[发明专利]具有静电放电（ESD）保护的测试针阵列

说明书

技术领域

本发明涉及测试针阵列，更具体地说，涉及一种能够消除或减少静电电荷的测试针阵列。

背景技术

在现代微电子技术领域，静电放电（electrostatic discharge,ESD）控制的重要性已经是众所周知的了，并因此获得全体微芯片制造者的首要关注。大部分的关注集中在消除静电放电敏感元件的制造和处理过程中的静电放电。人体、设备和原料都需要合适地接地从而释放可能滞留在每个人体、设备和原料上的有害静电电荷。

在现代的测试仪机中，常常可以发现越来越多的离子发生器设计成用于消除ESD威胁。在微芯片测试点上，一个或数个离子发生器通常安装在战略重要位置以中和在测试之前潜伏在拾取和往返区域（pick-up shuttle）中和滞留在微芯片主体上的静电电荷。

虽然在ESD保护中通常使用这样的电离技术，然后在典型的半导体制造环境中依然面临不少缺陷。

首先，在大规模应用中，使用电离技术需要很高的投入。不仅需要花费大量资金购入性能可靠的离子发生器，还需要花费很高的费用在定期检查、周期校准、维修（特别是在保修期之后）以及其他隐形开销诸如成本记录、人力资源以及生产空间提供方面。

第二，使用测试仪机（Test Handler）的测试点周围安装的离子发生器还存在以下性能缺陷。

a）在现代的高速高吞吐量的测试仪机中，离子中和所需要的时间过长。由于空气中存在的氮气（N₂）和水蒸气（H₂O），沉积在离子发生器的针尖的氨基化合物不可避免地积聚，使得离子发生器的静电衰变时间随着使用时间显著下降。如果针尖失去锐度的话，空气离子发生器将失去效力。因此，在今天高度紧凑的测试仪机设计中定时清洁测试仪机中的针尖以维持离子发生器的可靠性能是极度困难和麻烦的。

b）离子发生器的生产使用需要某种水平的技能，例如对空气流特性的良好理解、定位离子发生器、在维修离子发生器以后的重定位以及沿着电离空气的流动路径的导电材料的影响等。这些将直接影响离子发生器的性能。实际上，需要投资训练具有良好技能和实践知识的技术员或工程师以有效地操作空气离子发生器。

PCT申请PCT/MY2009/00072提供了不使用离子发生器的微芯片保护方法。

然而，该技术方案在很多现实状况中存在以下缺陷。

市面上可购得的静电耗散材料（实际上为非金属）的耐磨损性显然低于金属。因此与原始的金属测试针头相比，该静电耗散材料不能抵挡大量的重复测试循环。

对于小型精细测试针设计，在机械制造中也存在空间缺陷。测试系统单元朝着更小更精细的小型化趋势使得这一问题变得至关重要。

因此，需要进一步的研究和开发工作以克服或消除现有技术的上述缺陷。

发明内容

在电子产业中的技术文献和实践中已知，在微芯片处理过程中应该避免金属和金属表面接触以防止生成可以损坏现代的很多高敏感微芯片的微火花（microspark）。本发明与这一实践相反且令人惊讶地在微芯片测试操作获得了相对安全的金属-金属接触，且该金属-金属接触降低了电流的量级和峰值从而极大地降低了高ESD-敏感微芯片的潜在和灾难性故障的威胁。

本发明由独特设计的测试针组成，所述独特设计的测试针允许滞留在微芯片上的残留静电电荷安全地排出到地面。这可以通过极大地消减微火花的长度或消除从静电放电（ESD）微火花来实现。

该测试针设计成所述插针顶端（plunger tip）与测试针的针体通过静电耗散材料介质隔开以“减慢（slow down）”静电电流（静电电荷）的迁移从而最小化微火花的产生。

插针顶端结合“回弹（spring back）”，该特征允许在不影响测试针的原始耐用性和保存限期的较高的强度测试。

该微火花减少技术可在不对测试针的插针顶端的原始接触表面部分做出任何改变的情况下实现。保留插针顶端的原始表面接触设计可以确保测试针能够在其顶端维持相同的复合材料以获得原始测试针的相同次数的测试循环和相同保存限期的耐用性。本发明的独特特征和设计不仅有助于最小化ESD事件的损坏影响，还有效降低了该静电放电事件的数量或消除了静电放电事件。

本发明的另一独特特征是测试针的改变并不需要放大或改变测试针尺寸从而可以利用现有设计空间和最小化改变费用。

本发明在任何生产、制造或其他微芯片测试活动过程中用作接地设备，以采用消减或消除静电放电（ESD）电火花来安全地排出静电电荷。

附图说明