JP2015040859A - プローブヘッドを組み立てるためのシステムおよび方法 - Google Patents

プローブヘッドを組み立てるためのシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

【課題】プローブカードインターフェースのためのプローブヘッドを組み立てる方法が開示される。【解決手段】プローブヘッドは、複数の整列板を含み、整列板のそれぞれは1組の穴を含む。整列板のそれぞれが他の積層板の少なくとも1つに隣接し、整列板のそれぞれの1組の穴は残りの整列板のそれぞれの対応する1組の穴と整列するように、複数の整列板が積層される。次いで、1組のプローブワイヤが複数の整列板のそれぞれの1組の穴を通してそれぞれ挿入される。1組のプローブワイヤが挿入された後、複数の整列板のいずれも他の整列板と隣接しないように複数の整列板が間隔形成される。1つ以上の複数片スペーサが、整列板に間隔形成するのに使用されてもよい。【選択図】図2

Description

本発明は、一般に集積回路デバイスを試験するために使用されるプローブカードに関し、具体的にはプローブカードのためのプローブヘッド組み立てに関する。
プローブカードは典型的には集積回路(IC:integrated circuit)デバイスの試験において使用される。それらの設計のために、プローブカードは個片化されパッケージされる前に任意の製造欠陥を検出するために半導体ウェハ全体を試験するのに特に有利である。例えば、プローブカードは典型的には試験装置に接続するために多数の電気接点素子及び/またはその上に配置された配線を有する印刷回路基板(PCB:printed circuit board)から形成される。PCBは、試験下にあるデバイス(DUT:device under test)と接触するように位置される多数のピンを有するプローブヘッドに接続されて、DUTへの及びDUTからの電気的信号の伝送を可能とする。従って、プローブカードは、試験装置とDUTとの間のインターフェースとして働く。
図1Aは、典型的なプローブヘッド100の断面図を示している。プローブヘッド100は、1組のプローブワイヤ150をDUTと整列し及び/またはインターフェースするために使用される多数の整列板110−130を含む。より具体的には、整列板110−130のそれぞれは、1組の穴112−132をそれぞれ含み、それを通して対応するプローブワイヤ150が挿入される。このようにして、整列板110−130がプローブワイヤ150をDUTの対応する電気的接点(例えば、パッド及び/またはバンプ)に接触するように案内するために使用されうる。
プローブヘッド100はまた、整列板110−130の間に提供されて、DUTと接触したときにプローブワイヤ150が折れ曲がり、または屈曲することを可能にする1組のスペーサ140(1)−140(2)を含む。図1Bに示されるように、スペーサ140のそれぞれは、中空中央部143を有する絶縁性材料(例えばセラミック)の層141から形成され、中空中央部143を通してプローブワイヤ150が通過し、プローブワイヤ150が自由に屈曲できるようにする。例えば、DUTの電気的接点は典型的には非常に小さく損傷しやすい。従って、プローブワイヤ150が屈曲できるようにすることによって、スペーサ140(1)−140(2)は確実にプローブワイヤ150がそれらに損傷を与えることなく電気的接点の1つ以上に(すなわち、十分な力で)接触させうる。
さらに、プローブヘッドの間隔(すなわち、プローブワイヤ150の間の間隔)は、典型的にはDUTの対応する接触パッドに適切に整列できるように非常に小さい。そのため、中間(または「浮遊」)整列板130が、プローブワイヤ150の間の分離を維持する助けとなる。換言すれば、浮遊整列板130は、プローブワイヤ150を、それらが折れ曲がりまたは屈曲したときに互いに接触するようになるのを防ぐ。
整列板110−130及びスペーサ140(1)−140(2)は典型的には、プローブワイヤ150が挿入される前に、初めに組み立てられる(例えば図1Aに示されるように)。しかしながら、整列板110−130の間の間隔(スペーサ140(1)及び140(2)によって形成される)のために、プローブワイヤ150は対応する整列板110−130の穴112−132を慎重に通されなければならない。従って、個別のプローブワイヤ150は典型的には手によって(すなわち、手動で)挿入される。
この概要は、詳細な説明において以下にさらに説明される概念の選択を簡略化された形態で説明するために提供される。この概要は、特許請求の範囲の対象の重要な特徴または不可欠な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲の対象の範囲を限定することを意図するものでもない。
プローブヘッドを組み立てるための方法及び装置が開示される。プローブヘッドは、多数の整列板を含み、整列板のそれぞれは1組の穴を含む。本実施形態において、整列板は積層され、整列板のそれぞれは少なくとも1つの他の整列板に直接隣接し、整列板のそれぞれの1組の穴は残りの整列板のそれぞれにおける対応する組の穴と整列される。次いで、1組のプローブワイヤが複数の整列板のそれぞれにおける1組の穴を通してそれぞれ挿入される。プローブワイヤが挿入された後に、整列板のいずれも他の整列板と直接隣接しないように整列板は間隔をあけられる。
いくつかの実施形態において、1つ以上の複数片スペーサが、整列板を離隔させるために使用されうる。複数片スペーサのそれぞれは、少なくとも2つの部分から組み立てられてもよく、試験下にあるデバイスに接触したときに1組のプローブワイヤが折れ曲がりまたは屈曲することを可能にする。
いくつかの実施形態に関して、整列板は少なくとも上部整列板及び下部整列板を含みうる。さらに、浮遊整列板が、プローブワイヤの折れ曲がりまたは屈曲を制御するために、上部及び下部整列板の間に提供されうる。さらに具体的には、浮遊整列板はプローブワイヤが互いに接触することなく折れ曲がりまたは屈曲することを可能とする。
従って、例示的な実施形態に関して本明細書で説明されるプローブヘッド組み立て技術は、プローブヘッドを通す(すなわちプローブヘッドの整列板を通してプローブワイヤを挿入する)自動化された(例えば、コンピュータで制御された)プロセスを提供しうる。さらに、本実施形態の少なくともいくつかは、プローブヘッド組み立てプロセスの全体がより効率的に実施されることを可能としうる。
本実施形態は例示のために図示されるものであり、添付する図面によって限定されることを意図するものではない。
典型的なプローブヘッド及びプローブヘッドのスペーサ構成部の断面図を示す。 典型的なプローブヘッド及びプローブヘッドのスペーサ構成部の平面図を示す。 本実施形態に従ってプローブヘッドを組み立てるための例示的な操作を図示する例示的なフローチャートである。 本実施形態に従うプローブヘッド組み立てプロセスを示す断面図である。 本実施形態に従うプローブヘッド組み立てプロセスを示す断面図である。 本実施形態に従うプローブヘッド組み立てプロセスを示す断面図である。 図3Cに示された複数片スペーサの平面図を示す。 図3Cに示された複数片スペーサの平面図を示す。 いくつかの実施形態に従うプローブ組み立て製造装置のための制御部のブロック図である。
以下の説明において、多くの具体的な詳細が、本開示の完全な理解を提供するために記述される。また、以下の説明において説明の目的のために、具体的な用語が本実施形態の完全な理解を提供するために記述される。しかしながら、これらの具体的な詳細は本実施形態を実施するために必ずしも必要でないことは、当業者には明らかになるであろう。他の例において、周知の回路及びデバイスが本開示を遮ることを防ぐためにブロック図の形態で示される。本明細書で使用されるように、「結合された」という用語は、直接接続され、または中間に介在する1つ以上の構成要素または回路を通して接続されることを意味する。本明細書で説明される様々なバスを介して提供される信号のいずれも、他の信号と時間多重化され、1つ以上の共通バスを介して提供されてもよい。さらに、回路素子またはソフトウェアブロック間の相互接続は、バスとしてまたは単一の信号線として示されてもよい。バスのそれぞれは、代替的に単一の信号線であってもよく、単一の信号線のそれぞれは代替的にバスであってもよく、単一の線またはバスは構成要素間の通信のための無数の物理的または論理的機構のどの1つ以上と置き換えられてもよい。
図2は、本実施形態に従ってプローブヘッドを組み立てるための例示的な操作200を示す例示的なフローチャートである。例示的な目的のため、操作200は本明細書では図3Aから3Cを参照して説明され、これらの図はプローブヘッド300の断面図を示している。プローブヘッド300は、1組のプローブワイヤ350を試験下のデバイス(DUT)に整列させ及び/またはインターフェースするために用いられうる上部整列板310、下部整列板320及び浮遊整列板330を含む。いくつかの実施形態に関して、整列板310−330は、絶縁性(例えば、セラミック)材料から形成される。整列板310−330のそれぞれは、1組の穴312−332をそれぞれ含み、その穴を通して対応するプローブワイヤ350が挿入されうる。
図3Aを参照すると、整列板310−330が最初に互いの上部に積層される(210)。いくつかの実施形態において、整列板310−330は整列板310−330のそれぞれが他の整列板に直接隣接するように積層されうる。例えば、浮遊整列板330は下部整列板320の上部に積層されてもよく、上部整列板310は浮遊整列板330の上部に積層されてもよい。さらに、整列板310−330は、整列板310−330のそれぞれの穴312−332が互いに一致するように整列されうる(220)。いくつかの実施形態において、整列板(例えば、整列板310)の穴のそれぞれは、他の整列板(例えば、整列板320−330)の対応する穴と整列されうる。
次いで、図3Bを参照すると、プローブワイヤ350が整列板310−330のそれぞれの穴を通して挿入されうる(230)。いくつかの実施形態に関して、プローブワイヤ350は、機械及び/またはコンピュータで制御された装置を使用して挿入されうる。例えば、整列板310−330が互いに対して隣接して積層されているので、それぞれの整列板の対応する穴312−332は上部整列板310の上面から下部整列板320の下面まで貫通して連続的なチャネルを効率的に形成する。より具体的には、上部整列板310の穴312は、プローブワイヤ350の挿入を浮遊整列板330の対応する穴332まで通して案内しうる(またその逆も)。同様に、浮遊整列板330の穴332はさらにプローブワイヤ350の挿入を下部整列板320の対応する穴322まで通して案内しうる(またその逆も)。組み立ての間、整列板320の下部にワイヤが穴を通して完全に落下するのを防ぐために平坦な表面が提供されてもよい。このようにして、3つの整列板310−330の全てが従来技術のワイヤを通す技術と比較してより短時間で、より効率的な方法(例えばワイヤの配置及び/または整列においてより正確性を必要としない)でワイヤが通されうる。
図3Cを参照すると、プローブワイヤ350が穴312−332を通して挿入された後に、次いで整列板310−330が離隔されまたは分離されうる(240)。いくつかの実施形態において、プローブワイヤ350は隣接する整列板310−330の間に複数片スペーサ(例えばスペーサ構成要素342及び344から組み立てられる)を挿入することによって間隔を開けられうる。例えば、スペーサ構成要素342(1)及び344(1)の第1の組は、上部整列板310と浮遊整列板330との間に提供されうる。さらに、スペーサ構成要素342(2)及び344(2)の第2の組が下部整列板320と浮遊整列板330との間に提供されうる。複数片スペーサは、整列板310−330の間に間隔を生成し、力がそれぞれの端部に印加されたときに(例えば、プローブワイヤ350がDUTの電気的接点と接触したときに)プローブワイヤ350が折れ曲がりまたは屈曲するための空間を提供する。整列板間に結果的に生じる間隔は、スペーサ342(1)/344(1)及び342(2)/344(2)の厚さによって確立されうる。いくつかの実施形態において、スペーサ342(1)/344(1)はスペーサ342(2)/344(2)とは厚さの点で異なるものでありうる。
図4A及び4Bは、図3Cに示された複数片スペーサのより詳細な実施形態を示している。上述のように、複数片スペーサ400は、2つのスペーサ構成要素342及び344を含む。いくつかの実施形態に関して、スペーサ構成要素342及び344のそれぞれは絶縁性(例えば、セラミック)材料から形成されうる。しかしながら、スペーサ構成要素の両方が同一の材料から形成されてもよいことに注意すべきである。図4Aに示されるように、スペーサ構成要素342及び344のそれぞれは、他のスペーサ構成要素(例えばスペーサ構成要素342または344)と結合して組み立てられた複数片スペーサを形成しうる個別の構成要素である。いくつかの実施形態において、スペーサ構成要素342はスペーサ構成要素344と同一であってもよい。図4Bに示されるように、複数片スペーサ400は、一度組み立てられると、図1に示されるスペーサ100に類似しうる。例えば、スペーサ構成要素342及び344は、プローブワイヤ350が(例えば、折り曲げまたは変形に十分な横方向空間を有して)通過するように提供される中空中央部410を有する環状構造を形成しうる。他の実施形態では、複数片スペーサ400は、任意の数のスペーサ構成要素から形成されてもよいことに注意すべきである。
図4A及び4Bに示されるように、複数片スペーサ400は、2つ以上のスペーサ構成要素(例えば、スペーサ構成要素342及び344)を単純に整列させる(スペーサ構成要素は接触してもよく接触なくてもよいことに注意すること)ようにすることによって組み立てることができる。この特徴により、複数片スペーサ400が、組み立てプロセスの間のいずれの時点でも、プローブワイヤ350が整列板310−330を通して挿入された後でさえも、プローブヘッド300内に挿入可能となる。従って、いくつかの実施形態に関して、プローブヘッド組み立てプロセス200の一部またはすべては自動化(例えばコンピュータで制御された)デバイスまたはシステムによって実施されうる。これは、プローブヘッドにワイヤを通す(すなわちプローブヘッドの整列板を通してプローブワイヤを挿入する)ための、自動化(例えばコンピュータ制御された)プロセスを提供する。これは、今度は、従来技術と比較してより短時間でより堅牢なプローブヘッド組み立てプロセスを提供しうる。
プローブヘッド300が3つの整列板310−330を含む一方で、上述のプローブ組み立て操作200はより少ないまたはより多い整列板を有するプローブヘッドに容易に適用されうることに注意すべきである。そのため、いくつかの実施形態に関して、プローブヘッド300は上部整列板310及び下部整列板320のみを含んでもよい(すなわち、浮遊整列板330を有さない)。他の実施形態に関して、プローブヘッド300は複数の浮遊整列板330を含んでもよい。
図5は、いくつかの実施形態に従うプローブ組み立て製造装置のための制御部500のブロック図である。製造装置制御部500は、制御部インターフェース510、プロセッサ520及びメモリ530を含む。制御部インターフェース510は、制御部500へ及び/または制御部500からの命令を通信するために使用されうる。例えば、制御部インターフェース510は、プロセッサ520からプローブ組み立て製造装置の他の構成要素へ、プローブヘッド組み立て操作の1つ以上の段階を実行するための命令を出力しうる。プローブ組み立て製造装置は、当技術分野で周知の1つ以上のコンピュータ制御可能な機械的構成要素(例えばロボットアーム)からなる機械またはデバイスであってもよいことに注意すべきである。
メモリ530は、以下のソフトウェアモジュール、
・プローブヘッドの1組の整列板を積層し整列するための整列板(AP:alignment plate)積層モジュール532、
・整列板のそれぞれにおける対応する穴を通して1組のプローブワイヤを挿入するワイヤ挿入モジュール534、及び
・プローブワイヤが挿入された後に整列板の間隔をあけるAP間隔形成モジュール536
を蓄積することができる非一時性コンピュータ可読蓄積媒体(例えば、1つ以上のEPROM、EEPROM、フラッシュメモリ、ハードドライブなどの不揮発性メモリ素子)を含んでもよい。ソフトウェアモジュールのそれぞれは、プロセッサ520によって実行されるときに、プローブ組み立て製造装置(またはその構成要素)に対応する機能を実行させうる命令を含みうる。そのため、メモリ530の非一時的コンピュータ可読蓄積媒体は図2を参照して説明された操作の全てまたは一部を実行するための命令を含みうる。
プロセッサ520は、制御部インターフェース510とメモリ530との間に結合され、製造装置制御部500内に(例えばメモリ530内に)蓄積された1つ以上のソフトウェアプログラムの命令のスクリプトを実行することが可能などのような適切なプロセッサであってもよい。例えば、プロセッサ520は、AP積層モジュール522、ワイヤ挿入モジュール524及び/またはAP間隔形成モジュール526を実行しうる。
AP積層モジュール532は、プロセッサ520によって実行されて、プローブ組み立て製造装置がプローブヘッドの1組の整列板を積層し整列しうる。例えば、整列板は、整列板のそれぞれが他の整列板と直接隣接するように積層されうる。さらに、整列板のそれぞれにおける1組の穴は、他の整列板のそれぞれにおける対応する組の穴に整列されうる。いくつかの実施形態に関して、1組の整列板は、上部整列板、下部整列板及び浮遊整列板を含みうる。
ワイヤ挿入モジュール534は、プロセッサ520によって実行されて、プローブ組み立て製造装置が1組のプローブワイヤを整列板のそれぞれにおける対応する穴を通して挿入しうる。例えば、整列板が互いに隣接して積層される間、整列板のそれぞれにおける対応する穴は上部整列板の上面から下部整列板の底面まで連続的なチャネルを効率的に形成しうる。従って、上部整列板の穴は、プローブワイヤの挿入を浮遊整列板の対応する穴を通して案内してもよく、次いで浮遊整列板の穴がプローブワイヤの挿入を下部整列板の穴を通して案内する。
AP間隔形成モジュール526は、プローブワイヤが挿入された後にプロセッサ520によって実行されて、整列板に間隔を形成しうる。いくつかの実施形態に関して、プロセッサ520は、AP間隔形成モジュール526を実行する際に、プローブ組み立て製造装置が複数片スペーサ(例えば図4A及び4Bを参照して上述したように)を隣接する整列板間に挿入することによって、整列板に間隔形成しうる。従って、複数片スペーサは整列板間に、DUTに接触する際にプローブワイヤが折れ曲がりまたは屈曲することが可能な間隔を生成しうる。
前述の明細書において、本実施形態がその具体的な例示的実施形態を参照して説明された。しかしながら、様々な改良及び変更が、添付された特許請求の範囲に記載された開示のより幅広い範囲から逸脱することなく行われうることは明らかであろう。従って、明細書及び図面は、限定的な意味ではなくむしろ例示的な意味とされるべきものである。例えば、図2のフローチャートに示された方法の段階は他の適切な順序で実施されてもよく、複数の段階が単一の段階に結合されてもよく、及び/またはいくつかの段階が省略されてもよい。
100 プローブヘッド
110、120、130 整列板
112、122、132 穴
140 スペーサ
141 絶縁性材料の層
143 中空中央部
150 プローブワイヤ
200 プローブヘッドを組み立てるための操作
300 プローブヘッド
310 上部整列板
320 下部整列板
330 浮遊整列板
312、322、332 穴
342、344 スペーサ構成要素
350 プローブワイヤ
400 複数片スペーサ
410 中空中央部
500 制御部
510 制御部インターフェース
520 プロセッサ
530 メモリ
532 AP積層モジュール
534 ワイヤ挿入モジュール
536 AP間隔形成モジュール

Claims (19)

  1. 複数の整列板を、前記複数の整列板のそれぞれが少なくとも1つの他の整列板に隣接し、前記複数の整列板のそれぞれにおける1組の穴が残りの前記整列板のそれぞれにおける対応する組の穴と整列されるように積層する段階と、
    1組のプローブワイヤを、前記複数の整列板のそれぞれにおいてそれぞれの組の穴を通して挿入する段階と、
    前記1組のプローブワイヤが挿入された後に、前記複数の整列板のいずれも他の整列板と隣接しないように前記複数の整列板に間隔を形成する段階と、を含む、プローブカードインターフェースのためのプローブヘッドを組み立てる方法。
  2. 前記複数の整列板が、少なくとも上部整列板及び下部整列板を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記複数の整列板がさらに、前記上部整列板と前記下部整列板との間に提供されて、前記プローブワイヤの折り曲げまたは屈曲を制御する浮遊整列板を含む、請求項2に記載の方法。
  4. 前記浮遊整列板が、前記プローブワイヤを互いに接触せずに折り曲げまたは屈曲可能にする、請求項3に記載の方法。
  5. 前記複数の整列板に間隔を形成する段階が、前記複数の整列板の間に1つ以上のスペーサを挿入する段階を含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記1つ以上のスペーサが、試験下にあるデバイスと接触させるときに1組の前記プローブワイヤを折り曲げまたは屈曲可能にする、請求項5に記載の方法。
  7. 前記1つ以上のスペーサのそれぞれが、少なくとも2つの部品から組み立てられる複数片スペーサを含む、請求項5に記載の方法。
  8. プログラム命令がプローブ組み立て製造装置内に提供されるプロセッサによって実行される際に、前記製造装置に、1組のプローブワイヤを複数の整列板のそれぞれの1組の穴にそれぞれ通して挿入させるプログラム命令を含む、コンピュータ可読蓄積媒体であって、
    前記1組のプローブワイヤーが挿入されるのに先立って、前記複数の整列板のそれぞれが少なくとも1つの他の整列板に隣接し、前記複数の整列板のそれぞれにおける1組の穴が前記整列板の残りのそれぞれにおける対応する組の穴と整列されるように、前記複数の整列板が積層され、
    前記1組のプローブワイヤが挿入された後に、前記複数の整列板のいずれも他の整列板と隣接しないように、前記複数の整列板が間隔を形成される、
    コンピュータ可読蓄積媒体。
  9. 前記複数の整列板が、1つ以上の複数片スペーサを用いて間隔形成される、請求項8に記載のコンピュータ可読蓄積媒体。
  10. 前記1つ以上の複数片スペーサのそれぞれが少なくとも2つの部品から組み立てられる、請求項9に記載のコンピュータ可読蓄積媒体。
  11. 前記複数の整列板が、少なくとも上部整列板及び下部整列板を含む、請求項8に記載のコンピュータ可読蓄積媒体。
  12. 前記複数の整列板がさらに、前記上部整列板と前記下部整列板との間に提供され、前記プローブワイヤの折り曲げまたは屈曲を制御するための浮遊整列板を含む、請求項11に記載のコンピュータ可読蓄積媒体。
  13. 前記浮遊整列板が、前記プローブワイヤが互いに接触せず折り曲がりまたは屈曲することを可能にする、請求項12に記載のコンピュータ可読蓄積媒体。
  14. それぞれが1組の穴を含む複数の空間形成可能な整列板と、
    前記複数の空間形成可能な整列板のそれぞれの前記1組の穴を通してそれぞれ挿入された1組のプローブワイヤと、
    前記複数の空間形成可能な整列板の間に提供されて、試験下にあるデバイスに接触する際に前記1組のプローブワイヤが折れ曲がりまたは屈曲することを可能にする1つ以上の複数片スペーサと、を含む、プローブヘッド。
  15. 前記1つ以上の複数片スペーサのそれぞれが少なくとも2つの部品から組み立てられる、請求項14に記載のプローブヘッド。
  16. 前記複数の空間形成可能な整列板が、少なくとも上部整列板及び下部整列板を含む、請求項14に記載のプローブヘッド。
  17. 前記複数の空間形成可能な整列板がさらに、前記上部整列板と前記下部整列板との間に提供され、前記プローブワイヤの折り曲げまたは屈曲を制御するための浮遊整列板を含む、請求項16に記載のプローブヘッド。
  18. 前記浮遊整列板が、前記プローブワイヤが互いに接触することなく折れ曲がりまたは屈曲することを可能にする、請求項17に記載のプローブヘッド。
  19. 複数の整列板を積層する手段であって、前記複数の整列板のそれぞれが少なくとも1つの他の整列板と隣接し、前記複数の整列板のそれぞれの1組の穴が前記整列板の残りのそれぞれにおける対応する組の穴と整列されるように、複数の整列板を積層する手段と、
    前記複数の整列板のそれぞれの前記1組の穴を通してそれぞれ1組のプローブワイヤを挿入する手段と、
    前記1組のプローブワイヤが挿入された後に、前記複数の整列板のいずれも他の整列板と隣接しないように前記複数の整列板に間隔を形成する手段と、を含む、プローブ組み立て製造装置。
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