專利名稱：尖銳的、取向的接觸尖端結(jié)構(gòu)的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總的涉及電氣互連(接觸)元件領(lǐng)域，尤其是適用于在電子元件之間進行壓力連接的互連元件和尖端結(jié)構(gòu)。
相關(guān)技術(shù)的描述通常，電子元件之間的互連可以分為“相對永久的”和“易于拆開的”兩大類。相對永久連接的一個例子是焊接連接。一旦兩電子元件相互焊接，必須使用拆焊加工才能分開這兩元件。例如在一半導(dǎo)體小片(die)和一半導(dǎo)體組件的內(nèi)引線(或引線框觸頭的內(nèi)端)之間的導(dǎo)線接頭是相對永久連接的另一個例子。
易于拆開連接的一個例子是被另一個電子元件的彈性插座部分所接受的一電子元件的剛性插銷。插座部分在插銷上施加一個充分大的接觸力(壓力)以保證它們之間的可靠的電連接。易于拆開連接的另一種型式是自身為彈性的或安裝在一彈性介質(zhì)內(nèi)和/或上的互連元件(在此也稱為彈簧、彈性件、彈性觸頭或彈性接觸件)。這種彈性接觸元件的一個例子是探測卡的一根針。這些彈性接觸元件通常用來在它們所安裝的一元件和另一元件(例如試驗中的一半導(dǎo)體裝置)的端子之間實施暫時的壓力連接。
尖端結(jié)構(gòu)通常安裝(或固定或連接)于一互連元件的一端。尖端結(jié)構(gòu)對互連元件提供所需的尖端形狀，特別是能提供與可產(chǎn)生可重復(fù)高壓的受控幾何形狀接觸的一個小區(qū)域。當(dāng)互連元件本身變得越來越小時，尖端結(jié)構(gòu)越來越成為關(guān)鍵問題。一尖端結(jié)構(gòu)在它的表面上也可以具有拓撲學(xué)的特征以有助于在兩個電氣構(gòu)件之間提供電接觸。例如，尖端結(jié)構(gòu)的目的通常是劃破試驗中的電氣元件的端子上的不導(dǎo)電層(通常是腐蝕、氧化產(chǎn)品或污染薄膜的其它型式)。當(dāng)施加一接觸力時，互連元件對試驗中的電子元件上的端子施加一壓力，并使尖端結(jié)構(gòu)橫向于該端子偏移。尖端結(jié)構(gòu)的橫向于相應(yīng)端子表面的小的水平移動使尖端結(jié)構(gòu)劃破該端子上的不導(dǎo)電層，從而在兩電子元件之間建立良好的電接觸。例如，安裝于互連元件12的尖端結(jié)構(gòu)10(示出在

圖1A和1B中)有一刀刃14，該刀刃可刮去不導(dǎo)電層，以便實現(xiàn)電接觸。
存在許多與實現(xiàn)上述電接觸有關(guān)的問題，首先，隨著端子接觸面積也變得較小，尖端結(jié)構(gòu)10的水平移動就會成為問題。第二，當(dāng)尖端結(jié)構(gòu)10被迫橫向于端子偏移時(見圖1B)，它也被迫向下并離開該端子，使得觸點結(jié)構(gòu)10橫向于端子偏移時使尖端結(jié)構(gòu)10的刀刃14轉(zhuǎn)動離開該端子。刀刃14偏移離開試驗中的電子元件的端子降低了實現(xiàn)與電子元件的端子形成可靠電接觸的可能性。并且，當(dāng)尖端結(jié)構(gòu)橫向于端子的不導(dǎo)電層刮削企圖穿透不導(dǎo)電層并建立良好的電接觸時，沿尖端結(jié)構(gòu)10的刀刃14和上表面經(jīng)常有許多散逸的微粒并集聚起來。這種集聚可以在尖端結(jié)構(gòu)和端子之間形成高接觸阻力，這樣就可能由于在尖端結(jié)構(gòu)兩端產(chǎn)生電壓而在裝置試驗期間造成不準確的電壓電平。這種不準確的電壓電平可能導(dǎo)致設(shè)備工作失誤，當(dāng)在設(shè)備試驗環(huán)境中利用這種接觸時會造成低的試驗輸出。
因此，希望有這樣的互連元件和尖端結(jié)構(gòu)，它們在尖端結(jié)構(gòu)橫向于端子的表面偏移時，使沿著尖端結(jié)構(gòu)的刀刃的微顆集聚最小，并使尖端結(jié)構(gòu)和試驗中的電子元件的端子之間的接觸壓力最大。
發(fā)明概述將描述提供改進的互連元件和尖端結(jié)構(gòu)以便在電子元件的端子之間實施壓力連接的一種裝置和方法。本發(fā)明的尖端結(jié)構(gòu)具有一在尖端結(jié)構(gòu)的上表面上的取向的、尖銳的刀刃，當(dāng)尖端結(jié)構(gòu)橫向于電子元件的端子偏移時，刀刃的長度方向基本平行于尖端結(jié)構(gòu)的水平運動方向。以這方式，尖銳的基本平行取向的刀刃可完全削破端子表面上的一個或多個不導(dǎo)電層，并在互連元件和電氣構(gòu)件的端子之間提供可靠的電連接。
附圖的說明圖1A是現(xiàn)有技術(shù)中已知的一互連元件和尖端結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖1B是現(xiàn)有技術(shù)中已知的一互連元件和尖端結(jié)構(gòu)在偏移時的側(cè)視圖。
圖2A是本發(fā)明的一互連元件和尖端結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖2B是本發(fā)明的尖端結(jié)構(gòu)的一實施例的立體圖。
圖2C是本發(fā)明的互連元件和尖端結(jié)構(gòu)偏移時的側(cè)視圖。
圖2D是本發(fā)明另一實施例的側(cè)視圖，它示出了一在一端具有一基本平行取向的刀刃的互連元件。
圖3A是一細長的互連元件的剖視圖。
圖3B是一細長的互連元件的剖視圖。
圖3C是一細長的互連元件的剖視圖。
圖4A是本發(fā)明的一普通實施例的立體圖，示出了將要結(jié)合的預(yù)制接觸尖端結(jié)構(gòu)和互連元件。
圖4B是釬焊連接到圖4A所示互連元件的圖4A所示接觸尖端結(jié)構(gòu)的側(cè)剖視圖。
圖4C是在去除犧牲基片之后，釬焊連接到圖1A所示互連元件的圖4A所示接觸尖端結(jié)構(gòu)的側(cè)剖視圖。
圖5A-5C是按照本發(fā)明的一實施例的、為了互連元件、在一犧牲基片上制造懸臂尖端結(jié)構(gòu)的多加工步驟的剖視圖。
圖5D是按照本發(fā)明在一犧牲基片上形成一懸臂尖端結(jié)構(gòu)的一個實施例的立體圖。
圖5E是按照本發(fā)明在一犧牲基片上形成一懸臂尖端結(jié)構(gòu)的第二實施例的立體圖。
圖5F是安裝在一電子元件表面的一突起互連元件上的、圖5E所示懸臂尖端結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖5G是安裝在一電子元件表面上的一突起互連元件上的、圖5E所示懸臂尖端結(jié)構(gòu)的正視圖。
圖5H是安裝在圖5D所示的一突起互連元件上的懸臂尖端結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖5I是按照本發(fā)明另一實施例的、制造懸臂的尖端結(jié)構(gòu)的另一實施例的側(cè)向剖示圖。
圖5J是圖5I所示實施例的正剖視圖。
圖5K是按照本發(fā)明另一實施例的、圖5I和5J所示的、安裝在一電子元件上的懸臂尖端結(jié)構(gòu)的側(cè)向剖示圖。
圖6A是具有一帶棱錐邊緣的刀刃的本發(fā)明尖端結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖6B是帶鉆石形邊緣的本發(fā)明尖端結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖7A是具有兩刀刃的本發(fā)明尖端結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖7B是具有用一橋接部分連接的兩刀刃的本發(fā)明尖端結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖7C是具有兩并列刀刃的本發(fā)明尖端結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖8A是具有一帶一主刀刃和一后刀刃的刀刃的本發(fā)明尖端結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖8B是圖8A的尖端結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖9A是固定于Cobra型探頭的本發(fā)明尖端結(jié)構(gòu)和基本平行取向的刀刃的剖視圖。
圖9B是在一端具有一基本平行取向的刀刃的Cobra型探頭的剖示圖。
圖10是具有一有支座刀刃的本發(fā)明尖端結(jié)構(gòu)的立體圖。
本發(fā)明的詳細描述下面將敘述提供適合于在電子元件的端子之間進行壓力連接的、改進的互連元件和尖端結(jié)構(gòu)的裝置和方法。在以下敘述中，為了充分理解本發(fā)明，例如對材料類型、尺寸、加工步驟等進行了非常詳細的說明。但是，對于本領(lǐng)域的熟練人員顯而易見的是，可以不用這些具體細節(jié)來實施本發(fā)明。另方面，為了避免不必要地模糊本發(fā)明，沒有特別詳細地說明已公知的部分和加工技術(shù)。并且，雖然就利用可在探測卡和試驗中的一電子元件的端子之間提供電連接的一探測卡元件的針討論了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限制于用于探測卡，可以用來在其它環(huán)境中的其它電氣構(gòu)件之間提供電連接。
發(fā)明概況如以上所討論的，為實現(xiàn)兩電子元件之間的良好是接觸，現(xiàn)有技術(shù)的互連元件和尖端結(jié)構(gòu)存在許多問題。本發(fā)明是這樣來解決這一問題的，即提供一尖端結(jié)構(gòu)的一互連元件，在尖端結(jié)構(gòu)的上表面上具有帶一尖銳的、定向的刀刃，以致當(dāng)尖端結(jié)構(gòu)橫向于試驗中的電子元件的端子偏移時，刀刃的長度基本平行(在平行線的約±15°的范圍之內(nèi))于尖端結(jié)構(gòu)的水平運動的方向。利用本發(fā)明，可在電子元件之間建立可靠的電接觸。一旦尖端結(jié)構(gòu)接觸電子元件的端子，互連元件迫使尖端結(jié)構(gòu)橫向于端子的表面偏移，以致尖端結(jié)構(gòu)的刀刃削破(穿透)該端子的表面上的不導(dǎo)電層(多層)。電子元件可以是一集成電路、一互連板、一半導(dǎo)體晶片或一印刷線路板。
圖2A是本發(fā)明的一側(cè)視圖，示出了一在一端連接于一基板26的彈性接觸元件24和一連接于相對端的尖端結(jié)構(gòu)20。圖2B是本發(fā)明的尖端結(jié)構(gòu)20的立體圖，在該尖端結(jié)構(gòu)的上表面有一刀刃22。在本發(fā)明的該實施例中，刀刃22包括一接觸元件，其表面在延伸時于空間形成一直線。當(dāng)將尖端結(jié)構(gòu)20與一電子元件(未示出)接觸并施加一作用力時，尖端結(jié)構(gòu)20將橫向于端子的表面偏移。當(dāng)尖端結(jié)構(gòu)20橫向于端子偏移時，尖端結(jié)構(gòu)20的刀刃22將劃破端子表面上的不導(dǎo)電層。圖2C是本發(fā)明的側(cè)視圖。圖2C的虛線示出了橫向于端子偏移后的互連元件24和尖端結(jié)構(gòu)20。ΔX代表尖端結(jié)構(gòu)20的側(cè)向(或水平)偏移量。
刀刃在尖端結(jié)構(gòu)20的上表面的取向是，刀刃的長度(L)基本平行于當(dāng)尖端結(jié)構(gòu)20橫向于表面端子偏移(見圖2C)時，尖端結(jié)構(gòu)20的水平移動(ΔX)的方向。刀刃22的取向基本平行于尖端結(jié)構(gòu)的水平移動方向，這使刀刃可削(或切)破端子的表面上的任何不導(dǎo)電層(多層)。
圖2D示出了本發(fā)明的另一實施例，其中刀刃26形成在彈性接觸元件自身的端部上，而不是在一單獨的尖端結(jié)構(gòu)上。以這方式，可以形成一基本平行取向的刀刃26，不必借助一傳動的尖端結(jié)構(gòu)(例如圖2A中的尖端結(jié)構(gòu)20)?？梢杂萌舾煞椒?，包括但不限于電鍍或機加工(例如利用沖壓、鍛造、電拋光或靜電放電)在彈性接觸元件28的端部形成刀刃26。
在尖端結(jié)構(gòu)20的上表面上的刀刃22(或在彈性部分28的端部形成的刀刃26)的取向基本平行于尖端結(jié)構(gòu)20的水平運動分量的方向(以后統(tǒng)稱為平行取向)與現(xiàn)有尖端結(jié)構(gòu)相比提供了許多優(yōu)點。首先，沿刀刃22的長度(L)的尖銳邊緣的平行取向允許刀刃22完全切破端子上的不導(dǎo)電層，并與正被試驗的電氣元件的端子建立良好的電連接。相反，現(xiàn)有技術(shù)尖端結(jié)構(gòu)的刀刃的基本垂直的取向(即，尖端結(jié)構(gòu)的上表面上的刀刃的長度取向為基本垂直于在尖端結(jié)構(gòu)橫向于試驗中的端子表面偏移時的尖端結(jié)構(gòu)的水平移動分量的方向，見圖1A和1B的刀刃14)提供了橫向于不導(dǎo)電層的刮削運動?，F(xiàn)有技術(shù)刀刃橫向刮削端子表面很像一推土機刮去一層土的情況。垂直取向的刀刃的刮削運動可能損壞端子表面，經(jīng)常在刀刃上引起顯著磨損，縮短刀刃的使用壽命，并經(jīng)常沿刀刃產(chǎn)生散逸的顆粒和不導(dǎo)電層的堆集。相反，本發(fā)明的平行取向的刀刃22靠跟隨著尖端結(jié)構(gòu)的水平運動分量的方向和完全劃破端子上的不導(dǎo)電層而解決了上述問題。而且，沿刀刃22的表面如果有任何集聚也將是最少的，從而使尖端結(jié)構(gòu)和端子之間的接觸阻力較小，進而在試驗時產(chǎn)生較準確的電壓電平。
刀刃22的平行取向也提供了與試驗中的電子元件的端子的較可靠的電連接。隨著電子元件端子變小，由于刀刃運動到端子之外的可能性增加，造成刀刃與端子將不能建立電接觸，所以刀刃的任何運動都變得很重要。如圖1B和2C所示，尖端結(jié)構(gòu)(10,20)橫向于端子的偏移可以取決于互連元件的材料和形狀。在一實施例中，當(dāng)尖端結(jié)構(gòu)(10,20)被向下推離端子時，尖端結(jié)構(gòu)沿著一基本轉(zhuǎn)動的路徑偏移，該偏移路徑具有一側(cè)向的(或水平)和一垂直的運動分量，造成一側(cè)向偏移和一垂直偏移。作為尖端結(jié)構(gòu)10的轉(zhuǎn)動運動的結(jié)果，垂直取向的刀刃14有可能被推出端子接觸區(qū)之外。相反，當(dāng)尖端結(jié)構(gòu)20橫向于端子偏移時，即使刀刃20的一部分運動到端子接觸區(qū)之外，刀刃22的其余長度(后端)繼續(xù)保持與端子接觸。同樣地，使當(dāng)?shù)度?2的前端被迫向下轉(zhuǎn)動并離開端子接觸區(qū)域時，刀刃22的后端仍然與端子表面接觸。以這方式，本發(fā)明的平行取向的刀刃22提供了與試驗中的電子元件的端子較可靠的電連接(或接觸)。
本發(fā)明的元件本發(fā)明的互連元件和尖端結(jié)構(gòu)可以用多種方法和多種材料制造。以下討論的制造方法和材料類型僅是說明性的例子，并不是以任何方式來限制本發(fā)明。也可以遵循和/或利用本領(lǐng)域已知的其它方法和材料。
互連元件本發(fā)明的互連元件，例如細長的和/或彈性互連元件可以用于本發(fā)明的互連元件(圖2A的部分24)。當(dāng)使用彈性互連元件時，一種復(fù)合的互連元件是接觸結(jié)構(gòu)的較佳形式(彈簧或彈簧狀元件)。圖3A-3C示出了通常用于復(fù)合的互連元件的多種形狀。本發(fā)明的尖端結(jié)構(gòu)可以用在任何彈簧狀元件上，其中包括以下所討論的那些元件和揭示在1995年12月19日提出的美國專利號5,476,211中的那些元件，該美國專利轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人，并結(jié)合在此以供參考。
在圖3A中，一電互連接部分310包括一“軟”材料(例如屈服強度小于40,000磅/平方英寸的材料)的芯子312和一“硬”材料(例如屈服強度大于80,000磅/平方英寸的材料)的外殼(外涂層)314。芯子312是形狀(外形)如一基本直的懸臂梁的細長部分，并且可以是直徑為0.0005-0.0030英寸的金屬絲?？梢杂萌魏芜m當(dāng)?shù)墓に噷⑼鈿?14施加在已成形的芯子312上，例如用適當(dāng)?shù)碾婂児に?例如電化學(xué)電鍍法)。通常較佳的是外殼(一層或多層外涂層)的厚度比所包覆的金屬絲的直徑大。藉助它的“硬度”和控制它的厚度(0.00025-0.02000英寸)，外殼314可給予整個互連元件所需的彈性。以此方式，在互連元件310的兩端310a和310b之間可以實現(xiàn)兩電子元件(未示出)之間的彈性互連。
圖3A示出了用于本發(fā)明的互連元件的或許是最簡單的彈簧形狀，即以相對于在其尖端310b處的一作用力“F”成一角度的一個直的懸臂梁。當(dāng)一與互連元件壓力接觸的電子元件的端子施加這樣一個接觸力(壓力)時，尖端的向下偏移(如圖所示)造成該尖端橫向于該端子運動，形成一“擦抹”運動。這一擦抹接觸保證了互連元件和電子元件的被接觸端子之間產(chǎn)生可靠接觸?；ミB元件的偏移(彈性)總的來說部分地取決于互連元件的總形狀、部分地取決于外涂層材料的主要的(較大的)屈服強度(相對于芯子的屈服強度而言)和部分地取決于外涂層材料的厚度。
在圖3B中，一電互連元件320類似地包括一軟芯子322(對比312)和一硬外殼(對比314)。在該例子中，將芯子322成形為有兩個彎頭，形成S形狀。如同在圖3A的例子中一樣，在互連元件320的兩端部320a和320b之間可實現(xiàn)電子元件(未示出)之間的彈性連接。在接觸一電子元件的端子時，互連元件320受到一接觸力(壓力)，如箭頭“F”所示。
在圖3C中，一電互連元件330類似地包括一軟芯子332(對比312)和一硬外殼334(對比314)。在該例子中，成形芯子332使其具有一個彎頭，即成U形。如同在圖3A的例子中一樣，在互連元件330的兩端330a和330b之間可實現(xiàn)電子元件(未示出)之間的彈性互連。在接觸一電子元件的端子時，互連元件330可受到一接觸力(壓力)，如箭頭“F”所示?；蛘撸梢岳没ミB元件330在它的端部330b之外進行接觸，如箭頭“F′”所示。
應(yīng)該理解，軟芯子易于成形為任何有彈性的形狀，換句話說，就是能響應(yīng)施加于尖端的作用力而使互連元件彈性偏轉(zhuǎn)的形狀。例如，芯子可以成形為普通盤旋形狀。但是，盤旋形狀不是較佳的，這是由于互連元件的總長度和與此關(guān)聯(lián)的電感(及類似因素)以及會在高頻(速度)時對電路運行造成不利的效果。同樣，芯子部分不一定非要是圓形橫截面，但是可以是具有一總的為矩形的橫截面和從一片材延伸的平薄片(“帶子”)。對于互連元件也可以用其它非圓橫截面，例如C形、I形、L形和T形橫截面。
外殼材料、或多層外殼的至少一層(如下所述)比芯子材料具有大得多的屈服強度。因此，外殼覆蓋芯子可建立所產(chǎn)生的互連結(jié)構(gòu)的機械特性(例如彈性)。外殼屈服強度與芯子屈服強度之比較佳的至少是2∶1，也可高達10∶1。顯然，外殼或多層外殼的至少一個外層應(yīng)該是導(dǎo)電的，尤其是在外殼包覆芯子端部的地方。
芯子(312、322、332)的適合材料包括但不局限于金、鋁、銅和它們的合金。這些材料通常與少量其它材料形成合金，以獲得所需的物理性能，例如與鈹、鎘、硅、鎂等。也可以利用銀、鈀、鉑；金屬或合金例如鉑族元素的金屬。也可以利用由鋁、錫、銦、鉍、鎘、銻和它們的合金所構(gòu)成的焊料。通常，適合于結(jié)合(利用溫度、壓力和/或超聲能量實施結(jié)合)的任何材料(例如金)的金屬絲都可用于實施本發(fā)明。適合于包覆(例如電鍍)的任何材料(包括非金屬材料)都可用于芯子，這也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
適合于外殼(314、324、334)的材料包括但不限制于鎳和它的合金；銅、鈷、鐵和它們的合金；金(特別是硬金)和銀，這兩種金屬有極好的導(dǎo)電性能和妝好的接觸阻力特性；鉑族元素；貴金屬；半貴金屬和它們的合金，特別是鉑族元素和它們的合金；鎢和鉬。在需要一焊料狀最后加工的地方，也可以利用錫、鉛、鉍、銦和它們的合金。用于將這些包覆材料施加到以上所列出的各種芯子材料上而選擇的技術(shù)當(dāng)然隨使用情況而變化。通常電鍍和化學(xué)鍍是較佳的技術(shù)。
可以用于本發(fā)明的電互連元件的另一型式是用金屬版印刷法形成的彈性互連元件。本發(fā)明的取向刀刃可以形成在用金屬版印刷法形成的彈性互連元件的接觸端上。在本發(fā)明的一個例子中，取向的刀刃可以先形成在一犧牲基片上，然后轉(zhuǎn)移到一由金屬版印刷法形成的彈性互連元件的接觸端上。
本發(fā)明的互連元件(圖2A-2D的元件24)通常可以制造在或安裝在任何適當(dāng)基片(包括犧牲基片)的任何適當(dāng)表面。然后從其取出或安裝到電子元件的端子上。
互連元件與尖端結(jié)構(gòu)的連接圖4A示出了本發(fā)明的一個概括性的實施例，其中多個(圖中示出了四個)接觸尖端結(jié)構(gòu)402用以下敘述的方式預(yù)制在一支承(犧牲)基片404上。所示的相對應(yīng)的多個(示出了四個)互連元件406準備使它們的自由端406a連接于接觸尖端結(jié)構(gòu)402(反之亦然)。細長的互連元件406的自由端406a遠離細長互連元件406的相對端(未示出)，這些互連元件通常從一電子元件(未示出)例如一半導(dǎo)體裝置、一多層基片、一半導(dǎo)體組件等的表面延伸出來。
圖4B以一側(cè)視圖示出了利用焊接將接觸尖端結(jié)構(gòu)402連接到細長互連元件的下一步驟。示出了一所產(chǎn)生的角焊接頭408。接觸尖端結(jié)構(gòu)402還以它們預(yù)定的相互空間關(guān)系固定在犧牲基片404上。圖4B也示出了用導(dǎo)電粘結(jié)劑(例如含銀的環(huán)氧樹脂等)將接觸尖端結(jié)構(gòu)402連接于細長的互連元件。將接觸尖端結(jié)構(gòu)402連接到細長互連元件406的另一方法是用金屬材料例如鎳電鍍至少覆蓋接觸尖端結(jié)構(gòu)402的連接處和細長互連元件406的相鄰端部。
圖4C以一側(cè)視圖示出了再下一個步驟，在將接觸尖端結(jié)構(gòu)402連接于細長互連元件406之后，去除支承(犧牲的)基片404。由于已以圖4B所示的方式對一接觸尖端結(jié)構(gòu)402進行了焊接(408)，從而示出了所產(chǎn)生的“具有尖端的”互連元件406(如在這里所利用的，“具有尖端的”互連元件是一個已有一連接到其上的單獨的接觸尖端結(jié)構(gòu)的互連元件)。
在此所述的、在犧牲基片上形成自由豎立的互連元件(或由它們自己或在預(yù)制的尖端結(jié)構(gòu)上)的實施例中，通常討論的是將互連元件的一端連接于(或在一復(fù)合的互連元件的情況下，連接一細長的芯子)一犧牲基片。利用除連接以外的工具(技術(shù))也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
尖端結(jié)構(gòu)圖5A-5H示出了一種用于制造具有平行取向刀刃的尖端結(jié)構(gòu)和將它安裝到可以用作為電子元件的端子的互連元件的技術(shù)500，圖5I-5K示出了利用該尖端結(jié)構(gòu)的另一技術(shù)550。這些技術(shù)特別適用于將自由豎立的互連元件最終安裝到電子元件(例如半導(dǎo)體裝置、探測卡組件的空間變壓器基板等)上。
圖5A示出了一犧牲基片502，例如一單晶硅的晶片，在其中蝕刻有多條溝槽(示出了一條)。首先在基片502上形成一有圖案的掩蔽層，例如一光致抗蝕劑(未示出)以限定溝槽504的長度和寬度。其次，在基片502上形成溝槽504。在較佳實施例中，在110和001晶體取向之間進行氫氧化鉀(KOH)選擇性蝕刻。
注意也可以利用除KOH選擇性饅刻之外的其它方法來形成用于形成本發(fā)明刀刃的溝槽504。例如，也可以用反應(yīng)離子蝕刻(RIE)形成溝槽。而且，也可以利用非金屬版印刷方法，包括但不限制于拋光(電拋光和機械拋光)沖壓或磨削尖端結(jié)構(gòu)。利用組合的不同蝕刻技術(shù)也可以產(chǎn)生直壁的和溝槽結(jié)構(gòu)的組合。為產(chǎn)生例如圖10所示的有支座的結(jié)構(gòu)，可能需要這些組合。正如以上討論的尖端結(jié)構(gòu)一樣，結(jié)構(gòu)980包括尖端支座982和尖端刀刃984。但是，尖端結(jié)構(gòu)980還包括為尖端結(jié)構(gòu)980提供支座距離(D)的直壁部分986。
該較佳實施例包括一在上表面帶有一刀刃的尖端結(jié)構(gòu)，其中刀刃具有沿刀刃長度的尖銳邊緣和三角形橫截面。但是，溝槽540僅僅是將被制造在犧牲基片上的、用于尖端結(jié)構(gòu)的任何表面結(jié)構(gòu)“模板”的示例。溝槽504的配置(間隔和排列)可以從一半導(dǎo)體小片(未示出)的焊片(bond pads)配置得到(復(fù)制)，它最終用于接觸自由豎立的互連元件(例如被探測)，尖端結(jié)構(gòu)504最終連接于互連元件。例如，溝槽504可被布置成在犧牲基片中心之下的一行單列。例如許多存儲芯片是用中間行的焊片制造的。
圖5B示出了設(shè)置在犧牲基片502的表面上的一個硬“場(field)”層，并包含在溝槽504內(nèi)。該場層506將用作為釋放層。一種可用的釋放層是由厚度約為5000A(埃)的鋁構(gòu)成的。如果場層是不適合電鍍的金屬，則在場層506上可選擇地設(shè)置另一層508，層508由厚度約為5000A(埃)的銅構(gòu)成。如果層506難以去除，它可以用選擇性的沉積作用(例如通過一遮蔽層構(gòu)成圖形)來施加，以避免分離。在將接觸結(jié)構(gòu)制造在溝槽(見以下內(nèi)容)中之后，可以用任何合適的方法，例如用選擇性的化學(xué)蝕刻去除犧牲基片502。
但是也要注意到，除了化學(xué)蝕刻，可以用適當(dāng)?shù)囊苯鹦g(shù)與加熱相結(jié)合來釋放犧牲基片502。例如，在本發(fā)明的一實施例中，層506包括例如用濺射方法設(shè)置在基片502上的一個不可潤濕的材料例如鎢(或鈦鎢合金)。接著，在鎢層506上設(shè)置由不可潤濕的材料例如可電鍍的鉛(或銦)構(gòu)成的薄層508。然后，當(dāng)接觸尖端結(jié)構(gòu)已在溝槽中制造完成之后(見以下內(nèi)容)，可利用回流技術(shù)(借助熱量)將接觸尖端結(jié)構(gòu)安裝在互連元件上。在回流期間，由于鎢(材料506)對鉛不可潤濕，鉛(材料508)將熔化并成球狀。這將導(dǎo)致接觸尖端結(jié)構(gòu)從犧牲基片502釋放。可選擇地，可以在層508上施加不可潤濕材料(例如鎢)的第二層，并使之成為所產(chǎn)生的接觸尖端結(jié)構(gòu)的一部分，除非將其去除(例如用蝕刻)。并且，可在不可潤濕的材料(例如鎢)的第二層上施加在受熱時將成球狀的另一層材料(例如鉛、銦)。在所產(chǎn)生的接觸尖端結(jié)構(gòu)的表面上的任何殘留的鉛都容易被去除，或可以留在適當(dāng)?shù)胤健；蛘?，可以在將成球狀的第二層材料和制造成為接觸尖端結(jié)構(gòu)的第一層之間，設(shè)置一層“阻擋”材料。該“阻擋”材料可以是鎢、四氮化三硅、鉬等。
一旦沉積了層506和508，就可施加一掩蔽材料510(示出在圖5C中)例如光致抗蝕劑，以形成用于制造尖端結(jié)構(gòu)的多個開口。在掩蔽層510中的多個開口界定了圍繞溝槽504的一個區(qū)域。首先，設(shè)置接觸金屬512，其通常具有約為0.5密耳的最小厚度?？梢杂脼R射、CVD、PVD或電鍍來沉積該接觸金屬。在本發(fā)明的一實施例中，接觸金屬包括鈀-鈷合金。對于接觸金屬512也可利用其它材料，包括但不限制于鈀、銠、硅化鎢、鎢或鉆石。其次，可選擇地沉積(例如通過電鍍)包含彈簧合金材料(例如鎳和它的合金)的層514以產(chǎn)生尖端結(jié)構(gòu)的主體。層514通常具有約為0-2密耳的厚度。如果彈簧合金不易粘接、焊接或釬焊，可以在層514上沉積包含適于釬焊或焊接的材料的層516?？梢杂萌魏芜m合的方法例如電鍍、濺射或CVD來沉積彈簧合金層514。最后沉積Au-Braze(金釬焊)接合層516。該Au-Braze是對AuSn(金錫)釬焊連接所特有的。
其次，如圖5D和5E所示，將掩蔽材料510與其下方的層(506和508)的那部分一起撕去(去除)，生成制造在犧牲基片502上的多個(圖中示出了一個)尖端結(jié)構(gòu)(520和520a)。圖5D示出了本發(fā)明的尖端結(jié)構(gòu)520的第一實施例，它具有一沿尖端結(jié)構(gòu)520的整個長度沿伸的刀刃522。圖5E示出了本發(fā)明尖端結(jié)構(gòu)520a的第二實施例，它具有一沿著尖端結(jié)構(gòu)520a底座的一部分延伸的刀刃522a。尖端結(jié)構(gòu)520a還具有一后部521，在那里刀刃522a并不延伸通過尖端結(jié)構(gòu)520a的底座。尖端結(jié)構(gòu)的兩個可替換的實施例520和520a的功能相同，用于和試驗中的電子元件的端子接觸，但是提供了將尖端結(jié)構(gòu)520和520a連接于互連元件的不同表面。
圖5F和5G示出了將圖5E所示的尖端結(jié)構(gòu)520a安裝在從一電子元件534的相關(guān)端子(示出了一個)延伸(例如自由豎立)突出的互連元件530上。圖5F是安裝后的尖端結(jié)構(gòu)520a的側(cè)視圖，圖5G是安裝后的懸臂尖端結(jié)構(gòu)520的正視圖。互連元件沿尖端結(jié)構(gòu)520a的后部521連接于尖端結(jié)構(gòu)520a的底座，在該后部處刀刃522a并不延伸并且尖端結(jié)構(gòu)520a的底座的表面是平的。預(yù)制的尖端結(jié)構(gòu)520a能以任何合適的方式，例如釬焊或焊接安裝到互連元件530的末端(如圖所示，一頂端)。
圖5H示出了將圖5D所示的尖端結(jié)構(gòu)520安裝到從一電子元件534的相關(guān)端子532(示出了一個)延伸(例如自由豎立的)的突起的互連元件530。在本發(fā)明的該實施例中，用于將尖端結(jié)構(gòu)520安裝到互連元件530的焊料或釬焊材料位于溝槽(divot)532之內(nèi)。最后的結(jié)果是一個與圖5F和5G所示的相類似的被安裝的尖端結(jié)構(gòu)，其中互連元件固定于溝槽523而不是一個平的后部(見圖5F的521)。利用在制造刀刃時形成的溝槽有助于定位焊料或釬焊材料，并在互連元件530和尖端結(jié)構(gòu)520的底座之間提供了形成機械連接的較可靠的方法。
突出的互連元件530可以是任何自由豎立的互連元件，包括但不限制于復(fù)合的互連元件，尤其是包括探測薄膜的接觸凸起(在此情況下，電子元件534是一探測薄膜)和普通探測卡的鎢針?；ミB元件可以如美國專利5,476,211所述的用金屬版印刷術(shù)或通過粘結(jié)和電鍍加工來形成。突起的互連元件雖然通常有彈性并能提供彈簧狀運動，但也可以是剛性柱。要注意，連接尖端結(jié)構(gòu)的彈性元件的形狀將影響探測中的擦抹特性(即尖端結(jié)構(gòu)橫向于試驗中的裝置的端子接觸表面的水平運動)。外力，例如機械控制的運動可以影響擦抹特性。這樣，可以將互連元件設(shè)計成能優(yōu)化所需的接觸性能。
圖5I-K示出了利用尖端結(jié)構(gòu)的另一技術(shù)550，其中尖端結(jié)構(gòu)在被安裝到電子元件的端子之前帶有它們自己的突起接觸元件(互連元件)。該技術(shù)以與在一犧牲基片502的表面上形成溝槽504的步驟相同的步驟開始，施加一場層506，施加一可選擇的釬焊層508和施加一帶有諸開口的掩蔽材料510以便限定所產(chǎn)生的尖端結(jié)構(gòu)的位置和形狀。與以上的圖5A-5C作比較。
在下一步驟中，如圖5I-J所示(圖5I是一側(cè)視圖，而圖5J是一正視圖)，自由豎立的互連元件552安裝于尖端結(jié)構(gòu)530的后端部。然后，用一掩蔽層510將一層硬(有彈性)材料554沉積在尖端結(jié)構(gòu)上(以及如上所述可選擇的另一可釬焊層例如516)。剝?nèi)パ诒螌?10，將自由豎立的互連元件552的尖端用焊接或釬焊固定于端子582，如角焊接頭586所示，從而將尖端結(jié)構(gòu)570安裝于一電子元件的端子582。要注意，在圖5I-K的另一安裝技術(shù)中，連接步驟(通常是焊接或釬焊)發(fā)生在將互連元件連接于一電子元件時，其中用圖5A-H所示的第一安裝技術(shù)，該連接步驟將尖端結(jié)構(gòu)連接于互連元件。換句話說，當(dāng)比較兩個安裝技術(shù)時，焊接或釬焊的連接步驟是在互連元件的兩相對端進行的。
在這些例子中，示出的互連元件520和570是具有彈簧形狀的復(fù)合互連元件，但是應(yīng)該理解本發(fā)明明顯地不限制于此。在任一情況(500,550)下，其結(jié)果是一電子元件(534,584)帶有從其端子延伸的多個自由豎立的互連元件(530,552)，自由豎立的互連元件520的尖端(自由端)設(shè)置有在一犧牲基片502上制造尖端結(jié)構(gòu)的加工過程中所給予的(或限定的)一表面結(jié)構(gòu)。
顯然從以上敘述可知，單獨的互連元件((530,552)即被554包覆的552)不一定需要彈性。因為尖端結(jié)構(gòu)504沿一懸臂梁設(shè)置，因而懸臂的尖端結(jié)構(gòu)(520,570)響應(yīng)與另一電子元件(未示出)形成壓力連接而具有的偏移能力可以提供彈性。較佳地，自由豎立的互連元件比懸臂梁剛性大得多，從而可以限定和控制由一壓力連接所產(chǎn)生的接觸力。
在任何懸臂梁結(jié)構(gòu)中，較佳的是懸臂梁的一端是“固定的”而另一端是“可動的”。懸臂梁可以用作為尖端結(jié)構(gòu)的底座，或者可以將預(yù)制的尖端結(jié)構(gòu)的底座安裝在一單獨制造的梁上。以此方式，可以很容易地計算彎矩。因此，顯然細長的互連元件(530,552)應(yīng)該盡可能地剛硬。(在互連元件(530)是在一薄膜探測器上的接觸突起，彈性由薄膜本身提供的情況下)但是，將細長的互連元件做成復(fù)合的互連元件，例如以上所討論的復(fù)合的互連元件并不是完全不恰當(dāng)?shù)?，?fù)合的互連元件將有助于尖端結(jié)構(gòu)響應(yīng)于對(由)尖端結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的壓力連接的總偏移。
利用本發(fā)明的另外的實施例如上討論的尖端部分刀刃的橫截面是三角形的。但是，也可以利用其它橫截面。例如，對于以上所述的刀刃可用類似方式很方便地制成為截頭棱錐形。也要注意到，最初制造的尖端結(jié)構(gòu)具有沿著尖端結(jié)構(gòu)長度方向的尖銳邊緣，隨著它的使用而發(fā)生磨損，通常會變成平的頂端。這種“平頂”造成橫截面很像一截頭棱錐。一具有截頭棱錐橫截面的尖端結(jié)構(gòu)將保持以上所述的平行取向刀刃的優(yōu)越性。
本發(fā)有的平行取向刀刃的不同實施例可以具有不同的前和后邊緣。例如，在某些情況下，刀刃可以具有直線邊緣(即邊緣是垂直于尖端結(jié)構(gòu))，例如圖5D中所制造的刀刃522。圖6A示出了帶有棱錐的前和后邊緣602的另一刀刃600。在刀刃600上，前和后邊緣602與尖端結(jié)構(gòu)604的底座之間的夾角大于90°。圖6B中示出了具有一鉆石形狀的第二變化型刀刃610。以相對晶格的主軸線成45°進行KOH蝕刻，然后形成為具有6邊的光致抗蝕刻窗(或為具有六邊形)。這造成尖端結(jié)構(gòu)614在它的頂表面具有一鉆石形刀刃610。
還有許多得益于本發(fā)明的平行取向刀刃所提供的許多優(yōu)越性的其它變化型實施例。例如，可以在一尖端結(jié)構(gòu)上制造多個刀刃700，如圖7A中的尖端結(jié)構(gòu)702的俯視圖中所示。該實施例尤其可用于探測受控制的損壞(collapse)芯片連接(C4)焊接球或其它球形結(jié)構(gòu)。
在圖7B中示出了在一單個底座上制造有兩個或多個刀刃的本發(fā)明的另一變化的實施例。圖7B是具有由一橋接部分712連接的兩個刀刃710并具有支座716的尖端結(jié)構(gòu)714的正視圖。另外，在一法端結(jié)構(gòu)上帶有多個刀刃的情況下，在刀刃之間有事先確定的節(jié)距對于具有小節(jié)距的球形探測特別有用。
圖7C是在一單個底座上具有兩個或多個刀刃的本發(fā)明的第三實施例的側(cè)視圖。在尖端結(jié)構(gòu)724上，兩個刀刃720并列地設(shè)置并共用支座高度為H的公共溝槽722。在帶有很靠近的接觸表面的小節(jié)距應(yīng)用場合，并列的刀刃720特別有用。利用本發(fā)明的另一實施例是如圖8A和8B所示的具有多個高度的刀刃800。刀刃800具有一向著尖端結(jié)構(gòu)806的前邊緣的主刀刃802和一向著尖端結(jié)構(gòu)806的后部的后刀刃804?？梢岳醚诒喂に囆纬傻度?00，其中圍繞著短的后刀刃804的遮蓋層可提供一較小的孔，使得由KOH蝕刻法所蝕刻的溝槽較淺，圍繞較高的前刀刃的遮蓋層提供一較大的孔，使得由KOH蝕刻法所蝕刻的溝槽較深，刀刃806將較高。
本發(fā)明也可用于傳統(tǒng)的Cobra型探頭，它的部分視圖表示在圖9A中。Cobra型探頭使用由兩個導(dǎo)板908和910垂直定位和保持的預(yù)彎曲的接觸金屬絲906。穿孔的導(dǎo)板908和910可保持和引導(dǎo)金屬絲906。Cobra型探頭受到以下限制，即，接觸的幾何形狀取決于所用的圓形金屬絲，以及接觸冶金學(xué)是彈簧自身的冶金學(xué)。使用本發(fā)明的轉(zhuǎn)移的尖端結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生一受控的幾何形狀、去聯(lián)接的接觸和彈簧冶金學(xué)。這樣有利于將尖端結(jié)構(gòu)900固定于接觸金屬絲906端部。隨后，導(dǎo)板908和910將引導(dǎo)接觸金屬絲906和帶有本發(fā)明的平行取向刀刃902的尖端結(jié)構(gòu)900，刀刃橫向于試驗中的一電子元件的端子而被固定。以此種方式，本發(fā)明的各種實施例可與Cobra型探頭結(jié)合使用，以在Cobra型探頭906和試驗中的電子元件的端子之間提供更可靠的電連接。
或者，圖9B示出了在接觸金屬絲906的端部帶有平行取向的刀刃912的本發(fā)明的另一實施例。以前面對于圖2D所述的相同方式，例如用電鍍或機加工工藝可以在接觸金屬絲906的端部形成刀刃912。這樣，接觸金屬絲906具有一刀刃尖端或“鑿尖頭”912而不使用轉(zhuǎn)移的尖端結(jié)構(gòu)。還要注意，以上和以下參考圖6A、6B、7A、7B、8A和8B所討論的每一個實施例都可以修改，以便采用在互連元件的端部形成一刀刃(例如刀刃912)的結(jié)構(gòu)，而不利用一轉(zhuǎn)移的尖端結(jié)構(gòu)。
雖然本發(fā)明的較佳實施例具有尖端結(jié)構(gòu)的尖銳的刀刃，并且該刀刃是取向為在尖端結(jié)構(gòu)橫向于試驗中的電子元件的端子的表面偏移時刀刃的長度方向基本平行于尖端結(jié)構(gòu)的水平運動，但是變化型的實施例可以使刀刃取向為使刀刃的長度方向相對于平行方向偏離一個較小的角度。例如，一實施例可以具有以一角度取向的刀刃，當(dāng)尖端結(jié)構(gòu)橫向于試驗中的電子元件的端子的表面偏移時，刀刃的長度在平行于尖端結(jié)構(gòu)水平運動方向的大約45°范圍內(nèi)。較理想地，一個或多個刀刃可在離平行取向軸線大約±30度的位置。因此，該實施例能夠提供橫向于試驗中的端子的表面的一種改進的刮擦運動，同時使沿刀刃800的聚集量最小。
用于探測的裝置經(jīng)常包括一對準的結(jié)構(gòu)。對準裝置可以包括光傳感器，它利用光束檢測離開尖端結(jié)構(gòu)的反射?？梢赃M一步改進以上所敘述的每一個實施例以便包含具有較好反射性能的刀刃設(shè)計。具有較好反射性能的刀刃和/或尖端結(jié)構(gòu)提供了一用于分類和對準目的(例如在一晶片探測器中自動進行的對準操作)的自動識別方法。刀刃的反射能力取決于在該刀刃(即具有一截頭棱錐橫截面的刀刃)尖端處的平的上表面。反射量由蝕刻最初的溝槽(即用于形成刀刃的溝槽)的時間長短來控制，使溝槽在它的尖端處不形成為一尖點?？刂泼總€刀刃的反射量的另一個方法包括在沉積鋁和銅層之前將回流玻璃插入該溝槽的底部。在溝槽尖端處的玻璃可軟化刀刃的邊緣(或尖端)并造成刀刃的橫截面類似于一截頭棱錐。或者，可以用上述方式使刀刃尖端具有一尖銳的邊緣，然后對該尖銳邊緣進行砂磨(或磨削)，使該刀刃具有一可反射的平頂邊緣。這兩種產(chǎn)生一可反射刀刃的變化型方法易于結(jié)合在制造加工中。
這樣，描述了用于在電子元件的端子之間進行壓力連接的、改進的互連元件和尖端結(jié)構(gòu)的裝置和方法。在尖端結(jié)構(gòu)的上表面上使尖銳的刀刃這樣取向，即，當(dāng)尖端結(jié)構(gòu)橫向于試驗中的一電子元件的端子偏移時該刀刃的長度方向基本平行于尖端結(jié)構(gòu)的水平運動方向，這樣取向的尖銳的刀刃相比現(xiàn)有技術(shù)有很多優(yōu)越性。這種基本平行取向的刀刃允許本發(fā)明的尖端結(jié)構(gòu)完全削破端子表面上的任何不導(dǎo)電層，并進行可靠的電接觸，不會損壞端子表面或沿該刀刃的表面有微粒集聚。而且，本發(fā)明的刀刃的平行取向使尖端結(jié)構(gòu)和端子之間的接觸最大，因而當(dāng)尖端結(jié)構(gòu)橫向于端子偏移時不會失去電接觸，即使對于具有較小接觸面積的端子也是如此。
權(quán)利要求
1．一電氣裝置，它包括在一互連元件的一端上的至少一個刀刃，所述刀刃具有一給定長度，并在所述互連元件上取向為使所述長度方向基本平行于所述刀刃相對一電子元件的水平運動的方向延伸。
2．如權(quán)利要求1所述的電氣裝置，其特征在于，當(dāng)所述刀刃與電氣端子進行電接觸時，產(chǎn)生所述刀刃的水平運動。
3．如權(quán)利要求2所述的電氣裝置，其特征在于，所述刀刃具有一截頭棱錐形截面結(jié)構(gòu)。
4．如權(quán)利要求2所述的電氣裝置，其特征在于，所述刀刃沿所述刀刃的所述長度方向具有一尖銳邊緣。
5．如權(quán)利要求4所述的電氣裝置，其特征在于，所述刀刃的截面結(jié)構(gòu)為，在所述刀刃的所述長度方向的第一端帶有一前邊緣，在所述刀刃的所述長度的第二端帶有一后邊緣。
6．如權(quán)利要求5所述的電氣裝置，其特征在于，所述前和后邊緣是直線的。
7．如權(quán)利要求5所述的電氣裝置，其特征在于，所述前和后邊緣是棱錐形的。
8．如權(quán)利要求5所述的電氣裝置，其特征在于，所述前和后邊緣具有兩條邊，使所述刀刃具有六邊形形狀。
9．一種尖端結(jié)構(gòu)，它包括一具有一上表面和一下表面的底座；以及在所述底座的所述上表面的至少一個刀刃，所述刀刃具有一給定長度，所述長度方向基本平行于所述底座的水平運動方向延伸。
10．如權(quán)利要求9所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)所述尖端結(jié)構(gòu)與一電氣端子進行電接觸時產(chǎn)生所述底座的水平運動。
11．如權(quán)利要求9所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括一連接于所述底座的所述下表面的彈性接觸元件。
12．如權(quán)利要求9所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述刀刃具有一沿所述刀刃的所述長度方向的尖銳邊緣。
13．如權(quán)利要求12所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述刀刃具有一在所述刀刃前端的主邊緣和在所述刀刃后端的后邊緣。
14．如權(quán)利要求12所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述底座的所述上表面上有第一和第二刀刃。
15．如權(quán)利要求14所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一和第二刀刃由一橋接部分連接。
16．如權(quán)利要求14所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一和第二刀刃處于并列位置。
17．如權(quán)利要求12所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述刀刃具有一種三角形截面結(jié)構(gòu)，其在所述刀刃的所述長度方向的第一端帶有一前邊緣，在所述刀刃的所述長度方向的第二端帶有一后邊緣。
18．如權(quán)利要求17所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前和后邊緣是直線形的。
19．如權(quán)利要求17所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前和后邊緣是棱錐形的。
20．如權(quán)利要求17所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前和后邊緣有兩條邊，使所述刀刃具有六邊形形狀。
21．一種尖端結(jié)構(gòu)，它包括一具有一上表面和一下表面的底座；以及在所述底座的所述上表面上的至少一個刀刃，所述刀刃具有一給定長度，并取向為使所述長度方向在平行于所述底座的水平運動軸線的大約±45°范圍內(nèi)延伸。
22．如權(quán)利要求21所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述刀刃具有一沿所述刀刃的所述長度方向的尖銳邊緣。
23．如權(quán)利要求22所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述底座的所述上表面上具有第一和一第二刀刃。
24．如權(quán)利要求23所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一和第二刀刃由一橋接部分連接。
25．如權(quán)利要求23所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一和第二刀刃處于并列位置。
26．如權(quán)利要求22所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述刀刃具有一種三角形截面結(jié)構(gòu)，其在所述刀刃的所述長度方向的第一端帶有一前邊緣，在所述刀刃的所述長度方向的第二端帶有一后邊緣。
27．如權(quán)利要求26所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前和后邊緣是直線形的。
28．如權(quán)利要求26所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前和后邊緣是棱錐形的。
29．如權(quán)利要求26所述的尖端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前和后邊緣具有兩條邊，使所述刀刃具有六邊形形狀。
30．一種電接觸結(jié)構(gòu)，它包括設(shè)置成彼此相關(guān)的多個互連元件固定于所述互連元件中相應(yīng)一個的多個尖端結(jié)構(gòu)，每個所述尖端結(jié)構(gòu)還包括在相應(yīng)的一個所述互連元件的一接觸點上的至少一個刀刃，所述刀刃具有一給定長度并在相應(yīng)的一個所述互連元件上取向，使所述長度方向在相應(yīng)的一個所述互連元件進行電接觸時基本平行于相應(yīng)的互連元件的水平運動方向延伸。
31．如權(quán)利要求30所述的電接觸結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述尖端結(jié)構(gòu)與一電氣表面進行電接觸時產(chǎn)生所述底座的水平運動。
32．如權(quán)利要求31所述的電接觸結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述刀刃具有一沿所述刀刃的所述長度方向的尖銳邊緣。
33．如權(quán)利要求32所述的電接觸結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述刀刃具有一種三角形截面結(jié)構(gòu)，其在所述刀刃的所述長度方向的第一端帶有一前邊緣，在所述刀刃的所述長度方向的第二端帶有一后邊緣。
34．如權(quán)利要求33所述的電接觸結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前和后邊緣是直線形的。
35．如權(quán)利要求33所述的電接觸結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前和后邊緣是棱錐形的。
36．如權(quán)利要求33所述的電接觸結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前和后邊緣有兩條邊，使所述刀刃具有六邊形形狀。
37．制造一電接觸結(jié)構(gòu)的方法，它包括下列步驟在一犧牲基片上形成一溝槽；在所述溝槽內(nèi)沉積至少一種導(dǎo)電材料的至少一層，以形成一具有一給定長度、一上表面和一下表面的刀刃；以及將一互連元件連接于所述刀刃的所述下表面，其中使所述刀刃取向為所述刀刃的所述長度方向基本平行于所述刀刃的水平運動方向延伸。
38．如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，還包括從所述犧牲基片釋放所述刀刃的步驟。
39．如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，從所述犧牲基片釋放所述刀刃的所述步驟還包括用一加工工藝從所述犧牲基片釋放所述刀刃，所述加工工藝是從包括熱和化學(xué)蝕刻的加工工藝中選擇的。
40．如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述形成溝槽的步驟還包括用一氫氧化鉀選擇性蝕刻法在一基片中蝕刻一溝槽。
41．如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，所述蝕刻溝槽的步驟還包括在111和001晶體方向之間用氫氧化鉀蝕刻法在一基片內(nèi)蝕刻一溝槽。
42．如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述形成溝槽的步驟還包括在一基片內(nèi)形成一溝槽，其中所述溝槽具有三角形橫截面。
43．如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述形成溝槽的步驟還包括在一基片內(nèi)形成一溝槽，其中所述溝槽具有截頭棱錐形橫截面。
44．如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，將所述互連元件連接于所述刀刃的所述下表面的所述步驟還包括將所述互連元件焊接于所述刀刃的所述下表面。
45．如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，將所述互連元件連接于所述刀刃的所述下表面的所述步驟還包括將所述互連元件釬焊于所述刀刃的所述下表面。
全文摘要
描述了用于在電子元件的端子之間進行壓力連接的改進的互連元件和尖端結(jié)構(gòu)的裝置和方法。本發(fā)明的尖端結(jié)構(gòu)具有一在該尖端結(jié)構(gòu)的上表面上取向的尖銳刀刃,當(dāng)尖端結(jié)構(gòu)橫向于電子元件的端子偏移時,刀刃的長度方向基本上平行于尖端結(jié)構(gòu)的水平運動方向。以這種方式,尖銳的、基本上平行取向的刀刃可完全削破端子表面上的一層或多層不導(dǎo)電層,并在互連元件和電子元件之間提供可靠的電接觸。
文檔編號H01R12/71GK1325553SQ99813155
公開日2001年12月5日 申請日期1999年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月10日
發(fā)明者B·N·埃爾德里奇, G·W·格魯伯, I·Y·哈恩德羅斯, A·馬森, G·L·馬蒂厄 申請人:佛姆法克特股份有限公司