JPS587836A - Probe assembly - Google Patents

Probe assembly

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JPS587836A
JPS587836A JP57064841A JP6484182A JPS587836A JP S587836 A JPS587836 A JP S587836A JP 57064841 A JP57064841 A JP 57064841A JP 6484182 A JP6484182 A JP 6484182A JP S587836 A JPS587836 A JP S587836A
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JP
Japan
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probe
guide
elements
probe assembly
guide element
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JP57064841A
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Japanese (ja)
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JPS6219059B2 (en
Inventor
ルイス・エイチ・フオア
ダナ・ア−ル・タウンゼンド
ト−マス・ジエイ・ウオルシユ
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International Business Machines Corp
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International Business Machines Corp
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  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は集積回路の電気的特性をテストするだめのプロ
ーブに係り、更に具体的には半導体チップの端子パッド
に接触しそしてこれらのパッドとテスト装置の間のイン
ターフェースとして作用するプローブに係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a probe for testing the electrical characteristics of integrated circuits, and more particularly to a probe for contacting terminal pads of a semiconductor chip and as an interface between these pads and test equipment. Concerning the working probe.

VLSI基板は半導体チップのアレイを用い、これらの
チップは多層の積層基板の上に取付けられる。チップは
、個別的領域に配置されそして代表的には端部パッド、
例えばEC(設計変更用)端子パッドのアレイによって
取り巻かれている。
A VLSI board uses an array of semiconductor chips that are mounted on a multilayer stacked board. The chips are arranged in discrete areas and typically have end pads,
For example, it is surrounded by an array of EC (design change) terminal pads.

チップの回路プレイはマトリン”タスに形成され、代表
的には5×5或いは10X10に形成され、これにより
パッドの規則的なパターンが基板の表面上に規定される
The circuitry of the chip is formed in matrices, typically 5x5 or 10x10, so that a regular pattern of pads is defined on the surface of the substrate.

プレイのFJCパッド数が多く、このようなパッド間の
間隔が非常に小さい場合には、テストせんとするICと
テスト装置自体の間のインターフェースとして作用する
プローブが必要となる。通常、インターフェースは、基
板とテスト装置の間の電気的インターフェースを規定す
るプローブ・コンタクタ−並びにテスト信号のひずみを
防止するように電気的環境を制御するスペース・トラン
スフォーマ−からiる。スペース・トランスフォーマ−
は、テスターに設けられた多数の電気的コネクターを基
板上のパッド密度パターンと同等の高密度アレイに変換
する役目をする。このようなスペース・トランスフォー
マ−は本技術分野において公知であり、例えば米国特許
第5911561号に開示されている。
When the number of FJC pads in play is large and the spacing between such pads is very small, a probe is required to act as an interface between the IC being tested and the test equipment itself. Typically, the interface consists of a probe contactor that defines the electrical interface between the board and the test equipment, as well as a space transformer that controls the electrical environment to prevent distortion of the test signal. space transformers
serves to convert the large number of electrical connectors on the tester into a dense array comparable to the pad density pattern on the board. Such space transformers are known in the art and are disclosed, for example, in US Pat. No. 5,911,561.

空間的密度に関する考慮の他に、基板の機械的特性ハス
ペース・トランスフォーマ−とこの基板の間に満足なイ
ンターフェースを達成する場合に困難をもたらす。例え
ば、多層セラミック基板を処理する時に、1500℃程
度の温度が用いられる。これらの温度により未処理の生
シートは縮み、これにより基板の設計寸法が変化する。
In addition to spatial density considerations, the mechanical properties of the substrate pose difficulties in achieving a satisfactory interface between the haspace transformer and this substrate. For example, temperatures on the order of 1500° C. are used when processing multilayer ceramic substrates. These temperatures cause the untreated green sheet to shrink, thereby changing the design dimensions of the substrate.

チップ領域の位置は移動しそしてこのチップ領域の外周
に配置されたECパッド・アレイ間の距離は同様に変化
する。
The location of the chip area moves and the distance between the EC pad arrays located around the periphery of the chip area changes as well.

もしもチップ領域間のみならずパッド間の設計距離に相
当するように前もって選択された距離を有するプローブ
が用いられたならば、処理によって生じた寸法上の偏差
のために夫々のプローブ・ヘッドがこのチップ領域にお
いて夫々のパッドに接触することが不可能になる。
If probes were used with preselected distances to correspond to the design distances not only between chip areas but also between pads, each probe head would be It becomes impossible to contact the respective pads in the chip area.

更に、高温処理の場合に、パッドの高さが変化する@十
分な力がプローブに作用されなければ、このプローブと
最低の高さを有するパッドの間の接触を保鉦することは
不可能である。しかしながら、プローブの端部に作用さ
れたこのようなカは、基板から最も高いパッドにカを発
生する。もしも力が大きすぎるならば、パッドあるいは
チップ自体はテスト処理の際に損傷される。
Furthermore, in case of high temperature processing, the height of the pad changes @ unless sufficient force is applied to the probe, it is not possible to maintain contact between this probe and the pad with the lowest height. be. However, such force applied to the end of the probe will generate force on the highest pad from the substrate. If the force is too great, the pads or the chip itself will be damaged during the testing process.

これらのインターフェースの問題を無くするために、座
屈式プローブ・ビームを有するプローブ・コンタクタ−
を用いることが先行技術において提案された。プローブ
は整列用型を有するハウジングに置かれ、夫々のグロー
ブはパッドに作用された力が一定になるように予定範囲
以上のカによって偏向するように構成される。即ちパッ
ドの高さが変化すると予定の力以上の力がこのパッドに
作用することを防止するようにこれらのプローブが偏向
するから夫々の接触プローブによって夫々のパッドに同
じ力が作用する。座屈は又接触点よりも大きい領域を覆
うようにこすりつける接触を生じる。
To eliminate these interface problems, probe contactors with buckled probe beams
It has been proposed in the prior art to use The probe is placed in a housing with an alignment mold, and each glove is configured to be deflected by a force over a predetermined range so that the force applied to the pad is constant. That is, when the height of the pad changes, the same force is applied to each pad by each contact probe since these probes deflect to prevent more than a predetermined force from being applied to that pad. Buckling also causes contact to rub over a larger area than the point of contact.

このようなプローブ構成は米国特許第5806801号
に開示されている。この特許はハウジング11と、上下
の整列用型10及び12を有する金属鋳造体を示す。米
国特許第3806801号の第1図に示すように、電気
的導電性ワイヤ16を有する複数個のプローブは整列用
型によって支持される。プローブは、もしもこれらのプ
ローブが偏向の際に偶然に相互接触した時に電気的接触
を防止するように絶縁カバーを有する。代表的には、ワ
イヤは真空蒸着法によって形成されたペリレン(par
ylene)で被覆される。
Such a probe configuration is disclosed in US Pat. No. 5,806,801. This patent shows a metal casting having a housing 11 and upper and lower alignment molds 10 and 12. As shown in FIG. 1 of U.S. Pat. No. 3,806,801, a plurality of probes having electrically conductive wires 16 are supported by an alignment mold. The probes have an insulating cover to prevent electrical contact if the probes accidentally touch each other during deflection. Typically, the wire is made of perylene (par) formed by vacuum evaporation.
ylene).

プローブの座屈方向を制御するために、米国特許第58
0680.1号は下記の5つの技法を提案しそいる。
To control the buckling direction of the probe, US Pat.
No. 0680.1 proposes the following five techniques.

(、)  上下の整列用型の開口を食い違えること。(,) Misalignment of the openings of the upper and lower alignment molds.

(b)  ワイヤの縦軸を傾けるために下側の整列用型
の相当する開口に関しである角度に上側の整列用型の開
口を配置すること。
(b) positioning the opening in the upper alignment mold at an angle with respect to the corresponding opening in the lower alignment mold to tilt the longitudinal axis of the wire;

(c)  食い違い(オフセット)と、角度をつけて傾
けることの組み合せ。
(c) A combination of offset and tilting at an angle.

米国特許第3806801号に開示された装置によって
与えられた利点にもかかわらず、今だに多数の欠陥が存
在している。第1に、米国特許第3806801号に開
示された形式の整列用型を作る場合、特にオフセット及
び鏑度をつけた配向カフローブの座屈方向を偏倚するた
めに用いられる場合には多大な精密加工が必要である。
Despite the advantages provided by the device disclosed in US Pat. No. 3,806,801, a number of deficiencies still exist. First, making alignment molds of the type disclosed in U.S. Pat. is necessary.

第2に、VSLI構造が用いられ、チップ領域がアレイ
状になっている場合には、これらのチップ領域の夫々を
テストするためにプローブを基板に関して移動させるこ
とが必要である。
Second, if a VSLI structure is used and the chip areas are in an array, it is necessary to move the probe relative to the substrate to test each of these chip areas.

先行技術により教授されたようぽ単列のグローブではな
く集団化されたプローブが1つの基板をテストするのに
必要な時間を減少するために使用される方が好ましい。
It is preferred that grouped probes be used rather than the single row of probes taught by the prior art to reduce the time required to test one board.

10X10のアレイの場合には、プローブの群たとえば
2列の20個のプローブが集団配列に必要であり、これ
は先行技術において不可能でめった。更に、ビーム・プ
ローブを偏倚するやり方で高信頼性の対パッド接触を与
える技法は予定の軸方向の負荷がこのプローブ・ビーム
に与えられた時に一様な偏向即ち座屈を保証しない。即
ち、予定の座屈は起るけれども、方向は変化しそしてワ
イヤー間の接触が起る。この座屈方向の角度が予謁でき
ないので先行技術のプローブ・ビームは今だに絶縁カバ
ーを用いている。
In the case of a 10.times.10 array, groups of probes, eg, 20 probes in two rows, are required for collective alignment, which is rarely possible in the prior art. Additionally, techniques for providing reliable pad-to-pad contact in a manner that biases the beam probe do not ensure uniform deflection or buckling when a predetermined axial load is applied to the probe beam. That is, the expected buckling occurs, but the direction changes and contact between the wires occurs. Because the angle of this buckling direction is unpredictable, prior art probe beams still use insulating covers.

しかしながら、このような要件は非常に費用がかかる。However, such a requirement is very expensive.

他の先行技術の装置は、連続テスト処理において用いる
ために集積回路プローブ・アッセンブリーを用いること
を提案した。米国特許第5906565号に提案された
ような装置はコンタクタ−・アッセンブリーを用い、こ
のアッセンブリーはプリント回路板の開口に摩擦接触す
る複数個の金属製スプリング指片を有する。米国特許第
5731191号は多プローブ拳アッセンブリーを示し
、このアッセンブリーはプローブ・ワイヤーを有する多
数のプローブ案内素子を用いそしてこのプローブ・ワイ
ヤーはこの案内素子に移動可能に入れられ且つ圧縮可能
である。プローブ・ワイヤーは、プローブ案内素子に挿
入される時に、ハウジングの端部を越えた制御量だけ延
びるがこのワイヤーの他方の端部が圧力板に対して接触
するように設計される。圧縮の際に、案内素子はそこに
挿入されたプローブ・ワイヤーにスプリング性質を与え
るように処理される。このよツ゛な装置は、プローブ・
アッセンブリーに関して先行技術における代替手段の代
表でおるが、集団化及びコスト等の基本的欠陥を克服し
ていない。
Other prior art devices have proposed using integrated circuit probe assemblies for use in continuous testing processes. Devices such as that proposed in U.S. Pat. No. 5,906,565 use a contactor assembly having a plurality of metal spring fingers that frictionally contact openings in a printed circuit board. U.S. Pat. No. 5,731,191 shows a multi-probe fist assembly that uses multiple probe guide elements having probe wires movably encased and compressible in the guide elements. The probe wire is designed so that, when inserted into the probe guide element, it extends a controlled amount beyond the end of the housing, but the other end of the wire contacts against the pressure plate. Upon compression, the guide element is treated to impart spring properties to the probe wire inserted therein. This sophisticated device is equipped with probes and
Alternatives in the prior art with respect to assembly represent, but do not overcome fundamental deficiencies such as grouping and cost.

従って、本発明の主目的は多層のVLSI構造に用いる
場合に適合する改良されたモジュール型テスト・プロー
ブを提供することである。
Accordingly, a principal object of the present invention is to provide an improved modular test probe suitable for use in multilayer VLSI structures.

本発明の別の目的は、テストされる基板の上のチップ領
域のマトリックスを一時にテストするために用いられる
ように集団化して取付けられるプローブ・ユニットを有
する改良されたモジュール型テスト・プローブを提供す
ることである。
Another object of the present invention is to provide an improved modular test probe having probe units mounted in clusters for use in testing a matrix of chip areas on a substrate being tested at one time. It is to be.

更に、本発明の目的は、集積回路の電気的短絡及び電気
的開放をテストするように、多層セラミック基板とテス
ト装置の間のインターフェースとして作用する能力がめ
るプローブを提供することである。
It is a further object of the present invention to provide a probe capable of acting as an interface between a multilayer ceramic substrate and test equipment to test for electrical shorts and opens in integrated circuits.

又、本発明の別の目的は、通常の案内設計を有し、プロ
ーブ構造の全案内位置において使用できるモジュール型
テスト・プローブを提供することである。
It is also an object of the present invention to provide a modular test probe that has a conventional guide design and can be used in all guide positions of the probe structure.

更に、本発明の目的は、異なるチップ領域にプローブを
再び位置付ける要件を無くすることにより装置の全体的
なテスト時間を減少するように連続テスト装置に用いる
ためのプローブを提供することである。
Furthermore, it is an object of the present invention to provide a probe for use in a serial test device so as to reduce the overall test time of the device by eliminating the requirement to reposition the probe in different chip areas.

本発明のこれらの目的及び他の目的はモジュール型構造
を有するテスト・プローブを用いることによって達成さ
れ、このテスト・プローブは2×2.6×5等のような
MLCアレイをテストするために集団状に取付けること
ができる。プローブは、鋳造された案内素子を用い、こ
れらの案内素子はプローブ・ビームを配置するための貫
通孔を有する。案内素子は構造上同一でありそしてスペ
ース・トランスフォーマ−に対して所定の整列を達成し
あるいはプローブ・ビームに必要な曲げを前もって与え
るように底側に突起部を有し且つ上側に収容用凹所を有
する。鋳造された同一の案内素子を用いることにより、
グローブ構成の製造コストは実質的に減少される。オフ
セット・キーは1対の案内素子を互いに変位させるため
に用いられそしてプローブ・ビームがこの2つの案内素
子に通される時にこれらのグローブ・ビームに必要な曲
げを前もって与える。
These and other objects of the present invention are achieved by using test probes having a modular construction, which test probes can be assembled in groups to test MLC arrays, such as 2 x 2.6 x 5. Can be installed in any shape. The probe uses cast guide elements that have through holes for positioning the probe beam. The guide elements are identical in construction and have a projection on the bottom side and a receiving recess on the top side in order to achieve a predetermined alignment with respect to the space transformer or to pre-provide the necessary bending to the probe beam. has. By using identical cast guide elements,
Manufacturing costs of the glove configuration are substantially reduced. An offset key is used to displace a pair of guide elements relative to each other and pre-apply the necessary bending to the probe beams as they pass through the two guide elements.

中央の支柱兼セパレータ素子はアッセンブリーを固定す
るために用いられそして予定の力で座屈するようにプロ
ーブに自由な長さを与えるように計算された高さを有す
る。溝はこれらのブローブービームを別々に分は且つこ
れらのビームの間の電気的短絡を防止するように本体に
鋳造される。
The central strut and separator element is used to secure the assembly and has a height calculated to give the probe free length to buckle under a predetermined force. Grooves are cast into the body to separate these blow-boo beams and prevent electrical shorts between them.

従って、プローブ・ビームが絶縁材料で被覆されるよう
な先行技術の要件は除かれる。中央の支柱兼セパレータ
素子は、隣接したプロ1プ部品を配置するだめの一連の
位置決め耳片及び凹所を用いている。更に、支柱兼セパ
レータ素子の耳片部分はプローブ・ビームが座屈して集
団内の隣のグローブの溝の中に入る時にこのビームを案
内する。
Thus, the prior art requirement that the probe beam be coated with an insulating material is eliminated. The central strut and separator element employs a series of locating ears and recesses for positioning adjacent prop components. In addition, the ears of the strut and separator elements guide the probe beam as it buckles into the groove of an adjacent globe in the group.

別の実施例において、移動式”ビーム・七ノζレータ″
が用いられそしてビームが座屈する時にこれらのビーム
と共に横に移動する。ビーム・七ノ(レータハビームに
必要なオフセット即ち偏倚を与えそしてこれらのビーム
を予定の方向に一様に曲げるように中央の支柱素子のま
わりに非対称的に配置される。この実施例の場合に、ビ
ームが座屈できしかも隣接したプローブ・アッセンブリ
ー間の接触可能性が除かれるようにビーム・七)くレー
タが横に移動するから、耳片アッセンブリーは不必要で
ある。
In another embodiment, a mobile "Beam Seven Zeta Rator"
are used and move laterally with these beams as they buckle. The beams are arranged asymmetrically around the central strut element to provide the necessary offset or deflection to the beams and to bend them uniformly in the predetermined direction. A lug assembly is unnecessary because the beam clutter is moved laterally so that the beam can buckle and the possibility of contact between adjacent probe assemblies is eliminated.

第1図を参照するに、本発明の第1実施例の斜視図は分
解されて示されている。モジュール・テスト・プローブ
は4つの案内素子10.12.14及び16を使用して
いる。夫々の案内素子は同一であり、鋳造された絶縁材
料から作られる。夫々の案内素子は中央の開口18、一
方の光面上のボス即ち突起部20及びこの突起部に相当
した反対側の表面上の凹所22を有する。一連の貫通孔
24は夫々の案内素子の外周まわりに配置される。
Referring to FIG. 1, a perspective view of a first embodiment of the invention is shown exploded. The module test probe uses four guide elements 10.12.14 and 16. Each guide element is identical and made of cast insulating material. Each guide element has a central aperture 18, a boss or projection 20 on one optical surface and a corresponding recess 22 on the opposite surface. A series of through holes 24 are arranged around the outer circumference of each guide element.

貫通孔は、グローブ・ビームによって接触されるECパ
ッドの配向に対応するように配列される。
The through holes are arranged to correspond to the orientation of the EC pads contacted by the globe beam.

第1図は貫通孔24の1列の周状アレイを示しているが
、もしもチップ領域が多数のECフレームを有するなら
ば多数の環状アレイが同様に適用できることがわかる。
Although FIG. 1 shows a single row circumferential array of through-holes 24, it will be appreciated that if the chip area has multiple EC frames, multiple annular arrays are equally applicable.

貫通孔24は、プローブ・ビーム64のために且つ挿入
を容易にするためにテーパをつけられた案内溝を有する
The through-hole 24 has a tapered guide groove for the probe beam 64 and to facilitate insertion.

第1図に示すように、案内素子10が上側のボス即ち位
置決め用突起部20に関して配置される時ニ、スペース
・トランスフォーマ−(図示セス)に関連するプローブ
の整列及び公差が保たれる。
As shown in FIG. 1, when the guide element 10 is positioned with respect to the upper boss 20, the alignment and tolerance of the probe relative to the space transformer is maintained.

オフセット・キー26は案内素子10及び120間に挿
入される。オフセット・キー26は中央の開口28を有
しそして2つの偏平素子50及び62からなる。上側の
偏平素子50は上側の案内素子10の位置付は用空洞即
ち凹所22に入る。下側の偏平素子52は案内素子22
の位置付は用空洞即ち凹所に入る。従って、第1図に示
すように、案内素子10及び12はそれらの位置付は用
空洞22−に関して位置付けられ、これらの空洞はオフ
セット・キー26の偏平素子即ち衆面5o及び52を受
は入れるように互いに隣接する。
An offset key 26 is inserted between the guide elements 10 and 120. Offset key 26 has a central opening 28 and consists of two flat elements 50 and 62. The upper flat element 50 enters the cavity or recess 22 for positioning the upper guide element 10. The lower flat element 52 is the guide element 22
The positioning is in a cavity or recess. Accordingly, as shown in FIG. 1, the guide elements 10 and 12 are positioned with respect to the use cavities 22-, which receive the flat elements or faces 5o and 52 of the offset key 26. so that they are adjacent to each other.

第1図に示した構成に関して、案内素子と同じ材料から
鋳造されたオフセット・キーは、案内素子12の貫通孔
に関して案内素子1oの貫通孔24に積極的なオフセッ
トを与える。プローブ・ビーム54が案内素子10及び
12の貫通孔24に挿入される時に、オフセットが与え
られそしてグローブ・ビーム64は前もって曲げられる
。テーパをつけられた貫通孔24の幾何形状はプローブ
・ビームのこの偏倚に対して余裕を与える。即ち、これ
は第2A図に部分的に拡大されて示される。
For the configuration shown in FIG. 1, an offset key cast from the same material as the guide element provides a positive offset of the through-hole 24 of the guide element 1o with respect to the through-hole of the guide element 12. When probe beam 54 is inserted into through-hole 24 of guide elements 10 and 12, an offset is provided and globe beam 64 is pre-bent. The tapered throughbore 24 geometry provides room for this excursion of the probe beam. This is shown partially enlarged in FIG. 2A.

即ち、オフセット・キーの使用は案内素子1o及び12
の貫通孔24が互いに軸方向に整列しないことを保証す
る。
That is, the use of an offset key causes the guide elements 1o and 12 to
through-holes 24 are not axially aligned with each other.

プローブ・ビーム54は、予定の力が実際にこのビーム
に与えられる時に予定の範囲内の偏向を許容するように
適当な材料から形成される。予定の力に達した後に、こ
の力はほぼ一定に保たれそしてプローブ・ビームの偏向
が起る。この技法により、パッドの異なる高さによって
発生されるグローブ・ビームに与えられた力の不一致は
ビームの偏向と云う形で現れ、これはビームの端部に接
触した半導体チップのパッドに4見られたカの増加と云
う形で現れるのと対照的である。
Probe beam 54 is formed from a suitable material to permit deflection within a predetermined range when a predetermined force is actually applied to the beam. After reaching the predetermined force, this force remains approximately constant and deflection of the probe beam occurs. With this technique, the mismatch in forces exerted on the globe beam produced by different heights of the pads manifests itself in beam deflection, which can be seen on the pads of semiconductor chips touching the ends of the beam. This is in contrast to what appears in the form of an increase in power.

種々の材料がプローブ・ビーム64を形成するために使
用できる。例えば、B’eNi、BeCu。
Various materials can be used to form probe beam 64. For example, B'eNi, BeCu.

タングステン、PALINE’Y(商標名、J、M、N
ew社によって製造された電気的接点材料)等が使用で
きる。
Tungsten, PALINE'Y (trade name, J, M, N
Electrical contact materials such as those manufactured by EW Corporation can be used.

プローブ・ビームの長さは、本技法において公知でおる
方法により決定される。プローブ・ビームは下記の公式
に従って設計される。
The length of the probe beam is determined by methods known in the art. The probe beam is designed according to the following formula.

F=(3π)2E I/L2 ところで、Fはプローブ・ビーム54の端部上に作用す
る軸方向の負荷であり、この負荷はこのプローブ・ビー
ムに座屈をもたらす。    −Eはプローブ・ビーム
の材料の弾性率である。
F=(3π)2E I/L2 Now, F is the axial load acting on the end of the probe beam 54, which causes the probe beam to buckle. -E is the elastic modulus of the probe beam material.

■はプローブ・ビームの慣性モーメントである。■ is the moment of inertia of the probe beam.

Lはプローブ・ビームの長さである。L is the length of the probe beam.

プローブ・ビーム54が円形断面の中空でないロンドで
ある場合に、慣性モーメントはπD4/64に等しい。
If the probe beam 54 is a solid rond of circular cross section, the moment of inertia is equal to πD4/64.

ところで、Dはプローブ・ビームの直径である。Now, D is the diameter of the probe beam.

しかしながら、円形断面が図示されているけれども、任
意の他の形状例えば矩形あるいは四角形のプローブ・ビ
ームが使用できることが明らかである。
However, although a circular cross-section is shown, it is clear that any other shape of the probe beam can be used, such as rectangular or square.

Eが材料の関数でろり、Dが知−ちれそして■が断面の
関数として引き出されるから、プローブ・ビームの必要
な長さが確かめられることが上記公式から直ちに明らか
となる。これ故に、プローブ・ビームの長さを制御する
ことにより、予定され且つ選択された力がECパッドに
与えられそして高レベルの力が作用した時に、プローブ
・ビームが曲げ即ち座屈により簡単に偏向するという理
由から大きな力は作用されない。
It is immediately clear from the above formula that the required length of the probe beam can be ascertained since E is a function of the material, D is known, and 2 is derived as a function of the cross section. Therefore, by controlling the length of the probe beam, a predetermined and selected force is applied to the EC pad and the probe beam is easily deflected by bending or buckling when high levels of force are applied. Because of this, no great force is applied.

第1図に示すように、プローブ・ビーム34の夫々は、
このプローブ・ビームとスペース・トランスフォーマ−
の間を係合するようにはんだ等から形成された導電性ボ
ール端を有する。他のボール端構成が使用できる。
As shown in FIG. 1, each of the probe beams 34 is
This probe beam and space transformer
It has a conductive ball end formed of solder or the like to engage between the ends. Other ball end configurations can be used.

第1図の実施例において、中央の支柱兼セパレータ素子
66はアッセンブリーを固定する機能を果しそして予定
の力で座屈するよう自由な長さをプローブ・ビーム54
の夫々に与えるように計算された高さを有する。溝68
はプローブ・ビーム54を分は且つそれらのプローブ間
の電気的短絡を防止するように本体に鋳造される。中央
の支柱兼セパレータ素子は凹所部分40を有し、この凹
所部分は案内素子12の位置付は用突起部20を受は入
れる。後述するように、貫通孔42は又固定用ねじを入
れるように設けられている。支柱兼セパレータ素子の底
部はボス即ち突起部44を有し、この突起部は案内素子
14の凹所即ち位置付けよう凹所22に係合する。
In the embodiment of FIG. 1, the central strut and separator element 66 serves to secure the assembly and allows the probe beam 54 a free length to buckle under a predetermined force.
have a height calculated to give each of them. Groove 68
are cast into the body to separate the probe beams 54 and prevent electrical shorts between the probes. The central strut and separator element has a recessed portion 40 which receives the projection 20 for positioning the guide element 12. The through hole 42 is also provided for receiving a fixing screw, as described below. The bottom of the strut and separator element has a boss or protrusion 44 which engages a recess or positioning recess 22 in the guide element 14.

案内素子14及び16は案内素子16の凹所22に突起
部20を置くことにより互いに重なる。
The guide elements 14 and 16 overlap each other by placing the protrusion 20 in the recess 22 of the guide element 16.

この位置において、夫々の案内素子の貫通孔は整列され
そして案内素子16の上の突起部は積極的な停止を与え
且つプローブ・ビームの過大な座屈を防止する。
In this position, the through holes of each guide element are aligned and the protrusion on the guide element 16 provides a positive stop and prevents excessive buckling of the probe beam.

アッセンブリー全体は中空のねじ46によって互いに固
定される。プローブ部品を互いに固定するために他の連
結部材が使用できることが明らかでろる。
The entire assembly is secured together by hollow screws 46. It will be apparent that other coupling members can be used to secure the probe parts together.

耳片部分48はプローブ・ビームが座屈して隣接のグロ
ーブの溝へ入り込む時にこれらのビームを案内する機能
を果す。第2の機能は、中央の支柱兼セパレータ素子5
6の上の耳片部分48及び凹所部分50が一致すること
である。プローブが1回の接触動作で多数のチップ領域
をテストするために集団的構成にして取付けられるとき
に、夫々の列のプローブはそれらの一致可能素子を用い
て互いに整列される。テストされる領域に関連してプロ
ーブを整列するように夫々のチップ領域で光学的整列を
行なっても良い。耳片部分48の主機能は、プローブが
座屈する時にこれらのプローブが平面的偏向からはずれ
ることを防止することである。
The lug portions 48 serve to guide the probe beams as they buckle into the grooves of the adjacent globes. The second function is the central pillar/separator element 5
The upper ear portion 48 and recess portion 50 of 6 are coincident. When the probes are mounted in a collective configuration to test multiple chip areas in a single contact operation, the probes in each row are aligned with each other using their matchable elements. Optical alignment may be performed on each chip area to align the probes with respect to the area being tested. The primary function of the lug portions 48 is to prevent the probes from moving out of planar deflection when the probes buckle.

第2図を参照するに、完成さ“れたプローブ・アッセン
ブリーが示されている。プローブ・アッセンブリーは移
動可能なアーム上に取付けられ、このアームはチップ領
域に配列された夫々のパッドにプローブ・ビーム34を
接触させる。米国特許第3911561号に示すような
スペース・トランスフォーマ−はこのようなプローブ・
ビームのプレイに関連して使用できた。プローブ・ビー
ムがチップ領域の上に置かれる時に、夫々のパッドへの
一様なこすりつけの接触力が起り、これによυ一様な電
気的接触が保証される。パッドの高さの変化は、個々の
プローブ・ビームの偏向角度の変化によって反映される
。夫々のパッドに関して接触が、保証されるけれども、
基板に対して潜在的に有害な過大な力は伝達されない。
Referring to FIG. 2, a completed probe assembly is shown. The probe assembly is mounted on a movable arm that attaches probes to respective pads arranged in the chip area. A space transformer such as that shown in U.S. Pat.
It could be used in conjunction with beam play. When the probe beam is placed over the chip area, a uniform rubbing contact force on each pad occurs, which ensures uniform electrical contact. Changes in pad height are reflected by changes in the deflection angle of the individual probe beams. Although contact is guaranteed for each pad,
Excessive forces that are potentially harmful to the substrate are not transmitted.

特定な領域めるグローブ・アッセンブリーは基板の上の
異なるチップ領域へ移動されそして次にテストが開始さ
れる。
The glove assembly containing the specific area is moved to a different chip area on the substrate and then testing is initiated.

第5図を参照するに、本発明の良好な第2実施例が示さ
れている。この実施例において、2対の案内素子は、重
ねられて一致する構成で使用される。即ち、この実施例
と第1図の実施例の間の第1の重要な相違点は第1実施
例のオフセット・キーが使用されていない点である。第
5図に示すように、案内素子10は案内素子12に重な
り、一方案内素子14は案内素子16に重なる。これ故
に、2対の案内素子はプローブ・ピ゛−ムの初期整列を
与えるために用いられる。第6図に示すように、貫通孔
24はプローブ・ビームがそこに通される時にこれらの
ビームの偏向を許容するようにテーパをつけられている
Referring to FIG. 5, a second preferred embodiment of the invention is shown. In this embodiment, two pairs of guide elements are used in a superimposed and coincident configuration. That is, the first significant difference between this embodiment and the embodiment of FIG. 1 is that the offset key of the first embodiment is not used. As shown in FIG. 5, guide element 10 overlaps guide element 12, while guide element 14 overlaps guide element 16. Therefore, two pairs of guide elements are used to provide initial alignment of the probe beam. As shown in FIG. 6, the through-holes 24 are tapered to allow deflection of the probe beams as they pass therethrough.

第1図の実施例の場合のように、プローブ・ビーム54
は適当な材料から形成され、この材料は予定の力が実際
にこのビームにかけられた時に予定の範囲の偏向を許容
する。このカレペルに達した後に;この力はほぼ一定に
保たれそしてビームの偏向が起る。第1図の実施例に関
して規定されたのと同じ選択材料が第3図の実施例のプ
ローブ・ビーム34を形成するために使用できる。
As in the embodiment of FIG.
is formed from a suitable material that allows a predetermined range of deflection when the predetermined force is actually applied to the beam. After reaching this chapel; this force remains approximately constant and deflection of the beam occurs. The same selected materials as defined for the embodiment of FIG. 1 can be used to form the probe beam 34 of the embodiment of FIG.

第3図に示すように、夫々の”端部に突起部62を有す
る中央支柱60が使用され、この突起部は夫々の案内素
子の凹所部分22に合うように寸法付けられる。案内素
子は、第5図に示すように支柱60の両端部に重ねられ
る。これらの部品はブツシュ64及び66I/cよって
圧縮方式で互いに固定される。この技法において、他の
固定手段、位置決め手段及び偏倚手段が当業者によって
使用されることが明らかである。従って、圧縮的なはめ
合いは中央の支柱の上の突起部62とブツシュ・アッセ
ンブリーの間に達成され、4つの案内素子は第6図に示
した位置に固定される。
As shown in FIG. 3, a central post 60 is used which has a protrusion 62 at each "end, which protrusion is dimensioned to fit into the recessed portion 22 of the respective guide element. , are superimposed on the ends of the strut 60 as shown in FIG. 5. These parts are secured together in a compression manner by bushings 64 and 66 I/c. It is clear that a compressive fit is thus achieved between the projection 62 on the central post and the bushing assembly, and the four guiding elements shown in FIG. It will be fixed in the fixed position.

第6図の実施例L1中夫の支柱部材60をセパレータと
して働かせていない点で第1図の実施例と異なる。その
代りに、浮動式ビーム・セパレータ素子68が使用され
る。浮動式ビーム・セパレータ素子は、プローブ・ビー
ム64に前もって曲げを与え且つ離隔させる。セパレー
タ素子68は孔70のアレイを有し、これらの孔は案内
素子の貫通孔24に関連した整列に関して対称的である
Embodiment L1 in FIG. 6 differs from the embodiment in FIG. 1 in that the pillar member 60 of the middle man is not used as a separator. Instead, floating beam separator elements 68 are used. The floating beam separator element pre-bends and separates the probe beam 64. The separator element 68 has an array of holes 70 which are symmetrical with respect to their alignment with respect to the through holes 24 of the guide element.

しかしながら、浮動式ビーム・セパレータ素子68は中
央の支柱60に関して非対称的構成で配置される。この
オフセットは第5図に示されそして浮動式ビーム・セパ
レータ素子に非対称形の中央の穴72を設けることによ
って゛構成される。従って、セパレータ素子68が支柱
60の上に取付けられる時に、このセパレータ素子は案
内素子10.12.14及び16に関するプローブ・ビ
ーム54の位置付けに関して非対称的に移動される。第
5図に示すように、浮動式ビーム・セパレータ素子の孔
70は案内素子の貫通孔24よりも大きい。
However, the floating beam separator elements 68 are arranged in an asymmetric configuration with respect to the central column 60. This offset is shown in FIG. 5 and is constructed by providing an asymmetric central hole 72 in the floating beam separator element. Thus, when separator element 68 is mounted on column 60, this separator element is moved asymmetrically with respect to the positioning of probe beam 54 with respect to guide elements 10, 12, 14 and 16. As shown in FIG. 5, the holes 70 in the floating beam separator elements are larger than the through holes 24 in the guide elements.

貫通孔は、ビームの余裕を許容しそして偏向されたプロ
ーブ・ビームがセパレータ素子に通される時に2軸方向
の変位を許容するように大きくされている。
The through-hole is enlarged to allow beam clearance and biaxial displacement as the deflected probe beam is passed through the separator element.

一連の離隔部材74乃至76は、プローブ・ビームが偏
向する時に浮動式ビーム・セパレータ素子70が垂直方
向に移動しないように、このプローブの隣地点に配置さ
れたプローブ・ビームの上に置かれている。
A series of standoff members 74-76 are placed over the probe beam located adjacent to the probe to prevent vertical movement of the floating beam separator element 70 as the probe beam is deflected. There is.

案内素子16の底表面は積極的な停止を与えそしてテス
トによりICの表面への結合及び損傷を防止するように
被覆されてもよい。代りに、第5図の実施例の幾つかの
変形が使用されてもよい。例えば、浮動式案内素子は、
夫々゛のプローブ・ビームの突出長さを減少するために
案内素子16の下に配置されてもよい。浮動式案内素子
は、アッセンブリーが曲げにおいて損傷を受けやすくな
ることを減少するがそれで鬼依然プローブとともに移動
する。この浮動式案内素子は、エポキシあるいは他の接
着材でプローブ・ビームに装着することにより保持され
、あるいは底部の案内素子16に機械的に組み込まれて
もよい。これ故に、浮動式案内素子は、案内素子の貫通
孔24に相当する貫通孔のアレイを有するほぼ偏平な板
からなりそしてプローブ・ビーム54がその板から減少
した突出長さで突き出るようにプローブ・アッセンブリ
ーの底の端部に配置される。別の変形は案内ビンを用い
ることであり、これらの案内ビンは特定な角度配向で浮
動式案内素子に接触するように案内素子14及び16を
通って配置される。例えば、もしも6度のオフセットが
用いられたならば、プローブ・ビームの底部先端は接触
点においてこのプローブ・ビームの所望のこすりつけ作
用を発生するように一様な角度関係で偏向される。この
ような案内ビンは下側の2つの案内素子14及び16並
びに浮動式案内板に機械加工された案内ビン用穴に挿入
される。案内ビンは浮動式案内板の底部に押しこまれ、
この浮動式案内板は上側の案内 −素子に摺動的に合わ
される。従って、本実施例の場合に、浮動式セパレータ
素子68を用いることによりプローブ・ビームが前もっ
て曲げられることに加えて、更にプローブ・ビーム54
の底部ハゲローブ・ビームの所望のこすりつけ作用が接
触表面に起るように所望の角度関係で偏向される。
The bottom surface of the guide element 16 may be coated to provide a positive stop and prevent bonding and damage to the surface of the IC during testing. Alternatively, some variation of the embodiment of FIG. 5 may be used. For example, a floating guide element
They may be arranged below the guide element 16 to reduce the protrusion length of the respective probe beams. The floating guide element reduces the susceptibility of the assembly to damage in bending, but still moves with the probe. The floating guide element may be held by attaching it to the probe beam with epoxy or other adhesive, or it may be mechanically integrated into the bottom guide element 16. The floating guide element therefore consists of a generally flat plate with an array of through holes corresponding to the through holes 24 of the guide element and the probe beam 54 projects from the plate with a reduced protrusion length. Located at the bottom end of the assembly. Another variation is to use guide bins, which are placed through the guide elements 14 and 16 so as to contact the floating guide element at a particular angular orientation. For example, if a 6 degree offset is used, the bottom tip of the probe beam will be deflected in a uniform angular relationship to produce the desired scraping action of the probe beam at the point of contact. Such guide bins are inserted into guide bin holes machined in the lower two guide elements 14 and 16 as well as in the floating guide plate. The guide bin is pushed into the bottom of the floating guide plate,
This floating guide plate is slidably mated to the upper guide element. Therefore, in this embodiment, in addition to pre-bending the probe beam by using floating separator elements 68, the probe beam 54
is deflected in a desired angular relationship so that the desired rubbing action of the bottom bald lobe beam occurs on the contact surface.

例えば、他の偏倚技法は第5図の実施例に第1図のオフ
セット配置を用いるように使用できる。
For example, other biasing techniques can be used, such as using the offset arrangement of FIG. 1 with the embodiment of FIG.

このように変更された構造において、浮動式セパレータ
の偏倚が使用される。
In this modified structure, a floating separator bias is used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明のプローブ・アッセンブリーを形成する
部品を示す分解された斜視図、第2図は組立てられたグ
ローブ・アッセンブリーを示す斜視図、第2A図はグロ
ーブ・アッセンブリーの貫通孔を示す拡大図、第5図は
本発明の第2実施例を示す断面図でめる0 54・・・・プローブ・ビーム、24・・・・貫通孔、
10.12.14.16・・・・案内素子、26・・・
・オフセット・キー、66・・・・支柱兼セパレータ素
子、46・・・・ねじ。 出願人 イ×外→−yaナル・ビジ本ス・マシーンズ・
コづ艙々づeン13
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the parts forming the probe assembly of the present invention; FIG. 2 is a perspective view showing the assembled globe assembly; and FIG. 2A is an enlarged view showing the through holes of the globe assembly. Figure 5 is a cross-sectional view showing the second embodiment of the present invention. 54... Probe beam, 24... Through hole,
10.12.14.16...Guide element, 26...
・Offset key, 66... Support and separator element, 46... Screw. Applicant I × outside → -ya Naru Business Machines
Kozutsu en 13

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (リ テストされる集積回路の表面端子配列に対応する
配列で偏向可能な複数のビーム素子を配列するためのプ
ローブ・アッセンブリーにおいて、開口を有し、上記ビ
ーム素子を受は入れ且つこれらのビーム素子を予定の配
向で整列させるだめの複数個の貫通孔を該開口のまわシ
に有する第1の案内手段と、 開口を有し、上記ビーム素子を受は入れ且つこれらのビ
ーム素子を予定の配向で整列させるだめの複数個の貫通
孔を該開口のまわりに有する第2の案内手段と、 両端部に上記第1及び第2の案内手段が取付けられそし
て上記両案的手段の間に予定の隔たりを設定する中央の
支柱と、 上記中央の支柱並びに上記第1及び第2の案内手段を単
一のアッセンブリーに構成するために上記開口に位置付
けられる固定手段とからなり、ビーム端部がテストされ
るべき集積回路の表面に接触する時に、作用された負荷
により上記ビーム素子が異なる割合で同一方向に座屈し
これにより一様な予定のビーム接触力を設定することを
特徴とする プローブ・アッセンブリー。 (2)上記第1及び第2の案内手段が同一の案内素子の
対からなることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
記載のプローブ・アッセンブリー。 (3)上記第1の案内手段は上記ビーム素子を予定の曲
げ配向で偏向させるように食い違った貫通孔を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のプロー
ブ・アッセンブリー。
[Scope of Claim] (A probe assembly for arranging a plurality of deflectable beam elements in an arrangement corresponding to the surface terminal arrangement of an integrated circuit to be retested, the probe assembly having an aperture and receiving the beam elements; first guiding means having a plurality of through holes around the aperture for receiving and aligning the beam elements in a predetermined orientation; a second guiding means having a plurality of through holes around said opening for aligning the beam elements in a predetermined orientation; said first and second guiding means being attached at opposite ends; comprising a central post for establishing a predetermined distance between the means; and fixing means positioned in the aperture to configure the central post and the first and second guide means into a single assembly; characterized in that when the beam end contacts the surface of the integrated circuit to be tested, the applied load causes the beam elements to buckle in the same direction at different rates, thereby establishing a uniform predetermined beam contact force. (2) The probe assembly according to claim (1), wherein the first and second guide means are a pair of identical guide elements. (3) A probe assembly according to claim 1, wherein said first guide means has staggered through holes for deflecting said beam element in a predetermined bending orientation.
JP57064841A 1981-06-30 1982-04-20 Probe assembly Granted JPS587836A (en)

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US27895081A 1981-06-30 1981-06-30
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JPS6219059B2 JPS6219059B2 (en) 1987-04-25

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JPH0518711A (en) * 1991-07-16 1993-01-26 Mitsubishi Electric Corp Position detection method and its device

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4991582A (en) * 1972-12-26 1974-09-02
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