JP4514758B2 - 温度調節機構を有する集積回路プローブ装置 - Google Patents

温度調節機構を有する集積回路プローブ装置 Download PDF

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Description

本発明は温度調節機構を有する集積回路プローブ装置に関し、さらに詳しくは、加圧流体によって試験環境にまたは試験環境から熱を伝達するための温度調節機構を有する集積回路プローブ装置に関する。
図１及び２は従来技術にしたがう集積回路デバイス３６の電気特性を試験するために用いられるプローブカード１０を示す。プローブカード１０は、回路基板１２，回路基板１２上に配置された円形支持板１４及びエポキシ樹脂によって円形支持板１４上に位置決めされた複数本のプローブピン１６を備える。プローブピン１６は回路基板１２を貫通するチャネル２０を通して回路基板１２の背面上の導電線２６に電気的に接続される。
図２を参照すれば、半導体ウエハ３０がヒーター３４を有するウエハチャック３２上に配置されている。ウエハチャック３２は、半導体ウエハ３０の集積回路デバイス３６のパッド３８にプローブピン１６の先端が接触できるように、試験中は上昇するであろう。集積回路デバイス３６の信頼性試験のような試験工程中、ヒーター３４が半導体ウエハ３０を加熱し、熱は、熱輻射またはプローブピン１６の先端を介する熱伝導により、プローブカード１０が配置されている環境に伝達される。すなわち、試験環境の温度が上昇する。上昇する温度は試験環境におけるパーツまたは機構の物理特性または材料特性の変化を生じさせる。例えば、熱膨張特性は材料に歪を生じさせる。この結果、上昇する温度は試験を中断させるかまたは試験の確度に影響を与え得る。さらに、回路基板１２の上方のテストヘッド内への、またはテストヘッドからの、熱伝達もテストヘッド内の計測器またはパーツの温度範囲に影響を与え、試験ユニットの仕様から外れた温度で試験が行われていることにより、確度がより低い結果を与え得る。
本発明の課題は集積回路プローブ装置試験環境の温度を制御し、よって試験結果の確度を高める手段を提供することである。
本発明の一態様は、加圧流体により試験環境内に、または試験環境から、熱を伝達するための温度調節機構を有する集積回路プローブ装置を提供する。
本発明のこの態様にしたがう集積回路プローブ装置は、回路基板を有するプローブカード、プローブカードを支持するように構成されたホルダー、テストヘッド及び温度調節機構を備える。プローブカードは回路基板上に位置決めされた少なくとも１本のプローブピンを有し、プローブピンは回路基板の第１の面に面している集積回路デバイスとの電気的接続を形成することができ、温度調節機構は必要に応じて回路基板の第２の面上に配置することができる。さらに、温度調節機構は必要に応じて、回路基板内部、ホルダー内部またはホルダー上に配置することもできる。テストヘッドは、試験下にあるデバイスの電気特性の測定を実施するために、テストヘッド内の試験計測器または回路と回路基板の第２の面上の複数のコンタクト面との電気的接続を形成することができる複数のピンを有する。温度調節機構は必要に応じてテストヘッド内部またはテストヘッド上に配置することができる。温度調節機構は、少なくとも１つの流入口及び複数の流出口を有する少なくとも１つの流路を有し、流入口は回路基板の第２の面上に配置することができ、流体は気体、液体あるいはこれらの組合せである。
従来技術と比較すると、本発明により、流路内の加圧流体流による試験環境の温度調節が可能になる。したがって、集積回路プローブ装置がおかれている試験環境の温度を、集積回路プローブ装置の材料が最適に性能を示すことができる範囲内に保つことができる。さらに、集積回路プローブ装置の試験ユニット、測定ユニット、パーツ及び機構の物理特性または材料特性の変動を、加圧流体の温度及び加圧流体の流量を制御して試験環境の温度変動を抑えることによって、最小限に抑えることができる。
本発明の目的及び利点は、以下の説明を読み、添付図面を参照すれば、明らかになるであろう。
図３及び４は本発明の第１の実施形態にしたがう集積回路プローブ装置５０を示す。集積回路プローブ装置５０は、プローブカード１０，試験環境の温度を調節するように構成された温度調節機構６６，プローブカード１０を支持するように構成されたホルダー６４及びテストヘッド６０を備える。プローブカード１０は、回路基板１２及び回路基板上に位置決めされた複数本のプローブピン１６を有する。回路基板は第１の面１２Ａ及び第２の面１２Ｂを有し、プローブピン１６は回路基板１２の第１の面１２Ａに向いている集積回路デバイス３０との電気的接続を形成することができる。テストヘッド６０は、複数本のポゴピン６２、接続ピン、試験インターフェース及び、回路基板１２の第２の面１２Ｂ上の複数のコンタクト面２８との電気的接続を形成し、電気的測定を行うことができる、試験測定ユニットを有する。
温度調節機構６６は回路基板１２の第２の面１２Ｂ上に配置されるカバーなどの支持体５２及び支持体５２上に配置される流路５４を有する。好ましくは、流路は、回路基板１２の外縁に面する少なくとも１つの流入口及び複数の流出口を有する導管とすることができる。流路により流体が流路に流れ込むことが可能になり、流体は気体、液体またはこれらの組合せとすることができる。例えば、流体は試験環境を冷却するための、冷却乾燥空気、窒素または冷却乾燥空気と窒素の組合せとすることができる。さらに、流体はテストヘッド６０及びポゴピン６２上の結露を防止するために低温環境の温度を上げるための加熱空気とすることができる。
温度調節機構６６により、集積回路プローブ装置５０の材料が性能を最適に示すことができるあらかじめ定められた範囲内に試験環境の温度を保つことができるような制御された態様で、流入口５８を通して温度調節機構６６内に加圧流体を流すことが可能になる。加圧流体の温度及び加圧流体の流量を制御して試験環境の温度変動を抑えることによって、集積回路プローブ装置５０の物理特性または材料特性の変動を最小限に抑えることができる。
集積回路の試験データの確度はあらかじめ指定された作業温度範囲の下で動作する試験装置によって決定される。温度調節機構６６は、テストヘッド６０及びポゴピン６２が指定された動作温度の下で集積回路の電気的測定を実施していることを保証するためにも用いられる。
図５は本発明の第２の実施形態にしたがう集積回路プローブ装置５０'を示す。第２の面１２Ｂ上の支持体５２上に流路５４を有する図４の集積回路プローブ装置５０と比較すると、図５の集積回路プローブ装置５０'では、温度調節機構としてはたらく流路５４'が第２の面１２Ｂ上に配置されている。流路５４'は回路基板１２の外縁に面する複数の流出口５６'を有し、流出口５６'はテストヘッドのピン６２に向いていることが好ましい。
図６及び図７は本発明の第３の実施形態にしたがう集積回路プローブ装置７０を示す。実質的に第２の面１２Ｂ上に流路５４及び５４'を有する図４及び図５の集積回路プローブ装置５０及び５０'と比較すると、図７の集積回路プローブ装置７０では、温度調節機構としてはたらく流路８０が回路基板１２の内部に配置されている。回路基板１２は複数枚の層板７２，７４及び７６からなり、層板７２，７４及び７６の内の１つ、例えば層板７４に流路８０が配置される。流路８０には回路基板１２の第２の面１２Ｂに面する複数の開口８２があり、開口８２は流入口または流出口としてはたらくことができる。
図８は本発明の第４の実施形態にしたがう集積回路プローブ装置９０を示す。第２の面１２Ｂ上または回路基板１２の内部に流路５４，５４'及び８０を有する図４，図５及び図７の集積回路プローブ装置５０，５０'及び７０と比較すると、図８の集積回路プローブ装置９０では、温度調節機構としてはたらく流路９２がホルダー６４の内部に配置されている。流路９２は流入口９６及び複数の流出口９４を有し、流出口９４はテストヘッドのピン６２または回路基板１２の第１の面１２Ａに面することができる。
図９は本発明の第５の実施形態にしたがう集積回路プローブ装置１００を示す。ホルダー６４内に流路９２を有する図８の集積回路プローブ装置９０と比較すると、図９の集積回路プローブ装置１００では、温度調節機構としてはたらく流路１０２がホルダー６４上に配置されている。流路１０２は、流入口または流出口として用いることができる、複数の開口１０４を有する。
図１０は本発明の第６の実施形態にしたがう集積回路プローブ装置１１０を示す。回路基板１２またはホルダー６４に流路を有する上述した集積回路プローブ装置と比較すると、図１０の集積回路プローブ装置１１０では、温度調節機構としてはたらく流路１１２がテストヘッド６０の外部に配置されている。流路１１２は、流入口または流出口として用いることができる、複数の開口１１４を有する。さらに、流路１１２はテストヘッド６０の内部に配置することもできる。
従来技術と比較すると、本発明では流路内の加圧流体の流れによる試験環境の温度調節が可能になる。したがって、集積回路プローブ装置がおかれる試験環境の温度を、集積回路プローブ装置の材料及びテストヘッドの試験ユニットが最適に性能を示すことができる範囲内に保つことができる。さらに、加圧流体の温度及び加圧流体の流量を制御して試験環境の温度変動を抑えることによって、集積回路プローブ装置の物理特性または材料特性の変動を最小限に抑えることができる。
上述した本発明の実施形態の目的は単なる説明である。添付される特許請求の範囲を逸脱しない数多くの別の実施形態が当業者によって案出され得る。
従来技術にしたがう集積回路デバイスの電気特性を試験するために用いられるプローブカードを示す 従来技術にしたがう集積回路デバイスの電気特性を試験するために用いられるプローブカードを示す 本発明の第１の実施形態にしたがう集積回路プローブ装置を示す 本発明の第１の実施形態にしたがう集積回路プローブ装置を示す 本発明の第２の実施形態にしたがう集積回路プローブ装置を示す 本発明の第３の実施形態にしたがう集積回路プローブ装置を示す 本発明の第３の実施形態にしたがう集積回路プローブ装置を示す 本発明の第４の実施形態にしたがう集積回路プローブ装置を示す 本発明の第５の実施形態にしたがう集積回路プローブ装置を示す 本発明の第６の実施形態にしたがう集積回路プローブ装置を示す
符号の説明
１０ プローブカード
１２ 回路基板
１６ プローブピン
２８ コンタクト面
３０ ウエハ
３２ ウエハチャック
３４ ヒーター
３６ 集積回路デバイス
３８ パッド
５０ 集積回路プローブ装置
５２ 支持体
５４ 流路
５６ 流出口
５８ 流入口
６０ テストヘッド
６２ ポゴピン
６４ ホルダー
６６ 温度調節機構

Claims (8)

  1. 集積回路プローブ装置において、
    第１の面及び第２の面を有する回路基板、
    前記回路基板上に位置決めされ、前記第１の面に面している集積回路デバイスに電気的に接触するように構成された、少なくとも１本のプローブピン、
    複数の試験測定ユニットを含み、前記第２の面上の複数のコンタクト面と電気的接続を形成することができるように構成されたテストヘッド、及び
    前記第２の面上に直接配置された温度調節機構であって、前記テストヘッドの前記電気的接続のピンに面した流体の流出口を有してなり、前記テストヘッドと前記試験測定ユニットが、指定された動作温度で前記集積回路デバイスの電気的測定を行うことを保証するもの、を備えることを特徴とする集積回路プローブ装置。
  2. 前記温度調節機構が、
    前記第２の面上に配置された支持部材、及び
    前記支持部材上に配置された少なくとも１つの流路、
    を有することを特徴とする請求項１に記載の集積回路プローブ装置。
  3. 前記流路が少なくとも１つの流入口及び複数の流出口を有することを特徴とする請求項２に記載の集積回路プローブ装置。
  4. 前記流路により前記流路内を流体が流れることができ、前記流体が気体、液体またはこれらの組合せであることを特徴とする請求項２に記載の集積回路プローブ装置。
  5. 前記流路が導管であることを特徴とする請求項２に記載の集積回路プローブ装置。
  6. 前記温度調節機構が前記回路基板の前記第２の面上に配置された少なくとも１つの流路を有し、前記流路が少なくとも１つの流入口及び複数の流出口を有することを特徴とする請求項１に記載の集積回路プローブ装置。
  7. 前記流路により前記流路内を流体が流れることができ、前記流体が気体、液体またはこれらの組合せであることを特徴とする請求項６に記載の集積回路プローブ装置。
  8. 前記流路が導管であることを特徴とする請求項６に記載の集積回路プローブ装置。
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