[发明专利]接触构件及其制造方法

说明书

                  发明领域

本发明涉及一种接触构件，用于与接触目标比如接触垫、或者电路或电器的引线建立电连接。更具体地说，本发明涉及一种用于探针卡的接触构件，该探针卡用于以改进的频率带宽、针距和接触性能及可靠性来测试半导体晶片、半导体芯片、封装半导体器件、模块插槽、印刷电路板等。

               发明的背景技术

在测试高密度和高速电子器件如LSI和VLSI电路时，必须用高性能的接触构件，如探针接触器或探测接触器。本发明的接触构件不局限于应用到半导体晶片和小片的测试和老化，而是还可用于封装的半导体器件、印刷电路板等的测试和老化。本发明的接触构件也可用于更普通的地方，包括IC引线，IC封装和其它电连接。然而为了便于说明，本发明主要参照半导体晶片的测试而进行说明。

在被测的半导体器件是半导体晶片形式的情况下，半导体测试系统如IC测试仪通常连接到基片支撑架，如自动晶片探测器，以自动地测试半导体晶片。图1中给出了这样一个例子，其中，半导体测试系统有一测试头100，它通常处于一分离的箱体中并通过一束电缆110电连接到测试系统。测试头100和基片支撑架400通过马达510驱动的控制器500互相机械连接和电连接在一起。被测的半导体晶片由基片支撑架400自动装配到测试头100的测试位置。

在测试头100上，由半导体测试系统产生的测试信号提供给被测的半导体晶片。由被测半导体晶片(形成在半导体晶片上的IC电路)产生的最终输出信号传送到半导体测试系统。在半导体测试系统中，比较输出信号与期望信号，以确定半导体晶片上的IC电路是否工作正常。

在图1中，测试头100和基片支撑架400由一接口组件140连接，接口组件140包括操作板120(见图2)、同轴电缆、弹簧针和连接器，操作板120是一印刷电路板，具有测试头的电连接件单独连接的电路连接部分。在图2中，测试头100包括大量的与半导体测试系统的测试槽(测试针)数目相应的印刷电路板150。每一印刷电路板150都有一连接器160，以接收操作板120上的相应接触端子121。“蛙状”环130装在操作板120上，以精确确定对应于基片支撑架400的接触位置。蛙状环130有大量的接触针141，如ZIF连接器或弹簧针，通过同轴电缆124连接到接触端子121。

如图2所示，测试头100放在基片支撑架400的上面，并通过接口组件140机械和电连接到基片支撑架。在基片支撑架400中，被测半导体晶片300装在卡盘180上。在本例中，探针卡170装在被测的半导体晶片300的上面。探针卡170具有大量的探针接触器(如悬臂或针)190与接触目标如被测半导体晶片的IC电路的电路端子或接触垫接触。

探针卡170的电端子或接触座(接触垫)与蛙状环130的接触针141电连接。接触针141通过同轴电缆124与操作板120上的接触端子121连接。操作板上的接触端子121又与测试头100的印刷电路板150连接。而且，印刷电路板150通过电缆110与半导体测试系统连接，电缆110有比如几百根内部电缆。

在这种结构下，探针接触器190接触夹板180上的半导体晶片300的表面(接触目标)，对半导体晶片300加一测试信号，并接收来自晶片300的最终输出信号。来自被测的半导体晶片300的最终输出信号与半导体测试系统产生的期望数据进行比较，以确定半导体晶片300上的IC电路是否工作正常。

图3是图2中探针卡170的仰视图。在该例中探针卡170有一环氧树脂环，上面设有大量的被称为针或悬臂的探针接触器190。当图2中装有半导体晶片300的卡盘180向上移动时，悬臂190的尖端将接触到晶片300上的垫或突起(接触目标)。悬臂190的末端连接着导线194，导线194再与形成在探针卡170上的传输线(未示出)连接。传输线与大量电极(接触垫)197相连，这些电极与图2中的弹簧针141具有连接关系。

通常，探针卡170由多层聚酰亚胺片构成，具有接地层，电源层，在许多层上具有信号传输线。如本技术领域所公知的那样，每一信号传输线被设计成具有一特征电阻如50欧姆，以在探针卡170中平衡分布参数，即聚酰亚胺的介电常数和磁导率，数据通路的电感和电容。这样，数据线就是与晶片300间建立高频传输带宽的电阻匹配线路，以提供稳态的电流以及由该器件的瞬态输出切换产生的高电流峰值。为了消除噪音，探针卡上电源层和接地层之间安装了电容193和195。