CN100578860C - 用于ic探测的可机械重新配置的垂直测试器接口 - Google Patents

Abstract

一种晶片测试组件包括分块排列的多个探针头基片，其中连接器附加于一侧而探针在相反侧得到支撑。在一实施方式中，柔性电缆连接器将探针头块上的连接器直接连接于测试头，而在另一实施方式中柔性电缆将探针头块连接于向探针头连接器提供水平布线的PCB。在一实施方式中，校平销提供连接于附加在块上的夹持元件的简化支撑结构，以用于施加推-拉校平力。测试头连接器接口框架使测试头和探针卡之间的连接器重新排列，以提供全晶片接触或部分晶片接触。测试头连接器通过可在轨道上滑动、或可插入并可不插入来重新排列，从而允许一定范围的位置上移动。

Description

用于IC探测的可机械重新配置的垂直测试器接口

技术领域

本发明一般涉及用于测试晶片上集成电路(IC)的测试系统的配置，尤其涉及晶片测试系统中使用的探针卡组件的配置。

背景技术

当建立半导体晶片触点测试系统时，主要困难是晶片测试器的资源限制。测试器通常没有足够的资源或测试通道来测试晶片上的所有待测试器件(DUT)。由于晶片上各种各样的DUT，给定测试器可用作接触整个晶片的探针型接口，以及与晶片的一部分接触的、称为部分晶片探针的接口。

随着测试通道数目的增加、以及晶片尺寸和晶片上DUT数目的增大，急需更改将测试器连接于晶片的探针卡，以便能以低成本的高效方式一次测试更多IC。期望具有更多探针的更大探针卡以连接于DUT并一次测试更多DUT。甚至对于较小尺寸的晶片，也期望探针卡支持更多的探针，从而可通过较少的探针卡接触(touch down)来测试晶片上的所有DUT。然而，探针卡上增加的探针造成电子线路的更复杂布线、和用于相对测试晶片对齐的探针卡的更复杂系统。

图1示出将探针卡用于测试半导体晶片上DUT的测试系统的框图。测试系统包括通过通信电缆6连接于测试头8的测试控制器4。测试系统还包括由用于安装所测试晶片14的平台12组成的多探针检验台10，平台12可以移动以通过探针卡上的探针16接触晶片14。多探针检验台10包括支持与晶片14上形成的DUT接触的探针16的探针卡18。

在测试系统中，测试数据由测试控制器4产生并通过通信电缆6、探针卡18、探针16传输，最终到达晶片14上的DUT。然后测试结果由晶片上的DUT通过探针卡18提供给测试头8，以便传输回测试控制器4。一旦完成测试，就切割晶片以分离DUT。

由测试控制器4提供的测试数据被分流到各个通道，这些通道通过电缆6提供并在测试头8中分开以使各个通道连接于单个的探针16。来自测试头8的通道由连接器24链接到探针卡18。然后探针卡18将各个通道连接于单个探针16。

图2示出探针卡18的组件的横截面图。探针卡18被配置成向将直接接触晶片的弹簧探针提供电路径和机械支撑。探针卡电路径被设置成穿过印刷电路板(PCB)30、插入件32和空间变换器34(space transformer)。来自测试头8的测试数据通过通常连接在PCB 30周围的弹簧针(pogo pin)或零插入力(ZIF)连接器24提供。通道传输线40将来自水平地处于PCB 30中的测试接口连接器(弹簧或ZIF)24的信号分发到PCB 30上的接触焊盘(contact pad)，以匹配空间变换器34上焊盘的布线间距。插入件32包括两侧设置有弹簧探针电触点44的基片42。插入件32将PCB 30上各个焊盘与在空间变换器34上形成基片栅格阵列(LGA)的焊盘电连接。LGA焊盘连接通常排列成规则的多行图案。空间变换器34的基片45中的传输线46将信号线从LGA分发或者“空间变换”到配置成一阵列的弹簧针16。空间变换器基片45通常由多层陶瓷或基于有机物的复合层构成。具有植入电路、探针和LGA的空间变换器基片45被称为探针头。

电气部件的机械支撑通过支承板50、支架(探针头支架)52、框架(探针头加强框)54、片簧56和校平销(leveling pin)62提供。支承板50设置在PCB 30的一侧，而支架52设置在另一侧并由螺钉59连接。片簧56由螺钉58连接于支架52。片簧56延伸成可移动地支撑支架52内壁内的框架54。然后框架54包括用于支撑空间变换器34在其内壁中的水平延伸部分60。框架54包围探针头，并对支架52保持紧公差以限制横向移动。

校平销62实现电元件的机械支撑并提供空间变换器34的校平。校平销62被调节成使黄铜球66提供与空间变换器34的点接触。球66与空间变换器34的LGA圆周的外侧接触以与电气部件保持绝缘。基片的校平通过使用上述称为校平销的攻丝螺钉62精确调节这些球来完成。校平销62可以调节以校平空间变换器34并确保所有探针16与晶片接触。校平销62可拧入支承板50中的支架65。校平销螺钉62的移动与片簧56相反，从而球66保持与空间变换器34接触。片簧56被设计成比插入件32坚固得多，从而校平销62的升高和降低由片簧56平衡，而插入件32的弹簧42和44仅用来在空间变换器34相对PCB移动时确保其间的电接触。

图3示出图2探针卡的部件的分解组件图。图3示出使用两个螺钉59连接支承板50、PCB 30和支架52。四个校平销62通过支承板50和PCB 30设置以与四个球66在空间变换器基片34的角附近接触。框架54直接设置在空间变换器34上，框架54恰好安装在支架52内。片簧56通过螺钉58连接于支架52。作为参照示出两个螺钉58，但附加螺钉58(未示出)设置在整个周边周围以连接片簧。

图4示出PCB 30的反面的立体图，示出围绕其周边的连接器的配置。在图3中，PCB 30的连接器24面朝下且未示出。在常规的探针卡中，连接器24(通常为零插入力(ZIF)连接器)提供位于探针卡的周边周围的连接，并被配置成与通常以类似方式排列在测试头上的连接器相匹配。虽然被示为柔性电缆ZIF连接器，但可使用其它连接器类型，诸如弹簧针、非ZIF柔性电缆连接器、导电橡胶接头(conductive elastomer bump)、压印定形弹簧元件(stamped and formed springelements)等。

发明内容

根据本发明，提供了经改进的晶片测试组件，以允许测试头与探针卡的连接为柔性且可重新配置。探针卡还可被配置成更佳地提供最小迹线长度，并限制测试头与晶片探针之间的支撑结构。

根据本发明，测试组件包括平铺的由空间变换器基片支撑在一起的多个探针头，这些探针头一侧具有探针触点，且另一侧附有用于连接于柔性电缆连接器的连接器。使用平铺探针头使制造成品率大于单片更大的探针头基板。然而，本发明也可与单片电路(未平铺)组件一起使用。附加的连接器允许使用校平各个探针头的简化支撑结构和用于校平的较不复杂的方法。简单支撑结构用于单个或平铺探针头实施方式。

在一实施方式中，柔性电缆将探针头直接链接于测试头上的连接器。在另一实施方式中，柔性电缆连接器将块(tile)连接于测试头接口PCB，该测试头接口PCB将线路布线至PCB周边处的其它连接器以允许与常规测试头结构匹配

去除插入件可通过使用ZIF连接器或具有柔性电缆的其它类连接器实现，因为与插入件相似的电连接线具有柔性，从而使探针头可相对晶片移动以便于校平。

在一实施方式中，通过将测试头更改成在其中心和周边包括连接器，还可进一步去除PCB。去除用于水平布线的传统PCB使迹线长度最小短，且使信号和功率传送路径最优化。

在一实施方式中，支撑结构包括通过附加于空间变换器块的夹持装置支撑、并通过施加推力和拉力实现校平的校平销。该校平销附加结构允许使用最小的支撑结构，并在空间变换器块之间提供有限的间隔。

可重新定位的连接器可使用支撑连接器的测试头接口框架设置在测试头与探针卡之间。然后测试头连接器的位置可取决于期望全部或部分晶片接触而改变。这种重新定位允许最佳连接器配置，以最小化探针卡基板中的信号迹线长度，并且允许更容易的迹线长度匹配。在一实施方式中，测试头连接器可在轨道上滑动，或者可插入和不可插入以在允许位置范围上移动。机械止块为期望配置提供测试头接口连接器的快速定位。

附图说明

本发明的进一步细节将结合附图说明，其中：

图1示出常规晶片测试系统的部件的框图；

图2是图1的晶片测试系统的常规探针卡的横截面图；

图3是图2的探针卡组件的分解组件图；

图4是图2的PCB的立体图，示出用于与测试头连接的连接器；

图5A-5C示出如何分割探针头基片的视图；

图6A-6C示出连接于单个PCB或已分割PCB的已分割探针头基片的视图；

图7是一般示出具有支撑测试探针的分块空间变换器基片的探针卡组件的结构的横截面图；

图8A-8B示出具有分块空间变换器基片和单个PCB或已分割PCB的图7的探针卡组件的实施方式的细节的横截面图；

图9A-9B提供示出使用柔性电缆连接器、并允许去除插入件和PCB的图7的探针卡结构的另一实施方式的细节的横截面图；

图10A-10D提供示出图9B的校平销配置的另一实施方式的视图；

图11示出图9B横截面中示出的具有柔性电缆连接器的探针卡组件、以及测试头接口的立体图；

图12A示出不使用测试头接口PCB的图11的配置；

图12B示出具有用于提供水平布线的测试头接口PCB的图11的配置；

图12C示出多个部件连接到探针卡组件和测试头接口PCB的表面；

图13A-13C示出用于全部或部分晶片测试的柔性电缆连接器的配置；

图14A-B示出允许用于部分或全部晶片测试的简便重新配置的可重新配置测试头接口；

图15示出使用连接于测试头接口PCB的柔性电缆连接器的图7探针卡组件支撑结构的另一实施方式，该PCB将信号传送到具有围绕其周边排列的连接器的常规测试头接口；以及

图16示出如图15的横截面所示的具有柔性电缆连接器的探针卡组件的立体图。

具体实施方式

图5A-5C示出如何根据本发明分割探针头基片并分块地排列在一起。图5A示出晶片73上的基片71，其中基片71未被分割，图5B示出一分为四的基片，而图5C示出将基片分成六份。图5A-5C中的基片被示出进一步细分成待测试器件(DUT)单元，各个单元包括例如用于与晶片上单个DUT的相应焊盘或隆起焊盘接触的10-200个探针。图5A的基片71的一个DUT单元75的放大示出具有十八个触点元件的DUT单元。

所使用的触点元件可以是弹簧探针、其它与晶片上的DUT电连接的触点元件，包括但不限于针状探针、cobra(垂直)型探针、弯梁触点、光刻形成的弹簧探针、弹性触点或者刚性块、栓、柱等。这些探针的非限制性示例包括在美国专利No.5,476,211中公开的通过引线接合和电镀制成的引线接合类弹簧探针，以及美国专利No.6,482,013和美国专利No.6,268,015中公开的光刻形成探针，这些专利通过引用结合于此。或者，探针头触点可以是用于与DUT上凸起元件接触的焊盘或端子。尽管可使用其它类DUT触点，但在以下描述的实施方式中将参考弹簧探针。

如图5B所示将探针头基片一分为四、或者如图5C所示的一分为六允许更大的制造成品率，因为如图5A所示的具有缺陷探针的单个探针头基片可能需要废弃整个探针头，而如图5B或图5C所示的已分割头仅仅需要废弃缺陷的那个片段。使用已分割探针头的类似改进制造成品率在题为“Planarizer For A SemiconductorContactor”，(半导体触点的平整器)的美国专利No.6,509,751以及题为“Methods ForPlanarizing A Semiconductor Contactor”(用于平整半导体触点的方法)的美国专利申请No.09/527,931中描述，它们通过引用结合于此。图5B和5C的分割具有进一步的制造优势，因为这些部分是对称的，且任何一个缺陷部分能被另一个代替。较大的片段还需要支撑并校平各个探针头的更复杂结构，尤其因为较大的基片更可能响应于安装或探针力而弯曲。虽然图5B和5C示出探针头基片的两种可能分割方案，但很多其它可能的分割方案也是有可能的。

如图5B和5C所示，已分割的探针头基片可连接于单个PCB或如图6A-6C所示地与已分割的PCB结合。图6A是示出分割成六个部分的基片70、以及单片未分割PCB 72和支承板74的俯视图，支承板74具有对应于待测试晶片的尺寸。图6B是示出将PCB分割成独立部分76、而支承板74保持为整体、并向PCB片段76和探针头基片片段70提供支撑的可能性的俯视图。参看图6C，示出图6B中所示的已分割探针头基片的立体图。如图6C所示，单个支承板74支撑六个PCB片段76，它们又支撑含有与晶片接触的探针的探针头基片片段70。图6A-6C还示出：探针片段70可以是不同大小，图6A中标为A的部分小于标为B的部分，它们与图5C所示的探针头片段相同。

图7示出为多个分块探针头提供支撑的探针卡组件的横截面图。所示结构包括支撑多个块结构82的单个加强板80。块结构82可结合有已分割的PCB，或者PCB可设置成为与加强板80结合的单个单元，如下文详述的图8A-8B所示。拧入加强板80的校平销62被设置成使探针支撑基片82相对于晶片校平。对准机构88被设置成用校平销62调节块82的位置，对准机构88向各个块提供各自独立的多达六个运动自由度{x，y，z，α，θ，

}。

图8A示出图7的探针卡组件的一个实施方式的细节，示出块结构82由加强板80支撑。在图8A中，加强板80由支承板50与未经分割的PCB 30组合构成。该块结构82包括支撑探针16的基片45，且与图2类似地具有框架54、支架52、片簧56和插入件32。校平销62被拧入支承板50并与片簧56一起相对于基片45固定球66。为方便起见，将由图2延续至图8A以及下文所述的图8B的部件类似地标号。

图8A还示出对准机构88的一实施方式，它使用标为88A和88B的对偶机构提供六个运动自由度。附加转动工具88A以允许调节校平销62，从而提供三个移动自由度(z，α，<j>)，如图所示。对准器88B还允许三个附加运动自由度(x，y，θ)，如图所示。通过在框架54内调节基片45来允许空间变换器基片45在框架54内水平移动或转动，对准器88B提供水平运动。另一允许多个运动自由度的对准机构在上文引用的美国专利No.6,509,751和美国专利申请No.09/527,931中公开。

图8B示出图7探针卡组件的另一实施方式的细节。图8B的部件与图8A类似，除了现在已分割的PCB部分被标示为30A。在图8B中，已分割基片45与已分割PCB部分30A相结合，以与图8A的未经分割PCB 30区别开，PCB 30A与基片45一起形成了块结构82。加强板80由支承板部分50构成，不包括PCB。

图9A提供了横截面图，示出了图7探针卡的又一实施方式的细节，该实施方式使用柔性电缆连接器96从而去除图8A-8B的插入件32和PCB 30。图9A示出具有探针头的测试组件，该探针头由在一侧支撑探针16而在另一侧支撑用于与柔性电缆连接器96连接的一个或多个连接器92的基片45构成。与图8A-8B的探针卡组件类似，图9A中的块结构82包括由框架54、支架56和片簧56支撑的基片45。柔性电缆连接器组件96包括具有连接器94和98的柔性电缆95。附加于基片45的连接器92与成为柔性电缆连接器96一部分的连接器94相匹配。柔性电缆组件96可使用聚酰亚胺和铜的柔性电缆95，或者双绞线、带状电缆或应用于本领域的其它电缆组件。加强板80由具有开口110的支承板构成，柔性电缆连接器96穿过该开口，使柔性电缆连接器可在探针头装配后附加和去除。虽然示出了柔性电缆连接器，但可使用具有柔性布线线路的其它可插拔连接，包括弹簧针、线或压力连接以牢固地与探针头电连接。虽然可使用其它连接类型，但是柔性电缆连接器将用于描述下文引用的柔性电缆连接。

图9A中柔性电缆连接器96的连接器98可直接与测试头的相应连接器(未示出)匹配，也可通过如图9A所示的连接到测试头连接器的测试头接口109间接连接。所示的测试头接口109包括具有从连接器112到连接器114设置的水平布线113的PCB 115。连接器112被设置成用于连接到探针头组件的连接器98，而连接器114连接于相应的测试头连接器(未示出)。测试头接口109提供来自探针头组件的水平布线，其中探针卡的柔性电缆连接器96不容易与探针头连接器对准。虽然示出了测试头接口109，但是测试头接口不必具有设置在基片45中的一些水平布线，以及进一步通过弯曲电缆95以将线路水平布线到测试头连接器而设置的空间转换。

电缆95的柔性进一步允许去除图8A-8B的插入件32。电缆95的柔性允许探针头移动以便于校平，同时保持与空间变换器基片45的电接触。因为具有图8A-8B的配置，在图9A中为了提供空间变换器基片45的校平，销62被拧入支承板50的套筒中。与上述配置一样，平衡球66设置在校平销62和基片45之间。虽然未在图9A中示出，校平机构可包括在内以提供六个运动自由度{x，y，z，α，θ，

}，诸如通过使用参照图8A描述的机构，或者通过如上文引用的美国专利No.6,509,751和美国专利申请No.09/527,931所描述的通过推-拉动作使探针头弯曲。

图9B示出具有使用如图9A的柔性电缆连接器96的探针头的探针卡组件，但是该探针卡被更改成包括空间变换器校平机构、以及使多个空间变换器基片块有紧密间隔地在一起的支撑机构。单个支承板结构50被设置成支撑至少两个基片45₁和45₂，各个基片都支撑探针16。校平和支撑机构包括校平销120₁-120₅。连接于校平销120₁-120₅的用于校平和支撑的部件相对于校平销120₁示出，且包括螺母122、柱螺栓124和锁环126。柱螺栓124连接于基片45₁、并具有从校平销120₁所拧入的基片延伸的螺纹。校平销120₁包括攻有用于拧入柱螺栓124的螺纹的开口。校平销120₁还包括用于拧入螺母122的螺纹。旋转螺母122以调整校平销120₁的位置，这造成基片45₁在z方向上的移动。锁环126被拧入支承板50，以通过啮合自螺母延伸的凸边来固定螺母122。使用由锁环126固定的螺母122，基片45₁的推拉移动可通过旋转螺母122提供。这允许z、α和的调节。

图9B的块支撑机构通过去除对图9A的支架52、框架54和片簧56的需要来提供基片块45₁和45₂的紧密间隔。由校平销120i-120s提供的推-拉对准机构允许校平和支撑，并进一步使弯基片块伸直，而不像图9A的结构只提供推动作。对于块45₁，外围销120i和120₃用于校平，而中心销120₂包括在内以补偿基片块45j的任何弯曲。允许补偿弯曲的类似机构在上文引用的美国专利No.6,509,751和美国专利申请No.09/527,931中描述。虽然图9B的块支撑机构示出与多个基片块45₁和45₂一起使用，但是可预期该支撑机构的优点可设置仅具有一个块的探针卡。

图10A-10D示出图9B的支撑机构配置的其它实施方式，它们类似地允许探针卡中各块的紧密间隔。图10A是一实施方式的分解组件图，示出了螺母124被可移动地附加于框架、并用夹紧机构固定以允许{x，y，0}方向的对准。夹紧机构通过板127和螺钉125与分成两部分50_A和50_B的支承板相结合形成。螺钉125配合板50_B的螺纹，但与板50_A的宽松配合使板50_A在螺钉125拧紧之前如箭头所示地相对板50_B在x和y方向上移动。类似地，销120通过卡环126牢固地连接到板50_A，但可穿过板50_B自由地移动，从而板50A和基片45固定地相对彼此连接，但是可在x和y方向上移动直到拧紧螺钉125。

通过如图10B的横截面图所示地设置卡环126和螺母122，可做出类似的配置，以允许x-y平面仅使用单个支承板50。将卡环126制作得略大一点，从而使螺母122如箭头所示地在x和y平面上滑动，直到卡环126拧紧为止。还将支承板50中校平销的开口制作得稍大一点，以容许x和y方向的移动。

图10B还示出通过用螺母132代替柱螺栓124而对图9B的修改。然后销30从销120更改为具有外螺纹以允许销130拧入螺母132。虽然示为螺母132，但是由于它固定于基片45且不需要转动，因此它可形成为具有用于与销130啮合的内螺纹的圆柱。与图9B的配置类似，螺母122和锁环126被包括其中，以通过调节螺母122进行校平。

在图10C的实施方式中，通过用夹持元件136代替柱螺栓124更改图9B的配置。夹持元件136附加于基片45并具有拧入卡环138的内螺纹。卡环138啮合自销134延伸的凸边，以将凸边固定在夹持元件136中。销134的凸边能在夹持元件136与卡环138之间形成的腔内转动。因为螺栓134可能转动，所以销134包括拧入支承板50的螺纹，用于校平基片45，而非如图9B和10A所示地需要单独螺母122来校平。虽然销134的凸边被示为是平坦的，但是它可以是球形的，以更容易地允许螺栓134相对于夹持元件136的一些水平运动。与图9B相似，允许探针卡中块的紧密间隔的支撑机构的其它实施方式在上文引用的美国专利No.6,509,751和美国专利申请No.09/527,931中公开。

图10D通过增加柔性部分180以允许支撑销134的横向移动来改变图10C的配置。在一实施方式181中，柔性部分180通过在支撑销134中切出一个或多个缺口而形成，从而使支撑销134弯曲以横向移动基片45。在另一实施方式182中，柔性部分180由刚性的、但具有柔性的聚合物插入件形成。该聚合物插入件可攻有螺纹并拧入支撑销134的螺纹部分。由柔性部分180提供的横向移动可减缓应力，并允许基片45的一些横向运动。虽然通过图10B的配置示出，但柔性部分180可设置有根据本发明的其它支撑销配置，包括图10A或图9B。

图11示出如图9B横截面中所示的具有柔性电缆连接器的探针卡组件的部件以及测试头接口的立体图。该立体图示出分块基片45支撑探针和连接器92，用于连接到柔性电缆连接器96、支承板50和测试头接口106。柔性电缆连接器96通过支承板50中的开口110设置，一端连接于基片上的连接器92而另一端连接于测试头接口106上的连接器(未示出)，该连接器具有设置到其相对侧的连接器108的布线。测试头接口106具有对准销107，使其穿过支承板50和基片45的孔连接，并与支承板50隔开，必要时与支撑结构隔开间隙。

使用单个加强框50来安装四个基片块45。虽然示未有紧密间隔地在一起，但基片块45被分隔成支撑结构所需的程度。虽然未在图11中示出，但该支撑结构可包括图9B的支撑机构或图9A所示的框架或支撑架。在一实施方式中，测试头接口106可以是具有内部水平布线的PCB，该水平布线在必要时提供测试头接口中的“空间变换”。在另一实施方式中，测试头接口可包括在连接器之间具有垂直进给通孔的PCB。为了说明起见，示出了测试头连接器140，它包括用于与测试头接口106的相应连接器108连接的柔性电缆连接器阵列140。

图12A-C示出具有和不具有测试头接口PCB 106的图11探针卡配置的细节。不具有测试头接口PCB 106的探针卡在图12A中示出。所示探针卡包括具有校平销134₁和134₂的空间变换器基片45，如图10C所示，校平销具有拧穿支承板50的螺纹。连接器92附加在基片45上。柔性电缆连接器106由连接于基片45上连接器92的连接器94构成。连接器106也包括柔性电缆96和第二连接器98。第二连接器98则由支承板50支撑，并且可不附加于支承板50、或者通过诸如连接销或粘合材料的装置附加。如图所示，连接器98直接连接于测试头连接器140i，而无中间测试头接口。

与测试头接口106一起使用的探针卡在图12B中示出。所示探针卡包括具有校平销134₁和134₂的空间变换器基片45，且校平销具有拧穿支承板50的螺纹。两个柔性电缆连接器也在图12B中示出，与图12A类似，它们具有如图所示地由支承板50支撑的连接器终端98₁和98₂。测试头接口PCB 106则示为支撑两个连接器144₁和144₂以与相应连接器98₁和98₂连接。布线线路146设置在PCB 106内，以提供水平和垂直布线到连接器108₁和108₂。连接器108₁和108₂然后与相应的测试头连接器140₁和140₂配合。布线线路146被示为提供水平布线，以帮助与具有不同连接器间隔的测试头实现连接。然而，取决于设计要求，该水平布线可能并不必需。

图12C示出部件139_1-5可连接到探针卡组件和测试头接口PCB的部件的表面。为了说明可放置部件的可能表面，部件139₁和139₂被示为连接于空间变换器基片45的相反表面，部件139₃和139₅被示为连接于测试头接口PCB 106的任一表面(如果该表面如图12B地使用)，而部件139₄被示为连接于电缆95。所连接的部件可是分立的无源或有源部件，诸如部件139_1-4包括安装在表面上的电阻器、电容器、电压调节器、晶体管、处理器或者逻辑或混合信号IC。这些部件也可包括单独的子卡，诸如部件139₅中如图所示包括支撑多个分立部件171、由连接器172连接于PCB 106的子卡基片170。部件139_1-5可通过基片106和45以及柔性电缆95的一个或多个连接于内部信号或电源线。

与106类似的不同测试头接口可设置有不同的布线，以使单个探针卡配置以有限成本与多个测试头配置配合。在一实施方式中，测试头接口106被设置成包括围绕周边与典型探针卡上图4的连接器的配置粗略匹配的连接器，用来与典型的测试头配合。然而，通过将典型的测试头接口重新配置成具有置于中心以及围绕其周边的连接器，粗率地配合图11所示的配置，可除去传统的PCB布线。当测试头接口PCB中具有最小或没有布线线路时，迹线长度得以最小化、且信号和功率传送路径实现最佳。

当使用柔性电缆连接器96时，在本发明一实施方式中，测试头连接器可取决于是需要全部还是部分晶片连接器来重新定位。图13A-C示出可如何重新配置测试头柔性电缆连接器以快速允许全部或部分晶片测试。图13A示出为全晶片测试安排的柔性电缆连接器的配置。图13B则示出相同连接器在晶片上重新排列以允许单步地进行部分晶片测试、或分多步进行全晶片测试。图13C示出图13B的另一排列，用于部分和全部晶片测试。连接器上的阴影线示出测试头连接器可如何移动以使测试头电缆140的电缆长度和可能缠绕最小的方式在图13A的全晶片测试排列与部分测试配置之间切换。在由图13B的步骤A中的连接器142示出的第一方法中，一组连接器使得各个连接器移开以使阴影连接器插入或交错其间。在由图13B的步骤A中的连接器144示出的第二方法中，一组连接器分成两半，而另一组阴影连接器插入这两半之间。图13B示出步骤A和步骤B，任一步骤都可用于部分晶片测试，但是如果全晶片测试需要比图13A中更多的连接器，则测试可通过步骤A和步骤B分两步实现。图13C示出允许单步的部分晶片测试或分两步的全晶片测试的另一连接器排列。图13C中示出的连接器使用排列144从图13A重新排列，也可类似地像排列142一样交错。虽然示出两种排列方法，但是可使用其它排列，诸如两个、三个一组地交错等。类似地，虽然全晶片测试被示为分两步设置，但可设置附加步骤以测试较大晶片中的全部DUT。

在全部或部分晶片测试模式之间简便切换的能力使测试组件能通用地测试每个晶片上具有少量或大量DUT的各种晶片。作为示例，假设测试头具有DUT触点以使其能一次测试1024个DUT。如果晶片的DUT多于1024，则测试将以1/2晶片增量模式而非全晶片模式进行。通过这种排列，图13A的配置对少于1024个的DUT起作用，而图13A和13B对多于1024个的DUT起作用。期望移动测试头连接器以容易进行全、1/2、1/3、或1/4晶片测试，因为这样可将测试和布线资源更直接地置于DUT上，从而任一配置中的布线线路比具有不可重新配置连接器的较长电缆的配置短。

图14A-B示出可如何重新配置测试头连接器配置来容易地允许部分或全晶片测试、或者简单地重新配置以配合不同的探针头连接器。在图14A所示的一个实施方式中，测试头连接器支撑框145包括设置在插入柔性连接器140的管脚148的位置上的孔146，以将该连接器固定在不同位置。注意，在需要时管脚148和孔146可在支撑框145和柔性连接器140之间切换。支撑框145中的开口149使柔性电缆连接器140可移动至不同位置。连接器被示为与探针卡连接器108₁或108₂柔性配合，其中探测卡配置包括如图12B所示的PCB。如果未使用PCB，则柔性电缆连接器140可有选择地与图12A的配置中所示的连接器98配合。

在图14B所示的又一可选实施方式中，测试头连接器支撑框160包括轨道162，轨道上附加有柔性电缆连接器140的相应滑块164，从而允许移动到不同位置。较佳地，诸如止块(stop)、定位凹槽或锁紧螺钉的部件可用于使重新配置较快地实现，并可预期使测试头连接器容易一次重新配置的配合。止块166的使用在图14B中示出。

图15示出使用连接于测试头接口PCB 30B的柔性电缆连接器的图7探针卡组件支撑结构的另一实施方式，其中PCB 30B将信号路由到与图4类似的具有围绕其周边排列的连接器的常规测试头接口。图15包括图12B的结构部件，其中PCB30B与支承板50组合设置以形成加强结构80。在图15中，连接器98一端连接于附加在PCB 30B上的连接器98，而开口101穿过PCB 30B设置以使附加于连接器98的柔性电缆95穿过并弯曲，所以连接器98可附加于PCB连接器99。类似地，放大的开口103设置在支承板50中，以便柔性电缆95与连接器98和99连接。PCB 30B还包括便于支撑引脚134₁-134₂穿过的开口。柔性电缆95第二端的连接器94与附加在探针头基片45上的连接器92相连接，从而允许探针16与PCB 30B电连接。水平布线171则设置在PCB 30B中以将信号从连接器99路由到位于PCB30B周边的连接器109，如图16所示。

图16示出图15横截面中所示的具有包括PCB 30B的柔性电缆连接器的探针卡组件的立体图。图16的立体图示出具有与柔性电缆连接器(94-98)相连接的连接器92的四个经分割基片45。PCB 30B包括用于与柔性电缆连接器的第二端98相连接的连接器99。PCB 30B还包括便于柔性电缆95穿过的开口101。支承板50包括为柔性电缆95、电缆连接器98和PCB连接器99提供间隙的开口103。支承板50包括需要时为校平销提供附加刚性和支撑的辐条延伸107。辐条107为围绕PCB 30B周边的连接器109提供间隙。连接器109则与围绕常规测试头周边的连接器配合。PCB 30B则提供连接器99与周边连接器109之间的内部水平布线。具有辐条107的可能大块的支承板50控制刚性，解决层之间匹配的热膨胀系数(CTE)，并提供优于传统插入件和PCB架构的平整优势。

虽然本发明已进行了特别的描述，但是这仅仅是示教本领域普通技术人员如何实施和使用本发明。由于本发明的范围由所附权利要求书来限定，因此很多其它更改将落在本发明的范围内。

Claims (18)

1.一种探针卡组件，包括：

支撑探针元件的多个基片，所述探针元件构造成接触晶片，所述多个基片相对于彼此可重新定位；

支承板，所述支承板被构造成支承所述多个基片；

测试头接口PCB，具有在形成测试头的连接的一侧的第一连接器和在相对侧的第二连接器，所述第一连接器和所述第二连接器以内部线路互连；以及

作为柔性连接的柔性电缆组件，在一端电气连接到支撑所述探针元件的基片，而在另一端电气连接到所述测试头接口的第二连接器。

2.如权利要求1所述的探针卡组件，其特征在于，穿过PCB提供的所述内部线路包括水平布线线路。

3.一种用于测试晶片的组件，包括：

多个基片，各个所述基片支撑探针以与晶片上的焊垫电接触；

附连于所述基片以支撑所述基片的支承板，其中所述基片在所述支承板上相对于彼此可重新定位；

柔性电缆连接器，在第一端附连于所述基板而相对于所述探针，以电气连接到所述探针；以及

印刷电路板(PCB)，所述PCB具有在一侧以连接到测试头连接器的第一连接器，所述PCB还具有电气布线线路，所述线路将所述柔性电缆连接器的第二端连接到在所述PCB的相对侧的第二连接器。

4.如权利要求3所述的组件，其特征在于，还包括附连于所述PCB的子卡，所述PCB支撑连接于所述PCB的所述电气布线线路的分立电气部件。

5.一种用于测试晶片的组件，包括：

基片，具有支撑被配置成与晶片接触的触点元件的第一侧、以及附连有支撑件的第二侧；

支承板；

支撑销，穿过所述支承板而设置并附连于所述支撑件，所述支撑销相对于所述支承板是可调节的，以有选择地在所述基片上施加推力或拉力；以及有选择地允许和禁止所述基片相对于所述支承板的横向移动的夹紧机构。

6.如权利要求书5所述的组件，其特征在于，还包括：

螺母，拧入所述支撑销以相对于所述支承板来调节所述支撑销；以及用于可旋转地将所述螺母附连于所述支承板的装置。

7.如权利要求书5所述的组件，其特征在于：

所述支撑销通过拧入所述支承板来相对于所述支承板而可调节；以及

所述支撑件啮合所述支撑销，使所述支撑销在所述支撑件内旋转、同时所述支撑件相对于所述支承板而调节。

8.一种用于测试晶片的组件，包括：

基片，具有支撑被配置成与晶片接触的触点元件的第一侧、以及附连有支撑件的第二侧；

支承板；

支撑销，穿过所述支承板而设置并附连于所述支撑件，所述支撑销相对于所述支承板是可调节的，以有选择地在所述基片上施加推力或拉力；以及

允许横向定位所述基片的装置，其中所述允许横向定位所述基片的装置包括：

基准板；以及

夹具，包括夹板和螺钉，以将所述支承板附连于所述基准板，并在所述夹具固定所述支承板之前允许所述基片与所述支撑销相对于所述基准板横向移动。

9.如权利要求8所述的组件，其特征在于，允许横向定位的所述装置包括：

锁环，围绕所述支撑销设置，使所述支撑销与所述基片在所述锁环固定所述支撑销之前能横向移动。

10.如权利要求8所述的组件，其特征在于，允许横向定位的所述装置包括：

在支撑销中切出的缺口，使所述支撑销能弯曲以横向移动所述基片。

11.如权利要求8所述的组件，其特征在于，允许横向移动的所述装置包括：

柔性插入材料，设置在所述支撑销中，使所述基片横向移动。

12.如权利要求11所述的组件，其特征在于，所述柔性插入材料包括拧在所述支撑销的螺纹部分的聚合物。

13.一种测试器接口，包括：

支撑探针的基片：

柔性电缆连接器，在第一端电气连接到支撑探针的基片，而第二端连接到测试头连接器；以及

附连于所述基片的框架，诉述框架相对于所述基片可移动地支撑所述柔性电缆连接器的第一端，以便所述柔性电缆连接器的所述第一端易于从第一位置移动到至少一第二位置。

14.如权利要求13所述的测试器接口，其特征在于，所述连接器的第一端通过附连于框架的的轨道移动。

15.如权利要求13所述的测试器接口，其特征在于，所述连接器的第一端由插头定位。

16.如权利要求13所述的组件，其特征在于，所述连接器的第一端被设置在：

第一位置，其中第一晶片上的所有器件在所述多个基片与所述第一晶片的一次接触时被测试；以及

第二位置，其中第二晶片上的所有器件在所述多个基片与所述晶片的两次接触时被测试。

17.如权利要求13所述的组件，其特征在于，所述测试头连接器可插入设置在所述框架中的支架。

18.如权利要求13所述的组件，其特征在于，所述连接器的第一端被排列在所述第一位置的成对的诸行中，且所述成对的诸行连接器可重新定位为使所述成对的诸行连接器交错，以在所述第二位置实现单独的诸行。

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