TWI381167B - The method of assembling the contact - Google Patents

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Description

接觸子之組裝方法
本發明係有關於接觸子之組裝方法，其在半導體積體電路元件等之電子元件(以下亦代表性地稱為IC組件)之測試時，用以和IC組件之電氣式的連接之偵測卡，將用以和IC組件之輸出入端子以電氣式接觸的接觸子組裝於偵測基板。
半導體積體電路元件係在矽晶圓等被製入多個後，經由切割、接合以及封裝等之各步驟而完成電子元件。在這種IC組件，在出貨前進行動作測試，不管在成品之狀態或是在晶圓狀態都實施該IC組件的測試。
在晶圓狀態之IC組件的測試時，作為用以確立和該IC組件之電氣式的連接之偵測針，自以往已知對半導體晶圓使用光蝕刻等之半導體製造技術所製作者(以下亦僅稱為「矽手指接觸子」)(例如參照專利文獻1)。該矽手指接觸子具有：基部，係安裝於基板；樑部，係後端側設置於基部，而前端側從基部突出成手指狀(梳子狀)；以及導電部，係形成於樑部的表面，並和IC組件之輸出入端子以電氣式接觸。
在使用這種矽手指接觸子來製作偵測卡的情況，將黏接劑塗布於偵測基板的既定位置，並將矽手指接觸子之基部定位於該塗布位置，再使黏接劑變硬，藉此將矽手指接 觸子組裝於基板上。
這種一連串之組裝步驟係使用專用的組裝裝置進行，並使用影像處理技術等，將矽手指接觸子60定位於基板51上。具體而言，如第8圖所示，首先，識別實際設置於基板51上之第1記號51d的位置和設置於矽手指接觸子60上之第2記號61b的位置，再從第1記號51d的位置算出其中點M1 ，而且從第2記號61b的位置算出其中點M2 。接著，以使矽手指接觸子60之記號61b的中點M2 位於和第1記號51d之中點M1 相距既定距離L的位置之方式，將矽手指接觸子60定位於基板51上。
雖然按照以上之要領將多個矽手指接觸子60組裝於基板51上，但是如第8圖所示，因為第1記號51d之加工公差係約±10 μm，所以在相鄰的第1記號51d佊此之間存在最大約20 μm的變動。而，因為在被測試晶圓側之輸出入端子間的間距窄至數十~數百μm，所以在IC組件的測試時矽手指接觸子60和被測試晶圓上的輸出入端子之間發生接觸失誤的可能性變高。
作為影響組裝精度之要因，雖然除了在基板上之第1記號的加工精度以外，還可列舉在組裝裝置之記號的識別誤差或動作精度等，但是因為可使這些精度位於±數μm以內，所以對組裝精度影響係以第1記號的加工精度為最大。
又，隨著組裝矽手指接觸子之基板的尺寸變大，或組裝之矽手指接觸子的個數變多，因為第1記號的加工誤差累積，所以第1記號的加工精度對組裝精度之影響有變大 的傾向。
[專利文獻1]特開2000－249722號公報 [專利文獻2]特開2001－159642號公報 [專利文獻3]國際公開第03/071289號小冊子
本發明要解決的課題係提供可將接觸子高精度地組裝於基板之接觸子的組裝方法。
為達成上述目的，依據本發明，提供一種接觸子之組裝方法，其在被測試電子元件之測試時，將和該被測試電子元件的輸出入端子以電氣式接觸的接觸子組裝於基板，包括：第1識別步驟，係識別設置於該基板上之基準點的位置；第1算出步驟，係識別為了表示組裝該接觸子之位置而設置於該基板上的第1記號之位置，並算出該第1記號相對於該基準點的實相對位置；第2算出步驟，係算出該第1記號相對於該基準點之設計上的理論相對位置；第3算出步驟，係根據在該第1算出步驟所算出之該實相對位置、和在該第2算出步驟所算出之該理論相對位置，而算出該實相對位置相對於該理論相對位置的相對偏差量；第2識別步驟，係識別該第1記號之位置；特定步驟，係根據在該第3算出步驟所算出之該偏差量、和在該第2識別步驟所識別之該第1記號的位置，而特定在該基板上之 該接觸子的組裝位置；以及組裝步驟，係將該接觸子組裝於在該特定步驟所特定之位置。
在該發明，雖未特別限定，在該特定步驟，係從在該第2識別步驟所識別之該第1記號的位置、和在該第3算出步驟所算出之該偏差量，而算出該第1記號之設計上的理論位置，並將該理論位置特定為在該基板上之該接觸子的組裝位置較佳。
在該發明，雖未特別限定，又包括第3識別步驟，其識別為了識別該接觸子的位置而設置於該接觸子之第2記號的位置；在該組裝步驟，係以使該第2記號位於該組裝位置，或使該第2記號位於離開該組裝位置既定距離的位置之方式，將接觸子組裝於該基板上較佳。
在該發明，雖未特別限定，在該第1識別步驟及該第1算出步驟，係利用第1量測裝置分別識別該基準點之位置及該第1記號的位置；在該第2識別步驟及該第3識別步驟，係利用和該第1量測裝置相異的第2量測裝置分別識別該第1記號之位置及該21記號的位置較佳。
在該發明，雖未特別限定，在將複數個該接觸子組裝於同一該基板上時，在各自之該第1識別步驟識別同一該基準點的位置較佳。
在該發明，雖未特別限定，又包括塗布步驟，其將黏接劑塗布於在該特定步驟所特定之該組裝位置較佳。
在該發明，雖未特別限定，該接觸子具有：基部，係固定於該基板；樑部，係後端側設置於該基部，而前端側 從該基部突出；以及導電部，係形成於該樑部的表面，並和該被測試電子元件之輸出入端子以電氣式接觸，在一個該基部係設置複數個該樑部，該第2記號係設置於該基部較佳。
在本發明，將基準點設置於基板，並相對於該基準點，求實際之第1記號的相對位置(實相對位置)、和第1記號之設計上的相對位置(理論相對位置)，並算出實相對位置相對於理論相對位置的相對偏差量，在基板上特定接觸子之組裝位置時，加上該偏差量。因而，因為可將在將第1記號設置於基板時所產生之加工誤差相互抵消，所以可將接觸子高精度地組裝於基板。
以下，根據圖面說明本發明之實施形態。
首先，概略說明電子元件測試裝置之構造，其包括應用本實施形態之接觸子的組裝方法之偵測卡。
第1圖係表示本發明之實施形態的電子元件測試裝置之構造的示意剖面圖，第2圖係表示本發明之實施形態的偵測卡之剖面圖，第3圖係表示本發明之實施形態的偵測卡之下視圖，第4圖係表示本發明之實施形態的矽手指接觸子之剖面圖，第5圖係表示本發明之實施形態的矽手指接觸子之平面圖。
本實施形態之電子元件測試裝置1係用以測試被製入 例如由矽(Si)等所構成之半導體晶圓W的IC組件之電氣特性的裝置。該電子元件測試裝置1如第1圖所示，包括：測試頭10，係經由電纜(未圖示)和進行IC組件之測試的測試器(未圖示)以電氣式連接；偵測卡50，係用以將半導體晶圓W上之IC組件和測試頭10以電氣式連接；以及偵測器80，係將半導體晶圓W壓在偵測卡50。
偵測卡50如第1圖~第3圖所示，由以下之構件構成，多支矽手指接觸子60，係和被製入半導體晶圓W上之IC組件的輸出入端子以電氣式接觸；組裝底座51，係已組裝該矽手指接觸子；配線基板55，係具有配線圖案(未圖示)，其經由接合線52和矽手指接觸子60以電氣式連接；基底構件56和補強構件57，係用以將偵測卡50補強；支柱53，係支持組裝底座51；以及限制器54，係抑制組裝底座51的變形；並經由高固定件11和測試頭10連接。
矽手指接觸子60如第4圖及第5圖所示，由以下之構件構成，基部61，係固定於組裝底座51；樑部62，係後端側設置於基部61，而前端側從基部61突出；以及導電層63，係形成於樑部62的表面。
該矽手指接觸子60的基部61及樑部62係使用光蝕刻等之半導體製造技術並由矽基板構成，如第5圖所示，對一個基部61將複數支(在本例為4支)樑部62設置成手指狀(梳子狀)。如此，藉由使用半導體製造技術製造接觸子60，而可易於將樑部62之間的間距對準被製入被測試晶圓W上的輸出入端子之狹窄的間距。此外，在本發明，可任 意地設定設置於每一個基部61之樑部62的個數。
如第4圖所示，在基部61的後端形成段差61a。藉由控制該段差61a之深度和長度的比值，而可任意地設定接觸子60對組裝底座51的傾斜角度β。此外，該傾斜角度β愈小愈佳。
又，在本實施形態，如第5圖所示，在基部61之上面兩端，設置第2記號61b，其係在將接觸子60組裝於組裝底座51時使用。該第2記號61b係例如藉由將貫穿孔或金屬電鍍層形成於基部61而構成。
在樑部62的上面形成絕緣層62a，其在矽手指接觸子60使導電層63和其他的部分以電氣式絕緣。該絕緣層62a例如由SiO2 層或硼摻雜層構成。
在該絕緣層62a的表面形成導電層63。作為構成導電層63的材料，可列舉例如鎢、鈀、銠、白金、釕、銥以及鎳等之金屬材料。
以上所示之構造的矽手指接觸子60如第4圖所示，利用黏接劑51b固定於組裝底座51，而其前端和被製入被測試晶圓W之IC組件的輸出入端子相對向。作為將接觸子60固定於組裝底座51的黏接劑51b，可列舉例如紫外線硬化型黏接劑等。
組裝底座51係由熱膨脹係數比被測試晶圓W稍大的材料所構成之圓形的基板。作為構成組裝底座51之具體的材料，可列舉例如陶瓷、可乏(Kovar)合金、碳化鵭、不銹殷(invar)鋼等。此外，從加工係容易且便宜的觀點，以陶瓷 基板構成組裝底座51較佳。藉由以具有對被測試晶圓W適當的熱膨脹係數之材料構成組裝底座51，而可使因施加溫度所產生之接觸子60的接觸壓之變動、或接觸子60之前端和被測試晶圓W上的端子之間的位置偏差變小。
在組裝底座51，在接觸子60之後方，如第2圖及第3圖所示，形成矩形的貫穿孔51a，其從表面向背面貫穿組裝底座51。和接觸子60之導電層63連接的接合線52，經由組裝底座51之貫穿孔51a，和配線基板55上的端子(未圖示)連接。藉由以具有裕度之接合線52將接觸子60和配線基板55連接，而可容許組裝底座51和配線基板55的熱膨脹差。
又，在本實施形態，如第3圖所示，在組裝底座51之既定位置設置基準點51c，其係在將接觸子60組裝於組裝底座51時使用。該基準點51c例如由形成於組裝底座51的貫穿孔構成。
配線基板55係由例如玻璃環氧樹脂所構成之圓形的基板。在配線基板55的下面，形成接合線52所連接的端子(未圖示)，而在配線基板55的上面，將和高固定件11側之連接器12連結的連接器55c設置於上面、在配線基板55的內部形成，由下面的端子與上面的連接器55c以電氣性連接的配線圖形(未圖示)。作為連接器12、55c，可使用例如ZIF(Zero Insertion Force)連接器。在配線基板55以從表面向背面貫穿之方式形成如下的貫穿孔，第1貫穿孔55a，係用以使支柱53貫穿；第2貫穿孔55b，係用 以使限制器54貫穿。
在配線基板55之上面，為了補強偵測卡50，而設置基底構件56及補強構件57。基底構件56和補強構件57例如利用螺栓連結而固定。又，補強構件57和配線基板55係在該配線基板55的外周部分例如利用螺栓連結而固定。而，因為基底構件56和配線基板55未直接固定，所以配線基板55在中央部分變成非束縛狀態，而不會將配線基板55之熱膨脹所引起的變形直接傳達給基底構件56。作為構成基底構件56及補強構件57之材料，可列舉例如不銹鋼或碳鋼等。
支柱53係用以支持組裝底座51的柱狀構件，如第2圖所示，支柱53之一端固定於組裝底座51，而支柱53之另一端經由第1貫穿孔55a直接固定於基底構件56。藉由將支柱53直接固定於基底構件56，可防止支柱53之位置因配線基板55之熱膨脹的影響而變動。作為構成支柱53的材料，可列舉例如不銹殷(invar)鋼等。作為將支柱53固定於組裝底座51或基底構件56的手法，可列舉例如螺栓連結或黏接。
在本實施形態，因為以不同的基板構成組裝接觸子60之組裝底座51、及形成與接觸子60以電氣式連接之配線圖案的配線基板55，而且將組裝底座51和配線基板55設為非接觸狀態，所以即使配線基板55因熱膨脹而變形，該變形亦不會傳達給組裝接觸子60的組裝底座51，而可使接觸子60之接觸壓的變動或位置偏差變小。
限制器54係用以在將晶圓W壓在接觸子60時防止組裝底座51變形的柱狀構件，如第2圖所示，限制器54之一端和組裝底座51的背面接觸，或位於該背面的附近，而限制器54之另一端經由第2貫穿孔55b直接固定於基底構件56。作為構成限制器54的材料，和支柱53一樣，可列舉例如不銹殷(invar)鋼等。作為將限制器54固定於基底構件56的手法，可列舉例如螺栓連結或黏接等。該限制器54係在晶圓W被偵測卡50壓住時，和組裝底座51之背面密接，以抑制組裝底座51向配線基板55側變形。此外，在組裝底座51具有將晶圓W壓在接觸子60時不會變形的程度之充分的強度之情況，不需要限制器54。
以上所示之構造的偵測卡50如第1圖所示，將接觸子60以經由中央開口71面臨下方的姿勢固定於環形的夾持具70。夾持具70以保持偵測卡50之狀態固定於環形的接頭75，又，接頭75固定於在偵測器80之頂板81所形成的開口82。該接頭75對應被測試晶圓W之種類及測試頭10的形狀而使尺寸相異之偵測卡適合偵測器80的開口82者。偵測卡50側和高固定件11側如第1圖所示，係藉由使設置於高固定件11之下面的掛鉤13、和設置於接頭75之掛鉤76相卡合，而機械式地連結。
高固定件11安裝於測試頭10的下部，而同軸電纜所連接之連接器12設置於該高固定件11的下面。藉由將該測試頭10側之連接器12和設置於偵測卡50之配線基板55的上面之連接器55c連結，而將測試頭10和偵測卡50 以電氣式連接。
偵測器80包括搬運臂83，其可利用真空夾頭保持晶圓W，而且使該保持之晶圓W朝XYZ方向移動，而可將晶圓W搬至偵測器80的內部。而，在測試時，搬運臂83使晶圓W和經由開口82面臨偵測器80內之偵測卡50相對向並壓住，在此狀態，測試器對晶圓W上之IC組件經由測試頭10輸出入端子測試信號，藉此實施IC組件的測試。
以下，參照第6圖~第7E圖，說明在本實施形態將接觸子組裝於組裝底座的方法。第6圖係表示本發明之實施形態的接觸子之組裝方法的流程圖，第7A圖~第7E圖係用以說明在第6圖之各步驟的圖。
首先，在第6圖之步驟S10，使用三維量測裝置，量測預設於組裝底座51上之基準點51c的位置，並將該基準位置51c設為在三維量測裝置的原點(0,0)。作為在第6圖之步驟S10及步驟S11所使用的三維量測裝置，可列舉例如CNC影像量測器或共焦點雷射顯微鏡等之非接觸式者。
接著，在第6圖之步驟S11，如第7A圖所示，使用三維量測裝置，分別量測實際設置於組裝底座51上之2個第1記號51d的位置，在第6圖之步驟S12，算出第1記號51d之中點M1 相對於基準點51c的相對位置m1 (實相對位置(x1 ,y1 ))。此外，實際設置於組裝底座51之第1記號51d，例如由形成於組裝底座51的貫穿孔構成。
然後，在第6圖之步驟S13，從CAD資料等讀入在組裝底座51之設計上的第1記號51e之位置，並算出第1記 號51e之中點M0 相對於基準點51c的相對位置m0 (理論相對位置(x0 ,y0 ))。
接著，在第6圖之步驟S14，從在步驟S12所算出之會相對位置m1 、和在步驟S13所算出的理論相對位置m0 ，算出設計上的第1記號51e對實際設置於組裝底座51上之第1記號51d的相對偏差量△m。具體而言，該偏差量△m係根據(△x,△y)＝(x1 －x0 ,y1 －y0 )而算出。
在第6圖之步驟S20，將如以上所示使用三維量測裝置所算出之偏差量△m輸入將接觸子60組裝於組裝底座51的組裝裝置。接著，組裝裝置在第6圖之步驟S21，使用影像處理技術，量測對組裝底座51上實際所加工之2個第1記號51d的位置，在步驟S22，如第7B圖所示，算出這2個第1記號51d之中點M1 的位置(Xm ,Ym )。
然後，在第6圖之步驟S23，如第7B圖所示，根據在步驟S22所算出之中點M1 、和在步驟S20所輸入的偏差量△m，特定在組裝底座51上應組裝矽手指接觸子60之位置51f(實組裝位置)。具體而言，組裝位置係根據(Xa ,Ya )＝(Xm －△x,Ym －△y)而算出。即，在本實施形態，在組裝底座51上應組裝接觸子60之位置51f和在組裝底座51之設計上的第1記號51e之中點M0 一致，而可將在組裝底座51形成第1記號51d時所產生的加工誤差抵消。
接著，在第6圖之步驟S24，如第7C圖所示，組裝裝置之塗布單元101將黏接劑51b塗布於組裝底座51的組裝位置51f。該塗布單元101雖未特別圖示，具有充填例如 紫外線硬化型黏接劑的注射器，可將既定量之黏接劑塗布於組裝底座51上。
然後，在第6圖之步驟S25，組裝裝置在利用吸附單元102吸附並保持矽手指接觸子60之狀態，使用影像處理技術等，量測實際設置於該接觸子60之兩端的2個第2記號61b之位置，在步驟S26，如第7B圖所示，算出這2個第2記號61b之中點M2 的位置。
接著，在第6圖之步驟S27，如第7D圖所示，組裝裝置利用吸附單元102將矽手指接觸子60移動，如第7B圖所示，在第2記號61b之中點M2 距離組裝位置51f僅既定距離L的狀態，將矽手指接觸子60放置於組裝底座51上。此外，如第7D圖所示，在吸附單元102的前端，設置吸附面102a，其具有和接觸子60對組裝底座51之安裝角度β實質上相同的角度。
然後，在第6圖之步驟S28，如第7E圖所示，藉由組裝裝置之照射單元103對黏接劑51b照射紫外線，而使黏接劑51b變硬，並將接觸子60固定於組裝底座51。
如以上所示，在本實施形態，將基準點51c設置於用以組裝接觸子60的組裝底座51，相對於該基準點51c，求實際之第1記號51d的相對位置(實相對位置m1 )、和第1記號51d之設計上的相對位置(理論相對位置m0 )，並算出實相對位置m1 相對於理論相對位置m0 的相對偏差量△m，在組裝底座51上特定接觸子60的組裝位置時，加上該偏差量△m。因而，因為在將第1記號51d形成於組裝底座 51時所產生之加工誤差被抵消，所以可將矽手指接觸子60高精度地組裝於組裝底座51。
此外，以上所說明之實施形態，係為了易於理解本發明而記載者，不是為了限定本發明而記載者。因此，在上述之實施形態所揭示的各要素，係亦包含屬於本發明的技術範圍之全部的設計變更或同等物之主旨。
例如，在上述之實施形態，作為組裝於基板的接觸子，雖然舉例說明矽手指接觸子60，但是只要係在組裝於基板時需要定位的接觸子，在本發明未特別限定。
又，在上述之實施形態，作為組裝接觸子的基板，雖然舉例說明組裝底座51，但是在本發明未特別限定，例如在將接觸子直接組裝於配線基板的情況，亦可將基準點及第1記號設置於該配線基板。
1‧‧‧電子元件測試裝置
10‧‧‧測試頭
50‧‧‧偵測卡
51‧‧‧組裝底座
51c‧‧‧基準點
51d‧‧‧第1記號
M1 ‧‧‧中點
51e‧‧‧設計上的第1記號
M0 ‧‧‧中點
51f‧‧‧組裝位置
52‧‧‧接合線
53‧‧‧支柱
54‧‧‧限制器
55‧‧‧配線基板
56‧‧‧基底構件
57‧‧‧補強構件
60‧‧‧偵測針
61‧‧‧基部
61b‧‧‧第2記號
M2 ‧‧‧中點
62‧‧‧樑部
63‧‧‧導電層
80‧‧‧偵測器
W‧‧‧半導體晶圓
△m‧‧‧偏差量
第1圖係表示本發明之實施形態的電子元件測試裝置之構造的示意剖面圖。
第2圖係表示本發明之實施形態的偵測卡之剖面圖。
第3圖係表示本發明之實施形態的偵測卡之下視圖。
第4圖係表示本發明之實施形態的矽手指接觸子之剖面圖。
第5圖係表示本發明之實施形態的矽手指接觸子之平面圖。
第6圖係表示本發明之實施形態的接觸子之組裝方法 的流程圖。
第7A圖係用以說明在第6圖之步驟S11~S14的組裝底座之部分平面圖。
第7B圖係用以說明在第6圖之步驟S22~S27的組裝底座之部分平面圖。
第7C圖係表示在第6圖之步驟S24的側視圖。
第7D圖係表示在第6圖之步驟S27的側視圖。
第7E圖係表示在第6圖之步驟S28的側視圖。
第8圖係表示以往之接觸子的組裝方法之平面圖。

Claims (7)

  1. 一種接觸子之組裝方法，在被測試電子元件之測試時，將和該被測試電子元件的輸出入端子以電氣式接觸的接觸子組裝於基板，包括：第1識別步驟，係識別設置於該基板上之基準點的位置；第1算出步驟，係識別為了表示組裝該接觸子之位置而設置於該基板上的第1記號之位置，並算出該第1記號相對於該基準點的實相對位置；第2算出步驟，係算出該第1記號相對於該基準點之設計上的理論相對位置；第3算出步驟，係根據在該第1算出步驟所算出之該實相對位置、和在該第2算出步驟所算出之該理論相對位置，而算出該實相對位置相對於該理論相對位置的相對偏差量；第2識別步驟，係識別該第1記號之位置；特定步驟，係根據在該第3算出步驟所算出之該偏差量、和在該第2識別步驟所識別之該第1記號的位置，而特定在該基板上之該接觸子的組裝位置；以及組裝步驟，係將該接觸子組裝於在該特定步驟所特定之位置。
  2. 如申請專利範圍第1項之接觸子的組裝方法，其中在該特定步驟，從在該第2識別步驟所識別之該第1記號的位置、和在該第3算出步驟所算出之該偏差量，而算出 該第1記號之設計上的理論位置，並將該理論位置特定為在該基板上之該接觸子的組裝位置。
  3. 如申請專利範圍第1項之接觸子的組裝方法，其中又包括第3識別步驟，其識別為了識別該接觸子的位置而設置於該接觸子之第2記號的位置；在該組裝步驟，以使該第2記號位於該組裝位置，或使該第2記號位於離開該組裝位置既定距離的位置之方式，將接觸子組裝於該基板上。
  4. 如申請專利範圍第3項之接觸子的組裝方法，其中在該第1識別步驟及該第1算出步驟，係利用第1量測裝置分別識別該基準點之位置及該第1記號的位置；在該第2識別步驟及該第3識別步驟，係利用和該第1量測裝置相異的第2量測裝置分別識別該第1記號之位置及該第2記號的位置。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之接觸子的組裝方法，其中在將複數個該接觸子組裝於同一該基板上時，在各自之該第1識別步驟識別同一該基準點的位置。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之接觸子的組裝方法，其中又包括塗布步驟，其將黏接劑塗布於在該特定步驟所特定之該組裝位置。
  7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之接觸子的組裝方法，其中該接觸子具有：基部，係固定於該基板；樑部，係後端側設置於該基部，而前端側從該基部突 出；以及導電部，係形成於該樑部的表面，並和該被測試電子元件之輸出入端子以電氣式接觸，在一個該基部係設置複數個該樑部；該第2記號係設置於該基部。
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