KR20010086060A - 상승된 접촉 요소를 구비한 웨이퍼를 탐침 검사하기 위한탐침 카드 - Google Patents

상승된 접촉 요소를 구비한 웨이퍼를 탐침 검사하기 위한탐침 카드 Download PDF

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KR20010086060A
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앨드릿지밴자민엔.
그루브게리더블유.
매튜게탄엘.
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이고르 와이. 칸드로스
폼팩터, 인크.
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Abstract

탐침 카드가 상승된 접촉 요소를 구비한 전자 부품과 접촉하기 위하여 제공된다. 특히 본 발명은 반도체 웨이퍼를 스프링과 같은 접촉 요소들과 접촉하기 위하여 유용하다. 탐침 카드는 웨이퍼 상의 접촉 요소들과 일치하기 위한 단자들을 갖도록 설계된다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 단자들은 기둥들이다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 단자들은 반복된 접촉에 적합한 접촉 물질을 포함한다. 특히 하나의 바람직한 실시예에 있어서, 간격 변환기가 한쪽 면에는 접촉 기둥들로 그리고 반대 면에는 단자들로 구비된다. 스프링 접촉부를 구비한 인터포저는 간격 변환기의 반대 면상의 접촉부를 탐침 카드의 상응하는 단자에 접속시키고, 상기 단자는 차례로 종래의 시험기 같은 시험 장비에 연결가능한 단자와 접속된다.

Description

상승된 접촉 요소를 구비한 웨이퍼를 탐침 검사하기 위한 탐침 카드{PROBE CARD FOR PROBING WAFERS WITH RAISED CONTACT ELEMENTS}
반도체 장치를 제조하는 기술 분야에 있어서 반도체 장치가 웨이퍼로부터 개별화되기 전의 상태에서 어느 정도 수준의 기능성을 시험하는 것은 잘 알려져 있다. 전통적으로 이러한 시험은 탐침 카드와 탐침을 사용하여 수행된다. 대표적인 탐침 카드가 도1에 도시되어 있다. 탐침 카드는 프로버 내에 장착되고, 프로버는 차례로 탐침 카드 및 시험될 웨이퍼의 위치와 방향을 고정밀도로 검출하여, 양자를 정확하게 정렬시킨다. 탐침 카드는 차례로 시험기에 접속되어, 시험기와 하나 또는 그 이상의 웨이퍼 상의 장치를 접속시킨다. 시험기는 시험(DUT) 중인 장치에 전압을 인가하여 장치의 성능을 평가할 수 있다. 이러한 공정은 웨이퍼 상의 각각의 장치를 실질적으로 시험하기에 필요한 만큼 반복된다. 시험 기준을 통과한 장치들은 계속하여 처리된다.
특히 유용한 어떤 탐침 카드는 웨이퍼와 접촉하기 위한 탄성 스프링 요소들을 사용한다. 그러한 탐침 카드가 도1에 도시되어 있다. 상기 탐침 카드는 공동 으로 양수된 미국 특허 제5,974,662호에 상세하게 기술되어 있으며, 상기 특허의 발명의 명칭은 “탐침 카드 조립체의 탐침요소 팁을 평면화하는 방법”이고, 대응 국제 특허출원이 1996년 5월 23일 WO 96/15458 호로 공개되었다.
반도체 장비들은 반도체 웨이퍼 상에서 제조되나 작용하기 위해서는 개별화되어 외부의 장비와 접속되어야만 한다. 수년간 반도체와 접속하는 표준적인 방법은 전형적으로 알루미늄으로 된 패드를 구비한 반도체 장비를 제조하는 것을 포함해 왔다. 이러한 패드들은, 전형적으로 리드 프레임인, 보다 큰 구조물에 전형적으로 와이어본딩을 이용하여 접속된다. 상기 리드 프레임은 전형적으로 세라믹 또는 플라스틱으로 된 적당한 패키지 내에 장착될 수 있다. 패키지 상의 접속 간격은 회로기판 또는 소켓과 같은 다른 결합 장치와 일치되도록 설계된다. 수년간 패키징에 있어서의 여러 혁신들은 비교적 밀집한 간격과 보다 많은 핀 수를 패키징할 경우에 허용하고 있다.
이러한 패키징 패러다임으로부터의 중요한 변화가 BGA 패키징에 있어서 보여진다. 여기에서는 접촉 점은 역류가능한 재질의 작은 구 형상으로 되어 있다. 땜납 재료가 보통 사용되고, 패키지가 접촉점에 위치되어 땜납을 역류시키기 위하여 가열될 수 있도록 하여, 견고한 전기적 접속을 제공할 수 있다. 이와 동일한 일반적인 전략은 칩 수준에서 사용되어, 접촉 영역 위에 작은 융기부를 형성한다. 보통 사용되는 공정은 C4 볼들(balls)를 만든다(제어된 붕괴 칩 접속).
종래의 탐침 카드는 전통적인 접합 패드, 전형적으로 알루미늄으로 된 패드와 접촉하기 위하여 설계되었다. 도1의 새로운 탐침 카드는 이러한 목적에도 유용하다. C4 볼들을 탐침 검사하는 것은 많은 이유로 보다 복잡하지만, 도1의 탐침 카드는 또한 특히 이러한 목적에도 아주 적합하다.
패키징의 새로운 형태가 이용 가능해졌는데, 그것은 반도체 웨이퍼 상에 직접 소형의 탄성접촉 구조물을 형성하는 것을 허용한다. 이것은 1998년 11월 3일 공고된 미국특허 제5,829,128호를 포함한 여러 가지 특허의 대상이다. 예시적인 실시예가 단자(226)에 접속된 스프링(224)을 구비한 웨이퍼(208)로서 도2에 도시되어 있다.
대규모의 접촉기가 탄성 접촉 요소로 제작된 반도제 웨이퍼의 몇몇 또는 전부에 대한 접촉기로 공개되어 왔다. 고정 및 번인 공정들은 1997년 1월 15일 출원되어 동시 계류 중이며 공동 양수된 미국특허 출원번호 제08/784,862호에 설명되어 있으며, 동 명세서의 내용은 본 출원서의 일부로서 완전히 포함된다. 대응 PCT 출원은 1997년 11월 20일 WO 97/43656호로 공개되었다.
본 발명은 상승된 접촉 요소를 구비한 전자부품과 접촉하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은 탄성 접촉 구조물을 구비한 웨이퍼를 탐침 검사하는 용도에 특히 적합하다.
도1은 종래의 반도체 장비들을 탐침 검사하기 위한 탐침 카드를 도시한다.
도2는 상승된 접촉요소들을 구비한 반도체 장비들을 탐침 검사하기 위한 탐침 카드를 도시한다.
도3은 상승된 접촉 요소들을 구비한 반도체 장비들을 탐침 검사하기 위한 제2의 실시예를 도시한다.
도4 내지 도9는 본 발명의 탐침카드에서 사용되기에 적절한 기둥을 형성하는 공적 단계들을 도시한다.
도10 및 도11은 이동 정지 프로텍터를 포함하고 웨이퍼와 함께 사용되는 본발명의 장치를 도시한다.
본 발명은 상승된 접촉 요소를 구비한 반도체 웨이퍼를 탐침 검사하는데 유용한 탐침 카드를 제공한다. 특히 본 발명은 스프링과 같은 탄성접촉 요소와 접촉하는데 있어서 유용하다.
탐침 카드는 단자들을 웨이퍼 상의 접촉요소들과 일치시키기 위하여 설계된다. 바람직한 실시예에 있어서, 단자들은 기둥들(posts)로 되어 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 단자들은 반복적인 접촉에 적합한 접촉 재료를 포함한다.
특히 바람직한 일 실시예에 있어서는 한 면에는 접촉 기둥들을 반대 면에는 단자들을 구비한 간격 변환기가 준비된다. 탄성 접촉부들를 구비한 인터포저는 간격 변환기의 반대 면 상의 접점을 탐침카드 상의 대응 단자에 접속시키며, 상기 단자는 차례로 종래의 시험기와 같은 시험 장비에 연결이 가능한 단자에 접속된다.
본 발명의 목적은 상승된 접촉 요소를 구비한 반도체 장비를 탐침검사하기 위한 탐침 카드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상승된 접촉 요소를 구비한 전자 부품을 탐침 검사하기 위한 탐침 카드를 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예의 상세한 내용뿐만 아니라 본 발명의 상기 목적과 다른 목적 및 이점들은 아래의 명세서와 도면으로부터 더욱 완전히 이해될 것이다.
도1의 탐침 카드 조립체는 앞에서 인용한 공동으로 양수된 미국 특허 제5,974,662호에 설명되어 있다. 본 도면은 제5,974,662호 특허의 제5도이며, 상기 특허에서는 도면 부호 500 계열을 사용하고 있으나 본 출원서에서는 도면 부호 100 계열을 사용하고 있다.
도2에 관하여 설명하면, 도2는 도1의 탐침 카드 조립체를 새로운 목적을 위하여 약간 변경한 것이다. 공통 요소들은 프로버(도시되지 않음)에 장착된 탐침 카드(102) 서포팅을 포함한다. 인터포저(112)는 스프링들(114)과 대응 단자들(110, 120)이 전기적으로 접속되도록 인터포저를 통하여 접속하는 대응 스프링들(116)을 포함한다. 간격 변환기(106)에서 대응 단자들(120, 222)(도1에 있어서는 122)은 접속되어 있다. 탐침 카드(102)는 접속 회로를 지지하여 시험기 리드가 대응 단자(110)에 접속되도록 하고, 스프링들 및 단자들(114, 116, 120 및 222(또는 122))을 통하여 반도체 장비로부터 접속을 받도록 한다. 도1에서 탄성접속 요소(124)는 단자(122)에 연결되어 있고, 반도체 웨이퍼(108) 상의 단자(126)와 접촉 된다. 도2에서 이번에는 반도체 웨이퍼(208)가, 도2에서는 탄성 접촉 요소들(224)인, 상승된 접촉 요소들을 가지는 단자들(226)을 가지고 있으며, 상기 탄성 접속 요소들(224)은 시험기에로의 회로를 완성하기 위하여 대응 단자들(222)의 대응 접촉 영역들과 접촉하도록 옮겨질 수 있다. 시험기는 접속된 반도체 장비에 전압을 가할 수 있으며 장비의 기능성을 평가할 수 있다.
스프링들(114, 116)을 구비한 인터포저는 단자들(110, 120)을 밀고 나아간다. 인터포저(112)의 스프링 힘에 대항하여 간격 변환기(106)를 탐침 카드(102) 쪽으로 누름으로서, 비록 스프링들(114, 116)의 팁의 평면도와 단자들(110, 120)의 평면도가 불완전하다고 하더라도, 인터포저는 각각의 대응 단자들(110, 120)과 접촉을 유지하게 될 것이다. 게다가 여러 가지 부품의 탄성의 범위 내에서, 간격 변환기는 일정한 치수 범위에서 정렬을 허용하기 위하여 탐침 카드에 대하여 기울여 질 수 있다. 차동 스크루들(138, 136)은 탐침 카드(102)에 대하여 간격 변환기(118)의 표면을 정밀하게 재 배향시키기 위하여 조절될 수 있다. 결국 간격변환기에 연결된 것은 모두가 상응하여 재 배향될 것이다. 그러므로 도1의 스프링들(124)의 팁과 도2의 단자들(222)들을 반도체 웨이퍼에 대하여 높은 정확도로 위치시킬 수 있다.
도3에 관하여 설명하면, 도2의 부품들을 다른 실시예에서 볼 수 있도록 도시한 것이다. 주 요소들은 도2에 대하여 설명된 것과 같이 기능한다. 간격 변환기(324)는 단자들(336, 335)을 지지하고, 단자들은 적절하게 접속되어 있다. 인터포저(325)는 탄성접촉 요소들(334, 333)을 지지한다. 탐침 카드(321)는 단자(332, 331)들을 지지하고, 단자들은 적절하게 접속되어 있다. 일반적으로 시험기로부터의 리드는 단자(331)와 접속하고, 단자(331)는 차례로 단자(332)와 접속하고, 탄성접촉 요소들(333, 334)을 통하여 단자(335)에 접속되고 최종적으로 상응하는 단자(336)에 접속하게 된다. 지지 스프링(320)은 인터포저(325) 및 탐침 카드(321)에 대하여 간격 변환기(324)를 붙잡고 있다. 방향조정 장치(322)는 앞에서설명된 바와 같이 탐침 카드에 대하여 간격 변환기의 방향을 미세하게 조정하기 위한 기능을 한다.
도3은 반도체 웨이퍼를 확대된 시야로 본 그림을 도시하며, 몇몇의 별개의 반도체 웨이퍼를 보이고 있다. 여기에 단일의 반도체 장비가 대응하는 단자들(336)과 거의 연결된 것처럼 도시되어 있다. 반도체 웨이퍼(310)를 탐침 카드(321) 쪽으로 옮김으로서 마이크로 스프링 접촉부(301)는 대응하는 단자(336)의 접촉 영역과 직접적이고 친밀한 접촉을 하게 되고, 따라서 대응하는 시험기 리드와 접속된다. 시험 후에 상기 반도체 웨이퍼는 다른 반도체 장비가 탐침 카드 조립체 상의 대응하는 단자와 접촉하도록 다른 장소로 옮겨질 수 있다.
도4는 특히 기둥 구조물을 제조하는 바람직한 방법을 도시한다. 인터포저, 간격 변환기, 탐침 카드를 제조하는 상세한 사항은 공동으로 양수된 미국 특허 제5,974,662호와 거기에서 인용된 선행 출원들에 상세히 설명되어 있다.
도4를 설명하면, 구조물(400)에서 지지 기층(405)은 단자(410), 상호접속부(420) 그리고 단자(415)를 포함한다. 적절한 재료와 대체 성분들은 인용된 출원들에 상세히 설명되어 있다. 바람직한 실시예로서 상기 지지 기층은 다층 세라믹 기층이다. 전도성 층(417)은 복수 개의 단자(415)를 연결한다(다른 단자들은 도시되지 않음). 다음 단계에 대한 보다 상세한 설명은 동시 계류 중이고 공동 양수된 발명의 명칭이 “석판 인쇄 접촉 요소”인 미국 특허 출원번호 제09/205,423호에서 볼 수 있으며, 상기 출원은 1999년 11월 23일 대응 PCT출원되었으나 아직 출원번호는 알려지지 않았다.
전기 도금 공정 중에 있어서, 도금을 위한 적절한 회로를 제공하기 위하여 도금될 요소 사이에 공통 접속을 제공하는 것이 유리하다. 여기서 설명된 것과 유사한 구조물을 형성하기 위하여 다른 피착 방법이 사용될 수도 있다. 그러한 방법은 미국특허 제5,974,662호 및 지지 출원들에 기술되어 있으며 참조된다. 전도성 층(417)과 같은 단락층에 대한 대안은 직접 복수개의 단자들(410)(여기서는 하나만 도시됨)을 연결하는 단락층(407)을 제공하는 것이다. 여기서는 양자가 개시되어 있으나 실제에 있어서는 일반적으로 단지 하나 또는 다른 하나가 사용될 것이다. 단락층(407)과 같은 “상부”층을 사용하는 것은 특히 기층을 통하여 접속할 방법이 없는 경우에 유용하다. 그러한 경우는 실리콘(silicon)을 기층으로 사용하거나 세라믹(ceramic), 폴리이미드(polyimide), 또는 다른 재료의 어떤 구성을 사용하는 경우가 될 것이다.
단락층(407)은 스퍼터링에 의하여 도포된다. 재료, 두께, 공정 변이 등에 대한 상세한 사항은 대응의 공동 양수된 발명의 명칭이 “석판인쇄술적으로 규정된 전자 접촉 구조물”인 1998년 2월 26일 출원된 미국 특허 출원번호 제09/032,473호에서 볼 수 있으며, 상기 출원은 1999년 11월 19일 대응 PCT출원이 WO 98/52224호로 공개되었고, 양자는 모두 본 명세서의 일부로 포함된다. 특히 바람직한 하나의 재료는 텅스텐(tungsten)과 티타늄(titanium)의 합금이다. 이것은 스퍼터링에 의하여 도포될 수 있다. 유용한 깊이는 약 4,500옹스트롬과 같이 3,000에서 6,000 옹스트롬 정도의 범위에 있다. 또한 티타늄과 텅스텐의 다양한 합금도 유용하다.
네거티브 포토리지스트(425)와 같은 리지스트 층은 기층의 표면에 도포된다(물론 임의의 다른 도포층의 상부에). 이것은 단자(410) 상에 개구를 남기도록 패턴화되어 있다.
적절한 구조 재료(430)가 포토리지스트 내의 개구 내에 개구를 채우는 것 이상으로 피착된다. 바람직한 실시예에 있어서 니켈(nickel)과 코발트(cobalt)의 합금과 같은 재료가 도금에 의해서 피착된다. 다른 유용한 재료들은 구리(copper), 팔라듐(palladium), 팔라듐 코발트(palladium cobalt), 그리고 이러한 재료를 포함하는 합금을 포함한다. 스퍼터링과 같은 다른 피착 방법도 적절할 것이다.
화학-기계적인 폴리싱과 같은 랩핑 또는 연삭 공정이 과도한 구조 재료를 제거하여 고도로 평평한 구조물이 되도록 하기 위하여 이용된다. 게다가 기층상의 다른 구조물들도 평평하게 된다. 일련의 기둥들 위에서 뿐만 아니라 단일의 기둥의 영역 내에서도 최소의 높이 편차를 갖는 것이 바람직하다. 비록 주어진 설계의 특정한 제약조건은 1000분의 2에서 5, 10까지를 허용하더라도, 1000분의 1 정도의 평면도(flatness)(비교적 떨어진 대응 지형에서 측정된 표면 상의 높이)가 바람직하다. 이것은 직선 인치 당 약 100 마이크로인치 또는 센티미터 당 약 1 미크론의 높이의 일관성에 상응한다.
바람직한 한 실시예에 있어서 부가적인 접촉 층이 도포된다. 도8에 대하여 설명하면, 접촉층(431)은 구조 재료(430)상에 피착되어 있다. 바람직한 한 실시예에 있어서, 이것은 도금에 의하여 피착된다. 바람직한 재료는 팔라듐(palladium)과 코발트(cobalt)의 합금이다. 다른 유용한 재료로는 팔라듐(palladium), 경성금(hard gold), 연성금(soft gold), 그리고 로듐(rhodium)을 포함한다. 두께는 접촉 부품을 만드는 기술 분야에서 종사하는 기술자에 의하여 이해되는 설계기준에 의하여 선택 될 수 있다. 바람직한 한 실시예에 있어서, 상기 두께는 약 0에서 약 200 마이크로 인치(약 0에서 약 5 미크론)이다.
상기 구조물은 포토리지스트로 된 마스킹 층을 벗겨내고, 전도성 층(407 또는 417)을 제거함으로서 마감된다. 유용한 기술들로는 애싱(ashing), 습식에칭, 그리고 레이저 융삭(laser ablation)이 있다. 시간, 재료 그리고 조건들에 대한 상세한 사항은 본 기술 분야에서 특히 잘 알려져 있다. 도9에 대하여 설명하면, 마감 처리된 구조물은 도2 또는 도3에서 도시된 바와 같이 탐침 카드 조립체 내에 포함될 수 있다.
본 방법을 사용하면 단자들의 기학학적 배열이 대단히 유연하여 설계자는 상당한 유연성을 가지게 된다. 단면이 거의 사각형인 기둥을 형성하는 것(기층표면에 실질적으로 평행한 XY평면 내에)은 대단히 단순하다. 이것은 X 및 Y 각각의 치수에 있어서 약 1에서 10 mil (0.0254에서 0.254 mm)정도의 범위에 있을 수 있다. 명백하게 거의 모든 크기와 형태가 여기에서 설계될 수 있다. 구조물의 높이를 기층 표면으로부터 0에서 60 mil(0에서 1.5 밀리미터) 정도의 범위에서 만드는 것이 편리하다. 물론 단자가 전체적으로 대단히 평평하다면, 단자는 기층의 표면 아래로 오목하게 될 수도 있다. 유용한 높이는 약 5에서 약 10 mil(약 125에서 약 250 미크론) 정도의 범위에 있다. 다른 바람직한 실시예는 높이가 약 40에서 60 mil(약 1에서 약 1.5 mm) 정도의 범위에 있는 구조물을 포함한다.
시험될 웨이퍼의 평면과 가능하면 잘 정렬되도록 탐침 구조물의 방향을 조정하는 것이 매우 유익한 것이다. 간격 변환기의 표면을 적당히 평평하게 되도록 하는 것도 역시 매우 도움이 된다. 웨이퍼 상의 탄성 접촉 구조물들의 접촉 단부가 일반적으로 동일 평면상에 존재한다고 가정하면, 정렬된 평면을 가로질러서 동일 평면상의 팁들을 동일 평면상의 단자들과 접촉하도록 하는 것은 모든 팁들이 모든 단자들과 접촉하는 것을 보증하기 위하여 팁들이 최소한의 양만 압축될 수 있다는 것을 의미한다. 팁들 또는 단자들 내부에 존재하는 동일 평면에서 이탈한 양이 아무리 적다 하더라도, 또는 접촉을 위한 평면들 사이의 비정렬의 정도가 아무리 작다 하더라도 모든 팁들이 만족할 만한 접촉을 하는 것을 보증하기 위해서는 팁들의 일부를 더 움직여야 하는 결과를 초래한다. 여기에서 설명된 구조물은 용이하게 비교적 평평하게 만들어 질 수 있으며 웨이퍼 상에서 최소한의 구동을 허용하도록 성공적으로 배향될 수 있다. 바람직한 설계에 있어서 3 mil(75 미크론) 정도의 상부 이동이 하나의 유용한 설계 포이트이다. 즉, 첫번째 팁이 대응 단자와 접촉하는 점으로부터, 팁에 대응하는 기부가 상부 이동 거리만큼 구동되어 단자에 보다 근접하게 된다. 이것이 팁을 단자에 대항하여 누르고, 많은 설계에 있어서, 팁이 단자를 가로질러 미끄러지도록 하여, 팁이나 단자 상에 존재할 수 있는 오염물질을 파고들어가 관통하게 된다. 이것은 또한 다른 팁들을 대응하는 단자들과 그리고 단자들을 따라서 접촉하도록 한다. 만일 부품들이 적절하게 설계되고 정렬된다면, 선택된 상부 이동의 정도는 대응하는 단자에 접촉하지 않을 것 같은 팁을 여전히 적절한 접촉이 성립하도록 할 것이다.
스프링을 구비한 몇몇 웨이퍼의 경우는 상부이동 정지 프로텍터를 포함한다.그러한 상부이동 정지 프로텍터는 동시 계류 중이며, 공동으로 양수되고, 1998년 7월 13일에 출원된 발명의 명칭이 “상호접속 조립체 및 방법”인 미국 특허 출원번호 제 09/114,586호에 상세하게 설명되어 있으며, 개인 발명자가 벤자민 엘드리지로 명명되고 대응 PCT 출원번호 US 99/00322호로 1999년 1월 4일 출원되었다. 도10에 대하여 설명하면, 상부이동 정지 프로텍터와 같은 실시예를 도시하고 있다. 반도체 웨이퍼(1008)는 탄성접촉 요소들(1024)을 구비한 단자들(1026)을 포함하도록 제조된다. 도2에 있는 208, 226 그리고 224와 비교하라. 추가로 상부이동 정지 프로텍터(1025)가 포함되어 있다. 바람직한 한 실시예에 있어서, 이것은 경화된 에폭시의 형태를 가진다. 상기 프로텍터는 여러 가지 형태로 될 수 있다. 설명된 바와 같이, 프로텍터는 다소간에 에폭시 수지계이며, 일반적으로 평평하고, 단지 탄성 접촉 요소들(1024)만을 위한 개구부들을 가지고 있다. 정지 프로텍터의 높이는 탄성 접촉 요소가 소정의 양 만큼 변형될 수 있으나 프로텍터의 수준 이하를 통과하여, 효과적으로 상부이동을 제한하도록 선택된다. 그러한 정지 프로텍터를 구비한 웨이퍼는 앞의 도2 및 도3에서 설명된 것과 동일한 장치를 사용하여 측정될 수 있다.
도10 및 도11에 대하여 설명하면, 상기 탄성 접촉 요소들(1024)이 처음 대응 단자들(22)과 접촉할 때, 상기 탄성 접촉 요소는 먼저 대응 단자들과 접촉하고 다음에 표면을 가로질러 와이핑 이동을 하기 시작한다. 도11에서 상기 탄성 접촉 요소들(1024A)은 어느 정도 눌려진 상태로 접촉하고 있다. 도11에 있어서, 각각의 단자(222)는 대응하는 상부이동 정지 프로텍터(1025)와 접촉하고 있으며 더 이상대응하는 탄성 접촉 요소(1024A)를 누르지 않을 것이다. 만일 반도체 웨이퍼(1008)가 탐침 카드(102)(도10에 도시된) 쪽으로 더욱 밀리게 되면, 상부이동 정지 프로텍터(1025)는 단자들(222)을 누르게 되고, 간격 변환기(106)를 탐침 카드(102) 쪽으로 밀게 될 것이다. 반도체 웨이퍼(1008)상에 충분한 구동력이 작용한다면, 탐침 카드는 반도체 웨이퍼로부터 변형되어 분리될 것이다. 설계자들은 기대되는 탐침력을 수용하기 위하여 탐침 카드를 위한 강성 특성을 선택할 수 있을 것이다. 고려해야 할 요소는 탐침 카드 조립체와 접촉하는 것이 기대되는 탄성 접촉 요소들의 수이다. 다른 요소는 스프링 각각의 스프링 상수이다. 다른 요소는 탐침 카드가 과도하게 밀리는 경우에 탐침 카드를 어느 정도 휘어지게 하는가를 고려하는 것이다. 일반적으로, 만일 단성 접촉 요소 당 스프링 상수가 ks라면 n 개의 스프링에 대한 접촉한 스프링의 유효한 스프링 율은 nks이다. 바람직한 한 실시예에 있어서, 탐침 카드에 대한 스프링 율 kpcb는 nks보다 크거나 같다. kpcb는 nks의 2배 정도의 범위에 있는 것이 특히 바람직하다.
특히 하나의 바람직한 조작 모드는 상부 이동 정지 장치를 탐침 카드 조립체와 평탄하게 맞추고 부가적인 힘을 거의 가하지 않거나 아주 적게 가하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예뿐만 아니라 본 발명의 장치와 사용 방법에 대한 일반적인 설명이 이상에서 기술되었다. 본 기술 분야에 있어서 숙련된 사람은 이상에서 설명된 장치와 방법의 다양한 측면에 있어서 본 발명의 가르침에 속하는 수많은 변형을 포함하여 많은 변경을 가할 수 있을 것이다. 본 발명의 정신과 범위는 이하에서 기술된 청구범위에 의하여만 제한되어야 할 것이다.

Claims (32)

  1. 상승된 접촉 요소를 구비한 전자 부품과 직접 접촉하기 위한 장치에 있어서,
    제1의 기층 표면(118)과 상기 제1의 기층 표면에 인접하여 장착된 복수의 제1의 접촉 구조물들(222, 430, 336)을 갖는 기층(405)과,
    복수의 제1의 접촉 접속부들(415, 331)과,
    상기 복수의 제1의 접촉 구조물들 중의 하나를 상기 복수의 제1의 접촉 접속부들 중 대응하는 것에 각각 접속시키는 복수의 제1의 접속 요소들(420)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접촉 구조물들은 상기 기층으로부터 연장되는 상승된 접촉 구조물들을 더 포함하고, 상기 연장된 접촉 구조물들은 강성인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전자 부품상의 상기 상승된 접촉 요소들은 탄성 접촉 구조물들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 칩 크기의 규모로 되어 있어서, 반도체 장치와 직접 접촉할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 패키지 크기의 규모로 되어 있어서, 반도체 장치 패키지와 직접 접촉할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 접촉 구조물 상에 하나씩 있는 복수의 접촉 영역들을 더 포함하고, 상기 복수의 접촉 영역들은 실질적으로 평면에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제2항, 제3항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상승된 접촉 구조물들은 전자 부품 상의 상기 상승된 접촉 요소들이 상기 상승된 접촉 구조물들과 접촉할 때 상기 전자 부품을 위한 틈새를 제공하기 위하여 충분히 멀리 상기 기층으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉 요소는 니켈, 팔라듐, 코발트, 경성금, 연성금, 그리고 로듐으로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는 접촉층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기층은 간격 변환기(106)를 더 포함하고, 상기 간격 변환기는 제1의 기층 표면(118)과 제2의 기층표면, 그리고 상기 제2의 기층 표면에 배치된 복수의 간격 변환기 접촉패드들(120)을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1의 복수의 접촉 구조물들의 각각은 상기 제1의 복수의 접촉 요소들 중 임의의 두개 사이의 제1의 피치의 최근접 간격으로 서로 간격이 정해져 있으며, 상기 복수의 간격 변환기 접촉 패드들의 각각은 상기 접촉 패드들 중 임의의 두개 사이의 제2의 피치의 최근접 간격으로 서로 간격이 정해져 있으며, 상기 제1의 피치는 상기 제2의 피치와 다른 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2의 피치는 상기 제1의 피치보다 큰 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제1항 내지 제3항, 제6항, 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1의 탐침 카드 표면과 제2의 탐침 카드 표면 그리고 상기 제1의 탐침 카드 표면에 있는 복수의 탐침 카드 접촉 단자들(110, 332)과 상기 제2의 탐침 카드 표면에 있는 제1의 복수의 접촉 접속부들(331)를 가지는 탐침 카드(102, 321)를 더 포함하고,
    상기 제1의 복수의 접속 요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품 접속 요소들을 더 포함하고, 상기 부품 접속 요소 각각은 서로 접속되어 있어서, 각각의 접속 요소는 상기 제1의 복수의 접촉 구조물들 중의 하나를 상기 제1의 복수의 접촉 접속부들 중의 대응하는 하나에 접속시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1의 인터포저 표면(112), 제2의 인터포저 표면, 상기 제1의 인터포저 표면으로부터 연장되는 제1의 복수의 인터포저 탄성 접촉 구조물들(116)과 상기 제2의 인터포저 표면으로부터 연장되는 제2의 복수의 탄성 접촉 구조물들(114)을 갖는 인터포저(104)를 더 포함하고,
    상기 제1의 복수의 인터포저 탄성 접촉 구조물들은 상기 제2의 기층 표면에 있는 간격 변환기 접촉 패드들과 압력 접속을 실행하고,
    상기 제2의 복수의 인터포저 탄성 접촉 구조물들은 상기 탐침 카드의 탐침 카드 접촉 단자들과 압력 접속을 수행하고,
    실질적으로 상기 제1의 복수의 인터포저 탄성 접촉 구조물들의 각각은 상기 간격 변환기 접촉 패드들 중의 하나를 상기 제2의 복수의 인터포저 탄성 접촉 구조물들 중의 대응하는 하나 및 상기 탐침 카드 접촉 단자들 중의 대응하는 하나에 접속 시키고,
    상기 제1의 복수의 인터포저 탄성 접촉 구조물들, 상기 간격 변환기 접촉 패드들, 상기 제2의 복수의 인터포저 탄성 접촉 구조물들, 상기 탐침 카드 접촉 단자들 중에서 대응하는 각각은 또한 부품 접속 요소들로서 기능하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 탐침 카드의 방향을 변경하지 않고서 상기 탐침 카드에 대한 상기 간격 변환기의 방향을 조절하기 위한 수단(136, 138)을더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 간격 변환기의 평면도를 조절하기 위한 수단은 컴퓨터에 응답하여 상기 간격 변환기에 작용하는 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제12항 또는 제13항에 있어서, 외부 차동 스크류 요소(136)와 내부 차동 스크류 요소(138)를 각각 포함하고 상기 간격 변환기의 상기 제2의 표면에 작용하는 복수의 차동 스크류를 더 포함하고,
    상기 차동 스크류의 하나 또는 그 이상은 상기 탐침 카드의 방향을 변경하지 않고 상기 탐침 카드에 대한 상기 간격 변환기의 방향을 조정하기 위하여 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기층의 상기 제1의 표면에 근접한 단자들을 추가로 포함하며,
    상기 복수의 제1의 접촉 구조물들(431, 430, 407)은 상기 기층의 상기 제1의 표면 상의 단자들에 직접 장착된 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 장치를 포함하는 조립체로서, 상승된 접촉 요소들(224, 301)을 구비한 전자 부품(208, 310)을 더 포함하고, 각각의 상승된접촉 요소는 상기 복수의 제1의 접촉 구조물들 중 상응하는 것과 접촉하여 전기적 접속을 하고 있는 것을 특징으로 하는 조립체.
  19. 제18항에 있어서, 상기 상승된 접촉 요소들은 탄성 접촉 요소들이고 압축되어 있는 것을 특징으로 하는 조립체.
  20. 제19항에 있어서, 상기 상승된 접촉 요소들은 상기 상응하는 접촉 구조물들을 가로질러 와이핑 운동을 한 상태인 것을 특징으로 하는 조립체.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 부품은 반도체 다이(31)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  22. 제21항에 있어서, 상기 반도체 다이는 완전히 개별화 되지 않은 반도체의 웨이퍼 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  23. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 부품은 반도체 장비용 패키지를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  24. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 장치를 이용하는 방법으로서, 상승된 접촉 요소들(301)을 구비한 임의의 전자 부품(310)을, 복수의 상승된 접촉 요소들 각각이 상기 복수의 제1의 접촉 구조물들 중 상응하는 것과 접촉하여 전기적 접속을 하도록 하면서, 상기 접촉 구조물들과 접촉하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 상승된 접촉 구조물들은 탄성 접촉 요소들이고, 상기 탄성 접촉 요소들을 압축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 상승된 접촉 요소들을 상응하는 접촉 구조물들을 가로질러 와이핑하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제24항에 있어서, 상기 탐침 카드가 변형하여 압축에 대항하는 탄성력을 제공하도록 상기 전자 부품을 상기 기층을 향하여 압축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 상승된 접촉 구조물들을 구비한 청구항 제2항 내지 제17항 중 어느 한 항의 장치를 제조하는 방법으로서, 상기 기층 상의 단자 위에 상승된 접촉 구조물을 도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 기층의 제1의 표면에 인접한 복수의 단자를 구비한 상기 기층을 제공하는 단계와,
    상기 기층에 상기 복수의 단자들과 전기적 접속을 이루기 위한 전도성 재료로 된 전도성 층(417, 407)을 도포하는 단계와,
    상기 복수의 단자들 상에 개구들을 제공하기 위하여 상기 기층의 상기 제1의 표면 상에 마스킹 재료(425)로 된 층을 도포하고 패터닝 하는 단계와,
    상기 개구들 내에, 상기 복수의 단자들과 전기적 접촉을 하면서, 제1의 구조 재료(430)를 피착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 제1의 구조 재료를 개구들 내에 피착할 때,
    각각의 개구가 넘치도록 채우는 단계와,
    복수의 접촉 구조물들 각각이 실질적으로 동일 평면에 있는 상응하는 표면들을 갖도록 임의의 과잉의 제1의 구조 재료를 연삭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서, 상기 제1의 구조 재료와 전기적 접촉을 하는 접촉 재료(431)를 상부에 피착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 복수의 접촉 구조물들 각각의 일부가 상기 복수의 접촉 구조물들의 나머지들과 전기적 접촉으로 부터 분리되도록 상기 마스킹 재료 및 전도성 재료로 된 상기 전도성 층의 적어도 일부를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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