TW201800770A - 用於放置和接觸測試觸點的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種用於放置和接觸特別形成作為測試觸點配置的測試接觸的接觸元件的方法，其中在用於形成傳熱表面的方法中，將提供有具有容納於接觸元件保持裝置之接觸元件的接觸元件保持裝置的接觸頭以相對於連接材料沉積物的接觸表面之饋送軸的方向放置在接觸元件與排列在觸點載體的接觸表面上的接觸材料沉積物之間，並且為了實施連接材料沉積物的至少部分熔化且用於在接觸元件與連接材料沉積物之間產生實質接合連接，藉由以熱能處理接觸元件的方式將熱能引入到連接材料沉積物中，其中處理接觸元件的同時，測量接觸元件的溫度T，並且處理的持續時間隨著確定接觸元件的溫度T的溫度梯度dT/dt的函數來定義。

Description

用於放置和接觸測試觸點的方法
本發明關於一種用於放置和接觸特別形成作為測試觸點配置的測試接觸的接觸元件的方法，其中在用於形成傳熱表面的方法中，將提供有接觸元件保持裝置的接觸頭以相對於連接材料沉積物的接觸表面之饋送軸的方向放置在接觸元件與排列在觸點載體的接觸表面上的接觸材料沉積物之間，其中接觸元件保持裝置具有容納於接觸元件保持裝置之接觸元件，並且為了實施連接材料沉積物的至少部分熔化且用於在接觸元件與連接材料沉積物之間產生實質接合連接(materially bonded connection)，藉由以熱能處理接觸元件的方式將熱能引入到連接材料沉積物中。
具有複數個測試觸點的測試觸點配置排列在共享測試平台上，該測試平台提供有用於控制各個測試觸點的控制裝置。測試觸點以與排列在晶圓複合物中的晶片相對應的矩陣配置排列，以可經由個別測試觸點定義晶圓平面上的個別晶片的接觸。
為了製造測試觸點配置，個別的測試觸點排列在觸點載體上，觸點載體形成為對應於其接觸尖端的期望矩陣配置的測試電路板且焊接在測試電路板上的接觸表面。 由於每個測試電路板上的測試觸點的高密度，且造成測試觸點間的距離小，因而存在對電路板上的測試觸點的電氣可靠性以及精確定位接觸的要求特別高。
由於排列在晶圓複合物中的各自晶片位於由晶圓表面所定義的共享晶圓平面中，因此需要應藉由均勻接觸力的方式來實施的個別晶片接觸，其使以接觸矩陣配置排列的測試觸點的接觸尖端也位於共用接觸平面中。為此目的，各個測試觸點的接觸尖端必須以相對於測試電路板的觸點載體的均勻的接觸距離排列。 因此，當將測試觸點放置在觸點載體的接觸表面上時，測試觸點不僅定位在平行於觸點載體的表面的X、Y平面中，測試觸點亦沿著垂直於觸點載體的表面之Z軸定位，以使接觸尖端相對於觸點載體的表面對應接觸距離。
在當前實踐方式中，針對排列在觸點載體的接觸表面上的連接材料沉積物的表面之測試觸點的放置是藉由定義的接觸力且藉由足夠長的加熱持續時間加熱測試觸點來實施，其中加熱持續時間確保將連接材料沉積物至少熔化成足以使測試觸點嵌入至具有下部接觸邊緣的熔化的連接材料沉積物中的程度，且然後可經由在Z軸方向適當放置移動的接觸頭設定期望的接觸距離。隨後，將測試觸點從接觸頭的測試接觸保持裝置釋放。
在當前實踐方式中，測試觸點的放置和接觸受恆定加熱持續時間的影響，該加熱持續時間由經驗確定，特別是連接材料沉積物的材料組成物的作用。因此，已經證明特別是由於導致連接材料沉積物的不同表面形貌(surface topography)的個別連接材料沉積物的部分不同形態確實需要對應不同的加熱時間，以便至少部分地熔化連接材料沉積物，其確保測試觸點可嵌入至其下部接觸邊緣的連接材料沉積物，並且可以設定期望的均勻接觸距離。
由於在已知實踐方式中將加熱時間設為恆定，因此部分的連接材料沉積物熔化不充分而可能在一個且相同矩陣配置的測試觸點中發生不同高度的接觸距離。
因此，本發明的目的是提出一種用於放置和接觸測試觸點的方法，其確保相對觸點載體設定定義的接觸距離。
為了實現該目的，根據本發明的方法包括申請專利範圍第1項的技術特徵。
根據本發明，在用熱能處理接觸元件的同時，測量接觸元件的溫度，並且處理的持續時間是隨著接觸元件溫度的溫度梯度所決定的函數來定義。
本發明利用以下發現：依據形成在接觸元件與連接材料沉積物的表面之間的傳熱表面將熱自以熱能處理的接觸元件轉移至連接材料沉積物。因此，傳熱表面基本上由連接材料沉積物的表面形貌產生，然而，其因加熱持續時間內連接材料沉積物的持續部分熔化而改變。此對接觸元件溫度的溫度梯度有直接影響，其由於熱自接觸元件轉移到連接材料沉積物而產生。由於連接材料沉積物的大鋸齒狀表面形貌而在接觸元件與連接材料沉積物之間建立的物理接觸的起始階段中形成相對較小的傳熱表面和相應的較小的溫度梯度，因此只有相應少量的熱從接觸元件傳遞到連接材料沉積物。在接觸元件的持續加熱期間的隨後轉印階段中，連續進行連接材料沉積物的熔化導致表面形貌的平整化，從而導致相應擴大的傳熱表面以及增加的溫度梯度。在加熱持續時間的結束階段中，由於連接材料沉積物的進行熔化，最終實現藉由溫度梯度的再次增加的方式使接觸元件的接觸邊緣嵌入連接材料沉積物中。
因此，根據本發明的方法利用接觸元件溫度的溫度梯度的進展與連接材料沉積物的熔化狀態之間的關聯。因此，加熱持續時間可針對接觸元件與連接材料沉積物之間的每個個別接觸個別地定義，從而確保只需要充分熔化連接材料沉積物作為用於設定定義接觸距離的先決條件即實現熱處理接觸元件。
除了可以避免接觸元件與連接材料沉積物之間的接觸錯誤之外，加熱接觸元件的持續時間可因此減少到最小化，從而可以減少用於產生具有複數個接觸元件的測試觸點配置的產生時間，該複數個接觸元件以矩陣配置排列在觸點載體上作為測試觸點。
可選地，利用熱能的處理接觸可以由溫度梯度的量或進展的函數來實施。
如果藉由雷射輻射的方式來實施利用熱能處理接觸元件，則可實施對接觸元件的直接熱輸入，其允許精確設定用於接觸元件的定義加熱製程。
特別有利的是，在達到定義的溫度梯度之後並且在終止利用熱能處理之前，相對於觸點載體實施接觸頭的相對位置的變化，以用於設定實質上接合至觸點載體上的連接材料沉積物之接觸元件的定義相對位置。
特別有利的是，藉由實施接觸頭在饋送軸上的位移，以設定接觸元件在觸點載體上的定義相對位置。
較佳地，在定位接觸元件之後並且在終止用熱能處理接觸元件之後接著接觸元件的冷卻階段，接觸元件從測試接觸保持裝置釋放。
測量該接觸元件的溫度可藉由測量由接觸元件的參考表面反射之熱輻射的方式來進行，因而在沒有任何接觸下進行測量溫度。
特別有利的是，參考表面對應於接觸元件的吸收表面，吸收表面係用熱能處理，使得一個且相同的光束通道可用於熱處理，並且用於當以雷射輻射熱處理接觸元件時進行之溫度測量。
為此目的，較佳為可藉由在用於利用雷射輻射處理吸收表面的光束路徑中配置的分束器實施溫度測量，經由分束器用於將紅外輻射部分施加到感測器裝置的方式實施自由吸收表面反射之輻射排除紅外輻射部分。
根據不同樣態，由測試觸點的表面形成之參考表面可與吸收表面相對，接著較佳地可藉由導向參考表面及感測器裝置的光束通道的方式可實施溫度量測。
在該方法的較佳實施例中，溫度測量是藉由將感測器裝置分配(allocated)至用於以雷射輻射處理接觸元件之雷射裝置的控制裝置的方式來實施，該控制裝置隨著基於感測器輸出訊號所決定的溫度梯度之函數來控制雷射裝置的操作。
在下文中，將參考附圖進一步描述本發明的較佳實施例。
第1圖示出接觸頭10，其包括安裝在接觸頭10的接觸頭基部11處的觸點管口(contact mouthpiece)12，觸點管口12包括在接觸頭10的光束通道13的軸向延伸排列的光束通道14，光束通道14終止在觸點管口12的自由端處的接觸元件保持裝置15中，接觸元件保持裝置15用於接收接觸元件16，具體如第2圖和第3圖所示。
從第2圖和第3圖的說明可以看出，接觸元件保持裝置15可將接觸元件16定位接收在形成於接觸元件保持裝置15中的光束通道14的通道口18的開口橫截面17中。為了產生夾持力，藉由將接觸元件16保持在接觸元件保持裝置15的方式，經由光束通道13和14實施對接收於接觸元件保持裝置15中的接觸元件16施加負壓。
為了接觸元件16的定位接收，接觸元件保持裝置15包括兩個定位表面19、20，具體可如第2圖和第3圖的說明，使接觸元件16可抵靠其後側21的定位表面19以及接觸元件16的上緣23的定位表面20，上緣23由接觸元件16的接觸托架22形成。在這種情況下， 如第3圖所示，定位表面19、20配置在通道口18處，使得後側21以角度α配置在通道軸24上。
如第1圖所示，輻射引入裝置25提供在形成在接觸頭10中的光束通道13的上端，輻射引入裝置25包括聚焦裝置26和定心裝置27，其可聚焦及定心由雷射裝置28發射的雷射輻射29而配置在接收於接觸元件保持裝置15中的接觸元件16的後側21上的接觸頭10上方。
進一步如第1圖所示，分束器30提供在接觸頭10的光束通道13中， 分束器30可從反射輻射43排除(offtake)紅外輻射部分31的輻射，其中紅外輻射部分31是由接觸元件16的後側21反射。紅外輻射部分31被提供給感測器裝置32，藉由該感測器裝置32測量測試觸點16的溫度T之方式作為以雷射輻射29處理接觸元件16的結果，並且將對應於由感測器裝置32的方式所測量的接觸元件16的溫度之感測器輸出訊號33提供給控制裝置34，控制裝置34基於感測器輸出訊號33確定接觸元件16溫度的溫度梯度，並且隨著溫度梯度的函數執行雷射裝置的控制，因而影響由雷射裝置28發射的雷射輻射29的性能及/或脈衝持續時間或脈衝頻率。
如第3圖所示，以雷射輻射29處理的吸收表面35經由接收在接觸元件保持裝置15中的接觸元件16定義在接收元件16的後側21上。為了藉由感測器裝置32的方式量測測試觸點16的溫度，如第1圖所示，其處理經由分束器30的紅外輻射部分31，吸收表面35同時形成為決定反射面。
第4圖至第6圖示意性地示出在接觸元件16放置在觸點載體37的接觸表面36上之後進行的接觸製程，其中接觸元件16的下接觸邊緣44被製成抵靠由連接材料沉積物38形成的接觸表面39。
在第一接觸階段，接觸元件16抵靠連接材料沉積物38的由粗糙表面結構形成保持鋸齒狀的接觸表面39，傳熱表面僅形成在接觸表面39的表面尖端41的區域中。從連接材料沉積物38的此仍保持剛性狀態開始，利用雷射輻射29處理接觸元件16的後側21。
如第4圖所示，由於從雷射輻射29在接觸元件16中產生的溫度T開始，接觸元件16和連接材料沉積物38之間的初始傳熱表面非常小，接觸元件16向連接材料沉積物38耗散相對較少的熱，且因此接觸元件16的溫度T中的溫度或溫度梯度dT/dt1 降低至相應的較小程度，其中溫度T由感測器裝置32(第1圖)藉由後側21反射的紅外輻射部分31的方式量測。
如第5圖所示，在第二接觸階段，連接材料沉積物38因雷射輻射29的處理同時接點管口12沿著饋送軸45針對接觸表面39施加接觸壓力而至少部分地熔化，其中接觸頭10針對觸點載體37位移，且根據第5圖所示的第二接觸階段，表面尖端41部分地平整，因此導致在接觸元件16的接觸邊緣44與連接材料沉積物38之間的傳熱表面的相應擴大。
隨著第5圖示出接觸元件16的溫度T的溫度升高，經由雷射裝置28的對應控制以用於補償溫度梯度的方式實施溫度T的增加，因而增加性能或以脈衝操作的雷射裝置實施進一步脈衝或相當增加脈衝頻率。由於連接材料沉積物38的部分熔化，實施傳熱表面的增加，進而對應形成更大的溫度梯度dT/dt2 而耗散更多的熱。
如第6圖所示，即使起始由於連接材料沉積物38的進一步局部熔化和接觸邊緣44嵌入到由此產生的連接材料沉積物38而形成更高的溫度梯度dT/dt3 ，通過相應的雷射控制和由此產生的溫度T的增加來補償與之相關的接觸元件16的溫度T的溫度再次降低，以使溫度梯度作為在連接材料沉積物38與接觸元件16之間的實質接合連接之如第6圖所示狀態的參數，因而接著在接觸元件16的接觸托架處形成的接觸尖端42的接觸距離a可以藉由饋送軸45上的接觸頭10的對應移動改變相對於觸點載體37的觸點管口12的距離而相對於觸點載體37設定。在設定接觸距離a之後，終止雷射輻射處理，以固定經由接觸製程實施的接觸元件16在觸點載體37上的相對定位，且可藉由終止向接觸元件16施加負壓而自接觸元件保持裝置15釋放接觸元件16。
第7圖示出了接觸頭50的另一可能實施例，除了量測接收在接觸元件保持裝置15中的接觸元件16的溫度T是藉由形成在接觸頭基部51的另一光束通道52的方式且被導向接觸元件保持裝置15來實施之外，該接觸頭50實質上對應於接處頭10，從而由接收在接觸元件保持裝置15的接觸元件16的前側53所反射的紅外輻射部分31經由光束通道52提供給感測器裝置54。
10、50‧‧‧接觸頭
11、51‧‧‧接觸頭基部
12‧‧‧觸點管口
13、14、52‧‧‧光束通道
15‧‧‧接觸元件保持裝置
16‧‧‧接觸元件
17‧‧‧開口橫截面
18‧‧‧通道口
19、20‧‧‧定位表面
21‧‧‧後側
22‧‧‧接觸托架
23‧‧‧上緣
24‧‧‧通道軸
25‧‧‧輻射引入裝置
26‧‧‧聚焦裝置
28‧‧‧雷射裝置
29‧‧‧雷射輻射
30‧‧‧分束器
31‧‧‧紅外輻射部分
32、54‧‧‧感測器裝置
33‧‧‧感測器輸出訊號
34‧‧‧控制裝置
35‧‧‧吸收表面
36、39‧‧‧接觸表面
37‧‧‧觸點載體
38‧‧‧連接材料沉積物
41‧‧‧表面尖端
42‧‧‧接觸尖端
43‧‧‧反射輻射
44‧‧‧接觸邊緣
45‧‧‧饋送軸
53‧‧‧前側
a‧‧‧接觸距離
α‧‧‧角度
第1圖示出在第一實施例中用於放置和接觸觸點載體上的測試觸點的接觸頭；
第2圖示出放置在用於產生測試觸點配置之觸點載體上的測試觸點；
第3圖示出在測試觸點與觸點載體的接觸表面接觸期間之具有接收在測試接觸保持裝置之測試觸點的接觸頭；
第4圖示出第一接觸階段的在測試觸點與排列在觸點載體的接觸表面上之連接材料沉積物之間的接觸製程；
第5圖示出第二接觸階段的接觸製程；
第6圖示出第三接觸階段的接觸製程；以及
第7圖示出用於放置和接觸測試觸點的接觸頭的另一實施例。
10‧‧‧接觸頭
11‧‧‧接觸頭基部
12‧‧‧觸點管口
13、14‧‧‧光束通道
15‧‧‧接觸元件保持裝置
18‧‧‧通道口
25‧‧‧輻射引入裝置
26‧‧‧聚焦裝置
28‧‧‧雷射裝置
29‧‧‧雷射輻射
30‧‧‧分束器
31‧‧‧紅外輻射部分
32‧‧‧感測器裝置
33‧‧‧感測器輸出訊號
34‧‧‧控制裝置
43‧‧‧反射輻射

Claims (12)

  1. 一種用於放置和接觸特別形成作為一測試觸點配置的一測試觸點的一接觸元件(16)之方法，該方法用於形成一傳熱表面，其中將提供有一接觸元件保持裝置(15)的一接觸頭(10、50)以相對於一連接材料沉積物(38)的一接觸表面(39)之一饋送軸(45)的方向放置在該接觸元件與排列在一觸點載體(37)的一接觸表面(36)上的該接觸材料沉積物之間，其中該接觸元件保持裝置具有接收於該接觸元件保持裝置之該接觸元件，且藉由以熱能處理該接觸元件的方式將熱能引入到該連接材料沉積物，以實施該連接材料沉積物的至少部分熔化且用於在該接觸元件與該連接材料沉積物之間產生實質接合連接， 其中處理該接觸元件的同時，測量該接觸元件(16)的溫度T，並且處理的持續時間隨著確定該接觸元件(16)的溫度T的溫度梯度dT/dt的函數來定義。
  2. 如專利申請範圍第1項所述之方法，其中用熱能處理該接觸元件(16)係隨著溫度梯度dT/dt的量或進程的函數來實施。
  3. 如專利申請範圍第1項或第2項所述之方法，其中用熱能處理該接觸元件(16)係藉由雷射輻射(29)的方式實施。
  4. 如專利申請範圍第1項至第3項中任一項所述之方法，其中在達到定義的溫度梯度dT/dt之後並且在終止利用熱能處理該接觸元件(16)之前，實施該接觸頭相對於該觸點載體(37)的相對位置的變化，以用於設定實質上接合至該觸點載體上的該連接材料沉積物(38)之該接觸元件的定義相對位置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該接觸頭(10、50)在該饋送軸(45)上移位，以用於設定該觸點載體(37)上的該接觸元件(16)的定義相對位置。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中在定位該接觸元件(16)之後並且在終止以熱能處理該接觸元件(16)之後接著的一冷卻階段，該接觸元件從該接觸元件保持裝置(15)釋放。
  7. 如專利申請範圍第1項至第6項中任一項所述之方法，其中測量該接觸元件(16)的溫度是藉由測量由該接觸元件的一參考表面反射之熱輻射的方式來進行。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該參考表面對應於該接觸元件(16)的一吸收表面(35)，該吸收表面(35)係以熱能處理。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中由該接觸元件(16)的表面形成之該參考表面係與該吸收表面(35)相對。
  10. 如專利申請範圍第1項至第9項中任一項所述之方法，其中藉由在用於利用雷射輻射(29)處理該吸收表面(35)的一光束路徑(13)中配置的一分束器(30)的方式實施溫度測量，藉由該分束器(30)用於將一紅外輻射部分(31)施加到一感測器裝置(32)的方式實施自由該吸收表面反射之輻射排除該紅外輻射部分(31)。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中藉由導向該參考表面的一光束通道(52)的方式實施溫度測量，其中該光束通道被導向一感測器裝置(54)。
  12. 如專利申請範圍第1項至第11項中任一項所述之方法，其中溫度測量是藉由將該感測器裝置(32、54)分配至用於以雷射處理該接觸元件(16)之一雷射裝置(28)的一控制裝置(34)的方式來實施，該控制裝置隨著基於一感測器輸出訊號所決定的一溫度梯度dT/dt之函數來控制該雷射裝置的操作。
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