具有利用激光方法成型的接触电极的接触器技术

通过对由导电材料构成的接触电极照射激光束，成型具有预定形状的接触电极。在将接触端相对侧的、每个接触电极的端部接合到接触板上后，可以照射激光束，以使接触电极变形，从而使接触端位于预定位置。在加热或冷却激光束照射部分对面的接触电极部分时，照射激光束。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及用于测试电子装置的接触器，更具体地说，本专利技术涉及其接触电极与诸如半导体衬底(晶片)或接线板的电子装置的端子接触以对该电子装置进行电测试的接触器。
技术介绍
最近几年，为了满足降低引入LSI的产品的尺寸，或者为了改进引入LSI的产品，诸如例如大规模集成电路芯片(以下简称LSI)的半导体器件内的电路布线和封装的小型化得到了发展。由于有了这方面的发展，所以在LSI端子的小型化和增加端子数量方面也得到迅速发展。例如，开发已取得进步，因此SIP(封装的系统(System InPackage))使用的LSI芯片的各端子之间可以实现约20μm的间距。此外，对于SIP应用，LSI芯片的厚度从例如500μm迅速降低到100μm、50μm甚或25μm。因此，用于测试这种LSI芯片的接触器(探针)也存在下列问题。1)需要立即开发接触器(探针)，这样，可以结合小型化和增加LSI端子数量的过程，提供良好位置精度(±5微米或者更低)。2)由于LSI越来越薄，所以在对其施加过大接触力时，存在出现破裂的可能性。因为此原因，必需将探针弹性力的变化控制得尽可能地小。3)作为LSI端子的一种排列，区域阵列型LSI在逐渐增加(各端子象点阵一样排列在LSI芯片整个区域上)，而且接触器必须与区域阵列型LSI对应。也就是说，不仅传统的外围型LSI(各端子排列在LSI芯片的外围)在逐渐增加，而且区域阵列型LSI(各端子象点阵一样排列在LSI芯片整个区域上)也在逐渐增加，用于这种区域阵列型LSI的接触探针必须比用于外围型LSI的探针具有更高的电极密度。因此，通常难以排列并成型接触器针。4)对于具有小间距端子或区域阵列端子的CSP(芯片级封装(chip-size package))，甚至对于封装的LSI，难以维持利用传统技术生产的原来的接触器(插口)的生产成本。存在两种探针卡体系。A悬臂体系(用于外围型)悬臂体系是晶片探针卡中的主流体系。对于悬臂体系的探针结构，具有弯头的棒状导电部件(针)的(非弯曲侧)各端与接线板的各端子相连，因此利用细长形工具手动压制棒状部件的弯头，从而在要求的位置精度范围内定位该弯头。接线板一侧上各端的间距趋向于比芯片接点(针尖)的间距大。B垂直探针体系(用于区域阵列型)由于需要以点阵方式排列引脚，所以基本上以各引脚垂直竖在接线板上的状态排列多个引脚。然而，如果简单垂直排列各引脚，则各引脚可能互相接触，因为如果在与LSI接触时压每个引脚，则每个引脚的弯曲方向可能不同。因此，在主流结构中，事先以预定方向弯曲各引脚。为了使大量引脚竖立在一起，在弯曲时，难以保持每个引脚的位置。因此，垂直探针体系的成本比悬臂体系的成本高出两倍多。A)悬臂体系的问题I)对减小间距存在限制。约45μm的间距就是极限，因为难以实现针尖位置精度(XY精度小于±5μm)。如上所述，通过利用机械接触加压实现小位移，来对针尖位置做最后调节。有这样一个实际例子，对于约45μm数量级的间距，实现针尖精度(±10μm)。然而，难以对更小的间距进行处理，原因如下(1)各针之间的距离如此之小，以致不能插入位置调节工具。(2)即使强行插入工具，也难以保持在其内可以移动针尖的可动区域。考虑到针的回弹，所以因为与相邻各针之间的关系，不可能保持用于获得要求位移的可动区域。II)对于窄间距难以获得均匀的力。与A)悬臂体系类似，难以进行调节针尖高度的工作。如果利用机械方法压各针以调节高度，则处理工具经常影响相邻各引脚，这样会使工作复杂化。III)它基本上不能应用于区域阵列型。两行排列被认为是极限。B)垂直探针体系I)存在窄间距处理限制。尽管现在主要采用大于150μm的间距，但是也存在与A)悬臂体系相同的问题。也就是说，由于在前、后、左、右均存在相邻引脚，这些引脚就成为障碍，所以在将引脚成型到板上后，就非常难以以高精度进行位置校正。II)对于窄间距，难以获得均匀的力。与A)悬臂体系类似，难以在同一个高度调节各引脚。III)成本高由于在间距逐渐变小时，相邻引脚的妨碍作用逐渐变大，所以难以进行弯曲处理(成型弯曲部分)，因此不可避免要增加制造成本。尽管有一种用于安装针的装置，但是由于这些针事先被弯曲，所以难以以同一个弯曲方向定位各针，因此不可避免要增加制造成本。C)CSP的插口(垂直探针体系的区域阵列)存在的问题与上述B)垂直探针体系的问题基本相同。此外，在间距降低时，需要在高精度模板的主体部分内植入小引脚。引脚导槽用于使针尖与封装端子精确对准，所以引脚导槽要求的精度比传统插口要求的处理精度高。对于将焊球用作端子的CSP，即使在接触压力稍许提高时，焊球也显著变形。由于在间距变小时，每个焊球的直径和体积减小，所以因为减小间距的影响程度就显著，这样产生的问题严重。因此，与引脚的位置精度类似，问题还是在实现均匀接触力和降低成本上。为了解决制造传统接触器的上述问题，本申请人设想制造一种通过利用激光弯曲技术使接触器的针或引脚变形，适合用于检验的接触器。作为传统激光加工技术，在Japanese Society of PrecisionEngineering秋季学术会议演讲论文集的第166页以“micro-forming ofthin film metal glass by laser local heating”为题披露了一种激光加工技术，该技术可以应用于激光弯曲技术。传统上，激光加工技术还未应用于制造接触器，尤其还未应用于探针卡加工方法中。这是因为，尽管由于在某种程度上可以应用传统技术，所以不特别需要激光加工技术，但是存在的问题是，利用简单照射激光束的简单技术不能进行要求的加工。在其它应用中，有利用激光进行激光弯曲的实例。然而，难以将激光加工技术应用于制造LSI的探针或精细接线板的原因在于，这些探针具有极细或极微的结构(例如针尖的直径小于30微米)。此外，许多细小引脚以非常小的间距排列(例如小于50微米)，而且要求每个引脚具有高位置精度(至少±10μm)。尽管有应用于对单独部件精细弯曲加工，或者应用于宽度为几毫米的材料或接线板材料的实例，但是仅利用其它应用中的激光加工条件，难以获得要求的精度或结构。在将传统激光技术应用于处理探针时，有以下问题需要解决。1)难以以高精度获得位移。如果激光照射的分辨率高、能量变化大，则探针可能发生不希望的大变形。2)在许多情况下，为了以要求方向进行弯曲，对照射方向有限制。例如，在存在过大变形时，最好从相反方向进行激光照射，以恢复过大变形，然而，存在照射阻挡层而且生产率低。3)为了获得高精度，必须延长照射时间周期，因此降低了生产率。即使可以降低照射激光束的能量单元，但是实现大变形也要花费较长时间。因此，具有许多引脚的探针卡的生产率低，而且还存在制造成本比传统制造方法高得多，制造时间比传统方法长得多的问题。4)特别是用于3)内的探针卡的针的许多材料是特殊材料，而且主要采用硬度高、熔点高的金属材料(诸如钨或钨铼的钨合金)。为了利用这种金属材料获得要求位移，必须对要变形部分施加高能量，直到该部分的温度达到使该部分处于熔融或半熔融状态的温度(考虑到对环境的热辐射)。然而，利用这样大的能量，在达到接近熔点的温度后，难以进行精细位移控制，而且其位移对输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与电子部件的电极接触的接触器，该接触器包括：接触器板；以及至少一个接触电极，具有通过激光处理变形的部分，其中由导电材料的棒状部件构成所述接触电极，并且其中所述接触电极具有平面部分，而且通过对该平面部分照射激光束， 使所述接触电极变形。

【技术特征摘要】
JP 2002-8-14 236526/20021.一种与电子部件的电极接触的接触器，该接触器包括接触器板；以及至少一个接触电极，具有通过激光处理变形的部分，其中由导电材料的棒状部件构成所述接触电极，并且其中所述接触电极具...

【专利技术属性】
技术研发人员：丸山茂幸，福田恵介，渡边直行，熊田原巧，松下直久，今门正幸，玉木京平，野澤宏，
申请(专利权)人：富士通微电子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]