JPH0926458A - 自動テスト装置及び動的接点 - Google Patents
自動テスト装置及び動的接点Info
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Abstract
置に対して正確に且つ繰り返し位置決めする、テストヘ
ッドとハンドリング装置との間の機械的なインターフェ
ースを提供する。 【解決手段】 インターフェース200は、自動テスト
装置のテストヘッド202とプローバ204の如きハン
ドリング装置との間で作用する。インターフェース20
0は、テストヘッド202とハンドリング装置204と
の間、及び、プローブカード228とテストヘッド20
2との間の、予負荷された動的なカップリングを備え
る。カップリングは、プローブカード228を、ハンド
リング装置204の中の要素に対して相対的に、繰り返
し位置決めすることを可能とする。カップリングはま
た、プローブカード228に作用する力を減少させて、
プローブカード228の変形を阻止する。インターフェ
ース200は、機械的な精度が電気的な構造に依存しな
い、機械的及び電気的なループを提供する。
Description
ト装置に関し、より詳細には、自動テスト装置を、テス
トする半導体デバイスを位置決めする装置に接続するた
めの装置に関する。
々の段階でテストする。製造者は、製造プロセスにおい
て可能な限り早期に、欠陥のある要素を検知してそのよ
うな欠陥のある要素を棄却することに対する大きな経済
的な動機を有している。例えば、多くの半導体集積回路
は通常、大きなシリコンウエーハ上に形成される。その
ようなウエーハは切断され、ダイスに分離される。次
に、上記ダイスをフレームに取り付ける。接続ワイヤが
取り付けられ、上記ダイスを、上記フレームから伸長す
る導線に接続する。次に、上記フレームをプラスチック
又は他の包装材料の中に包み、完成された製品を製造す
る。
従って、大部分の半導体製造者は、ウエーハを切断する
前に、該ウエーハ上の各々の集積回路をテストする。欠
陥を有する集積回路にはマークが付され、ウエーハを切
断した後に、棄却する。このようにすると、欠陥を有す
るダイスを包装するコストが節約される。最終的なチェ
ックとして、大部分の製造者は、各々の完成された製品
を、その出荷前にテストする。顧客に引き渡した半導体
要素の非常の高い割合のものが適正に機能することを保
証する製造者が、その製品に対して高い価格を要求する
ことができる。
大量の要素を迅速にテストするために、自動テスト装置
(一般に、「テスタ」)を使用する。テスタは、集積回
路に与えられる入力信号を迅速に発生し、適正な応答信
号が発生されたか否かを判定することができる。テスタ
は、高度に自動化されているので、数百万のテストケー
スを数秒で実行することができる。
テストされるデバイスを動かしてテスタに迅速に接続す
るための、何等かの装置が必要とされる。ウエーハを動
かすためには、「プローバ」と呼ばれる装置が使用され
る。包装された部品を動かすためには、「ハンドラ」と
呼ばれる装置が使用される。これらの装置は、テストさ
れる要素を、テスタの出力に電気的に接触するように、
正確に位置決めする。テストされるデバイスをテストヘ
ッドに対して相対的に位置決めするための、プローバ、
ハンドラ、及び、他の装置は一般に、「ハンドリング装
置」と呼ばれている。
は、幾つかの工夫を必要とする。第一に、半導体回路
は、多くの入力及び出力を有している。代表的な回路
は、20乃至100の入力及び出力を有する。しかしな
がら、幾つかの大型の回路は、最大500の入力及び出
力を有しており、1,000以上の入力及び出力を有す
る回路が、計画されている。従って、テスタは、数百の
信号を発生し且つ受信しなければならない。そのような
信号を励起し且つ受信するために必要とされる電子回路
は、高速の動作を可能とするために、テストされるデバ
イスに可能な限り接近させる必要がある。
/受信回路を含む、テストヘッドを備えるように成型さ
れる。テストヘッドは、ケーブルバンドル(ケーブルの
束)を介して、データ処理回路を含む電子回路のキャビ
ネットに接続される。上記データ処理回路は、どの信号
を励起すべきかを決定し、また、受信した信号(受信信
号)を予想される値(予想値)と比較する。
回路を保持するために、数フィート(1乃至2メート
ル)とすることができる。テストされるデバイスは、完
成された製品の場合には、1平方インチ(約6.45平
方cm)程度であり、ウエーハ上の集積回路の場合に
は、それよりも小さい。電気的な接触を行うために、テ
ストヘッドを出る数百の信号を非常に小さな領域に絞り
込む必要がある。
て、プローバ104に接続された、テストヘッド102
を示している。信号が、スプリングピン152を介し
て、テストヘッド102の電子回路に接続されている
(図2)。スプリングピンは、バネ負荷された導電性の
ピンであり、従って、導電性の表面がこれらスプリング
ピンに圧接された時には、良好な電気的な接触が形成さ
れる。
が、テストヘッド102の中で、スプリングピン152
に圧接されている(図2)。デバイス・インターフェー
スボード114は、多重レベルプリント回路板である。
デバイス・インターフェースボードは、その上位レベル
に、接触パッド116を有している。スプリングピン1
52の1つ(図2)が、各々の接触パッド116に圧接
して、テストヘッド102からデバイス・インターフェ
ースボード114へ、ルート信号を搬送する。また、デ
バイス・インターフェースボード114は、テストヘッ
ド102の内側の回路を、テストされる特定のデバイス
に電気的に接続するために必要とされる、電子要素(図
示せず)も備えている。
上では、導電性のトレース118が、ボードの中央のバ
イアホール120に向けて信号を搬送する。バイアホー
ル120は、デバイス・インターフェースボード114
の底部までの導電性の信号経路を提供する。別の接触パ
ッド(図示せず)が、デバイス・インターフェースボー
ド114の底部に設けられている。
24が、デバイス・インターフェースボード114の底
部の接触パッド(図示せず)に接触している。また、延
長カラー112は、その下面にスプリングピン150
(図2)を備えている。スプリングピン124、150
(図2)は、延長カラー122の内側に電気的に接続さ
れ、これにより、電気信号が、延長カラー122を通過
する。
ブカード128上の接触パッド130に圧接している。
プローブカード128も、多重レベルプリント回路板で
ある。接触パッド130が、導電性のトレース132に
接続されており、該導電性のトレースは、バイアホール
134へ信号を搬送する。バイアホール134は、プロ
ーブカード128の底部へ信号を搬送する。バイアホー
ル134は、プローブワイヤ154に接続されている
(図2)。
補強材すなわちスチフナー126に取り付けられてい
る。プローブカード・スチフナー126は、プローブカ
ード128を機械的に強化する。プローブワイヤ154
(図2)は、これらプローブカードの端部が総て同一平
面にあるように、精密製造される。プローブカード12
8の歪み又は曲がりは、その精密性を低下させる。プロ
ーブカード・スチフナー126は、歪み又は曲がりを減
少させる。
ローバ104の上面の棚状部136に着座している。プ
ローブカード・スチフナー126は、上面146に固定
的に取り付けられており、これにより、プローブワイヤ
154(図2)は、プローバ104に対して相対的に固
定された位置にある。
0が、シリコンウエーハ106を保持している。シリコ
ンウエーハ106は、その上面に形成された、種々の集
積回路108を有している。
置112に取り付けられている。ウエーハ106は、移
動することができ、従って、各々の集積回路108を、
プローブワイヤ154(図2)に接触させることができ
る。プローバ104は、ウエーハ106を高い精度で位
置決めすることができる。また、プローバは一般に、校
正ルーチンを実行し、該校正ルーチンは、プローブがプ
ローブワイヤの位置を判定し、これにより、該校正ルー
チンが実行された後に、インターフェース100のいず
れの部分も移動しない限り、プローバ104も高い精度
で作動することを可能とする。
合の1つの困難性は、デバイス・インターフェースボー
ド114又はプローブカード128を交換する必要があ
ることが多いことである。別のデバイス・インターフェ
ースボード又はプローブカードは、別のタイプの要素を
テストするために、あるいは、同じタイプの要素に別の
テストを行うために必要とされる。そのような交換を行
うためには、テストヘッド102をプローバ104から
取り除くことが必要である。
り、そのおもさは、約227Kg(500ポンド)を越
えることがある。動きを容易にするために、テストヘッ
ド102は、サポートアーム142を介して、マニピュ
レータ(図示せず)に取り付けられている。上記マニピ
ュレータは、テストヘッド102の動きを容易にするた
めに、カウンターウェート又は他の機械的な装置を備え
る。上記マニピュレータも、テストヘッド102が移動
すると、その設計、及び、製造時の許容公差で与えられ
たのと同じ位置に可能な限り接近するように戻ることが
できるように校正することができる。プローバ104の
ガイドポスト144も、テストヘッド102がその元の
位置へ復帰することを助ける。
場合には、該テストヘッドは、全く同じ場所には位置せ
ず、プローブカード128及び上面146に作用する力
は、テストヘッドが移動する前とは異なる。そのような
力が、十分に異なる場合には、プローブカード128又
は上面146は、十分に撓み、これにより、プローブワ
イヤ154は、ウエーハ106に対して相対的に移動す
る。そのような力の発生源が、図2に示されている。テ
ストヘッド102は、十分な力でインターフェース10
0(図1)に圧接し、スプリングピン124、150、
152が良好な電気的な接触を行うようにしなければな
らない。ロックリング(図示せず)又は他の機械的な機
構が、スプリングピンの幾つかを圧縮するために使用さ
れている。例えば、ロックリングを用いて、インターフ
ェース100の総ての部品を互いに引き寄せることがで
きる。しかしながら、一組のスプリングピンは、上面1
46を下方に押圧する力Fによって、常に圧縮されなけ
ればならない。
ものである。ケーブル140は、非常に重く、数百ポン
ド(100乃至200Kg)の重さになる。ケーブル1
40は、その直径が約3m(12インチ)程度になるの
で、可撓性が非常に小さい。ケーブルは、テストヘッド
102から垂下し、トルクTを与える。ケーブルの可撓
性が小さいので、該ケーブルは、いわゆる「ヒステレシ
ス効果」を示す。ケーブル140が全く同じ位置へ復帰
しても、テストヘッド102に与えられたトルクは、ケ
ーブル140を取り除いた後に、変化することになる。
カード128又は上面146に小さな変形又は撓みが生
ずる。約0.025mm(1000分の1インチ)より
も小さな移動でも、プローブ104の再校正を必要とす
る。再校正には、一般に、約12分間を要するので、テ
ストヘッド102が、同じ位置へ戻って、同じ量の力を
プローブカード128及び上面146に与えるように、
該テストヘッド102を移動させ且つ再配置させること
ができれば、非常に望ましいことである。
上面に対して平行な平面へのテストヘッド102の変位
に関してだけ、調節することができる。上記平面は、X
−Y平面と呼ばれることがある。テストヘッド102
が、X−Y平面に対して相対的に傾斜すると、幾つかの
プローブワイヤ154は、ウエーハ106に接触しなく
なる。同様に、プローブカード128が、力F又はトル
クTによって歪められ、プローブワイヤ154の各先端
が同一平面に位置しなくなると、幾つかのプローブワイ
ヤ154が、適正な位置にあるウエーハ106に接触し
なくなる。既存の校正ルーチンは、そのような誤差源を
補償することができない。従って、より高い精度を得る
ためには、総てのインターフェースが、プローブカード
128を、ウエーハ106に対して可能な限り平行に保
持することが必要である。
2に関連する第2の問題を認識した。接触パッド又はス
プリングピンは、テストヘッド102が再配置される際
に、何等かの損傷を受ける。テストヘッド102が、最
初に、上面146に対して直交方向に移動して、スプリ
ングピンがそれぞれの接触パッドに圧接し、次に、上面
146に対して平行に移動すると、スプリングピンは、
接触パッドを横断して移動することになる。スプリング
ピンに十分な負荷が作用している場合には、接触パッド
又はスプリングピンが損傷を受ける。従って、位置決め
装置は、テストヘッド102がその最終位置へ接近する
際に、該テストヘッドが上面146に対して直交方向に
のみ移動することを許容するのが望ましい。
発明の目的は、自動テスト装置用の改善されたインター
フェースを提供することである。
とハンドリング装置との間の機械的なインターフェース
であって、上記ハンドリング装置に対する電気的なイン
ターフェースを正確に且つ繰り返し位置決めする、機械
的なインターフェースを提供することである。
ドリング装置との間の機械的なインターフェースであっ
て、上記テストヘッドと上記ハンドリング装置との間に
一定の力をもたらす、機械的なインターフェースを提供
することである。
で、直交方向の運動だけを許容する、機械的なインター
フェースを提供することである。
テストヘッドとハンドリング装置との間の動的なカップ
リングを含むインターフェースによって達成される。一
実施例においては、上記動的なカップリングは、溝に嵌
合する湾曲した要素によって行われる。好ましい実施例
においては、上記湾曲した要素は、該要素から伸長する
ポストを有しており、これらポストは、上記溝の穴を貫
通し、一定の力で引っ張られる。
プリングを用いて、プローブカード用のホルダをテスト
ヘッドに取り付ける。
のソケット(ゼロ挿入力ソケット)を介して、インター
フェースの要素の間の電気的な接触が行われる。
間の機械的なカップリングが、各々の物体にもたらされ
る動的な表面から形成され、該動的な表面は、これら動
的な表面の間にもたらされる2つの動的な嵌合面を有す
る本体を具備している。一方の嵌合面は、各々の動的な
表面の方を向いている。上記本体は、上記嵌合面の一方
に対して相対的に、一方向にだけ動くように制約され
る。
装置に接続される、テストヘッド202が示されてい
る。インターフェース200は、従来技術と同様に、デ
バイス・インターフェースボード214を備えている。
しかしながら、このデバイス・インターフェースボード
214は、従来技術とは異なり、複数の導電ポスト21
6を保持している。テストヘッド204からの信号は、
ポスト216を介して、デバイス・インターフェースボ
ード214へ送られる。
れている。トレース218は、信号をバイアホール22
0へ搬送する。バイアホール220は、その信号をデバ
イス・インターフェースボード214の下面(図示せ
ず)へ搬送し、ポスト252(図4)に接続する。
ンターフェースボード214の下方に設けられている。
ゼロ挿入力リング222は、ポスト252を収容する穴
224を有している。穴224の中には、導電プレート
(図4)が設けられている。プレート258は、ゼロ挿
入力リング222が第1の位置まで回転した時に、ポス
ト252がそのようなプレート258に接触しないよう
に位置決めされている。このようにすると、ポスト25
2を穴242の中へ挿入する際には、実質的に抵抗が生
じない。しかしながら、プレート258は、ゼロ挿入力
リング222が回転した時に、ポスト252がプレート
258と電気的に接触するように、配列されている。
ス200に含まれている。プローブカード228は、ポ
スト230を保持している。ポスト230は、ゼロ挿入
力リング222の下側の穴(図示せず)に整合されてい
る。ゼロ挿入力リング222は、プレート256(図
4)を保持しており、これらプレート256は、ゼロ挿
入力リング222が回転したときに、ポスト230に電
気的に接触するように位置決めされている。
8は、互いに接続されている。従って、ゼロ挿入力リン
グ220が回転すると、デバイス・インターフェースボ
ード214からプローブカード228まで信号を搬送す
るための、電気的な経路が形成される。そのような導電
性の電気的な経路の幾つかだけが図示されているが、代
表的なテスタは、数百から一千以上の信号を発生し、各
々の信号に対して別個の経路が必要とされる。デバイス
・インターフェースボード214のピン216はまた、
ゼロ挿入力リングを介して、テストヘッド202に接続
されている。
ローブカード228のトレースを介して、バイアホール
234に接続される。上記信号は、バイアホールを通っ
て、プローブカード228の下側(図示せず)に搬送さ
れる。バイアホール234は、ウエーハ206に接触し
ているプローブワイヤ254(図4)に接続されてい
る。
202からウエーハ206までの電気的な接続をもたら
す。スプリングピンが使用されていないので、接続を確
立するための上面246に直交する力は、全く必要とさ
れない。
ホルダ226に取り付けられている。通常の適宜な手段
を用いることができる。例えば、プローブカード228
は、ホルダ226にねじ込むことができる。他の適宜な
取り付け方法の例は、エポキシ又はスナップ嵌めによる
接続である。
ール270を有している。ポスト272が、ボール27
0の中心を貫通している。ボール270は、位置決めリ
ング260に取り付けられた溝付きのブロック262に
接触するようになされている。ボール270及び溝付き
のブロック262は、剛性を有する硬い材料から機械加
工される。焼入れされたステンレス鋼が、適宜な材料の
一例である。炭化ケイ素又は窒化ケイ素も使用すること
ができるが、機械加工がより困難である。溝付きのブロ
ック262、及び、ボール270は互いに嵌合して、動
的なカップリングを形成し、このカップリングは、テス
トヘッド202に対してプローブカード228を正確に
且つ繰り返し位置決めする。動的なカップリングは、後
に詳細に説明する。
する態様で、テストヘッド202に取り付けられる。ポ
スト272は、位置決めリング260の穴264を貫通
するようになされている。穴264は、ポスト272が
そのような穴264の側部に接触しないように、十分に
大きくなければならない。ポスト272は、直線的なア
クチュエータ346(図5)に係合し、該アクチュエー
タは、プローブカードホルダ226を一定の力でテスト
ヘッド202に対して保持する。上記一定の力は、テス
トヘッド202の位置に関係無く、一定である。
けられた、3つの溝付きのブロック282(図4)を有
している。溝付きのブロック282は、プローバ204
の下面246に設けられたボール280を収容してい
る。溝付きのブロック282、及び、ボール280は、
ステンレス鋼の如き、剛性を有する耐摩耗性の材料から
形成される。
穴を貫通し、テストヘッド202の直線アクチュエータ
346(図5)に係合する。直線アクチュエータ346
は、テストヘッド202を一定の力でプローバ204に
対して保持する。
る。同様に、ボール270、280も別個に形成され
る。これらの部品は、厳密な寸法公差(約±0.002
54mm(0.0001インチ))で機械加工され、約
0.000254mm(0.00001インチ)の表面
粗度を有するのが好ましい。ポスト272、284は、
同じ厳密な寸法公差である必要はない。そのようなポス
トは、別個に形成され、次に、ボール270、280に
取り付けられる。適正な取り付け手段の一例として、ポ
スト272、284の端部にネジを形成し、その後、そ
のようなポストをボール270、280のネジ付きの穴
の中にねじ込むことが考えられる。
態様で、テストヘッド202の下面に取り付けられる。
例えば、ネジを用いることができる。安定性を高めるた
めには、溝付きのブロック282を、テストヘッド20
2の周囲に可能な限り接近させた状態で、取り付ける。
動的なカップリングは、接点の正確な位置に関係無く、
安定的な且つ繰り返し可能な取り付け手段を形成するの
で、溝付きのブロック282の位置決めは厳密でなくて
もよい。組み立てを簡単にするために、動的なカップリ
ングは、テストヘッド202の下面が、テストヘッドの
残りの部分から取り外されている間に、動的なカップリ
ングをテストヘッド202の下面に取り付けることが好
ましい。
る。位置決めリングは、テストヘッド全体よりもかなり
小さいので、溝付きのブロック262は、リング260
の一部として形成するか、あるいは、別個に形成し、次
に、ネジ等によって、リング260に取り付けられる。
プローブカードホルダ226、従って、プローブカード
228が、上面246に対して確実に平行になるように
するためには、溝付きのブロック262を、溝付きのブ
ロック282に対して平行に取り付ける必要がある。適
正な位置決めを確実に行うために、精密な製造ジグを用
いる。ジグは、精密機器の製造に通常用いられるよう
な、平坦で非常に安定な面の上で形成される。球形の端
部を有する3つのポストが、上記表面に取り付けられ、
溝付きのブロック282の溝に嵌合する。上記ジグのポ
ストの高さは、テストヘッド202の下面が、ジグの平
坦面と平行になるように、注意深く調節されて同一にな
される。他の組の3つのボール付きのポストが、ジグの
平坦面に取り付けられる。そのようなポストの高さも、
同一になるように注意深く調節され、これにより、位置
決めリング260がそのようなポストの上に置かれた時
に、該位置決めリングは、ジグの平坦面に対して、従っ
て、テストヘッド202の下面に対して、正確に平行に
なる。
グが嵌合するテストヘッド202の開口よりも、若干小
さくなるように製造される。好ましい実施例において
は、約7.6mm(0.3インチ)の間隙すなわちクリ
アランスが使用されるが、正確な寸法は重要ではない。
位置決めリング260を正しい箇所に保持するために、
該位置決めリングは、エポキシ又は他の適宜なレプリカ
ント(replicant)の中にはめ込まれる。工作
機械産業においてレプリカントとして使用されるタイプ
のエポキシが適している。
造される。プローブカードホルダ226は、比較的小さ
いので、別個のジグを用いることなく、通常の高精密製
造技術を用いて、ボール270を位置決めすることがで
きる。また、ボール270は、高い精度で位置決めする
必要はなく、その理由は、プローブカード228上のプ
ローブワイヤは、周知の技術を用いて、平坦化され、一
方、プローブカード228は、プローブカードホルダ2
26の中に取り付けられるからである。従って、平坦化
技術におけるボール270の不正確な定置により、プロ
ーブカードホルダ226が、上面246に対して何等か
の傾斜を示す。
でき、また、ボール280は、プローバ204が製造さ
れた後に、取り付けることができる。この場合にも、ボ
ール280が溝付きのブロック282に嵌合する、上面
246の上方の正確な平面は、重要ではない。従って、
ボール280を取り付けるために、特殊な手順を用いる
必要はない。図5に詳細に示すように、ボール280
は、完全に球形ではない。そうではなく、ポストの一端
部を機械加工して、球形の端部を有するようにする。次
に、ポストの他端部にネジを形成し、プローバ204に
取り付けることができるようにする。他の取り付け方法
も使用することができる。例えば、ネジを上面246に
挿入して、ボール280を保持することができる。
−Y平面)におけるプローブカード228の変位を容易
に補償することができる。しかしながら、プローバ20
4は、プローブカード228が上面246に対して平行
ではないという事実は、補償できない。従って、上面か
ら上のボール280の高さが、好ましい実施例に関して
望ましい精度を得るために、重要である。
ル280の相対的な高さを調節可能とすることである。
市販のプローバは一般に、調節される上面を有してい
る。ボール280が、上面に取り付けられる場合には、
単に上面246を調節することにより、適正な位置決め
を行うことができる。そのような調節は、精密に製造さ
れた調節ジグの助けにより、行うことができる。
に取り付けられた溝付きのブロック282の溝のよう
に、平坦なプレートに設けられた3つの溝を有する。ジ
グの中心には、3つの変位トランスジューサが設けら
れ、これら変位トランスジューサのそれぞれの先端は、
ジグの平坦なプレートと平行な平面に位置している。変
位トランスジューサの先端は、チャック210の中に設
けられたテスト表面に向かって、下方を向いている。次
に、3つの総ての変位トランスジューサが、同じ読取り
値を示すまで、上面246を調節する。そのような条件
は、ボール280の頂部が、チャック210上の部品に
対して平行な平面を形成するということを示す。
さを調節するために、別個のジグを製造する必要はな
い。プローブカード228を、3つの変位トランスジュ
ーサを保持する固定具で置き換えた場合には、そのよう
な固定具は、上記のジグと全く同じように機能する。
使用する必要もない。プローバ204のフレームは、上
面よりも移動する可能性が低く、ボールがより大きな間
隔で隔置されて、より高い安定性をもたらすことを可能
とするので、ボール208をプローブ204のフレーム
に取り付けるのが好ましい。ボール208が、調節可能
な上面を用いずに、フレームに直接取り付けられる場
合、あるいは、プローバに取り付けられる場合には、そ
のようなボールは、これらボールの高さの調節を可能と
する何等かの手段によって取り付けられるのが好まし
い。例えば、そのようなボールは、マイクロメータのヘ
ッドスクリューとすることができる。
nder H.slocumによるPrecision
Machine Design(Prentice
Hall 1992)の如き参考テキスト、並びに、
A.SlocumのKinematic Coupli
ng For Precision Fixturin
g−Part 1:Formulation of D
esignParameters(Precis.En
g.,Vol.10 No.2,1988)、A.Sl
ocum and DonmezのKinematic
Couplings for Precision F
ixturing−Part 2:Experimen
tal Determination of Repe
atability and Stiffness(P
recis.Eng.,Vol.10,No.3,19
88)、及び、Alexander H.Slocum
のDesign of Three−Groove K
inematic Couplings(Preci
s.Eng.,pp 67−75,1992)の如き論
文に記載されており、上述のテキスト及び論文は総て、
本明細書において参照する。簡単に言えば、動的なカッ
プリングの背景にある理論は、物体を正確に位置決めす
るということであり、運動が禁止されるべき総ての自由
度における運動を拘束するために必要とされる最小数の
点で接触させるべきである。6つの自由度において運動
を拘束するためには、接触点の2つ以上が同一直線上に
ないとすれば、6つの接触点が必要である。
が、3つの溝の中に嵌合する。各々の溝は、2つの表面
を有しており、これら各々の表面は、1点においてだ
け、ボールと接触する。従って、3つのボール及び3つ
の溝の組み合わせは、6つの自由度における運動を拘束
するに十分な、動的なカップリングを形成する。
施可能な限り大きく隔置される。また、上記溝は、上述
の文献に詳細に説明されている技術に従って、最大の安
定性をもたらすように配列される。
ばれるが、その理由は、そのような対が、動的なカップ
リングを形成するために必要とされる接触の幾つかを提
供するからである。1つの溝の各々の側部は、「動的表
面」と呼ばれるが、その理由は、そのような側部は、単
一の点での接触を可能とするからである。ボールは、
「動的協働面」と呼ばれるが、その理由は、そのような
ボールは、1点だけで動的表面に接触するからである。
動的なカップリングを満足するように作動させるために
は、溝を用いて動的表面を形成する必要はない。尖頭ア
ーチの如き、他の形状も用いることができる。また、動
的協働面としてボールを用いる必要もない。円錘体の先
端の如き、他の形状を用いて、1点で表面に接触するこ
とができる。同様に、各々の動的接点が、2つの動的表
面を含む必要もない。他の適宜な動的接点の例として
は、平坦な表面に圧接する1つのボール(1接触当たり
1つの動的表面)、四面体に圧接する1つのボール(1
接触当たり3つの動的表面)、又は、3つのボールに圧
接する1つのボール(1接触当たり3つの動的表面)が
挙げられる。全体で6つの動的表面が存在する限り、1
つのカップリングに異なるタイプの接触を用いることが
できる。
例の動的接点が更に詳細に示されている。図5は、物体
304に接続された物体302を示している。ボール部
分306が、物体302に取り付けられている。
08のテーパ面に接触するようになされた、湾曲部31
6を有している。ボール部分306は、完全に球形であ
る必要はない。溝付きのブロック308に接触しないボ
ール部分306の領域は、製造を容易にするために、ど
のような形状にでもすることができる。この例において
は、プラグ部分318は、凹所320に嵌合し、ボール
部分306を適所に保持するようになされている。
している。ポスト310は、物体302にねじ込まれる
ネジ付きの端部324を有している。ポスト310のフ
ランジ322が、ボール部分306を物体302に対し
て保持するのを助ける。
有している。この凹所312は、十分に大きく、従っ
て、湾曲部316がテーパ面314に係合した時に、ポ
スト310及びフランジ322は、溝付きのブロック3
08に接触しない。
取り付けられている。ポスト310は、物体304の中
へ伸長し、迅速接続カップリング330に嵌合してい
る。最も少ない動きでそのような運動を行うカップリン
グが好ましい。
るのに適した1つのカップリングは、エアホースをコン
プレッサに接続するために時々使用されるような、迅速
接続カップリングである。そのようなカップリングは、
内側スリーブ332と外側スリーブ334とを有してい
る。外側スリーブ334は、内側スリーブ332に対し
て相対的に摺動する。外側スリーブ334は、該外側ス
リーブ334を下方へ押圧するバネによって、内側スリ
ーブ332に接続されている。
ル340も備えている。通常、3個又は4個のボールが
含まれるが、図面を明瞭にするために、1個のボールだ
けが図示されている。図5は、ボール340が、ポスト
310の凹所342に係合し、外側スリーブ334でボ
ール340を適所に保持している状態を示している。
に接続されている。一方、プランジャ344は、直線ア
クチュエータ346に接続されている。直線アクチュエ
ータは、プランジャ344をポスト310に向けて押圧
し、プランジャ344を一定の力で引っ張ることのでき
る、適宜な装置を使用することができる。この場合に
は、空圧シリンダが使用されている。
4の中に挿入される。ポスト310は、ボール340に
圧接する。ボール340は、外側スリーブ334を内側
スリーブ332に対して相対的に、ずり上がらせる。外
側スリーブが、十分にずり上がってボール340を越え
ると、ボール340は、ポスト310から離れる方向へ
摺動する。次に、ポスト310はボール340を越えて
移動することができ、また、ボール340は、凹所34
2の中へ摺動することができる。次に、外側スリーブ3
34に作用するバネ負荷された力が、外側スリーブ33
4を下方へ引き戻し、ボール340を押し342の中へ
押し込む。外側スリーブ334は、十分下方へ摺動し
て、ボール340が凹所342から出ないようにし、こ
れにより、ポスト310を適所にロックする。
状態で、アクチュエータ346は、所定の力で、プラン
ジャ344を上方へ引っ張る。プランジャ344が、ポ
スト310に接続されている迅速接続カップリングに接
続されると、上記上方に向かう力は、ボール部分306
を溝付きのブロック308に向けて引っ張る。従って、
動的接点における接触力は、直線アクチュエータ346
によって与えられた力である。繰り返しの位置決めを行
うために、各々の動的接点における接触力が、繰り返し
可能すなわち反復可能であることが重要である。
リング330は、これらアクチュエータ及びカップリン
グがポスト310に与える力だけが、ポスト310の軸
線に沿うように、取り付けられるのが好ましい。そのよ
うにするためには、アクチュエータ346に、ボール/
ソケット取付具を設けるか、あるいは、アクチュエータ
346をエラストマに取り付けることができる。また、
迅速接続カップリングが物体304に接触するのを阻止
するために、迅速接続カップリングの周囲には十分な間
隔を設ける必要がある。
めには、プランジャ344を更に押圧する。外側スリー
ブ334及び内側スリーブ332は共に、カップリング
と係合する際に必要とされるよりも、更に下方へ押圧さ
れる。外側スリーブ334の下方への運動は、フランジ
336がタブ338に係合した時に、停止する。プラン
ジャ344は、更に押圧され、ボール340が外側スリ
ーブ334の下方で転がり、凹所342から跳ね出す。
このようにすると、接続が解除される。
せず)によって制御されるか、あるいは、種々のスイッ
チを押す人間のオペレータに応じて作動することができ
る。作動の際には、ロボット式のマニピュレータ(図示
せず)、又は、人間のオペレータが、テストヘッド20
2をプローバ204に十分に接近させ、これにより、ポ
スト284が、テストヘッド202の内側の迅速接続カ
ップリングに係合するようにする。その後、上記マニピ
ュレータは、可能な限り小さな力を発生し、総ての接触
力がアクチュエータによって供給されるようにする。こ
のようにすると、百万分の1の反復性が得らえる。
2が、物体404に接続されている。物体402は、該
物体に形成された溝408を有している。物体404
は、該物体に形成された溝410を有している。
の溝410に取り付けられている。可撓性の軸受412
は、薄い金属シ−トに似ている。可撓性の軸受412
は、ボール406が、符号Zを付された方向に移動する
ことを許容する。しかしながら、Z方向に直交する方向
への運動は許容しない。
の中心線CL2と整合している。作動の際には、物体4
02、404が接近する。ボール406は、最初に、溝
408の中で落ち着き、図7に示すように、溝408の
中心線CL1をボール406の中心線CLBに整合させ
る。物体402及び404が、互いに接近するに連れ、
ボール406は、図8に示すように、溝410の中に押
し込まれる。ボール406が、図7に示すように、一旦
溝408に係合すると、物体404、402がそれ以上
運動する方向はZ方向である。直交する方向への運動は
全く許容されない。
て、物体402及び404が接近するかを明瞭に示すも
のではない。ボール406を貫通する、図5に示すよう
なポストを使用することができる。
る他の方法を用いることができる。例えば、ボール40
6は、溝410のフロアから伸長するポストに乗ること
ができる。そのような実施例においては、ボール406
は、バネ又は他の何等かの機構によって、物体404か
ら離れる方向へ偏椅させることができる。
えば、スプリングピンを使用するインターフェースに対
して特に有用である。そのようなカップリングを用いた
場合には、テストヘッドが十分にプローバに接近して、
スプリングピンに力を与えると、ピンの横方向の運動は
全く許容されない。これにより、スプリングピンによる
接触パッドに対する損傷が防止される。
た好ましい実施例に対して、種々の変更及び代用を行う
ことができる。例えば、図5は、予め負荷される力を動
的接点に加えるために使用される、空圧アクチュエータ
を示しているが、予め負荷される力を加えるための他の
適宜な手段を使用することができる。
たが、上述の寸法公差を厳密に守らなくとも、上述の精
度よりも低い精度を持つことになるかも知れないが、機
能する装置を形成することができる。同様に、より高い
寸法公差で装置を形成し、その精度をより高くすること
もできる。
いるが、ボール及び溝の位置を互いに交換することがで
きる。例えば、溝282を、プローバ204に設け、ま
た、ボール280を、テストヘッド202に設けること
ができる。また、動的接点は、ボール及び溝に限定され
ない。動的なカップリングを形成するどのような動的接
点でも用いることができる。
が、テストヘッド202をプローバ204に接触させ、
また、内側の動的接点が、プローブカード228をテス
トヘッド202に接続させることを示している。そのよ
うな接続の一方だけを用いた場合でも、利益を得ること
ができる。
トを形成するために使用される、ゼロ挿入力リングを示
している。他のタイプのゼロ挿入力ソケットを用いるこ
ともできる。例えば、ソケットに挿入されたポストを2
つの導電性の部材の間で締め付けることにより、何等か
のゼロ挿入力ソケットを形成することができる。一方の
導電性の部材がレバーに接続され、該レバーが動いた時
に、他方の導電性の部材に向かって動く。
ードを説明した。本発明は、デバイスを探すために使用
される方法に関係無く、使用することができる。例え
ば、本発明は、ウエーハを探すために導電性の膜又はブ
レードを使用した場合にも、同様に上手く機能する。
ターフェースボードは、プリント回路板として説明した
が、導電経路を担持する適宜な基板を用いることができ
る。
に接続するために使用する場合を説明したことに注意す
る必要がある。本発明は、包装されたIC部品用のハン
ドラに対するインターフェースとしても使用することが
できる。ハンドラと共に使用された場合には、プローブ
カードは必要がない。通常、ハンドラは、デバイス・イ
ンターフェースボードに取り付けられたソケットの中
に、包装された部品を詰め込む。また、ハンドラは一般
に、垂直方向に配列され、一方、プローバは一般に、水
平方向に配列される。本発明のインターフェースは、総
ての用途において有用である。
ってのみ限定されるべきである。
ンターフェースの分解斜視図である。
ターフェースの分解斜視図である。
る。
ある。
Claims (30)
- 【請求項1】 ハンドリング装置に接続されるテストヘ
ッドを有するタイプの自動テスト装置であって、前記テ
ストヘッドと前記ハンドリング装置との間に動的なカッ
プリングを備えることを特徴とする自動テスト装置。 - 【請求項2】 請求項1の自動テスト装置において、前
記動的なカップリングが、 (a)前記テストヘッドに取り付けられた複数の動的表
面と、 (b)前記ハンドリング装置に取り付けられた複数の動
的協働面とを含むことを特徴とする自動テスト装置。 - 【請求項3】 請求項2の自動テスト装置において、前
記複数の動的表面が、6つの表面を含むことを特徴とす
る自動テスト装置。 - 【請求項4】 請求項3の自動テスト装置において、前
記6つの動的協働面が、3つの溝付きのブロックを含む
ことを特徴とする自動テスト装置。 - 【請求項5】 請求項1の自動テスト装置において、前
記動的なカップリングが、予め負荷された動的なカップ
リングを含むことを特徴とする自動テスト装置。 - 【請求項6】 請求項5の自動テスト装置において、前
記予め負荷された動的なカップリングが、 (a)各々が湾曲部を有する、複数の同様な物体と、 (b)前記各々の物体から伸長するポストと、 (c)前記各々のポストに力を与える手段とを備えるこ
とを特徴とする自動テスト装置。 - 【請求項7】 請求項6の自動テスト装置において、複
数の溝付きのブロックを更に備え、各々の溝付きのブロ
ックは、該ブロックを貫通する穴を有しており、該穴
は、前記ポストの直径よりも大きな直径を有しており、
前記各々の溝付きのブロックは、湾曲部を有する複数の
物体の1つと前記力を与える手段との間に設けられてい
ることを特徴とする自動テスト装置。 - 【請求項8】 請求項1の自動テスト装置において、 (a)プローブカードホルダと、 (b)前記プローブカードホルダと前記テストヘッドと
の間の第2の動的なカップリングとを更に備えることを
特徴とする自動テスト装置。 - 【請求項9】 請求項8の自動テスト装置において、 (a)物体と、 (b)前記物体を前記テストヘッドに固定するレプリカ
ントとを更に備え、 (c)前記動的なカップリングが、前記物体に設けられ
る複数の動的表面と、前記プローブカードホルダに設け
られる複数の動的協働面とを含むことを特徴とする自動
テスト装置。 - 【請求項10】 請求項2の自動テスト装置において、 (a)前記動的表面上の複数の接触点が、複数の接触点
において、前記動的協働面上の複数の点に接触し、 (b)前記動的表面上の前記接触点が、前記テストヘッ
ドの下方に、第1の平面を形成し、 (c)前記動的協働面上の前記複数の接触点が、前記ハ
ンドリング装置の上方に第2の平面を形成し、 (d)当該自動テスト装置が更に、前記第2の平面に対
する前記第1の平面の向きを調節するための調節手段を
更に備えることを特徴とする自動テスト装置。 - 【請求項11】 請求項10の自動テスト装置におい
て、前記動的協働面が、前記ハンドリング装置の上面に
設けられ、前記調節手段が、前記上面の向きを調節する
ための手段を含むことを特徴とする自動テスト装置。 - 【請求項12】 請求項10の自動テスト装置におい
て、 (a)前記動的協働面が、該動的協働面に形成された半
球形状の部分を有する複数のポストを含み、 (b)前記調節手段が、前記複数のポストの各々に接続
された、マイクロメータネジを含むことを特徴とする自
動テスト装置。 - 【請求項13】 動的接点であって、 (a)第1の動的表面を有する第1の物体と、 (b)第2の動的表面を有する第2の物体と、 (c)前記第1及び第2の物体の間に設けられ、前記第
1の動的表面の方を向いた第1の動的協働面、及び、前
記第2の動的表面の方を向いた第2の動的協働面を含
む、第3の物体と、 (d)前記第1の動的表面から離れる方向である第1の
方向における、前記第3の物体の運動を許容すると共
に、他の方向における運動を阻止し、また、前記第3の
物体を、前記第1の方向においてある距離だけ、前記第
1の物体から離れる方向に偏椅するための運動許容手段
とを備えることを特徴とする動的接点。 - 【請求項14】 請求項13の動的接点において、前記
運動許容手段が、前記第1の物体を前記第2の物体に接
続する、可撓性の軸受を含むことを特徴とする動的接
点。 - 【請求項15】 請求項13の動的接点において、前記
運動許容手段が、 (a)前記第1の物体に取り付けられ、前記第2の物体
の穴を貫通する軸と、 (b)前記第1及び第2の物体の間で、前記軸の周囲に
設けられるバネとを含むことを特徴とする動的接点。 - 【請求項16】 請求項13の動的接点において、前記
第1及び第2の動的協働面が、湾曲面を含むことを特徴
とする動的接点。 - 【請求項17】 請求項16の動的接点において、前記
第1の物体が、少なくとも2つの表面を有する溝付きの
部分を含み、これら表面の一方が、第1の動的表面であ
り、前記第2の物体が、少なくとも2つの表面を有する
溝付きの部分を含み、これら表面の一方が、第2の動的
表面であることを特徴とする動的接点。 - 【請求項18】 請求項13の動的接点を含む自動テス
ト装置であって、 (a)テストヘッドと、 (b)ハンドリング装置と、 (c)前記ハンドリング装置によって保持されたデバイ
スに接触するための複数の接触手段と、 (d)前記テストヘッドと前記複数の接触手段との間で
電気的に接続された、圧縮可能な複数の導電ピンとを備
え、 (e)前記第1の物体及び前記第2の物体から成る群か
ら選択された一方の物体が、前記テストヘッドに取り付
けられ、また、前記第1の物体及び前記第2の物体から
成る群から選択された他方の物体が、前記ハンドリング
装置に取り付けられることを特徴とする自動テスト装
置。 - 【請求項19】 請求項18の自動テスト装置におい
て、 (a)導電経路、及び、該導電経路に形成された導電パ
ッドを有する基板を更に備え、 (b)前記圧縮可能な複数の導電ピンが、バネ負荷され
たピンを含み、 (c)前記バネ負荷されたピンが、前記導電パッドに電
気的に接触することを特徴とする自動テスト装置。 - 【請求項20】 自動テスト装置であって、 (a)複数の電気的な出力を有するハウジングと、 (b)前記複数の出力に電気的に接続された複数の導電
ポストと、 (c)複数の穴を有するソケットであって、前記各々の
穴は、導電性の部材を有しており、また、前記穴は、前
記導電性の部材に接触することなく、前記複数の導電ポ
ストの1つを収容するに十分な大きさの部分を有してい
る、複数の穴を有するソケットと、 (d)前記ソケットに形成された前記複数の穴の各々に
おいて、前記導電ポストと前記導電性の部材との間の電
気的な接触を行わせるための電気接触手段とを備えるこ
とを特徴とする自動テスト装置。 - 【請求項21】 請求項20の自動テスト装置におい
て、前記電気接触手段が、前記ソケットを保持する回転
可能なカップリングであることを特徴とする自動テスト
装置。 - 【請求項22】 請求項21の自動テスト装置におい
て、前記ソケットが、該ソケットを貫通する円形の開口
を有しており、前記回転可能なカップリングが、前記円
形の開口を貫通する円筒形の部材を含むことを特徴とす
る自動テスト装置。 - 【請求項23】 請求項20の自動テスト装置におい
て、更に、 (a)その表面から複数の導電ポストが伸長している、
第1のプリント回路板と、 (b)それ自身から伸長する複数の第2の導電ポストを
有する、第2のプリント回路板とを備え、 (c)前記ソケットが、第1の表面及び第2の表面を有
し、前記複数の穴が、前記第1の表面に形成され、前記
ソケットは、前記第2の表面に形成された複数の第2の
穴を有しており、これら第2の穴の各々が、その中に設
けられる導電性の部材を有しており、前記第1の表面の
穴の中の各々の導電性の部材が、前記第2の表面の穴の
中の導電性の部材に対して、電気的に接続されており、 (d)前記第2のプリント回路板から伸長するポスト
が、前記ソケットの前記第2の表面の穴の中に設けら
れ、その中に設けられた導電性の部材に電気的に接触す
ることを特徴とする自動テスト装置。 - 【請求項24】 請求項23の自動テスト装置におい
て、前記第2のプリント回路板が、プローブカードを含
み、該プローブカードが、このプローブカードから伸長
する複数のプローブワイヤを有していることを特徴とす
る自動テスト装置。 - 【請求項25】 自動テスト装置であって、 (a)テストヘッドと、 (b)テストされるデバイスを第1の平面において保持
するようになされたハンドリング装置と、 (c)その下面に設けられる複数のプローブワイヤを有
するプローブカードと、 (d)前記プローブカードに固定的に取り付けられたプ
ローブカードホルダと、 (e)前記プローブカードホルダと前記テストヘッドと
の間の第1の動的なカップリングと、 (f)前記テストヘッドと前記ハンドリング装置との間
の第2の動的なカップリングとを備えることを特徴とす
る自動テスト装置。 - 【請求項26】 請求項25の自動テスト装置におい
て、前記第1及び第2の動的なカップリングが、予負荷
された動的なカップリングを含むことを特徴とする自動
テスト装置。 - 【請求項27】 請求項26の自動テスト装置におい
て、各々の予負荷された動的なカップリングが、3つの
動的接点を有しており、これら動的接点が各々、 (a)貫通する穴を有する溝付きの部材と、 (b)半球形の部材と、 (c)前記半球形の部材から伸長すると共に、前記穴を
貫通するポストと、 (d)前記ポストに係合し、該ポストに予負荷力を与え
るための手段とを含むことを特徴とする自動テスト装
置。 - 【請求項28】 請求項26の自動テスト装置におい
て、平坦面を有する部材を更に備え、該部材が、前記テ
ストヘッドに固定的に取り付けられ、また、前記平坦面
が、該平坦面に取り付けられた、前記プローブカードホ
ルダと前記テストヘッドとの間の動的なカップリングの
動的表面を有することを特徴とする自動テスト装置。 - 【請求項29】 請求項28の自動テスト装置におい
て、更に、 (a)それ自身から伸長する複数の第1の導電ポストを
有する、デバイス・インターフェースボードと、 (b)前記プローブカードから伸長する複数の第2の導
電ポストと、 (c)前記デバイス・インターフェースボードのポスト
を前記プローブカードのポストに接続する、ゼロ挿入力
ソケットとを備えることを特徴とする自動テスト装置。 - 【請求項30】 請求項29の自動テスト装置におい
て、前記ゼロ挿入力ソケットが、貫通する穴を有する環
状の形態を有しており、前記プローブカードホルダが、
前記穴から伸長する部分を有していることを特徴とする
自動テスト装置。
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US299831 | 1999-04-26 |
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