JP5203697B2 - 微細回路用フレキシブル・スペース・トランスフォーマ・アセンブリ - Google Patents

Description

（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、集積回路の電気特性をテストするための機器に関する。更に詳細には、本発明は、垂直ピン式プロービング・デバイス中でテスト・プローブ・ヘッドとプリント回路基板との間に位置するスペース・トランスフォーマ（ｓｐａｃｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）に関する。

（関連技術の説明）
集積回路は、シリコンやガリウムヒ素のウエハ表面上にフォトリソグラフィによって形成された回路パターンおよびその他の特徴構造を有する複数のチップとして形成されるのが一般的である。次に、チップは、切り離され、電子パッケージに封入されて、広範な応用に使用される。電子パッケージは、しばしば高価な装置にその一部として含まれるため、切り離す前に回路パターンの電気特性を確認することが望ましい。回路パターンは、連続性や回路短絡などの電気特性に関して電気的にテストされる。

従来技術の垂直ピン式プロービング・デバイスの一部が図１３に示されている。一般に集積回路であるテスト・デバイス１４は、可動チャック１６によって支えられる。テスト・デバイス１４は、第１のホール・アレイ２１を有する第１のダイ２０と第２のホール・アレイ２３を有する第２のダイ２２とを含むアセンブリ１８において垂直ピン式集積回路プローブの下に配置される。スペーサ２４が第１のダイ２０を第２のダイ２２から分離する。プローブ・ピン２６は、第１のホール・アレイ２１と第２のホール・アレイ２３を貫通して延びる。プローブのチップ端２６ａは、テスト・デバイス１４の一部に接触し、プローブ・ピンの反対側の第２の端２６ｂは、第２のホール・アレイ２３から外側に延びる。第１のホール・アレイ２１および第２のホール・アレイ２３は、互いに少し位置ずれしており、プローブのピンは、蛇のように曲がって座屈を強化しており、垂直方向の不均一性や不整合があってもテストされる集積回路デバイス１４上で本質的に一様な接触圧を維持するようになっている。

従来技術のスペース・トランスフォーマ２９は、部分的に図１３に示されているが、マウント・ブロック３０を含み、プローブ・ピン２６の第２の端２６ｂとは互いに対応した第３のホール・アレイ３４を備えている。配線３６が第３のホール・アレイ３４中に延びてプローブ・ピン２６の第２の端２６ｂと電気的に接触する。

図１４を参照すると、配線３６は、マウント・ブロック３０のウエル３２の所定の場所にエポキシ埋め込み樹脂３９によって固定される。ウエル３２は、少なくとも片面上に導電性パターン１２を形成されたプリント回路基板１０に固定される（３８）。配線３６は、導電性パターン１２にはんだ付けされて、プローブ・ピン２６を介してテスト・デバイス１４への電気的相互接続を提供する。

従来技術のスペース・トランスフォーマには、多くの問題点がある。個々の配線３６を位置決めしてはんだ付けするのは、時間も掛かるしコストも掛かる。マウント・ブロック３０の平坦性は、固定具３８とエポキシ埋め込み樹脂３９の両者によって埋伏される。マウント・ブロックが位置ずれしたり、歪んでいたりすると、テスト・デバイスとプリント回路基板上の回路パターンとの間の電気的連続性が失われよう。従って、上述の欠点を克服する、低コストおよび高信頼性のスペース・トランスフォーマに対する需要が存在する。

（発明の概要）
本発明の１つの実施の形態に従えば、プローブ・ヘッドをプリント回路基板に対し電気的に相互接続するためのスペース・トランスフォーマが提供される。スペース・トランスフォーマは、フレキシブル多層回路を有しており、テスト・デバイスのコンタクト・パッドが第１の面に形成され、プリント回路基板のコンタクト・パッドが第２の面に形成される。スペース・トランスフォーマの内部では、テスト・デバイスのコンタクト・パッドとプリント回路基板のコンタクト・パッドとの間に導電性の回路パターンが延びている。疲労損傷の危険を緩和するために、シム板（ｓｈｉｍ ｐｌａｔｅ）がフレキシブル多層回路の第１の面の周囲に固定され、また底板がフレキシブル多層回路の第２の面の周囲に固定される。サポートのために、この底板は、底板支柱によって分離される複数の内部開口を有し、底板支柱は、テスト・デバイスのコンタクト・パッドと互いに対応しており、内部開口は、プリント回路基板のコンタクト・パッドと互いに対応している。複数の相互接続がプリント回路基板のコンタクト・パッドに接着および電気的相互接続され内部開口を貫通して延びている。

本発明の別の実施の形態に従えば、プローブ・ヘッドをプリント回路基板に対し電気的に相互接続するためのスペース・トランスフォーマが提供される。スペース・トランスフォーマは、フレキシブル多層回路を含み、テスト・デバイスのコンタクト・パッドがそれの第１の面に形成され、またプリント回路基板のコンタクト・パッドがそれの第２の面に形成されている。導電性回路パターンは、テスト・デバイスのコンタクト・パッドとプリント回路基板のコンタクト・パッドとの間に延びている。上板は、フレキシブル多層回路の第１の面の周囲に固定される。この上板は、上板支柱によって分離される複数の上板開口を有し、上板支柱は、プリント回路基板コンタクト・パッドと互いに対応しており、上板開口は、テスト・デバイスのコンタクト・パッドと互いに対応している。底板は、フレキシブル多層回路の第２の面の周囲に固定される。底板は、底板支柱によって分離される複数の内部開口を有し、底板支柱は、テスト・デバイスのコンタクト・パッドと互いに対応しており、内部開口は、プリント回路基板のコンタクト・パッドと互いに対応している。複数の相互接続がプリント回路基板のコンタクト・パッドに接着および電気的相互接続され内部開口を貫通している。

本発明の１または複数の実施の形態の詳細については、添付図面および以下の詳細な説明に示してある。本発明のその他の特徴、目的および利点は、説明および図面から、また特許請求の範囲から明らかであろう。

本発明を説明するために、図面は、現時点で好ましいと考えられる発明の１つの形態を示している。しかし、本発明が図面に示した正確な構成に限定されないことを理解されるべきである。

（詳細な説明）
ここで図面を参照すると、同様な部品に同じ参照符号が付されているが、特に図１において、本発明は、スペース・トランスフォーマ５０であり、それは、１つの実施の形態において底板５２、フレキシブル多層回路５４およびシム板５６を含んでいる。スペース・トランスフォーマ５０は、プリント回路基板１０に固定されて、テスト・デバイスと外部回路との間の電気的連続性を提供する。図１および２を参照すると、フレキシブル多層回路５４は、プローブ・ヘッド・アセンブリ（図示されていない）に向き合う第１の面５８と、プリント回路基板１０に向き合う第２の面６０とを有する。フレキシブル多層回路は、ポリイミドなどの任意の適切な材料を含む。回路パターン６２は、比較的小さいテスト・デバイスのコンタクト・パッド６４から扇形に展開する。テスト・デバイスのコンタクト・パッド６４は、プローブ・ヘッド・アセンブリのプローブ・ピンの第２の端と互いに対応しており、長方形の場合には、９０ミクロン×１００ミクロンの公称寸法を有する。同様に、テスト・デバイスのコンタクト・パッド６４が円形であれば、それらは、約１００ミクロンの公称直径を有する。

フレキシブル・スペース・トランスフォーマ回路パターン６２は、テスト・デバイスのコンタクト・パッドから、第１の面５８あるいは、第２の面６０から、もしくは、フレキシブル多層スペース・トランスフォーマ回路のいずれかの中間層から扇形に展開する。図１および３を参照すると、回路パターンは、プリント回路基板のコンタクト・パッド６６で終端する。

フレキシブル・スペース・トランスフォーマのコンタクト・パッド６６に対し電気的に相互接続された相互接続６８は、この第１の実施の形態に従えば、導電性のピンの形をしている。ピン６８は、プリント回路基板の導電性ビア７０まで延びて、機械的に所定の場所に固定され、はんだによって電気的に相互接続される。はんだは、ピン６８から、外部テスト機器につながる導電性パターン１２への電気的相互接続を提供する。

図４および図５を参照すると、底板５２は、アルミニウム合金やスチールのような堅くて機械加工の可能な材料から形成されて、０．１５インチ（３．８１ミリメートル）の公称厚を有する。底板は、支持機構であり、フレキシブル多層回路５４に対して全体的な強度を与える。底板５２は、底板支柱７４によって分離される複数の内部開口７２を含む。底板支柱７４は、テスト・デバイスのコンタクト・パッド６４と揃うように位置し、プローブ・ピンがテスト・デバイスのコンタクト・パッドに接するときのためのしっかりとした不動表面を提供する。内部開口７２は、相互接続ピン６８を受けとめて、フレキシブル多層回路５４とプリント回路基板１０との間での相互接続ピンの行き来を容易にする。後に述べるように、マウント・ホール７６は、スペース・トランスフォーマ部品を整列させ、タイミング・ホール７８は、スペース・トランスフォーマをプリント回路基板と揃える。

図６および７を参照すると、シム板５６は、フレキシブル多層回路の周囲を保護し、プローブ・ヘッドの固定ネジに接触することなどで損傷を受けるのを防止する。シム板は、堅くて機械加工の容易な材料、例えば、アルミニウム合金やスチールでできており、０．０１インチ（０．２５４ミリメートル）の公称厚を有する。シム板５６は、アライメント・ホール７６とタイミング・ホール７８とを含み、それらは、フレキシブル多層回路および底板に形成された同様なホールと互いに対応している。

スペース・トランスフォーマの組み立てが図８に示されている。底板５２、フレキシブル多層回路５４およびシム板５６は、例えば、アライメント・ホール７６を貫通しナット８２によって締め付けられるボルト８０を用いて、プリント回路基板１０に固定される。上板８４は、フレキシブル多層回路５４を一時的に固定して、それの第１の面５８を固定および平坦化する。上板８４が所定の場所に設置される前に、相互接続ピン６８がフレキシブル多層回路５４の第２の面に、またプリント回路基板１０の導電性ビアのマウント・ホール７６にはんだ付けされる。スペース・トランスフォーマの組み立ての後、上板８４は、取り去られる。

別のスペース・トランスフォーマ９０が図９に示されている。シム板５６、フレキシブル多層回路５４および底板５２は、前に述べたものと同じである。相互接続用の堅いピンの代わりに、ワイヤ９２がフレキシブル・スペース・トランスフォーマ回路のコンタクト・パッド６６にはんだ付けされ、導電性ビア９４を貫通して延びて、プリント回路基板のビア・ホール７０内部にはんだ付けされ、プリント回路基板１０上の導電性パターン１２に対して電気的接続を行う。

さらに別のスペース・トランスフォーマ１００が図１０に示されている。前の２つの実施の形態と違って、この実施の形態では、上板１０２は、機能を持っており、シム板は、必要ない。フレキシブル多層回路５４および底板５２は、前に述べたものと同じである。バネ・コンタクト１０４がフレキシブル・スペース・トランスフォーマ回路基板のコンタクト・パッド６６とプリント回路基板１０上の導電性パターン１２との間に延びている。導電性バネ１０４は、フレキシブル・スペース・トランスフォーマ回路基板のコンタクト・パッド６６にはんだ付けされ、またプリント回路基板のパターン１２には、圧力によって機械的に留められている。上板１０２は、プローブ・ピンがテスト・デバイスのコンタクト・パッド６４に接触できるようにするための上板開口１０６を有する。上板支柱１０８は、しっかりした裏打ち面を提供し、導電性バネ１０４がフレキシブル多層回路５４を歪めることのないようにしている。

図１１および１２を参照すると、上板１０２は、堅くて機械加工の容易な材料、例えば、アルミニウム合金やスチールでできている。上板は、０．０５インチ（１．２７ミリメートル）の公称厚を有する。上板開口１０６は、プローブ・ピンを受けとめ、他方、上板支柱１０８は、堅い表面を提供して、それに対して導電性バネ１０４が付勢（ｂｉａｓ）される。アライメント・ホール７６およびタイミング・ホール７８は、前に述べたものと同じである。

本発明に従うことによって、冒頭で提示した目的、手段および利点を完全に満たし、集積回路テスト・デバイスにおいて使用するためのスペース・トランスフォーマが提供できることが明らかであろう。本発明は、それの例示的な実施の形態に関連して説明および図示してきたが、当業者は、これまでに述べたことに加えて、その他の変更、省略および付加が本発明の精神および範囲から外れることなく、そのなかで、およびそれに対して行いうることを理解されるべきである。

プリント回路基板に接続された本発明の第１の実施の形態に従うフレキシブル・スペース・トランスフォーマ回路アセンブリ。 図１のアセンブリに使用されるフレキシブル・スペース・トランスフォーマ回路の上面図。 図２のフレキシブル・スペース・トランスフォーマの底面図。 図１のスペース・トランスフォーマ・アセンブリと一緒に使用するための底板の断面図。 図４の底板の上面図。 図１のスペース・トランスフォーマ・アセンブリと一緒に使用するためのシム板の断面図。 図６のシム板の上面図。 図１のスペース・トランスフォーマ・アセンブリを組み立てる方法。 本発明の第２の実施の形態に従うスペース・トランスフォーマ・アセンブリ。 本発明の第３の実施の形態に従うスペース・トランスフォーマ・アセンブリ。 図９のスペース・トランスフォーマ・アセンブリと一緒に使用するための上板の断面図。 図１１の上板の上面図。 従来技術の垂直ピン式プロービング・デバイスで使用するためのプローブ・ヘッド・アセンブリ。 従来技術による図１３のプローブ・ヘッド・アセンブリに対して電気的に相互接続されたスペース・トランスフォーマ。

Claims (3)

1. プローブ・ヘッドをプリント回路基板に電気的に相互接続するためのスペース・トランスフォーマ（１００）であって、
   フレキシブル多層回路（５４）であって、その第１の面（５８）には、テスト・デバイスのコンタクト・パッド（６４）が形成され、その第２の面（６０）には、プリント回路基板のコンタクト・パッド（６６）形成されている、前記フレキシブル多層回路（５４）と、
   前記テスト・デバイスのコンタクト・パッド（６４）と前記プリント回路基板のコンタクト・パッド(６６)との間に延びる導電性回路パターン（６２）と、
   前記フレキシブル多層回路（５４）の前記第１の面（５８）の周囲に固定された上板（１０２）であって、前記上板（１０２）は、上板支柱（１０８）によって分離される複数の上板開口（１０６）を有しており、前記上板支柱（１０８）と、前記プリント回路基板のコンタクト・パッド（６６）とは互いに対応しており、前記上板開口（１０６）と、前記テスト・デバイスのコンタクト・パッド（６４）とは互いに対応している前記上板（１０２）と、
   前記フレキシブル多層回路（５４）の前記第２の面（６０）の周囲に固定された底板（５２）であって、前記底板（５２）は、底板支柱（７４）によって分離される複数の内部開口（７２）を有しており、前記底板支柱（７４）と、前記テスト・デバイスのコンタクト・パッド（６４）とは互いに対応しており、前記内部開口（７２）と、前記プリント回路基板のコンタクト・パッド（６６）とは互いに対応している前記底板（５２）と、
   前記プリント回路基板のコンタクト・パッド（６６）に接着および電気的相互接続され前記内部開口（７２）を貫通して延びる複数の相互接続（１０４）と、
   を含む前記スペース・トランスフォーマ（１００）。
2. 請求項１記載のスペース・トランスフォーマ（１００）であって、前記相互接続（１０４）は、前記プリント回路基板のコンタクト・パッド（６６）にはんだ付けされた導電性の圧縮バネである前記スペース・トランスフォーマ（１００）。
3. 請求項２記載のスペース・トランスフォーマ（１００）であって、前記圧縮バネ（１０４）は、前記上板支柱（１０８）とプリント回路基板上の回路パターン（６２）との間に圧縮されるように適合した前記スペース・トランスフォーマ（１００）。

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