CN1522372A - 用于传导接触件的支撑件组件 - Google Patents

Abstract

提供的是一种适用于用在接触式探头中的一种支撑件组件，该组件包括：一个支撑件，以相互平行关系形成有用来支撑传导接触件的多个保持孔；和一个加强件，与支撑件整体地形成，并且在支撑件没有任何保持孔的一部分中延伸。加强件增大支撑件组件的整体机械强度，并且防止支撑件的热变形。因为保持孔形成在由适于用来形成孔的材料，如塑料材料，制成的支撑件中，所以能以高精度和以低成本形成保持孔。

Description

用于传导接触件的支撑件组件

技术领域

本发明一般涉及用于接触式探头、电气插座和其它用途的传导接触件的一种支撑装置，具体地说，涉及一种用于适用于半导体相关元件的强化试验的接触式探头的传导接触件的一种支撑件组件。

背景技术

在最近几年，例行地进行强化试验作为用于半导体相关元件的试验过程的一部分，并且在这样一种试验中，在升高的温度(约150℃)下把一个电压施加到物体上一个延长时间段(从几小时到几十小时)。越来越希望对晶片级(8英寸或200mm晶片)而不是对封装级进行这样一种试验，从而能提高生产率。在任何情况下，当在强化试验期间应用用来同时接近大量点的一个接触式探头时，用于电气接触件的支撑件的耐热性和热膨胀是需要考虑的重要因素。

希望传导接触件通过弹性啮合在晶片上的对应电极，能够容纳这样一种电极的高度的变化。这样一种例子表明在图10中。参照图10，多个阶梯保持孔2穿过一个板件形式的一个支撑件21的厚度。每个保持孔2的一个小直径段2a接收一个传导针状件23，而保持孔2的一个大直径段2b接收一根传导螺旋弹簧24。传导针状件23包括一个接收在大直径段2b中的径向凸台23a，并且由使一端绕从凸台23a延伸的一个杆部分23b缠绕的螺旋弹簧24弹性推动。螺旋弹簧24的另一端弹性啮合遍及支撑件21放置的一块电路板25的一个对应终端25a。终端25a连接到在图中未表示的试验机的一个电路上。

多个这样的传导针状件23彼此平行地排列在支撑件21中，如图10中表明的那样，以形成能够同时接近多个点的一个接触式探头。通过把这样的传导针状件23以弹性方式推压到一个晶片26(是试验的物体)的电极26a上进行电气试验。

为了如上所述允许同时接近在晶片26上的多个电极26a，必须在支撑件21中排列与在晶片26上的电极26a的数量相同的数量的传导接触件23，并且要求支撑件21以精确方式形成有大量保持孔2。此外，因为在强化试验中把在120到150℃量级的升高温度保持几十小时，所以要求接触式探头提供有对应的耐热性和低温度系数。

具有与用作用于晶片的材料的硅的可比较的耐热性和温度系数的材料包括陶瓷、玻璃和诸如微胀合金之类的低热膨胀合金以及硅。然而，加工硅件是一个耗时过程，并且硅要求电绝缘。已知陶瓷难以加工。玻璃在加工时涉及显著的尺寸误差，并且这导致不良的生产率。低热膨胀合金难以加工，并且要求电绝缘。因此，当对于接触式探头的支撑件选择这样的材料时，生产效率低并且生产成本高。

适于精确加工的塑料材料适于作为用于支撑件的材料。然而，在带有以高密度排列在一个支撑件中的大量传导接触件的接触式探头中，由这样大量的传导接触件产生的压力可能导致支撑件的翅曲。热膨胀可能导致传导接触件(传导针状件)的位置误差，并且每个传导接触件的接近点可能不可接收地偏离希望点。

发明内容

鉴于先有技术的这些问题，本发明的一个主要目的在于，提供一种用来支撑在接触式探头等中的传导接触件的支撑件组件，它允许以高密度和以高精度形成小保持孔，并且呈现高机械刚度。

本发明的一个第二目的在于，提供一种用来支撑在接触式探头等中的传导接触件的支撑件组件，它允许以高密度和以高精度形成小保持孔，并且以受控方式经历热膨胀。

本发明的一个第三目的在于，提供这样一种用来支撑在接触式探头等中的传导接触件的支撑件组件，它既经济又容易制造。

根据本发明，通过提供一种适用于用在接触式探头等中用来接触要接触的物体的一种支撑件组件能实现这些目的，该支撑件组件包括：一个支撑件，以相互平行关系形成有用来支撑传导接触件的多个保持孔，支撑件由适于形成这种保持孔的材料制成；及一个加强件，与支撑件整体地形成，并且在支撑件没有任何保持孔的一部分中延伸。

因而，因为通过由适于形成这样的孔的材料，如塑料材料，形成保持器，能以高精度形成用来支撑传导接触件的保持孔，所以保持孔能以到在晶片级试验中要求的程度的高精度下的精细节距排列。即使当使用本身可能不提供用于支撑件的希望机械性能的诸如PPS、LCP、PES和PEI之类的塑料材料时，加强件也保证支撑件组件的整体机械强度。加强件可以包括具有诸如机械强度和刚度之类的希望机械性能的任何材料，并且这样的材料包括金属材料、玻璃、陶瓷和硅。当使用具有较低热膨胀系数、诸如微胀合金和Kovar^TM之类的低热膨胀系数材料时，也能避免在强化试验期间支撑件的热变形。而且，与其中支撑件由诸如低热膨胀系数合金，如微胀合金、陶瓷、玻璃或硅，之类的单种材料制成并且保持孔形成在这种材料中的情况相比，能显著降低制造成本。

加强件最好把支撑件划分成多个区域，这些区域的每一个形成有多个保持孔。因而，对于传导接触件的给定布局，能实现加强的最优模式。如果加强件包括一个沿支撑件一个外周缘部分延伸的环形件，则能实现一种特别简单和经济的加强。如果允许传导接触件的该布局，则为了最大加强通过把支撑件划分成其每一个形成有单个保持孔的多个区域，可以布置加强件。

根据本发明的一个最佳实施例，加强件包括诸如微胀合金和Kovar^TM之类的一个低热膨胀金属件，并且支撑件由适于钻孔或相反形成保持孔的塑料材料制成。在这样一种下，加强件可以插入模压在支撑件中。要不然，可以把加强件外部地附加到支撑件上。

诸如半导体芯片之类的要试验物体装有需要由传导接触件准确接触的接触垫，但这样的垫没有设计成简化这样一个过程。因此根本保证与要试验的物体接触的传导接触件的位置精度。在支撑件组件具有一种层叠结构的情况下，它通过仅在其面对要试验物体的外层中使用一个加强板件形式的支撑件能实现。如果设计在试验固定夹具侧的中继板从而容忍传导接触件的位置精度，则不可能要求加强面对中继板的外层。然而，如有必要，有可能加强两个外层，并且甚至可以加强中间层。

根据本发明的又一个实施例，通过使用把组件的板件沿其一个外周缘夹持在一起以便加强的一对环形件，提供一种特别经济和简单的布置。

附图说明

现在参照附图在下面描述本发明，其中：

图1是根据本发明用在一个接触式探头中的一种支撑件组件的平面视图；

图2是沿图1的线II-II得到的局部剖视图；

图3是与图1类似的视图，表示本发明的第二实施例；

图4是沿图3的线IV-IV得到的局部剖视图；

图5是放大局部剖视图，表示本发明的第三实施例；

图6是包括作为本发明第四实施例给出的一个支撑件组件的接触式探头的放大剖视侧视图；

图7是与图2类似的视图，表示本发明的第五实施例；

图8是与图2类似的视图，表示本发明的第六实施例；

图9是与图2类似的视图，表示本发明的第七实施例；及

图10是部分剖开的剖视侧视图，表示一种常规支撑件组件以及传导接触件。

具体实施方式

图1是实施本发明用来支撑在一个接触式探头中的传导接触件一种支撑件1的平面视图，而图2是沿图1的线II-II得到的剖视图。在这些图中省略针状件形式的传导接触件和与支撑件1组合的螺旋弹簧，因这它们本身是常规的。本发明也适用于其中螺旋弹簧辅助用作传导接触件的情形。

当要试验的物体包括8英寸晶片时，支撑件1可以包括图中所示的具有近似8英寸(近似200mm)直径的盘。支撑件1的厚度典型在0.5至1.5mm的量级中，但当采用一种层叠结构时也可以在0.1至0.2mm的量级中。一个8英寸晶片典型地包含形成在其中的从几十到几百个半导体芯片。这个支撑件1也适用于打算用于诸如12英寸晶片的较大物体的接触式探头。一个12英寸晶片典型地包含形成在其中的几千个半导体芯片。

参照图1和2，支撑件1形成有用来支撑传导接触件的多组保持孔2，以便与在图中未表示的在一个晶片上形成的多个芯片的电极相对应。每个保持孔2的形状可以是对于保持孔的本身已知形状的任一种。如最好在图1中所示，把保持孔2排列成每组与单个芯片对应的多组，并且把一个加强件3以整体方式埋入在支撑件1中。

加强件3延伸到一般为盘形的支撑件1的外周缘的附近，并且装有每个用来容纳保持孔2的一个对应组的多个矩形开口3a。因而，加强件3占据其中保持孔缺乏或稀疏分布的支撑件1的一部分。

在用于接触式探头的这种支撑件组件中，加强件3形成为由耐热和低热膨胀合金，如微胀合金和Kovar^TM，制成的一个板件，板件通过蚀刻、激光加工、模具成形或其它机械金属加工过程形成有与各个芯片相对应的开口3a，并且加强件3在表明的实施例中通过插入模压整体埋入在由塑料材料制成的支撑件中。因而，支撑件1与加强件3整体地并入。因为与加强件3的每个开口3a相对应的支撑件1的区域填充有塑料材料，所以保持孔2能容易和准确地形成，并且加强件3防止支撑件1的热变形。

现在参照图3和4在下面描述本发明的一个第二实施例。在这些图中，与以上实施例的那些相对应的部分用类似标号指示，并且省略这些部分的描述。在第二实施例中，一个由微胀合金制成的环形加强件4以连续方式在圆周上延伸，并且沿支撑件1的外周缘部分同心地埋入在支撑件1中。环形件4尽管包括一个简单的环，但能把支撑件1的整体机械强度适当地增大到防止支撑件1在强化试验期间过大热变形必需的程度。加强件4的形状的简化有助于制造成本的降低。

根据本发明，加强件的形状不限于以上表明的那些。如果没有空间限制，则加强件6可以装有每个与单个保持孔5相对应的多个开口6a，如图5中所示。根据一个在其中带有埋入的这样一个加强件6的支撑件1，因为分别加强围绕每个保持孔5的部分，所以能更进一步提高机械强度，并且这又导致改进的耐热性和较低的热膨胀系数。

而且，在支撑件1中形成的保持孔5不限于以上表明的阶梯孔，而依据传导接触件的结构也可以包括图5中所示的直孔。下面参照图6描述这样一个例子。在图6中表明的接触式探头6根据本发明具有包括一个加强外层的层叠结构。与同在图1和2中表明的实施例的件类似的加强件3合并的支撑件1形成有由直孔组成的保持孔5，并且通过例如把支撑件1与可以不装有任何加强件的塑料板件8和9组合，把支撑件1用作与在接触式探头7的一个支撑件组件7a中接近的物体相对的一个外层。在表明的实施例中，一对板件8和9与支撑件1组合地使用，但支撑件1可以与在层叠结构中的任何数量的板件组合。

在这种接触式探头7中，多个本身已知的传导针状件11每一个的杆部分，可滑动地接收在保持孔5的对应一个中。用作支撑件组件7a的一个中间层的板件8，形成有与对应保持孔5对准的扩大通孔8a。用作远对着要接近的物体的外层的板件9，形成有与对应保持孔5对准的阶梯孔9a。每个直通孔8a接收对应传导针状件11的一个扩大部分和一根螺旋弹簧12，并且每个阶梯孔9a接收对应螺旋弹簧12的一部分和用来啮合在图中未表示的中继板上的一个垫的一个传导针状件13。相对传导针状件11和13由螺旋弹簧12弹性地彼此推开，并且通过由在支撑件组件7a中限定的环形台肩啮合的相对传导针状件11和13的扩大部分，防止传导针状件11和13移出保持孔5。

在以上实施例中支撑件1排列成相对要接触的物体(如在图10的先有技术中的电极26a)的外层，并且这归因于加强件3的存在，保证每个传导接触件相对于要接近的物体的位置精度。其它外层或下层没有并入一个加强件。然而，因为下层相对着为了接触方便装有接触垫的一块中继板等，就像相对着作为没有这些考虑设计的半导体器件的这些要接触物体，所以下层9a可能不需要加强。如能容易认识到的那样，如果希望，可以加强下层和/或中间层。在任何情况下，这样一种加强件可以包括具有较小厚度的一个件，这个件能通过蚀刻等以低成本加工成精细形状。

尽管在以上实施例的每一个中把加强件埋入在支撑件中，但仅要求加强件整体附加到支撑件上，并且不必要求埋入在支撑件中。用于加强件的安装结构的一个可选择实施例表示在图7中。参照图7，使用诸如在图3和4中表明的一种之类的一个环形加强件3。在支撑件1中形成保持孔2和用来安装加强件3的一个环形槽10之后，把加强件3装配在环形槽10中，并且通过使用粘合剂、螺栓或其它坚固装置，整体地把加强件3附加到支撑件1上。如果希望，为了达到甚至更高的精度级，可以在把加强件3并入在支撑件1中之后形成保持孔2。如有必要，环形槽10可以填充有树脂材料等。这个实施例提供有与以前实施例的那些类似的优点。

图8表示本发明的又一个实施例。首先，制备由用来形成保持孔的塑料材料制成的一对支撑件1a和1b。每个支撑件1a和1b的外边缘部分形成有一个环形台肩，该环形台肩可以在模压支撑件时形成，或者可以在已经模压支撑件之后加工。保持孔2形成在支撑件1a和1b的每一个中，并且借助一个放置在另一个上的两个支撑件1a和1b，把适于啮合环台肩和由诸如微胀合金之类的材料制成的一对环形加强件3a和3b装配在支撑件1a和1b的外周缘部分上。然后，通过使用穿过环形加强件3a和3b的螺栓14和拧有螺栓14的螺母15把支撑件彼此牢固地接合。环形加强件3a和3b不仅如此彼此接合两个支撑件而且也增大支撑件1a和1b的机械刚度，并且控制其归因于热膨胀的变形。

图9表示本发明的又一个实施例。在这个实施例中，支撑件1包括由适于形成孔的塑料材料制成的单个板件，并且保持孔2包括阶梯孔。支撑件1的外周缘部分形成有一个环形台肩，并且把由诸如微胀合金之类的材料制成的、具有对于环形台肩的互补形状的环形加强件3配合在支撑件1的外周缘部分上。因而，支撑件1当与环形加强件3组合时把一个基本完整的盘限定为一个整体。环形加强件3形成有多个安装孔16，并且与其对准的对应孔形成在支撑件1的外周缘的对应部分中。要放在与保持孔2的大直径端相对应的支撑件1的表面上方的中继板25，装有与安装孔16相对应的螺纹孔17。因此，当螺栓14穿过配合在支撑件1上的环形加强件3，并且拧入对应螺纹孔17中时，加强件3能附加到与支撑件1接合的中继板25上。环形加强件3装有适于接收螺栓14的头部的大直径端，从而螺栓14的头部不会从组件的轮廓突出。

在以上实施例任一个中，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组成，只要它在强化试验的情况下能耐受150℃量级的温度的热，并且具有较低热膨胀系数。它也应该适于精确的孔钻削，以便提供最大的设计自由度。例如，保持孔不限于阶梯孔和直孔，但也可以包括锥孔或任何其它形状的孔，以便除在表明实施例中表示的针状件和螺旋弹簧的组合之外允许各种形式的传导接触件的使用。塑料材料也可以另外由玻璃纤维、石墨纤维或其它材料加强。

使用本发明的支撑件组件的接触式探头不仅适于强化试验，而且也适于其中要求耐热性的其它用途。特别是，适当的用途包括关于强化插座、用于涉及以高密度排列的电极垫的MPU器件的接触式探头、及用于其中要求高机械强度带有以高密度排列的多组电极垫的MCM(多芯片模块)器件的接触式探头的使用。

尽管按照其最佳实施例已经描述了本发明，但对于熟悉本专业的技术人员显然，各种变更和修改是可能的而不脱离在附属权利要求书中叙述的本发明的范围。

工业实用性

因而，根据本发明，加强件增大支撑件组件的整体机械强度，并且当它由耐热和低温度系数材料制成时，防止支撑件的热变形。因为保持孔形成在由适于形成孔的材料，如塑料材料，制成的支撑件中，所以能以高精度和以低成本形成保持孔。根据本发明的支撑件组件因而特别适于用在用于强化试验的接触式探头中，并且有助于接触式探头的成本降低。

通过在其中传导接触件较稀疏地分布的支撑件的部分中提供加强件或者如此提供以围绕每组传导接触件，有可能实现适于传导接触件的特定布局的加强。具体地说，当使用一个简单的环形加强件时，归因于加强件的简单性特别能降低制造成本。

当通过层叠多个板件形成支撑件组件时，通过仅加强面对要接触的物体的外层，能增大接触式探头的传导接触件相对于要接触的物体的位置精度，而不要求接触式探头的剩余部分设计的显著变化。在这种情况下，因为加强件只需在层叠结构的外层中，所以能降低适于晶片级强化试验的接触式探头的成本。

Claims (12)

1.一种适于用在接触式探头或类似物中用来接触要接触的物体的一种支撑件组件，包括：

一个支撑件，用于以相互平行关系形成有用来支撑传导接触件的多个保持孔，所述支撑件由适于形成这种保持孔的材料制成；及

一个加强件，与支撑件整体地形成，并且在支撑件没有任何保持孔的一部分中延伸。

2.根据权利要求1所述的支撑件组件，其中加强件把支撑件划分成多个区域，这些区域的每一个形成有多个保持孔。

3.根据权利要求1所述的支撑件组件，其中加强件把支撑件划分成多个区域，这些区域的每一个形成有单个保持孔。

4.根据权利要求1所述的支撑件组件，其中加强件包括一个沿支撑件一个外周缘部分延伸的环形件。

5.根据权利要求1所述的支撑件组件，其中把加强件埋入在支撑件中。

6.根据权利要求1所述的支撑件组件，其中加强件由一个低热膨胀金属件组成，并且支撑件由塑料材料制成。

7.根据权利要求6所述的支撑件组件，其中加强件插入模压在支撑件中。

8.根据权利要求6所述的支撑件组件，其中把加强件外部附加到支撑件上。

9.根据权利要求1所述的支撑件组件，其中支撑件由一个第一板件组成，并且组件进一步包括至少一个第二板件放置在支撑件上方并且装有与支撑件的保持孔对准的保持孔。

10.根据权利要求9所述的支撑件组件，其中第二板件不与一个加强件合并。

11.根据权利要求9所述的支撑件组件，其中第二板件与一个加强件合并。

12.根据权利要求9所述的支撑件组件，其中加强件包括沿组件的一个外周缘把组件的板件夹持在一起的一对环形件。

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