KR102069145B1 - 웨이퍼 레벨 집적 회로 콘택터 및 공법 - Google Patents

Abstract

IC 회로의 웨이퍼 레벨 테스팅을 위한 테스팅 장치가 개시된다. 상부 및 하부 핀(22, 62)이 서로에 대해 상대적으로 슬라이딩하도록 구성되며, 엘라스토머(80)에 의해 전기적으로 바이어싱된 접촉이 유지된다. 상기 엘라스토머는 상부(22) 플레이트 및 하부(70) 사이에서 그것의 자연적 상태에서 사전압축된다. 사전압축은 상기 핀의 탄성 응답을 향상시킨다. 핀 크라운(40)은 플레이트(20)의 상한정지 면(90)에 대한 하나 이상의 플랜지(44a-b)의 결합에 의해 상대적으로 공면에 유지되며, 따라서 크라운의 평면성을 보장한다. 핀 가이드(12)는 등록 코너(506)의 설정 및 하나 이상의 대각 반대편 코너에서 엘라스토머에 의한 상기 코너로의 가이드의 구동으로써 리테이너(14)와 함께 정렬을 유지한다.

Description

웨이퍼 레벨 집적 회로 콘택터 및 공법{WAFER LEVEL INTEGRATED CIRCUIT CONTACTOR AND METHOD OF CONSTRUCTION}

본 발명은 집적 회로 제작 및 테스트에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 반도체 웨이퍼 기재 상에 놓인 다수의 집적 회로를 테스트하기 위한 방법 및 구조에 관한 것이다.

상호 참조

이 출원은 우선권을 주장하고 참고 문헌 전체에서 다음 출원들을 포함한다: 2010년 3월 10일에 제출된 US-2010/0231251 -A1 (USSN 12/721039); 2010년 9월 7일에 제출된 임시 61/380494와 2010년 9월 16일에 제출된 61/383411에 대해 우선권을 주장하는 13/226606의 CIP로서2012년 1월 4일에 제출된 USSN 13/343328 그리고 2009년 4월 21일에 제출된 61/171141, 2009년 11월 2일 제출된 61/257236, 2010년 2월 24일에 제출된 61/307501을 주장하는 2010년 4월 21일에 제출된 12/764603의 CIP 그 자체인 2011년 10월 19일에 제출된 US-2012/0092034-A1 (USSN 13/276 893).

배경기술

종래의 직접 회로 제조 기법들은 웨이퍼라고 불리는 단일 반도체 기판 상에서 보통 여러 개별 집적 회로 장치의 구성을 포함한다. 개별 집적 회로 장치를 흔히 분화된 장치나 다이로 불리는 개별 장치 또는 흔히 스트립이라고 불리는 장치 열로 나누기 위해 제조가 완료된 후에 웨이퍼는 보통 절단되거나 스크라이브된다. 웨이퍼를 분절하기 위해 사용되는 절단 도구를 수용하기 위해 다이나 다이스로 불리는 대개 개별 분화된 집적 회로 장치 "칩"은 웨이퍼 상에서 서로 이격되어 떨어져 있다. 절단 작업을 수용하는 라인을 교차시킴으로써 웨이퍼는 결국 집적 회로 다이(다이스)의 연속의 형태를 갖는다. 이 라인들은 보통 라인, 스트릿 또는 레인을 스크라이브한다고 불린다. 이러한 다이스는 IC 패키징에 놓여질 수 있고 IC패키지 내에서 리드하도록 와이어들은 다이로부터 연결될 수 있다. 이후 테스트가 패키지 리드나 콘택트 상에서 완료될 수 있고, 이는 상대적으로 IC 다이 상의 콘택트보다 훨씬 크다고 말할 수 있다. 결국 IC 리드 패키지 테스트에서 사용된 기술은 특히 웨이퍼 레벨 테스트와 유사하지 않고 우리는 IC 패키지 리드 테스트로부터 상당한 수정과 독창적 인풋 없이는 효과가 없을 것이라는 원칙을 찾아냈다.

많은 경우를 보면, 웨이퍼 레벨이나 스트립 레벨에서도 개별 집적 회로 다이의 전기적 기능을 테스트 하는 것이 유리하다고 여겨진다. 즉, 웨이퍼가 분절되고 개별 집적 회로 다이가 다른 것으로부터 나뉘기 전이다. 전형적으로 이 테스트는 전기적 인풋 및 아웃풋(I/O) 패드와 접촉하도록 일련의 테스트 프로브를 놓는 것, 또는 각 집적 회로 다이의 노출 표면 상에서 형성된 패드나 범프를 결합시키는 것에 의해 수행된다. 만약 집적 회로 다이가 그 뒤에 패키지된다면 이 I/O 패드는 대개 리드프레임의 요소들과 연결된다. 이러한 테스터의 예시가 Corrigan의 US 특허 5532 174에서 보인다.

반도체 집적 회로 장치("다이")도 그들이 형성된 반도체 웨이퍼 상에 여전히 존재하는 동안 테스트될 수 있다. 이러한 웨이퍼 레벨 테스트는 일반적으로 칩 단위로 이뤄졌고, 이 때 프로브 팁은 보통 웨이퍼 프로버라고 불리는 정밀 웨이퍼 핸들링 시스템을 사용하면서 주어진 칩의 결합 패드와 접촉하도록 운반된다. 각 출원에서, 특별히 설계된 프로브의 공간 구성은 보통 프로브 어레이라고 불리는 것 안에서 결합 패드의 공간 어레이에 대응한다. 웨이퍼 프로브에서, 단일 다이나 다수의 다이는 테스터로 프로브 팁을 통해 활성화되어 테스트될 수 있다. 단일 다이가 각 웨이퍼 프로브 인덱스 단계에서 테스트되는 경우, 프로브 어레이는 보통 단일 사이트라고 불린다. 두 개 이상의 다이가 각 웨이퍼 프로버 인덱스 단계에서 테스트 되는 경우, 프로브 어레이는 보통 다수 사이트라고 불린다. 단일 또는 다수의 다이가 테스트된 후, 웨이퍼 프로버 시스템은 유사하게 테스트되는 다음 다이나 다이 집합 등에 인덱스한다. 테스트 시스템과 연결된 신호 라인의 경로화가 가능하도록 프로브 어레이는 보통 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB) 요소 상에 고정되고, 상기 프로브 어레이와 PCB의 조립체는 보통 프로브 카드라고 불린다.

하지만, 웨이퍼 프로버와 대형 프로브 어레이 시스템도 전체 반도체 웨이퍼(웨이퍼 상의 모든 다이(예를 들면 칩)가 동시에 또는 웨이퍼 상의 중요한 다이 일부가 동시에)의 테스팅이 가능하도록 존재한다. 더 나아가, 기존 분야에서 "번인(burn in)"이라고 알려진 초기의 잠재적 실패를 없애기 위해 기본 기능성을 넘어 제한된 일정 시간 동안 칩을 압박하도록 이러한 시스템도 웨이퍼 상에서 다이를 테스트할 수 있다. 시스템의 예시는 Cram의 US 특허 7176 702에서 보여진다.

다음의 요약은 독자가 전체적 공개와 청구항들을 이해하도록 돕는다. 이 청구항들은 이 요약이 아니라 발명의 범위를 정의한다.

웨이퍼 상에서 테스트 다이와 전기적 연결을 만들도록 부착된 금속 필름, 전착 범프 또는 솔더 볼 재료를 포함하는 테스트 패드가 있는 웨이퍼 레벨 집적 회로 장치 상에서 테스트 패드와의 임시 접촉을 위한 테스트 콘택트 핀 어셈블리나 프로브 어레이가 기재되어 있다. 기재된 테스트 콘택트 핀 어셈블리는 더 나아가 길이 연장을 갖는 적어도 하나의 상부 터미널 핀, 적어도 하나의 측면 플랜지 또는 다른 접촉면, 그리고 하부 터미널 핀 연결을 위한 접촉면을 포함한다. 기재된 테스트 콘택트 핀 어셈블리는 상부 터미널 핀 접촉을 위한 접촉면을 갖는 적어도 하나의 하부 터미널 핀과 발을 더 포함하며, 이 때 서로 슬라이드식 관계이지만 접촉면을 함께 유지하는 바이어스 힘에 의해 핀은 그대로 고정된다. 비압축 상태에서 일정 높이의 탄성 소재도 있을 수 있고, 이 때 소재는 바이어스 힘을 생성하고 슬라이드식 전기적 접촉 표면을 유지하기 위해 핀을 둘러싼다. 탄성 소재의 맨 위에 위치한 단단한 꼭대기 표면이 있을 수 있고, 이 때 상기 길이 연장의 일부를 적어도 경로 상에서 수용하기 위해 상한정지 면은 적어도 하나의 간극을 포함하며, 적어도 하나의 플랜지와 핀 상의 다른 접촉면을 수용하고 접촉하기 위해 상한정지 벽과 홈을 갖고, 상기 경로는 측벽의 최소 마찰 접촉으로 충분히 상기 플랜지를 수용하도록 사이즈가 조절된다. 그래서 상기 상한정지 면은 플랜지와 접촉함으로써 상부 핀에 상향 정지 제한을 제공한다. 이 채널은 패인 곳, 홈 또는 비슷한 국한 효과를 갖는 직립 벽이 될 수 있다.

상부 핀이 IC패드와 접촉하기 전에 탄성 소재는 이미 압축된 상태에 있도록, 상한정지 면은 위에서 언급한 발 또는 다른 바닥 경계 층의 일정 거리 위치에 고정되고, 이 때 거리는 비압축 탄성 소재의 높이에 적어도 하나의 플랜지의 높이를 더한 것보다 작다. 상부 터미널 핀의 측면 플랜지 요소와 함께 사용될 때, 상한정지 면의 일정 위치는 정밀 데이터를 제공한다. 사전 압축된 상태는 하중의 힘을 정말 상한정지 면에 대응하는 상부 터미널 핀에 제공한다. 더 나아가, 사전 압축된 상태는 핀이 IC패드에 접촉할 때 이에 대응하는 균일한 바이어스 힘을 더 제공한다. 사전 압축이 없으면, 이후 탄성이 압축함에 따라 핀의 초기 이동은 이후의 이동보다 더 낮은 반응력을 갖게 된다.

또한, 상부 콘택트 핀을 갖는 웨이퍼 레벨 집적 회로 장치 상에서 테스트 패드의 임시 접촉을 만들기 위한 콘택트 핀 어레이 어셈블리가 기재되어있고 상기 패드와 접촉 시 Z축을 따라 아래로 이동하도록 설정되었으며, 이 때 상기 핀은 길이의 상부를 갖고, 끝 및 하단부 한 쌍의 측면의 연장 플랜지(또는 다른 정지 관련 멤버들)를 갖고, 일정 너비와 상부 에지를 갖고, 이 때 플랜지는 상기 상부의 하단부로부터 연장된다. 상기 플랜지를 연장하는 하부, 상기 하부에서 상부 핀과 슬라이드식 접촉을 하는 하부 핀 그리고 낮은 팽창 계수를 갖는 상당한 비흡습 소재의 단단한 플레이트인 상한 정지 플레이트가 있을 수 있다. 상한정지 플레이트는 상기 플랜지를 최소 마찰 접촉으로 수용하기 위해 크기가 조절된 다수의 이격된 부분, 평행한 홈을 포함하는 바닥(또는 다른 접촉)면을 갖고, 또한 상기 플랜지를 일정 위치에 국한시키기 위해, 상기 핀의 상부 이동 제한을 정의하도록 적어도 하나의 상기 플랜지의 상부 에지가 상기 플레이트의 바닥면과 접촉한다. 그래서 상기 핀은 회전 이동에 대해 국한되고 상기 플레이트에 의해 정의된 상부 이동 제한을 가지며, 이로 인해 Z축을 따른 움직임만 허용하면서 상기 핀들이 모든 축에 배열되도록 유지한다. 이 핀 이동은 상기 플랜지가 절대 경로를 완전히 빠져나가지 못하도록 가급적 제한된다.

또한, 다수의 공면 콘택트 핀 크라운을 웨이퍼 레벨 집적 회로 상의 테스트 패드에 제공하는 방법이 기재되어 있고, 이 방법은 어떤 순서로든 다음 단계의 일부 또는 모두를 포함한다. 상기 크라운이 상기 간극으로부터 돌출되도록 이후 핀 가이드로 불리는 탑 플레이트를 상기 핀의 간극과 함께 형성하는 단계; 각 핀 에서 정지 요소를 형성하는 단계; 상기 탑 플레이트의 아랫면에서 상한정지 부분을 형성하는 단계; 핀의 Z축 상향 이동을 제한하도록 각 핀이 정지 요소와 상한정지 사이를 연결하도록 구성하는 단계; 탑 플레이트의 아랫면에서 경로를 형성하는 단계; 이 때 상기 경로는 핀의 일부를 수용하도록 크기가 조절되어 이 경로에서 핀의 회전은 제한되고, 이로 인해 상기 핀의 Z축 상향 이동 제한은 상한 정지 접촉에 의해 한정된다. 이 핀 이동은 상기 플랜지가 절대 경로를 완전히 빠져나가지 못하도록 제한된다.

상기 핀 가이드 플레이트는 기계나 몰딩 절차에 의해 제조될 수 있고 가급적 세라믹 소재나 유리 충전 합성물로 구성될 수 있다.

기재된 바와 같이 이것은 웨이퍼 레벨 집적 상의 테스트 패드에 대한 다수의 콘택트 핀에 균일한 탄성 상향 바이어스 힘을 제공하는 방법이고, 이 방법은 어떤 순서로든 다음 단계의 일부 또는 모두를 포함한다. 쐐기 접촉면을 갖는 상부 핀을 탄성 블록에 삽입하는 단계, 상부 핀의 쐐기 표면과 접촉하는 쐐기 접촉면을 갖는 바닥 핀을 상기 탄성 블록에 삽입하는 단계, 그리고 상부와 하부 플레이트 사이에서 블록을 국한시킴으로써 상기 블록의 일정량을 사전 압축하는 단계. 사전 압축은 다양한 방법으로 이뤄질 수 있지만, 주요 효과는 IC패드와 함께 핀 접촉에 대응하여 균일한 Z축 탄성을 얻는 것이다. 사전 압축이 없으면, 초기 압축 시 탄성체의 '슬랙' 때문에 탄성력은 매우 비균일하다.

또한 집적 회로 시험 장치를 사용하기 위해 유사 코너(corners)를 가지며 핀 가이드 플레이트를 수용하도록 사이즈가 조절된 리테이너 플레이트(retainer plate) 내 코너를 가지는 핀 가이드 플레이트를 정확하게 정렬하는 방법이 기재되어 있으며, 다음의 단계들의 일부 또는 모두를 어떤 순서로든 포함한다.

a. 상기 리테이너 플레이트와 핀 가이드 플레이트의 인접 측벽(adjacent sidewalls) 및 등록 코너를 정확하게 위치시키는 단계;

b. 핀 가이드를 리테이너로 느슨하게 삽입하는 단계;

c. 적어도 대각선으로 인접한 코너의 측벽 내 바이어스 요소(bias elements)를 하나의 코너로 삽입하고, 상기 핀 가이드 및 등록 코너를 바이어싱(biasing)하는 단계.

이로 인해 핀 가이드는 상기 등록 코너로 정렬된다.

이 방법은 바이어스 요소를 적어도 두 개의 코너 안에 삽입하는 단계도 포함할 수 있다.

이 방법은 바이어스 요소를 등록 코너 이외의 모든 코너 안에 삽입하는 단계도 포함할 수 있다.

코너 자체가 닿거나 만나지 않지만 코너로부터 연장된 측벽이 정교하게 연결되도록 이 방법은 핀 가이드 상에서 등록 코너나 코너(또는 둘 다)를 잘라내거나 형성하는 단계도 포함할 수 있다. 측벽을 코너보다 쉽게 기계로 정확히 할 수 있기 때문에 이는 코너들이 조금씩 부정합되어 정렬된 측벽의 적절한 연결을 막는 문제를 피할 수 있다.

여기 기재된 내용은 집적 회로 테스터 내 테스트 핀의 정밀 정렬을 위한 정렬 시스템도 포함하며, 다음의 요소들의 일부 또는 모두를 포함한다.

a. 둘 이상의 코너를 가지는 핀 가이드 플레이트; 상기 코너 중 하나는 등록 코너가 되고 다른 것은 드리븐 코너(driven corner)가 되며, 상기 코너들은 그로부터 연장되는 측벽을 가진다.

b. 상기 가이드 플레이트를 수용하기 위한 리테이너 플레이트; 상기 리테이너는 상기 가이드 플레이트를 수용하기 위해 사이즈가 조절된 간극 및 둘 이상의 코너를 가지며, 상기 리테이너는 상기 코너들로부터 이격되어 연장된 측벽을 가지고, 상기 코너들 중 하나는 등록 코너가 되며, 상기 가이드 플레이트와 함께 상기 테스트 핀을 위한 정밀 위치를 구획하고, 상기 코너들 중 다른 것은 드라이빙 코너(driving corner)가 된다.

c. 그 안에 홈들을 포함하는 상기 드라이빙 코너의 상기 측벽;

d. 홈들을 포함하는 상기 가이드 플레이트의 상기 드리븐 코너의 상기 측벽;

e. 상기 드리븐 코너로부터 상기 리테이너 플레이트의 등록 코너로의 상기 핀 가이드 플레이트의 바이어싱을 위해 드라이빙 및 드리븐 홈에 장착된 탄성 소재

이로 인해 가이드 플레이트는 바이어스 힘 하에서 등록 코너의 메이팅(mating)에 의해 리테이너에 정밀하게 등록된다.

이 정렬 시스템은 상기 핀 가이드 코너가 그 안에 삽입될 때 측벽 사이에서 주로 접촉이 이뤄지도록 확대되는 상기 드리븐 코너의 반경도 포함할 수 있다.

이 정렬시스템은 상기 핀 가이드 코너가 그 안에 삽입될 때 측벽 사이에서 주로 접촉이 이뤄지도록 축소되는 상기 드라이빙 코너의 반경도 포함할 수 있다.

이 정렬 시스템은 바이어스 요소로써 원통형의 탄성체의 사용을 포함할 수 있다.

도 1은 웨이퍼 프로버 시스템 및 웨이퍼의 구성 요소의 일부를 나타낸 도면.
도 2는 보통 프로브 카드라고도 불리는 프로브 카드 인쇄 회로 기판(PCB) 어셈블리에 장착되는 프로브 어레이의 도면.
도 3은 프로브 어레이의 평면도.
도 4는 도 2의 프로브 어레이의 등각투영도.
도 5는 일부가 떨어져 나간 도 3의 프로브 어레이의 측면사시도.
도 6은 비압축 상태에서 한 쌍의 프로브의 측면도.
도 7은 압축 상태에서 도 6과 같은 프로브의 도면.
도 8은 콘택트 볼이 표시되고 추가적인 층이 도시된 도 6과 같은 측면도.
도 9는 압축 상태에서 표시된 핀을 제외한 도 8과 같은 도면.
도 10은 도 3에 도시된 어레이 상부의 등각투영도.
도 11은 도 10에 도시된 어레이 하부의 등각투영도.
도 12는 핀이 제거된 도 11과 같은 도면.
도 13은 핀이 제거된 도 10과 같은 도면.
도 14는 일부가 떨어져 나간 도 3의 어레이의 측면도.
도 15는 엘라스토머 층의 평면도.
도 16은 엘라스토머 층의 측면도.
도 17은 상부 세라믹 플레이트의 평면도.
도 18은 도 17의 플레이트의 저면도.
도 19는 표시된 리텐션 포스트(retention posts)를 제외한 도 18과 같은 저면도.
도 20은 하부에서 보이는 리텐션 포스트가 있는 핀 가이드 플레이트의 하부 등각투영도.
도 21은 180도 회전시킨 도 20과 같은 도면.
도 22는 리텐션 포스트 상에 캡톤 카트리지(Kapton cartridge)가 삽입된 도 20의 핀 가이드 플레이트의 하부 도면.
도 23은 다른 관점으로 회전된 도 22와 같은 도면.
도 24a 내지 도 24f는 다음의 도면에서 더블 에지 크라운과 홈을 가지는 개별 상부 핀의 도면: a: 평면도, b: 측면도, c: 정면도, d: 반대측면도, e: 측면사시도, f: 저면도.
도 25a 내지 도 25f는 다음의 도면에서 횡 방향 홈이 있는 4 지점 크라운을 가지는 개별 상부 핀의 도면: a: 평면도, b: 측면도, c: 정면도, d: 반대측면도, e: 측면사시도, f: 저면도.
도 26a 내지 도 26f는 다음의 도면에서 중앙 홈이 있는 4 지점 크라운을 가지는 개별 상부 핀의 도면: a: 평면도, b: 측면도, c: 정면도, d: 반대측면도, e: 측면사시도, f: 저면도.
도 27a 내지 도 27f는 다음의 도면에서 쐐기 크라운을 가지는 개별 상부 핀의 도면: a: 평면도, b: 측면도, c: 정면도, d: 반대측면도, e: 측면사시도, f: 저면도.
도 28a 내지 도 28f는 다음의 도면에서 치즐 크라운을 가지는 개별 상부 핀의 도면: a: 평면도, b: 측면도, c: 정면도, d: 반대측면도, e: 측면사시도, f: 저면도.
도 29a 내지 도 29f는 다음의 도면에서 더블 치즐 크라운을 가지는 개별 상부 핀의 도면: a: 평면도, b: 측면도, c: 정면도, d: 반대측면도, e: 측면사시도, f: 저면도.
도 30은 예를 들어 켈빈 콘택트 시스템(Kelvin contact system)에 오버레이된 프로브 팁/크라운의 사시도.
도 31은 예를 들어 켈빈 콘택트 시스템에 오버레이된 프로브 팁의 평면도.
도 32는 도 31의 하나의 켈빈 콘택트 시스템의 확대된 도면.
도 33은 핀 어레이의 사시도.
도 34a 및 도 34b는 초기 관계(34a) 및 핀이 완전히 아래쪽으로 내려가 있는 최종 관계(34b)에서 시험용 장치의 볼 접촉을 보여주는 도 5 및 도 6과 같은 측면도.
도 35는 긴 핀이 있는 다른 실시예의 도 33과 같은 사시도.
도 36a 및 도 36b는 초기 관계(36a) 및 핀이 완전히 아래쪽으로 내려가 있는 최종 관계(36b)에서 시험용 장치의 볼 접촉을 보여주는 긴 핀이 있는 도 35와 같은 다른 실시예의 측면도.
도 37은 프로브 카드 플레이트, 가이드 플레이트/핀 가이드 및 핀 어레이의 평면도.
도 38은 도 37의 가이드 플레이트/핀 가이드 및 어레이의 상부 사시도.
도 39는 도 37의 프로브 카드 플레이트/리테이너의 상부 사시도.
도 40은 도 38 및 도39 조합의 분해된 저면사시도.
도 41은 리테이너의 코너 부분의 확대된 부분적 평면사시도.
도 42는 엘라스토머 삽입을 보여주는 한 어레이의 일부의 확대된 부분적 평면사시도.
도 43은 엘라스토머를 보여주는 프로브 카드 플레이트/리테이너의 코너 부분의 확대된 부분적 평면사시도.
도 44는 코너 부근 에지를 따라 취한 핀 가이드, 엘라스토머 및 리테이너의 단면도.

일반적인 IC 웨이퍼는 추후 리드(leads) 또는 콘택(contacts)과 함께 IC 인클로저(IC enclosure)에 장착될 개별 다이(dies) 또는 칩으로 절단하기 위해 보통 수평 및 수직 스크라이브 라인(scribe lines)에 의해 분리되는 규칙적인 매트릭스로 구성된 1k-22k 사이의 다이들로 구성된다. 본 개시는 주로 지리적으로 인접한 다이들의 패턴과 같은 어레이 내 다이 그룹 또는 개별 다이들의 시험에 관한 것이다. 이후 각각의 다이는 리드 또는 콘택과 함께 IC 패키지에 삽입된다.

도 1 및 도 2에서 보여지는 바람직한 실시예에서, 콘택(10)의 프로브 어레이는 그 자체가 리테이너에 의해 프로브 카드 플레이트(14) 상에 장착되는 핀 가이드 플레이트/핀 가이드(12)에 고정되며, 가급적 근접 압입 등록(close press fit registration)이다. 상기 리테이너는 핀 가이드 플레이트(12) 상에 동일한 렛지(ledge)를 수용할 수 있는 계단식 레지(stepped ledge)를 가지는 픽처 프레임 개구부(picture frame opening)를 포함할 수 있다. 상기 프로브 카드 또는 PCB에 관하여 등록을 확보하도록 맞춤핀(alignment pins)을 리테이너로 압입함으로써 측면 이동의 자유를 제한하는 것이 바람직하다. 이러한 리테이너는 나사 체결구 등을 통해 상기 프로브 카드에 체결될 수 있다.

조립 시 상기 핀 가이드 플레이트(12)는 PCB 프로브 카드(11)에 인접한다. 상기 플레이트의 바람직한 소재는 Macor® 또는 Photoveel®과 같은 기계 가공이 가능한 세라믹(machineable ceramic)이나, Torlon® 또는 다른 합성물이 대안적으로 사용될 수 있다. PCB 기판은 테스트 시스템을 위해 프로브 어레이로부터 커넥터로 신호 라인을 연결하는 다수의 트레이스(traces)를 포함한다. PCB, 리테이너 및 프로브 어레이로 구성된 프로브 카드 플레이트/리테이너(14)는, 프로브 카드와 웨이퍼(8), 척 꼭대기(6)를 고정하고 제 위치에서 플레이트 가이드(12)와 접하도록 가급적 웨이퍼를 이동시키는 로봇 기계인 "웨이퍼 프로버"(미도시)에 장착된다. 또한, 상기 플레이트는 이동되고 웨이퍼 고정화(wafer immobilized)될 수 있으나 이는 현재의 웨이퍼 프로버 시스템에서 일반적이지 않다. 웨이퍼 프로버 로봇은 해당 기술분야에 공지되어 있으며 TEL (Tokio Electron) TSK Solutions/Accretech 및 Electroglass (EG)와 같은 회사에 의해 판매된다. 종래의 프로브 어레이는 마이크로 스프링 핀(micro spring pins), 버클링 빔(buskling beams) 및 캔틸레버 구조(cantilevered structures)를 이용하여 구성되었으며, 이 모두는 높은 주파수에서 그들의 커패시턴스(정전용량)와 인덕턴스(유도용량)가 제한되는 성능 저하를 겪었다.

후술할 내용과 같이, 상기 프로버 로봇은 어레이의 핀 상에서 기점 마킹(fiducial markings)을 찾는 공지의 카메라 시스템에 의해 어레이의 위치를 찾고, 테스트를 위해 선택된 핀과 접촉하는 웨이퍼를 제공한다. 일반적으로 상기 카메라 시스템은 상·하 포인팅 카메라(upwardly and downwardly pointing camera)를 포함하며, 하나는 상기 웨이퍼 상의 위치를 보정(calibrating)(표시)하기 위한 것이고, 다른 것은 핀 어레이에 보정(표시)하기 위한 것이다. 보정이(표시가) 되면, 둘 다/둘 중 하나의 이동이 추적되며, 상기 프로버는 웨이퍼 상의 각 다이의 정확한 단계 수를 알아야 한다.

어레이(10)는 다층(multi-layer) 패키지에 따로 따로 형성되는 콘택트 핀(22/62)의 패키지이다. 도 3-4에 도시된 바와 같이, 프로브 핀(30)의 상부가 돌출되는 이 패키지(10)는 다수의 간극(22)이 있는 핀 가이드 플레이트(20)를 갖는다. 도 13-14에서, 상기 간극(32)의 바람직한 구성은 동일 단면을 가지는 핀(22)의 크로스 바 플랜지 부분(44a-44b)을 수용하도록 사이즈가 조절된 평행한 측벽이 있는 다수의 직사각형 슬롯 또는 채널(96)을 가지는 중앙부가 있는 원형임을 알 수 있다. 그에 따른 채널 구조는 핀의 정렬을 유지하고, 따라서 전체 핀의 방향을 제어하는 그것의 회전을 방지한다. 회전은 더 이상 동일 평면일 수 없는 평면 접촉면(52/53)(도 8)을 만드는 비틀림(twisting) 또는 토킹(torqueing) 동작이며, 따라서 적은 전기적 접촉면(전기 접점)을 공통적으로 가진다.

핀의 상부 프로브 부분(22)은 도 5-7에서 더 명확히 확인할 수 있으며, 여기서 각각은 언급된 바와 같이 직사각형 단면의 긴 몸체(elongated body)(42)의 다이에 접촉하게 하는 크라운(40)을 가진다. 상기 단면이 간극(32)과 같은 형상과 결합하는데 사용되는 경우, 또는 그 일부분인 경우, 채널(96)에 부가하여 또는 대신하여 상부 핀의 회전 정렬을 유지하도록 타원형, 삼각형, 쐐기형(쐐기홈(keyway)이 있는) 등과 같은 단면이 가능하다.

도 5, 10, 11, 12, 13, 18, 19, 20 및 21에서 가장 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 핀(42)의 정렬을 유지하고 회전을 방지하기 위한 바람직한 방법은 상기 핀 가이드 플레이트(20) 내 채널(96)을 생성함으로써 달성된다. 이러한 채널은 상부 핀 부분(42)의 통과를 허용하도록 채널 상단 내부 벽에 간극(32)이 있는 홈 또는 함몰부(depressions)(96)를 생성하는 가급적 평행하게 이격된 측벽(97)(도 12)에서 소재로 형성되거나 절단된다. 상기 간극(32)은 원형 또는 부분(42)의 통과를 허용하기에 충분한 평행하게 이격된 측벽이 있는 형상이 될 수 있으나, 또한 그것의 회전을 방지한다. 측벽(97)에 이격된 이러한 평행한 벽들이 이미 이러한 기능을 성취하였기 때문에, 어느 하나 또는 모두가 원하지 않는 벽(97)을 생략할 수 있고, 적절한 배향 시 상기 핀과 접촉이 없도록 충분히 이격됨으로써 낮은 저항(예컨대 Teflon®과 같은 저 저항 소재로 코팅될 수 있다)을 제공하도록 사이즈가 적절히 조절될 수 있으나, 충분히 가까이 상기 핀이 회전하는 경우 즉시 벽과 결합되고 재배향(reoriented)될 수 있다. 상기 채널은 그들의 접촉면(52/64)(도 6)에서 하부 핀에 대한 접촉 영역의 가장 많은 양의 좋은 정렬을 제공하도록 크로스 바 플랜지(44a-44b)를 수용하고, 그 회전 또는 정렬 변경을 방지한다. 도 11에서 핀(66)을 확인할 수 있다. 도 20-22는 다른 관점에서 그것들의 저면도로부터 상부 핀(22)을 보여준다. 또한 도 20-22에 보이는 것은 핀 가이드 플레이트(20)의 주변 둘레의 정렬 포스트(alignment posts)(55)이다. 정렬 포스트(55)는 하부 캡톤 층(kapton layer)과 같은 다양한 층의 정렬을 유지한다.

본체(42)의 하부 좌·우 크로스 바 플랜지 부분(44a-44b)이 있고, 위에서 보여지듯이 상기 핀의 우측 또는 좌측편인 어셈블러나 기계를 돕기 위해 선택적 홈(48)을 포함하는 하나는 기점 마크로 사용된다. 그것은 정렬을 위해서도 사용된다. 이러한 플랜지는 또한 캡톤 층(92)(아래 참조) 및 상기 핀 가이드 플레이트(20)의 저면에서 키홈 슬롯(keyway slot)에 대한 키로 작동한다.

상기 크로스 바 플랜지 부분(44a-b)은 상부(42)에 대한 상부 리미터(limiter)를 제공한다. 바람직한 실시예에서 모든 크라운(40)이 가급적 서로의 30 미크론 이내로 서로 지극히 동일 평면 관계로 유지된다는 것이 중요하다. 종래의 반도체 웨이퍼 공정을 위해, 웨이퍼 테스트 패드, 범프(bumps) 또는 볼은 마찬가지로 웨이퍼의 손상을 방지하기 위해 상대적으로 동일한 압력이어야 하는 웨이퍼 상의 각 크라운의 접촉 때문에 매우 평면인 것으로 간주된다. 이것은 마찬가지로 상대적으로 동일한 크라운 공면 핀 편향(deflection) 압력을 구비함으로써 달성된다. 신규 3D 웨이퍼 공정을 위해, 웨이퍼 테스트 패드, 범프 또는 볼에 대한 서로 다른 높이에 여러 개의 평면에 대한 요구가 있을 수 있으나, 가정은 각 평면에 대한 평면도(planarity) 요구가 마찬가지로 30 미크론 내 동일 평면일 것을 요구한다는 것이다.

상기 상부 핀(22)의 하부(50)는 일반적으로 하부 핀(62)의 동일 평면 표면(64)과 슬라이드식으로 결합/메이트하도록 쐐기 형상의 평면부(52)를 갖는 것을 특징으로 한다. 표면들(52 및 64)은 압축 동안 서로 슬라이드한다. 두 핀은 전도성이며, 따라서 하부 핀(62)의 로커 발(rocker foot)(66)에서 로드 보드(70)로 신호를 전달한다. 평평하거나 또는 발의 중심에 반원형이나 부분 원통형 돌출부(67)를 가지는 것과 같은 다른 형상이 가능함에도 불구하고 발(66) 기반 형상의 아치형이 바람직하다. 발(66)은 그 전체 베이스에 걸쳐 또는 반구형에서와 같이 일부만 또는 절반 또는 부분적 원통형 돌출부(67) 중 어느 하나가 아치형일 수 있다. 이는 상기 발이 로드/콘택트 보드에서의 변화에 적응할 수 있도록 하는 "로커" 베이스를 만든다. 이 돌출부는 상기 베이스/발의 단부로부터 등거리이며, 그것은 핀의 중간지점 또는 무게중심을 지나는 축의 중심인 것이 바람직하다. 상기 반원형은 또한 로킹(rocking) 동작을 하도록 하는 다른 형태로 치환될 수 있다. 이 로킹 동작은 돌출부 또는 콘택트 로드 보드의 산화물을 제거할 수 있도록 도와준다. 보여진 대로 부분적 실린더가 좋지만 특정 모양의 돌출부를 갖는 또 다른 장점은, 로드 보드 상의 단위 영역 당 힘이 증가하고 이에 따라 상기 보드와의 전기적 접촉의 질이 상승한다는 것이다. 상기 돌출부는 절단된 실린더와 유사한 아치형이지만 일반적으로 상기 발의 나머지 부분에 부드럽게 경사진 벽을 가진다. 바람직하게 탑 플레이트(top plate)(20)는 SiC Technide® C18, SiN Technide® 31OShapal M soft®, Photoveel L®(Ferrotec), Photoveel®, MM500 Mccalex®와 같은 Macor®이나 세라믹 소재 또는 낮은 팽창 계수를 가지는 다른 소재로 만들어진다. 또한, Torlon 5030®과 같은 합성 소재는 더욱 제한된 열 또는 습기 노출의 적용을 어느 정도 충족할 수 있다.

바람직한 소재는 공지 두께의 큰 허용 오차로 매우 평평하게 낮은 열팽창 계수를 가지고 다양한 기상 조건에 따른 확장을 피하기 위해 비흡습성으로 예상대로 형성되거나 가공될 수 있다. 이 장치가 사용될 칩 테스트 하우스는 항상 온도 및 습도가 잘 제어되지 않으므로, 상기 핀 가이드 플레이트 소재는 공면 상태에서 핀 크라운(40)을 제공하기에 충분히 안정적이어야 한다. 탑 플레이트(20)는 또한 상술한 직사각형 채널(96)을 가지도록 가공 또는 성형 가능해야 한다.

예를 들어 핀(22, 62)은 적어도 부분적으로 상기 핀을 둘러싸는 엘라스토머(80)에 의해 서로에 대해 상방으로 바이어스된다. 이는 크로스 바 플랜지(44a-44b)에 대한 상향 바이어스를 제공한다. 상기 하부 핀은 사실상 동일한 엘라스토머에 의해 로드 보드에 대하여 하방으로 구동되며, 이에 따라 그 안에서 고체 전기 접촉(solid electrical contact)을 만든다. 엘라스토머(80)는 상기 핀(54)의 좁아진 목 영역에서 엘라스토머 내 상기 핀을 유지하는 또 다른 수단으로 캡톤® 또는 다른 약간의 탄성 소재(122)의 상층과 하층을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서 캡톤® 층(122)은 상기 핀의 좁아진 목 영역(54)보다 더 큰 간극을 가지나, 넓어진 부분(50, 68)보다는 작다. 따라서 상기 핀은 캡톤® 층 사이에서 탄성적으로 한정될 것이다.

Z-높이에 대한 Z축 방향에서 상기 상부 핀(22) 이동의 상한은 상한정지 면(90) 및 상한정지에 기여하는 핀(22)의 일부분의 관계에 의해 구획된다. 바람직한 실시예에서, 그것은 크로스 바 플랜지(44a-44b)이지만, 이러한 목적을 위한 상기 핀 상의 임의의 돌출부일 수 있다. 핀 가이드 플레이트(20)의 다른 면과 핀(22)의 다른 부분이 상기 상부 핀을 위한 상한정지(90, 190, 390)의 조합을 형성하는 것이 가능하다. 그것은 그 핀의 상단 이동 지점이다. 플레이트(20)의 하부면 상한정지는 크라운(40)의 돌출부가 동일한 평면에 위치하도록 위치한다. 상기 크라운의 바람직한 돌출부는 75 미크론이다.

또한 그 이동을 통해 비교적 균일하게 핀(22)의 상방향 힘을 가지는 것이 바람직하다. 이는 상기 엘라스토머(80)의 사전-압축/사전-로딩에 의해 달성된다. 도 6에서, 핀(22)은 핀 가이드 플레이트(20)의 상한정지 면(90)에 의해 아래쪽으로 사전압축된다. 그래서 핀(22)이 웨이퍼에 결합되고 압축될 때 압축에 대한 힘 반응은 상대적으로 균일하다. 만약 상기 핀이 압축되지 않는 경우, 이후 하향 핀 편향 시작에 적은 힘으로 상기 엘라스토머는 훨씬 덜 균일한 반응을 나타낼 것이다. 상기 엘라스토머는 그것이 이미 압축된 상태일 때 더 나은 균일성(uniformity)을 나타낸다. 바람직한 사전-압축은 약 80 미크론이다.

상기 크라운 또는 팁(40)은 여러 가지 기능을 수행한다. 물론 첫째로, 웨이퍼 테스트 패드 또는 전극과 전기적으로 접촉한다. 웨이퍼 테스트 패드는 금속 필름, 전기 범프(electroplated bump) 또는 솔더 볼(solder ball)의 종류를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 해당 기술분야에서 공지된 바와 같이, 테스트의 신뢰성을 확인하기 위하여 상기 크라운은 각각 켈빈 스타일(Kelvin style) 콘택트(힘과 감(force and sense))를 가질 수 있다.

상기 크라운은 또한 콘택트 테스트 사이에 누적될 수 있는 이물질(debris)을 처리할 필요가 있다.

마지막으로, 상기 크라운은 또한 정확한 지점에서 웨이퍼 배열을 정렬하는 프로버의 카메라 시스템에 대한 기점 인식을 제공해야 한다. 상기 카메라 시스템은 다른 이유가 있거나 또는 전적으로 인식의 신뢰성을 향상하기 위한 목적으로 크라운과 상기 크라운 상의 인공물을 인식 가능하게 함으로써 크라운의 중심을 인식할 수 있어야 한다. 예를 들어, "xx"와 같은 십자선(cross hair)은 인식의 지점으로 상기 크라운의 베이스에 위치할 수 있다. 각각의 크라운이 그러한 마킹을 포함한다면, 또는 어레이의 코너가 그렇게 마킹된다면, 또는 다른 공지의 조합으로, 컴퓨터는 전체 어레이의 위치를 계산할 수 있다. 또한 상기 크라운은 상향으로 측면 조명을 반사하고 어두운 부분에서 매우 밝은 점을 제공할 다면(facets)을 가지고 있기 때문에 프로브의 카메라 교정 위치의 큰 대비를 제공하기 위해 측면 조명(예를 들어, 상기 핀의 이동에 직교하여)을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

다양한 크라운 모양이 가능하다. 도 24a-f, 25a-f, 26a-f, 27a-f, 28a-f 및 29a-f는 여러 실시예들을 도시한다. 각 실시예는 도면에 따라 다른 크라운(40)을 제외하고는 동일하다. 도 24의 크라운은 그 사이에 아치형 반구형 밸리(240c)가 있는 치즐 형상으로 형성된 두 개의 평행한 이격된 리지(240a-b)를 갖는다. 도 25의 크라운(40)은 밸리(240c)에 직교하는 크로스 반구형 밸리(240d)를 더 포함하고, 그것은 또한 반구형일 수 있으나 v-형상의 밸리로 선택적으로 보여진다. 이것은 상기 크라운에 4 지점을 만든다. 도 26은 모든 밸리(250e-f)는 크라운 지점으로부터 날카로운 평면 벽으로 둘러싸인 다면으로 생성된 v-형상인 것을 제외하고는 도 25와 유사하다. 도 27에서 상기 크라운은 끼인 크라운을 생성하는 단일 평면 경사진 벽(240g)이 있는 치즐 형상이다. 도 28에서 상기 크라운은 평면 측벽(240h-i)을 수렴하는 더블 치즐이다. 도 29에서 상기 크라운은 도 28 상기 측벽(240j-k) 경사 안쪽으로 하부 밸리 라인을 향해 반전된다.

상기 핀 가이드 탑 플레이트(20) 및 엘라스토머(80) 사이에 있는 것은 뒤퐁(Dupont) 또는 이와 동등한 것으로부터의 캡톤® 폴리아미드 필름의 리테이닝 층(122)이다. 이 층은 상부면이 적용되기 전에 상기 핀을 제자리에 유지시킨다.

도 11은 상기 채널(96)에 앉은 크로스 바 플랜지(44a-44b)가 있는 상기 어레이(10)의 상부를 도시한다. 상기 하부 핀(62)은 또한 채널과 같은 플레이트에 앉을 수 있지만, 일반적으로는 필요하지 않다.

상부 및 하부 핀(22, 62) 모두는 도 15에 상세히 보여지는 엘라스토머(80)에 적어도 부분적으로 심어진다. 상기 핀들은 팔각 보이드(83)가 압축 및 사전압축 동안 사용되는 차지할 공간을 제공하는데 반하여 공간 보이드(81)에 위치된다. 공간이 없으면, 압축된 엘라스토머가 갈 곳이 없기 때문에 상기 엘라스토머는 압축에 덜 균일한 저항/반응을 가질 것이다. 보이드(81)는 일반적으로 정사각형 또는 직사각형이며, 그 내부에 캡쳐되는 상기 핀(50, 68)의 그 부분의 단면보다 작다. 이는 최대 전기적 표면 접촉을 위해 평면 등록에 접촉면(52, 64)을 유지하는 바이어스 힘을 제공한다.

도 8 및 9는 그들이 크라운(40)과 접촉하는 볼/패드(120)를 포함한다는 점을 제외하면 도 6 및 7과 유사하다. 게다가 그것들은 상기 엘라스토머 층(80)의 상 및 하부면 모두 상의 캡톤® 층(122)을 보여준다. 이 층(122)은 도시된 핀의 일부의 삽입을 허용하기에 충분하도록 큰 간극(미도시)을 포함한다.

도 30, 31 및 32는 도 4의 어레이의 도면이며, 켈빈 콘택트에 대한 회로도 포함한다. 켈빈 센싱 회로는 해당 기술분야에서 공지된 것이며, 테스트 에러를 최소화하는 방법을 제공한다. 그것들은 떨어진 각 패드 상의 접촉의 여러 지점과 매우 작고 근접한 기계적으로 독립적인 프로브를 만들기 위해 부가적 접촉을 필요로 한다.

도 31에서, 크라운(40)은 홈 또는 밸리에 의해 분리된 두 개의 세로 리지가 있는 쐐기 구조이다. 상기 밸리 내 배치되는 것은 피크 핀 콘택트(150a-b) 사이 상기 홈에 앉고 걸치는 폴리아미드 또는 다른 절연체(124)이며, 이 경우는 도 29a-f의 역 쐐기 모양이다. 상기 피크(150a-b)의 측벽은 켈빈 절연체(124)를 부드럽게 잡고, 상기 절연체에 대하여 피크(150a-b)에 상대적으로 동일한 평면을 유지하기 위한 충분한 지지를 제공한다. 상기 절연체의 말단부(126)만이 상기 크라운의 일부에 의해 지지되는 것이 또한 가능하다. 상기 절연체의 꼭대기에는 켈빈 회로에서 다른 도체를 공급하는 전도성 트레이스(130)가 적용된다(힘 도체가 크라운 리지인 전형적 센스 리드). 이 전도성 트레이스는 각각의 상기 크라운에서 리드(132)를 따라 켈빈 회로로 돌아온다. 왜냐하면 상기 켈빈 트레이스가 상기 크라운 내 홈을 막기 때문에, 상기 크라운의 임의의 기점 마킹은 카메라 시스템에 사용할 수 없다. 따라서 기점 마크는 134에서 "xx"로 식별되듯이 상기 트레이스 또는 절연체에 배치될 수 있다.

다른 실시예가 도 35-36에 보여진다.

도 33-34에서 보여진 바와 같이 이전의 실시예에서, 전술한 바(도 6-9 참조)와 같이 핀(42, 66)이 있다. 콘택트 볼/패드(120)는 단면에 표시된다. 그 지점에서 핀(42)의 상단은 첫 번째 볼(120)과 연결되고(도 34a), 인접한 볼(120a)과 플레이트(20)의 표면 사이에는 큰 갭(43)이 있다. 그러나 만약 볼(120a)가 잘못된 모양이거나 "이중 볼"(결함)인 경우, 상기 갭(45)이 존재하지 않을 가능성이 있고, 볼(120a)은 물리적으로 플레이트(20)의 표면을 쳐 잠재적 손상을 초래할 것이다. "볼"은 둥글 필요가 없으나, 시험용 장치 상의 돌출 접촉면을 의미한다. 공의 모양 또는 높이의 문제와 같은 이러한 결과를 피하기 위해, 도 35-36의 실시예는 이를 설명한다.

하나의 실시예에서 다른 것으로 구성 요소를 확장하는 것은 비슷하며, 숫자의 지정은 예를 들어 42가 342와 유사하듯이 300 일련 번호로 할당된다. 위에서 제시된 문제의 해결책은 상기 시험용 장치가 테스트 위치 시 플레이트(20) 위에 확장되는 핀(342)의 그 부분(410)의 길이를 증가시키는 것이다(즉, 보이는 바와 같이 핀(342)이 최대로 옮겨진). 상기 핀 이동 거리(스트로크)는 테스트 위치 및 테스트 위치 밖 사이의 상기 상부 핀 이동 거리로 구획된다. 상기 핀 이동은 가급적 제한되므로 상기 플랜지는 이전 실시예에서 상기 채널을 절대로 벗어나지 않는다. 그것은 표면(20)을 넘어 가능한 작게 확장하는 핀(42)의 일부를 가지고 여러 가지 이유에 있어 바람직하다. 도 35-36에서 테스트 위치(410)의 상기 핀 높이는 실질적으로 더 큰 반면, 도 7에 보여지듯이 테스트 모드에서 상기 핀의 노출된 부분은 표면(20)과 거의 평평하며, 두 배 높이의 볼, 1.5 높이의 볼 또는 다른 잘못된 형태임에도 불구하고 표면(20)의 접촉으로부터 볼을 방지하기 위해 적어도 충분하다. 비-테스트 모드에서 플레이트(20) 위 상기 핀 높이는 412와 같이 나타난다. 따라서 이 실시예에서, 테스트 위치에서 상기 핀 높이는 일반적으로 인접한 다른 볼이 플레이트(20)의 표면에 닿지 않기에 충분하다. 핀 정점(pin apex)은 콘택트 볼 높이의 50% 또는 10-50% 보다 결코 낮지 않다는 점 또는 임의의 볼 콘택트는 그 높이에 관계 없이 표면과 접촉하지 않기에 충분하다는 점은 하나의 제한이 될 것이다. 바람직한 실시예에서, 핀(342)의 이동은 핀(42)보다 크다. 도 7과 도 36a를 비교하면 말단부(412)까지 이동하도록 허용될 수 있으나, 가급적 핀의 발(366)에 닿지 않도록 한다. 실제 아래쪽으로 핀 이동은 테스트 소켓에 상기 웨이퍼를 넣는 상기 프로버에 의해 제어된다. 완전한 실패 시 핀들이 서로를 향해 구동되듯이, 가급적 필요치 않은 시스템의 여러 가지 가능한 하드 정지(hark stop)가 있다. 예를 들어, 도 36b에 보여지듯이 크로스 바 플랜지(344b)의 하부 사이에서 핀(366)의 전단부와 접촉하지만, 핀(366)의 발에 대응하여 핀(342)의 후단부와도 접촉한다. 이 구성에서 상기 엘라스토머는 상기 핀들에 대하여 대부분의 바이어스 힘을 제공하는 더 탄력적인 층(416)을 둘러싼 덜 탄력적인 엘라스토머(414, 418)의 두 개의 얇은 층이 있는 바람직한 실시예에서 도시된다. 따라서 상부 핀(412)을 아래로 한다면, 핀(342)의 말단부가 인터포저(interposer)로 남아있을 것이기 때문에 하부 층(418)은 콘택트로부터 상기 핀을 분리할 것이다. 추가적인 이동을 허용하는 결과는 상기 핀의 횡방향으로 길게 연장된 부분(342)은 이전의 실시예보다 크며 정렬 채널(396)은 더 깊다. 상기 핀이 테스트 및 비-테스트 위치 시 구체적으로 채널 그로브(396)의 깊이는 상기 핀의 노출된 높이 차보다 같거나 커야 한다. 바람직한 실시예에서 크로스 바 플랜지(344a)의 높이는 채널(396)의 핵심 영향(keying effect)을 유지하기 위한 차이보다 마찬가지로 같거나 커야 한다. 위의 공식에 의하든 또는 다른 경우이든 회전에 대한 홈이 있는 핀을 유지하도록 전체 핀이 이동하는 동안 측면 정렬 부분(342)은 적어도 부분적으로 상기 채널(396)과 결합을 유지하는 것이 바람직하다.

상기 가이드 플레이트(12)의 프로브 카드 플레이트나 리테이너(14)로의 삽입에 대한 구조의 더욱 상세한 내용이 뒤따르며 도 37-43에 도시된다.

가이드 플레이트(12)의 리테인(14) 등록은 IC와 관련하여 상기 핀이 어디에 배열되어 있는지 상기 프로버에 대해 아는 것이 중요하다. 치수가 매우 작기 때문에, 본 공개의 해결책은 상기 가이드 플레이트를 보장하는 것이며, 이는 확실히 프로브 카드 플레이트에 정렬되는 다수의 프로브 어레이를 가진다.

매우 어려운 상기 프로브 카드 플레이트의 모든 코너로 가이드 플레이트를 정렬하도록 시도하는 것 대신에, 그것의 두 개의(또는 셋) 가장자리를 따라 정렬하는 것과 상기 가이드 플레이트를 그 두 개의(또는 셋) 가장자리에 관하여 신뢰성 있는 위치로 바이어싱하는 것이 가능하다. 이는 4 에지에 대한 정렬을 시도하는 것보다 더욱 예견할 수 있다.

도 37에서, 리테이너(14)는 각각 도시된 바와 같이 쌍으로 교차 에지(504a-h)를 가지는 4 코너(502a-d)를 가진다. 도 39에서, 이러한 에지들은 가이드 플레이트가 제거된 상태로 보여질 수 있다. 일실시예에서, 임의의 코너가 허용됨에도 코너(502c)는 "등록 또는 참조(reference) 코너"로 지정된다. 따라서 적어도 에지(504e-f)는 그 코너로 플레이트의 바이어싱 수단에 의해 상기 가이드 플레이트의 등록을 위해 사용될 것이다. 바람직한 실시예에서, 에지(504g, 504d)는 또한 그것들이 코너(504c) 에지를 따르듯이 등록을 제공할 것이다. 상기 등록 코너와 대각으로 대향하는 드라이빙 코너는 바이어스 엘라스토머에 대한 기본 위치이다. 나머지 두 코너들이 엘라스토머 바이어스를 가질 가능성도 있다. 삼각형 또는 다각형의 경우와 같이 보다 많거나 적은 4 코너가 또한 가능하다. 정밀 정렬 적용을 위한 동일 원칙이 있지만 삼각형이나 다각형의 경우처럼 4개 이상 또는 이하의 코너가 존재할 수 있기에, 즉 정렬을 위해 정밀하게 가공/형성된 등록 코너(또는 더 엄밀히, 코너에 인접한 측벽)가 존재할 수 있고, 그 형태의 남은 에지/코너는 핀 가이드를 등록 코너로 밀어 넣기(drive) 위해 사용될 수 있다.

도 43은 상기 측벽에 제공된 홈(506a, 506b)에 의해 바람직하게 제공된 바이어싱 메커니즘을 보여주는 코너(502a)의 확대도를 제공한다. 이러한 홈/노치(notches)는 상기 측벽 부분을 따라 길이 방향이며, 탄성 원통형 부재(510)를 수용하기에 충분한 깊이를 가진다. 이 부재는 또한 가이드 플레이트/핀 가이드(12)를 보여주는 도 42에 표시되나, 그것은 단지 두 위치에 표시된 동일한 부재이다. 바람직한 실시예에서, 상기 핀 가이드(12)의 코너는 상기 리테이너(14)의 코너와 실질적으로 결합하지 않는다. 왜냐하면 상기 핀 가이드 코너 중 하나의 반경이 절단/제거되거나 또는 상기 리테이너 코너 반경이 더 깊게/증가되어 절단되기 때문이다. 이는 상기 코너에 인접한 측벽이 등록에 사용되는 것을 보장한다. 만약 이것이 수행되지 않는 경우, 코너 맞춤에 약간의 불일치가 두 부분의 측벽 메이팅과 정밀한 등록 제공을 방지할 것이다.

최소한, 하나 또는 둘의 엘라스토머(510)가 등록 코너로 상기 핀 가이드를 구동하는데 사용되나, 바람직한 구조는 빈틈 없이 소재에 직접 접촉하는 소재가 있어야 하는 상기 등록 코너를 제외한 코너에 인접한 모든 벽의 노치에 엘라스토머를 제공할 것이다.

엘라스토머(510)의 삽입을 허용하기 위해, 코너에 인접한 측벽의 상부 에지는 절단/약간 비스듬하게 절단되고, 동일한 이유로 상기 리테이너의 코너를 따라 간격(clearance)을 제공한다. 심지어 임의의 코너가 등록 코너로 허용하도록 사용되지 않는 경우에도 등록 코너가 이 절단을 가질 수 있다. 상기 엘라스토머는 고무 실린더 또는 다른 바이어싱 요소가 될 수 있다. 그것들은 먼저 부착된 후 핀 가이드가 삽입될 수 있으나, 상기 핀 가이드(12)가 리테이너(14)에 삽입된 후 그것들은 적절히 장착되며, 이후 제자리에 부착된다. 화살표(530) (도39)는 그 등록 코너에 상기 핀 가이드를 구동하는 상기 엘라스토머로부터의 바이어스 힘 결과를 보여준다.

도 44는 상기 엘라스토머가 제자리에 있는 코너에서 리테이너(14) 및 핀 가이드(12) 사이의 교차점의 단면도를 도시한다. 이 실시예에서 상기 핀 가이드는 아래쪽으로부터 삽입되며, 그리하여 레지(520)는 푸시의 방지를 위해 상기 리테이너 상의 레지(522)와 결합한다. 상기 핀 가이드는 레지와 정지에 적절한 변화가 있는 정상으로부터 삽입될 수 있음을 주목해야 한다. 홈(526) (도 38)의 절단은 또한 상기 가이드의 제거를 위한 삽입 틈(insertion gap)의 제공에 이용될 수 있다.

상기 바이어스 엘라스토머(512)는 홈(506b) 부분에 위치하나, 바람직한 실시예에서 또한 상기 엘라스토머가 탈출하는 것을 완전하게 붙잡도록 상기 핀 가이드(12) 내 마찬가지의 홈(511)을 가진다.

여기 개시된 바와 같이 본원발명과 그 적용은 예시에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 여기 개시된 실시예들의 변경 및 변형이 가능하고, 실시예들의 다양한 구성 요소의 실질적인 대안물 및 균등물이 이 특허 문헌의 연구 시 해당 기술분야의 통상의 기술자에게 이해될 것이다. 여기 공개된 실시예들의 여러 가지 변경 및 변형은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

Claims (20)

1. a. 시험용 장치 접촉을 위한 상부 확장부의 일부, 하나 이상의 측면 크로스 멤버 플랜지(lateral cross member flange) 및 접촉면(contact surface)을 가지는 하나 이상의 슬라이드식(slideable) 상부 핀(상부 단자 핀: upper terminal pin); 상기 상부 핀은 테스트 위치 바깥쪽과 테스트 위치 안쪽 사이의 슬라이드식이다
   b. 발(foot) 및 이와 동일한 접촉면을 가지는 하나 이상의 하부 핀(하부 단자 핀: lower terminal pin);
   c. 각각의 접촉면을 함께 유지하면서도 서로에게 슬라이드식 결합이 되도록 하는 바이어스 힘(bias forces)에 의해 접촉된 상기 상부 및 하부 핀;
   d. 상기 바이어스 힘을 생성하기 위해 상부 및 하부 핀들을 둘러싸고, 비압축 상태(uncompressed state)에서 소정의 높이(predetermined height)를 갖는 탄성 소재(elastomeric material);
   e. 상기 플랜지를 위해 가이드 채널이 구획되는 이격된 한 쌍의 평행한 벽, 상기 상부 핀을 위한 상한정지 면(up-stop surface)을 구획하는 상기 평행한 벽 사이의 상부 벽 및 상기 시험용 장치와 접촉하도록 가이드 면을 넘어 돌출된 상기 상부 핀의 확장부를 수용하기 위한 상기 상한정지 면의 간극(aperture)을 포함하는 상기 탄성 소재의 맨 위에 위치한 단단한 상부 핀 가이드 면(guide surface); 상기 채널은 상기 평행한 벽과의 최소 마찰 접촉으로 상기 플랜지를 수용하도록 사이즈가 조절되며, 상기 상한정지 면은 상기 플랜지와의 접촉에 의하여 상기 상부 핀의 상향 정지 한계(upward stop limit)를 제공한다
   f. 상기 테스트 위치 바깥쪽 및 상기 테스트 위치 안쪽으로부터 발생하는 핀 이동 거리(pin travel distance) 사이의 회전에 대하여 상기 플랜지를 수용할 수 있는 깊이를 가지며, 상기 상부 및 하부 핀 접촉면이 상기 핀 이동 거리에 걸쳐 서로 최대로 접촉하게 하는 가이드 채널;
   을 포함하는 웨이퍼 레벨 집적 회로(wafer level integrated circuit) 시험용 장치(device under test: DUT) 상의 테스트 패드와 일시적 접촉을 위한 테스트 콘택트 핀 어셈블리(a test contact pin assembly).
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 핀 이동 거리는 테스트 위치가 아닐 시 상기 상부 핀 확장부의 최고점에서 테스트 위치 시 상기 확장부의 최저점 사이의 거리로 구획되고, 상기 채널의 깊이는 상기 핀 이동 거리보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 집적 회로 시험용 장치 상의 테스트 패드와 일시적 접촉을 위한 테스트 콘택트 핀 어셈블리.
   
3. 제 2항에 있어서,
   테스트 위치 시 상기 상부 핀 확장부의 최저점은 항상 상기 시험용 장치 상의 모든 테스트 패드의 높이보다 더 큰 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 집적 회로 시험용 장치 상의 테스트 패드와 일시적 접촉을 위한 테스트 콘택트 핀 어셈블리.
   
4. 제 2항에 있어서,
   테스트 위치 시 상기 상부 핀 확장부의 최저점은 상기 시험용 장치 상의 테스트 패드 높이의 반보다 더 큰 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 집적 회로 시험용 장치 상의 테스트 패드와 일시적 접촉을 위한 테스트 콘택트 핀 어셈블리.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 가이드 면은 상부면을 포함하고 상기 상부 핀 확장부가 그곳으로부터 돌출되며, 또한 테스트 위치 시 상기 상부 핀 확장부는 상기 상부면을 바로 지나서 돌출되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 집적 회로 시험용 장치 상의 테스트 패드와 일시적 접촉을 위한 테스트 콘택트 핀 어셈블리.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 가이드 면은 상부면을 포함하고 상기 상부 핀 확장부가 그곳으로부터 돌출되며, 또한 테스트 위치 시 상기 상부 핀 확장부는 상기 상부면을 상당히 지나서 돌출되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 집적 회로 시험용 장치 상의 테스트 패드와 일시적 접촉을 위한 테스트 콘택트 핀 어셈블리.
   
7. a. 패드와 접촉 시 Z축을 따라 아래쪽으로 이동하도록 구성된 상부 핀(상부 콘택트 핀);
   상기 핀은 다음을 가진다:
   Ⅰ. 팁(tip) 및 하단부(bottom end)를 가지는 종 방향의 상부(longitudinal upper portion);
   Ⅱ. 소정의 폭 및 상부 에지(upper edge)를 가지며, 횡 방향으로 연장되는 한 쌍의 플랜지; 상기 플랜지는 상기 상부의 하단부로부터 연장된다
   Ⅲ. 상기 플랜지로부터 연장되는 하부(lower portion);
   b. 상기 하부에서 상기 상부 핀과 슬라이드식으로 접촉하는 하부 핀;
   c. 다음으로 구성된 상한정지(up-stop)를 포함하는 가이드 플레이트;
   ⅰ. 상기 플레이트는 다수의 이격된 부분을 포함하는 하부면, 그 사이에 상한정지 배리어(up-stop barrier)가 있고 최소 마찰 접촉으로 상기 플랜지를 수용하도록 사이즈가 조절된 평행한 홈, 그리고 소정의 각도로 상기 플랜지를 국한하기 위해 상기 핀의 상부 이동 한계(upper travel limit)를 구획하도록 상기 상한정지 배리어와 접촉하는 상기 플랜지의 하나 이상의 상부 에지를 갖는다;
   ⅱ. 하나 이상의 상기 플랜지의 높이는 하나 이상의 홈(recess)의 깊이보다 작거나 같다; 따라서 상기 핀은 회전 이동에 대하여 국한되고 상기 플레이트에 의해 구획된 상부 이동 한계를 가진다. 이에 따라 Z축에 따른 이동을 허용하면서 상기 핀이 모든 축에 정렬되도록 유지한다
   를 포함하는 테스트 패드 집적 회로 시험용 장치의 일시적 접촉을 위한 콘택트 핀 어레이 어셈블리(contact pin array assembly).
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 가이드 플레이트는 비-흡습성 소재(non-hydroscopic material)를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 패드 집적 회로 시험용 장치의 일시적 접촉을 위한 콘택트 핀 어레이 어셈블리.
   
9. 제 7항에 있어서,
   상기 상부 핀은 이격된 두 지점이 있는 치즐 형상(chisel shape)을 가지는 크라운(crown)을 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 패드 집적 회로 시험용 장치의 일시적 접촉을 위한 콘택트 핀 어레이 어셈블리.
   
10. 제 7항에 있어서,
    상기 상부 핀은 그 사이에 아치형 반구형 밸리(arcuate hemispherical valley)가 있는 치즐 형상을 가지는 크라운을 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 패드 집적 회로 시험용 장치의 일시적 접촉을 위한 콘택트 핀 어레이 어셈블리.
    
11. 다음을 포함하는, 웨이퍼 레벨 집적 회로 상의 테스트 패드를 위한 다수의 동일 평면 상의 콘택트 핀 크라운을 제공하는 방법:
    a. 크라운이 간극으로부터 돌출되도록, 핀을 위한 간극이 있는 핀 가이드 플레이트를 형성하는 단계;
    b. 각 핀의 정지 플랜지 소자(stop flange element)를 형성하는 단계;
    c. 상기 핀 가이드 플레이트의 밑면에 상한정지 벽(up-stop wall)을 형성하는 단계;
    d. 상기 핀의 상방 Z축 이동을 제한하기 위해 상기 정지 플랜지 소자 및 상한정지 벽 사이에 맞물리도록 각 핀을 구성하는 단계;
    e. 상부 플레이트의 저면(underside)에 홈 채널(recess channel)을 형성하는 단계; 상기 채널에서의 상기 핀의 회전을 제한하도록 상기 채널은 상기 플랜지의 일부를 수용할 수 있는 크기로 조절된다.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 플랜지가 상기 채널을 완전히 탈출하지 않도록 상기 핀의 이동이 제한되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 집적 회로 상의 테스트 패드를 위한 다수의 동일 평면 상의 콘택트 핀 크라운을 제공하는 방법.
    
13. 삭제
14. 다음을 포함하는, 집적 회로 시험 장치를 사용하기 위해 유사 코너(corners)를 가지며 핀 가이드 플레이트를 수용하도록 사이즈가 조절된 리테이너 플레이트(retainer plate) 내 코너를 가지는 핀 가이드 플레이트를 정확하게 정렬하는 방법:
    상기 핀 가이드 플레이트가 등록 코너로 정렬되도록,
    a. 상기 리테이너 플레이트와 핀 가이드 플레이트의 인접 측벽(adjacent sidewalls) 및 상기 등록 코너를 정확하게 위치시키는 단계;
    b. 핀 가이드를 리테이너로 느슨하게 삽입하는 단계;
    c. 적어도 대각선으로 인접한 코너의 측벽 내 바이어스 요소(bias elements)를 하나의 코너로 삽입하고, 상기 핀 가이드 및 상기 등록 코너를 바이어싱(biasing)하는 단계.
    
15. 제 14항에 있어서,
    둘 이상의 코너에 바이어스 요소를 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 시험 장치를 사용하기 위해 유사 코너를 가지며 핀 가이드 플레이트를 수용하도록 사이즈가 조절된 리테이너 플레이트 내 코너를 가지는 핀 가이드 플레이트를 정확하게 정렬하는 방법.
    
16. 제 14항에 있어서,
    등록 코너를 제외한 모든 코너에 바이어스 요소를 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 시험 장치를 사용하기 위해 유사 코너를 가지며 핀 가이드 플레이트를 수용하도록 사이즈가 조절된 리테이너 플레이트 내 코너를 가지는 핀 가이드 플레이트를 정확하게 정렬하는 방법.
    
17. 다음을 포함하는, 집적 회로 테스터 내 테스트 핀의 정밀 정렬을 위한 정렬 시스템:
    가이드 플레이트가 바이어스 힘 하에서 등록 코너의 메이팅(mating)에 의해 리테이너에 정밀하게 등록되도록,
    a. 둘 이상의 코너를 가지는 핀 가이드 플레이트; 상기 코너 중 하나는 등록 코너, 다른 것은 드리븐 코너(driven corner)가 되고, 상기 코너들은 거기서부터 연장되는 측벽을 가진다
    b. 상기 가이드 플레이트를 수용하기 위한 리테이너 플레이트; 리테이너는 상기 가이드 플레이트를 수용하기 위해 사이즈가 조절된 간극 및 둘 이상의 코너를 가지며, 상기 리테이너는 상기 코너들과 이격되어 연장된 측벽을 가지고, 상기 코너들 중 하나는 등록 코너가 되며, 상기 가이드 플레이트와 함께 상기 테스트 핀을 위한 정밀 위치를 구획하고, 상기 코너들 중 다른 것은 드라이빙 코너(driving corner)가 된다
    c. 그 안에 홈들을 포함하는 상기 드라이빙 코너의 상기 측벽;
    d. 홈들을 포함하는 상기 가이드 플레이트의 상기 드리븐 코너의 상기 측벽;
    e. 상기 드리븐 코너로부터 상기 리테이너 플레이트의 등록 코너로의 상기 핀 가이드 플레이트의 바이어싱을 위해 드라이빙 및 드리븐 홈에 장착된 탄성 소재.
    
18. 제 17항에 있어서,
    상기 핀 가이드 플레이트의 코너가 그 안에 삽입될 때 접촉이 측벽 사이에서 발생하도록, 상기 드리븐 코너의 반경(radius)이 확대되는 것을 특징으로 하는 집적 회로 테스터 내 테스트 핀의 정밀 정렬을 위한 정렬 시스템.
    
19. 제 17항에 있어서,
    상기 핀 가이드 플레이트의 코너가 그 안에 삽입될 때 접촉이 측벽 사이에서 발생하도록, 상기 드라이빙 코너의 반경이 감소하는 것을 특징으로 하는 집적 회로 테스터 내 테스트 핀의 정밀 정렬을 위한 정렬 시스템.
    
20. 제 17항에 있어서,
    상기 탄성 소재는 상기 홈에서 적어도 부분적으로 수용되는 직경을 갖는 원통형 요소(cylindrical elements)로 형성되는 것을 특징으로 하는 집적 회로 테스터 내 테스트 핀의 정밀 정렬을 위한 정렬 시스템.

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