点和基板背面引出焊盘之间通过贯穿基板的导电通孔、分别位于基片上下表面的多层金属布线层，以及凸点下金属层(UBM层)实现电连接；上述导电弹性微凸点和第一弹性微凸点构成的微凸点阵列中的所有微凸点顶部是共面的，其共面性由晶圆工艺做保障，共面性可以控制在凸点直径的10％以内，被测芯片凸点或焊盘与各个对应的导电弹性微凸点和第一弹性微凸点形成良好接触时需要的压力小，此外，由于被测芯片凸点或焊盘与各个对应导电弹性微凸点和第一弹性微凸点的接触为可形变的弹性球面接触，因此避免了后续与被测芯片的倒装配合使用受力中导致在被测芯片凸点或焊盘上留下划痕损伤。在与被测芯片的倒装配合使用过程中，导电弹性微凸点起到电互连作用，而第一弹性微凸点起到粘附作用；第一弹性微凸点的表面具有自粘性，防止倒装在带弹性导电微凸点的互连基板上的被测芯片发生位置相对移动或脱落。因此，本发明提供了一种高精度的芯片引脚电引出方式，保证了带弹性导电微凸点的互连基板具有优异的平整性和加工密度。

进一步地，通过在导电弹性微凸点的导电膜层与凸点下金属层之间设置导电环，不仅提供了导电膜层和凸点下金属层(UBM层)之间低阻电接触，而且当导电弹性微凸点顶部受到向下的压力时，第二弹性微凸点受力形变，覆盖在其上的导电膜层除导电环部分外，会随第二弹性微凸点的形变而产生相应的形变，而导电环是一直处于稳定状态的，有利于增强导电弹性微凸点的稳定性和耐用性。

进一步地，通过将导电弹性微凸点的导电膜层设计为合理的形状，不但能够解决导电弹性微凸点与接触芯片中焊盘或凸点的低电阻紧密接触问题，还能够避免机械应力或热应力导致的导电膜层与第二弹性微凸点的分离、起皮和脱落问题，此外还能够使导电弹性微凸点应用于宽温区和大温变的环境中。

进一步地，第一弹性微凸点和第二弹性微凸点优选采用3D打印方法制备，3D打印可以直接将电子设计图转化为实物，不需要额外制备模具，灵活多变，对不同弹性微凸点设计(包括大小、间距等)的适应性强；3D打印有机材料，技术相对比较成熟，控制精度高，且对于小批量生产成本低廉；3D打印弹性微凸点是通过3D打印喷头每次喷射出一定量的弹性有机材料液体，多次喷射累加形成的，通过精确控制每次喷出液体量和喷射次数可以较精确的控制弹性微凸点的大小和形貌；3D打印的平面定位精度高，满足本发明中的微凸点精度要求。

本发明公开了一种KGD插座，包括上述带弹性导电微凸点的互连基板，通过本发明公开KGD插座内的带弹性微凸点的互连基板上的三维金属电互连，将与芯片凸点或焊盘相对应接触的小直径、窄节距凸点转变为较大直径、较宽节距的基板背面引出焊盘，以降低对KGD插座弹簧针阵列的数量和精度的要求，不但降低了KGD插座制备的难度，而且降低了KGD插座制备的成本，适用于拥有大规模，小尺寸、窄间距的凸点或焊盘阵列芯片测试；通过带弹性微凸点的互连基板上的导电弹性微凸点起到电互连作用，而第一弹性微凸点起到粘附作用，本发明采用芯片倒装技术实现芯片在KGD插座内的高精度定位放置；利用具有表面自粘性的第一弹性微凸点保持芯片在从被高精度倒装定位放置在带弹性微凸点的互连基板上后到被KGD插座上盖板上的垫块挤压固定前的这段过程中，位置无相对移动或脱落。此外，本发明公开KGD插座内的带弹性微凸点的互连基板是可以拆装更换的，降低了使用维修成本，延长了KGD插座的使用寿命。

进一步地，本发明所述的KGD插座中，能够实现带弹性导电微凸点的互连基板中第一弹性微凸点和导电弹性微凸点构成的微凸点阵列与芯片上的微凸点阵列或焊盘阵列一一对应的装配结构，因此能够将所述KGD插座应用于芯片倒装技术，以此实现被测芯片在KGD插座内的高精度定位放置，保证了芯片定位的高度精准性。

附图说明

图1为本发明的一种带弹性微凸点的互连基板剖面结构示意图；

图2为本发明的一种弹性微凸点剖面结构示意图；

图3为本发明的一种导电弹性微凸点实施例一的顶视图；

图4为本发明的一种导电弹性微凸点实施例二的顶视图；

图5为本发明的一种导电弹性微凸点实施例三的顶视图；

图6为本发明的一种KGD插座的剖面结构示意图；

图7为本发明的一种芯片放置到KGD插座内的剖面结构示意图；

图8为本发明的另一种芯片放置到KGD插座内的剖面结构示意图。

其中：1-基片；2-导电通孔；3-绝缘介质层；4-金属布线层；5-凸点下金属层；6-第一弹性微凸点；7-第二弹性微凸点；8-导电膜层；9-导电环；10-带弹性导电微凸点的互连基板；11-导电弹性微凸点；12-基板背面引出焊盘；13-第一芯片基底；14-芯片凸点；15-第二芯片基底；16-芯片焊盘；17-隔离钝化层；20-KGD插座；21-KGD插座外框；22-KGD插座插针；23-KGD插座定位销；24-KGD插座活动挡板；25-KGD插座上盖板；26-垫块；30-凸点式芯片；40-焊盘式芯片。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

基片1为片状材料，基片1的材质可以是硅、玻璃、陶瓷等无机材料、也可以是FR4、BT、聚四氟乙烯、树脂、有机玻璃等有机材料，也可以是铜、可伐等金属或金属合金材料。基片1的材质可以是半导体、绝缘体，金属导体材料。基片1的材质优选单晶硅。

导电通孔2贯穿基片1，提供基片1上下表面间的电连接通道，导电通孔2和基片1之间是电绝缘的。导电通孔2可以是电镀金属填充的导电实孔、可以是由液态金属高温填充的导电实孔、可以是由有机导电材料填充的导电实孔，也可以是多种材料复合填充的导电实孔。

基片1上下表面分布有至少1层金属布线层，当单面金属布线层的层数大于1层时，由绝缘介质层3提供金属布线层的层间电隔离。基片1上下表面的第一层金属布线层(距离基片1上下表面最近的金属布线层)与基片1是电隔离的，隔离材料可以与绝缘介质层3的材料相同，也可以不同。绝缘介质层3的材料可以是PI、BCB、PBO等有机介质材料，也可以是SiO₂、SiON、SiN等无机介质材料，绝缘介质层3可以是单层介质材料，也可以是多层不同介质材料构成的复合材料。金属布线层4的材料可以是铜、铝等金属或合金材料。金属布线层4可以是多层金属构成的复合层。金属布线层4与其下绝缘介质层3的界面可以有金属粘附层，该金属粘附层主要是提高金属布线层4在绝缘介质层3上的附着力，金属粘附层材料可以是Ti、TiN、Ta、TaN、TiW等，但不限于此。

凸点下金属层(UBM层)5的图形多呈孤立的圆形，位于顶层金属布线层之上，凸点下金属层(UBM层)5作为其上凸点与金属布线层之间的连接，其制备工艺除了同金属布线层相类似的制备工艺外，凸点下金属层(UBM层)5表面化镀镍金或镍钯金，以防止凸点下金属层(UBM层)5表面氧化。凸点下金属层(UBM层)5和顶层金属布线层之间通过绝缘介质层3电隔离。

本发明公开了一种导电弹性微凸点结构和制备方法。

第一弹性微凸点6和第二弹性微凸点7位于各个相对独立的圆形的凸点下金属层(UBM层)5图形上，如图1和图2所示，第一弹性微凸点6和第二弹性微凸点7是近似球冠状的弹性体，第一弹性微凸点6和第二弹性微凸点7的材质为有机弹性材料，优选有机自粘性弹性材料，如有机硅橡胶。第一弹性微凸点6和第二弹性微凸点7自身可以是导电的，也可以是绝缘的。第二弹性微凸点7表面有图形化的导电膜层8包裹，而第一弹性微凸点6的表面是裸露的，第一弹性微凸点6的表面自带粘性。第一弹性微凸点6略比第二弹性微凸点7直径大，第一弹性微凸点6的顶点与第二弹性微凸点7上导电膜层8的顶点在同一水平高度，也就是说第一弹性微凸点6的顶点与第二弹性微凸点7上导电膜层8的顶点是共面的。导电膜层8与第二弹性微凸点7的接触界面有金属粘附层，该金属粘附层主要是提高导电膜层8在第二弹性微凸点7表面的附着力；第二弹性微凸点7和覆盖在其上的导电膜层8一起构成导电弹性微凸点11。

优选地，第一弹性微凸点6和第二弹性微凸点7的直径范围在10微米到500微米。

优选地，导电膜层8的材质为金属，可以是单层金属，或多层金属的复合结构。

优选地，金属粘附层材料可以是Ti、TiN、Ta、TaN、TiW等，但不限于此。

优选地，导电膜层8表面化镀镍金或镍钯金，以防止导电膜层8表面氧化。

优选地，导电膜层8可以采用图形化电镀的方法制备，具体包括先大面积沉积金属粘附层和金属导电层，再涂覆光刻胶，并光刻出导电膜层8的图形，然后再通过图形化电镀Cu工艺完成导电膜层8的增厚，去胶后刻蚀掉其余地方的电镀导电层和金属粘附层，最后再化镀镍金或镍钯金，完成导电膜层8的制备。

优选地，导电膜层8也可以采用带光刻胶剥离的方法制备，具体包括先涂覆光刻胶，并光刻出导电膜层8的图形，再大面积沉积金属粘附层和金属导电层，当金属导电层厚度不能满足要求时，可电镀增厚，然后湿法去除光刻胶，位于光刻胶顶部的金属层被同时剥离掉，最后再化镀镍金或镍钯金，完成导电膜层8的制备。

优选地，导电膜层8可以采用金属刻蚀的方法制备，具体包括先大面积沉积金属粘附层和金属导电层，再涂覆光刻胶，并光刻出导电膜层8的图形，然后再通过刻蚀的方法去除无光刻胶覆盖部分的金属层，最后再化镀镍金或镍钯金，完成导电膜层8的制备。

进一步优选地，导电膜层8的厚度范围在0.3微米到12微米范围内。

优选地，第一弹性微凸点6和第二弹性微凸点7的制备方法可以是3D打印，具体包括以下步骤：a)有机弹性材料胶水通过3D打印机喷头，定点喷射到圆形凸点下金属层(UBM层)5上。通过控制单次喷射的胶水量和喷射次数来控制第一弹性微凸点6和第二弹性微凸点7的大小。b)利用胶水粘度随温度和时间的变化规律，通过控制胶水粘度、单次喷射的胶水量，相邻喷射的时间间隔，喷射次数，温度等来控制第一弹性微凸点6和第二弹性微凸点7的形貌。

优选地，第一弹性微凸点6和第二弹性微凸点7的制备方法也可以是先制备成柱状，再加热高温软化形成球冠状的微凸点。

进一步优选地，当有机弹性材料胶为光敏有机材料时，其制作方法为有机弹性材料胶旋涂，再光刻图形化，在圆形凸点下金属层(UBM层)5上形成圆柱状有机弹性材料胶凸块后，再加热高温软化形成球冠状的微凸点；当有机弹性材料胶为非光敏有机材料时，其制作方法为先旋涂有机弹性材料胶，再旋涂光刻胶并进行图形光刻，对位于圆形凸点下金属层(UBM层)5上有机弹性材料胶进行保护，刻蚀掉未受到光刻胶保护的曝露区域的有机弹性材料胶，再去除被保护的有机弹性材料胶顶部的光刻胶，在圆形凸点下金属层(UBM层)5上形成圆柱状有机弹性材料胶凸块，再加热高温软化形成球冠状的微凸点。

第一弹性微凸点6和第二弹性微凸点7的制备方法优选3D打印的方法。

优选地，第一弹性微凸点6和第二弹性微凸点7的材料为有机弹性材料，如有机硅胶、塑性弹力胶等，但不限于此。

优选地，第一弹性微凸点6和第二弹性微凸点7的材料可以是导电的，也可以是非导电的，可以是透明的，也可以是非透明的。

导电环9是导电膜层8与圆形凸点下金属层(UBM层)5平面接触的部分，导电环9不仅提供了导电膜层8和凸点下金属层(UBM层)5之间低阻电接触，而且当导电弹性微凸点11顶部受到向下的压力时，第二弹性微凸点7受力形变，覆盖在其上的导电膜层8除导电环9部分外，会随第二弹性微凸点7的形变而产生相应的形变，而导电环9是一直处于稳定状态的，有利于增强导电弹性微凸点11的稳定性和耐用性。导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6的最高点位于同一平面。

导电弹性微凸点中，覆盖在第二弹性微凸点7上的导电膜层8的图形设计，一方面要考虑导电弹性微凸点与接触的焊盘或凸点的低电阻紧密接触问题，另一方面需要考虑导电弹性微凸点受外力形变时，弹性微凸点7和导电膜层8之间的机械应力，是否会导致导电膜层8分层、起皮或脱落的问题。同时，导电弹性微凸点使用时可能会处于宽温区、大温变的环境，导电膜层8的图形设计也要考虑变温过程中弹性微凸点7和导电膜层8之间的热应力，是否会导致导电膜层8分层、起皮或脱落的问题。

优选地，附图3给出一种导电弹性微凸点顶视图，导电膜层8在导电弹性微凸点顶部呈圆形，以便于导电弹性微凸点与其它焊盘或凸点低电阻接触，导电膜层8的顶部圆形区与底部的导电环9之间通过十字交叉的四条沿径向金属条互连，靠近顶部圆形区的金属条宽度小于靠近底部导电环9的金属条宽度。

优选地，为了减少形变时和变温时弹性微凸点7和导电膜层8之间的机械应力和热应力，在保持导电能力不变的情况下，可以将连接导电膜层8的顶部圆形区与底部的导电环9之间的金属条宽度减少，而将数量增多，仍保持沿径向分布，如图4所示。

优选地，也可以将将连接导电膜层8的顶部圆形区与底部的导电环9之间的金属条从沿径向分布，变为螺旋式分布，如图5所示。上述连接导电膜层8的顶部圆形区与底部的导电环9之间的金属条是在弹性微凸点7上均匀分布的。

本发明公开一种带弹性微凸点的互连基板结构。其结构如图1所示。参见图1可知，带弹性微凸点的互连基板10，主要包括，基片1，贯穿基板1的导电通孔2，分别位于基片1上下表面的多层金属布线层4、用于多层金属布线层电绝缘的绝缘介质层3、由导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6构成的微凸点阵列、连接各个微凸点和顶层金属布线层的凸点下金属层(UBM层)5、基板背面引出焊盘12，其中，导电弹性微凸点11由弹性微凸点7和附着于弹性微凸点7表面的导电膜层8组成，导电弹性微凸点11和弹性微凸点6的顶部近似处于同一平面，即导电弹性微凸点11和弹性微凸点6的顶部是共面的；位于基板正面的导电弹性微凸点11和基板背面引出焊盘12之间通过贯穿基板1的导电通孔2、分别位于基片1上下表面的多层金属布线层4，以及凸点下金属层(UBM层)5实现电连接。基板背面引出焊盘12表面经过化镀镍金或镍钯金处理，使焊盘防腐、防锈，并增强耐磨性。基板背面引出焊盘12的直径和焊盘间距通常大于导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6的直径和微凸点间距。

本发明公开一种适用于拥有大规模，小尺寸、窄间距的凸点或焊盘阵列芯片测试的KGD插座结构，以及芯片在KGD插座内的定位方法，如图6-8所示。本发明公开的KGD插座内含有带弹性微凸点的互连基板，其正面排布有由多个导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6构成的微凸点阵列，其背面排布有由多个基板背面引出焊盘12构成的引出焊盘阵列，上述导电弹性微凸点11和相应的基板背面引出焊盘12是电连接的，第一弹性微凸点6与基板背面引出焊盘12间没有电连接关系。所述带弹性微凸点的互连基板正面的导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6位置与被测芯片的凸点或焊盘位置相对应，导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6的直径接近被测芯片的凸点或焊盘直径，被测芯片倒装对准放置在带弹性微凸点的互连基板正面上时，被测芯片的各个凸点或焊盘正好位于导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6正上方，只需在被测芯片背面施加垂直向下的力，被测芯片的各个凸点或焊盘就能同导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6形成良好的接触。各个基板背面引出焊盘12排列位置和间距与各个相应的KGD插座弹簧针的位置和间距相对于，即各个基板背面引出焊盘12可与各个相应的KGD插座弹簧针形成良好的接触。也就是说，通过带弹性微凸点的互连基板可以实现被测芯片的各个凸点或焊盘到KGD插座弹簧针间的电连接。

由于被测芯片的各个凸点或焊盘在测试时并不是都要引出，所以需要的基板背面引出焊盘12的数量小于被测芯片的凸点或焊盘的数量，另外，被测芯片的多个凸点或焊盘中通常连接相同电位的同一电源或地，这些电源或地凸点或焊盘不一定需要完全一对一的引出，通常测试时仅需要多对一的引出，即被测芯片上多个同一电源或地凸点或焊盘对应一个基板背面引出焊盘12，这些都使得基板背面引出焊盘12的数量可以大大的小于被测芯片的凸点或焊盘数量，即基板背面引出焊盘12的数量可以大大的小于基板正面导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6组成的微凸点数量。所以基板背面引出焊盘12可以选择比导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6大得多的直径和间距。与直接用KGD插座弹簧针阵列扎被测芯片的凸点或焊盘相比，扎直径和间距更大的基板背面引出焊盘12需要的KGD插座弹簧针数量降低，弹簧针位置精度要求也降低了。可见，KGD插座内的带弹性微凸点的互连基板将与芯片凸点或焊盘相对应的小直径、窄节距凸点转变为较大直径、较宽节距的的基板背面引出焊盘，降低了对KGD插座弹簧针阵列的数量和精度了要求，不但降低了KGD插座制备的难度，而且降低了KGD插座制备的成本。

如图6所示，KGD插座20，主要包括，KGD插座外框21、KGD插座插针22、KGD插座定位销23、KGD插座活动挡板24、KGD插座上盖板25、KGD插座上盖板上的垫块26，带弹性微凸点的互连基板10，其中，KGD插座插针22一般为弹簧针，针身固定在KGD插座外框21上，因针的长度一致，安装KGD插座插针22时需要保证多根插针构成的插针阵列在插座内部和外面的顶端分别是近似在一个平面上的，即保证插针阵列顶端的共面性；KGD插座活动挡板24上设置有通孔阵列，通孔的直径大于KGD插座插针22的直径，每一根KGD插座插针22从KGD插座活动挡板24上的一个通孔穿过，KGD插座插针22不触碰到上述通孔的孔壁。当KGD插座活动挡板24在不受向下的外力时，其上表面是比KGD插座插针22处于插座内部那一端的针尖高的，此时KGD插座活动挡板24对KGD插座插针22的针尖起到保护作用；当KGD插座活动挡板24受到向下的外力，KGD插座活动挡板24整体下移，将KGD插座插针22处于插座内部那一端的针尖在Z方向上曝露出来。带弹性微凸点的互连基板10安装在KGD插座内的KGD插座活动挡板24上，并给KGD插座活动挡板24一个向下的推力，KGD插座活动挡板24受力下移，露出KGD插座插针22的针尖；KGD插座插针22与带弹性微凸点的互连基板10的基板背面引出焊盘12接触，实现KGD插座插针22到位于基板正面的导电弹性微凸点11的电连接。KGD插座插针22构成的插针阵列的排布与基板背面引出焊盘12构成的焊盘阵列的排布相对应。KGD插座定位销23主要用于KGD插座在后续测试和老化板上安装时的定位。KGD插座20内的带弹性微凸点的互连基板10是可以拆装更换的。

常规KGD插座依靠安装在KGD插座活动挡板24上面的一中间镂空的定位片，实现芯片的定位。为了芯片恰好能嵌入上述定位片的镂空区域，并易于取放，上述定位片的镂空区域的尺寸要略大于芯片尺寸40微米以上。由于单颗芯片一般是晶圆沿划片槽切割分离而来的，受晶圆切割分离的定位精度，刀具厚度及磨损程度的不同，芯片尺寸的控制精度在±20微米左右。考虑到芯片尺寸误差、定位片的镂空区域尺寸误差，以及芯片与镂空区域间的缝隙，依靠上述常规定位方式，芯片的定位精度在±50微米以上。即使不考虑KGD插座插针22的定位精度，常规KGD插座也无法满足直径在100微米及以下的凸点或焊盘的定位精度要求，也就是说，当芯片上的凸点或焊盘尺寸小到100微米及以下，常规靠中间镂空的定位片来定位的KGD插座就不在适用了。

图7为一种芯片放置到KGD插座内的剖面结构示意图，展示用本发明公开的上述KGD插座20对凸点式芯片30进行测试的装配使用效果，具有高密度和高精度的特点。

凸点式芯片30除包括第一芯片基底13本身外，还包括由位于第一芯片基底13表面的芯片凸点14构成的凸点阵列，芯片凸点14的材料可以是金属或金属合金，也可以是导电聚合物，还可以是由导电材料包裹非导电材料的复合结构，芯片凸点14直径在10微米到500微米范围。

使用时，凸点式芯片30被凸点向下放置在KGD插座20内的带弹性微凸点的互连基板10上，即一个芯片凸点14与带弹性微凸点的互连基板10上的一个导电弹性微凸点11或第一弹性微凸点6相对应。芯片凸点14构成的凸点阵列小于等于导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6一起构成的凸点阵列；芯片凸点14构成的凸点阵列的周期可以是导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6一起构成的凸点阵列周期的整倍数，也就是说，凸点式芯片30的凸点数可以小于等于带弹性微凸点的互连基板10上的凸点数。凸点式芯片30的尺寸可以小于、大于或等于带弹性微凸点的互连基板10的尺寸，甚至凸点式芯片30的尺寸可以小于带弹性导电微凸点的互连基板10上导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6一起构成的凸点阵列的尺寸，也就是说，KGD插座20内的带弹性微凸点的互连基板10上导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6一起构成的凸点阵列可以全部被使用，也可以部分被使用；进而KGD插座插针22构成的插针阵列可以全部被使用，也可以部分被使用。

本发明采用芯片倒装工艺实现凸点式芯片30在带弹性微凸点的互连基板10上的高精度定位放置，也就是说，本发明采用芯片倒装设备实现凸点式芯片30在KGD插座20内的高精度定位放置；目前芯片倒装设备的对准精度在0.5微米以内，芯片放置精度不大于±3.5微米，满足芯片凸点14直径小至10微米的凸点式芯片13的定位精度要求。芯片倒装设备倒装放置凸点式芯片13在带弹性微凸点的互连基板10上时，会施加一定的垂直向下压力，保证芯片凸点14和带弹性微凸点的互连基板10上导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6充分接触，利用具有表面自粘性的第一弹性微凸点6保持芯片30从被高精度倒装定位放置在带弹性微凸点的互连基板10上后到被KGD插座上盖板上的垫块26垂直向下挤压固定前的这段过程中，位置无相对移动或脱落。

芯片倒装设备一方面抓取带弹性微凸点的互连基板10上导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6一起构成的凸点阵列图形，另一方面抓取芯片凸点14构成的凸点阵列图形，通过上述两个凸点阵列图形的重合，完成凸点式芯片30在带弹性微凸点的互连基板10上的高精度定位放置，目前芯片倒装的放置精度能达到±3.5微米以内。由于凸点式芯片30上芯片凸点14构成的凸点阵列与带弹性微凸点的互连基板10上导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6一起构成的凸点阵列都是由晶圆工艺制备的，上述两个凸点阵列的共面性都较好，加之导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6可受力形变，芯片倒装定位放置过程中，只要吸附在凸点式芯片30背面(无凸点面)的倒装吸嘴在上述两个凸点阵列开始接触后，给一个向下的压力，就能使先接触上芯片凸点14的导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6受力变矮，以保证所有导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6都能同相应的芯片凸点14接触；当倒装吸嘴施加的压力撤除时，以及倒装吸嘴从凸点式芯片30背面移除时和移除后，由于第一弹性微凸点6表面自带粘性，带弹性微凸点的互连基板10上的所有与芯片凸点14接触第一弹性微凸点6会将相应的芯片上凸点14粘住，防止凸点式芯片30偏移或脱落。随后，盖上KGD插座上盖板25，缓慢向下调节KGD插座上盖板上的垫块26的位置，使KGD插座上盖板上的垫块26抵住凸点式芯片30背面，并向下施加一定的压力，使得各个导电弹性微凸点11和相应的芯片凸点14形成良好的低电阻接触，实现从芯片凸点14到相应KGD插座插针22间的电互连。由于凸点式芯片30上芯片凸点14构成的凸点阵列，以及带弹性微凸点的互连基板10上导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6一起构成的凸点阵列的共面性有晶圆工艺做保障，共面性可以控制在凸点直径的10％以内，所以凸点式芯片30和带弹性微凸点的互连基板10各个对应凸点形成低电阻良好接触所需的垂直向下压力小，而且由于芯片凸点14与导电弹性微凸点11、第一弹性微凸点6的接触为可形变的弹性球面接触，避免了在芯片凸点14留下划痕损伤。

可见，带弹性微凸点的互连基板10上的导电弹性微凸点11起到电互连作用，而第一弹性微凸点6起到粘附作用。

KGD插座20在使用过程中，KGD插座插针22和KGD插座活动挡板24是静态固定不动的，相应的磨损小，这就增加了KGD插座插针22和KGD插座活动挡板24的使用寿命。带弹性导电微凸点的互连基板10上导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6在每个芯片测试时都要形变，加之高低温测试、老练、筛选过程将加速导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6中有机弹性介质材料的老化，使用寿命有限。本专利中KGD插座20内的带弹性微凸点的互连基板10是可以更换的，这就延长了KGD插座20的使用寿命。同时基于晶圆制造工艺的带弹性微凸点的互连基板10价格相比于常规KGD插座成本低，价格低廉，整体上降低了KGD插座20的制造成本和使用成本。

图8为另一种芯片放置到KGD插座内的剖面结构示意图，展示用本发明公开的上述KGD插座20对焊盘式芯片40的进行测试的装配使用效果，具有高密度和高精度的特点。

焊盘式芯片40的对外引脚形式为焊盘，芯片焊盘16可以在焊盘式芯片40表面以一定规则较均匀分布，也可以分布在焊盘式芯片40表面边缘，还可以在分布在焊盘式芯片40表面上的某个或某些局域内。隔离钝化层17为焊盘式芯片40表面最外层的介质钝化层。隔离钝化层17可以在芯片焊盘16之上，此时隔离钝化层17上的焊盘开口就限定了芯片焊盘16的大小和位置；隔离钝化层17可以在芯片焊盘16之下，此时隔离钝化层17上的焊盘开口实现了芯片焊盘16与邻近层金属的电互连。

芯片焊盘16与相应的带弹性微凸点的互连基板10上的导电弹性微凸点11和第一弹性微凸点6相接触。导电弹性微凸点11起到电互连作用，而第一弹性微凸点6起到粘附作用。

当焊盘式芯片40的对外引脚焊盘较少，或在焊盘式芯片40表面分布均匀性差时，也可以使芯片上焊盘16与导电弹性微凸点11接触，而使第一弹性微凸点6与隔离钝化层17相接触，导电弹性微凸点11起到电互连作用，而第一弹性微凸点6起到粘附作用。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims

1.一种带弹性导电微凸点的互连基板，其特征在于，包括基片(1)、导电通孔(2)、绝缘介质层(3)、金属布线层(4)、凸点下金属层(5)、第一弹性微凸点(6)和导电弹性微凸点(11)；

其中，第一弹性微凸点(6)为表面具有自粘性的球冠状的弹性体；导电弹性微凸点(11)包括第二弹性微凸点(7)，第二弹性微凸点(7)表面设有的导电膜层(8)；

其中，导电通孔(2)贯穿于基片(1)上表面和下表面，基片(1)上表面和下表面均铺设有与导电通孔(2)连接的若干层金属布线层(4)，若干层金属布线层(4)之间铺设有绝缘介质层(3)；导电弹性微凸点(11)和第一弹性微凸点(6)均通过凸点下金属层(5)与基片(1)上表面露出的金属布线层(4)连通，基片(1)下表面露出的金属布线层(4)外层设有焊盘(12)，焊盘(12)由基板背面引出；

其中，导电弹性微凸点(11)和第一弹性微凸点(6)的顶部是共面的。

2.根据权利要求1所述的带弹性导电微凸点的互连基板，其特征在于，导电膜层(8)与凸点下金属层(5)之间设有导电环(9)。

3.根据权利要求2所述的带弹性导电微凸点的互连基板，其特征在于，所述导电膜层(8)包括与第二弹性微凸点(7)顶部贴合的球面形金属区域，以及从所述球面形金属区域径向或螺旋式发散出的用于连接球面形金属区域和导电环(9)的若干条金属条。

4.根据权利要求1所述的带弹性导电微凸点的互连基板，其特征在于，所述第一弹性微凸点(6)和所述第二弹性微凸点(7)的直径为10～500μm。

5.根据权利要求1所述的带弹性导电微凸点的互连基板，其特征在于，导电膜层(8)采用图形化电镀法、带胶剥离法或金属刻蚀得到。

6.根据权利要求1所述的带弹性导电微凸点的互连基板，其特征在于，导电膜层(8)的厚度为0.3～12μm。

7.根据权利要求1所述的带弹性导电微凸点的互连基板，其特征在于，第一弹性微凸点(6)和第二弹性微凸点(7)通过3D打印方法制得，包括：通过3D打印机喷头，将有机弹性材料胶水定点喷射到凸点下金属层(5)上；

其中，通过控制单次喷射的有机弹性材料胶水量和喷射次数来控制所述第一弹性微凸点(6)和所述第二弹性微凸点(7)的直径大小。

8.一种KGD插座，其特征在于，包括KGD插座外框(21)、KGD插座插针(22)、KGD插座活动挡板(24)和权利要求1～7任意一项所述的带弹性导电微凸点的互连基板(10)；

其中，KGD插座活动挡板(24)上设置有用于穿过KGD插座插针(22)的通孔阵列，KGD插座活动挡板(24)铺设于KGD插座外框(21)的底面内侧，弹性导电微凸点的互连基板(10)可拆卸置于KGD插座活动挡板(24)上；KGD插座插针(22)固定于KGD插座外框(21)的底面上，KGD插座插针(22)穿过KGD插座活动挡板(24)的通孔阵列与带弹性导电微凸点的互连基板(10)的基板背面引出焊盘(12)接触；

KGD插座外框(21)上还连接有KGD插座上盖板(25)，KGD插座上盖板(25)内表面上设有垫块(26)。

9.根据权利要求8所述的KGD插座，其特征在于，带弹性导电微凸点的互连基板(10)中的第一弹性微凸点(6)和导电弹性微凸点(11)构成的微凸点阵列能够与芯片上的微凸点阵列或焊盘阵列对应装配。

10.根据权利要求8所述的KGD插座，其特征在于，带弹性导电微凸点的互连基板(10)上的导电弹性微凸点(11)和第一弹性微凸点(6)组成的凸点阵列的微凸点尺寸小于基板背面引出焊盘(12)的直径，微凸点间距小于基板背面引出焊盘(12)的间距；被测芯片的凸点或焊盘间距小于KGD插座插针(22)间的间距。