TW201330132A - 用於暫時電性接觸之元件配置方法及其裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種具有複數個接觸面(93,94)之暫時電性接觸的元件配置(9)方法。本發明提供具有複數個連接面(11,12)的連接支撐件(1)，連接面(11,12)上置有接觸突出件(2)。連接支撐件(1)與元件配置(9)係接在一起，其方式為連接面(11,12)與相關聯之接觸面(93,94)在俯視下重疊以及接觸突出件(2)相對於接觸面(93,94)形成電性接觸以達成元件配置(9)之電性接觸。隨後，連接支撐件(1)與元件配置(9)彼此分開。

Description

用於暫時電性接觸之元件配置方法及其裝置

本專利申請案係關於一種用於電性接觸元件配置之方法以及一種用於實現所述方法的裝置。

電子或光電元件通常會暫時接觸以便實施測試或預燒(burn-in)處理。為此，舉例而言，有可能使用探針卡、彈簧接點引腳之配置或具有彈簧接點引腳之測試座。然而，這些處理相當昂貴，在大量電性接觸要同時進行處理的情況下尤具負面影響。另外，尤其在使用彈簧接點引腳時，可同時接觸之表面之間的空間有限。

本發明之目的在於提供一種電性接觸的方法，利用所述方法，能可靠且不昂貴地產生大量的電性連接。另外，本發明提供能製作可靠電性接觸的裝置。

所述目的係藉由相關獨立請求項所述之方法與裝置予以達成。具體實施例及開發(development)係附屬請求項之主題。

根據本發明之一個具體實施例，為了能較佳地使元件配置與複數個接觸面暫時電性接觸，提供具有複數個連接面之連接支撐件，所述複數個連接面上置有接觸突出件。連接支撐件與元件配置係以連接面與相關接觸面在俯視下重疊的方式予以配接在一起。接觸突出件針對接觸面形成電性接點以便達成元件配置之電性接觸。尤甚者，在實施 測試處理或預燒處理之後，連接支撐件與元件配置可彼此分開。

得藉由接觸突出件界定區域，其中機械性接觸，特別是暫時機械性接觸，係產生於用於實施本方法之裝置與所要接觸之元件配置之間。

接觸突出件係較佳地各由至少一個接觸元件形成。接觸元件係較佳地各以類似方式形成。接觸突出件對於連接支撐件之連接面的快速且自動的鋪設因而得以簡化。

亦在一較佳方式中，接觸元件係以機械穩定的方式連接至相關聯之連接面，以致接觸元件在將元件配置從連接支撐件分開期間仍留在連接支撐件上。

接觸突出件與元件配置之接觸面之間的機械性接觸較佳地係可放開的。尤甚者，這意指元件配置之接觸面在分開連接支撐件與元件配置期間不遭受，或至少實質上不遭受，破壞。亦在一較佳方式中，在分開連接支撐件與元件配置期間，接觸突出件可從各自的接觸面移除，所採用的方式使得接觸突出件可供與另一元件配置之後續電性接觸至少再利用一次。在實施一次或複數次暫時接觸程序之後，可置換接觸突出件。

在一較佳具體實施例中，複數個接觸元件係層層疊置(one above the other)於至少一個連接面之上。也就是說，至少在一個接觸元件與連接面之間，至少置有另一接觸元件。接觸元件層層疊置的數量愈多，接觸突出件就愈高，亦即接觸突出件在垂直於連接支撐件之主面之方向上 的尺寸。

較佳地，連接支撐件之一連接面上至少比複數個連接面中另一連接面上置有更多接觸元件。所以，依照一簡單方式，元件配置之彼此置於不同接觸平面之接點可施以電性接觸。

例如，元件配置之接點可在至少兩互相隔開的接觸平面上朝垂直方向形成。在至少一個(較佳地為每一個)接觸平面中或與接觸平面差距落在製造誤差的要求範圍內，複數個接觸面得以在每個情況中各自妥置。

在一較佳開發中，元件配置之兩個接觸平面的高度差係藉由改變層層疊置之接觸元件數量而至少部份地得到補償。在不同接觸平面上對接點同時進行的電性接觸因而得以簡化。

在一較佳具體實施例中，接觸元件係呈壓縮圓體之基本形式。同樣地在較佳方式中，接觸元件包含金屬。尤甚者，接觸元件可包含金或由金所組成。亦可使用其它材料以作為變化，例如鋁或銅。

在另一較佳具體實施例中，接觸元件係藉由接合處理，尤指焊球處理，從而鋪設於連接支撐件。焊球處理經瞭解一般為尤指將金屬、圓體狀接觸元件鋪設於連接面並以機械穩定方式予以連接至所述連接面的一種處理，尤其是在超音波及/或機械壓力及/或熱能導引的效應下。與此相關，焊線處理亦視為一種焊球處理。球狀接觸元件可藉由熔化電線端予以產生，尤指藉助表面張力。

接觸元件較佳地具有介於20微米與100微米之間的最大尺寸，包含20微米與100微米在內。在焊球處理時，接觸元件之最大尺寸可特別藉由熔化電線端的厚度及/或長度而予以調整。

在另一較佳具體實施例中，接觸突出件在垂直於連接支撐件主面的方向上具有介於20微米與300微米之間的厚度，包含20微米與300微米在內。此範圍之厚度已經證實尤其適用於電性和光電元件之接觸。

在另一較佳具體實施例中，連接支撐件係電路板，尤指彈性電路板。連接支撐件上，尤其是電路板上，連接面之配置係方便地配接於元件配置之接觸面的配置。

在一較佳具體實施例中，介於兩個毗鄰接觸面之間的中心對中心距離，尤指同時電性接觸之接觸面，最大為0.5毫米，在一特別較佳具體實施例中最大為0.3毫米。具有相當高接觸密度的元件配置亦可予以電性接觸。使用彈簧接觸引腳等傳統處理方式，元件配置的中心對中心距離對於電性接觸會太小，藉由接觸突出件，因而亦可予以電性接觸。

在較佳具體實施例中，連接支撐件係附著於剛性支撐件。所述剛性支撐件舉例可作成金屬支撐件。同樣地在一較佳方式中，彈性中間層係置於連接支撐件與剛性支撐件之間。彈性中間層係以接觸面之間的高度差在將連接支撐件與元件配置接在一起時作補償之方式而較佳地形成。即使元件配置具有複數個元件且元件接觸面未精確置於共同 高度(例如由於製造誤差)，接觸面仍可從而確保有可靠的同時接觸。

在另一較佳具體實施例中，元件配置具有複數個光電元件，尤指複數個冷光二極體，例如雷射二極體。同樣地在一較佳方式中，光電元件承受測試處理及/或預燒處理。在預燒處理中，元件係操作一預定時間。所述處理尤其適用於故障率呈浴盆曲線之元件。也就是說，故障率在進入操作後短時間內相當高，接著降至主要固定值並僅朝元件平均使用生命週期結束遞增。

大量光電元件，例如十個以上的元件，較佳地為一百個以上的元件，更佳地為一千個以上的元件，係較佳地同時進行電性接觸以及承受測試處理及/或預燒處理。

根據一個具體實施例，用於較佳地暫時電性接觸元件配置的裝置具有支撐件，所述支撐件可相對於供接收所述元件配置之定位面移動。支撐件係設置於面向定位面之側而用以附著連接支撐件。

藉由附著一接至要予以電性接觸之元件配置之連接支撐件，並且藉由在連接支撐件之連接面與元件配置之接觸面之間產生電性接觸，元件配置之電性接觸可用簡單方式予以實施。

藉由交換連接支撐件，所述裝置可輕易地予以配接至元件配置之各自的接觸幾何。

在支撐件與連接支撐件之間，係較佳地放置彈性中間層，以致連接支撐件係在對著元件配置按壓時予以配接至 元件配置之接觸面之高度輪廓。

本裝置尤其適用於實行上述方法。連結本發明方法之特徵亦可套用於本裝置，反之亦然。

藉由所述接觸突出件之具體實施例，接觸面呈不同高度之元件亦可用平坦或實質平坦之連接支撐件予以電性接觸，亦即，連接支撐件之連接面實質置於相同高度的狀況。

此外，接觸突出件可以自動且尤其不昂貴的方式予以產生。

在分開連接支撐件與元件配置之後，接觸突出件係較佳地留在連接支撐件上，致使接觸突出件可在後續方法步驟中再利用以供接觸另一元件配置。

進一步特徵、具體實施例以及有利特色係於後文結合圖式藉由示例性具體實施例予以說明。

第1A圖係表示裝置6之示例性具體實施例之概要剖面圖。本方法僅以元件配置9藉由實施例的方法予以說明，其中兩元件92係彼此緊鄰而置。元件92各藉由第一接觸面93和第二接觸面94而可進行電性接觸。元件92可予以設計成半導體元件，尤其是作成光電半導體元件，例如作成半導體雷射之類的冷光二極體。

在所述示例性具體實施例中，元件92係置於中間支撐件91上。所述中間支撐件在暫時電性接觸之後可作分割供元件配置分成複數個元件。脫離出來的元件亦可為己單獨提供的元件。

第一接觸面93與第二接觸面94彼此朝垂直方向隔開並因而置於不同的高度。

元件配置9係置於托座5之定位面50之上。

裝置6具有連接支撐件1。連接支撐件係附著於支撐件3。支撐件係較佳地呈剛性。

剛性支撐件3的適用材料舉例為鋼材之類的金屬、矽或鍺之類的半導體材料、或者玻璃。

複數個連接面11及複數個連接面12係形成於連接支撐件1面向遠離支撐件3之主面10上。連接支撐件1係設計成使得連接面11可與元件配置之第一接觸面93重疊而置以及另一連接面12與元件配置之第二接觸面94重疊而置。

接觸突出件2係在連接面11上形成並且係藉由單一接觸元件20予以形成。

在每一個實例中，接觸突出件2係藉由三個接觸元件20在另一連接面12上形成。這些接觸元件係以垂直方向予以層層疊置。

另一連接面12上接觸元件20的數量係經選擇使得連接面11與12上接觸突出件2之不同高度至少部份補償第一接觸面93與第二接觸面94之間的高度差。所以，在一簡單方式中，不同接觸水平之接觸面亦可用本身平坦之連接支撐件1以簡單並可靠的方式予以接觸，其中連接面11,12處於相同水平或至少實質處於相同水平。

連接支撐件1係較佳地形成為電路板，例如作成印刷 電路板。

彈性中間層4係在連接支撐件1與支撐件3之間形成。彈性中間層係在連接支撐件1正對著元件配置9之接觸面93,94予以壓按時，設置成補償元件配置之不同接觸面之間的高水平之波動。結合第3圖將作更詳細的說明。

接觸元件20係藉由焊球接合處理而較佳地附著至連接支撐件1之連接面11,12。連接面可從而以具有高精確度與窄距的全自動方式予以輕易地與接觸突出件2之接觸元件20配接。接觸元件因而一般具有呈壓縮圓體的基本形狀。金尤其適用作為接觸元件的材料。然而，其變形亦可使用鋁或銅。如銦之類的其它導電材料基本上亦可予以採用。

如第1B圖所示，元件配置9與連接支撐件1係彼此相對而置，使得接觸突出件2在連接面11,12與元件配置之相關接觸面93,94之間形成電性接觸。接觸突出件各直接毗接連接面以及直接毗接相關接觸面。元件配置中以此方式接觸的元件此時可承受電性測試處理及/或預燒處理。

具有接觸突出件2的連接支撐件1可接著從元件配置釋放。

由所述接觸突出件2的具體實施例得知，元件配置上彼此具有尤其小之中心對中心距離之毗鄰接觸面可同時進行接觸。

至少兩毗鄰接觸面之中心對中心距離係較佳地小於0.5毫米，尤其係較佳地小於0.3毫米。尤甚者，中心對 中心距離可為150微米或更小，例如大約100微米。

另外，接觸突出件可能有高粗糙度。也就是說，在接觸突出件或整個連接支撐件1必須改變之前，接觸突出件可能以眾多測量週期一個接著一個地接觸元件配置9。

再者，本方法之特徵在於每次接觸達成特低成本係可行的。量產所需的產出量因而可藉由大量具接觸突出件之連接面以簡單且不昂貴的方式予以達成。例如，對於1400個雷射的預燒處理而言，每個雷射有兩個接觸面，所有2800個接觸面可與2800個連接面同時進行電性接觸，這些連接面係相應地形成於連接支撐件1上、以及上置有接觸突出件2、並且受制於本方法。即使在預燒處理需10個小時這樣相當長時間的實例中，每個月100000個元件的產出量可從而達成。

另外，具有連接突出件2的連接支撐件1可簡單且不昂貴地予以增加。藉由平行使用複數個各具有至少一個該種連接支撐件1之裝置6，產出量可提升，或者每個連接支撐件可用更少連接面而達成相同的產出量。

相對於接觸突出件2對連接支撐件之連接面11,12的機械性穩定連接，對於元件配置9之接觸面93,94僅產生暫時的機械接觸，致使接觸突出件在連接支撐件從元件配置9移開期間仍留在連接支撐件的連接面上並且對於另一元件配置可用於後續測試或預燒處理。

第2A圖表示連接支撐件1之示例性具體實施例之概要俯視圖。導軌13係在連接支撐件1中形成並且於一端形成 連接面(未明確示於第2A圖)。導軌13在相對於連接面之一端具有連接區14。導軌13係各自形成而使得連接區14之間的距離大於連接面之區域中之導軌之間的距離。具有電性控制之連接區之電性接觸因而得以簡化。

第2B圖表示一部份連接支撐件1之三維圖式，其中連接面11,12係以矩陣狀的方式置於連接支撐件1中。如結合第1圖所示，各連接面11上係形成接觸元件20以及各另一連接面12上係形成三個接觸元件20，以便形成接觸突出件2。

接觸突出件的數量可在偏離所述示例性具體實施例的廣泛限制內作變化，但取決所要接觸的元件配置。

在垂直於主面10的方向上，接觸突出件2較佳地具有介於20微米與300微米之間的厚度，20微米與300微米包含在內。單一接觸元件20的厚度係較佳地介於20微米與100微米間，20微米與300微米包含在內，尤其較佳地介於40微米與80微米間，40微米與80微米包含在內，例如50微米。舉例而言，藉由使用於第一連接面11上具有三個接觸元件20之接觸突出件2以及於另一連接面12上具有一個接觸元件之接觸突出件，可達成將被接觸之元件的兩個接觸水平之間100微米之高度差。

所述方法之又一特徵為特高等級的彈性。若要改變所要接觸的元件配置，則僅連接支撐件需要適當地配接於連接面之配置。精確之位置、高度、及/或接觸元件的數量可輕易地規劃並從而以全自動方式在連接面上形成。

彈性中間層4的作用係藉由剖面圖概要描繪的另一示例性具體實施例予以概述於第3圖。在所述示例性具體實施例中，接觸面93係概要表示且未精確置於相同高度，理由舉例為元件配置之中間支撐件91呈彎曲(與第1A圖作比較)。

例如，彎折中間支撐件可導致10微米或更大的高度差。

高度差係在連接支撐件1對著元件配置9按壓時予以補償，如圖之箭號7所示，以致於儘管連接支撐件1本身平坦以及接觸突出件2實質具有相同高度，仍得以可靠地產生對於接觸面93之暫時電性接觸。

彈性中間層4係形成為針對其厚度與彈性補償元件配置之接觸面之發生高度差，尤其是名義上相同接觸水平之接觸面之間的高度差。

彈性中間層4係經較佳地形成而使得其在方法期間未經歷或實質未發生塑性變形。在連接支撐件1從元件配置9釋放之後，彈性中間層從而返回其原來的形狀。然而，只要不發生塑性變形，彈性中間層不一定必須操作於彈性中間層材料與作用力成比例變形的範圍內。

彈性中間層係較佳地藉由彈性模數介於1兆帕(MPa)與1000兆帕之間，1兆帕與1000兆帕包含在內，的材料所形成，尤其較佳地介於100兆帕與1000兆帕之間，100兆帕與1000兆帕包含在內。例如，像是矽或基於橡膠之材料之類的合成橡膠係適用的。若可達到實質彈性變形，則 亦可使用熱可塑性或熱固性塑膠。例如，可使用聚亞胺。此類材料亦適用於高溫。變硬或至少開始變硬的附著劑亦可具有適用的彈性。

取決於所使用的材料，彈性中間層的厚度尤其可介於0.1毫米與1公分之間，包含0.1毫米與1公分在內。

舉例而言，在彈性模數為200兆帕且配置具有200個連接面的實例中，大約1毫米的厚度係合適的。

本專利申請案請求德國專利申請案第10 2011 113 430.5號之優先權，其揭露內容係含括於本說明書作為參考。

本發明不受限於示例性具體實施例之說明。更確切地說，本發明包含每一個新特徵與每一個特徵組合，本發明尤其包含申請專利範圍內的每一個特徵組合，即便是有特徵或組合未在申請專利範圍或示例性具體實施例中予以明確說明亦然。

1‧‧‧連接支撐件

2‧‧‧接觸突出件

3‧‧‧支撐件、剛性支撐件

4‧‧‧彈性中間層

5‧‧‧托座

6‧‧‧裝置

7‧‧‧箭號

9‧‧‧元件配置

10‧‧‧主面

11、12‧‧‧連接面

13‧‧‧導軌

14‧‧‧連接區

20‧‧‧接觸元件

50‧‧‧定位面

91‧‧‧中間支撐件

92‧‧‧元件

93‧‧‧第一接觸面

94‧‧‧第二接觸面

第1A與1B圖藉助剖面圖概述之步驟表示用於電性接觸元件配置之方法的示例性具體實施例；第2A與2B圖依據示例性具體實施例在概要俯視圖(第2A圖)中表示連接支撐件以及以三維繪製方式表示一部份上有接觸突出件之連接支撐件的示例性具體實施例；以及第3圖表示裝置在電性接觸元件配置期間之示例性具體實施例的概要剖面圖。

均等、相似、或均等操作之元件在圖式中係以相同之 元件符號予以表示。

圖式以及圖式所示元件之大小比例彼此無比例關係。更確切地說，個別元件可用誇張放大的方式予以繪製以便於繪製及/或幫助理解。

1‧‧‧連接支撐件

2‧‧‧接觸突出件

3‧‧‧支撐件、剛性支撐件

4‧‧‧彈性中間層

5‧‧‧托座

6‧‧‧裝置

9‧‧‧元件配置

10‧‧‧主面

11、12‧‧‧連接面

20‧‧‧接觸元件

50‧‧‧定位面

91‧‧‧中間支撐件

92‧‧‧元件

93‧‧‧第一接觸面

94‧‧‧第二接觸面

Claims (15)

1. 一種具有複數個接觸面(93,94)之暫時電性接觸的元件配置(9)方法，具有下列步驟：a)提供具有複數個連接面(11,12)之連接支撐件(1)，該複數個連接面(11,12)上設置有接觸突出件(2)；b)將該連接支撐件(1)與元件配置(9)接在一起，其方法為將該等連接面(11,12)與相關聯之該等接觸面(93,94)在俯視下重疊以及該等接觸突出件(2)相對於該等接觸面(93,94)形成電性接觸，以達成該元件配置(9)之電性接觸；以及c)分開該連接支撐件(1)與該元件配置(9)。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該等接觸突出件各藉由至少一個接觸元件(20)形成。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中，該複數個接觸元件係以層層疊置的方式設置於至少一個連接面上。
4. 如申請專利範圍第2或3項所述之方法，其中，該元件配置之該等接觸係以垂直方向在至少兩個接觸平面上形成。
5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中，介於該元件配置之兩個接觸平面之間的高度差係藉由改變層層疊置之接觸元件之數目而至少部份地補償。
6. 如申請專利範圍第2至5項中任一項所述之方法，其中，該等接觸元件係呈壓縮圓體之基本形式。
7. 如申請專利範圍第2至5項中任一項所述之方法，其中，該等接觸元件係藉由焊球處理而鋪設於該連接支撐件。
8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之方法，其中，該等接觸突出件在垂直於該連接支撐件之主面之方向具有介於20微米與300微米之間的厚度，且包含20微米與300微米在內。
9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之方法，其中，該連接支撐件係彈性電路板。
10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之方法，其中，該連接支撐件係附著至剛性支撐件(3)，以及彈性中間層(4)係設置於該連接支撐件與該剛性支撐件之間，並且以一種該等接觸面間之高度差由在步驟(b)中所述接在一起之操作期間予以補償的方式所形成。
11. 如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之方法，其中，介於兩個毗鄰接觸面之間的中心對中心距離最大為0.5毫米。
12. 如申請專利範圍第1至11項中任一項所述之方法，其中，該元件配置具有複數個光電元件，以及該等光電元件在步驟c)之前係受到測試處理及/或預燒處理。
13. 一種用於暫時電性接觸之元件配置(9)的裝置，其中，該裝置具有支撐件(3)，該支撐件(3)可相對於用於接收該元件配置(9)之定位面(50)而移動，以及該支撐件(3)係設置在面對該定位面(50)之一側上提供連接支撐件 (1)之附著。
14. 如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中，彈性中間層(4)係設置於該連接支撐件與該支撐件之間。
15. 如申請專利範圍第13或14項所述之裝置，其中，該裝置實行如申請專利範圍第1至12項中任一項所述之方法。