TW492127B - Support member assembly for conductive contact members - Google Patents

Description

492127 五、發明說明（1 ) 技術領域 概略而言本發明係有關一種接觸探頭、電插座以及其 他用途使用之導電接觸構件及支持配置，特別係有關一種 適合用於半導體相關組件之内燃老化測試用之接觸探頭導 電接觸件用之支持構件總成。 發明背景

近年來，例行進行内燃老化測試作為半導體相關組件 測試程序的一部分，此種測試中，電壓係於升高溫度（約15〇 C )外加至物件經歷一段長時間（由數小時至數十小時時 間）。更佳係於晶圓層面（8吋或200亳米晶圓）而非於封裝體 層面進行此種測試，故可改良良率因素。總而言之，於内 燃老化測試期間當外加接觸探頭同時接近多個點時，電接 觸構件之支持構件之耐熱性及熱膨脹性為重要因素，必需 列入考慮。

希望導電接觸構件可經由彈性接合此種電極而配合晶 圓上對應電極的高度變化。此種實例述於第1〇圖。參照第 10圖，多個步進夾持器孔2通過呈板件形式的支持構件21 之之厚度。各個夾持器孔2之小直徑區段仏滑動式容納導電 針構件23 ’而夾持器孔2之大直徑區段2b容納導電線圈彈簧 24。導電針構件23包括徑向凸緣23a,其係容納於大直徑區 段2b且藉線圈彈簧24彈性壓迫，線圈彈簧24有一端捲繞於 由凸源23a伸出的莖部23b。線圈彈簧24的另一端彈性接合 位於支持構件21上方的電路板25之對應端子25a。端子ha 連結至測試器（圖中未顯示）之電路。 4 492127 五、發明說明（2) 多個此種導電針構件23彼此平行設置於支持構件 21(如第10圖所示）而形成同時可接受多點的一種接觸探 頭。糟弹性方式將此導電針構件2 3推送至晶圓2 6 (欲測試物 件）之電極26a上進行電氣測試。

為了讓晶圓26上多個電極26a可如前述同時被接達，需 要於支持構件21上設置與晶圓26的電極26a數目等數的導 電針構件23，以及要求支持構件2 1以精確方式形成多個失 持器孔2。此外，由於於内燃老化測試時，約i2〇至15(rc之 升高溫度維持長達數十小時，故接觸探頭要求具有相對的 耐熱性及低熱膨脹係數。 具有耐熱性及熱係數可媲美用作為晶圓材料的矽之耐 熱性及熱係數的材料，包括陶瓷、玻璃以及低熱膨脹合金 例如殷鋼以及矽。但切削矽構件耗損，且矽要求電絕緣。 已知陶兗難以切削。玻璃牽涉切削時有顯著維度誤差，結 果導致良率因素不佳的問題。低熱膨脹合金難以切削且要

求電絕緣。因此當選用此等材料作為接觸探頭的支持構件 時’生產效率低且製造成本高。 適用於精密切削的塑膠材料適合用作為支持構件材 料但於接觸探頭其有大量導電接觸件以高密度排列於一 個支持構件上時，如此大量導電接觸件產生的壓力造成支 2構件的翹曲。熱膨脹可能引發導電接觸件（導電針件）的 疋位誤差，各個導電接觸件的接達點可能偏離預定點而無 法為人所接受。 五、發明說明（3) 發明概 有4α於先前技術之此等問題，本發明之主要目的係提 供種支持導電接觸件於接觸探頭等用之支持構件總成， 八允許j失持器孔以尚密度及高精度形成，且證實具有高 機械剛性。 ~ ,本發明之第二目的係提供一種支持導電接觸件於接觸 探頭等之支持構件總成，其允許小夹持器孔以高密度及高 精度形成，以及以控制方式進行熱膨脹。 々本發明之第三目的係提供支持導電接觸件於接觸探頭 4之支持構件總成，其既經濟又容易製造。 根據本發明此等目的可經由提供一種支持構件總成達 成，該支持構件總成適合用於接觸探頭等用以接觸欲接觸 的物件，該總成包含··-個支持構件形成有多個失持器孔 用以以彼此平行關係支持導電接觸件，支持構件係由適合 形成此種夾持器孔的材料製& ;以及一個加強構件，其係 與支持構件一體成形，且係伸展於支持構件之不含任何夾 持器孔部分。 如此，由於經由從適合形成夾持器孔的材料例如塑膠 材料形成夾持器，可以高精度形成支持導電接觸件的夾持 器孔’故夾持器孔可以小節距以高精度排列至晶圓層面測 試要求的程度。即使當塑膠材料例如pps、Lcp、pEs及pEj 本身未具備支持構件所需機械性質，加強構件可確保支持 構件總成的總機械強度。加強構件係由任一種具有預定機 械性質如機械強度及剛性材料製成，此種材料包括金屬材 五、發明說明（4) 料、玻璃、陶瓷及矽。當使用較佳熱膨脹係數的低熱膨騰 係數材料例如殷鋼及科啥（Kovar)時，仍可防止内燃老化測 試期間支持構件的熱變形。又比較由單一材料製成的支持 構件案例，此種材料例如低熱膨脹係數合金如殷鋼、陶竞、 玻璃或石夕’失持器孔形成於此種材料時，製成成本顯著降 低。 加強構件較佳係將支持構件平分為多區，各區成形有 多個夾持器孔。如此，對導電接觸件的指定佈局而言可達 成最理想的加強模式。若加強構件係由一種環形構件沿支 持構件外周邊部件伸展所組成，則可達成特別簡單且經濟 的加強。若導電接觸件的佈局許可，則加強構件可經由將 支持構件分成多區而各區形成單一夾持器孔排列獲得最大 加強。 根據本發明之較佳具體實施例，加強構件係由低熱膨 脹金屬件如殷鋼及科哇製成，支持構件係由適合鑽孔或以 其他方式形成夾持器孔的塑膠材料製成。此種情況下，加 強構件可於支持構件插人模製。另外，加強構件可由外部 附著於支持構件。 欲測試物件例如半導體晶片設置有接觸襯墊，接觸襯 墊需由導電接觸件準料觸’但未設計此種接觸襯塾以求 =化設計過程。因此需確㈣電接觸件接觸欲賴物件的 準確度IX具有層狀結構之支持構件總成為例，可經 由使用帛支持構件達成此項目的，該支持構件唯有於其 面對欲測試物件的外層才成形為加強板件形式。若測試夾 492127

五、發明說明（5) 具該側的繼電板係設計成可忍受導電接觸件的定位準破 度’則面對繼電板的外層無需被加強。但若有所需，可加 強兩側外層，甚至中間層也可加強。 根據本發明之又另一具體實施例，經由使用一對環形 件其沿外周邊將總成板件夾緊供加強可提供一種特別經濟 且簡單的配置。 圖式之簡單說明

現在參照附圖說明本發明，附圖中： 第1圖為根據本發明用於接觸探頭之支持構件總成之 平面圖； 第2圖為沿第1圖線Π·Π所取之部分剖面圖； 第3圖為類似第1圖之視圖，顯示本發明之第二具體實 施例； 第4圖為沿第3圖線IV-IV所取之部分剖面圖； 第5圖為放大部分剖面圖，顯示本發明之第三具體實施

例 第6圖為包括支持構件總成之接觸探頭之放大剖面側 視圖，該總成提供為本發明之第四具體實施例. 第7圖為類似第2圖之視圖，翔 ^不本發明之第五具體實 施例； _示本發明之第六具體實 第8圖為類似第2圖之視圖 施例； 第9圖為類似第2圖之視圖 _示本發明之第七具體實 施例；以及 五、發明說明（6) 第10圖為部分剖面之剖面側視圖，顯示習知支持構件 總成連同導電接觸件。 較佳具體實施例之詳細說明 第1圖為本發明之具體實施例中用以支持導電接觸件 於接觸探頭之支持構们之平面圖，以及第2圖為沿第】圖線 II-II所取之剖面圖。欲與支持構件!組合之呈針件及線圈彈 簧形式的導電接觸件由於本身為習知構件，故於此等圖中 刪除。 本發明也可應用於額外使用線圈彈簧作為導電接觸件 案例。 當欲測試物件為8吋晶圓時，支持構件丨為如附圖所示 直徑約8叶（約200毫米）之目盤。支持構件1厚度典型為約 〇·5至1.5毫米，但當使用積層結構時也可為約〇1至〇2毫 米。8吋晶圓典型含有數十至數百個半導體晶圓形成於其 上。此種支持構件丨也試用於意圖用於更大型物件例如12 对晶圓的接觸探頭。12吋晶圓典型含有數千個半導體晶片 形成於其上。 參照第1及2圖，支持構件丨形成多組夾持器孔2用以支 持導電接料’俾對應於形成於晶圓（圖中未顯示）上的多 個晶片電極。各個失持器孔2形狀可為任一種已知之夾持器 孔形狀。如第1圖最明白顯示，夾持器孔2排列成多組，各 組對應單一晶片，加強構件3係以一體成形方式嵌置於支持 構件1内部。 加強構件3伸展至概略呈圓盤形的支持構件1外周邊附 五、發明說明（7) 近’且設置有多個矩形開口 3a，各自配合對應一組夾持器 孔2。如此加強構件3佔據支持構件丨之不存在有或罕見分布 夾持器孔2部分。 於本接觸探頭用支持構件總成中，加強構件形成為板 件形式，板件係由耐熱低熱膨脹合金如殷鋼及科哇製成， 加強構件藉蝕刻、雷射切削、衝壓成形或其他機械金工成 形有對應於各別晶片的開口 3a，以及於具體實施例中，藉 插入模製可一體成形嵌置於塑膠材料製成的支持構件。如 此支持構件1係與加強構件3 一體成形。由於支持構件1之對 應於加強構件3各個開口 3a之區被塑膠材料填補，故容易準 確形成夾持器孔2’加強構件3可防止支持構件！的熱變形。 於後文參照第3及4圖說明本發明之第二具體實施例。 二圖中，對應於前一具體實施例之部件標示以類似的編號 而免除其⑨明。第二具體實施例中，殷鋼製成的環形加強 件4以連續方式於周邊伸展，且順著支持構之外周部同 ^嵌置=支持構件1。環形件4雖然係由單純環組成，但也 可充分提高支持構件1之總機械強度至内燃老化測試期間 防止支持構件1過度熱變形的程度。加強構件4的形狀簡化 可促成製造成本的下降。 ，根據本發明，加強構件形狀非僅限於前文顯示的形 狀右無空間限制，則加強構件6可設置多個開口 6a，各開 口對應山單一夾持器孔5，如第5圖所示。根據具有此種加強 聋牛甘入置於纟中之支持構件1，自於環繞各個夾持器孔5 周圍邛刀係各別被加強，故可更進一步改良機械強度，如 五、發明說明（8) 此又導致改良耐熱性及降低熱膨脹係數。 又形成於支持構件1之夾持器孔5非僅限於前述步進 孑L ’依據導電接觸件結構而定也可為筆直孔，如第5圖所 示。此例將於後文參照第6圖說明。第6圖顯示之接觸探頭7 具有根據本發明之包括加強外層之積層結構。類似第1及2 圖所述具體實施例，結合加強構件3之支持構件丨形成有由 筆直孔組成的夾持器孔5 ’經由例如組合未設有任何加強構 件的塑膠板件8及9,用作為接觸探頭7之支持構件總成乃 中欲接達物件對側外層。該具體實施例中，一對板件8及9 係於支持構件1組合使用，但支持構件丨可組合任何數目的 板件用於積層結構。 此種接觸探頭7中，多個已知導電針件丨丨各別莖部滑動 式容納於各別夾持器孔5。作為支持構件總成7a中間層的板 件8形成有放大貫穿孔心其係對準對應夾持器孔5。作為背 離欲接達物件外層的板件9成形有步進孔9a，其係對準對應 夾持器孔5。各個筆直貫穿孔8a容納對應導電針件丨丨之放大 部分以及線圈彈簧12，各個步進孔9a容納對應線圈彈簧12 之部分以及導電針件13用以接合繼電板上的襯墊（圖中 未顯示）。對側導電針件丨丨及13藉線圈彈簧彼此彈性壓迫分 開，經由放大部接合支持構件總成7a界定的環形肩部而避 免由夾持器孔5鬆脫。 支持構件1於前述具體實施例設置為欲接觸物件（例如 第1 〇圖先則技藝的電極26a)外層，如此由於加強構件3的存 在確保各個導電接觸件相對於欲接達物件的定位準確

五、發明說明（9) 另外層或下層未結合加強構件。但因下層係與繼電板等 相對側，繼電板設置有接觸襯墊方便接觸，與不含此種考 里5又计的半導體裝置欲接觸物件相反，無需要求下層9a加 強。如眾所周知，若有所需，下層及/或中間層可被加強。 〜而σ之’此種加強構件可由厚度小的構件可經由餘刻等 以低成本加工成為精密形狀製成。 雖然於則述各具體實施例加強構件係嵌置於支持構 件，但加強構件僅要求一體附著於支持構件，而不一定要 求嵌置於支持構件。加強構件安裝結構之另一具體實施例 顯示於第7圖。參照第7圖，使用環形加強構件3，如第3及4 圖所示於夾持器孔2以及安裝加強構件3之環形切槽1 〇形 成於支持構件1後，加強構件3嵌合於環形切槽1〇 ,加強構 件3經由使用接合劑、螺拴或其他緊固裝置而一體附著於支 持構件1。若有所需，為了達成又更高度精度，於加強構件 3攙混於支持構件丨後形成夾持器孔^若有所需，環形切槽 1〇可以樹脂材料等填補。本具體實施例提供類似先前具體 實施例的優勢。 第8圖顯示本發明之又另一具體實施例。首先，準備一 對形成夾持器孔的塑膠材料製造的支持構件^及比。各個 支持構件la及lb之外周邊成形有環形肩部，肩部可於模製 支持件時形成或可於模製支持件後切削。夾持器孔2形成於 各支持構件la及lb，兩個支持構件1&及比彼此重疊放置， 一對環形加強件3a及3b適合接合環形件，且係由殷鋼等材 料製成，加強件3a及3b嵌合於支持件^及比之外周部。然 12 492127

五、發明說明（l〇) 後支持件經由使用適當數目的螺栓14通過加強件3&及补以 及螺帽15與螺拴螺接而彼此牢固接合。環形加強件33及补 不僅接合二支持構件，同時也提高支持構件“及卜及機械 剛性，以及控制因熱膨脹造成的變形。 第9圖顯示本發明之又另一具體實施例。本具體實施例 中，支持構件1係由適合形成孔的塑膠材料製成的單片板件 組成，而夾持器孔2係由步進孔組成。支持構件丨之外周部 形成於環形肩，殷鋼等材料製造的環形加強件3形狀係與環 形件互補，加強件3嵌合於支持構件1的外周部。如此支持 構件1當組合環形加強件3時，整體界定成為實質上完美圓 盤。環形加強件3成形有多個安裝孔16,對準的對應孔係形 成於支持構件1外周邊對應部分。繼電板25鋪設於支持構件 1之對應於夾持器孔2直徑較大端之表面上，繼電板2 5設置 螺紋孔17對應於安裝孔16。因此，當螺栓14通過嵌合於支 持構件1的環形加強件3且栓入對應螺紋孔17時，加強構件3 可與支持構件1共同附著於繼電板25。環形加強件3之各個 安裝孔16設置有個較大直徑端，適合容納螺栓14頭部，讓 螺拴14頭部不會凸出總成外廓之外。 前述任一具體實施例中，製成欲成形夾持器孔部分的 塑膠材料可為任一種塑膠材料，只要其對内燃老化測試使 用的約150°C溫度耐熱以及具有相對低熱膨脹係數即可。也 適合精確穿孔，故提供最大設計自由度。例如，夾持器孔 非僅限於步進孔及筆直孔，也可為錐形孔或其他形狀的 孔’因而除了具體實施例顯示的針件與線圈彈簧組合外， 13 492127 五、發明說明（11 ) 允許使用多種形式的導電接觸件。塑膠材料另外可藉玻璃 纖維、石墨纖維或其他材料加強。 使用本發明之支持構件總成之接觸探頭不僅適合用於 内燃老化測試，同時也適合用於其他要求具有耐熱性的應 用用途。特別適合的用途包括用作為内燃老化測試插座、 MPU裝置（涉及電極襯墊高密度排列）之接觸探頭、以及 MCM(多晶片模組）裝置之接觸探頭，MCM裝置有多組電極 襯墊排列成高密度，此處要求高機械強度。 雖然已經就較佳具體實施例說明本發明，但業界人士 顯然易知可未悖離如隨附之申請專利範圍陳述之本發明之 範圍做出多種替代及修改。 產業應用性 如此根據本發明，加強構件提高支持構件總成的總機 械強度，當加強構件係由耐熱之低熱係數材料製成時，可 防止支持構件的熱變形。由於夾持器孔係形成於適合成形 孔的材料如塑膠材料製成的支持構件，故夾持器孔可以高 精度以及低成本製造。根據本發明之支持構件總成特別適 合用於内燃老化測試之接觸探頭，有助於接觸探頭成本的 下降。 經由設置加強構件於支持構件的相對罕見分布導電接 觸件部分或設置而環繞各組導電接觸件，可達成適合導電 接觸件之特殊佈局的加強。特別當使用簡單環形加強構件 時，由於加強構件的簡化，故製造成本特別降低。 當支持構件總成係經由積層多片板件而形成時，經由 14 492127 五、發明說明（l2) 僅加強面對欲接觸物件的外層，接觸探頭導電接觸件相對 於欲接觸物件的定位準確度可提高，而無需顯著變更接觸 探頭其餘部分的設計。此種情況下，由於加強構件僅需位 於積層結構外層，故可以低成本提供適合用於晶圓層面内 燃老化測試的接觸探頭。 元件標號對照 1，la，lb…支持構件 2a··.小直徑區段

2···夾持器孔 2b···大直徑區段 3 a.··矩形開口 5···夾持器孔 6a···開口 7a· ··支持構件總成 8a ’ 9a···孔 11…導電針件 13…導電針件 15…螺帽 17…螺纟文孔 2 3…導電針件 23b.·.莖部 25…電路板 26…晶圓 3 ’ 3a，3b···加強構件 4…環形加強構件 6·.·加強構件 7···接觸探頭 8 ’ 9 · · ·板件 ⑺···環形切槽 12··.線圈彈簧 14...螺检 16···安裝孔 21···支持構件 23a···徑向凸緣 2 4 · · ·線圈彈等 25a···端子 26a···電極 -15 -

Claims (1)

1. ^yziz/ A8 B8 C8 D8

   申請專利 範圍 種適合用於接觸探頭等用以接觸欲接觸物件之支持 構件總成，1¾支持構件總成適合用於接觸探頭等用以接 觸欲接觸的物件，該總成包含：一個支持構件形成有多 個失持器孔用以以彼此平行關係支持導電接觸件，支持 構件係由適合形成此種夾持器孔的材料製成；以及 一個加強構件，其係與支持構件一體成形，且係伸 展於支持構件之不含任何夾持器孔部分。 2·如申請專利範圍第i項之支持構件總成，其中該加強構 字支持構件刀成多區，各區成形有多個夾持器孔。 3·如申請專利範圍第i項之支持構件總成，其中該加強構 件將支持構件分成多區，各區成形有單一夾持器孔。 4·如申請專利範圍第i項之支持構件總成，其中該加強構 件係由沿支持構件之外周部伸展的環形構件組成。 5·如申請專利範圍第！項之支持構件總成，其中該加_ 件係嵌置於支持構件。 6·如申請專利範圍第丨項之支持構件總成，其中該加強構 件係由低熱膨脹金屬構件製成，而該支持構件係由塑膠 材料製成。 ' 7·如申請專利範圍第6項之支持構件總成，其中該加強構 件係插入模製於支持構件。 8·如申請專利範圍第6項之支持構件總成，其中該加強構 件係由外部附著於支持構件。 9.如申請專利範圍第！項之支持構件總成，其中該支持構 件係由第-板件組成，總成進一步包含至少第二板件置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公愛 ----TIT-------裝--------訂-------- ^請先閱讀背面之注专1項再填寫本頁j 線i 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 492127 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 於該支持構件上方，且設置有夾持器孔對準支持構件的 夾持器孔。 1〇·如申請專利範圍第9項之支持構件總成，其中該第二板 件未結合加強構件。 ^ 11.如申請專利範圍第9項之支持構件總成，其中該第二板 件結合加強構件。 12.如申請專利範圍第9項之支持構件總成，其中該加強構 i 件包含一對環形件，其係沿總成的外周邊而將總成板件 一起夾緊。 參 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）