JP2003526088A

JP2003526088A - 複数の端子を有する基板を電気的に検査するための装置

Info

Publication number: JP2003526088A
Application number: JP2001510008A
Authority: JP
Inventors: ポールシーコルビー
Original assignee: エレクトログラスインコーポレイテッド
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2003-09-02
Also published as: WO2001004652A9; AU6071900A; KR100729008B1; EP1210612A1; WO2001004652A1; US6756801B2; US20020149383A1; EP1210612A4; US6417683B1; KR20020036834A

Abstract

(57)【要約】複数の端子を有する基板を電気的に検査するための装置（１０）が提供される。この装置は、フレームとプローブカード（１４）と並進装置（１６）と整合装置（１８）とホルダ（２０）とを含む。プローブカード（１４）は、プローブカード背面部材（２８）と、プローブカード背面部材から延びる複数のプローブ（３０）とを含み、フレーム（１２）に固定される。並進装置はフレームに固定される。整合装置は並進装置上に配置される。ホルダは整合装置に固定され、基板を保持することができる。整合装置は、端子のうちの選ばれた端子をプローブのうちの撰ばれたプローブと整合させるために、プローブカードを通り過ぎてホルダを整合移動させるように作動可能である。並進装置は、プローブカードに向かって整合移動と直交する方向へホルダを備える整合装置を並進移動させるように作動可能である。かくして、端子のうちのそれぞれの端子をプローブのうちのそれぞれのプローブのそれぞれの接触領域と接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】１９９９年７月９日出願の米国特許仮出願第６０／１４３，１９６号により優
先権を主張する。

【０００２】（技術分野）本発明は、複数の端子を有する基板を電気的に検査するための装置に関する。

【０００３】（背景技術）パッケージ化された電子装置のウエハまたはその他のアレイなどの基板は、そ
の内部に形成された能動回路を有することが多い。最終組立て前に回路検査する
ために、基板上には電気的に接触可能な端子が形成される。これらの端子と電気
的に接触させるために、プローブカードが使用される。プローブカードは、端子
と接触させられる複数のプローブを含む。これらのプローブには電気テスタが接
続される。電気信号は電気テスタからプローブおよび端子を介して電気回路へ伝
達されることができ、あるいは信号は電気回路から端子およびプローブを介して
電気テスタへ送られることができる。

【０００４】プローブと端子とを適切に接触させるために、基板と端子とは互いに回転方向
にかつ前後左右方向に整合され、次いで互いに接近するように移動させなくては
ならない。プローブと端子の接触領域間において確実に適切な接触を行なわせる
ために、プローブカードと基板の間には力が加えられる。

【０００５】図４は、基板を整合させてプローブ検査するために使用できる装置の一例を示
し、この装置は、フレーム１１０と、プローブカード１１２と、水平方向整合台
１１４と、垂直方向並進台１１６とを含む。プローブカード１１２はフレーム１
１０の頂部に固定されている。整合台１１４はフレーム１１０の基台上に配置さ
れ、並進台１１６は整合台１１４上に配置されている。整合台１１４は水平方向
に移動可能であり、並進台１１６は整合台１１４に対して垂直方向に移動可能で
ある。並進台１１６は一般的にねじ１１８を含んでおり、このねじ１１８の頂部
には、それに基板を固定するためのホルダ１２０が配置されている。

【０００６】図４に示す装置には、ねじ１１８が整合台１１４と共に水平方向に移動すると
いう問題がある。従って、ねじ１１８の中心軸線はプローブカード１１２の中心
点に対して移動可能である。並進台１１６が、基板をプローブカード１１２と接
触させるために上方方向に移動させられた時、ねじ１１８の中心軸線に対するプ
ローブカード１１２によって生じる力の不整合に起因して、モーメント１２２が
生じる。このモーメント１２２は並進台を転倒させる傾向を有する。その結果、
発生するモーメントに対抗し得るように、ねじ１１８は比較的大きな寸法のもの
でなくてはならない。

【０００７】（発明の開示）本発明の一態様によると、複数の端子を有する基板を電気的に検査するための
装置が提供される。この装置は、フレームと、プローブカードと、並進装置と、
整合装置と、ホルダとを含む。プローブカードは、プローブカード背面部材と、
このプローブカード背面部材から延びる複数のプローブとを含み、フレームに固
定される。並進装置はフレームに固定される。整合装置は並進装置上に配置され
る。ホルダは整合装置に固定され、基板を保持することができる。整合装置は、
端子のうちの選ばれた端子をプローブのうちの撰ばれたプローブと整合させるた
めに、プローブカードを通り過ぎてホルダを整合移動させるように作動可能であ
る。並進装置は、プローブカードに向かって整合移動と直交する方向へホルダを
備える整合装置を並進移動させるように作動可能である。かくして、端子のうち
のそれぞれの端子をプローブのうちのそれぞれのプローブのそれぞれの接触領域
と接触させる。

【０００８】（発明を実施するための最良の形態）添付図面を参照しながら、実施例によって、本発明を更に説明する。添付図面
中の図１は、本発明の実施形態による、複数の端子を有する基板を電気的に検査
するための装置１０を示す。装置１０は、フレーム１２とプローブカード１４と
並進装置１６と整合装置１８とホルダ２０とを含む。フレーム１２は、基台２２と柱２４と上方プローブカード支持構造２６とを含
む。基台２２は水平面上に設置され、柱２４は基台２２に固定され、そこから上
方へ延びている。上方プローブカード支持構造２６は柱２４の上端部に固定され
、それらの間に位置している。

【０００９】プローブカード１４は、プローブカード背面部材２８と、このプローブカード
背面部材２８に固定された複数のプローブ３０とを含む。プローブカード背面部
材２８は、上方プローブカード支持構造２６に適所で固定され、プローブ３０が
プローブカード背面部材から下向きに延びている。並進装置１６は、並進台３４と案内ピン３６と案内軸受３８と荷重付与装置４
０とを含む。各案内ピン３６は基台２２に固定され、そこから上方へ延びる。各案内軸受３
８は並進台３４に固定される。各案内軸受３８はそれぞれの案内ピン３６の上方
に配置される。並進台３４は上下並進方向４２に移動可能であり、この時案内ピ
ン３６は案内軸受３８内で摺動し、並進台３４の移動を並進方向４２に限定する
。

【００１０】荷重付与装置４０は、小型電動機４６とねじ４８とナット５０と結合梁５２と
を含む。電動機４６は基台２２に固定され、ねじ４８は電動機４６によって回転
させられるように、電動機４６に結合される。ねじ４８にはナット５０が螺合す
る。ナット５０とねじ４８は、互いに螺合するねじ部を有する。ナット５０は結
合梁５２により並進台３４に結合される。ねじ４８の回転は、ナット５０内側の
ねじ部内でねじ４８のねじ部を回転させる。ナット５０は並進台３４に対して回
転不能に固定されており、ねじ４８が回転する時、並進方向４２へ上下に移動す
る。ナット５０の移動は結合梁５２を介して並進台３４に伝えられるから、ねじ
４８が回転する時、並進台３４は並進方向４２へ移動する。ねじ４８は両方向へ
回転することができ、並進台３４を並進方向４２において上下に移動させること
ができる。

【００１１】図２を参照すると、ここには並進台３４上に配置された整合装置１８をさらに
詳細に示している。整合装置１８は、水平方向の整合のために使用されるソーヤ
モータ５６と、回転方向の整合のために使用される回転台５８とを含む。ソーヤモータ５６は、並進台３４上に配置されたソーヤプラテン６０と、この
ソーヤプラテン６０上に配置されたソーヤフォーサ６２とを含む。ソーヤモータ
は当技術においては良く知られており、カルフォルニア州サンタクララにあるＥ
ｌｅｃｔｇｒｏｇｌａｓ社のウエハプローブ検査器のような半導体ウエハプロー
ブ検査器用のＸ−Ｙ台に使用されている。ソーヤフォーサ６２は、ソーヤフォー
サ６２とソーヤプラテン６０との間に配置された空気ベアリング上に乗っており
、基板のための整合台として働く。ソーヤプラテン６０およびソーヤフォーサ６
２に配置された磁石および電磁石６６の形態を有する位置決めアクチュエータが
設けられている。これらの磁石および電磁石６６は、作動時に、ソーヤフォーサ
６２がソーヤプラテン６０の上方で整合方向６８および７０に直交する方向へ移
動するように、ソーヤプラテン６０とソーヤフォーサ６２との間の結合をもたら
す。ソーヤモータに関するその他の詳細は当業者には明らかであろう。回転台５８はソーヤフォーサ６２上に配置され、矢印７２の方向へ回転可能で
ある。電動機７４が回転台５８を矢印７２の方向へ回転させる。

【００１２】次に、図１、図２、図３ａから図３ｄを参照しながら、装置１０の動作につい
て説明する。その上に設けられた複数の端子７８を有する基板７６が、ホルダ２
０上に置かれる。ホルダ２０は、基板７６を保持する、例えば真空チャックとす
ることができる。図３ａに示す如く、端子７８とプローブ３０とは最初は整合し
ていない可能性がある。図３ｂに示す如く、回転台５８を回転させることにより
、基板７６は典型的には矢印７２の方向へ回転させられる。従って、基板７６は
、基板７６の平面と直交する軸線の周りで回転させられる。その時、プローブ３
０は端子７８の列と平行な列を成して位置しているという意味においては端子７
８とプローブ３０は回転方向に整合されているが、プローブ３０は未だ端子７８
の上方には位置していないであろう。

【００１３】図３ｃに示すように、次にソーヤフォーサ６２をソーヤプラテン６０上で移動
させることにより、基板７６は矢印７０の方向および矢印６８の方向へ移動させ
られる。かくして、プローブ３０の各プローブは端子７８のそれぞれの端子の上
方に位置することになる。次に、電動機４６が作動して、並進台３４とソーヤモータ５６と回転台５８と
ホルダ２０と基板７６とを、プローブカード１４に向かって矢印４２の方向へ移
動させる。それにより、端子７８の各端子はプローブ３０のそれぞれのプローブ
の接触領域８０と接触させられる。適切な接触が確実に得られるようにするため
に、基板７６は矢印４２の方向へ更に移動させられ、それによってプローブ３０
を撓ませる。この撓みの故に、プローブ３０によって基板７６に力が加えられる
。この力はねじ４８によって支えられる。

【００１４】ねじ４８は常にプローブカード１４の真下に位置するという点に注目されたい
。プローブ３０による力は下向きであって、ねじ４８の中心軸線と正しく整合し
ている。この力がねじ４８の中心軸線と整合していないと、モーメントが生じて
並進台３４を転倒させる傾向になるであろう。しかしながら、プローブ３０の力
はねじ４８の中心軸線と整合させてあるから、モーメントは全く生じない。プロ
ーブカード１４がねじ４８の真上に位置しているからモーメントは全く発生しな
いけれども、図３ｃに示すように、並進台３４の頂部に設けられたソーヤフォー
サ６２の形態の整合台を使用することにより、更なる位置調整が可能であること
に注目されたい。整合を僅かにずらすことによって実質的に同じ利点が達成でき
る。

【００１５】並進ねじがプローブカードに対して整合していないが故にモーメントが生じる
先行技術の装置は、はるかに大きな並進ねじと電動機とを必要とする。この実施
形態において生じるモーメントに対抗するためには、大きな並進ねじが必要であ
る。これに較べて、図１に示す実施形態においては、モーメントが全く生じない
から、非常に小さな電動機４６と並進ねじ４８とが使用される。案内ピン３６と
案内軸受３８とを含む線形軸受を使用することにより、全体的な剛性は保証され
る。

【００１６】いくつかの例示的な実施形態について説明し、かつ添付図面に図示したが、そ
れらの実施形態は単に例示的なものであって、本発明を限定するものではないと
いうこと、また当業者にとって種々の変更が可能であるから、本発明は以上に述
べかつ図面に示した特定の構造や配置に限定されるものではないことを理解され
たい。従って、本発明の技術的範囲と技術思想から逸脱することなく、他の実施
形態も可能である。例えば、別の実施形態として、ソーヤモータ５６をガントリ
整合装置のような別の水平整合装置で置き換えることも可能である。ガントリ整
合装置は、１組の平行レールと、第３のレールと、支持部材とを含むことができ
る。１組の平行レールは２つの取付ブロックの間に固定される。第３のレールは
１組の平行レールと直交して延び、これら平行レールの間に固定される。第３の
レールは１組の平行レールに沿って移動可能である。支持部材は第３のレールに
固定され、その長手方向に移動可能である。このような装置は基板のＸ−Ｙ位置
決めのために使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による、複数の端子を有する基板を電気的に検査するため
の装置の側面図である。

【図２】図１に示す装置の構成要素の斜視図である。

【図３ａ】図１に示す装置を用いて互いに接触させなくてはならない基板と端子の斜視図
である。

【図３ｂ】基板が回転させられた後の、図３ａと同様な図である。

【図３ｃ】各端子が各プローブの真下に配置されるように基板が移動された後の、図３ｂ
と同様な図である。

【図３ｄ】各端子がプローブのうちのそれぞれのプローブのそれぞれの接触領域と接触す
るように基板が上方方向へ移動された後の、図３ｃと同様な図である。

【図４】先行技術による、基板を電気的に検査するための装置の側面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｋ５Ｆ０３１ 21/68 Ｇ０１Ｒ 31/28 Ｋ (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 2G003 AA10 AG03 AG04 AG20 AH00 2G011 AA02 AA17 AC21 AE03 AF07 2G014 AA01 AB59 AC00 AC10 2G132 AA00 AE01 AF02 AF07 AL00 4M106 AA01 BA01 BA14 DD10 DJ03 DJ04 DJ06 DJ07 5F031 CA02 HA13 HA53 HA57 HA58 KA06 KA08 LA04 LA07 MA33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の接触領域を有する基板を電気的に検査するための装置
であって、フレームと、プローブカード背面部材と、該プローブカード背面部材上の複数の接触領域と
を含み、前記フレームに固定されたプローブカードと、前記フレームに固定された並進装置と、並進装置によって担持された整合装置と、該整合装置に固定され、前記基板を保持することができるホルダと、を含み、（ｉ）前記整合装置は、前記接触領域のうちの選ばれた接触領域をプローブの
うちの選ばれたプローブと整合させるために、前記プローブカードを通り過ぎて
ホルダを整合移動させるように作動可能であり、（ｉｉ）前記並進装置は、前記接触領域のうちのそれぞれの接触領域を接触領
域と接触させるために、前記プローブカードに向かって前記整合移動と直交する
方向へ前記ホルダを備える前記整合装置を並進移動させるように作動可能である
、ことを特徴とする装置。
【請求項２】前記整合装置は、少なくとも第１の整合方向と該第１の整合
方向と直交する第２の整合方向とに、前記ホルダを移動させるように作動可能で
あることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記整合装置は、前記基板の平面と直交する軸線の周りで前
記ホルダを回転させるように作動可能であることを特徴とする、請求項２に記載
の装置。
【請求項４】前記ホルダと前記プローブカードが、前記基板の平面と直交
する軸線の周りで互いに対して回転可能であることを特徴とする、請求項１に記
載の装置。
【請求項５】前記整合装置が整合移動を行ない、他方、前記並進装置と前
記プローブカードが整合方向において互いに対して静止状態を維持することがで
きることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項６】前記並進装置は、前記整合装置がその上に配置された並進台と、該並進台と前記フレームとの間に結合され、前記フレームに対して前記並進台
を並進移動させるように作動可能である荷重付与装置と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】前記並進装置は、少なくとも１つの案内軸受と、各案内軸受内の案内ピンと、を含み、前記案内軸受と前記案内ピンのうちの１方が前記フレームに固定され、また他
方が前記並進台に固定されており、前記フレームに対する前記並進台の並進移動
中に、前記案内ピンが前記案内軸受内で摺動するようにした、ことを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】複数の端子を有する基板を電気的に検査するための装置であ
って、フレームと、プローブカード背面部材と、該プローブカード背面部材上の複数の接触領域と
を含み、前記フレームに固定されたプローブカードと、該プローブカードに向かう方向にまたそれから離れる方向に並進移動するよう
に、前記フレームに固定された並進台と、その作動が前記並進台の並進移動を行なわせるように、前記フレームと前記並
進台との間に連結された荷重付与装置と、前記並進移動と直交する方向に前記プローブカードを通り過ぎて整合移動する
ように前記並進台によって担持された整合台と、その作動が前記整合台の整合移動を行なわせるように、前記並進台と前記整合
台との間を結合する位置決めアクチュエータと、前記整合台上に配置され、前記基板を保持することができるホルダと、を含み
、（ｉ）前記整合移動は、前記接触領域のうちの選ばれた接触領域を前記端子の
うちの選ばれた端子と整合させるために、前記プローブカードを通り過ぎて前記
整合台と前記ホルダを移動させ、（ｉｉ）前記並進移動は、前記接触領域のうちのそれぞれの接触領域を前記端
子のうちのそれぞれの端子のそれぞれの接触領域と接触させるために、前記プロ
ーブカードに向かって前記並進台と前記整合台と前記ホルダを移動させる、ことを特徴とする装置。
【請求項９】前記荷重付与装置が、ねじ部の中で回転する時、前記並進移
動を起こさせるねじであることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】少なくとも１つの案内軸受と、各案内軸受内の案内ピンと、をさらに含み、前記案内軸受と前記案内ピンのうちの１方が前記フレームに固定され、また他
方が前記並進台に固定されており、前記フレームに対する前記並進台の並進移動
中に、前記案内ピンが前記案内軸受内で摺動するようにした、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】前記位置決めアクチュエータが少なくとも１つの電磁石を
含むことを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】前記位置決めアクチュエータがソーヤモータの一部分であ
ることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】前記ホルダと前記プローブカードが互いに対して回転可能
であり、前記ホルダと前記プローブカードを互いに対して回転させる回転アクチュエー
タをさらに含む、ことを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１４】前記整合台上の回転台をさらに含み、前記ホルダが回転台上に配置され、前記回転台は前記基板の平面と直交する軸
線の周りで前記整合台に対して回転可能である、ことを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】前記回転台の回転が、前記接触領域のうちの選ばれた接触
領域を前記端子のうちの選ばれた端子と整合させることを特徴とする、請求項１
４に記載の装置。
【請求項１６】基板上の接触領域をプローブ検査する方法であって、端子のうちの選ばれた端子をプローブカードの接触領域のうちの選ばれた接触
領域と整合させるために、並進台上に配置されたホルダを整合方向に移動させる
段階と、前記接触領域のうちのそれぞれの接触領域を前記端子のうちのそれぞれの端子
のそれぞれの接触領域と接触させるために、前記並進台を並進方向に移動させる
段階と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】前記ホルダが前記基板を保持することを特徴とする、請求
項１６に記載の方法。