TWI391668B - 具有高耐電流能力之電連接導體與提高電連接導體之耐電流能力的方法 - Google Patents

Description

具有高耐電流能力之電連接導體與提高電連接導體之耐電流能力的方 法

本發明提供一種具有高耐電流能力之電連接導體與提高電連接導體之耐電流能力的方法，特別是有關一種具有高耐電流能力之探針與提高探針之耐電流能力的方法，但不會造成探針表面破壞或毀損。

在半導體元件製作與封裝製程中，以及半導體元件完成後，往往需要對半導體元件或晶粒進行測試，以確定半導體元件的良莠。在進行測試時往往需要一電連接導體來做為半導體元件與測試機台之間的電性連接，而傳遞測試訊號，而此一電連接導體通常為一測試用之探針。

然而，由於半導體元件普及與多元化，越來越多的種類的半導體元件被發展出來，因此，一測試機台往往需要對各種不同的半導體元件進行測試。各種不同的半導體元件往往需要不同的測試條件進行測試，例如不同的電流或電壓，特別是近年來許多半導體元件需要較大電流進行測試。但是，一般使用的探針由於過於細小而無法承受較大的電流通過，即其耐電流能力較低，因此，在對半導體元件進行大電流測試的時候，往往需要停機將一般使用的測試探針更換成特定探針。如此一來，將會大幅的增加成本與測試的時間，導致測試效率的降低，並且使得傳統探針的應用受到限制。此外，此製作一特定用於大電流測試的探針，往往需要重新製作一探針，而並無法藉由直接改良傳統的探針而改善其耐電流能力，所以需要增加額外的成本，因此，亟需要一 種具有高耐電流能力之電連接導體與提高電連接導體耐電流能力的方法，特別是可以簡單步驟提升傳統電連接導體之耐電流能力的方法。

本發明之一目的為提供一種具有高耐電流能力之電連接導體，以解決前述現行檢測探針受限於耐電流性而無法廣泛運用於各種半導體元件的問題，以及因無法進行大電流測試所導致的測試成本增加與測試效率降低等問題。

本發明之另一目的為提供一種提高電連接導體之耐電流能力的方法，以解決前述現行檢測探針受限於耐電流性而無法廣泛運用於各種半導體元件的問題，以及因此倒置的測試成本增加與測試效率降低等問題。

本發明之另一目的為提供一種提高現行電連接導體之耐電流能力的方法，而可以對現行電連接導體進行一簡單加工步驟而取代重新製作具高耐電流能力之探針的複雜流程，而不會破壞或損傷電連接導體的表面或是表面上的鍍層，並且可以同時增加電連接導體表面的硬度。

根據上述目的，本發明提供一種具有高耐電流能力之電連接導體，此電連接導體包含一主體、至少一接觸部件設置於主體上用以接觸半導體元件、以及數個凹痕分佈於主體與接觸部件之側壁。藉由分佈於主體與接觸部件上的凹痕而使得電連接導體的表面成為一凹凸不平的表面，因此，本發明之探針相對於具有光滑表面的現行測試探針具有較為粗糙的表面與較大的表面積 可以供大量電流流通，而使本發明之電連接導體具有良好耐電流能力。

根據上述目的，本發明更提供一種提高電連接導體之耐電流能力的方法，特別是提供一種以簡單步驟提升現行電連接導體之耐電流能力的方法，而不會對電連接導體的表面或是表面上的鍍層造成破壞或磨損。首先，提供一電連接導體，此電連接導體可為一測試探針或是做為任何元件與裝置之間電性連接的電連接導體，並不限定於任一形式的探針。接著，再於此電連接導體的表面上形成複數個凹痕，而增加電連接導體表面的粗糙度與表面積，因此，可以供較大的電流通過電連接導體而增加電連接導體的耐電流能力。

因此，本發明對比先前技術之功效在於提供一種具有高耐電流能力之電連接導體，使得在進行大電流測試時，不會因電連接導體之高耐電流能力不足而需停機進行探針更換，因而可以節省更換探針所需的時間與成本，進而增加測試的效能。另外，本發明之另一功效在於提供一種提高電連接導體之耐電流能力的方法，使得可以簡單的步驟提升現行電連接導體之耐電流能力與硬度，而不會毀損或磨耗電連接導體的表面與表面上的鍍層。

本發明的一些實施例詳細描述如下。然而，除了該詳細描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例施行。亦即，本發明的範圍不受已提出之實施例的限制，而以本發明提出之申請專利範圍為準。其次，當本發明之實施例圖示中的各元件或結構以單一元件或結構描 述說明時，不應以此作為有限定的認知，即如下之說明未特別強調數目上的限制時本發明之精神與應用範圍可推及多數個元件或結構並存的結構與方法上。再者，在本說明書中，各元件之不同部分並沒有完全依照尺寸繪圖，某些尺度與其他相關尺度相比或有被誇張或是簡化，以提供更清楚的描述以增進對本發明的理解。而本發明所沿用的現有技藝，在此僅做重點式的引用，以助本發明的闡述。

參照第一A圖，其為本發明之一較佳實施例之具有高耐電流能力之電連接導體10的立體圖。電連接導體10包含一主體12與至少一接觸部件14，其中，一接觸部件14係設置於主體12上用以做為與半導體元件之接觸。另外，在主體10與接觸部件14的側壁上有數個細小的凹痕16分佈於其中。這些分佈於主體10與接觸部件14的凹痕16使得主體10與接觸部件14的表面都成為一凹凸不平的表面，因而使主體10與接觸部件14的具有較大的表面粗糙度與表面積。

一般來說，電流都是在電連接導體的表面行進，而經由在電連接導體的表面傳送到到導體元件，因此，電連接導體的表面積越大則可以提供更多的電流流動的路徑，而供越多的電流通過，使電連接導體能承受更大的電流通過，即具有更好的耐電流能力，故在電連接導體大小決定了電連接導體的耐電流能力。因此，本發明採用此一原理，而藉由利用珠擊法或噴砂法、雷射衝擊、甚至是壓花的方式在電連接導體10的主體10與接觸部件14的表面所形成的凹痕16，使得電連接導體10的表面積相較於現行的測試探針而具有較大的表面積，因此，可以具有較佳的耐電流能力。參照第一B 圖，其為電連接導體10的俯視圖或截面圖，由圖中可以得知電連接導體10的截面因為凹痕16的存在相較於現行測試探針的圓形截面具有較長的邊線，即電連接導體10相較於現行測試探針具有較大的表面積，因而可以提供較多的表面供電流通過，所以具有較大的耐電流能力。

電連接導體10可以依使用者的需求與設計而為各種不同的材質，例如金屬材質、合金等材質，因此，本發明並不對其加以限制。另外，在本實施例中，電連接導體10係為一測試探針，特別是一單動針，即僅具有一針頭的測試探針，其中主體12為單動針的探針主體，而接觸部件14則為單動針的針頭部分。

參照第二圖為本發明另一實施例之具有高耐電流能力之電連接導體10A的示意圖，電連接導體10A為一雙動針，即在主體12的兩端各設置有一接觸部件14A與14B，即針頭。此外，在主體12與接觸部件14A與14B的表面上則都設置有數個凹痕16，而使其電連接導體10A的表面形成一凹凸不平的表面，因此，增加電連接導體10A的表面粗糙度與表面積，而使電連接導體10A具有較佳的耐電流能力。

此外，本發明之電連接導體並不限定於前述單動針或是雙動針，而是可以配合使用需求與設計製作成各種不同形狀與種類的探針，例如美商強斯泰克公司(JOHNSTECH)所製作的S形探針等。參照第三圖，其為本發明之又一實施例之具有高耐電流能力之電連接導體10B的示意圖。電連接導體10B係為一S形探針，其為一側面形狀為S形的微小平板。電連接導體10R 包含一主體12’，即S形探針主體，以及兩接觸部件14C與14D，即具有彎曲形狀的針頭，其中，接觸部件14C與14D分別設置於主體12’之兩端。同樣的，在電連接導體10B的主體12’與兩接觸部件14C與14D的表面上皆分佈有凹痕16，用以增加電連接導體10B表面的粗糙度與表面積，而使電連接導體10B具有高耐電流能力。此一S形探針通常是以兩橡膠條插入S形探針的雙凹部18而固定於測試機台上進行測試。

然而，無論是在本發明任一實施例之電連接導體，可以在主體表面上或是接觸部件的表面上，甚至同時在兩者的表面上，設置有一或數層鍍層，用以提供不同的功能，例如用以保護主體、接觸部件或是整個電連接導體避免氧化的保護層、或是提高電連接導體耐衝擊力的耐衝擊層等鍍層。其中，保護層可以為一金層(Au)，而耐衝擊層可以為一鎳層(Ni)，但並不以此為限，而是可以一需求採用不同的材質。在電連接導體表面上的凹痕則為一包括電連接導體表面上各鍍層的凹陷，但並對其上鍍層造成任何的磨損而未裸露出其下的其他鍍層或是電連接導體表面。

本發明更提供一種提高電連接導體之耐電流能力的方法，特別是提供一種以簡單步驟提升現行電連接導體之耐電流能力的方法，而不會對電連接導體的表面或是表面上的鍍層造成破壞或磨損。參照第四圖，為本發明之一實施例之提高電連接導體之耐電流能力的方法的流程圖。首先，提供一電連接導體(步驟400)，例如習知的測試探針、單動針、雙動針或是S形探針等探針，或是任何可做為元件與裝置是之間或裝置與裝置之間電性連接的導體，其材質與形狀已於前文敘述，在此 不贅述。另外，在此電連接導體的主體表面上或是接觸部件的表面上，甚至同時在兩者的表面上，設置有一或數層鍍層，用以提供不同的功能，例如用以保護主體、接觸部件或是整個電連接導體避免氧化的保護層、或是提高電連接導體耐衝擊力的耐衝擊層等鍍層。

接著，以珠擊法或噴砂法、雷射衝擊、甚至是壓花的方式在電連接導體的主體與接觸部件的表面形成凹痕(步驟402)，而使電連接導體的表面(包含主體或是接觸部件的表面)形成一凹凸不平的表面，而增加電連接導體表面粗糙度與表面積，進而增加電連接導體的耐電流能力，其原理已於前文敘述，在此不贅述。其中，若該電連接導體的表面有鍍層存在，則連同該電連接導體的表面的鍍層皆形成凹痕，或是可以僅在鍍層形成凹痕。因此，本發明僅對現行的電連接導體進行一道簡單的工序，則可以有效的提高現行電連接導體的耐電流能力。

在以珠擊法或噴砂法而在電連接導體的主體與接觸部件的表面形成凹痕，係以細小微粒撞擊電連接導體表面而使電連接導體表面凹陷而形成數個凹痕。若該電連接導體表面有鍍層存在則藉由這些細小微粒對電連接導體表面以及其上鍍層的衝擊，而在電連接導體表面連同其上鍍層上造成許多凹痕。前述之細小微粒的硬度小於電連接導體或是電連接導體表面上鍍層的硬度，使得細小微粒衝擊電連接導體表面，甚至其上鍍層時，僅會造成電連接導體表面或是其上鍍層的凹陷而產生凹痕，而不會造成電連接導體的破壞或磨損，也不會造成其上鍍層破壞或磨損。其中，細小微粒係為鋼珠、玻璃砂或是砂粒等微小粒子，但並不以此為限，而是可以依 電連接導體種類與需求而採用各種適合的細小粒子，但以不會破壞與磨損電連接導體以及其上的鍍層為限。另外，電連接導體更可以藉由微小粒子的撞擊而改變其晶格排列或是使其晶格發生扭曲，進而增加電連接導體的硬度。

同樣若採用雷射或是壓花的方式而形成電連接導體表面上的凹痕，也僅是將對電連接導體的表面或是其上的鍍層進行衝擊或壓迫，而使電連接導體的表面或是其上的鍍層凹陷而產生數個凹痕，或是兩者同時產生凹痕，進而形成一凹凸不平的表面，增加電連接導體的表面積，因此，同樣不會破壞與磨損電連接導體以及其上的鍍層為限。

因此，本發明提供了一種具有高耐電流能力之電連接導體，藉由表面凹痕所造成的表面積增加，而具有較佳的耐電流能力，使得在進行大電流測試時，不會因電連接導體之高耐電流能力不足而需停機進行探針更換，因而可以節省更換探針所需的時間與成本，進而增加測試的效能。另外，本發明之更提供一種提高電連接導體之耐電流能力的方法，藉由一簡單的工序，而在現行的各種電連接導體表面形成凹痕，而增加電連接導體表面的粗糙度與表面積，進而提升接導體之耐電流能力，而不會毀損或磨耗電連接導體的表面與表面上的鍍層。

10、10A、10B‧‧‧電連接導體

12、12’‧‧‧主體

14、14A、14B、14C、14D‧‧‧接觸部件

16‧‧‧凹痕

18‧‧‧雙凹部

400‧‧‧提供電連接導體步驟

402‧‧‧形成複數個凹痕於電連接導體步驟

第一A圖與第一B圖係為本發明一實施例之具高耐電流能力之電連接導體的立體圖與截面圖。

第二圖係為本發明另一實施例之具高耐電流能力的示意圖。

第三圖係為本發明又一實施例之具高耐電流能力面立體示意圖。

第四圖係為本發明一實施例之提高電連接導體之耐電流能力的方法之流程圖。

10‧‧‧電連接導體

12‧‧‧主體

14‧‧‧接觸部件

16‧‧‧凹痕

Claims (17)

1. 一種具有高耐電流能力之電連接導體，其包含：一主體；至少一接觸部件設置於該主體上；以及數個凹痕分佈於該主體與該接觸部件之全部側壁上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有高耐電流能力之電連接導體，其中分佈該主體上之該等凹痕在該主體上形成一凹凸不平的表面而增加該主體之表面積，而可供較大電流通過，進而增加該電連接導體之耐電流能力。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有高耐電流能力之電連接導體，其中分佈該接觸部件上之該等凹痕在該接觸部件的側壁上形成一凹凸不平的表面而增加接觸部件之表面積，而可供較大電流通過，進而增加該電連接導體之耐電流能力。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有高耐電流能力之電連接導體，其中該等凹痕係藉由珠擊法、噴沙法或是雷射分別在該主體與該接觸部件上形成，而不破壞該主體或是該接觸部件上的鍍層。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具有高耐電流能力之電連接導體，其中該接觸部件上具有一保護層，用以保護該接觸部件而避免其發生氧化。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具有高耐電流能力之電連接導體，其中保護層係為一金層(Au)。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具有高耐電流能力之電連接導體，其中該電連接導體為一探針，而該主體為一探針主體，該接觸部件則為一針頭。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具有高耐電流能力之電連接導體，其中該探針可以為一彈簧探針(Pogo Pin)、單動針、雙動針或是S形探針。
9. 一種提高電連接導體的耐電流能力的方法，其包含：提供一電連接導體，其中，該電連接導體包含一主體以及至少一接觸部件設置於該主體上；以及形成複數個凹痕於該主體與該接觸部件之全部側壁上，而增加該電連接導體表面積與表面粗糙度。
10. 如申請專利範圍第9項所述之提高電連接導體的耐電流 能力的方法，其中該形成複數個凹痕於該主體與該接觸部件之全部側壁上步驟係採用珠擊法或噴沙法。
11. 如申請專利範圍第10項所述之提高電連接導體的耐電流能力的方法，其中該珠擊法或噴沙法係以細小微粒撞擊該電連接導體表面而使其凹陷以形成該等凹痕。
12. 如申請專利範圍第11項所述之提高電連接導體的耐電流能力的方法，其中該微粒係為鋼珠、玻璃砂或是砂粒等微小粒子。
13. 如申請專利範圍第12項所述之提高電連接導體的耐電流能力的方法，其中該微粒之硬度小於該電連接導體之硬度或小於該電連接導體表面上鍍層的硬度。
14. 如申請專利範圍第13項所述之提高電連接導體的耐電流能力的方法，其中該電連接導體經由該微粒的撞擊而該改變該電連接導體表面晶格排列，而增加該電連接導體表面的硬度。
15. 如申請專利範圍第9項所述之提高電連接導體的耐電流能力的方法，其中該形成複數個凹痕於該主體與該接觸部 件之全部側壁上步驟係以雷射衝擊該電連接導體表面而使其凹陷以形成該等凹痕。
16. 如申請專利範圍第9項所述之提高電連接導體的耐電流能力的方法，其中該形成複數個凹痕於該主體與該接觸部件之全部側壁上步驟，係形成該等凹痕分佈於該電連接導體表面上，而使該電連接導體表面成為一凹凸不平的表面，進增加該電連接導體表面積與表面粗糙度。
17. 如申請專利範圍第16項所述之提高電連接導體的耐電流能力的方法，其中該凹凸不平的表面使得該電連接導體每一截面的邊線變長，使得該電連接導體可供電連通過的表面面積增加，而增加該電連接導體的耐電流能力。