JP2002500433A - 試験中の装置を調査し、測定装置に相互接続する複合スイッチングマトリックス - Google Patents

試験中の装置を調査し、測定装置に相互接続する複合スイッチングマトリックス

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JP2002500433A JP2000526825A JP2000526825A JP2002500433A JP 2002500433 A JP2002500433 A JP 2002500433A JP 2000526825 A JP2000526825 A JP 2000526825A JP 2000526825 A JP2000526825 A JP 2000526825A JP 2002500433 A JP2002500433 A JP 2002500433A
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    • G01R1/07385—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card with provisions for altering position, number or connection of probe tips; Adapting to differences in pitch using switching of signals between probe tips and test bed, i.e. the standard contact matrix which in its turn connects to the tester

Abstract

(57)【要約】 複合スイッチングマトリックス（３０）は、抵抗測定システム（２０）およびレーザ（２２）と協働し、抵抗（１２）を、これらが測定されている間に、予め決められた値にすばやく正確にトリミングする。前記複合スイッチングマトリックスをドライリードリレー（３４−８１，１０１−１６４）によって実現し、前記複合スイッチングマトリックスは、保護ありまたはなしで、２、３または４端子測定を実現するためにプローブあたりで必要なリレー接点の平均数を減らすプローブスイッチングマトリックス（９０−９７）および構成マトリックス（３２）を含む。さらに、前記別個のプローブスイッチングマトリックスおよび測定構成マトリックスは、前記測定のハイ側およびロウ側を有効に分離し、漂遊抵抗およびキャパシタンスの測定速度および精度への影響を低減する。切り替え可能接地構成（８２−８９）は、測定精度をさらに改善する。本発明の複合スイッチングマトリックスは、前記アレイにおける個々の抵抗の、０．１オーム以下から１００メガオーム以上まで変化する値を有する抵抗に適合している２、３および４端子測定構成による連続的な抵抗測定を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 技術分野 本発明は、電気試験および測定装置の分野に関係し、さらに特に、装置のアレ
イにおける個々の装置をこれらのレーザトリミング中に測定する試験プローブア
レイに測定装置を電気的に接続する複合スイッチングアレイに関係する。
【０００２】 発明の背景 電子回路小型化の継続する傾向は、無鉛化”チップ”キャパシタ、抵抗、コイ
ルおよび集積回路のような、回路ボード表面取り付け構成要素の急速な開発を導
いた。特に、チップ抵抗は、１．０ｍｍ×０．５ｍｍ（０．０４インチ×０．０
２インチ）から３．０ｍｍ×１．５ｍｍ（０．１２インチ×０．０６インチ）以
上まで変動するきわめて小型の薄膜抵抗である。チップ抵抗は、代表的に、４９
．５ｍｍ×６０ｍｍセラミック基板上に抵抗および接続パッドパターンを形成す
る抵抗ペースト材料のアレイをスクリーニングおよびファイヤリングすることに
よって製造される。
【０００３】 図１は、５８本の列１４と９２本の行１６とにおいて配置された５３３６個の
抵抗１２のアレイで覆われた代表的な先行技術の基板１０の拡大された一部を切
り取ったコーナ部分を示す。ファイヤリング後、抵抗１２の各々を予め決められ
た抵抗値にレーザトリミングする。次に、基板１０を切り込み線（点線で示す）
に沿って、個々のチップ抵抗および／またはチップ抵抗のグループに分割する。
【０００４】 基板１０のような代表的な基板において、列１４における抵抗１２は導電性パ
ッド１８によって端から端まで電気的に接続され、その結果、各々の列１４にお
ける抵抗１２は直列に電気的に接続される。しかしながら、行１６における抵抗
１２は近接して電気的に接続されない。
【０００５】 図２も参照し、レーザトリミング中、抵抗１２の行１６または列１４の全体は
スイッチングマトリックス１９に電気的に接続され、このスイッチングマトリッ
クス１９は抵抗１２を抵抗測定装置２０に一度に電気的に接触させ、この抵抗測
定装置２０はレーザ２２と協働して各々の連続的に接続された抵抗１２を予め決
められた抵抗値にトリミングする。抵抗１２への電気的な接続は、導電性パッド
１８Ａおよび１８Ｂをプローブ２４Ａおよび２４Ｂ（ひとまとめにして”プロー
ブ２４”）によって調べることによって行われる。
【０００６】 レーザトリミングは高速で正確な処理であり、１秒あたり１００個の抵抗をこ
れらの予め決められた値の５％以内に良好にトリミングすることができる。レー
ザトリミング精度はしばしば０．１％を越えることが要求され、前記予め決めら
れた抵抗値は、０．１オーム以下から１００メガオームまで変動するかもしれな
いため、スイッチングマトリックス１９は、代表的に０．１オームより小さいオ
ン抵抗と、きわめて高いオフ抵抗と、１０００００メガオームを越える絶縁抵抗
と、０．５ミリ秒より短い動作時間と、１．０ピコファラッドより小さい接点間
キャパシタンスとを有する”ドライリード”リレーを用いる。
【０００７】 抵抗のアレイをレーザトリミングする代表的なスイッチングマトリックス１９
は、数百個のリレーを必要とするかもしれず、これらの強力な電気的特性を考慮
しても、測定精度は低下するかもしれない。例えば、キャパシタンスまたは絶縁
抵抗は、多過ぎるリレー接点が試験中に前記抵抗と並列に接続されている場合、
許容し得ないレベルに増大するかもしれない。
【０００８】 当業者は、試験中の特定の抵抗を抵抗測定システム２０に相互接続する多くの
可能な方法があることを知っている。しかしながら、最も費用効果的な相互接続
技術は、試験中の抵抗の目標抵抗値に依存するかもしれない。一般的なルールと
して、きわめて低い抵抗値（０．１オームないし１００オーム程度）に関して、
４端子”ケルビン接続”測定が好適であり、中間の値（１００オーム程度ないし
１００キロオーム程度）に関して、直列の最小の追加抵抗を測定される抵抗に加
える２端子測定が好適であり、きわめて高い値（１００キロオームを越える）に
関して、３端子”保護付き”測定が好適である。もちろん、４端子保護付き測定
は、どのような抵抗値を測定するのにもおそらく最も正確である。
【０００９】 使用する測定構成を決定する一般的なルールには例外がある。抵抗のグループ
を相互接続し、全体的な測定抵抗レベルを、依然として４端子測定を必要とする
１００オームを越えて上昇させることができる。同様に、抵抗のグループを相互
接続し、全体的な測定抵抗レベルを、依然として３端子測定を必要とする１００
キロオームより低くすることができる。加えて、３端子測定は、通常の抵抗測定
値より低い値において、前記レーザによってトリミングされた導電性トリミング
破片によって生じる漏れ経路に対して保護することを必要とするかもしれない。
【００１０】 抵抗測定手段２０は、代表的に、試験中の抵抗に接続することができる７個の
端子を有する。これらを、ハイフォース（ＨＦ）、ハイセンス（ＨＳ）、ロウフ
ォース（ＬＦ）、ロウセンス（ＬＳ）、ガードフォース（ＧＦ）、ガードセンス
（ＧＳ）およびグランドまたは共通（ＣＯＭ）と呼ぶ。また、ＨＦおよびＨＳ端
子を、しばしば、”ハイ”端子と呼び、ＬＦおよびＬＳ端子を、しばしば、”ロ
ウ”端子と呼ぶ。フォースおよびセンス端子対を、一緒に、直接またはいくらか
許容しうる低抵抗を経て、試験中の抵抗に接続すべきである。高い測定精度およ
び速度を保証するために、使用する接続技術は、ハイおよびロウ端子間の漂遊抵
抗およびキャパシタンスを最小にすべきである。これらの漂遊抵抗およびキャパ
シタンスの悪影響を回避する１つの方法は、このような漂遊をハイおよびグラン
ド端子間、または、ロウおよびグランド端子間に有効に接続することによる。
【００１１】 スイッチングマトリックス１９のような先行技術のスイッチングマトリックス
は、代表的に、各プローブ２４に関して３個または６個のリレー接点を有する。
【００１２】 プローブあたり６接点のマトリックスにおいて、プローブ２４の各々は、前記
リレーの各々の一方の接点に接続し、他方の接点は、各々、ＨＦ、ＨＳ、ＬＦ、
ＬＳ、ＧＦおよびＧＳに接続する。このプローブあたり６接点のマトリックスは
、プローブ２４のいずれもが、必要とされるような、抵抗１２の一方の端との２
端子接続を形成でき、抵抗１２の一方の端とのケルビン接続の半分を形成でき、
または、ガードプローブ接続を形成できるため、完全な柔軟性を有する。
【００１３】 プローブあたり３接点のマトリックスにおいて、２種類のプローブが存在する
。双方の種類において、プローブ２４の各々は、前記リレーの各々の一方の接点
に接続する。第１種類において、他方の接点は、各々、ＨＦ、ＬＦおよびＧＦに
接続する。第２種類において、他方の接点は、各々、ＨＳ、ＬＳおよびＧＳに接
続する。前記フォースおよびセンス端子対は、抵抗が前記測定システムに接続さ
れる場合、一緒に接続されるため、前記プローブあたり６および３接点のマトリ
ックスは、試験中の抵抗１２の両端間に接続された漂遊抵抗またはキャパシタン
スの影響に関して、電気的に等価である。
【００１４】 所定の数のプローブに関して、前記プローブあたり３接点のマトリックスは、
一緒に接続された２個のプローブが各抵抗１２の各々の端において必要なため、
前記プローブあたり６接点のマトリックスと同じ位多くの抵抗に接続することは
できない。しかしながら、前記プローブあたり３接点のマトリックスを、リレー
あたり２対の接点を有するリレーを用いて実現することができる。一方のリレー
の対を、前記センス端子をあるプローブに切り替えるのに使用し、他方のリレー
の対を、前記フォース端子を他のプローブに切り替えるのに使用する。
【００１５】 先行技術のスイッチングマトリックスにおいて使用されるいくつかのリレーは
、リレーコイルとドライリード接点との間に接地された内部シールドを用いる。
これらのようなシールドは、前記リレーコイルと接点との間の望ましくない結合
を低減し、開接点間抵抗を有効に増大させ、漂遊信号電流が接点から接点でなく
接点からシールドに流れるため、接点間結合を低減させる。
【００１６】 前記漂遊抵抗およびキャパシタンスの影響をさらに減らすために、スイッチン
グマトリックスを、しばしば、バンクスイッチングリレーを用いて前記測定シス
テムを使用されていないリレーから遮断することによってグループまたはバンク
に分割する。
【００１７】 しかしながら、上述したスイッチマトリックスのいずれも、常に増大している
抵抗アレイトリミング要求を経済的に満たすことができない。例えば、抵抗測定
システム２０を１９２個のプローブを経て４８または９６個の抵抗１２に２、３
および４端子測定構成において経済的に接続することができるスイッチングマト
リックスが必要である。前記完全に柔軟な先行技術のプローブあたり６接点のマ
トリックスは、高価なバンク切り替えに頼ることなく、１１５２（６×１９２）
接点（１１５２個の単独接点または５７６個の二重接続リレー）を必要とする。
前記先行技術のプローブあたり３接点のマトリックスは、９６個の抵抗要求を満
たさない。
【００１８】 各プローブがハイおよびロウ端子に接続された接点を有するため、試験中の抵
抗の両端間に接続すべき多くの開接点の漂遊キャパシタンスおよび抵抗に関して
、測定速度、精度および信号対ノイズ比において重大な低下を招くおそれがある
。内部リレーシールドを使用することにより、この問題は軽減するが、追加の費
用が掛かる。駆動されたガード端子を、使用されていないプローブの必要性と同
じくらい多くに接続することにより、大部分の漏れ問題は除去されるが、多くの
リレーの同時動作を必要とし、これは出力消費を増大させる。
【００１９】 したがって、９０個を越える抵抗のアレイにおける選択された抵抗を抵抗測定
システムに、１分あたり１０００個のトランジスタを越える率において、前記測
定システムに直接接続された１個の抵抗を測定するのと比べて抵抗測定性能を低
下させることなく接続する安価なプローブスイッチングマトリックスが必要であ
る。
【００２０】 発明の要約 したがって本発明の目的は、装置の集合を測定システムにおける端子の集合に
相互接続する複合スイッチングマトリックス装置を提供することであり、このマ
トリックス装置は、前記装置の集合に接触するプローブの集合と、前記プローブ
の集合をマトリクス間導体の集合に選択的に相互接続するプローブマトリックス
リレーの集合と、前記測定システムにおける端子の集合を前記マトリックス間導
体の集合に選択的に相互接続する構成マトリックスリレーの集合とを具える。
【００２１】 本発明の複合スイッチングマトリックスの好適実施形態は、抵抗測定装置およ
びレーザと協働して動作し、抵抗を予め決められた値にこれらが測定されている
間に迅速かつ正確にトリミングする。この複合スイッチングマトリックスを、ド
ライリードリレーによって実現し、この複合スイッチングマトリックスは、保護
ありまたはなしの２、３および４端子測定を実現するプローブあたりに必要なリ
レー接点の平均数を減少させるプローブスイッチングマトリックスおよび構成マ
トリックスを含む。さらに、分離したプローブスイッチングマトリックスおよび
測定構成マトリックスは、前記測定のハイおよびロウ側を有効に分離し、測定速
度および精度における漂遊抵抗およびキャパシタンスの影響を低減する。切り替
え可能な接地構成は、さらに、測定精度を改善する。本発明の複合スイッチング
マトリックスは、前記アレイにおける個々の抵抗の、０．１オーム以下から１０
０メガオーム以上まで変動する値を有する抵抗に適合した２、３および４端子測
定構成による連続的な抵抗測定を可能にする。
【００２２】 本発明の利点は、試験中の装置のアレイをパラメータ測定装置に柔軟に相互接
続することである。
【００２３】 本発明の他の利点は、このようなパラメータ測定システムの測定速度、精度お
よび信号対ノイズ比を改善することである。
【００２４】 本発明のさらに他の利点は、９０個より多い抵抗のアレイにおける抵抗を、レ
ーザトリミングシステムの一部である抵抗測定装置に別個に接続することである
。
【００２５】 本発明の依然として他の利点は、９０個より多い抵抗のアレイにおける抵抗を
、２、３または４端子測定を行う抵抗測定装置に別個に接続することである。
【００２６】 本発明の追加の目的および利点は、添付した図面の参照と共に進めるこれらの
好適実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００２７】 好適実施形態の詳細な説明 図３は、本発明の好適実施形態を示し、この実施形態において、複合スイッチ
ングマトリックス３０は、９６の２端子測定または４８の４端子測定を１９２本
のプローブで行うために、４４０個の単独接点リレーのみを必要とする。本発明
による減った数のリレーは、確実性を増加させ、費用を低減し、測定精度を保つ
。
【００２８】 複合スイッチングマトリックス３０は、構成マトリックス３２を含み、この構
成マトリックス３２において、ドライリード構成リレー３４ないし８９が、抵抗
測定装置２０の端子を、マトリックス間導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇおよび
Ｈを経て、プローブマトリックス９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６お
よび９７のような１つ以上のプローブマトリックスに電気的に相互接続する。性
能および構成柔軟性を強調するために、好適には、別個の回路ボードにおける前
記プローブマトリックスの対をグループ化する。特に、プローブマトリックス９
０および９３と、９１および９２と、９４および９７と、９５および９６とを、
４つの回路ボード（図示せず）においてグループ化する。これら４つのプローブ
マトリックスを、ここで、単にこれらの電気的な相互接続を明白にするために８
個のマトリックスとして示す。プローブマトリックス９０ないし９７は、マトリ
ックス間導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、ＧおよびＨを、プローブカードコネクタ
１７０および１７２を経て、プローブ２４を乗せ、位置付けるプローブカード２
４に電気的に相互接続するプローブリレー１０１ないし１６４を含む。複合スイ
ッチングマトリックス３０は、プローブ２４のいずれをも、抵抗測定システム２
０における端子のいずれもに電気的に接続することができる。（今後、プローブ
２４の各々を、例えば、プローブＰ１２５、プローブＰ１０９、プローブＰ１１
６およびプローブＰ１４０のような、その最も密接に関係するプローブアレイ識
別番号と同じ添え数字が続く文字”Ｐ”によって識別する。）
【００２９】 この好適実施形態において、プローブ２４の各々を二個のプローブリレーに電
気的に接続し、例えば、プローブＰ１２５をプローブマトリックス９１のプロー
ブリレー１１７および１２５に接続する。各プローブリレーを、前記マトリック
ス間導体の１つに電気的に接続し、例えば、プローブアレイ１１７は、制御信号
（図示せず）によって活性化された場合、プローブＰ１２５とマトリックス間導
体Ｃとの間の電気的接続部を形成する。今度は、各マトリックス間導体を、構成
リレーのグループに電気的に接続し、例えば、マトリックス間導体Ｃを、構成リ
レー４６ないし５１に電気的に接続し、各構成リレーを、端子バスＩ、Ｊ、Ｋ、
Ｌ、ＭおよびＮの１つに電気的に接続し、例えば、構成リレー３７、４３、４９
、５５、６１、６７、７３および７９を端子バスＬに電気的に接続する。構成リ
レー３４ないし８９を制御信号（図示せず）によって活性化し、マトリックス間
導体ＡないしＨを端子バスＩないしＮに選択的に接続する。端子バスＩないしＮ
を抵抗測定装置２０の個々の端子ＨＳ、ＨＦ、ＧＳ、ＧＦ、ＬＳおよびＬＦに電
気的に接続する。
【００３０】 図２の参照と共に説明したように、抵抗測定システム２０は、ＣＯＭ端子も含
み、このＣＯＭ端子は、構成リレー８２ないし８５を経て個々の端子バスＩ、Ｊ
、ＭおよびＮに電気的に接続できる。測定精度を増すために、ＨＦおよびＨＳ端
子を、構成リレー８２および８３を作動し、構成リレー８８および８９を開くこ
とによって、マトリックス間導体ＡないしＤから電気的に絶縁することができる
。これは、マトリックス間導体ＡないしＤに関係する端子バスＩおよびＪの左部
分を接地し、端子ＨＳおよびＨＦを端子バスＩおよびＪの左部分から遮断し、端
子ＨＳおよびＨＦをマトリックス間導体ＥおよびＨとの電気的接続に制限する。
【００３１】 同様に、ＬＳおよびＬＦ端子を、構成リレー８４および８５を作動し、構成リ
レー８６および８７を開くことによって、マトリックス間導体ＥないしＨから電
気的に絶縁することができる。これは、マトリックス間導体ＥないしＨに関係す
る端子バスＭおよびＮの右部分を接地し、ＬＳおよびＬＦを端子バスＭおよびＮ
の右部分から遮断し、端子ＬＳおよびＬＦをマトリックス間導体ＡないしＤとの
電気的接続に制限する。
【００３２】 本発明に用いる構成リレーおよびプローブリレーは、内部シールドを持たない
。しかしながら、これらを、内部コイル層、すなわち、ドライリード接点に最も
近い層を前記ＣＯＭ端子またはグランドに接続した層巻線コイルによって作動す
る。したがって、前記リレーが作動していない場合、前記コイルはシールドとし
て働き、前記リレーが作動している場合、ある程度のリレーが活性化する電圧ま
たは電流が前記ドライリード接点に結合するかもしれないが、この結合の量は、
前記接地された内部コイル層によって最小化される。
【００３３】 例 図４は、１００オーム程度から１００キロオーム程度まで変化する適度な抵抗
値を有する抵抗のアレイを調査および測定するのに好適な２端子抵抗測定構成に
おける複合スイッチングマトリックス３０を示す。構成マトリックス３２を、端
子ＬＳおよびＬＦをマトリックス間導体ＡないしＤに電気的に接続する構成リレ
ー３９、４４、５１および５６を作動し、端子ＨＳおよびＨＦをマトリックス間
導体ＥないしＨに電気的に接続する構成リレー５９、６４、７１および７６を作
動することによってこの構成に設定する。ＧＳおよびＧＦ端子は、この２端子抵
抗測定構成において使用しない。
【００３４】 測定精度を増すために、ＨＦおよびＨＳ端子を、構成リレー８２および８３を
作動し、構成リレー８８および８９を開くことによって、マトリックス間導体Ａ
ないしＤから絶縁し、ＬＳおよびＬＦ端子を、構成リレー８４および８５を作動
し、構成リレー８６および８７を開くことによって、マトリックス間導体Ａない
しＤから絶縁する。
【００３５】 この２端子構成において、プローブ２４を、プローブ２４の各々の向かい合う
対が単独の抵抗１２の単独の１つと接触するように間隔をあける。例えば、図４
は、抵抗１２Ａ、１２Ｂ、．．．ないし１２Ｎを示し、この図において、抵抗１
２ＡをプローブＰ１２５およびＰ１４９によって調査し、抵抗１２Ｎをプローブ
Ｐ１１６およびＰ１４０によって調査する。
【００３６】 例としての抵抗１２Ａの２端子抵抗測定を、予め決められた量の測定電流を端
子ＨＦから構成リレー７１およびプローブリレー１４９を経てプローブＰ１４９
に加える抵抗測定システム２０によって行う。前記測定電流は、抵抗１２Ａを経
てプローブＰ１２５に流れ、プローブリレー１１７および構成リレー５１を経て
端子ＬＦに戻る。抵抗１２Ａを流れる測定電流は、プローブＰ１２５およびＰ１
４９の両端間に、端子ＨＳおよびＬＳにおいて以下の通り感知される測定電圧を
発生させる。プローブＰ１４９を、端子ＨＳにプローブリレー１５７および構成
リレー７６を経て電気的に接続し、プローブＰ１２５を、端子ＬＳにプローブリ
レー１２５および構成リレー５６を経て電気的に接続する。プローブＰ１２５お
よびＰ１４９の０．２オーム程度の接触抵抗は、抵抗１２Ａの適度な抵抗と比べ
て小さいため、前記プローブを流れる測定電流によって生じる電圧降下誤差を無
視することができ、または、単純なオフセットで補償することができる。
【００３７】 図５は、１００キロオームより大きい高抵抗値を有する抵抗のアレイを調査お
よび測定するのに適した３端子抵抗測定構成における複合スイッチングマトリッ
クス３０を示す。構成マトリックス３２を、ロウ端子およびマトリックス間導体
ＡおよびＣと一緒に電気的に接続する構成リレー３８、３９、５０および５１を
作動し、ハイ端子およびマトリックス間導体ＥおよびＧと一緒に電気的に接続す
る構成リレー４２、４３、５４、５５、６６、６７、７８および７９を作動し、
前記ガード端子と一緒に電気的に接続し、仮想グランドガード電圧をマトリック
ス間導体Ｂ、Ｄ、ＦおよびＨに印加する構成リレー４２、４３、５４、５５、６
６、６７、７８および７９を作動することによって、この構成に設定する。
【００３８】 測定精度を増すために、前記ハイ端子を、構成リレー８２および８３を作動し
、構成リレー８８および８９を開くことによって、マトリックス間導体Ａないし
Ｄから絶縁し、前記ロウ端子を、構成リレー８４および８５を作動し、構成リレ
ー８６および８７を開くことによって、マトリックス間導体ＥないしＨから絶縁
する。
【００３９】 前記３端子構成において、プローブ２４を、プローブ２４の各々の向かい合う
対が抵抗１２の単独の１つに接触するように間隔を開ける。例えば、図５は、抵
抗１２Ａ、１２Ｂ、．．．ないし１２Ｎを示し、この図において、抵抗１２Ａを
プローブＰ１２５およびＰ１４９によって調査し、抵抗１２ＮをプローブＰ１１
６およびＰ１４０によって調査する。
【００４０】 例としての抵抗１２Ａの３端子抵抗測定を、予め決められた高さの測定電圧を
抵抗１２Ａの両端間に印可し、これらに流れる結果として生じる測定電流を感知
する抵抗測定システム２０によって行う。前記測定電圧は、端子ＨＦおよびＬＦ
の両端間に印可され、抵抗１２Ａへ、端子ＬＦから、構成リレー５１、プローブ
リレー１１７を通って伝えられ、端子ＬＦから、構成リレー５１、プローブリレ
ー１１７を通ってプローブＰ１２５に伝えられる。端子ＨＦおよびＨＳを、前記
仮想接地電位における構成リレー５８、５９、７０および７１と、端子ＬＦおよ
びＬＳとによって一緒に電気的に接続し、構成リレー３８、３９、５０および５
１によって一緒に電気的に接続する。抵抗１２Ａの両端間の予め決められた測定
電圧は、測定電流を生じ、端子ＬＦに流し、この測定電流を抵抗測定システム２
０が測定された抵抗値に変換する。
【００４１】 抵抗１２Ａが高い抵抗値を有するため、前記測定電流はきわめて小さいかもし
れず、より小さい、しかし、前記測定電流の無視できない部分が、例えば、抵抗
１２Ａおよび１２Ｂ間と、プローブマトリックス９１および９２におけるプロー
ブに関係する配線とこれらの関係する接地面との間とに形成されるロウ側漏れ電
流経路ＲＬを流れる漏れ電流としてそれるかも知れない。
【００４２】 漏れ電流の影響を低減または除去するために、端子ＧＦによって発生され、マ
トリックス間導体Ｂ、Ｄ、ＦおよびＨに接続される仮想グランドガード電圧を、
プローブリレー１０９および１４１を経て、抵抗１２Ｂにおける個々のプローブ
Ｐ１０９およびＰ１３３に結合する。前記ガード電圧が抵抗１２Ａのロウ側と同
じまたはほぼ同じ電位であるため、きわめて小さい漏れ電流しか、前記ロウ側漏
れ抵抗を流れることができない。
【００４３】 同様に、前記接点抵抗と、プローブリレー１１７および１４９とプローブＰ１
２５およびＰ１４９とに関係する配線とを流れる前記測定電流のため、小さい電
圧降下誤差しか生じなくてすむ。しかしながら、前記結合された抵抗が約２．５
オームより小さく、これは、レジスタ１２Ａの１００キロオームより大きい抵抗
に比べてきわめて小さいため、前記電圧降下誤差を無視できる。
【００４４】 図５に示す３端子構成は、ロウ側プローブ２４のいずれもを前記ロウまたはガ
ード端子に接続することを可能にし、ハイ側プローブ２４のいずれもを前記ハイ
またはガード端子に接続することを可能にする。
【００４５】 図６は、０．１オーム程度から１００オーム程度まで変化する低抵抗値を有す
る抵抗のアレイを調査および測定するのに好適な４端子抵抗測定構成における複
合スイッチングマトリックスを示す。構成マトリックスを、個々の端子ＬＳ、Ｌ
Ｆ、ＨＦおよびＨＳを個々のマトリックス間導体Ａ、Ｃ、ＥおよびＧに電気的に
接続する構成リレー３８、５１、５９および７０を作動し、端子ＧＳをマトリッ
クス間導体ＢおよびＨに電気的に接続する構成リレー４２および７８を作動し、
端子ＧＦをマトリックス間導体ＤおよびＦに電気的に接続する構成リレー５５お
よび６７を作動することによって、この構成に設定する。
【００４６】 この４端子構成において、プローブ２４を、プローブ２４の２つの隣接する対
が抵抗１２の単独の１個に接触するように間隔を開ける。例えば、図６は、抵抗
１２Ａ、１２Ｂ、．．．ないし１２Ｎを具え、この図において、抵抗１２Ａをプ
ローブＰ１２５、Ｐ１４９、Ｐ１０９およびＰ１３３によって調査し、抵抗１２
ＮをプローブＰ１３２、Ｐ１５６、Ｐ１１６およびＰ１４０によって調査する。
もちろん、隣接しなくてもよいプローブ、種々のプローブ間隔、または、プロー
ブの組み合わせを、抵抗アレイサイズおよび構成に適合させることができる。
【００４７】 例としての抵抗１２Ａの４端子抵抗測定を、予め決められた大きさの測定電流
を端子ＨＦから構成リレー５９およびプローブリレー１３３を経てプローブＰ１
３３に流す抵抗測定システム２０によって行う。前記測定電流は、抵抗１２Ａを
通ってプローブＰ１２５に流れ、プローブリレー１１７および構成リレー５１を
経て端子ＬＦに戻る。抵抗１２Ａを流れる前記測定電流は、プローブＰ１０９お
よびＰ１４９の両端間に、以下のようにハイインピーダンス（小電流が流れる）
端子ＨＳおよびＬＳによって検知される測定電圧を生じる。プローブＰ１４９を
プローブリレー１４９および構成リレー７０を経て端子ＨＳに電気的に接続し、
プローブＰ１０９をプローブリレー１０１および構成リレー３８を経て端子ＬＳ
に電気的に接続する。前記測定電流は、プローブＰ１３３およびＰ１２５を流れ
、プローブＰ１０９およびＰ１４９は、前記測定電圧を、検知されるどのような
意味のある電流も流すことなく検知するため、端子ＨＳおよびＬＳにおける前記
測定電圧は、プローブに、コネクタに、または、配線に関係する抵抗によって変
化しない。
【００４８】 図６に示す４端子構成は、抵抗２４のいずれもに対する４端子接続を形成し、
プローブ２４の１つによるガード電圧の感知を行い、図５の参照と共に説明した
ようにプローブ２４の異なる１つ以上によってガード電圧を引き出すのに好適で
ある。
【００４９】 図４、５および６の参照と共に説明した抵抗測定構成は、大部分のチップ抵抗
トリミングおよび同様の用途に好適であり、構成マトリックス３２が、前記アレ
イにおける異なった抵抗のトリミング中に変化しなくてもよいため、構成リレー
動作寿命が最長になるのが利点である。さらに、プローブリレーは、どんなとき
において調査されている抵抗の各グループに関しても１度または２度の平均にお
いて作動する。
【００５０】 １４個以上のプローブを用いるスイッチングマトリックスに関して、複合スイ
ッチングマトリックス３０は、慣例的なプローブあたり６接点のスイッチングマ
トリックスに比べてより少ないリレーを使用し、大部分の抵抗値に関する高精度
測定を急速に行うスイッチング柔軟性を有するため、さらに有利である。さらに
、プローブアレイは、何時において調査されている抵抗の各グループに関しても
平均１回または２回において作動する。もちろん、複合スイッチングマトリック
ス３０は、基板上に形成された同様のチップ抵抗のアレイをレーザトリミングす
るのに特に有利である。
【００５１】 図７および８は、プローブカードコネクタ１７０および１７２をプローブの各
々の行２４Ｌおよび２４Ｒに電気的に接続し、基板１０における抵抗１２のプロ
ーブ接触導体パッド１８の関連する対面対を配置した、プローブカード１７４の
好適な物理的配置を示す。プローブカード１７４は、レーザービーム１８２を抵
抗１２と交差するように向け、これらをこれらの予め決められた値にトリミング
することを可能にする、プローブの行２４Ｌおよび２４Ｒの上方に位置する開口
部１８０を含む。
【００５２】 抵抗あたり４端子の構成を図８において示すが、他の構成が、図４および５の
参照と共に説明したように可能である。
【００５３】 漏れ電流およびプローブカードキャパシタンスの影響を、複合スイッチングマ
トリックス３０が、前記ロウおよびガード端子をプローブ２４Ｌに電気的に接続
し、前記ハイおよびガード端子をプローブ２４Ｒに電気的に接続するように配置
することによって最小にすることができる。
【００５４】 当業者は、本発明の一部を、上述した実行とは異なって実行してもよいことを
認識するであろう。例えば、複合スイッチングマトリックス３０を、上述した例
において説明したものと異なった用途において使用するように構成してもよい。
プローブ２４Ｋおよび２４Ｒのいずれもをハイまたはロウ端子に接続することが
でき、それによって、試験中の抵抗の両端間におけるある程度のリレーキャパシ
タンスに接続することができ、より低い値の抵抗を測定するようないくつかの用
途において許容しうる。前記例は、接続されていない隣接する行における抵抗の
調査を示すが、接続された隣接する列における抵抗の調査が可能であり、隠され
たノード構成における抵抗を測定するのにも使用することができる。他の変形例
において、ある列の抵抗をプローブ２４Ｌによって測定することができ、他の列
の抵抗をプローブ２４Ｒによって測定することができる。さらに、本発明は、抵
抗の調査および測定に限定されず、キャパシタ、インダクタおよびディレイライ
ンのような多くの他の装置の調査、トリミングまたは測定にも有用である。もち
ろん、より多いまたはより少ないプローブおよびプローブマトリックスを用いて
もよく、これらが種々の異なるサイズ、間隔および配置を有するものでもよく、
種々の用途に適合させるのに必要なように、レーザトリミングと共にまたはなし
で使用してもよい。例えば、本発明は、少なくとも２５個程度の装置を少なくと
も１００個程度のプローブで調査するのにも適している。
【００５５】 したがって、当業者には、本発明の上述した実施形態の細部に多くの他の変更
をその基礎の原理から逸脱することなく行ってもよいことは明らかであろう。し
たがって、本発明が、抵抗レーザトリミング用途においてみられるもの以外の調
査用途にも適用可能であることは理解されるであろう。したがって、本発明の範
囲は、請求項によってのみ決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、代表的な先行技術の基板上に置かれた抵抗アレイの拡大した
角部分の平面図である。
【図２】 図２は、先行技術の２端子抵抗トリミングおよび測定システムの単純
化した電気的ブロック図である。
【図３】 図３は、プローブのアレイを抵抗測定システムに接続する本発明の複
合スイッチングマトリックスの電気的ブロック図である。
【図４】 図４は、適度な抵抗値を有する抵抗のアレイを調査および測定するの
に好適な２端子抵抗測定構成において示した図３の複合スイッチングマトリック
スの電気的ブロック図である。
【図５】 図５は、高い抵抗値を有する抵抗のアレイを調査および測定するのに
好適な３端子抵抗測定構成において示した図３の複合スイッチングマトリックス
の電気的ブロック図である。
【図６】 図６は、低い抵抗値を有する抵抗のアレイを調査および測定するのに
好適な４端子抵抗測定構成において示した図３の複合スイッチングマトリックス
の電気的ブロック図である。
【図７】 図７は、本発明のプローブカードの等角図である。
【図８】 図８は、抵抗あたり４端子構成において抵抗のアレイと接触する複数
のプローブを拡大して示した図７のプローブカードの一部の等角図である。
───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 による連続的な抵抗測定を可能にする。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 装置の集合を測定装置における端子の集合に相互接続する複合ス
    イッチングマトリックス装置において、 前記装置の集合と接触するプローブの集合と、 前記プローブの集合をマトリックス間導体の集合に選択的に相互接続するプロ
    ーブマトリックスリレーの集合と、 前記測定システムにおける端子の集合を前記マトリックス間導体の集合に選択
    的に相互接続する構成マトリックスリレーの集合と、 前記測定システムに相互接続された前記装置の選択されたものを、前記測定シ
    ステムによって測定されるように予め決められた値にトリミングするレーザとを
    具えることを特徴とする複合スイッチングマトリックス装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の複合スイッチングマトリックス装置において、
    前記プローブマトリックスリレーの集合および構成マトリックスリレーの集合が
    ドライリードリレーを具えることを特徴とする複合スイッチングマトリックス装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の複合スイッチングマトリックス装置において、
    前記装置の集合が、抵抗の集合と、キャパシタの集合と、インダクタの集合と、
    ディレイラインの集合とのうちすくなくとも１つを含むことを特徴とする複合ス
    イッチングマトリックス装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の複合スイッチングマトリックス装置において、
    前記装置の集合を基板上に形成された抵抗のアレイとしたことを特徴とする複合
    スイッチングマトリックス装置。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の複合スイッチングマトリックス装置において、
    前記装置の集合が少なくとも２５個の装置を含み、前記プローブの集合が少なく
    とも１００個のプローブを含むことを特徴とする複合スイッチングマトリックス
    装置。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の複合スイッチングマトリックス装置において、
    前記プローブマトリックスリレーの集合および構成マトリックスリレーの集合が
    合わせて４４０個程度のリレーを含み、前記プローブの集合が１９２個程度のプ
    ローブを含むことを特徴とする複合スイッチングマトリックス装置。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の複合スイッチングマトリックス装置において、
    前記プローブの集合における各プローブを、前記プローブマトリックスリレーの
    集合における２個のリレーに接続したことを特徴とする複合スイッチングマトリ
    ックス装置。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の複合スイッチングマトリックス装置において、
    前記プローブの集合をプローブの第１部分集合および第２部分集合に細分し、前
    記端子の集合を端子の第１部分集合および第２集合に細分し、前記構成マトリッ
    クスリレーを、前記端子の第１部分集合が前記プローブマトリックスリレーの集
    合によって前記プローブの第１部分集合に相互接続され、前記端子の第２部分集
    合が前記プローブマトリックスリレーの集合によって前記プローブの第２部分集
    合に相互接続されるように設定可能としたことを特徴とする複合スイッチングマ
    トリックス装置。
  9. 【請求項９】 請求項１に記載の複合スイッチングマトリックス装置において、
    前記プローブの集合を、前記プローブの集合を前記プローブマトリックスリレー
    の集合に電気的に接続するプローブカードコネクタの集合によって該複合スイッ
    チングマトリックス装置から電気的に分離可能なプローブカードに取りつけたこ
    とを特徴とする複合スイッチングマトリックス装置。
  10. 【請求項１０】 少なくとも４８個の抵抗の集合において、一度に１個を抵抗測
    定システムにおける少なくとも４個の端子の集合に相互接続する複合スイッチン
    グマトリックス装置において、 少なくとも２５個の前記抵抗の集合と接触する少なくとも１００個のプローブ
    の集合と、 前記少なくとも１００個のプローブの集合における少なくとも２個のプローブ
    の部分集合を、一度に１部分集合、8個のマトリックス間導体の集合のうち選択 されたものに選択的に相互接続するプローブマトリックスリレーの集合と、 前記抵抗測定システムにおける少なくとも４個の端子の集合を、前記マトリッ
    クス間導体の集合のうち選択されたものに選択的に相互接続する構成マトリック
    スリレーの集合と、 前記抵抗のうち選択されたものを該複合スイッチングマトリックス装置によっ
    て前記抵抗測定システムに相互接続する間、前記抵抗測定システムと協働し、前
    記抵抗のうち選択されたものを予め決められた抵抗値にトリミングするレーザと
    を具えることを特徴とする複合スイッチングマトリックス装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の複合スイッチングマトリックス装置におい
    て、前記プローブマトリックスリレーの集合および構成マトリックスリレーの集
    合がドライリードリレーを具えることを特徴とする複合スイッチングマトリック
    ス装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１０に記載の複合スイッチングマトリックス装置におい
    て、前記少なくとも２５個の抵抗の集合を、基板上に形成された抵抗のより大き
    いアレイの一部としたことを特徴とする複合スイッチングマトリックス装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１０に記載の複合スイッチングマトリックス装置におい
    て、前記少なくとも１００個のプローブの集合を、前記少なくとも１００個のプ
    ローブの集合を前記プローブマトリックスリレーの集合に電気的に接続するプロ
    ーブカードコネクタの集合によって該複合スイッチングマトリックス装置から電
    気的に分離するプローブカードに取りつけたことを特徴とする複合スイッチング
    マトリックス装置。
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