CN1574513A - 用于电子线路单元的接触连接设备及生产方法 - Google Patents

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CN1574513A CNA2004100457244A CN200410045724A CN1574513A CN 1574513 A CN1574513 A CN 1574513A CN A2004100457244 A CNA2004100457244 A CN A2004100457244A CN 200410045724 A CN200410045724 A CN 200410045724A CN 1574513 A CN1574513 A CN 1574513A
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罗兰·伊尔西格勒
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Abstract

本发明提供一种用于电子线路单元(200)的接触连接设备，具有适配器板(100)、在适配器板(100)上布置的至少一个弹性元件(101)、在该至少一个弹性元件(101)和适配器板(100)上布置的导线路径(104，105)、沉积在适配器板(100)上并电连接到导线路径(104，105)的导线路径连接元件(102，103)、以及沉积在该至少一个弹性元件(101)上并电连接到导线路径(104，105)的接触连接元件(106，107)，接触连接元件(106，107)以弹性压紧的方式接触连接电路单元(200)的电路单元连接元件(202)。

Description

用于电子线路单元的接触连接设备及生产方法
技术领域
本发明涉及一种当测试待测电子线路单元或芯片时使用的接触连接***，并特别涉及一种用于电子线路单元的接触连接设备及用于生产该设备的方法。
背景技术
现在电子线路或电子线路单元(也称作芯片)不断增长的制造密度导致了需要增加测试期间。交货之前，电子线路单元必须经过多种测试。在这种情况下，装在外壳(包装)中的电子线路单元通常借助所谓针插件接触连接到外壳触点，该针插件一般具有弹性接触管脚。
接触连接期间，要测试的电路单元将经受多种测试状态。作为例子，将在高温下并经过相当长的时间周期来进行测试系列，如，120℃、为期24小时。这些测试系列也称作“老化(burn in)”。在这种情况下，长测试时间会直接导致高测试成本和经济损失；作为例子，在“老化”系列中每得到1000芯片要测试多达5000元件片(wafer)。
为了实现要待测试电路单元高效接触连接的目的，已建议提供插座，将待测试的电路单元放入该插座中。
用于电子线路单元接触连接的已知方法的一个主要缺点是：所述电路单元必须提供有外壳和位于外壳外部的相应连接触点。
常规接触连接设备不能用于没有外壳的待测试电路单元，即，所谓“裸片”。增加提供所谓多芯片模块的需求，即，将不同的芯片或电路单元装入一个模块中。
在这种情况下，各个电路单元可能最好由不同厂商供给。在供应没有外壳的电路单元中，一个重要方面是所述电路单元必须就象带有外壳的电路单元一样仔细地检查缺陷。
缺点还在于，在仍然连接着元件片的状态中，或者在芯片已经特异化(singulated)之后，不可能使用常规接触连接设备和方法来测试没有外壳的电子线路单元。在这种情况下，电路单元连接元件的间距或接触连接距离在下至50μm的区域中。对于现在的接触连接***，借助相应的定位设备，能够获得5μm至10μm的对准精度。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于没有外壳的电子线路单元的接触连接设备以及用于生产该接触连接设备的方法。
根据本发明，借助具有权利要求1所述特征的接触连接设备，实现这一目的。此外，借助权利要求14中所述的方法实现该目的。本发明的进一步限定呈现在从属权利要求中。
本发明的主要思想在于，在固定在适配器板上的弹性元件上设置导线路径，适配器板上的待测试电子线路单元的连接元件具有间距，用这种方法，以从适配器板上突出的方式，在弹性元件上设置接触连接元件，该接触连接元件以弹性压紧方式接触连接待测试电子线路单元的连接元件。
根据本发明所述设备的优点是，例如，现在能接触连接并由此测试没有外壳的电子线路单元。
根据本发明接触连接设备的另一优点是，待测试的不同电子线路单元能够在放入多芯片模块中之前可靠地进行测试。因此，在多芯片模块中，仅使用可靠测试了的电子线路单元，并随后提供外壳。
根据本发明所述用于电子线路单元的接触连接设备主要具有：
a)适配器板，在其上便利地安排整个接触连接***；
b)布置在适配器板上的至少一个弹性元件；
c)导线路径，所述导线路径设置在该至少一个弹性元件和适配器板上，在适配器板和该至少一个弹性元件上的导线路径彼此电连接；
d)导线路径连接元件，该导线路径连接元件沉积在适配器板上并电连接到导线路径，该导线路径连接元件便利地向外部电路设备提供接触连接，该导线路径连接元件可以便利地穿过适配器板接触连接；和
e)接触连接元件，该接触连接元件沉积在该至少一个弹性元件上并电连接到导线路径，为电路单元连接元件的接触连接有效地提供该接触连接元件，在这种方法中，该接触连接元件以弹性压紧的方式接触连接电路单元的电路单元连接元件。
此外，根据本发明用于为具有电路单元连接元件的电子线路单元生产接触连接设备的方法具有以下步骤：
a)制备作为载体板的适配器板；
b)在适配器板上沉积至少一个弹性元件；
c)在适配器板和该至少一个弹性元件上沉积导线路径；
d)沉积导线路径连接元件，该导线路径连接元件电连接到适配器板上的导线路径；和
e)沉积接触连接元件，该接触连接元件电连接到该至少一个弹性元件上的导线路径，该接触连接元件以弹性压紧的方式接触连接电路单元的电路单元连接元件。
在从属权利要求中可发现本发明各个主题的有利改进和改善。
根据本发明的一个优选改进，外部电路设备可连接到导线路径连接元件，其方式为能够提供用于测试待测试电子线路单元的测试信号。
根据本发明另一优选改进，弹性元件形成为半圆柱形。
根据本发明再一优选改进，弹性元件由耐热弹性材料制成，由此具有下列优点，即在待测试电子线路单元的接触连接期间，能够在相当长的持续时间(典型为24小时)内采用高温(典型为120℃)。
根据本发明又一优选改进，弹性元件包含硅材料。此外，弹性元件最好包括绝缘材料，该绝缘材料提供相对于适配器板及相对于设置在弹性元件上的导线路径的电绝缘。
根据本发明再一优选改进，弹性元件具有横截面形状为，向着增厚区域边缘平缓方式相对于增厚区域对称设置。为了使导线路径彼此绝缘并使适配器与导线路径绝缘，弹性元件优选包含非导电材料。
根据本发明再一优选改进，沉积在弹性元件上并电连接到导线路径的接触连接元件间距为50μm至100μm。
根据本发明再一优选改进，弹性元件具有可提供体积比(volume-specific)弹性性能横截面形状。
根据本发明再一优选改进，沉积在弹性元件上的导线路径从弹性元件表面伸出，使得低于电路单元板侧边的电路单元连接元件也能够有利地接触连接。
根据本发明再一优选改进，沉积在弹性元件和适配器板上的导线路径配置成一行或两行。
根据本发明再一优选改进，通过对该至少一个弹性元件进行干蚀刻，在接触连接元件之间设置切口。
根据本发明再一优选改进，通过在弹性元件上进行凸版印刷，在接触连接元件之间设置切口。
根据本发明再一优选改进，采用喷涂技术及随后的电气化学加固方法，在适配器板和该至少一个弹性元件上叠置导线路径、接触连接元件和导线路径连接元件。
附图说明：
在附图中图示了本发明的示范性实施例，并在下面的描述中作更详细的解释。
图1显示了根据本发明优选示范性实施例用于电子线路单元的接触连接设备，弹性元件沉积在适配器板上，所沉积的导线路径在弹性元件上配置成两行；
图2显示了根据图1所示示范性实施例的改进，提供了两个弹性元件，每个弹性元件都由所沉积的一行导线路径占据；
图3显示了根据图1所示示范性实施例的布置，沉积在弹性元件上的导线路径在弹性元件表面上突出；
图4显示了沿图3中A-A线剖开的横向剖视图，采用干蚀刻方法设置***结构；
图5显示了沿图3中A-A线剖开的横向剖视图，采用凸版印刷方法在弹性元件上设置***结构；和
图6显示了沿图3中A-A线剖开的侧向剖视图，图示了在接触连接之前状态的中，带有电路单元连接元件的电路单元。
附图标记列表
在附图中，相同的附图标记表示相同或功能相同的元件或步骤。
100              适配器板
101、101a、101b  弹性元件
102、103         导线路径接触元件
104、105         导线路径
106、107         接触连接元件
108              横截面
109              切口
200              电路单元
201              电路单元板侧边
202              电路单元连接元件
301              接触连接面
302              缩阻止面
303              压紧方向
400              外部电路设备
具体实施方式
在附图中，相同的附图标记表示相同或功能相同的部件或步骤。
在图1所示的布置中，弹性元件101固定在适配器板100上。导电的导线路径104和105在弹性元件与各个导线路径连接元件102和103之间延伸在弹性元件两侧面上。
导线路径连接元件可穿过适配器板100接触连接，并为外部电路设备400提供连接的可能性。外部电路设备400可形成为例如测试设备，该设备向待测试的电路单元200(见图6)提供测试信号，并将响应信号从所述待测试的电路单元200载出。
应当指出，为了清楚的原因，待测试的电子线路单元200在图1至5中省略了。在每个情况中，突出或抬高的导电元件向要测试的电子线路单元200提供接触连接。
作为这种类型的接触连接元件，图1图示了用于导线路径104的接触连接元件106和用于导线路径105的接触连接元件107。根据本发明用于生产接触连接设备的方法使导电结构的沉积不再仅以平面方式设置，还能够在三维中设置。
所以，如图1中所示，导线路径104和105能够由适配器板100的平面，分别从各个导线路径连接元件102和103延伸到相应的接触连接元件106和107。
这样，能够以抬高或突出的方式用接触连接元件106和107提供接触连接区域，并能够使用弹性元件107的弹性效果。如图1中所示，弹性元件101配置为半圆柱形。应当指出，也可以把弹性元件设置成其他横截面形状。
通过实例，在进一步的实施例(未示出)中，弹性元件在横截面内可具有从左边上升的稍微翘起的“S”形(图1)，和从右边上升的镜像“S”形(图1)。上升边缘坡度中的这种双S形使从适配器板100到弹性元件101能够具有平缓的过渡。
根据本发明用于生产接触连接设备的方法的一个优点是，弹性元件101和导线路径连接元件102及103两者、导线路径104及105、还有接触连接元件106及107都能采用例如厚膜/薄膜技术沉积。根据如图1中所示本发明优选示范性实施例的接触连接设备的材料能够在较宽范围内变化。在优选示范性实施例中，适配器板100由陶瓷或硅形成。
弹性半圆柱形状最好使用印刷技术沉积在这样的适配器板上。最好采用多种印刷工艺中如此设置。这种印刷工艺的多用途和多种印刷的供应，使得能够在适配器板100与弹性元件101之间的过渡中提供任意平缓及陡峭的坡度。弹性元件101的材料最好不导电，在优选示范性实施例中包含硅。
硅具有弹性和耐热两种优点，因此可在高温中测试。而且，硅具有约0.1g/μm的低弹性系数，因此仅需要较小的力用于要测试电子线路单元200的接触连接。接触连接设备导电元件的金属喷镀和导线的金属喷镀采用喷涂技术和随后的电气化学加固有利地实现。
在这种情况下，铜Cu用作导线路径104、105的材料，金Au用作覆盖层，镍Ni用作铜与金之间的缓冲层。采用根据现有技术的照相平版印刷工艺实现结构设计。
接触连接元件106、107之间的间距典型为100μm，可降至50μm。所有常用待测试的电子线路单元可由此在没有外壳的状态中方便地接触连接。
图2显示了图1中所示示范性实施例的改进，效果为两个弹性元件101a、101b彼此靠近布置。如图2中所示，导线路径104引导到弹性元件101a，用于连接到接触连接元件106；导线路径105引导到弹性元件101b，用于连接到接触连接元件107。
与图1中的布置相比，图2的布置对于电路单元200的连接可能性具有更大的灵活性，效果为能够考虑电路单元200的电路单元连接元件202(见图6)的不同构造结构。
弹性元件101a和101b的组合沉积与由厚膜/薄膜技术提供的导电结构一起，获得了使接触连接设备与要测试电路单元200几乎随意配合的优点。
图3示出了图1中所示布置的进一步改进。如从图3中可见的，固定在弹性元件101上的导电元件，即，部分导线路径104、105和接触连接元件106、107，具有突出或抬高的***结构。
仍见图6，在待测试特定电路单元200的情况中，这种***结构的优点为：设置在电路单元板侧边201后面的电路单元连接元件202也能接触连接。弹性元件101上接触连接元件106、107的这种结构称作***结构。这种类似***的结构可例如通过在导电元件之间，即，在接触连接元件106、107与导线路径104、105之间，对弹性元件干蚀刻来获得。
在最高点，即，在接触连接元件106、107的位置，导线路径最好提供有硬接触材料，这样的优点为：除了由金制成的电路单元连接元件202之外，由铝或铜制成的这种元件也能在待测试的电子线路单元200上接触连接。
因此，优点为：抬高结构具有边缘和/或顶端。如果沉积在弹性元件上的导线路径104、105，特别是沉积在弹性元件上的接触连接元件106、107，从弹性元件101的表面突出，那么可由此获得更可靠的接触连接，如图3中所示。
图4显示了如从图3中箭头108a方向所见到的，从在图3中由虚线108代表的平面中沿图3中A-A线截面获得的横向剖视图。因此，导线路径105和相应分配的接触连接元件107在图4的横截面视图中可见到。
此外，图4示出了切口109，在图4的示范性实施例中该切口通过干蚀刻提供。由此提供具有陡峭边缘的***结构。下面将参考图6描述在待测试的电子线路单元200接触连接期间，这种***结构压在电路单元200电路单元板侧边201上的方式。
图5显示了另一***结构，与图4中所示的***结构相比，该***结构通过在弹性元件上凸版印刷来提供。利用这种印刷工艺以及随后的多重印刷，能够提供任意平缓及陡峭的坡度作为弹性元件与接触连接元件106、107抬高部位之间的过渡。
图5显示了与图4中所示横截面视图平面相同的横截面视图。与图4中图示的***结构相比，图5的***结构具有缓升切口109。
最后，图6显示了图4中图示的横向剖视图和待接触连接的电路单元200。待接触连接的电路单元200压在根据本发明的接触连接设备上，压紧方向由箭头303示出。在这种情况下，在其上设置有弹性元件101并在其上沉积了导线路径105和接触连接元件107的适配器板100保持在静止位置，同时向下压电路单元200。
电路单元200在下侧具有电路单元板侧边201，该电路单元板侧边由用于电路单元连接元件202的切口截断。如图6中所示，电路单元连接元件202相对于电路单元板侧边201的平面凹入，结果根据本发明接触连接设备所抬高的接触连接元件106、107啮合进所述电路单元连接元件202中，并接触连接该电路单元连接元件。电路单元连接元件202在接触连接面301处由接触连接元件106、107接触连接，见图6中的虚线。当电路单元板侧边201挤压在弹性元件101顶侧上时，可到达压缩阻止面302。
由此，即使当其电路单元连接元件202相对于电路单元板侧边201设置在后面时，如图4和5中图示的这种***结构也能够使电路单元200可靠地接触连接。
根据本发明的接触连接设备能够使接触连接元件106、107以弹性压紧方式接触连接电路单元200的电路单元连接元件202。
在这种情况下，弹性元件101的配置中具有更大的灵活性，因为弹性元件仅需提供从适配器板101表面的增厚区域。例如，该增厚区域可用平缓的方式向着增厚区域边缘对称设置。
应当指出，弹性元件的横截面不需是对称的，而是能够设置成任意横截面形状。从适配器板100到弹性元件101的平缓过渡确保避免了叠置在适配器板100和弹性元件101上的导线路径104、105撕裂开。应当指出，弹性元件能够在适配器板100上以任意几何布置方式叠置。
虽然图1显示了纵向布置的单独弹性元件101，图2图示了以可以预定距离布置的两个弹性元件101a和101b。但是，根据要接触连接的电路单元200，能够在适配器板100上布置多于两个的弹性元件101。
这导致了根据本发明接触连接设备的进一步灵活性。采用根据现有技术所述定位设备，可提供目前可获得的调整精度5μm至10μm，因此，能够得到可靠的接触连接电路单元，该电路单元的电路连接元件202具有从100μm下至50μm的相互间隔距离。
特别地，根据本发明所述的接触连接设备的优点在于如下事实：即接触连接之前，要被接触连接的电路单元200不需提供有外壳。
尽管本发明在优选示范性实施例的基础上进行了上述描述，但是并不局限于此，而是能够以多种方式改进。此外，本发明并不局限于所提及的应用可能性。特别地，根据本发明的接触连接设备适合于电路单元的接触连接，该电路单元的电路单元连接元件具有较小的相互间隔距离，并具有较高的接触密度。

Claims (29)

1.一种接触连接设备，用于具有电路单元连接元件(202)的电子线路单元(200)，包括：
a)适配器板(100)；
b)布置在适配器板(100)上的至少一个弹性元件(101)；
c)导线路径(104，105)，所述导线路径沉积在该至少一个弹性元件(101)和适配器板(100)上；
d)导线路径连接元件(102，103)，所述导线路径连接元件沉积在适配器板(100)上，并电连接到导线路径(104，105)；和
e)接触连接元件(106，107)，所述接触连接元件沉积在该至少一个弹性元件(101)上，并电连接到导线路径(104，105)，
接触连接元件(106，107)以弹性压紧的方式接触连接电路单元(200)的电路单元连接元件(202)。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于外部电路设备(400)能够连接到所述导线路径连接元件(102，103)。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述弹性元件(101)形成为半圆柱形。
4.如权利要求2或3所述的设备，其特征在于所述弹性元件(101)由耐热弹性材料制成。
5.如权利要求2至4所述的设备，其特征在于所述弹性元件(101)包含硅材料。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述弹性元件(101)包含绝缘材料。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述弹性元件(101)的横截面形状为，其末端以向着增厚区域边缘的平缓方式相对于增厚区域对称。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述弹性元件(101)包含非导电材料。
9.如权利要求1所述的设备，其特征在于沉积在所述弹性元件(101)上并电连接到导线路径(104，105)的接触连接元件(106，107)具有50μm至150μm的节距。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述弹性元件(101)具有提供体积比弹性性能的横截面形状。
11.如权利要求1所述的设备，其特征在于沉积在所述弹性元件(101)上的导线路径(104，105)从弹性元件(101)的表面突出。
12.如权利要求1所述的设备，其特征在于沉积在所述弹性元件(101)和适配器板(100)上的导线路径(104，105)设置在成一行。
13.如权利要求1所述的设备，其特征在于沉积在所述弹性元件(101)和适配器板(100)上的导线路径(104，105)设置成两行或更多行中。
14.一种生产接触连接设备的方法，该接触连接设备用于具有电路单元连接元件(202)的电子线路单元(200)，该方法具有以下步骤：
a)提供作为载体板的适配器板(100)；
b)在适配器板(100)上沉积至少一个弹性元件(101)；
c)在适配器板(100)上和该至少一个弹性元件(101)上沉积导线路径(104，105)；
d)在适配器板(100)上沉积电连接到导线路径(104，105)的导线路径连接元件(102，103)；
e)在该至少一个弹性元件(101)上沉积电连接到导线路径(104，105)的接触连接元件(106，107)；
接触连接元件(106，107)以弹性压紧的方式接触连接电路单元(200)的电路单元连接元件(202)。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于外部电路设备(400)连接到导线路径连接元件(102，103)。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述弹性元件(101)沉积为半圆柱形。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述弹性元件(101)沉积为耐热弹性材料。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述弹性元件(101)由硅材料制成。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于弹性元件(101)由绝缘材料制成。
20.如权利要求14所述的方法，其特征在于以向着增厚区域的边缘平缓的方式相对于增厚区域对称设置的横截面形状形成弹性元件(101)。
21.如权利要求14所述的方法，其特征在于弹性元件(101)由非导电材料制成。
22.如权利要求14所述的方法，其特征在于沉积在所述弹性元件(101)上并电连接到导线路径(104，105)的接触连接元件(106，107)以50μm至150μm的间距设置。
23.如权利要求14所述的方法，其特征在于利用弹性元件(101)提供体积比弹性性能。
24.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述导线路径(104，105)以从弹性元件(101)表面突出的这种方式沉积在弹性元件(101)上。
25.如权利要求14所述的方法，其特征在于沉积在所述弹性元件(101)和适配器板(100)上的导线路径(104，105)布置成一行。
26.如权利要求14所述的方法，其特征在于沉积在弹性元件(101)和适配器(100)上的导线路径(104，105)布置成两行或更多行。
27.如权利要求14所述的方法，其特征在于通过对弹性元件(101)进行干蚀刻在接触连接元件(106，107)之间设置切口(109)。
28.如权利要求14所述的方法，其特征在于通过在弹性元件(101)上进行凸版印刷在接触连接元件(106，107)之间设置切口(109)。
29.如权利要求14所述的方法，其特征在于采用喷涂技术和随后的电气化学加固方法，沉积导线路径(104，105)、接触连接元件(106，107)和导线路径连接元件(102，103)。
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