JP3356620B2 - プローブ位置決めアクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアクチュエータに関
し、特に、集積回路チップなどの小型素子の電気回路テ
ストに関連して使用されるプローブと一緒に使用される
高効率の小型アクチュエータに関する。こうした状況で
は、プローブがテスト下の電気回路に正確かつ迅速に接
触しなければならない。

【０００２】

【従来の技術】新技術により超大規模集積回路（ＶＬＳ
Ｉ）の密度が向上し、高速かつ正確な電気テストを実現
する信頼性の高いプロービング・マシンが要求されてい
る。例えば、単一の基板は約１５００００ものテスト・
ポイントを含み、選択ポイント間で形成される回路は、
製造プロセスの異なる段階において異なる電気特性のた
めのプロービングを要求し得る。

【０００３】プロービング・マシンの重要なコンポーネ
ントの１つは、プローブ位置決めアクチュエータであ
る。アクチュエータは、プローブ先端を回路のテスト・
パッドと接触させて所望のまたは選択されるテストを実
施するために、プローブ先端を垂直方向に移動する。上
述の説明から想像されるように、優れたプローブ位置決
めアクチュエータは信頼性が高く、保守を必要としない
か低頻度で必要とするだけであり、また保守の容易性が
要求される場合には、消耗部品または疲労を受け易い部
品を有さないか、少数しか有さないことが好ましい。更
に、位置決めの優れた繰り返し性能を有し、基板（半導
体チップ）への損傷無しに高速で移動できるべきであ
る。

【０００４】集積回路チップ内の電気回路のプロービン
グ及びテストを目的とする装置は、通常、不動のベース
部材と、ベース部材に対する相対移動のために、ベース
部材上に実装されるＸ−Ｙテーブルとを含む。通常はフ
ィクスチャ（fixture）またはジグ（jig）が、テーブル
に取り付けられて提供される。フィクスチャはチップを
保持し、位置決めし、チップ・モニタリング及びテスト
のために、チップを１つ以上のプローブに接触させるよ
うに垂直方向に上昇させる。この構成では、プローブは
固定的にベース部材に接続され、またチップのモニタリ
ング（テスト）がチップの反対側で同時に発生する場合
には、テスト・プローブをスイングして位置決めする他
のジグ及びフィクスチャ手段が提供される。（プローブ
の質量に比較して）フィクスチャまたはジグの質量のた
めに、プローブと接触するためのチップの移動がゆっく
りとなる。更に固定プローブでは、チップがプローブと
接触するときに、圧力がほぼ均一になるようにプローブ
先端を調整することが極めて困難である。従来、実質的
に均一のプロービング力を保証する試みにおいて様々な
手段が提供された。これらには、プローブ先端及び（ま
たは）テスト・チップ面の平面化などが含まれる。

【０００５】プローブ・アームの一定のたわみ距離を保
証するプローブ・アームのプリロードなどの他の方法は
部分的には有効であるが、チップ面が平らでない場合に
は異なった結果となる。或いは、チップがプローブに接
するときにプローブ先端が弧を描いてチップ面をこす
り、チップ内の繊細な電気回路に損傷を生じたりする。
他の例では、チップ面上に加えられるプローブ先端力が
制御されなかったり制御が不十分であったりして、チッ
プ面及びプローブ先端のいずれかまたは両方に損傷を来
したりする。

【０００６】プローブ・アームを制御する他の方法で
は、各プローブに対応するアクチュエータを提供し、テ
スト・チップをＸ−Ｙ平面内でのみ移動する。使用され
るアクチュエータには、例えば米国特許５１５３４７２
号で示されるものなどが含まれる。このプローブ・アク
チュエータはＺ軸方向の非リニアなプローブ移動の問題
を克服し、制御可能なプローブ力の要求を満たすが、２
つの主な欠点を有する。第１に、ボール・ベアリング構
造が摩耗及び応力集中を受け易く、一定期間に渡りプロ
ーブ先端の正確なアライメントを繰り返し保証すること
ができない。第２に、チップ上における不注意な高い衝
撃負荷を防止するようにプローブ移動が慎重にゆっくり
制御されないと、先端電機子（armature）構造の高い質
量がプローブ先端制御を困難にする。

【０００７】他のアクチュエータ設計には、これらの移
動に対応したエア・ベアリングの使用が含まれる。しか
しながら、エア・ベアリングは高速時には乱流（turbul
entflow）のために安定でない。

【０００８】電気的に活動化されるアクチュエータを使
用するプローブ先端による測定時における電気信号の干
渉に関する他の問題は、米国特許第４１２３７０６号で
示されるように、流体アクチュエーションにより克服さ
れる。しかしながら、上記特許で示されるツイン・ビー
ム・アクチュエータは、高速でのプロービング接触に関
連する制動（damping）問題を有すると考えられてい
る。更に、プローブの"弧状でない（no arc）"移動の特
長にも関わらず、上記特許のプローブ先端は特定の弧状
に移動しなければならないと考えられており、このこと
はアクチュエータまたはプローブ先端の最初の位置決め
を困難にする。このことは、特にチップ面が平らでなか
ったり、チップ面及びプローブ先端のアライメントが完
全でないときにあてはまる。また、主なアクチュエーシ
ョンは一方向または片側だけであるので、高速及び高い
力においてはプローブのはね返りが発生し得る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、半導体チップなどの素子上の電気回路などをテスト
するための、改良されたより効率的なアクチュエータ／
プローブ・アセンブリを提供することである。

【００１０】本発明の別の目的は、プローブによるテス
ト・チップの繊細な表面の擦りを防止するために、コイ
ルとプローブ先端の両方をチップ面に対して実質的に垂
直方向に移動することを可能にするプローブのための、
低質量で高速なアクチュエータを提供することである。

【００１１】本発明の更に別の目的は、消耗部品が存在
せず、アクチュエータの使用寿命が通常の使用条件の下
では実質的に無限である、半導体チップのテストのため
の低質量で高速なアクチュエータを提供することであ
る。

【００１２】本発明の更に別の目的は、電源及び信号リ
ードがビーム構造内に組み込まれる同一のケーブリング
により支持される構造による、半導体チップのテストの
ためのアクチュエータを提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】開示される例では上記目
的が、プローブを素子に関連付けられる電気回路に電気
的に接触させるように正確かつ選択的に位置決めし、電
気回路をテストするためのアクチュエータを提供するこ
とにより達成される。アクチュエータは、Ｘ−Ｙ位置決
め装置に近接して受け取られるように適応化される。ア
クチュエータは、テスト回路を有する素子面に平行な平
面内において、テスト素子とオーバラップする関係で位
置決めされるように配置される。テスト素子は、ジグま
たはフィクスチャなどの任意の通常の手段により、Ｘ−
Ｙ位置決め装置上の所定位置に保持される。アクチュエ
ータ・アセンブリは、フレームと、間隔をあけて横方向
に伸びる少なくとも１対の可撓性ビームとを含み、後者
はフレームに取り付けられ、導体を支持する。その断面
が実質的にＵ字形の非磁気電機子が、ビームのほぼ終端
またはその近傍に取り付けられ、プローブがＵ字形の電
機子のベースに取り付けられてテスト素子に関連付けら
れる電気回路内の選択ポイントに接触する。アクチュエ
ータの中心部はコイルを含み、コイルはその軸がＵ字形
電機子のベースに垂直になるように構成され、電機子の
直立するレグ上に実装される。これによりアクチュエー
タの'モータ'部分がプローブに近接して配置され、後述
されるように、プローブ先端位置だけでなくプローブ先
端移動の正確で繰り返し性のある高速制御を可能にす
る。アクチュエータのモータ部分を完成するために、フ
レームにより支持される手段が少なくともコイルの一部
を横断する磁場を生成し、それによりコイルの活動化に
際して電機子（従ってビーム）のたわみが発生し、プロ
ーブをテスト素子に関連付けられる電気回路の選択部分
に接触させるように移動する。実施例では、１対のＵ字
形鉄心の内側部分に実装される１対の永久磁石により磁
場が生成され、鉄心は、コイルが巻かれるＵ字形電機子
の対向レグを、間隔をあけて取り囲むように適応化され
る。このような構成により、磁石がコイルの両側と向か
い合う。鉄心によりシステムの効率が向上される。しか
しながら、上記係属中の特許出願に比較して、アクチュ
エータの重さ及び大きさが増加するにも関わらず価格は
同等である。

【００１４】鉄心は、それらのレグ部分がコイルの軸に
平行に、またコイルの両側に来るようにフレームに取り
付けられる。磁石はそれらのコイルに面する側が同一の
極性になるように、一方、各鉄心の間隔を隔てたレグが
反対の極性になるように、磁気的に方向付けられる。そ
れにより、磁石は関連付けられる鉄心レグと協動して、
コイルを横断する所望の磁場を生成する。更にこの構造
では、コイルの両側に印加される電磁気力が実質的に一
様であるか、または一様に分布され、アクチュエータの
効率を向上させる。

【００１５】アクチュエータの他の特長には、少なくと
もプローブまたはコイルのいずれかのための、少なくと
も幾つかの電気導体を支持する可撓性回路材料から成
る、少なくとも１つの可撓性ビームが含まれる。

【００１６】本発明のアクチュエータの別の特長には、
コイルが活動化されるときの少なくともプローブのたわ
みを示すプローブに関連付けられるセンサ手段が含まれ
る。

【００１７】本発明の他の目的及びより完全な理解が、
添付の図面に関連して述べられる後述の説明を参照する
ことにより得られることであろう。

【００１８】

【発明の実施の形態】さて特に図１及び図２を参照する
と、本発明に従い構成されるアクチュエータ５０が示さ
れる。

【００１９】システムの観点からすると、そして以降で
詳述されるようにアクチュエータ５０は図５に最も明瞭
に示されるようにプローブ７０を含み、その先端７１
は、ワーク・ピースの表面４１上の回路またはそのパッ
ドなどに接触するように適応化される。ここでワーク・
ピースは、例えば半導体チップ４０などの素子である。
素子またはチップ４０は通常通り、ジグまたはフィクス
チャ（図示せず）により、Ｘ−Ｙテーブル３５上に保持
される。アクチュエータはまた、Ｘ−Ｙテーブル３５に
関連付けられて独立に実装されるジグまたはフィクスチ
ャ上に受け取られるように適応化される。Ｘ−Ｙテーブ
ル３５は、アクチュエータ５０をテスト回路を有する素
子面に平行な面内において正確に配置する。それによ
り、アクチュエータのプローブ先端がテスト素子４０に
重ねられてオーバラップするように位置決めされる。プ
ローブ７０の先端７１を素子またはチップ４０の表面４
１に対して接触させるアクチュエータ５０の運動は、コ
ンピュータ１０及びプローブ位置センサ３０により制御
され、コンピュータ１０はそのオペレーションのための
制御カード１２を受け取る。システム及びそのオペレー
ションについては、以降で詳述される。ここでは、アク
チュエータ５０はプローブ７０を矢印７２の方向に移動
させ、プローブ７０をテスト素子４０の表面４１に接触
させる、或いはそこから引き離す役割をするとだけ述べ
ておく。また、プローブ及びアクチュエータが位置的に
独立であることを述べておく。このことはアクチュエー
タ５０、従ってプローブ７０が図５に示されるように使
用される、すなわちプローブがテスト素子の上方または
下方に位置決めされ、プローブ先端７１がテスト素子の
下面に接触するように上方に突き出すことを意味する。

【００２０】図１を参照すると、アクチュエータ５０は
カバー部分５１を含み、これは後述される内部導体のた
めの、また部分的にはモータ構造のための保護機構とし
て機能する。カバー部分５１は軽量のアクチュエータ支
持部材５３に接続され、これは図示の例ではフレームと
して、及びアクチュエータ機構の部品のセパレータとし
て、並びにそのカバーとして機能する。ここでフレーム
５３はカバー５１と共に、アクチュエータ５０のプロー
ブ・モータ及びプロービング機構５５を受け取るキャビ
ティ５４を形成する。フレーム５３は、直立するＬ字形
アングル４４に接続されるプラットフォーム・ベース４
３と、キャビティ５４の奥側を封鎖する役割をし、カバ
ー５１の支持としても機能し、更に後で明らかになるよ
うに、支柱４５と協動する直立するレグ部分４４ａと、
可撓性回路ビーム５６及び５７の取り付けのためのクラ
ンプ４６及び４７とを含む。

【００２１】本発明の特長によれば、アクチュエータ５
０のプローブ・モータ及びプロービング機構５５は、間
隔をあけて横方向に伸びる少なくとも１対の弾力性かつ
可撓性のビーム５６及び５７を含み、各ビームは、図示
の例では二股に分かれて、それぞれビーム・レグ５６
ａ、５６ｂ及び５７ａ、５７ｂを形成する（図１及び図
２参照）。図１に最も明瞭に示されるように、ビーム５
６及び５７の伸長端部は（接着などにより）Ｕ字形の電
機子５８に接続される。電機子５８は好適には、Ultem
（ゼネラル・エレクトリック社の商標）、ポリエーテル
イミド樹脂（１０００直列樹脂）などの軽量の非磁性材
料から成る。電機子５８の"Ｕ"の字の上部部分またはベ
ース５８ａはプローブ７０に接続され、プローブはカバ
ー５１内の孔５１ａから突き出す。プローブ７０はプロ
ーブ先端７１を有し、プローブ先端７１は図５に示され
る半導体チップ４０などの素子の表面４１上の選択回路
などに接触するように適応化される。

【００２２】ビーム５６及び５７は、例えばKapton（E.
I.DuPont社の登録商標）などの、ポリイミドと銅とによ
る可撓性ケーブルから形成される。図２に最も明瞭に示
されるように、ビーム５６及び５７はそれぞれ複数の導
体５６ｃ及び５７ｃを含む。ビームは任意の所望の構成
で終端する。例えば、図１に示されるように、これらの
ビームは電源との外部接続のために、並びに図５及び図
６に関連してより詳細に述べられるように、コンピュー
タ１０に関連付けられる制御カード１２との接続のため
にＬ字形アングル４４のレグ４４ａを通過する。

【００２３】図１に示されるようにビーム５６及び５７
は、電機子５８に位置５９ａ及び５９ｂにおいて接着さ
れる。アクチュエータの中心部は、Ｕ字形電機子５８の
直立のレグ５８ｂ及び５８ｃに巻かれるコイル６０を含
む。従って、コイルの軸は電機子５８のベース５８ａに
垂直となる。これにより電機子の'モータ'部分がプロー
ブ７０に近接して配置され、後述されるように、プロー
ブ先端位置だけでなくプローブ先端移動の正確で繰り返
し性のある高速制御を可能にする。

【００２４】アクチュエータ５０のモータ部分を完成す
るために、フレーム５３により支持される手段が、少な
くともコイル６０の一部を横断する磁場を生成する。本
実施例では効率の向上のために、磁場はコイルの周囲全
体を横断する。このような状況においてコイルの活動化
の際に、電機子５８（従ってビーム５６及び５７）のた
わみが発生し、プローブ先端７１がテスト素子に関連付
けられる電気回路の選択部分に接するように移動する。
本実施例では、磁場は１対のＵ字形鉄心６５及び６６の
レグ部分６５ａ及び６６ａの内側にそれぞれ実装される
永久磁石６３及び６４により生成される。鉄心６５及び
６６はそれぞれ内側レグ部分６５ｂ及び６６ｂを有し、
これらは外側レグ部分６５ａ及び６６ａとにより、Ｕ字
形電機子５８の対向レグ５８ｂ及び５８ｃを取り囲む。
それにより磁石６３及び６４はコイル６０の反対側と向
き合う。鉄心とコイル６０の一部が常に磁場内に存在す
る事実とによりシステムの効率が向上する。なぜならこ
の構造では、コイルの両側に加わる電磁力が実質的に一
様であるか、または一様に分布し、アクチュエータの効
率を向上するからである。しかしながら、上記係属中の
特許出願に比較してアクチュエータの重さ及び大きさが
増加するにも関わらず、価格は同等である。

【００２５】当業者には理解されるように、鉄心６５及
び６６はレグ６５ｂ及び６６ｂにおいて接合される。構
造には関係無しに、すなわち鉄心が分離されるか接合さ
れるかに関わらず、これらはそれらのレグ部分６５ａ、
６５ｂ、６６ａ及び６６ｂが実質的にコイルの軸に平行
になるように、またコイルの反対側に位置するようにフ
レーム５３に取り付けられるべきである。磁石６３及び
６４は、コイル６０に面する側が同一極性になるように
磁気的に方向付けられ、一方、各鉄心６５及び６６の間
隔を隔てたレグは反対の極性となり、それによりそれら
の関連レグと協動してコイル６０を横断する所望の磁場
を生成する。コイルはその終端リード６０ａ及び６０ｂ
が、ビーム５７（図１）の電流導通導体５７ｃに接合さ
れる。

【００２６】当業者には認識されるように、コイル６０
に正しい量の電流が供給されるように、半導体チップ４
０に対するプローブ先端７１の正確な位置が知れている
ことが好ましい。このために、位置センシング装置が可
変電流により生成されるたわみ条件の下での電機子５８
の位置を検出するように、フレーム５３のベース４３に
取り付けられ、電機子の位置に応答して、コイル６０に
供給される電流を増減するように、適切なフィードバッ
クにより制御されてもよい。図３及び図４に示されるよ
うに、位置センシング装置２４は、赤外発光ダイオード
などの光源２５を、電機子５８に取り付けられるフラグ
またはテル・テイル（tell-tale）２６の片側に有す
る。電機子５８はコイル６０に供給される電流に応答し
て上下され、センサ３０により検出される光源２５から
の光量がそれに従い増減する。検出器またはセンサ３０
によりセンスされる光量は、ある形状の開口を有するフ
ラグまたはテル・テイル２６により変化され得る。例え
ば開口２７は図４に示されるような三角形の形状であっ
たりする。この場合、電機子５８が下降するとセンサ３
０（図示の例ではフォトダイオード・センサ）により検
出される光量が減少し、逆に電機子５８が上昇すると検
出光量が増加する。（この構成は逆であってもよく、単
にユーザによるセンサ出力の設定仕様、すなわち光量が
増加するとき、出力が増加するか減少するかに依存す
る。）

【００２７】図１及び図２に示されるように、センサ３
０は、フレーム５３のベース４３上に実装される簡単な
リセプタクル状のカバー３２により覆われる。フラグ２
６がプローブ７０（図３）に取り付けられると、これは
電機子５８が矢印７２方向（図５）に往復運動すると
き、上下するように適応化される。更に、図３及び図５
に最も明瞭に示されるように、センサ３０及び光源２５
がリセプタクル／カバー３２により支持され、図３に示
されるように、電流導通ワイヤ対２３及び３４に接続さ
れ、次に可撓性ビーム５６、５７の一方内の導体へと導
かれてもよい。センサ３０の出力は、ワイヤ対３４を通
じて可撓性ビーム５７へ供給され、更に図５に示される
ように、リード１６を通じてコンピュータ１０に装着さ
れる制御カード１２に供給される。

【００２８】コンピュータ１０は好適には、ローカル・
マイクロプロセッサまたはボード実装型（board carryi
ng）マイクロプロセッサを含むプラグ・イン・ボードま
たはカードを収容し得るタイプである。ＰＳ／２（商
標）の商品名で販売されるＩＢＭマイクロチャネル・ア
ーキテクチャ・マシンが、この種の形態には理想的であ
る。マイクロチャネル・アーキテクチャ・マシンは、バ
ス・マスタリングが可能である（すなわち、ボード上の
マイクロプロセッサがコンピュータのＣＰＵと通信し、
自身のローカル・バス及び機能を制御し、他の独立アク
ションはもとより他の相関アクションが可能である）。
これに関連して、制御カード１２は好適には、位置セン
サ・カード１５及びアクチュエータ・ドライバ・カード
２０を含み、これらは全てローカル・プロセッサ１１に
より制御される。マイクロプロセッサ１１は一般市場で
容易に入手可能な任意のものであり、例えばテキサス・
インスツルメント社のＴＭＳ３２０Ｃ３０である。位置
センサ・カード１５は、センサ３０（図６）から信号線
１６を介してセンス信号を受信し、この信号は図６に関
連して後述されるように、適切な変換の後に信号線１７
を介してマイクロプロセッサ１１にフィードバックされ
て処理される（例えば要求されるセンス、増幅など）。
ここでは、マイクロプロセッサ１１が信号を信号線１８
を介してアクチュエータ・ドライバ２０に出力し、この
信号が更に導体１９を介して、モータ・コイル６０に供
給されることだけ述べておく。アクチュエータ・ドライ
バ２０は実際に電流増幅器であり、電機子５８を、従っ
てプローブ７０を適正な位置に移動するために必要な電
流を供給する。

【００２９】本システムは、アクチュエータ・モータ制
御のための多数の標準の制御アルゴリズムの任意のもの
を使用し得る。プロポーショナル・インテグラル・デリ
バティブ（ＰＩＤ）制御が業界でよく知られており、好
適なフィードバック制御として使用され得る。図６に示
されるように、マイクロプロセッサ１１はＰＩＤ制御ア
ルゴリズムを含み得る。ＰＩＤアルゴリズムの例が、Ch
arles L.Phillips及びRoyce D.Harborによる文献"Feedb
ack Control System"（Prentice Hall、1988、239ペー
ジ以降）で述べられている。コンピュータ１０は適切な
マシン初期化信号を、信号線１０ａを介して提供し（図
５及び図６参照）、マイクロプロセッサ１１にとりわ
け、実行すべき測定（例えば抵抗、キャパシタンスな
ど）、チップ上のパッドの位置、及びプローブ７１を素
子またはチップ４０の表面４１に接触させるために必要
とされる電機子５８のたわみ量を伝える。マイクロプロ
セッサ１１は例えば、正（＋）信号を信号線１０ａを介
して、加算接合点（summing junction）または増幅器１
１ａに出力する。加算接合点１１ａはマイクロプロセッ
サ１１に関連付けられ、またセンサ３０及び位置センサ
・カード１５から、負（−）信号をフィードバック信号
として出力される。このことは、誤差信号がマイクロプ
ロセッサ１１に供給されることを意味し、この誤差信号
はマイクロプロセッサに含まれるＰＩＤ制御アルゴリズ
ムにより適切に処理される。

【００３０】マイクロプロセッサ１１は実質的にコンピ
ュータ１０のＣＰＵと独立に、専用モードで動作し得る
ので、プローブ測定及び設定などに関連してコンピュー
タ１０により送信される命令は、マイクロプロセッサ１
１により処理されることが望ましい。図示のように、コ
ンピュータ１０はこの必要な初期情報を、信号線１０ａ
を介してマイクロプロセッサ１１に提供し、あらゆるフ
ィードバック・データまたは情報を、信号線１０ｂを介
して受信する。測定値を含むプローブ７０との間でやり
とりされるこれらの信号は、上方ビーム５６内の選択導
体５６ｃにより、接続ワイヤ７４（図１）を通じてプロ
ーブ７０に伝搬され、またワイヤ対７５（図５）を通じ
てマイクロプロセッサ１１との間でやりとりされる。

【００３１】以上から、本発明のプローブ・アクチュエ
ーション機構により提供される構造は小型の構造を可能
にし、その軽量性によりモータ効率の向上、並びに構造
を密集した状況に配置する能力を達成し、それによりテ
スト素子に高速に作用することができ、信頼性の高いプ
ロービングを可能にすることが理解されよう。

【００３２】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００３３】（１）プローブを、素子に関連付けられる
電気回路に電気的に接触させるように正確かつ選択的に
位置決めし、上記電気回路をテストするためのアクチュ
エータであって、フレームと、上記フレームに取り付け
られ、間隔をあけて横方向に伸びる少なくとも１対の可
撓性ビームと、上記ビームの終端部近傍に取り付けられ
る電機子と、テスト素子に関連付けられる電気回路の選
択ポイントに接触するプローブ先端を有する、上記電機
子に取り付けられるプローブと、上記電機子に接続され
るコイルと、上記フレームにより支持され、上記コイル
の少なくとも一部を横断する磁場を生成する手段であっ
て、上記コイルの活動化に際して上記ビーム及び上記電
機子にたわみを発生させ、それにより上記プローブを移
動させる上記磁場生成手段と、を含む、アクチュエー
タ。 （２）上記電機子が実質的に非磁性材料から成り、上記
電機子に接続されるコイルが上記電機子に巻き付けられ
る、上記（１）記載のアクチュエータ。 （３）上記電機子がベース部分と直立のレグ部分とを含
むＵ字形であり、上記コイルが、上記コイルの軸が上記
プローブ先端に実質的に平行なように上記レグ部分に巻
き付けられる、上記（２）記載のアクチュエータ。 （４）上記プローブが上記電機子のベース部分上に実装
される、上記（３）記載のアクチュエータ。 （５）各々が上記電機子のそれぞれの上記レグを取り囲
む直立のレグ部分を含む、１対のＵ字形鉄心と、上記各
鉄心の一方のレグの内側に、上記電機子により支持され
るコイルの一部と対向するように実装される永久磁石手
段と、を含む、上記（３）記載のアクチュエータ。 （６）上記可撓性ビームの少なくとも一方が、少なくと
も上記プローブまたは上記コイルのいずれかのための少
なくとも幾つかの電気導体を支持する可撓性回路材料を
含む、上記（５）記載のアクチュエータ。 （７）他方の上記可撓性ビームが、上記プローブまたは
上記コイルのいずれかのための、少なくとも幾つかの電
気導体を支持する可撓性回路材料を含む、上記（６）記
載のアクチュエータ。 （８）上記プローブに関連付けられ、上記コイルの活動
化に際して少なくとも上記プローブのたわみを示すセン
サ手段を含む、上記（１）記載のアクチュエータ。 （９）上記たわみに応答して上記コイルを活動化するフ
ィードバック制御手段を含む、上記（８）記載のアクチ
ュエータ。 （１０）上記磁場生成手段が、上記フレーム上に上記コ
イルの軸に垂直に、かつ上記コイルの両側に実装される
１対の永久磁石を含み、上記磁石のコイルに面する側の
極性が、上記コイルを横断する上記磁場を生成する極性
になるように上記磁石を磁気的に方向付ける、上記
（１）記載のアクチュエータ。 （１１）プローブを上記素子の表面に接触させるように
正確かつ選択的に位置決めし、素子をテストするための
アクチュエータであって、上記素子がＸ−Ｙ位置決め装
置内に受け取られるように適応化され、上記アクチュエ
ータが上記テスト素子面に平行な平面内の正確な位置に
適応化され、上記アクチュエータが上記テスト素子に重
ねられてオーバラップする関係で位置決めされるものに
おいて、フレームと、上記フレームに取り付けられ、間
隔をあけて横方向に伸びる少なくとも１対の可撓性ビー
ムであって、上記ビームの少なくとも一方が可撓性導体
を支持する上記可撓性ビームと、上記ビームの終端部近
傍に取り付けられ、それにより上記ビームにより片持梁
風に支持される非磁性材料から成る電機子と、上記電機
子に取り付けられるプローブ先端を含むプローブであっ
て、上記プローブ先端が上記テスト素子面上の選択ポイ
ントに接触し、上記可撓性導体を支持する上記１つのビ
ーム内の導体に電気的に接続されるように適応化され
る、上記プローブと、上記電機子に巻き付けられるコイ
ルであって、上記コイルの軸が上記プローブ先端と平行
関係になるように構成される上記コイルと、上記フレー
ムにより支持され、上記コイルの少なくとも一部を横断
する磁場を生成する手段であって、上記コイルの活動化
に際して上記ビーム及び上記電機子にたわみを発生さ
せ、それにより上記プローブ先端が上記テスト素子面の
上記選択ポイントに接触するように上記プローブ先端を
移動する、上記磁場生成手段と、を含む、アクチュエー
タ。 （１２）上記電機子がベース部分と直立のレグ部分とを
含むＵ字形であり、上記コイルが上記コイルの軸が上記
プローブ先端に実質的に平行なように上記レグ部分に巻
き付けられる、上記（１１）記載のアクチュエータ。 （１３）上記プローブが上記電機子の上記ベース部分上
に実装される、上記（１２）記載のアクチュエータ。 （１４）各々が上記電機子のそれぞれの上記レグを取り
囲む直立のレグ部分を含む、１対のＵ字形鉄心と、上記
各鉄心の一方のレグの内側に、上記電機子により支持さ
れるコイルの一部と対向するように実装される永久磁石
手段と、を含む、上記（１３）記載のアクチュエータ。 （１５）上記プローブ及び上記コイルの少なくとも一方
が上記可撓性ビーム内の選択された上記導体に接続され
る、上記（１４）記載のアクチュエータ。 （１６）他方の上記可撓性ビームが、上記プローブまた
は上記コイルのいずれかのための少なくとも幾つかの電
気導体を支持する可撓性回路材料を含む、上記（１５）
記載のアクチュエータ。 （１７）上記プローブに関連付けられ、上記コイルが活
動化されるときの、少なくとも上記プローブのたわみを
示すセンサ手段を含む、上記（１６）記載のアクチュエ
ータ。 （１８）上記磁場生成手段が、上記フレーム上に上記コ
イルの軸に垂直に、かつ上記コイルの両側に実装される
１対の永久磁石を含み、上記磁石が上記磁石のコイルに
対向する側が反対極性になるように磁気的に方向付けら
れ、それにより上記コイルを横断する上記磁場を生成す
る、上記（１１）記載のアクチュエータ。 （１９）上記たわみに応答して、上記コイルを活動化す
るフィードバック制御手段を含む、上記（１７）記載の
アクチュエータ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従い構成されるカバーを付けた状態の
アクチュエータの拡大分解側面図である。

【図２】特定の部品を除去した、図１のライン２−２に
沿う断面図である。

【図３】図１のライン３−３に沿う拡大分解断面図であ
り、本発明のアクチュエータにより生じるプローブのた
わみを示すために使用され得るセンサを示す図である。

【図４】図３のライン４−４に沿う拡大分解正面立面図
である。

【図５】本発明のアクチュエータ機構を取り込む典型的
なプローブ・システムを示す図である。

【図６】本発明のアクチュエータの'モータ'部を活動化
する制御装置ブロック図である。

【符号の説明】

１０ コンピュータ １１ マイクロプロセッサ １２ 制御カード １６、１７ 信号線 ２０ アクチュエータ・ドライバ・カード ２３、３４、７５ 電流導通ワイヤ対 ２４ 位置センシング装置 ２５ 光源 ２６ プラグ（テル・テイル） ２７ 開口 ３０ プローブ位置センサ ３２ センサ・カバー ３５ Ｘ−Ｙテーブル ４０ 半導体チップ ４３ プラットフォーム・ベース ４４ Ｌ字形アングル ４４ａ Ｌ字形アングル４４のレグ部分 ４５ 支柱 ４６、４７ クランプ ５０ アクチュエータ ５１ カバー ５１ａ カバー孔 ５３ アクチュエータ支持部材（フレーム） ５４ キャビティ ５５ プローブ・モータ及びプロービング機構 ５６、５７ 可撓性ビーム ５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７ｂ ビーム・レグ ５６ｃ、５７ｃ 導体 ５８ 電機子 ５８ａ 電機子のベース部分 ５８ｂ、５８ｃ 電機子のレグ部分 ６０ コイル ６０ａ、６０ｂ コイル６０の終端リード ６３、６４ 永久磁石 ６５、６６ Ｕ字形鉄心 ６５ａ、６６ａ Ｕ字形鉄心６５、６６の外側レグ部分 ６５ｂ、６６ｂ Ｕ字形鉄心６５、６６の内側レグ部分 ７０ プローブ ７１ プローブ先端 ７４ 接続ワイヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミッチェル・サルベジオ アメリカ合衆国33428、フロリダ州ボ カ・ラトン、リトル・ベア・レーン 21682 (72)発明者 ジェームズ・マイケル・ハモンド アメリカ合衆国33486、フロリダ州ボ カ・ラトン、サウス・ウエスト・トゥエ ルブス・ストリート 1365 (72)発明者 ジェームズ・エドワード・ボイエッテ、 ジュニア アメリカ合衆国33444、フロリダ州デル レイ・ビーチ、ヘロン・ドライブ 610 (72)発明者 ハンス−ジョージ・ホースト・コラン アメリカ合衆国43402、オハイオ州ボー リング・グリーン、リビア・ドライブ 1064 (56)参考文献 特開 平７−35808（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−92968（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−172284（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 41/02 - 41/035 H02K 33/00 - 33/18 G01R 1/06 - 1/073 G01R 31/26 - 31/30

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プローブを、素子に関連付けられる電気回
   路に電気的に接触させるように正確かつ選択的に位置決
   めし、前記電気回路をテストするためのアクチュエータ
   であって、 フレームと、自由端及び取付け端を有し、該取付け端を 前記フレーム
   に取り付けられ、間隔をあけて横方向に伸びる少なくと
   も１対の弾力性かつ可撓性ビームと、 前記ビームの自由端の各々に取り付けられる電機子と、 テスト素子に関連付けられる電気回路の選択ポイントに
   接触するプローブ先端を上部に有する、前記電機子に取
   り付けられるプローブと、 前記電機子に取付けられるコイルと、前記フレームに取付けられた少なくとも１つの永久磁石
   を含む磁性材料で構成された構造体であって、前記永久
   磁石からの磁場が前記コイルの部分を横切り、電流が前
   記コイルを通して駆動された時に、前記磁場が前記弾力
   性かつ 可撓性ビームをたわませて、前記電機子を動か
   し、前記プローブを移動させることを特徴とする構造体
   とを含み、 前記プローブの移動は、該ビームのたわみによる弾性力
   に抗して前記電機子を動かすことにより前記電機子及び
   前記プローブ先端の移動を正確に制御できることを特徴
   とする アクチュエータ。
2. 【請求項２】前記電機子が実質的に非磁性材料から成
   り、前記電機子に接続されるコイルが前記電機子に巻き
   付けられる、請求項１記載のアクチュエータ。
3. 【請求項３】プローブを前記素子の表面に接触させるよ
   うに正確かつ選択的に位置決めし、素子をテストするた
   めのアクチュエータであって、前記素子がＸ−Ｙ位置決
   め装置内に受け取られるように適応化され、前記アクチ
   ュエータが前記テスト素子面に平行な平面内の正確な位
   置に適応化され、前記アクチュエータが前記テスト素子
   に重ねられてオーバラップする関係で位置決めされるも
   のにおいて、 フレームと、自由端及び取付け端を有し、該取付け端を 前記フレーム
   に取り付けられ、間隔をあけて横方向に伸びる少なくと
   も１対の弾力性かつ可撓性ビームであって、前記ビーム
   の少なくとも一方が可撓性導体を支持する前記可撓性ビ
   ームと、 前記ビームの自由端に取り付けられ、それにより前記ビ
   ームにより片持梁風に支持される非磁性材料から成る電
   機子と、 前記電機子に取り付けられるプローブ先端を含むプロー
   ブであって、前記プローブ先端が前記テスト素子面上の
   選択ポイントに接触し、かつ前記可撓性導体を支持する
   前記１つのビーム内の導体に電気的に接続されるように
   適応化される、前記プローブと、 前記電機子に巻き付けられるコイルであって、前記コイ
   ルの軸が前記プローブ先端と平行関係になるように構成
   される前記コイルと、前記フレームに取付けられた少なくとも１つの永久磁石
   を含む磁性材料で構成された構造体であって、前記永久
   磁石からの磁場が前記コイルの部分を横切り、電流が前
   記コイルを通して駆動された時に、前記磁場が前記可撓
   性ビームをたわませて、前記電機子を動かし、前記プロ
   ーブを移動させることを特徴とする構造体と を含み、 前記プローブの移動は、該ビームのたわみによる弾性力
   に抗して前記電機子を動かすことにより前記電機子及び
   前記プローブ先端の移動を正確に制御できることを特徴
   とする アクチュエータ。
4. 【請求項４】前記電機子がベース部分と直立のレグ部分
   とを含むＵ字形であり、前記コイルが前記コイルの軸が
   前記プローブ先端に実質的に平行なように前記レグ部分
   に巻き付けられる、請求項２又は３記載のアクチュエー
   タ。
5. 【請求項５】前記磁性材料を含む構造体は、更に 前記電機子のレグを離間して挟む内側レグ及び外側レグ
   を含む、１対の第１及び第２のＵ字形鉄心を含み、前記永久磁石の１つは前記第１の鉄心の第１の側のレグ
   の内側に前記コイルの一部と対向するように実装され、
   かつ、前記永久磁石の他のものは第２の鉄心の前記第１
   の側のレグの内側に前記コイルの一部と対向するように
   実装され、前記永久磁石から前内側レグ及び外側レグの
   間の前記コイルの部分を横切る磁場を与えることを特徴
   とする 請求項４記載のアクチュエータ。