KR20180113555A - 프로브 카드 어셈블리의 열 제어 - Google Patents

Abstract

하나의 예시적인 테스트 시스템이 테스트 헤드와 이 테스트 헤드에 연결된 프로브 카드 어셈블리를 포함하고 있다. 상기 프로브 카드 어셈블리는 전기 접속부를 가진 프로브 카드, 상기 프로브 카드에 강성을 부여하기 위해 상기 프로브 카드에 연결된 스티프너, 그리고 상기 프로브 카드 어셈블리의 적어도 일부분을 가열하는 가열기를 포함하고 있다. 프로버는 피시험 장치(DUT)를 상기 프로브 카드 어셈블리의 전기 접속부와 접촉되게 이동시키도록 구성되어 있다.

Description

프로브 카드 어셈블리의 열 제어

본 명세서는 대체로 테스트 시스템의 프로브 카드 어셈블리의 온도를 제어하는 것에 관한 것이다.

시험실은, 웨이퍼와 같은, 피시험 장치(DUT)로 테스트 신호를 전송하고 상기 피시험 장치(DUT)로부터 테스트 신호를 받는 테스트 헤드를 포함할 수 있다. 상기 테스트 헤드는 피시험 장치(DUT)에 전기적 및 기계적 연결을 시키는, 프로브 카드 어셈블리라고 칭하는, 접속기를 포함하고 있다. 프로버(prober)는 테스트를 수행하기 위해서 피시험 장치(DUT)를 상기 프로브 카드 어셈블리와 접촉되게 이동시킨다.

종종, 피시험 장치(DUT)는 프로브 카드 어셈블리보다 높은 온도에 있다. 이러한 온도 차이의 결과로, 프로브 카드 어셈블리의 프로브 카드가 피시험 장치(DUT)와 접촉하면 구부러질 수 있고, 이것은 피시험 장치(DUT)에 대한 연결부에 악영향을 줄 수 있다. 지금까지는, 피시험 장치(DUT)와 프로브 카드 어셈블리 사이의 이러한 온도 차이를 줄이기 위해서 프로브 카드 어셈블리를 뜨거운 공기에 오래 소킹(soaking)시켰다. 프로브 카드 어셈블리를 뜨거운 공기에 소킹시키는 것은 상황에 따라서 수 시간동안 지속될 수 있다. 이 정도의 시간 동안 프로브 카드 어셈블리를 뜨거운 공기에 소킹시키는 것은 테스트를 지연시킬 수 있다.

하나의 예시적인 테스트 시스템이 테스트 헤드와 상기 테스트 헤드에 연결된 프로브 카드 어셈블리를 포함하고 있다. 상기 프로브 카드 어셈블리는 전기 접속부를 가지는 프로브 카드, 상기 프로브 카드에 강성을 부여하기 위해서 상기 프로브 카드에 연결된 스티프너, 그리고 상기 프로브 카드 어셈블리의 적어도 일부분을 가열하는 가열기를 포함하고 있다. 프로버는 피시험 장치(DUT)를 상기 프로브 카드 어셈블리의 전기 접속부와 접촉되게 이동시키도록 구성되어 있다. 상기 예시적인 테스트 시스템은 아래의 특징들 중의 하나 이상을 단독으로 또는 임의의 적절한 결합형태로 포함할 수 있다.

상기 스티프너와 상기 프로브 카드는 다른 열팽창률을 가지는 재료로 만들어질 수 있다. 상기 가열기는 가열로 인한 상기 스티프너의 팽창이 가열로 인한 상기 프로브 카드의 팽창과 대체로 일치하도록 상기 스티프너에 충분한 열을 가하도록 구성될 수 있다. 상기 가열기는 상기 스티프너에, 상기 스티프너의 내측에, 및/또는 상기 프로브 카드에 장착될 수 있다. 상기 가열기는 저항 가열기이거나, 저항 가열기를 포함할 수 있다.

상기 예시적인 테스트 시스템은 상기 프로브 카드의 온도를 감지하는 온도 센서, 그리고 상기 온도 센서로부터, 상기 프로브 카드의 온도를 나타내는 정보를 수신하고, 상기 스티프너를 가열하기 위해서, 부분적으로, 상기 정보에 기초하여 상기 가열기를 제어하는 제어 신호를 출력하는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 제어 신호는 다음 요인: 상기 스티프너의 모듈러스, 상기 스티프너의 두께, 상기 스티프너의 형상, 상기 스티프너의 열팽창률, 상기 스티프너의 프와송의 비, 상기 프로버의 접속기의 직경, 상기 프로브 카드의 모듈러스, 상기 프로브 카드의 두께, 상기 프로브 카드의 프와송의 비, 또는 상기 프로브 카드의 온도 중의 하나 이상에 기초할 수 있다.

상기 제어 신호는 펄스폭 변조(PWM) 제어 신호이거나, 펄스폭 변조(PWM) 제어 신호를 포함할 수 있다. 상기 펄스폭 변조(PWM) 제어 신호의 듀티 사이클은, 적어도 부분적으로, 상기 프로브 카드의 온도를 나타내는 상기 정보에 기초할 수 있다.

상기 온도 센서는 열전쌍, 서미스터, 또는 저항 온도 검출기 중의 하나이거나, 열전쌍, 서미스터, 또는 저항 온도 검출기 중의 하나를 포함할 수 있다. 상기 온도 센서는 상기 프로브 카드 및/또는 상기 스티프너 상에 있을 수 있다. 상기 가열기는 상기 프로브 카드의 편향을 미리 정해진 양 내로 제한하기 위해서 상기 스티프너를 가열하도록 구성될 수 있다.

상기 예시적인 테스트 시스템은 상기 프로브 카드 어셈블리를 뜨거운 공기로 소킹하는 동안 상기 프로브 카드 어셈블리의 온도를 감지하는 온도 센서; 그리고 상기 온도 센서로부터, 상기 프로브 카드 어셈블리의 온도를 나타내는 정보를 수신하고, 상기 프로브 카드 어셈블리와 관련된 온도 및 열흐름이 일정 기간 동안 대체로 일정하게 유지되도록, 부분적으로, 상기 정보에 기초하여 상기 가열기를 제어하는 제어 신호를 출력하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

한 가지 예시적인 방법은 프로브 카드 어셈블리의 프로브 카드의 온도를 감지하는 단계를 포함하고 있고, 상기 프로브 카드 어셈블리는 전기 접속부를 가지고 있는 프로브 카드, 상기 프로브 카드에 강성을 부여하기 위해서 상기 프로브 카드에 연결되어 있는 스티프너, 그리고 상기 스티프너를 가열하는 가열기를 포함하고 있다. 상기 예시적인 방법은 또한 상기 스티프너의 온도를 감지하는 단계; 그리고 상기 프로브 카드와 상기 스티프너에 대해서 감지된 상기 온도에 기초하여 상기 스티프너를 가열하도록 상기 가열기를 제어하는 단계를 포함하고 있다. 상기 예시적인 방법은 아래의 특징들 중의 하나 이상을 단독으로 또는 임의의 적절한 결합형태로 포함할 수 있다.

상기 가열기는 가열로 인한 상기 스티프너의 팽창이 가열로 인한 상기 프로브 카드의 팽창과 대체로 일치하도록 상기 스티프너에 충분한 열을 가하도록 구성될 수 있다. 상기 예시적인 방법은 상기 가열기를 제어하는 제어 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제어 신호는 감지된 상기 온도와 다음 요인: 상기 스티프너의 모듈러스, 상기 스티프너의 두께, 상기 스티프너의 형상, 상기 스티프너의 열팽창률, 상기 스티프너의 프와송의 비, 프로버의 접속기의 직경, 상기 프로브 카드의 모듈러스, 상기 프로브 카드의 두께, 상기 프로브 카드의 프와송의 비, 또는 상기 프로브 카드의 온도 중의 하나 이상에 기초할 수 있다. 상기 가열기를 제어하는 단계가 펄스폭 변조(PWM) 제어 신호를 상기 가열기에 공급하는 것을 포함할 수 있고, 상기 펄스폭 변조(PWM) 제어 신호의 듀티 사이클은, 적어도 부분적으로, 감지된 상기 온도에 기초한다.

한 가지 예시적인 방법은 프로브 카드 어셈블리의 온도를 감지하는 단계를 포함하고 있고, 상기 프로브 카드 어셈블리는 전기 접속부를 가지고 있는 프로브 카드, 상기 프로브 카드에 강성을 부여하기 위해서 상기 프로브 카드에 연결된 스티프너, 그리고 상기 스티프너를 가열하는 가열기를 포함하고 있다. 상기 예시적인 방법은 또한 상기 프로브 카드 어셈블리를 뜨거운 공기로 소킹하는 동안 감지된 상기 온도에 기초하여 상기 프로브 카드 어셈블리에 열을 가하도록 상기 가열기를 제어하는 단계를 포함하고 있다. 상기 예시적인 방법은 아래의 특징들 중의 하나 이상을 단독으로 또는 임의의 적절한 결합형태로 포함할 수 있다.

상기 가열기는 상기 프로브 카드 어셈블리와 관련된 온도 및 열흐름이 일정 기간 동안 대체로 일정하게 유지되도록 제어될 수 있다. 상기 가열기를 제어하는 단계는 펄스폭 변조(PWM) 제어 신호를 상기 가열기에 공급하는 것을 포함할 수 있고, 상기 펄스폭 변조(PWM) 제어 신호의 듀티 사이클은, 적어도 부분적으로, 감지된 상기 온도에 기초한다.

이 개요 부분을 포함하여, 본 명세서에 기술된 특징들 중의 임의의 두 개 이상이 본 명세서에 구체적으로 기술되어 있지 않은 구현예를 형성하기 위해 결합될 수 있다.

본 명세서에 개시된 시스템과 기술, 또는 그것의 일부는, 하나 이상의 비-일시적 기계 판독가능 저장 매체에 저장되어 있으며, 본 명세서에 기술된 작동들을 제어하기 위해(예를 들면, 조정하기 위해) 하나 이상의 프로세싱 장치에서 실행될 수 있는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있거나 상기 컴퓨터 프로그램 제품에 의해 제어될 수 있다. 본 명세서에 개시된 시스템과 기술, 또는 그것의 일부는 다양한 작동들을 실행하는 실행가능한 명령을 저장하는 메모리와 하나 이상의 프로세싱 장치를 포함할 수 있는 장치, 방법, 또는 전자 시스템으로 구현될 수 있다.

첨부된 도면과 아래의 설명에 하나 이상의 구현예의 세부 사항이 개시되어 있다. 다른 특징, 목적 및 장점은 아래의 설명과 첨부된 도면, 그리고 청구범위에 의해 명확해질 것이다.

도 1은 예시적인 테스트 시스템의 시험실의 여러 구성요소의 블록도이다.
도 2는 프로브 카드 어셈블리의 여러 구성요소의 상부 사시도이다.
도 3은 프로브 카드 어셈블리의 여러 구성요소의 측면도이다.
도 4는 프로브 카드 어셈블리에 대해 열 제어를 실행하는, 상기 예시적인 테스트 시스템의 일부분인, 제어 시스템의 여러 구성요소의 개략도이다.
다른 도면에 있는 유사한 참고 번호는 유사한 요소를 나타낸다.

본 명세서에는 자동 테스트 장비의 장치 접속기의 전부나 일부에 대해 능동적인 열 제어를 하는 자동 테스트 장비(ATE, 테스트 시스템이라고도 한다)의 여러 예가 기술되어 있다. 상기한 바와 같이, 자동 테스트 장비(ATE)의 일부분인 시험실은, 웨이퍼와 같은, 피시험 장치(DUT)로 테스트 신호를 전송하고 상기 피시험 장치(DUT)로부터 테스트 신호를 받는 테스트 헤드를 포함하고 있다.

상기 테스트 헤드는 피시험 장치(DUT)에 전기적 및 기계적 연결을 시키는, 프로브 카드 어셈블리라고 칭하는, 접속기를 포함하고 있다. 프로버(prober)는 테스트를 수행하기 위해서 피시험 장치(DUT)를 상기 프로브 카드 어셈블리와 접촉되게 이동시킨다. 본 명세서에 기술되어 있는 것과 같이, 테스트하는 동안 및 테스트 전에 뜨거운 공기에 소킹(soaking)시키는 동안 프로브 카드 어셈블리의 가열을 능동적으로 제어하기 위해서 하나 이상의 가열기가 프로브 카드 어셈블리에 포함되어 있다.

도 1은 예시적인 테스트 시스템(10)의 여러 구성요소를 나타내고 있다. 상기 테스트 시스템은 도시된 구성요소 외에 추가적인 구성요소를 포함할 수 있지만, 도시된 구성요소는 테스트 헤드(11), 프로브 카드 어셈블리(12), 그리고 프로버(14)를 포함한다. 테스트 헤드(11)는 피시험 장치(DUT)(15)로 신호를 송신하고, 피시험 장치(DUT)(15)로부터 신호를 수신하기 위한 내부의 전자장치(도시되어 있지 않음)를 포함하고 있다. 피시험 장치(DUT)로 송신된 신호는 테스트 헤드 또는 상기 테스트 시스템의 다른 곳에서 발생될 수 있고, 비제한적인 예로서, 테스트 신호 또는 피시험 장치(DUT)에 가하기 위한 다른 자극을 포함할 수 있다. 피시험 장치(DUT)에 의해 출력되고, 피시험 장치(DUT)로부터 수신된 신호는, 비제한적인 예로서, 테스트 헤드로부터 출력된 신호에 대한 응답 또는 피시험 장치(DUT)로 송신된 신호와는 관계없는 신호에 대한 응답을 포함할 수 있다.

테스트 헤드는 피시험 장치(DUT)가 연결되는 접속기를 포함하고 있다. 이 예에서, 상기 접속기는 프로브 카드 어셈블리(12)를 포함한다. 도 1의 예에서, DUT(15)는 아직 프로브 카드 어셈블리(12)에 연결되어 있지 않다. 도 2 및 도 3을 참고하면, 이 예에서, 프로브 카드 어셈블리(12)가 프로브 카드(17), 스티프너(18), 그리고 피시험 장치(DUT)에 연결되는 전기 접속부(19)를 포함하고 있다. 프로브 카드 어셈블리가 도 2에 도시되어 있는 각도 때문에, 상기 전기 접속부는 도 2에서 보이지 않는다.

DUT(15)는 화살표(20)(도 1)의 방향을 따라서 프로버(14)에 의한 이동을 통하여 전기 접속부(19)에 접속된다. 이러한 접속은 피시험 장치(DUT)와 프로브 카드 사이의 전기적 연결 및 거기에 포함된 전기 경로를 형성하고, 결과적으로 피시험 장치(DUT)와 테스트 헤드 사이의 전기적 연결 및 거기에 포함된 전기 경로를 형성한다. 이와 관련하여, 프로브 카드(17)는 전기 접속부와 테스트 헤드 사이에서 신호를 전송하는 수동적 및/또는 능동적 전기 부품(도시되어 있지 않음)과 전기 경로(도시되어 있지 않음)를 포함할 수도 있다. 프로브 카드(17)는, FR-4와 같은, 임의의 적절한 인쇄 회로 기판으로 만들어질 수 있다. FR-4는 직조된 유리섬유 직물과 에폭시 수지 결합제로 구성된 복합 재료이다. 구리와 같은, 다른 재료가, FR-4에 추가하여, 또는 FR-4를 대신하여 사용될 수 있다.

스티프너(18)는 전기 접속부(19)를 포함하지 않는 표면(22)(도 3)(예를 들면, 테스트 헤드(11)와 마주 대하는 표면)에서 프로브 카드(17)에 연결된다. 스티프너(18)는 프로브 카드에 강성을 부여하거나 강성을 증가시키기 위해서 프로브 카드(17)에 연결된다. 스티프너(18)에 의해 부여된 증가된 강성의 결과로, 프로브 카드는, 프로버가 피시험 장치(DUT)를 프로브 카드 어셈블리에 접속시킬 때 발생된 힘과 같은, 가해진 힘에 대하여 잘 구부러지지 않는다.

스티프너(18)는 임의의 적절한 형상을 가질 수 있고, 스포크(26)에 의해 연결된 두 개의 동심원(24, 25)을 포함하는 도 2 및 도 4에 도시된 형상으로 국한되지 않는다. 스티프너(18)는 임의의 적절한 재료 또는, 비제한적인 예로서, 알루미늄(AL), 스테인레스 강, 및/또는 합금(42)(42% 니켈과, 철을 포함하는 나머지 부분으로 구성된 조절된 팽창 합금(controlled expansion alloy))을 포함하는 재료로 만들어질 수 있다. 몇몇 구현예에서는, 스티프너가 도시된 것과 같이 한 개의 인접한 구조로 될 수 있다. 몇몇 구현예에서는, 스티프너가 수직 방향(28)(도 3)으로 겹쳐 쌓인 두 개 이상의 레이어를 포함하는 별개의 연결된 부분으로 만들어질 수 있다. 몇몇 구현예에서는, 스티프너가 연결되어 있지 않으며 프로브 카드상의 다른 위치에 있는 복수의 구조를 포함할 수 있다.

도 2 (그리고 도 4)에 도시되어 있는 바와 같이, 예시적인 프로브 카드 어셈블리(12)는 또한 프로브 카드 어셈블리에 열을 가하는 가열기(30)와, 프로브 카드와 스티프너의 온도를 각각 감지하는 온도 센서(31, 32)를 포함하고 있다. 상기 가열기와 온도 센서는 소킹하는 동안과 테스트하는 동안 프로브 카드 어셈블리의 온도를 능동적으로 제어하는 제어 시스템의 일부분이다. 상기 제어 시스템의 한 예는 도 4와 관련하여 기술되어 있다

테스트하는 동안, 피시험 장치(DUT)는 프로브 카드보다 더 뜨거워질 수 있다. 하지만, 몇몇 경우에는, 프로브 카드가 피시험 장치(DUT)보다 더 뜨거워질 수 있다. 어쨌든, 피시험 장치(DUT)와 프로브 카드 사이에 온도 차이가 발생하면, 프로브 카드와 피시험 장치(DUT)가 서로 접촉하고 있는 것으로 인해 프로브 카드의 이동(예를 들면, 만곡)을 초래할 수 있다. 이 이동은 통상적으로 피시험 장치(DUT)쪽으로 향하므로 편향(deflection)이라도 칭해진다. 보다 상세하게는, 최하층인 프로브 카드가 가열되어, 프로브 카드는 팽창된다. 하지만, 스티프너는 상대적으로 차가운 상태로 유지되고 프로브 카드만큼 팽창되지 않는다. 이러한 팽창의 차이가 프로브 카드를 위로 오목하게 편향시켜서, 프로브 카드를 피시험 장치(DUT)쪽으로 이동시킨다. 몇몇 경우에는, 편향이 수 미크론 정도로 될 수 있다.

요망되는 프로브 카드 어셈블리 온도는 피시험 장치(DUT)가 프로브 카드 어셈블리와 접촉하고 있을 때 예측되거나 결정된 정상 상태 온도(steady state temperature)이다. 프로브 카드 어셈블리의 정상 상태 온도는 종종 피시험 장치(DUT) 온도보다 낮다. 따라서, 피시험 장치(DUT)와 프로브 카드 어셈블리의 사이에 열저항(thermal resistance)이 존재한다. 그래서, Z-축 방향으로 프로브 카드 어셈블리에 대한 온도 기울기가 존재한다. 피시험 장치(DUT)와 접촉하고 있는 프로브 카드의 구역으로부터 멀어지게 이동함에 따라 반경방향으로의 온도 기울기도 존재한다.

스티프너와 프로브 카드는 다른 열팽창률을 가질 수 있고, 따라서, 프로브 카드 어셈블리에 열을 가하는 것에 의해 프로브 카드와 스티프너를 다른 양으로 팽창시킬 수 있다. 결과적으로, 스티프너는 열 유도 편향(thermally-induced deflection)을 완화시키지 못할 수 있다.

따라서, 본 명세서에 개시된 기술은 프로브 카드의 및/또는 스티프너의 온도를 감지하는 하나 이상의 온도 센서와, 프로브 카드 및/또는 스티프너에 열을 가하는 하나 이상의 가열기를 이용한다. 본 명세서에 기술되어 있는 것과 같이, 스티프너의 열팽창을 프로브 카드의 열팽창과 일치시키도록 스티프너의 온도를 능동적으로 제어하고 프로브 카드 어셈블리의 온도를 피시험 장치(DUT)의 온도로 증가시키기 위해서, 필요에 따라, 열이 가해질 수 있다. 하나의 예로서, 본 명세서에 개시된 기술은 프로빙(probing)하는 동안(예를 들면, 테스트하는 동안) 프로브 카드의 온도를 감지하는 것과, 적어도 부분적으로, 상기 온도에 기초하여 스티프너에 열을 가하기 위해 프로빙하는 동안 가열기를 제어하는 것을 포함한다. 다른 예에서는, 본 명세서에 개시된 기술이 프로브 카드 어셈블리를 뜨거운 공기 또는 다른 기체로 소킹하는 동안 프로브 카드 어셈블리의 온도를 감지하는 것과, 적어도 부분적으로, 소킹하는 동안 감지된 프로브 카드 어셈블리의 온도에 기초하여 프로브 카드 어셈블리에 열을 가하기 위해서 소킹하는 동안 가열기를 제어하는 것을 포함한다.

몇몇 구현예에서는, 시험실이 프로브 카드 어셈블리의 온도를 감지하는 다른 온도 센서와, 스티프너의 온도를 감지하는 다른 온도 센서를 포함하고 있다. 각각의 경우에 복수의 온도 센서가 사용될 수 있지만, 각각의 기능을 수행하는 한 개의 온도 센서가 본 명세서에 기술되어 있다. 도 2 및 도 4에 도시된 예에서는, 제1 온도 센서(31)가 프로브 카드(17)의 온도를 시간의 경과에 따라 감지하고 모니터링하도록 구성되어 있다. 몇몇 예에서는, 온도 센서(31)가 프로브 카드(17)에 배치되어 있거나, 프로브 카드(17)에 연결되어 있거나, 프로브 카드(17)에 내장되어 있다. 다른 예에서는, 온도 센서(31)가 프로브 카드 어셈블리(12)의 다른 구성요소, 예를 들면, 스티프너(18), 또는 다른 곳, 예를 들면, 테스트 헤드(11)에 배치되거나, 연결되거나, 내장될 수 있다. 도 2 및 도 4의 예에서는 제2 온도 센서(32)가 스티프너(18)의 온도를 시간의 경과에 따라 감지하고 모니터링하도록 구성되어 있다. 몇몇 예에서는, 온도 센서(32)가 스티프너(18)에 배치되어 있거나, 스티프너(18)에 연결되어 있거나, 스티프너(18)에 내장되어 있다. 다른 예에서는, 온도 센서(32)가 프로브 카드 어셈블리(12)의 다른 구성요소, 예를 들면, 프로브 카드(17), 또는 다른 곳, 예를 들면, 테스트 헤드(11)에 배치되거나, 연결되거나, 내장될 수 있다.

몇몇 구현예에서는, 각각의 온도 센서(31, 32)가 다음의 것: 즉, 열전쌍, 서미스터, 또는 저항 온도 검출기(RTD) 중의 하나 이상을 포함한다. 다른 종류의 온도 센서가 단독으로 또는 이러한 종류의 온도 센서들 중의 하나 이상과 결합하여 사용될 수 있다. 각각의 온도 센서는, 아래에 기술되어 있는 것과 같이, 프로브 카드 어셈블리의 전부 또는 적어도 일부의 온도를 제어하기 위해서 가열기의 작동을 제어하는 제어 장치(예를 들면, 컨트롤러, 프로세서 등) 중의 하나 이상을 포함하는 제어 루프에 피드백을 제공한다. 예시적인 제어 시스템의 설명이 도 4와 관련하여 제공되어 있다.

상기한 바와 같이, 프로브 카드 어셈블리를 가열시키기 위해서 사용되는 하나 이상의 가열기가 있을 수 있다. 비록 복수의 가열기가 각각의 경우에 사용될 수 있지만, 도 2 및 도 4에는 스티프너를 가열하고 프로브 카드를 가열하는 한 개의 가열기(30)가 도시되어 있다. 상기 가열기는 제어 장치로부터의 펄스폭 변조(PWM) 제어 신호의 적용을 통하여 제어될 수 있는 저항 가열 장치일 수 있다. 다른 종류의 가열기들이 사용될 수도 있다. 상기 가열기는 스티프너(18)에 배치되거나, 연결되거나, 내장될 수 있다. 대체 실시형태로서, 상기 가열기는 프로브 카드(17)에 배치되거나, 연결되거나, 내장될 수 있다.

도 4는 프로브 카드 어셈블리의 전부 또는 일부분의 온도를 능동적으로 제어하는 예시적인 제어 시스템(35)의 여러 구성요소를 나타내고 있다. 예시적인 제어 시스템은, 본 명세서에 기술되어 있는 것과 같은, 임의의 적절한 종류의 프로세싱 장치를 포함하거나, 상기 프로세싱 장치일 수 있는 하나 이상의 컨트롤러(38)(컨트롤러(38)라고 칭한다)를 포함하고 있다. 컨트롤러(38)는 프로브 카드 어셈블리(12)의 온도 센서 및 가열기와 무선 또는 유선으로 통신한다. 예를 들면, 상기 통신은 테스트 헤드의 전기 경로, 프로버의 전기 경로, 또는 테스트 헤드와 프로버의 전기 경로를 통하여 이루어질 수 있다. 상기 제어 시스템은 도 4에 도시되어 있지 않은 다른 구성요소를 포함할 수도 있다.

뜨거운 공기로 소킹하는 동안, 프로브 카드의 초기 편향(다른 양도 가능하지만, 몇몇 경우에는, 약 50 미크론 내지 500 미크론의 편향)이 있을 수 있다. 이 초기 편향이 발생할 수 있게 하기 위해서는 시간이 필요하다. 이 초기 편향의 크기는 실질적인 정상 상태 조건에 도달하는데 걸리는 시간보다 덜 중요한 사항이다. 이와 관련하여, 정상 상태는 프로브 카드 어셈블리와 관련된 온도와 열흐름이 적어도 특정 기간 동안 대체로 일정하게 유지되는 조건을 포함한다. 가열기를 프로브 카드 어셈블리(예를 들면, 스티프너에)에 포함시키는 것에 의해 정상 상태 조건에 도달하는데 필요한 소킹 시간을 줄일 수 있다.

프로브 카드 어셈블리가 정상 상태 조건에 도달한 후, 실제 장치(DUTs)의 테스트가 실행될 수 있다. 이 시점에, 본 명세서에 기술되어 있는 것과 같이, 프로브 카드의 편향이 일어날 수 있다. 다시 말해서, 프로버가 피시험 장치(DUT)를 프로브 카드와 접촉되게 한다. 피시험 장치(DUT)의 위치 변화 및 피시험 장치(DUT)와 프로브 카드 사이의 전도열 전달 경로(conductive heat transfer path)의 반복적인 개폐에 의해 열 유도 이동(예를 들면, 편향)이 초래될 수 있다. 가열기는 프로빙하는 동안 발생하는 온도 변화를 상쇄시키기 위해서, 결과적으로, 발생하는 편향의 크기를 허용 한계 내로 줄이기 위해서 어느 정도 능동적으로 사용될 수 있다.

본 명세서에 기술되어 있는 것과 같이, 한 개 또는 복수의 온도 감지 장치(이 예에서는, 온도 센서(31))가 프로브 카드에 있을 수 있다. 온도 센서(31)에 의해 감지된 온도가 컨트롤러(38)에 대한 입력값이다. 제어 루프를 폐쇄하기 위해서 한 개 또는 복수의 온도 감지 장치(이 예에서는, 온도 센서(32))가 프로브 카드 스티프너에 있을 수도 있다. 이와 같이, 온도 센서(32)에 의해 감지된 온도는 컨트롤러(38)에 의해 제어되는 파라미터이다.

예시적인 작동에 있어서, 소킹하는 동안, 컨트롤러(38)는, 온도 센서(31)로부터, 프로브 카드의 온도를 나타내는 정보(40)를 수신한다. 적어도 부분적으로, 프로브 카드의 온도를 나타내는 정보에 기초하여, 상기 컨트롤러가 대체로 스티프너와 프로브 카드 어셈블리에 열을 가하기 위해서 상기 가열기를 제어하는 제어 신호(41)를 출력한다. 제어는 특정 온도에 도달하기 위해서 상기 가열기를, 연속적으로 또는 단속적으로, 작동시키거나 작동중지시키는 것을 포함할 수 있다. 온도에 대한 제어는, 비제한적인 예로서, 스티프너의 모듈러스, 스티프너의 두께, 스티프너의 형상, 스티프너의 열팽창률, 스티프너의 프와송의 비, 프로버의 접속기의 직경, 프로브 카드의 모듈러스, 프로브 카드의 두께, 프로브 카드의 프와송의 비, 및/또는 온도 센서(31)에 의해 감지된 프로브 카드의 온도를 포함하는 다수의 요인을 기초로 하여 이루어진다. 따라서 컨트롤러(38)는 상기 가열기를 제어하는 제어 신호(예를 들면, PWM 신호)를 발생시킬 때 이들 요인을 고려한다.

온도 센서(31)는 소킹하는 동안 프로브 카드 어셈블리의 온도를 감지하고, 필요에 따라, 스티프너에, 결과적으로 프로브 카드 어셈블리에 열을 가하기 위해 상기 가열기(30)를 제어한다. 예를 들면, 온도는 연속적으로 또는 단속적으로 감지될 수 있고, 온도에 관한 정보는 컨트롤러로 전달될 수 있다. 이에 대응하여, 컨트롤러는 적절하게 상기 가열기를 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 몇몇 구현예에서는, 프로브 카드 어셈블리의 온도가 특정 온도에 도달하고 특정 기간 동안 상기 온도로 유지될 때까지 열이 가열기와 열기 소킹(hot-air soak)을 통하여 가해진다. 다시 말해서, 온도 센서(31, 32)가 프로브 카드 어셈블리의 온도를 나타내는 정보를 상기 컨트롤러로 출력하고, 이에 대응하여, 상기 컨트롤러가 프로브 카드 어셈블리가 정상 상태 온도(열기 소킹이 있는 경우에)에 도달할 때까지 상기 가열기를 제어한다. 소킹하는 동안 가열기를 이용하여 프로브 카드 어셈블리를 가열시킴으로써, 가열기를 사용하지 않고 프로브 카드 어셈블리의 목표 온도에 도달될 수 있는 경우보다 프로브 카드 어셈블리의 목표 온도가 더 빨리 도달될 수 있다. 결과적으로, 소킹 시간(soak time), 결과적으로 전체 테스트 시간이 단축될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 구현예에서는, 소킹 시간이 수 시간에서 수 분 단축될 수 있다.

프로브 카드 어셈블리가 특정 온도에 도달한 후, 본 명세서에 설명되어 있는 것과 같이, 테스트가 실행될 수 있다. 테스트 과정의 일부로서, 프로버가 피시험 장치(DUT)를 프로브 카드 어셈블리와 접촉시키고, 이것에 의해 피시험 장치(DUT)와 프로브 카드 어셈블리의 사이에 신호가 교환될 수 있다. 테스트하는 동안, 프로브 카드(17)상의 온도 센서(31)가 프로브 카드의 온도를 감지한다. 이 온도를 나타내는 정보(40)가 컨트롤러(38)로 전송된다. 컨트롤러(38)는 제어 신호(41)를 가열기(30)로 출력한다. 가열기(30)는 가열로 인한 스티프너의 팽창이 가열로 인한 프로브 카드(17)의 팽창과 대체로 일치하도록 스티프너(18)에 충분한 열을 가하도록 제어된다. 프로브 카드 어셈블리의 가열은 피시험 장치(DUT) 또는 테스트 시스템의 다른 열원(thermal sources)과의 접촉에 의해 이루어질 수 있다.

몇몇 구현예에서, 가열로 인한 스티프너의 팽창이 프로브 카드(17)의 팽창과 대체로 일치하도록 스티프너(18)에 충분한 열을 가하는 것은 스티프너의 온도가 프로브 카드의 목표 온도와 일치하게 조절되거나, 대체로 일치하게 조절되는 것을 의미한다. 하지만, 경우에 따라, 프로브 카드의 열팽창률은 스티프너의 열팽창률과 다를 수 있다. 이와 같은 경우에, 스티프너의 온도는 프로브 카드의 온도와 일치하게 제어되지 않을 수 있다. 대신에, 프로브 카드에서 감지된 온도뿐만 아니라, 열에 따라서 프로브 카드와 스티프너의 팽창에 영향을 미치는 다른 요인에 기초하여 상기 가열기가 제어된다. 상기 다른 요인은, 비제한적인 예로서, 다음 사항: 즉, 스티프너의 모듈러스, 스티프너의 두께, 스티프너의 형상, 스티프너의 열팽창률, 스티프너의 프와송의 비, 프로버의 접속기의 직경, 프로브 카드의 모듈러스, 프로브 카드의 두께, 및/또는 프로브 카드의 프와송의 비를 포함할 수 있다. 따라서 컨트롤러(38)는 프로빙하는 동안/테스트하는 동안 상기 가열기를 제어하는 제어 신호(예를 들면, PWM 신호)를 발생시킬 때 이들 요인(그리고 다른 적절한 요인)을 고려할 수 있다.

프로빙하는 동안/테스트하는 동안, 온도 센서(32)는 스티프너의 온도를 감지한다. 이 온도를 나타내는 정보(42)가 컨트롤러(38)로 전송된다. 컨트롤러(38)는 스티프너(18)의 온도가 프로브 카드(17)의 온도에 관한 정보(40)에 기초하여 정해지는 목표 온도에 접근하도록 상기 정보(42)에 기초하여 가열기(30)에 대한 제어 신호(41)를 조정한다. 프로브 카드와 스티프너가 다른 열팽창률을 가질 수 있기 때문에, 상기 목표 온도는 프로브 카드의 정확한 온도가 아닐 수 있지만, 상기 온도와 본 명세서에 열거된 상기 다른 요인들 중의 하나 이상을 기초로 하여 정해질 수 있다.

몇몇 구현예에서는, 상기 컨트롤러가 제어 신호를 발생시키기 위해서 임의의 적절한 제어 프로세스를 실행할 수 있다. 예를 들면, 상기 컨트롤러가 비례 적분 미분(PID) 컨트롤러를 실행시킬 수 있다. PID 컨트롤러는 측정된 변수(이 경우에는, 프로브 카드의 온도)와 목표값(이 경우에는, 스티프너에 대한 목표 온도) 사이의 차이로 오차값을 연속적으로 결정한다. PID 컨트롤러는 가열기에 공급된 전력을 가중합(weighted sum)에 의해 결정된 새로운 값에 맞게 조정함으로써 시간이 경과함에 따라 오차를 최소화하려고 시도한다. 다른 구현예에서는, 다른 종류의 제어가 실행될 수 있다.

본 명세서에 기술된 예시적인 테스트 시스템에 의해 수행된, 가열 제어를 포함하여, 테스트는 하드웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합을 이용하여 실행될 수 있다. 예를 들면, 본 명세서에 기술된 것과 같은 테스트 시스템은 자동화된 요소들의 작동을 제어하기 위해서 상기 시스템 다양한 지점에 배치된 다양한 컨트롤러 및/또는 프로세싱 장치들을 포함할 수 있다. 중앙 컴퓨터는 상기 다양한 컨트롤러 또는 프로세싱 장치들 사이의 작동을 조정할 수 있다. 상기 중앙 컴퓨터, 컨트롤러, 그리고 프로세싱 장치는 다양한 자동화된 요소들의 제어와 조정을 수행하기 위해서 다양한 소프트웨어 루틴을 실행시킬 수 있다.

본 명세서에 개시된 기술은 자동 테스트 장비 또는 임의의 다른 적절한 컴퓨터 장치에 의해 실행될 수 있다. 상기 기술은, 적어도 부분적으로, 하나 이상의 컨트롤러 또는 제어 장치, 예를 들면, 프로그램 가능 프로세서, 한 개의 컴퓨터, 복수의 컴퓨터, 및/또는 프로그램 가능 논리 요소에 의해 실행되거나, 상기 하나 이상의 컨트롤러 또는 제어 장치, 예를 들면, 프로그램 가능 프로세서, 한 개의 컴퓨터, 복수의 컴퓨터, 및/또는 프로그램 가능 논리 요소의 작동을 제어하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 예를 들면, 하나 이상의 정보 운반체, 예컨대, 하나 이상의 비-일시적 기계 판독가능 매체에 명확하게 구현된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 이용하여 제어될 수 있다.

컴퓨터 프로그램은 컴파일러형 언어 또는 해석형 언어를 포함하는, 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있고, 자립형 프로그램이나 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에 사용하기에 적합한 다른 장치를 포함하는, 임의의 형태로 효율적으로 사용될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 한 개의 컴퓨터 또는 한 장소에 있거나 복수의 장소에 걸쳐서 분산되어 있으며 네트워크에 의해 서로 연결되어 있는 복수의 컴퓨터에서 실행되도록 효율적으로 사용될 수 있다.

테스트의 전부 또는 일부를 실행하는 것과 관련된 작동은 본 명세서에 기술된 기능을 수행하기 위해서 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행시키는 하나 이상의 프로그램 가능 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 테스트의 전부 또는 일부는 특수 목적 논리 회로, 예를 들면, FPGA(필드 프로그래머블 게이트 어레이) 및/또는 ASIC(주문형 집적회로)를 이용하여 실행될 수 있다.

컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 프로세서는, 예를 들어, 범용 마이크로프로세서 및 특수 목적 마이크로프로세서, 그리고 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 읽기 전용 저장 구역 또는 랜덤 액세스 저장 구역 또는 읽기 전용 저장 구역 및 랜덤 액세스 저장 구역으로부터 명령과 데이터를 받아들일 것이다. 컴퓨터(서버를 포함한다)의 여러 요소는 명령을 실행하는 하나 이상의 프로세서와 명령과 데이터를 저장하는 하나 이상의 저장 구역 장치를 포함한다. 일반적으로, 컴퓨터는 또한 하나 이상의 기계 판독가능 저장 매체, 예를 들면, 데이터를 저장하기 위한 대용량 저장 장치, 예를 들어, 자기 디스크, 광자기 디스크, 또는 광 디스크를 포함하거나, 상기 하나 이상의 기계 판독가능 저장 매체로부터 데이터를 받아들이거나, 상기 하나 이상의 기계 판독가능 저장 매체로 데이터를 전달하거나, 상기 하나 이상의 기계 판독가능 저장 매체로부터 데이터를 받아들이고 상기 하나 이상의 기계 판독가능 저장 매체로 데이터를 전달하도록 작동가능하게 결합될 것이다. 컴퓨터 프로그램 명령과 데이터를 담는데 적합한 기계 판독가능 저장 매체는, 예를 들어, 반도체 저장 구역 장치, 예를 들면, EPROM, EEPROM, 그리고 플래시 저장 구역 장치; 자기 디스크, 예를 들면, 내부 하드 디스크 또는 분리성 디스크; 광자기 디스크; 그리고 CD-ROM 디스크와 DVD-ROM 디스크를 포함하는 모든 형태의 비-휘발성 저장 구역을 포함한다.

본 명세서에 사용되어 있는 것과 같이 모든 "전기적 연결"은 중개 구성요소(intervening component)를 포함하지만 그럼에도 불구하고 연결된 구성요소들 사이에 전기적 신호가 전달될 수 있게 하는 직접적인 물리적 연결이나 유선 또는 무선 연결을 포함할 수 있다. 본 명세서에 기재된 전기 회로를 포함하는 모든 "연결"은, 다른 기재내용이 없으면, 전기적 연결이고 "전기적" 이라는 표현이 "연결"을 변경시키기 위해서 사용되고 있는지 여부에 관계없이 반드시 직접적인 물리적 연결인 것은 아니다.

본 명세서에 기술된 다른 구현예의 요소들은 위에 구체적으로 개시되어 있지 않은 다른 실시례를 형성하기 위해 결합될 수 있다. 여러 요소가 본 명세서에 기술된 구조의 작동에 악영향을 미치지 않고 본 명세서에 기술된 구조에서 제외될 수 있다. 게다가, 본 명세서에 기술된 기능을 수행하기 위해 다양한 분리된 요소들이 하나 이상의 개별 요소로 결합될 수 있다.

Claims (23)

1. 테스트 시스템으로서,
   테스트 헤드;
   상기 테스트 헤드에 연결된 프로브 카드 어셈블리로서,
   전기 접속부를 가지는 프로브 카드;
   상기 프로브 카드에 강성을 부여하기 위해서 상기 프로브 카드에 연결 된 스티프너; 및
   상기 프로브 카드 어셈블리의 적어도 일부분을 가열하는 가열기;
   를 포함하는, 상기 프로브 카드 어셈블리; 그리고
   피시험 장치를 상기 프로브 카드 어셈블리의 전기 접속부와 접촉하도록 이동시키는 프로버;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 스티프너와 상기 프로브 카드가 다른 열팽창률을 가지는 재료로 만들어져 있는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 가열기가 가열로 인한 상기 스티프너의 팽창이 가열로 인한 상기 프로브 카드의 팽창과 대체로 일치하도록 상기 스티프너에 충분한 열을 가하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 가열기가 상기 스티프너에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 가열기가 상기 스티프너의 내측에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 가열기가 상기 프로브 카드에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 가열기가 저항 가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 프로브 카드의 온도를 감지하는 온도 센서; 그리고
   상기 온도 센서로부터, 상기 프로브 카드의 온도를 나타내는 정보를 수신하고, 상기 스티프너를 가열하기 위해서, 부분적으로, 상기 정보에 기초하여 상기 가열기를 제어하는 제어 신호를 출력하는 컨트롤러;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 제어 신호가 다음 요인: 상기 스티프너의 모듈러스, 상기 스티프너의 두께, 상기 스티프너의 형상, 상기 스티프너의 열팽창률, 상기 스티프너의 프와송의 비, 상기 프로버의 접속기의 직경, 상기 프로브 카드의 모듈러스, 상기 프로브 카드의 두께, 상기 프로브 카드의 프와송의 비, 또는 상기 프로브 카드의 온도 중의 하나 이상에 기초하는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
10. 제8항에 있어서, 상기 제어 신호가 펄스폭 변조(PWM) 제어 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 펄스폭 변조(PWM) 제어 신호의 듀티 사이클이, 적어도 부분적으로, 상기 정보에 기초하는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
12. 제8항에 있어서, 상기 온도 센서가 열전쌍, 서미스터, 또는 저항 온도 검출기 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
13. 제8항에 있어서, 상기 온도 센서가 상기 프로브 카드 상에 있는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
14. 제8항에 있어서, 상기 온도 센서가 상기 스티프너 상에 있는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
15. 제1항에 있어서, 상기 프로브 카드의 편향을 미리 정해진 양 내로 제한하기 위해서 상기 가열기가 상기 스티프너를 가열하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
16. 제1항에 있어서,
    상기 프로브 카드 어셈블리를 뜨거운 공기로 소킹하는 동안 상기 프로브 카드 어셈블리의 온도를 감지하는 온도 센서; 그리고
    상기 온도 센서로부터, 상기 프로브 카드 어셈블리의 온도를 나타내는 정보를 수신하고, 상기 프로브 카드 어셈블리와 관련된 온도 및 열흐름이 일정 기간 동안 대체로 일정하게 유지되도록, 부분적으로, 상기 정보에 기초하여 상기 가열기를 제어하는 제어 신호를 출력하는 컨트롤러;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
17. 전기 접속부를 가지고 있는 프로브 카드;
    상기 프로브 카드에 강성을 부여하기 위해서 상기 프로브 카드에 연결 되어 있는 스티프너; 및
    상기 스티프너를 가열하는 가열기;
    를 포함하는 프로브 카드 어셈블리의 프로브 카드의 온도를 감지하는 단계;
    상기 스티프너의 온도를 감지하는 단계; 그리고
    상기 프로브 카드와 상기 스티프너에 대해서 감지된 상기 온도에 기초하여 상기 스티프너를 가열하도록 상기 가열기를 제어하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 가열기가 가열로 인한 상기 스티프너의 팽창이 가열로 인한 상기 프로브 카드의 팽창과 대체로 일치하도록 상기 스티프너에 충분한 열을 가하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제17항에 있어서, 상기 가열기를 제어하는 제어 신호를 출력하는 단계를 더 포함하고 있고, 상기 제어 신호가 감지된 상기 온도와 다음 요인: 상기 스티프너의 모듈러스, 상기 스티프너의 두께, 상기 스티프너의 형상, 상기 스티프너의 열팽창률, 상기 스티프너의 프와송의 비, 프로버의 접속기의 직경, 상기 프로브 카드의 모듈러스, 상기 프로브 카드의 두께, 상기 프로브 카드의 프와송의 비, 또는 상기 프로브 카드의 온도 중의 하나 이상에 기초하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제17항에 있어서, 상기 가열기를 제어하는 단계가 펄스폭 변조(PWM) 제어 신호를 상기 가열기에 공급하는 것을 포함하고, 상기 펄스폭 변조(PWM) 제어 신호의 듀티 사이클이, 적어도 부분적으로, 감지된 상기 온도에 기초하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 전기 접속부를 가지고 있는 프로브 카드;
    상기 프로브 카드에 강성을 부여하기 위해서 상기 프로브 카드에 연결 된 스티프너; 및
    상기 스티프너를 가열하는 가열기;
    를 포함하는 프로브 카드 어셈블리의 온도를 감지하는 단계; 그리고
    상기 프로브 카드 어셈블리를 뜨거운 공기로 소킹하는 동안 감지된 상기 온도에 기초하여 상기 프로브 카드 어셈블리에 열을 가하도록 상기 가열기를 제어하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 프로브 카드 어셈블리와 관련된 온도 및 열흐름이 일정 기간 동안 대체로 일정하게 유지되도록 상기 가열기가 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제21항에 있어서, 상기 가열기를 제어하는 단계가 펄스폭 변조(PWM) 제어 신호를 상기 가열기에 공급하는 것을 포함하고, 상기 펄스폭 변조(PWM) 제어 신호의 듀티 사이클이, 적어도 부분적으로, 감지된 상기 온도에 기초하는 것을 특징으로 하는 방법.

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