測試頭模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種測試頭模塊，包括：測試頭，包括至少一凹口設(shè)置于測試頭的工作面；以及熱界面材料，埋設(shè)于凹口中，其中熱界面材料的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度介于測試頭模塊的操作溫度與測試頭的熔點(diǎn)之間。本發(fā)明還提供一種將測試頭模塊重新修整的方法。
【專利說明】測試頭模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測試頭模塊，且特別是涉及一種包括可重塑形的熱界面材料的測試頭模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]在電子元件(例如，集成電路元件、芯片或管芯等)的制造過程中，通常會使用電子元件測試裝置，以測試電子元件的性能或功能。
[0003]現(xiàn)有的電子元件測試裝置一般包括接觸臂(handler)，用以吸附并運(yùn)送電子元件。此接觸臂的頂端設(shè)有測試頭模塊。為了使電子元件在特定的溫度下進(jìn)行測試，利用測試頭模塊中的溫度調(diào)節(jié)器進(jìn)行溫度控制。此外，為了提升測試頭和電子元件之間的接觸密著性及熱傳導(dǎo)性(thermal conductivity)，在測試頭和電子元件之間會設(shè)置熱界面材料(thermal interface material, TIM)。
[0004]隨著熱界面材料反復(fù)地與電子元件接觸及剝離，熱界面材料的表面會產(chǎn)生傷痕或缺損。如此一來，熱界面材料與電子元件之間將無法產(chǎn)生良好的接觸及熱傳導(dǎo)，進(jìn)而無法精準(zhǔn)控制電子元件的測試溫度。為避免上述問題，通常在經(jīng)過特定的使用次數(shù)之后，會將熱界面材料淘汰以舊換新。然而，如此一來將導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高。因此在本領(lǐng)域中需要尋求進(jìn)一步的改善。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明的一實(shí)施例揭示一種測試頭模塊，包括:測試頭，包括至少一凹口設(shè)置于測試頭的工作面；以及熱界面材料，埋設(shè)于凹口中，其中熱界面材料的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度介于測試頭模塊的操作溫度與測試頭的熔點(diǎn)之間。
[0006]為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出優(yōu)選實(shí)施例，作詳細(xì)說明如下:

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明的一些實(shí)施例的測試頭模塊及芯片封裝體的剖面示意圖；
[0008]圖2A-圖2C為本發(fā)明的一些實(shí)施例的將測試頭模塊重新修整的各個制作工藝階段的剖面示意圖；
[0009]圖3A-圖3B為本發(fā)明的一些實(shí)施例的模具的剖面示意圖；
[0010]圖4為本發(fā)明的一些實(shí)施例的經(jīng)過重新修整步驟的測試頭模塊的剖面示意圖；
[0011]圖5為本發(fā)明的一些實(shí)施例的測試頭模塊的剖面示意圖；
[0012]圖6A-圖6C為本發(fā)明的一些實(shí)施例的測試頭模塊的剖面示意圖。
[0013]符號說明
[0014]100?測試頭模塊
[0015]102?測試頭
[0016]102S?工作面
[0017]104?溫度調(diào)節(jié)器
[0018]106?擴(kuò)散阻障層
[0019]108?壓力調(diào)節(jié)器
[0020]110、110a、110b ?熱界面材料
[0021]110S?操作表面
[0022]120、120a、120b ?凹口
[0023]120V ?直角
[0024]120X ?凸角
[0025]120Y ?切角
[0026]120Z ?圓角
[0027]122、124a、124b ?凹陷部
[0028]140?模具
[0029]140S?模具表面
[0030]142a、142b ?突出部
[0031]150?芯片封裝體
[0032]152?基板
[0033]154?芯片
[0034]156?外部電連接部
[0035]158?底部填充材料
[0036]160?內(nèi)部電連接部
[0037]200?第一方向
[0038]300?模鑄步驟
[0039]T1、T2 ?厚度

【具體實(shí)施方式】
[0040]為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附的附圖，作詳細(xì)說明如下。然而，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者將會了解本發(fā)明中各種特征結(jié)構(gòu)僅用于說明，并未依照比例描繪。事實(shí)上，為了使說明更加清晰，可任意增減各種特征結(jié)構(gòu)的相對尺寸比例。在說明書全文及所有附圖中，相同的參考標(biāo)號是指相同的特征結(jié)構(gòu)。
[0041]以下公開許多不同的實(shí)施方法或是例子來實(shí)行本發(fā)明的不同特征，以下描述具體的元件及其排列的實(shí)施例以闡述本發(fā)明。當(dāng)然這些實(shí)施例僅用以例示且不該以此限定本發(fā)明的范圍。例如，在說明書中提到第一特征形成于第二特征之上，其包括第一特征與第二特征是直接接觸的實(shí)施例，另外也包括于第一特征與第二特征之間另外有其他特征的實(shí)施例，亦即，第一特征與第二特征并非直接接觸。
[0042]本發(fā)明提供一種測試頭模塊及其重新修整的方法，圖1為繪示出依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的測試頭模塊100及芯片封裝體150的剖面示意圖。
[0043]請參照圖1，芯片封裝體150包括基板152、芯片154、外部電連接部156、底部填充材料158及內(nèi)部電連接部160。芯片154形成于基板152的上表面上并通過內(nèi)部電連接部160與基板152電連接。外部電連接部156形成于基板152的下表面上，用以電連接基板152到外部電路(例如測試用的電路板)。底部填充材料158形成于基板152與芯片154之間，用以固定基板152與芯片154的相對位置。需注意的是，雖然在附圖中，芯片封裝體150包括兩個芯片154。然而，在其他實(shí)施例中，芯片封裝體150可包括一個芯片或三個以上的芯片。
[0044]仍請參照圖1，測試頭模塊100包括具有凹口 120的測試頭102、溫度調(diào)節(jié)器104、壓力調(diào)節(jié)器108、熱界面材料110埋設(shè)于凹口 120中，而熱界面材料110在面對芯片封裝體150的方向具有操作表面110S。在本實(shí)施例中，還可包括選擇性的(opt1nal)擴(kuò)散阻障層106設(shè)置于測試頭102及熱界面材料110之間。進(jìn)行測試步驟之前，測試頭模塊100沿著第一方向200朝向芯片封裝體150移動，如圖1所示。當(dāng)進(jìn)行測試步驟時，其中測試頭模塊100的熱界面材料110對準(zhǔn)且直接接觸芯片封裝體150的芯片154。
[0045]當(dāng)進(jìn)行測試步驟時，壓力調(diào)節(jié)器108施加一壓力至測試頭102，以確保熱界面材料110與芯片154的接觸密著性。壓力調(diào)節(jié)器108可包括任何加壓裝置，在此不再詳述。
[0046]當(dāng)進(jìn)行測試步驟時，溫度調(diào)節(jié)器104可施加一熱能至芯片154，用于在特定的操作溫度下實(shí)施測試步驟。此操作溫度隨測試項(xiàng)目與芯片種類而有所不同，在一些實(shí)施例中，操作溫度介于25-130°C之間。在另一些實(shí)施例中，操作溫度可介于70-90°C之間。當(dāng)測試步驟結(jié)束后，溫度調(diào)節(jié)器104可自芯片154移除熱能，用于冷卻芯片154。溫度調(diào)節(jié)器104可包括任何加熱器及冷卻器的組合，在此也不再詳述。
[0047]測試頭102在面對芯片封裝體150的方向具有一工作面102S。如圖1所示，用以容置熱界面材料110的凹口 120設(shè)置于測試頭102的工作面102S。當(dāng)進(jìn)行測試步驟時，由于測試頭102需承受來自壓力調(diào)節(jié)器108的壓力以及來自溫度調(diào)節(jié)器104的熱能，因此測試頭102可選用高熔點(diǎn)的硬質(zhì)金屬。在一些實(shí)施例中，測試頭102的材料可包括銅、鋼、鎢、其他合適的金屬材料、或上述材料的合金或組合。在一些實(shí)施例中，測試頭102的熔點(diǎn)介于1000-1600 °C 之間。
[0048]當(dāng)進(jìn)行測試步驟時，熱界面材料110的操作表面110S直接接觸芯片154的上表面。熱界面材料110的主要功能在于通過接觸傳遞熱能，使熱能導(dǎo)入芯片154或自芯片154導(dǎo)出。因此，熱界面材料110通常具備優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性，且其操作表面110S與芯片154上表面之間最好具有良好的接觸密合度。
[0049]在現(xiàn)有技術(shù)中，測試頭的工作面為一平坦的表面，熱界面材料物理性地固定(例如，熱界面材料為鋁箔且包覆測試頭)于此工作面上。在一些實(shí)施例中，上述的物理性地固定也可以是將熱界面材料以聚合物膠合于此工作面上，但此方式可能會降低熱傳導(dǎo)效能。在其他實(shí)施例中，也可將測試頭直接接觸待測物，而不配置熱界面材料。已知的熱界面材料可包括高分子散熱材料(例如樹脂類散熱貼片或散熱膏)、硬質(zhì)金屬材料(例如金屬塊材或片材)或軟質(zhì)金屬材料(例如金屬箔)。然而，上述這些熱界面材料各自有其缺點(diǎn)。例如:高分子散熱材料的熱傳導(dǎo)性較金屬差，無法精準(zhǔn)地控制操作溫度，或是無法在短時間內(nèi)達(dá)到指定的操作溫度。再者，高分子散熱材料質(zhì)地較金屬軟，經(jīng)過數(shù)次的使用周期后，其操作表面會因?yàn)閴毫Χ鴮?dǎo)致變形，造成熱界面材料與芯片的接觸密合度變差，因此必須經(jīng)常陶汰以舊換新。此外，在測試步驟的操作溫度下，高分子散熱材料可能會因受熱而熔融或分解，進(jìn)而黏附于芯片表面造成污染。另一方面，因?yàn)槲挥谛酒庋b體上的多個芯片在制造過程中通常會產(chǎn)生高度誤差，導(dǎo)致并非所有芯片的上表面都具有相同的水平高度。再者，基于設(shè)計的需求，位于同一芯片封裝體上的芯片也可能具有不同的厚度。對于硬質(zhì)金屬材料而言，其表面硬度高且不具可撓性，因此其操作表面無法與每一個芯片產(chǎn)生良好的接觸，將導(dǎo)致芯片封裝體受熱不均。再者，若為了使硬質(zhì)金屬材料與芯片接觸良好而施加過大的壓力，將導(dǎo)致芯片產(chǎn)生裂痕或破損。此外，硬質(zhì)金屬材料的表面一旦產(chǎn)生損傷或變形，即需整塊(片)更換，如此將提高制作工藝成本。另外，雖然軟質(zhì)金屬材料兼具熱傳導(dǎo)性與可撓性，但是由于其厚度很薄，經(jīng)過數(shù)次的使用周期后，其操作表面會因?yàn)閴毫Χ鴮?dǎo)致變形、磨損或穿孔，必須經(jīng)常汰舊換新，對制作工藝成本也有不良影響。
[0050]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種可重新塑形的熱界面材料，其固相-液相轉(zhuǎn)換溫度介于測試頭模塊的操作溫度與測試頭的熔點(diǎn)之間。詳細(xì)說明如下。
[0051]在本發(fā)明中，熱界面材料110的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度必須大于測試頭模塊的操作溫度，如此可使熱界面材料110在測試步驟的操作溫度下維持在固相的狀態(tài)，進(jìn)而避免污染芯片154或是整個芯片封裝體150。再者，熱界面材料110的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度必須小于測試頭102的熔點(diǎn)，如此一來，即可在不影響測試頭102形狀的前提下，對熱界面材料110進(jìn)行塑形，特別是對熱界面材料110的操作表面110S進(jìn)行初次塑形或重新塑形時，可避免高溫影響測試頭102形狀。
[0052]在一些實(shí)施例中，初次塑形步驟可包括將熱界面材料110加熱至液相或熔融狀態(tài)之后填入凹口 120中，再將熱界面材料110冷卻至固相的狀態(tài)而使其定形。在其他實(shí)施例中，初次塑形步驟可包括將固相的熱界面材料110填入凹口 120中再加熱至液相或熔融狀態(tài)，接著再將熱界面材料110冷卻至固相的狀態(tài)而使其定形。經(jīng)過前述的塑形步驟后，熱界面材料110順應(yīng)性地(conformally)埋設(shè)于凹口 120中，如圖1所示。值得注意的是，上述的初次塑形步驟是指將熱界面材料110埋設(shè)于空的凹口 120的步驟。
[0053]熱界面材料110可包括(但不限于)金屬、含導(dǎo)熱性填充料的熱塑性高分子、相變化材料或上述的組合。適合的金屬例如銦(In)、鉛(Pb)、錫(Sn)、銀(Ag)、鋰(Li)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、鋁(A1)、鎂(Mg)、卦(Po)、鉍(Bi)或上述的合金等。特別是，若上述的純金屬的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度過高(例如:純銀、純鋁、純鎂)，可能會造成操作上的不便，此時可通過與其他金屬熔合成合金的方式形成熱界面材料110，以降低整體合金的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度，而使熱界面材料110的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度介于測試頭模塊的操作溫度與測試頭102的恪點(diǎn)之間。另外，適合的熱塑性高分子可包括，例如:聚酰亞胺(poly imide, PI)等。適合的導(dǎo)熱性填充料可包括，例如:銦、鉛、錫、銀、鋰、鎘、鋅、鋁、鎂、銅、金、鉑或上述的合金等。在一些實(shí)施例中，熱界面材料110為銦或銦合金。
[0054]需注意的是，熱界面材料110的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度可視實(shí)際應(yīng)用的需要而選擇，只要此固相-液相轉(zhuǎn)換溫度介于測試頭模塊的操作溫度與測試頭102的熔點(diǎn)之間即可。在一些實(shí)施例中，操作溫度介于70-90°C之間，且測試頭102的熔點(diǎn)為約1600°C，因此熱界面材料110的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度可介于約90-1600°C之間。在其他實(shí)施例中，操作溫度介于25-130°C之間，且測試頭102的熔點(diǎn)為約1100°C，因此熱界面材料110的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度可介于約130-1100°C之間。為節(jié)省塑形步驟所需的能量與時間，熱界面材料110的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度可介于約130-360°C之間。
[0055]在熱界面材料110的塑形步驟期間，測試頭102與熱界面材料110之間容易發(fā)生原子交換或化學(xué)反應(yīng)。如此一來，將產(chǎn)生金屬間化合物(intermetallic compound, IMC)，進(jìn)而造成測試頭102及熱界面材料110的化學(xué)組成以及物理化學(xué)特性受到改變。
[0056]為了避免金屬間化合物的產(chǎn)生，可視需要(opt1nally)將擴(kuò)散阻障層106設(shè)置于測試頭102及熱界面材料110之間，如圖1所示。擴(kuò)散阻障層106的熔點(diǎn)可高于熱界面材料110的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度。如此一來，在熱界面材料110的塑形步驟中，擴(kuò)散阻障層106不會因受熱而導(dǎo)致變形。再者，擴(kuò)散阻障層106可以選用對于測試頭102及熱界面材料110不具有任何化學(xué)活性的材料。如此一來，可避免產(chǎn)生金屬間化合物，進(jìn)而保持測試頭102及熱界面材料110原有的化學(xué)組成以及物理化學(xué)特性。
[0057]可利用合適的制作工藝將合適的材料順應(yīng)性地沉積于凹口 120的底部及側(cè)壁上，以形成擴(kuò)散阻障層106于凹口 120中。合適的擴(kuò)散阻障層106材料可包括鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、鈦鋯合金、氮化鈦鋯、鎳、鎳釩合金或上述的組合。合適的制作工藝可包括物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(M0CVD)、濺鍍(sputter)或上述的組合。
[0058]此外，可對擴(kuò)散阻障層106朝向熱界面材料110的表面進(jìn)行粗化(texturing)處理，以形成各種微結(jié)構(gòu)(圖中未繪示)，由此提升測試頭102及熱界面材料110之間的黏著性。舉例而言，微結(jié)構(gòu)可包括周期性排列的圓錐、三角錐、四角錐、圓頂鐘型錐體、圓筒、半球體、立方體等凸起或凹陷的微結(jié)構(gòu)，且每一個微結(jié)構(gòu)的三維方向尺寸及相鄰微結(jié)構(gòu)之間的間距可以是微米級或毫米級。合適的粗化處理可包括濕式蝕刻或干式蝕刻，也可以是壓印(embossing)或其他物理性的粗化方式。由于擴(kuò)散阻障層106的表面具有微結(jié)構(gòu)，因此可增加擴(kuò)散阻障層106與熱界面材料110的接觸面積及黏合強(qiáng)度。
[0059]本發(fā)明也提供一種將測試頭模塊重新修整的方法，圖2A-圖2C為繪示出依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的將測試頭模塊重新修整的各個制作工藝階段的剖面示意圖。為簡化起見，其中相同于圖1的部件，將使用相同的標(biāo)號并不再贅述。
[0060]在經(jīng)過多次的使用周期后，熱界面材料110的操作表面110S會因?yàn)閴毫Χ鴮?dǎo)致變形。請參照圖2A，在熱界面材料110的操作表面110S上產(chǎn)生凹陷部122。凹陷部122可能會造成熱界面材料110與芯片的接觸密合度變差。如前所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，不論使用哪一種熱界面材料，一旦熱界面材料的操作表面因變形而無法與芯片密合接觸，就必須汰舊換新而無法重復(fù)使用。
[0061]為了延長熱界面材料110的使用壽命，且達(dá)到重復(fù)使用的目的，本發(fā)明也提供一種將測試頭模塊重新修整的方法。請參照圖2B，在本實(shí)施例中，將測試頭模塊重新修整的方法包括下列步驟:
[0062](a)加熱以熔融熱界面材料；
[0063](b)提供模具至熱界面材料；
[0064](c)施加壓力，以模鑄(coining)熱界面材料；
[0065](d)冷卻熱界面材料；以及
[0066](e)移除模具。
[0067]在步驟(a)中，將熱界面材料110加熱至一溫度，而使熱界面材料110呈現(xiàn)液相或熔融狀態(tài)，以利進(jìn)行后續(xù)的重新塑形步驟。在一些實(shí)施例中，上述溫度大約為熱界面材料110的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度，而使熱界面材料110呈現(xiàn)液相或熔融狀態(tài)。如前所述，由于熱界面材料110的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度小于測試頭102及擴(kuò)散阻障層106的熔點(diǎn)，因此即使將熱界面材料110加熱至液相或熔融狀態(tài)，也不會改變測試頭102及擴(kuò)散阻障層106的形狀。再者，由于擴(kuò)散阻障層106的化學(xué)鈍性，因此不會產(chǎn)生金屬間化合物，也不會改變測試頭102及熱界面材料110原有的化學(xué)組成以及物理化學(xué)特性。
[0068]在步驟(b)及(c)中，提供模具140接觸熱界面材料110的操作表面110S，并施加壓力進(jìn)行模鑄(coining)步驟300，用于將熱界面材料110重新塑形。如圖2B所示，在進(jìn)行模鑄(coining)步驟300時，模具140朝向熱界面材料110移動，用于使模具140的表面140S直接與熱界面材料110的操作表面110S接觸。應(yīng)可了解的是，為了確保模具140在模鑄(coining)步驟中不會變形，模具140的恪點(diǎn)也大于熱界面材料110的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度。
[0069]在步驟(d)及(e)中，冷卻熱界面材料110使其定形后，即可移除模具140。如圖2C所示，經(jīng)過重新修整的步驟之后，可將熱界面材料110的操作表面110S重新塑形成為平坦且不具有任何凹陷部的表面。
[0070]如圖2A-圖2C所示，在本實(shí)施例的重新修整的步驟中，將測試頭102取下，利用其他的加熱裝置及加壓裝置對熱界面材料110加熱及加壓。需注意的是，在其他實(shí)施例中，也可不將測試頭102取下，直接利用圖1的溫度調(diào)節(jié)器104進(jìn)行加熱及冷卻，并直接利用圖1的壓力調(diào)節(jié)器108施加壓力，以進(jìn)行上述重新修整的步驟。
[0071]圖3A為繪示出依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的模具140的剖面示意圖。請參照圖3A，在本實(shí)施例中，模具140具有平坦的表面140S，因此可將具有凹陷部122的操作表面110S重新塑形成平坦的表面。
[0072]然而，在其他實(shí)施例中，熱界面材料110的操作表面110S也可配合封裝體上的芯片表面輪廓進(jìn)行塑形，以達(dá)到充分貼合的目的(特別是封裝體上有多個高度不同的芯片時)，因此，所使用的模具140也可具有不平坦的表面140S，用于將熱界面材料110的操作表面110S塑形成芯片表面輪廓互補(bǔ)的形狀(如圖3B所示)。在圖3B中，模具140具有凹凸表面140S，其中凹凸表面140S包括兩個不同高度的突出部142a及142b。在本實(shí)施例中，利用具有凹凸表面140S的模具140進(jìn)行上述重新修整的步驟，可將熱界面材料110的操作表面110S重新塑形成與表面140S互補(bǔ)的形狀。以下發(fā)明一實(shí)施例加以說明。
[0073]圖4為繪示出依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的經(jīng)過重新修整步驟的測試頭模塊的剖面示意圖。圖4中的測試頭模塊利用如圖3B所繪示的模具140進(jìn)行重新修整步驟。此處為簡化圖示，在圖4中僅繪示出測試頭102。如圖4所示，經(jīng)過重新塑形的操作表面110S將具有兩個不同深度的凹陷部124a及124b，其中這些凹陷部的深度相同于凹凸表面140S (如圖3B所繪示)的突出部142a及142b的高度。此處為簡化附圖，僅繪示出兩個不同高度的突出部形成于凹凸表面140S上。然而，本領(lǐng)域中具有通常知識者應(yīng)可了解，可視需要在凹凸表面140S上形成任意數(shù)量且具有任意形狀的突出部及/或凹陷部。換言之，熱界面材料110的操作表面110S不限于平坦的表面，操作表面110S也可包括具有任何數(shù)量及形狀的突出部的凹凸表面。
[0074]值得注意的是，對于具有不同高度的芯片的同一芯片封裝體，或是高度不同的多個芯片封裝體，現(xiàn)有技術(shù)僅能使用質(zhì)地極軟的熱界面材料(例如，高分子散熱材料)，否則無法在同一批次的測試步驟中進(jìn)行測試。但是對于質(zhì)地極軟的高分子散熱材料而言，其熱傳導(dǎo)性較金屬等硬質(zhì)散熱材料差。然而，依據(jù)本發(fā)明的部分實(shí)施例，使用具有凹凸表面的模具，能夠依據(jù)應(yīng)用的需求，任意地調(diào)整熱界面材料的操作表面的表面起伏(topology)。如此一來，即使是使用熱傳導(dǎo)性優(yōu)選但質(zhì)地較硬的金屬作為熱界面材料，對于具有不同高度的芯片的同一芯片封裝體，或是高度不同的多個芯片封裝體，也可在同一批次的測試步驟中進(jìn)行測試。
[0075]圖5繪示本發(fā)明的另一實(shí)施例的測試頭模塊的剖面示意圖。如圖5所示，測試頭102的工作面102S上可設(shè)置兩個凹口 120a及120b。埋設(shè)于凹口 120a中的熱界面材料110a厚度為T1，埋設(shè)于凹口 120b中的熱界面材料110b厚度為T2，其中T2大于T1，熱界面材料110a不同于熱界面材料110b。在本實(shí)施例中，測試頭102區(qū)分為兩個獨(dú)立操作的測試區(qū)域，并且利用熱界面材料的材料及厚度差異，使這兩個測試區(qū)域控制在不同的操作溫度。因此，能夠在同一批次的測試步驟中進(jìn)行不同操作溫度的測試步驟。此處為簡化附圖，僅繪示出兩個凹口。然而，本領(lǐng)域中具有通常知識者應(yīng)可了解，可視測試的需要在測試頭102的工作面102S上形成任意數(shù)量且具有適當(dāng)形狀的凹口，以對應(yīng)所預(yù)測試的芯片。
[0076]由上可知，依據(jù)本發(fā)明的部分實(shí)施例，能夠依據(jù)應(yīng)用的需求，將包括不同材料及/或厚度的熱界面材料分別埋設(shè)于每一個凹口中，用于將同一個測試頭區(qū)分為多個測試區(qū)域。如此一來，可增加測試步驟的靈活度(flexibility)，也可節(jié)省測試步驟的時間與成本。
[0077]值得注意的是，雖然圖1-圖5所繪示的凹口 120于工作面102S的側(cè)壁邊緣(liptop)具有一直角120V(僅繪示于圖5)，然而在其他實(shí)施例中，凹口 120于工作面102S的側(cè)壁邊緣可包括其他形狀(如圖6A-圖6C所示)。圖6A-圖6C繪示本發(fā)明的其他實(shí)施例的測試頭模塊的剖面示意圖。此處為簡化圖示，僅繪示出測試頭102。由圖6A-圖6C可知，凹口 120于工作面102S的側(cè)壁邊緣可具有，例如:凸角(如圖6A所示)、切角(如圖6B所示)或圓角(如圖6C所示)。更進(jìn)一步說明，在圖6A中，凹口 120于工作面102S的側(cè)壁邊緣具有凸角120X。凸角120X有助于物理性固定熱界面材料110，使熱界面材料110不會自測試頭102脫落。在圖6B及圖6C中，凹口 120于工作面102S的側(cè)壁邊緣分別具有切角120Y及圓角120Z。切角120Y及圓角120Z使凹口 120的外部口徑大于內(nèi)部口徑，以利于模具140在模鑄(coining)步驟中進(jìn)入凹口 120中。
[0078]本發(fā)明提出一種包括可重塑形的熱界面材料的測試頭模塊，其中可重塑形的熱界面材料的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度介于測試頭模塊的操作溫度與測試頭的熔點(diǎn)之間。本發(fā)明還提出一種將測試頭模塊重新修整的方法，測試頭模塊包括上述可重新塑形的熱界面材料，通過加熱使熱界面材料熔融，并使用模具而將已變形的操作表面重新塑形。
[0079]相比較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提供的包括可重塑形的熱界面材料的測試頭模塊及將其重新修整的方法，至少具有下述優(yōu)點(diǎn):
[0080](1)本發(fā)明所提供的熱界面材料在變形或磨損后，可通過加熱及模鑄(coining)步驟重新塑形，不需要經(jīng)常汰舊換新，因此可大幅提高熱界面材料的使用壽命并節(jié)省成本。
[0081](2)本發(fā)明所提供的重新修整的步驟，可直接利用測試裝置中的溫度調(diào)節(jié)器及壓力調(diào)節(jié)器對熱界面材料加熱、冷卻及加壓，與既有的測制設(shè)備相容性高，不需修改或添購額外設(shè)備。因此，不會產(chǎn)生額外的費(fèi)用。
[0082](3)在重新修整的步驟中，可視需要使用具有平坦表面或凹凸表面的模具。因此，能夠依據(jù)應(yīng)用的需求，任意地調(diào)整熱界面材料的操作表面的表面起伏(topology)。對于具有不同高度的芯片的同一芯片封裝體，或是高度不同的多個芯片封裝體，也可在同一批次的測試步驟中進(jìn)行測試。
[0083](4)能夠依據(jù)應(yīng)用的需求，將同一個測試頭區(qū)分為多個測試區(qū)域。因此，可增加測試步驟的靈活度，也可節(jié)省測試步驟的時間與成本。
[0084](5)當(dāng)熱界面材料的成分或化學(xué)性質(zhì)改變(例如，熱界面材料氧化)時，僅需將其加熱熔融，即可輕易自測試頭中取出。另外，當(dāng)測試頭損壞或汰換時，若熱界面材料仍可使用而未變質(zhì)，也可將熱界面材料加熱熔融取出，重新安裝置新的測試頭上重復(fù)使用。對于成本昂貴的熱界面材料而言，此回收步驟可減少購置熱界面材料的費(fèi)用支出。
[0085]綜上所述，本發(fā)明所提供的包括可重塑形的熱界面材料的測試頭模塊及將其重新修整的方法，可大幅提升熱界面材料的使用壽命，并且可改善測試步驟的靈活度、效率，進(jìn)而降低測試步驟所需的時間及費(fèi)用。
[0086]雖然結(jié)合以上數(shù)個優(yōu)選實(shí)施例公開了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作任意的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種測試頭模塊，包括: 測試頭，包括至少一凹口設(shè)置于該測試頭的一工作面；以及 熱界面材料，埋設(shè)于該至少一凹口中，其中該熱界面材料的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度介于該測試頭模塊的一操作溫度與該測試頭的熔點(diǎn)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的測試頭模塊，其中該熱界面材料包括金屬。
3.如權(quán)利要求2所述的測試頭模塊，其中該金屬包括銦、鉛、錫、銀、鋰、鎘、鋅、鋁、鎂、卦、秘或上述的合金。
4.如權(quán)利要求1所述的測試頭模塊，其中該熱界面材料包括含導(dǎo)熱性填充料的熱塑性高分子。
5.如權(quán)利要求4所述的測試頭模塊，其中該熱塑性高分子包括聚酰亞胺。
6.如權(quán)利要求4所述的測試頭模塊，其中該導(dǎo)熱性填充料包括銦、鉛、錫、銀、鋰、鎘、鋅、鋁、鎂、銅、金、鉑或上述的合金。
7.如權(quán)利要求1所述的測試頭模塊，其中該熱界面材料包括金屬、含導(dǎo)熱性填充料的熱塑性高分子、相變化材料的組合。
8.如權(quán)利要求1所述的測試頭模塊，還包括擴(kuò)散阻障層，設(shè)置于該測試頭及該熱界面材料之間，其中該擴(kuò)散阻障層的熔點(diǎn)高于該熱界面材料的固相-液相轉(zhuǎn)換溫度。
9.如權(quán)利要求8所述的測試頭模塊，其中該擴(kuò)散阻障層包括鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、鈦錯合金、氮化鈦錯、镲、镲銀合金或上述的組合。
10.如權(quán)利要求8所述的測試頭模塊，其中該擴(kuò)散阻障層與該熱界面材料接觸的表面具有微結(jié)構(gòu)，其中該微結(jié)構(gòu)包括周期性排列的圓錐、三角錐、四角錐、圓頂鐘型錐體、圓筒、半球體、立方體等凸起或凹陷。
11.如權(quán)利要求1所述的測試頭模塊，其中該至少一凹口于該工作面的側(cè)壁邊緣具有一切角、圓角或凸角。
12.如權(quán)利要求1所述的測試頭模塊，其中該熱界面材料包括一操作表面，其中該操作表面包括具有凹陷部、突出部或上述的組合。
【文檔編號】G01R1/02GK104459212SQ201410761022
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】蔡國英, 張文遠(yuǎn), 余玉龍 申請人:上海兆芯集成電路有限公司