TW201704756A

TW201704756A - 測試插座用微機電系統膜

Info

Publication number: TW201704756A
Application number: TW104135582A
Authority: TW
Inventors: 全鎮國; 朴成圭; 沈載原; 車商勳
Original assignee: 奧金斯電子公司
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2017-02-01
Also published as: JP2017026592A; KR20170011122A; US20170027056A1; KR101720300B1; JP6041953B1; TWI563257B; US10506714B2

Abstract

本發明涉及接觸性得到改善的凸塊的測試插座用微機電系統（MEMS）膜，本發明的測試插座用MEMS膜配置於半導體設備和測試裝置之間，用於執行半導體設備的電檢查，測試插座用MEMS膜包括：可撓性的裸片；以及圓弧型的多個MEMS凸塊，通過MEMS製程來形成於裸片上，與測試裝置的電極極板或半導體設備的導電球進行電連接，接觸面以從邊緣越接近中心向電極極板或導電球的方向凸出的方式實現圓弧化。根據這種結構，大大改善接觸性。

Description

測試插座用微機電系統膜

本發明涉及包括接觸性得到改善的凸塊的測試插座用微機電系統(Micro-electromechanical Systems, MEMS)膜。更具體地涉及半導體測試插座用MEMS膜，利用製備以微米為單位的超小型電機結構物時使用的MEMS處理技術來形成測試插座的接觸複合體，在裸片上進行MEMS處理，來製備泵，且在以使各個MEMS元件與測試對象的半導體組件有彈性，並獨立接觸的方式進行MEMS處理的裸片的凸塊周圍形成凹槽，向凸塊的接觸面提供強化半導體設備的錫球和接觸性的圓弧（round）、高度差（step）或壓紋（embossing）。

一般，積體電路（IC，Integrated Circuit）裝置或積體電路組件等的表面封裝型半導體設備由柵格陣列封裝（LGA，Land Grid Array）、球形觸點陳列（BGA，Ball Grid Array）、晶片尺寸封裝（CSP，Chip Sized Package）類型等形成。這些為了在出廠給顧客之前確認可靠性應進行測試。

作為這種測試中之一，例如，老化（Burn-in）測試在上述的半導體設備適用於相應電子產品之前，對相應半導體設備施加比通常的工作條件高的溫度和電壓，從而檢查相應半導體設備是否滿足這種條件。

參照第1圖，在現有的測試插座10的情況下，為了在一般的測試過程中驗證設備的耐久性及可靠性，將半導體設備2安裝於測試插座10，並將半導體設備2與被測器件（DUT，Device under Test）板（未圖示）相結合後，執行測試。

假如，測試插座10在收容半導體設備2的狀態下與半導體設備2的導電錫球（未圖示）通過電接觸測試組件的電性質，為了減少接觸電阻，最小化物理損傷，並順暢地執行反復測試，使用包括接觸線或接觸銷12的接觸複合體P作為接觸單元。

最近，隨著電子產品等超小型化，內置於電子產品等的半導體設備2的連接端子也實現超小型化，且間距變小。因此，通常被使用的測試插座10的接觸線或接觸銷12由於接觸間距太大，存在難以使用於超小型半導體元件的檢查的問題。

此外，由於接觸線或接觸銷12通過焊接過程與測試裝置的測試板以一體的方式相結合，因而在測試插座10發生障礙的情況下，因不能與測試板分離而存在需要丟棄所有的問題。

由此，在韓國登錄特許第1469222號及韓國登錄特許第1425606號中，試圖以與細間距相對應的方式，通過MEMS製程，製備在薄膜上實現接觸的接觸複合體。

參照第2圖，測試插座20使基膜22包圍塊24，在基膜22上表面形成有進行MEMS處理的導電凸塊26。因此，使用包括與半導體設備32的導電球34電連接的導電凸塊26的接觸複合體P。

但是，在上述專利的情況下，也存在凸塊26和球34之間接觸性明顯下降的問題。

第一，球34的高度有所偏差，且根據垂直偏差h有可能發生接觸失敗（contact fail）。

第二，即使基膜22由柔性材質製備，當凸塊26和球34相接觸時，基膜22本身具有硬性，有可能發生接觸失敗。

第三，由於凸塊26的接觸區域是平平的（flat），因而接觸性惡化，從而實現物理接觸，而有可能發生電連接失敗的接觸失敗。現有技術文獻專利文獻專利文獻0001（專利文獻1）KR韓國登錄特許第1469222號專利文獻0002（專利文獻2）KR韓國登錄特許第1425606號

發明所欲解決之問題

因此，本發明用於解決上述的現有技術問題，本發明的目的在於，提供測試插座用MEMS膜，即使半導體設備的球有高度偏差或尺寸偏差，也不發生接觸失敗。

本發明的再一目的在於，提供測試插座用MEMS膜，解除通過MEMS處理的裸片的硬性，並將測試插座的MEMS元件與半導體設備彈性接觸。

本發明的另一目的在於，提供改變平區域來改善電連接性的測試插座用MEMS膜。解決問題之技術手段

根據用於達成上述目的的本發明的特徵，本發明的測試插座用MEMS膜配置於半導體設備和測試裝置之間，用於執行上述半導體設備的電檢查，上述測試插座用MEMS膜包括：可撓性的裸片；以及圓弧型（round-type）的多個MEMS凸塊，通過MEMS製程來形成於上述裸片上，與上述測試裝置的電極極板或上述半導體設備的導電球電連接，接觸面以從邊緣越接近中心向上述電極極板或上述導電球的方向凸出的方式實現圓弧化。

根據本發明的再一特徵，本發明的測試插座用MEMS膜配置於半導體設備和測試裝置之間，用於執行上述半導體設備的電檢查，上述測試插座用MEMS膜包括：可撓性的裸片；以及高度差型（step-type）的多個MEMS凸塊，通過MEMS製程來形成於上述裸片上，與上述測試裝置的電極極板或上述半導體設備的導電球電連接，接觸面具有高度差。

根據本發明的另一特徵，本發明的測試插座用MEMS膜配置於半導體設備和測試裝置之間，用於執行上述半導體設備的電檢查，上述測試插座用MEMS膜包括：可撓性的裸片；以及多個MEMS凸塊，通過MEMS製程來形成於上述裸片上，與上述測試裝置的電極極板或上述半導體設備的導電球電連接，接觸面由多個壓紋型（embossing-type）形成，上述壓紋本身形成突出區域，從而即使存在上述導電球的水準偏差，也防止接觸失敗。對照先前技術之功效

如上所述，根據本發明的結構，可期待如下效果。

第一，可通過凸塊（Bump）的MEMS處理，規定地維持並調節凸塊之間的寬度和尺寸，因而期待可實現細間距的效果。

第二，即使在半導體設備的球高度存在垂直偏差或尺寸或間隔不同的水準偏差的情況下，還通過凸塊的圓弧度、高度及壓紋，不發生接觸失敗。

第三，在凸塊周圍通過凹槽將各個凸塊形成為島狀，來排除相鄰凸塊的影響，並不受硬膜的拘束，從而大大改善接觸性。

參照附圖詳細說明的實施例使本發明的優點和特徵以及實現這些優點和特徵的方法更加明確。但是，本發明不局限於以下所公開的實施例，能夠以相互不同的各種方式實施，本實施例只用於使本發明的公開內容更加完整，有助於本發明所屬技術領域的普通技術人員完整地理解發明的範疇，本發明僅根據發明要求保護範圍而定義。附圖中，為了說明的明確性，層及區域的大小及相對大小有所誇張。在說明書全文中，相同的附圖標記指相同的結構要素。

參照作為本發明的理想的簡圖的俯視圖及剖視圖說明本說明書中記述的實施例。因此，示例圖的形態可根據製備技術和/或允許誤差等變形。因此，本發明的實施例不局限於圖示的特定形態，還包括根據製備過程生成的形態的變化。因此，附圖中例示的區域具有簡要屬性，附圖中例示的多個區域形狀用於例示元件的區域的特定形態，並不是用於限制發明的範疇。

以下，參照附圖詳細說明具有如上所述的結構的本發明的測試插座用MEMS膜的優選實施例。

參照第3圖，本發明的測試插座100配置於組件其他半導體設備和被測器件其他測試裝置之間，來執行半導體設備的電檢查。

為此，測試插座100包括：固定框架110，與測試裝置（未圖示）的測試板相對應；往復框架120，設置於固定框架110，用於搭載半導體設備102，上述往復框架120以可向固定框架110的上下方向移動的方式設置，使MEMS凸塊（第4c圖的148）與測試裝置的電極極板接觸分離；一對鎖止部130，設置於固定框架110，用於防止半導體設備（第4c圖的102）的移動；以及外罩140，設置於往復框架120的上部的固定框架110，來提供往復框架120和鎖止部130的驅動力；接觸複合體P，利用固定於規定形狀的支架（未圖示）的MEMS膜144，來電連接測試裝置和半導體設備102。

MEMS膜144以折疊方式設置於至少具有上部面及底部面的支架，在與上述上部面相對應的區域可形成有與半導體設備102的導電球104相接觸的第一凸塊，並在與上述底部面相對應的區域可形成有與測試裝置的電極極板相接觸的第二凸塊。

參照第4a、4b及4c圖，MEMS膜144包括：可撓性的裸片146；MEMS凸塊148，通過MEMS製程來形成於裸片146上，與測試裝置的電極極板或半導體設備102的導電球104電連接，接觸面以從邊緣越接近中心向電極極板或導電球104方向凸出的方式實現圓弧化（round）。

另一方面，附圖中省略了連接凸塊的配線圖案或絕緣配線圖案的鈍化層的結構。

裸片146可由聚醯亞胺（PI，polyimide）或聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET，polyethylene terephthalate）材質構成。MEMS膜144可由在晶片上搭載裸片146的狀態下利用MEMS技術來處理，並通過以個別單位切割的分離工序完成。

在本發明中，使用在聚醯亞胺的裸片146上形成MEMS元件的MEMS膜144作為接觸複合體P。這是因為通過卷對卷（roll-to-roll）製程可確保用於大量生產的製程的連續性。並且，這是因為最適合利用MEMS處理過程來實現細間距（fine pitch）。聚醯亞胺的裸片146由於具有優秀的彈力及恢復力，因而對半導體設備102和測試裝置不產生物理衝擊或損傷，檢查後恢復原狀態的性質優秀。最後，非常容易組裝測試插座100。

並且，為了提供彈力，將彈性部件放在薄膜背面來使用的情況下，MEMS膜144由於其柔韌性，也可直接傳遞彈性部件的彈力。並且，MEMS膜144由於需要以折疊方式設置於支架（未圖示）上，因而將可撓性作為基本特性。若需要，在折疊區域可提供折疊單元。

MEMS凸塊148執行與半導體設備102的導電球104相接觸或與測試裝置的電極極板相接觸的接觸功能。

MEMS凸塊148利用導電性優秀的金（Au）、銀（Ag）、銅（Cu）、鎢（W）、鈦（Ti）、鉬（Mo）、鎳（Ni）、鈹（Be）、鋁（Al）或其合金來成型。這種凸塊在其形成過程中表面上塗敷自然氧化膜。自然氧化膜由於形成於凸塊接觸面，來妨礙與半導體設備102的導電球104的通電，因而作用為抑制電性能的因素。

對此，MEMS凸塊148的接觸面越尖銳（sharp）越破壞自然氧化膜，且可與導電球104相接觸的接觸性越高。參照第5a圖，若MEMS凸塊148由平式（flat-type）形成，則當與導電球104相接觸時，通過自然氧化膜而不可能電接觸。參照第5b圖，可知發生多個接觸失敗。

參照第6a至6c圖，MEMS凸塊148可以為圓弧型（round-type）。參照第6d圖，可知與平式相比，接觸失敗比較減少。但是，在圓弧型的情況下，只在凸塊的中央存在突出區域，因而依然可存在接觸失敗。

參照第7a及7b圖，MEMS凸塊148可以為具有高度差（high different）的高度差型（step-type）。反復上部高度差面和下部高度差面，在上部高度差面和下部高度差面邊界線形成有突出區域。在上部高度差面，實現導電球104穩定的放置，由於在邊界線破壞或穿自然氧化膜與導電球104相接觸，因而可知改善整個接觸性。

例如，形成從邊緣越接近中心其寬度越變窄的上部高度差面，且在中心只存在下部高度差面，從而在中心發生多個突出區域。參照第7c圖，確認基本不發生接觸失敗。

參照第8圖，MEMS凸塊148可以為多個壓紋型（embossing-type）。若由壓紋型形成MEMS凸塊148，則各個壓紋形成突出區域，在整個區域均勻地存在多個突出區域，因而即使發生導電球104的水準偏差，也可最小化接觸失敗。

另一方面，在裸片146上除了形成MEMS凸塊148之外，還形成有電連接凸塊的導電性配線圖案148a，可形成有鈍化層（Passivation layer）148b，用於覆蓋配線圖案148a，並使MEMS凸塊148露出。準確地，在配線圖案148a上形成有壓紋型MEMS凸塊148。

參照第6c及7b圖，MEMS膜144還可在各個MEMS凸塊148周圍形成有直線或曲線的凹槽148c。這種凹槽148c可去除MEMS膜144的一部分來形成。

裸片146即使由聚醯亞胺材質形成，柔韌性也存在規定的界限。並且，MEMS凸塊148的高度存在規定的偏差。因此，垂直偏差妨礙導電球104和MEMS凸塊148的接觸性。對此，在本發明中，MEMS膜144在MEMS凸塊148周圍形成有直線或曲線等多種形態的凹槽148c。

假如，MEMS凸塊148與周邊的其他凸塊無關獨立地發揮接觸性，MEMS凸塊148不受MEMS膜144的拘束，若要使薄膜的硬性得到自由，則以與半導體設備的導電球104彈力接觸的方式在MEMS處理的裸片146的MEMS凸塊148周圍可形成有凹槽148c。

這種凹槽148c可通過鐳射切割（laser cutting）或刻蝕（etching）製程來形成。

如上所述，可知本發明將利用用於加工以微米（μm）為單位的超小型電機結構物的微加工技術來製備測試插座，尤其，以使各個凸塊不受薄膜的影響，並使主動應付垂直偏差的方式賦予彈性，並向各個凸塊的接觸面提供圓弧度、高度差及壓紋，來改善接觸性的結構作為技術思想。在這種本發明的基本技術思想的範疇內，本發明所屬技術領域的普通技術人員可進行不同的多種變形。

2、102‧‧‧半導體設備
10、100‧‧‧測試插座
12‧‧‧接觸銷
20‧‧‧測試插座
22‧‧‧基膜
24‧‧‧塊
26‧‧‧凸塊
32‧‧‧半導體設備
34‧‧‧球
104‧‧‧導電球
110‧‧‧固定框架
120‧‧‧往復框架
130‧‧‧鎖止部
140‧‧‧外罩
144‧‧‧MEMS膜
146‧‧‧裸片
148‧‧‧MEMS凸塊
148a‧‧‧配線圖案
148b‧‧‧鈍化層
148c‧‧‧凹槽
P‧‧‧接觸複合體
h‧‧‧垂直偏差

第1圖為表示現有技術的測試插座的一結構的側面剖視圖。第2圖為表示現有技術的測試插座的另一結構的側面剖視圖。第3圖為表示本發明的測試插座的結構的立體圖。第4a及4b圖為分別表示本發明的MEMS膜結構的上部面立體圖及底部面立體圖，第4c圖為側面剖視圖。第5a及5b圖為分別表示本發明的平式MEMS凸塊和其接觸失敗程度的多個照片。第6a至6d圖為分別表示本發明的圓弧型MEMS凸塊和其接觸失敗程度的多個照片。第7a至7c圖為分別表示本發明的高度差型MEMS凸塊和其接觸失敗程度的多個照片。第8圖為表示本發明的壓紋型MEMS凸塊結構的側面剖視圖

102‧‧‧半導體設備

104‧‧‧導電球

144‧‧‧MEMS膜

146‧‧‧裸片

148‧‧‧MEMS凸塊

Claims

一種測試插座用微機電系統膜，配置於一半導體設備和一測試裝置之間，用於執行該半導體設備的電檢查，其中，該測試插座用微機電系統膜包括：可撓性的一裸片（Bare film）；以及圓弧型（round-type）的多個微機電系統凸塊，通過微機電系統處理技術來形成於該裸片上，與該測試裝置的一電極極板或該半導體設備的一導電球電連接，接觸面以從邊緣越接近中心向該電極極板或該導電球的方向凸出的方式實現圓弧化。
如申請專利範圍第1項所述之測試插座用微機電系統膜，其中，該微機電系統膜包括在該些微機電系統凸塊的周圍通過鐳射切割（cutting）或刻蝕（etching）製程而成的直線或曲線的凹槽（recess）。
如申請專利範圍第1項所述之測試插座用微機電系統膜，其中，該裸片由能夠進行卷對卷（roll-to-roll）連續製程的聚醯亞胺（PI，polyimide）成型，以折疊方式設置於至少具有一上部面及一底部面的支架，在與該上部面相對應的區域形成有與該導電球相接觸的第一凸塊，並在與該底部面相對應的區域形成有與該電極極板相接觸的第二凸塊。
如申請專利範圍第1項所述之測試插座用微機電系統膜，其中，該微機電系統膜包括：一導電配線圖案，在該些微機電系統凸塊的下部電連接該些微機電系統凸塊；以及一鈍化層（passivation layer），用於覆蓋該導電配線圖案，並使該些微機電系統凸塊露出。
一種測試插座用微機電系統膜，配置於一半導體設備和一測試裝置之間，用於執行該半導體設備的電檢查，其中，該測試插座用微機電系統膜包括：可撓性的一裸片；以及高度差型（step-type）的多個微機電系統凸塊，通過微機電系統處理技術來形成於該裸片上，與該測試裝置的一電極極板或該半導體設備的一導電球進行電連接，接觸面具有一高度差。
如申請專利範圍第5項所述之測試插座用微機電系統膜，其中，該高度差由一上部高度差面和一下部高度差面反復而成，在該上部高度差面和該下部高度差面的邊界線形成有一突出區域，通過該突出區域來改善接觸性，並減少接觸失敗。
如申請專利範圍第6項所述之測試插座用微機電系統膜，其中，該上部高度差面從邊緣越向一中心寬度越窄，在該中心只存在該下部高度差面。
一種測試插座用微機電系統膜，配置於一半導體設備和一測試裝置之間，用於執行該半導體設備的電檢查，其中，該測試插座用微機電系統膜包括，可撓性的一裸片；以及多個微機電系統凸塊，通過微機電系統處理技術來形成於該裸片上，與該測試裝置的一電極極板或該半導體設備的一導電球進行電連接，接觸面由多個壓紋形成，該些壓紋本身形成突出區域，從而即使存在該導電球的水準偏差，也防止接觸失敗。
如申請專利範圍第8項所述之測試插座用微機電系統膜，其中，該測試插座包括：一固定框架，與該測試裝置相對應；一往復框架，設置於該固定框架，用於搭載該半導體設備，該往復框架以能夠向該固定框架的上下方向移動的方式設置，使該些微機電系統凸塊與該測試裝置的該電極極板接觸分離；一對鎖止部，設置於該固定框架，用於防止該半導體設備的移動；以及一外罩，設置於該往復框架的上部的該固定框架，用於提供該往復框架和該對鎖止部的驅動力。
如申請專利範圍第9項所述之測試插座用微機電系統膜，其中，該微機電系統膜包括：一導電配線圖案，在該些微機電系統凸塊的下部電連接該些微機電系統凸塊；一鈍化層，除了該些微機電系統凸塊之外，還形成於該裸片上；以及一凹槽，通過鐳射來去除該裸片及該鈍化層的一部分而成，將該些微機電系統凸塊形成為島狀。