用于半导体测试的接口设备及其制造方法与流程

本申请案是2015年9月24日申请的标题为“用于半导体测试的接口设备及其制造方法(Interface Apparatus for Semiconductor Testing and Method of Manufacturing Same)”的第14/864,823号美国专利申请案的申请案。

背景技术：

本发明涉及一种电/机械接口设备，且特定来说，本发明涉及用于半导体测试的接口设备及其制造方法。

半导体装置上的垫变得越来越小。传统悬臂探针需要刮擦垫且具有较小区域，所述刮擦可延伸到裸片区域中，从而可能引起对装置的损害。

一种替代解决方案是垂直探针。然而，由于装置垫之间的间距变得小于100微米，因此将这些垂直探针接触器介接到测试器设备已变得更困难。

因此，需要用于半导体测试的接口设备及其制造方法。

技术实现要素：

本发明的实施例包含一种用于半导体测试的接口设备。所述接口设备包含第一外壳衬底、第二外壳衬底及多个导线。所述第一外壳衬底具有根据第一间距布置的第一多个孔口。所述第二外壳衬底配合到所述第一外壳衬底且具有根据第二间距布置的第二多个孔口。所述多个导线穿过所述第一及第二多个孔口。每一导线具有发源于所述外壳的相对侧的电镀导电端。所述第一多个孔口对应于所述第二多个孔口，且所述第一间距小于所述第二间距。

在一个实施例中，所述接口设备进一步包含位于所述第一及第二外壳衬底的至少一者中的凹陷部分，借此在所述外壳内提供内部体积。

在另一实施例中，所述电镀导电端全部使用相同材料电镀且具有相同厚度公差。

本发明的实施例包含一种制造接口设备的方法。所述方法包含钻孔、通过、附接及切割。所述钻孔包含钻孔第一多个孔口穿过第一外壳衬底。所述第一多个孔口是根据第一间距布置。所述钻孔包含钻孔第二多个孔口穿过第二外壳衬底。所述第二多个孔口是根据第二间距布置。所述通过包含使多个导线通过所述第一及第二多个孔口。所述附接包含使所述第一外壳衬底附接到所述第二外壳衬底，借此形成完整外壳。所述切割包含切割从所述第一及所述第二外壳衬底突出的导线端。所述第一多个孔口对应于所述第二多个孔口，且所述第一间距小于所述第二间距。

在一个实施例中，所述附接进一步包含将环氧树脂注入到所述外壳的内部体积中。所述内部体积由所述第一及第二外壳衬底的至少一者中的凹陷部分形成。

在另一实施例中，所述方法进一步包含电镀。所述电镀可在无需遮蔽且无需夹具的情况下发生。

本发明的实施例包含一种将垂直探针组合件与自动测试器介接的系统。所述系统包含接口设备。所述接口设备包含第一外壳衬底、第二外壳衬底及多个导线。所述第一外壳衬底具有根据第一间距布置的第一多个孔口。所述第二外壳衬底配合到所述第一外壳衬底且具有根据第二间距布置的第二多个孔口。所述多个导线穿过所述第一及第二多个孔口。每一导线具有发源于所述外壳的相对侧的电镀导电端。所述第一多个孔口对应于所述第二多个孔口，且所述第一间距小于所述第二间距。所述系统还包含PCB，其具有多个导电垫。所述多个导电垫与定位于所述第二多个孔口内的所述多个导线耦合。

在一个实施例中，所述系统进一步包括位于所述第一及第二外壳衬底的至少一者中的凹陷部分，借此在所述外壳内提供内部体积。

以下详细描述及附图提供本发明的本质及优点的更佳理解。

附图说明

图1说明根据本发明的一个实施例的设备。

图2说明根据本发明的另一实施例的制造接口设备的方法。

图3A到D说明根据本发明的又一实施例的上外壳衬底。图3A说明上外壳衬底的接触侧。图3B说明上外壳衬底的侧视图。图3C说明上外壳衬底的内部视图，且图3D说明上外壳衬底的两个3维视图。

图4A到D说明根据本发明的另一实施例的下外壳衬底。图4A说明下外壳衬底的接触侧。图4B说明上外壳衬底的侧视图。图4C说明下外壳衬底的内部视图，且图3D说明下外壳衬底的两个3维视图。图4A到D说明根据本发明的另一实施例的下外壳衬底。

图5A到D说明根据本发明的又一实施例的经配置以附接接口设备的印刷电路板(PCB)。图5A说明PCB的接触侧。图5B说明PCB的侧视图。图5C说明图5A的区域的细节，且图5D说明PCB的两个3维视图。

图6A到C说明根据本发明的另一实施例的使用垂直探针接触器介接测试器的系统。图6A说明系统的接触器侧。图6B说明系统的侧视图。图6C说明系统的3维视图。

具体实施方式

本文描述接口设备的技术及其制造方法。在以下描述中，为了解释，陈述数种实例及具体细节以提供本发明的透彻理解。然而，所属领域的技术人员应清楚如由权利要求书所界定的本发明可单独包含这些实例中的一些或所有特征或包含这些实例中的一些或所有特征与下文所描述的其它特征的组合，且可进一步包含本文所描述的特征及概念的修改及等效物。

图1说明根据本发明的一个实施例的设备100。设备100包含外壳101，其包括上外壳衬底102、下外壳衬底103及多个穿过多个孔口109到110的导线113。每一导线具有发源于外壳101的相对侧的电镀导电端(例如114到115)。多个孔口114对应于多个孔口115。对于多个孔口114的每个孔口，存在可使多个导线113穿引通过其中的多个孔口115的对应孔口。

多个孔口109具有间距111且多个孔口110具有间距112。间距112小于间距111。在一些实施例中，间距112可小于或等于250微米。在一些实施例中，间距111可大于或等于300微米。设备100介接于由多个孔口109提供的粗略间距与由多个孔口110提供的精细间距之间。此可允许大于250微米能力的技术与具有小于100微米能力的另一技术介接。举例来说，印刷电路板(PCB)(未展示)可具有可介接到垂直探针接触器的图案。

设备100还具有凹陷于外壳衬底102到103两者上的内部体积108。在另一实施例中，仅外壳衬底的一者(即外壳衬底102或103)可包含用于提供所述内部体积的凹陷部分。孔洞106到107可用以将环氧树脂注入到内部体积108中。在另一实施例中，可存在多个环氧树脂孔洞以助于将均匀流量的环氧树脂注入到内部体积108中。此多个环氧树脂孔洞可沿多个孔口102或103的外围排列以在多个孔口102到103内提供多个导线113的完整粘着。

设备100还具有可用以在使用环氧树脂注入附接外壳衬底102及外壳衬底103之前使外壳衬底102对应于外壳衬底103的对准孔洞104到105及116到117，如上文所描述。对准孔洞104到105及116到117也可用以使设备100对准于PCB。举例来说，多个孔口109可以球栅阵列(BGA)图案布置使得焊球或厚焊锡膏可分布于PCB上的导电BGA图案上，且对准孔洞104到105及116到117可用以使设备100对准于PCB使得可施加加热且设备100可焊接到所述PCB。在一个实施例中，对准孔洞104到105、116到117可用以使接触器对准于设备100及PCB(即，将接触器机械地介接到PCB)且多个孔口109到110可电介接于所述接触器与所述PCB之间。

电镀导电端(例如114到115)可全部使用相同材料电镀且具有相同厚度公差。如果所有导线端被同时电镀，那么可完成此。举例来说，例如设备100的许多类似设备可由以下步骤一起电镀：首先，通过将所述批浸泡在镍中；及接着，将所述批浸泡在金中。在一个实施例中，外壳101是陶瓷使得仅导线端将(分别)粘附于镍及金。

图2说明根据本发明的另一实施例的制造接口设备的方法200。

在201中，钻孔第一多个孔口穿过第一外壳衬底。所述第一多个孔口是根据第一间距布置。

在202中，钻孔第二多个孔口穿过第二外壳衬底。所述第二多个孔口是根据第二间距布置。

在203中，使所述第一与第二外壳衬底彼此对准。此可通过具有含有通过所述第一及第二外壳上的对准孔洞的钢榫钉的夹具来完成。

在204中，将暂时间隔件放置于所述第一与第二外壳衬底之间。此可允许足够空间以使所述多个导线穿引到所述第一及第二外壳衬底中发现的所述相应多个孔口。

在205中，根据所述第一与第二多个孔口之间的对应性使多个导线通过所述多个孔口。

在206中，附接所述第一及第二外壳衬底。这形成单个外壳。所述附接可包含将环氧树脂注入到所述外壳的内部体积中。所述内部体积可由所述第一及第二外壳衬底的至少一者中的凹陷部分形成。

在207中，切割从所述第一及第二外壳衬底突出的所述多个导线的导线端。

在207中，搭接导线端。

在208中，电镀导线端。所述电镀可包含在初始镀镍上镀金。所述电镀在无需遮蔽且无需夹具的情况下发生。举例来说，在一个实施例中，外壳可由陶瓷制成使得整个单元可放置于电镀槽中。这将确保所有导线端具有相同厚度公差且使用相同材料电镀。此操作不需要遮蔽，这是因为电镀材料将不会粘附于单元的陶瓷部分。

图3A到D说明根据本发明的又一实施例的上外壳衬底300。图3A说明展示对准孔洞314到315、环氧树脂注入孔洞301到313及多个孔口316的上外壳衬底300的接触侧。在此实施例中，多个孔口316位于BGA图案中。

图3B说明上外壳衬底300的侧视图。

图3C说明展示对准孔洞314到315及多个孔口316的上外壳衬底300的内部视图。

图3D说明上外壳衬底300的两个三维视图。上外壳衬底300包含其中可驻留多个导线及环氧树脂的凹陷部分317。

图4A到D说明根据本发明的另一实施例的下外壳衬底400。图4A说明下外壳衬底400的接触侧，其展示多个孔口401到402及对准孔洞403到404。

图4B说明上外壳衬底400的侧视图。

图4C说明展示多个孔口401到402及对准孔洞403到404的下外壳衬底400的内部视图。

图4D说明下外壳衬底400的两个三维视图。下外壳衬底400包含多个孔口401到402及其中可驻留多个导线及环氧树脂的凹陷部分405。

图5A到D说明根据本发明的又一实施例的经配置以附接接口设备的印刷电路板500(PCB)。图5A说明展示对准孔洞502到503及多个导电垫501的PCB 500的接触侧。区域504展示其中可附接接口设备的接触区域。

图5B说明PCB 500的侧视图。PCB 500包含多个用以介接到测试板的销。PCB 500可为配置为接触器接口板的子板。在一个实施例中，PCB 500可为一般接口板，其可用于一类族的测试板上以快速更换测试系统上的垂直探针。

图5C说明展示对准孔洞502到503及导电垫501的图5A的区域504的细节。在一个实施例中，导电垫501可具有焊接掩模。在另一实施例中，多个导电垫501可以BGA图案布置且以焊球(例如焊球505)凸顶。多个导电垫501可具有用以与多个定位于多个也以相同BGA图案布置的孔口内的导线耦合的位置。

图5D说明PCB 500的两个三维视图。接触器侧506可为其中可附接接口设备的位置。PCB 500可通过测试板从测试器侧507侧附接到测试器。

图6A到C说明根据本发明的另一实施例的将垂直探针接触器与测试器介接的系统600。图6A说明展示附接到PCB 601的接口设备604的系统600的接触器侧。接口设备604包含多个导电端608到609及对准孔洞606到607。系统600是经设计以同时接触2个裸片的双部位接口系统。在其它实施例中，多部位布置的其它配置也是可行的。对准孔洞606到607可用以使接触器对准于接口设备604。

图6B说明系统600的侧视图。图6B展示在系统600的测试器侧上具有多个销605的PCB 601及附接于系统600的接触器侧上的接口设备604。接口设备604包含上外壳衬底602及下外壳衬底603。

图6C说明系统600的三维视图。图6C展示系统600的接触器侧610。接口设备604经展示附接到PCB 601。在其它实施例中，接口设备604可直接附接到介接于测试器的测试板。在另一实施例中，接口设备604可附接到交换块，其通过弹簧探针塔及一般接口PCB耦合到测试仪器。

以上描述说明本发明的各种实施例以及可如何实施本发明的方面的实例。以上实例及实施例不应被认为是唯一实施例，且经呈现以说明本发明的灵活性及优点。基于以上揭示内容，所属领域的技术人员应清楚其它布置、实施例、实施方案及等效物且可在不会背离本发明的精神及范围的情况下采用其它布置、实施例、实施方案及等效物。