CN107063655A - 万向架组件测试系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种万向架组件测试系统及方法，其态样提供一种万向架组件测试系统，包括：保护罩，附着至装设于万向架轴承内的晶圆探针卡的测试表面，其中，该保护罩包括自该晶圆探针卡的该测试表面向外取向的外表面；以及凹槽，延伸进入该保护罩的该外表面中并经成形以在其中匹配地接合负载单元端部。

Description

万向架组件测试系统及方法
技术领域
本文中所披露的发明主题涉及万向架组件测试系统及方法。更具体地说，本发明的态样涉及用以确定万向架组件系统内的晶圆探针卡的各种属性(包括例如该探针的万向架能力)的系统及方法。
背景技术
在半导体集成电路(integrated circuit；IC)芯片的倒装芯片制程中，使用互连结构例如焊料凸块来连接IC芯片与封装。为确定IC芯片的现场可行性，包括阵列式个别探针的探针卡可接触各该焊料凸块以建立电性连接，从而在将该晶圆切割及封装之前测试该晶圆内的电路。为适应该探针卡与晶圆之间的平面性的变化，可将该探针卡装设于万向架轴承内，该万向架轴承允许围绕并相对预定空间内的至少两个参考轴移动。美国专利7,084,651显示并说明一个用于探针卡的万向架轴承的例子。个别万向架轴承之间的变化性可影响测试的结果。具体地说，万向架组件的测试质量可基于此类轴承响应施加于该装置上的力及力矩进行移动的能力而变化。
发明内容
本发明的第一实施例提供一种万向架组件测试系统，该系统包括：保护罩，附着至装设于万向架轴承内的晶圆探针卡的测试表面，其中，该保护罩包括自该晶圆探针卡的该测试表面向外取向的外表面；以及凹槽，延伸进入该保护罩的该外表面中并经成形以在其中匹配地接合负载单元端部。
本发明的第二实施例提供一种万向架组件测试系统，该系统包括：负载单元端部，与晶圆探针卡的保护罩基本对齐，其中，该负载单元端部经配置以在该保护罩上施加力；位置传感器，可操作地耦接该保护罩的外表面并经配置以确定该外表面上的第一点与参考点之间的第一高度差；以及控制器，可操作地连接各该探针及该位置传感器，其中，该控制器基于该第一高度差测量该晶圆探针卡的平面性，并计算该保护罩上的该力与该晶圆探针卡的该平面性之间的相关性。
本发明的第三实施例提供一种用以测试万向架组件的方法，该方法包括：在附着至该万向架组件内的晶圆探针卡的保护罩的外表面上施加力；在所述施加该力期间测量该晶圆探针卡相对该万向架组件的平面性；以及计算该保护罩上的该力与该晶圆探针卡的该平面性之间的相关性。
附图说明
从下面参照附图所作的本发明的各种态样的详细说明将更容易理解本发明的这些及其它特征，该些附图显示本发明的各种实施例，其中：
图1显示将要通过传统探针测试的晶圆的侧视图。
图2显示与该晶圆接触并在万向架轴承内转动的该传统探针的侧视图。
图3显示依据本发明的实施例的万向架组件测试系统的侧视图。
图4显示依据本发明的实施例具有与力探针基本对齐的保护罩的万向架组件测试系统的侧视图。
图5显示依据本发明的实施例正被负载单元端部撞击的万向架组件测试系统的侧视图。
图6显示依据本发明的实施例具有力矩扳手的万向架组件测试系统的侧视图。
图7提供依据本发明的实施例的控制器的示意视图。
应当注意，本发明的附图并非按比例绘制。该些附图意图仅显示本发明的典型态样，因此不应当被认为限制本发明的范围。该些附图中，类似的附图标记表示该些附图之间类似的元件。
主要组件符号说明
10 万向架组件
12 焊料凸块
14 晶圆
16 晶圆探针卡
18、66 探针
20 万向架轴承
22 装置界面板
30、50 万向架组件测试系统
32 保护罩
34 测试表面
36 边缘
38 外表面
40 凹槽
52 负载单元端部
54 负载单元
56 长度可调节件
57 壳体
58 参考表面
60 平台
62 位置传感器
64 一个或多个平面传感器
68 力矩扳手
70 控制器
72 计算装置
74 PU(处理单元)
76 存储器
78 I/O(输入/输出)
80 I/O装置
82 储存系统
84 路径
88 万向架分析系统
90 模块
96 平面性数据
98 力数据
100 相关性
B、P、P’ 平面性
C 中心
E 平面性误差
F 力
S 高度差
S1、S2 高度差或参考线。
具体实施方式
本发明的实施例可提供例如通过确定万向架组件的万向架轴承(也被称为“球面轴承”)以及与其机械耦接的部件基于所施加的力而移动的能力来测试万向架轴承组件的系统及方法。万向架轴承是指针对部件的球窝接头(ball-and-socket)型设置，其中，该万向架轴承内的该部件可围绕两个轴枢转并相对其移动，从而提供预定义范围的三维移动。本发明的实施例可计算施加于晶圆探针卡的力与晶圆探针卡的所得平面性之间的相关性。本文中所使用的术语“力”可基于晶圆探针卡的预期用途以及/或者可应用实施例替代力矩、压力和/或其它机械输入。本发明的一个实施例中的测试系统可包括附着至装设于万向架轴承内的晶圆探针卡的测试表面的保护罩。该保护罩可包括自该晶圆探针卡的该测试表面向外取向的外表面。经成形以匹配地接合探针的凹槽可延伸进入该保护罩的该外表面中并可横向偏离该外表面的中心。
请参照图1，其显示传统的万向架组件10。本文中其它地方所述的本发明的实施例可操作于万向架组件10上，以评估其对接触位于晶圆14上的阵列式焊料凸块12的响应。万向架组件10可包括晶圆探针卡16，其上具有阵列式探针18。各探针18可经成形及设置以接触相应的焊料凸块12。另外，探针18可被设为导电接触，以提供与容置于晶圆探针卡16的内部内的电路的电性连接(未显示)，且晶圆探针卡16可通过柔性导线、弹簧针和/或经配置以在测试期间与晶圆探针卡16一起移动的其它方式与装置界面板22电性连接。探针18可被实施为例如通过焊料凸块12例如向晶圆14内的电路传输电流的电性接触。尽管探针18在图3至6中被显示为并在本文说明中被设为刚性探针，但本发明的实施例可应用于万向架组件10以测试其它类型探针，例如曲梁式和/或悬臂式探针。晶圆探针卡16可装设于万向架轴承20内，该万向架轴承相应可与装置界面板22机械耦接。所述在万向架轴承20内装设晶圆探针卡16可允许晶圆探针卡16基于外力在万向架轴承20内移动。尤其，焊料凸块12可接触探针18，以在晶圆探针卡16上施加万向架力(也被标识为“应力”)。
晶圆探针卡16可响应外力在万向架轴承20内移动，包括与晶圆14上的焊料凸块12接触。当万向架探针组件10及晶圆14被首次安装于测试系统(未显示)中时，由于机械容差以及热及机械应力，探针卡16可能不会与该晶圆完全平行。因此，一些探针18可先于其它探针18接触相应焊料凸块12。晶圆14与探针卡16之间的角度偏移的程度可例如由平面性误差E表示，对于具有约20毫米(mm)的焊料球阵列尺寸的晶圆14，该平面性误差的大小为例如约50微米(um)。万向架轴承20可通过用以相对装置界面板22为晶圆探针卡16提供可调节平面性的任意当前已知或以后开发的机械配置操作，例如球窝接头、滚动和/或球形轴承等。附图1至6中例示球形轴承。在图1的例子中，万向架轴承20可允许晶圆探针卡16于探针18接触焊料凸块12时移动，并因此机械地解决平面性误差E。
于静止时(也就是在万向架组件10接触焊料凸块12之前)，装置界面板22可具有基本平行于晶圆探针卡16的平面性B的平面性P。请参照图2，向下的力F可使万向架组件10与焊料凸块12接触。万向架组件10与焊料凸块12之间的接触可使晶圆探针卡16相对装置界面板22移动。基于例如物理特性(例如焊料凸块12的尺寸设定，晶圆14与晶圆探针卡16的初始取向的差别等)，晶圆探针卡16可于接触焊料凸块12时在万向架轴承20内移动一定的量。因此，装置界面板22的平面性可沿线P’取向，以使装置界面板22的平面性P’以角度差θ偏离晶圆探针卡16的平面性B。为确定各种探针卡组件10的可操作性，本发明的实施例可计算施加于探针18的力的大小与晶圆探针卡16相对装置界面板22的平面性(例如以角度差θ表示)之间的相关性。如果需要过量的力来将平面性从例如图1中所示的状态转变为图2中所示的状态，则图1的右侧上的焊料球可能被损坏。可从初始力、角度差以及焊料凸块12的刚性计算损坏量。在探针卡16被用于测试晶圆之前，本发明的实施例可测量力与探针卡16的角度。
请参照图3，依据本发明的实施例显示万向架组件测试系统30的侧视图(自图1及2垂直翻转)。万向架组件测试系统30可包括附着至晶圆探针卡16的测试表面34的保护罩32。测试表面34通常可被识别为探针18所处位置的晶圆探针卡16的外表面。保护罩32可由能够在结构上承受随着时间推移由外部装置施加的冲击力、力矩等的刚性材料组成，且在一个示例实施例中可由一种或多种金属、金属合金、塑料、复合材料等组成。作为附加或替代，保护罩32可具有与晶圆探针卡16相同的材料组成。例如通过位于测试表面34上的边缘36可将保护罩32机械地附着至测试表面34，以于晶圆探针卡16相对装置界面板22移动时，保护罩32相对晶圆探针卡16保持静止。边缘36可通过例如匹配地接合、机械耦接、定位销以及/或者任意其它当前已知或以后开发的机械耦接形式与晶圆探针卡16的测试表面34耦接。另外，边缘36可围绕探针18周向设置，以使保护罩32周向地包围晶圆探针卡16的探针18于其中。边缘36及罩32可为耦接的单独件或一体式。
保护罩32可包括自晶圆探针卡16的测试表面34朝外取向的外表面38。测试表面34与外表面38可大约平行于彼此取向，以使测试表面34的有角度朝向复制外表面38的有角度朝向。本文中所使用的关于特定数值(包括基数值的百分比)的术语“大约”可包括该特定数值或百分比的10个百分点内(也就是高于或低于)的所有值，以及/或者不会在修改值与列举值之间引起操作差异或实质操作差异的所有其它值。在两个表面具有“大约平行”的取向的情况下，该两个平面之间的角度差可小于例如约5度。术语大约也可包括本文中指定的其它特定值或范围。
凹槽40可延伸进入保护罩32的外表面38中，从而凹槽40可匹配地接合互补形状的部件或夹具。凹槽40可例如通过移除保护罩32的一部份形成，而不会形成完全的孔洞来暴露被保护罩32遮挡的一个或多个探针18。如图4中所示，凹槽40可以预定距离横向偏离外表面38的中心C，从而施加于凹槽40的向下力可使晶圆探针卡16及保护罩32在万向架轴承20内移动。不过，应当理解，在替代实施例中，凹槽40可与外表面38的中心C重合。该凹槽也可位于阵列式探针18的周边内侧的预定距离处。可具有不止一个凹槽40，以促进用同一保护罩32测试具有不同阵列尺寸的探针18。尽管在图3至6中显示为凹坑形式，但凹槽40可被设为任意当前已知或以后开发的凹口类型，以接合机械装置的静态或运动部件。例如，凹槽40可被设为窝(socket)，以接合球窝接头的球部件，以及/或者凹口，其经成形以匹配地接合一个或多个负载施加部件，如本文中所述。
施加于保护罩32(例如在凹槽40处)的力可使晶圆探针卡16及保护罩32在万向架轴承20内移动并且平面重定向。如本文中其它地方所述，在凹槽40处向保护罩32施加力可允许本发明的实施例计算晶圆探针卡16的平面性与所施加力之间的相关性，而不直接接触一个或多个探针18。更具体地说，保护罩32及凹槽40可允许各种部件在晶圆探针卡16上施加力、力矩，而不影响其电性部件(包括一个或多个探针18)的可操作性。保护罩32可整体或部分地由例如用以制造晶圆探针卡16和/或晶圆14(图1至2)的一种或多种相同材料组成。
请参照图4，其显示万向架组件测试系统50，该系统中包括晶圆探针卡16、万向架轴承20以及保护罩32。凹槽40可与负载单元端部52基本对齐，该负载单元端部机械耦接长度可调节件56。长度可调节件56经成形以在负载单元54上施加基本垂直的力，即使当改变平面性时罩32及负载单元端部52稍微侧向移动，或者是在测试期间负载单元端部52没有完全对齐凹槽40的情况下。如此，通过最大限度地降低任意偏心负载可提升测试精度。件56可容置于壳体57中，壳体57相应附着至负载单元54。在一个实施例中，件56的底部的外部直径与壳体57的外径基本相同，以标示件56相对参考表面58是否基本垂直延伸。
外表面38的凹槽40可与负载单元端部52基本对齐，不论各部件相对其它部件所处的位置。本文中所使用的术语“基本对齐”及其变体可指两个元件之间(例如凹槽40与负载单元端部52之间)的任意对齐，其中，通过基本沿一条轴移动，可使一个元件与另一个元件接触。如此，基本对齐可包括直接对齐和/或在该两个基本对齐的部件之间具有非实质性的横向偏移的对齐。负载单元端部52可具有与凹槽40的形状互补的形状，以于负载单元端部52以预定速度自负载单元54延伸时，凹槽40容置负载单元端部52于其中。凹槽40可包括例如倾斜侧壁，以接合负载单元端部52的有角度表面，从而解决凹槽40与负载单元端部52之间的任意横向位移。
长度可调节件56可被设为任意当前已知或以后开发的装置，以提供可变长度。例如，长度可调节件56可被实施为例如螺纹、线性致动器、压电致动器、气动致动器、伺服致动器、液压致动器、发动机驱动致动器，以及/或者用以调节部件长度的任意当前已知或以后开发的机制的其中一种或多种。尽管长度可调节件56可被用作负载单元端部52的驱动方式(例如通过与发动机或类似驱动机制耦接)，但长度可调节件可附加地或替代地作为调节机制以通过调节磨损及装配容差而允许件56与壳体57耦接。另外，弹簧(未显示)可将件56与壳体57耦接，从而当负载单元54不使用时，耦接于件56与壳体57之间的该弹簧可向上驱动件56进入壳体57中。另外，件56在与负载单元端部52相对的端部可与壳体57枢接，从而件56的部分(例如邻近负载单元端部52的部分)可在壳体57内以某种程度前后移动。件56所允许的在壳体57内的枢转运动量可部分依赖于件56相对壳体57的外径。
在本发明的实施例中，负载单元54的负载单元端部52可撞击凹槽40，以使晶圆探针卡16在万向架轴承20内移动。为测试晶圆探针卡16与万向架轴承20之间的该接合(例如量化万向架能力的大小)，装置界面板22可位于基本平坦、水平取向的参考表面58上。参考表面58可由任意可能的固体材料组成，以提供刚性、水平的参考平面，并在一个实施例中可由花岗石组成。参考表面58可由此提供平坦的参考区域，以测量晶圆探针卡16在万向架轴承20内的移动。参考表面58相应可位于外部环境例如测试区、室、位等的平台60上。平台60可为独立夹具或者可构成特定环境中的其它部件(例如集成测试组件)的部分。平台60可为三维定位平台，以在水平(例如X-Y)参考平面内将负载单元端部52与凹槽40对齐，沿轴Z的移动可用以通过负载单元54(例如透过负载单元端部52、件56以及壳体57)施加力。为在万向架组件测试系统50的部件之间提供较强的空间相关性，平台60与负载单元54可通过外部负载架(未显示)连接。
请一并参照图4及5，万向架组件测试系统50可包括可操作性地耦接保护罩32的位置传感器62。位置传感器62可确定例如外表面38上的第一点与空间中的参考点(例如参考表面58)之间的一个或多个高度差“S1”、“S2”，以标示沿一个坐标方向的晶圆探针卡16的平面性。位置传感器62可被实施为任意当前已知或以后开发的仪器，以相对水平参考平面(例如参考表面58)识别高度、位置等。例如，位置传感器可包括光传感器、电传感器、电子水平仪、磁传感器、激光传感器、电容传感器、角度传感器、一个或多个照相机，以及/或者其它类型传感器，以标示和/或基于输入以另外方式导出位置。在一个示例实施例中，位置传感器62可与两个平面传感器64通信(例如通过任意当前已知或以后开发的数据耦接类型，包括有线和/或无线数据连接)，耦接相应探针66。各探针66可被设置为与保护罩32的外表面38上的相应第一及第二点接触。
如图4中所示，各平面传感器64可与参考表面58耦接，以于晶圆探针卡16及保护罩32静止时，将传感器66校准于相应高度。于静止时，晶圆探针卡16及保护罩32可沿例如参考线S1呈水平平面状。保护罩32为静止及水平平面状可使各探针66具有大约相同的高度。如图5中所示，在保护罩32上施加力的负载单元端部52可使晶圆探针卡16及保护罩32在万向架轴承20内移动。晶圆探针卡16及保护罩32在万向架轴承20内的该移动可使保护罩32的外表面38具有偏转平面性(例如沿参考线S2延伸)。另外，在外表面38上的相应参考点处的探针66现在具有高度差“S”。平面传感器64可向位置传感器62传输标示探针66的位置的信号，该位置传感器可自所传输的数据推导高度差S的度量。在一个替代实施例中，平面传感器64仅测量当力增加时的高度变化以及平面性变化。作为附加或替代，平面传感器64可由单个光学或机械、角度或水平传感器替代。
请参照图6，本发明的实施例可包括替代装置，以在保护罩32上施加力。例如，作为负载单元54(图4至5)的附加或替代，万向架组件测试系统50的负载单元54可包括力矩扳手68，其经配置以在凹槽40处抓牢保护罩32。如此，力矩扳手68可围绕保护罩32的中心C在晶圆探针卡16上施加力矩，例如在页面的平面内垂直向上或向下以及/或者进或出页面的平面，以使晶圆探针卡16及保护罩32围绕中心C转动。通过力矩扳手68施加于保护罩32的该力矩可使晶圆探针卡16与力矩的大小成比例地在万向架轴承20内移动。力矩扳手68也可包括负载单元端部52的实施例，其经配置以接合保护罩32的凹槽40，且若适用，可通过沿预定方向移动保护罩32来施加力矩。如此，力矩扳手68可模拟晶圆探针卡16在单个平面内的万向架轴承20内的移动。
请一并参照图4至6，讨论测试万向架轴承20的性能的特征。无论用以在万向架轴承20内移动晶圆探针卡16及保护罩32的机制如何，本发明的实施例都可包括额外装置以确定晶圆探针卡16的运动与施加于其的机械力、力矩等之间的关系。例如，万向架组件测试系统50可包括控制器70，其通过任意当前已知或以后开发的连接(例如无线和/或有线数据耦接)与负载单元54及位置传感器62通信。控制器70可被实施为计算装置，其经配置以计算由负载单元54施加的力的大小(例如通过长度可调节件56和/或力矩扳手68的负载单元端部52)与所得高度差S(例如通过位置传感器62测量)之间的相关性。若负载单元54通过使用计算装置以及/或者控制器70的专用部件操作，则预定大小的力或力矩可作为原始数据被传输至控制器70。另外，平面传感器64可传输各探针66的位置以及/或者高度差S的记录值。接着，控制器70可以相应时间单位将自负载单元54传输的数据与来自位置传感器62的数据配对。然后，控制器70可确定施加于保护罩32的力与晶圆探针卡16的平面性之间的相关性。
请参照图7，其提供控制器70及其示例部件的示意图，以说明依据本发明的实施例的系统及方法。如本文中所述，依据实施例，控制器70可被设置为与负载单元54和/或位置传感器62通信。这样，控制器70可确定所施加的力与晶圆探针卡16(图3至6)及保护罩32的相应平面性之间的相关性。尽管图7中示例显示一个负载单元54及一个位置传感器62，但应当理解，如需要和/或适用，可使用多个负载单元54和/或位置传感器62。
所示控制器70包括计算装置72，其包括处理单元(processingunit；PU)74(例如一个或多个处理器)、存储器76(例如储存架构)、输入/输出(I/O)部件78、I/O装置80(例如一个或多个I/O界面和/或装置)、储存系统82以及通信路径84。一般来说，处理单元74执行程序代码，例如至少部分固定于存储器76中的万向架分析系统88。当执行程序代码时，处理单元74可处理数据，其可导致从/向存储器76以及/或者I/O装置80读取和/或写入转换数据，以供进一步处理。路径84提供计算装置72中的各部件之间的通信链路。I/O部件78可包括一个或多个人机I/O装置，其支持人或系统用户与计算装置72以及/或者一个或多个通信装置互动，以使一个或多个用户能够通过使用任意类型的通信链路与计算装置72通信。为此，万向架分析系统88可管理一组界面(例如一个或多个图形用户界面、应用程序界面等)，其使一个或多个用户能够与万向架分析系统88互动。另外，万向架分析系统88可通过使用任意解决方案管理数据(例如储存、检索、创建、操作、组织、呈现等)。
计算装置72可包括一个或多个计算装置，包括能够执行程序代码(例如安装于其上的万向架分析系统88)的专用计算制品(例如计算装置)。应当理解，本文中所使用的“程序代码”是指以任意语言、代码或符号表示的任意指令集，其使具有信息处理功能的计算装置直接地或在下列任意组合以后执行特定功能：(a)转换为另一种语言、代码或符号；(b)以不同材料形式复制；以及/或者(c)解压缩。这样，万向架分析系统88可被实施为系统软件和/或应用软件的任意组合。
另外，万向架分析系统88可通过使用一组模块90例如计算器、比较器、确定器等实施。在此情况下，各模块可使计算装置72能够执行由万向架分析系统88使用的一组任务并可独立于万向架分析系统88的其它部分开发和/或实施。一个或多个模块可在显示部件例如监控器上显示(例如通过图形、文本、声音和/或其组合)特定用户界面。当被固定于包括处理单元74的计算装置72的存储器76中时，各模块可模块化实施该功能的部件的相当一部分。无论如何，应当理解，两个或多个部件、模块和/或系统可共用它们的各自硬件和/或软件的其中一些/全部。另外，应当理解，本文中所述的功能的其中一些可不实施，或者可包括额外功能作为计算装置72的部分。
请一并参照图5及7，依据本发明的方法可包括在附着至晶圆探针卡16的保护罩32上(例如在横向偏离保护罩32的中心的凹槽40处)施加力(例如通过使用控制器70向负载单元54发信号)。所述在保护罩32上施加力可包括例如用负载单元端部52撞击凹槽32，用力矩扳手68在凹槽40处向保护罩32施加力矩(图6)等。接着，万向架分析系统88的模块90可将自位置传感器62接收的平面性数据96与力数据98(例如施加于保护罩32的以牛顿(N)为单位的力或以牛顿米(Nm)为单位的力矩的大小)配对，以推导施加于保护罩32的外表面38的力与保护罩32的所得平面性之间的相关性100。在一个示例实施例中，模块90也可计算保护罩32的外表面38上的一个或多个点与参考表面58之间的高度差S1、S2，以推导外表面38及晶圆探针卡16的平面性。
模块90也可基于所计算的相关性计算有关晶圆探针卡16和/或万向架轴承20的其它量。例如，模块90可基于所施加的力与晶圆探针卡16及保护罩32的所得平面性之间的相关性计算万向架轴承20的万向架能力(例如以每牛顿毫米数或每单位力的距离单位表示)。当晶圆探针卡16及保护罩32的平面性可被表示为力和/或力矩的函数时，万向架能力通常量化保护罩16在万向架轴承20内移动的能力。控制器70可显示或以另外方式向用户提供所计算的相关性和/或万向架能力，基于所计算的相关性通过使用负载单元54施加不同的力和/或力矩以进一步测试晶圆探针卡16等。
作为附加或替代，万向架分析系统88的模块90可基于例如所计算的相关性和/或万向架能力确定晶圆探针卡16是否满足性能标准。在一个示例实施例中，万向架能力可被表示为预测移动量，例如对位于离开晶圆探针卡16的中心约9毫米处的凹槽40施加50公斤(kg)负载导致约30微米的高度差。万向架组件10(图1至2)中的晶圆探针卡16的万向架能力可影响测试的质量，例如因为当晶圆探针卡16接触晶圆14(图1至2)时，足够的万向架能力可允许万向架组件10中的所有探针18接触相应的焊料凸块12(图1至2)。为确定万向架组件10是否会依据期望的水平移动，可接着将所计算的万向架能力和/或相关性100与预定性能标准(储存于例如存储器76和/或储存系统82内)比较。该性能标准可标示例如用晶圆探针卡16对焊料凸块12进行可接受的电性测试所需的最小相关性和/或万向架能力。请参照上述万向架能力的例子，约30微米的高度差对于阵列式焊料凸块12的一些组是可接受的，但对于设于其它晶圆14上的焊料凸块12阵列可能是不可接受的。如此，可自该焊料凸块阵列的尺寸、焊料凸块的数目、焊料凸块的硬度以及探针相对晶圆14与晶圆探针卡16之间的预期平面性误差E(图1)的位置推导该电性标准。也可自制造数据、过去的测试结果等开发标准。若已知焊料凸块的硬度及密度(例如通过先前的计算、测试等)，则可自平面性及力计算位于阵列的边缘的焊料凸块12的最大受压。针对一些焊料凸块12的最大受压和/或预期损伤也可被用作万向架性能标准。
当计算装置72包括多个计算装置时，各计算装置可在其上仅具有部分的万向架分析系统88(例如一个或多个模块)。不过，应当理解，计算装置72及万向架分析系统88仅是可执行本文中所述制程的各种可能等同计算机系统的代表。这样，在一些实施例中，计算装置72及万向架分析系统88所提供的功能可由包括具有或不具有程序代码的通用和/或专用硬件的任意组合的一个或多个计算装置至少部分地实施。在各实施例中，该硬件及程序代码(如包括)可分别通过使用标准工程及编程技术创建。
无论如何，当计算装置72包括多个计算装置时，该些计算装置可在任意类型的通信链路上通信。另外，当执行本文中所述的过程时，计算装置72可通过使用任意类型的通信链路与一个或多个其它计算机系统通信。在任何情况下，该通信链路可包括各种类型有线和/或无线链路的任意组合；包括一种或多种类型网络的任意组合；以及/或者使用各种类型传输技术及协议的任意组合。
本文中所使用的术语仅是出于说明特定实施例的目的，并非意图限制本发明。除非上下文中另外明确指出，否则本文中所使用的单数形式“一个”以及“该”也意图包括复数形式。另外，应当理解，术语“包括”用于本说明书中时表明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。
权利要求中的所有方式或步骤加功能元素的相应结构、材料、动作及等同意图包括结合具体请求保护的其它请求保护的元素执行该功能的任意结构、材料或动作。本发明的说明用于示例及说明目的，而非意图详尽无遗或限于所披露形式的披露。许多修改及变更将对于本领域的普通技术人员显而易见，而不背离本发明的范围及精神。实施例经选择及说明以最佳解释本发明的原理及实际应用，并使本领域的普通技术人员能够理解本发明针对不同的实施例具有适合所考虑的特定应用的不同变更。

Claims (20)

1.一种万向架组件测试系统，包括：
保护罩，附着至装设于万向架轴承内的晶圆探针卡的测试表面，其中，该保护罩包括自该晶圆探针卡的该测试表面向外取向的外表面；以及
凹槽，延伸进入该保护罩的该外表面中并经成形以在其中匹配地接合负载单元端部。
2.如权利要求1所述的万向架组件测试系统，其中，该凹槽横向偏离该外表面的中心并与该负载单元端部的位置基本对齐。
3.如权利要求1所述的万向架组件测试系统，还包括位置传感器，其可操作地耦接该保护罩并经配置以确定该外表面上的第一位置与第一参考点之间的第一高度差。
4.如权利要求3所述的万向架组件测试系统，还包括耦接该位置传感器并接触该外表面上的该第一位置的第一平面传感器，以及耦接该位置传感器并接触该外表面上的第二位置的第二平面传感器，其中，该位置传感器还经配置以确定该外表面的该第二位置与第二参考点之间的第二高度差。
5.如权利要求3所述的万向架组件测试系统，还包括控制器，其耦接该位置传感器并经配置以基于该第一高度差测量该晶圆探针卡的平面性。
6.如权利要求1所述的系统，其中，该晶圆探针卡的该测试表面包括位于其上的多个探针，各该多个探针位于该保护罩下面。
7.如权利要求6所述的万向架组件测试系统，其中，该保护罩包括将该保护罩附着至该晶圆探针卡的边缘，其中，该边缘横向包围该多个探针。
8.如权利要求1所述的万向架组件测试系统，其中，该保护罩的该外表面基本平行于该晶圆探针卡的该测试表面取向。
9.一种万向架组件测试系统，包括：
负载单元端部，与晶圆探针卡的保护罩基本对齐，其中，该负载单元端部经配置以在该保护罩上施加力；
位置传感器，可操作地耦接该保护罩的外表面并经配置以确定该外表面上的第一点与参考点之间的第一高度差；以及
控制器，可操作地连接各该探针及该位置传感器，其中，该控制器基于该第一高度差测量该晶圆探针卡的平面性，并计算该保护罩上的该力与该晶圆探针卡的该平面性之间的相关性。
10.如权利要求9所述的万向架组件测试系统，其中，该晶圆探针卡装设于万向架轴承内，以及其中，该控制器还基于该保护罩上的该力与该晶圆探针卡的该平面性之间的该相关性计算该万向架轴承的万向架能力。
11.如权利要求9所述的万向架组件测试系统，其中，该负载单元端部与延伸进入该保护罩的外表面中的凹槽基本对齐，该凹槽横向偏离该保护罩的该外表面的中心。
12.如权利要求10所述的万向架组件测试系统，其中，该负载单元端部经成形以匹配地接合该保护罩内的该凹槽。
13.如权利要求12所述的万向架组件测试系统，其中，该负载单元端部还包括位于壳体内的长度可调节件。
14.如权利要求9所述的万向架组件测试系统，其中，该负载单元端部耦接力矩扳手，以及其中，该控制器还经配置以基于该保护罩上的该力计算施加于该保护罩的力矩。
15.一种用以测试万向架组件的方法，该方法包括：
在附着至该万向架组件内的晶圆探针卡的保护罩的外表面上施加力；
在所述施加该力期间测量该晶圆探针卡相对该万向架组件的平面性；以及
计算该保护罩上的该力与该晶圆探针卡的该平面性之间的相关性。
16.如权利要求15所述的方法，还包括基于所计算的该保护罩上的该力与该晶圆探针卡的该平面性之间的相关性计算该万向架轴承的万向架能力。
17.如权利要求16所述的方法，还包括确定该万向架轴承的该万向架能力是否满足性能标准。
18.如权利要求15所述的方法，其中，所述在该保护罩的该外表面上施加该力包括用负载单元端部撞击延伸进入该外表面中的凹槽，该负载单元端部经成形以匹配地接合该凹槽，其中，该凹槽横向偏离该保护罩的中心。
19.如权利要求15所述的方法，其中，所述在该外表面保护罩上施加该力包括施加力矩于该保护罩的该外表面。
20.如权利要求15所述的方法，其中，所述测量该晶圆探针卡的该平面性包括计算该保护罩上的第一点与参考点之间的第一高度差。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10732202B2 (en) * 2016-03-29 2020-08-04 Globalfoundries Inc. Repairable rigid test probe card assembly
WO2018118075A1 (en) 2016-12-23 2018-06-28 Intel Corporation Fine pitch probe card methods and systems
JP7075725B2 (ja) * 2017-05-30 2022-05-26 株式会社日本マイクロニクス 電気的接続装置
US10775414B2 (en) * 2017-09-29 2020-09-15 Intel Corporation Low-profile gimbal platform for high-resolution in situ co-planarity adjustment
US11061068B2 (en) 2017-12-05 2021-07-13 Intel Corporation Multi-member test probe structure
US11204555B2 (en) 2017-12-28 2021-12-21 Intel Corporation Method and apparatus to develop lithographically defined high aspect ratio interconnects
US11073538B2 (en) 2018-01-03 2021-07-27 Intel Corporation Electrical testing apparatus with lateral movement of a probe support substrate
US10488438B2 (en) 2018-01-05 2019-11-26 Intel Corporation High density and fine pitch interconnect structures in an electric test apparatus
US11543454B2 (en) 2018-09-25 2023-01-03 Intel Corporation Double-beam test probe
US10935573B2 (en) 2018-09-28 2021-03-02 Intel Corporation Slip-plane MEMS probe for high-density and fine pitch interconnects
US11835549B2 (en) * 2022-01-26 2023-12-05 Advantest Test Solutions, Inc. Thermal array with gimbal features and enhanced thermal performance

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1409315A (zh) * 2001-09-19 2003-04-09 Tdk株式会社 磁头的引线导体部件、万向架组件及其测试和制造方法
US20060022685A1 (en) * 2004-07-28 2006-02-02 International Business Machines Corporation Probe card assembly
US20070069759A1 (en) * 2005-08-19 2007-03-29 Kla-Tencor Technologies Corp. Systems and Methods for Controlling Deposition of a Charge on a Wafer for Measurement of One or More Electrical Properties of the Wafer
CN1950669A (zh) * 2004-05-10 2007-04-18 皇家飞利浦电子股份有限公司 光学精密测量装置和方法
CN101099123A (zh) * 2005-01-10 2008-01-02 新科实业有限公司 短尾读写头万向架组件测试夹具

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5197339A (en) 1991-09-27 1993-03-30 Dana Corporation Device for measuring torque in a universal joint and method therefor
US7349223B2 (en) * 2000-05-23 2008-03-25 Nanonexus, Inc. Enhanced compliant probe card systems having improved planarity
US6960923B2 (en) * 2001-12-19 2005-11-01 Formfactor, Inc. Probe card covering system and method
US8466703B2 (en) * 2003-03-14 2013-06-18 Rudolph Technologies, Inc. Probe card analysis system and method
US7055875B2 (en) * 2003-07-11 2006-06-06 Asyst Technologies, Inc. Ultra low contact area end effector
US6924655B2 (en) * 2003-09-03 2005-08-02 Micron Technology, Inc. Probe card for use with microelectronic components, and methods for making same
US7843202B2 (en) * 2005-12-21 2010-11-30 Formfactor, Inc. Apparatus for testing devices
US20070176615A1 (en) * 2006-01-27 2007-08-02 Xandex, Inc. Active probe contact array management
US7629804B2 (en) * 2006-08-04 2009-12-08 Vertical Test Inc. Probe head assembly for use in testing multiple wafer die
US7746089B2 (en) * 2006-09-29 2010-06-29 Formfactor, Inc. Method and apparatus for indirect planarization
JP5450391B2 (ja) * 2007-05-15 2014-03-26 ロナルド・シー・シューバート ウェーハプローブ試験および検査システム
EP2762895B1 (en) * 2011-02-10 2016-10-19 Hysitron, Inc. Nanomechnical testing system
TW201400231A (zh) 2012-06-22 2014-01-01 Wang Xiang Entpr Co Ltd 接觸型定位量測裝置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1409315A (zh) * 2001-09-19 2003-04-09 Tdk株式会社 磁头的引线导体部件、万向架组件及其测试和制造方法
CN1950669A (zh) * 2004-05-10 2007-04-18 皇家飞利浦电子股份有限公司 光学精密测量装置和方法
US20060022685A1 (en) * 2004-07-28 2006-02-02 International Business Machines Corporation Probe card assembly
CN101099123A (zh) * 2005-01-10 2008-01-02 新科实业有限公司 短尾读写头万向架组件测试夹具
US20070069759A1 (en) * 2005-08-19 2007-03-29 Kla-Tencor Technologies Corp. Systems and Methods for Controlling Deposition of a Charge on a Wafer for Measurement of One or More Electrical Properties of the Wafer

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