专利名称：清洁测试器接口接触元件和支持硬件的装置、器件和方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种用于清洁测试器接口接触元件和支持硬件的器件。
背景技术：
个体半导体(集成电路)器件典型地通过使用公知的半导体加工技术在半导体晶 片上制造多个器件来生产，所述公知的半导体加工技术能够包括光刻、淀积和溅射。通常， 这些工艺意图制造晶片级的完整功能集成电路器件(IC)。结果，从半导体晶片将个体IC器 件单体化(Singulated)或切割为分立且独立的管芯。使用公知的组装技术(其可以包括 管芯附接到引线框、线接合或焊球附接)，将单体化后的IC器件进行组装，以最终完成于封 装中或并入电子装置中，并且通常利用多种模制技术来向封装提供具有外电气连接的本体 来对其进行包封。但是，实践中，晶片自身的物理缺陷和/或晶片加工中的缺陷会不可避免地导致 晶片上的一些管芯是完整功能的，一些管芯是无功能的，以及一些管芯具有较低性能或需 要维修。通常期望优选在从晶片单体化并组装为消费器件之前，识别晶片上哪些管芯是完 整功能的。在单体化之前，利用称为晶片级测试(现有技术中经常称为“晶片挑选”)的工 艺，识别由晶片的某些物理缺陷、IC电路层的缺陷、和/或与半导体加工技术有关的缺陷 所导致的无功能、较低性能和可维修的器件。根据产品的性能来在晶片级挑选或重新分级 (binning) IC器件能够为制造商在后续的制造过程中节约可观的成本以及提供源自最高性 能器件的销售的增加的收入，其中，所述产品性能由电测试来确定。一旦器件已经被单体化，在操纵和组装期间的某些过程步骤会不可避免地导致切 割缺陷、操纵缺陷、组装和封装相关缺陷，这些缺陷只能被电气识别以将器件重新分级为完 整功能、无功能或可能“可维修”。在实践中，组装和封装后的半导体器件，在它们最终完成 或并入电子装置之前，经受一系列电气测试过程。封装级的处理或在运输之前的最终测试 包括但不局限于单体化后的器件一或者裸管芯、封装后的IC(临时或永久的)、或者它们 之间的变型一的测试。通常，在晶片级或封装级的IC器件的电气测试借助自动测试设备(ATE)来实现， 所述自动测试设备(ATE)被机械地以及电气地配置用于激励半导体器件；根据预定的测 试例程来使用该器件；以及然后检查输出以评定适当的功能。在晶片级的测试中，传统的接口硬件是连接有多个探针元件的“探针卡”，所述多 个探针元件匹配受测器件(DUT)输入/输出(I/O)垫的布局。更具体地，在典型的晶片测 试过程中，将探针卡安装到探针器(prober)，以及使得探针接触元件(简称为“探针”)与 在晶片的管芯上形成的接合垫、焊球和/或金凸块进行接触。通过施加探针尖端抵靠接合 垫、焊球和/或金凸块的受控移位，实现了允许传输功率信号、接地信号和测试信号的电气 连接。探针尖端抵靠接合垫、焊球和/或金凸块的重复的刮擦、变形和穿透，产生残屑和污 染物，这些残屑和污染物附着并累积到探针接触表面上。在封装级测试中，测试器加载板提供在自动测试设备(ATE)或手动测试设备与测试器加载板传统地包括一个或多个接触器组件，有时称为“(一个或多 个)测试插口”，(一个或多个)DUT被插入到该(一个或多个)测试插口中。在测试过程 期间，DUT由操纵者插入或布置到插口中，并在测试持续期间保持在适当的位置。在插入到 插口中之后，DUT，经由引脚元件，通过测试器加载板、其子组件和其他接口装置电气连接到 ATE。与ATE相关联的接触引脚元件被布置为与DUT的金属化接触表面进行物理和电气接 触。这些表面可以包括测试垫、引线、引脚连接、接合垫、焊球、和/或其他导电介质。通过 各种电气输入和对于输出的测量的响应来评估DUT的功能。随着重复的测试，接触元件尖 端会变得被由晶片和半导体器件制造和测试过程导致的诸如铝、铜、铅、锡、金、二元产物、 有机物膜或氧化物的材料所污染。两种类型的IC测试(晶片级和封装级)遇到的主要挑战之一是，确保在与接触器 元件相关联的接触引脚和DUT的接触表面之间的最佳电气接触。在每个测试过程中，随着 引脚接触元件到接合垫、焊球和/或金凸块的重复接触，残屑和其他残留物会累积并污染 引脚元件的接触区域。该残屑可能源自测试和操纵过程自身，或可以包括来自器件制造和 /或(一个或多个)组装过程或来自其他源的制造残留物。除了污染物的存在，重复强迫(forcing)电流通过接触引脚的小的金属间“a点 (a-spot) ”也会降低接触表面的导电性能，由此影响正确电气测试的金属间质量。随着污染 物的累积，连同接触表面的退化，接触电阻(CREQ上升并降低了测试的可靠性。增加的以 及不稳定的CRES会影响产率和/或测试时间，因为产率恢复测试增加。这样的错误读数可 能导致另外良好的DUT的错误废弃，导致了经常显著的产率损失。通过多遍(multi-pass) 测试，一些产率恢复是可能的；但是，将器件重测多次来验证损坏的器件或实现产率恢复导 致了总生产成本的增加。对于晶片级和封装级的测试接触器技术的高性能需求推进了具有预定和定制的 机械性能和弹性特性的独特成形接触元件的发展。很多新的先进的接触技术具有独特的接 触元件几何形状以及机械性能，以便利一致的(consistent)、可重复的、以及稳定的电气接 触。一些技术使用光刻组装技术来构造；而其他技术则使用高精度微加工技术来制造。接 触器的改进的电气特性还使用具有改进的电气性能且抵制氧化的多种材料来实现。接触元 件被设计为便利一致的氧化物穿透同时减小施加于接合垫、焊球和/或金凸块的承载力。 这依然会与接合垫、焊球和/或金凸块形成物理接触；从而生成残屑和污染物，而该残屑和 污染物会影响电气性能测试过程的结果。 典型地，需要从接触元件周期性地除去生成的残屑，来防止堆积(build-up)，该堆 积导致增加的接触电阻、连续性故障和错误的测试指示，这些又人工地导致更低的产率和 后续增加的产品成本。响应于微粒附着到接触元件和支持硬件的问题，开发出了许多种技术。例如，一种 技术使用包含硅酮橡胶的清洁材料，所述硅酮橡胶提供用于磨耗微粒的基质(matrix)。此 外，可以使用安装有抵靠探测针摩擦的磨耗陶瓷清洁块的清洁晶片，或也可以使用具有磨 耗微粒的橡胶基质以及由玻璃纤维制成的清洁刷。在一种技术中，可以对探测针喷洒清洁 溶液或将探测针浸在清洁溶液中。在另一种技术中，可以使用具有随机表面形态的气孔和 可变高度的基于开孔泡沫(opencelled foam)的清洁器件。在一种传统的接触元件的清洁过程中，采用刷、吹和冲洗接触引脚和/或接触器体的一些组合。该过程需要停止测试操作，手动介入来执行清洁，以及可能从测试环境中 除去测试接口(探针卡、插口等)。该方法提供不一致的残屑除去并可能提供不了在成形的 接触元件的几何特征中的充分清洁行为。在清洁之后，必须重新安装测试接口并重新建立 测试环境，以便测试可以再继续。在一些情况下，接触元件被除去、清洁和更换，结果由于不 定的设备停工期而导致成本升高。在另一种传统方法中，具有磨耗表面涂层或磨耗地涂敷有聚氨酯泡沫 (polyurethane foam)层的清洁垫被用于除去附着到接触元件上的异物。通过重复地抵靠 (以及可能进入)清洁垫擦拭接触元件，从接触元件和支持硬件擦掉附着的异物。使用磨耗 垫清洁的过程抛光接触元件，但并不一定除去残屑。实际上，抛光事实上导致接触元件的磨 损，从而改变接触几何结构的形状并缩短了接触器的使用寿命。当在清洁过程期间一致地且可预测地执行从接触元件和支持硬件除去残屑时，获 得最高的清洁效力。使用由开孔泡沫构造的磨耗垫进行清洁的过程不提供一致的清洁。实 际上，利用随机取向以及不受控的泡沫结构进行的抛光动作导致不均勻的磨损以及优先对 于接触元件的磨损，从而不可预测地改变接触几何结构的形状以及接触元件和支持硬件的 机械性能；从而不可预测地缩短接触器的使用寿命。在工业中，已经看到，由多个接触元件，多达150000个测试探测元件，构成的测试 器接口硬件，以及支持硬件能够耗费多达每ATE测试单元600K美元。由不适当或非最佳的 清洁实践所导致的过早磨损和损坏可能等于每个ATE测试单元每年数百万美元。因此，鉴 于全世界范围内有数千个ATE测试单元在操作，对于维修、维护以及更换成本的影响会是 非常可观的。改进传统探测清洁过程的另一尝试包括使用粘性磨耗地填充的或未填充的聚合 物清洁材料来除去异物。更具体地，该聚合物垫与接触元件进行物理接触。附着的残屑被 利用该粘性聚合物松开，并粘贴到聚合物表面，从而从接触元件和其他测试硬件被除去。聚 合物材料被设计为维持接触元件的总体形状，但是，与聚合物层的相互作用可能无法提供 在成形的接触元件的几何特征中的充分的清洁动作。当利用磨耗地填充的或磨耗地涂敷的材料膜(该膜具有连续、均勻的表面或具有 随机取向和随机间隔开的表面特征的表面)进行清洁时，优先磨耗通过如下效应来表征 “边缘引脚”效应(例如，测试探针阵列的外围接触元件以与阵列内的接触元件不同的速率 发生磨耗性磨损)；或“相邻引脚间隔”效应(例如，紧密相间的接触元件以与稀疏相间的接 触元件不同的速率发生磨损)；或“相邻引脚取向”效应(例如，接触元件的空间接近性能够 导致接触元件的优先和不对称磨损)。接触元件和支持硬件的不均勻的磨损将影响在IC半 导体器件测试期间的性能一致性，并能导致不期望的产率损耗、设备停工期以及维修成本。在晶片级和封装级测试的典型的接触元件清洁过程对于终端用户来说可能是昂 贵的，因为利用基于磨料的接触清洁过程，接触器可能以不同的速率不受控制地磨损。当使 用相同组分和大小的磨耗微粒时，例示性测试数据(图1)示出关键接触元件几何形状的磨 损速率或尺寸减小速率，能够由于磨耗材料层、表面特征和下层的柔性(compliance)的相 对小的改变(大约2%到3%)而受到急剧影响。数据曲线101、102、103和104示出随着 清洁材料的总体柔性被修改和减少所发生的接触元件长度的减小速率。数据曲线101表 示具有最低磨损速率的柔性材料(compliant material)，以及数据曲线104表示具有最高磨损速率的刚性柔性材料。由于在世界范围内有数千个IC器件测试单元(探针器和操纵 器)进行操作，由在测试期间保持清洁接触元件没有早期磨损对工业的影响能够是非常可 观的。这些方法中没有一种方法充分提供了一种清洁器件和方法，其包括具有不同材料 和机械特性的多层、预定的几何特征以及表面处理的清洁垫结构来可预测地控制整体清洁 材料性能。此外，用于修复和更换那些已经利用磨耗性接触器清洁过程磨损掉的接触器的 设备和人工劳力向执行的任务添加了额外的成本。因此，需要一种用于清洁和维持接触元 件的改进的方法和装置。

发明内容
根据本发明的第一方面提供一种测试探针清洁材料，用于对用于晶片级或封装级 IC半导体器件功能测试的测试接口的接触元件和支持结构进行清洁，所述清洁材料包括清洁垫层；在所述清洁垫层下方的一个或多个中间层，所述一个或多个中间层支持所述清洁 垫层并具有所述一个或多个中间层的一组预定的性质，选择所述一组预定的性质以优化用 于测试接口的特定接触元件和支持结构的清洁材料，其中弹性模量在大于40MPa到600MPa 之间的范围，每个层具有在25 μ m到300 μ m之间的厚度，以及每个层具有在30度邵氏A到 90度邵氏A之间的硬度；以及其中，所述中间层还包括具有7或更大的莫氏硬度的多个磨耗微粒，所述多个磨 耗微粒被选择以优化用于测试接口的特定接触元件和支持结构的清洁材料。根据本发明的第二方面提供一种测试探针清洁材料，用于对用于晶片级或封装级 IC半导体器件功能测试的测试接口的接触元件和支持结构进行清洁，所述清洁材料包括清洁垫层，具有具备预定的几何和尺寸特性的多个几何微特征，选择所述预定的 几何和尺寸特性来优化所述清洁材料，以便接触区域和周围的支持硬件被清洁而没有变形 或损坏，以及其中，所述清洁垫层还包括具有7或更大的莫氏硬度的多个磨耗微粒，所述多 个磨耗微粒被选择以优化用于测试接口的特定接触元件和支持结构的清洁材料；以及在所述清洁垫层下方的一个或多个中间层，所述一个或多个中间层支持所述清洁 垫层并具有所述一个或多个中间层的一组预定的性质，选择所述一组预定的性质以优化用 于测试接口的特定接触元件和支持结构的清洁材料，其中弹性模量在大于40MPa到600MPa 之间的范围，每个层具有在25 μ m到300 μ m之间的厚度，以及每个层具有在30度邵氏A到 90度邵氏A之间的硬度。根据本发明的第三方面提供一种用于清洁在半导体测试装置中的引脚接触元件 和支持硬件的清洁器件，所述清洁器件包括具有适于特定引脚接触元件的预定构造的清洁层；具有在测试装置的正常测试操作期间被引导到所述测试装置内的构造的衬底，其 中，所述衬底包括半导体晶片或封装后的IC器件代替品；所述清洁层被固定到所述衬底，具有预定的性质，所述预定的性质导致所述垫在 所述引脚接触元件和支持硬件接触所述垫时从所述引脚接触元件和支持硬件清洁残屑，以 便清洁所述引脚接触元件和支持硬件而不会改变测试机器的正常操作。
根据本发明的第四方面提供一种用于清洁在半导体测试装置中的引脚接触元件 和支持硬件的清洁器件，所述清洁器件包括具有适于特定引脚接触元件的预定构造的清洁层，所述清洁层具有具备预定的几 何和尺寸特性的多个几何微特征，选择所述预定的几何和尺寸特性来优化清洁材料，以便 所述接触区域和周围的支持硬件被清洁而没有变形或损坏，以及其中，所述清洁垫层还包 括具有7或更大的莫氏硬度的多个磨耗微粒，所述多个磨耗微粒被选择以优化用于测试接 口的特定接触元件和支持结构的清洁材料；具有在测试装置的正常测试操作期间被引导到所述测试装置内的构造的衬底，其 中，所述衬底包括半导体晶片或封装后的IC器件代替品；以及所述清洁层被固定到所述衬底，具有预定的性质，所述预定的性质导致所述垫在 所述引脚接触元件和支持硬件接触所述垫时从所述引脚接触元件和支持硬件清洁残屑，以 便清洁所述引脚接触元件和支持硬件而不会改变测试机器的正常操作。根据本发明的第五方面提供一种用于对诸如晶片探针器或器件操纵器的半导体 测试装置中的引脚接触元件和支持硬件进行清洁的方法，所述方法包括将清洁器件加载到所述晶片探针器或封装后的器件操纵器内，所述清洁器件具有 与通常利用测试装置测试的IC半导体器件相同的构造，所述清洁器件具有具备预定特性 的顶表面，其清洁所述探针元件；以及在所述晶片探针器或封装后的器件的正常测试操作期间，将所述引脚接触元件和 支持硬件与所述清洁器件接触，以便在测试机器的正常操作期间将任何残屑从所述引脚接 触元件和支持硬件除去。


图1示出了测试数据，该测试数据示出了在具有3 μ m的微粒大小但具有受控的材 料柔性差异的磨耗垫上的作为“着陆(touchdown)”周期函数的接触元件关键大小减小；图2A示出了具有探针垫的DUT (在晶片级或在封装级)、电气接触元件和ATE接口 (探针卡或测试插口)的传统示例； 图2B是具有探针垫的DUT (在晶片级或在封装级)、电气接触元件和ATE接口(探 针卡或测试插口)的示例的示意图；图3A是具有施加到晶片表面的清洁垫的典型清洁器件的顶视图；图;3B是具有施加到衬底表面的清洁垫的典型清洁器件的截面图；图3C是具有施加到IC封装的清洁垫的典型清洁器件的截面图；图4A是在清洁垫层下方具有一个或多个中间柔性材料层的清洁介质的截面图；图4B是在预定特性的清洁垫层的下方具有一个或多个中间刚性材料层的清洁介 质的截面图；图4C是在预定特性的清洁垫层的下方具有一个或多个中间刚性和中间柔性材料 层的清洁介质的截面图；图4D是在预定特性的清洁垫层的下方具有一个或多个交替的中间刚性材料层和 中间柔性材料层的清洁介质的截面图；图5A是具有在一个或多个预定特性的材料层上构造的均勻间隔的预定几何形状的微柱的清洁材料的截面图；图5B是具有从一个或多个预定特性的中间刚性材料层和中间柔性材料层的组合 构造的均勻间隔的预定几何形状的微柱的清洁材料的截面图；图6A是从一个或多个中间材料层的组合构造的均勻间隔的微柱的放大截面图， 用于实现对于测试探针的接触区域的一致清洁效力；图6B是从一个或多个中间材料层的组合构造的均勻间隔的微锥的放大截面图， 用于实现对于测试探针的接触区域的一致清洁效力；图7A是使用“街(street)，，阵列相互去耦的微特征的一部分的平面图，用于得到 截面惯性矩(second moment ofarea)或二次惯性矩(second moment of inertia)来控制 对于弯曲的抵抗力；图7B是使用“路(avenue)，，阵列相互去耦的微特征的一部分的平面图，用于得到 截面惯性矩或二次惯性矩来控制对于弯曲的抵抗力；图7C是使用斜线阵列相互去耦的微特征的一部分的平面图，用于截面惯性矩或 二次惯性矩来控制对于弯曲的抵抗力；图8A是具有微柱的用于清洁用于晶片级测试的悬臂式测试探针的接触尖端区域 的清洁材料的截面图；以及图8B是具有微柱的用于清洁用于晶片级、芯片级和封装级测试的冠尖端(crown point)和单个尖端(single point)测试探针的接触尖端的清洁材料的截面图。
具体实施例方式本发明尤其适用于用于电气测试探针的清洁垫，该电气测试探针具有具备预定几 何形状的接触元件(也就是皇冠尖端弹簧探针、矛尖端探针等)以及用于晶片级和封装级 测试的测试器接口器件(也就是探针卡、测试插口以及其他类似的接口器件)的支持结构， 并且将在此种环境下描述本发明。但应该知道，清洁材料、器件和方法具有更大的用途，诸 如由其他类型的IC半导体器件评估设备使用的清洁测试接口，诸如弹簧引脚环接口、ZIFF 阳/阴连接器等。该器件是具有表面特性的柔性清洁介质，以具有特定的磨料和残屑除去效力，来 清洁电气接触元件和用于晶片级和封装级测试的测试器接口器件(也就是探针卡、测试插 口和其他类似的接口器件)的结构。使用适当的中间层、表面微特征以及可变的磨耗度(其 能够根据所清洁的接触元件的类型和形状、待除去的残屑的组分和量、以及残屑与接触表 面的亲合力来选择)能够获得高水平的清洁效力。所清洁的接触元件能够是任何类型的测 试探针，诸如钨针、垂直探针、cobra探针(cobra probe)、MEMs型探针、柱塞探针、弹簧探 针、滑移接触器、在隔膜上形成的接触凸块探针等。更详细说来，清洁材料可以由一个或多个层构造，其中每个层具有预定的机械、材 料和尺寸特性，诸如磨耗度、密度、弹性、粘度、平坦度、厚度和孔隙率，以便当引脚元件接触 垫表面时，接触区域和周围支持硬件被清洁，从而除去残屑和污染物。清洁器件可以具有牺牲顶保护材料层，该牺牲顶保护材料层可以在制造过程之 前、期间或之后施加，来保护和隔离清洁材料表面在制造过程和手动操纵操作期间免受污 染。该牺牲层在安装到半导体测试设备之后被除去，并被用于确保清洁材料的工作表面没
11有任何污染物，该污染物会危害清洁材料对接触元件的清洁性能。清洁材料的各个层可以由固体弹性材料或多孔、开孔或闭孔的泡沫材料制成，其 可以包括橡胶以及合成和天然的聚合物以及聚氨酯、丙烯酸脂类等或其他已知的弹性材 料。清洁材料的顶层可以具有预定的磨耗度、弹性、密度以及表面张力参数，其允许探针尖 端变形并穿透弹性材料来除去接触区域上的残屑而不损害接触元件的几何形状，同时保持 弹性基质的完整性。清洁材料还可以具有多层结构，其中，一个或多个柔性层被布置或堆叠来获得预 定的总体柔性性能，以便当引脚元件接触垫表面并使得垫表面变形时，由该材料向接触区 域和结构给予限定的交互力(reciprocal force)，以增加除去残屑和污染物的效力。此外， 清洁材料可以具有多层结构，其中，表面层被填充了(populated with)多个统一成形并规 则间隔开的、几何微特征，诸如微柱、微锥或其他这样的结构微特征，且这些微特征具有预 定的纵横比(直径比高度)、截面(方形、圆形、三角形等)以及磨耗微粒负荷，以改善残屑 除去和收集效力。微特征可以由固体弹性材料或多孔、开孔或闭孔的泡沫材料制成，其可 以包括橡胶以及合成和天然的聚合物以及聚氨酯、丙烯酸脂类等或其他已知的弹性材料。 在其他实施例中，微特征可以具有施加到顶表面的、沿着微特征的长度的、在微特征的体内 的、或在微特征的基部的磨耗微粒。具体说来，平均的微特征能够具有1. Oym或更大的截 面宽度、400 μ m或更小的高度、以及小于15. 0 μ m的平均磨耗微粒大小。典型的磨料可以被 并入并遍及材料层，以及微特征可以包括氧化铝、碳化硅以及金刚石，然而磨耗微粒也可以 是具有7或更大的莫氏硬度(Mohs Hardness)的其他公知磨耗材料。在其他实施例中，微特征被相互去耦并形成有预定的几何结构，以使用“街”和 “路”的阵列得到截面惯性矩或二次惯性矩，来控制对于弯曲的抵抗力，从而除去不期望的 相互作用和其他耦合效应并获得预定的表面柔性，以便当引脚元件接触垫表面时，由材料 对接触元件尖端几何结构内的接触区域以及支持结构施加交互力，以增加除去残屑和污染 物的效力。相互去耦的微特征具有预定的尺寸(dimension)，以对接触元件阵列中的每个测 试探针和支持硬件提供可预测且均勻的交互力。遍及清洁材料的表面形成去耦的微特征， 以减小并消除“边缘引脚”效应、“相邻引脚间隔”效应和“相邻引脚取向”效应。在清洁器件的另一方面，微特征可以具有特定的均勻表面光洁度，以便探针器/ 测试器器件能够检测清洁垫的表面。清洁材料的表面纹理和粗糙度还可以有助于工作表面 聚合物材料的清洁效力。在该方法的一个方面，清洁介质可以手动地布置在自动化测试设备(诸如晶片探 针器或封装的器件操纵器)中的预定位置处，以便引脚元件和表面将周期性地与清洁介质 相互作用，以除去残屑和/或清洁引脚元件的接触表面，而不过度地磨损测试探针。在该方 法的另一方面，提供一种用于清洁在晶片探针器或封装器件操纵器上的探针元件的方法， 其中，该方法包括以类似于被测试的半导体晶片、单体化IC器件或封装的IC器件的形式， 将清洁介质加载到晶片探针器或封装器件操纵器中，以及清洁介质的顶表面具有预定的特 性，诸如磨耗度、粘度、硬度，其清洁接触元件和支持结构。该方法还包括在晶片探针器或封 装器件操纵器中进行正常测试操作期间使得接触元件与清洁介质接触，以便在晶片探针器 或封装器件操纵器的正常操作期间从探针元件除去任何残屑。当探针器/测试器能够检测清洁垫的表面时，则探针器能够被设置到自动清洁模式。在自动清洁模式下，探针器/测试器将自动地确定何时清洁测试探针接触元件、何时定 位清洁器件、何时清洁探针尖端以及然后返回到测试操作。在清洁器件的另一实施例中，可 以由导电材料形成清洁介质的各层，以便使用电导检测表面的测试器/探针器能够检测清 洁介质的表面。典型的IC半导体测试系统(在图2A和2B中示意性示出)典型地包括某一类型 的测试器10、测试头11、测试器接口 12 (例如探针卡或测试插口)、接触元件13以及晶片或 器件操纵器16。电气接触元件13或测试探针，在测试器接口内从测试器接口延伸以允许与 DUT 15进行直接接触。使用自动化、半自动化或手动设备将DUT(晶片、单体化器件或封装 的IC)移动到适当的物理位置，以便探针垫14和/或焊球16与测试器接口 12的接触元件 13对准。一旦处于适当的位置，就抵靠接触元件13移动DUT 15，或者抵靠DUT 15移动接 触元件13，以进行电气测试。随着重复的着陆，接触元件变得受污染。代替除去测试接口以 进行清洁，预定结构的清洁介质将在正常测试操作期间清洁几何结构被限定的接触元件。图3AJB和3C示出三种典型不同类型的清洁器件，利用向各种衬底材料、不同大 小的衬底、不同形状的衬底施加的清洁介质或在一些应用中没有衬底来制造这些清洁器 件。如图3A和;3B中所示，清洁器件20和21，分别可以包括衬底23和清洁介质或垫24，该 垫M被分别固定、附着或施加到晶片的表面或已知几何形状的衬底。衬底23可以是塑料、 金属、玻璃、硅、陶瓷或任何其他类似材料。此外，衬底25可以具有与封装的IC器件或DUT 22的几何形状接近的几何形状，从而将清洁介质M附着到承载测试探针和支持硬件的接 触元件的表面。现在，参考附图和实施例来更详细地描述具有一个或多个中间柔性层的清洁介 质。在一个实施例(图4A中所示)中，清洁介质220可以由预定特性的清洁垫层202制 成，所述预定特性诸如有助于接触所述垫的接触元件的清洁的硬度、弹性模量等。清洁介质 220也可以具有附着到清洁垫层并处于清洁垫层下方的一个或多个中间柔性层203。各层 的组合产生由独立的构成材料无法得到的材料特性，而多种基质、磨耗微粒和几何形状顾 及了(allow for) 一种产品或结构，该种产品或结构必须选择最佳组合来最大化清洁性能。 通过在刚性清洁层下方添加柔性或微孔泡沫下层，减小了清洁材料的总体磨损性质和/或 提高了尖端成形性能，以便延长探针元件的总体使用寿命而不危害接触几何结构的形状或 功能。例如，将磨耗微粒层施加到刚性聚酯膜上创建了具有切削(stock removal)性质的 研磨膜型清洁材料，用于创建和维持具有平坦接触区域几何结构的探针接触元件。将相同 的磨耗微粒层施加到柔性未填充聚合物的表面或微孔泡沫的“皮肤”侧，得到具有优选切削 性质的多层材料，用于创建和维持具有圆角(radius)或半圆角(semi-radius)接触区域几 何结构的探针接触元件。随着(一个或多个)下层的总体柔性系统地增加(或刚性降低)， 清洁材料的总体磨损性质从创建并维持平坦尖端接触区域几何结构转换为创建并维持圆 角(radius)或半圆角(semi-radius)接触区域几何结构。清洁介质220还可以具有可除去保护层201，该可除去保护层201在意图用于接触 元件清洁之前被安装，以便将表面清洁垫层与非测试相关污染物隔离开。可除去保护层201 保护清洁垫层202的工作表面免于残屑/污染物，直到清洁器件准备好被用于在清洁室内 清洁测试器接口。当清洁器件准备好被用于在清洁室内清洁测试器接口时，可除去保护层 201可以被除去以暴露清洁垫层202的工作表面。保护层可以由已知的非反应性聚合物膜材料制成，以及优选由聚酯(PET)膜制成。保护层可以具有无光饰面(matte finish)或其 他“带纹理的”特征，来改善通过测试设备对清洁器件的光学检测和/或提高清洁效力。将清洁器件安装到预定的衬底材料上是通过如下步骤来执行的除去第二释放内 衬层205(由与第一释放内衬层相同的材料制成)以暴露粘性层204 ；接着利用粘性层204 施加到衬底表面上。然后，可以将粘性层204布置为抵靠衬底，以将清洁器件220附着到衬 底。衬底可以是如现有技术中描述的具有不同目的的多种不同材料。上述的清洁垫层202和下述的清洁垫层可以向清洁材料提供预定的机械、材料和 尺寸性质。例如，清洁垫层可以提供磨耗度(在下面更详细描述)；(例如在0.75到2. 27 的范围内的)比重，其中比重是密度与特定温度下的水的密度的比率；(例如在40MI^到 600MPa的范围内的)弹性；(例如在20到800克的范围内的)粘度(tackiness)；平面度； 以及(例如在25μπι到300μπι之间的范围内的)厚度。一个或多个中间层(其能够如上所述是柔性的、如下所述是刚性的、或如下所述 是柔性层和刚性层的组合)，可以向清洁材料提供预定的机械、材料和尺寸性质。例如，该一 个或多个中间层可以提供磨耗度(在下面更详细描述)；(例如在0.75到2. 27的范围内 的)比重，其中比重是该一个或多个中间层的密度与特定温度下的水的密度的比率；(例如 在40MPa到600MPa的范围内的)弹性；(例如在20到800克的范围内的)粘度；平面度； 以及(例如在25μπι到300μπι之间的范围内的)厚度；和/或(例如在每英寸10个到150 个微孔的范围内的)孔隙率，该孔隙率是每英寸孔的平均数量。在图4Β中所示的另一实施例中，清洁介质220可以由清洁垫层202连同在该清洁 垫层202下方的一个或多个中间刚性层206构成。对于另一实施例(图4C)而言，清洁介 质220可以使用一个或多个中间刚性层206和预定特性的在清洁垫层202下方的柔性材料 层203的组合来构造。图4D示出了一个实施例，其中，清洁介质220通过将一个或多个中 间刚性层206和预定特性的在清洁垫层202下方的柔性材料层203进行交替来构造。清洁 垫202和下层O03、206等)将具有预定的磨耗、密度、弹性和/或粘度特性，这些特性有助 于清洁具有已知几何结构的接触元件。清洁层和中间材料层特性的迭加可以根据接触元件 的特定结构和几何特征来改变。清洁垫层202的磨耗度将从探针接触元件松开并修剪残屑。使用预定的体积和质 量密度的磨耗微粒；垫的磨耗度能够被系统性地影响，以便弄圆或弄尖探针尖端。清洁材 料层中的典型的磨耗材料和微粒重量百分比载荷能够在30%到500%重量百分比的范围。 如这里使用的，重量百分比聚合物载荷被定义为聚合物的重量除以聚合物的重量加上磨耗 微粒的重量。可以并入到材料中的典型的磨料可以包括氧化铝、碳化硅以及金刚石，然而 磨耗材料也可以是其他公知的磨耗材料。磨料可以包括氧化铝、碳化硅或金刚石的空间地 或优选分布的微粒，然而磨耗微粒也可以是其他公知的具有7或更大的莫氏硬度的磨耗材 料。清洁层的受控表面粘度将导致接触元件上的残屑优先地粘附到垫上并由此在清洁操作 期间从接触元件除去。在一个实施例中，清洁材料层、和/或中间刚性层、和/或中间柔性层(每个都是 “材料层”)可以由固体或基于泡沫的、具有开孔或闭孔的弹性材料制成，其可以包括橡胶以 及合成和天然聚合物。每个材料层可以具有在大于40MPa到小于600MPa之间的范围内的 弹性模量，以及各层的厚度的范围可以在25 μ m或更大且小于或等于300 μ m之间。每个材料层可以具有在30度邵氏A (Shore Α)或更多且不超出90度邵氏A之间的层的硬度范围。 清洁和粘性层可以具有在-50C到+200C之间的工作范围。每个弹性材料可以是利用预定 粘度或磨耗微粒制造的材料，所述预定粘度或磨耗微粒空间地或优先地分布在该材料的体 内。每个材料可以具有预定的弹性、密度和表面张力参数，其可以允许接触元件穿透弹性 材料层并除去接触元件上的残屑而不损害接触元件的几何特征，同时保持弹性基质的完整 性。每个材料层将具有通常在1和20密耳厚之间的预定厚度。每个层的厚度可以根据探 针尖端的特定结构来改变。例如，薄材料清洁材料层( 1密耳厚)会适于“非穿透”探针 几何结构，诸如平坦接触器，以及厚材料清洁层( 20密耳)会良好适于“穿透”探针几何 结构，诸如矛头或尖头弯曲梁(buckling beam)。在自动化、半自动化、或手动DUT操纵器件 的正常操作期间，当测试器接口的一个或多个探针元件和支持硬件接触清洁垫时，垂直接 触力驱动接触元件进入垫中，其中，接触元件上的残屑将由垫材料除去并保留在垫材料中。在清洁介质221的另一实施例(在图5A和5B中示出)中，能够使用多个统一成 形且规则间隔开的几何微特征来提高清洁材料的最大清洁效力，该几何微特征诸如具有预 定的纵横比(直径与高度之比)、截面(方形、圆形、三角形等)的微柱212或微锥。在图 5A中，从单个层212跨过具有预定特性的各中间柔性层或刚性层207的组合来构造间隔开 的微特征。作为一种类型的微特征构造的示例，图5A中所示的方形微柱能够使用精密加工 和受控切割方法的组合来创建，从而长轴具有100微米的尺寸，并且“街”和“路”宽度小于 50微米。通过切割方法来控制“街”和“路”的深度，以便获得纵横比。在该示例中，各特征 具有100微米的长轴宽度到200微米的深度(或高度)。在该结构中，无需切割通过清洁材 料层或切割到(一个或多个)下层中而获得深度。在图5B中，均勻间隔开的微特征可以从 具有预定特性的中间柔性层或刚性层207的多个层213来构造。微特征的大小和几何形状 可以根据接触元件的构造和材料改变，以获得将除去残屑但不会损坏探针元件的垫。如果 微特征相对于接触元件几何形状较大，则这会不利地影响清洁性能。如果微特征相对于接 触元件几何形状较小，则交互力不足以促进除去附着污染物的高清洁效力。通常，微特征能够具有数种类型的几何形状，包括圆柱体、方形、三角形、矩形等。 每个微特征的长轴的截面大小可以大于或等于25 μ m且小于300 μ m,且每个微特征可以具 有在1 10到20 1之间的范围内的纵横比(高度比宽度)。在清洁层的制造期间可以 调节微特征几何形状，以便能够使用该材料来再成形、弄尖或再抛光探针元件尖端。在一个实施例中，图6A和图6B示出具有微特征(分别是清洁材料224、324的微 柱219和微锥319)的清洁材料的放大截面图，然而这样的特征也能够是任何其他的规则几 何特征。微特征在负荷下的挠曲不仅仅取决于负荷，还取决于特征的截面的几何形状。在图6A中，根据接触元件和支持硬件的特定结构来预先确定下述参数微柱间隔 或节距215 ；截面惯性矩(area moment of inertia)或二次惯性矩216，其是能够用于预测 特征对于弯曲和挠曲的抵抗力的形状的特性；清洁垫长度217 ；中间垫长度218 ；以及微柱 的总长度219。对于尖头和/或矛形接触元件的阵列来说，微柱几何形状使得清洁特征能够 配合于接触元件“之间”以及与接触元件形成物理接触来提供沿着探针尖端的侧部的清洁 动作和残屑收集。在该示例中，接触元件接口设计能够对于360微米的暴露的尖端长度具 有125微米的接触元件间隔(或节距)。对于清洁材料来说，特征的截面长轴长度小于125 微米，且高度为至少60微米，以便利进入清洁材料中的超行程(overtravel)。该特征将向尖头和/或矛形接触元件上提供交互力，以启动清洁和/或材料除去动作。在图6B中，根 据接触元件和支持硬件的特定结构来预先确定下述参数微锥顶点间隔或节距315 ；沿着 高度的可变惯性矩316 ；清洁垫锥长度317 ；锥平截头体高度318 ；以及微锥的总高度319。 作为示例，对于多点冠状接触元件的阵列来说，微锥几何形状使得清洁材料能够配合在冠 状接触的齿中并在接触元件之间形成物理接触，以提供沿着探针尖端的侧部的清洁动作和 残屑收集。对于多点冠状接触元件的阵列来说，微特征几何形状使得清洁特征能够配合在 接触元件“之间”和“之内”，以及与接触元件形成物理接触，从而提供沿着探针尖端的侧部 的清洁动作和残屑收集。如果使用精密切割工艺，则微特征的形状由切口(也就是“街宽度 和形状”，以及“路宽度和形状”)来限定，或如果使用铸造工艺，则微特征的形状由模制形状 来限定。作为示例，接触元件接口设计能够具有125微米的接触元件中的齿到齿间隔、300 微米的暴露的齿长度、以及125微米的接触元件间隔(或节距)。对于清洁材料的微特征来 说，微特征顶表面的截面长轴长度会小于125微米，以促进接触器内清洁。总体高度为至少 200微米，以促进进入清洁材料的超行程，并向接触元件的多点冠状尖端中提供足够的交互 力以启动清洁和/或材料除去动作。微特征可以具有沿着微特征的长度、在微特征的体内、或在微特征的基部处被施 加到顶表面的磨耗微粒。在一个实施例中，平均微特征能够具有Ι.Ομπι或更多的截面宽 度，具有400 μ m或更少的高度，以及具有小于15. 0 μ m的平均磨耗微粒大小。可以被并入 到并遍及材料层和微特征的典型的磨料可以包括氧化铝、碳化硅以及金刚石，然而磨耗微 粒也可以是具有7或更大的莫氏硬度的其他公知磨耗材料。添加到微特征的磨耗材料的量 和大小可以根据接触元件的构造和材料来改变，以获得垫，该垫会除去并收集残屑，但不会 损害接触元件或支持硬件。图7A、7B和7C是分别示出清洁材料2M和324的实施例的图示，其中，微特征使 用预定的街阵列351、路阵列352以及斜线阵列353来相互去耦并形成有预定惯性矩，以除 去不期望的相互作用及其他耦合效应，并获得预定的表面柔性，以便当引脚元件接触垫表 面时，由材料向接触区域内、向接触元件尖端几何结构内、以及向支持结构给予交互力，以 增加除去残屑和污染物的效力。街、路和斜线大小的宽度可以根据探针元件的构造和材料 来改变，以获得去耦后的材料表面，从而从接触元件的侧部以及几何特征接触元件尖端内 均勻地除去残屑。街、路和斜线可以具有跨宽度均勻地或优先地分布的磨耗微粒。街、路和 斜线的宽度以及跨宽度的磨耗材料的大小可以根据接触元件的构造和材料来改变。清洁系统和清洁垫不仅从接触元件和支持硬件表面除去并收集附着的微粒，还维 持接触表面的形状和几何特性。将测试器接口的接触元件插入到清洁器件中，诸如下述器 件图3A中所示的晶片器件20、图;3B中所示的衬底器件21以及图3C中的假(dummy)封 装器件22，会从接触元件和支持硬件除去附着的残屑而不留下必须利用附加的在线或离线 过程后续除去的任何有机残留物。此外，接触元件的总体电气性质和几何形状不受影响，但 是，恢复了高产率和低接触电阻所需的总体电气性能。现在，将描述一种用于清洁多个探针元件和支持硬件的方法。该方法实现了无需 从ATE除去测试器接口的情况下从接触元件除去残屑的目标，从而提高了测试器的生产 率。可以具有与正被测试器进行测试的典型的DUT相同的大小和形状的清洁器件可以被插 入到预定的清洁槽(tray)中。器件的清洁材料层具有根据测试器接口的接触元件和支持硬件的构造和材料的预定的物理、机械和几何特性。具有微特征的清洁材料的实施例适于清洁用于晶片级测试的测试器接口 12的接 触元件13，该接触元件13诸如钨针、垂直探针、cobra探针、MEMs型探针、柱塞探针、弹簧探 针、滑移接触器、在隔膜上形成的接触凸块探针等。对于这些说明性的示例来说，在图8A中 示出了标准的悬臂式探针卡。清洁材料2M被安装到晶片衬底20或清洁区域衬底500上。 当与接触元件接触地驱动清洁材料2M到某个预设垂直位置时，以指定的间隔清洁接触元 件。基于接触元件400的构造和材料来配置微柱的间隔215、惯性矩216以及总长度219， 接触元件在该情况下是悬臂式探针。随着接触元件400在清洁材料224中的运动，与接触 元件的表面接触地且沿着尖端长度的一侧除去残屑。微柱的间隔、几何形状和磨耗度使得 在接触元件上的交互压力给予高效的清洁以从接触元件除去并收集残屑。如上所述，该清洁步骤可以在如下的任何一个时间发生当从布置在测试器接口 的接触元件下方的清洁槽或每次从晶片盒周期性地安装清洁器件时；或ATE利用安装到抛 光板上的清洁材料执行接触元件的清洁操作的任何时间。由于接触元件的清洁是在测试机 器的正常操作期间实现的，因此清洁器件的使用无论如何也不会中断ATE的操作。以此种 方式，清洁器件便宜且允许清洁和/或成形接触元件而无需从ATE除去接触元件或测试器 接口。现在，将描述清洁器件的另一实施例。现在，将描述清洁器件的另一实施例，其中，清洁器件可以用于清洁接触元件，所 述接触元件被用于电气地测试DUT，其中，来自晶片的个体半导体器件已经被包封到诸如塑 料的材料中。上述实施例典型地用于一种系统，该系统测试晶片，或当半导体晶片上的一个 或多个管芯被单体化和/或包封到组装的封装中之前测试这些管芯。在该说明性示例中， 清洁器件可以与ATE和测试器一起使用，用于操纵和测试封装后的集成电路(IC)。IC封 装可以具有从封装延伸出来与封装15内的管芯传输电气信号的一个或多个电气引线或焊 球，所述电气信号诸如功率信号、接地信号等。测试器接口，在此情况下称为测试插口 12，将 具有多个接触元件13 (类似于上述的探针卡测试器)，这些接触元件接触封装的引线并测 试所封装的DUT的电气性质。通常，接触元件被安装到加载有弹簧的测试探针上，并具有具 备单个矛状403或包括多个齿402的皇冠状特征的几何构造。类似于探针卡清洁器实施例，清洁器件可以近似于具有衬底的DUT形状，在该衬 底上施加有清洁垫材料22，以便测试插口的接触元件可以周期性地接触清洁垫表面来从探 针元件的尖端除去残屑。可以修改清洁器件的大小来配合特定插口的大小和形状，或近似 于特定器件的尺寸。在图8B中所示的微特征的实施例中，可以使用微锥结构324，其中，清 洁器件的几何特征具有间隔、几何形状和磨耗度，使得在接触元件上的交互压力给予高效 的清洁以从接触元件405的中心内除去并收集残屑。根据接触元件的构造和材料，预先确 定对包括具有宽度和深度的街350、路351和斜线352的微锥结构326的去耦。微锥的间 隔、几何形状和磨耗度使得在接触元件上的交互压力给予高效的清洁以从接触元件除去并 收集残屑。因此，可以控制垫/聚合物/衬底层以及表面微特征的数量，从而提供对于清洁 器件的总体厚度以及清洁厚度的柔性的控制。该多层实施例还提供对于插口和探针器的接 触器的内部的“边缘-侧”清洁。此方法和装置提供一种或多种优点，包括但不局限于维持清洁接触器和接触引 脚。虽然参考某些说明性实施例对本发明进行了说明，但在这里描述的那些实施例并不意图以限制的意义进行解释。例如，在特定情况下可以使用所示和所描述的实施例中的步骤
的变型或组合，而不会偏离本发明。对本领域技术人员来说，通过参考附图、说明书和权利
要求书，说明性实施例的多种修改和组合以及本发明的其他优点和实施例将变得显而易
见。意图本发明的范围由附于此处的权利要求及它们的等效物来限定。 虽然在前面已经参考了本发明的特定实施例，但本领域技术人员将认识到，能够
对该实施例进行改变而不会偏离本发明的原理和精神，本发明的范围由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种测试探针清洁材料，用于对用于晶片级或封装级IC半导体器件功能测试的测 试接口的接触元件和支持结构进行清洁，所述清洁材料包括清洁垫层；在所述清洁垫层下方的一个或多个中间层，所述一个或多个中间层支持所述清洁垫层 并具有所述一个或多个中间层的一组预定的性质，选择所述一组预定的性质以优化用于测 试接口的特定接触元件和支持结构的清洁材料，其中弹性模量在大于40MPa到600MI^之间 的范围，每个层具有在25 μ m到300 μ m之间的厚度，以及每个层具有在30度邵氏A到90 度邵氏A之间的硬度；以及其中，所述中间层还包括具有7或更大的莫氏硬度的多个磨耗微粒，所述多个磨耗微 粒被选择以优化用于测试接口的特定接触元件和支持结构的清洁材料。
2.根据权利要求1所述的清洁材料，其中，所述一个或多个中间层还包括一个或多个 柔性层。
3.根据权利要求1所述的清洁材料，其中，所述一个或多个中间层还包括一个或多个 刚性层。
4.根据权利要求1所述的清洁材料，其中，所述一个或多个中间层还包括至少一个刚 性层和至少一个柔性层。
5.根据权利要求1所述的清洁材料，其中，所述一个或多个中间层提供下述特性中的 一种或多种磨耗度、比重、弹性、粘度、平面度、厚度和孔隙率。
6.根据权利要求5所述的清洁材料，其中，所述清洁垫层提供下述特性中的一种或多 种磨耗度、比重、弹性、粘度、平面度、厚度和孔隙率。
7.根据权利要求2所述的清洁材料，其中，每个柔性层由下述材料中的一种或多种制 成具有在从每英寸10个微孔到每英寸150个微孔的范围内的孔隙率的天然聚合物、合成 聚合物和橡胶。
8.根据权利要求3所述的清洁材料，其中，每个刚性层由下述材料中的一种或多种制 成具有在从每英寸10个微孔到每英寸150个微孔的范围内的孔隙率的天然聚合物、合成 聚合物和橡胶。
9.根据权利要求1所述的清洁材料，其中，所述多个磨耗微粒还包括从由氧化铝、碳化 硅和金刚石构成的组中选择的一种或多种微粒。
10.根据权利要求1所述的清洁材料，其中，所述多个磨耗微粒还包括从由氧化铝、碳 化硅和金刚石构成的组中选择的一种或多种微粒的混合物。
11.根据权利要求1所述的清洁材料，其中，所述多个磨耗微粒还包括均具有从在 0. 05μπι到15 μ m之间的大小范围内选择的大小的一种或多种微粒的混合物。
12.根据权利要求11所述的清洁材料，其中，所述多个磨耗微粒还包括从由氧化铝、碳 化硅和金刚石构成的组中选择的一种或多种微粒的混合物。
13.根据权利要求1所述的清洁材料，其中，所述多个磨耗微粒空间地分布在所述中间 材料层中。
14.根据权利要求1所述的清洁材料，还包括牺牲顶保护层，用以保护并隔离所述清洁 垫层免受污染。
15.根据权利要求1所述的清洁材料，还包括附着到所述一个或多个中间层的粘性层，所述粘性层将所述清洁材料固定到衬底。
16.根据权利要求15所述的清洁材料，还包括可除去释放内衬，所述可除去释放内衬 被除去以暴露所述粘性层。
17.根据权利要求1所述的清洁材料，其中，所述清洁垫层还包括具有预定的几何和尺 寸特性的多个几何微特征，选择所述预定几何和尺寸特性来优化所述清洁材料，以便接触 区域和周围的支持硬件被清洁而没有变形或损坏。
18.—种测试探针清洁材料，用于对用于晶片级或封装级IC半导体器件功能测试的测 试接口的接触元件和支持结构进行清洁，所述清洁材料包括清洁垫层，具有具备预定的几何和尺寸特性的多个几何微特征，选择所述预定的几何 和尺寸特性来优化所述清洁材料，以便接触区域和周围的支持硬件被清洁而没有变形或损 坏，以及其中，所述清洁垫层还包括具有7或更大的莫氏硬度的多个磨耗微粒，所述多个磨 耗微粒被选择以优化用于测试接口的特定接触元件和支持结构的清洁材料；以及在所述清洁垫层下方的一个或多个中间层，所述一个或多个中间层支持所述清洁垫层 并具有所述一个或多个中间层的一组预定的性质，选择所述一组预定的性质以优化用于测 试接口的特定接触元件和支持结构的清洁材料，其中弹性模量在大于40MPa到600MI^之间 的范围，每个层具有在25 μ m到300 μ m之间的厚度，以及每个层具有在30度邵氏A到90 度邵氏A之间的硬度。
19.根据权利要求18所述的清洁材料，其中，每个几何微特征被统一地成形并被规则 地间隔开。
20.根据权利要求18所述的清洁材料，其中，所述微特征截面以及所述多个磨耗微粒 改善了残屑除去和收集效力。
21.根据权利要求18所述的清洁材料，其中，每个微特征具有纵横比以及得到的截面 惯性矩或二次惯性矩，来控制微特征对于弯曲的抵抗力。
22.根据权利要求18所述的清洁材料，其中，所述多个磨耗微粒以下述方式之一来施 加施加到每个微特征的顶表面上，沿着每个微特征的侧部施加，以及施加到每个微特征的 各面上。
23.根据权利要求18所述的清洁材料，其中，所述多个磨耗微粒分布在每个微特征的 体内。
24.根据权利要求18所述的清洁材料，其中，所述多个磨耗微粒被施加在每个微特征 的基部处。
25.一种用于清洁在半导体测试装置中的引脚接触元件和支持硬件的清洁器件，所述 清洁器件包括具有适于特定引脚接触元件的预定构造的清洁层；具有在测试装置的正常测试操作期间被引导到所述测试装置内的构造的衬底，其中， 所述衬底包括半导体晶片或封装后的IC器件代替品；所述清洁层被固定到所述衬底，具有预定的性质，所述预定的性质导致所述垫在所述 引脚接触元件和支持硬件接触所述垫时从所述引脚接触元件和支持硬件清洁残屑，以便清 洁所述引脚接触元件和支持硬件而不会改变测试机器的正常操作。
26.根据权利要求25所述的器件，还包括一个或多个中间层，所述一个或多个中间层提供下述特性中的一种或多种磨耗度、比重、弹性、粘度、平面度、厚度和孔隙率。
27.根据权利要求沈所述的器件，其中，所述清洁垫层提供下述特性中的一种或多种 磨耗度、比重、弹性、粘度、平面度、厚度和孔隙率。
28.根据权利要求沈所述的器件，其中，所述一个或多个中间层还包括一个或多个柔性层。
29.根据权利要求沈所述的器件，其中，所述一个或多个中间层还包括一个或多个刚性层。
30.根据权利要求沈所述的器件，其中，所述一个或多个中间层还包括至少一个刚性 层和至少一个柔性层。
31.根据权利要求观所述的器件，其中，每个柔性层由下述材料中的一种或多种制成 具有在从每英寸10个微孔到每英寸150个微孔的范围内的孔隙率的天然聚合物、合成聚合 物和橡胶。
32.根据权利要求四所述的器件，其中，每个刚性层由下述材料中的一种或多种制成 具有在从每英寸10个孔到每英寸大约150个孔的范围内的孔隙率的天然聚合物、合成聚合 物和橡胶。
33.一种用于清洁在半导体测试装置中的引脚接触元件和支持硬件的清洁器件，所述 清洁器件包括具有适于特定引脚接触元件的预定构造的清洁层，所述清洁层具有具备预定的几何和 尺寸特性的多个几何微特征，选择所述预定的几何和尺寸特性来优化清洁材料，以便所述 接触区域和周围的支持硬件被清洁而没有变形或损坏，以及其中，所述清洁垫层还包括具 有7或更大的莫氏硬度的多个磨耗微粒，所述多个磨耗微粒被选择以优化用于测试接口的 特定接触元件和支持结构的清洁材料；具有在测试装置的正常测试操作期间被引导到所述测试装置内的构造的衬底，其中， 所述衬底包括半导体晶片或封装后的IC器件代替品；以及所述清洁层被固定到所述衬底，具有预定的性质，所述预定的性质导致所述垫在所述 引脚接触元件和支持硬件接触所述垫时从所述引脚接触元件和支持硬件清洁残屑，以便清 洁所述引脚接触元件和支持硬件而不会改变测试机器的正常操作。
34.根据权利要求33所述的器件，其中，每个几何微特征被统一地成形并被规则地间 隔开。
35.根据权利要求33所述的器件，其中，所述微特征截面以及所述多个磨耗微粒改善 了残屑除去和收集效力。
36.根据权利要求33所述的器件，其中，每个微特征具有纵横比以及得到的截面惯性 矩或二次惯性矩，来控制微特征对于弯曲的抵抗力。
37.根据权利要求33所述的器件，其中，所述多个磨耗微粒以下述方式之一来施加施 加到每个微特征的顶表面上，沿着每个微特征的侧部施加，以及施加到每个微特征的各面 上。
38.根据权利要求33所述的器件，其中，所述多个磨耗微粒分布在每个微特征的体内。
39.根据权利要求33所述的器件，其中，所述多个磨耗微粒被施加在每个微特征的基 部处。
40.一种用于对诸如晶片探针器或器件操纵器的半导体测试装置中的引脚接触元件和 支持硬件进行清洁的方法，所述方法包括将清洁器件加载到所述晶片探针器或封装后的器件操纵器内，所述清洁器件具有与通 常利用测试装置测试的IC半导体器件相同的构造，所述清洁器件具有具备预定特性的顶 表面，其清洁所述探针元件；以及在所述晶片探针器或封装后的器件的正常测试操作期间，将所述引脚接触元件和支持 硬件与所述清洁器件接触，以便在测试机器的正常操作期间将任何残屑从所述引脚接触元 件和支持硬件除去。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，所述清洁还包括当所述引脚接触元件和支持 硬件正被清洁时，周期性地将一个或多个清洁器件加载到测试机器中。
42.根据权利要求40所述的方法，其中，所述加载还包括将一个或多个清洁器件连同 半导体晶片一起加载到一个或多个器件载体中，使得在各个管芯和封装后的器件的测试过 程期间接触所述清洁器件，所述器件载体诸如是晶片盒和JEDEC槽，所述半导体晶片具有 正被晶片探针器或器件操纵器测试的管芯。
43.根据权利要求40所述的方法，其中，所述引脚接触元件和支持硬件在较长的时间 段内保持在清洁后的状态，提高了产率性能，增加了制造商的收入量。
44.根据权利要求40所述的方法，其中，所述清洁材料特性，诸如密度和磨耗度，能够 针对任何给定的探针元件材料或形状来被选择，以从引脚接触元件和支持硬件除去被嵌入 或被接合的残屑，减少了手动清洁需要的停工时间量，增加了制造商的生产量。
全文摘要
本发明涉及一种清洁测试器接口接触元件和支持硬件的装置、器件和方法。一种用于当测试器接口还在手动、半自动和自动操纵器件中时对所述测试器接口(诸如探针卡和测试插口)的接触元件和支持硬件进行可预测地清洁的介质，以及公开了一种电气测试设备，以便可以电气地评估各个管芯或IC封装的功能和性能。
文档编号G01R1/067GK102087333SQ201010245950
公开日2011年6月8日 申请日期2010年8月3日 优先权日2009年12月3日
发明者A·E·汉弗莱, B·A·汉弗莱, J·J·布罗斯 申请人:国际测试技术公司