JPH077056A - 自己水平化薄膜試験プローブ - Google Patents

自己水平化薄膜試験プローブ

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JPH077056A
JPH077056A JP6028200A JP2820094A JPH077056A JP H077056 A JPH077056 A JP H077056A JP 6028200 A JP6028200 A JP 6028200A JP 2820094 A JP2820094 A JP 2820094A JP H077056 A JPH077056 A JP H077056A
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Blake F Woith
ブレイク・エフ・ウオイス
John S Szalay
ジョン・エス・スザレイ
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Hughes Aircraft Co
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/073Multiple probes
    • G01R1/07307Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/0735Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card arranged on a flexible frame or film
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、接触パッドの平面と整合し、接触
パッドの高さに相違があっても適合できる自動的に水平
レベルとなる薄膜形の集積回路用試験プローブを提供す
ることを目的とする。 【構成】 薄膜支持フレーム10と、この支持フレーム10
に固定されたフレキシブルな薄膜12と、試験される装置
の接触パッド上に加圧されるように薄膜12の外面の中央
領域に設けられた複数の試験プローブ接触子14と、各プ
ローブ試験接触子を試験回路へ接続する薄膜12上の複数
の導電性トレース15と、プローブ試験接触子が試験され
るべき装置の接触パッド上に加圧されたときに前記薄膜
中央領域を自動的に回動させる手段とを具備している。
自動的に回動させるために中央領域の薄膜12の内面に固
定された加圧プレート30と、この加圧プレート30の中央
をピボット的に加圧する頭部が半球形のピボットポスト
58が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路チップおよびウ
ェハの試験、特に自動的に水平位置をとり、適切に張力
が与えられる試験プローブに関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路チップは、最終的に使用するた
めにウェハから分離して切断される単一のウェハ上の多
数の同じ回路を有して製造される。ウェハから各回路を
分離する前に、それが意図された通りに機能するか否か
を決定するために各回路を個々に試験することが望まし
い。分離された回路の付加的な試験は、完成した装置に
おいて回路の種々の組立て段階で所望される。別の試験
は回路をパッキングした後、多チップモジュールにそれ
を配置した後および動作不能の回路を識別するための多
チップモジュールの解体後に行われてもよい。
【0003】通常の試験では、回路板に機械的および電
気的に接続された多数の小さいタングステンブレイドま
たはニードルを備え、試験プローブ接触子として動作す
るプローブカードが使用される。電気的な導線は、試験
回路にプローブカードを接続するために接触子から回路
板の外端まで延在している。使用時、ブレイドまたはニ
ードルは移動して集積回路のパッドと結合する。アルミ
ニウム集積回路チップパッドを被覆することが多い酸化
被覆を破壊するために必要な多少のこする動作が行われ
るような運動でなければならない。したがって、ブレイ
ドまたはニードルは、酸化被覆を破壊するようにパッド
の表面に沿って効果的にスライドし、こするように角度
を付けて位置されることが多い。これは、チップ上の回
路の一体化を決定するために信号が読取られることがで
きるように電気接続を提供する。
【0004】試験ニードルまたはブレイドの端部は、そ
れぞれが集積回路のパッドと確実に電気接触するために
全て同じ平面に下降しなければならない。これはブレー
ドまたはニードルがプローブカード上に取付けられた
後、それらを屈曲することによって達成されるが、それ
は面倒で時間を費やし、費用がかかる。このような調節
後でさえ、ブレードまたはニードルはそれらの元の位置
に戻る傾向があるため調節された位置が変化する。この
調節位置変化は、酸化被覆を確実に破るために使用され
るこする動作によって増加されたチップへのニードルの
圧力によって生じる。結果として、一定の保守が要求さ
れ、それでなければプローブカードはそれらの意図され
た機能を実行しなくなる。適切な調節であっても、ニー
ドルは試験されている集積回路チップ上の接触パッドの
高さの著しい差を補償することができない。ある種のチ
ップを試験するのに必要な近接した間隔は、通常のニー
ドル接触子で達成されることはできない。ニードルはま
たチップまたはそれらの接触パッドに損傷を与えるよう
にチップ上に過度の力を与える。この問題は、単一チッ
プが完成モジュールへの異なる組立て段階で試験される
必要があるために大きくされる。事実、いくつかの応用
では試験動作自身によって発生させられる過度のチップ
損傷を回避するために単一チップが試験されることがで
きる回数を制限している。
【0005】改良された試験装置は、John Pasiecznik,
Jr. 氏による特許出願第 606,676号明細書(1991年10月
31日出願)および Blake F. Woith および William R.
Crumly氏による第 752,422号明細書(1991年 8月30日出
願)に記載されている。これらの両出願は本出願人に譲
渡されている。
【0006】John Pasiecznik,Jr. 氏の上記の特許明細
書において、フレキシブルな薄膜は堅牢な環状基体を横
切って引伸ばされ、試験回路に接続されるプローブカー
ドに導電回路トレースを通って接続する一側上に突起部
を備えている。試験用の薄膜プローブの使用中、薄膜は
空気圧力によって膨脹され、試験下の集積回路との薄膜
の接触は薄膜上に形成された突起状接触子が電気接続を
提供するために集積回路のパッドに押付けられることを
保証するために薄膜を変形させる。試験中の薄膜の変形
は所望のワイピング動作を生じさせる。電気トレースは
また試験回路に突起状プローブ試験接触子を電気的に接
続するために薄膜上に形成される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】薄膜試験プローブの使
用時、環状支持部の内側領域を横切って効果的に引伸ば
された薄膜は偶発的にたるんだり伸びたりする傾向があ
るため、薄膜自身が適切に引張られて構成されているこ
とが重要である。さらに、試験されるべき装置上の試験
プローブ接触子または接触パッドは全て同じ高さではな
いため、良好な電気接触が試験中の装置の全ての試験プ
ローブと全ての接触パッドとの間において得られるわけ
ではない。さらに、薄膜の湾曲のために薄膜によって支
持された一群のプローブ試験接触子の平面は試験中の装
置の接触子パッドの平面に正確に平行ではない。さら
に、試験装置および試験中の装置は互いに正確に平行で
あるとは限らないため、プローブ試験接触子の平面はし
ばしば試験中の装置の接触パッドの平面に対して多少傾
斜される。
【0008】したがって、本発明の目的は上記の問題を
解決するか軽減する薄膜形の試験プローブを提供するこ
とである。
【0009】
【課題を解決するための手段】好ましい実施例にしたが
って本発明の原理を実行する時、一群のプローブ試験接
触子を備えたフレキシブルな薄膜を含む薄膜試験プロー
ブは、プローブ試験接触子における薄膜領域の適切な構
造を提供するように自動的に張力を与えられ、水平にさ
れる。自己水平化はプローブ試験接触子の領域において
薄膜の内面に小さい加圧プレートを取付け、加圧プレー
トの中心点とピボット接触している装置によって加圧プ
レートの中央点を加圧することによって達成される。こ
れは、加圧プレートしたがってそれが固定されている薄
膜がピボット点を中心にして回動して、プローブ試験接
触子を平らにし、また良好な電気的接触を保証するため
に強い下方の力を与えることを可能にする。ばねは要求
される量の垂直方向の過剰進行を与えるように加圧プレ
ートに対して加圧ポストおよびそのピボット点を押付け
る。ばね力は、プローブ中に支持されている調節部材に
よって調節される。
【0010】
【実施例】John Pasiecznik,Jr. およびBlake F.Woith
並びにWilliam R.Crumly氏らによる上記に示された別出
願において詳細に説明されたものと基本的に同じ薄膜プ
ローブの一部分が図1に示されている(もっとも、別出
願明細書の堅牢なバックアップブロックは取除かれてい
る)。剛性の環状基体10の薄膜支持フレームは、試験装
置支持構造11上に固定的に取付けられ、光セラミック材
料、ポリアミドまたはフェノリックレジンのような適切
な誘電性材料から形成されている。薄いフレキシブルな
透明な薄膜12は接着剤またはその他の手段等によって基
体10に固定され、その下面に複数のプローブ試験接触子
14が形成され、この接触子14は図に見られるようにそれ
を支持する薄膜の下側面上に形成された導体16に電気的
に接続されている。薄膜はポリアミドのような適切な誘
電性材料から形成されている。導体はそれぞれプローブ
接触子の1つから薄膜の周辺部分18に外方に放射状に延
在し、ここにおいて個々の導体は環状基体10を通ってそ
の反対側の接触パッドまたは接触素子22に延在する通路
20によって接続されている。接触素子22は試験回路(示
されていない)に接続されている。
【0011】環状薄膜支持フレーム10は大きい開口を限
定し、その領域全体にわたってフレキシブルな薄膜が延
在する。薄膜は環状基体10により限定された領域にわた
って強く引伸ばされることが好ましいが、薄膜は最初に
および使用と共に徐々に伸びて撓み、それによって限定
されていない予測不可能な構造をなす傾向がある。
【0012】薄膜12および支持構造11を含むプローブカ
ードは、試験固定装置の回路から導体16、通路20および
接触パッド22を介して個々のプローブ接触子14に信号接
続を行うプローブ試験固定装置(示されていない)に固
定されるように構成されている。プローブカードは上記
の別出願明細書に説明された手段および方法で試験固定
装置に固定される。試験固定装置に取付けられ、ICチ
ップに押付けられたとき、プローブ接触子はチップパッ
ドとの間の信号の伝送のためにチップのパッドに電気的
に接続する。
【0013】プローブ試験接触子14は全て薄膜の外部
(図1では下方)表面上のほぼ中央領域に取付けられて
いる。プローブ試験接触子によって占有された中間領域
は、薄膜の支持されていない領域全体の非常に小さい部
分である。剛性で堅牢で薄い平坦な加圧プレート30は薄
膜の上部または内部表面(試験接触子の背面)上のこの
小さい“試験”領域をカバーし、また試験プローブ接触
子の領域において薄膜の内部表面に固定されている。相
対的なスライドが生じないように3つの素子の全てを保
持するように加圧プレートおよび薄膜の両者に接着した
ソフトな弾性体31の薄層は加圧プレート30と薄膜12との
間においてプレート30と同じ広がりを有している。ガラ
スおよびその他の透明な材料の剛性プレート32は、基体
10の内端の上に位置する周辺の円形の外側フランジ34を
形成され、フランジ34上にある支持構造11の環状リップ
36によって位置を保持されている。多数のねじ38は基体
10に固定的に結合されたリング39中に支持構造を通って
延在し、それによって環状基体10に透明なブロック32を
強固に固定しクランプする。堅牢な支持ブロック32は下
部40および上部42を含み、それらは共に完全に透明であ
り、それぞれ互いに軸方向に整列してそれを通って延在
し、薄膜試験パッドの領域の中心と軸方向で整列してい
る中央に位置された孔44および46を含む。上部ブロック
42は、下部ブロック40の上面中の孔に螺合されて結合さ
れたねじ46のような複数のねじによって下部40に固定さ
れている。上部ブロック42の孔48の下端部に取付けられ
た平坦なディスク52のような力伝達部材を支持する上端
部を有する圧縮ばね50は下部ブロック40の孔44内に取付
けられている。孔48は金属スリーブ49を固定的に支持
し、この金属スリーブ49は調節ねじ56の螺合脚部を受け
るように内側にねじが切られ、平坦なディスク52と接触
する下端部を有し、それによってねじ部材56の調節がば
ね50によって与えられる力を調節する。
【0014】下部ブロック40の最下面57は、図1におい
て認められることができるように薄膜の上面の上方に間
隔を隔てられ、また平坦なガラス加圧プレート30の上面
の上方に間隔を隔てられている。加圧プレートの自己水
平化ピボット運動を実行するように加圧プレートにばね
の力を伝達し、プローブ試験接触子の傾斜を可能にする
ために、ピボットポスト58(図3参照)はばねの下端部
とガラス加圧プレートとの間に挿入される。ピボットポ
スト58は、垂直の円筒形の脚部60および半球形ヘッド62
の形態の下方自由端を含んでいる。ピボット脚部60はば
ね50の下端部のコイル内において軸方向に受入れられ、
半球形の自由端に一体に接続されている。最も下の点64
において半球形の自由端はプレート30aと接触する点を
形成し、それによってソフトな弾性体の中間層31を加圧
する。ばね圧によって接触を維持された点接触は、加圧
プレートに対するピボットポストのピボット接続を効果
的に形成する。
【0015】図2および図3に示されたプレート30a
は、図1の加圧プレート30が中央孔66を含んでおり、一
方プレート30aがこのような孔を持たず、その領域全体
にわたって連続している点でこの加圧プレート30と異な
っていることが認められる。図2および3に示された構
造において、ピボットポストの自由端は実質的に単一の
点でガラス加圧プレートと接触し、薄膜および薄膜の中
央におけるその試験接触子を一緒にガラス加圧プレート
が点64を中心にしてピボット運動することを可能にする
ピボット点を形成する。ガラス加圧プレートが孔66を形
成されている図1に示された実施例において、ピボット
ポストの半球形の自由端62は孔のエッジに接触してピボ
ットポストとガラスプレートとの間のピボット接触の位
置を安定させる。この構造において、ピボットポストと
ガラスプレートとの間の接触は点ではなく、加圧プレー
トの表面における孔66のエッジの周囲である。しかしな
がら、両構造において、このようなピボット領域を中心
にした加圧プレートの回動を可能にする非常に小さいピ
ボット接触領域が存在している。孔66の存在は接触ピボ
ット点の位置を維持し、ガラス加圧プレートの上面に沿
ったピボットポストの横方向の移動を抑制することを助
ける。両構造において、ソフトな弾性体31,31aは、試
験される装置の接触パッドの高さの差を合わせるように
試験接触子14の異なるものの差動的な偏向を許容する。
【0016】上記のプローブの使用時、ねじ56は選択さ
れた量のばね50の圧縮を与えるように調節される。ばね
50の力はピボットポストおよび加圧プレートを通って薄
膜に伝送され、したがって薄膜を適切に成形し、歪みを
除去するようにそれを押付け、外側に(図1に示されて
いるように下方に)膨脹させることによって効果的に薄
膜に張力を与える。ねじ56の調節量は、試験動作中に許
される過剰変位量を決定する。試験中、薄膜プローブは
試験されるべきウェハ上に下降され、ここにおいてウェ
ハは試験されるべき多数の集積回路チップを含んでい
る。試験されるべき各チップは、所望のパターンおよび
形状に配列された複数の接触パッドを有している。この
ような各チップを試験するために、試験プローブの試験
プローブ接触子14はチップ接触パッドパターンおよび構
成と適合するようにパターンおよび構成で配列される。
したがって、試験プローブがチップに下降されると、薄
膜プローブは各チップパッドと各試験プローブ接触子の
整列を保証するようにチップパッドの平面において水平
に方向付けられて位置される。最終的な整列および方向
付けは視覚的に行なわれ、したがってブロック40,42お
よび加圧プレート30は全て透明材料から形成される。
【0017】試験プローブおよびそのプローブ接触子が
下降されて試験下のチップのパッドと接触すると、試験
プローブ接触子とチップパッドとの間において所望の圧
力を得る所望の量の過剰変位を許す程度に小さく圧縮す
るばね50を通して圧力が与えられる。薄膜プローブ接触
子が試験されるべきチップのパッドに接したとき、例え
ば試験接触子等の薄膜の中央領域が取付けられた領域お
よび加圧プレート30およびソフトエラストマー31が傾斜
し、それは中央ピボット点64を中心にして回動される。
この回動は、チップパッド接触子の平面とこの平面を正
確に整列させるようにプローブ接触子の平面の適切な方
位付けを自動的に達成する。同時に、接触子はばね50の
圧縮によって強い下方の力を与え、下方の力はプローブ
支持装置(示されていない)によってプローブ自身に与
えられる。これは良好な電気接触を形成することを保証
する。
【0018】ガラス加圧プレート30の領域は、プローブ
試験接触子のパターンによってカバーされる薄膜の領域
より少し大きい。例えば薄膜の下面下に少しだけ突出し
たいわゆる金の点突起であるプローブ試験接触子は、一
側上でほぼ0.25インチの平方面積をカバーする。このよ
うなプローブ接触点の構成に対して、ガラス加圧プロー
ブは各側で0.30インチの大きさを有し、プローブ点接触
子のパターンに関して対称的に位置される。典型的な構
造において、加圧プレート30は 0.048''の厚さを有し、
エラストマー層31の厚さは 0.010''であり、薄膜12の厚
さは約 0.004''である。
【0019】ねじ56およびスリーブ49によって与えられ
る上記の張力およびばね力調節は多数の適用に対して有
効であるが、その他の適用ではねじおよびスリーブを除
いた別の調節が使用されてもよい。このような別の構造
において、ブロック40および42は、ブロックの表面57に
類似した下面における孔44および開口のように位置され
た盲孔を有する透明材料の単一ブロックとして形成され
る。盲孔はそこにおいて受けられるばね50の圧縮された
長さより少し大きい深さを有し、ディスク52はばねの内
端とブラインド孔の下部との間に位置される。この構造
において異なる厚さのディスクを使用することによっ
て、ばねの長さおよび薄膜張力の調節は容易に行なわれ
る。
【0020】以上、プローブおよびその接触子がプロー
ブ試験接触子とICチップパッドとの間に調節可能な加
圧された接触子を提供する構造により自動的に引っ張ら
れ、適切に成形され、自動的に水平にされる試験プロー
ブ構造が説明されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を使用する試験プローブの一部分
の断面図。
【図2】別の加圧プレートを有するガラス加圧プレート
を備えた試験プローブの一部分の断面図。
【図3】図2の各素子の分解概略図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・エス・スザレイ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92625、コロナ・デル・マー、ピラー・ウ エイ 1001

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 薄膜支持フレームと、 支持フレームに固定され、内面および外面を有するフレ
    キシブルな薄膜と、 試験されるべき装置の接触パッド上に加圧されるように
    構成され、配列されている薄膜の外面の中央領域上の複
    数の試験プローブ接触子と、 前記プローブ試験接触子の各1つに接続され、試験回路
    へ接続するように構成され配列された前記薄膜上の複数
    の導電性トレースと、 プローブ試験接触子が試験されるべき装置の接触パッド
    上に加圧されたときに前記薄膜中央領域を自動的に回動
    する手段とを具備していることを特徴とする試験プロー
    ブ。
  2. 【請求項2】 前記回動させる手段は前記薄膜を引っ張
    る手段を含んでいる請求項1記載の試験プローブ。
  3. 【請求項3】 前記自動的に回動させる手段は前記中央
    領域において前記薄膜内面に固定された加圧プレート
    と、前記加圧プレートの実質的に中央に配置されたピボ
    ット領域において前記加圧プレートをピボット的に加圧
    する手段とを含んでいる請求項1記載の試験プローブ。
  4. 【請求項4】 前記加圧プレートをピボット的に加圧す
    る手段は、前記加圧プレートとピボット的に接続された
    加圧素子を含んでいる請求項3記載の試験プローブ。
  5. 【請求項5】 ピボット的に加圧する前記手段は前記加
    圧プレートのピボット領域にピボット的に接触する端部
    を有する中央ポストを含んでいる請求項3記載の試験プ
    ローブ。
  6. 【請求項6】 前記加圧素子は、前記加圧プレートと接
    触しているピボット点を形成する自由端を有する中央ポ
    ストと、加圧プレートに中央ポストの自由端を軸方向に
    押付ける手段とを含んでいる請求項4記載の試験プロー
    ブ。
  7. 【請求項7】 中央ポストを軸方向に押付ける前記手段
    は圧縮ばねを含んでいる請求項6記載の試験プローブ。
  8. 【請求項8】 前記ばねを軸方向に調節する手段を含ん
    でいる請求項7記載の試験プローブ。
  9. 【請求項9】 前記ばねを調節可能に圧縮する調節手段
    を含んでいる請求項7記載の試験プローブ。
  10. 【請求項10】 前記薄膜を回動する前記手段は前記薄
    膜中央領域において薄膜内面に固定された加圧プレート
    と、前記薄膜支持フレームに取付けられて前記加圧プレ
    ートと距離を隔てて前記薄膜領域上に延在し、孔を有し
    ている支持ブロックと、前記孔中にあって外部端部を有
    する圧縮素子と、前記圧縮素子と前記加圧プレートとの
    間に挿入され、前記加圧プレートとピボット的に接触し
    ている自由端を有しているポストとを含んでいる請求項
    1記載の試験プローブ。
  11. 【請求項11】 前記圧縮素子はばねであり、前記ポス
    トは前記ばね中に受入れられる脚部を含み、前記ポスト
    自由端は前記加圧プレートの中央部分上のピボット領域
    において前記加圧プレートにピボット的に接触する湾曲
    した外面を有するヘッドを備えている請求項10記載の
    試験プローブ。
  12. 【請求項12】 前記孔は前記ばねから離れて内側にね
    じを形成された部分と、前記孔中に螺合された調節部材
    と、およびこの螺合された調節部材と前記ばねとの間の
    前記孔中の力伝達部材とを含んでいる請求項11記載の
    試験プローブ。
  13. 【請求項13】 前記中央領域は薄膜の全体的な領域に
    比較して非常に小さい請求項1記載の試験プローブ。
  14. 【請求項14】 前記ポストヘッドと前記加圧プレート
    の相対的なスライド運動を抑制する手段を含んでいる請
    求項11記載の試験プローブ。
  15. 【請求項15】 前記抑制手段は前記湾曲した外面の部
    分を受ける小さい孔を前記加圧プレートに有している請
    求項14記載の試験プローブ。
  16. 【請求項16】 一方の側面の試験領域にプローブ試験
    接触子のグループを含む薄いフレキシブルな薄膜と、 前記一方の側面と反対側の第2の側面において前記プロ
    ーブ試験接触子および前記試験領域の背後において前記
    薄膜に固定された加圧プレートと、 ピボット領域において前記加圧プレートを加圧し、それ
    によって試験されるべき装置の接触パッドに対する前記
    プローブ試験接触子の圧力が前記ピボット領域を中心と
    して前記プローブ試験接触子および加圧プレートを回動
    させて前記プローブ接触子の平面を前記装置接触パッド
    の平面と整列させる手段とを具備していることを特徴と
    する薄膜試験プローブ。
  17. 【請求項17】 前記加圧手段は前記加圧プレートの中
    央点とピボット的に接触している点状の自由端を有して
    いるピボットポストを含んでいる請求項16記載の試験
    プローブ。
  18. 【請求項18】 前記加圧プレートに形成された中央開
    口を含み、前記ピボットポストはこの開口に部分的に受
    けられる端部を有する半球形ヘッドを含んでいる請求項
    17記載の試験プローブ。
  19. 【請求項19】 前記加圧プレートに前記ピボットポス
    トを弾性的に軸方向に押付けるばね手段を含んでいる請
    求項17記載の試験プローブ。
JP6028200A 1993-02-25 1994-02-25 自己水平化薄膜試験プローブ Expired - Lifetime JP2591904B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/023,189 US5461326A (en) 1993-02-25 1993-02-25 Self leveling and self tensioning membrane test probe
US023189 1993-02-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH077056A true JPH077056A (ja) 1995-01-10
JP2591904B2 JP2591904B2 (ja) 1997-03-19

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ID=21813605

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