TWI471569B - 電性接觸件及電性接觸件之接觸方法 - Google Patents

電性接觸件及電性接觸件之接觸方法 Download PDF

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Description

電性接觸件及電性接觸件之接觸方法
本發明係關於半導體積體電路等之半導體裝置之電性試驗所使用之電性接觸件及電性接觸件之接觸方法。
半導體裝置之導通試驗等之電性試驗，係在使電性接觸件電性地接觸於半導體裝置之凸塊電極之狀態下，對各凸塊電極施加檢查訊號等而進行。就以如此之電性試驗所使用之電性接觸件之例而言，有專利文獻1所記載之電性連接裝置。將該電性連接裝置予以概略說明。
電性連接裝置1係如第1圖所示般，為了進行被檢查體之半導體裝置2之電性試驗，電性連接半導體裝置2之凸塊電極和測試機的裝置。電性連接裝置1具備探針卡4，且該探針卡4具備電性試驗用之複數接觸件3；在上面承接半導體裝置2的吸盤頂5；使吸盤頂5至少在前後方向及左右方向以及上下方向之三方向三次元地移動之檢查台6；被配置在檢查台6，以攝影至少一個接 觸件3的區域感測器7。
接觸件3係如第2圖所示般，具備朝上下方向延伸之板狀之安裝部9，和從安裝部9之下端部朝向左右方向中之一方側沿伸的板狀機械臂部10，和從機械臂部10之前端部朝向下方突出的板狀之台座部11，和從台座部11之下端12朝向下方突出的板狀或柱狀之接觸部13而構成。
接觸部13被形成細尖。然後，藉由以機械臂10使彈性被支撐之接觸部13刺穿並陷入至半導體裝置2之凸塊電極，確實地使接觸部13和半導體裝置2之凸塊電極電性連接。在該狀態下，進行導通試驗等。
再者，就以前端陷入至凸塊電極之接觸探針之例而言，也有專利文獻2~4所記載之技術。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-229410號公報
[專利文獻2]日本特開2010-025614號公報
[專利文件3]日本特開2005-338039號公報
[專利文獻4]美國專利第7733101號公報
但是，在上述般之以往的電性連接裝置1 中，當接觸部13與球面狀之凸塊電極之斜面接觸時，該接觸部13從凸塊電極偏離有與裝置表面衝突之情形。然後，當接觸部13與裝置表面衝突時，有由於其衝擊產生接觸部13彎曲或折彎之情形。
再者，當尖的接觸部13陷入至凸塊電極時，則有對凸塊電極造成大的傷害或變形等之大的損壞之情形。當有如此之損壞之時，安裝線的外觀檢查之時，以辨識錯誤被排出的確率變高。並且，於凸塊電極之溶接時，由於上述損壞部分使得無法充分接合，有成為安裝不良之原因。
該在專利文獻2~4中也相同。
本發明係鑒於如此之問題點而創作出，其目的為提供不會有偏差地使接觸部接觸於凸塊電極，且不會對凸塊電極造成損傷而可以確實地電性連接的電性接觸件及電性接觸件之接觸方法。
本發明之電性接觸件係在本體基端部被支撐之狀態下，本體前端部之接觸部壓接於被設置在電子裝置之表面的端子而被電性連接，該電性接觸件之特徵為：上述接觸部係以上述電子裝置之端子之平面面積之四分之一以上之大小的平坦面所形成。本發明之電性接觸件之接觸方法係在本體基端部被支撐之狀態下，本體前端部之平坦面狀之接觸部壓接於被設置在電子裝置之表面的端子而被 電性連接，該電性接觸件之接觸方法之特徵為：上述接觸部係壓潰上述電子裝置之端子，而推壓成形成其平面面積之四分之一之大小的平坦面。
在本發明之電性接觸件及電性接觸件之接觸方法中，無偏差地使接觸部確實接觸於凸塊電極，並且不會對凸塊電極造成大的損傷，而可以確實電性連接。
20‧‧‧電性接觸件
21‧‧‧安裝部
22‧‧‧機械臂部
23‧‧‧台座部
24‧‧‧本體前端部
25‧‧‧接觸部
27‧‧‧凸塊電極
第1圖為表示以往之電性連接裝置之概略構成圖。
第2圖為表示被組裝於以往之電性連接裝置之接觸件的側面圖。
第3圖係表示與本發明之實施形態有關之電性接觸件的側面圖。
第4圖為第3圖之C-C線向視剖面圖。
第5圖從第3圖之D方向觀看與本實施型態有關之電性接觸件之接觸部的放大圖。
第6圖係表示與本發明之實施形態有關之電性接觸件之接觸方法的模式圖。
第7圖係表示與本發明之實施形態有關之電性接觸件之接觸方法V之具體性數值例的表格。
第8圖係表示與本發明之實施形態有關之電性接觸件 之滑動量W之具體性數值例的表格。
第9圖為表示凸塊尺寸和接觸部之尺寸S1之關係的曲線圖。
第10圖係表示與本發明之實施形態有關之電性接觸件之接觸方法和具體性尺寸的模式圖。
以下，針對與本發明之實施型態有關之電性接觸件及電性接觸件之接觸方法，一面參照附件圖面，一面予以說明。
[電性接觸件]
首先，針對本實施型態之電性接觸件予以說明。本實施型態之電性接觸件在前端之接觸部具有特徵。因此，電性接觸件之全體構成可以適用於懸臂樑狀型、伸縮棒狀等之既存的所有接觸件。在以下，以一例而言，針對懸臂樑狀型之電性接觸件予以說明。
本實施型態之電性接觸件係在其本體基端部被探針卡等支撐之狀態下，本體前端部之接觸部壓接於被設置在電子裝置之表面的端子(凸塊電極)而被電性連接之接觸件。本實施型態之電性接觸件20係如第3圖所示般，具備被探針卡等所支撐本體基端部的安裝部21、從安裝部21在水平方向延伸的兩根機械臂部22、從機械臂部22之前端部突出至下方的台座部23，和被設置在台座 部23之下端部的本體前端部24的接觸部25而構成。該電性接觸件20之各部之功能與上述以往之接觸件3略相同。因此，對相同構件賦予相同符號省略其說明，在以下以接觸部25為中心予以說明。並且，本實施型態之電性接觸件20為接觸部25之尺寸為數十μm左右之非常小的零件。因此，電性接觸件20與專利文獻1相同，以電鍍或蝕刻等之既存的技術所形成。
接觸部25係由被形成在本體前端部24之平坦面所構成。接觸部25具體而言被設定成下式成立之尺寸。
當將接觸部25之尺寸設為S1，將接觸部25和電子裝置之端子(凸塊電極27)之接觸尺寸(凸塊電極27被壓潰之尺寸)設為V，將接觸部25之滑動量設為W，將包含至少接觸部25之位置精度X1的附加要素設為X時， 上述接觸部之尺寸S1被設定成下述關係成立的尺寸， S1>V+W+X。
根據第6圖表示具體之數值例。
接觸部25和電子裝置之端子(凸塊電極27)之接觸尺寸(凸塊電極27被壓潰之尺寸)V設為13.5μm。該尺寸V係當將接觸尺寸Vmin.(參照第6圖(a))設為圓的直徑φ7μm，將接觸尺寸Vmax.(參照第6圖(b))設為圓的直徑φ20μm時， 則為以(7μm+20μm)/2=13.5μm
特定的尺寸。並且，接觸尺寸Vmin.之圓的直徑φ7μm及接觸尺寸Vmax.之圓的直徑φ20μm為可在接觸部25和凸塊電極27之間進行正常電性接觸之狀態的上限及下限之數值。
在第7圖表示該接觸尺寸V之具體數值例。上述數值為凸塊尺寸50μm之例。凸塊尺寸20~40μm也相同。在此，接觸尺寸Vmin.被設定成凸塊尺寸之14%。接觸尺寸Vmax.被設定成凸塊尺寸之40%。然後，上述接觸尺寸V(Vave.)係由(Vmin.+Vmax.)/2=Vave.所求出。
接觸部25之滑動量W被設定成10μm。該10μm之數值為一例。接觸部分之滑動量W係因應電性接觸件20之尺寸或推壓力等之諸條件而設定。設定成至少於接觸部25之滑動方向前後可以確保後述之X3。
第8圖表示該滑動量W之具體數值例。上述數值為凸塊尺寸50μm之例。即使在凸塊尺寸20~40μm也相同地被計算。在此，將滑動量Wmax.設定成與上述接觸尺寸Vmax.相同之尺寸。滑動量Wmin.係被設定成滑動量Wmax之四分一之，滑動量Wave.係被設定成滑動量Wmax.之二分之一。
附加要素X為至少包含接觸部25之位置精度X1之數值。就以該附加要素X而言，可以包含各種要素。例如，除了位置精度X1之外，可以加上以下之尺寸 公差X2。即是，可以加上電性接觸件20或接觸部25之尺寸的偏差、電性接觸件20安裝時的偏差、顧客要求的尺寸精度等之尺寸公差X2。再者，可以包含從接觸開始時之接觸部25之滑動方向前端側之端部至接觸面為止的間隙Z1(參照第6圖(a))和接觸結束時之接觸部25之滑動部方向後端側之端部至接觸面為止之間隙Z2(參照第6圖(b))之和(Z1+Z2=)X3。
即使於該些X1~X3以外，因藉由各個檢查裝置等，有電性接觸件20之接觸部25偏移之要素，故該些要素也包含於附加要素X。
接觸部25之位置精度X1被設定成12μm。該12μm之數值也與接觸部分之滑動量W相同為一例。位置精度X1為因應支撐電性接觸件20之探針卡等之尺寸或其精度等之諸條件而決定的數值。
接觸部25之尺寸公差X2被設定成4μm。該數值係被容許之最大值和最小值之差，因應電性接觸件20之尺寸等之諸條件而設定。
再者，可以包含從接觸開始時之接觸部25之滑動方向前端側之端部至接觸面為止的間隙Z1(參照第6圖(a))和接觸結束時之接觸部25之滑動部方向後端側之端部至接觸面為止之間隙Z2(參照第6圖(b))之和X3被設定成10μm。該間隙之和X3即使於接觸開始時、接觸結束時接觸部25產生偏差，該接觸部25被設定成不會從凸塊電極27之接觸面突出之值。具體而言，接觸部 25設定成有偏差可能的最大值，容許接觸部25之偏差。
如上述般被計算之接觸部25之尺寸S1係如第9圖所示般，以一定之寬度決定容許範圍。具體而言，尺寸S1之最小值在凸塊尺寸20μm成為13μm左右，在凸塊尺寸50μm成為33μm左右之略比例關係。在此，尺寸S1之最小值為附加要素X所有取最小值時之值。再者，尺寸S1之最大值在凸塊尺寸20μm成為39μm左右，在凸塊尺寸50μm成為86μm左右之略比例關係。在此，尺寸S1之最大值為附加要素X所有取最大值時之值。然後，該些的平均在凸塊尺寸20μm成為21μm左右，在凸塊尺寸50μm成為54μm左右之略比例關係。
依此，接觸部25成為上述電子裝置之端子的凸塊電極27(參照第6圖)之平面面積(從上觀看凸塊電極27之時的最大面積)之略四分之一之大小的平坦面以上。在此，因電子裝置之凸塊電極27為圓形，故相對於平面形狀為直徑2r之圓形的凸塊電極27，接觸部25被形成略直徑r之圓形以上之形狀。接觸部25因係四角形狀之面，故各邊之尺寸被設定成r以上。並且，本體前端部24之面積之最大係在不與相鄰之電性接觸件20接觸的範圍下被設定。
使用該接觸部25壓潰凸塊電極27之時，被壓潰之凸塊電極27之前端部(上端部)之面積，被設定成凸塊電極27之平面面積(從上觀看凸塊電極27之時的最大面積)之略四分之一。該被壓潰之面積的尺寸(直徑 S2)設成S2<S1-X3。
在接觸部25被施予電鍍。電鍍之厚度及寬度係配合凸塊電極27之尺寸而被設定。因凸塊電極27之寬度或間距由於電子裝置之種類等而有所差異，故配合各個的凸塊電極27，設定電鍍(接觸部25)之厚度及寬度。
第10圖表示具體的尺寸例。凸塊電極27為直徑50μm之圓形。凸塊電極27之上端之被壓潰的面積尺寸(直徑S2<S1-X3)為直徑24μm。各凸塊電極27之間距為75μm。
就以上述電鍍而言，使用高硬度材料。接觸部25因與凸塊電極27摩擦，故使用耐磨擦性優良之高硬度材料，電鍍接觸部25。就以高硬度材料而言，可以使用銠(Rh)或銥(Ir)等。
[電性接觸件之接觸方法]
接著，針對使用上述構成之電性接觸件20對凸塊電極27接觸的接觸方法，根據第10圖予以說明。並且，第10圖中之凸塊電極27係表示其上端部藉由接觸部25被壓潰之狀態。
在電性接觸件20之本體基端部之安裝部21被支撐於探針卡等之狀態下，本體前端部之平坦面狀之接觸部25壓接於被設置在電子裝置之表面的端子的凸塊電極27而電性連接。
電性接觸件20之平坦面之接觸部25係對球 面狀之凸塊電極27，常接觸於其頂點。即是，即使電性接觸件20多少偏差，平坦面之接觸部25也不會從凸塊電極27之頂點產生偏差，平坦面之接觸部25對球面狀之凸塊電極27常接觸於其頂點。並且，即使對球面以外之形狀的凸塊電極，也相同平坦面之接觸部25常接觸於凸塊電極之頂點。
在該狀態下，接觸部25壓潰凸塊電極27，在凸塊電極27之頂點部分，推壓成形成凸塊電極27之平面面積(底面之面積)之略四分之一之面積的平坦面。
具體而言，凸塊電極27之平面形狀為圓形，故對圓形之凸塊電極27之直徑2r，推壓成直徑r之圓大小的平坦面。藉由檢查台6使半導體裝置2移動，將凸塊電極27之上端部壓接於接觸部25，而在凸塊電極27之上端部，推壓成形成凸塊電極27之平面面積(直徑50μm之圓的面積)之略四分之一之大小的平坦面(直徑S2<S1-X3之圓)。在此，推壓成直徑24μm之圓形。
此時，藉由將接觸部25之尺寸設為S1，容許接觸部25之偏差。具體而言，在檢查台6(參照第1圖)使半導體裝置2在水平方向(XY方向)偏移，在上述接觸部25和凸塊電極27之間滑動而摩擦。即是，如第6圖所示般，在上述接觸部25與推壓上述凸塊電極27之方向正交之方向，使接觸部25和凸塊電極27滑動而互相摩擦，依此除去凸塊電極27之表面之氧化膜並使接觸。例如，藉由檢查台6使半導體裝置2往復移動，摩擦接觸 部25和凸塊電極27而除去氧化膜並使連接。並且，在此雖然使凸塊電極27側滑動，但是即使使電性接觸件20之接觸部25側滑動亦可。
依此，以輕壓力將接觸部25壓接於凸塊電極27，確實電性連接而施加檢查訊號等。
如上述般，因電性接觸件20之接觸部25形成尺寸S2之平坦面狀，故當使電性接觸件20之接觸部25接觸於凸塊電極27之時，接觸部25不會從球面狀之凸塊電極27偏離而掉落，不會對凸塊電極27造成大的損壞，可以確實地接觸。
其結果，電性接觸件20之前端部不會折彎或彎曲，可以大幅度地延長維修之周期。
並且，因藉由使上述接觸部25偏移而與上述凸塊電極27摩擦，除去凸塊電極27之表面之氧化膜並使接觸，故可以以低壓力除去氧化膜，而確實地使接觸部25和凸塊電極27接觸。
依此，在凸塊電極27不會殘留大的接觸痕，可以實現接觸部25和凸塊電極27之可靠性高的導通。
其結果，可以降低引起檢查時之辨識錯誤之可能性，並且可以降低凸塊電極27之溶接時之安裝不良。依此，可以提升作業性，並且可以確實地安裝電性裝置。並且，提升接合部分之品質，而提升對安裝品的可靠性。
再者，因以高硬度材料電鍍接觸部25，故即 使被壓接於凸塊電壓27，焊錫屑等之異物附著之情形變少。因此，可以大幅度地延伸用以清除異物之維修的周期，並可以提升檢查效率。
再者，凸塊電極27之尺寸或間距改變，亦可以調整接觸部25之電鍍之厚度或寬度，可以使對應於改變的凸塊電極27之尺寸或間距。
[變形例]
在上述各實施型態中，雖然以懸臂樑型之電性接觸件20為例予以說明，但是亦可以適用接觸探針型等之其他類型之電性接觸件20的本案發明。即使在此情況下，亦可以達到與上述實施型態相同之作用、效果。
在上述各實施型態中，雖然以凸塊電極27之平面形狀為圓形狀之情況為例予以說明，但是凸塊電極27即使為其他形狀亦可。例如，即使為三角形狀或四角形狀等之多角形狀或橢圓形狀等之其他形狀亦可。即使在此情況下，亦可以達到與上述實施型態相同之作用、效果。
本發明並不限定於上述各實施型態，也包含該項技藝者可想到之各種變形，本發明之效果也不被限定於上述內容。即是，只要在不脫離從申請專利範圍中所規定之內容及其均等物所導出之本發明的概念思想和主旨之範圍下，可進行各種追加、變更及部分刪除等。
24‧‧‧本體前端部
25‧‧‧接觸部
27‧‧‧凸塊電極

Claims (8)

  1. 一種電性接觸件，在本體基端部被支撐之狀態下，本體前端部之接觸部壓接於被設置在電子裝置之表面的端子而被電性連接，該電性接觸件之特徵為：當將上述接觸部之尺寸設為S1，將該接觸部與上述電子裝置之端子之接觸尺寸設為V，將上述接觸部之滑動量設為W，將至少包含上述接觸部之位置精度之附加要素設為X時，上述接觸部之尺寸S1被設定成下述關係成立的尺寸，S1>V+W+X。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之電性接觸件，其中上述接觸部之尺寸S1係在不與相鄰接之電性接觸件接觸之範圍下被設定。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之電性接觸件，其中上述接觸部和上述電子裝置之端子的接觸尺寸V之最小值Vmin.為上述端子之尺寸的14%。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之電性接觸件，其中上述接觸部和上述電子裝置之端子的接觸尺寸V之最大值Vmax.為上述端子之尺寸的40%。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之電性接觸件，其中上述電子裝置之端子之形狀為圓形狀、多角形狀或橢圓形狀。
  6. 一種電性接觸件之接觸方法，在電性接觸件之本體 基端部被支撐之狀態下，本體前端部之平坦面狀之接觸部壓接於被設置在電子裝置之表面的端子而被電性連接，該電性接觸件之接觸方法之特徵為：當將上述接觸部之尺寸設為S1，將藉由上述接觸部使得上述電子裝置之端子被壓潰的面積設為S2，將從接觸開始時之上述接觸部之滑動方向前端側之端部至接觸面為止之間隙，和從接觸結束時之上述接觸部之滑動方向後端側之端部至接觸面為止之間隙的和設為X3時，上述端子被壓潰的面積S2被設定成下述關係成立的尺寸，S2<S1-X3。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之電性接觸件之接觸方法，其中上述接觸部推壓上述電子裝置之端子，並且在與推壓方向正交的方向上滑動。
  8. 如申請專利範圍第7項所記載之電性接觸件之接觸方法，其中藉由使上述接觸部和上述電子裝置之端子滑動互相摩擦，除去上述端子之表面之氧化膜並使接觸。
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