制造具有测试微球体集成电路用的多个接触尖端的卡的方法及利用该卡的测试装置

摘要

一种制造具有尖端的卡的方法,卡用于测试带有微球体连接焊点的半导体芯片。第一粘性薄涂层真空沉积到柔性聚酰亚胺薄膜上,随之为第二金属涂层。金属材料UV光刻和电铸的结合能够实现尖端(26)的植入。带状导体的图案通过第二UV光刻操作形成,从而第二金属层和第一粘性涂层被蚀刻。绝缘保护层沉积在有源导电区上。柔性薄膜(10)安装到截短的保持元件(30)上,通过弹性悬挂(46)支撑的导引装置(43)有可能实现该保持元件的垂直平移和平面旋转运动。在尖端(26)平面和印刷电路板平面(32)之间的有误差对齐由校正系统(31)校正,该系统具有用螺钉(40)可调节的三个支撑点。

说明书

                         技术领域

本发明涉及一种具有多个尖端的卡，该尖端被特别设计成用于测试具有微球体形式的连接焊点的半导体芯片，所述卡包括由柔性绝缘薄膜形成的衬底，该柔性绝缘薄膜设置有连接到尖端形式的触点上的导电轨迹。

                         背景技术

在由绝缘材料(如聚酰亚胺薄膜)制成的柔性衬底上制造具有尖端的测试卡是现有技术，该衬底作用为支撑导电轨迹和尖端。

根据文献US5,412,866和US4,980,637，柔性膜片呈现出中凸的形状，弹性体衬垫布置在膜片的后部从而获得尖端端部的平面度。

根据文献US5,914,613，卡的触点安装在刚性桁架上，该桁架电连接到柔性导体上。弹性体衬底也位于柔性膜片的后部。

在文献EP259,163所述的装置中，聚酰亚胺薄膜被切割并成形为一个截锥形的头部。弹性塑料板定位于该薄膜和固定的支撑件之间以检查要被测试的芯片连接焊点上的尖端的接触压力。

文献WO98/45716描述了一种测试卡的制造过程，其尖端通过在刚性衬底上电铸而形成，刚性衬底例如是由AsGa、石英或玻璃制成。这种方法能够在接触区域内实现尖端高密度且微小间距的分布。

                         发明内容

本发明的第一目的是实现一种在柔性绝缘衬底上的测试卡，该衬底既作用为缓冲器又作用为导电轨迹和尖端的支撑件，并能够获得足够大的变形以在芯片连接焊点上以纯无摩擦的垂直力均匀地分布尖端的接触压力。

本发明的第二目的是实现对测试尖端平面和其支撑的印刷电路之间的对齐误差的可靠校正。

根据本发明具有多尖端的卡的制造过程的特征在于如下步骤：

-小厚度的第一粘性金属层沉积在绝缘材料制成的柔性薄膜上；

-第二金属层通过真空或电解沉积在第一粘性层上以形成将来导电轨迹的材料；

-金属尖端通过利用较厚的光敏树脂进行的第一UV光刻操作和借助于金属离子电解液而进行的电铸的结合而形成；

-借助于第二UV光刻操作进行第二金属层和第一粘性层的选择性蚀刻，以获得导电轨迹；

-以及将表面钝化绝缘层沉积在有源导电区域内。

衬底的柔性薄膜为厚度大于25微米的聚合物，尤其是聚酰亚胺。这种厚度能够获得所需的变形并支承高密度的尖端。第一粘性金属层为以铬或镍为基的，而第二金属层可以由铜、金或铝制成。

根据本发明的一个特征，柔性薄膜安装在支撑部分的截短部分上，支撑部分与弹性悬挂相关的导引装置协同工作，从而实现在所有接触焊点上尖端的接触压力无横向摩擦的均匀分布。通过电铸形成的尖端可以呈现出平面的、下陷的或中凸的接触表面。支撑的印刷电路平面与尖端平面之间的对齐误差的校正通过具有三个支撑点的校正系统进行，而三个支撑点通过作用在支撑部分底部上的螺钉予以调节。

根据优选实施例，支撑部分包括圆柱形的中间部分，其同轴地布置在导引装置内侧并且其直径小于底部的直径。支撑部分的截短部分设置有窗口，该窗口配备有透明材料、玻璃或石英制成的板，则允许目视检测尖端在半导体芯片连接焊点上的对齐。

                         附图说明

其他优点和特征将从以下对用于非限定性示例的目的而给出并在附图中示出的本发明实施例的描述得以更清楚。图中：

图1示出根据本发明的柔性衬底上带有尖端的卡的制造过程的不同步骤a-f；

图2A、2B、2C表示根据本发明的卡的各尖端表面的不同形状；

图3是完整的测试组件的横截面图；

图4是在调节功能水平面上、沿图3中线4-4取得的纵剖视图；

图5表示在图1的步骤f示出的卡的平面图；

图6是图3的底视图。

                         具体实施方式

图1示出了在可变形的柔性衬底上制造带有尖端的卡CP的各技术步骤。    

步骤a：例如为聚酰亚胺的绝缘材料的约25微米厚的柔性薄膜被用作衬底10；

步骤b：第一粘性金属层20(尤其是以铬或镍为基的)沉积在绝缘衬底10的整个表面上。层20的沉积通过真空蒸镀或通过阴极溅射进行。在图1所示的实施例中，加工面为上表面，但也可以构想到在两个表面上加工；

步骤c：然后，构成卡将来导电轨迹的第二金属层22沉积在粘性层20上。第二层22可以由铜、金或铝制成并在真空中作为薄膜沉积或例如通过电解沉积成较厚的层；

步骤d：在一厚的光敏树脂层沉积到第二金属层上之后，进行第一UV光刻操作，该树脂在被绝缘后通过包含尖端图案的掩膜暴露出来。光刻操作之后为利用电解液进行的制造金属焊点形式的尖端26的电铸操作；

步骤e：第二UV光刻操作能够根据所需的轨迹图形和所达到的尖端26的形状来蚀刻第二金属层22和第一粘性层20；

很明显步骤d和e的顺序可以颠倒。

步骤f：绝缘钝化层24沉积在有源导电区上。层24由局部沉积的氧化物或聚合物薄层构成，并用于保护导电轨迹、减少在测试时与尖端上的污垢相关联的问题。图5示出卡CP在制造结束时的平面图。

参照图2A、2B、2C，与要被测试的微球体形成接触的电沉积尖端26的上表面27可以具有不同的形状，以便不损坏微球体。在图2A中，上表面27为平的，在图2B中，上表面27为中凹的以精确遵循微球体的互补形状，而在图2C中，上表面27具有凸起的轮廓。

在图3、4和6中，柔性衬底10安装到支撑设备29上，该支撑设备29配备有校正系统27，用于利用在三个点处可调节的支撑装置校正对齐误差。

柔性衬底10固定到中间支撑部分30上，该部分被设计成在导引装置43内同轴地移动。支撑部分30包括底部30a、同轴布置在环形导引装置29内侧的圆柱形的中间部分30b、以及其上配装柔性衬底10的截短部分30c。卡10的导电轨迹和印刷电路32之间的电接触通过借助于螺纹连接到支撑设备29上的组件螺钉36加压而得以保证。在导引装置43中活动部分30的相对运动为垂直平移或围绕垂直轴线转动。

尖端26的平面与印刷电路32之间的对齐误差通过校正系统31借助于三个角偏移120度的调节螺钉40予以校正。螺钉40穿过壳体41，而第一弹簧45插入到壳体41的底面和环形底部30a之间，该环形底部30a压在导引装置43的上表面上。第二弹簧46布置在导引装置43底面和支撑设备29之间设置的相对空隙之内。壳体41借助于螺钉47配装到支撑设备29上，而底部30a的直径大于部分30的中间部分30b的直径。

尖端在要被测试的半导体芯片52的连接焊点50上的对齐是可见的，并通过配备有由透明材料(如玻璃或石英)制成的板的窗口38予以观察，该窗口布置成面对开口54、56，而开口54、56在截短部分30和壳体41内同轴对齐。

尖端26与芯片52的连接焊点50的接触在没有明显横向摩擦的情况下实现，从而防止了焊点磨损。衬底10的柔性薄膜的柔性既作用为在测试工作过程中吸收压力的缓冲器又作用为将接触压力分布在芯片52的整个球形连接焊点50上的分配器。