KR20160031453A - 전자 디바이스들을 테스트하기 위한 프로브 카드 조립체 - Google Patents

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Abstract

프로브 카드 조립체는 프로브들을 미리 결정된 위치들에 홀딩하기 위한 프로브 가이드들을 포함하는 가이드 플레이트를 포함할 수 있다. 프로브 카드 조립체는 또한, 프로브들의 연결 팁들이 배선 구조체에 기대어 위치되고 배선 구조체 상의 접촉부들에 부착될 수 있도록 가이드 플레이트에 부착되는 배선 구조체를 포함할 수 있다. 배선 구조체에 대한 가이드 플레이트의 부착은 배선 구조체가 가이드 플레이트보다 더 큰 레이트로 팽창 또는 수축하는 것을 허용할 수 있다. 프로브들은, 접촉 팁들로부터 떨어져 위치되는 높은 전기 전류 및 열 응력 시에 고장나는 엘리먼트들을 포함할 수 있다.

Description

전자 디바이스들을 테스트하기 위한 프로브 카드 조립체{A PROBE CARD ASSEMBLY FOR TESTING ELECTRONIC DEVICES}
프로브 카드 조립체들은 전자 디바이스의 테스팅을 제어하기 위한 테스터와 전자 디바이스 사이에 인터페이스를 제공할 수 있는 디바이스들이다. 본 발명의 실시예들은 이러한 프로브 카드 조립체들에 있어서의 다양한 개선들에 관한 것이다.
일부 실시예들에 있어, 접촉 프로브는 만곡 엘리먼트(flexure element) 및 유연 연결 엘리먼트(compliant connection element)를 포함할 수 있다. 만곡 엘리먼트는 접촉 팁의 평면에 배치된 제 1 전자 디바이스와 접촉하도록 배치된 접촉 팁을 포함할 수 있다. 유연 연결 엘리먼트는 연결 팁의 평면에 배치된 제 2 전자 디바이스와 접촉하도록 배치된 연결 팁을 포함할 수 있다. 접촉 팁으로부터 연결 팁으로의 전기적 전도성 경로가 존재할 수 있다.
일부 실시예들에 있어, 프로브 카드 조립체는 배선 구조체 및 가이드 플레이트를 포함할 수 있다. 배선 구조체는 그 제 1 면(side) 상에 전기 접촉부들을 포함할 수 있다. 가이드 플레이트는 배선 구조체에 부착될 수 있으며, 그 제 1 면으로부터 제 2 면으로의 프로브 가이드들을 포함할 수 있다. 접촉 프로브들은 프로브 가이드들 내에 배치될 수 있다. 접촉 프로브들의 각각은 가이드 플레이트의 제 2 면으로부터 연장하는 유연 연결 엘리먼트를 포함할 수 있으며, 유연 연결 엘리먼트는 배선 구조체의 제 1 면 상의 전기 접촉부들 중 하나와 접촉하는(예를 들어, 이에 연결되는) 연결 팁을 가질 수 있다. 연결 엘리먼트는 배선 구체조의 제 1 면에 실질적으로 평행한 제 1 평면에서 유연할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 프로브들을 홀딩하기 위한 가이드 플레이트를 갖는 프로브 카드 조립체를 포함하는 테스트 시스템을 예시한다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 도 1의 가이드 플레이트 내의 프로브 가이드의 일 예이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 도 2의 프로브 가이드 내로 삽입될 수 있는 프로브의 일 예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 도 2의 프로브 가이드에 부착되고 그 안에 배치된 도 3의 프로브를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 프로브의 다른 예이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 배선 구조체를 통한 열 경로들을 포함하는 프로브 카드 조립체의 예시적인 구성을 예시한다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 프로브 카드 조립체의 다른 예를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 프로브 카드 조립체에 대한 자체 테스트 구성의 일 예를 예시한다.
본 명세서는 본 발명의 예시적인 실시예들 및 애플리케이션들을 설명한다. 그러나, 본 발명은 이러한 예시적인 실시예들 및 애플리케이션들에 한정되거나 또는 예시적인 실시예들 및 애플리케이션들이 동작하는 방식에 한정되거나 또는 본원에서 설명되는 것에 한정되지 않는다. 또한, 도면들은 간략화되거나 또는 부분적인 뷰(view)들을 도시할 수 있으며, 도면들 내의 엘리먼트들의 치수들은 과장될 수 있거나 또는 달리 비율이 맞지 않을 수 있다. 이에 더하여, "상에", "에 부착된", "에 연결된", "에 결합된" 또는 유사한 단어들이 본원에서 사용될 때, 하나의 엘리먼트가 다른 엘리먼트 바로 위에 존재하거나, 이에 부착되거나, 또는 이에 연결되거나 또는 하나의 엘리먼트와 다른 엘리먼트 사이에 하나 이상의 개재 엘리먼트들이 존재하는지 여부와 무관하게, 하나의 엘리먼트(예를 들어, 재료, 층, 기판, 등)는 다른 엘리먼트 "상에" 존재하거나, "이에 부착되거나", "이에 연결되거나", 또는 "이에 결합"될 수 있다. 또한, 제공되는 경우 방향들(예를 들어, 위, 아래, 상단, 하단, 측면, 위로, 아래로, 아래의, 위의, 상부, 하부, 수평, 수직, "x", "y", "z", 등)은 상대적이며, 오로지 예로써 그리고 예시 및 논의의 용이함을 위해 제공되며, 제한적이지 않다. 이에 더하여, 엘리먼트들의 리스트(예를 들어, 엘리먼트들, a, b, c)에 대한 언급이 이루어지는 경우, 이러한 언급은 열거된 엘리먼트들 그 자체 중 임의의 엘리먼트, 열거된 엘리먼트들의 전부보다 적은 엘리먼트들의 임의의 조합, 및/또는 열거된 엘리먼트들 전부의 조합을 포함하도록 의도된다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "실질적으로"는 의도된 목적을 위해 동작하기에 충분한 것을 의미한다. 따라서 용어 "실질적으로"는, 당업자에 의해 예상될 수 있지만 전체 성능에 상당히 영향을 주지 않는 것과 같은, 절대적이거나 또는 완전한 상태, 치수, 측정값, 결과, 또는 유사한 것으로부터의 가볍고 중요하지 않은 변형들을 허용한다. 수치 값들 또는 파라미터들 또는 수치 값들로 표현될 수 있는 특성들에 대하여 사용될 때, "실질적으로"는 10 퍼센트 이내를 의미한다. 용어 "하나들"은 하나를 초과하는 것을 의미한다. 용어 "배치된"은 그 의미 내에서 "위치된"을 포괄한다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어, 프로브 카드 조립체는 프로브들을 미리 결정된 위치들에 홀딩하기 위한 프로브 가이드들을 가질 수 있는 가이드 플레이트를 포함할 수 있다. 프로브 카드 조립체는 또한, 프로브들의 연결 팁들이 배선 구조체에 기대어(against) 위치되고 배선 구조체 상의 접촉부들에 부착될 수 있도록 가이드 플레이트에 부착되는 배선 구조체를 포함할 수 있다. 배선 구조체에 대한 가이드 플레이트의 부착은 배선 구조체가 가이드 플레이트보다 더 큰 레이트(rate)로 팽창하거나 또는 수축하는 것을 허용하며, 이는 배선 구조체로서 더 낮은 비용의 컴포넌트들의 사용을 허용할 수 있다. 프로브들은, 접촉 팁들로부터 떨어져 위치되는 높은 전기 전류 및 열 응력 시에 고장나는 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
도 1은 (이하에서 제 1 전자 디바이스의 일 예일 수 있는 테스트 대상 디바이스(device under test; DUT)(116)로 지칭되는) 전자 디바이스를 테스팅하기 위한 테스트 시스템(100)의 일 예의 측단면도를 도시한다. DUT들(116)의 예들은 싱귤레이트(singulate)되지 않은 다이(die)들을 포함하는 반도체 웨이퍼, 싱귤레이트된 반도체 다이들, 및 다른 전자 디바이스들을 포함한다. 시스템(100)은 테스트 제어기(102), 프로브 카드 조립체(110), 및 프로브 카드 조립체(110)를 테스트 제어기(102)에 연결하기 위한 통신 채널들(104)을 포함할 수 있다. 프로브 카드 조립체(110)의 프로브들(150)의 접촉 팁들(152)은 DUT(116)의 단자들(118)과 접촉하게 될 수 있다. 그러면 테스터(102)는 통신 채널들(104) 및 프로브 카드 조립체(110)를 통해 DUT로 테스트 신호들을 제공함으로써 DUT(116)의 테스팅을 제어할 수 있으며, 테스터(102)는 마찬가지로 프로브 카드 조립체(110) 및 채널들(104)을 통해 DUT(116)로부터 응답 신호들을 수신할 수 있다. 대안적으로, 테스트 제어기(102)의 전부 또는 일부는 프로브 카드 조립체(110) 상에 위치될 수 있다.
도시된 바와 같이, 프로브 카드 조립체(110)는 (제 2 전자 디바이스의 일 예일 수 있는) 배선 구조체(120) 및 가이드 플레이트(140)를 포함할 수 있다. 배선 구조체(120)는 일 면(122) 상의 전기 커넥터들(124) 및 대향 면(124) 상의 전기 접촉부들(130)을 포함할 수 있다. 전기 연결부들(128)은 커넥터들(124)을 접촉부들(130)에 연결할 수 있다. 배선 구조체(120)는, 예를 들어, 인쇄 회로 보드, 계층화된 세라믹 배선 구조체, 또는 유사한 것과 같은 배선 보드일 수 있다.
가이드 플레이트(140)는, 그 각각이 가이드 플레이트(140) 내의 또는 이를 관통하는 하나 이상의 통로들, 개구부들, 및/또는 특징부들을 포함하는 프로브 가이드들(146)을 포함할 수 있다. 각각의 프로브(150)는 프로브 가이드들(146) 중 하나 내로 삽입되고 이에 고정될 수 있다. 그럼으로써 프로브들(150)은 가이드 플레이트(140)에 부착될 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 프로브(150)는 DUT(116)의 단자(118)와 접촉하기 위한 접촉 팁(152) 및 배선 구조체(120)의 제 1 면(124) 상의 접촉부들(130) 중 하나의 접촉부에 연결하기 위한 연결 접촉부(154)를 포함할 수 있다. 프로브(150)는 연결 팁(154)과 접촉 팁(152) 사이의 그리고 결과적으로 배선 구조체(120)와 DUT(116) 사이의 전기 전도성 경로를 제공할 수 있다. 프로브들(150)의 접촉 팁들(152)은 실질적으로 평면(170)(이하에서 접촉 팁 평면)에 배치될 수 있으며, 연결 팁들(154)은 마찬가지로 평면(172)(이하에서 연결 팁 평면)에 실질적으로 배치될 수 있다.
접촉 팁 평면(170)은 배선 구조체(120)의 제 1 면(124) 및/또는 배선 구조체(120)의 제 2 면(122)과 실질적으로 평행할 수 있다. 연결 팁 평면(172)은 가이드 플레이트(140)의 제 1 면(144), 가이드 플레이트(140)의 제 2 면 표면(142), 및/또는 DUT(116)의 단자들(118)의 평면(미도시)과 실질적으로 평행할 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 접촉 팁 평면(170)은 연결 팁 평면(172)과 실질적으로 평행할 수 있다.
가이드 플레이트(140)는 DUT(116)(예를 들어, 실리콘 웨이퍼)에 가까운 열 팽창 계수(coefficient of thermal expansion; CTE)를 갖는 재료들을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 스페이서(spacer)들(132)은 배선 구조체(120)와 가이드 플레이트(140) 사이에 배치될 수 있으며, 이는 가이드 플레이트(140)의 평탄화 메커니즘(planarization mechanism)으로서 역할한다. 2개의 스페이서들(132)이 도 1에 도시되었지만, 더 많거나 또는 더 적은 스페이서들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 배선 구조체(120)와 가이드 플레이트(140) 사이에 지지를 제공하기에 충분한 수의 스페이서들(132)이 존재할 수 있다.
가이드 플레이트(140)는 배선 구조체(120)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 부착 메커니즘(134)(예를 들어, 하나 이상의 볼트들, 나사들, 클램프들, 납땜, 접착제 또는 유사한 것)이 가이드 플레이트(140)를 배선 구조체(120)에 부착할 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 부착 메커니즘(134)은 가이드 플레이트(140) 및 배선 구조체(120)의 대략 중심들에서 가이드 플레이트(140)를 배선 구조체(120)에 부착할 수 있다. 이는 배선 구조체(120)가 평면, 예를 들어, 접촉 팁 평면(170), 연결 팁 평면(172), 배선 구조체(120)의 제 1 면(122) 또는 제 2 면(124), 가이드 플레이트(140)의 제 1 면(142) 또는 제 2 면(144), 및/또는 DUT 단자들(118)의 평면(미도시)과 실질적으로 평행한 평면에서 (예를 들어, 열적 상태들의 변화에 기인하여) 팽창 및 수축하는 것을 허용할 수 있다. 그러나, 부착 메커니즘(134)은, 배선 구조체(120) 및 가이드 플레이트(140)가 이상의 평면들 중 하나의 평면에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 서로에 대하여 움직이는 것을 방지할 수 있다.
다른 예로서, 클립들(160)이 가이드 플레이트(140)를 배선 구조체(120)에 부착할 수 있다. 예를 들어, 각각의 클립(160)은, 예를 들어, 볼트들, 나사들, 클램프들, 납땜, 접착제 또는 유사한 것으로 배선 구조체(120)에 고정적으로 부착될 수 있지만, 가이드 플레이트(140)는 클립(160)의 립(lip) 또는 렛지(ledge) 상에 놓여 있을 수 있고, 이는 이상에서 전반적으로 논의된 바와 같이 배선 구조체(120)가 접촉 팁 평면(172)에 실질적으로 평행한 평면에서 가이드 플레이트(140)에 대하여 팽창 및 수축하는 것을 허용할 수 있다. 그러나, 클립들(160)은 이러한 평면들 중 하나 이상의 평면들에 실질적으로 수직하는 방향으로의 배선 구조체(120)와 가이드 플레이트(140) 간의 상대적인 움직임에 실질적으로 저항할 수 있다.
DUT(116)는 DUT(116)를 가열 또는 냉각하기 위한 온도 제어기(미도시)를 포함하는 스테이지(stage)(미도시) 또는 다른 지지부 상에 배치될 수 있다. 프로브 카드 조립체(110) 주변의 주변 온도가 따라서 테스팅 동안 변화할 수 있다. 또한, 프로브 카드 조립체(110)에 걸친 온도 구배(예를 들어, 배선 구조체(120)의 제 2 면(122)으로부터 DUT(116)까지 전반적으로 증가하는 구배)가 존재할 수 있다. 이상의 및/또는 다른 온도 상태들은 상이한 레이트들로 팽창 또는 수축하는 배선 구조체(120), 가이드 플레이트(140), 및/또는 DUT(116)를 야기할 수 있다. 도 1에서, 배선 구조체(120)의 열 유도형 팽창 또는 수축은 T1로 라벨링되며, 가이드 플레이트(140)의 열 유도형 팽창 또는 수축은 T2로 라벨링되고, DUT(116)의 열 유도형 팽창 또는 수축은 T3으로 라벨링된다.
이는 배선 구조체(120), 가이드 플레이트(140), 및/또는 DUT(116) 사이의 상대적인 움직임을 야기할 수 있다. 과도한 상대적인 움직임은 프로브들(150)의 접촉 팁들(152) 중 하나 이상이 DUT(116)의 대응하는 단자(118)를 벗어나 움직이는 것(그리고 그에 따라 이와의 접촉하지 않는 것)을 야기할 수 있다. 이러한 움직임은 또한 연결 팁들(154) 중 하나 이상이 대응하는 접촉부(130)로부터 떨어지는 것 및/또는 이를 벗어나 움직이는 것(그리고 그에 따라 이와 접촉하지 않는 것)을 야기할 수 있다.
이상의 문제들은, 배선 구조체(120) 및 가이드 플레이트(140)가 각기 DUT(116)와 실질적으로 유사한 열 팽창 계수(CTE)를 갖도록 구성함으로써 처리될 수 있다. 그러나, 이러한 배선 구조체(120)가 상대적으로 값이 비쌀 수 있다. 그러나, 인쇄 회로 보드들과 같은 경제적인 배선 구조체들은 흔히 전형적인 DUT(116)보다 훨씬 더 큰 CTE를 갖는다.
도 1에 도시된 프로브 카드 조립체(110)의 예에 있어, 가이드 플레이트(140)는 가이드 플레이트(140)에 DUT(116)의 CTE와 실질적으로 동일한 CTE를 제공하는 재료들로 구성될 수 있다. 그러나, 배선 구조체(120)는 훨씬 더 큰 CTE를 가질 수 있다. 예를 들어, 배선 구조체(120)의 CTE는 가이드 플레이트(140)의 CTE의 2배, 3배, 4배, 5배, 또는 그 이상의 배수일 수 있다. 따라서 배선 구조체(120)의 열 팽창 또는 수축 T1은 가이드 플레이트(140)의 열 팽창 또는 수축 T2보다 훨씬 더 클 수 있다. 이상에서 논의된 바와 같이, 배선 구조체(120)는 가이드 플레이트(140)에 대한 배선 구조체(120)의 상대적인 움직임을 허용하기 위하여 가이드 플레이트(140)에 부착된다. 또한, 확인될 바와 같이, 각각의 프로브(150)는 이상에서 논의된 배선 구조체(120)의 상대적인 움직임을 수용하기 위하여 가이드 플레이트(140) 내의 프로브 가이드들(146) 중 하나에 고정될 수 있으며 접촉부들(130) 중 하나에 유연하게 연결될 수 있다.
도 2는 프로브 가이드들(146) 하나의 예시적인 구성을 도시하며, 도 3은 프로브(150)의 예시적인 구성이다. 도 4는 프로브 가이드(146) 내에 삽입되고 이 안에 고정된 프로브(150)를 도시한다.
도 2에 예시된 예에 있어, 프로브 가이드(146)는 통로(202), 하단 정렬 개구부(208), 및 상단 정렬 개구부(214)를 포함할 수 있다. 통로(202)는 가이드 플레이트(140)를 관통하는 가이드 플레이트(140)의 제 2 면(142)으로부터 제 1 면(144)으로의 관통 홀일 수 있다. 하단 정렬 개구부(208)는 통로(202)로부터 가이드 플레이트(140) 내로 연장하는 캐비티(cavity)일 수 있다. 정렬 개구부(214)는 통로(202)로부터 연장하는 가이드 플레이트(140)의 제 1 면(144) 내의 개구부일 수 있다. 도시된 바와 같이, 정렬 개구부(214)는 정렬 특징부(216) 및 다른 정렬 특징부들(218, 220, 222 및 224)을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 프로브(150)는 이로부터 부착 엘리먼트(308), 정렬 엘리먼트(314), 및 만곡 엘리먼트(332)가 연장할 수 있는 몸체(312)를 포함할 수 있다. 프로브(150)는 또한 몸체(312)로부터 연결 팁(154)으로 연장하는 유연 연결 엘리먼트(304)를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4에서 확인될 수 있는 바와 같이, 부착 엘리먼트(308)는 프로브 가이드(146)의 하단 정렬 개구부(208)에 대해 크기가 결정되고 이에 대해 위치될 수 있다. 예를 들어, 부착 엘리먼트(308)는 하단 정렬 개구부(208)와 마찰 결합을 형성할 수 있다. 부착 엘리먼트(308)는 또한 하단 정렬 개구부(208)의 측벽들에 기대어 팽창할 수 있는 하나 이상의 스프링 구조체들(310)을 포함할 수 있다.
정렬 엘리먼트(314)는 프로브 가이드(146)의 정렬 개구부(214)에 맞춰지도록 크기가 결정되고 위치될 수 있다. 정렬 엘리먼트(314)는 정렬 개구부(214)의 정렬 특징부(216)에 대응하고 그 안에 끼워 맞춰지는 정렬 특징부(316)를 포함할 수 있다. 프로브(150)가 프로브 가이드(146) 내로 삽입되고 그 안에서 제 위치에 고정되어 있는 동안 프로브(150)의 접촉 팁(152)이 가이드 플레이트(140)에 대하여 특정 위치에 정확하게 위치될 수 있도록, 정렬 특징부(216)가 정렬 개구부(214) 내에 위치될 수 있으며 대응하는 정렬 특징부(316)가 정렬 엘리먼트(314) 상에 위치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 정렬 엘리먼트(314)는 또한, 가이드 플레이트(140) 내의 정렬 개구부(214)의 정렬 특징부(218)에 대응하고 이와 접촉하도록 위치된 정렬 특징부(318), 정렬 개구부(214)의 정렬 특징부(220)에 대응하고 이와 접촉하도록 위치된 정렬 특징부(320), 및 정렬 개구부(214)의 정렬 특징부(222)에 대응하고 이와 접촉하도록 위치된 정렬 특징부(322)를 포함할 수 있다. 특징부 정렬 쌍들(218/318, 220/320, 222/322)은 프로브(150)를 가이드 플레이트(140)에 대하여 희망되는 위치에 정확하게 위치시키기 위하여 사용된다.
만곡 엘리먼트(332)는 프로브(150)의 몸체(314)로부터 접촉 팁(152)으로 연장할 수 있다. 만곡 엘리먼트(332)는 가요성일 수 있으며, 따라서 접촉 팁(152) 상의 접촉력 F에 응답하여 굽혀지거나 또는 움직일 수 있다. 예를 들어, 만곡 엘리먼트(332)는 접촉력 F에 응답하여 DUT(116)로부터 전반적으로 멀어지도록 굽혀질 수 있다. 만곡 엘리먼트(332)는 따라서 접촉 팁 평면(170)에 실질적으로 수직하는 방향으로 제 1 컴플라이언스(compliance) C1(예를 들어, 가요성)을 제공할 수 있다.
프로브(150)의 유연 연결부(304)는, 이상에서 설명되고 도 4에 도시된 바와 같이, 프로브(150)의 몸체(312)로부터 연결 접촉부(154)로 연장할 수 있으며, 배선 구조체(120)의 제 1 면(124) 상의 전기 접촉부들(130) 중 하나와 접촉할 수 있다. 적어도 프로브(150)의 만곡 엘리먼트(332), 몸체(312), 및 유연 연결부(304)는 전기 전도성일 수 있으며, 그에 따라 (또한 전기 전도성일 수 있는) 접촉 팁(152)으로부터 (전기 전도성일 수 있는) 연결 팁(154)으로의 전기 전도성 경로를 형성할 수 있다.
연결 팁(154)이 전기 접촉부(130)와 단지 접촉할 수 있거나, 또는 연결 팁(154)이 전기 접촉부(130)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 접착제(예를 들어, 전기 전도성 접착제), 납땜, 또는 유사한 것(미도시)이 연결 팁(154)을 전기 접촉부(130)에 부착할 수 있다. 대안적으로, 연결 팁(154)은 테이프-자동화 본딩(tape- automated bonding), 와이어 본딩, 레이저 본딩, 피에조 본딩, 또는 유사한 것과 같은 본딩 기술들 및/또는 기계적 접촉부들을 사용하여 접촉부(130)에 부착될 수 있다. 이와 무관하게, 유연 연결부(304)는 연결 팁 평면(172)에 실질적으로 평행한 방향으로 제 2 컴플라이언스 C2(예를 들어, 가요성)를 전반적으로 제공할 수 있다. 이상에서 논의된 바와 같이, 열 팽창 또는 수축 차이들은 연결 팁 평면(172)에 실질적으로 평행한 평면에서 가이드 플레이트(140)에 대한 배선 구조체(120)의 상대적인 움직임을 야기할 수 있다. 제 2 컴플라이언스 C2는, 전기 접촉부(130)에 대한 연결 팁(154)의 부착을 깨지 않으면서 전기 접촉부(130)가 가이드 플레이트(140)(그리고 그에 따라 프로브(150)의 몸체(312), 부착 엘리먼트(308), 정렬 엘리먼트(314), 및 만곡 엘리먼트(332))에 대하여 배선 구조체(120)와 함께 움직이는 것을 허용할 수 있다. 유연 연결 엘리먼트(304)는 가요성 또는 탄성 재료 및/또는 스프링 구조체를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 유연 연결 엘리먼트(304)는 또한, 접촉 팁(152)으로부터 연결 팁(154)으로의 전기 전도성 경로에 배치될 수 있으며 경로 내의 전류의 흐름으로부터 생성되는 열을 소산시킬 수 있는 엘리먼트(306)를 포함할 수 있다. 또한, 엘리먼트(306)가 만곡 엘리먼트(332)로부터 떨어져 유연 연결부(304) 내에 존재하기 때문에, 접촉 팁(152)과 연결 팁(154) 사이의 전도성 경로에서 소산되는 열의 대부분이 만곡 엘리먼트(332)로부터 떨어진 엘리먼트(306)에 존재할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 접촉 팁(152)이 부착되는 만곡 엘리먼트(332)는 접촉 팁 평면(170)으로부터 제 1 거리 D1에 존재할 수 있으며, 엘리먼트(306)는 접촉 팁 평면(170)으로부터 제 2 거리 D2에 존재할 수 있다. 제 2 거리 D2는 제 1 거리 D1보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 제 2 거리 D2는 제 1 거리 D1보다 2배, 3배, 4배, 5배 또는 그 이상의 배수만큼 더 클 수 있다.
그러나 도 2 내지 도 4에 도시된 프로브(150)의 구성 및 대응하는 프로브 가이드(146)는 예들이며, 다양한 변형예들이 가능하다. 예를 들어, 프로브(150)는 도 3 및 도 4에 도시된 엘리먼트들보다 더 적거나 또는 더 많은 엘리먼트들을 가질 수 있다. 다른 예로서, 도 150에 도시된 엘리먼트들은 상이한 형상들을 가질 수 있으며, 상이한 위치들에 존재할 수 있다. 도 5는 프로브(150)의 일 예일 수 있는 프로브(500)의 일 예를 예시한다. 따라서 프로브(500)는 본원의 임의의 도면 또는 논의에서 프로브(150)를 대체할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 프로브(500)는, 도 3 및 도 4의 접촉 팁(152) 및 연결 팁(154)의 예들일 수 있는 접촉 팁(552) 및 연결 팁(554)을 포함할 수 있다. 프로브(500)는 이로부터 유연 연결 엘리먼트(504), 부착 엘리먼트(508), 정렬 엘리먼트(514), 및 만곡 엘리먼트(532)가 연장할 수 있는 몸체(512)를 또한 포함할 수 있다. 이상의 엘리먼트들은 각기 도 3 및 도 4의 몸체(312), (엘리먼트(306)를 포함하는) 유연 연결부(304), 부착 엘리먼트(308), 정렬 엘리먼트(314), 및 만곡 엘리먼트(332)의 예들일 수 있다.
도시된 바와 같이, 유연 연결 엘리먼트(504)는 유연성을 제공할 수 있는 구불구불한 형상을 포함할 수 있다. 따라서 연결 엘리먼트(504)의 구불구불한 형상은 도 3 및 도 4의 엘리먼트(306)의 일 예일 수 있다.
도시된 바와 같이, 부착 엘리먼트(508)는 도 3 및 도 4의 스프링들(310)의 일 예일 수 있는 하나 이상의 스프링들(510)을 포함할 수 있다. 정렬 특징부(516) 및 다른 정렬 특징부들(518, 520, 522)은 각기 도 3 및 도 4의 정렬 특징부(316) 및 다른 정렬 특징부들(318, 320, 322)의 예들일 수 있다.
도 6은 도 1의 프로브 카드 조립체(110)의 변형예의 일 예를 예시한다. 도 6의 프로브 카드 조립체(600)는 도 1의 프로브 카드 조립체(110)와 전반적으로 유사할 수 있으며, 유사하게 번호가 부여된 엘리먼트들은 동일할 수 있다. 그러나, 도시된 바와 같이, 프로브 카드 조립체(600)는 열 구조체(602)(예를 들어, 금속과 같은 높은 열 전도성을 갖는 재료를 포함하는 구조체) 및 (도 6에는 하단 면 상에서만 도시되지만 두 개의 면들 모두 상에 존재할 수 있는) 가이드 플레이트(140)의 열 단열성(insulating)/전도성 재료(632)의 층을 더 포함할 수 있다. 열 전도성 부착 구조체들(614)(예를 들어, 금속 나사들, 볼트들, 클램프들, 또는 유사한 것)은 배선 구조체(120)를 열 구조체(602)에 결합할 수 있다. 부착 구조체(614)는 배선 구조체(120)보다 더 많이 (예를 들어, 2배 또는 그 이상의 배수만큼 더 큰) 열 전도성이며, 따라서 배선 구조체(120)를 통한 열 구조체(602)로의 열 전도성 경로들을 제공할 수 있다. 열 전도성 재료(616)(예를 들어, 열 전도성 페이스트, 접착제, 테이프, 또는 유사한 것)는 가이드 플레이트(140)의 제 2 표면(142)으로부터 부착 구조체들(614)까지 배치될 수 있다. 따라서 재료(616) 및 부착 구조체들(614)을 포함하는 열 전도성 경로들은 배선 구조체(120)를 통해 가이드 플레이트(140)로부터 열 구조체(602)로 열을 전도시키기 위해 제공될 수 있다. 이에 더하여 다른 열 전도성 재료(622)가 가이드 플레이트(140)와 배선 구조체(120) 사이에 배치될 수 있다.
배선 구조체(120) 및 가이드 플레이트(140)가 프로브 카드 조립체(110)인 것으로 도 1에 예시되고 이상에서 논의되었지만, 배선 구조체(120) 및 가이드 플레이트(140)가 그 대신에 더 큰 장치의 서브-조립체에 의할 수 있다. 도 7은 그 자체가 프로브 카드 조립체(700)일 수 있는 더 큰 조립체를 형성하기 위하여 배선 구조체(120) 및 가이드 플레이트(140)의 조합이 다른 컴포넌트들에 부착된 서브-조립체(704)인 예를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 프로브 카드 조립체(700)는 도 1의 프로브 카드 조립체(110)에 대응하는 서브-조립체(704)가 이에 빠르고 용이하게 부착되고 분리될 수 있는 재사용가능 조립체(702)를 포함할 수 있다.
재사용가능 조립체(702)는 보강 구조체(706), 1차 배선 구조체(708), 1차 배선 구조체(708)와 배선 구조체(120) 사이의 가요성 전기 연결부들을 포함할 수 있는 인터포저(interposer)들(712)을 포함할 수 있다. 보강 구조체(706)는, 예를 들어, 기계적으로 강성(예를 들어, 금속) 구조체일 수 있다. 1차 배선 구조체(708)은, 예를 들어, 도 1의 104와 유사한 채널들을 (테스터(102)와 유사한) 테스터에 연결할 수 있는 전기 커넥터들(710)을 포함할 수 있다. 1차 배선 구조체(708)는, 1차 배선 구조체(708)로부터 서브-조립체(704)로의 가요성 전기 연결부들(미도시)을 제공할 수 있는, 1차 배선 구조체(708)를 통한 커넥터들(710)로부터 인터포저들(712)로의 전기 연결부들(미도시)을 포함할 수 있다. 인터포저들(712)의 가요성 전기 연결부들(미도시)은 표준 패턴으로 배치될 수 있다.
도시된 바와 같이, 서브-조립체(704)는 전반적으로 도 1 내지 도 5 중 임의의 도면에 예시되고 이상에서 논의된 바와 같은 부착된 프로브들(150)을 포함하는 가이드 플레이트(140) 및 배선 구조체(120)를 포함할 수 있다. 그러나, 도 1의 커넥터들(124)은 인터포저들(712)에 대한 인터페이스(미도시)로 대체될 수 있다. 이상에서 전반적으로 논의된 바와 같이, 배선 구조체(120)는 이상에서 논의된 바와 같이 인터포저들(712)로부터 프로브들(150)로의 전기 연결부들을 제공할 수 있다.
재사용가능 조립체(702) 및 서브-조립체(704)는 각기 서로 용이하게 부착되고 서로로부터 용이하게 분리될 수 있는 단일 조립체 유닛일 수 있다. 예를 들어, 서브-조립체(704)는 단일 유닛으로서 재사용가능 조립체(702)에 부착될 수 있고 이로부터 분리될 수 있다. 재사용가능 조립체(702)는 각기 상이한 패턴의 단자들(118)을 갖는 (116과 유사한) 몇몇 상이한 유형들의 DUT들을 테스트하기 위해 사용되는 표준 조립체일 수 있다. 그러나, 프로브들(150)의 맞춤형 레이아웃을 갖는 고유한 서브-조립체(704)가 상이한 유형들의 DUT들의 각각에 대해 설계되고 만들어질 수 있다. 상이한 유형의 DUT가 테스트될 때마다, 이전 유형의 DUT에 대응하는 서브-조립체(704)가 재사용가능 조립체(702)로부터 분리될 수 있고, 새로운 유형의 DUT에 대해 맞춰진 새로운 서브-조립체(704)가 재사용가능 조립체(702)에 부착될 수 있다. 따라서 도 7의 프로브 카드 조립체(700)는 단순히 서브조립체(704)를 교체함으로써 상이한 유형들의 DUT들에 대해 맞춰질 수 있다. 그러나, 재사용가능 조립체(702)는 몇몇 상이한 유형들의 DUT들을 테스트하기 위해 사용될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 도 7의 프로브 카드 조립체(700) 내의 연결성을 테스팅하기 위한 데이지 체인형 구성의 일 예를 도시한다. 프로브 카드 조립체 내의 고장들에 대한 일반적인 원인들은 1차 배선 구조체(708) 또는 배선 구조체(120)로의 인터포저들(712)의 연결부 고장들을 포함한다.
도 8a는 1차 배선 구조체(708), 인터포저들(712), 및 배선 구조체(120)의 부분적인 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 전기 연결부들(802)은, 예를 들어, (도 8에는 도시되지 않았지만 도 7에 도시된) 커넥터(710)로부터 1차 배선 구조체(708)를 통한 인터포저들(712)로의, 배선 구조체(120)를 통한 전기 연결부들(804)로의, 배선 구조체(120) 제 1 면 상의 접촉부들(130)로의 전기 경로들을 제공할 수 있다. 도 8c8a에 도시된 바와 같이, 1차 배선 구조체(708) 내의 또는 1차 배선 구조체 상의 스위치들(812) 및 배선 구조체(120) 내의 또는 배선 구조체 상의 유사한 스위치들(814)은 (스위치들(812, 814)의 상태가) 닫힐 때, 1차 배선 구조체(708)와 인터포저들(712) 사이의 그리고 배선 구조체(120)와 인터포저들(712) 사이의 복수의 연결부들을 통과하는 제 1 위치(822)로부터 제 2 위치(824)로의 일시적인 데이지 체인형 경로(820)를 생성할 수 있다(도 8b를 참조). 예를 들어, 제 1 위치(822)에 제공되는 테스트 신호가 제 2 위치(824)에서 검출되는 경우, 데이지-체인형 경로(820)를 따르는 인터포저들(712)로부터 배선 구조체들(708, 120)까지의 연결부들이 양호하다. 그렇지 않으며, 이상의 연결부들 중 적어도 하나가 불량이다. 표시기 메커니즘(816)(예를 들어, 빛들)은 프로브 카드 조립체(700)가 데이지 체인 테스트 모드에 있다는 것 및/또는 테스트 신호가 경로(820)를 통해 성공적으로 전달되었는지 여부를 나타내기 위해 경로(820)를 따라 위치될 수 있다. 프로브 카드 조립체(700)의 이상의 자체-테스트가 결론지어 지면, 스위치들(812, 814)이 개방될 수 있고, 프로브 카드 조립체(700)가 (예를 들어, DUT(116)와 유사한) DUT들을 테스트하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예들 및 애플리케이션들이 본 명세서에서 설명되었지만, 이러한 실시예들 및 애플리케이션들이 단지 예시적이며, 다양한 변형예들이 가능하다.

Claims (26)

  1. 접촉 프로브로서,
    접촉 팁의 평면에 배치된 제 1 전자 디바이스와 접촉하도록 배치되는 상기 접촉 팁을 포함하는 만곡 엘리먼트;
    연결 팁의 평면에 배치된 제 2 전자 디바이스와 접촉하도록 배치되는 상기 연결 팁을 포함하는 유연(compliant) 연결 엘리먼트; 및
    상기 접촉 팁으로부터 상기 연결 팁으로의 전기 전도성 경로
    를 포함하는, 접촉 프로브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연 연결 엘리먼트는 높은 전기 전류 및 열 응력 시에 고장(fail)나도록 설계되는 것인, 접촉 프로브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 만곡 엘리먼트는 상기 접촉 팁의 상기 평면으로부터 제 1 거리에 배치되고,
    높은 전기 전류 및 열 응력 시에 고장나는 상기 유연 엘리먼트들은 상기 접촉 팁의 상기 평면으로부터 제 2 거리에 배치되며,
    상기 제 2 거리는 상기 제 1 거리보다 긴 것인, 접촉 프로브.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 거리는 상기 제 1 거리보다 긴 것인, 접촉 프로브.
  5. 제 2 항에 있어서,
    높은 전기 전류 및 열 응력 시에 고장나는 상기 유연 엘리먼트들은 서로 이격된 유연 엘리먼트들을 포함하는 것인, 접촉 프로브.
  6. 제 1 항에 있어서,
    높은 전기 전류 및 열 응력 시에 고장나는 상기 유연 엘리먼트들은 상기 전기 전도성 경로에 배치되며, 상기 경로의 임의의 다른 부분보다 큰 열 소산 용량을 갖는 것인, 접촉 프로브.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉 프로브는 가이드 플레이트 내의 프로브 가이드 내로 끼워 맞춰지도록(fit) 크기가 결정되는 것인, 접촉 프로브.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 접촉 프로브는, 상기 접촉 프로브가 3개의 모든 축들에 위치되는 것을 허용하는 기계적인 클램프로서 사용되는 유연 연결 엘리먼트를 포함하는 것인, 접촉 프로브.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 접촉 프로브는, 상기 프로브 가이드의 정렬 개구부 내로 끼워 맞춰져서 상기 접촉 프로부를 상기 가이드 플레이트에 부착하도록 구성된 부착 엘리먼트를 더 포함하는 것인, 접촉 프로브.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 접촉 프로브는 상기 프로브 가이드의 정렬 개구부에 대응하는 정렬 엘리먼트를 더 포함하며,
    상기 정렬 엘리먼트는 상기 정렬 개구부 내의 대응하는 제한부(constraint)들과 접촉하도록 위치되어 상기 접촉 팁 상의 상기 제 1 전자 디바이스의 접촉력에 의해 야기되는 상기 프로브 가이드 내의 상기 접촉 프로브의 움직임을 상기 가이드 플레이트에 대해 미리 결정된 위치에 정지시키는 것인, 접촉 프로브.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 만곡 엘리먼트는 상기 접촉 팁 상의 상기 제 1 전자 디바이스의 접촉력에 응답하여 제 1 방향으로 유연(compliant)하고,
    상기 연결 엘리먼트는 제 2 방향으로 유연하며,
    상기 제 1 방향은 상기 제 2 방향에 실질적으로 수직인 것인, 접촉 프로브.
  12. 프로브 카드 조립체로서,
    배선 구조체의 제 1 면 상에 전기 접촉부들을 포함하는 상기 배선 구조체;
    상기 배선 구조체에 부착되며, 가이드 플레이트의 제 1 면으로부터 제 2 면으로 프로브 가이드들을 포함하는 상기 가이드 플레이트; 및
    상기 프로브 가이드들 내에 배치된 접촉 프로브들
    을 포함하고,
    각각의 상기 접촉 프로브는 상기 가이드 플레이트의 상기 제 2 면으로부터 연장하는 유연 연결 엘리먼트를 포함하고, 상기 배선 구조체의 상기 제 1 면 상의 상기 전기 접촉부들 중 하나의 전기 접촉부에 부착되는 연결 팁을 포함하며,
    상기 연결 엘리먼트는 상기 배선 구조체의 상기 제 1 면에 실질적으로 평행한 제 1 평면에서 유연한 것인, 프로브 카드 조립체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 연결 엘리먼트는, 상기 연결 팁이 상기 가이드 플레이트에 대한 상기 배선 구조체의 상기 제 1 평면에서 차등(differential) 열 팽창 또는 수축 동안 실질적으로 상기 전기 접촉부들 중 상기 하나의 전기 접촉부에 고정적으로 부착된 채로 남아 있기에 충분히 유연한 것인, 프로브 카드 조립체.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 배선 구조체의 열 팽창 계수(coefficient of thermal expansion; CTE)는 상기 가이드 플레이트의 CTE보다 클 수 있는 것인, 프로브 카드 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 배선 구조체는 인쇄 회로 기판 또는 다중 계층화 세라믹일 수 있는 것인, 프로브 카드 조립체.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로브 카드 조립체는 상기 배선 구조체를 상기 가이드 플레이트에 부착하기 위한 부착 클립들을 더 포함하며,
    상기 부착 클립들은,
    상기 제 1 평면에서 상기 가이드 플레이트에 대한 상기 배선 구조체의 상대적인 움직임을 실질적으로 허용하고,
    상기 제 1 평면에 실질적으로 수직인 방향에서 상기 가이드 플레이트에 대한 상기 배선 구조체의 상대적인 움직임을 제한하는 것인, 프로브 카드 조립체.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로브 카드 조립체는 상기 접촉 프로브들을 상기 프로브 가이드들 내의 특정 위치들로 편향시키기 위한 상기 프로브 가이드들 내에 위치된 편향 엘리먼트들을 더 포함하는 것인, 프로브 카드 조립체.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로브 카드 조립체는 상기 배선 구조체의 상기 제 1 면과 상기 가이드 플레이트의 상기 제 2 면 사이에 배치된 스페이서들을 더 포함하는 것인, 프로브 카드 조립체.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로브 카드 조립체는,
    상기 가이드 플레이트의 상기 2개의 면들 모두 상에 배치된 열 단열성(insulating)/전도성 재료, 및
    상기 배선 구조체를 통한 상기 가이드 플레이트의 상기 제 2 면으로부터의 열 전도성 경로들을 생성하는 열 단열성/전도성 구조체들
    을 더 포함하는 것인, 프로브 카드 조립체.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로브 카드 조립체는,
    보강재;
    테스터에 대한 전기 연결부들을 포함하는 1차 배선 구조체; 및
    상기 1차 배선 구조체로부터의 가요성 전기 연결부들을 포함하는 인터포저들
    을 포함하는 제 1 조립체를 더 포함하는 것인, 프로브 카드 조립체.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 배선 구조체는 2차 배선 구조체이고,
    상기 프로브 카드 조립체는 상기 가이드 플레이트에 부착된 상기 2차 배선 구조체를 포함하는 제 2 조립체를 더 포함하며,
    상기 제 2 조립체는 단일 유닛으로서 상기 제 1 조립체에 부착되고 이로부터 분리되도록 구성되는 것인, 프로브 카드 조립체.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 프로브 카드 조립체는, 닫힐 때 상기 1차 배선 구조체와 상기 인터포저들 사이에 그리고 상기 인터포저들과 상기 2차 배선 구조체 사이에 복수의 상호연결부들을 통한 데이지 체인형 전기 경로를 생성하는, 상기 1차 배선 구조체 및 상기 2차 배선 구조체 내의 전기 스위치들을 더 포함하는 것인, 프로브 카드 조립체.
  23. 제 12 항에 있어서,
    각각의 상기 접촉 프로브는,
    상기 가이드 플레이트의 상기 제 2 면으로부터 연장하며, 상기 제 1 평면에 실질적으로 평행한 제 2 평면 내의 테스트 대상 전자 디바이스(device under test; DUT)와 접촉하도록 배치된 접촉 팁을 포함하는 만곡 엘리먼트, 및
    상기 접촉 팁으로부터 상기 연결 팁으로의 전기 전도성 경로
    를 더 포함하는 것인, 프로브 카드 조립체.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 연결 엘리먼트는 높은 전기 전류 및 열 응력 시에 고장나는 유연 엘리먼트들을 포함하는 것인, 프로브 카드 조립체.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 연결 엘리먼트는 상기 전기 전도성 경로에 배치되며, 상기 경로의 임의의 다른 부분보다 큰 열 소산 용량을 갖는 것인, 프로브 카드 조립체.
  26. 제 23 항에 있어서,
    각각의 상기 접촉 프로브는 상기 프로브 가이드들 중 대응하는 하나의 프로브 가이드 내의 정렬 개구부 내의 대응하는 정렬 특징부들과 접촉하도록 위치되는 정렬 특징부들을 포함하는 정렬 엘리먼트를 더 포함하며, 상기 정렬 개구부의 상기 특징부들은 상기 가이드 플레이트에 대하여 미리 결정된 위치에 정지하는 것인, 프로브 카드 조립체.
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