KR19990021982A - Contact carriers (tiles) for anchoring large substrates with spring contacts - Google Patents

Contact carriers (tiles) for anchoring large substrates with spring contacts Download PDF

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이고르 와이. 칸드로스
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Abstract

본 발명에 따라 단일 및 복합 상호 접속 소자를 포함하는 접점 범프 또는 자유 직립성 스프링 접점부와 같은 다수의 접속 소자들은 비교적 큰 전자 부품 기판에 차례로 장착 및 접속된 비교적 작은 타일 기판에 장착됨으로써, 접점 소자들을 직접 전자 부품 상에 제조하는 필요성을 제거하면서 전자 부품에 다수의 접점 소자들을 정주시킨다. 비교적 큰 전자 부품은 적합하게는 프로브 카드 조립체의 공간 변환기 부품이다. 이러한 방식으로, 웨이퍼-레벨 번-인 등이 제공되도록 가압 접속이 전체 반도체 웨이퍼에 즉시 이루어질 수 있다. 땜납 볼, z-축 전도성 접착제 또는 순응성 접속물들이 타일 기판과 전자 부품 사이의 전기 접속을 이루기 위해 적절하게 이용된다. 반도체 웨이퍼 상의 다수 다이 사이트는 개시된 기술을 이용하여 용이하게 프로빙되고, 타일들은 전체 웨이퍼의 프로빙을 최적화하도록 배열될 수 있다. 탄성 접점 구조물과 같이 비교적 경질 쉘로 오버코팅된 비교적 연질 코어를 갖는 복합 상호 접속 소자들이 개시되어 있다. 대 기판에 대한 타일들의 x-y 및 z축 정렬을 유지하는 기술이 개시되어 있다.According to the invention a number of connection elements, such as contact bumps or free upright spring contacts comprising single and complex interconnect elements, are mounted on a relatively small tile substrate which is in turn mounted and connected to a relatively large electronic component substrate, thereby providing contact elements. A plurality of contact elements are settled in the electronic component while eliminating the need to manufacture directly on the electronic component. The relatively large electronic component is suitably the space transducer component of the probe card assembly. In this way, a pressurized connection can be made instantly to the entire semiconductor wafer such that wafer-level burn-in or the like is provided. Solder balls, z-axis conductive adhesives or compliant connections are suitably used to make an electrical connection between the tile substrate and the electronic component. Multiple die sites on a semiconductor wafer are easily probed using the disclosed techniques, and tiles can be arranged to optimize the probing of the entire wafer. Composite interconnect elements having a relatively soft core overcoated with a relatively hard shell, such as an elastic contact structure, are disclosed. Techniques for maintaining the x-y and z-axis alignment of tiles to a substrate are disclosed.

Description

스프링 접점부를 구비한 대 기판을 정주시키기 위한 접점 캐리어(타일)Contact carriers (tiles) for anchoring large substrates with spring contacts

발명의 배경Background of the Invention

복합 상호 접속 소자들을 갖는 가압 접속물의 제조 기술은 공동 소유로 계속 중인 1995년 5월 26일자로 출원된 미국 특허 출원 제08/450,255호[모출원(parent case)]에 개시되어 있다.Techniques for making pressurized connections with composite interconnect elements are disclosed in US patent application Ser. No. 08 / 450,255 (parent case), filed May 26, 1995, jointly owned.

공동 소유로 계속 중인 1995년 11월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 제08/554,902호에 기재된 바와 같이, 개개의 반도체(집적 회로) 장치(다이)는 사진 석판술, 침전법 등의 공지된 기술을 이용하여 몇 개의 확인 장치를 반도체 웨이퍼 상에 만들어서 전형적으로 제조된다. 일반적으로, 이러한 공정들에서는 개개의 다이를 반도체 웨이퍼로부터 단일화(절단)하기 전에 다수의 완전한 기능의 집적 회로 장치를 만들고자 한다. 그러나, 실질적으로 웨이퍼 자체의 어떤 물리적인 결함들 및 웨이퍼의 공정에서의 어떤 결함들은 필연적으로 일부의 다이들을 양호한(good)(완전한 기능의) 상태로 또 다른 일부의 다이들을 불량한(bad)(비기능적인) 상태로 되게 한다.As described in US patent application Ser. No. 08 / 554,902, filed November 9, 1995, which is still owned jointly, individual semiconductor (integrated circuit) devices (dies) are known techniques such as photolithography, precipitation, and the like. It is typically manufactured by making several identification devices on a semiconductor wafer. In general, these processes seek to create a number of fully functional integrated circuit devices prior to unifying (cutting) individual die from a semiconductor wafer. However, substantially any physical defects in the wafer itself and some defects in the process of the wafer will inevitably cause some dies to be in a good (fully functional) state, while others may be bad (non-functional). Functional).

일반적으로 웨이퍼 상의 다수의 다이들은 그 팩키징 전에, 양호하게는 웨이퍼로부터 단일화되기 전에 양호한 다이인가를 확인할 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 목적으로, 다이 상에 다수의 불연속 가압 접속물을 유사한 다수의 불연속 접점 패드(본드 패드)에 대해 만들기 위해 웨이퍼 시험기 또는 프로버가 유용하게 이용될 수도 있다. 이러한 방식으로, 반도체 다이는 웨이퍼로부터 다이를 단일화하기 전에 시험 및 작동될 수 있다.It is generally desirable to be able to verify that a number of dies on a wafer are good dies before their packaging, preferably before being unified from the wafer. For this purpose, a wafer tester or prober may be usefully used to make multiple discrete pressurized connections on a die against similar multiple discrete contact pads (bond pads). In this way, the semiconductor die can be tested and operated before unifying the die from the wafer.

웨이퍼 시험기의 종래 부품은 다수의 프로브(probe) 소자들이 접속된 프로브 카드로서, 상기 프로브 소자들의 팁은 반도체 다이들의 각각의 본드 패드에 가압 접속을 수행한다.A conventional component of a wafer tester is a probe card to which a plurality of probe elements are connected, with the tips of the probe elements making a pressure connection to each bond pad of the semiconductor dies.

어떤 단점들은 본질적으로 반도체 다이를 프로빙(probing)하는 기술 상에 있다. 예를 들어, 현대의 집적 회로는 상호 밀접하게(예를 들어, 중심 대 중심이 5 mils) 배치된 수백의 본드 패드를 필요로 하는 수천의 저항 소자들을 포함한다. 더욱이, 본드 패드들의 배열은 다이의 외주에 밀접하게 배치된 단일 열의 본드 패드로 제한될 필요는 없다(예를 들어, 미국 특허 제5,453,583호 참조).Some disadvantages are inherent in the technique of probing a semiconductor die. For example, modern integrated circuits include thousands of resistive elements that require hundreds of bond pads that are placed in close proximity to one another (eg, 5 mils center to center). Moreover, the arrangement of bond pads need not be limited to a single row of bond pads disposed closely on the periphery of the die (see, eg, US Pat. No. 5,453,583).

프로브 소자와 반도체 다이 사이에 신뢰성 있는 가압 접속을 수행하기 위해, 몇 개의 매개 변수를 중시하여야 하나, 그러한 매개 변수로 제한되는 것은 아니다 : 얼라인먼트, 프로브 힘, 오버드라이브, 접점력, 평형 접점력, 스크러브(scrub), 접점 저항 및 평면성. 이러한 매개 변수들의 논의 내용은 본문에서 참조로서 구체화되어 설명된 발명의 명칭이 고밀도 프로브 카드(HIGH DENSITY PROBE CARD)인 미국 특허 제4,837,622호에서 발견될 수 있고, 상기 특허는 프로브 소자의 미리 성형된 에폭시 링 배열부를 수용하도록 제조된 중심 개구를 구비한 단일 인쇄 회로 기판을 포함하는 고밀도 에폭시 링 프로브 카드를 개시하고 있다.In order to achieve a reliable pressurized connection between the probe element and the semiconductor die, several parameters should be taken into account, but not limited to such parameters: alignment, probe force, overdrive, contact force, balanced contact force, screed Scrub, contact resistance and planarity. A discussion of these parameters can be found in US Pat. No. 4,837,622, entitled HIGH DENSITY PROBE CARD, which is incorporated herein by reference and is described as a high density probe card. Disclosed is a high density epoxy ring probe card comprising a single printed circuit board having a central opening made to receive a ring arrangement.

일반적으로, 종래 기술의 프로브 카드 조립체는 프로브 카드의 표면으로부터 캔틸레버 형태로 연장된 다수의 텅스텐 바늘(needle)(프로브 소자)을 포함한다. 텅스텐 바늘은 전술된 바와 같이 예를 들어 에폭시 링의 중간부에 의해 적절한 방식으로 프로브 카드에 장착될 수 있다. 일반적으로, 어떤 경우에, 바늘을 프로브 카드의 단자에 접속해 주는 분리되고 별개의 전선의 중간부를 통해 바늘은 프로브 카드의 단자에 연결된다.Generally, prior art probe card assemblies include a plurality of tungsten needles (probe elements) extending in the form of cantilevers from the surface of the probe card. The tungsten needle may be mounted to the probe card in a suitable manner as described above, for example by the middle of the epoxy ring. In general, in some cases, the needle is connected to the terminal of the probe card through the middle of a separate and separate wire connecting the needle to the terminal of the probe card.

프로브 카드는 전형적으로 원형 링으로 형성되고, 수백의 프로브 소자(바늘)들은 링의 내주로부터 연장되어 있다(그리고 프로브 카드의 단자에 연결되어 있다). 회로 모듈 및 바람직하게는 동등한 길이의 전도성 트레이스(라인)는 프로브 소자의 각각과 연관되어 있다. 이러한 링형 배열은 특히 각각의 반도체 다이의 본드 패드가 반도체 다이의 2개의 반대 모서리를 따라 2개의 선형 배열부 이외로 배열될 때에 다수의 비단일화된 반도체 다이(다수 영역)를 웨이퍼 상에 프로브하는 것을 어렵게 만들고, 어떤 경우에는 불가능하게 만들기도 한다.The probe card is typically formed of a circular ring and hundreds of probe elements (needles) extend from the inner circumference of the ring (and are connected to the terminals of the probe card). Circuit modules and preferably equal length conductive traces (lines) are associated with each of the probe elements. This ring arrangement is particularly suited to probe multiple non-unified semiconductor dies (multiple regions) on a wafer when the bond pads of each semiconductor die are arranged outside two linear arrays along two opposite edges of the semiconductor die. It makes it difficult, and in some cases impossible.

본문에서 참조로서 구체적으로 설명되고 있고 발명의 명칭이 초고 핀 카운트를 이용한 시험하의 반도체 장치용 대규모 돌출 멤브레인(LARGE SCALE PROTRUSION MEMBRANE FOR SEMICONDUCTOR DEVICES UNDER TEST WITH VERY HIGH PIN COUNTS)인 미국 특허 출원 제5,422,574호에 개시된 바와 같이, 웨이퍼 시험기들은 대안으로서 중심 접점 범프(프로브 소자) 영역을 갖는 프로브 멤브레인을 이용할 수도 있다. 상기 특허에서 주지된 바와 같이, 시험 시스템은 전형적으로 일련의 시험 프로그램을 실행 및 제어하는 시험 제어기와, 시험 준비 과정에서 웨이퍼를 기계적으로 처리 및 위치 선정하는 웨이퍼 분배 시스템과, 장치-언더-테스트(device-under-test, DUT)와 정확한 기계적 접점을 유지시키는 프로브 카드를 포함한다.(칼럼 1, 라인 41-46).In US Patent Application No. 5,422,574, which is specifically described by reference in the text and whose name is LARGE SCALE PROTRUSION MEMBRANE FOR SEMICONDUCTOR DEVICES UNDER TEST WITH VERY HIGH PIN COUNTS As disclosed, wafer testers may alternatively use a probe membrane having a central contact bump (probe element) region. As noted in the patent, the test system typically includes a test controller that executes and controls a series of test programs, a wafer distribution system that mechanically processes and positions the wafer during test preparation, and an apparatus-under-test ( device-under-test (DUT) and a probe card to maintain accurate mechanical contact (columns 1, lines 41-46).

본문에서 참조로서 구체화되고 있고 반도체 장치를 시험하는 본 기술 분야를 나타내는 부가적인 참조예들로서 다음의 특허들이 포함된다 : 미국 특허 제5,442,282호(웨이퍼 상의 개개의 비단일화된 다이의 시험 및 실행); 제5,382,898호(전기 회로 시험용 고밀도 프로브 카드); 제5,378,982호(패널 접점부에 인접한 중첩된 보호 부재를 갖는 패널용 시험 프로브); 제5,339,027호(IC 시험 프로브로서 상승된 특징을 갖는 강성-가요성 회로); 제5,180,977호(멤브레인 프로브 접점 범프 컴플라이언시 시스템); 제5,066,907호(장치 및 회로 시험용 프로브 시스템); 제4,757,256호(고밀도 프로브 카드); 집적 회로 웨이퍼용 프로브 장치); 및 제3,990,689호(진공 척을 위치 설정하기 위한 조정 가능한 홀더 조립체).Additional references include the following patents, which are incorporated herein by reference and represent the technical field of testing semiconductor devices: US Pat. No. 5,442,282 (testing and implementing individual non-unified dies on wafers); 5,382,898 (high density probe card for electrical circuit testing); 5,378,982 (test probes for panels with overlapping protective members adjacent to the panel contacts); 5,339,027 (Stiffness-Flexible Circuits with Elevated Features as IC Test Probes); 5,180,977 (membrane probe contact bump compliance system); 5,066,907 (probe systems for device and circuit testing); 4,757,256 (High Density Probe Card); Probe devices for integrated circuit wafers); And 3,990,689 (adjustable holder assemblies for positioning vacuum chucks).

대개, 전자 부품들 사이의 상호 접속은 비교적 영구적인 것과 용이하게 분리할 수 있는 것 등 두가지로 분류될 수 있다.In general, interconnections between electronic components can be classified into two types: relatively permanent and easily removable.

비교적 영구적인 것의 일례로는 납땜 결합이 있다. 두개의 부품이 일단 납땜되면 이들 부품을 분리하기 위해서는 납땜을 제거하는 공정을 사용해야 한다. 와이어 결합도 비교적 영구적인 접속의 일례이다.One example of a relatively permanent one is a solder joint. Once the two parts are soldered, the process of removing the solder must be used to separate these parts. Wire bonding is also an example of a relatively permanent connection.

용이하게 분리할 수 있는 것의 일례로는 하나의 전자 부품의 탄성 소켓 소자에 의해 수용되는 다른 하나의 전자 부품의 강성 핀이 있다. 소켓 소자는 전자 부품들 사이에 신뢰성 있는 전기 접속을 보장하기에 충분한 크기의 접점력(압력)을 핀들 상에 작용시킨다.One example of the easily detachable one is the rigid pin of another electronic component received by the elastic socket element of one electronic component. The socket element exerts a contact force (pressure) on the pins of sufficient magnitude to ensure a reliable electrical connection between the electronic components.

전자 부품의 단자들과의 가압 접속을 이루기 위한 상호 접속 소자를 스프링 또는 스프링 소자라 한다. 일반적으로, 전자 부품(예를 들어, 전자 부품들 상의 단자)에의 신뢰성 있는 가압 접속을 수행하는 데에는 일정한 최소 접점력이 필요하다. 예를 들어, (접점 당 2 gram 이하이고 최대 150 gram 이상인) 약 15 gram의 접점력(하중)은 표면 상에 필름과 함께 오염되거나 표면 상에 부식 또는 산화물을 갖는 전자 부품의 단자에 신뢰성 있는 전기 접속부를 만드는 것을 보장하는 데 필요하다. 각 스프링에 요구되는 최소 접점력은 스프링 재료의 항복 강도 또는 스프링 소자의 크기가 증가될 것을 요한다. 일반적으로, 재료의 항복 강도가 높아질수록 그 작업(천공 및 절곡 등)이 어려워지게 된다. 대안으로서, 스프링을 소형으로 제조하기 위해서는 스프링들의 단면적을 크게 하여야 하는 단점을 가지게 된다.An interconnect element for making a pressure connection with the terminals of the electronic component is called a spring or spring element. In general, a constant minimum contact force is required to make a reliable press connection to an electronic component (eg, a terminal on the electronic components). For example, a contact force (load) of about 15 grams (less than 2 grams per contact and up to 150 grams or more) can be reliably applied to terminals of electronic components that are contaminated with the film on the surface or have corrosion or oxide on the surface. It is necessary to ensure that the connection is made. The minimum contact force required for each spring requires an increase in the yield strength of the spring material or the size of the spring element. In general, the higher the yield strength of a material, the more difficult its work (perforation and bending, etc.) is. As an alternative, in order to manufacture the spring compactly, it is disadvantageous to increase the cross-sectional area of the springs.

(멤브레인 프로브의 접점 범프 이외의) 프로브 소자들은 본 발명과 특히 연관된 스프링 소자의 일종이다. 통상적으로 종래 기술의 프로브 소자들은 상대적으로 강성(고인장 강도)의 재료인 텅스텐으로 제조된다. 그러한 상대적으로 강성의 재료를 전자 부품의 단자에 장착하고자 할 때, 납땜과 같은 상대적으로 대항적인(hostile) (예를 들어, 고온) 공정이 요구된다. 그러한 대항적인 공정은 일반적으로 반도체 장치와 같은 어떤 상대적으로 취약한(fragile) 전자 부품들의 한도 내에서 바람직하지 않다. 이와 반대로, 전선 접합은 상대적으로 친화성(friendly) 공정의 한 예로서, 취약한 전자 부품들에 손상을 가할 가능성이 납땜보다 훨씬 적다. 땜납(soldering)도 상대적으로 친화성 공정의 또 다른 예이다. 그러나, 땜납 및 금은 상대적으로 연성인(낮은 항복 강도인) 재료이어서 스프링 소자보다 더 잘 기능하지 못할 것이다.Probe elements (other than the contact bumps of the membrane probes) are a type of spring element in particular associated with the present invention. Conventional probe elements are typically made of tungsten, a relatively rigid (high tensile strength) material. When attempting to mount such a relatively rigid material to the terminals of an electronic component, a relatively hostile (eg, high temperature) process such as soldering is required. Such opposing processes are generally undesirable within the limits of certain relatively fragile electronic components such as semiconductor devices. In contrast, wire bonding is an example of a relatively friendly process, with much less chance of damaging vulnerable electronic components than soldering. Soldering is another example of a relatively affinity process. However, solder and gold are relatively soft (low yield strength) materials and will not function better than spring elements.

스프링 접점부를 포함하는 상호 접속 소자와 관련된 난해한 문제점은 바로 전자 부품의 단자들이 종종 완전한 동일 평면 상에 있지 않다는 것이다. 이러한 공차(큰 비평면성)를 수용하기 위해 합체된 일부 기구가 부족한 상호 접속 소자는 전자 부품의 단자와 접촉하는 지속적인 접점 압력을 만들어 내기 위해 강하게 가압될 것이다.A difficult problem associated with interconnecting elements comprising spring contacts is that the terminals of the electronic component are often not completely coplanar. Interconnect elements lacking some mechanisms incorporated to accommodate these tolerances (large non-planarity) will be strongly pressurized to create a constant contact pressure in contact with the terminals of the electronic component.

본 명세서에서 참조되어 합체된 이하의 미국 특허는 전자 소자에 대해 접속하는 것, 특히 가압 접속하는 것에 관한 일반적인 관심 사항인 것으로서 인용된다. 미국 특허 제5,386,344호(플렉스 회로 카드 탄성 중합체 케이블 커넥터 조립체), 제5,336,380호(전기 커넥터 및 집적 회로 팩키지용 스프링 편의식 테이퍼형 접점 소자), 제5,317,479호[도금된 가요성 리드(lead)], 제5,086,337호(전자 부품의 접속 구조물 및 상기 구조물을 사용하는 전자 장치), 제5,067,007호(인쇄 회로 기판의 표면에 장착하기 위한 리드를 갖는 반도체 장치), 제4,989,069호(지지체로부터 이탈한 도선을 갖는 반도체 팩키지), 제4,893,172호(전자 부품용 접속 구조물 및 이를 제조하는 방법), 제4,793,814호(전기 회로 기판 상호 접속), 제4,777,564호[표면 장착형 소자들과 사용되는 리드폼(leadform)], 제4,764,848호(표면 장착형 어레이 변형 완화 장치), 제4,667,219호(반도체 칩 인터페이스), 제4,642,889호(가요성 상호 접속 및 그 제조 방법), 제4,330,165호(가압 접점식 상호 접속 커넥터), 제4,295,700호(상호 접속 커넥터),제4,067,104호(미세 전자 소자들을 결합시키는 가요성 금속 상호 접속부 어레이의 제조 방법), 제3,795,037호(전기 커넥터 장치), 제3,616,532호(다중 층 인쇄 회로 전기 상호 접속 장치), 및 제3,509,270호(인쇄 회로용 상호 접속부 및 그 제조 방법).The following U.S. patents incorporated herein by reference are cited as being of general interest for connecting to electronic devices, in particular for pressurized connections. U.S. Patent 5,386,344 (Flex Circuit Card Elastomer Cable Connector Assemblies), 5,336,380 (Spring-Flat Tapered Contact Elements for Electrical Connectors and Integrated Circuit Packages), 5,317,479 (Plated Flexible Leads), 5,086,337 (connection structures of electronic components and electronic devices using the structures), 5,067,007 (semiconductor devices having leads for mounting on the surface of printed circuit boards), 4,989,069 (with conductors deviating from the support) Semiconductor packages), 4,893,172 (connection structures for electronic components and methods of manufacturing the same), 4,793,814 (electric circuit board interconnections), 4,777,564 (leadforms used with surface-mounted elements), 4,764,848 (Surface Mount Array Strain Relief), 4,667,219 (Semiconductor Chip Interface), 4,642,889 (Flexible Interconnect and Manufacturing Method), 4,330,165 (Pressure Contact Interconnect) Connectors), 4,295,700 (interconnect connectors), 4,067,104 (methods for manufacturing flexible metal interconnect arrays for joining microelectronic elements), 3,795,037 (electrical connector devices), 3,616,532 (multilayer printed circuits) Electrical interconnectors) and 3,509,270 (interconnects for printed circuits and methods of manufacturing the same).

전술한 모출원에서, 전자 부품 상에 복합 상호 접속 소자들(탄성 접점 구성부, 스프링 소자)을 제조하는 기술이 개시되어 있다. 다수의 그러한 스프링 소자들이 필요한 경우에, 대부분의 다수 스프링 소자들 중 하나를 제외하고 (성공적으로 제조된) 항복에 대한 실패는 전체 부품에 (사용 불가능하거나 혹은 최상으로는 광범위한 재작업을 요구하는) 결함을 유발할 수도 있다.In the aforementioned application, a technique for manufacturing composite interconnect elements (elastic contact component, spring element) on an electronic component is disclosed. In cases where multiple such spring elements are required, failure to yield (successfully manufactured), except for one of the majority of spring elements, is not available or best requires extensive rework on the entire part. It may also cause defects.

더욱이, 예를 들어 한번 통과에서 전체 반도체 웨이퍼에 대한 시험을 제공하기 위해, 상당히 많은 스프링 접점부들을 대 기판(larger substrate) 영역 상에 제조하는 것이 요구되어지는 경우에, 상당히 많은 스프링 접점부들이 성공적으로 장착될 수 있는 적절한(예를 들어, 열 팽창 계수에 부합되는) 기판을 찾는 것이 쉽지 않다.Moreover, in the case where it is required to manufacture a large number of spring contacts on a large substrate area, for example to provide a test for the entire semiconductor wafer in a single pass, a significant number of spring contacts are successful. It is not easy to find a suitable substrate (e.g., conforming to the coefficient of thermal expansion) that can be mounted on the substrate.

본 발명은 전자 부품들 사이에 임시적인 가압 접속물의 제조에 관한 것으로서, 특히 팩키징 전에, 바람직하게는 개개의 반도체 장치가 반도체 웨이퍼로부터 단일화되기(singulated) 전에 반도체 장치에 대한 시험 및 번-인(burn-in) 공정을 수행하는 기술에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the fabrication of temporary pressurized connections between electronic components, in particular testing and burn-in of semiconductor devices prior to packaging, preferably before individual semiconductor devices are singulated from the semiconductor wafer. -in) relates to a technique for performing the process.

관련 출원에 대한 상호 참조Cross Reference to Related Application

본 특허 출원은 1995년 5월 26일자 출원된 공동 소유의 출원 계속 중인 미국 특허 출원 제08/452,255호(상태: 출원 계속 중)(이하, 모출원이라 한다)의 일부 계속 출원이며, 상기 모출원은 1994년 11월 15일자 출원된 공동 소유의 출원 계속 중인 미국 특허 출원 제08/340,144호(상태: 출원 계속 중)와 이에 대응하는 1994년 11월 16일자 출원된 PCT 특허 출원 제PCT/US94/13373호(WO 95/14314로서 1995년 5월 26일자로 공개됨)의 일부 계속 출원이며, 상기 두 개의 출원 모두는 1993년 11월 16일자 출원된 공동 소유의 미국 특허 출원 제08/152,812호(1995년 12월 19일 미국 특허 제5,476,211호)의 일부 계속 출원이다.This patent application is part of a pending US patent application Ser. No. 08 / 452,255 filed on May 26, 1995, filed under US Patent Application No. 08 / 452,255, filed hereafter. Is a co-owned, pending US Patent Application No. 08 / 340,144 filed November 15, 1994 (state: pending application) and its PCT Patent Application No. PCT / US94 /, filed November 16, 1994 Part of a continuing application of 13373 (published May 26, 1995 as WO 95/14314), both of which are jointly owned US patent application Ser. No. 08 / 152,812, filed November 16, 1993 (1995). US Patent No. 5,476,211, filed Dec. 19, filed on December 19, 2008.

또한, 본 특허 출원은 공통 소유의 계속 중인 다음의 미국 특허 출원의 일부 계속 출원이다.In addition, this patent application is part of a continuing, pending US patent application of a common ownership.

1995년 9월 21일에 출원된 제08/526,246호 (PCT/US95/14843, 1995.11.13);08 / 526,246 filed September 21, 1995 (PCT / US95 / 14843, November 13, 1995);

1995년 10월 18일에 출원된 제08/533,584호 (PCT/US95/14842, 1995.11.13);08 / 533,584, filed Oct. 18, 1995 (PCT / US95 / 14842, Nov. 13, 1995);

1995년 11월 9일에 출원된 제08/554,902호 (PCT/US95/14844, 1995.11.13);08 / 554,902, filed November 9, 1995 (PCT / US95 / 14844, November 13, 1995);

1995년 11월 15일에 출원된 제08/558,332호 (PCT/US95/14885, 1995.11.15);08 / 558,332, filed November 15, 1995 (PCT / US95 / 14885, November 15, 1995);

1995년 12월 18일에 출원된 제08/573,945호;08 / 573,945, filed December 18, 1995;

1996년 1월 11일에 출원된 제08/584,981호;08 / 584,981, filed January 11, 1996;

1996년 2월 15일에 출원된 제08/602,179호;08 / 602,179, filed February 15, 1996;

1996년 2월 21일에 출원된 제60/012,027호;60 / 012,027, filed February 21, 1996;

1996년 2월 22일에 출원된 제60/012,040호;60 / 012,040, filed February 22, 1996;

1996년 3월 5일에 출원된 제60/012,878호;60 / 012,878, filed March 5, 1996;

1996년 3월 11일에 출원된 제60/013,247호; 및60 / 013,247, filed March 11, 1996; And

1996년 5월 17일에 출원된 제60/005,189호.60 / 005,189, filed May 17, 1996.

모든 특허 출원은 전술된 모출원의 일부 계속 출원이며, 본문에 참조로서 기재된다.All patent applications are part of the above-described parent application, which is incorporated herein by reference.

도면의 간단한 설명Brief description of the drawings

본 발명의 양호한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명을 양호한 실시예에 대하여 설명하지만 본 발명은 상기 실시예에 제한되지 않는다.Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although the present invention will be described in terms of preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments.

여기 제시된 측면도에서 그 일부분들은 도시의 명확성을 위해 종종 단면으로 제시된다. 예를 들어 많은 도면에서 와이어 스템(코어 소자)은 굵은 선으로 완전히 도시되고, 오버 코트는 (종종 빗금 없이) 실단면으로 도시된다.In the side view presented here the parts are often presented in cross-section for clarity of illustration. For example, in many figures the wire stem (core element) is shown completely in bold lines and the overcoat is shown in real section (often without hatching).

여기 제시된 도면에서 특정 소자들의 크기는 도시의 명확성을 위해 (도면 중의 다른 소자들과 비교하여 척도가 맞지 않게) 종종 과장되었다.In the drawings presented here, the size of certain elements is often exaggerated (unscaled compared to other elements in the figure) for clarity of illustration.

도1A은 본 발명의 한 실시예에 따른 상호 접속 소자의 일단을 포함하는 종방향 부분의 단면도이다.1A is a cross-sectional view of a longitudinal portion including one end of an interconnection element in accordance with one embodiment of the present invention.

도1B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 상호 접속 소자의 일단을 포함하는 종방향 부분의 단면도이다.1B is a cross-sectional view of a longitudinal portion including one end of a composite interconnect device according to another embodiment of the present invention.

도1C는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합 상호 접속 소자의 일단을 포함하는 종방향 부분의 단면도이다.1C is a cross-sectional view of a longitudinal portion including one end of a composite interconnect device according to another embodiment of the present invention.

도1D는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합 상호 접속 소자의 일단을 포함하는 종방향 부분의 단면도이다.1D is a cross-sectional view of a longitudinal portion including one end of a composite interconnect device according to another embodiment of the present invention.

도1E는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합 상호 접속 소자의 일단을 포함하는 종방향 부분의 단면도이다.1E is a cross-sectional view of a longitudinal portion including one end of a composite interconnect device in accordance with another embodiment of the present invention.

도2A는 본 발명에 따라 전자 부품의 단자에 장착되고 다층 쉘을 갖는 복합 상호 접속 소자의 단면도이다.2A is a cross-sectional view of a composite interconnect device mounted to the terminals of an electronic component and having a multilayer shell in accordance with the present invention.

도2B는 본 발명에 따라 중간층이 유전 재료로 되어 있는 다층 쉘을 갖는 복합 상호 접속 소자의 단면도이다.Figure 2B is a cross-sectional view of a composite interconnect device having a multilayer shell in which the intermediate layer is of dielectric material in accordance with the present invention.

도2C는 본 발명에 따라 복합 상호 접속 소자일 수 있는 전자 부품(프로브 카드 삽입체)에 장착된 다수개의 상호 접속 소자의 사시도이다.Figure 2C is a perspective view of a plurality of interconnect elements mounted in an electronic component (probe card insert) that may be a composite interconnect element in accordance with the present invention.

도2D는 본 발명에 따라 만곡된 팁들을 구비한 상호 접속 소자를 제조하는 기법의 예시적 제1 단계를 도시한 단면도이다.FIG. 2D is a cross-sectional view illustrating an exemplary first step of a technique for fabricating an interconnect device having curved tips in accordance with the present invention. FIG.

도2E는 본 발명에 따라 상호 접속 소자를 제조하는 도2D의 기법의 예시적 부가 단계를 도시한 단면도이다.2E is a cross-sectional view illustrating exemplary additional steps of the technique of FIG. 2D to fabricate an interconnect device in accordance with the present invention.

도2F는 본 발명에 따라 상호 접속 소자를 제조하는 도2E의 기법의 예시적 부가 단계를 도시한 단면도이다.2F is a cross-sectional view illustrating exemplary additional steps of the technique of FIG. 2E to fabricate an interconnect device in accordance with the present invention.

도2G는 본 발명에 따라 도2D 내지 도2F의 기법에 따라 제조된 예시적인 다수의 개별 상호 접속 소자들을 도시한 단면도이다.FIG. 2G is a cross-sectional view illustrating a number of exemplary individual interconnect devices fabricated in accordance with the techniques of FIGS. 2D-2F in accordance with the present invention. FIG.

도2H는 본 발명에 따라 도2D 내지 도2F의 기법에 따라 제조되고, 서로 소정의 공간 관계로 관련된 예시적인 다수의 상호 접속 소자들의 단면도이다.FIG. 2H is a cross-sectional view of a number of exemplary interconnect elements fabricated in accordance with the techniques of FIGS. 2D-2F in accordance with the present invention and associated in a predetermined spatial relationship with one another.

도2I는 본 발명에 따라 한 소자의 한 단부를 도시하는, 상호 접속 소자 제조의 한 대체 실시예를 도시한 단면도이다.2I is a cross-sectional view illustrating one alternative embodiment of interconnect device fabrication, showing one end of one device in accordance with the present invention.

도3은 본 발명에 따라 인터포저 부품의 개략적인 실시예를 도시하는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a schematic embodiment of an interposer component in accordance with the present invention.

도4는 본 발명에 따라 공간 변환기 부품의 개략적인 실시예를 도시하는 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a schematic embodiment of a space converter component in accordance with the present invention.

도5는 본 발명에 따라 프로브 카드 조립체의 단면을 부분적으로 도시한 분해도이다.5 is an exploded view partially showing a cross section of a probe card assembly in accordance with the present invention.

도5A는 본 발명에 따라 도5의 프로브 카드 조립체 내에서 이용되기에 적합한 공간 변환기 부품의 사시도이다.5A is a perspective view of a space transducer component suitable for use within the probe card assembly of FIG. 5 in accordance with the present invention.

도5B는 본 발명에 따라 도5의 프로브 카드 조립체 내에서 이용되기에 적합한 또 다른 공간 변환기 부품의 사시도이다.5B is a perspective view of another spatial transducer component suitable for use within the probe card assembly of FIG. 5 in accordance with the present invention.

도6은 본 발명에 따른 타일 부품의 한 실시예의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of one embodiment of a tile component according to the present invention.

도6A은 본 발명에 따라 다수의 타일 부품들을 공간 변환기 부품(대 기판)에 장착하는 기술을 도시하는 분해 사시도이다.Fig. 6A is an exploded perspective view illustrating a technique for mounting a plurality of tile components to a space converter component (large substrate) in accordance with the present invention.

도7은 본 발명에 따라 반도체 웨이퍼와 같은 전자 부품처럼 대 기판에 하나 이상의 타일 부품을 도포하는 한 실시예의 사시도이다.7 is a perspective view of one embodiment of applying one or more tile components to a substrate, such as an electronic component such as a semiconductor wafer, in accordance with the present invention.

도8A은 본 발명에 따라 타일 부품을 제조하는 기술을 도시하는 단면도이다.8A is a cross-sectional view illustrating a technique of manufacturing a tile part according to the present invention.

도8B은 본 발명에 따라 도8A의 기술에서 부가적인 단계를 도시하는 단면도이다.8B is a cross-sectional view illustrating additional steps in the technique of FIG. 8A in accordance with the present invention.

도8C 및 도8D는 본 발명에 따라 상호 접속 소자의 팁들에 나중에 장착되는 팁-구성물이 마련된 희생 기판을 도시하는 단면도이다.8C and 8D are cross-sectional views showing a sacrificial substrate provided with a tip-component that is later mounted to the tips of an interconnect element in accordance with the present invention.

도8E는 본 발명에 따라 타일 희생 부품들을 제조하는 또 다른 기술의 전체 중 일부를 부분적으로 도시하는 측면도이다.FIG. 8E is a side view partially showing part of an entirety of another technique for making tile sacrificial parts in accordance with the present invention. FIG.

도8F는 본 발명에 따라 도8C 내지 도8D의 미리 제조된 팁 구조물과 합체된 도8C의 타일 부품의 전체 중 일부를 부분적으로 도시한 측면도이다.FIG. 8F is a side view partially showing a portion of the entirety of the tile component of FIG. 8C incorporated with the prefabricated tip structure of FIGS. 8C-8D in accordance with the present invention. FIG.

도8G은 본 발명에 따라 도8D의 타일 부품 상의 스프링 소자들에 팁 구조물을 결합하는 부가 단계의 전체 중에 일부를 부분적으로 도시한 측면도이다.FIG. 8G is a side view, in part, in part, in full, of an additional step of coupling the tip structure to the spring elements on the tile component of FIG. 8D in accordance with the present invention; FIG.

도9A은 본 발명에 따라 대 기판과 적절하게 정렬된 다수의 타일 기판을 유지하는 기술을 도시한 단면도이다.9A is a cross-sectional view illustrating a technique for maintaining a plurality of tile substrates properly aligned with a counter substrate in accordance with the present invention.

도9B은 본 발명에 따라 대 기판과 적절하게 정렬된 다수의 타일 기판을 유지하는 또 다른 기술을 도시한 단면도이다.Figure 9B is a cross-sectional view showing another technique for holding a plurality of tile substrates properly aligned with a counter substrate in accordance with the present invention.

도9C은 본 발명에 따라 대 기판과 적절하게 정렬된 다수의 타일 기판을 유지하는 또 다른 기술을 도시하는 단면도이다.Figure 9C is a cross sectional view showing another technique for holding a plurality of tile substrates properly aligned with a counter substrate in accordance with the present invention.

도9D는 본 발명에 따라 대 기판과 적절하게 정렬된 다수의 타일 기판을 유지하는 또 다른 기술을 도시하는 단면도이다.Fig. 9D is a cross sectional view showing another technique for holding a plurality of tile substrates properly aligned with a base substrate in accordance with the present invention.

도10A은 본 발명에 따라 특히 프로브 소자를 위한 스프링 접점 캐리어(타일)의 한 실시예를 도시하는 사시도이다.10A is a perspective view of one embodiment of a spring contact carrier (tile), in particular for a probe element, in accordance with the present invention.

도10B은 본 발명에 따라 도10A의 타일의 단면도이다.10B is a cross-sectional view of the tile of FIG. 10A in accordance with the present invention.

도10C은 본 발명에 따라 특히 프로브 소자를 위한 스프링 접점 캐리어(타일)의 다른 실시예의 단면도이다.10C is a cross-sectional view of another embodiment of a spring contact carrier (tile), in particular for a probe element, in accordance with the present invention.

도10D는 본 발명에 따라 특히 프로브 소자를 위한 스프링 접점 캐리어(타일)의 또 다른 실시예의 단면도이다.10D is a cross-sectional view of another embodiment of a spring contact carrier (tile), in particular for a probe element according to the invention.

도10E는 본 발명에 따라 특히 프로브 소자를 위한 스프링 접점 캐리어(타일)의 또 다른 실시예의 단면도이다.Fig. 10E is a cross sectional view of another embodiment of a spring contact carrier (tile), in particular for a probe element according to the invention.

도11A는 본 발명에 따라 웨이퍼 레벨 번-인을 수행하는 기술의 한 실시예를 도시하는 단면도이다.11A is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a technique for performing wafer level burn-in in accordance with the present invention.

도11B는 본 발명에 따라 웨이퍼 레벨 번-인을 수행하는 기술의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.Figure 11B is a cross-sectional view illustrating another embodiment of a technique for performing wafer level burn-in in accordance with the present invention.

도11C는 본 발명에 따라 웨이퍼 레벨 번-인을 수행하는 기술의 또 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.Figure 11C is a cross-sectional view illustrating another embodiment of a technique for performing wafer level burn-in in accordance with the present invention.

도12A는 본 발명에 따라 다수의 타일을 대 기판(예를 들어, 본 발명의 프로브 카드 조립체의 공간 변환기)에 장착하는 한 기술을 도시하는 단면도로서, (a) (예를 들어, 반도체 웨이퍼와 같은 프로빙된 바람직한 부품에 부합되도록) 이러한 조립체의 전체 열 팽창 계수를 변경하는 것과, (b) (본 발명의 프로브 카드 조립체의 인터포저와 같이) 대 기판에 접속하는 것을 도시한다.12A is a cross-sectional view illustrating one technique for mounting multiple tiles to a large substrate (e.g., the spatial transducer of the probe card assembly of the present invention) in accordance with the present invention, (a) (e.g., with a semiconductor wafer Changing the overall coefficient of thermal expansion of such an assembly to conform to the same probed desired component, and (b) connecting to a substrate (such as the interposer of the probe card assembly of the present invention).

도12B는 본 발명에 따라 다수의 타일을 대 기판(예를 들어, 본 발명의 프로브 카드 조립체의 공간 변환기)에 장착하는 다른 기술을 도시하는 단면도로서, (a) (예를 들어, 반도체 웨이퍼와 같은 프로빙된 바람직한 부품에 부합되도록) 이러한 조립체의 전체 열 팽창 계수를 변경하는 것과, (b) (본 발명의 프로브 카드 조립체의 인터포저와 같이) 대 기판에 접속하는 것을 도시한다.12B is a cross-sectional view illustrating another technique for mounting a plurality of tiles to a large substrate (e.g., a spatial transducer of the probe card assembly of the present invention) in accordance with the present invention, (a) (e.g., with a semiconductor wafer Changing the overall coefficient of thermal expansion of such an assembly to conform to the same probed desired component, and (b) connecting to a substrate (such as the interposer of the probe card assembly of the present invention).

본 발명의 간단한 설명(요약)Brief Description of the Invention (Summary)

본 발명의 목적은 프로브 카드와 같이 큰 영역을 커버하고 (성공적으로 제조된) 프로브 소자의 항복과 관련된 문제점들을 피하면서 전자 부품 상에 다수의 프로브 소자들, 특히 전자 부품 상에 바로 장착된 스프링 소자인 프로브 소자들을 장착하는 개선된 기술을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to cover a large area, such as a probe card, and to avoid the problems associated with the breakdown of (successfully manufactured) probe elements, a number of probe elements on the electronic component, in particular spring elements mounted directly on the electronic component. It is to provide an improved technique for mounting phosphor probe elements.

본 발명의 다른 목적은 전자 부품 상에 스프링 접점부를 제조하는 데 발생하는 문제점(예를 들어, 항복)을 해결하면서 공간 변환기 및 반도체 장치와 같은 전자 부품에 스프링 접점부를 제공하는 기술을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a technique for providing a spring contact portion to an electronic component such as a space converter and a semiconductor device while solving a problem (e.g. yielding) occurring in manufacturing the spring contact portion on the electronic component.

본 발명에 의하면, 스프링 접점부와 같은 프로브 소자들은 개개의 스프링 접점 캐리어(타일, tile) 상에 미리 제조된다. 다수의 이러한 타일들은 상호 한정된 관계로, 양호하게는 스프링 접점부들의 팁이 상호 동일 평면에 있도록 (공간 변환기 기판 또는 인쇄 회로 기판과 같은) 다른 부품에 장착된다. 타일 기판은 비교적 저렴하고 스프링 접점부를 항복시키도록 전도성이다. 타일의 반대 면 상의 단자들은 땜납, z-축 전도성 접착 등에 의해 공간 변환기 또는 하나 이상의 반도체 장치(비단일화된 반도에 장치들을 포함함)와 같은 전자 부품의 단자들에 접합된다.According to the present invention, probe elements such as spring contacts are prefabricated on individual spring contact carriers (tiles). Many such tiles are in a mutually confined relationship, preferably mounted to other components (such as a space converter substrate or a printed circuit board) such that the tips of the spring contacts are coplanar with each other. Tile substrates are relatively inexpensive and conductive to yield spring contacts. The terminals on the opposite side of the tile are joined to the terminals of an electronic component, such as a space transducer or one or more semiconductor devices (including devices in a unified peninsula) by soldering, z-axis conductive bonding or the like.

스프링 접점부들은 양호하게는 복합 상호 접속 소자들이다. 그러나, 어떤 적합한 스프링 접점이 단일(monolithic) 스프링 접점부 및 멤브레인 프로브 섹션과 같은 본 발명의 방식으로 이어질 수 있다.The spring contacts are preferably composite interconnect elements. However, any suitable spring contact can lead to the present invention's manner, such as monolithic spring contacts and membrane probe sections.

본문에 사용된 바와 같이, 프로브 소자(probe element)라는 용어는 한 전자 부품(예를 들어, 반도체 웨이퍼 상에 위치한 비단일화 반도체 다이를 포함하는 반도체 다이)의 단자(예를 들어, 단자 패드)들에 가압 접속을 수행하기에 적합한 복합 상호 접속 소자, 스프링 접점부, 스프링 소자, 접점 범프 등과 같은 어떤 임의의 소자를 포함한다.As used herein, the term probe element refers to terminals (eg, terminal pads) of an electronic component (eg, a semiconductor die including a non-unified semiconductor die located on a semiconductor wafer). And any arbitrary element such as a composite interconnect element, a spring contact, a spring element, a contact bump, etc. suitable for performing a pressurized connection.

본문에 사용된 바와 같이, 타일(tile)이라는 용어는 표면 상에 프로브 소자들을 구비한 어떤 부품을 포함하며, (양호하게는 동일한) 다수의 타일들이 대 기판에 장착될 수 있어서 대 기판 상에 직접 상기 프로브 소자들을 제조하는 것을 방지해 준다.As used herein, the term tile includes any component having probe elements on its surface, and a number of tiles (preferably the same) can be mounted on a substrate, so that it can be mounted directly on the substrate. To prevent the fabrication of the probe elements.

본문에 사용된 바와 같이, 타일 기판(tile substrate)이라는 용어는 프레임(예를 들어, 1002, 1002a, 1002b, 1002c) 뿐만 아니라 고상 기판(예를 들어, 602, 902, 922, 942, 962) 등을 포함한다.As used herein, the term tile substrate refers to not only frames (eg, 1002, 1002a, 1002b, 1002c) but also solid substrates (eg, 602, 902, 922, 942, 962) and the like. It includes.

본문에 사용된 바와 같이, 대 기판(a larger substrate)은 다수의 타일들이 그 표면에 장착될 수 있는 기판을 말한다. 일반적으로, 적어도 4개의 타일들이 대 기판에 장착되고, 대 기판의 표면 영역은 개개의 타일의 표면 영역보다 적어도 4배의 영역을 갖는다. 이것은 특히 프로브 카드 조립체의 공간 변환기(space transformer)를 포함한다.As used herein, a larger substrate refers to a substrate on which multiple tiles can be mounted. In general, at least four tiles are mounted to the substrate and the surface area of the substrate has at least four times the area of the surface of the individual tiles. This includes in particular the space transformer of the probe card assembly.

본문에서 사용될 수 있는 바와 같이, 스파크(spark)는 전기 방전을 의미한다.As can be used in the text, spark refers to electrical discharge.

본 발명의 한 실시예에 의하면, 그러한 다수의 타일들은 웨이퍼 레벨 (다수 영역) 시험을 수행하기 위해 프로브 카드 조립체의 단일 공간 변환기 부품에 부착 및 연결될 수 있고, 전체 반도체 웨이퍼들은 반도체 웨이퍼 상에 위치한 반도체 장치들의 다수의 본드 패드(단자)들과 다수의 프로브 소자들 사이에 동시 가압 접속을 행함에 의해 번-인 및/또는 시험될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, such a plurality of tiles may be attached and connected to a single spatial transducer component of the probe card assembly to perform a wafer level (multi-region) test, wherein the entire semiconductor wafer is a semiconductor located on the semiconductor wafer. It can be burned-in and / or tested by making a simultaneous press connection between multiple bond pads (terminals) of the devices and multiple probe elements.

본 발명의 한 특징에 의하면, 타일들은 단일 층 기판일 수 있고, 또는 상당한 공간 변환을 수행하는 다중 층 기판일 수도 있다.According to one feature of the invention, the tiles may be a single layer substrate or may be a multilayer substrate that performs significant spatial conversion.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 표면 상에 제조된 스프링 접점 소자들을 갖는 다수의 타일들은 세라믹 웨이퍼와 같은 단일의 저렴한 기판으로 제조될 수 있고, 그 이후에 공간 변환기의 표면 또는 반도체 웨이퍼 또는 다른 전자 부품의 표면에 개별적으로 장착될 수 있는 양호하게는 동일한 다수의 분리형 타일들로 다이스(dice)된다.According to another feature of the invention, multiple tiles with spring contact elements fabricated on the surface can be made of a single inexpensive substrate, such as a ceramic wafer, after which the surface of the spatial converter or semiconductor wafer or other electronic component It is preferably diced into the same plurality of separate tiles that can be individually mounted to the surface of the.

본 발명의 한 일면에 의하면, 장착된 전자 부품의 대응 표면에 하나 이상의 타일의 자동 정렬성을 고양시키기 위해, 전자 부품 및 타일(들)에는 각각 적어도 하나의 땜납 가능한 특징부들이 제공되며, 상기 특징부들은 땜납이 그 사이에 제공되고 역류 가열 중에 타일 기판의 자동 정렬을 수행하는 상승된 운동량을 전자 부품에 제공하게 된다.According to one aspect of the invention, the electronic component and the tile (s) are each provided with at least one solderable feature to enhance the automatic alignment of the one or more tiles on the corresponding surface of the mounted electronic component. The portions provide the electronic component with an elevated momentum during which solder is provided therebetween and performs automatic alignment of the tile substrate during countercurrent heating.

본 발명의 한 이점은 반도체 웨이퍼로부터의 단일화 이후 또는 이전에 타일들이 활성 장치를 갖는 완전히 정주된(populated) C4 다이를 포함하는 반도체 장치에 직접 장착될 수 있다는 것이다. 이러한 방식으로, 스프링 접점 소자들은 반도체 장치에 용이하게 장착되고, 스프링 접점 소자들을 반도체 장치 상에 바로 제조하는 단점을 해결한다.One advantage of the present invention is that the tiles can be mounted directly to a semiconductor device comprising a fully populated C4 die with the active device after or prior to singulation from the semiconductor wafer. In this way, the spring contact elements are easily mounted in the semiconductor device and solve the disadvantage of manufacturing the spring contact elements directly on the semiconductor device.

본 발명의 다른 이점은 스프링 소자들이 제조되는 타일들이 스프링 소자들의 반대면 상에 땜납 범프를 구비한 실재의 C4 팩키지일 수 있다는 것이다. 이러한 방식으로, 타일들은 역류 가열에 의해 전자 부품(예를 들어, 공간 변환기, 반도체 웨이퍼 등)의 표면에 장착될 수 있다.Another advantage of the present invention is that the tiles from which the spring elements are fabricated can be a real C4 package with solder bumps on opposite sides of the spring elements. In this way, the tiles can be mounted to the surface of the electronic component (eg, space converter, semiconductor wafer, etc.) by countercurrent heating.

스프링 소자를 전자 부품의 표면 상에 직접 제조하기 보다는 타일을 이용하는 기술에 대한 이점은 부착/접속된 하나 이상의 타일들 중 선택된 것들을 단순히 교체함으로써 전자 부품이 용이하게 재작업된다는 것이다.An advantage of the technique of using tiles rather than directly fabricating a spring element on the surface of the electronic component is that the electronic component is easily reworked by simply replacing selected ones of one or more tiles attached / connected.

본 발명은 대 기판을 집적하도록 타일을 이용하는 데 적용될 수 있고, 타일 상의 프로브 소자는 멤브레인 프로브 내에 설치된 접점식 범프 유형일 수도 있다.The present invention can be applied to using tiles to integrate large substrates, and the probe elements on the tiles may be of the contact bump type installed in the membrane probe.

본 발명의 한 특징에 의하면, 전술한 방식으로 장착된 스프링 접점 소자를 갖는 반도체 장치는 스프링 접점 소자들의 팁과 (압력 접점에 의해) 결합하도록 배열된 단자(패드)들을 구비한 인쇄 회로 기판(PCB)과 같이 단순한 시험 고정물을 이용하여 용이하게 시험 및/또는 번-인된다.According to one aspect of the invention, a semiconductor device having a spring contact element mounted in the manner described above has a printed circuit board (PCB) having terminals (pads) arranged to engage (by pressure contacts) with the tips of the spring contact elements. Easily tested and / or burned-in using simple test fixtures.

타일이 장착된 공간 변환기 기판은 상부면, 하부면 및 상부면 상의 다수의 단자를 구비한 프로브 카드(전자 부품)와, 상부면, 하부면, 하부면 상의 단자로부터 연장된 제1 다수의 탄성 접점 구조물 및 상부면 상의 단자로부터 연장된 제2 다수의 접점 구조물을 구비한 인터포저(전자 부품)를 포함하는 프로브 카드 조립체의 한 부품으로서 적합하게 이용될 수 있다. 인터포저는 공동 소유로 계속 중인 미국 특허 출원 제08//554,902호에 개시된 바와 같이, 프로브 카드 및 공간 변환기 사이에 위치된다.The tile-mounted space converter substrate comprises a probe card (electronic component) having a plurality of terminals on the top, bottom and top surfaces, and a first plurality of elastic contacts extending from the terminals on the top, bottom and bottom surfaces. It can suitably be used as a component of a probe card assembly comprising an interposer (electronic component) having a structure and a second plurality of contact structures extending from a terminal on the top surface. The interposer is located between the probe card and the space transducer, as disclosed in co-owned US patent application Ser. No. 08 // 554,902.

본 명세서에서 개시되는 설명 전체를 통하여 복합이라는 용어의 사용은 그 용어의 포괄적 의미(예를 들면, 2개 이상의 부재로 이루어짐)와 동일하고, 다른 분야에서 복합 단어의 어떠한 사용, 예를 들면, 글라스, 카본 또는 수지 등의 매트릭스에 지지된 다른 섬유와 같은 재료에 적용되는 것과 혼동하는 것은 아니다.Throughout the description disclosed herein, the use of the term compound is equivalent to the generic meaning of the term (eg, consisting of two or more members), and any use of compound word in other fields, for example, glass It is not to be confused with being applied to a material such as other fibers supported on a matrix such as carbon or resin.

본 명세서에 사용된 용어인 스프링 형상은 긴 소자의 단부(선단부)가 이 선단부에 작용된 힘에 대하여 탄성(복원) 이동을 나타내게 되는 긴 소자의 임의의 형상을 의미한다. 이는 하나 이상의 절곡부를 갖는 형상의 긴 소자 및 실질적으로 직선형인 긴 소자도 포함한다.As used herein, the term spring shape means any shape of an elongated element in which the end (tip) of the elongate element exhibits elastic (restoration) movement with respect to the force acting on this tip. It also includes elongate elements of substantially straight shape and substantially straight elements with one or more bends.

본 명세서에 사용된 것으로, 용어 접점 영역, 단자, 패드 등은 상호 접속 소자가 장착되거나 또는 접촉하는 어떠한 전자 부품 상의 어떤 도전 영역을 언급한다.As used herein, the terms contact area, terminal, pad, and the like refer to any conductive area on any electronic component to which the interconnect element is mounted or in contact with.

또한, 코어 소자는 전자 부품에 장착하기 전에 형상화된다.In addition, the core element is shaped before mounting on an electronic component.

또한, 코어 소자는 전자 부품이 아닌 희생 기층에 장착되거나 또는 일부이다. 상기 희생 기층은 성형 후 그리고 오버코팅 전 또는 후에 제거된다. 본 발명의 특징에 따르면, 다양한 거친 표면 마무리를 갖는 선단들이 상호 접속 소자의 접점 단부에 배열될 수 있다(또한, 모출원의 도11A 내지 11F 참조).In addition, the core element is mounted on or is part of a sacrificial substrate rather than an electronic component. The sacrificial base layer is removed after molding and before or after overcoating. According to a feature of the invention, the tips with various rough surface finishes can be arranged at the contact ends of the interconnection elements (see also FIGS. 11A-11F of the parent source).

본 발명의 한 실시예에서, 코어는 비교적 낮은 항복 강도를 갖는 연질 재료로 되고, 비교적 높은 항복 강도를 갖는 경질 재료로 오버코팅된다. 예를 들어, 금 와이어 등의 연질 재료가 (와이어 결합 등에 의해) 전자 부품의 단자에 부착되며, (전기화학 도금 등에 의해) 니켈 및 그 합금 등의 경질 재료로 오버코팅된다.In one embodiment of the present invention, the core is a soft material having a relatively low yield strength and is overcoated with a hard material having a relatively high yield strength. For example, a soft material such as gold wire is attached to the terminal of the electronic component (by wire bonding or the like) and overcoated with a hard material such as nickel and its alloy (by electrochemical plating or the like).

코어 대면 오버코팅, 단일 및 다층 오버코팅, 미세 돌기를 갖는 거친 오버코팅(모출원의 도5C 및 도5D 참조) 및 코어의 전체 길이 또는 일부만에 걸친 오버코팅에 대하여 기재되어 있다. 코어의 전체 길이 또는 일부만을 오버코팅하는 경우에, 코어의 선단부는 전자 부품에의 접속부를 만들기 위해 적절하게 노출될 수도 있다 (모출원의 도5B 참조).Core facing overcoating, single and multilayer overcoating, coarse overcoating with fine protrusions (see FIGS. 5C and 5D of the parent application) and overcoating over the entire length or only a portion of the core are described. In the case of overcoating the entire length or only part of the core, the tip of the core may be appropriately exposed to make a connection to the electronic component (see FIG. 5B of the application).

일반적으로, 여기에 기재된 내용 중에서 도금은 코어를 오버코팅하기 위한 여러 방법 중 일례로 사용된 것이다. 본 발명의 범위 내에서, 수용액으로부터 재료의 침전, 전해 도금, 무전해 도금, 화학 증착(CVD), 물리적 증착(PVD), 액체, 고체 또는 기체의 분리를 일으키는 공정 및 재료를 침전시키는 공지의 모든 방법을 포함하여 임의의 적절한 공정에 의해 코어를 오버코팅 할 수 있다.In general, plating herein is used as one of several methods for overcoating cores. Within the scope of the present invention, all known processes for precipitating materials and depositing materials from aqueous solutions, electrolytic plating, electroless plating, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), separation of liquids, solids or gases, The core may be overcoated by any suitable process, including the method.

대개, 니켈 등의 금속 재료로 코어를 오버코팅하기 위해서는 전기화학 공정, 특히 전해 도금이 바람직하다.Usually, in order to overcoat the core with a metal material such as nickel, an electrochemical process, in particular electrolytic plating, is preferred.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 코어는 근본적으로 스프링 소자로서 기능하도록 구성된 경질 재료로 된 긴 소자이며, 일단에서 전자 부품의 단자에 장착된다. 코어 및 단자의 적어도 하나의 인접 영역은 코어를 단자에 고정하는 것을 도와주게 되는 재료로 오버코팅된다. 이 방식에서, 코어가 오버코팅 전에 단자에 양호하게 장착될 필요가 없으며, 전자 부품에 실질적으로 손상을 덜 미치는 공정이 후속 오버코팅을 위해 코어를 제위치에 고정하는 데 사용할 수 있다. 이들 친화성 공정은 납땜, 접착제 접착 및 경질 코어의 일단을 단자의 연질 부분에 관통 삽입하는 것을 포함한다.In another embodiment of the present invention, the core is an elongate element made of a hard material, essentially configured to function as a spring element, and is mounted at one end to the terminal of the electronic component. At least one adjacent area of the core and the terminal is overcoated with a material that will help secure the core to the terminal. In this manner, the core does not need to be well mounted to the terminal prior to overcoating, and a process that is substantially less damaging to the electronic components can be used to hold the core in place for subsequent overcoating. These affinity processes include soldering, adhesive bonding, and inserting one end of the hard core through the soft portion of the terminal.

양호하게는, 코어는 전서 형태이다. 대안으로서, 코어는 평평한 탭(전도성 금속 리본)이다.Preferably, the core is in an anterior form. As an alternative, the core is a flat tab (conductive metal ribbon).

코어 및 오버코팅용 재료로서 대표적인 것들이 설명된다.Representatives as core and overcoat materials are described.

주로 다음에는, 일반적으로 매우 작은 치수[예를 들어, 0.0762 mm(3.0 mil) 이하]인 비교적 연질인 (낮은 항복 강도) 코어로 실시하는 방법에 대하여 설명한다. 반도체 장치에 용이하게 부착되는 금 등의 연질 재료는 스프링으로서 기능하기에 충분한 탄성을 갖는다. (이러한 연질 금속 재료는 탄성 변형보다는 주로 소성을 나타낸다.) 반도체 장치에 용이하게 부착되고 적절한 복원성을 갖는 다른 연성 재료는 대부분의 탄성 중합체 재료의 경우에서처럼 전기적으로 비전도성을 나타낸다. 양 경우에, 필요로 하는 구조 및 전기적 특성은 코어 위에 도포된 오버코팅에 의해 복합 상호 접속 소자에 부과될 수 있다. 복합 접속 소자는 적절한 접점력을 나타내면서도 매우 작게 만들 수 있다. 또한, 다수개의 상기 복합 접속 소자는 인접한 복합 접속 소자로의 거리(인접하는 접속 소자들 사이의 거리를 피치라고 한다.)보다 매우 더 큰 길이[예를 들어, 2.54 mm(100 mil)]를 갖더라도 미세 피치[예를 들어, 0.254 mm(10 mil)]로 배열될 수 있다.Mainly, the following describes a method of performing with a relatively soft (low yield strength) core that is generally very small in dimension (eg, 0.0762 mm (3.0 mil) or less). Soft materials such as gold, which are easily attached to the semiconductor device, have sufficient elasticity to function as a spring. (These soft metal materials exhibit primarily plasticity rather than elastic deformation.) Other soft materials that are easily attached to semiconductor devices and have adequate resilience are electrically non-conductive as in the case of most elastomeric materials. In both cases, the required structural and electrical properties can be imposed on the composite interconnect device by overcoating applied over the core. Composite connection elements can be made very small while exhibiting adequate contact forces. In addition, the plurality of the composite connection elements have a length (eg, 2.54 mm (100 mil)) that is much larger than the distance to adjacent composite connection elements (the distance between adjacent connection elements is called pitch). Even finer pitch (eg, 0.254 mm (10 mil)).

본 발명의 범위 내에서, 복합 상호 접속 소자는 25 ㎛ 이하의 단면 치수를 갖는 커넥터 및 소켓용의 예를 들어 초소형 스프링으로서 초소형으로 제조할 수 있다. 이는 밀(mil)보다는 미크론(micron)으로 측정된 치수를 갖는 신뢰성 있는 상호 접속 소자를 제조할 수 있게 해주며, 상호 접속 방법 및 더 나아가서는 영역 어레이 방법에서의 필요성을 나타낸다.Within the scope of the present invention, composite interconnect elements can be made microminiature, for example as miniature springs for connectors and sockets having a cross-sectional dimension of 25 μm or less. This makes it possible to fabricate reliable interconnect elements with dimensions measured in microns rather than mils, indicating the need for interconnect methods and even area array methods.

본 발명의 복합 상호 접속 소자는 전도성, 납땜성, 및 낮은 저항을 포함하여 우수한 전기적 특성을 나타낸다. 많은 경우에, 작용된 힘에 반응하는 상호 접속 소자의 변형은 와이핑 접점을 일으키며, 이는 신뢰성 있는 접속을 이루는 것을 도와준다.The composite interconnect device of the present invention exhibits excellent electrical properties including conductivity, solderability, and low resistance. In many cases, deformation of the interconnect elements in response to applied forces results in wiping contacts, which helps to make reliable connections.

본 발명의 또 다른 이점은 본 발명의 상호 접속 소자로 만들어진 접속부를 용이하게 분리할 수 있다는 것이다. 전자 부품의 단자에 상호 접속부를 만들기 위해 납땜하는 것은 선택적인 것으로, 일반적으로는 시스템 수준에 바람직하지 않은 것이다.Another advantage of the present invention is that the connection made with the interconnection element of the present invention can be easily separated. Soldering to make interconnects to the terminals of electronic components is optional and generally undesirable at the system level.

본 발명의 일면에 따르면, 제어식 임피던스를 갖는 상호 접속 소자를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 이들 방법은 전도성 코어 또는 전체 복합 상호 접속 소자를 유전 재료(절연층)로 코팅(예를 들어, 전기 영동 코팅)하고, 유전체 재료를 전도성 재료의 외부 층으로 오버코팅하는 단계를 수반한다. 외부 전도성 재료층을 접지함으로써 상호 접속 소자를 효과적으로 차폐할 수 있고 그 임피던스를 용이하게 제어할 수 있다 (모출원의 도10K 참조).According to one aspect of the present invention, a method of manufacturing an interconnect device having a controlled impedance is described. These methods involve coating (eg, electrophoretic) the conductive core or the entire composite interconnect device with a dielectric material (insulating layer) and overcoating the dielectric material with an outer layer of conductive material. By grounding the outer conductive material layer, the interconnection element can be effectively shielded and its impedance can be easily controlled (see FIG. 10K of the model).

본 발명의 일면에 따르면, 상호 접속 소자는 전자 부품에의 후속 부착을 위하여 개개의 유니트로서 미리 제조할 수 있다. 이 목적을 달성하기 위한 여러 방법이 기재되어 있다. 본 명세서에 특별히 기재되지는 않았으나 이는 다수개의 개개의 상호 접속 소자를 기층에 장착하거나 다수개의 개개의 상호 접속 소자를 탄성 중합체 또는 지지 기층 상에 현수하기 위하여 취급하게 되는 기계를 제조하도록 비교적 직선형을 취하도록 되어 있다.According to one aspect of the invention, the interconnect elements can be prefabricated as individual units for subsequent attachment to electronic components. Several methods have been described for achieving this purpose. Although not specifically described herein, it takes a relatively straightforward shape to manufacture machines that will be equipped to mount a plurality of individual interconnect elements on a substrate or to suspend a plurality of individual interconnect elements on an elastomer or support substrate. It is supposed to be.

본 발명의 복합 상호 접속 소자는 도전 특성을 증진시키고 부식에 대한 저항성을 증진시키도록 코팅되는 종래 방법의 상호 접속 소자와는 매우 다름이 명백히 이해되어야 한다.It should be clearly understood that the composite interconnect elements of the present invention are very different from the interconnect elements of conventional methods that are coated to enhance the conductive properties and enhance the resistance to corrosion.

본 발명의 오버코팅은 특히 상호 접속 소자를 전자 부품의 단자에 고정하는 것을 증진시키고 그리고/또는 필요로 하는 탄성 특성을 복합 상호 접속 소자에 부과하기 위한 것이다. 응력(접점력)은 이 응력을 흡수하도록 된 상호 접속 소자의 부분들에 안내된다.The overcoating of the present invention is particularly intended to enhance the fastening of the interconnect elements to the terminals of the electronic components and / or to impose the required elastic properties on the composite interconnect elements. The stress (contact force) is directed to the portions of the interconnect element that are adapted to absorb this stress.

또한, 본 발명은 스프링 구조를 제조하기 위한 새로운 방법을 제공함을 이해하여야 한다. 일반적으로, 이러한 스프링의 작동식 구조는 절곡 및 형상 작업보다는 도금에 의한 제품이다. 이는 스프링 형상을 형성하는 데 여러 재료를 사용하고 코어의 비계를 전자 부품에 부착하기 위해 친화성 공정을 사용할 수 있게 해준다. 오버코팅은 코어의 비계 위에 상부 구조로서 기능하며, 이들 두가지 용어는 원래는 토목 공학 분야에 사용되는 용어이다.It is also to be understood that the present invention provides a new method for manufacturing the spring structure. In general, the actuated structure of such springs is a product by plating rather than bending and shaping operations. This makes it possible to use different materials to form the spring shape and use an affinity process to attach the scaffold of the core to the electronic components. Overcoating functions as a superstructure on the scaffolding of the core, both of which are originally used in the field of civil engineering.

본 발명의 한 일면에 의하면, 탄성 접점 구조물은 적어도 2개의 복합 상호 접속 소자들로 형성될 수 있다.According to one aspect of the invention, the elastic contact structure may be formed of at least two composite interconnect elements.

본 발명이 특히 유용하게 응용되는 것은 다수의 스프링 접점 소자를 전자 부품의 시험 가능한 영역에 프로빙하는(전기 접촉하는) 방법을 제공하는 것으로서, 이러한 것은 다수의 접점 캐리어(타일 기판)를 대 기판에 정주(장착 및 접속)시키고 대 기판 및 전자 부품을 서로를 향해 가압함으로써 타일 기판의 표면에서 연장된 스프링 접점 소자들이 전자 부품의 시험 가능한 영역 상의 대응 단자와 접점됨으로써 이루어진다. 전자 부품은 반도체 웨이퍼일 수 있고, 이러한 경우에 시험 가능한 영역은 반도체 웨이퍼 상의 다수의 다이 사이트(site)가 된다. 갑자기 다수의 다이 사이트와 접촉하게 되는 모든 스프링 접점부의 성능은 웨이퍼-레벨 번-인과 같은 공정을 용이하게 할 수 있다. 그러나, 전체 전자 부품이 즉시 접점될 필요는 없다. 적어도 전자 부품의 반도와 같이 실질적인 부분만이 즉시 접점될 때에 이점이 발생된다. 또한, 전자 부품은 예를 들어 인쇄 회로 기판(PCB) 또는 액정 디스플레이(LCD) 패널일 수도 있다.A particularly useful application of the present invention is the provision of a method of probing (electrically contacting) a plurality of spring contact elements to a testable area of an electronic component, which in turn places a plurality of contact carriers (tile substrate) on a substrate to substrate. The spring contact elements extending from the surface of the tile substrate are made by contacting with corresponding terminals on the testable area of the electronic component (by mounting and connecting) and pressing the base substrate and the electronic component toward each other. The electronic component may be a semiconductor wafer, in which case the testable area is a plurality of die sites on the semiconductor wafer. The ability of all spring contacts to suddenly come into contact with multiple die sites can facilitate processes such as wafer-level burn-in. However, the entire electronic component does not need to be in immediate contact. An advantage arises when at least a substantial part of the electronic component is immediately contacted. The electronic component may also be a printed circuit board (PCB) or liquid crystal display (LCD) panel, for example.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 이후의 설명에 명확하게 기재되어 있다.Other objects, features and advantages of the invention are clearly described in the following description.

본 발명의 상세한 설명Detailed description of the invention

공동 소유로 계속 중인 미국 특허 출원 제08/554,902호는 프로브 카드 조립체, 그 부품 및 이들을 이용하는 방법에 관한 것이다. 다음의 설명으로부터 명백해지는 바와 같이, 전자 부품의 단자들에 압력 접점을 수행하는 탄성 접점 구조물을 이용하는 것을 필수적이다. 탄성 접점 구조물(스프링 소자, 스프링 접점부, 프로브 소자)은 본문에서 참조로서 구체화되고 있고 공동 소유로 계속 중인 1995년 5월 26일 출원된 미국 특허 출원 제08/452,255호(모출원)에서 개시된 바와 같이 복합 상호 접속 소자로서 적절하게 이용되고, 그러나 (고 항복 강도 재료의 오버코팅에 대한 필요 없이도) 본질적으로 고 항복 강도를 갖는 재료로 이루어진 (복합에 반대되는) 단일 스프링 소자들일 수도 있다.US patent application Ser. No. 08 / 554,902, co-owned on an ongoing basis, relates to probe card assemblies, parts thereof, and methods of using them. As will be apparent from the following description, it is essential to use an elastic contact structure that performs pressure contacts to the terminals of the electronic component. Elastic contact structures (spring elements, spring contacts, probe elements) are disclosed in US patent application Ser. No. 08 / 452,255, filed on May 26, 1995, which is incorporated herein by reference and is still co-owned. Similarly, there may be single spring elements (as opposed to composite), suitably used as composite interconnect elements, but consisting essentially of materials having a high yield strength (without the need for overcoating of high yield strength materials).

다음의 기술 내용은 도1A 내지 도1E 및 도2A 내지 도2I의 개시 내용에서 모출원에서 개시된 다수의 기술을 요약하여 개시된다.The following description summarizes a number of techniques disclosed in the parent application in the disclosure of FIGS. 1A-1E and 2A-2I.

본 발명의 중요한 일면은, (단일에 반대되는) 복합 상호 접속 소자가 (전자 부품의 단자에 장착되는) 코어로 개시하고, 그 후에 (1) 복합 상호 접속 소자의 기계적 특성을 이루도록 그리고/또는 (2) 상호 접속 소자가 전자 부품의 단자에 장착될 때 상호 접속 소자를 단자에 견고하게 고정하도록 상기 코어를 적절한 재료로 오버코팅 함으로써 형성된다. 이 방식으로, 스프링 형상으로 용이하게 형성되고 전자 부품의 가장 취약한 부분에도 용이하게 부착되는 연질 재료의 코어로 개시함으로써 탄성 상호 접속 소자(스프링)를 제조할 수 있다. 연질 재료가 스프링 소자의 기부를 형성할 수 있다는 것은 경질 재료로부터 스프링 소자를 형성하는 종래 기술의 방법에서는 쉽게 발견할 수 없고 직관적으로도 알 수 없다. 이와 같은 복합 상호 접속 소자는 일반적으로 본 발명의 실시예에 사용되는 탄성 접점 구조의 양호한 형태이다. 그러나, 전술한 바와 같이, 본 발명의 스프링 접점부는 복합보다는 오히려 단일 형태일 수도 있다.An important aspect of the invention is that a composite interconnect element (as opposed to a single) starts with a core (mounted to a terminal of an electronic component) and then (1) achieves the mechanical properties of the composite interconnect element and / or ( 2) formed by overcoating the core with a suitable material to firmly secure the interconnect element to the terminal when the interconnect element is mounted to the terminal of the electronic component. In this way, elastic interconnect elements (springs) can be fabricated by starting with a core of soft material that is easily formed into a spring shape and easily attached to even the most vulnerable portions of electronic components. The fact that the soft material can form the base of the spring element is not easily found and intuitively known in the prior art method of forming the spring element from the hard material. Such a composite interconnect element is generally a preferred form of elastic contact structure used in embodiments of the present invention. However, as described above, the spring contact portion of the present invention may be a single type rather than a composite.

도1A, 도1B, 도1C 및 도1D는 일반적인 방식에서 본 발명에 따른 복합 상호 접속 소자의 여러 형상을 도시한다.1A, 1B, 1C and 1D illustrate various shapes of a composite interconnect device according to the invention in a general manner.

주로, 이후에는 탄성을 나타내는 복합 상호 접속 소자에 대하여 주로 설명한다. 그러나, 비탄성 복합 상호 접속 소자도 본 발명의 범위 내에 속하는 것을 알 수 있다.Mainly, composite interconnect elements exhibiting elasticity will be mainly described hereinafter. However, it can be seen that the inelastic composite interconnect element also falls within the scope of the present invention.

또한, 경질(스프링) 재료에 의해 오버코팅된 (용이하게 형상을 형성할 수 있고 친화성 공정에 의해 전자 부품에 부착할 수 있는) 연질 코어를 갖는 복합 상호 접속 소자에 대하여 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서 코어는 경질 재료로 제조할 수 있으며, 여기서 오버코팅은 주로 상호 접속 소자를 전자 부품의 단자에 견고하게 고정하는 기능을 한다.Also described is a composite interconnect element having a soft core overcoated by a hard (spring) material (which can be easily shaped and attached to an electronic component by an affinity process). However, within the scope of the present invention, the core can be made of a hard material, where the overcoating mainly functions to securely fix the interconnect element to the terminal of the electronic component.

도1A에서 전기적 상호 접속 소자(110)는 2,812 kg/cm2(40,000 psi) 미만인 항복 강도를 갖는 연질 재료로 된 코어(112)와, 5,624 kg/cm2(80,000 psi)를 초과하는 항복 강도를 갖는 경질 재료로 된 쉘(114)을 포함한다. 코어(112)는 실질적으로 직선형인 캔틸레버 비임과 같은 형상(외형)을 취하는 긴 소자이며, 0.00127 - 0.00762 cm (0.0005 - 0.0030 inch), [0.001 inch = 1 mil ≒ 25 micron(㎛)]의 직경을 갖는 와이어로 될 수도 있다. 쉘(114)은 적절한 도금 공정(예를 들어, 전기화학 도금) 등의 적절한 공정에 의해 미리 형성된 코어(112) 위에 도포된다.In FIG. 1A the electrical interconnect element 110 is 2812 kg / cm2Core 112 of soft material having a yield strength of less than 40,000 psi, and 5,624 kg / cm2A shell 114 of hard material having a yield strength in excess of (80,000 psi). Core 112 is a long element that takes the shape (appearance) of a substantially straight cantilever beam and is 0.00127-0.00762 cm (0.0005-0.0030 inch), [0.001 inch = 1 mil ≒ 25 micron (μm)]. The shell 114 is applied over the preformed core 112 by a suitable process such as a suitable plating process (eg, electrochemical plating).

도1A은 본 발명의 상호 접속 소자용 스프링 형상의 간단한 예를 도시한 것으로, 여기서 직선형 캔틸레버 비임은 그 선단부(110b)에 작용된 힘(F)에 대하여 각을 이루고 위치하여 있다. 이러한 힘이 상호 접속 소자가 가압 접점을 이루게 되는 전자 부품의 단자에 의해 작용될 때 선단부의 하향 편향(도면에서 보았을 때)은 단자를 가로질러 이동하는 선단부(와이핑 이동)에서 확연히 나타난다. 이러한 와이핑 접점은 상호 접속 소자와 전자 부품의 접점된 단자 사이에서의 접속을 신뢰성 있게 해준다.1A shows a simple example of a spring shape for an interconnect element of the present invention, wherein the straight cantilever beam is positioned at an angle with respect to the force F applied to its tip 110b. When this force is exerted by the terminals of the electronic component where the interconnect element is to make a pressure contact, the downward deflection (as seen in the drawing) of the tip is evident at the tip (wiping movement) moving across the terminal. Such wiping contacts make the connection between the interconnecting element and the contacted terminals of the electronic component reliable.

쉘(114)은 자체의 경도 및 그 두께(0.00064 - 0.0127 cm (0.00025 - 0.00500 inch))를 제어함으로써 전체 상호 접속 소자(110)에 소정의 탄성을 부과한다. 이 방식에서, 전자 부품(도시 생략)들 사이의 탄성 상호 접속 소자는 상호 접속 소자(110)의 두개의 단자(110a, 110b) 사이에 형성된다. (도1A에서, 부호 110a는 상호 접속 소자(110)의 단부 부분을 나타내고, 단부(110b)의 반대쪽 단부는 도시되어 있지 않다.) 전자 부품의 단자를 접속시킬 때 상호 접속 소자(110)는 화살표(F)로 도시된 것처럼 접점력(압력)을 받게 된다.The shell 114 imparts some elasticity to the entire interconnection element 110 by controlling its hardness and its thickness (0.002564-0.00500 inch). In this manner, an elastic interconnect element between electronic components (not shown) is formed between two terminals 110a and 110b of the interconnect element 110. (In FIG. 1A, reference numeral 110a denotes an end portion of the interconnect element 110, and an opposite end of the end 110b is not shown.) When connecting the terminals of the electronic component, the interconnect element 110 is indicated by an arrow. As shown by (F), the contact force (pressure) is applied.

상호 접속 소자(예를 들어 110)는 작용된 접점력에 반응하여 편향하게 되고, 이 편향(탄성)은 상호 접속 소자의 전체 형상에 의해 부분적으로 결정되고 오버코팅 재료의 (코어에 대하여) 우수한(높은) 항복 강도에 의해 부분적으로 결정되며 오버코팅 재료의 두께에 의해 부분적으로 결정된다.The interconnect element (eg 110) is deflected in response to the applied contact force, which deflection (elasticity) is determined in part by the overall shape of the interconnect element and is excellent (with respect to the core) of the overcoating material. High) yield strength in part and partly in thickness of overcoating material.

여기 사용된 용어 캔틸레버 및 캔틸레버 비임은 [예를 들어 오버코팅된 코어(112)와 같은] 신장된 구조가 한 단부에 장착(고정)되고, 다른 단부는 통상적으로 신장된 소자의 종축에 대체로 횡방향으로 작용하는 힘에 응답하여 자유로이 이동 가능한 것을 나타내는 데 사용되었다. 이 용어들의 사용에 의해 다른 특정한 또는 제한적 의미가 부여되는 것은 아니다.As used herein, the term cantilever and cantilever beam are mounted (fixed) at one end with an elongated structure (such as, for example, overcoated core 112), and the other end is generally transverse to the longitudinal axis of the elongated device. It was used to indicate that it was free to move in response to a force acting on it. The use of these terms does not imply any other specific or restrictive meaning.

도1B에서 전기적 상호 접속 소자(120)는 연질 코어(122) 및 경질 쉘(124)을 포함한다. 이 실시예에서, 코어(122)는 두개의 절곡부를 갖는 형상을 취하고, 따라서 S형을 취하는 것을 알 수 있다. 도1A의 실시예에서처럼 이 방식에서도 전자 부품(도시 생략)들 사이의 탄성 상호 접속 소자는 상호 접속 소자(120)의 두개의 단부(120a, 120b)들 사이에 형성된다. (도1B에서, 부호 120a는 상호 접속 소자(120)의 단부 부분을 나타내고, 단부(120b)의 반대쪽 단부는 도시되어 있지 않다.) 전자 부품의 단자를 접속시킬 때 상호 접속 소자(120)는 화살표(F)로 도시된 것처럼 접점력(압력)을 받게 된다.In FIG. 1B the electrical interconnect device 120 includes a soft core 122 and a hard shell 124. In this embodiment, it can be seen that the core 122 takes the shape with two bends and thus takes the S shape. In this manner as in the embodiment of FIG. 1A, an elastic interconnect element between electronic components (not shown) is formed between the two ends 120a and 120b of the interconnect element 120. (In FIG. 1B, reference numeral 120a denotes an end portion of the interconnect element 120, and an opposite end of the end 120b is not shown.) When connecting the terminals of the electronic component, the interconnect element 120 is indicated by an arrow. As shown by (F), the contact force (pressure) is applied.

도1C에서 전기적 상호 접속 소자(130)는 연질 코어(132) 및 경질 쉘(134)을 포함한다. 이 실시예에서, 코어(132)는 하나의 절곡부를 갖는 형상을 취하고, 따라서 U형을 취하는 것을 알 수 있다. 도1A의 실시예에서처럼 이 방식에서도 전자 부품(도시 생략)들 사이의 탄성 상호 접속 소자는 상호 접속 소자(130)의 두개의 단부(130a, 130b)들 사이에 형성된다. (도1C에서, 부호 130a는 상호 접속 소자(130)의 단부 부분을 나타내고, 단부(130b)의 반대쪽 단부는 도시되어 있지 않다.) 전자 부품의 단자를 접속시킬 때 상호 접속 소자(130)는 화살표(F)로 도시된 것처럼 접점력(압력)을 받게 된다. 이와 달리, 상호 접속 소자(130)는 화살표(F')로 도시된 것처럼 그 단부(130b)가 아닌 다른 위치에 접속부를 형성하는 데 사용할 수도 있다.In FIG. 1C, the electrical interconnect device 130 includes a soft core 132 and a hard shell 134. In this embodiment, it can be seen that the core 132 takes the shape with one bend and therefore takes the U shape. In this manner as in the embodiment of FIG. 1A, an elastic interconnect element between electronic components (not shown) is formed between the two ends 130a and 130b of the interconnect element 130. (In FIG. 1C, reference numeral 130a denotes an end portion of the interconnect element 130, and an opposite end of the end element 130b is not shown.) When connecting the terminals of the electronic component, the interconnect element 130 is indicated by an arrow. As shown by (F), the contact force (pressure) is applied. Alternatively, interconnect element 130 may be used to form a connection at a location other than its end 130b, as shown by arrow F '.

도1D는 연질 코어(142) 및 경질 쉘(144)을 갖는 탄성 상호 접속 소자(140)의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서 상호 접속 소자(140)는 자체의 종축을 가로지르는 접점력(F)을 받는 만곡 선단부(140b)를 갖춘 간단한 캔틸레버(도1A와는 다름)를 반드시 포함한다.1D shows another embodiment of an elastic interconnect element 140 having a soft core 142 and a hard shell 144. In this embodiment the interconnect element 140 necessarily includes a simple cantilever (unlike FIG. 1A) with a curved tip 140b that receives a contact force F across its longitudinal axis.

도1E는 연질 코어(152) 및 경질 쉘(154)을 갖는 탄성 상호 접속 소자(150)의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서 상호 접속 소자(150)는 약간 만곡된 선단부(150b)를 갖춘 C형을 취하고 화살표(F)로 도시된 것처럼 가압 접속부를 만드는 데 적합하다.1E shows another embodiment of an elastic interconnect element 150 having a soft core 152 and a hard shell 154. In this embodiment, the interconnect element 150 is suitable for taking the form C with the slightly curved tip 150b and making a pressurized connection as shown by arrow F. FIG.

연질 코어는 임의의 스프링 형상으로 용이하게 형성할 수 있는데, 즉 상기 형상은 선단부에 작용된 힘에 반응하여 탄성적으로 편향되는 상호 접속 소자를 형성하게 된다. 예를 들어, 코어는 종래의 코일형으로 형성할 수 있다. 그러나, 코일 형상은 상호 접속 소자의 전체 길이 및 이와 관련한 인덕턴스 등에 기인하여 고주파수(속도)에서 작동하는 회로에서는 나쁜 영향을 미치므로 바람직하지 않다.The soft core can easily be formed into any spring shape, ie, the shape forms an interconnecting element that is elastically deflected in response to the force applied to the tip. For example, the core may be formed in a conventional coil shape. However, the coil shape is not preferable because it adversely affects a circuit operating at a high frequency (speed) due to the total length of the interconnect element and the related inductance.

쉘의 재료 또는 다층 쉘(나중에 설명함) 중 적어도 하나의 재료는 코어의 재료보다 현저하게 높은 항복 강도를 갖는다. 따라서, 쉘은 상호 접속 구조의 기계적 특성(예를 들어, 탄성)을 이루는 데 영향을 미친다. 쉘 대 코어의 항복 강도의 비는 적어도 3:1, 5:1, 가장 높게는 10:1을 포함하여 바람직하게는 2:1 이상이다. 이는 쉘 또는 다층 쉘의 적어도 외층이 전도성을 갖는 것이 확실하며, 이는 쉘이 코어의 단부를 덮는 경우에 더욱 확연하다. (그러나, 모출원의 경우에는 코어의 단부가 노출되고 코어가 전도성을 가져야 하는 경우에 대하여 기재되어 있다.)At least one of the material of the shell or the multilayer shell (described later) has a significantly higher yield strength than the material of the core. Thus, the shell influences to achieve the mechanical properties (eg elasticity) of the interconnect structure. The yield strength ratio of shell to core is preferably at least 2: 1, including at least 3: 1, 5: 1, highest 10: 1. This ensures that at least the outer layer of the shell or multilayer shell is conductive, which is more pronounced when the shell covers the ends of the core. (However, in the case of the parent application, the case where the end of the core is exposed and the core must be conductive is described.)

학술적인 관점에서, 경질 재료로 오버코팅되는 복합 상호 접속 소자의 스프링(형상) 부분만이 필요하다. 이러한 관점에서, 오버코팅될 코어의 두개의 단부들은 반드시 필요한 것이 아니다. 그러나, 실제로는 전체 코어를 오버코팅하는 것이 바람직하다. 전자 부품에 고정(부착)되는 코어의 단부를 오버코팅 함에 따른 특별한 이유 및 이점에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다.From an academic point of view, only the spring (shape) portion of the composite interconnect element overcoated with a hard material is needed. In this respect, the two ends of the core to be overcoated are not necessary. In practice, however, it is desirable to overcoat the entire core. Particular reasons and advantages of overcoating the ends of the cores that are secured (attached) to the electronic components will be described in detail later.

코어(112, 122, 132, 142)에 적합한 재료는 금, 알루미늄, 구리 및 이들의 합금을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 이들 재료는 필요로 하는 물리적 특성을 얻기 위하여 베릴륨, 카드뮴, 실리콘 및 마그네슘 등의 다른 금속을 적은 양으로 갖는 합금이다. 또한, 백금 군으로 된 금속 등의 은, 팔라듐, 백금 또는 그 합금을 사용할 수도 있다. 납, 주석, 인듐, 비스무스, 카드뮴, 안티몬 및 이들의 합금을 사용하여 땜납을 형성할 수도 있다.Suitable materials for the cores 112, 122, 132, 142 include, but are not limited to, gold, aluminum, copper, and alloys thereof. These materials are alloys with small amounts of other metals such as beryllium, cadmium, silicon and magnesium in order to obtain the required physical properties. Moreover, silver, palladium, platinum, or its alloys, such as a metal of a platinum group, can also be used. Lead, tin, indium, bismuth, cadmium, antimony and alloys thereof may also be used to form solder.

코어를 전자 부품의 단자에 대면 부착(나중에 상세하게 설명함)함으로써 결합을 위해 (절곡을 수행하는 온도, 압력 및/또는 초음파 에너지를 사용하는) 절곡 가능한 임의의 재료로 된 와이어가 본 발명을 실시하는 데 적합하다. 오버코팅(예를 들어, 도금)하도록 비금속 재료를 포함하여 절곡 가능한 임의의 재료를 코어에 사용하는 것도 본 발명의 범위에 속한다.Wires of any material that can be bent (using temperature, pressure and / or ultrasonic energy to perform the bending) for bonding by attaching the core to the terminals of the electronic component (described later in detail) implement the invention. Suitable for It is also within the scope of the present invention to use any material in the core that is bendable, including non-metallic materials, for overcoating (eg, plating).

쉘(114, 124, 134, 144)에 적합한 재료(및 나중에 설명하는 것처럼 다층 쉘의 개개의 층에 적합한 재료)는 니켈 및 그 합금, 구리, 코발트, 철 및 그 합금, 우수한 전류 반송 능력 및 양호한 접점 저항 특성을 나타내는 금(특히, 경질 금) 및 은, 백금 군의 소자, 희귀 금속, 반희귀 금속 및 그 합금, 특히 백금 군의 소자 및 그 합금, 텅스텐 및 몰리브덴이 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 납땜형 마무리부가 필요한 경우에는 주석, 납, 비스무스, 인듐 및 이들의 합금을 사용할 수 있다.Suitable materials for the shells 114, 124, 134, and 144 (and materials suitable for the individual layers of the multilayer shell as described later) include nickel and its alloys, copper, cobalt, iron and its alloys, good current carrying capacity and good Gold (particularly hard gold) and silver exhibiting contact resistance properties, but are not limited to, devices of the platinum group, rare metals, semi-rare metals and their alloys, in particular devices of the platinum group and their alloys, tungsten and molybdenum . Tin, lead, bismuth, indium and their alloys can be used when soldering finishes are required.

여러 코어 재료 위에 상기 코팅 재료를 도포하기 위하여 선택하는 방법은 나중에 설명하는 것처럼 매 경우마다 다르다. 전해 도금 및 무전해 도금은 일반적으로 양호한 방법이다. 그러나, 일반적으로 금 코어 상에 도금하는 것이 직관에 반하는 것이다.The method of choice for applying the coating material on the various core materials is different in each case as described later. Electrolytic plating and electroless plating are generally good methods. In general, however, plating on gold cores is counterintuitive.

본 발명의 일면에 따르면 금 코어 위에 니켈 쉘을 도금(특히, 전해 도금)할 때에는 도금 개시 작업을 용이하게 하기 위하여 금 와이어 스템 위에 얇은 구리 개시 층을 먼저 도포하는 것이 바람직하다.According to one aspect of the present invention, when plating a nickel shell on a gold core (particularly, electrolytic plating), it is preferable to first apply a thin copper starting layer on the gold wire stem to facilitate the plating initiation operation.

도1A 내지 도1E에 도시된 것처럼 예시적인 상호 접속 소자는 약 0.00254 cm (0.001 inch)의 코어 직경 및 0.00254 cm (0.001 inch)의 쉘 두께를 가지며, 따라서 상호 접속 소자는 약 0.00762 cm (0.003 inch; 즉, 코어 직경 + 쉘 두께의 2배)의 전체 직경을 갖는다. 일반적으로, 상기 쉘의 두께는 코어 두께(직경)의 0.2 - 5.0배로 된다.Exemplary interconnect elements, as shown in FIGS. 1A-1E, have a core diameter of about 0.00254 cm (0.001 inch) and a shell thickness of 0.00254 cm (0.001 inch), so that the interconnect elements are approximately 0.00762 cm (0.003 inch; That is, it has the total diameter of core diameter + 2 times of shell thickness). In general, the thickness of the shell is 0.2-5.0 times the core thickness (diameter).

복합 상호 접속 소자의 몇몇 파라미터의 예는 다음과 같다.Examples of some parameters of the composite interconnect device are as follows.

(a) 0.0381 mm(1.5 mil)의 직경을 갖는 금 와이어는 전체 1.016 mm(40 mil)의 높이를 갖고 0.2286 mm(9 mil)의 반경으로 된 C형 곡선(도1E와 다름)을 갖는 형상을 취하며, 0.01905 mm(0.75 mil)의 두께로 니켈 도금되고(전체 직경 = 1.5 + 2 × 0.75 = 3 mil), (접점 저항을 낮추고 증진시키도록) 50 마이크로인치 두께로 금으로 된 최종 오버코팅을 선택적으로 수용한다. 이렇게 형성된 복합 상호 접속 소자는 약 3 - 5 gram/mil의 스프링 상수(k)를 나타낸다. (여기에서 용어 스프링 상수는 단위 변형당 힘을 의미한다.) 사용 시에, 3 - 5 mil의 편향량은 9 - 25 gram의 접점력을 일으킨다. 이 실시예는 인터포저용 스프링 소자의 경우에 유용하다.(a) A gold wire with a diameter of 0.0381 mm (1.5 mils) has a shape of C-shaped curve (different from Figure 1E) with a total height of 1.016 mm (40 mils) and a radius of 0.2286 mm (9 mils). Take a final overcoating of nickel at a thickness of 0.01905 mm (0.75 mil) (total diameter = 1.5 + 2 × 0.75 = 3 mil) and 50 microinches of thickness (to lower and enhance contact resistance). Accept selectively. The composite interconnect device thus formed exhibits a spring constant (k) of about 3-5 grams / mil. (The term spring constant here means force per unit strain.) In use, a deflection of 3-5 mils results in a contact force of 9-25 grams. This embodiment is useful in the case of spring elements for interposers.

(b) 0.0254 mm(1.0 mil)의 직경을 갖는 금 와이어는 전체 35 mil의 높이를 갖고 만곡 캔틸레버 형상을 취하며, 0.03175 mm(1.25 mil)의 두께로 니켈 도금되고(전체 직경 = 1.0 + 2 × 1.25 = 3.5 mil), 50 마이크로인치 두께로 금으로 된 최종 오버코팅을 선택적으로 수용한다. 이렇게 형성된 복합 상호 접속 소자는 약 3 gram/mil의 스프링 상수(k)를 나타내고, 프로브용 스프링 소자의 경우에 유용하다.(b) A gold wire with a diameter of 0.0254 mm (1.0 mil) has a height of 35 mils in total and has a curved cantilever shape, nickel plated to a thickness of 0.03175 mm (1.25 mils) (total diameter = 1.0 + 2 × 1.25 = 3.5 mil), 50 microin thick, optionally accepts the final overcoating in gold. The composite interconnect element thus formed exhibits a spring constant k of about 3 grams / mil and is useful in the case of probe spring elements.

다음에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 코어 소자는 둥근 단면을 가질 필요가 없으며, 오히려 시트로부터 연장되는 (장방형 단면을 갖는) 평평한 탭(리본)으로 될 수도 있다. 본문에 사용된 바와 같이, 용어 탭(tab)은 TAB(Tape Automated Bonding)과는 다른 용어이다.As will be explained in more detail below, the core element need not have a round cross section, but rather may be a flat tab (ribbon) (having a rectangular cross section) extending from the sheet. As used herein, the term tab is a term different from Tape Automated Bonding (TAB).

또한, 전선 스템의 단면은 직사각형 또는 다른 비원형일 수도 있으며, 이러한 것은 본 발명의 범주 내에 있다.Further, the cross section of the wire stem may be rectangular or other non-circular, which is within the scope of the present invention.

다층 쉘Multilayer shell

도2A는 단자(214)를 갖춘 전자 부품(212)에 장착된 상호 접속 소자(210)의 구체적인 예(200)를 도시한다. 이 실시예에서, 연질(예를 들어, 금) 와이어 코어(216)는 일단에서 단자(214)에 결합(부착)되고, 단자로부터 연장되고 스프링 형상(도1B에 도시된 형상과 다름)을 취하고, 자유단(216b)을 갖도록 절단되어 있다. 이러한 방식으로 와이어를 결합, 형상 형성 및 절단하는 것은 와이어 결합 설비를 사용함으로써 이루어진다. 코어의 단부(216b)에서의 결합으로 단자(214)의 노출된 표면의 비교적 작은 부분만 덮게 된다.2A shows a specific example 200 of an interconnect element 210 mounted to an electronic component 212 having a terminal 214. In this embodiment, the soft (eg gold) wire core 216 is coupled (attached) to the terminal 214 at one end, extending from the terminal and taking a spring shape (other than the shape shown in FIG. 1B) and It is cut | disconnected to have the free end 216b. Joining, shaping, and cutting wires in this manner is accomplished by using wire bonding equipment. Coupling at the end 216b of the core covers only a relatively small portion of the exposed surface of the terminal 214.

쉘(오버코트)은 이 실시예에서는 다층으로 되고 도금 공정에 의해 적절하게 도포되는 내층(218) 및 외층(220)을 갖는 것으로 도시된 와이어 코어(216) 위에 배치된다. 다층 쉘의 하나 이상의 층들은 필요로 하는 탄성을 상호 접속 소자(210)에 부과하도록 경질 재료(예를 들어, 니켈 및 그 합금)로 형성되어 있다. 예를 들어, 외층(220)은 경질 재료로 되고, 내층은 코어 재료(216) 상에 경질 재료(220)를 도금하면 버퍼 또는 차단층(또는 활성층 또는 접착층)으로서 작용하는 재료로 될 수 있다. 이와 달리, 내층(218)은 경질 재료로 될 수 있고, 외층(220)은 전도성 및 납땜성을 포함하여 우수한 전기적 특성을 나타내는 재료(예를 들어, 연질 금)로 될 수 있다. 납땜 또는 납땜형 접속이 필요한 경우에는 상호 접속 소자의 외층을 납-주석 땜납 또는 금-주석 납땜 재료로 각각 될 수 있다.The shell (overcoat) is disposed over the wire core 216 shown in this embodiment as having an inner layer 218 and an outer layer 220 which are multi-layered and appropriately applied by the plating process. One or more layers of the multilayer shell are formed of a hard material (eg, nickel and its alloys) to impart the required elasticity to the interconnect element 210. For example, the outer layer 220 may be a hard material, and the inner layer may be a material that acts as a buffer or a blocking layer (or an active layer or an adhesive layer) when the hard material 220 is plated on the core material 216. Alternatively, inner layer 218 may be a hard material, and outer layer 220 may be a material (eg, soft gold) that exhibits excellent electrical properties, including conductivity and solderability. If solder or soldered connections are required, the outer layers of the interconnect elements can be made of lead-tin solder or gold-tin solder material, respectively.

단자에의 고정Fixation to terminal

도2A는 일반적인 방식에서 본 발명의 또 다른 핵심 특징을 도시한 것으로, 탄성 상호 접속 소자가 전자 부품 상의 단자에 견고하게 고정될 수 있는 것을 도시한다. 상호 접속 소자의 부착단(210a)은 현저한 기계식 응력을 받게 되어 상호 접속 소자의 자유단(210b)에 작용된 압축력(F)을 일으킨다.Figure 2A illustrates another key feature of the present invention in a general manner, showing that the elastic interconnect element can be securely fixed to a terminal on an electronic component. The attachment end 210a of the interconnection element is subjected to significant mechanical stress, resulting in a compressive force F applied to the free end 210b of the interconnection element.

도2A에 도시된 것처럼 오버코팅(218, 219)은 코어(216)를 덮으며, 연속(비중단) 방식으로 코어(216)에 인접한 단자(214)의 전체 잔여 노출면(즉, 결합부(216a) 이외의 부분)도 덮는다. 이는 상호 접속 소자(220)를 단자에 견고하고 신뢰성 있게 고정하며, 오버코팅 재료는 상호 접속 소자를 단자에 고정하는 데 (예를 들어, 50% 이상) 기여한다. 일반적으로, 오버코팅 재료는 코어에 인접한 단자의 적어도 일부를 덮을 것만 요구된다. 그러나, 오버코팅 재료는 단자의 전체 잔여면을 덮는 것이 바람직하다. 쉘의 각층은 금속성으로 되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2A, overcoats 218 and 219 cover core 216, and the entire remaining exposed surface of the terminal 214 adjacent to core 216 in a continuous (non-interruptive) manner (i.e. And parts other than 216a). This firmly and reliably secures the interconnect elements 220 to the terminals, and the overcoating material contributes to securing the interconnect elements to the terminals (eg, 50% or more). In general, the overcoating material is only required to cover at least a portion of the terminal adjacent the core. However, the overcoating material preferably covers the entire remaining surface of the terminal. It is preferable that each layer of a shell becomes metallic.

일반적으로, 코어가 단자에 부착(결합)되게 되는 비교적 작은 영역은 상호 접속 소자 상에 부과된 접점력(F)으로부터 일어나는 응력을 수용하는 데 적합하지 않다. (단자에의 코어단(216a) 부착부를 포함하는 비교적 작은 영역 이외의) 단자의 전체 노출된 표면을 덮는 쉘에 의해 전체 상호 접속 구조는 단자에 견고하게 부착된다. 오버코팅의 부착 강도 및 접점력에 반응하는 능력은 코어단 자체에서의 능력에 비해 매우 우수하다.In general, the relatively small area where the core is to be attached (coupled) to the terminal is not suitable for receiving the stresses arising from the contact force F imposed on the interconnect element. The entire interconnect structure is firmly attached to the terminal by a shell covering the entire exposed surface of the terminal (other than a relatively small area including the core end 216a attachment to the terminal). The ability to respond to the adhesive strength and contact force of the overcoating is very good compared to the ability at the core end itself.

본 명세서에 사용된 용어인 전자 부품(예를 들어, 212)은, 상호 접속 및 인터포저 기층, 실리콘(Si) 또는 갈륨 아르센나이드(GaAs) 등의 임의의 적절한 반도체 재료로 된 반도체 웨이퍼 및 다이, 상호 접속 소켓, 테스트 소켓, 희생 부재, 모출원에 기재된 것과 같은 소자 및 기층, 세라믹 및 플라스틱 팩키지와 칩 캐리어를 포함하는 반도체 팩키지, 커넥터를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.As used herein, the term electronic component (eg, 212) includes semiconductor wafers and dies of any suitable semiconductor material, such as interconnect and interposer base layers, silicon (Si) or gallium arsenide (GaAs), Interconnect sockets, test sockets, sacrificial members, devices and substrates as described in the parent application, semiconductor packages including ceramic and plastic packages and chip carriers, connectors, including but not limited to.

본 발명의 상호 접속 소자는 다음 용도에 특히 적합하다.The interconnect elements of the present invention are particularly suitable for the following uses.

- 반도체 팩키지를 가질 필요성이 없이 실리콘 다이에 직접 장착된 상호 접속 소자,Interconnect elements mounted directly on the silicon die without the need for semiconductor packages;

- 전자 부품을 시험하기 위해 기층으로부터 프로브로서 연장되는 (나중에 상세하게 설명함) 상호 접속 소자,Interconnection elements (described in detail later) extending from the substrate as probes for testing electronic components,

- 인터포저의 상호 접속 소자 (나중에 상세하게 설명함).Interconnection elements of the interposer (described in detail later).

본 발명의 상호 접속 소자는 독특한 것으로, 경질 재료에서의 전형적인 나쁜 결합 특성에 의한 제한을 갖지 않고 경질 재료의 기계적 특성(예를 들어 높은 항복 강도)을 얻을 수 있는 이점을 갖는다. 모출원에 기재되어 있는 것처럼 이는 쉘(오버코팅)이 코어의 폴스워크 위에 중첩되는 구조로서 기능할 가능성을 제공하며, 상기 두 용어는 토목 공학 분야에서 주로 사용하는 용어이다. 이는 도금이 보호성(예를 들어, 내식성) 코팅으로서 사용되고 상호 접속 소자에 소정의 기계적 특성을 부과할 수 없었던 종래 기술로 도금된 상호 접속 소자와는 매우 다르다.The interconnect elements of the present invention are unique and have the advantage of obtaining the mechanical properties (eg high yield strength) of the hard material without being limited by the bad bonding properties typical of the hard material. As described in the parent application, this offers the possibility that the shell (overcoating) will function as a structure overlapping on the poles' walkwork, both terms being used mainly in the field of civil engineering. This is very different from conventionally plated interconnect elements in which plating was used as a protective (eg, corrosion resistant) coating and could not impart certain mechanical properties to the interconnect element.

본 발명의 여러 이점 중에서, 다수개의 자유 직립형 상호 접속 구조는 이들의 자유단들이 서로 공통 평면에 위치하도록 기층 위의 공통 높이와는 다른 높이에서 분리 커패시터를 갖는 PCB 등의 기층 상에 용이하게 형성된다. 또한, 본 발명에 따른 상호 접속 소자의 전기적·기계적 특성(예를 들어, 소성 및 탄성)은 특별한 용도에서 쉽게 얻어진다. 예를 들어, 소정 용도에서는 상호 접속 소자가 소성 및 탄성 변형을 나타내는 것이 바람직하다. (소성 변형은 상호 접속 소자에 의해 상호 접속되는 부품들을 비평면 형태로 전체적으로 수용하는 것이 바람직하다.) 탄성 특성이 필요한 경우에는 상호 접속 소자가 신뢰성 있는 접속을 수행하는 데 필요한 최소의 접점력을 생성할 필요가 있다. 또한, 상호 접속 소자의 선단은 접속 표면 상에 간혹 오염 필름이 있는 것에 기인하여 전자 부품의 단자와의 와이핑 접점을 이룬다.Among the several advantages of the present invention, a plurality of free standing interconnect structures are readily formed on a substrate such as a PCB having a separate capacitor at a height different from the common height above the substrate such that their free ends are located in a common plane with each other. . In addition, the electrical and mechanical properties (eg plasticity and elasticity) of the interconnect elements according to the invention are easily obtained in special applications. For example, in certain applications, it is desirable for the interconnect elements to exhibit plasticity and elastic deformation. (The plastic deformation preferably accommodates the components interconnected by the interconnecting elements in a non-planar form as a whole.) When elastic properties are required, the interconnecting elements generate the minimum contact force required to perform a reliable connection. Needs to be. In addition, the tip of the interconnect element forms a wiping contact with the terminal of the electronic component due to the occasional contamination film on the connection surface.

여기 사용된 용어 탄성적은 접점 구조에 응용되는 것으로서, 인가된 부하(접점력)에 응답하여 주로 탄성 행동을 나타내는 탄성 구조(상호 접속 소자)를 의미하고, 용어 추종적(compliant)은 인가된 부하(접점력)에 응답하여 탄성 및 소성 행동을 모두 나타내는 접점 구조(상호 접속 소자)를 의미한다. 여기 사용된 추종적 접점 구조는 탄성적 접점 구조이다. 본 발명의 복합 상호 접속 소자는 추종적 또는 탄성적 접점 구조의 어느 하나인 특별한 경우이다.As used herein, the term elastic refers to an elastic structure (interconnecting element), which is mainly applied to a contact structure and exhibits elastic behavior in response to an applied load (contact force), and the term compliant refers to an applied load ( It refers to a contact structure (interconnection element) which exhibits both elasticity and plastic behavior in response to contact force). The following contact structure used here is an elastic contact structure. The composite interconnect device of the present invention is a special case which is either a follower or elastic contact structure.

모출원에는 여러 특징, 즉 희생 기층 상에 상호 접속 소자를 제조하는 방법, 다수개의 상호 접속 소자를 전자 부품에 단체로 이송하는 방법, 상호 접속 소자에 거친 표면 마무리부를 갖춘 접속 선단부를 마련하는 방법, 전자 부품에 일시적인 접속부를 만들고 그 후에 영구 접속부를 만들도록 전자 부품 상에 상호 접속 소자를 사용하는 방법, 대향 단부들보다는 일단부들에서 상이한 공간을 갖도록 상호 접속 소자를 배열하는 방법, 상호 접속 소자를 제조하는 것과 동일한 공정 단계로 스프링 클립을 제조하고 배열하는 방법, 접속된 부품들 사이의 열팽창에 의한 차이를 수용하도록 상호 접속 소자들을 사용하는 방법, 반도체 팩키지(SIMM용)를 분리할 필요성을 없애는 방법, 탄성 상호 접속 소자(탄성 접속 구조)를 선택적으로 납땜하는 방법 등이 기재되어 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The parent application has several features: a method of manufacturing an interconnect element on a sacrificial substrate, a method of transferring a plurality of interconnect elements to electronic components singly, a method of providing a connection tip with a rough surface finish on the interconnect element, A method of using an interconnect element on an electronic part to make a temporary connection to the electronic part and then to make a permanent connection, a method of arranging the interconnect element to have a different space at one ends rather than opposing ends, and manufacturing the interconnect element A method of manufacturing and arranging the spring clips in the same process steps as the ones used, a method of using the interconnect elements to accommodate the difference in thermal expansion between the connected parts, a method of eliminating the need to separate the semiconductor package (for the SIMM), A method of selectively soldering an elastic interconnect element (elastic connection structure) is described. , But it is not limited to.

제어식 임피던스Controlled impedance

도2B는 다층을 갖는 복합 상호 접속 소자(220)를 도시한다. 상호 접속 소자(220)의 최내측부(내측의 긴 전도성 소자, 222)는 상기에 설명한 것처럼 비코팅 코어 또는 오버코팅된 코어이다. 최내측부(222)의 선단부(222b)는 적절한 마스킹 재료(도시 생략)로 마스킹 된다. 유전층(124)은 무전해 공정 등에 의해 최내측부(222) 위에 도포된다. 전도성 재료의 최외측부(226)는 유전층(124) 위에 도포된다.2B shows a composite interconnect device 220 having multiple layers. The innermost portion of the interconnect element 220 (inner long conductive element 222) is an uncoated or overcoated core, as described above. Tip 222b of innermost portion 222 is masked with a suitable masking material (not shown). The dielectric layer 124 is applied over the innermost portion 222 by an electroless process or the like. The outermost portion 226 of the conductive material is applied over the dielectric layer 124.

사용 시에, 외층(226)을 전기적으로 접지하면 상호 접속 소자(220)가 제어식 임피던스를 갖게 된다. 유전층(124) 재료의 일례로는 중합체 재료가 있으며, 임의의 적절한 방법 및 두께[예를 들어, 0.00254 - 0.0762 mm(0.1 - 3.0 mil)]로 도포된다.In use, electrically grounding the outer layer 226 causes the interconnect element 220 to have a controlled impedance. One example of the dielectric layer 124 material is a polymeric material and is applied in any suitable method and thickness (eg, 0.00254-0.0762 mm (0.1-3.0 mil)).

외층(226)은 다층으로 될 수 있다. 예를 들어, 최내측부(222)가 비코팅된 코어인 경우에 전체 상호 접속 소자가 탄성을 가질 필요가 있으면 외층(226)의 적어도 하나의 층은 스프링 재료로 된다.The outer layer 226 may be multilayered. For example, if the entire interconnection element needs to be elastic when the innermost portion 222 is an uncoated core, at least one layer of the outer layer 226 is made of spring material.

변화하는 피치Changing pitch

도2C는 다수개(6개만 도시)의 상호 접속 소자(251, …, 256)가 프로브 카드 인서트(종래의 방식으로 프로브 카드에 장착된 조립체) 등의 전자 부품(260)의 표면 상에 장착된 실시예(250)를 도시한다. 프로브 카드 인서트의 단자 및 전도성 트레이스는 도시의 명확성을 위해 상기 도면에는 도시하지 않았다. 상호 접속 소자(251, …, 256)의 부착단(251a, …, 256a)은 0.127 - 0.254 cm (0.05 - 0.10 inch) 등의 제1피치(공간)를 이룬다. 상호 접속 소자(251, …, 256)는 그 자유단(선단부)들이 0.0127 - 0.0254 cm (0.005 - 0.010 inch) 등의 제2의 더 미세한 피치로 되도록 하는 형상 및 방향을 취한다. 하나의 피치로부터 다른 피치로 상호 접속을 이루는 상호 접속 조립체를 공간 변환기(space transformer)라 한다.2C shows a plurality (only six) of interconnection elements 251,..., 256 mounted on the surface of an electronic component 260, such as a probe card insert (an assembly conventionally mounted to a probe card). Example 250 is shown. Terminals and conductive traces of the probe card insert are not shown in the figures for clarity. The attachment ends 251a, ..., 256a of the interconnect elements 251, ..., 256 form a first pitch (space), such as 0.127-0.254 cm (0.05-0.10 inch). The interconnect elements 251, ..., 256 take a shape and direction such that their free ends (tips) are at a second finer pitch, such as 0.0127-0.0254 cm (0.005-0.010 inch). An interconnect assembly that interconnects from one pitch to another is called a space transformer.

도시된 것처럼, 상호 접속 소자의 선단부(251b, …, 256b)들은 결합 패드(접점)의 두개의 평행 열을 갖는 반도체 장치에의 접속을 이루기 위해(테스트 및/또는 발화를 위해) 두개의 평행 열로 배열된다. 상호 접속 소자는 어레이로서 다른 접점 패턴을 갖는 전자 부품에의 접속을 이루기 위해 다른 선단부 패턴을 갖도록 배열된다.As shown, the tips 251b, ..., 256b of the interconnect elements are arranged in two parallel rows to make a connection (for testing and / or firing) to a semiconductor device having two parallel rows of coupling pads (contacts). Are arranged. The interconnect elements are arranged to have different tip patterns to make connections to electronic components having different contact patterns as an array.

일반적으로, 본 명세서에 기재된 실시예에서는 하나의 접속 소자만이 도시되어 있으나, 본 발명은 다수개의 상호 접속 소자를 제조하고 다수개의 상호 접속 소자를 주연 패턴 또는 장방형 어레이 패턴처럼 서로 소정 간격을 갖도록 이격 배열하는 데에도 적용할 수 있다.Generally, only one interconnection element is shown in the embodiments described herein, but the present invention manufactures a plurality of interconnection elements and spaces the plurality of interconnection elements apart from each other such that they have a predetermined distance from each other, such as a peripheral pattern or a rectangular array pattern. The same applies to arranging.

희생 기층의 사용 기법Techniques for using the sacrificial base

상호 접속 소자를 전자 부품의 단자에 직접 장착하는 것에 대해서는 상기에 설명했다. 일반적으로, 본 발명의 상호 접속 소자는 희생 기층을 포함하여 임의의 적절한 기층의 적절한 표면 상에 제조 또는 장착할 수 있다.Direct attachment of the interconnect element to the terminal of the electronic component has been described above. In general, the interconnect elements of the present invention may be manufactured or mounted on any suitable surface of any suitable substrate, including a sacrificial substrate.

모출원을 보면, 도11A 내지 도11F를 참조하여 전자 부품에의 연속 장착을 위한 분리 및 분할 구조로서 다수개의 상호 접속 구조(예를 들어, 탄성 접속 구조)를 제조하는 방법과, 도12A 내지 도12C를 참조하여 다수개의 상호 접속 소자를 희생 기층(캐리어)에 장착하고 그 후에 이들을 전자 부품에 한꺼번에 이송하는 방법이 기재되어 있다.Referring to Fig. 11A through Fig. 11F, a method of manufacturing a plurality of interconnect structures (e.g., elastic connection structures) as a separating and dividing structure for continuous mounting on electronic components, and Figs. 12A to 11F. Referring to 12C, a method of mounting a plurality of interconnect elements on a sacrificial substrate (carrier) and then transferring them all at once to an electronic component is described.

도2D 내지 도2F는 희생 기층을 사용하여 미리 형성된 선단 구조를 갖는 다수개의 상호 접속 소자를 제조하는 방법을 도시한다.2D-2F illustrate a method of fabricating a plurality of interconnect elements having a preformed tip structure using a sacrificial base layer.

도2D는 마스킹 재료(252)의 패턴층을 희생 기층(254)의 표면에 도포하는 방법의 제1단계를 도시한다. 희생 기층(254)은 예를 들어 얇은 [0.0254 - 0.254 ㎜(1 - 10 mil)] 구리, 알루미늄 포일 또는 실리콘 기판으로 되고, 마스킹 재료(252)는 통상의 감광성 내식막으로 된다. 마스킹 층(252)은 위치(256a, 256b, 256c)에서 상호 접속 소자를 제조하는 데 필요한 다수개의 개구(3개만 도시)를 갖도록 하는 패턴을 취한다. 위치(256a, 256b, 256c)는 전자 부품의 단자에 비교된다. 위치(256a, 256b, 256c)는 거친 또는 형상을 갖는 표면 조직을 갖도록 이 단계에서 처리되는 것이 바람직하다. 도시된 것처럼, 상기 방법은 위치(256a, 256b, 256c)에서 포일(254)에 오목부를 형성하는 엠보싱 공구(257)에 의해 기계적으로 이루어진다. 이와 달리. 이들 위치에서 포일의 표면은 표면 조직을 갖도록 화학적으로 에칭될 수도 있다. 이러한 전체적인 목적을 달성하기에 적합한 예를 들어 샌드 블라스팅 및 피닝 등의 임의의 방법도 본 발명의 범위에 속한다.2D illustrates a first step of a method of applying a patterned layer of masking material 252 to the surface of sacrificial base layer 254. The sacrificial base layer 254 is, for example, a thin [0.0254-0.254 mm (1-10 mil)] copper, aluminum foil or silicon substrate, and the masking material 252 is a conventional photoresist. Masking layer 252 takes a pattern such that at locations 256a, 256b, and 256c, there are a plurality of openings (only three are shown) needed to fabricate interconnect elements. The positions 256a, 256b and 256c are compared to the terminals of the electronic component. The positions 256a, 256b, 256c are preferably treated at this stage to have a rough or shaped surface texture. As shown, the method is mechanically accomplished by an embossing tool 257 that forms a recess in the foil 254 at locations 256a, 256b, 256c. Unlike this. At these locations the surface of the foil may be chemically etched to have surface texture. Any method suitable for achieving this overall purpose, for example sand blasting and pinning, is also within the scope of the present invention.

그 다음에, 다수개(하나만 도시)의 전도성 선단부 구조(258)가 도2E에 도시된 방법으로 각 위치(예를 들어, 256b)에 형성된다. 이는 전해 도금 등의 임의의 적절한 방법을 사용함으로써 달성되며, 다층 재료를 갖는 선단부 구조를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 선단부 구조(258)는 희생 기층 상에 도포된 얇은(예를 들어, 10 - 100 마이크로인치) 니켈 차단층을 갖고, 얇은(10 마이크로인치) 연질 금층, 얇은(20 마이크로인치) 경질 금층, 비교적 두꺼운(200 마이크로인치) 니켈층, 최종적으로 얇은(100 마이크로인치) 연질 금층으로 도포된다. 일반적으로, 니켈의 제1의 얇은 차단층은 기층(254)의 재료(예를 들어, 알루미늄, 구리)에 의해 무력화되는 후속 금층을 보호하며, 비교적 두꺼운 니켈층은 선단부 구조에 강도를 부여하고, 최종적인 얇은 연질 금층은 용이하게 결합되게 하는 표면을 제공한다. 본 발명은 용도에 따라 달라지게 되는 선단부 구조가 희생 기층 상에 형성되는 특정 방법에는 제한되지 않는다.Next, a plurality of (only one) conductive tip structures 258 are formed at each location (eg, 256b) in the manner shown in FIG. 2E. This is accomplished by using any suitable method, such as electrolytic plating, and may include a tip structure having a multilayer material. For example, tip structure 258 has a thin (eg, 10-100 microinches) nickel barrier layer applied on the sacrificial base layer, a thin (10 microinches) soft gold layer, thin (20 microinches) hard It is applied with a gold layer, a relatively thick (200 microinches) nickel layer, and finally a thin (100 microinches) soft gold layer. In general, the first thin barrier layer of nickel protects subsequent gold layers that are neutralized by the material of base layer 254 (eg, aluminum, copper), and the relatively thick nickel layer gives strength to the tip structure, The final thin soft gold layer provides a surface that allows for easy bonding. The present invention is not limited to the particular method by which the tip structure, which will vary with use, is formed on the sacrificial substrate.

도2E에 도시된 것처럼, 상호 결합 소자용 다수개(하나만 도시)의 코어(260)는 연질 와이어 코어를 상기에 설명한 것처럼 전자 부품의 단자에 결합하는 임의의 방법 등에 의해 선단부 구조(258) 상에 형성될 수도 있다. 그 다음에, 코어(260)가 상기에 설명한 방식으로 바람직하게는 경질 재료(262)로 오버코팅되고, 마스킹 재료(252)가 제거되어 도2F에 도시된 것처럼 희생 기층의 표면에 장착된 다수개(3개만 도시)의 자유 직립 상호 접속 소자(264)가 형성된다.As shown in Fig. 2E, a plurality of (only one) cores 260 for the mutual coupling element are formed on the tip structure 258 by any method or the like that couples the soft wire cores to the terminals of the electronic component as described above. It may be formed. The core 260 is then overcoated with a hard material 262, preferably in the manner described above, and the masking material 252 has been removed and mounted to the surface of the sacrificial substrate as shown in FIG. 2F. Free standing interconnect elements 264 (only three are shown) are formed.

도2A와 관련하여 설명한 단자(241)의 적어도 인접 영역을 덮는 오버코팅 재료와 유사하게, 오버코팅 재료(262)도 코어(260)를 이들의 각 선단부 구조(258)에 견고하게 고정하고, 필요에 따라서는 상호 접속 소자(264)에 탄성 특성을 부과한다. 모출원에 기재되어 있는 것처럼 희생 기층에 장착된 다수개의 상호 접속 소자는 전자 부품의 단자에 한꺼번에 이송될 수도 있다. 이와 달리, 두개의 넓게 분기되는 통로를 취할 수도 있다.Similar to the overcoating material covering at least the adjacent region of the terminal 241 described with reference to FIG. 2A, the overcoating material 262 also firmly secures the core 260 to their respective tip structures 258 and is necessary. Some impose elastic properties on the interconnect element 264. As described in the parent application, a plurality of interconnecting elements mounted on the sacrificial base may be transferred all at once to the terminals of the electronic component. Alternatively, it may take two widely diverged passageways.

실리콘 웨이퍼가 선단 구조가 제조되는 희생 기층으로서 사용될 수 있다는 것과, 그와 같이 제조된 선단 구조들이 전자 부품에 이미 장착된 탄성 접점 구조에 (예를 들어 연납땜 또는 경납땜으로) 연결될 수 있다는 것은 본 발명의 범주내이다. 이러한 기술에 대한 부가적인 설명은 다음의 도8A 내지 도8E에서 한정된다.It can be seen that the silicon wafer can be used as a sacrificial base from which the tip structure is fabricated, and that the tip structures so fabricated can be connected (eg, soldered or brazed) to an elastic contact structure already mounted on the electronic component. It is within the scope of the invention. Additional description of this technique is defined in the following Figures 8A-8E.

도2G에 도시된 것처럼, 희생 기층(254)은 선택적 화학 에칭 등의 임의의 적절한 공정에 의해 간단하게 제거될 수도 있다. 대부분의 화학 에칭 공정이 다른 재료보다 훨씬 더 많은 비율로 된 하나의 재료로 에칭되기 때문에 다른 재료는 이 공정에서 약간만 에칭되며, 이러한 현상은 희생 기층을 제거하는 동시에 선단부 구조의 얇은 니켈 차단층을 제거하는 데 바람직하게 사용된다. 그러나, 필요하다면 얇은 니켈 차단층을 각각의 후속 단계에서 제거할 수 있다. 이는 다수개(3개만 도시)의 개개의 분리된 단일 상호 접속 소자(264)가 점선으로 도시된 것처럼 되게 하며 그 후에 전자 부품 상의 단자에 (납땜 또는 납땜 등에 의해) 장착되게 한다.As shown in Figure 2G, the sacrificial base layer 254 may be simply removed by any suitable process, such as selective chemical etching. Since most chemical etching processes are etched with one material at a much higher rate than other materials, the other material is only slightly etched in this process, which eliminates the sacrificial base layer while simultaneously removing the thin nickel barrier layer of the tip structure. Preferably used. However, if desired, the thin nickel barrier layer can be removed in each subsequent step. This causes multiple (only three) individual discrete interconnect elements 264 to be shown as dashed lines and then mounted (by soldering or soldering, etc.) to the terminals on the electronic component.

오버코팅 재료는 희생 기층 및/또는 얇은 차단층을 제거하는 공정에서 약간 얇아질 수도 있다. 그러나, 이러한 현상은 일어나지 않는 것이 바람직하다.The overcoating material may be slightly thinner in the process of removing the sacrificial base layer and / or the thin barrier layer. However, it is preferable that this phenomenon does not occur.

오버코팅이 얇아지는 것을 방지하기 위하여, 얇은 금층 또는 약 20 마이크로인치의 경질 금 위에 도포된 예를 들어 10 마이크로인치의 연질 금층을 오버코팅 재료(262) 위에 최종층으로서 도포하는 것이 바람직하다. 이러한 금으로 된 외부층은 우수한 전도성, 접점 저항 및 납땜성을 갖게 하기 위한 것이며, 얇은 차단층 및 희생 기층을 제거하는 데 사용하도록 된 대부분의 에칭 용액에 대하여 높은 불투과성을 나타낸다.In order to prevent overcoating from thinning, it is desirable to apply a thin gold layer or a layer of soft gold, for example 10 microinches, applied over hard gold of about 20 microinches as the final layer over the overcoating material 262. This gold outer layer is intended to have good conductivity, contact resistance and solderability and exhibits high impermeability to most etching solutions intended to be used to remove thin barrier and sacrificial base layers.

이와 달리, 도2H에 도시된 것처럼 희생 기층(254)을 제거하기 전에 다수개(3개만 도시)의 상호 접속 소자(264)를 희생 기층(254)의 제거 시에 다수개의 구멍을 자체에 갖는 얇은 판 등에 의해 임의의 적절한 지지 구조(266)에 의해 서로 소정의 이격 관계로 고정시킬 수도 있다. 지지 구조(266)는 유전 재료 또는 유전 재료로 오버코팅된 전도성 재료로 될 수도 있다. 그 다음에, 다수개의 상호 접속 소자들을 실리콘 웨이퍼 또는 인쇄 회로 기층 등의 전자 부품에 장착하는 등의 후속 공정 단계(도시 생략)를 수행할 수도 있다. 또한, 몇몇 용도에서는 상호 접속 소자(264)의 선단부(선단부 구조의 반대쪽)가 특히 이에 접점력이 작용될 때 제거되는 것을 방지하도록 안정화시킬 필요가 있다. 이를 위하여, 유전 재료로 형성된 다수개의 구멍을 갖는 메쉬 등의 적절한 시트(268)로 상호 접속 소자의 선단부의 이동을 제한할 필요가 있다.Alternatively, as shown in FIG. 2H, a thin (with only three) interconnect elements 264 having a plurality of holes in itself upon removal of the sacrificial base 254 before removal of the sacrificial base 254. The plate or the like may be fixed to each other by any suitable supporting structure 266 in a predetermined spaced relationship. The support structure 266 may be a dielectric material or a conductive material overcoated with the dielectric material. Subsequently, subsequent processing steps (not shown) may be performed, such as mounting a plurality of interconnect elements to an electronic component, such as a silicon wafer or printed circuit substrate. In addition, in some applications it is necessary to stabilize the tip of the interconnect element 264 (opposite to the tip structure) to prevent it from being removed, especially when contact force is applied thereto. To this end, it is necessary to limit the movement of the tip of the interconnect element with a suitable sheet 268 such as a mesh having a plurality of holes formed of dielectric material.

상기에 설명한 방법(250)의 또 다른 이점은 선단부 구조(258)가 임의의 필요로 하는 재료 및 임의의 필요로 하는 조직으로 형성할 수도 있다는 것이다. 상기에 설명한 것처럼, 금은 전도성이 우수한 전기적 특성, 낮은 접점 저항, 납땜성 및 내식성을 나타내는 희귀 금속의 일례이다. 또한, 금은 양호한 재료이기 때문에 본 명세서에서 설명한 상호 접속 소자, 특히 탄성 상호 접속 소자 위에 도포된 최종 오버코팅에 매우 적합하다. 다른 희귀 금속도 마찬가지로 바람직한 특성을 나타낸다. 그러나, 로듐 등의 몇몇 재료는 우수한 전기적 특성을 나타내기는 하지만 전체 상호 접속 소자를 오버코팅하는 데에는 부적합하다. 예를 들어, 로듐은 취성이 크고, 탄성 상호 접속 소자 상에 최종 오버코팅으로 수행하기 어렵다. 이러한 관점에서, 방법(250)에 의해 예시된 방법은 이러한 제한을 쉽게 해결한다. 예를 들어, 다층 선단부 구조(258 참조)의 제1층은 (상기에 설명한 것처럼 금보다는) 로듐으로 제조할 수 있어서 상호 접속 소자의 기계적 특성을 해치지 않으면서 전자 부품에 접속부를 만들기 위한 우수한 전기적 특성을 나타낸다.Another advantage of the method 250 described above is that the tip structure 258 may be formed of any desired material and any desired tissue. As described above, gold is an example of a rare metal that exhibits excellent electrical properties, low contact resistance, solderability and corrosion resistance. In addition, because gold is a good material, it is well suited for the final overcoating applied on the interconnect elements described herein, in particular the elastic interconnect elements. Other rare metals likewise exhibit desirable properties. However, some materials, such as rhodium, exhibit good electrical properties but are not suitable for overcoating the entire interconnect device. For example, rhodium is brittle and difficult to perform with final overcoating on elastic interconnect elements. In this regard, the method illustrated by method 250 easily addresses this limitation. For example, the first layer of the multilayer tip structure (see 258) can be made of rhodium (rather than gold as described above) to provide excellent electrical properties for making connections to electronic components without compromising the mechanical properties of the interconnect elements. Indicates.

도2I는 상호 접속 소자를 제조하기 위한 변경 실시예(270)를 도시한다. 이 실시예에서, 마스킹 재료(272)는 희생 기층(274)의 표면에 도포되고, 도2D와 관련하여 상기에 설명한 방법과 유사한 방식으로 다수개(하나만 도시)의 개구(276)를 갖도록 패턴화 된다. 개구(276)는 자유 직립 구조로서 제조되게 되는 상호 접속 소자의 영역을 형성한다. (본 명세서에 전반적으로 설명한 것처럼, 상호 접속 소자는 전자 부품의 단자 또는 희생 기층에 결합된 일단을 갖고 상호 접속 소자의 반대쪽 단부는 전자 부품 또는 희생 기층에 결합되지 않을 때 자유 직립형으로 된다.)2I illustrates a modification embodiment 270 for fabricating interconnect devices. In this embodiment, the masking material 272 is applied to the surface of the sacrificial base layer 274 and patterned to have multiple (only one) openings 276 in a manner similar to the method described above with respect to FIG. 2D. do. The opening 276 defines the area of the interconnect element that is to be manufactured as a free upright structure. (As generally described herein, the interconnect element has one end coupled to the terminal or sacrificial base layer of the electronic component and the opposite end of the interconnect element becomes free standing when not coupled to the electronic component or sacrificial base layer.)

개구 내의 영역은 임의의 적절한 방식으로 형상을 갖추게 되어 희생 기층(274)의 표면으로 연장되는 단일 오목부(278)로 도시된 것처럼 하나 이상의 오목부를 갖게 된다.The area within the opening is shaped in any suitable manner to have one or more recesses as shown by a single recess 278 extending to the surface of the sacrificial base layer 274.

코어(와이어 스템, 280)는 개구(276) 내의 희생 기층의 표면에 결합되어 임의의 적절한 형상을 취하게 된다. 이 실시예에서는 도시의 명확성을 위해 상호 접속 소자의 일단만이 도시되어 있다. 타단(도시 생략)은 전자 부품에 부착될 수 있다. 이 방법(270)은 코어(280)가 선단부 구조(258)보다는 희생 기층(274)에 직접 부착된 것이 상기에 설명한 방법(250)과는 다르다는 것을 알 수 있다. 예로써, 금 와이어 코어(280)는 종래의 와이어 결합 방법을 사용하여 알루미늄 기층(274)의 표면에 용이하게 결합된다.The core (wire stem) 280 is bonded to the surface of the sacrificial base layer in the opening 276 to take any suitable shape. In this embodiment, only one end of the interconnect element is shown for clarity of illustration. The other end (not shown) may be attached to the electronic component. It can be seen that the method 270 differs from the method 250 described above that the core 280 is attached directly to the sacrificial base 274 rather than the tip structure 258. By way of example, the gold wire core 280 is easily bonded to the surface of the aluminum base layer 274 using conventional wire bonding methods.

방법(270)의 다음 단계에서, 금층(282)이 코어(280) 위에 (도금에 의해) 도포되고, 오목부(278) 내에 포함된 개구(276) 내에서 기층(274)의 노출 영역 상에 도포된다. 이 층(282)의 주된 목적은 (희생 기층이 일단 제거된 후에) 상호 접속 소자의 단부에서 접속면을 형성하려는 것이다.In the next step of the method 270, a gold layer 282 is applied (by plating) on the core 280 and on the exposed area of the base layer 274 in the opening 276 included in the recess 278. Is applied. The main purpose of this layer 282 is to form a connection surface at the end of the interconnect element (after the sacrificial base layer is once removed).

그 다음에, 니켈 등으로 된 비교적 경질인 재료로 된 층(284)이 층(282) 위에 도포된다. 상기에 설명한 것처럼 상기 층(284)의 하나의 주된 목적은 복합 상호 접속 소자에 소정의 기계적 특성(탄성)을 부과하려는 것이다. 이 실시예에서, 층(284)의 다른 목적은 상호 접속 소자의 하단에 제조되는 접속면의 내구성을 증진시키려는 것이다. 금으로 된 최종층(도시 생략)이 층(284)에 도포되어 상호 접속 소자의 전기적 특성을 증진시키게 된다.Next, a layer 284 of relatively hard material of nickel or the like is applied over the layer 282. As described above, one main purpose of the layer 284 is to impart certain mechanical properties (elasticity) to the composite interconnect device. In this embodiment, another purpose of layer 284 is to enhance the durability of the connection surface fabricated at the bottom of the interconnect element. A final layer of gold (not shown) is applied to layer 284 to enhance the electrical properties of the interconnect device.

최종 단계에서, 마스킹 재료(272) 및 희생 기층(274)이 제거되고, 이로써 다수개의 단일화된 상호 접속 소자(도2G와는 다름) 또는 서로 소정 관계로 이격된(도2H와는 다름) 다수개의 상호 접속 소자를 형성하게 된다.In the final step, the masking material 272 and the sacrificial base layer 274 are removed, thereby allowing a plurality of unified interconnect elements (different from Fig. 2G) or a plurality of interconnections spaced in a predetermined relationship to each other (different from Fig. 2H). The device is formed.

이 실시예(270)는 상호 접속 소자의 단부 상에 형상을 갖춘 선단부를 제조하는 방법의 예를 도시한 것이다. 이 경우에서 니켈 위에 금이 있는 우수한 예를 설명했다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서 상기에 설명한 방법에 따라 상호 접속 소자의 단부에 다른 유사한 접속 선단부를 제조할 수도 있다. 이 실시예(270)의 또 다른 특징은 접속 선단부가 이전의 실시예(250)에서처럼 희생 기층(254)의 표면 내에 제조되기보다는 희생 기층(274) 상부에 전체적으로 제조된다는 것이다.This embodiment 270 illustrates an example of a method of manufacturing a shaped tip on an end of an interconnect element. In this case, an excellent example of gold over nickel has been described. However, it is also possible to manufacture other similar connecting tips at the ends of the interconnecting elements in accordance with the methods described above within the scope of the present invention. Another feature of this embodiment 270 is that the connecting tip is made entirely over the sacrificial base 274 rather than being manufactured within the surface of the sacrificial base 254 as in the previous embodiment 250.

인터포저 및 공간 변환기에 관한 일반 사항General information about interposers and space transformers

이상에서 설명한 기술은 일반적으로 복합 상호 접속 소자를 조립하는 신규한 기술을 설명하는 것으로서, 그 물리적 특성은 소정의 탄성을 발현하도록 맞추는 것을 용이하게 하고 전자 부품의 단자와 가압 접속되게 하는 데 있어 잘 맞는 표면 조직을 갖는 선단 구조와 결합될 수 있다.The technique described above generally describes a novel technique for assembling a composite interconnect element, the physical properties of which are well suited for facilitating alignment to develop a desired elasticity and for making pressure connections with terminals of electronic components. It may be combined with a tip structure having surface tissue.

일반적으로, 본 발명의 복합 상호 접속 소자는 인터포저로서 기능하는 기판에 용이하게 장착(또는 조립)되고, 인터포저의 각 측면에 하나씩 배치되는 2개의 전자 부품들 사이에 배치되어서 상호 접속된다. 인터포저 내에서의 복합 상호 접속 소자의 조립과 사용은 공식적으로 소유하고 있는 동시 계속 중인 미국 특허 출원 제08/526,426호에 상세히 설명되어 있다. 이와 같은 모출원은 반도체 장치를 정밀 검사하기 위한 여러가지 기술에 대해 개시하고 있다.In general, the composite interconnect elements of the present invention are easily mounted (or assembled) on a substrate that functions as an interposer, and are arranged and interconnected between two electronic components, one for each side of the interposer. Assembly and use of composite interconnect elements in an interposer is described in detail in the concurrently owned, concurrent US patent application Ser. No. 08 / 526,426. Such an application discloses various techniques for closely inspecting a semiconductor device.

본 발명의 상호 접속 소자를 인터포저 내에서 사용하는 것에 대해서는 이상에서 설명되었다. 일반적으로 본 명세서에서 사용하는 용어, 인터포저(interposer)는 2개의 전자 부품을 상호 접속하기 위해 2개의 전바 부품 사이에 배치된 것으로서 2개의 대향면 상에 접점부를 갖는 기판이다. 때에 따라서는, 인터포저는 2개의 상호 접속 전자 부품 중 적어도 하나가 (일례로, 교체, 업그레이드, 기술적 변화의 이행 등을 위하여) 제거 가능하게 하는 것이 바람직할 수 있다.The use of the interconnect device of the present invention in an interposer has been described above. In general, as used herein, an interposer is a substrate having contact portions on two opposing surfaces as disposed between two electrical components for interconnecting two electronic components. In some cases, it may be desirable for the interposer to allow at least one of the two interconnect electronic components to be removable (eg, to replace, upgrade, implement technical changes, etc.).

도3은 상기한 바와 같은 공식적으로 소유하는 특허 출원들 중 여러 특허 출원에 이미 설명한 바와 같은 여러가지의 인터포저 중에서 임의의 어느 하나의 인터포저와 같은 일반적인 인터포저(300)의 한 실시예를 도시하는 것이다.FIG. 3 illustrates one embodiment of a generic interposer 300, such as any one of various interposers as previously described in several patent applications of officially owned patent applications as described above. will be.

일반적으로, PCB형 기판과 같은 절연 기판(302)에는 다수의(도면에는 2개만 도시됨) 단자(304, 306)가 한 표면(302) 상에 마련되고 또한 이와 동일하게 다수의 단자(308, 310)가 상기 표면과 대향되는 표면(302b) 상에 마련된다. 스프링 접점부(312, 314)(도시를 명확하게 하기 위하여 상부 코팅부의 도시는 생략) 각각은 단자(304, 306) 각각에 장착되고, 스프링 접점부(316, 318)(도시를 명확하게 하기 위하여 상부 코팅부의 도시는 생략) 각각이 단자(308, 310) 각각에 장착된다. 이러한 스프링 접점부들은 이미 도2A에서 개시한 것과 같은 형태의 복합 상호 접속 소자인 것이 바람직하지만, 이들 스프링 접점부들은 통일형 스프링 소자이다.In general, an insulated substrate 302, such as a PCB-type substrate, is provided with a plurality of terminals (304, 306) on one surface 302 and the same number of terminals 308, 310 is provided on the surface 302b opposite the surface. Each of the spring contacts 312 and 314 (not shown in the top coating for clarity) is mounted to each of the terminals 304 and 306 and the spring contacts 316 and 318 (for clarity). Each of the top coating is omitted) is mounted to each of the terminals 308, 310. Such spring contacts are preferably a composite interconnect element of the type already disclosed in Fig. 2A, but these spring contacts are unitary spring elements.

공식적으로 소유하고 있는 동시 계속 중인 미국 특허 출원 제08/554,902호에 언급된 바와 같이, 인터포저는 그 각각의 측면 상에 서로 다른 세트의 스프링 소자들(상기 미국 특허 출원 제08/554,902호의 도3A 참조)을 포함하거나, 지지 기판(302)을 관통하여 연장하는 구멍 내에 (일례로, 땜납 또는 일래스토머에 의해) 지지되는 하나의 스프링 소자(상기 미국 특허 출원 제08/554,902호의 도3B 및 도3C 참조)를 포함할 수 있다.As mentioned in the concurrently owned concurrent US patent application Ser. No. 08 / 554,902, the interposer has a different set of spring elements on its respective side (FIG. 3A of the above-mentioned US patent application Ser. No. 08 / 554,902). A spring element (see, for example, US Pat. App. 08 / 554,902, FIG. 3B and FIG. 3), which is supported (eg, by solder or elastomer) in a hole extending through the support substrate 302. 3C).

도3의 스프링 소자(312, 314, 316, 318)는 앞에서 설명한 바와 같이 복합 상호 접속 소자로서 적절하게 형성되는데, 도시를 명확하게 하기 위해 상부 코팅부의 도시는 생략했다.The spring elements 312, 314, 316, and 318 of FIG. 3 are suitably formed as composite interconnect elements as described above, and the illustration of the top coating is omitted for clarity.

인청동 및 베릴륨 동과 같은 고유하게 탄성을 갖는 재료로 제조된 통일 스프링 부재를 포함하는 임의의 탄성 상호 접속 부재(스프링)를 사용할 수 있다는 것을 명확히 알 수 있다. 이러한 것은 복합 상호 접속 부재를 예시하는 본 명세서에서 개시된 여러 실시예에서도 그러하다.It will be apparent that any elastic interconnect member (spring) may be used, including a unitary spring member made of an inherently elastic material such as phosphor bronze and beryllium copper. This is also true of the various embodiments disclosed herein illustrating the composite interconnect member.

본 발명은 또한 (압인 또는 에칭에 의해) 패턴화 된 연성 금속판으로 형성된 상호 접속 부재를 평탄하고 긴 부재(탭, 리본)로 성형하여서 경성 금속으로 상부 코팅된다. 이러한 사항은 공식적으로 소유하는 동시 계속 중인 미국 특허 출원 제08/526,246호에서 밝혀졌다.The present invention is also top coated with a hard metal by forming an interconnect member formed from a patterned soft metal plate (by pressing or etching) into a flat, long member (tab, ribbon). This has been found in officially owned concurrent US patent application Ser. No. 08 / 526,246.

공간 변환(때에 따라서 피치 전개라고도 함)은 본 발명에 적용되는 중요한 개념이다. 간단히 설명하자면, 탄성 접점 구조의 선단(말단부)은 접속부가 기부에 인접하는 것보다도 더 근접하게 (비교적 미세한 피치로) 서로에 대해서 이격된다는 점은 종종 중요하다. 위에서 언급한 도2C에 예시된 바와 같이, 이와 같은 사항은 각각의 스프링 부재(251 내지 256)를 서로에 대해 수렴하도록 성형하고 배향시킴으로써 달성되는데, 그 결과 각각의 탄성 접점 구조는 다른 길이를 갖는 경향이 발생한다. 일반적으로, 프로브 카드 조립체에 있어서, 모든 프로브 부재(탄성 접점 구조)가 다른 것과 동일한 길이를 갖게 되어서 포함되어 있는 다수의 단일 경로 내에서의 일관성을 확보할 수 있도록 하는 것이 아주 중요하다.Spatial transformation (sometimes referred to as pitch expansion) is an important concept applied to the present invention. In short, it is often important that the ends (ends) of the elastic contact structure are spaced apart from one another (with relatively fine pitches) closer than the adjoining bases. As illustrated in FIG. 2C mentioned above, this is accomplished by shaping and orienting each spring member 251-256 to converge with each other, with the result that each elastic contact structure tends to have a different length. This happens. In general, in a probe card assembly, it is very important that all the probe members (elastic contact structures) have the same length as the other so as to ensure consistency within the number of single paths involved.

도4는 공간 변환기 부품(400)(도시를 명확히 하기 위해 스프링 부재의 도시는 생략함) 예시적 구성을 예시하는 것으로서, 여기서 소정의 공간 변환은 거기에 부착되는 (도시되지 않은) 각각의 탄성 접점 구조의 형상보다는 공간 변환기의 기판(402)에 의해서 달성된다.4 illustrates an exemplary configuration of a space transducer component 400 (not shown for spring members for clarity), wherein a given spatial transformation is each elastic contact (not shown) attached thereto. This is achieved by the substrate 402 of the spatial transducer rather than the shape of the structure.

공간 변환기 기판(402)은 (투시 방향에서의) 상부면(402a)과 하부면(402b)을 구비하는데, (일례로, 세라믹과 같은) 절연 재료와 전도성 재료가 번갈아 위치하는 층을 구비하는 다중 층 부품으로서 형성하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 하나의 배선 층이 (여러 전도성 트레이스 중에서도) 2개의 전도성 트레이스(404a, 404b)를 포함하는 것으로 도시되어 있다.The space converter substrate 402 has an upper surface 402a (in perspective direction) and a lower surface 402b, with multiple layers having alternating insulating and conductive materials (such as ceramics, for example). It is preferable to form as a layer part. In this embodiment, one wiring layer is shown to include two conductive traces 404a and 404b (among several conductive traces).

다수의 단자(406a, 406b)(여러 개 중에서 2개만 도시됨)가 공간 변환기 기판(402)의 상부면(402a) 상에서 비교적 미세한 피치로(비교적 서로에 대해 근접하게) 배치(혹은 그 안에서 리세스)된다. 다수의 단자(408a, 408b)(여러 개 중에서 2개만 도시됨)가 공간 변환기 기판(402)의 하부면(402b) 상에서 (단자(406a, 406b)에 대해서 서로 멀리 떨어지게) 조대한 피치로 배치(혹은 그 안에서 리세스)된다. 일례로, 바닥 단자(408a, 408b)는 (인쇄 회로 기판의 피치 제한과 필적하는) 1.27mm 내지 2.54mm의 피치로 배치되고, 상부 단자(406a, 406b)는 (반도체 다이 본드 패드의 중심간 이격 거리에 필적하는) 0.127mm 내지 0.254mm의 피치로 배치되고, 이 결과 10:1의 피치 변환이 이루어진다. 상부 단자(406a, 406b) 각각은 부속된 전도체(410a, 412a, 410b, 412b)에 의해 대응하는 바닥 단자(408a, 408b) 각각에 접속되어서 이들 단자는 전도성 트레이스(404a, 404b) 각각에 접속된다. 이러한 것은 모두 다중 층 랜드 그리드 배열(LGA: land grid array) 지지 기판 등의 내용에서 잘 알 수 있다.A plurality of terminals 406a, 406b (only two of which are shown) are disposed (or recessed within) at a relatively fine pitch (relatively close to each other) on the top surface 402a of the space transducer substrate 402. )do. A plurality of terminals 408a and 408b (only two of which are shown) are arranged in coarse pitch on the lower surface 402b of the space converter substrate 402 (away from each other with respect to the terminals 406a and 406b). Or recessed therein). In one example, the bottom terminals 408a and 408b are disposed at a pitch of 1.27 mm to 2.54 mm (comparable to the pitch limit of the printed circuit board) and the top terminals 406a and 406b are spaced between centers of the semiconductor die bond pads. With a pitch of 0.127 mm to 0.254 mm (comparable to distance), resulting in a pitch shift of 10: 1. Each of the upper terminals 406a, 406b is connected to each of the corresponding bottom terminals 408a, 408b by the attached conductors 410a, 412a, 410b, 412b so that these terminals are connected to each of the conductive traces 404a, 404b. . All of these are well understood in the context of a multi-layer land grid array (LGA) support substrate.

프로브 카드 조립체Probe card assembly

다음의 도5, 도5A, 및 도5B는 공식적으로 소유하는 동시 계속 중인 미국 특허 출원 제08/554,902호로부터 바로 취해진 것이다. 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이, 본 발명은 미국 특허 출원 제08/554,902호의 공간 변환기와 관련하여 아주 유용한데, 용도는 그러한 것에 제한되지 않는다.5, 5A, and 5B are taken directly from officially owned concurrent US patent application Ser. No. 08 / 554,902. As will be described in detail below, the present invention is very useful in connection with the space converter of US patent application Ser. No. 08 / 554,902, but its use is not limited thereto.

도5는 프로브 카드(502), 인터포저(504) 및 공간 변환기(504)를 주요 기능 부품으로서 포함하고 반도체 웨이퍼(508)에 대해 임시로 상호 접속시키는 데 사용하기에 적절한 프로브 카드 조립체(500)의 실시예를 도시하는 것이다. 이 분해 단면도에서, 특정 부품의 특정 부재는 도시를 명확하게 하기 위해 과장되게 도시되었다. 그러나, 여러 부품들의 (도시된 바와 같은) 수직 정렬은 도면에 점선으로 적절히 나타내었다. 상호 접속 부재(514, 516, 524)(이하에서 상세히 설명함)는 부분이 아닌 전체가 도시되었다.5 includes a probe card 502, interposer 504, and space transducer 504 as main functional components and suitable for use in temporary interconnection to semiconductor wafer 508. An example of this is shown. In this exploded cross-sectional view, specific members of specific components are exaggerated for clarity. However, the vertical alignment of the various parts (as shown) is appropriately indicated by dashed lines in the figures. The interconnect members 514, 516, 524 (described in detail below) are shown in their entirety, not in part.

프로브 카드(502)는 일반적으로 상부면(도시된 바와 같음) 상에 배치된 다수의 접점 영역(단자)(510)(여러 개 중에서 2개만 도시됨)을 구비하는 종래의 회로 기판이다. 능동 및 수동 전자 부품 및 커넥터 등과 같은 추가의 부품(도시되지 않음)이 프로브 카드에 장착될 수도 있다. 회로 기판 상의 단자(510)는 일반적으로 피치(피치에 대해서는 위에서 정의되었음) 당 2.54mm로 배열될 수 있다. 프로브 카드(502)는 30.5cm(12 인치) 정도의 직경을 갖는 원형인 것이 적절하다.The probe card 502 is a conventional circuit board generally having a plurality of contact areas (terminals) 510 (only two of which are shown) disposed on the top surface (as shown). Additional components (not shown), such as active and passive electronic components and connectors, may be mounted to the probe card. Terminals 510 on the circuit board may generally be arranged at 2.54 mm per pitch (as defined above for pitch). Probe card 502 is suitably circular, having a diameter of about 30.5 cm (12 inches).

인터포저(504)는 (기판(302)에 필적하는) 기판(512)을 포함한다. 앞에서 설명한 것과 같은 방식으로, 다수의 탄성 상호 접속 부재(514)(여러 개 중에서 2개만 도시됨)가 (그것의 말단부에 의해) 기판(512)의 하부면(도시된 바와 같음)에 장착되어서 그로부터 하향으로(도시된 바와 같음) 연장되고, 그에 상응하는 다수의 탄성 상호 접속 부재(516)(여러 개 중에서 2개만 도시됨)가 (그것의 근접 단부에 의해) 기판(512)의 상부면(도시된 바와 같음)에 장착되어 그로부터 상향으로(도시된 바와 같음) 연장된다. 상기한 바와 같은 스프링의 형상은 어떠한 것이라도 탄성 상호 접속 부재(514, 516)용으로 적절한데, 본 발명의 복합 상호 접속 부재가 바람직하다. 일반적인 제안으로서, 다수의 하부 상호 접속 부재(514)와 다수의 상부 상호 접속 부재(516) 모두의 선단(말단부)은 프로브 카드(502)의 단자(510)의 피치에 상응하는 피치, 일례로 2.54mm의 피치로 배치된다. 상호 접속 부재(514, 516)는 명확한 예시를 위해서 과장된 크기로 도시되었다. 통상적으로, 상호 접속 부재(514, 516)는 인터포저 기판(512)의 하부면과 상부면 각각으로부터 0.51mm 내지 2.54mm의 총 높이로 연장된다. 일반적으로, 상호 접속 부재의 높이는 소정의 컴플라이언스 크기로 설명되었다.Interposer 504 includes a substrate 512 (comparable to substrate 302). In the same manner as described above, a number of elastic interconnect members 514 (only two of which are shown) are mounted to and from the bottom surface (as shown) of the substrate 512 (by its distal end). Extending downwards (as shown) and correspondingly a plurality of elastic interconnect members 516 (only two of which are shown) (by its proximal end) to the top surface of the substrate 512 (shown) As shown) and extend upwards (as shown) therefrom. Any shape of the spring as described above is suitable for the elastic interconnect members 514 and 516, with the composite interconnect members of the present invention being preferred. As a general suggestion, the front end (end) of both the plurality of lower interconnect members 514 and the plurality of upper interconnect members 516 corresponds to the pitch of the terminal 510 of the probe card 502, for example 2.54. It is arranged at a pitch of mm. Interconnect members 514 and 516 are shown in exaggerated size for clarity of illustration. Typically, interconnect members 514 and 516 extend from 0.51 mm to 2.54 mm total height from each of the lower and upper surfaces of interposer substrate 512. In general, the height of the interconnect member has been described as a given compliance size.

공간 변환기(506)는 하부면(도시된 바와 같음) 상에 배치된 다수의 단자(접점 영역, 패드)(520)(여러 개 중에서 2개만 도시됨)와 상부면(도시된 바와 같음) 상에 배치된 다수의 단자(접점 영역, 패드)(522)(여러 개 중에서 2개만 도시됨)를 구비하는 다중 층 세라믹 기판과 같은 적절히 회로화 된 기판(518)(앞에서 설명한 바 있는 기판(402)과 비교됨)을 포함한다. 이 실시예에서, 다수의 하부 접점 패드(520)는 상호 접속 부재(516)의 선단의 피치(일례로, 2.54mm)로 배치되고, 다수의 상부 접점 패드(522)는 보다 미세한(근접한) 피치(일례로, 1.27mm)로 배치된다. 이러한 탄성 상호 접속 부재(514, 516)는 본 발명의 복합 상호 접속 부재(앞에서 설명한 바와 같은 부재(210)와 비교됨)가 바람직하지만 필수적인 것은 아니다.Spatial transducer 506 is provided on a plurality of terminals (contact area, pads) 520 (only two of which are shown) and on top (as shown) disposed on the bottom (as shown). A properly circuitd substrate 518 (substrate 402 as described above), such as a multilayer ceramic substrate having a plurality of terminals (contact areas, pads) 522 (only two of which are shown) disposed; Compared). In this embodiment, the plurality of lower contact pads 520 are disposed at the leading pitch of the interconnect member 516 (eg, 2.54 mm) and the plurality of upper contact pads 522 have a finer (closer) pitch. (For example, 1.27 mm). Such elastic interconnect members 514 and 516 are preferably but not essential to the composite interconnect member of the present invention (compared to member 210 as described above).

다수의 탄성 상호 접속 부재(프로브, 프로브 부재)(524)(여러 개 중에서 2개만 도시됨)가 (그것의 말단부에 의해) 단자(접점 패드)(522)에 직접적으로(즉, 프로브 부재를 단자에 접속시키는 배선이나 프로브 부재와 단자와의 납땜 또는 납땜과 같은 추가 재료를 중간에 개재함이 없이) 장착되어서 공간 변환기 기판(518)의 상부면(도시되 바와 같음)으로부터 상향으로(도시된 바와 같음) 연장된다. 도시된 바와 같이, 이와 같은 탄성 상호 접속 부재(524)는 그 선단(말단부)이 그 근접 단부보다 균일하고 미세한 피치(일례로, 0.254mm)로 이격되도록 배열하는 것이 적절한데, 이에 의하면 공간 변환기(506)의 피치 감소가 증대된다. 이와 같은 탄성 접점 구조(상호 접속 부재)(524)는 본 발명의 복합 상호 접속 부재(앞에서 설명한 바와 같은 부재(210)와 비교)가 바람직한데, 필수적인 것은 아니다.A number of elastic interconnect members (probes, probe members) 524 (only two of which are shown) are connected directly to the terminal (contact pad) 522 (by its distal end) (ie, the probe member Additional material, such as soldering or soldering a wire or probe member and a terminal connected to the terminal, is mounted upwards (as shown) from the top surface (as shown) of the space converter substrate 518. Is extended). As shown, such an elastic interconnect member 524 is suitably arranged such that its tip (end) is spaced at a uniform and finer pitch (eg 0.254 mm) than its proximal end, whereby a space transducer ( The pitch reduction of 506 is increased. Such an elastic contact structure (interconnect member) 524 is preferably, but not necessarily, a composite interconnect member of the present invention (compared to the member 210 described above).

프로브 부재(524)가 전기 방식용 표면(도2D 내지 도2F 참조) 상에 제조되고 이어서 공간 변환기 부품(506)의 단자(522)에 장착(도2G 참조)되거나 혹은 무리로 전달되는(도2H 참조) 것은 본 발명의 범주에 속한다.A probe member 524 is fabricated on an electrically conductive surface (see FIGS. 2D-2F) and then mounted to the terminal 522 of the space transducer component 506 (see FIG. 2G) or delivered in a bunch (FIG. 2H). Belong to the scope of the present invention.

알고 있는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(508)는 사진 석판술, 부착, 확산 등에 의해 전방 면(도시된 바에 따르면 하부면) 상에 형성된 다수의 다이 사이트(도시되지 않음)를 포함한다. 통상적으로, 이러한 다이 사이트는 서로 동일하게 제조된다. 그러나 알고 있는 바와 같이, 웨이퍼 자체에 있어서나 혹은 웨이퍼가 다이 사이트를 형성하도록 처리하는 임의의 공정에서의 결함은 잘 확립된 시험 조건에 따르면 특정의 다이 사이트가 비기능적이게 한다. 종종 반도체 웨이퍼로부터 반도체 다이를 특이화 하기에 앞서 다이 사이트를 프로빙하는 것과 관련된 어려움으로 인해 시험은 반도체 다이를 특이화 및 팩키징 한 후에 수행된다. 반도체 다이를 팩키징 한 후에 결함이 발견된 경우, 순 손실은 다이를 팩키징 하는 것과 관련된 비용에 의하여 악화된다. 반도체 웨이퍼는 통상적으로 적어도 20.32cm의 직경을 포함한 적어도 15.24cm의 직경을 갖는다.As is known, semiconductor wafer 508 includes a number of die sites (not shown) formed on the front face (bottom face as shown) by photolithography, deposition, diffusion, and the like. Typically, these die sites are made identical to each other. However, as is known, defects in the wafer itself or in any process in which the wafer is processed to form a die site may result in certain die sites becoming nonfunctional according to well established test conditions. Often due to the difficulties associated with probing the die site prior to specifying the semiconductor die from the semiconductor wafer, the test is performed after the specification and packaging of the semiconductor die. If a defect is found after packaging the semiconductor die, the net loss is exacerbated by the costs associated with packaging the die. Semiconductor wafers typically have a diameter of at least 15.24 cm, including a diameter of at least 20.32 cm.

다이 사이트 각각은 통상적으로 다수의 접점 영역(일례로, 본드 패드)들을 구비하는데, 이들은 다이 사이트의 표면 상에서 임의의 위치에 임의의 패턴으로 배치된다. 어느 한 다이 사이트의 (여러 개의 본드 패드 중에서) 2개의 본드 패드(526)가 도면에 도시되었다.Each of the die sites typically has a plurality of contact areas (eg, bond pads), which are disposed in any pattern at any location on the surface of the die site. Two bond pads 526 (of several bond pads) of either die site are shown in the figure.

다이 사이트를 각각의 반도체 다이로 특이화 하기 전에 다이 사이트를 시험하는 기술은 많지 않은 수의 기술이 공지되어 있다. 대표적인 종래의 기술은 세라믹 기판 안에 함입되어서 그로부터 연장되는 다수의 텅스텐 바늘을 구비하는 것으로서 각각의 바늘이 소정의 어느 한 본드 패드에 임시적인 접속을 이루게 되는 구성의 프로브 카드 삽입체를 제조하는 것을 포함한다. 이러한 프로브 카드 삽입체는 고가이며 제조함에 있어서도 다소 복잡하며 이에 따라 제조 비용이 비교적 고가이고 얻는 데까지의 소요 시간이 상당하다. 반도체 다이에 사용 가능한 널리 다양한 본드 패드 장치가 주어진 경우, 프로브 카드 삽입체를 다르게 하기 위해서는 본드 패드 장치 각각이 특이해야 한다.A small number of techniques are known for testing die sites prior to characterizing the die sites with each semiconductor die. Representative prior art involves fabricating a probe card insert having a plurality of tungsten needles embedded in and extending from a ceramic substrate, such that each needle makes a temporary connection to any one bond pad. . Such probe card inserts are expensive and somewhat complex in manufacturing, and thus the manufacturing cost is relatively expensive and the time to obtain is considerable. Given the wide variety of bond pad devices available for semiconductor dies, each bond pad device must be unique to vary the probe card insert.

특이한 반도체 다이의 제조에 있어서의 신속성은 바로 공정 소요 시간을 짧게 하면서도 제조하기에 간단하고 저렴한 프로브 카드 삽입체에 대해 급속을 요하는 요구를 나타내는 것이다. 인터포저(504)와 공간 변환기(506)를 프로브 카드 삽입체로서 사용한다는 것은 이와 같이 억제할 수 없는 요구를 정확히 나타내 주는 것이다.The rapidity in the fabrication of unusual semiconductor dies represents a rapidly demanding demand for probe card inserts that are simple and inexpensive to manufacture while shortening process turnaround times. The use of the interposer 504 and the space transducer 506 as probe card inserts is an accurate indication of such an irresistible need.

사용 시에, 인터포저(504)는 프로브 카드(502)의 상부면(도시된 바와 같음) 상에 배치되고, 공간 변환기(506)는 인터포저(504) 최상부(도시되 바와 같음)에 적층되므로 상호 접속 부재(514)는 프로브 카드(502)의 접점 단자(510)와 신뢰성 있는 가압 접점을 이루게 되고 상호 접속 부재(516)는 공간 변환기(506)의 접점 패드(520)와 신뢰성 있는 가압 접점을 이루게 된다. 이러한 부품들을 적층시키고 신뢰성 있는 가압 접점을 이루기 위한 임의의 적절한 기구를 이용할 수 있는 데, 그 중 한가지에 대해서는 이하에서 설명한다.In use, the interposer 504 is disposed on the top surface (as shown) of the probe card 502 and the spatial transducer 506 is stacked on top of the interposer 504 (as shown). The interconnect member 514 makes a reliable press contact with the contact terminal 510 of the probe card 502 and the interconnect member 516 makes a reliable press contact with the contact pad 520 of the spatial transducer 506. Is achieved. Any suitable mechanism for laminating these parts and making a reliable press contact may be used, one of which is described below.

프로브 카드 조립체(500)는 인터포저(506)와 공간 변환기(506)를 프로브 카드(502) 상에 적층시키는 다음과 같은 주요 부품들 즉, 스테인레스 강과 같은 강성 재료로 제조된 후방 장착 판(530)과, 스테인레스 강과 같은 강성 재료로 제조된 작동기 장착 판(532)과, 스테인레스 강과 같은 강성 재료로 제조된 전방 장착 판(534)과, 외부 차동 나사 소자(536)와 내부 차동 나사 소자(538)를 포함하는 다수의 차동 나사(여러 개 중에서 2개만 도시되었는데, 3개가 바람직함)와, 인청동과 같은 탄성 재료로 제조되는 것이 바람직하며 자신으로부터 연장되는 (도시되지 않은) 탄성 탭의 패턴을 갖는 장착 링(540)과, 공간 변환기(506)를 사이에 개재시킨 상태에서 장착 링(538)을 전방 장착 판(534)에 유지시키기 위한 다수의(여러개 중에서 2개만 도시됨) 나사(534)와, 제조 공차를 수용하기 위하여 장착 링(540)과 공간 변환기(506) 사이에 배치된 선택적인 공간 링(544)과, 차동 나사 최상부에(도시되 바와 같음)(일례로, 내부 차동 나사 소자(538)의 최상부에) 배치된 다수의(여러개 중에서 2개만 도시됨) 피봇 구(546)를 포함한다.The probe card assembly 500 includes a back mounting plate 530 made of a rigid material, such as stainless steel, which includes the interposer 506 and the space transducer 506 stacked on the probe card 502 as follows: And an actuator mounting plate 532 made of a rigid material such as stainless steel, a front mounting plate 534 made of a rigid material such as stainless steel, an external differential screw element 536 and an internal differential screw element 538. A mounting ring having a plurality of differential screws (only two of which are shown, three of which are preferred) and a pattern of elastic tabs (not shown) which are preferably made from an elastic material such as phosphor bronze and extend from it 540 and a plurality of (only two of them shown) screws 534 for holding the mounting ring 538 on the front mounting plate 534 with the space transducer 506 interposed therebetween, and Accept tolerance An optional spatial ring 544 disposed between the mounting ring 540 and the spatial transducer 506, and on top of the differential screw (as shown) (eg, at the top of the internal differential screw element 538). ) Arranged a plurality of (only two of them are shown) pivot sphere 546.

후방 장착 판(530)은 프로브 카드(502)의 하부면(도시되 바와 같음) 상에 배치된 금속 판 또는 링이다(도면에는 링으로 도시됨). 다수의(여러 개 중에서 2개만 도시됨) 구멍(548)이 후방 장착 판을 관통하여 연장된다.The rear mounting plate 530 is a metal plate or ring (shown in the figure as a ring) disposed on the bottom surface (as shown) of the probe card 502. Multiple (only two of them shown) holes 548 extend through the rear mounting plate.

작동기 장착 판(532)은 후방 장착 판(530)의 하부면(도시되 바와 같음) 상에 배치된 금속 판 또는 링이다(도면에는 링으로 도시됨). 다수의(여러 개 중에서 2개만 도시됨) 구멍(550)이 작동기 장착 판을 관통하여 연장된다. 사용 시에, 작동기 장착 판(532)은 나사로 하는 것과 같은 임의의 적절한 방식으로 후방 장착 판(530)에 고정된다(도시를 명확히 하기 위해 도면에서는 도시를 생략함).The actuator mounting plate 532 is a metal plate or ring (shown in the figure as a ring) disposed on the bottom surface (as shown) of the rear mounting plate 530. Multiple (only two of them shown) holes 550 extend through the actuator mounting plate. In use, the actuator mounting plate 532 is secured to the rear mounting plate 530 in any suitable manner, such as by screwing (not shown in the drawings for clarity).

전방 장착 판(534)은 강성으로서, 바람직하기로는 금속 링인 것이 좋다. 사용 시에, 전방 장착 판(534)은 프로브 카드(502)를 관통하는 대응하는 구멍(도시를 명확히 하기 위해 도면에서는 도시를 생략함)을 관통하여 연장되는 나사로 하는 것과 같은 임의의 적절한 방식으로 후방 장착 판(530)에 고정되고(도시를 명확히 하기 위해 도면에서는 도시를 생략함), 이에 의해 프로브 카드(520)는 전방 장착 판(534)과 후방 장착 판(530) 사이에 견고하게 고정된다.The front mounting plate 534 is rigid, preferably a metal ring. In use, the front mounting plate 534 is rearwarded in any suitable manner, such as with screws extending through corresponding holes (not shown in the drawings for clarity) through the probe card 502. It is fixed to the mounting plate 530 (not shown in the drawings for clarity), whereby the probe card 520 is firmly fixed between the front mounting plate 534 and the rear mounting plate 530.

전방 장착 판(534)은 프로브 카드(502)의 상부면(도시된 바와 같음)에 대해 배치된 평탄한 하부면(도시된 바와 같음)을 갖는다. 전방 장착 판(534)은 이를 관통하는 큰 중앙 구멍을 구비하는데, 이 구멍은 내부 가장자리(552)에 의해 형성되는 것으로 그 크기는 프로브 카드(502)의 다수의 접점 단자(510)가 도시된 바와 같이 전방 장착 판(534)의 중앙 구멍 내에 존재하게 하는 크기이다.The front mounting plate 534 has a flat lower surface (as shown) disposed relative to the upper surface (as shown) of the probe card 502. The front mounting plate 534 has a large center hole through which it is formed by an inner edge 552, the size of which is shown by the number of contact terminals 510 of the probe card 502. As such, it is sized to be present in the central hole of the front mounting plate 534.

이상에서 설명한 바와 같이, 전방 장착 판(534)은 평탄한 하부면(도시된 바와 같음)을 구비하는 링형 구조이다. 전방 장착면(534)의 상부면(도시된 바와 같음)은 계단형으로 이루어져 있는데, 전방 장착면의 외부 영역에서의 두께(도면에서 수직 범위)는 내부 영역에서의 두께보다 두껍다. 계단부 또는 견부는 점선(554)의 위치에 위치되고 그 크기는 공간 변환기(5506)가 전방 장착 판의 외부 영역과 간극을 이루어서 전방 장착 판(534)의 내부 영역 상에 놓이도록 하는 크기이다(그러나 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이 공간 변환기는 실질적으로 피봇 구(546) 상에 놓임).As described above, the front mounting plate 534 is a ring-shaped structure having a flat lower surface (as shown). The upper surface (as shown) of the front mounting surface 534 is stepped, wherein the thickness in the outer region (vertical range in the figure) of the front mounting surface is thicker than the thickness in the inner region. The step or shoulder is positioned at the location of the dashed line 554 and the size is such that the space transducer 5506 lies on the inner region of the front mounting plate 534 with a gap with the outer region of the front mounting plate ( However, as can be seen from the figure, the spatial transducer is substantially on the pivot sphere 546).

다수의(여러 개 중에서 하나가 도시됨) 구멍(554)이 전방 장착 판(534)의 상부면(도시된 바와 같음)으로부터 전방 장착 판(534)의 외부 영역 안으로 전방 장착 판(534)을 적어도 부분적으로 관통하여 연장되는데(도면에서는 이들 구멍들이 전방 장착 판(534)을 부분적으로만 관통하는 것으로 도시되어 있음), 도면에서 알 수 있는 바와 같이 그에 대응하는 다수의 나사(542)의 단부를 수용한다. 이를 위해서 구멍(554)에는 나사가 형성된다. 이러한 것에 의해 공간 변환기(506)가 장착 링(540)에 의해 전방 장착 판에 고정되게 되고 이에 의해 프로브 카드(502)에 대해 가압된다.A plurality of (one of which is shown) holes 554 extend at least the front mounting plate 534 from the top surface (as shown) of the front mounting plate 534 into the outer region of the front mounting plate 534. Extending partially through (these holes are shown as only partially penetrating the front mounting plate 534 in the drawing), as can be seen in the drawing to accommodate the corresponding ends of a plurality of screws 542 do. For this purpose, a screw is formed in the hole 554. This allows the space transducer 506 to be fixed to the front mounting plate by the mounting ring 540, thereby pressing against the probe card 502.

다수의(여러 개 중에서 하나만 도시됨) 구멍(558)이 전방 장착 판(534)의 얇은 내부 영역을 완전히 관통하여 연장되어서 프로브 카드(502)를 관통하여 연장되는 대응하는 다수의(여러 개 중에서 하나만 도시됨) 구멍(560)과 정렬되고, 결국은 후방 장착 판 내의 구멍(548) 및 작동기 장착 판(538) 내의 구멍(550)과 정렬된다.A plurality of (only one of the plurality) holes 558 extends through the thin inner region of the front mounting plate 534 and extends through the probe card 502 (only one of the many) And holes 550 in the rear mounting plate and eventually the holes 550 in the actuator mounting plate 538.

피봇 구(546)는 내부 차동 나사 소자(538)의 상단부(도시된 바와 같음)에서 정렬된 구멍(558, 560) 내에 느슨하게 배치된다. 외부 차동 나사 소자(536)는 작동기 장착 판(532)의 (나사 형성) 구멍(550) 내에 나사 체결되고 그리고 내부 차동 나사 소자(538)는 외부 차동 나사 소자(536)의 나사 형성 구멍 내에 나사 체결된다. 이와 같은 방식으로, 각각의 피봇 구(546)의 위치를 아주 미세하게 조정할 수 있게 된다. 일례로, 외부 차동 나사 소자(536)는 인치 당 72 나사의 외부 나사를 갖고, 내부 차동 나사 소자(538)는 인치 당 80 나사의 외부 나사를 갖는다. 외부 차동 나사 소자(536)를 작동기 장착 판(532) 안에 1회전으로 전진시키고 그에 대응하는 내부 차동 나사 소자(538)를 (작동기 장착 판(532)에 대해) 고정 유지시키게 되면 대응하는 피봇 구(546)의 위치에 있어서의 정미 변화는 (+) 1/72(0.0139)인치(0.3531mm), (-) 1/80(0.0125)인치(0.3175mm) 또는 0.0014인치(0.0356mm)가 된다. 이러한 것에 의해 공간 변환기(506)의 평면성을 프로브 카드(502)에 비해서 용이하고 정밀하게 조정할 수 있게 된다. 따라서, 프로브(상호 접속 부재)(524)의 선단(도시된 바에 의하면 상단부)의 위치는 프로브 카드(502)의 방향을 변경시키지 않고도 변경시킬 수 있게 된다. 이러한 특징과, 프로브 선단의 정렬을 수행하기 위한 기술과, 공간 변환기의 평면성을 조정하기 위한 선택적인 기구(수단)는 공식적으로 소유하고 있는 동시 계속 중인 미국 특허 출원 제08/554,902호에 보다 상세하게 기재되어 있다. 분명히, 인터포저(504)는 인터포저의 양쪽 표면 상에 배치된 탄성 접점 구조 또는 컴플라이언트 접점 구조에 의해서 공간 변환기의 조정 범위에 걸쳐서 공간 변환기(506)와 프로브 카드(502) 간에 전기 접속이 이루어지게 한다.The pivot sphere 546 is loosely disposed in the holes 558, 560 aligned at the top end (as shown) of the internal differential screw element 538. The external differential screw element 536 is screwed into the (threaded) hole 550 of the actuator mounting plate 532 and the internal differential screw element 538 is screwed into the threaded hole of the external differential screw element 536. do. In this way, the position of each pivot sphere 546 can be adjusted very finely. In one example, external differential screw element 536 has an external screw of 72 screws per inch, and internal differential screw element 538 has an external screw of 80 screws per inch. Advancing the external differential screw element 536 in one revolution in the actuator mounting plate 532 and holding the corresponding internal differential screw element 538 (relative to the actuator mounting plate 532) results in a corresponding pivot sphere ( The net change in the position of 546 is (+) 1/72 (0.0139) inches (0.3531 mm), (−) 1/80 (0.0125) inches (0.3175 mm) or 0.0014 inches (0.0356 mm). This makes it possible to adjust the planarity of the space transducer 506 easily and precisely compared to the probe card 502. Therefore, the position of the tip (the upper end as shown) of the probe (interconnection member) 524 can be changed without changing the direction of the probe card 502. These features, techniques for performing probe tip alignment, and optional mechanisms for adjusting the planarity of the spatial transducers are described in more detail in officially-owned concurrent US patent application Ser. No. 08 / 554,902. It is described. Obviously, the interposer 504 is electrically connected between the space transducer 506 and the probe card 502 over the adjustment range of the space transducer by an elastic contact structure or compliant contact structure disposed on both surfaces of the interposer. Let it go.

프로브 카드 조립체(500)는, 상호 접속 부재(514)의 선단이 프로브 카드(502)의 접점 단자(510)와 접촉하도록 인터포저(504)를 전방 장착 판(534)의 구멍(552) 내에 배치시키고, 상호 접속 부재(516)의 선단이 공간 변환기(506)의 접점 패드(520)와 접촉하도록 공간 변환기(506)를 인터포저(504)의 상부에 배치시키고, 선택적으로는 스페이서(544)를 공간 변환기(506)의 최상부에 위치시키고, 장착 링(540)을 스페이서(544) 위에 위치시키고, 또한 스페이서(544)를 관통해서 장착 링(540)을 관통하여 전방 장착 판(534)의 구멍(554) 안으로 삽입시키고, 그리고 나사(하나만이 부분적으로 도시됨)(555)를 후방 장착 판(530) 및 프로브 카드(520)를 관통시켜서 전방 장착 판(534)의 하부면(도시된 바와 같음) 내의 나사 형성 구멍(도시되지 않음) 안으로 삽입시킴으로써 이와 같은 예비 조립체를 프로브 카드(502)에 장착시킴으로써, 간단히 조립될 수 있다. 이어서 작동기 장착 판(538)은 (일례로, 도면에는 부분적으로만 도시된 나사(556)에 의해) 후방 장착 판(530)에 조립되고, 피봇 구(560)는 작동기 장착 판(532)의 구멍(550) 안으로 떨어지게 되어서, 차동 나사 소자(536, 538)가 작동기 장착 판(532)의 구멍(550) 안으로 삽입되게 된다.The probe card assembly 500 places the interposer 504 in the hole 552 of the front mounting plate 534 such that the tip of the interconnect member 514 contacts the contact terminal 510 of the probe card 502. And the spatial transducer 506 is placed on top of the interposer 504 such that the tip of the interconnect member 516 contacts the contact pad 520 of the spatial transducer 506, and optionally the spacer 544. Position the top of the space transducer 506, position the mounting ring 540 over the spacer 544, and penetrate the spacer 544 through the mounting ring 540 to allow holes in the front mounting plate 534 ( 554 and the lower surface of the front mounting plate 534 (as shown) through a screw (only one partially shown) 555 through the rear mounting plate 530 and the probe card 520. This preassembly is inserted by inserting it into a threaded hole (not shown) in the By mounting the card lobe 502, it can simply be assembled. The actuator mounting plate 538 is then assembled to the rear mounting plate 530 (e.g., by screws 556, which are only partially shown in the figures), and the pivot sphere 560 is a hole in the actuator mounting plate 532. Falling into 550, the differential screw elements 536, 538 are inserted into the holes 550 of the actuator mounting plate 532.

이와 같은 방식으로, 반도체 웨이퍼로부터의 특이화에 앞서 오늘날의 본드 패드 공간에 어울리는 미세한 피치로 반도체 다이 상의 다수의 본드 패드(접점 영역)와 접점이 이루어지게 하기 위하여 자신으로부터 연장되는 다수의 탄성 접점 구조(524)를 구비하는 프로브 카드가 마련된다. 일반적으로, 사용 시에 조립체(500)는 도면에 도시된 상태로부터 반전시켜서 사용될 수 있는데, 이 때 반도체 웨이퍼는 탄성 접점 구조(524)의 선단 상으로 (도시되지 않은 외부의 기구에 의해) 밀려들어 가게 된다.In this manner, a plurality of elastic contact structures extending from itself to make contact with a plurality of bond pads (contact areas) on a semiconductor die at a fine pitch to match today's bond pad space prior to singulation from the semiconductor wafer. A probe card having 524 is provided. In general, in use, assembly 500 may be used inverted from the state shown in the figures, wherein the semiconductor wafer is pushed (by an external device, not shown) onto the tip of elastic contact structure 524. I will go.

도면으로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 전방 장착 판(기부판)(524)은 프로브 카드(502)에 대해서 인터포저(504)의 위치를 결정한다. 프로브 카드(502)에 대한 전방 장착 판(534)의 위치를 정확히 하기 위해서, 전방 장착 판으로부터 연장되는 핀과 같은 다수의 정렬 장치(도시를 명확히 하기 위해 도면에서는 도시가 생략됨)와 프로브 카드(502) 안으로 연장되는 구멍이 마련될 수 있다.As can be clearly seen from the figure, the front mounting plate (substrate plate) 524 determines the position of the interposer 504 relative to the probe card 502. In order to accurately position the front mounting plate 534 relative to the probe card 502, a number of alignment devices (not shown in the drawings for clarity) and probe cards (such as pins extending from the front mounting plate) A hole extending into 502 may be provided.

각각의 인터포저나 혹은 공간 변환기 상의 접점 영역에 납땜되거나 혹은 납땜된 인청동 재료 등으로 이루어진 탭(리본)을 포함하는 임의의 적절한 탄성 접점 구조(514, 516, 524)를 인터포저(504) 및/또는 공간 변환기(506)에 사용하는 것은 본 발명의 범주에 속한다.Interposers 504 and / or any suitable elastic contact structures 514, 516, 524 including tabs (ribbons) made of phosphor bronze material, or the like, soldered or soldered to each interposer or contact area on the space transducer. Or use in the space transformer 506 is within the scope of the present invention.

앞에서 설명한 바와 같은 공식적으로 소유하는 동시 계속 중인 국제 특허 출원 제PCT/US94/13373호의 도29의 소자(486)로서 설명된 것으로 인터포저 기판으로부터 연장되는 스프링 클립 등과 같은 것에 의해 인터포저(504)와 공간 변환기(506)를 서로 사전 조립하는 것도 본 발명의 범주에 속한다.The interposer 504 and the like are described as elements 486 of FIG. 29 of officially owned concurrent patent application No. PCT / US94 / 13373 as described above, such as spring clips extending from the interposer substrate. It is also within the scope of the present invention to pre-assemble the space transducers 506 with each other.

인터포저(504)를 생략하고 그 대신에 부재(514)에 필적하는 다수의 탄성 접점 구조를 공간 변환기의 하부면 상에서 접점 패드(520)에 바로 장착시키는 것도 본 발명의 범주에 속한다. 그러나 프로브 카드와 공간 변환기 간의 동일 평면성을 유지시키는 것은 어렵다. 인터포저의 기본적인 기능은 그와 같은 동일 평면성을 보장하기 위한 컴플라이언스를 제공하기 위한 것이다.It is also within the scope of the present invention to omit the interposer 504 and instead mount a number of elastic contact structures comparable to the member 514 directly on the contact pad 520 on the bottom surface of the spatial transducer. However, maintaining coplanarity between the probe card and the space transducer is difficult. The basic function of the interposer is to provide compliance to ensure such coplanarity.

공간 변환기 기판Space converter board

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 프로브 조립체의 구성 부품인 공간 변환기와 관련하여 사용할 때에 아주 유리하다.As described above, the present invention is very advantageous when used in connection with a spatial transducer which is a component part of the probe assembly.

반면에, 공식적으로 소유하는 동시 계속 중인 미국 특허 출원 제08/554,902호에 설명된 프로브 조립체의 공간 변환기(506)는 그 상부면에 (직접적으로 조립되어) 장착되는 스프링 (프로브) 소자를 구비하도록 제조되는 것이 바람직하지만, 본 발명은 스프링 소자를 공간 변환기 구성 부품의 상부면에 결합시키는 문제점을 피할 수 있고 전체 프로브 조립체의 활용성의 범위를 신장시킨다.On the other hand, the spatial transducer 506 of the probe assembly described in the officially owned concurrently pending US patent application Ser. No. 08 / 554,902 is adapted to have a spring (probe) element mounted (directly assembled) on its upper surface. Although preferably manufactured, the present invention avoids the problem of coupling the spring element to the top surface of the spatial transducer component and extends the range of usability of the entire probe assembly.

도5A는 도5의 프로브 카드 조립체(500)용으로 적절한 공간 변환기 기판(518)을 도시하는 사시도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 공간 변환기 기판(518)은 길이가 L이고 폭이 W이며 두께가 T인 직사각형의 중실체인 것이 바람직하다. 이 도면에는 공간 변환기 기판(518)의 상부면(518a)이 도시되어 있는데, 이 상부면에는 프로빙 상호 접속 소자(524와 비교됨)가 장착된다. 도시된 바와 같이, 다수의(일례로, 수백 개) 접점 패드(522)가 공간 변환기 기판(518)의 상부면(518a) 상에 소정의 영역에 배치된다. 상기 소정의 영역은 점선(570)으로 표시되어 있는데, 분명히 알 수 있는 바와 같이 접점 패드(520)는 소정의 영역(570) 내에 임의의 적절한 패턴으로 배열된다.5A is a perspective view illustrating a space converter substrate 518 suitable for the probe card assembly 500 of FIG. As shown in this figure, the space converter substrate 518 is preferably a rectangular solid body having a length L, a width W, and a thickness T. This figure shows the top surface 518a of the space converter substrate 518, which is mounted with a probing interconnect element 524. As shown, multiple (eg, hundreds) contact pads 522 are disposed in a predetermined area on the top surface 518a of the space converter substrate 518. The predetermined area is indicated by a dashed line 570, as will be apparent, the contact pads 520 are arranged in any suitable pattern within the predetermined area 570.

이상에서 설명한 바와 같이, 공간 변환기 기판(518)은 세라믹 층과 패턴화 전도성 재료가 번갈아 적층된 층을 구비하는 다중 층 세라믹 기판으로 적절하게 형성된다.As described above, the space converter substrate 518 is suitably formed of a multilayer ceramic substrate having layers of alternating layers of ceramic layers and patterned conductive materials.

이와 같은 다중 층 세라믹 기판의 제조는 공지되어 있으며 일례로 랜드 그리드 어레이(LGA: land grid array) 반도체 팩키지의 제조에 이용된다. 상기와 같은 다중 층 기판 내의 패턴화 전도성 재료의 경로를 적절히 결정함으로써, 접점 패드(도면에는 도시되어 있지 않고, 520과 비교됨)를 기판(518)의 하부면(도면에는 도시되지 않음) 상에 기판(518)의 상부면(518a) 상에서의 접점 패드(522)의 피치와는 다른 피치(일례로, 그보다 큰 피치)로 간단하고 직접적으로 배치시켜서 접점 패드(522)와 함께 접점 패드(520)를 기판(518) 내에 서로 일체가 되게 접점시킬 수 있게 된다. 상기 기판 상의 접점 패드(522)들 간의 피치를 약 0.254mm(10mil)로 하는 것은 아주 용이하다.The manufacture of such multilayer ceramic substrates is known and is used in the manufacture of land grid array (LGA) semiconductor packages, for example. By appropriately determining the path of the patterned conductive material in the multilayer substrate as described above, the contact pads (not shown in the figures and compared to 520) are placed on the bottom surface (not shown in the figures) of the substrate 518. The contact pads 520 together with the contact pads 522 can be disposed simply and directly at a pitch different from the pitch of the contact pads 522 on the top surface 518a of the 518 (eg, a larger pitch). The substrate 518 may be integrally contacted with each other. It is very easy to set the pitch between the contact pads 522 on the substrate to about 0.254 mm (10 mil).

도5A는 공간 변환기 기판(518)의 양호한 구성을 나타내는 것이다. 설명한 바와 같이, 기판(518)은 상부면(518a), 하부면(도면에는 나타나지 않음), 4개의 측면 가장자리(518b, 518c, 518d, 518e)를 구비하는 직사각형의 중실체이다. 도시된 바와 같이, 노치(572b, 572c, 572d, 572e)가 측면 가장자리(518b, 518c, 518d, 518e) 각각을 따라서 마련되고 기판(518)의 상부면(518a)은 측면 가장자리(518b, 518c, 518d, 518e) 각각의 (코너는 제외한) 전 길이를 따라서 마련된다. 이러한 노치(572b, 572c, 572d, 572e)는 일반적으로 공간 변환기 기판(518)을 다중 층 세라믹 구조로 제조하는 것을 용이하게 하는데, 도5에도 도시되어 있다. 노치는 필수적인 것이 아니다. 분명히 알 수 있는 바와 같이, 기판(518)의 4개의 코너에는 노치가 형성되지 않으므로(세라믹 다중 층 기판을 제조하는 공정에 의해 기본적으로 설명되어 있음), 장착 판(540)(도5 참조)은 분명히 이와 같은 코너 구성을 수용해야 한다.5A shows a preferred configuration of the space converter substrate 518. As described, the substrate 518 is a rectangular solid body having an upper surface 518a, a lower surface (not shown), and four side edges 518b, 518c, 518d, and 518e. As shown, notches 572b, 572c, 572d, and 572e are provided along the side edges 518b, 518c, 518d, and 518e, respectively, and the top surface 518a of the substrate 518 is defined by the side edges 518b, 518c, 518d, 518e) along the entire length of each (except corner). These notches 572b, 572c, 572d, 572e generally facilitate the fabrication of the space converter substrate 518 into a multilayer ceramic structure, which is also shown in FIG. 5. Notches are not essential. As can be clearly seen, since no notches are formed in the four corners of the substrate 518 (which are basically described by the process of manufacturing the ceramic multilayer substrate), the mounting plate 540 (see Fig. 5) is Clearly, this corner configuration must be accommodated.

도5B는 앞에서 예시한 공간 변환기 기판(518)과 비교되는 공간 변환기 기판(574)을 예시하는 것으로서, 이것은 도5의 프로브 카드 조립체(500)에 유사하게 사용할 수 있는 것이다. 이 경우, 다수의(여러 개 중에서 4개만 도시됨) 영역(570a, 570b, 570c, 570d)이 한정되는데, 그 각각의 영역 안에는 다수의 접점 패드(522a, 522b, 522c, 522d)가 소정의 패턴으로 용이하게 배치될 수 있다. 일반적으로, 영역(570a, 570b, 570c, 570d)의 간격은 반도체 웨이퍼의 다이 사이트의 간격에 대응하므로 다수의 다이 사이트가 프로브 카드의 1회 통과에 의해 동시에 프로브될 수 있다. (이러한 것은 반도체 웨이퍼 상에 존재하는 다중 메모리 칩을 프로빙하는 데 있어 특히 유용하다.) 통상적으로, 접점 패드(522a, 522b, 522c, 522d)를 기판(574)의 영역(570a, 570b, 570c, 570d) 각각에 패턴화 하는 것은 서로 동일한데, 이러한 것은 절대적으로 필수적인 것이 아니다.5B illustrates a space converter substrate 574 compared to the space converter substrate 518 illustrated above, which may similarly be used for the probe card assembly 500 of FIG. In this case, a plurality of (only four of them are shown) regions 570a, 570b, 570c, and 570d are defined, in which a plurality of contact pads 522a, 522b, 522c, and 522d are defined in a predetermined pattern. It can be arranged easily. In general, the spacing of the regions 570a, 570b, 570c, 570d corresponds to the spacing of the die sites of the semiconductor wafer so that multiple die sites can be probed simultaneously by one pass of the probe card. (This is particularly useful for probing multiple memory chips residing on semiconductor wafers.) Typically, contact pads 522a, 522b, 522c, 522d are provided with regions 570a, 570b, 570c, 570d) Patterning in each is the same, but this is not absolutely necessary.

공식적으로 소유하고 있는 동시 계속 중인 미국 특허 출원 제08/526,426호의 내용에서 설명된 바와 같이, 도5B의 예시는 단일 공간 변환기에 다수의(도시된 바와 같이 일례로, 4개) 인접 다이 사이트를 반도체 웨이퍼 상에 프로빙하기 위한(가압 접점시키기 위한) 프로브 소자가 마련된다는 것을 명확하게 설명해주고 있는 것이다. 이러한 것은 많은 다이 사이트 혹은 모든 다이 사이트를 웨이퍼 상에 프로브시키는 데 필요한 장착(단계)의 수를 줄이는 데 유리하다. 일례로, 웨이퍼 상에 백 개의 다이 사이트가 있고, 4세트의 프로브 소자가 공간 변환기 상에 있는 경우, 웨이퍼는 공간 변환기에 대해서 25회를 위치시키기만 하면 된다(이 실시예의 목적을 위해서, 웨이퍼의 가장자리(주변부)에서의 효율성이 다소 떨어지는 것은 무시함). 전체 웨이퍼를 프로브하는 데 필요한 접점(통과) 횟수를 최소화 하기 위해 프로브 사이트(일례로, 570a 내지 570d)의 배열과 각 프로브 소자의 배향(일례로, 어긋나게 배열하는 것)을 최적화시키는 것은 본 발명의 범주에 속한다. 또한 선택적인 프로브 소자가 웨이퍼 상의 2개의 인접하는 다이 사이트 중 서로 다른 사이트와 접촉하게 하는 방식으로 공간 변환기의 표면 상에 프로브 소자를 배열하는 것도 본 발명의 범주에 속한다. 프로브 소자 모두가 동일한 전체 길이를 갖는 것이 일반적으로 바람직한 경우에, 프로브 소자를 공간 변환기의 2차원 표면 상의 임의의 지점에 바로 부착(장착)시키는 비제한적 방식은 프로브 소자를 프로브 카드(일례로, 이상에서 설명한 바와 같은 링 배열)에 부착시키는 위치를 제한하는 임의의 기술에 비해 우수하다는 것은 명확하다. 또한, 웨이퍼 상의 인접하지 않은 다수의 다이 사이트를 이와 같은 방식으로 프로브시키는 것도 본 발명의 범주에 속한다. 본 발명은 특이화 하지 않은 메모리 장치를 웨이퍼 상에 프로빙시키는 데 있어 특히 유리하며 또한 임의의 가로세로비를 갖는 다이 사이트를 프로빙하는 데 있어서도 유용하다.As illustrated in the contents of concurrently-owned concurrent US patent application Ser. No. 08 / 526,426, the example of FIG. 5B illustrates the use of a semiconductor in a single space converter with multiple (for example, four as shown) adjacent die sites. It clearly illustrates that a probe element is provided for probing (pressing contact) on the wafer. This is advantageous for reducing the number of mountings (steps) needed to probe many die sites or all die sites on a wafer. For example, if there are one hundred die sites on the wafer and four sets of probe elements are on the spatial transducer, the wafer only needs to be placed 25 times relative to the spatial transducer (for purposes of this embodiment, Ignore the slight decrease in efficiency at the edges. Optimizing the arrangement of probe sites (e.g., 570a through 570d) and the orientation of each probe element (e.g., misaligning) to minimize the number of contacts (passes) required to probe the entire wafer is a matter of the invention. Belongs to the category. It is also within the scope of the present invention to arrange the probe element on the surface of the spatial transducer in such a way that the optional probe element is in contact with a different one of two adjacent die sites on the wafer. Where it is generally desirable for all of the probe elements to have the same overall length, a non-limiting way of attaching (mounting) the probe element directly to any point on the two-dimensional surface of the spatial transducer can be used to attach the probe element to a probe card (e.g. It is clear that it is superior to any technique for limiting the position of attachment to a ring arrangement as described in the following). It is also within the scope of the present invention to probe multiple non-adjacent die sites on a wafer in this manner. The present invention is particularly advantageous for probing unspecificized memory devices on wafers and is also useful for probing die sites having any aspect ratio.

공간 변환기 기판(574)은 이하에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이 표면에 배치된 스프링 접점부 또는 프로브 소자 등을 갖는 작은 타일형 기판에 의해 정주시킬 수 있는 것보다도 더 큰 기판의 일례인 것이다.The space converter substrate 574 is an example of a larger substrate than can be settled by a small tile-like substrate having spring contact portions or probe elements or the like arranged on the surface as described in more detail below.

공식적으로 소유하고 있는 동시 계속 중인 미국 특허 출원 제08/526,426호의 도5C, 도6A, 도6B, 도7, 도7A, 도8A 및 도 8B의 예시 및 설명은 필수적인 것이 아니므로 본 명세서에서 설명을 생략하였지만 참고로 포함하기는 한다.Examples and descriptions of FIGS. 5C, 6A, 6B, 7, 7A, 8A, and 8B of concurrently owned US patent application Ser. No. 08 / 526,426 are not essential and are described herein. Omitted but included for reference.

타일 및 공간 변환기 기판의 타일링(정주화)Tiling of Tile and Spatial Transducer Substrates (Zhengzhou)

상술된 바와 같이, 프로브 소자(예를 들어 524, 526)인 스프링 접점부는 프로브 카드 조립체(예를 들어 500)의 공간 변환기 기판(예를 들어 506, 518, 574)의 면에 직접 장착될 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 일정한 고유의 한계를 갖는다. 공간 변환기는 스프링(프로브) 소자를 제조를 위해 그 위에 상대적으로 값비싼 기판을 통상 포함한다. 표면 상에 복합 상호 접속 소자를 제조하는 프로세스에서 잘해도 공간 변환기 부품의 (시간이 소요되고 값비싼) 재작업(reworking)에 어려움이 야기되어 수율(성공적인 제조)에 문제점이 발생될 수 있다. 또한, 각각의 그리고 매 번의 시험 적용을 위해 다른 공간 변환기를 설계(즉, 접촉되거나/시험될 전자 부품 상의 접착 패드/단자의 설계)하는 것은 비용이 많이 드는 방법이다. 특히, 한 번의 통과로 전체 반도체 웨이퍼를 시험할 수 있는 성능을 갖는 것이 바람직하며, 이는 상술된 설계가 제한되며 수율 문제점이 악화된 비례적으로 큰 공간 변환기를 필요로 할 것이다.As described above, the spring contacts, which are probe elements (eg 524, 526), may be mounted directly to the face of the space transducer substrate (eg 506, 518, 574) of the probe card assembly (eg 500). . However, this method has certain inherent limitations. Space transducers typically include relatively expensive substrates thereon for fabricating spring (probe) elements. In the process of manufacturing a composite interconnect device on a surface, at best, difficulty in reworking (time consuming and expensive) of the space transducer components can lead to problems in yield (successful manufacturing). In addition, it is an expensive method to design different spatial transducers (ie, design of adhesive pads / terminals on the electronic component to be contacted / tested) for each and every test application. In particular, it would be desirable to have the ability to test the entire semiconductor wafer in one pass, which would require a proportionally large space converter with limited design and worsening yield problems.

본 발명의 일 태양에 따르면, 프로브 소자는 본 명세서에서의 용어 타일(tile)로 불리는 상대적으로 저렴한 기판 상에 제조될 수 있다. 이러한 타일은 공간 변환기의 면에 용이하게 부착(장착, 연결)되며 납땜에 의해 또는 z축 전도성 접착제로 공간 변환기의 단자에 전기 접속된다. 다수의 이러한 타일은 웨이퍼 레벨 테스트를 수행하도록 하나의 공간 변환기 부품에 부착되고 연결될 수 있다. 타일은 단일 층 기판일 수도 있으며, 또는 공간 변환(space transformation)의 정도에 영향을 미치는 복층 기판(도4 참조)일 수도 있다. 타일(들)과 공간 변환기의 면 사이의 z축 공간은 부착부(들)/접속부(들)를 형성하도록 사용된 땜납, z축 접착제의 부피 등에 의해 용이하게 제어될 수 있다.According to one aspect of the invention, the probe element may be fabricated on a relatively inexpensive substrate, referred to herein as the term tile. These tiles are easily attached (mounted, connected) to the face of the space transducer and are electrically connected to the terminals of the space transducer by soldering or with a z-axis conductive adhesive. Many of these tiles may be attached and connected to one spatial transducer component to perform wafer level testing. The tile may be a single layer substrate or may be a multilayer substrate (see FIG. 4) that affects the degree of space transformation. The z-axis space between the tile (s) and the face of the space transducer can be easily controlled by the volume of solder, z-axis adhesive, and the like used to form the attachment (s) / connection (s).

표면 상에 제조된 스프링 접점부 소자를 갖는 다수의 타일이 세라믹 웨이퍼와 같은 단일의 값싼 기판으로부터 제조될 수 있으며, 이는 후에 다이스(dice)되어 공간 변환기의 표면에 또는 (후술되는) 반도체 웨이퍼 또는 다른 전자 부품의 표면에 별도로 장착될 수 있는 다수의 분리된 그리고 양호하게는 동일한 타일로 된다.Multiple tiles with spring contact elements fabricated on the surface can be fabricated from a single inexpensive substrate, such as a ceramic wafer, which is then diced onto the surface of the spatial transducer or a semiconductor wafer or other (described below). It consists of a number of separate and preferably identical tiles that can be mounted separately to the surface of the electronic component.

(번-인(burn-in)을 포함하여) 수준 시험을 위해, 한 번의 통과로 전체 반도체 웨이퍼의 수준 프로빙(시험)을 수행하기 위해, 스프링(프로브) 소자가 제조되는 다수의 이러한 타일은 하나의 큰 공간 변환기 부품에 부착/연결될 수 있다.For level testing (including burn-in), in order to perform level probing (testing) of the entire semiconductor wafer in one pass, a number of such tiles from which spring (probe) elements are manufactured are Can be attached / connected to a large space transducer component.

타일 기판(예를 들어 600; 후술됨)이 C4 팩키지(산스 반도체 다이)와 같은 기존의 기판에 용이하게 납땜될 수 있다는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 이러한 C4 팩키지는 용이하게 구입 가능하다.It is within the scope of the present invention that a tile substrate (eg 600; described below) can be easily soldered to an existing substrate such as a C4 package (Sans semiconductor die). Such C4 packages are readily available.

공간 변환기의 표면에 직접 스프링 접점부 소자를 제조하지 않고 타일을 사용하는 기술의 이점은 단지 부착/연결된 하나 이상의 타일 중 소정의 타일을 간단히 교환함으로써 공간 변환기가 용이하게 재작업된다는 점이다.An advantage of the technique of using tiles without fabricating spring contact elements directly on the surface of the space transducer is that the space transducer is easily reworked by simply swapping a given tile of one or more tiles attached / connected.

도6은 (도시된 바와 같이) 상부 표면(602a)에 (또는 내에) 배치된 세라믹 단자(그 중 두 개가 도시됨)(604, 606)과 같은 절연재로 형성된 기판(602)과, 대향 하부면(602b)에 배치된 단자(그 중 두개가 도시됨)(608, 610)을 갖는 타일(600)의 한 실시예를 도시한다. 타일 기판(602)은 도3의 인터포저 기판(302)과 또는 도4의 공간 변환기 기판(402)과 유사하다. 단자(604, 606) 중 소정의 단자가 기판(602)을 통해 연장된 전도성 바이어스(도시되지 않음)와 같은 임의의 적절한 방식으로 각각 단자(608, 610) 중 대응하는 소정의 단자에 전기 접속된다. (기판 내에 관통 또는 내부 와이어링을 통한 바이어스는 예를 들어 도4에 도시되어 있다.)6 shows a substrate 602 formed of an insulating material, such as ceramic terminals (two of which are shown) 604 and 606 disposed (or shown) on top surface 602a (as shown), and an opposite bottom surface. One embodiment of a tile 600 with terminals (two of which are shown) 608 and 610 disposed at 602b is shown. The tile substrate 602 is similar to the interposer substrate 302 of FIG. 3 or the space converter substrate 402 of FIG. 4. Certain of the terminals 604, 606 are electrically connected to corresponding predetermined ones of the terminals 608, 610, respectively, in any suitable manner, such as conductive bias (not shown) extending through the substrate 602. . (Bias through through or internal wiring in the substrate is shown in FIG. 4, for example.)

다수의 스프링 소자(그 중 두개가 도시됨)(612, 614)가 단자(604, 606)에 각각 장착되며, 상술된 바와 같은 복합 상호 접속 소자 또는 상술된 바와 같은 단일 스프링 소자(monolithic spring element)일 수도 있다.A number of spring elements (two of which are shown) 612 and 614 are mounted to terminals 604 and 606, respectively, and include a composite interconnect element as described above or a single spring element as described above. It may be.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 스프링 접점부 캐리어는 한 표면에 장착된 스프링 접점부(예를 들어 612, 614)를 갖는 타일 기판(예를 들어 602)을 의미한다.As used herein, the term spring contact carrier refers to a tile substrate (eg 602) having spring contacts (eg 612, 614) mounted on one surface.

도6에서, 스프링 소자(612, 614)는 도5에서 도시된 프로브 소자(524)와 동일한 구조를 갖는 것으로 도시되어 있다. 이는 단지 예시를 위한 것이며, 임의의 구조(형상)를 갖는 임의의 스프링 소자가 타일 기판(602)의 표면(602a)에 부착될 수도 있다.In FIG. 6, the spring elements 612 and 614 are shown to have the same structure as the probe element 524 shown in FIG. This is for illustrative purposes only, and any spring element having any structure (shape) may be attached to the surface 602a of the tile substrate 602.

상술된 바와 같이, 스프링 소자가 부착된 타일 기판은 프로브 카드 조립체(예를 들어 500)의 공간 변환기 부품(예를 들어 506)에 용이하게 장착되고 연결된다. 도시된 바와 같이, 납땜 범프(616, 618)는 각각 단자(608, 610) 상에 용이하게 형성되어, 타일(600)은 타일 부품의 단자와 공간 변환기 부품의 단자 사이에 땜납 연결부를 재유동 가열하여 형성함으로써 공간 변환기 부품의 대응 패드(단자)에 연결될 수 있다. 또는, 타일 부품의 단자와 공간 변환기 부품의 단자 사이의 전기 접속을 수행하기 위해 z 전도성 접착제(도시되지 않음)가 땜납 대신에 사용될 수 있다.As described above, the tile substrate with the spring element attached is easily mounted and connected to the space transducer component (eg 506) of the probe card assembly (eg 500). As shown, solder bumps 616 and 618 are easily formed on terminals 608 and 610, respectively, such that tile 600 reflows the solder connection between the terminal of the tile component and the terminal of the spatial transducer component. Can be connected to a corresponding pad (terminal) of the space transducer component. Alternatively, a z conductive adhesive (not shown) may be used in place of the solder to effect electrical connection between the terminal of the tile component and the terminal of the spatial transducer component.

도6A은 다수의 타일(620)(도6의 타일(600) 참조)이 공간 변환기 부품(622)(도5b)에서 도시된 공간 변환기 부품 기판(574) 참조)에 장착될 수 있는 방식을 도시한다.6A illustrates how a number of tiles 620 (see tile 600 in FIG. 6) may be mounted to the space converter component substrate 574 shown in space converter component 622 (FIG. 5B). do.

공간 변환기 부품의 상부(가시)면은 다수의 접점 패드(도시되지 않음, 522a, 522b, 522c, 522d 참조)가 소정 패턴으로 각각 배치된 다수(그 중 네 개가 도시됨)의 구역(624a, 624b, 624c, 624d)(570a, 570b, 570c, 570d 참조)을 갖는다.The upper (visible) face of the space transducer component has a plurality of zones 624a, 624b in which a plurality of contact pads (not shown, see 522a, 522b, 522c, 522d) are each arranged in a predetermined pattern (four of which are shown). , 624c, 624d (see 570a, 570b, 570c, 570d).

도6A에서, 명확한 도시를 위해, (예를 들어) 스프링 소자에 대향한 타일 기판의 표면 상의 땜납 범프가 생략되어 있다. 공간 변환기 기판에 대해 타일 기판을 납땜하도록 재유동 가열될 때, 타일(620)은 공간 변환기(622)의 각 구역(624a, ··· 624d)에 대해 각 타일(620)의 자동 정렬을 향상시키도록 될 것이다. 그러나, (C4 범프와 같은)작은 땜납 형상은 이러한 자동 정렬을 수행할 정도의 충분한 크기의 표면 장력을 항상 갖는 것은 아니다.In FIG. 6A, solder bumps on the surface of the tile substrate opposite (for example) spring elements are omitted for clarity. When reflow heated to solder the tile substrate to the space transducer substrate, the tile 620 improves the automatic alignment of each tile 620 for each zone 624a, 624d of the space transducer 622. Will be. However, small solder shapes (such as C4 bumps) do not always have a surface tension of sufficient magnitude to perform this automatic alignment.

본 발명의 일 태양에 따르면, 각 구역(624a, ··· 624d)에 대해 각 타일(620)의 자동 정렬을 향상시키기 위해, 공간 변환기 기판(622)의 (도면에서 볼 때) 상부면에는 적어도 하나의 납땜 가능한 형상(626)이 제공되며 타일 기판(620)의 (도면에서 볼 때) 하부면에는 대응하는 적어도 하나의 납땜 가능한 형상(628)이 제공된다. 재유동 가열 중, 그 위에 배치되며 이들 두 개의 대응하는 결합되는 형상(626, 628)을 적시는 땜납은 공간 변환기 기판에 타일 기판의 자동 정렬을 수행하기 위한 향상된 모멘텀을 제공할 것이다. 땜납은 재유동 가열 전 결합되는 형상을 중 어느 하나에 가해질 수 있다.According to one aspect of the invention, at least on the top surface (as shown in the drawing) of the space converter substrate 622 to improve the automatic alignment of each tile 620 with respect to each zone 624a, 624d. One solderable shape 626 is provided and a corresponding at least one solderable shape 628 is provided on the bottom surface (as seen in the drawing) of the tile substrate 620. During reflow heating, the solder disposed thereon and wetting these two corresponding mating features 626, 628 will provide the spatial converter substrate with enhanced momentum for performing automatic alignment of the tile substrate. The solder may be applied to any one of the shapes that are joined prior to reflow heating.

도6A은 본 발명의 중요한 특징, 즉, 다수의 타일이 웨이퍼 스케일 시험을 포함하는 한 번의 통과(터치 다운)로 반도체 웨이퍼 상의 다수 다이 사이트의 다수 헤드 시험을 수행하기 위한 프로브 카드 조립체의 하나의 공간 변환기 부품에 장착될 수 있음을 도시한다. 부착된 다수의 타일을 갖는 공간 변환기 기판은 다수 장치 시험 헤드로서 용이하게 기능한다.6A illustrates an important feature of the present invention, namely one space of a probe card assembly for performing multiple head testing of multiple die sites on a semiconductor wafer in one pass (touch down) where multiple tiles include wafer scale testing. It can be mounted on the transducer part. Space converter substrates with multiple tiles attached readily function as multiple device test heads.

본 실시예에서 그리고 후술되는 타일링된 반도체 웨이퍼 실시예에서 모두, 스프링 소자가 타일 기판의 외주를 지나 연장될 수 있는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.In this embodiment and in the tiled semiconductor wafer embodiments described below, it is within the scope of the present invention that the spring elements can extend beyond the perimeter of the tile substrate.

도9A 내지 도9D를 참조하여, 다수의 타일과 보다 큰 부품 사이의 적절한 정렬을 유지하기 위한 논의가 기술되어 있다.With reference to FIGS. 9A-9D, a discussion is described for maintaining proper alignment between multiple tiles and larger components.

(정렬 형상(626/628)을 포함하여) 각 땜납 연결부의 부피는 타일 기판의 후방 표면과 대 기판의 전방 표면 사이에 정밀한 스탠드오프(간격)를 형성하도록 주의 깊게 제어되어야 한다. 땜납 부피에서의 임의의 편차는 받아들일 수 없는 높이(z축) 편차를 야기(promulgate)할 수도 있다. 높이 불균일성이 필요할 때, 정확한 땜납 페이스트 덩어리의 전달, 땜납 볼의 정밀한 부피 등을 위한 정밀하게 형성된 땜납 예비 형상, 시스템을 사용하는 것을 포함하여, 땜납 부피를 제어하는 임의의 적절하게 정밀한 수단이 사용될 수도 있다.The volume of each solder connection (including alignment shapes 626/628) must be carefully controlled to form a precise standoff (gap) between the back surface of the tile substrate and the front surface of the substrate. Any deviation in the solder volume may cause an unacceptable height (z-axis) deviation. When height non-uniformity is required, any appropriately precise means of controlling the solder volume may be used, including the use of systems of precisely formed solder preforms, systems for accurate transfer of solder paste mass, precise volume of solder balls, and the like. have.

시험/번-인을 위한 타일 및 반도체 웨이퍼의 타일링Tiling of tiles and semiconductor wafers for test / burn-in

어떤 예에서, 어떤 반도체 장치의 표면에 직접 스프링 소자를 제조하는 것이 바람직하지 않을 수도 있다. 예를 들어 능동 소자(active devices)를 갖는 완전히 정주된(populated) C4 다이(반도체 장치) 상에 본 발명의 복합 상호 접속 소자를 제조하는 것은 장치를 손상시킬 수도 있으며, 또는 어떤 형상의 장치로의 접근성을 방해할 수도 있다.In some instances, it may not be desirable to fabricate spring elements directly on the surface of certain semiconductor devices. For example, fabricating a composite interconnect device of the present invention on a fully populated C4 die (semiconductor device) with active devices may damage the device, or to any shape of the device. It may interfere with accessibility.

본 발명의 본 태양에 따르면, 타일은 반도체 웨이퍼로부터 이들의 단일화(singulation) 전 또는 후에 능동 소자를 갖는 완전히 정주된 C4 다이를 포함하는 반도체 장치에 직접 장착될 수도 있다. 이러한 방식에서, 반도체 장치 상에 직접 스프링 접점 소자를 제조하는 것을 회피하면서 스프링 접점 소자는 반도체 장치에 용이하게 장착된다.In accordance with this aspect of the invention, the tiles may be mounted directly to a semiconductor device including a fully-stable C4 die with active elements before or after their singulation from the semiconductor wafer. In this manner, the spring contact element is easily mounted to the semiconductor device while avoiding manufacturing the spring contact element directly on the semiconductor device.

본 발명이 본 태양의 특징에 따르면, 상술된 방식으로 장착된 스프링 접점 소자를 갖는 반도체 장치는 스프링 접점 소자의 팁과 (가압 접점에 의해) 결합되도록 된 단자 (패드)를 갖는 인쇄 회로 기판(PCB)과 같이 간단할 수도 있는 단순한 시험 치구를 사용하여 용이하게 시험 및/또는 번-인(burned-in)될 수도 있다.According to a feature of this aspect of the invention, a semiconductor device having a spring contact element mounted in the manner described above has a printed circuit board (PCB) having a terminal (pad) adapted to be coupled (by a pressure contact) with a tip of the spring contact element. It may be easily tested and / or burned-in using a simple test fixture, which may be as simple as.

일반적으로, 특히 반도체 웨이퍼로부터 단일화되기 전, 반도체 장치에 대한 장착 타일의 이점은 공간 변환기 기판의 상술된 타일링에 대한 이점과 유사하다. 즉, 전체 웨이퍼를 검사할 필요가 없으며, 재작업이 매우 용이해지며, 임의의 (즉, 복합 또는 단일) 스프링 소자가 반도체 장치에 용이하게 장착 및 연결될 수도 있다.In general, the advantages of the mounting tile for the semiconductor device, in particular before being unified from the semiconductor wafer, are similar to the advantages for the aforementioned tiling of the space converter substrate. That is, there is no need to inspect the entire wafer, rework is very easy, and any (ie, complex or single) spring elements may be easily mounted and connected to the semiconductor device.

반도체 장치에 타일을 장착하는 이러한 기술은 어떤 예에서 1996년 2월 15일 제출된 출원 번호 미정의 공동 미국 특허 출원에서 개시된 바와 같이 스프링 소자가 반도체 장치로 제조되는 와이어 본딩 기판 기술보다 우수하다.This technique of mounting a tile in a semiconductor device is, in some instances, superior to the wire bonding substrate technology in which the spring element is made of a semiconductor device, as disclosed in the joint US patent application, filed Feb. 15, 1996.

도7은 다수의 다이 사이트(704)를 갖는 실리콘 웨이퍼일 수도 있는(또는 실리콘 웨이퍼가 아닐 수도 있는) 대 기판(706)의 표면에 정주시키는 기술(700)을 도시한다.7 illustrates a technique 700 for restoring the surface of the substrate 706 versus a silicon wafer having multiple die sites 704 (or may not be a silicon wafer).

각 타일 기판(702)은 상부면으로부터 연장된 다수(그 중 두 개가 도시됨)의 자유 직립성 상호 접속 소자(710)를 갖는다. 이러한 상호 접속 소자(710)는 단일 상호 접속 소자 또는 복합 상호 접속 소자일 수도 있으며, 자유단에 부착된 팁 구조물을 가질 수도 있으며 갖지 않을 수도 있다. 상호 접속 소자(710)는 양호하게는 스프링 소자이며, 적절한 프로브 소자이다. 각 타일 기판(702)은 대 기판(706)의 (도시된) 상부면 상의 대응 단자(도시되지 않음)에 땜납 연결부(708)에 의해 장착될 수도 있다. 땜납 연결부(708)는 C4 땜납 연결부일 수도 있다.Each tile substrate 702 has a number of free upright interconnect elements 710 extending from the top surface (two of which are shown). This interconnect element 710 may be a single interconnect element or a complex interconnect element and may or may not have a tip structure attached to the free end. The interconnect element 710 is preferably a spring element and a suitable probe element. Each tile substrate 702 may be mounted by solder connections 708 to corresponding terminals (not shown) on the top surface (shown) of the base substrate 706. Solder connection 708 may be a C4 solder connection.

이러한 방식으로, 대 기판(706)에는 다수의 스프링 접점 캐리어[즉, 타일 기판(702)]가 정주된다. 상호 접속 소자를 생산(성공적으로 제조)하는 임의의 문제점이 보다 작은 타일 기판(702)에만 영향을 미치며 대 기판(706)에는 영향을 미치지 않는다는 것은 이러한 기술(700)의 많은 이점 중 하나이다.In this manner, a large number of spring contact carriers (ie, tile substrate 702) are anchored to the base substrate 706. It is one of many advantages of this technique 700 that any problem in producing (successfully producing) interconnect elements affects only the smaller tile substrate 702 and does not affect the substrate 706.

타일 기판으로 스프링 소자의 집단 전사Collective Transfer of Spring Elements to Tile Substrates

상술된 설명에서, 전자 부품의 단자에 와이어의 단부를 접착하며 탄성 형상을 갖는 와이어 스템으로 와이어를 성형하며 탄성(높은 항복 강도) 재질로 와이어를 오버코팅함으로써 복합 상호 접속 (탄성 접점) 구조물을 제조하기 위한 기술이 설명되었다. 이러한 방식으로, 탄성 접점 구조물은 본 발명의 타일과 같은 전자 부품의 단자에 직접 제조될 수 있다.In the above description, a composite interconnect (elastic contact) structure is manufactured by bonding the ends of the wires to the terminals of the electronic component, forming the wires into wire stems having an elastic shape, and overcoating the wires with an elastic (high yield strength) material. Techniques for doing this have been described. In this way, the elastic contact structure can be manufactured directly on the terminal of an electronic component such as the tile of the present invention.

본 발명에 따르면, 후에 (탄성 접점 구조물이 제조된 후) 전자 부품에 (예를 들어 경납땜에 의해) 장착을 위해 전자 부품에 스프링 소자(탄성 접점 구조물)를 장착하지 않으면서 다수의 스프링 소자가 미리 제조된다.According to the present invention, a number of spring elements can be mounted without mounting the spring elements (elastic contact structures) on the electronic parts for mounting (for example by brazing) on the electronic parts (after the elastic contact structures have been manufactured). It is manufactured in advance.

하나의 기술에 따르면, 전자 부품의 단자에 예를 들어 경납땜에 의해 후에 부착(장착)하도록 스프링 소자의 공급원(supply)(예를 들어 버킷(bucket))이 제조되어 저장될 수 있다. 도2g 참조. 다른 기술에 다르면, 다수의 스프링 소자가 희생 기판 상에 미리 제조되어, 그 후, 전자 부품(예를 들어 타일)의 단자에 집단 전사(gan-transfering)될 수 있다. 이러한 두 개의 기술은 모출원에서 기술되어 있다(모출원의 도11a 내지 11f 및 12a 내지 12e 참조).According to one technique, a supply (for example a bucket) of a spring element can be manufactured and stored for later attachment (mounting) to a terminal of an electronic component, for example by brazing. See Figure 2g. According to another technique, a number of spring elements can be prefabricated on the sacrificial substrate and then gan-transfered to the terminals of the electronic component (eg tile). These two techniques are described in the parent application (see FIGS. 11A-11F and 12A-12E of the parent application).

도8A 및 도8B은 (도6의 타일 부품(600)과 같은) 전자 부품(806)의 단자에 다수의 미리 제조된 접점 구조물(802)을 집단 전사하는 기술(800)을 도시한다. 이러한 예에서, 타일 부품은 약간의 공간 변환(space transformation)을 수행하나, 이는 불필요하다.8A and 8B illustrate a technique 800 for collectively transferring a number of prefabricated contact structures 802 to terminals of an electronic component 806 (such as the tile component 600 of FIG. 6). In this example, the tile part performs some space transformation, but this is not necessary.

도8A에서 도시된 바와 같이, 예를 들어 도1e에서 도시된 종류의 다수의 스프링 소자(802)는 본 명세서에서 따라 또는 임의의 상술된 본 출원인 소유의 함께 계속중인 특허 출원에서 설명된 기술에 따라 희생 기판(810) 내에 형성되는 팁 구조물(808) 상에 제조된다.As shown in FIG. 8A, for example, a number of spring elements 802 of the type shown in FIG. 1E are according to the description described herein or in accordance with the technology described in any of the above-described ongoing patent applications owned by the applicant. It is fabricated on a tip structure 808 formed in the sacrificial substrate 810.

도8B에서, 스프링 소자(802)는 (예를 들어 선택적인 습식 에칭에 의해) 희생 기판(810)이 용이하게 제거된 후 전자 부품(806)의 단자(804)로 예를 들어 납땜(812)에 의해 일괄적으로 장착(집단 전사)된다. 땜납 볼(814)은 타일 기판의 대향 표면 상의 단자에 용이하게 부착된다. 하나의 표면 상에 땜납 볼 및 대향 표면 상에 스프링 소자를 모두 갖는 점에서 도8B의 타일 기판은 도6의 타일과 비교될 수 있다.In FIG. 8B, the spring element 802 is, for example, soldered 812 to the terminal 804 of the electronic component 806 after the sacrificial substrate 810 is readily removed (e.g., by selective wet etching). Is collectively mounted (collective transfer). Solder balls 814 are easily attached to the terminals on opposite surfaces of the tile substrate. The tile substrate of FIG. 8B can be compared to the tile of FIG. 6 in that it has both solder balls on one surface and spring elements on opposite surfaces.

상술된 본 출원인 소유의 출원 중 여러 출원에서 다른 전자 부품의 단자에 보다 신뢰성 있는 가압 접속을 수행하기 위해 스프링 소자를 위한 팁을 구성(having textured)하는 이점이 보다 상세히 기술되었다. 도8B는 타일 기판에 (필요시) 팁이 구성된 스프링 소자가 제공될 수 있는 많은 방법 중 하나를 도시한다.In several of the above-owned applications of the applicant's own application, the advantages of having a textured textured tip for making a more reliable pressurized connection to the terminals of other electronic components have been described in more detail. 8B illustrates one of many ways in which a spring element may be provided with a tip (if necessary) on a tile substrate.

평탄화 및 스프링 소자에의 팁 장착Flattening and tip mounting on spring elements

스프링 소자의 말단부(팁)가 같은 평면에 있는 이점 및 이를 용이하게 달성하는 방법이 상술된 본 출원인 소유의 여러 특허에서 상세히 기술되었다.The advantage that the distal end (tip) of the spring element is in the same plane and how to easily achieve it has been described in detail in the various patents owned by the above applicants.

도8C 내지 도8G은 희생 기판 상에 팁 구조물을 형성하며 타일 기판에 장착된 상호 접속 소자의 팁에 미리 제조된 팁 구조물을 전사하는 예시적인 기술을 도시한다.8C-8G illustrate an example technique for forming a tip structure on a sacrificial substrate and transferring a prefabricated tip structure to the tip of an interconnect element mounted to a tile substrate.

도8C은 희생 기판 상에 팁 구조물을 제조하여, 그 후, 전자 부품(예를 들어 타일 기판)으로부터 연장된 상호 접속 소자의 팁에 부착하는 기술(820)을 도시하며, 이는, 특히, 상술된 복합 상호 접속 소자를 위해 유용하나, 그에 한정되지는 않는다. 이러한 예에서, (도시된) 상부면을 갖는 실리콘 기판(웨이퍼)은 희생 기판으로 사용된다. 티타늄 층(824)이 실리콘 기판(822)의 상부면에 (예를 들어 스퍼터링(sputtering)에 의해) 적층되며, 약 250 Å(1 Å = 0.1 nm = 10-10m)의 두께를 갖는다. 알루미늄 층(826)은 티타늄 층(824) 위에 (예를 들어 스퍼터링에 의해) 적층되며, 약 10,000 Å의 두께를 갖는다. 티타늄 층(824)은 선택사양이며 알루미늄 층(826)을 위한 접착 층으로서 기능한다. 동(copper) 충(828)은 알루미늄 층(826) 상부에 (예를 들어 스퍼터링에 의해) 적층되며, 약 5,000 Å의 두께를 갖는다. 마스킹 재질(예를 들어 포토레지스트) 층(830)은 동 층(828) 상부에 적층되며, 약 0.0508 mm(2 mil)의 두께를 갖는다. 마스킹 층(830)은 하부의 동 층(828)에 포토레지스트 층(830)을 통해 연장된 다수(그 중 세 개가 도시됨)의 구멍(832)을 갖도록 임의의 적절한 방식으로 처리된다. 예를 들어 각 구멍(822)은 직경이 0.1524 mm(6 mil)일 수도 있으며, 구멍(832)은 0.254 mm(10 mil)의 피치로 배치될 수도 있다. 이러한 방식으로, 다음과 같이 희생 기판(822)은 구멍(832) 내에 다수의 다수 층 접점 팁을 제조하기 위해 준비된다.8C shows a technique 820 for fabricating a tip structure on a sacrificial substrate and then attaching it to the tip of an interconnect element extending from an electronic component (eg, a tile substrate), which is particularly described above. Useful for, but not limited to, composite interconnect devices. In this example, a silicon substrate (wafer) having a top surface (shown) is used as the sacrificial substrate. Titanium layer 824 is deposited on the top surface of silicon substrate 822 (eg, by sputtering) and has a thickness of about 250 mW (1 mW = 0.1 nm = 10 -10 m). Aluminum layer 826 is deposited (eg by sputtering) on titanium layer 824 and has a thickness of about 10,000 mm 3. Titanium layer 824 is optional and functions as an adhesive layer for aluminum layer 826. Copper filler 828 is deposited (eg, by sputtering) on top of aluminum layer 826 and has a thickness of about 5,000 mm 3. Masking material (eg photoresist) layer 830 is deposited over copper layer 828 and has a thickness of about 0.0508 mm (2 mil). Masking layer 830 is treated in any suitable manner to have a plurality of holes (832 shown) extending through photoresist layer 830 in underlying copper layer 828. For example, each hole 822 may be 0.1524 mm (6 mil) in diameter, and the hole 832 may be disposed at a pitch of 0.254 mm (10 mil). In this manner, the sacrificial substrate 822 is prepared to fabricate multiple multi-layer contact tips in the holes 832 as follows.

니켈의 층(834)은 동 층(828)에 예를 들어 도금(plating)에 의해 적층되며, 약 0.0254 내지 0.0381 mm(0.0254 내지 0.0381 mm(1.0 내지 1.5 mil))의 두께를 갖는다. 또는, 로듐과 같은 귀금속의 얇은 층(도시되지 않음)이 니켈을 적층시키기 전 동 층에 적층될 수도 있다. 다음, 금 층(836)이 예를 들어 도금에 의해 니켈 층(834) 상에 적층된다. 니켈 및 알루미늄(그리고, 선택적으로 로듐)의 복층 구조물은 제조되는 팁 구조물(840, 도8D에서 도시됨)로서 기능할 것이다.The layer 834 of nickel is deposited on the copper layer 828 by, for example, plating, and has a thickness of about 0.0254 to 0.0381 mm (0.0254 to 0.0381 mm (1.0 to 1.5 mil)). Alternatively, a thin layer of noble metal such as rhodium (not shown) may be laminated to the copper layer before laminating nickel. Next, a gold layer 836 is deposited on the nickel layer 834 by, for example, plating. The multilayer structure of nickel and aluminum (and, optionally, rhodium) will function as the tip structure 840 (shown in FIG. 8D) that is manufactured.

다음, 도8D에서 도시된 바와 같이, 포토레지스트(830)는 (임의의 적절한 용매를 사용하여) 벗겨지며, 동 층(828) 위에 안착된 다수의 제조된 팁 구조물(840)을 남긴다. 다음, 동(828)은 급속 에칭 처리를 받으며, 그에 의해 알루미늄 층(826)을 노출시킨다. 알루미늄은 땜납 및 황동 재질에 대해 대체로 웨터블(wettable)하지 않기 때문에 후속 단계에서 유용하다.Next, as shown in FIG. 8D, photoresist 830 is stripped (using any suitable solvent), leaving a number of fabricated tip structures 840 seated over copper layer 828. Copper 828 is then subjected to a rapid etch process, thereby exposing aluminum layer 826. Aluminum is useful in subsequent steps because it is generally not wettable for solder and brass materials.

팁 구조물(840)을 제조하기 위해 사용되는 동일한 처리 단계에서 에르사츠(ersats) 팁 구조물(842)이 제조될 수 있는 추가의 구멍과 함께 포토레지스트를 패터닝하는 것이 양호하다. 이러한 에르사츠 팁 구조물(842)은 도금되는 표면에 대해 그들 자신을 출현(manifesting)시키는 것으로부터 급속한 변화도(불균일성)를 감소시킴으로써 공지의 방식으로 상술된 도금 단계를 균일화하는 기능을 한다. 이러한 구조물(842)은 로버(robbers)로서 도금 분야에 공지되어 있다.It is preferable to pattern the photoresist with additional holes from which the ersats tip structure 842 can be fabricated in the same processing step used to make the tip structure 840. These Ersart tip structures 842 serve to uniformize the plating steps described above in a known manner by reducing the rapid gradient (non-uniformity) from manifesting themselves to the surface to be plated. Such a structure 842 is known in the plating art as robbers.

다음, 납땜 또는 경납땜 페이스트(연결 재료)(844)는 팁 구조물(840)의 (도시된) 상부면에 적층된다. (에르스츠 팁 구조물(842)의 상부에 페이스트를 적층할 필요는 없다.) 이는 스테인리스강 스크린 또는 스텐실과 같은 임의의 적절한 방식으로 수행된다. 통상의 페이스트(연결 재료)(844)는 예를 들어 0.0254 mm(1 mil)의 구(볼) 형상의(exhibiting) (플럭스 매트릭스 내에) 금-주석 합금을 포함할 것이다.Next, solder or braze paste (connecting material) 844 is laminated to the top surface (shown) of the tip structure 840. (It is not necessary to stack the paste on top of the Hertz tip structure 842.) This is done in any suitable manner, such as a stainless steel screen or stencil. A typical paste (connecting material) 844 will include, for example, a gold-tin alloy (in the flux matrix) of 0.0254 mm (1 mil) exhibiting.

팁 구조물(840)은 예를 들어 본 발명의 복합 상호 접속 소자와 같은 사오 접속 소자의 단부(팁)에 (예를 들어 경납땜에 의해) 장착될 준비가 된다. 그러나, 상호 접속 소자는 우선 팁 구조물(840)을 수납하도록 특별히 준비(prepared)된다.Tip structure 840 is ready to be mounted (eg by brazing) to an end (tip) of a sao connection element, such as, for example, a composite interconnect element of the present invention. However, the interconnect element is first specifically prepared to receive the tip structure 840.

도8E는 상호 접속 소자(854)의 단부에 장착된 미리 제조된 팁 구조물(840)의 선수(anticipation)에서 다수(그 중 두 개가 도시됨)의 상호 접속 소자(854)(612, 614 참조)를 갖는 타일 기판(852)을 준비하기 위한 기술(850)을 도시한다. 상호 접속 소자(스프링 접점부)(854)는 (단면이 아니라) 완전히 도시되어 있다.FIG. 8E shows a plurality of interconnect elements 854 (612, 614) in the anticipation of a prefabricated tip structure 840 mounted at the end of the interconnect element 854. FIG. A technique 850 is shown for preparing a tile substrate 852 with a structure. The interconnect elements (spring contacts) 854 are shown fully (not in cross section).

이러한 예에서, 상호 접속 소자(854)는 복층 복합 상호 접속 소자(도2a 참조)이며, 동의 층(도시되지 않음)으로 피막되고 니켈(양호하게는 90 : 10의 Ni : Co 비율을 갖는 니켈 코발트 합금) 층(도시되지 않음)으로 또한 도금되고 동의 층(도시되지 않음)으로 또한 피막된 금(와이어) 코어를 갖는다. 니켈 층은 소정의 최종 두께의 대부분(예를 들어 80 %)에만 적층되며, 니켈 두께의 나머지 작은 부분(예를 들어 20 %)은 후술되는 후속 단계에서 적층된다.In this example, the interconnect element 854 is a multilayer composite interconnect element (see FIG. 2A) and is coated with a copper layer (not shown) and nickel cobalt having a Ni: Co ratio of preferably 90:10. Alloy) layer (not shown) and also a gold (wire) core coated with a copper layer (not shown). The nickel layer is laminated only to the majority (eg 80%) of the desired final thickness, and the remaining small portion (eg 20%) of the nickel thickness is deposited in subsequent steps described below.

이러한 예에서, 타일 기판(852)에는 연마 멈치로서 기능하는 (도시된) 상부면으로부터 연장된 다수의 필라형(pillar-like) 구조물(856)이 제공된다. 이러한 다수의 연마 멈치를 갖는 것이 필요하지는 않으며, 이들은 기판(예를 들어 세라믹)과 동일한 제질로 용이하게 제조될 수도 있으며, (후술되는) 연마후 제거될 수도 있다.In this example, the tile substrate 852 is provided with a plurality of pillar-like structures 856 extending from the top surface (shown) that serve as a polishing stop. It is not necessary to have many of these polishing stops, they may be easily manufactured with the same material as the substrate (eg ceramic) and may be removed after polishing (described later).

그 후, 타일 기판(854)은 타일 기판(852)의 상부면으로부터 연장된 상호 접속 소자(852)를 지지하는 기능을 하는 예를 들어 열 용융 가능하고 용해 가능한 폴리머(thermally-meltable, solution soluble polymer)와 같은 적절한 주조재(858)로 주조(cast)된다. 그 후 오버몰딩된 기판의 (도시된) 상부면은 예를 들어 주조재의 상부면에 (도시된 바와 같이) 하향 가압되는 연마 휠(860)로 연마된다. 상술된 연마 멈치(858)는 점선 라벨 P에 의해 표시된 바와 같이 연마 휠의 최종 위치를 결정한다. 이러한 방식으로, 상호 접속 소자(854)의 팁(도시된 상단부)은 서로 대체로 완전히 같은 평면이 되도록 연마된다.Thereafter, the tile substrate 854 is, for example, a thermally-meltable, solution soluble polymer that functions to support the interconnect element 852 extending from the top surface of the tile substrate 852. Cast into a suitable casting material 858, such as < RTI ID = 0.0 > The top surface (shown) of the overmolded substrate is then polished, for example, with a polishing wheel 860 pressed down (as shown) to the top surface of the cast material. The polishing stop 858 described above determines the final position of the polishing wheel as indicated by the dashed label P. In this way, the tips (top end shown) of the interconnection elements 854 are polished to be generally completely flush with one another.

상술된 바와 같이, 기구(예를 들어 차동 스크루 또는 자동 기구)가, 장착된 타일로부터 연장된 탄성 접점 구조물의 팁이 시험되는 반도체와 같은 평면이 되도록 그리고 스프링(프로브) 소자의 팁이 웨이퍼와 대체로 동시에 접하도록 평탄화되는 것을 보장하기 위해, 공간 변환기 기판을 향하게 하는 전체 프로브 카드 조립체(500)에 제공된다. 확실히, 연마에 의해 (또는 다른 적절한 수단에 의해) 평탄화된 팁으로 시작하는 것은 이러한 중요한 목적을 달성하는 데 기여한다. 특히, 프로브 소자(854)의 팁이 시작되는 동일 평면에 있는(coplanar to begin with) 것을 보장함으로써, 타일 부품으로부터 연장된 프로브 소자(854)의 팁 내에 (가요성(compliance)에 의해) 비 평탄도를 수용하도록 인터포저 부품(534)에 부여된 제한 조건이 완화(감소)된다.As described above, the instrument (eg differential screw or automatic instrument) is such that the tip of the elastic contact structure extending from the mounted tile is flush with the semiconductor being tested and the tip of the spring (probe) element is generally in contact with the wafer. To ensure flattening at the same time, it is provided in the entire probe card assembly 500 facing the space transducer substrate. Certainly, starting with a tip flattened by polishing (or by other suitable means) contributes to achieving this important purpose. In particular, by ensuring that the tip of the probe element 854 is coplanar to begin with, it is non-flat (by flexibility) within the tip of the probe element 854 extending from the tile part. Constraints placed on interposer component 534 are relaxed (reduced) to accommodate the angle.

연마에 의해 상호 접속 (예를 들어 프로브) 소자의 팁을 평탄화시킨 후, 주조재(858)가 적절한 용매로 제거된다. (연마 멈치(856)는 이 때 제거될 것이다.) 주조재는 공지되어 있으며, 용매도 그러하다. 간단히 용융되어 제거될 수 있는 왁스와 같은 주조재가 연마를 위해 프로브 소자(854)를 지지하도록 사용될 수 있는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 이러한 방식에서, 타일(852)의 스프링 소자(854)는 상술된 팁 구조물(840)을 수납하도록 준비된다.After polishing the tip of the interconnect (eg probe) element by polishing, the cast material 858 is removed with a suitable solvent. (Polishing stop 856 will be removed at this time.) Castings are known, as are solvents. It is within the scope of the present invention that a casting material, such as wax, which can be simply melted and removed, can be used to support the probe element 854 for polishing. In this manner, the spring element 854 of the tile 852 is prepared to receive the tip structure 840 described above.

연마 작업의 유익한 부수적인 효과는 복합 상호 접속 소자인 상호 접속 소자(854)의 금 와이어 스템(코어)을 오버코팅하는 재질이 팁에서 제거되어 금 코어가 노출될 것이라는 점이다. 복합 상호 접속 소자의 팁에 팁 구조물(840)을 경납땜하는 것이 바람직하기 때문에, 노출된 금 재질을 경납땜하는 것이 바람직하다.A beneficial side effect of the polishing operation is that the material overcoating the gold wire stem (core) of the interconnect element 854, which is a composite interconnect element, will be removed from the tip to expose the gold core. Since it is desirable to braze the tip structure 840 to the tip of the composite interconnect element, it is desirable to braze the exposed gold material.

복합 상호 접속 소자에 소정의 전체 니켈 두께의 상술된 남아 있는 작은 부분(예를 들어 20 %)을 제공하도록 복합 상호 접속 소자(854)를 하나의 추가의 도금 단계, 즉, 니켈 도금을 우선 수행함으로써 팁 구조물(840)을 받도록 타일 기판(852)을 또한 준비하는 것이 양호하다. 필요 시, 상술된 노출된 금 팁(이전 문단 참조)은 이러한 추가의 도금 단계 중 마스킹될 수 있다.By first performing a further plating step, i.e., nickel plating, on the composite interconnect element 854 to provide the composite interconnect element with the remaining remaining small portion (e.g. 20%) of the desired overall nickel thickness. It is also desirable to prepare the tile substrate 852 to receive the tip structure 840. If desired, the above-described exposed gold tip (see previous paragraph) can be masked during this additional plating step.

팁 구조물(840)을 갖는 희생 기판(822)은 준비된 타일 기판(852)에 지지되도록 된다. 도8F에서 도시된 바와 같이, 팁 구조물(840)(명확한 도시를 위해 도8F에서는 단지 두 개의 팁 구조물이 도시됨)은 표준 플립 칩 기술(standard flip-chip techniques, 예를 들어 스플릿 프리즘(split prism))을 사용하여 자유 직립성 상호 접속 소자(854)의 팁과 정렬되며, 조립체는 연결 재질(844)을 재유동시키도록 경납땜 로를 통과되며, 그에 의해, 접점 구조물(854)의 단부에 미리 제조된 팁 구조물(840)을 연결(예를 들어 경납땜)시킨다.The sacrificial substrate 822 with the tip structure 840 is adapted to be supported by the prepared tile substrate 852. As shown in FIG. 8F, tip structure 840 (only two tip structures are shown in FIG. 8F for clarity) is a standard flip-chip technique, for example split prism. ) Is aligned with the tip of the free upright interconnect element 854, the assembly is passed through a brazing furnace to reflow the connecting material 844, whereby it advances to the end of the contact structure 854. The manufactured tip structure 840 is connected (eg brazed).

이러한 기술이 비 탄성 접점 구조물, 탄성 접점 구조물, 복합 상호 접속 소자, 단일 상호 접속 소자 등의 단부에 미리 제조된 팁 구조물을 연결(예를 들어 경납땜)시키도록 사용될 수 있는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.It is within the scope of the present invention that such techniques can be used to connect (eg, braze) prefabricated tip structures to the ends of non-elastic contact structures, elastic contact structures, composite interconnect elements, single interconnect elements, and the like. have.

최종 단계에서, 임의의 적절한 방식으로 희생 기판(822)이 제거되어, 도8G에서 도시된 바와 같이 미리 제조된 팁 구조물(840)을 각각 갖는 다수의 자유 직립성 상호 접속 소자(854)를 갖는 타일 기판(852)으로 된다. (연결 재질(844)은 상호 접속 소자(854)의 단부 부분 상에 필렛으로 재유동된다.)In the final step, the sacrificial substrate 822 is removed in any suitable manner, with the tile substrate having a plurality of free upright interconnect elements 854 each having a prefabricated tip structure 840 as shown in FIG. 8G. (852). (The connecting material 844 is reflowed into the fillet on the end portion of the interconnect element 854.)

경납땜(납땜) 페이스트(844)가 생략되며, 대신에, 공용(eutectic) 재질(예를 들어 금-주석)의 층이 접점 팁(840)을 장착하기 전 탄성 접점 구조물에 도금되는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.The brazing paste 844 is omitted, and instead, the layer of eutectic material (eg, gold-tin) is plated on the elastic contact structure prior to mounting the contact tip 840. Is in the range of.

대 기판 상의 타일의 정렬Alignment of tiles on a substrate

상술된 바와 같이, 전체 반도체 웨이퍼와 같은 상대적으로 큰 표면 면적을 갖는 다른 전자 부품에 압력 연결부를 형성하는 것을 용이하게 하여 수행될 웨이퍼 레벨 번-인(WLBI, Wafer-Level Burn-In)과 같은 프로세스를 가능하게 하도록, 프로브 카드 조립체의 공간 변환기 기판과 같은 상대적으로 대 기판(예를 들어 622)에는 표면(예를 들어 620) 상에 스프링 접점부를 갖는 다수의 상대적으로 작은 타일이 제공될 수도 있다.As described above, a process such as wafer level burn-in (WLBI) to be performed by facilitating the formation of pressure connections in other electronic components with relatively large surface areas, such as entire semiconductor wafers. To enable this, a relatively large substrate (eg 622), such as a space transducer substrate of a probe card assembly, may be provided with a number of relatively small tiles with spring contacts on a surface (eg 620).

대 기판에 다수의 자유 직립성 스프링 소자를 각각 갖는 다수의 타일 장착 프로세스에서, 적절한 정렬이 유지되어야 한다.In many tile mounting processes, each with a large number of free upstanding spring elements on a substrate, proper alignment must be maintained.

1) z 축에서, 스프링 소자의 팁(말단, 자유단)에 대한 소정 높이(통상 같은 평면)를 유지; 그리고1) in the z axis, maintain a certain height (usually the same plane) relative to the tip (end, free end) of the spring element; And

2) x 및 y 축에서, 스프링 소자의 팁 사이의 소정 공간을 유지.2) In the x and y axes, maintain some space between the tips of the spring elements.

일반적으로, 타일 기판 상에 다수의 자유 직립성 스프링 소자를 제조하는 방법은 개개의 타일 상에 다수의 스프링 소자의 높이(z 축) 및 간격(x 및 y 축)이 대 기판에 타일을 장착하기 전 체크(검사)될 수 있다는 점이 중요하다. 잘못된 높이 또는 간격을 갖는 스프링 소자를 갖는 타일은 재작업되거나 또는 폐기될 수 있다.In general, a method of manufacturing a plurality of free upright spring elements on a tile substrate is known in that the height (z-axis) and spacing (x and y-axis) of the plurality of spring elements on an individual tile is greater than before mounting the tile to the substrate. It is important that it can be checked. Tiles with spring elements with the wrong height or spacing can be reworked or discarded.

상기에서 도6A에 대해 기술한 바와 같이, 다수의 타일(예를 들어 620)이 땜납을 재유동시킴으로써 대 기판(예를 들어 622)에 장착될 수 있다. 크고 주위 깊게 (예를 들어, 석판 인쇄로) 위치된 땜납 형상(예를 들어 628, 626)은 기판에 대해 타일의 x-y 정렬을 대체로 제어한다. 그리고 사용된 땜납의 양을 주의 깊게 제어함으로써, 타일의 후방(예를 들어 602b)과 대 기판(예를 들어 622)의 전방 면 사이의 공간에 대한 대체적인 제어를 실행할 수 있다. 상술된 바와 같이, 이 때문에 자유 직립성 스프링 소자의 팁은 타일 기판의 후방 면에 대해 결정적이다는 것으로 추정된다.As described above with respect to Figure 6A, a number of tiles (e.g. 620) can be mounted to the base substrate (e.g. 622) by reflowing the solder. Large, deeply located solder shapes (eg, lithography) (eg 628, 626) generally control the x-y alignment of the tiles with respect to the substrate. And by carefully controlling the amount of solder used, it is possible to implement alternative control over the space between the back of the tile (eg 602b) and the front face of the counter substrate (eg 622). As mentioned above, it is assumed for this reason that the tip of the free standing spring element is crucial for the rear face of the tile substrate.

도9A은 대 기판(904)과 적절히 정렬된 다수(그 중 세 개가 도시됨)의 타일 기판(902)(620 참조)을 유지하기 위한 다른 기술(900)을 도시한다. 이 경우에, 대 기판(904)의 전방(도시된 상부) 면에는 개별 타일(902)을 수납하는 크기로 되어 서로 소정의 x-y 정렬로 그들을 유지하는 다수(그 중 세 개가 도시됨)의 리세스(웰(well))가 제공된다. 도6A에서와 같이, 땜납의 부피의 주의 깊은 제어에 의해 타일의 후방 면과 기판(904)의 전방 면 사이의 반복 가능한 z 축(도면에서 수직) 간격을 보장할 수 있다. 대 기판(904)에 대해 복잡성 수준을 증가시키기 때문에 이러한 기술은 일반적으로 선호되지 않는다.9A illustrates another technique 900 for holding a plurality of tile substrates 902 (see 620), suitably aligned with a large substrate 904. In this case, a number of recesses (three of which are shown) are sized to accommodate the individual tiles 902 on the front (top shown) side of the substrate 904 to hold them in a predetermined xy alignment with each other. (Well) is provided. As in Figure 6A, careful control of the volume of the solder can ensure a repeatable z axis (vertical in the figure) between the rear face of the tile and the front face of the substrate 904. This technique is generally not preferred because it increases the level of complexity for the substrate 904.

도9B은 대 기판(924)(904 참조)과 적절히 정렬되어 다수(그 중 세 개가 도시됨)의 타일 기판(922)을 유지하기 위한 다른 기술(920)을 도시한다. 이 경우, 전방(도시된 상부) 면에는 소성 모드가 아닌 탄성 모드에서 주로 작동되는 방식(예를 들어 재질, 스프링 형상)으로 미리 제조되는 다수의 자유 직립성 스프링 접점부(926)가 각각 제공된다. 타일(922)의 후방(도시된 하부) 면에는 소정 변형 모드에서 대체로 작동하는 방식으로 제조된 다수(그 중 두개가 도시됨)의 접점 소자(928)가 각각 제공된다. (이러한 접점 소자(928)는 가요성 연결부(compliant connections)라 한다.) 타일(922)은 임의의 적절한 방식으로 기판(924)에 납땜되며, 표면 장력은 타일을 서로 x-y 정렬되게 유지할 것이다. 많은 스프링 소자(926)의 팁(도시된 상단부)의 동일 평면성(coplanarity)을 성립시키기 위해, 압력 판(930)이 모든 스프링 소자(926)와 접점이 이루어질 때까지 스프링 소자의 팁에 대해 하향으로 가압된다. 스프링 소자(928)의 소성 변형에 의해 개개의 타일이 z축에서 하향으로 이동될 수 있을 것이다. 모든 스프링 소자(926)의 팁이 같은 평면에 있는 것을 보장한 후, 압력 판(930)이 제거되며, 타일(922)은 예를 들어 에폭시와 같은 포팅 컴파운드(도시되지 않음)에 의해 고정될 수 있다. 포팅 컴파운드는 타일과 기판 사이의 공간을 적어도 언더필(underfill)하여야 하며, (자유 직립성 스프링 접점부(926)의 하부가 덮일 정도로) 타일을 또한 덮을 수도 있다. 많은 타일 기판(922) 중 하나를 재작업(제거 및 교환)하는 것은 전도성이 없기 때문에 이러한 기술은 일반적으로 선호되지 않는다.FIG. 9B illustrates another technique 920 for holding a large number of tile substrates 922 (three of which are shown) in proper alignment with the large substrate 924 (see 904). In this case, the front (upper shown) face is provided with a plurality of free upright spring contact portions 926, each of which is prefabricated in a predominant manner (e.g., material, spring shape) which is primarily operated in an elastic mode rather than a firing mode. The back (lower shown) face of the tile 922 is each provided with a plurality of contact elements 928 (two of which are shown) fabricated in a manner that generally operates in a predetermined deformation mode. (These contact elements 928 are referred to as compliant connections.) The tile 922 is soldered to the substrate 924 in any suitable manner, and the surface tension will keep the tiles x-y aligned with each other. In order to establish the coplanarity of the tip (top end shown) of many spring elements 926, the pressure plate 930 is downwardly directed against the tip of the spring element until it is in contact with all spring elements 926. Is pressurized. Plastic deformation of the spring element 928 may allow individual tiles to move downward in the z axis. After ensuring that the tips of all spring elements 926 are in the same plane, the pressure plate 930 is removed and the tile 922 can be fixed by a potting compound (not shown), for example epoxy. have. The potting compound should at least underfill the space between the tile and the substrate, and may also cover the tile (so that the bottom of the free standing spring contact 926 is covered). This technique is generally not preferred because reworking (removing and replacing) one of many tile substrates 922 is not conductive.

예를 들어 도9A 내지 도9B에서 도시된 바와 같이, 타일 기판(902, 922)은 (예를 들어 도9A에서) 약간의 공간 변환을 달성하며, 땜납 볼은 자유 직립성 스프링 접점부(도8A 참조)에 기초한 것보다 이격되어 있다. 본 발명의 이들 및 다른 실시예에서 스프링 접점부가 땜납 볼과 동일하거나 그보다 간격(피치)이 큰 것은 본 발명의 범위 내에 있다.For example, as shown in Figures 9A-9B, the tile substrates 902, 922 achieve some spatial conversion (e.g., in Figure 9A) and the solder balls are free standing spring contacts (see Figure 8A). Spaced apart from the base). In these and other embodiments of the invention it is within the scope of the invention for the spring contact portion to be equal to or greater than the solder ball (pitch).

도9C은 다수(그 중 세 개가 도시됨)의 타일 기판(942)(922 참조)을 서로 적절히 z축 정렬되어 유지하기 위한 다른 기술(940)을 도시한다. 명확한 도시를 위해, 대 기판(예를 들어 904, 924) 및 타일 기판의 후방(도시된 하부)면 상의 연결부(예를 들어 납땜 볼)는 도면에서 생략되었다.9C shows another technique 940 for keeping a number (three of which are shown) tile substrates 942 (922) properly z-axis aligned with each other. For clarity of illustration, the base substrates (eg 904, 924) and the connections (eg solder balls) on the rear (shown bottom) face of the tile substrate have been omitted from the figures.

이러한 예에서, 타일 기판(942)의 측면 모서리는 오목 형상(946)과 결합되는 볼록 형상(944)과 같은 상호 로킹되는 설부 및 홈 형상이 제공된다. 예를 들어, 정삭각 또는 직사각 타일 기판의 인접 측면 모서리는 오목 형상을 가지며, 남아 있는 두 개의 인접 측면 모서리는 볼록 형상을 가질 것이다. 이러한 기술은 타일 기판의 복잡성 수준과 관련되어 재작업이 문제가 되기 때문에 일반적으로 선호되지 않는다.In this example, the side edges of the tile substrate 942 are provided with interlocking tongue and groove shapes, such as the convex shape 944 that engages with the concave shape 946. For example, adjacent side edges of a right angle or rectangular tile substrate will have a concave shape, and the remaining two adjacent side edges will have a convex shape. This technique is generally not preferred because rework is problematic in relation to the level of complexity of the tile substrate.

상술된 모든 기술에서, 타일 상의 스프링 접점부의 팁의 정렬을 유지하는 목표가 약간 간접적으로, 즉, 다수의 타일 기판이 장착되는 대 기판의 전방면을 마주하는 타일 기판의 후방 측면 그리고/또는 모서리의 정렬을 제어함으로써, 접근(addressed)된다.In all the techniques described above, the goal of maintaining the alignment of the tips of the spring contacts on the tiles is slightly indirect, ie the alignment of the rear sides and / or edges of the tile substrate facing the front surface of the substrate against which the multiple tile substrates are mounted. By controlling it, it is addressed.

보다 직접적인 방법은 스프링 소자의 팁이 타일 기판의 후방 면의 정렬에 관계없이 적절히 정렬되며, 타일 기판의 후방 면이 단지 대 기판과 적절한 연결성을 보장하도록 정렬되는 것을 보장하는 것이다.A more direct method is to ensure that the tip of the spring element is properly aligned regardless of the alignment of the rear face of the tile substrate, and that the rear face of the tile substrate is just aligned to ensure proper connectivity with the counter substrate.

도9D는 다수(그 중 세 개가 도시됨)의 타일(962)(600 참조)이 후방 면에 의해서가 아니라 전방(도시된 상부) 면에 의해 서로 정렬된다. 각 타일(962)은 상부면으로부터 연장된 다수(그 중 두 개가 도시됨)의 스프링 접점부(964)를 가지며, 후방 면 상에 땜납 볼(또는 패드(966))이 제공된다. 타일 기판(962)은 스프링 접점부(964) 장착 전 주의 깊게 검사될 수 있으며, 스프링 접점부(964)는 고도로 제어되는 방식으로 타일 기판의 표면 상에 제조(또는 특수 기판 상에 그리고 타일 기판으로 집단 장착)될 수 있으며, 또는 단지 양호한 타일이 대 기판(968)(622 참조)에 조립되는 것을 보장하도록 스프링이 장착된 타일이 용이하게 검사될 수 있는 것으로 추정된다. 일반적으로, 다수의 스프링 접점부를 기판(962)의 표면 상에 제작하는 것이 상대적으로 단순하고 신뢰성이 있게(반복 가능하게) 되며, 각각의 스프링 접점부(964)는 이상에서 개시된 기술(예컨대, 도2A 참조)에 따라 상기 스프링 접점부의 선단이 상호 잘 정렬된(이격된) 상태로 기판(962)의 표면 위로 소정의 높이까지 연장한다. 이러한 기술은 통상 바람직하지 않다.9D shows that a number (three of which are shown) tiles 962 (see 600) are aligned with each other by the front (top shown) face, not by the rear face. Each tile 962 has a number of spring contacts 964 (two of which are shown) extending from the top surface, and solder balls (or pads 966) are provided on the rear surface. The tile substrate 962 can be carefully inspected prior to mounting the spring contact 964, the spring contact 964 being fabricated on the surface of the tile substrate (or on a special substrate and into the tile substrate) in a highly controlled manner. It can be assumed that the spring loaded tiles can be easily inspected to ensure that only good tiles are assembled to the substrate 968 (see 622). In general, fabrication of a plurality of spring contacts on the surface of the substrate 962 is relatively simple and reliable (repeatable), and each spring contact 964 is a technique described above (eg, FIG. 2A) extends to a predetermined height above the surface of the substrate 962 with the ends of the spring contacts well aligned (spaced apart). Such techniques are usually undesirable.

스티프너 기판(970)이 제공되고, 이를 통과하는 다수의 구멍(972)을 갖는다. 상기 구멍 위치에 대한 아주 높은 정도의 정밀도는 그 위치들을 석판술 성형에 의해 달성된다. 스티프너(970)는 상대적으로 견고한 절연 재료이거나 또는 절연 재료로 덮인 금속 기판일 수도 있다.Stiffener substrate 970 is provided and has a number of holes 972 therethrough. A very high degree of precision for the hole locations is achieved by lithographic molding of those locations. Stiffener 970 may be a relatively rigid insulating material or a metal substrate covered with insulating material.

이러한 경우, 타일 기판(962)은 전방(도시된 바에 의하면, 상부) 표면에 의해 후방(도시된 바에 의하면, 하부) 표면으로 장착되고, 각각의 스프링 접점부(964)는 스티프너 기판(970) 내의 구멍(972) 중의 대응되는 구멍을 통해 연장한다. 이는 적절한 (도시되지 않은) 접착제로써 제조될 수도 있고, 스티프너 기판에 타일을 장착하는 공정 중에 스프링 접점부의 선단이 타일간 상호 정렬되는 것을 보장하도록 가시화 시스템이 사용될 수 있다. 다시 말하면, 이는 아주 정밀하게 용이하게 달성될 수 있다.In this case, the tile substrate 962 is mounted to the back (bottom, as shown) surface by the front (top, as shown) surface, and each spring contact 964 is within the stiffener substrate 970. It extends through the corresponding hole in the hole 972. It may be manufactured with a suitable (not shown) adhesive, and a visualization system may be used to ensure that the tips of the spring contact portions are inter-aligned between tiles during the process of mounting the tiles to the stiffener substrate. In other words, this can be easily accomplished with great precision.

모든 타일 기판(962)이 스티프너 기판과 (x-y로) 정렬되어 상기 기판에 부착된 후, 타일/스티프너 조립체는 대 기판(968)의 전방(상부 도시 방향) 표면 상의 땜납 볼(966) 및 대응 패드(976)와 같이 임의의 적절한 방법으로 대 기판(968)에 장착될 수 있다.After all tile substrates 962 have been aligned (in xy) with the stiffener substrates and attached to the substrates, the tile / stiffener assemblies are then solder ball 966 and corresponding pads on the front (top shown) surface of the substrate 968. The substrate 968 can be mounted in any suitable manner, such as 976.

타일(962)이 일시적인 방법으로 스티프너 기판(970)에 부착되고, 그 결과 타일(962)의 조립체가 대 기판(968)에 장착되었다면 스티프너 기판(970)이 제거될 수 있다는 것은 본 발명의 범위에 속하게 된다.It is within the scope of the present invention that the tile 962 may be attached to the stiffener substrate 970 in a temporary manner, such that the stiffener substrate 970 may be removed if the assembly of the tile 962 is mounted to the base substrate 968. It belongs.

재작업(개별 타일을 대 기판 상으로부터 제거하는 작업)을 위해, 영구 장착된 스티프너 기판의 경우에 스티프너/타일의 전체 조립체는 (땜납 제거와 같이) 대 기판으로부터 제거될 수 있고, 개별 타일(들)이 교체될 수 있고, 상기 조립체가 대 기판 상에 재장착될 수 있다. (대 기판의 타일의) 최종 조립체의 일부가 아닌 임시 스티프너 기판의 경우, 개별 타일(들)은 제거될 수 있고, 교체 타일(들)은 스티프너 기판(970)과 동일하거나 작은(단지 몇 개의 인접 타일을 덮는) 크기의 (도시되지 않은) 재작업 스티프너 기판을 이용하여 설치될 수 있다.For rework (removal of individual tiles from the substrate to the substrate), in the case of permanently mounted stiffener substrates, the entire assembly of stiffeners / tiles can be removed from the substrate (such as solder removal) and the individual tile (s) ) Can be replaced and the assembly can be remounted on the substrate. For temporary stiffener substrates that are not part of the final assembly (of the tiles of the substrate), the individual tile (s) may be removed and the replacement tile (s) may be less than or equal to the stiffener substrate 970 (only a few adjacent It can be installed using a rework stiffener substrate (not shown) of size) that covers the tile.

예컨대 도9A 내지 도9D에 도시된 바와 같이, 자유 직립 스프링은 (도1E에 비해) C자형이다. 자유 직립 스프링 소자가 임의의 형태일 수도 있고 복합 연결 소자 또는 단일 연결 소자일 수도 있다는 것은 본 발명의 범위에 속한다.For example, as shown in Figures 9A-9D, the free standing spring is C-shaped (relative to Figure 1E). It is within the scope of the present invention that the free standing spring element may be of any shape and may be a composite connecting element or a single connecting element.

멤브레인 타일Membrane tile

그 표면으로부터 연장하는 (단일 또는 복합) 스프링 접점부 외의 다른 접점부를 갖는 다수의 타일이 전술한 효과가 동일하게 발생하도록 웨이퍼-레벨 번-인 등을 수행하기 위한 목적으로 대 기판 상에 조립될 수 있다는 것은 본 발명의 범위에 속한다.Multiple tiles with contacts other than (single or composite) spring contacts extending from the surface thereof may be assembled on a substrate for the purpose of performing wafer-level burn-in or the like such that the above-described effects occur equally. It is within the scope of the present invention.

예를 들면, 전술한 미국 특허 제5,180,977호(허프) 및 제5,422,574호(키스터)에 개시된 바와 같은 전형적인 멤브레인 프로브를 고려한다. 허프의 특허에 개시된 바와 같이, 멤브레인 프로브는 얇은 유전체 필름, 예컨대 멤브레인 상의 통상 접점부 범프(bump)로 불리는 미세 접점부(microcontact)의 열로 구성될 수도 있다. 각각의 접점부 범프에 있어서, 미세 스트립 전달 라인은 성능 기판(프로브 카드)에 전기적 접속용 멤브레인 상에 형성된다. 접점부 범프는 금속 도금 방법에 의해 형성되어, 높은 프로브 밀도로 많은 개수의 접점부를 발생시키도록 형성될 수 있다. 키스터에 개시된 바와 같이, 멤브레인 프로브는 얇은 가요성 전기 필름 멤브레인의 돌출부 상의 미세 접점부의 열을 통상 구비한다. 상기 멤브레인은 그 내부의 삼각형 릴리프(relief)에 의해 분리되는 중앙 접점부 범프 영역과 다수의 신호 접속부를 가질 수 있다. 멤브레인 내의 삼각형 릴리프의 시스템은 상기 중앙 접점부 범프 영역이 프로브 카드의 일반적인 평면 위로 상승할 수 있도록 상기 멤브레인이 줄어들 수 있게 한다.For example, consider a typical membrane probe as disclosed in the aforementioned US Pat. Nos. 5,180,977 (Huff) and 5,422,574 (Kister). As disclosed in Huff's patent, a membrane probe may consist of a thin dielectric film, such as a row of microcontacts, commonly referred to as contact bumps, on a membrane. For each contact bump, a fine strip transfer line is formed on the membrane for electrical connection to the performance substrate (probe card). The contact bumps may be formed by a metal plating method to generate a large number of contact parts with a high probe density. As disclosed in Kister, membrane probes typically have a row of fine contacts on the protrusion of a thin flexible electrical film membrane. The membrane may have a central contact bump area and a plurality of signal connections separated by a triangular relief therein. The system of triangular relief in the membrane allows the membrane to shrink so that the center contact bump area can rise above the general plane of the probe card.

도10A 및 도10B는 본 발명의 대체 실시예(1000)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 타일 기판(1002)은 링(예컨대, 정사각형 링) 또는 중실 기판이 아니라 중앙 개구(1004)를 갖는 프레임과 같이 형성될 수 있다.(예컨대, 도면 부호 902, 922, 942, 962와 비교됨) 선택적으로, 중앙 개구(1004)는 도10C에 도시된 타일 기판(1002)으로 도시된 단순히 중실 기판 내의 홈진 중앙 영역이 될 수 있다.10A and 10B show an alternative embodiment 1000 of the present invention. As shown, the tile substrate 1002 may be formed like a frame having a central opening 1004, rather than a ring (eg, a square ring) or a solid substrate (eg, reference numerals 902, 922, 942, 962). Optionally, the central opening 1004 may be simply a grooved central region in the solid substrate shown by the tile substrate 1002 shown in FIG. 10C.

얇은 유전체 필름(1006)은 타일 프레임(1002)의 (도면에 도시된 방향으로) 상부면을 가로질러 장착되고 멤브레인으로 기능한다. 선택적으로, 얇은 유전체 필름(1006)은 도10D에 도시된 바와 같이 타일 프레임(1002b)의 상반부(1008a) 및 하반부(1008b)의 2개의 반부 사이에 끼워질 수 있다.Thin dielectric film 1006 is mounted across the top surface (in the direction shown in the figure) of tile frame 1002 and functions as a membrane. Optionally, a thin dielectric film 1006 may be sandwiched between two halves of the upper half 1008a and the lower half 1008b of the tile frame 1002b as shown in FIG. 10D.

다수의(도시된 많은 것들 중에 4개의) 접점부 범프(1010)는 멤브레인(1006)의 (도시된 방향으로) 상부면 상에 형성된다.[도10D에 도시된 바와 같은 경우에 있어서, 접점부 범프(1010)가 적절한 방법으로 상부 링(1008a)의 평면을 초과하여 연장하는 것을 보장하는 것이 필요하다.A number of (four of many shown) contact bumps 1010 are formed on the top surface (in the direction shown) of the membrane 1006. In the case as shown in FIG. It is necessary to ensure that bump 1010 extends beyond the plane of top ring 1008a in a suitable manner.

신호 라인(1012)(예컨대, 미세 스트립 전달 라인)은 상기 멤브레인 상에 형성되고, 임의의 적절한 방법으로 성능 기판(프로브 카드)과 같은 (도시되지 않은) 대 기판으로의 전기적 접속을 위해 타일 프레임 또는 기판을 통해 연결된다. 한 실시예가 도10E에 도시되어 있는데, (1008a에 대비되는) 상부 타일 프레임 반부(1018a)를 구비한 타일 프레임(1002c)은 전도성 바이어스(1020, 1020a, 1020b; vias)와 땜납 범프(또는 패드; 1024)로 종단되는 라인(1022)을 구비한다. 도10E에 도시된 바와 같이, 최종 조립체[본 실시예에서는 상부 타일 프레임 반부(1018a), 하부 타일 프레임 반부(1018b), 멤브레인(1006)]의 최하부 특징은 전술한 임의의 방법으로 (도시되지 않은) 대 기판에 개별 타일을 연결시키는 데에 사용되는 땜납 볼(1024) 등이다.Signal lines 1012 (e.g., fine strip transfer lines) are formed on the membrane, and in any suitable way, tile frames or for electrical connection to a substrate (not shown) such as a performance substrate (probe card) Connected through the substrate. One embodiment is shown in FIG. 10E, wherein the tile frame 1002c with the upper tile frame halves 1018a (as opposed to 1008a) includes conductive vias 1020, 1020a, 1020b (vias) and solder bumps (or pads); Line 1022 terminating 1024. As shown in Fig. 10E, the bottom features of the final assembly (in this embodiment, the top tile frame half 1018a, bottom tile frame half 1018b, membrane 1006) are not shown in any of the ways described above (not shown). Solder balls 1024 used to connect individual tiles to the substrate.

도10E가 양식화된 것이고 범프 접점부가 (도시된 방향으로) 최상부 특징이 되며 프로브 카드와 이들 접점부 범프 사이의 접속을 가능하게 하는 임의의 적절한 수단이 사용될 수도 있으며 또한 (도10C 내지 도10E의 모든 도면에서) 일래스토머가 멤브레인(1006) 후방에 사용될 수도 있다는 것을 당업자는 알 수 있다.10E is stylized and the bump contacts are characterized as topmost (in the direction shown) and any suitable means of enabling connection between the probe card and these contact bumps may be used (all of FIGS. 10C-10E). It will be appreciated by those skilled in the art that elastomers may be used behind the membrane 1006).

웨이퍼-레벨 번-인(WLBI)Wafer-Level Burn-In (WLBI)

전술한 바와 같이, 다수의 스프링 접점부 캐리어를 갖는 큰 타일 기판의 이점은 전체 반도체 웨이퍼가 (프로브 카드 조립체와 반도체 웨이퍼 사이의 단일 압력 연결로써) 단번에 (시험 및 번-인을 위해) 접점될 수 있도록 충분한 개수의 프로브 소자가 프로브 카드 조립체 상에 제공될 수 있다는 것이다. 본원에서 사용된 바와 같이, 웨이퍼-레벨 번-인이라는 용어는 상기의 방법으로 전체 반도체 웨이퍼 상에서 수행된 임의의 전기적 기능을 포함한다.As mentioned above, the advantage of large tile substrates with multiple spring contact carriers is that the entire semiconductor wafer can be contacted at once (for test and burn-in) (with a single pressure connection between the probe card assembly and the semiconductor wafer). Sufficient number of probe elements may be provided on the probe card assembly so as to be sufficient. As used herein, the term wafer-level burn-in includes any electrical function performed on the entire semiconductor wafer in the above manner.

도11A는 웨이퍼-레벨 번-인을 달성하는 기술의 실시예(1100)를 도시한다. 이것으로만 제한되지는 않으나 (도시된 바와 같이) 자유 직립 스프링 접점부 또는 멤브레인 타일의 접점부 범프(1000) 등을 포함하는 프로브 소자(1106)를 갖는 다수의 (도시된 많은 것 중 6개의) 타일(1102)은 (도5에 대비된) 프로브 카드 조립체의 공간 변환기(space transformer)일 수도 있는 대 기판(1104)에 장착된다. 다수의 (도시된 많은 것 중 6개의) 반도체 다이(1108)는 반도체 웨이퍼(1110) 상에 위치된다. 본 실시예에서, 각 타일(1102)은 소정의 반도체 다이(1108)와 결합(정렬)되고, 따라서 프로브 소자(1106)는 반도체 다이 상의 관심 있는 결합 패드에 대응되는 패턴으로 배치된다.11A illustrates an embodiment 1100 of a technique for achieving wafer-level burn-in. Although not limited to this (as shown) a number of (6 of many shown) with probe elements 1106 including free upright spring contacts or contact bumps 1000 of membrane tiles, and the like. Tile 1102 is mounted to base substrate 1104, which may be a space transformer of the probe card assembly (as compared to FIG. 5). A number of (6 of many shown) semiconductor die 1108 are located on the semiconductor wafer 1110. In this embodiment, each tile 1102 is coupled (aligned) with a predetermined semiconductor die 1108 and thus the probe elements 1106 are arranged in a pattern corresponding to the bonding pad of interest on the semiconductor die.

도11B는 웨이퍼-레벨 번-인을 달성하기 위한 기술의 다른 실시예(1120)를 도시한다. 프로브 소자(1126; 또한 이것으로만 제한되지는 않으나 자유 직립 스프링 접점부 또는 멤브레인 타일의 접점부 범프 등을 포함하는) 다수의 (도시된 많은 것 중에서 3개의) 타일(1122a, 1122b, 1122c)은 (다시, 공간 변환기 또는 프로브 카드 조립체일 수도 있는) 대 기판(1124) 상에 장착된다. 다수의 (도시된 많은 것 중에서 6개의) 반도체 다이(1128a-1128f)는 반도체 웨이퍼(1130) 상에 위치된다. 본 실시예에서, 각각의 타일(1122a-1122c)은 2개의 인접 반도체 다이(1128a-1128f)와 결합(정렬)된다. 타일(1122a)은 2세트의 프로브 소자(1126)를 구비하며, 각 세트는 2개의 대응되는 반도체 다이(1128a, 1128b) 중의 하나에 관심 있는 결합 패드에 대응되는 패턴으로 배치된다. 타일(1122b)은 2세트의 프로브 소자(1126)를 구비하고 있으며, 각 세트는 2개의 대응되는 반도체 다이(1128c, 1128d) 중의 하나에 관심 있는 결합 패드에 대응되는 패턴으로 배치된다. 타일(1122c)은 2세트의 프로브 소자(1126)를 구비하고 있으며, 각 세트는 2개의 대응되는 반도체 다이(1128e, 1128f) 중의 하나에 관심 있는 결합 패드에 대응되는 패턴으로 배치된다.11B shows another embodiment 1120 of a technique for achieving wafer-level burn-in. Probe element 1126 (also including, but not limited to, free upright spring contacts or contact bumps of membrane tiles, etc.) may include many (three of many shown) tiles 1122a, 1122b, 1122c. It is mounted on a substrate 1124 (which may again be a space transducer or a probe card assembly). A number of (six of the many shown) semiconductor dies 1128a-1128f are located on the semiconductor wafer 1130. In this embodiment, each tile 1122a-1122c is coupled (aligned) with two adjacent semiconductor dies 1128a-1128f. Tile 1122a has two sets of probe elements 1126, each set disposed in a pattern corresponding to the bond pad of interest in one of the two corresponding semiconductor dies 1128a, 1128b. Tile 1122b has two sets of probe elements 1126, each set disposed in a pattern corresponding to the bond pad of interest in one of the two corresponding semiconductor dies 1128c, 1128d. Tile 1122c has two sets of probe elements 1126, each set disposed in a pattern corresponding to the bond pad of interest in one of the two corresponding semiconductor dies 1128e, 1128f.

도11C는 웨이퍼-레벨 번-인을 달성하기 위한 기술의 다른 실시예(1140)를 도시한다. 프로브 소자(1106; 또한 이것으로만 제한되지는 않으나 자유 직립 스프링 접점부 또는 멤브레인 타일의 접점부 범프 등을 포함하는) 다수의 (도시된 많은 것 중에서 6개의) 타일(1142a-1142f)은 (다시, 공간 변환기 또는 프로브 카드 조립체일 수도 있는) 대 기판(1144) 상에 장착된다. 다수의 (도시된 많은 것 중에서 5개의) 반도체 다이(1148a-1148e)는 반도체 웨이퍼(1150) 상에 위치된다. 본 도면에서, 반도체 웨이퍼(1150)의 모서리가 도시되어 있고 전체 반도체 다이가 반도체 다이(1148a)의 (도시된 방향으로) 좌측으로 뿐만 아니라 반도체 다이(1148e)의 (도시된 방향으로) 우측으로 제작될 수 없다는 것을 나타낸다.11C shows another embodiment 1140 of the technique for achieving wafer-level burn-in. Probe element 1106 (also including but not limited to free upright spring contacts or contact bumps of membrane tiles, etc.) may include a number of (1 of 6 shown) tiles 1142a-1142f (again) , Mounted on a substrate to substrate 1144 (which may be a space transducer or a probe card assembly). A number of (five of many shown) semiconductor dies 1148a-1148e are located on the semiconductor wafer 1150. In this figure, the edges of the semiconductor wafer 1150 are shown and the entire semiconductor die is fabricated to the right of the semiconductor die 1148a (in the direction shown) as well as to the right of the semiconductor die 1148e (in the direction shown). Indicates that it cannot be.

본 실시예(1140)에서, 각각의 반도체 다이용의 타일이 (일반적으로) 존재하더라도 각 타일 상의 프로브 소자는 한 반도체 다이 상의 결합 패드의 단지 일부분만이 그리고 다른 인접 반도체 다이 상의 결합 패드의 일부분만이 접촉하도록 배치된다는 것이 배치된다. 예를 들면, 타일(1142b)의 프로브 소자는 반도체 다이(1148a)의 (도시된 방향으로) 좌측과 반도체 다이(1148b)의 (도시된 방향으로) 우측과 접점한다.In this embodiment 1140, the probe element on each tile only has a portion of the bond pad on one semiconductor die and a portion of the bond pad on another adjacent die even if there is (typically) a tile for each semiconductor die. It is arranged that it is arranged to be in contact. For example, the probe elements of tile 1142b are in contact with the left side (in the direction shown) of the semiconductor die 1148a and the right side (in the direction shown) of the semiconductor die 1148b.

타일(1142a)은 반도체 웨이퍼의 모서리에서 사용할 수 없는 다이 지점 위로 연장하고, 반도체 다이(1148a)의 (도시된 방향으로) 좌측 부분과 단지 접점할 필요가 있다. 따라서, 타일(1142a)은 완전한 세트의 프로브 소자를 구비할 필요는 없으나, 상기 타일의 대부분(1142b-1142e)과 상이하다. 타일(1142f)로부터 유사한 결과가 도출된다. 그러나, 타일(1142a, 1142f)은 타일(1142b-1142e)과 동일하다는 것은 본 발명의 범위에 속한다.Tile 1142a extends above the unusable die point at the edge of the semiconductor wafer and only needs to be in contact with the left portion (in the direction shown) of semiconductor die 1148a. Thus, tiles 1142a need not have a complete set of probe elements, but are different from most of the tiles 1142b-1142e. Similar results are derived from tile 1142f. However, it is within the scope of the present invention that tiles 1142a and 1142f are identical to tiles 1142b-1142e.

웨이퍼-레벨 번-인을 달성하기 위한 기술에 관한 상기 예(실시예)에 있어서, 반도체 웨이퍼 상의 모든 반도체 다이는 상호 설계 및 배치의 관점에서 동일하다는 것이 당연하다. 따라서, 타일은 [원주 방향 타일(1142a, 1142f)을 제외하고는] 일반적으로 상호 동일하다. 그러나, 프로브 소자의 동일하지 않은 배치를 갖는 다수의 동일하지 않은 타일이 웨이퍼-레벨 번-인 및 다수의 압접 접속이 필요한 다른 적용을 위한 대 기판에 장착될 수 있다는 것은 본 발명의 범위에 속한다.In the above example (embodiment) relating to a technique for achieving wafer-level burn-in, it is natural that all semiconductor dies on a semiconductor wafer are identical in terms of mutual design and placement. Thus, the tiles are generally identical to one another (except for the circumferential tiles 1142a and 1142f). However, it is within the scope of the present invention that multiple, non-identical tiles with dissimilar arrangements of probe elements can be mounted to a substrate for wafer-level burn-in and other applications requiring multiple pressure contact connections.

열팽창 계수의 고려Consideration of thermal expansion coefficient

전술한 바와 같이, 공간 변환기 소자(622)와 같은 프로브 카드 소자는 그 표면 상의 다수의 타일(600)과 함께 배치될 수 있고, 상기 각 타일은 타일 수준에서 용이하게 변형할 수 있는 다수의 스프링 접점부 소자(612, 614)와 또한 예컨대 웨이퍼-레벨 번-인을 용이하게 하기 위해 대 기판(예컨대, 프로브 카드 소자)의 표면에 연결된 플립-칩(flip-chip)을 지지한다.As mentioned above, a probe card element, such as spatial transducer element 622, may be disposed with a plurality of tiles 600 on its surface, each tile having a plurality of spring contacts that can be easily deformed at the tile level. Support sub-elements 612, 614 and also flip-chips connected to the surface of the substrate (e.g., probe card elements) to facilitate, for example, wafer-level burn-in.

이러한 노력에 있어서, 프로빙되는 소자를 포함한 관계된 다양한 소자의 열팽창 계수를 고려하는(예컨대, 프로브 카드의 열팽창 계수와 반도체 웨이퍼의 열팽창 계수를 일치시키는) 것이 종종 필요하다. 일반적으로, 공지된 바와 같이, 다양한 재료의 열팽창 계수는 그리-인바르-구리 라미네이트, 알루미늄 질화 세라믹(절연 재료), 및 유리 세라믹(절연 재료)을 포함하는 실리콘의 열팽창 계수와 (충분하게) 일치된다. 몰리브덴의 열팽창 계수는 세라믹과 유사하다.In this effort, it is often necessary to take into account the thermal expansion coefficients of the various devices involved, including the probed elements (eg, matching the thermal expansion coefficient of the probe card with that of the semiconductor wafer). In general, as is known, the coefficients of thermal expansion of various materials match (sufficiently) the coefficients of thermal expansion of silicon, including Gri-Invar-copper laminates, aluminum nitride ceramics (insulating materials), and glass ceramics (insulating materials). do. The thermal expansion coefficient of molybdenum is similar to that of ceramics.

도12A는 웨이퍼-레벨 번-인을 위한 것과 같이 프로브된 (도시되지 않은) 반도체 웨이퍼의 열팽창 계수와 충분히 일치하도록 전술한 프로브 카드 조립체의 열팽창 계수를 변경하는 방법으로 적절하게는 상기 조립체의 공간 변환기 소자인 (622에 대비되는) 대 기판(1204)에 (602에 대비되는) 다수의 (도시된 많은 것 중에서 하나의) 타일(1202)을 장착하기 위한, 또한 본 발명의 프로브 카드 조립체의 (504에 대비되는) 인터포저(interposer) 소자와 같은 다른 접속 소자(1206)로써 대 기판(1204)에 꼭 필요한 접속을 하기 위한 기술(1200)의 단면도이다.12A is a method of varying the coefficient of thermal expansion of a probe card assembly as described above to sufficiently match the coefficient of thermal expansion of a probed (not shown) semiconductor wafer, such as for wafer-level burn-in, as appropriate for the space transducer of the assembly. (504 of the probe card assembly of the present invention, for mounting a plurality of tiles (one of many shown) (120) Is a cross-sectional view of a technique 1200 for making the necessary connections to the substrate 1204 with other connection elements 1206, such as interposer elements.

다수의 (도시된 많은 것 중 6개의) 스프링 소자(1210)는 전술한 임의의 적절한 방법으로 그 상에 배치된 단자와 같이 타일 기판(1202)의 (도시된 방향으로) 상부면에 장착된다. 본 실시예에서, 타일 기판(1202)은 임의의 공간 변환을 수행하지 않는다. 타일 기판(1202)은 일 피치(공간)의 상부면 상의 단자와 다른 큰(조악한) 피치의 (도시 방향으로) 하부면 상의 단자를 갖는 대 기판(1204)의 (도시 방향으로) 상부면에 장착된 플립-칩이다. 대 기판(1204)은 적절하게는 전술한 프로브 카드 조립체의 전술한 공간 변환기 소자와 같은 다중 층 배선 기판이다.A number of (6 of many shown) spring elements 1210 are mounted to the top surface (in the direction shown) of the tile substrate 1202, such as terminals disposed thereon in any suitable manner described above. In the present embodiment, the tile substrate 1202 does not perform any spatial transformation. The tile substrate 1202 is mounted on the top surface (in the direction of the drawing) of the base substrate 1204 having terminals on the bottom surface (in the direction of drawing) that are different (coarse) pitch from the terminals on the top surface of one pitch (space). Flip-chip. The base substrate 1204 is suitably a multi-layered wiring substrate, such as the aforementioned space transducer element of the probe card assembly described above.

수동 기판(1220)은 적절한 접착제로써 대 기판(1204)의 (도시 방향으로) 하부면에 장착되고, 큰 (공간 변환) 기판(604)의 (도시 방향으로) 하부면 상의 단자와 정렬된 다수의 (도시된 많은 것 중 2개의) 개구(1226)를 구비한다. 수동 기판(1220)의 목적은 타일(1202) 조립체 및 공간 변환기(1204)의 열팽창 계수를 제어(변경)하는 것이고, 양호하게는 스프링 소자(1210)의 선단(도시된 바에 의하면, 상단부)에 의해 프로빙되는 소자의 열팽창 계수와 일치하는 것이다.Passive substrate 1220 is mounted to the bottom surface (in the direction of the drawing) of the base substrate 1204 with a suitable adhesive and is aligned with the terminals on the bottom surface (in the direction of the drawing) of the large (space conversion) substrate 604. With an opening 1226 (two of many shown). The purpose of the passive substrate 1220 is to control (modify) the coefficient of thermal expansion of the tile 1202 assembly and the space transducer 1204, preferably by the tip of the spring element 1210 (upper end as shown). This corresponds to the thermal expansion coefficient of the device being probed.

본 실시예에서, 수동 기판(1220)은 용이하게 입수할 수 있는 전기적으로 전도체인 구리/인바르/구리 라미네이트이다. 공간 변환기 기판의 하부면 상의 단자가 단락(short)되는 것을 방지하기 위해[이러한 경우, 후술하는 스프링 소자(1230)의 단락을 또한 방지하기 위해], 기판(1220)은 파릴린(parylene)과 같은 적절한 절연 재료(1224)로써 코팅된다.In this embodiment, the passive substrate 1220 is a readily available electrically conductive copper / invar / copper laminate. In order to prevent shorting of the terminals on the bottom surface of the space converter substrate (in this case, also to prevent shorting of the spring element 1230 which will be described later), the substrate 1220 is made of parylene. Coated with a suitable insulating material 1224.

(큰) 공간 변환기 기판(1204)의 (도시 방향으로) 하부 단자로의 접속은 스프링 소자(1230)가 연장할 수 있고 적절한 일래스토머 화합물(1234)에 의해 보유될 수 있는 개구를 갖는 지지 기판(1232)에 의해 소정의 상호 공간 관계로 유지되는 본 발명의 (도시된) 적절한 복합 접속 소자인 스프링 소자(1230)의 선단(도시된 바에 의하면, 상단부)으로써 수행된다.The connection of the (large) space converter substrate 1204 to the bottom terminal (in the illustrated direction) may have a support substrate having an opening through which the spring element 1230 can extend and be held by a suitable elastomeric compound 1234. It is performed as the tip of the spring element 1230 (shown in the upper end), which is a suitable composite connection element (shown) of the present invention maintained in a predetermined interspatial relationship by 1232.

도12B는 전술한 방법으로 하기의 변형예를 갖는 대 기판(1204)에 다수의 (도시된 많은 것 중 하나의) 타일(1202)을 장착하기 위한 선택적 실시예(1250)의 단면도이다.12B is a cross-sectional view of an optional embodiment 1250 for mounting a plurality of (one of many shown) tiles 1202 to a base substrate 1204 having the following modifications in the manner described above.

실시예(1250)에 있어서, 접속 소자(1230)의 (도시된 방향으로) 상단부는 대 기판(1204)의 (도시 방향으로) 하부면 상의 단자와 직접 접촉하지 않는다. 반면에, 기판(1220) 내의 구멍(개구; 1226)은 z-축 전도성 접착제 또는 전도성(예컨대, 은 충전) 에폭시와 같은 접속 재료(1252)로써 충전된다. 이는 구멍(1226)을 통해 연장될 필요가 없는 접속 소자(1230)의 형태 및 높이에 대한 제한 조건을 완화시킨다.In embodiment 1250, the top end (in the illustrated direction) of the connection element 1230 is not in direct contact with the terminal on the bottom surface (in the illustrated direction) of the base substrate 1204. On the other hand, holes (openings) 1226 in the substrate 1220 are filled with a connecting material 1252, such as a z-axis conductive adhesive or a conductive (eg, silver filled) epoxy. This relaxes the constraints on the shape and height of the connection element 1230 that do not need to extend through the hole 1226.

이는 대 기판을 구비한 타일 조립체의 열팽창 계수가 타일 상의 스프링 접점부에 의해 접촉되는 다른 전자 부품의 열팽창 계수에 (거의) 일치할 수 있게 한다.This allows the coefficient of thermal expansion of the tile assembly with the substrate to (almost) coincide with that of other electronic components contacted by spring contacts on the tile.

비록 본 발명은 첨부 도면과 상세한 설명에서 도시되고 개시되었으나, 특성상 예시적인 것이지 제한적인 것은 아니며, 즉 단지 양호한 실시예가 개시되었고 본 발명의 범위에 속하는 모든 수정 및 변경은 보호받아야 한다. 명백하게는, 전술한 요지에 관한 많은 다른 변경은 당업자에게 용이하게 적용될 수 있으며, 이러한 변경은 전술한 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 여겨진다. 이들 변형의 몇몇은 이미 개시되었다.Although the invention has been shown and disclosed in the accompanying drawings and the description, it is intended to be illustrative and not restrictive in nature, ie only preferred embodiments have been disclosed and all modifications and variations that fall within the scope of the invention should be protected. Apparently, many other changes to the foregoing subject matter are readily applicable to those skilled in the art, and such changes are deemed to be within the scope of the present invention as described above. Some of these variations have already been disclosed.

예를 들면, 마스킹 재료(예컨대, 포토리지스트)가 기판에 적용되고 마스크를 통과한 광에의 노출 및 마스킹 재료의 일부를 화학적으로 제거(예컨대, 종래의 사진 석판술)하는 것과 같이 패턴화된 본원에서 개시된 임의의 실시예에 있어서, 적절히 조준된 광(예컨대, 엑시머 레이저로부터 나옴)을 제거하고자 하는 마스킹 재료(예컨대, 블랭킷 처리된 경화 포토리지스트)의 일부에 조사하여 상기 마스킹 재료의 상기 부분을 제거하거나, 또는 적절히 조준된 광으로써 마스킹 재료의 경화 부분에 직접(마스크를 사용하지 않고서) 조사하여 경화되지 않은 마스킹 재료를 세척하는 등의 선택적인 기술이 사용될 수 있다.For example, masking material (eg, photoresist) is applied to the substrate and patterned such as exposure to light passing through the mask and chemical removal of some of the masking material (eg, conventional photolithography). In any of the embodiments disclosed herein, the portion of the masking material is irradiated by irradiating a portion of the masking material (eg, a blanket hardened photoresist) that is intended to remove suitably aimed light (eg, from an excimer laser). Optional techniques may be used, such as removing the or removing the uncured masking material by irradiating the cured portion of the masking material directly (without using a mask) with suitably aimed light.

본 발명의 복합 접속 소자는 단지 프로브 카드 조립체의 타일 소자의 단자에 직접 장착될 수 있는 적절한 탄성 접점부 구성의 실시예인 것으로 제안되었다. 예를 들면, 바늘을 납땜할 수 있고 선택적으로 소정의 패턴 내에 선택적으로 지지되고 상기 타일의 단자 상에 납땜될 수 있도록 텅스텐과 같이 본질적으로 (상대적으로 큰 항복 강도를 갖는) 탄성 재료의 바늘은 땜납 또는 금과 같은 재료로 코팅될 수 있다는 것은 본 발명의 범위에 속한다.It is proposed that the composite connection element of the present invention is merely an embodiment of a suitable elastic contact arrangement that can be mounted directly to the terminal of the tile element of the probe card assembly. For example, a needle of elastic material (which has a relatively large yield strength), such as tungsten, can be soldered so that the needle can be soldered and optionally supported in a predetermined pattern and soldered onto the terminals of the tile. Or to be coated with a material such as gold is within the scope of the present invention.

예를 들면, 한 표면의 단자로부터 대향 표면 상의 단자로 관통하는 전도성 바이어스를 갖는 타일 기판은 한 기판 상의 단자에 장착된 스프링 소자와 대향 표면 상의 단자에 (C4 땜납 조인트와 같이) 직접 장착된 반도체를 구비할 수 있으며, 반도체 칩 조립체로서 기능할 수 있도록 싸인다.For example, a tile substrate having a conductive bias penetrating from a terminal on one surface to a terminal on an opposing surface may include a spring element mounted on a terminal on one substrate and a semiconductor mounted directly on the terminal on the opposite surface (such as a C4 solder joint). It can be provided, and wrapped so that it can function as a semiconductor chip assembly.

타일 기판의 대향 표면 상의 단자로부터 상기 타일 기판의 한 표면 상의 스프링 접점부의 선단의 오프셋(offset)을 결정하는 성능을 제공하기 위해 반투명(또는 투명) 재료를 상기 기판이 갖는다는 것은 본 발명의 범위에 또한 속한다. 또한, 이러한 결정을 위하여, 2개의 카메라를 구비한 가시화 시스템 또는 x선 등과 같은 계측 장비가 사용되는 것이 필요할 수도 있다.It is within the scope of the present invention that the substrate has a translucent (or transparent) material to provide the ability to determine the offset of the tip of a spring contact portion on one surface of the tile substrate from a terminal on an opposite surface of the tile substrate. It also belongs. In addition, for this determination, it may be necessary to use a measuring system such as an x-ray or a visualization system with two cameras.

예를 들면, 타일이 존재하는 대 기판은 상기 기판 내에(묻힌) 또는 그 상의 저항체 또는 캐패시터와 같은 전자 부품, 전류 제한 소자(전형적으로는, 저항 네트워크), 및 능동 스위치 소자(예컨대, 소정의 단자에 신호를 제공하기 위함) 등을 구비한다.For example, a substrate in which a tile is present may be an electronic component such as a resistor or capacitor in (or buried) the substrate, a current limiting element (typically a resistive network), and an active switch element (eg, a predetermined terminal). To provide a signal).

예를 들면, [대 기판에 납땜된 타일이 전자 부품(예컨대, 반도체 웨이퍼)에 대해 압착(웨이퍼 프로빙)되고 온도가 상승되어 상기 타일을 대 기판에 결합하는 땜납 조인트를 열화시킬 때 발생될 수도 있는 현상인] 재유동 크러싱(reflow crushing)을 방지하기 위해, (856과 대비되는) 스탠드오프(standoff) 소자는 타일 기판의 후방(뒷면) 측면 상에 [또는, 선택적으로 대 기판의 전방(앞면) 측면 상에] 통합될 수 있다.For example, it may occur when a tile soldered to a substrate is pressed (wafer probing) against an electronic component (e.g., a semiconductor wafer) and the temperature is elevated to degrade the solder joint that bonds the tile to the substrate. To prevent reflow crushing, a standoff element (as opposed to 856) is placed on the rear (back side) side of the tile substrate (or, optionally, on the front (front side) of the substrate. ) On the side.

예를 들면, 대 기판에 장착된 다수의 타일로부터 연장되는 다수의 스프링의 선단은 상기 선단의 소정의 위치(간격, 정렬 위치)에 오목부를 미세 가공한 (도9B의 930과 대비되는) 정렬 기판 내로 상기 선단을 압착함으로써 정렬될 수 있다.For example, the front end of a plurality of springs extending from a plurality of tiles mounted on a large substrate may be arranged on an alignment substrate (as opposed to 930 in FIG. 9B) by finely machining the recess at a predetermined position (interval, alignment position) of the front end. Can be aligned by squeezing the tip inwardly.

Claims (21)

다수의 스프링 접점 소자로써 전자 부품을 접점시키면서 상기 전자 부품을 프로빙하는 방법에 있어서,A method of probing an electronic component while contacting the electronic component with a plurality of spring contact elements, 프로브하고자 하는 전자 부품의 시험 가능한 영역만큼 큰 상대적으로 대 기판-여기서, 상기 기판은 전방 표면을 가짐-을 제공하는 단계와,Providing a relatively large substrate, wherein the substrate has a front surface, as large as the testable area of the electronic component to be probed; 각각이 그 표면으로부터 연장하는 다수의 스프링 접점부 소자를 갖는 적어도 2개의 타일 기판 중의 다수의 것을 대 기판의 전방 표면으로 장착 및 접속하는 단계와,Mounting and connecting a plurality of at least two tile substrates, each having a plurality of spring contact elements extending from the surface thereof, to the front surface of the substrate; 스프링 접점 소자가 전자 부품과 접촉하도록 상기 대 기판과 전자 부품을 상호 압착시키는 단계를Pressing the substrate and the electronic component together so that a spring contact element contacts the electronic component 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Method comprising a. 제1항에 있어서, 전자 부품은 반도체 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the electronic component is a semiconductor wafer. 제2항에 있어서, 상기 시험 가능한 영역은 반도체 웨이퍼 상에 다수의 다이 측면이며, 스프링 접점부는 한번에 다수의 다이 측면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 방법.3. The method of claim 2, wherein the testable area is a plurality of die sides on the semiconductor wafer, and the spring contacts contact the plurality of die sides at once. 제1항에 있어서, 전자 부품의 시험 가능한 영역은 상기 전자 부품의 전체 표면 영역의 적어도 반이 되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the testable area of the electronic component is at least half of the total surface area of the electronic component. 제1항에 있어서, 전자 부품은 인쇄 회로 기판인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the electronic component is a printed circuit board. 제1항에 있어서, 전자 부품은 액정 디스플레이 패널인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the electronic component is a liquid crystal display panel. 제1항에 있어서, 스프링 접점부 소자는 프로브 소자인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the spring contact element is a probe element. 제1항에 있어서, 스프링 접점부 소자는 복합 접속 소자인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the spring contact element is a composite contact element. 제1항에 있어서, 스프링 접점부 소자는 멤브레인 상에 배치된 접점부 범프인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the spring contact element is a contact bump disposed on the membrane. 제1항에 있어서, 타일 기판과 대 기판 사이가 땜납 접속되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein a solder connection is made between the tile substrate and the substrate. 제1항에 있어서, 상대적으로 대 기판은 프로브 카드 조립체의 공간 변환기인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the relatively large substrate is a spatial transducer of a probe card assembly. 제1항에 있어서, 전자 부품은 반도체 웨이퍼이고, 각 타일 기판의 스프링 접점부 소자는 일대일 관계로 반도체 웨이퍼 상의 개별 반도체 다이에 접촉하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the electronic component is a semiconductor wafer and the spring contact elements of each tile substrate contact individual semiconductor dies on the semiconductor wafer in a one-to-one relationship. 제1항에 있어서, 전자 부품은 반도체 웨이퍼이고, 각 타일 기판의 스프링 접점부 소자는 반도체 웨이퍼 상의 적어도 2개의 반도체 다이에 접촉하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the electronic component is a semiconductor wafer and the spring contact elements of each tile substrate contact at least two semiconductor dies on the semiconductor wafer. 제1항에 있어서, 타일 기판은 땜납 조인트에 의해 대 기판과 정렬되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the tile substrate is aligned with the counter substrate by a solder joint. 제1항에 있어서, 타일 기판이 장착된 대 기판은 프로브 카드에 장착되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the counter substrate on which the tile substrate is mounted is mounted to the probe card. 제1항에 있어서, 타일 기판이 장착된 대 기판은 프로브 카드에 장착되고 인터포저에 의해 상기 프로브 카드에 접속되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the counter substrate on which the tile substrate is mounted is mounted to the probe card and connected to the probe card by an interposer. 프로브 카드와 다수의 프로브 소자를 갖는 프로브 카드 조립체에 있어서,A probe card assembly having a probe card and a plurality of probe elements, 상부면, 하부면, 상부면 상에 배치된 다수의 제1 단자, 하부면 상에 배치된 다수의 제2 단자를 갖는 공간 변환기 기판과,A space converter substrate having a top surface, a bottom surface, a plurality of first terminals disposed on the top surface, a plurality of second terminals disposed on the bottom surface, 각각이 상부 및 하부면을 갖는 적어도 2개의 타일 기판과,At least two tile substrates each having an upper and a lower surface, 타일 기판과 공간 변환기 기판 사이의 전기적 접속을 수행하는 수단과,Means for making an electrical connection between the tile substrate and the space converter substrate; 타일 기판의 상부면 상에 배치된 다수의 프로브 소자에Multiple probe elements disposed on the top surface of the tile substrate. 의해 특징 지워지는 프로브 카드 조립체.Probe card assembly characterized by. 제17항에 있어서, 상기 프로브 소자는 자유 직립 공간 접점부인 것을 특징으로 하는 프로브 카드 조립체.18. The probe card assembly of claim 17, wherein said probe element is a free upright space contact. 제18항에 있어서, 다수의 자유 직립 스프링 접점부의 단부들에 장착된 선단 구성에 의해 특징 지워지는 프로브 카드 조립체.19. The probe card assembly of claim 18, wherein the probe card assembly is characterized by a tip configuration mounted at the ends of the plurality of free standing spring contacts. 제18항에 있어서, 자유 직립 스프링 접점부는 복합 접속 소자인 것을 특징으로 하는 프로브 카드 조립체.19. The probe card assembly of claim 18, wherein the free standing spring contact portion is a composite contact element. 다수의 타일 중의 하나로서 대 기판 상에 장착되어 사용되도록 설계된 타일에 있어서,A tile designed to be mounted and used on a large substrate as one of a plurality of tiles, 2개의 대향 표면을 갖는 타일 기판과,A tile substrate having two opposing surfaces, 상기 2개의 표면 중의 하나로부터 연장하는 스프링 접점부와,A spring contact extending from one of said two surfaces, 상기 2개의 대향 표면 중의 다른 하나 상의 땜납 가능한 단자와,A solderable terminal on the other of the two opposing surfaces, 땜납 가능한 단자를 스프링 접점부에 접속시키는 상기 타일 기판 내부의 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 타일.And means inside said tile substrate for connecting solderable terminals to spring contacts.
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