KR20030029797A

KR20030029797A - 무선 통신 장치용 테스트 시스템

Info

Publication number: KR20030029797A
Application number: KR10-2003-7001281A
Authority: KR
Inventors: 구앙 후아 후앙; 그레고리 밤벡
Original assignee: 에이치 이 아이, 인코포레이티드
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2003-04-16
Also published as: US6798223B2; WO2002010783A2; AU2001280869A1; ATE491159T1; CN1449498A; EP1307751B1; TW557446B; EP1307751A2; CN1222775C; US20020011856A1; WO2002010783A3; JP2004505281A; WO2002010783A8

Abstract

휴대폰과 페이져와 같은 무선 통신 장치는 다중층 전자 부품을 포함한다. 이러한 다중층 전자 부품의 종래의 테스트 방법은 느리고 소비적일 뿐만 아니라 때로는 부품이 통상의 회로 조작을 교란시킬 수 있는 여분의 접지 접촉점을 포함하는 것을 필요로 한다. 따라서 본 발명자는 새로은 테스트 프로브 및 관련된 장치와 이러한 전자 부품을 테스트 하는 방법을 고안하였다. 하나의 새로운 프로브 구조는 저자 부품의 신호 포트 트레이스(611)에 접촉하기 위한 적어도 하나의 신호 접촉 표면(122) 및 전자 부품의 접지 패드(614)에 접촉하기 위한 적어도 하나의 접지 접촉 표면(166.2)를 포함한다. 다른 예에서는, 접지 프로브(160)는 접촉 표면(166.2) 및 신호 포트 트레이스(611)의 부분으로 오버행 되는 비접촉 표면(166.1)을 포함하여, 원하는 특성의 임피던스를 형성한다. 이러한 및 다른 제시되는 프로브 구조는 전자 부품의 보다 바르고 저렴한 테스트를 촉진한다.

Description

무선 통신 장치용 테스트 시스템 {Test Systems for Wireless-Communications Devices}

휴대전화 및 페이져와 같이 인기가 높아지고 있는 무선 통신 장치에 있어서 연방 정부가 이러한 장치에 대해서 할당한 방송 주파수의 제한된 범위에 대해서 많은 요구가 있어왔다. 따라서, 연방 정부는 이 범위를 보다 높은 주파수를 포함하도록 확장시켰다. 예를 들어, 이들 장치에 대한 범위는 현재 27∼32 기가 헤르쯔 범위의 주파수를 포함한다.(기가 헤르쯔는 분당 10억 사이클(cycle) 또는 진동(oscillation)이다.)

다음으로 통신 장치의 제조사는 이렇게 보다 높은 주파수에서 작동하는 장치를 제공하고 있거나 제공할 예정이다. 이러한 장치의 중심에는 다층 전자 부품이 존재하여, 집적 회로칩, 칩 캐리어, 및 주 회로 보드 등을 포함한다. 칩은 더 크고 견고한 칩 캐리어에 납땜된다. 칩 캐리어의 다른 쪽은 주 회로 보드로 납땜되어 칩 캐리어는 칩과 주 회로 보드 사이에 위치하게 된다. 마더보드(motherboard)로 알려진 주 회로 보드는 칩 캐리어의 표면과 내부에서 도선(conductor)을 통하여 칩과 전기적으로 연결되는 회로를 포함한다.

이러한 다중층 전자 부품을 제조하는데 있어서 중요한 측면은 전기적으로 가능한 출력(capablities)을 테스트하는 것이다. 종래의 테스트 과정은 칩과 칩 캐리어가 설치된 마더보드를 테스트한다. 이 테스트 방법은 통상적으로 수동으로 행해지므로, 테스트 신호를 마더보드의 입력하도록 적용하는 것 뿐만 아니라, 출력 신호를 출력지점에서 측정하기 위해서 테스트 프로브 사용을 수반한다. 출력지점에서 테스트 프로브로 결합된 넷트웍 분석기는 출력신호가 허용 가능한 것인지 아닌지를 보여준다. 허용 가능하지 않은 부품들은 칩, 칩 케리어 또는 마더보더를 재사용하기 위해 재활용하는 것이 어려워 일반적으로 폐기된다.

고주파 전자 부품을 테스트하는데 적당한 것으로 취급되는 테스트 프로브의 종래 형태는 접지-신호-접지(GSG) 신호 또는 이중 신호-포트 프로브이다. 이 프로브 형태는 두개의 접지된 프로브 팁(grounded probe tip) 사이에 존재하는 각각의 신호 프로브 팁(signal probe tip)을 대체하여, 테스트 동안 상기 신호 프로브 팁을 전기적으로 차폐한다. 접지 및 신호 팁의 말단, 즉 테스트 동안 장치에 접촉되는 말단들은 구조가 실질적으로 동일하여, 각각은 테스트 동안 장치의 전도성 부분에 정확하게 위치하도록 작용하는 오버행된 말단이다. 이러한 형태의 프로브의 일예가 GGB 인더스트리의 PICOPROBE 브랜드 테스트 프로브이다. (PICOBROBE는 GGB의 상표명이다.) 다른 예가 미국특허 제5,565,788호에 나타난다.

종래의 테스트 프로브 및 테스트 방법의 고주파 적용에서 본 발명자는 적어도 두개의 문제점을 발견하였다. 첫번째 문제점은 적당한 프로브 조작이 마더보드 부품과 같은 테스트되는 장치가 테스트되는 각 신호 포트와 별개로 적어도 두개의 접지 패드(ground pad) 또는 접촉점을 포함하는 것이 필요하다는 것이다. 접지 접촉점은 접지 프로브 팁이 신호 프로브 팁의 측면에서 테스트 동안 전기적 간섭으로부터 프로브를 차단하는 것을 보장한다. 그러나, 높은 주파수에서는 이러한 인접 접지 패드는 장치의 정상적인 작동을 방해하는 기생 공진(parasitic resonance)를 발생하게 할 수 있다.

두번째 문제점은 종래 테스트 방법은 완성된 마더보더 부품만을, 즉 칩 및 칩 캐리어가 설치된 마더보더만을 테스트 한다는 것이다. 마더보더로부터 칩 캐리어를 분리하는 것이 어렵기 때문에 결점이 있는 마더보더 부품은 폐기되어, 제조비용을 높이게 된다.

따라서 고주파 전자 부품에 대한 개선된 테스트 프로브 및 테스트 방법이 요구된다.

본 발명은 2000년 6월 28일 출원된 미국 임시 출원 60/221,550 및 2000년 11월 29일 출원된 미국 특허출원 09/725,646호의 계속출원이다. 상기 양 출원은 본원발명에서 참조적으로 결합된다.

본 발명은 고주파 장치용 테스트 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 장치용 테스트 프로브(test probe)에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 개념에 부함하는 고주파 테스트 헤드(100)의 저면 투시도,

도 2는 도 1의 예시적인 테스트 헤드(100)의 평면 투시도,

도 3은 테스트 헤드(100)의 요소인 프로브-지지 구조(110)의 평면 투시도,

도 4는 테스트 헤드(100)의 다른 요소인 앞 플레이트(117)의 후면 투시도,

도 5a는 테스트 헤드(100)의 요소인 중앙 접지 프로브(160)의 투시도,

도 5b는 5a에서 선 2-2에 따른 중앙 접지 프로브(160)의 단면도,

도 6은 예시적인 칩-캐리어 부품(600)을 포함하는 오버헤드 배열에서 테스트 헤드(100)의 투시도,

도 7은 칩-캐리어 부품(600)의 신호 포트 트레이스(611 및 612) 및 접지 패드(614)와 접촉하는 테스트 헤드(100)의 단순화된 단면도,

도 8은 예시적인 테스트 헤드(100)에 결합되는 예시적인 테스트 시스템(800)의 투시도, 및

도 9는 도 8에서 테스트 시스템(800)의 하나의 요소인 Z-축 번역기(818)의 투시도이다.

상기 및 다른 필요성에 부응하여, 본 발명자는 무선 통신 장치와 같은 고주파 전자 부품을 테스트하기 위한 새로운 테스트 프로브를 고안하였다. 새로운 테스트 프로브 구조는 전자 부품의 신호-포트 트레이스에 접촉하기 위한 적어도 하나의 신호 접촉 표면 및 전자 부품의 접지 패드에 접촉하기 위한 적어도 하나의 접지 접촉 표면을 포함하며, 상기 접지 접촉 표면은 신호 접촉 표면보다 실질적으로 크다. 다른 새로운 프로브 구조는 신호-포트 트레이스에 접촉하기 위한 적어도 하나의 신호 접촉 표면, 접지 패드에 접촉하기 위한 접촉 표면, 및 접촉된 신호-포트 트레이스 부분을 오버행(overhahg)시키기 위한 비접촉 표면을 포함하는 접촉 표면을 가지는 접지 프로브를 포함하여, 그에 의해 특징적인 임피던스를 형성한다. 다른 새로운 프로브 구조는 더 큰 접지 접촉 표면 또는 비접촉 표면과의 접지 뿐만 아니라 테스트 중인 장치로 전기 바이어스 신호를 전달하기 위한 접촉점을 포함한다.

본 발명의 다른 측면은 하나 또는 그 이상의 새로운 프로브 구조에 부응하는 장치 및 방법을 포함한다. 예시적인 장치는 칩-케리어 부품의 빠른 테스트를 실행하기 위해 하나 또는 그 이상의 새로운 프로브 구조를 프로그램가능한 XYZ 테이블로 설치한다. 또한 예시적인 방법은 마더보더와 같은 주 회로 보더에 부품을 설치하기에 앞서 새로운 프로브 구조를 이용하여 하나 또는 그 이상의 밀리미터-웨이브 칩-캐리어(millimeter-wave chip carrier) 부품들의 테스트를 수반한다.

이하에서, 도 1-9를 참조로하여, 본 발명의 구현예를 설명한다. 이러한 구현예는 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니며, 본 발명의 개념을 예시적으로 설명하고, 당업자가 본 발명을 실시하고 사용하는 것이 충분히 가능하도록 하기 위한 것이다. 따라서 본 발명을 불명료하게 하는 것을 피하기 위해서, 당업자에게 알려진 정도의 정보를 생략할 수 있다.

저면 투시도인 도 1은 본 발명의 개념에 부응하는 예시적인 고주파 테스트헤드(100)을 나타낸다. 테스트 헤드(100)은 프로브 지지 구조(110), 우측 및 좌측 신호 프로브(120, 130), 정면 및 후면 DC 프로브(140, 150) 및 중앙 접지 프로브(160)를 포함한다. 프로브-지지 구조(110)는 고정된 공간 간격으로 고정되어 고주파 칩-캐리어 부품(미도시)의 입력-출력 배열에 대응하는 프로브(120-160)을 고정한다. 좌측 및 우측 신호 프로브(120, 130)는 각각 동축 커플링(122, 132), 및 신호 프로브 팁(124, 134)를 포함한다. 정면 DC 프로브 (140)으 각각의 DC 바이어스 피드(144.1, 144.2, 142.3)에 결합되는 정면 DC 프로브 팁(142.1, 142.2, 142.3)을 포함하며, 후면 DC 프로브(150)는 각각의 후면 DC 바이어스 피드(154.1, 154.2, 154.3)에 결합되는 후면 DC 프로브 팁(152.1, 152.2, 152.3)을 포함한다. 중앙 접지 프로브(160)는 접지 오프셋(또는 비접촉) 표면(166.1) 및 접지 접촉(166.2)를 포함한다.

보다 상세하게는, 프로브 팁(124, 134) 및 DC 프로브(140, 150)로부터 전기적으로 절연되는 프로ㅡ지지 구조(110)는 좌측부 및 우측부(112, 116), 중앙부(114), 및 정면 플레이트(117)을 포함한다. 좌측 신호 프로브(120)를 지지하는 좌측부(112)는 바닥면(112.1) 및 튜닝 컨덕터(tuning conductor: 112.2)를 포함하고, 우측 신호 프로브(130)를 지지하는 우측부(116)는 바닥면(116.1) 및 튜닝 컨덕터(116.2)를 포함한다. 바닥면(112.1)은 튜닝 컨덕터(112.2)용 횡단 관통홀(transverse through-hole: 112.14)을 통하여 링크되는 노치(112.11, 112.12) 및 구멍(112.13)을 포함한다. 동일하게, 바닥면(116.1)은 튜닝 컨덕터(116.2)용 횡단 관통홀(transverse through-hole: 116.14)을 통하여 링크되는 노치(116.11, 116.12) 및 구멍(116.13)을 포함한다.

테스트 헤드(100)의 평면 투시도인 도 2는 중앙부(114)가 접지 프로브(160)에 직접 접촉하는 중앙공(central bore: 114.1)을 포함한다.(일부 구현예는 부분(114)으로부터 프로브(160)을 절연시킬 수 있다) 프로브(16)의 나사(154.2)는 구멍(114.1) 내에서 프로브(160)의 회전을 촉진시키며, 멈춤나사(114.3)는 구조(110)의 중앙부(114) 내의 접지 프로브(160)의 수직 및 각형 부분을 고정한다. 또한, 멈춤나사(114.3)는 접지 프로브(160)를 다른 특징적 임피던스를 구비하거나 또는 테스트시 다른 장치용를 위한 같은 특징적 임피던스를 구비한 다른 접지 프로브로 교체하는 것을 허용한다.(구멍(114.4, 114.5)은 테스트헤드를 도 6 및 7에서 나타난 실행 부품으로 설치하는데 사용된다)

프로브-지지 구조의 평면 투시도인 도 3은, 중앙부(114)가 정면 플레이트(117) 및 후면 플레이트(118)(도 2에 도시)의 각각의 내부 표면에 대면하는 정면 및 후면 표면(114.6, 114.7)을 추가로 포함함을 보여준다.

도 4는 후면 플레이트(118)에 구조적으로 동일한 정면 플레이트(117)의 투시도를 나타낸다. 정면 플레이트(117)는 평행 그루브(parallel groove: 117.4, 117.5, 117.6) 뿐만 아니라 각각의 협폭부(narrow section), 광폭부(broad section) 및 중간부(intermediate section)를 포함한다. 협폭부(117.1)는 45도 경사각으로 끝난다. 중간부(117.2)는 구멍(117.21, 117.22)를 포함하며, 세폭부(117.1)로부터 광폭부(117.3)으로 45도 각도로 넓어진다. 그루브(117.4, 117.5, 117.6)은 정면 표면(114.6)의 그것에 대응된다. 정면 DC 바이어스피드(144.1, 144.2, 144.3)은 각각 그루브(114.71, 114.72, 114.73) 및 그루브(117.4, 117.5, 117.6) 사이에 끼도록 위치한다. 유사하게, 후면 DC 바이어스 피드(154.1, 154.2, 154.3)은 각각 후면 표면(114.7)의 그루브(114.71, 114.72, 114.73) 사이에 끼어 위치하며, 후면 플레이트(118)(도 2에서)에 존재하는 그루브(미도시)에 대응한다.

도 5a 및 5b는 각각 중앙 접지 프로브(160)의 투시도 및 단면도를 나타낸다. 접지 프로브(160)는 예를 들어 0.125인치(3.17 밀리미터)의 실질적으로 균일한 직경을 가지는 전도성 원통형 축(162)를 포함한다. 축(162)은 상반부(164) 및 하반부(166)를 포함한다. 상반부(164)는 중앙 축 구멍(164.1) 및 나사(164.2)를 포함한다. 나사(164.2)는 프로브(100)의 다른 부분에 비하여 프로브(160)의 각 배향(angular orientation)을 고정시킬수 있게 한다. 예시적인 구현예에서, 축 구멍(164.1)은 0.10 인치(2.5 밀리미터)의 적절한 직경과, 0.20 인치(7.88 밀리미터)의 적절한 깊이를 가진다. 하반부(166)는 접지 오프셋 표면(166.1) 및 접지 접촉 표면(166.2)를 포함한다. 예시적인 구현예에서 접지 접촉 표면(166.2)은 약 0.0045 인치(0.114 밀리미터)의 예시적인 깊이, 약 0.082인치(2.08 밀리미터)의 예시적인 길이 및 약 0.048인치(1.22 밀리미터)의 예시적인 폭을 가지는 직사각형 고체이다.

접지 접촉 표면(166.2)이 테스트 되는 장치의 접지 접촉물에 접촉하고, 인접하는 신호 포트를 가질때, 테스트 중인 장치의 인접하는 신호 포트 트레이스의 하나 또는 그 이상의 부분 위에 오버행(overhang)된다. 인접하는 신호 트레이스의 폭과 연관하여 표면(166.1)과 표면(166.2) 사이의 적절한 오프셋을 고려하면, 이러한배치는 바람직한 특성의 임피던스를 확립한다. 예를 들어, 약 18 밀(0.457 밀리미터)의 트레이스폭을 가진 약 4.3 밀(0.144 밀리미터)의 오프셋은 50 옴의 공칭 특성 임피던스(nominal characteristic impedance)를 형성한다.

예시적인 구현예는 알루미늄 6061-T6으로부터 프로브-지지 구조를 가공하고, 이것을 0.0002 인치 두께의 니켈 위에 0.00001 인치 두께, 24 캐럿의 금으로 도금하여 마무리한다. 정면 및 후면 플레이트(117, 118), 및 접지 프로브(160)도 유사하게 제조된다.

도 6은 예시적은 어떻게 테스트 헤드(100)가 예시적인 고주파 칩-캐리어 부품(또는 표면-실장 패키지)을 보증하도록 의도되었는가를 보여준다. 칩-캐리어 부품(600)은 칩-캐리어 기판(610) 및 집적화된 회로 칩(620)을 포함한다. 비록 도시되지는 않았으나, 예시적인 구현예는 리드 또는 보호용 커버를 구비한 칩(620)을 구비한다.

보다 상세하게, 칩-캐리어 기판(610)은 두개의 고주파 신호 포트 트레이스 또는 접초점(611, 612), 중앙 접지 패드(614), 및 저주파수 또는 직류(DC) 바이어스 패드(617, 618)을 포함한다. 본 실시예에서 직사각형 형태를 가지고 있는 신호-포트 트레이스(611, 612)는 서로 직접적으로 반대편에 위치한다. 예시적인 직사각형 또는 주변 윤관을 가지는 중앙 접지 패드(614)는 신호-포트 트레이스(611, 612) 사이 뿐만 아니라 DC 바이어스 패드(617, 618) 사이에 중앙으로 위치한다. DC 바이어스 패드(617)는 캐리어(610)의 한쪽면에서 세개의 패드(617.1, 617.2, 617.3)의 동일직선상 배열을 포함하며, DC 바이어스 패드(618)는 세개의 패드(618.1, 618.2,618.3)의 동일직선상 배열을 포함한다.

도 6은 테스트 헤드(100)의 다양한 부분이 칩-캐리어 부품(600)의 부분과 일렬로 배열되는 것을 보여준다. 특히, 좌측 및 우측 신호 프로브 팁(124, 134)은 각각의 신호 포트 트레이스(611, 612)에 접촉하도록 배열되고, 정면(및 후면) DC 바이어스 프로브 팁(142.1, 142.2, 142.3)은 DC 바이어스 패드(617.1, 617.2, 617.3)에 접촉하도록 배열되며, 중앙 접지 프로브(160)는 중앙 접지 패드(614)에 접촉하도록 배열된다.(도면은 비록 예시적인 구현예에서 의도되었으나, 후면 DC 바이어스 프로브 팁(152.1, 162.2, 152.3)과 DC 바이어스 패드(618.1, 618.2, 618.3)의 배열을 명확하게 나타내지 않는다. 또한 예시적인 구현예에서 접지 접촉점(166.2)가 정확하게 패드(614)에 일치하는 것으로 의도된다)

도 7은 신호 포트 트레이스(611, 612) 및 접지 패드(614)와 각각 접촉한 좌측 및 우측 신호 프로브(120, 130), 및 테스트 헤드(100)의 접지 프로브(160)의 단순화된 단면을 나타낸다. 주목할만하게, 접지 접촉점(166.2)이 접지 패드(614)와 접촉할 때, 접지 오프셋 표면(166.1)의 좌측부 및 우측부는 신호 포트 트레이스(611, 612)의 각각의 부분에 오버행된다. 접지 접촉점(166.2)의 적절한 깊이(또는 높이)를 고려할때(오프셋 표면(166.1) 및 신호 포트 트레이스(611, 612) 사이의 거리를 결정하는), 이러한 배열은 접지 표면 및 신호 포트 트레이스 사이의 요구되는 특징적 임피던스를 결정한다. 예를 들어, 0.0043 인치(0.114 밀리미터)의 깊이는 50 옴의 특징적 임피턴스를 결정한다. 접지 프로브를 다른 것으로 교체하는 것에 의해 테스트 헤드를 다른 특징적 임피던스 및/또는 다른 접촉 분포, 형태 및/또는 공간을 가지는 전자 부품 용으로 재구성할 수 있다.

다른 구현예는 임피던스 매칭을 달성하는 대안적인 접지 프로브 디멘젼 및 구조를 구비한다. 예를 들어, 일부 실시예에서는 접지 접촉점(166.2)을 두개 또는 그 이상의 접지 접촉점의 세트로 구비한다. 이러한 구현예의 변형은 접지 점촉점을 반구 또는 원뿔형으로 형성한다. 다른 구현예는 칩-캐리어 부품(600)에 있어서 테스트 헤드(100)의 충격을 완화하깅 위해서 프로브 팁(124, 134)에 유사한 형태의 각진 핑거(angled finger) 세트로서 접지 접촉점을 구비한다. 또 다른 구현예는 접지 프로브의 부드러운 랜딩(landing)을 촉진하기 위해서 스프링 부재와 같은 하나 또는 그 이상의 탄력성있는 전도성 또는 비전도성 구조를 딱딱하거나 또는 탄력성 있는 접촉점과 결합시킬 수 있다.

추가적으로, 일부 구현예는 접지 프로브에서 다양한 오프셋 표면 대 접촉 표면 거리를 구비한다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 접지 접촉 표면은 원통형 또는 직사각형 접지 슬리브(sleeve) 내에서의 축 삽입물(axial insert)의 일부이다. 접지 슬리브는 오프셋 표면으로 작용하는 말단 면과 오프셋 표면과 접촉 표면 사잉의 거리를 고정하고 셋팅하여 프로브의 특징적 임피던스를 결정하도록 하는, 슬리브 내의 축 삽입 슬라이드를 포함한다. 다른 보다 복잡한 미세한 튜닝 메카니즘이 이러한 다양한 메카니즘으로 실행가능하다. 실제로, 자동화된 조정 메카니즘 및 적당한 피드백 전자장치를 사용하여, 자동화된 테스트 시스템을 사용한 대량 제조 환경에서 프로브의 특징적 임피던스를 테스트 중인 각 장치로 동적으로 매칭하는 것을 실행할 수 있다.

도 8은 예시적인 테스트 헤드(100)에 결합하는 예시적인 테스트 시스템(800)을 나타낸다. 테스트 헤드(100)에 더하여, 시스템(800)은 프로그램 가능한 XYZ 테이블(810) 및 넷트웍 분석기(820)을 포함한다. XYZ 테이블(810)은 X축 번역기(812), Y축 번역기(814), 기판 홀더(816) 및 Z축 번역기(818)을 포함한다. X축 번역기(812)는 X축 디멘젼(840)을 따라서 Z축 번역기(818)를 이동시키며, Y축 번역기(814)는 X축 디멘젼에 직각인 Y축 디멘젼(842)를 따라서 하나 또는 그 이상의 예시적인 칩-캐리어 부품(600)을 고정하는 기판 홀더(816)을 이동시킨다. 테스트 헤드(100)의 DC 바이어스 피드로 결합되는 바이어스 회로(818.1)을 포함하는 Z축 번역기(818)는 X 및 Y축에 수직인 Z축 디멘젼(844)를 따라서 테스트 헤드를 이동시켜, 그 프로브 팁을 기판 홀더(816) 상의 각각의 칩-캐리어 부품(600)과 결합시킨다. 넷트웍 분석기(820)는 넷트웍 분석기 포트(822, 824)를 포함한다.

예시적인 조작에서, 프로그램된 컴퓨터 콘트롤러(미도시)는 XYZ 테이블(810)을 X축 및 Y축 번역기(812, 814)를 이용해서 조절하여, Z축 번역기(818), 보다 정확하게는 테스트 헤드(100)을 기판 홀더(816) 상에 칩-캐리어 부품 중 하나에 일렬로 배열시킨다. 이러한 이차원적 배열을 달성한 후, 콘트롤러는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 Z축 번역기(818)가 테스트 헤드(100), 특히 신호 프로ㅡ 팁(124, 134)가 각각의 신호 포트 트레이스(611, 612)와 접촉하도록 하고, 정면 및 후면 DC 프로브 팁(142, 152)이 각각의 DC 바이어스 패드(617, 618)과 접촉하도록 하며, 중앙 프로브(160)가 중앙 접지 패드(614)와 접촉하도록 작동한다.

다른 실시예는 Z 디멘젼에서 테스테 헤드의 움직임을 테스트 헤드에 대하여정해진 멈춤점을 정하는 것에 의해 제어한다. 다른 구현예는 테스트 헤드의 아래로의 움직임에 대한 멈춤 신호로서 바이어스 회로를 통한 전기 회로의 감지된 흐름을 사용한다. 다른 구현예는 테스트 헤드 부근에 설치되는 노즐을 통하여 기판 또는 기판 홀더로 기체를 강제하며, 테스트 헤드가 아랫발향으로 움직임에 따라 등압을 감지하고, 상기 등압이 어느 정도의 문턱 전압을 초과할 때, 움직임을 정지시킬 수 있다. 다른 구현예에서는 광확적 제어 방법을 사용할 수 있다.

접지 프로브(160)과 접지 패드(614)의 접촉과 같이 하나 또는 그 이상의 프로브의 접촉은 DC 바이어스 회로(818a)용 전기 배선을 완성하여, DC 프로브(140, 150)을 통하여 바이어스 패드(617, 618)까지 적절한 DC 바이어스 전압을 적용한다. 제어 소프트는 바이어스 피드를 통한 전류 흐름을 감지하여, 정상상태를 확립하기 위한 정해진 시간동안, 예를 들어 10초간 지연된다. 일단 정상상태가 확립되면, 제어 소프트웨어는 넷트웍 분석기를 출력 테스트 시그날로 연결하며, 예를 들어 27-32 기가 헤르쯔 범위에서 포트(822)로부터 좌측 신호 프로브(120)을 통하여 칩-캐리어 부품(600)의 신호-포트 트레이스(611)로 연결한다.

부품(600)은 신호-포트 트레이스(612) 및 좌측 신호 프로브(130)을 통하여 넷트웍 분석기 포트(824)로 신호를 출력한다. 넷트웍 분석기(820)은 하나 또는 그 이상의 전기적 신호(예를 들어, S 파라메터, 전력, 지연 등)를 측정하여, 측정된 하나 또는 그 이상의 물품을 허용 기준과 비교하여, 테스트 결과를 칩-캐리어 부품에 대한 부품 식별자를 따라서 테스트 결과를 기록하여 부품의 통과여부를 나타낸다. 다음으로, 콘트롤러는 칩-캐링로부터 테스트 해드를 해방시키도록 Z축 번역기를 작동시키고, X축 및 Y축 번역기가 테스트 헤드를 다음 테스트용 칩-캐리어 부품과 배열하도록 작동시킨다. 테스트를 통과한 부품들은 종래의 설치 과정을 통하여 마더보드 또는 다른 회로장치에 실장되는 반면 불합격품은 폐기되거나 재활용된다.

도 9는 바이어서 회로(818.1)이 없는 예시적인 Z축 번역기(818)의 투시도를 나타낸다. 번역기(818)은 확장되거나 활성화된 위치에서 보여지는 스프링-바이어스화된 수직 활성 부품(900)을 포함한다. 부품(900)은 테이블-실장 브래킷(910), 액추에이터 브래킷(920), 액추에이터(930), 테스트-헤드 브래킷(940), 및 바이어스 스프링(950)을 포함한다.

부품(900)을 Y축 번역기(814)에 고정하는데 사용되는 테이블-실장 브래킷(910)은 액추에이터 브래킷(920)의 좌측 및 우측 줄기(stem) 부분(922.1, 922.2)으로 고정된다. 역 "L" 형태의 액추에이터 브래킷(920)은 낮은 줄기 부분(922) 및 상단부(924)를 포함한다. 줄기 부분(922)는 좌측 및 우측 부분(922.1, 922.2) 사이에 중앙 슬롯(922.3)을 포함한다. 액추에이터(930)의 하나의 말단은 상단부(924)로 고정된다. 다양하게 수압, 공기압 또는 전기로 작동하는 액추에이터(930)는 테스트 헤드 실장 브래킷(940)으로 실장되는 로드(932)를 포함한다. 테스트 헤드 브래킷(940)은 "T"자형이고, 상단부(942) 및 하단부(944)를 포함한다. 상단부(942)는 중앙 슬럿(922.3)과 미끄러짐 가능하도록 결합한다. 하단부(944)는 좌측 및 우측 말단부(944.2, 944.3)을 한정하는 슬롯(944.1)을 포함한다. 슬롯(944.1)은 테스트 헤드(100)의 정면 및 후면 DC 바이어스 피드(144, 154)를 수용하며, 좌측 및 우측 말단부(944.2, 944.3)은 구멍(114.4, 114.3)(도 2에 도시)을 사용하여 테스트 헤드(100)으로 고정된다. 액추에이터 브래킷(920)의 하단부(944) 및 상단부(924) 사이에 결합되는 바이어스 스프링(950)은 액추에이터를 해방된 위치로, 다시 말하면 기판 홀더(816)(도 8에서)으로부터 멀어지도록 한다.

본 발명자들은 신규한 테스트 프로브 및 무선 통신 장치와 같은 고주파 전자 장치를 테스트하기 위한 관련된 장치 및 방법을 제공하였다. 하나의 새로운 프로브 구조는 전자 부품의 신호 포트 트레이스를 접촉하기 위한 적어도 하나의 신호 접촉 표면과, 전자 부품의 접지 패드를 실질적으로 신호 접촉 표면보다 큰 접지 접촉 표면에 접촉시키기 위한 적어도 하나의 접지 접촉 표면을 포함한다. 다른 새로운 프로브 구조는 접촉된 신호 포트 트레이스 부분에 덮이기 위한 비첩촉 접지 표면을 포함하여 특징적 임피던스를 결정한다. 또다른 실시예는 테스트 중인 장치로 전기 바이어스 신호를 연락하기 위한 컨덕터를 포함한다.

상기에서 설명된 구현예는 단지 본원발명이 다양한 방법으로 실행될 수 있다는 것을 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위를 제약하기 위한 것은 아니다. 본 발명의 개념을 실행하거나 이행시키는 모든 방법을 포함하는 본 발명의 실질적인 범위는 하기 첨부되는 청구범위 및 그 균등물에 의해서 정의된다.

Claims

둘 또는 그 이상의 접촉 영역을 포함하는 고주파 장치용 테스트 프로브로서,

장치의 접촉 영역중 하나에 접촉하기 위한 접촉 표면 영역을 가지는 적어도 하나의 신호 프로브 팁; 및

전기 회로의 접촉 영역의 다른 하나로 접촉하기 위한 하나의 신호 프로브 팁의 접촉 표면 영역보다 실질적으로 큰 표면 영역을 포함하는 접지 접촉 표면을 가지는 접지 프로브를 포함하는 테스트 프로브.
제 1항에 있어서, 상기 접지 접촉 표면의 접촉 표면 영역이 신호 프로브 팁의 접촉 표면 영역보다 적어도 10배는 큰 것을 특징으로 하는 테스트 프로브.
제 2항에 있어서, 상기 접지 접촉 표면이 둘 또는 그 이상의 비연속하는 접촉 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 프로브.
제 2항에 있어서, 상기 접지 접촉 표면이 연속 접촉 표면으로 이루어지는 것을 특징으로 테스트 프로브.
제 1항에 있어서, 접지 프로브의 접촉 표면이 상기 장치의 접촉 영역의 다른 것과 접촉했을때, 상기 접지 프로브가 접촉표면과 실질적으로 평행하며, 공칭 특성임피던스(nominal characteristic impedence)를 정의하도록 접지 프로브의 접촉 표면으로부터 이격된 것을 특징으로 하는 테스트 프로브.
제 1항에 있어서, 신호 프로브 팁으로 결합되는 동축 커넥터(coaxial connector)를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 프로브.
제 1항에 있어서, 상기 장치는 DC 바이어스 입력을 받기 위한 적어도 하나의 DC 접촉 영역을 포함하고, 상기 테스트 헤드가 DC 접촉 영역에 접촉하여 DC 바이어스 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 DC 바이어스 팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 프로브.
제 1항에 있어서, 상기 접지 프로브는 다른 접지 프로브와 교체 가능하도록 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는 테스트 프로브.
제 1항에 있어서, 상기 신호 프로브 팁은 작업 표면에 대하여 비직각(non-right angle)을 정의하는 팁 축을 가지는 것을 특징으로 하는 테스트 프로브.
각 장치가 적어도 하나의 신호 포트, 적어도 하나의 접지 패드 및 적어도 하나의 DC 입력-출력 패드를 포함하는, 둘 또는 그이상의 전자파 장치를 테스트 하는 장치로서,

둘 또는 그 이상의 전자파 장치를 지지하기 위한 작업 표면;

제 1 전자파 장치의 신호 포트에 접촉하기 위한 접촉 표면 영역을 가지는 적어도 하나의 신호 프로브 팁, 및 제 1 전자파 장치의 접지 패드에 접촉하기 위한, 신호 프로브 팁의 접촉 표면 영역보다 실질적으로 큰 접촉 표면 영역을 가지는 접지 접촉 표면을 포함하는 제 1 접지 프로브를 포함하는 테스트 헤드; 및

작업 표면 상의 각각의 전자파 장치와 테스트 헤드가 일렬이 되도록 연속적으로 움직이도록 하여, 신호 프로브 팁을 각 전자파 장치의 신호 포트와 접촉하도록 하고, 제 1 접지프로브의 접촉 표면을 각 전자파 장치의 접지 패드와 접촉하도록 하는 프로그램 가능한 수단을 포함하는 장치.
제 10항에 있어서, 상기 테스트 헤드는 제 1 전자파 장치의 DC-입력-출력 패드에 접촉하기 위한 적어도 하나의 DC 프로브를 추가로 포함하고, 상기 테스트 장치는 DC 프로브 팁으로 결합되는 DC 바이어스 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 장치.
제 10항에 있어서, 제 1 접지 프로브는 제 1 접지 프로브와 다른 제 2 접촉 표면 영역을 가지는 제 2 접지 프로브와 교체될 수 있도록 제거가능한 것을 특징으로 하는 테스트 장치.
제 10항에 있어서, 상기 신호 프로브 팁은 작업 표면에 대해서 비직각을 정의하는 팁 축을 가지는 것을 특징으로 하는 테스트 장치.
제 1 및 제 2 신호 프로브 팁; 및

제 1 및 제 2 프로브 팁 사이의 단일 접지 구조를 포함하는 테스트 프로브.
제 14 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 신호 프로브 팁이 각각 제 1 및 제 2 접촉 영역을 가지고, 상기 접지 구조가 상기 제 1 및 제 2 접촉 영역 중 적어도 하나 보다 큰 접지 접촉 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 프로브.
제 14항에 있어서, 상기 접지 구조가 접지 접촉 표면과, 접지 접촉 표면에 실질적으로 평행하고, 접촉 표면으로부터 오프셋된 비접촉 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 프로브.
각 장치가 적어도 하나의 신호 포트, 적어도 하나의 접지 패드 및 적어도 하나의 DC 입력-출력 패드를 포함하는 전자파 또는 고주파 장치를 테스트 하는 방법으로서,

접촉 표면 영역을 가지는 적어도 하나의 신호 프로브 팁과 신호 프로브 팁의 접촉 표면 영역보다 실질적으로 큰 접지 접촉 표면 영역을 가지는 제 1 접지 접촉 표면을 가지는 제 1 접지 프로브를 포함하는 테스트 헤드를 구비하는 단계; 및

신호 프로브 팁을 제 1 장치의 신호 포트과 접촉시키고, 제 1 접지 접촉 표면을 제 1 장치의 접지 패드과 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
제 17항에 있어서, 신호 프로브 팁을 제 1 장치의 신호 포트과 접촉시킨 후, 신호 프로브 팁을 통하여 전달되는 전기 신호를 측정 또는 분석하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제 18항에 있어서,

상기 전기 순호의 측정 또는 분석에 기초하여 상기 제 1 장치가 허용가능한지 또는 허용가능하지 않은지를 결정하는 단계;

신호 프로브 팁을 제 2 장치의 신호 포트와 접촉하도록 하고, 제 1 접지 프로브의 접촉 표면을 제 2 장치의 접지 패드와 접촉하도록 이동시키는 단계;

신호 프로브 팁과 제 2 장치의 신호 포트를 접촉시킨 후, 신호 프로브 팁을 통하여 전달된 전기 신호를 측정 또는 분석하는 단계; 및

전기 신호의 측정 또는 분석에 기초하여 상기 제 2 장치가 허용가능한지 허용가능하지 않은지 여부를 결정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
고주파 전자 부품 및 회로 보드를 포함하는 장치를 제조하는 방법으로서,

접촉 표면 영역을 가지는 적어도 하나의 신호 프로브 팁, 및 상기 신호 프로브 팁의 접촉 표면 영역보다 실질적으로 큰 접지 접촉 표면 영역을 가지는 접지 접촉 표면을 가지는 제 1 접지 프로브를 포함하는 테스트 헤드를 구비하는 단계;

상기 테스트 헤드를 사용하여 고주파 전자 부품을 테스트하는 단계; 및

테스트 후에 고주파 전자 부품을 회로 보드 상에 실장하는 단계를 포함하는 방법.
제 20항에 있어서, 고주파 전자 부품을 테스트 하는 단계가 부품에 10 기가헤르쯔보다 큰 공칭 주파수를 가지는 신호를 적용하는 단계를 포함하는 방법.
제 20항에 있어서, 고주파 전자 부품을 테스트하는 단계가 부품에 20 기가헤르쯔보다 큰 공칭 주파수를 가지는 신호를 적용하는 단계를 포함하는 방법.
제 20항에 있어서, 고주파 전자 부품을 실장하는 단계가 회로 보드로 부품을 표면실장하는 단계를 포함하는 방법.
제 20항에 있어서, 상기 회로 보드가 비인접 접지를 포함하지 않는 하나 또는 그 이상의 신호포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
적어도 제 1 및 제 2 전도 지역을 포함하는 고주파 전자부품을 포함하는 장치를 제조하는 방법으로서,

제 1 및 제 2 테스트-헤드 접촉점을 포함하는 테스트 헤드를 구비하는 단계;

제 1 테스트-헤드 접촉 및 제 1 전도 지역 사이, 및 제 2 테스트-헤드 접촉점 및 제 2 전도 지역 사이를 전기적으로 연결하는 단계;

제 1 테스트 헤드 접촉점 및 제 1 헤드 전도 지역 사이에서 전기 전달을 감지하는 단계; 및

제 1 테스트-헤드 접촉점 및 제 2 전도 지역 사이에서의 전기 전달을 감지하여 제 2 테스트-헤드 접촉점을 통하여 전자 부품으로 테스트 신호를 자동적으로 입력하는 단계를 포함하는 방법.
제 25항에 있어서, 제 1 테스트-헤드 접촉점 및 제 1 전도 지역 사이를 전기적으로 연결하는 단계가 제 1 테스트-헤드 접촉점 및 제 1 전도 지역 사이에서 DC 전류를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 26항에 있어서, 테스트 신호를 제 2 테스트-헤드 접촉점을 통하여 전자 부품으로 자동적으로 입력하는 단계가 1 기가 헤르쯔 보다 큰 주파수를 가지는 신호를 입력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 26항에 있어서, 제 2 테스트-헤드 접촉점을 통하여 전자 부품으로 테스트 신호를 자동적으로 입력하는 단계가 제 1 테스트-헤드 접촉점 및 제 1 헤드 전도 지역 사이의 전기 전달을 감지한 후 테스트 신호를 정해진 시간 동안 입력하는 단계를 포함하는 방법.
제 1 및 제 2 신호 포트를 가지며, 상기 신호 포트 상이에서 접지 패드를 가지는 표면 실장 패키지에 대해서, 적어도 제 1 신호 포트를 가지고 정해진 공칭 특성 입피던스의 전기적 결합을 형성하는 방법으로서,

신호 포트를 제 1 전기 컨덕터로 접촉시키는 단계; 및

상기 접지 패드를, 신호 포트의 주 표면으로 오버행(overhang)되어, 상기 주 표면에 실질적으로 평행인 표면을 가지는 접지 프로브와 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
제 29항에 있어서, 신포 포트의 주 표면에 오버행되는 접지 프로브의 표면이 접지 패드의 표면과 신호 포트의 주 표면에 수직인 전기장을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 전자 부품의 각각의 전도성 부분에 접촉하여, 제 1 공칭 특성 임피던스를 형성하기 위한 제 1 및 제 2 전도성 프로브를 포함하는 테스트 헤드를 구비하는 단계; 및

제 1 공칭 특성 임피던스와 다른 제 2 공칭 특성 임피던스를 형성하거나, 제 2 전자 부품 상에 전도성 부분의 다른 배열에 대하여 제 1 공칭 특성 입피던스를 형성할 수 있도록 적어도 하나의 제 1 및 제 2 전도성 프로브를 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
제 32항에 있어서, 적어도 하나의 제 1 전도성 프로브를 변화시키는 단계가 제 1 전도성 프로브를 다른 전도성 프로브와 교체하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 32항에 있어서, 상기 제 1 전도성 프로브가 접지 프로브인 것을 특징으로 하는 방법.