JP2018523095A - 特に低減ピッチ用途のための、垂直プローブを有するテストヘッド - Google Patents

特に低減ピッチ用途のための、垂直プローブを有するテストヘッド Download PDF

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Abstract

被テストデバイス(24)の動作をテストするための垂直プローブを有するテストヘッド(20)が記載され、そのようなテストヘッドは複数の接触プローブ(21)を含み、各接触プローブ(21)は、第1の端(21A)と第2の端(21B)との間で延在する所定の長さの棒状の本体であって、互いに平行な且つ曲げゾーン(29)によって間隔をあけられた少なくとも1つのプレート状の下側ガイド(22)と1つのプレート状の上側ガイド(23)とにおいて作られたそれぞれのガイド穴(22A、23A)内に収容される棒状の本体を有する。好適には、前記下側ガイド(22)及び上側ガイド(23)のうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの凹陥部(27)であって、複数のそれらのガイド穴(22A、23A)において形成された且つ前記複数のそれらのガイド穴(22A、23A)の厚さを低減するように適合された低下部分(26A、26B)を実現する、少なくとも1つの凹陥部(27)を備える。

Description

本発明は、特に低減ピッチ用途のための、複数の垂直プローブを含むテストヘッドに関する。
より具体的には、本発明は、被テストデバイスの動作をテストするための垂直プローブを有するテストヘッドに関し、前記テストヘッドは複数の接触プローブを含み、各接触プローブは、予め設定された長さの棒状の本体であって第1の端と第2の端との間で延在し、少なくとも1つの下側ガイド及び少なくとも1つの上側ガイドにおいて作られたそれぞれのガイド穴内に収容される棒状の本体を有し、前記ガイドはプレート状であり、互いに平行であり、曲げ領域によって間隔をあけられている。
特に、しかし排他的にではなく、本発明は、ウェハ上に集積された電子デバイスをテストするためのテストヘッドに関し、以下の記述は、単にその説明を単純化することを目的として、この適用分野を参照して行う。
よく知られているように、テストヘッド(プローブヘッド)は、マイクロストラクチャの複数の接触パッドを、その動作テスト、特に電気的なテスト、又は一般的にテストを実行するテストマシンの対応するチャネルと電気的に接触するように配置するのに適した装置である。
集積回路に対して実行されるテストは、欠陥のある回路をまだ製造工程にあるうちに検出及び分離するために特に有用である。通常、テストヘッドは、かようにウェハ上に集積された回路を、それらが切断されチップ収容パッケージの内部に組み立てられる前に電気的にテストするために使用される。
テストヘッドは基本的に、互いに平行な少なくとも一対の実質的にプレート状の支持体又はガイドによって保持される複数の移動性のある接触要素又は接触プローブを含む。これらのプレート状の支持体は好適な穴を備え、接触プローブの移動及び起こり得る変形のための自由空間又はギャップを残すために互いに一定の距離を隔てて配置される。特に、前記一対のプレート状の支持体は、上側プレート状支持体と下側プレート状支持体とを含み、両方が、ガイド穴であってそこで接触プローブが軸方向に摺動するガイド穴を備え、接触プローブは通常、良好な電気的特性及び機械的特性を有する特殊合金ワイヤで作られる。
接触プローブと被テストデバイスの接触パッドとの間の良好な接続は、テストヘッドをデバイス自体に対して押し付けることによって保証され、前記接触プローブは上側プレート状支持体及び下側プレート状支持体において作られたガイド穴の内部を移動可能であり、その押し付け接触の間、2つのプレート状支持体の間のギャップの内部で曲げを受け、そのようなガイド穴の内部を摺動する。この種類のテストヘッドは「垂直プローブヘッド」と通常呼ばれる。
本質的に、図1に概略的に示すように、垂直プローブを有するテストヘッドは、ギャップであってそこで接触プローブの曲げが発生するギャップを有し、その曲げはプローブ自体の又はそれらのプローブの支持体の適切な構成によって支援される。図1では、図を単純にするために、テストヘッド内に通常含まれる複数のプローブのうちの1つのみの接触プローブが示されている。
特に、図1は、少なくとも1つの、通常は「下側ダイ」又は単に下側ガイド2と呼ばれる下側プレート状支持体、及び少なくとも1つの、通常は「上側ダイ」又は単に上側ガイド3と呼ばれる上側プレート状支持体を含み、前記支持体は、少なくとも1つの接触プローブ4が内部で摺動するそれぞれのガイド穴2A及び3Aを有する。
接触プローブ4は、被テストデバイス5の接触パッド5Aに当接することが意図される接触先端4Aを有する端において終端し、それにより、前記被テストデバイス5と、テスト機器(図示せず)であってテストヘッド1がその終端要素であるテスト機器との間の電気的及び機械的接触が実現される。
ここで及び以下において、用語「接触先端」は、被テストデバイスに又はテスト機器に接触することが意図される接触プローブの端ゾーン又は端領域を意味し、その端ゾーン又は端領域は必ずしも鋭利であるとは限らない。
場合によっては、接触プローブは上側ガイド3においてヘッド自体に固定的に結合されており、それらのテストヘッドはブロック化プローブ(blocked probe)テストヘッドと呼ばれる。
しかし、固定的に結合されていないプローブを有するテストヘッドであって、マイクロ接触ボード(micro contact board)によってインタフェースしてもよい、いわゆるボードにインタフェースされるテストヘッドを使用することがより一般的であり、それらのテストヘッドは非ブロック化プローブ(non−blocked probe)テストヘッドと呼ばれる。前記マイクロ接触ボードは、プローブに接触することに加えて、その上に作られた接触パッドを被テストデバイスに作られた接触パッドに対して空間的に再分配すること、特にパッド自体の中心間の距離の制約を緩和することも可能にするため、「スペーストランスフォーマ」と通常呼ばれる。
この場合、図1に示すように、接触プローブ4は、スペーストランスフォーマ6の複数の接触パッドのうちのパッド6Aに向かう、接触ヘッド4Bとして示されている別の接触先端を有する。プローブ4とスペーストランスフォーマ6との間の良好な電気的接触は、スペーストランスフォーマ6の接触パッド6Aに対する接触プローブ4の接触ヘッド4Bの押し付け接触によって常に確実にされる。
下側ガイド2と上側ガイド3とはギャップ7によって好適に分離されており、それにより接触プローブ4の変形が可能になる。最後に、ガイド穴2A及び3Aは、それらの中を接触プローブ4が摺動することを可能にするように寸法決めされている。
いわゆる「シフトプレート技術(shifted plate technology)」を用いて作られたテストヘッドの場合、「バックリングビーム(buckling beams)」とも呼ばれる接触プローブ4は、まっすぐに作られ、ガイドのシフトによりプローブ本体の曲げがもたらされ、ガイド穴であってそこでそれらのプローブが摺動するガイド穴の壁との摩擦によりプローブ自体の所望の保持がもたらされる。その場合、それらのテストヘッドは、シフトプレート又はシフトガイド(shifted plates or guides)を有するテストヘッドと呼ばれる。
プローブが受ける曲げの形状、及びその曲げをもたらすために必要な力はいくつかの要因に依存し、前記要因の例としては、プローブの合金の物理的特性、及び上側ガイド内のガイド穴と下側ガイド内の対応するガイド穴との間のオフセットの値が挙げられる。
テストヘッドの適切な動作は、接触プローブの垂直移動すなわちオーバートラベル、及びそれらの接触プローブの接触先端の水平移動すなわちスクラブという、2つのパラメータに本質的に関連している。接触パッドの表面を引っ掻くことを可能にし、そのようにして例えば薄い酸化物層又は酸化物膜の形態の不純物を除去し、それによりテストヘッドによって実施される接触を向上するために、接触先端のスクラブを確実にすることが重要である、ということが実際に知られている。
これらの全ての特性はテストヘッドの製造工程において評価され較正されるべきであり、プローブと被テストデバイスとの間の、特にプローブの接触先端と被テストデバイスの接触パッドとの間の良好な電気的接続が常に保証されるべきである。
テストヘッド1の動作中の、ガイドのガイド穴2A及び3A内でのプローブ4の適切な摺動を保証することが同様に重要であり、したがって、曲げゾーンとしても示されるギャップ7の内部での、それらのプローブ4の曲げを保証することが重要である。
実際的には、これは接触プローブ4の横寸法又は直径と、下側ガイド2のガイド穴2A及び上側ガイド3のガイド穴3Aのそれぞれの横寸法又は直径との間に、隙間(遊隙)又はトレランスが常に保証されなければならないということを意味している。
しかしこの必要性は、テストヘッドの内部に接触プローブを詰め込んで対応する接触先端をより近接させることを可能にし、最新世代の集積デバイスの適切なテストを可能にすることへの、高まりつつある要求とは対照的である。前記最新世代の集積デバイスは、極めて近接した接触パッドの分布、したがって非常に小さい値のいわゆるピッチ、すなわち隣接する接触パッドの中心間距離を含むものであり、これらのデバイスは微細ピッチデバイスと呼ばれる。
特に、微細ピッチデバイスをテストするためには、プローブの、したがって対応するガイド穴の横寸法を低減することに加えて、プローブと穴との間のトレランスをできるだけ制限する必要がある。
市販のテストヘッドでは、250μmに等しい最小厚さを有するセラミックガイドが通常は使用される。微細ピッチデバイスは、それらのセラミックガイドにおいて、市販の装置と比較して20%〜40%低減されたプローブ−穴トレランスを有するガイド穴を実現することを必要とする。
しかし、それらの低減されたトレランス値により、ガイド穴内のプローブに克服できない摺動の問題が発生し、それらを含むテストヘッドの適切な動作が損なわれる、ということが実験的に確認されている。
米国特許出願公開第2009/0224782号明細書では、複数の単独の低下部分を備えた2つの平行なガイドを含むテストヘッドが開示されており、各低下部分は接触プローブを収容するガイド穴において実現され、このようにしてその接触プローブの摺動特性を向上する。
本発明の技術的課題は、テストヘッドであって微細ピッチデバイスのテストにおけるその使用を可能にし、同時に、上側ガイド及び下側ガイドにおいて作られるガイド穴内での接触プローブの適切な摺動を単純な手法で保証し、したがってそれらを含むテストヘッドの適切な動作を確実にし、従来技術に従って実現されたテストヘッドに依然として影響を及ぼしている制限及び欠点を克服するための、機能的及び構造的特徴を有するテストヘッドを提供することである。
本発明の基礎にある解決概念は、ガイドの厚さの局所的低下部分であってそこにおいてガイド穴が作られる局所的低下部分を実現する凹陥部によって、接触プローブとそれぞれのガイド穴との間の摩擦を低減し、それにより摩擦を低減し、したがってそれらのガイド穴内でプローブが動けなくなる問題を防止し、同時に、プローブ自体の高度の詰め込みを、及びしたがって微細ピッチデバイスのテストの可能性を保証することである。以下の説明から明らかになるように、この解決策は混合ピッチデバイスをテストする場合に特に有用である。
そのような解決概念に基づいて、前記技術的課題は、被テストデバイスの動作をテストするための垂直プローブを有するテストヘッドを用いて解決され、前記テストヘッドは複数の接触プローブを含み、各接触プローブは、第1の端と第2の端との間で延在する所定の長さの棒状の本体であって、互いに平行な且つ曲げゾーンによって間隔をあけられた少なくとも1つのプレート状の下側ガイドと少なくとも1つのプレート状の上側ガイドとにおいて作られたそれぞれのガイド穴内に収容される棒状の本体を有し、前記テストヘッドは、前記下側ガイド及び上側ガイドのうちの少なくとも1つが、少なくとも1つの凹陥部であって、複数のそれらのガイド穴において形成された且つ前記複数のそれらのガイド穴の厚さを低減するように適合された低下部分を実現する、少なくとも1つの凹陥部を備えることを特徴とする。
前記凹陥部は、微細ピッチデバイスの少なくとも1つの領域のテストのための、低減された直径を有する接触プローブにおいてのみ作られてもよい、ということが強調される。
より詳細には、本発明は、以下の追加の所望により存在する特徴を個別に又は必要に応じて組み合わせて含む。
本発明の別の態様によれば、前記凹陥部及び低下部分は、それらの低下部分が作られる対応するガイドの厚さの20%〜80%に等しい厚さを有してもよい。
特に、前記凹陥部及び低下部分の前記厚さは、前記複数のそれらのガイド穴であってその中で前記接触プローブが摺動する前記複数のそれらのガイド穴の前記厚さを80μm〜150μmの値まで、好ましくは100μmまで低減するように適合された値を有してもよい。
本発明の別の態様によれば、前記下側ガイド及び上側ガイドの両方が、それぞれの凹陥部によるそれぞれの低下部分を備えたガイド穴を含んでもよい。
さらに、前記テストヘッドは、前記被テストデバイスの第1の信号領域の接触パッドをテストするための第1の複数の接触プローブと、前記被テストデバイスの第2の電力領域の接触パッドをテストするための第2の複数の接触プローブとを含んでもよく、前記第1の領域の前記接触パッドは、前記第2の領域の前記接触パッドのピッチより小さいピッチを有する。
本発明の別の態様によれば、前記第1の領域の前記接触パッドは、前記第2の領域の前記接触パッドより小さい直径を有してもよい。
その上、本発明のさらに別の態様によれば、前記第1の複数の前記接触プローブは、前記第2の複数の前記接触プローブのプローブ直径より小さいプローブ直径を有してもよく、直径は、前記接触プローブの断面の最大横寸法を非円形のものについても意味する。
より詳細には、前記第1の複数の前記接触プローブは、前記第2の複数の前記接触プローブによって運ばれる信号、特に電力信号、より小さい電流値を有する信号、特に入力/出力信号、を運んでもよい。
本発明の別の態様によれば、前記第2の複数の前記接触プローブは5000μmより短い長さの本体を有してもよく、前記本体内に長手方向に作られた少なくとも1つの開口又は非貫通溝を含んでもよい。
その上、前記凹陥部において作られる前記複数のそれらのガイド穴は、前記被テストデバイスの一領域の接触パッドをテストするための接触プローブであって前記テストヘッド内に収容された残りの接触プローブより小さいピッチを有する接触プローブを収容してもよく、その領域は微細ピッチ領域として示される。
前記テストヘッドは、前記下側ガイドと又は前記上側ガイドと結合された少なくとも1つの中間ガイドをさらに含んでもよく、特に前記中間ガイドは、好適な連結フレームによって前記下側ガイドに連結された下側中間ガイドであってもよく、前記連結フレームは、前記下側中間ガイドと前記下側ガイドとの間に、それらのガイドの間のスペーサ要素として及び接続要素として働くように配置されるものであり、且つ/又は、前記中間ガイドは、好適な追加の連結フレームによって前記上側ガイドに連結された上側中間ガイドであってもよく、前記追加の連結フレームは、前記上側ガイドと前記中間上側ガイドとの間に、それらのガイドの間のスペーサ要素として及び接続要素として同様に働くように配置されるものである。
その場合、前記中間ガイドは、前記中間ガイド自体のガイド穴における低下部分を実現する少なくとも1つの凹陥部を含んでもよい。
本発明の別の態様によれば、それらのガイドのうちの少なくとも1つは、互いに適切に一体化された少なくとも1つの第1のプレート状要素及び少なくとも1つの第2のプレート状要素によって形成されてもよく、前記少なくとも1つの第1のプレート状要素及び少なくとも1つの第2のプレート状要素は、それらによって形成されるそれらのガイドのうちの前記少なくとも1つの厚さより小さいそれぞれの厚さを有し、前記第1のプレート状要素は開口を備え、前記第2のプレート状要素はガイド穴を備え、前記開口は、前記ガイド穴における低下部分を実現する凹陥部に対応する。
本発明の別の態様によれば、前記テストヘッドは、互いに異なる厚さを有する複数の凹陥部を含んでもよい。
前記テストヘッドは、それらのガイドの少なくとも1つのコーティング層であって、それらのガイド穴も覆うように適合された少なくとも1つのコーティング層をさらに含んでもよい。
特に、前記コーティング層は、例えばテフロン及びパリレンから選択されてもよい、低い摩擦係数を有する材料で作られてもよい。
本発明によるテストヘッドの特徴及び利点は、添付の図面を参照して非限定的な例として示されるその実施形態の以下の説明から明白となる。
従来技術により実現されるテストヘッドを概略的に示す。 少なくとも一対のガイドと、好適なガイド穴を備えるテストヘッドを概略的に示し、各ガイド穴は低下部分を含む。 本発明によるテストヘッドの実施形態を概略的に示す。 本発明によるテストヘッドの代替の実施形態を概略的に示す。 本発明によるテストヘッドの代替の実施形態を概略的に示す。 本発明によるテストヘッドの代替の実施形態を概略的に示す。 図3Aのテストヘッドのガイドの断面図を概略的に示す。 図3Aのテストヘッドのガイドの断面図を概略的に示す。 本発明によるテストヘッドのさらなる代替の実施形態を概略的に示す。 本発明によるテストヘッドのさらなる代替の実施形態を概略的に示す。 本発明によるテストヘッドのさらなる代替の実施形態を概略的に示す。 本発明によるテストヘッドのさらなる代替の実施形態を概略的に示す。
これらの図を参照すると、本発明により実現されるテストヘッドが記載されており、このテストヘッドは全体が20で示されている。
図は概略図を表し、一定の縮尺で描かれているわけではなく、本発明の重要な特徴を強調するために描かれているということに留意されたい。その上、様々な部分は所望の用途に応じてそれらの形状が変化し得るため、図においては概略的に示されている。
図2に示すように、テストヘッド20は通常、複数の接触プローブを含み、各接触プローブは、被テストデバイスの接触パッドに当接するのに適した少なくとも1つの接触端を有する。図を単純且つ明確にするために、図においては1つのみの接触プローブ21が示されており、このプローブは、予め設定された長さを有する棒状の本体21Cを含み、長さという用語は、その本体21Cの曲げられていない構成における長手方向寸法を意味する。
各接触プローブ21はまた、少なくとも1つの第1の及び少なくとも1つの第2の端部分、特に接触先端21A及び接触ヘッド21Bを含み、これらは本体21Cに隣接している。
図2の例において、テストヘッド20はいわゆるシフトプレートタイプのものであり、少なくとも1つの下側プレート状支持体又は下側ガイド[下側ダイ]22と、少なくとも1つの上側プレート状支持体又は上側ガイド[上側ダイ]23とを含み、これらは平坦であり且つ互いに平行であり、それぞれのガイド穴22A及び23Bを備え、ガイド穴22A及び23Bの内部には複数の接触プローブが摺動的に収容され、図では単純にするために1つのみのプローブが示されている。
特に、図2の例において、テストヘッド20はまた、非結合プローブタイプのものであり、接触プローブ21は、被テストデバイス24の少なくとも1つの接触パッド24Aに当接する接触先端21Aと、スペーストランスフォーマ25の少なくとも1つの接触パッド25Aに当接する接触ヘッド21Bとを有する。
下側ガイド22及び上側ガイド23は実質的に平坦であり且つ互いに平行であり、その上、被テストデバイス24に及びスペーストランスフォーマ25に平行であり、ギャップ即ち曲げゾーン29を画定するように間隔をあけられている。
これらの下側ガイド22及び上側ガイド23はまた、それぞれのガイド穴22A及び23Aを備え、ガイド穴22A及び23Aは、接触プローブ21を収容するのに好適であり、且つ、テストヘッド20の動作中の、すなわち被テストデバイス24の接触パッド24Aへの接触先端21Aの押し付け接触、及びスペーストランスフォーマ25の接触パッド25Aへの接触ヘッド21Bの押し付け接触の間の、接触プローブ21の摺動を可能にするのに好適である。
図2を再び参照すると、前記ガイドのうちの少なくとも1つは、ガイド穴における低下部分26Aを有する。そのような低下部分26Aは、接触プローブ21と接触するガイド穴の厚さを低減するように、及びしたがって従来技術に関連して説明した摩擦の問題を低減するように適合されている、ということが強調される。
各ガイド穴に対応してこれらの低下部分26Aを実現することは、正確且つ複雑な製造技術の使用を明らかに意味している。
有利には、本発明によれば、図3Aに示すように、テストヘッド20は、複数のガイド穴において実現される凹陥部27を含み、前記複数のガイド穴はそれぞれの接触プローブ21を、特に以下において詳細に説明するように、被テストデバイスの微細ピッチ領域のために使用される接触プローブ21を収容するものである。このようにして、凹陥部27は、それらのガイド穴の局所的低下部分26Aを実現する。単なる例として図3Aに示す実施形態では、この凹陥部27は下側ガイド22において実現されており、明らかに、特に、微細ピッチ領域において使用される接触プローブ21を収容するのに適した複数のガイド穴を含めるために、この凹陥部27を上側ガイド23において又は両方のガイドにおいて実現することが可能である。
より詳細には、各局所的低下部分26Aは、下側ガイド22内に作られるガイド穴22Aにおいて、凹陥部27の存在により実現される。その上、厚さS1を有するガイドを考慮すると、低下部分26Aは厚さS1の20%〜80%に等しい厚さS2を有し、これにより、接触プローブ21に接触するガイド穴22Aの厚さS3は、ガイドの厚さS1未満に、特にその厚さS1の20〜80%に等しくされる。
例として、150μm〜500μmの範囲の、好ましくは250μmの厚さS1を有するガイド、及び30μm〜400μmの範囲の、好ましくは150μmの厚さS2を有する低下部分26Aを考慮することが可能である。このようにして、接触プローブ21に接触するガイド穴22Aの厚さS3も、30μm〜400μmの範囲、好ましくは100μmとなる。
好ましい実施形態では、凹陥部27は、接触プローブに接触するガイド穴22Aの厚さS3を、低下部分26の存在により、80μm〜150μmの値に、好ましくは100μmに等しくするように実現される。したがってその凹陥部27の、及びしたがって低下部分26Aの厚さS2の値は、厚さS3のそれらの好ましい値と、凹陥部27が実現されるガイドの厚さS1との間の差として計算される。
このようにして、テストヘッド20の機能に及びその中に含まれる接触プローブ21の摺動に、それぞれのガイド穴との高摩擦に起因して悪影響を及ぼすことなく、プローブと穴との間のトレランス値を6〜10μmまで低減することが、20μm〜50μm、好ましくは20μm〜30μmの範囲の直径を有するプローブ、すなわちいわゆる微細ピッチデバイスをテストするために通常使用されるプローブについても可能であることを確認することが可能であり、前記微細ピッチデバイスとはすなわち、100μm未満の、好ましくは40μm〜100μmのピッチを有する接触パッドを有し、また、フルアレイ構成におけるもの、すなわちマトリクスとして配列されたパッドを有するものである。ここで及び以下において、直径という用語は、プローブの最大横寸法を非円形のものについても意味する。
これに関して、他方、所望の値まで低減された厚さを有するガイド全体、例えば100μmに等しい厚さS1を有する下側ガイド22を使用することは不可能であるということが強調される。そのようなガイドは実際に、全体としてのテストヘッド20の十分な機械的堅牢性を保証することができず、その上、製造中の破損の問題も有する。
ガイドの厚さは、接触プローブ21の摺動摩擦を低減することが有用であるガイド穴においてのみ値S3まで低下され、ガイドの全体的な厚さS1は必要な機械的堅牢性を保証する。
ガイドはまた、異なる厚さS2を有する複数の凹陥部27を含んでもよく、それにより、厚さS3についての異なる値を有するガイド穴のそれぞれのグループが実現される。
両方のガイドにおいて凹陥部を有するテストヘッド20を実現することも可能である。
特に、図3Bに概略的に示すように、テストヘッド20はしたがって、上側ガイド23内に実現されるガイド穴23Aにおいても低下部分26Bを実現するさらなる凹陥部27Bを含んでもよい。
この場合も、凹陥部27B、及びしたがって低下部分26Bは、上側ガイド23の厚さS’1の20%〜80%に等しい厚さS’2を有し、これにより、接触プローブ21に接触するガイド穴23Aの厚さS’3は、ガイドの厚さS’1より小さい値に、特にその厚さS’1の20%〜80%に等しくされる。上側ガイド23のそれらの厚さS’1、S’2、及びS’3の値の範囲は、下側ガイド22の対応する厚さS1、S2、及びS3について示したものと同じであってもよく、2つのガイドにおける対応する厚さは、用途に応じて同じ値又は異なる値を有する。
示された手段は、図4Aに概略的に示すように、異なるピッチを有する領域を有する集積デバイスをテストするためのテストヘッドを実現するために使用することが可能である。
集積回路を実現するために使用される技術の最近の発展により、デバイス自体の異なる領域において異なる相対距離又はピッチを有する接触パッドの2次元アレイを有するデバイスを実現することが可能になったことが実際に知られている。より詳細には、異なるピッチを有するそれらの領域は通常、異なる信号の取り扱い専用の異なる寸法を有する接触パッドを含む。
その場合、被テストデバイス内で、信号領域と呼ばれる少なくとも1つの第1の領域を識別することが可能であり、前記第1の領域内では、接触パッドは、電力領域と呼ばれる第2の領域のものより小さい最大横寸法又は直径と相対中心間距離とを有し、前記第2の領域内ではパッドはより大きく且つ互いにより遠い。一般に、第1の信号領域では、およそ0.5Aの電流値を有する入力/出力信号が取り扱われ、第2の電力領域では、およそ1Aのより高い電流値を有する電力供給信号が取り扱われる。特に、第1の領域は微細ピッチ領域であってもよい。
図4Aに示すように、その場合、テストヘッド20は、第1の信号領域をテストするための第1の複数の接触プローブ21と、第2の電力領域をテストするための第2の複数の接触プローブ21’とを含み、第1の信号領域のための3つのみの接触プローブ21と、第2の電力領域のための1つのみの接触プローブ21’とが非限定的な例として図に示されている。特に、各信号接触プローブ21は、電力接触プローブ21’のものより小さい断面、及び特に横直径を有する。
先に示したように、テストヘッド20は下側ガイド22と上側ガイド23とを含み、これらは信号接触プローブ21を収容するためのそれぞれの第1のガイド穴22A、23Bを、及び電力接触プローブ21’を収容するための第2のガイド穴22B、23Bを備える。電力接触プローブ21’はまた、被テストデバイス24の接触パッド24B及びスペーストランスフォーマ25の接触パッド25Bに当接するのに適した、それぞれ、少なくとも1つの接触先端21’A及び1つの接触ヘッド21’Bを含む。
有利には、本発明によれば、少なくとも1つのガイド、図示されている例では下側ガイド22は、信号接触プローブ21のガイド穴22Aにおいてのみ複数の低下部分26Aを実現する少なくとも1つの凹陥部27を有し、信号接触プローブ21はより小さいものであり、最も近接した接触パッドをテストすることが意図されるものであり、この理由により、接触プローブ21とガイド穴22Aとの間の高摩擦に起因して、より動けなくなりやすいものである。凹陥部27はより必要性の高いところでのみ実現され、それにより、ガイドを不必要に脆弱化することが回避され、機械加工が節減される。凹陥部27内に含まれる局所的低下部分26A、及び結果としてもたらされるガイドの厚さの低減は、特に30mm×30mmより大きい顕著な寸法さえ有し得るガイド自体の広がりと比較して限られた広がりを有する部分に影響を及ぼすのみである、ということが実際に強調される。
信号接触プローブ21の直径より大きい直径を有する電力接触プローブ21’の接触先端の、デバイスの接触パッドへの押し付け接触は、プローブ又はパッド自体の破壊をもたらすほど強くはないことを保証することも重要である、ということも強調される。
この問題は、いわゆるショートプローブ、すなわち制限された長さの棒状の本体を有するプローブ、特に5000μm未満の寸法を有するプローブの場合に特に重要である。この種類のプローブは例えば高周波用途において使用され、その場合、プローブの低減された長さにより、関連する自己インダクタンス現象が制限される。特に、用語「高周波用途」は、100MHzより高い周波数を有する信号を運ぶことが可能なプローブを意味する。
しかしその場合、プローブ本体の低減された長さによりプローブ自体の剛性が大幅に増加し、それにより、例えば被テストデバイスの接触パッドに対してそれぞれの接触先端によって作用される力が増大し、それにより、それらのパッドの破損がもたらされ、被テストデバイスが修復不能に損傷される可能性があり、この状況は回避されるべきである。より危険なことには、接触プローブの本体の長さの低減に起因する剛性の増加により、プローブ自体の破壊のリスクが増加する。
図4Bに示す一つの代替の実施形態によれば、各電力接触プローブ21’は、その本体に沿って長手方向に、実質的にその全長にわたって延在する開口30を好適に含み、開口30は実質的に、接触ヘッド21’B及び接触先端21’Aに位置するそれぞれの端の間で電力接触プローブ21’の本体に沿って延在する切れ目の形態である。
このようにして、電力接触プローブ21’の剛性は大幅に低減され、これにより、その本体が高周波用途に好適な低減された寸法を有する場合でも、前記本体の破壊のリスクは低減されるか又はさらには解消される。その上、電力接触プローブ21’は、開口30なしで同じ寸法を有する既知の接触プローブと比較してより小さい力を、被テストデバイスの接触パッドに対して作用させることが確認される。
好適には、電力接触プローブ21’はまた、開口30において、接触プローブ21’の本体の強化構造を実現することが可能な少なくとも1つの充填材料、特にポリマー材料も含み、それにより、開口30の端部分における亀裂又は破損の発生が低減されるか又はさらには解消され、接触プローブ21’の、及びしたがってそれを含むテストヘッド20の動作寿命が大幅に増加する。
あるいは充填材料は、開口30を充填するために、及びさらに接触プローブ21’全体をコーティングするために実現されてもよい。電力接触プローブ21’の一つの代替の実施形態によれば、実質的に互いに平行な複数の開口を実現することも可能である。
さらなる実施形態によれば、各電力接触プローブ21’は開口30の代わりに非貫通溝を代替として含んでもよく、前記溝はプローブ自体の剛性を、及びしたがって破損のリスクを低減することが可能である。前記非貫通溝はまた、充填及び強化材料、特にポリマー材料を用いて充填されてもよく、前記材料は、場合によっては接触プローブ21’全体のコーティングも行うために実現されてもよい。
明らかに、電力接触プローブ21’を収容するガイド穴においても凹陥部及び対応する低下部分を備えることが有用である用途を有する可能性が、特に、厚さの厚いガイドの場合に存在する。その場合、信号接触プローブ21のガイド穴において、電力接触プローブ21’のガイド穴における低下部分の厚さより大きい厚さを有する低下部分を備えることが可能であり、それにより、それらの低下部分によってガイド自体の中に導入される脆弱化が制限される。
その上、被テストデバイス24の微細ピッチ領域についてのみ凹陥部を備えることが可能であり、前記領域は例えば信号接触プローブ21の部分にのみ対応してもよい。
図5A及び図5Bにそれぞれ上面図及び断面図によって概略的に示すように、下側ガイド22は凹陥部27を含み、これはさらには複数のガイド穴22Aを、特に、先に述べたように微細ピッチ領域において使用される接触プローブ21を収容するために含む。このようにして、凹陥部27は低下部分26Aを、その中に含まれる各ガイド穴22Aにおいて実現する。下側ガイド22はまた、さらなるガイド穴、例えば微細ピッチ領域の外部で使用される電力接触プローブ21’を収容するためのガイド穴22Bを、凹陥部27の外部に含んでもよい。
明らかに、信号接触プローブ21を収容するためにやはり好適なさらなるガイド穴を有する下側ガイド22を実現することが可能である。
下側ガイド22及び/又は上側ガイド23を実現するために、複数のガイドを使用することも知られている。その場合、このテストヘッドは、ダブル下側ガイド及び/又はダブル上側ガイドを有するテストヘッド20と呼ばれ、追加のガイドは中間ガイド又は中位ガイドと呼ばれる。
特に、図6Aに概略的に示すように、テストヘッド20は、好適な連結フレーム28を用いて下側ガイド22に連結された下側中間ガイド220を含んでもよく、前記フレームは下側中間ガイド220と下側ガイド22との間に、前記ガイドの間のスペーサ要素として及び接続要素として働くように配置される。
その場合、下側中間ガイド220もまた、それぞれのガイド穴220Aにおいて低下部分260Aを実現する凹陥部270を含んでもよい。
同様に、テストヘッド20は、好適な追加の連結フレーム28’を用いて上側ガイド23に連結された上側中間ガイド230を含んでもよく、前記フレームは上側ガイド23と上側中間ガイド230との間に、やはり前記ガイドの間のスペーサ要素として及び接続要素として働くように配置される。
同様に、上側中間ガイド230もまた、それぞれのガイド穴230Aにおいて低下部分260Bを実現する凹陥部270Bを含んでもよい。
テストヘッド20はまた、図6Bに概略的に示すように、凹陥部270Bを備えた上側中間ガイド230、及び凹陥部270を備えた下側中間ガイド220の両方を含んでもよい。
本発明のさらなる代替の実施形態によれば、接触プローブ21を収容するガイド22及び/又は23内に凹陥部を備えたテストヘッド20を、それらのガイドを実現するために複数層構造を使用することによって実現することも可能である。
特に、図7Aに概略的に示すように、テストヘッド20は、少なくとも1つのガイド、例えば下側ガイド22を含み、下側ガイド22は、互いに適切に一体化された、特に互いに重ね合わされ接着された、少なくとも1つの第1及び第2のプレート状要素31及び32によって形成され、前記少なくとも1つの第1及び第2のプレート状要素31及び32は、それらによって形成される下側ガイド22の厚さS1より小さいそれぞれの厚さS2及びS3を有する。
その上、第1のプレート状要素31は、第2のプレート状要素32において実現されるガイド穴22Aの直径より大きいサイズを有する開口を含み、その開口は第1のプレート状要素31と第2のプレート状要素32とが重ね合わされて下側ガイド22を形成した場合の凹陥部27に対応し、したがってガイド穴22Aは、先に説明したように、凹陥部27による低下部分26Aを備え、凹陥部27及び低下部分26Aは、下側ガイド22の第1のプレート状要素31の厚さS2に等しい寸法を有する。
同様に、上側ガイド23もまた、互いに適切に一体化された、特に互いに重ね合わされ接着された、少なくとも1つの第1及び第2のプレート状要素33及び34によって形成されてもよく、前記少なくとも1つの第1及び第2のプレート状要素33及び34は、それらによって形成される上側ガイド23の厚さS’1より小さいそれぞれの厚さS’2及びS’3を有する。
この場合も、第1のプレート状要素33は、第2のプレート状要素34において実現されるガイド穴23Aの直径より大きいサイズを有する開口を含み、その開口は第1のプレート状要素33と第2のプレート状要素34とが重ね合わされて上側ガイド23を形成した場合の凹陥部27Bに対応し、したがって上側ガイド23のガイド穴23Aは、先に説明したように、凹陥部27Bによる低下部分26Bを備え、凹陥部27B及び低下部分26Bは、下側上側23の第1のプレート状要素33の厚さS’2に等しい寸法を有する。
図7Aに示す例では、下側ガイド22及び上側ガイド23の両方が、上記で説明したように、それぞれのプレート状要素によって形成される。
テストヘッド20を、下側中間ガイド220及び/又は上側中間ガイド230であって一方又は両方がそれぞれのプレート状要素によって形成された、下側中間ガイド220及び/又は上側中間ガイド230を含むように実現することも可能である。
非限定的な例として図7Bに示す例では、テストヘッド20は、互いに接着されたプレート状要素31及び32によって形成された下側ガイド22であって凹陥部27に対応する開口とそれぞれのガイド穴22Aとを備える下側ガイド22を含み、下側ガイド22は、互いに接着されたプレート状要素310及び320によって同様に形成された下側中間ガイド220であって凹陥部270に対応する開口とそれぞれのガイド穴220Aとを備える下側中間ガイド220に結合されており、テストヘッド20は加えて、互いに接着されたプレート状要素33及び34によって形成された上側ガイド23であって凹陥部27Bに対応する開口とそれぞれのガイド穴23Aとを備える上側ガイド23を含み、上側ガイド23は、互いに接着されたプレート状要素330及び340によって同様に形成された上側中間ガイド230であって凹陥部270Bに対応する開口とそれぞれのガイド穴230Aとを備える上側中間ガイド230に結合されており、凹陥部27、27B、270、270Bはしたがって、低下部分26A、26B、260A、260Bをそれらのガイド穴22A、23A、220A、230Aにおいてそれぞれ実現する。
図に示していない一つの実施形態では、テストヘッド20は、ガイドの少なくとも1つのコーティング層であって、ガイド内で実現されるガイド穴もコーティングするように適合された、少なくとも1つのコーティング層をさらに含む。
特に、低い摩擦係数を有し0.5μm〜3μmの範囲の厚さを有する材料で作られたコーティング層を考慮することが可能である。好ましくはその材料は、自己潤滑性材料、すなわち潤滑なしでも低い摩擦係数を有する材料であることが知られている、テフロン及びパリレンから選択される。
結論として、本発明により実現されるテストヘッドは、微細ピッチ及び混合ピッチ用途におけるそれらの使用のために特に性能を発揮する好適な動作特性を有することが実証された。
より小さい寸法を有するプローブであって互いにより近接したプローブのガイド穴においてのみ低下部分を実現する凹陥部の使用により、ガイド穴におけるプローブの大きすぎる摩擦に起因する摺動の問題を低減することが可能になる。プローブとガイド穴との間の摩擦のこの低減は、プローブとそれぞれのガイド穴との間の接触がそれに沿って発生する厚さの低減に本質的に関連している。
好適には、複数ピッチデバイスをテストするためのテストヘッドは、より大きい寸法及びピッチを有する接触パッドが存在する例えば電力領域のための、より大きい寸法を有する接触プローブと、より小さい寸法及びピッチを有する接触パッドが存在するデバイスの信号領域における、より小さい寸法を有する接触プローブであって凹陥部による局所的低下部分を備えたガイド穴内に収容されるより小さい寸法を有する接触プローブとを含み、全ての前記プローブは同じ長さを有する。
前記局所的低下部分は、その局所的低下部分を内部で実現するガイドの堅牢性に著しい悪影響を及ぼすことはない。
局所的に厚さが低減された(locally lowered)穴を有するガイドの使用は経済的観点からも好ましい。凹陥部に対応する低下部分を備えたガイド穴を実現するために、低減された厚さを有する少なくとも一対のプレート状要素を代替として使用することも可能ではあるが、低減された厚さを有するそれらのプレート状要素は残念なことに機械加工中の破壊の問題を有し、これによりそれらのコストが増加し、それらの初期コストは、より大きい厚さを有するガイドのコストよりすでに大きい。
ガイド穴における局所的低下部分を提供するガイドの凹陥部は、任意のガイドレベル(上側ダイ、下側ダイ、中間ダイ)について使用されてもよいということも強調される。
その上、開口又は非貫通溝を備えたプローブを使用することによって、それらのプローブの本体の寸法は5000μm未満の長さまで低減されるため、それらのプローブを含むテストヘッドを高周波用途に好適なものに、特に100MHzより高い周波数に好適なものにすることが可能である。
特に、接触プローブの本体内の切れ目形状の開口の存在により、それらのプローブの剛性を低減し、プローブ自体の破損の可能性を大幅に低減し、同時に、それぞれの接触先端によって作用される圧力の適切な低減を保証し、被テストデバイスの接触パッドの起こり得る破損を回避することが可能になる。
テストヘッドの内部の摩擦力の低減により、その動作の向上がもたらされ、また個々の構成要素の動作寿命の伸びももたらされ、結果としてコストが節約される、ということが強調されるべきである。
その上、有利には本発明によれば、凹陥部の実現は単独の低下部分の実現より単純なため、テストヘッドの製造プロセスは大幅に単純化される。
上記の考察は、例えば、上側ガイドのみが凹陥部を備えたテストヘッド、又は、下側ガイド及び/若しくは上側ガイドに結合されておらず、やはり凹陥部を備えている場合の、中間ガイドを含むテストヘッドなどの、本明細書中で説明していないがしかし本発明の目的である様々な実施形態にも当てはまる。その上、一つの実施形態において採用された手段は、他の実施形態においても採用されてもよく、2つ以上を互いに自由に組み合わせ可能である。
明らかに、上記で説明したテストヘッドに対して、特定の及び具体的な必要性を満たすために当業者はいくつかの修正及び変形を行うことが可能であり、全ては特許請求の範囲によって規定される本発明の保護範囲内に含まれる。

Claims (18)

  1. 被テストデバイス(24)の動作をテストするための垂直プローブを有するテストヘッド(20)であって、前記テストヘッドは複数の接触プローブ(21)を含み、各接触プローブ(21)は、第1の端(21A)と第2の端(21B)との間で延在する所定の長さの棒状の本体であって、互いに平行な且つ曲げゾーン(29)によって間隔をあけられた少なくとも1つのプレート状の下側ガイド(22)と1つのプレート状の上側ガイド(23)とにおいて作られたそれぞれのガイド穴(22A、23A)内に収容される棒状の本体を有し、前記テストヘッドは、前記下側ガイド(22)及び上側ガイド(23)のうちの少なくとも1つが、少なくとも1つの凹陥部(27、27B)であって、複数の前記ガイド穴(22A、23A)において形成され、且つ前記複数の前記ガイド穴(22A、23A)の厚さを低減するように適合された低下部分(26A、26B)を実現する、少なくとも1つの凹陥部(27、27B)を備えることを特徴とする、テストヘッド(20)。
  2. 前記凹陥部(27、27B)及び低下部分(26A、26B)は、対応するガイド(22、23)であってそこにおいて前記低下部分(26A、26B)が作られる対応するガイド(22、23)の厚さ(S1、S’1)の20%〜80%に等しい厚さ(S2、S’2)を有することを特徴とする、請求項1に記載のテストヘッド(20)。
  3. 前記凹陥部(27、27B)及び低下部分(26A、26B)の前記厚さ(S2、S’2)は、前記複数の前記ガイド穴(22A、23A)であってその中で前記接触プローブ(21)が摺動する前記複数の前記ガイド穴(22A、23A)の前記厚さ(S3、S’3)を80μm〜150μmの値まで、好ましくは100μmまで低減するように適合された値を有することを特徴とする、請求項2に記載のテストヘッド(20)。
  4. 前記下側ガイド(22)及び上側ガイド(23)の両方が、それぞれの凹陥部(27、27B)によるそれぞれの低下部分(26A、26B)を備えたガイド穴(22A、23A)を含むことを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のテストヘッド(20)。
  5. 前記テストヘッド(20)は、前記被テストデバイス(24)の第1の信号領域の接触パッド(24A)をテストするための第1の複数の接触プローブ(21)と、前記被テストデバイス(24)の第2の電力領域の接触パッド(24B)をテストするための第2の複数の接触プローブ(21’)とを含むこと、及び、第1の領域の前記接触パッド(24A)は、第2の領域の前記接触パッド(24B)のピッチより小さいピッチを有することを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のテストヘッド(20)。
  6. 前記第1の領域の前記接触パッド(24A)は、前記第2の領域の前記接触パッド(24B)より小さい直径を有することを特徴とする、請求項5に記載のテストヘッド(20)。
  7. 前記第1の複数の前記接触プローブ(21)は、前記第2の複数の前記接触プローブ(21’)のプローブ直径より小さいプローブ直径を有し、直径は、前記接触プローブ(21)の断面の最大横寸法を意味し、これは非円形のものについても同様であることを特徴とする、請求項5又は請求項6に記載のテストヘッド(20)。
  8. 前記第1の複数の前記接触プローブ(21)は、前記第2の複数の前記接触プローブ(21’)によって運ばれる信号(特に電力信号)より小さい電流値を有する信号(特に入力/出力信号)を運ぶことを特徴とする、請求項5〜請求項7のいずれか一項に記載のテストヘッド(20)。
  9. 前記第2の複数の前記接触プローブ(21’)は5000μmより短い長さの本体を有し、前記本体内に長手方向に作られた少なくとも1つの開口(30)又は非貫通溝を含むことを特徴とする、請求項5〜請求項8のいずれか一項に記載のテストヘッド(20)。
  10. 前記凹陥部(27)において作られる前記複数の前記ガイド穴(22A、23A)は、前記被テストデバイス(24)の一領域の接触パッド(24A)をテストするための接触プローブ(21)であって前記テストヘッド(20)内に収容された残りの接触プローブ(21、21’)より小さいピッチを有する接触プローブ(21)を収容し、この領域は微細ピッチ領域として示されることを特徴とする、請求項1に記載のテストヘッド(20)。
  11. 前記テストヘッド(20)は、前記下側ガイド(22)と又は前記上側ガイド(23)と結合された少なくとも1つの中間ガイド(220、230)を含むことを特徴とする、請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載のテストヘッド(20)。
  12. 前記中間ガイドは、好適な連結フレーム(28)によって前記下側ガイド(22)に連結された下側中間ガイド(220)であり、前記連結フレーム(28)は、前記下側中間ガイド(220)と前記下側ガイド(22)との間に、前記ガイド(220、22)の間のスペーサ要素として且つ接続要素として働くように配置されるものであり、及び/又は、前記中間ガイドは、好適な追加の連結フレーム(28’)によって前記上側ガイド(23)に連結された上側中間ガイド(230)であり、前記追加の連結フレーム(28’)は、前記上側ガイド(23)と前記上側中間ガイド(230)との間に、前記ガイド(23、230)の間のスペーサ要素として且つ接続要素として働くように配置されるものであることを特徴とする、請求項11に記載のテストヘッド(20)。
  13. 前記中間ガイド(220、230)は、前記中間ガイド(220、230)のガイド穴(220A、230A)における低下部分(260A、260B)を実現する少なくとも1つの凹陥部(270、270B)を備えることを特徴とする、請求項11又は請求項12に記載のテストヘッド(20)。
  14. 前記ガイド(22、23、220、230)のうちの少なくとも1つは、互いに適切に一体化された少なくとも1つの第1及び第2のプレート状要素(31、32;33、34;310、320;330、340)によって形成され、前記少なくとも1つの第1及び第2のプレート状要素(31、32;33、34;310、320;330、340)は、それらによって形成される前記ガイド(22、23、220、230)のうちの前記少なくとも1つの厚さ(S1、S’1)より小さいそれぞれの厚さ(S2、S’2、S3、S3’)を有し、前記第1のプレート状要素(31;33;310;330)は開口(27、27B、270、270B)を備え、前記第2のプレート状要素(32;34;320;340)はガイド穴(22A、23A、220A、230A)を備え、前記開口(27、27B、270、270B)は、前記ガイド穴(22A、23A、220A、230A)における低下部分(26A、26B、260A、260B)を実現する凹陥部に対応することを特徴とする、請求項1〜請求項13のいずれか一項に記載のテストヘッド(20)。
  15. 前記ガイド(22、23、220、230)のうちの少なくとも1つは、互いに異なる厚さを有する複数の凹陥部(27、27B)を含むことを特徴とする、請求項1〜請求項14のいずれか一項に記載のテストヘッド(20)。
  16. 前記テストヘッド(20)は、前記ガイド(22、23、220、230)の少なくとも1つのコーティング層であって、前記ガイド穴(22A、23A、220A、230A)も覆うように適合された少なくとも1つのコーティング層をさらに含むことを特徴とする、請求項1〜請求項15のいずれか一項に記載のテストヘッド(20)。
  17. 前記コーティング層は、低い摩擦係数を有する材料で作られることを特徴とする、請求項16に記載のテストヘッド(20)。
  18. 前記材料はテフロン及びパリレンから選択されることを特徴とする、請求項17に記載のテストヘッド(20)。
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