KR20090101474A - 검사 장치와 함께 사용하기 위한 스티프너 조립체 - Google Patents

검사 장치와 함께 사용하기 위한 스티프너 조립체

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KR20090101474A
KR20090101474A KR1020097015774A KR20097015774A KR20090101474A KR 20090101474 A KR20090101474 A KR 20090101474A KR 1020097015774 A KR1020097015774 A KR 1020097015774A KR 20097015774 A KR20097015774 A KR 20097015774A KR 20090101474 A KR20090101474 A KR 20090101474A
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card assembly
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KR1020097015774A
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에릭 디 홉스
앤드류 더블유 맥파랜드
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폼팩터, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명에서는 검사 장치와 함께 사용하기 위한 스티프너 조립체가 제공된다. 일부 실시예에 있어서, 검사 장치와 함께 사용하기 위한 스티프너 조립체는 내측 부재, 내측 부재에 대해 현저하게 떨어져 위치하도록 배치되는 외측 부재, 및 내측 부재와 외측 부재를 서로에 대해 배향시키기 위한 복수 개의 정렬 메커니즘을 포함하며, 이때 정렬 메커니즘은 내측 부재의 하부면에 인가되는 힘을 외측 부재에 전달하고 내측 부재와 외측 부재 사이에 주된 전도성 열전달 경로를 제공한다.

Description

검사 장치와 함께 사용하기 위한 스티프너 조립체{STIFFENER ASSEMBLY FOR USE WITH TESTING DEVICES}
대체로 본 발명의 실시예는 부분적으로 또는 전체적으로 완성된 반도체 장치의 검사와 관련되며, 보다 구체적으로 상기 장치를 검사하기 위한 기기와 함께 사용하는 스티프너 조립체에 관한 것이다.
집적 회로 등과 같은 반도체 기판 상에 형성되며 부분적으로 또는 전체적으로 완성된 반도체 장치를 검사할 때, 복수 개의 접점 요소가 보통 검사 대상 장치[종종 검사 중인 장치(또는 DUT)라고 함]와 접촉하게 된다. 접점 요소는 보통 사전에 결정된 검사 프로토콜에 따라 DUT 상의 단자에 전기 신호를 제공하는 검사 메커니즘과 연결되는 프로브 카드 조립체 또는 다른 유사한 장치의 일부이다.
특정 검사 프로토콜 동안 DUT의 요구되는 단자 모두와 충분하고 정확하게 접촉하기 위해, 프로브 카드 조립체 상에 배치되는 접점 요소는 DUT의 단자와 접촉해야만 하며 이들 단자와의 정렬을 유지해야만 한다. 그러나, 프로브 카드 조립체에 인가되는 다양한 힘에 의해 접점 요소의 오정렬을 유발할 수 있는 방식으로 조립체가 편향될 수 있다. 이에 따라, 프로브 카드 조립체는 일반적으로 전술한 프로브 카드 조립체의 편향을 최소화하도록 고안된 스티프닝 부재 및/또는 스티프닝 조립체를 포함한다.
일반적으로, 이러한 스티프닝 부재 또는 스티프닝 조립체는 검사하는 동안 요구되는 스티프닝 이득을 적절하게 제공하기 위해 비교적 큰 질량을 갖는다. 그러나, 이러한 검사는 종종 높은 온도, 예컨대 약 섭씨 150도까지의 고온에서 이루어지며, 이에 따라 프로브 카드 조립체가 DUT의 검사를 개시하기에 적절한 정상 상태에 도달하기 위해서는 오랜 시간이 필요하다. 그러나, 검사에 있어서 프로브 카드 조립체가 가열되기를 기다리는 동안의 이러한 지연에 의해 많은 비용이 발생하며 검사를 위한 장비의 이용 가능성이 줄어들게 된다. 또한, 스티프닝 부재 또는 스티프닝 조립체의 큰 질량은 이러한 문제를 더욱 악화시킨다.
따라서, 프로브 카드 조립체에서 사용하기 위한 개선된 스티프닝 요소가 필요하다.
본 발명의 전술한 특징 및 후술하는 다른 특징을 상세히 이해할 수 있도록 하는 방식으로, 일부가 첨부 도면에 도시되어 있는 실시예를 참고로 하여 앞서 간략하게 요약한 본 발명을 보다 구체적으로 설명할 수 있다. 그러나, 첨부된 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시예를 도시할 뿐이며, 본 발명은 동등하게 효과적인 다른 실시예를 허용할 수 있기 때문에 이들 도면이 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 간주해서는 안 된다는 점에 주의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따른 스티프너 조립체의 개략적인 평면도이다.
도 2a는 본 발명의 일부 실시예에 따른 프로브 카드 조립체의 개략적인 측면도로서, 도 1에 도시된 스티프너 조립체의 절단선(2A)에 대응하는 단면을 도시하는 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일부 실시예에 따른 프로브 카드 조립체의 개략적인 측면도로서, 도 1에 도시된 스티프너 조립체의 절단선(2B)에 대응하는 단면을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예에 따른 도 1의 스티프너 조립체의 일부의 정면 및 측면 분해도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따른 스티프너 조립체를 구비하는 프로브 카드 조립체를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예에 따라 기판을 검사하기 위한 순서도를 나타내는 도면이다.
가능하다면, 도면에서 공통되는 동일한 요소를 지칭하기 위해서 이들 도면에서는 동일한 도면부호를 사용한다. 도면에서 사용된 형상은 도시 목적을 위해 간략화된 것이며 반드시 실제 비례에 맞도록 도시된 것은 아니다.
본 발명에서는 검사 장치와 함께 사용하기 위한 스티프너 조립체가 제공된다. 일부 실시예에 있어서, 검사 장치와 함께 사용하기 위한 스티프너는 내측 부재, 이 내측 부재에 대해 현저하게 떨어져 위치하도록 배치되는 외측 부재, 및 내측 부재와 외측 부재를 서로에 대해 배향하기 위한 복수 개의 정렬 메커니즘을 포함하며, 이때 정렬 메커니즘은 내측 부재의 하부면에 인가되는 힘을 외측 부재에 전달하고 내측 부재와 외측 부재 사이에 주된 전도성 열전달 경로를 제공한다.
일부 실시예에 있어서, 검사 장치와 함께 사용하기 위한 스티프너는 현저하게 떨어져 위치하도록 배치되는 내측 부재 및 외측 부재를 포함하며, 내측 부재 및 외측 부재는 서로에 대해 이동 가능하고, 내측 부재의 하부면에 인가되는 힘을 외측 부재에 전달하며 내측 부재와 외측 부재 사이에 현저한 전도성 열전달 경로를 제공하는 복수 개의 정렬 메커니즘을 매개로 서로 연결된다.
일부 실시예에 있어서, 프로브 카드 조립체는 상부면 및 반대쪽의 하부면을 갖는 기판과 스티프너를 포함하며, 상기 스티프너는 내측 부재, 기판에 대해 이동 가능하게 연결되고 내측 부재에 대해 현저하게 떨어져 위치하도록 배치되는 외측 부재, 및 내측 부재와 외측 부재를 서로에 대해 배향하기 위한 복수 개의 정렬 메커니즘을 포함하는데, 이때 정렬 메커니즘은 내측 부재의 하부면에 인가되는 힘을 외측 부재에 전달하고 내측 부재와 외측 부재 사이에 주된 전도성 열전달 경로를 제공한다.
본 발명의 또 다른 양태에서는, 프로브 카드 조립체의 이용 방법이 제공된다. 일부 실시예에 있어서, 프로브 카드 조립체의 이용 방법은, 스티프너 조립체가 연결되어 있는 프로브 카드 조립체를 제공하는 것과, 정렬 메커니즘을 매개로 외측 부재의 소정 평면에 대해 내측 부재의 소정 평면을 조정하는 것을 포함하는데, 상기 스티프너 조립체는 현저하게 떨어져 위치하도록 배치되는 내측 부재 및 외측 부재, 그리고 서로에 대해 이동 가능한 내측 부재와 외측 부재가 함께 연결되도록 하는 복수 개의 정렬 메커니즘을 포함하며, 이때 정렬 메커니즘은 내측 부재의 하부면에 인가되는 힘을 외측 부재에 전달하고 내측 부재와 외측 부재 사이에 주된 전도성 열전달 경로를 제공한다.
본 발명은 스티프너 조립체 및 이 스티프너 조립체를 포함하는 프로브 카드 조립체를 제공한다. 또한, 스티프너 조립체 및 프로브 카드 조립체의 이용 방법이 제공된다. 상기 스티프너 조립체는 유리하게는 스티프너 조립체 구성요소들 사이의 열전달을 현저하게 감소시키면서도 프로브 카드 조립체와 함께 사용되는 기판의 스티프닝을 제공할 수 있으며, 이에 따라 검사 도중에 가열되어야만 하는 스티프너 조립체의 열량(thermal mass)을 최소화하고 스티프너 조립체가 소정 온도에 도달하도록 하기 위한 가열 시간을 단축시킨다. 일부 실시예에 있어서, 내측부는 또한 외측부에 대해 이동할 수 있어서 검사 대상 표면과 함께 검사 표면의 배향에 도움이 된다.
본 명세서에서 제공되는 도면 및 후술하는 설명은, x축 및 y축이 스티프너 조립체 및/또는 이 스티프너 조립체를 포함하는 프로브 카드 조립체에 의해 정의되는 소정 평면에 실질적으로 평행하며 z축이 상기 소정 평면에 실질적으로 수직이거나 또는 직각인 것인 예시적인 직교 좌표계를 참고로 한다. 예를 들면, 도 1은 x-y 평면에서 스티프너 조립체의 평면도를 개략적으로 도시하며, 이때 z축은 지면 앞뒤로 수직하게 연장된다. 도 2a 및 도 2b는 x-z 평면에서의 측면도를 예시로서 도시한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따른 스티프너 조립체(100)의 평면도를 도시한다. 스티프너 조립체(100)는 예시로서 기판(102)에 연결된 것으로 도시되어 스티프너 조립체(100)의 예시적인 사용을 나타내고 있다. 또한, 본 발명의 일부 실시예에 따라 프로브 카드 조립체에서 예시로서 사용되는 바와 같은 스티프너 조립체(100)의 개략적인 측면도를 각각 도시하는 도 2a 및 도 2b를 참고로 스티프너 조립체(100)를 설명한다. 도 2a 및 도 2b에는 도 1에 도시된 스티프너 조립체(100)의 절단선(2A 및 2B)에 대응하는 단면이 도시되어 있다.
스티프너 조립체(100)는 일반적으로 내측 부재(104) 및 외측 부재(106)를 포함한다. 내측 부재(104)는, 일반적으로 일부 실시예에서 기판(102) 아래에 배치되는 하나 이상의 프로브 기판[도 2a 및 도 2b에 도시된 프로브 기판(202)과 같음]에 대응하는 크기 및 형상을 가질 수 있는 본체(150)를 포함한다. 일부 경우에 있어서 내측 부재(104)는 직접적으로 기판(102)에 대해 안착할 수 있다. 대안으로, 추가적인 층(도시 생략됨)이 내측 부재(104)와 기판(102) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예에 있어서는, 내측 부재(104)와 기판(102)의 정렬이 용이하도록 하기 위해 하나 이상의 위치설정용 핀(도시 생략)이 마련될 수 있다.
내측 부재(104)는, 검사하는 동안 사용되는 힘(스티프너 조립체 및/또는 프로브 카드 조립체에 사전에 부하를 가하기 위해 사용되는 힘, 스티프너 조립체 및/또는 프로브 카드 조립체를 통한 에너지 흐름을 변화시킴에 따라 인가되는 힘, DUT의 단자와 충분한 전기적 접촉이 이루어지도록 하기 위해 인가되는 힘 등과 같은 힘)을 받을 때 프로브 카드 조립체의 허용 가능한 강성(도 4와 관련하여 이하에 추가로 언급되는 바와 같음)을 유지하기에 적절하며 스티프너 조립체(100)와 기판(102) 사이에서 이들 사이의 전단 커플링을 완화하도록 이들의 열 변형율을 근사하게 일치시키기에 적절한 임의의 재료를 포함할 수 있다. 적절한 재료의 비한정적인 예에는, 코바(Kovar®), 인바(Invar®), 강(steel), 스테인레스 강 등과 같은 금속 합금 및 금속이 포함된다. 내측 부재(104)를 구성하는 재료는 또한, 내측 부재(104)에 대해 요구되는 열전달률 또는 내측 부재에 대해 요구되는 열용량이 가능하도록 선택될 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에 있어서는, 내측 부재(104) 아래에 배치되는 프로브 기판(202)의 측방향 정렬 및 평면상 정렬 양자를 국지적으로 조정하기 위해 프로브 기판 정렬 메커니즘(206)이 제공될 수 있다. 이에 따라, 프로브 기판(202)의 전술한 평면상 정렬이 용이하도록 내측 부재(104)의 본체(150)에 걸쳐 복수 개의 개구(124)가 형성될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 프로브 기판 정렬 메커니즘(206)은 내측 부재(104) 위에 배치되는 하나 이상의 조정자 플레이트(208)를 포함할 수 있다. 각각의 조정자 플레이트(208)는, 프로브 기판(202)과 경계를 형성하며 각각의 복수 개의 평면상 정렬 메커니즘(204)에 연결될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 정렬 메커니즘(204)은 나사일 수 있다. 그러나, 정렬 메커니즘(204)은 프로브 기판(202)의 평면성(planarity)을 선택적으로 조정하기에 적절한 다른 장치를 포함할 수 있다. 각각의 평면상 정렬 메커니즘(204)은 내측 부재(104)에서의 각각의 개구(124) 및 기판(102)에서의 대응하는 개구(125)를 통과한다. 개구(124, 125)는 평면상 정렬 메커니즘(204)보다 큰 직경을 가질 수 있으므로 내측 부재(104) 및 기판(102)에 대한 측방향 이동을 용이하게 한다.
작동 중에, 내측 부재(104) 및 기판(102)에 대해 프로브 기판(202)의 각각의 프로브 표면(210) 상에 형성되는 접점 요소 각각의 측방향 위치를 제어하기 위해, 조정자 플레이트(208)가 측방향으로 위치설정될 수 있다. 일단 원하는 위치에 있으면, 조정자 플레이트(208)는 예컨대 내측 부재(104)에 대해 조정자 플레이트(208)를 클램핑하거나, 나사결합하거나, 또는 다른방식으로 고정함으로써 소정 위치에 고정될 수 있다. 프로브 기판(202)의 측방향 정렬 이전에 또는 이후에 혹은 양자 모두에서 프로브 기판(202)의 평면성을 선택적으로 제어하기 위해 평면상 정렬 메커니즘(204)을 개별적으로 조정할 수 있다.
도 1로 되돌아가면, 외측 부재(106)는 일반적으로 중앙 개구(140)가 마련되는 본체(107)를 포함한다. 개구(140)의 크기 및 형상은 일반적으로 내측 부재(104)의 크기 및 형상에 대응할 수 있으며, 이에 따라 외측 부재(106)는 실질적으로 내측 부재(104)를 한정하거나 내측 부재를 둘러싼다.
외측 부재(106)는 나사, 볼트, 클램프 등과 같은 임의의 적절한 메커니즘에 의해 기판(102)에 고정식으로 연결될 수 있다. 대안으로, 외측 부재(106)는 기판(102)에 대해 이동 가능하게 연결될 수 있으며, 이에 따라 기판(102)은 스티프너 조립체(100)에 대해 자유롭게 (예컨대, 측방향으로) 팽창하고 수축한다. 일부 실시예에 있어서는, 복수 개의 아암(126)이 외측 부재(106)의 본체(107)로부터 외측을 향해 연장될 수 있으므로 본체(107)의 반경방향 외측을 향해 배치되는 기판(102)의 영역(128)의 보강을 용이하게 한다. 외측을 향해 연장되는 아암(126)은 본체(107)와 일체로 형성될 수 있거나, 또는 사용 중에 발생되는 힘에 견딜 수 있도록 하는 임의의 적절한 방식으로 본체에 고정될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에 있어서는, 외측을 향해 연장되는 이러한 4개의 아암(126)이 도시되어 있다. 이보다 많은 아암 또는 이보다 적은 아암(126)을 제공할 수 있음을 고려한다. 일부 실시예에 있어서, 외측 부재(106)는 기계적으로, 예컨대 복수 개의 아암(126)을 매개로 테스터(도시 생략됨)에 연결될 수 있다.
외측으로 연장되는 아암(126)은 기판(102)의 스티프닝을 용이하게 하여 기판의 비평면적 편향을 억제할 수 있는 반면, 동시에 스티프너 조립체(100)와 기판(102) 사이의 측방향 이동을 용이하게 할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 각각의 아암(126)은 플랜지(132)가 연장되는 연장부(130)[기판(102)에서의 예시적인 절단면(138)을 통해 도시됨]를 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 연장부는 기판(102)에 형성되는 슬롯(134) 및 대응하는 단(shelf, 136)[예시적인 절단면(142)을 통해 드러남]과 경계를 형성하도록 구성된다. 플랜지(132)와 단(136) 사이의 간섭에 의해 기판(102)의 편향이 억제되며, 이에 따라 외측 부재(106)의 본체(107)의 반경방향 외측을 향해 배치되는 영역(128)에서 기판(102)에 대해 추가적인 안정성 및/또는 강성이 제공된다. 그러나, 기판(102)에 대한 스티프너 조립체(100)의 동일평면상 측방향(예컨대, 반경방향) 이동은, 여전히 플랜지(132)와 단(136) 사이의 미끄러짐에 의해 발생될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 예컨대 프로브 카드 조립체에서 사용되는 바와 같은 기판과 함께 스티프너 조립체(100)의 구성을 용이하게 하기 위해, 외측으로 연장되는 아암(126) 및 연장부(130)는 적절하게 서로 연결될 수 있는 별도의 구성요소일 수 있다. 이에 따라, 나사와 같은 하나 이상의 메커니즘을 사용하여 외측으로 연장되는 아암(126)을 각각의 연장부(130)에 대해 연결할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 실시예에 있어서, 외측으로 연장되는 아암(126)에는 2개의 구멍(302)이 마련된다. 대응하는 구멍(304)이 연장부(130)에 마련되어 외측으로 연장되는 아암(126)을 연장부(130)에 연결하기 위한 나사(도시 생략됨)의 사용을 용이하게 한다. 일부 실시예에 있어서, 기판(102)에 형성된 단(136) 및 슬롯(134)에 대한 플랜지(132) 및 연장부(130)의 치수는, 이들 사이의 활주 가능한 연결이 용이하도록 선택될 수 있으며, 이에 따라 외측으로 연장되는 아암(126)과 기판(102) 사이의 측방향 이동이 허용된다.
도 1로 돌아가면, 외측 부재(106)는, 검사하는 동안 이용되는 힘(스티프너 조립체 및/또는 프로브 카드 조립체에 사전에 부하를 가하기 위해 사용되는 힘, 스티프너 조립체 및/또는 프로브 카드 조립체를 통한 에너지 흐름을 변경함에 따라 인가되는 힘, DUT의 단자와의 충분한 전기적 접촉이 이루어지도록 인가되는 힘 등의 힘)을 받을 때 프로브 카드 조립체의 허용 가능한 강성을 유지하기 위해(도 4와 관련하여 이하에 추가로 언급하는 바와 같음), 그리고 스티프너 조립체(100)와 기판(102)의 열 변형율을 근사하게 일치시켜 이들 사이의 전단 커플링을 완화시키기 위해 적절한 임의의 재료를 포함할 수 있다. 적절한 재료의 비한정적인 예에는 코바®, 인바®, 강, 스테인레스 강, 금속 복합 재료, 세라믹, 서밋 등과 같은 금속 합금 및 금속이 포함된다. 외측 부재(104)를 구성하는 재료는 또한 내측 부재(104)에 대해 요구되는 열전달률 또는 요구되는 열용량을 획득할 수 있도록 선택될 수 있다.
내측 부재(104) 및 외측 부재(106)는 동일한 재료 또는 상이한 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 내측 부재(104) 및 외측 부재(106)를 구성하는 재료는 내측 부재(104) 및 외측 부재(106)에 대해 유사하거나 또는 상이한 열적 특성을 제공하도록 선택될 수 있는 것이 유리하다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 내측 부재(104)는 열용량이 작고/작거나 열전달률이 높아서 검사하는 동안 공정 온도까지 내측 부재(104)를 신속하게 가열하기에 용이할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 외측 부재(106)는 열용량이 크고/크거나 열전달률이 낮아서 외측 부재(106)를 통해 내측 부재(104) 밖으로 열이 빠져나가지 못하도록 하기에 용이할 수 있다. 내측 부재(104) 및 외측 부재(106)의 열적 특성은 특정 용례에 따라 이상의 설명과 반대일 수도 있음을 고려한다.
내측 부재(104)와 외측 부재(106)를 서로에 대해 현저하게 떨어져 위치하는 관계로 배치하기 위해 이들 부재 사이에는 간격(108)이 유지될 수 있다. 이 간격(108)에 의해 내측 부재(104)와 외측 부재(106) 사이의 전도 열전달이 억제될 수 있으므로, 스티프너 조립체(100)의 요구되는 열적 특성에 대해 좀 더 제어할 수 있게 된다.
내측 부재(104) 및 외측 부재(106)를 서로에 대해 배향시키기 위해 복수 개의 정렬 메커니즘(110)이 마련될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에 있어서는, 3개의 이러한 정렬 메커니즘(110)이 도시되어 있다. 이보다 많은 정렬 메커니즘 또는 이보다 적은 정렬 메커니즘이 마련될 수 있음을 고려한다. 각각의 정렬 메커니즘(110)은 또한 [예컨대, 프로브 기판(202)의 접점 요소와 DUT를 접촉시킬 때] 내측 부재(104)의 하부면에 인가되는 힘을 외측 부재(106)에 전달하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 복수 개의 정렬 메커니즘(110)은 내측 부재(104)와 외측 부재(106) 사이에서 이들 부재 사이의 간격(108)을 유지함에 따라 주된 전도성 열전달 경로를 제공할 수 있다. 내측 부재(104) 및 외측 부재(106)를 서로에 대해 위치설정하는 한편 이들 부재 사이에 간격(108)을 마련하기 위해 이러한 정렬 메커니즘(110)을 사용함으로써, 스티프너 조립체(100)는 유리하게는 기계적으로 강력하게 연결되고[이에 따라 스티프너 조립체(100)가 사용되는 프로브 카드 조립체 또는 기판의 스티프닝이 용이해짐], 동시에 열적으로 느슨하게 연결된다[이에 따라 히트 램프-업(heat ramp-up) 또는 히트 소크(heat soak), 검사에 앞서 정상 상태에 도달하기 위해 요구되는 시간을 감소시키기에 용이함].
일부 실시예에 있어서, 정렬 메커니즘(110)은 내측 부재(104) 또는 외측 부재(106) 중 어느 하나에 형성된 리세스와 경계를 이루며 내측 부재(104) 또는 외측 부재(106) 중 다른 하나로부터 연장되는 돌출부, 그리고 정렬 메커니즘(110)의 위치에서 내측 부재(104)와 외측 부재(106) 사이의 상대적인 거리를 제어하기 위한 엑추에이터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 도 2b에 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 돌출부(112)는 내측 부재(104)로부터 외측 부재(106)에 마련된 리세스(212) 내로 연장된다. 돌출부(112) 및 리세스(212)는 내측 부재(104)와 외측 부재(106) 사이의 간격(108)을 유지하도록 크기가 결정된다. 엑추에이터(114)는 내측 부재(104)와 외측 부재(106) 사이에서 연장되며, 이들 사이의 거리를 선택적으로 제어하기 위해 사용될 수 있고, 이에 따라 내측 부재(104) 및 외측 부재(106)의 상대 위치를 선택적으로 제어한다. 스티프너 조립체(110) 주위에 배치되는 다른 정렬 메커니즘(110)과 조합하여, 정렬 메커니즘(110)은 내측 부재(104)와 외측 부재(106) 사이의 평면상 정렬을 제어할 수 있으며, 이에 따라 유리하게는 기판(102)의 견고한 지지를 유지하면서도 프로브 기판(202)의 평면상 정렬을 제어할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 엑추에이터(114)는 멈춤 나사와 같은 나사일 수 있다. 대안으로, 다른 작동 가능한 메커니즘이 사용될 수 있다.
일부 실시예에 있어서는, 내측 부재(104) 및 외측 부재(106)의 측방향 정렬을 용이하게 하기 위해 및/또는 내측 부재(104)로부터 외측 부재(106)로 힘을 추가로 전달하기 위해, 복수 개의 측방향 정렬 메커너즘(116)이 마련될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에 있어서는, 6개의 이러한 측방향 정렬 메커니즘(116)이 마련된다. 이보다 많은 측방향 정렬 메커니즘(116) 또는 이보다 적은 측방향 정렬 메커니즘(116)을 마련할 수 있음을 고려한다. 일부 실시예에 있어서, 측방향 정렬 메커니즘(116)은, 마찬가지로 정렬 메커니즘(110)과 관련하여 앞서 설명한 리세스 내로 연장되는 돌출부(118)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 멈춤 나사와 같은 작동 가능한 메커니즘(120)이 또한 마련되어 외측 부재(106)에 대한 내측 부재(104)의 편향 및/또는 외측 부재에 대한 내측 부재의 측방향 이동을 억제하는 데 도움을 줄 수 있다. 작동 가능한 메커니즘(120)은 내측 부재(104)와 외측 부재(106) 사이에서 전도 열전달에 대한 최소한의 추가점을 제공하며, 이에 따라 내측 부재와 외측 부재 사이에서 낮은 전도 열전달률을 유지한다.
선택적으로, 외측 부재(106)에 대해 내측 부재(104)를 상방으로 편향시키기 위해 하나 이상의 굴곡부(flexture, 122)가 마련될 수 있다. 굴곡부(122)는 z-컴플라이언스뿐만 아니라 스티프너 조립체(100)에 대한 추가적인 x-y 강성을 또한 제공할 수 있다. 굴곡부(122)는 굴곡부의 작은 단면적 때문에 내측 부재(104)와 외측 부재(106) 사이에 낮은 전도 열전달률을 제공하며, 이에 따라 내측 부재(104)와 외측 부재(106) 사이에서 낮은 전도 열전달률을 유지한다. 스티프너 부재들 사이의 열전달은 굴곡부(122)의 재료 특성의 선택에 의해 또한 제어될 수 있다. 도 1에는 3개의 굴곡부(122)가 도시되어 있지만, 이보다 많은 굴곡부 또는 이보다 적은 굴곡부가 마련될 수 있다. 또한, 굴곡부(122)는 (도 1을 향해 바라볼 때) 대체로 직사각형인 것으로 도시되어 있지만, 이들 굴곡부는 또한 다른 형상일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따른 스티프너 조립체(100)를 이용하는 프로브 카드 조립체(400)를 나타내고 있다. 도 4에 도시된 예시적인 프로브 카드 조립체(400)는 하나 이상의 전자 장치[DUT(428)로 표시됨]를 검사하기 위해 사용될 수 있다. DUT(428)는 검사 대상인 임의의 전자 장치(들)일 수 있다. 적절한 DUT의 비한정적인 예에는 싱글레이션되지 않은 반도체 웨이퍼의 하나 이상의 다이, 웨이퍼로부터 싱글레이션된 하나 이상의 반도체 다이(패키징되거나 또는 패키징되지 않음), 캐리어 또는 다른 유지용 장치에 배치되는 싱글레이션된 반도체 다이의 어레이, 하나 이상의 멀티다이 전자 모듈, 하나 이상의 인쇄 회로 기판, 또는 임의의 다른 유형의 전자 장치(들)가 포함된다. 본 명세서에서 사용될 때 용어 DUT는 하나 또는 복수 개의 이러한 전자 장치를 가리킨다.
프로브 카드 조립체(400)는 일반적으로 테스터(도시 생략됨)와 DUT(428) 사이에서 인터페이스로서 작용한다. 컴퓨터 또는 컴퓨터 시스템일 수 있는 테스터는 보통, 예컨대 DUT(428)에 입력되어야 할 검사 데이터를 생성함으로써 그리고 이 검사 데이터에 응답하여 DUT(428)에 의해 생성되는 응답 데이터를 수신하고 평가함으로써 DUT(428)의 검사를 제어한다. 프로브 카드 조립체(400)는 테스터로부터의 복수 개의 통신 채널(도시 생략됨)과 전기 접속을 형성하도록 구성되는 전기 커넥터(404)를 포함한다. 프로브 카드 조립체(400)는 또한, DUT(428)의 하나 이상의 입력 단자 및/또는 출력 단자(420)에 대해 압박되도록 구성되고 이에 따라 상기 입력 단자 및/또는 출력 단자와 임시 전기 접속을 형성하는 하나 이상의 탄성 접점 요소(426)를 포함한다. 탄성 접점 요소(426)는 보통 DUT(428)의 단자(420)에 대응하도록 구성되며 요구되는 기하학적 형상을 갖는 하나 이상의 어레이에 배치될 수 있다.
프로브 카드 조립체(400)는, 커넥터(404) 및 탄성 접점 요소(426)를 지지하고 이들 사이의 전기 접속을 제공하도록 구성되는 하나 이상의 기판을 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 예시적인 프로브 카드 조립체(400)는 3개의 이러한 기판을 구비하지만, 다른 실시예에 있어서 프로브 카드 조립체(400)는 이보다 많은 기판 또는 이보다 적은 기판을 구비할 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에 있어서, 프로브 카드 조립체(400)는 배선 기판(402), 인터포저 기판(408) 및 프로브 기판(424)을 포함한다. 배선 기판(402), 인터포저 기판(408) 및 프로브 기판(424)은 한정하는 것은 아니지만 인쇄 회로 기판과 같이 일반적으로 세라믹, 유기 재료 또는 무기 재료 등 또는 이들의 조합인 임의의 유형의 적절한 재료(들)로 제작될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 스티프너 조립체(100)는 배선 기판(402)에 연결될 수 있다. 전술한 바와 같이 소정 구조 또는 형태인 탄성 접점 요소의 각각의 선단부를 DUT(428)의 단자(420)의 각각의 상부면의 대응하는 형태의 소정 공차 내에서 유지하기 위해 스티프너 조립체(100)를 이용할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 상기 공차는 30 미크론 이내이다. 일부 실시예에 있어서, 상기 형태는 실질적으로 평면적이다. 일부 실시예에 있어서, 상기 형태는 비평면적일 수 있다.
전기 전도성 경로(도시 생략됨)는 보통 커넥터(404)로부터 다양한 기판을 통해 탄성 접점 요소(426) 및 구성요소(430)까지 마련된다. 예를 들면, 도 4에 도시된 실시예에 있어서, 전기 전도성 경로(도시 생략됨)는 커넥터(404)로부터 배선 기판(402)를 통해 복수 개의 전기 전도성 스프링 상호접속 구조(406)까지 마련될 수 있다. 다른 전기 전도성 경로(도시 생략됨)는 스프링 상호접속 구조(406)로부터 인터포저 기판(408)을 통해 복수 개의 전기 전도성 스프링 상호접속 구조(419)까지 마련될 수 있다. 역시, 다른 전기 전도성 경로(도시 생략됨)는 또한 스프링 상호접속 구조(419)로부터 프로브 기판(424)을 통해 탄성 접점 요소(426)까지 마련될 수 있다. 배선 기판(402), 인터포저 기판(408) 및 프로브 기판(424)을 통한 전기 전도성 경로들은 배선 기판(402), 인터포저 기판(408) 및 프로브 기판(424) 상에, 이들 기판 내에 및/또는 이들 기판을 통해 배치될 수 있는 전기 전도성 비아, 트레이스 등을 포함할 수 있다.
배선 기판(402), 인터포저 기판(408) 및 프로브 기판(424)은 하나 이상의 브래킷(422) 및/또는 다른 적절한 수단(볼트, 나사, 또는 다른 적절한 패스너와 같은 수단)에 의해 함께 유지될 수 있다. 도 4에 도시된 프로브 카드 조립체(400)의 구조는 단지 예시적인 것이며, 도시 및 설명의 용이성을 위해 단순화되어 있고, 다수의 변경, 변형 및 추가를 고려한다. 예를 들면, 프로브 카드 조립체는 도 4에 도시된 프로브 카드 조립체(400)보다 적거나 또는 많은 기판(예컨대, 402, 408, 424)을 구비할 수 있다. 또 다른 예로서, 프로브 카드 조립체는 하나가 넘는 프로브 기판(예컨대, 424)을 구비할 수 있으며, 각각의 이러한 프로브 기판은 독립적으로 조정 가능할 수 있다(도 1 및 도 2와 관련하여 전술한 바와 같음). 다수의 프로브 기판을 갖춘 프로브 카드 조립체의 다른 비한정적인 예는 2005년 6월 24일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/165,833호에 개시되어 있다. 프로브 카드 조립체의 추가적인 비한정적인 예는 전술한 미국 특허 출원 제11/165,833호뿐만 아니라 1999년 11월 2일 허여된 미국 특허 제5,974,662호 및 2003년 1월 21일자로 허여된 미국 특허 제6,509,751호에 예시되어 있다. 이들 특허 및 출원에서 설명되는 프로브 카드 조립체의 다양한 특징은 도 4에 도시된 프로브 카드 조립체(400)에서 실시될 수 있으며, 전술한 특허 및 출원에서 설명된 프로브 카드 조립체는 본 명세서에서 개시되는 본 발명의 스티프너 조립체의 사용으로부터 이익을 얻을 수 있음을 고려한다.
보통, 스티프너 조립체(100)의 내측 부재 및 외측 부재는 전술한 바와 같이 서로에 대해 정렬되어, 프로브 카드 조립체(400)의 초기 조립 도중에 그 위에 배치되는 탄성 접점 요소(426) 및/또는 프로브 기판(424)의 초기 평면상 배향 및/또는 측방향 배향을 제공할 수 있다. 또한, 스티프너 조립체(100)의 내측 부재 및 외측 부재는, 예컨대 사용되는 특정 프로브/테스터 및/또는 검사 대상인 특정 DUT의 평면성 및/또는 측방향 위치 변동을 보상하기 위해 특정 검사 장치에 프로브 카드 조립체(400)를 설치한 이후에 추가적인 평면상 조정 및/또는 측방향 조정을 위해 서로에 대해 추가로 이동될 수 있다.
작동 중에, 탄성 접점 요소(426)는 DUT(428) 또는 프로브 카드 조립체(400) 중 적어도 하나를 이동시킴으로써 DUT(428)의 단자(420)와 접촉하게 된다. 보통, 단자(420)와의 신뢰성있는 전기적 접촉을 제공하기 위해 탄성 접점 요소(426)와 충분하게 접촉하도록 DUT(428)를 이동시키는 검사 시스템(도시 생략됨)에 배치된 가동 지지부 상에 DUT(428)를 배치할 수 있다. 이때 테스터의 메모리에 저장된 바와 같은 소정 프로토콜에 따라 DUT(428)를 검사할 수 있다. 예를 들면, 테스터는 프로브 카드 조립체(400)를 통해 DUT(428)에 제공되는 전력 신호 및 검사 신호를 생성할 수 있다. 이러한 검사 신호에 응답하여 DUT(428)에 의해 생성되는 응답 신호는 마찬가지로 프로브 카드 조립체(400)를 통해 테스터에 전달되며, 테스터는 이후에 응답신호를 분석하고 DUT(428)가 검사 신호에 올바르게 응답하는지 여부를 결정할 수 있다. 보통, DUT(428)는 높은 온도[예컨대, 웨이퍼 레벨의 번 인(burn in)에 대해 섭씨 250 도까지의 온도]에서 검사된다. 이에 따라, 프로브 카드 조립체(450)는 보통 검사 온도와 동일한 온도까지 예열되거나 또는 검사 온도의 주어진 공차 이내에서 예열된다. 본 발명의 스티프너 조립체(100)는, 가열될 필요가 있는 스티프너 조립체(예컨대, 내측 부재)의 열량을 감소시킴으로써 빠른 가열 시간을 가능하게 한다.
프로브 카드 조립체(400)의 탄성 접점 요소(426)를 접촉시키기 위해 DUT(428)를 이동시킬 때, DUT(428)는 보통 모든 탄성 접점 요소(426)가 단자(420)와 충분히 접촉하게 될 때까지 프로브 카드 조립체(400)를 향해 지속적으로 이동하게 된다. 프로브 카드 조립체(400) 상에 배치된 탄성 접점 요소(426)의 각각의 선단부의 비평면성 및 단자(420) 높이의 변동 중 하나 또는 양자 모두에 의해, DUT(428)는 제1 탄성 접점 요소(426)가 최초로 DUT(428)와 접촉한 이후에 약 1 내지 4 밀(mil)(약 25.4 내지 102 ㎛)인 추가적이고 비한정적인 예시적 범위만큼 프로브 카드 조립체(400)를 향해 지속적으로 이동할 수 있다[종종 과다이동(overtravel)이라고 함]. 과다이동의 실제 크기는 탄성 접점 요소(426)의 각각의 선단부의 비평면성 및/또는 단자(420)의 높이 변동의 특성에 따라 좌우된다. 이에 따라, 탄성 접점 요소(426)의 일부는 다른 탄성 접점 요소보다 더 큰 편향을 나타낼 수 있다. 그러나, 과다이동 요건에 따라 배선 기판(402)에 전달되는 힘이 프로브 기판(424)에 인가된다. 스티프너 조립체(100)는, 접점 요소(426)의 선단부의 위치가 바람직하지 않게 이동하도록 하고 어쩌면 DUT(428)의 단자(420)와 접촉하지 못하게 할 수 있는 배선 기판(402)의 임의의 휨 또는 편향을 억제할 수 있도록 한다.
예를 들면, 도 5는 도 4와 관련하여 전술한 바와 같이 본 발명의 일부 실시예에 따른 프로브 카드 조립체(400)를 이용하여 반도체 장치 또는 DUT를 검사하기 위한 공정(500)을 나타내고 있다. 예시적인 공정(500)은 502에서 시작되며, 이때 스티프너 조립체(100)가 연결된 프로브 카드 조립체(400)가 제공된다. 보통, 스티프너 조립체(100)의 내측 부재(104)의 소정 평면은 정렬 메커니즘(110)을 매개로 외측 부재(106)의 소정 평면에 대해 조정될 수 있다. 또한, 내측 부재(104)는 외측 부재(106)에 대해 측방향으로 조정될 수 있으며/있거나 프로브 기판(424)은 전술한 바와 같이 측방향으로 조정될 수 있다. 선택적으로, 504에서, 프로브 카드 조립체(400)는 가열될 수 있다. 다음으로, 506에서, 검사 대상 장치는 프로브 카드 조립체(400)의 탄성 접점 요소(426)의 각각의 선단부와 접촉할 수 있다.
이에 따라, 스티프너 조립체 및 이 스티프너 조립체를 포함하는 프로브 카드 조립체가 본 명세서에서 제시되었다. 스티프너 조립체는 기계적으로 강력하게 그리고 열적으로 느슨하게 연결되는 구성요소들을 포함하며, 이에 따라 유리하게는 스티프너 조립체 구성요소들 사이의 열전달을 최소화하면서도 프로브 카드 조립체와 함께 사용되는 기판의 스티프닝을 제공한다. 스티프너 조립체 구성요소들 사이에서 열전달이 최소화되면 검사하는 동안 가열되어야만 하는 스티프너 조립체의 열량이 최소화될 수 있으며, 이에 따라 스티프너 조립체가 소정 온도에 도달하도록 하는 데 소요되는 가열 시간이 단축된다.
이상은 본 발명의 실시예에 관한 것이지만, 본 발명의 기본적인 범위를 벗어나지 않고도 본 발명의 다른 실시예 및 추가적인 실시예를 고안할 수 있으며, 본 발명의 범위는 후속 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (21)

  1. 검사 장치와 함께 사용하기 위한 스티프너로서,
    내측 부재,
    이 내측 부재에 대해 현저하게 간격을 두고 떨어져 위치하도록 배치되는 외측 부재, 그리고
    내측 부재 및 외측 부재를 서로에 대해 배향시키기 위한 복수 개의 정렬 메커니즘을 포함하며,
    상기 정렬 메커니즘은 내측 부재의 하부면에 인가되는 힘을 외측 부재에 전달하고 내측 부재와 외측 부재 사이에 주된 전도성 열전달 경로를 제공하는 것인 스티프너.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정렬 메커니즘은,
    내측 부재 또는 외측 부재 중 하나에 형성되는 리세스, 및 내측 부재 또는 외측 부재 중 다른 하나에 형성되며 리세스의 내측면과의 접촉 없이 리세스 내부로 연장되도록 구성되는 돌출부, 그리고
    리세스의 벽과 돌출부 사이에서 연장되는 요소를 구비하여 돌출부와 상기 벽 사이의 수직 이동을 선택적으로 제어하는 엑추에이터
    를 더 포함하는 것인 스티프너.
  3. 제2항에 있어서, 상기 엑추에이터는 나사를 포함하는 것인 스티프너.
  4. 제1항에 있어서, 제1 스티프너 부재에 대한 전도 열전달률은 제2 스티프너 부재에 대한 전도 열전달률과 상이한 것인 스티프너.
  5. 제1항에 있어서, 제1 스티프너 부재는 제2 스티프너 부재와 열 저항(thermal resistivity)이 상이한 재료를 포함하는 것인 스티프너.
  6. 제1항에 있어서, 외측 부재에 대해 내측 부재를 상방으로 편향시키기 위해 내측 부재와 외측 부재 사이에 배치되는 하나 이상의 굴곡부(flexure)를 더 포함하는 것인 스티프너.
  7. 제1항에 있어서, 내측 부재 및 외측 부재에 공통인 소정 평면에서 측방향 강성을 제공하기 위해 내측 부재와 외측 부재 사이에 배치되는 하나 이상의 굴곡부를 더 포함하는 것인 스티프너.
  8. 제1항에 있어서, 상기 외측 부재는,
    본체 및
    이 본체로부터 외측으로 연장되며 본체보다 큰 기판과 경계를 형성하도록 구성되는 복수 개의 아암
    을 더 포함하는 것인 스티프너.
  9. 검사 장치와 함께 사용하기 위한 스티프너로서,
    현저하게 떨어져 위치하도록 배치되는 내측 부재 및 외측 부재를 포함하고, 상기 내측 부재 및 외측 부재는 서로에 대해 이동 가능하며, 내측 부재의 하부면에 인가되는 힘을 외측 부재에 전달하고 내측 부재와 외측 부재 사이에 주된 전도성 열전달 경로를 제공하는 복수 개의 정렬 메커니즘을 매개로 서로 연결되는 것인 스티프너.
  10. 상부면 및 반대쪽의 하부면을 갖는 기판과, 스티프너를 포함하는 프로브 카드 조립체로서, 상기 스티프너는
    내측 부재,
    상기 기판에 대해 이동 가능하게 연결되며 상기 내측 부재에 대해 현저하게 간격을 두고 떨어져 위치하도록 배치되는 외측 부재, 그리고
    내측 부재 및 외측 부재를 서로에 대해 배향시키기 위한 복수 개의 정렬 메커니즘을 포함하며,
    상기 정렬 메커니즘은 내측 부재의 하부면에 인가되는 힘을 외측 부재에 전달하고 내측 부재와 외측 부재 사이에 주된 전도성 열전달 경로를 제공하는 것인 프로브 카드 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 정렬 메커니즘은,
    내측 부재 또는 외측 부재 중 하나에 형성되는 리세스, 및 내측 부재 또는 외측 부재 중 다른 하나에 형성되며 리세스의 내측면과의 접촉 없이 리세스 내부로 연장되도록 구성되는 돌출부, 그리고
    리세스의 벽과 돌출부 사이에서 연장되는 요소를 구비하여 돌출부와 상기 벽 사이의 수직 이동을 선택적으로 제어하는 엑추에이터
    를 더 포함하는 것인 프로브 카드 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 엑추에이터는 나사를 포함하는 것인 프로브 카드 조립체.
  13. 제10항에 있어서, 제1 스티프너 부재에 대한 전도 열전달률은 제2 스티프너 부재에 대한 전도 열전달률과 상이한 것인 프로브 카드 조립체.
  14. 제10항에 있어서, 제1 스티프너 부재는 제2 스티프너 부재와 열 저항이 상이한 재료를 포함하는 것인 프로브 카드 조립체.
  15. 제10항에 있어서, 외측 부재에 대해 내측 부재를 하방으로 편향시키기 위해 내측 부재와 외측 부재 사이에 배치되는 하나 이상의 굴곡부를 더 포함하는 것인 프로브 카드 조립체.
  16. 제10항에 있어서, 상기 외측 부재는 기판의 휨을 억제하도록 구성되며 외측으로 연장되는 복수 개의 아암을 더 포함하고, 이 아암과 기판 사이의 측방향 이동을 허용하는 것인 프로브 카드 조립체.
  17. 제10항에 있어서, 적어도 하나의 프로브 기판이 제2 스티프너 부재보다 현저하게 아래에 배치되는 것인 프로브 카드 조립체.
  18. 프로브 카드 조립체의 사용 방법으로서,
    스티프너 조립체가 연결되어 있는 프로브 카드 조립체를 제공하는 것과,
    정렬 메커니즘을 매개로 외측 부재의 소정 평면에 대해 내측 부재의 소정 평면을 조정하는 것을 포함하는 프로브 카드 조립체의 사용방법에 있어서,
    상기 스티프너 조립체는 서로 현저하게 떨어져 위치하도록 배치되는 내측 부재 및 외측 부재를 포함하며, 상기 내측 부재 및 외측 부재는 서로에 대해 이동 가능하고, 내측 부재의 하부면에 인가되는 힘을 외측 부재에 전달하고 내측 부재와 외측 부재 사이에 주된 전도성 열전달 경로를 제공하는 복수 개의 정렬 메커니즘을 매개로 서로 연결되는 것인 프로브 카드 조립체의 사용 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 프로브 카드 조립체를 가열하는 것을 더 포함하는 것인 프로브 카드 조립체의 사용 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 프로브 카드 조립체를 통해 검사되는 장치의 적어도 하나의 단자에 하나 이상의 전기 신호를 제공하는 것을 더 포함하는 것인 프로브 카드 조립체의 사용 방법.
  21. 제18항에 있어서, 검사 대상 장치가 상기 프로브 카드 조립체의 복수 개의 접점과 접촉하도록 하는 것을 더 포함하는 것인 프로브 카드 조립체의 사용 방법.
KR1020097015774A 2006-12-29 2007-12-08 검사 장치와 함께 사용하기 위한 스티프너 조립체 KR20090101474A (ko)

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