TWI292600B - Test device for electrical testing of a unit under test - Google Patents

Description

1292600 (1) 九、發明說明 * 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關待測單元之電氣測試的測試裝置’特別 是用於晶圓的測試，其具有能夠與待測單元相聯合且設置 有呈插銷形式並形成接觸插銷配置之接觸構件的接觸頭； 且具有一電連接設備，該電連接設備具有和接觸構件之那 些面向離開容納待測單元之測試平面的末端觸碰接觸之接 Φ 觸表面；以及具有一支撐設備，其係配置在連接設備之面 向離開接觸頭的一側上。 【先前技術】 最初所提及之類型的電氣測試裝置被使用來做成與待 測單元之電氣接觸，以便測試其功能性及適用性。電氣測 試裝置產生到待測單元之電氣連接，也就是說，其一方面 做成和待測單元上之電氣連接的接觸，且另一方面提供被 Φ 連接至測試系統的電氣接觸，而測試系統將電氣訊號經由 測試裝置而供應至待測單元，以便實施，舉例來說.，用於 功能性測試的電阻測量、電流和電壓測量等等。因爲待測 電氣單元常常是非常小的電子元件，舉例來說，製造電子 元件之晶圓上的電子電路，所以在測試頭上之呈插銷形式 的接觸構件具有極小的尺寸。現在，爲了對所提到之測試 系統提供連接能力，測試頭之接觸構件和對接觸分離提供 轉變之連接設備觸碰接觸，並且在這種程度內，做成引導 至測試系統之電氣連接電纜的連接。在測試期間，待測單 -4- (2) 1292600 元係位於測試平面上，並且測試裝置在軸向上，最好在垂 直方向上被降低到待測單元上，使得接觸構件的第一末端 (它們係呈插銷的形式）和待測單元相接觸，並且接觸構 件的其他末端（它們係呈插銷的形式）接觸到連接設備的 接觸表面。支撐設備在軸向方向上施加接觸力，接觸力被 施加於待測單元，以便達成所提到的接觸。在此同時，對 " 支撐設備上之連接設備的支撐（其常常是平坦的）抵消起 φ 因於由於和待測單元相接觸所造成之反作用力之連接設備 的任何彎曲。儘管如此，製造公差及外部條件意謂著不保 證接觸插銷配置的諸接觸插銷將會以大約相伺的接觸壓力 而和待測單元相接觸。甚至與元件之平面性的微小差異能 . 夠導致在下降期間接觸插銷和待測單元在早期階段一定比 例的接觸，並且在測試期間，也以比其他接觸插銷更大的 接觸壓力而被按壓抵住待測單元。在最壞的情況下，在已 知的測試裝置之情況中，某些接觸插銷有可能和待測單元 φ 相接觸，儘管其他的接觸插銷以所想要的接觸壓力而倚靠 著待測單元。因爲接觸插銷最好呈彎曲導線的形式，而力 在縱向方向上作用於接觸插銷上，且同時相接觸，並且接 觸插銷因此很容易被彈性地彎成弧形的形式，所以接觸插 銷爲它們自己補償微小的差異。但是，此補償並非總是足 夠適當的。 【發明內容】 因此，本發明係根據提供最初所提及之類型的電氣測 -5- (3) 1292600 試裝置之目的，其總是確保達成和待測單元之可靠的接 觸。 依據本發明，此目的之達成係在於用以調整接觸表面 之配置的平面性或者與接觸表面配置之平面性之所想要的 差異之拉機構及/或推機構被配置在支撐設備與連接設備 之間。拉機構及/或推機構之調整導致支撐設備以如此之 ' 方式而對連接設備起作用，即使後者變形，最好是彈性地 φ 變形，使得被配置成分散形式之接觸表面在測試裝置的軸 向方向上移動經過一段相對應的距離，最好在垂直方向 上，因此，照這樣，舉例來說，使其可能達成接觸表面之 配置的平面性。此係有可能於當待測單元係呈正確的平面 . 形式時，且除此之外，由於製造公差或外部影響的結果， 沒有任何測試裝置的元件具有任何差異，但是僅連接設備 不具有正確的平面性，但是，然後依據本發明而產生正確 的平面性。但是，依擄另一應用，也有可能提供待測單 φ 元，其係呈晶圓的形式，不具有正確的平面性，導致接觸 構件具有不同的接觸壓力，而在這種程度內，一些接觸構 件並不相接觸。這可以藉由拉機構及/或推機構之機構來 予以克服，其能夠被適當地調整，其中，連接設備之接觸 表面的配置係相對於平面性來予以調整，或者被調整以便 蓄意地產生所想要之非平面性的程度，以便抵消所提到的 差異。此外，拉機構及/或推機構達成匹配於個別的接 觸-做成工作，其當測試裝置必須操作以不同數値大小之 接觸-做成力時係必需的。舉例說明’如果待測單元僅具 -6- (4) 1292600 有少數幾個測試點，則僅需要少數幾個接觸插銷，並且測 ' 試僅需要施加相對應之小的接觸力。如果待測單元具有非 常多的測試點，爲了使用非常多的接觸插銷，則必須施加 相對更大的接觸力，以便對各個插銷而言，產生相同之個 個別的接觸-做成力。連接設備因此被裝載至更大的程 ^ 度，並且因而由於反作用力的結果而有點變形，其再次導 • 致相對應之接觸表面的移動。已經被提及之拉機構及/或 φ 推機構使其可能預設連接設備之平面性或非平面性，其特 別是-如同所提到的-係平坦的，並且，舉例來說，係藉由 印刷電路板來予以形成的。 對於拉機構及/或推機構來說，允許連接設備熱膨脹 , 於和測試平面平行運行的平面上也係有利的。因爲在測試 期間的室溫可以不同’及/或測試也最好被實施於不同的 待測單元溫度下，以便使其可能也在特定的溫度範圍內測 試待測單元的操作，所以個別元件之與溫度有關的長度改 φ 變發生，特別是發生在平行於測試平面的平面上，這些長 度改變係不可避免的，並且不被拉機構及/或推機構所阻 礙，如果他們允許所提及之平面上的改變。此情形特別係 藉由呈擺動拉機構及/或擺動推機構之形式的拉機構及/ 或推機構來予以達成，機械剛性被提供於拉機構及/或推 機構之縱向範圍上，以便施加所想要的拉力及/或推力’ 雖然由於擺動移動之結果所造成之相對應的移動相對於此 縱向範圍而有可能橫貫，使得長度上的擴展（如同已經被 提到）並未被阻礙。在此情況中，應該注意對晶圓的測試 (5) 1292600 被實施於，舉例來說，從-4(TC到+15(TC的溫度範圍中。 本發明之一發展提供兩或多個拉機構及/或推機構被 分散設置（最好像矩陣般地分散）於測試裝置的中央區域 中，特別是在接觸插銷配置的基底表面區域中，此中央區 域被用來固持接觸插銷，而因此代表測試區域。如果拉機 構及/或推機構係位於此區域中，則它們能夠被軸向對齊 或適當地變形，以便產生所想要的平面性或非平面性。 對於拉機構及/或推機構來說，具有和調整螺帽交互 作用以便施加拉力及/或推力之螺紋插銷係有利的。對相 關螺紋插銷之調整螺帽的調整，當調整螺帽被轉動於其中 一方向時，導致推力的施加，而當調整螺帽被轉動於另一 方向時，導致拉力的產生。此外，在此情況中，能夠藉由 轉動調整螺帽經過一相對應之距離來改變推力的數値大小 與拉力的數値大小，使得個別、連續地可變調整係可能 的。

螺紋插銷的第一末端連結於連接設備，且調整螺帽被 支撐於支撐設備上也是有利的。然後，調整螺帽仍然係可 外部進出的，且當適當時，能夠很容易地被調整，以便測 試裝置的校準。 特別是，螺紋插銷之和連接設備相聯合的末端係提供 有頭部，該等頭部係藉由連結於連接設備之固持蓋來予以 固持的，該等頭部係以擺動方式而被固持於固持蓋中，以 便不致阻礙發生的熱長度改變。 螺紋插銷最好係位於支撐設備中的孔徑開口中，或者 (6) 1292600 突出經過這些孔徑開口中，在此情況中，孔徑 ' 呈階梯式孔的形式，各自具有有較小直徑的孔 大直徑的孔剖面，並且調整螺帽係位於具有較 剖面中，其係位於支撐設備的外側上，而且一 螺帽被支撐在階梯式孔中的階梯上，且另一方 帽被支撐在具有較大直徑之孔剖面中的封閉塊 著調整螺帽的轉動讓源自於支撐設備的推力或 φ 由個別的螺紋插銷配置而被施加在連接設備上 封閉塊最好可以呈用於調整螺帽之夾箝塊 讓已經被設置於所想要之轉動位置的調整螺帽 箝而被鎖定，以便防止因疏忽所導致的位移。 最後，封(閉塊爲環首螺栓係有利的，而環 螺紋被擰入於具有較大直徑之孔剖面中的內螺 這樣之環首螺栓的轉動導致其被軸向地移動， 的調整螺帽具有被施加於其之夾箝力，且因此 旋緊或鬆開。 【實施方式】 圖1顯示電氣測試裝置1之示意剖面圖的 電氣測試裝置1能夠經由電纜連接（其並未被 被連接到測試系統（其並未被例舉出），以便 (其並未被例舉出）相接觸，以便使待測單元 試。待測單元，其可以呈晶圓的形式，係位於 上，而測試平面2被顯示爲圖1中的虛線部分 開口最好係 剖面和有較 大直徑的孔 方面，調整 面，調整螺 上。這意謂 拉力能夠經 〇 的形式，這 能夠藉由夾 首螺栓之外 紋內。例如 結果，相關 調整螺帽被 舉例說明， 例舉出）而 和待測單元 受到電氣測 測試平面2 。正提到且 (7) 1292600 也被稱爲垂直測試邊緣3的測試裝置1被用來和待測單元 ' 上的適當連接點相接觸，測試裝置1具有接觸頭4、連接 設備5及支撐設備6，連接設備5被支撐設備6所支撐， 接觸頭4係設置有許多的接觸構件7，接觸構件7被安裝 而使得它們能夠縱向地移動，且其第一末端區域係和待測 單元（其並未被例舉出）相聯合，而其另一末端區域係和 ^ 連接設備5相聯合。連接設備5係呈具有導體軌道9之多 φ 層印刷電路板8的形式，且導體軌道9在它們和接觸頭4 相聯合 '之末端處具有接觸表面1 〇，並且在它們徑向外側 末端處具有電氣連接表面1 1，在此情況中，後者能夠經由 電纜連接（其已經被提到但並未被例舉出）而被連接至測 試系統。此配置被設計而使得連接設備形成一轉接器設 備，也就是說，介於非常小的接觸表面1 0間之非常短的 距離係經由導體軌道9而被轉變成連接表面1 1間之較大 的距離。此外，連接表面1 1各自具有一個讓已經被提到 .# 之電纜連接能夠被產生的尺寸。 在測試待測單元的同時，支撐設備6係在軸向方向 (箭號1 2 )上移動朝向係位於測試平面2上的待測單元， 使得接觸構件7的末端一方面和待測單元相接觸，另一方 面和接觸表面1 0相接觸。因爲接觸構件7係呈彎曲導線 1 3的形式，也就是說，它們被設計而使得它們在軸向方向 上因爲彎曲而稍微有彈性，所以當測試裝置1以及待測單 元之個別元件各自具有足夠的平面性時，和待測單元之正 確的接觸係可能的。問題會發生在當彎曲導線1 3之和連 -10- (8) 1292600 接設備5相聯合的末端都是位於一平面上，但是，連接設 ' 備5之相聯合的接觸表面！ 〇，舉例來說，由於印刷電路板 8之凸起彎曲而不是呈平面配置的形式時。爲了讓連接設 備5之平面性或蓄意的非平面性能夠被影響到，拉及推機 構1 4被配置在支撐設備6與連接設備5之間，許多的拉 * 及推機構14被設置，並且係配置成像在測試裝置1之中 • 央區域1 5中的矩陣一樣。在此情況中，特別是，接觸頭4 φ 之接觸插銷配置1 7的基底表面區域1 6係設置有拉及推機 構1 4。圖2所例舉之放大圖顯示各拉及推機構1 4具有一 螺紋插銷1 8，其具有一頭部1 9，且調整螺帽20被擰入於 螺紋插銷1 8上。固持蓋22最好係藉由黏著劑接合而被安 裝在印刷電路板8的頂面2 1上，在剖面上具有C型斷面 形狀23，並且固持著拉及推機構1 4的頭部1 9。如果個別 的頭部19被固持在C型斷面形狀23中，且具省一定量的 動作範圍，則拉及推機構14分別代表擺動的拉機構或擺 φ 動的推機構24。但是，替換地，也有可能將頭部黏著性地 接合進C型斷面形狀中，且藉由拉及推機構14的彎曲而 有可能擺動的補償。個別之螺紋插銷1 8的自由端區域25 突出進支撐設備6中的孔徑開口 26內，支撐設備6在其 面對連接設備5之一側上係設置有一中空區域27 (圖 1 ) ’以便固持固持蓋22及螺紋插銷1 8的剖面。如同能 夠從圖2看出，各孔徑開口 26係呈階梯式孔的形式，也 就是說，它具有有較小直徑的孔剖面2 9，其係和連接設備 5相聯合，以及有較大直徑的孔剖面3 1，其導引至支撐設 -11 - (9) 1292600 備6的外側面3 0，這導致環形階梯3 2。 調整螺帽2 0上的內螺紋3 3被擰入於螺紋插銷1 8的 末端2 5上，且具有有較小直徑的中央區域3 4，以及有較 大直徑並且與其整合在一起的外側環形凸緣3 5，環形凸緣 3 5的底面係支撐在環形階梯3 2上。 封閉塊3 6被配置在孔剖面3 1內，並且能夠以夾箝方 • 式而被支持於調整螺帽20的環形凸緣3 5上，藉以使其可 φ 能將調整螺帽2 0的轉動位置固定在環形階梯3 2與封閉塊 3 6之間。因此，封閉塊3 6形成夾箝塊3 7，並且係呈環首 螺栓3 8的形式，環首螺栓3 8具有外螺紋3 9於其外部直 徑，其與孔剖面3 1中之內螺紋4 0相嚼合。此外，此配置 被設計而使得環首螺栓3 8的中央開口 4 1固持調整螺帽2 0 之具有較小直徑的區域3 4。 這導致了下面的作用：對於測試裝置1的校準而言， 其被下降到位於測試平面2上的待測單元上，使得彎曲導 鲁 線1 3經由接觸表面1 〇、導體軌道9及連接表面1 1、以及 電纜連接（其並未被例舉出）而一方面和待測單元達成電 氣接觸，且另一方面和測試系統（其並未被例舉出）達成 電氣接觸。在下降程序期間，測試系統監視器被用來顯示 下降狀態，其中，接觸構件7和待測單元相接觸。如果發 現，舉例來說，位於圖1之右側上的接觸構件7和待測單 元太早相接觸’並且具有比係位於左側上之接觸構件7更 大的接觸壓力’如同經由測試系統監視器上之相對應的影 像而係明顯的，則拉及推機構1 4能夠被用來實施所想要 -12- (10) 1292600 的修正，這可以包括，從印刷電路板8上之支撐設備6算 起，施加較大張力之位於右側上的拉及推機構1 4，及/或 施加較大壓力之位於左側上的拉及推機構1 4，使得後者被 稍微彈性變形，導致適當之接觸表面1 0的軸垂直移動。 推力能夠藉由（如果螺紋插銷1 8具有右旋螺紋，且 環首螺栓3 8被鬆開）調整螺帽20經由逆時針旋轉而被移 ' 動稍微離開其頭部1 9遠一點，而後藉由環形凸緣3 5經由 φ 旋緊環首螺栓3 8而被夾箝在環首螺栓3 8與環形階梯3 2 之間來予以施加。另一方面，拉力能夠藉由，在鬆開環首 螺栓3 8之後，以順時鐘方向轉動調整螺帽20來予以施 力口，而在此程序期間，其被支撐於環形階梯20上，且因 此，經由固持蓋22的C型斷面形狀23而將拉力傳送至印 刷電路板8。然後，環形凸緣3 5再度被旋緊，以便夾箝調 整螺帽20的環形凸緣3 8而將其固定。這讓連接設備5之 平面性或非平面性，且因此它們的接觸表面1 〇之配置， φ 能夠被調整於相對應之大量的點處，特別係藉由各個拉及 推機構1 4 〇 如同能夠從圖2看出，孔剖面29具有比螺紋插銷1 8 之直徑更大的直徑，使其當熱膨脹發生在位於和測試平面 2平行運行之平面上的元件中時，也允許一定量之螺紋插 銷U的擺動彎曲。 爲了使其可能實施已經提過之調整螺帽2 0及/或環 首螺栓3 8的旋轉調整，這兩個元件在它們的頂面上具有 工具囈合槽（slot )，使得它們能夠各自經由呈叉型形狀 -13- (11) 1292600 之螺絲起子工具來予以調整，而沒有任何問題。 本發明使其可能調整及固定連接設備5的垂直（也就 是說’軸向）位置，特別是在不同點處的印刷電路板8， 因此能夠達成和待測單元之最佳接觸。 【圖式簡單說明】 * 圖形參照代表性實施例來舉例說明本發明，且精確地 • 說： 圖1顯示測試裝置之示意剖面圖，及 圖2顯示圖1所示之測試裝置之一區域的放大圖。 【主要元件符號說明】 1 :測試裝置 2 :測試平面 3 :垂直測試邊緣

5 :連接設備 6 :支撐設備 7 :接觸構件 8 :印刷電路板 9 :導體軌道 I 0 :接觸表面 II :連接表面 1 3 :彎曲導線 - 14- (12) 1292600 1 4 :拉及推機構 1 5 :中央區域 1 6 :基底表面區域 1 7 :接觸插銷配置 1 8 :螺紋插銷 1 9 :頭部 2 0 :調整螺帽

21 :頂面 22 :固持蓋 23 : C型斷面形狀 24 :擺動的拉機構或擺動的推機構 2 5 :自由端區域 26 :孔徑開口 2 7 :中空區域 28 :階梯式孔 2 9 :孔剖面 3 0 :外側面 3 1 :孔剖面 32 :環形階梯 3 3 :內螺紋 3 4 :中央區域 3 5 :環形凸緣 3 6 :封閉塊 3 7 :夾箝塊 -15- (13) 1292600 3 8 :環首螺栓 3 9 :外螺紋 4 0 :內螺紋 4 1 :中央開口

Claims (1)

1. (1) 1292600 十、申請專利範圍 1 · 一種待測單元之電氣測試的測試裝置，特別是用於 晶圓的測試，其具有能夠與待測單元相聯合且設置有呈插 銷形式並形成接觸插銷配置之接觸構件的接觸頭；且具有 一電連接設備，該電連接設備具有和接觸構件之那些面向 離開容納待測單元之測試平面的末端觸碰接觸之接觸表 • 面；以及具有一支撐設備，其係配置在連接設備之面向離 Φ 開接觸頭的一側上，其特徵在於用以調整接觸表面之配置 的平面性或者與接觸表面配置之平面性之所想要的差異之 拉機構及/或推機構（14)被配置在支撐設備（6)與連 接設備（5 )之間。 2 ·如申請專利範圍第1項之測試裝置，其特徵在於拉 機構及/或推機構（1 4 )允許連接設備（5 )或測試裝置 (1 )之其他部件的熱膨脹於和測試平面平行運行的平面

   3 ·如申請專利範圍第1項或第2項之測試裝置，其特 徵在於拉機構及/或推機構（1 4 )係呈擺動拉機構及/或 擺動推機構之形式，以便允許連接設備（5 )或測試裝置 (1 )之其他部件的熱膨脹。 4.如申請專利範圍第1項或第2項之測試裝置，其特 徵在於提供兩或多個拉機構及/或推機構被分散設置（最 好像矩陣般地分散）於測試裝置（1 )的中央區域（1 5 ) 中，特別是在接觸插銷配置（1 7 )的基底表面區域（1 6 ) 中。 -17- (2) 1292600 5. 如申請專利範圍第1項或第2項之測試裝置，其特 徵在於拉機構及/或推機構（1 4 )具有和調整螺帽（20 ) 交互作用以便施加拉力及/或推力之螺紋插銷（1 8 )。 6. 如申請專利範圍第1項或第2項之測試裝置，其特 徵在於螺紋插銷（1 8 )的第一末端係連結於連接設備 ' (5 )，且調整螺帽（2 0 )被支撐於支撐設備（6 )上。 • 7.如申請專利範圍第1項或第2項之測試裝置，其特 φ 徵在於螺紋插銷（1 8 )之和連接設備（5 )相聯合的末端 係提供有頭部（1 9 )，該等頭部（1 9 )係藉由連結於連接 設備（5 )之固持蓋（22 )來予以固持的。 8. 如申請專利範圍第1項或第2項之測試裝置，其特 徵在於螺紋插銷（1 8 )係位於支撐設備（6 )中的孔徑開 口（ 26)中，或者突出經過這些孔徑開口（ 26)中。 9. 如申請專利範圍第1項或第2項之測試裝置，其特 徵在於孔徑開口（ 2 6 )係呈階梯式孔（2 8 )的形式，各自 具有有較小直徑的孔剖面（29 )和有較大直徑的孔剖面 (3 1 )，並且調整螺帽（20 )係位於具有較大直徑的孔剖 面（3 1 )中，其係位於支撐設備（6 )的外側（3 0 )上， 而且一方面，調整螺帽（20 )被支撐在階梯式孔（28 )中 的階梯（3 2 )上，且另一方面，調整螺帽（2 0 )被支撐在 具有較大直徑之孔剖面（3 1 )中的封閉塊（3 6 )上。 1 0 ·如申請專利範圍第1項或第2項之測試裝置，其 特徵在於封閉塊（3 6 )爲用於調整螺帽（2 0 )之夾箝塊 (37 )。 -18- (3) 1292600 1 1 .如申請專利範圍第1項或第2項之測試裝置，其 特徵在於封閉塊（3 6 )爲環首螺栓（3 8 )，而環首螺栓 (3 8 )之外螺紋（3 9 )被擰入於具有較大直徑之孔剖面 (3 1 )中的內螺紋（4 0 )內。

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