專利名稱：調(diào)節(jié)探針取向的裝置和方法
調(diào)節(jié)探針取向的裝置和方法
背景技術(shù)：
電子器件(比如半導(dǎo)體管芯)可以通過向該器件提供測(cè)試信號(hào)并監(jiān)控該器 件對(duì)測(cè)試信號(hào)的響應(yīng)而對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試信號(hào)可以通過導(dǎo)電探針被提供給電 子器件，這些探針暫時(shí)地壓在電子器件的多個(gè)端子上。相似地，通過這些暫時(shí) 地壓在電子器件的多個(gè)端子上的導(dǎo)電探針，便可以檢測(cè)該器件所產(chǎn)生的響應(yīng)信 號(hào)。在多個(gè)探針壓著電子器件的多個(gè)端子的情況下，通過調(diào)節(jié)探針取向使其對(duì) 應(yīng)于這些端子的取向，便可以使探針和端子之間的接觸更容易些。例如，這些 端子可以處于這樣一種配置中，該配置限定了一個(gè)具有特定形狀的表面(比如， 平面或近似平面)，其中通過調(diào)節(jié)探針取向使其處于一個(gè)限定具有相似形狀的 表面的配置中便可以使探針和端子之間的接觸更容易些。
發(fā)明概要
在本發(fā)明的典型實(shí)施方式中，可以相對(duì)于探針卡組件的元件來調(diào)節(jié)探針卡 組件的探針的取向。然后，探針卡組件可以被安裝在測(cè)試裝置中，并且可以相 對(duì)于該測(cè)試裝置來調(diào)節(jié)探針卡組件的取向。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式用于測(cè)試一個(gè)或多個(gè)電子器件的典型 測(cè)試系統(tǒng)。
圖2和3示出了探針卡組件的探針基板的取向相對(duì)于圖1所示探針卡組件 的安裝夾具的選擇性調(diào)節(jié)。
圖4和5示出了探針卡組件的取向相對(duì)于圖1所示測(cè)試系統(tǒng)中的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu) 的選擇性調(diào)節(jié)。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式用于測(cè)試半導(dǎo)體晶片的管芯的典型測(cè) 試系統(tǒng)。圖7示出了圖6所示探測(cè)器的插入環(huán)的頂視圖。
圖8示出了圖7所示插入環(huán)的側(cè)面橫截面圖。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的典型探針卡組件。
圖10-12示出了圖9所示探針卡組件的探針基板。
圖13示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件的典型實(shí)施方式 的頂視圖，其中顯示出圖6所示測(cè)試系統(tǒng)的頂板和插入環(huán)的部分視圖。
圖14顯示出帶有探針卡組件的圖13所示對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件的側(cè)面橫截面圖。
圖15示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件的另一個(gè)典型實(shí) 施方式的側(cè)面橫截面圖，其中顯示出頂板和插入環(huán)的部分視圖。
圖16A和16B示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式可與圖6所示測(cè)試系統(tǒng)一起 使用的備選的頂板和插入環(huán)。
圖17示出了可與圖16A和16B所示頂板和插入環(huán)一起使用的典型探針卡 組件的頂視圖。
圖18示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式連接到圖16A和16B所示頂板和插 入環(huán)的典型對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件的頂視圖，它們都以部分視圖示出。
圖19示出了具有圖17所示探針卡組件的圖18所示對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件的側(cè)
面橫截面圖。
圖20示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式可用于替代圖19所示對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組 件以及探針卡組件的備選的對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件以及探針卡組件。
圖21A顯示出頂視圖，圖21B顯示出側(cè)面橫截面圖，它們顯示的都是根據(jù) 本發(fā)明一些實(shí)施方式的圖16A和16B所示頂板和插入環(huán)的備選型式以及可與該 頂板和插入環(huán)的備選型式一起使用的具有對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件的探針卡組件。
圖22示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式用于設(shè)計(jì)、制造和使用探針卡組件 的典型過程。
圖23示出了用于執(zhí)行對(duì)DUT進(jìn)行測(cè)試的步驟的典型過程，該過程來自圖 22所示的過程。
圖24示出了用于執(zhí)行圖23所示過程的典型系統(tǒng)。
圖25示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的探針卡組件的典型實(shí)施方式，它包括與探針卡組件有關(guān)的數(shù)據(jù)的無線傳輸。
圖26示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式使用楔形的對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件，它可 防止使用未受權(quán)的探針卡組件。
圖27示出了包括多個(gè)探針基板和平整化機(jī)構(gòu)的典型探針卡組件。 圖28-30示出了探針取向不當(dāng)?shù)牡湫蛠碓春托Ｕ?br> 具體實(shí)施例方式
本說明書描述了本發(fā)明的典型實(shí)施方式和應(yīng)用。然而，本發(fā)明并不限于這 些典型實(shí)施方式和應(yīng)用，也不限于這些典型實(shí)施方式和應(yīng)用操作或被描述的方 式。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式用于測(cè)試一個(gè)或多個(gè)電子器件或 DUT420的典型測(cè)試系統(tǒng)401的一部分。(在本文中，"DUT"、"測(cè)試中的 電子器件"和"待測(cè)電子器件"都是指一個(gè)或多個(gè)待測(cè)或正被測(cè)的電子器件，
這種電子器件的非限制性示例包括未分割的半導(dǎo)體晶片中的一個(gè)或多個(gè)管芯、 從晶片中分割下來的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體管芯(封裝或未封裝的)、設(shè)置在載體 或其它支持設(shè)備中的分割過的半導(dǎo)體管芯陣列中的一個(gè)或多個(gè)管芯、 一個(gè)或多 個(gè)多管芯電子器件模塊、 一個(gè)或多個(gè)印刷電路板以及任何其它類型的電子設(shè) 備。)已知，測(cè)試系統(tǒng)401可以包括外殼422，外殼422中裝入了可移動(dòng)的卡 盤424、對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件400以及探針卡組件406。
探針卡組件406可以包括導(dǎo)電探針414，這些導(dǎo)電探針414被配置成接觸 DUT 420的輸入和/或輸出端子418并且由此暫時(shí)電連接到端子418。探針414 可以是有彈性的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。合適的探針414的非限制性示例包括由芯線構(gòu)成的 復(fù)合結(jié)構(gòu)，芯線被接合到探針基板412上的導(dǎo)電端子(未示出)，探針基板412 在其上涂敷了彈性材料，美國(guó)專利5,476,211、美國(guó)專利5,917,707以及美國(guó)專 利6，336，269對(duì)此進(jìn)行了描述。探針414還可以是通過光刻構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，比如 美國(guó)專利5,994,152、美國(guó)專利6,033,935、美國(guó)專利6,255,126、美國(guó)專利申請(qǐng) 公報(bào)2001/0044225和美國(guó)專利申請(qǐng)公報(bào)2001/0012739所揭示的彈性元件。探 針414的其它非限制性示例包括導(dǎo)電的彈簧單高蹺插針、凸起、觸頭、沖壓的 彈簧、針、壓曲梁等。事實(shí)上，探針414可以是適于與DUT電連接的任何結(jié)
11構(gòu)。
探針卡組件406也可以包括到測(cè)試器(未示出)的電接口 (未示出)，測(cè)
試器產(chǎn)生將要輸入到DUT 420的測(cè)試數(shù)據(jù)并且分析DUT 420響應(yīng)于測(cè)試數(shù)據(jù) 而產(chǎn)生的響應(yīng)數(shù)據(jù)從而確定DUT 420是否正常起作用。這種測(cè)試器在本領(lǐng)域是 公知的，并且可以包括計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(未示出)。探針卡組件406中的 內(nèi)部電學(xué)路徑(未示出)將測(cè)試器接口 (未示出)電連接到探針414。
對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件400提供了一個(gè)用于在外殼422中安裝探針卡組件406且 還用于調(diào)節(jié)探針卡組件406的取向的機(jī)構(gòu)?？ūP424可以包括平臺(tái)430，用于 在測(cè)試期間固定DUT 420?？ūP424可以在x、 y和z方向上移動(dòng)，并且也可 以傾斜和旋轉(zhuǎn)。(在圖1以及所有附圖和本說明書中提供了定向部件，僅是為 了討論起來方便和容易，而非限制。)在操作過程中，DUT420被置于平臺(tái)430 上，移動(dòng)卡盤424從而使DUT 420的端子418與探針414對(duì)齊，之后，卡盤 424使端子418移動(dòng)到與探針414接觸，這便在探針414和DUT端子418之間 建立了暫時(shí)的基于壓力的電連接。如上所述，在探針414和端子418之間建立 電連接的同時(shí)，測(cè)試數(shù)據(jù)可以通過探針414而輸入到DUT420，并且通過探針 414可以從DUT420中讀取由DUT 420所產(chǎn)生的響應(yīng)數(shù)據(jù)。然后，可以分析該 響應(yīng)數(shù)據(jù)從而確定DUT 420是否正常起作用。
為了與端子418建立電連接，通常，探針414的接觸尖端(比如被配置成 接觸端子418的探針414的部分)應(yīng)該與端子418共同取向。(在圖1中，虛 線426畫出了由探針414的接觸尖端所限定的表面(該表面可能通常對(duì)應(yīng)于一 個(gè)平面或近似平面)，虛線428畫出了由端子418所限定的表面(該表面可能 通常對(duì)應(yīng)于一個(gè)平面或近似平面)。)盡管探針414的接觸尖端的表面426可 能與端子418的表面428有一定的取向差異，但是如果探針414的接觸尖端的 表面426與端子418的表面428的取向差異過大，則可能在一個(gè)或多個(gè)探針414 和一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的端子418之間沒有建立電連接，或者即使建立了電連接， 該電連接也有可能具有太高的電阻從而無法測(cè)試和/或響應(yīng)數(shù)據(jù)無法可靠地在 探針414和端子418之間穿行。在這種情況下，功能完好的DUT420也有可能 被測(cè)試為是壞的。
圖1所示典型的測(cè)試系統(tǒng)401可以包括兩個(gè)用于調(diào)節(jié)探針414的接觸尖端的取向(例如，探針414的尖端所限定的表面的形狀，比如平整性或近似平整
性)的機(jī)構(gòu)。首先，探針卡組件406可以包括平整化構(gòu)件410，其次，對(duì)接和 調(diào)準(zhǔn)組件400可以包括調(diào)節(jié)構(gòu)件404。可以看出，探針卡組件406的平整化構(gòu) 件410以及對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件400的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404都可以調(diào)節(jié)探針414的取向(例 如，探針414的尖端所限定的表面的形狀，比如平整性或近似平整性)。
首先看圖l所示的探針卡組件406，探針卡組件406可以包括安裝夾具408、 平整化機(jī)構(gòu)410和探針基板412。安裝夾具408可以被配置成將探針卡組件406 連接到對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件400。安裝夾具408可以包括剛性或彈性結(jié)構(gòu)并且可以 執(zhí)行除了將探針卡組件406連接到對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件400以外的許多功能。例如， 剛性安裝夾具408也充當(dāng)一個(gè)加強(qiáng)桿，它被配置成抵抗探針卡組件406的彎曲、 翹曲等。作為另一個(gè)示例，安裝夾具408可以包括一個(gè)引線板，它可以包括一 個(gè)到上述測(cè)試器的接口 (未示出)。或者，探針卡組件406可以包括一個(gè)包含 測(cè)試器接口 (未示出)的引線板(未示出)，該測(cè)試器接口與安裝夾具408是 分開且不同的。在一個(gè)典型的實(shí)施方式中，安裝夾具408可以包括金屬板或金 屬桁架結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，探針414可以連接到探針基板412，探針基板412可以是被 配置成支持探針414且提供到探針414的電連接的任何合適的基板。例如，探 針基板412可以包括陶瓷的、有機(jī)的或印刷電路板基板，在基板的一個(gè)表面上 有導(dǎo)電焊盤(未示出)，在基板的另一個(gè)表面上有用于將這些焊盤連接到端子 (未示出)的內(nèi)部導(dǎo)電路徑。探針414可以連接到這些焊盤或端子。
平整化機(jī)構(gòu)410被配置成允許相對(duì)于安裝夾具408對(duì)探針基板412的取向 進(jìn)行選擇性調(diào)節(jié)，由此即對(duì)探針414的接觸尖端的取向進(jìn)行選擇性調(diào)節(jié)。平整 化機(jī)構(gòu)410也可以提供其它功能，比如將探針基板412連接到安裝夾具408并 且提供到達(dá)和來自探針基板412的電路徑。
在圖l-3中，為了說明和討論方便，探針卡組件406被顯示成具有一個(gè)探 針基板412，該探針基板412具有一組探針414。在一些實(shí)施方式中，探針卡 組件406可以被配置成具有不止一個(gè)探針基板414,每一個(gè)探針基板都包括一 組探針414。探針基板414可以被設(shè)置成構(gòu)成一個(gè)較大的探針陣列，該陣列包 括位于每一個(gè)探針基板之上的多組探針414。圖27示出了這種探針卡組件的簡(jiǎn)化的非限制性的示例，下面對(duì)此進(jìn)行討論。2005年6月24日提交的題為"Method And Apparatus For Adjusting A Multi-Substrate Probe Structure"的美國(guó)專利申請(qǐng) 11/165,833顯示出具有多個(gè)探針基板的探針卡組件的其它非限制性示例。這種 探針卡組件可以被配置成使得每一個(gè)探針基板都是可獨(dú)立于其它探針基板而 單獨(dú)移動(dòng)的。例如，這種探針卡組件可以包括多個(gè)平整化機(jī)構(gòu)410，它們可使 每一個(gè)單獨(dú)的探針基板412單獨(dú)移動(dòng)并且對(duì)它們的取向進(jìn)行單獨(dú)的調(diào)節(jié)，就像 圖27所示的那樣?；蛘?， 一個(gè)平整化機(jī)構(gòu)410可以使每一個(gè)單獨(dú)的探針基板 412單獨(dú)移動(dòng)并且對(duì)它們的取向進(jìn)行單獨(dú)的調(diào)節(jié)。此外，如果提供了多個(gè)平整 化機(jī)構(gòu)410，則在平整化機(jī)構(gòu)410和探針基板412之間可能有(但不需要有) 一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
圖2和3示出了探針基板412的取向相對(duì)于安裝夾具408的選擇性調(diào)節(jié)。 如圖2所示，平整化機(jī)構(gòu)410能夠使探針基板412繞著x和y軸選擇性地旋轉(zhuǎn) (Rx禾卩Ry)，并且能夠使探針基板412沿著z軸平移(Tz)。(除非另有說 明，否則在圖中關(guān)于xyz坐標(biāo)系的所有描繪中，x軸在頁面上呈水平，z軸在頁 面上呈垂直。Y軸盡管顯示成稍微傾斜以便看起來不是一個(gè)點(diǎn)，實(shí)際上是垂直 于頁面的(即進(jìn)入頁面并穿透出來)。如上所述，這些方向僅是為了清楚和討 論方便，不具有限制性。)
如圖3所示，平整化機(jī)構(gòu)410還能夠改變探針基板412的形狀。例如，平 整化機(jī)構(gòu)410可以被配置成向探針基板412施加交替的且相反的力從而改變探 針基板的形狀，圖3示出了這樣的一個(gè)示例。平整化機(jī)構(gòu)410并不限于使探針 基板412呈凹形，而是還可以使探針基板412呈許多不同的形狀，其中包括但 不限于凸形或具有多種彎曲和/或方向變化的復(fù)雜形狀。可以使探針基板412呈 純粹的線性變化(如圖2所示)，這與圖3所示的彎曲變化相反，或者作為另 一個(gè)備選方案，可以使探針基板412的一部分表面或整個(gè)表面呈線性和彎曲變 化的組合。
平整化機(jī)構(gòu)410可以是適于相對(duì)于安裝夾具408改變探針基板412的取向 的任何機(jī)構(gòu)。例如，平整化機(jī)構(gòu)410可以包括致動(dòng)器，致動(dòng)器包括可動(dòng)元件， 比如可動(dòng)柱塞或軸。作為另一個(gè)示例，平整化機(jī)構(gòu)410可以包括差動(dòng)螺絲組件。 此外，平整化機(jī)構(gòu)410可以是手動(dòng)或機(jī)器驅(qū)動(dòng)的，并且平整化機(jī)構(gòu)410可以在平整化機(jī)構(gòu)410自身處被啟動(dòng)或者通過遠(yuǎn)程控制進(jìn)行啟動(dòng)。另外，如下文結(jié)合 圖23和24所討論的那樣，照相機(jī)或其它傳感器可以確定探針414的位置，并 且將控制信號(hào)提供給平整化機(jī)構(gòu)410從而自動(dòng)地調(diào)節(jié)探針414的取向。
如上所述，盡管圖2和3未示出，但是探針卡組件406可以包括多個(gè)探針 基板412，每一個(gè)探針基板都具有一組探針414，并且這些探針基板被配置在 探針卡組件406上從而構(gòu)成較大的探針陣列，該陣列包括設(shè)置在每一個(gè)探針基 板412上的多組探針414。如上所述，在這種情況下，平整化機(jī)構(gòu)410可以被 配置成使每一個(gè)探針基板412單獨(dú)移動(dòng)并且對(duì)它們進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)?；蛘?，探針 卡組件406可以包括多個(gè)平整化機(jī)構(gòu)410，它們被配置成使每一個(gè)探針基板412 單獨(dú)移動(dòng)且對(duì)它們進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)。其它配置也是可能的。
可以看出，圖9和27顯示出探針卡組件406的非限制性典型實(shí)施方式。 如將要討論的那樣，圖9的致動(dòng)器702是平整化構(gòu)件410的典型實(shí)施方式，加 強(qiáng)桿708是安裝夾具408的典型實(shí)施方式。如下所述，探針卡組件406的其它 非限制性的典型實(shí)施方式被揭示在下列美國(guó)專利中題為"Method Of Planairizing Tips Of Probe Elements Of A Probe Card Assembly"的美國(guó)專利 5,974,662;題為"Planarizer For A Semiconductor Contactor"的美國(guó)專利 6,509,751;以及上述美國(guó)專利申請(qǐng)11/165,833。
由此，平整化機(jī)構(gòu)410可以改變探針基板412相對(duì)于安裝夾具408的取向。 因?yàn)樘结?14連接到探針基板412，所以平整化機(jī)構(gòu)410可以調(diào)節(jié)由探針414 的接觸尖端限定的表面426，并且以相對(duì)于安裝夾具408的期望的取向來設(shè)置 探針414的接觸尖端的平整性。
由此，探針卡組件406可以選擇探針414相對(duì)于安裝夾具408的特定取向 (在探針卡組件408被置于外殼422中之前或之后)。例如，探針414的選定 取向可能使得探針414的尖端限定了一個(gè)具有特定形狀的表面(比如平面或近 似平面)。然而，在探針卡組件406連接到對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件400之后，由平整 化構(gòu)件410設(shè)置的探針414的取向可能并不完全對(duì)應(yīng)于DUT 420的端子418的 取向。例如，在被安裝到對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件400上時(shí)，探針卡組件406可能因?qū)?接和調(diào)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)400、卡盤424和/或測(cè)試系統(tǒng)401的其它元件的非平整性或結(jié)構(gòu) 缺陷而發(fā)生傾斜或歪斜。現(xiàn)在看對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)400，如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式， 對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)400可以包括基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)402和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404。
基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)402可以包括已存在于外殼422中或連接到外殼422的任何結(jié)構(gòu)， 它能夠充當(dāng)一個(gè)基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404可以按該基準(zhǔn)來調(diào)節(jié)探針卡組件406的取 向，它可以包括手動(dòng)或機(jī)器驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器。基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)402可以是剛性的或柔性 的，并且可以具有平的或不平的基準(zhǔn)表面(未示出)。
調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404可以是適于在探針卡組件406被安裝在外殼422中的同時(shí)或 在探針卡組件406被安裝在外殼422中之前用于改變探針卡組件406的取向的 任何機(jī)構(gòu)。例如，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404可以包括致動(dòng)器，致動(dòng)器包括可動(dòng)元件，比如 可動(dòng)柱塞或軸。作為另一個(gè)示例，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404可以包括差動(dòng)螺絲組件。此外， 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404可以是手動(dòng)或機(jī)器驅(qū)動(dòng)的，并且調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404可以在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404 自身處被啟動(dòng)或者通過遠(yuǎn)程控制進(jìn)行啟動(dòng)。如將要看到的那樣，此處揭示了若 干種非限制性的示例(包括圖9的致動(dòng)器702)，這種致動(dòng)器可以包括差動(dòng)螺 絲組件或具有可動(dòng)元件、柱塞或元件的其它結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404的另一個(gè)典型 實(shí)施方式可以包括多個(gè)樹形結(jié)構(gòu)(未示出)。
在將探針卡組件406安裝到外殼422中并與外殼422相連之后，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 404由此可以改變探針卡組件406相對(duì)于基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)402的取向，盡管在某些配 置中，在將探針卡組件406安裝到外殼422中并與外殼422相連之前，調(diào)節(jié)機(jī) 構(gòu)404就可以改變探針卡組件406的取向。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404由此能夠進(jìn)一步調(diào)節(jié) 由探針414的接觸尖端所限定的表面426，并且以相對(duì)于基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)402的期望 取向來設(shè)置探針414的接觸尖端的取向。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404可以調(diào)節(jié)探針414的接 觸尖端的取向，這些接觸尖端先前經(jīng)平整化結(jié)構(gòu)410平整化以補(bǔ)償在將探針卡 組件406安裝到外殼422中時(shí)出現(xiàn)的不平整性或結(jié)構(gòu)不規(guī)則性。
基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)402和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404可以被配置成執(zhí)行附加的功能。例如，基準(zhǔn) 結(jié)構(gòu)402和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404可以將探針卡組件406的安裝夾具408連接到外殼422 上?；蛘?，其它結(jié)構(gòu)或夾具(未示出)可以將探針卡組件的安裝夾具408連接 到外殼422。
圖4和5示出了相對(duì)于基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)402對(duì)探針卡組件406的取向進(jìn)行選擇性 調(diào)節(jié)。如圖4所示，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404可以使探針卡組件406繞著x和y軸選擇性地旋轉(zhuǎn)(Rx和Ry)，并且使探針卡組件406沿著z軸平移(Tz)
如圖5所示，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404可以改變探針卡組件406的形狀。例如，調(diào)節(jié) 機(jī)構(gòu)404可以被配置成向探針卡組件406 (或探針卡組件406的特定元件)施 加交替的和相反的力，這些力用于改變探針卡組件406的形狀，圖5示出了這 樣的示例。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404并不限于使探針卡組件406呈凹形，而是還可以使探 針卡組件406呈許多不同的形狀，其中包括但不限于凸形或具有多種彎曲和/ 或方向變化的復(fù)雜形狀?？梢允固结樋ńM件406呈純粹的線性變化(如圖4所 示)，這與圖5所示的彎曲變化相反，或者作為另一個(gè)備選方案，可以做出線 性和彎曲變化的組合。
圖6-21B示出了對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件400以及探針卡組件406的具體示例性實(shí) 施方式，它們是參照用于測(cè)試DUT120的測(cè)試系統(tǒng)IOI而顯示和描述的，DUT 120可能是上述DUT中的任何類型。可以看出，測(cè)試系統(tǒng)101可以包括探測(cè)器 122，它是外殼422的非限制性示例。
首先看圖6所示的典型測(cè)試系統(tǒng)101，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，測(cè)試 系統(tǒng)101是用于測(cè)試DUT 120的。如圖所示，測(cè)試系統(tǒng)101可以包括探測(cè)器 122，它可以是一個(gè)具有內(nèi)部腔室132的盒子結(jié)構(gòu)，其中設(shè)置了一個(gè)可移動(dòng)的 卡盤124，該卡盤具有用于固定DUT 120的平臺(tái)。(圖6中的切割126提供了 腔室132中的部分視圖。)探測(cè)器122可以相似于外殼422，卡盤124可以相 似于卡盤424，平臺(tái)130可以相似于圖1的平臺(tái)430。在一些實(shí)施方式中，測(cè) 試器102所執(zhí)行的一些功能可以被實(shí)現(xiàn)在測(cè)試頭106中和/或探針卡組件406上 的電子器件(未示出)之中。事實(shí)上，在一些實(shí)施方式中，測(cè)試器102可以被 完全去掉，并且用測(cè)試頭106中的電子器件和/或設(shè)置在探針卡組件406上的電 子器件來替代。
頂板112可以是固體剛性板狀結(jié)構(gòu)，可以被設(shè)置在探測(cè)器122上并且可以 構(gòu)成腔室132的上邊界。頂板112可以包括插入環(huán)110，插入環(huán)110被配置成 在正常操作時(shí)固定探針卡組件406。電連接器108提供在測(cè)試頭106和探針卡 組件406之間的電連接，它可以包括導(dǎo)電探針414。探針卡組件406也可以包 括在連接器108和探針414之間的導(dǎo)電路徑(圖6中未示出)。
在正常操作中，探針卡組件406通常通過螺栓被緊固、夾住、或以其它方
17式固定到插入環(huán)110。圖7和8示出了插入環(huán)110的頂視圖和橫截面?zhèn)纫晥D。 如圖所示，插入環(huán)IIO—般是環(huán)形的，并且可以包括軸肩部分202以及具有螺 栓孔208的突出部分204。在正常操作時(shí)，探針卡組件406可以被設(shè)置在突出 部分204上，同時(shí)探針414從插入環(huán)IIO的中心開口 206延伸出來，并且螺栓 (未示出)或其它固定機(jī)構(gòu)(比如夾子)也可以將探針卡組件406固定到插入 環(huán)110。
再次參照?qǐng)D6，卡盤124可以包括平臺(tái)130， DUT 120可以被設(shè)置在平臺(tái) 130上?？ūP124可以在x、 y和z方向上移動(dòng)，可以繞著x和y軸傾斜，還可 以繞著z軸旋轉(zhuǎn)。卡盤124由此可以使DUT 120的特定輸入和/或輸出端子118 (比如半導(dǎo)體管芯的接合焊區(qū))與特定的探針414對(duì)齊，并且使這些特定的端 子118壓著這些特定的探針414從而在端子118和探針414之間建立暫時(shí)的電 連接。
測(cè)試器102可以是計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它可以向DUT 120提供測(cè)試數(shù)據(jù)， 并且分析DUT 120響應(yīng)于測(cè)試數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的響應(yīng)數(shù)據(jù)。通信線纜104可以提供 多個(gè)在測(cè)試器102和測(cè)試頭106之間的電數(shù)據(jù)路徑，測(cè)試頭106可以包括內(nèi)部 開關(guān)和其它數(shù)據(jù)路由元件，它們將線纜104所提供的數(shù)據(jù)路徑電連接到電連接 器108。多個(gè)數(shù)據(jù)信道可以由此被設(shè)置在測(cè)試器102和探針414之間，通過這 些數(shù)據(jù)信道，來自測(cè)試器102的測(cè)試數(shù)據(jù)被提供給DUT 120， DUT 120響應(yīng)于 測(cè)試數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的響應(yīng)數(shù)據(jù)被提供給測(cè)試器102。可旋轉(zhuǎn)的臂組件128可以使 測(cè)試頭106旋轉(zhuǎn)到圖6所示的測(cè)試頭106的位置，也可以使其從該位置旋轉(zhuǎn)出 來，這是一個(gè)測(cè)試位置，在該測(cè)試位置時(shí)測(cè)試頭106可恰當(dāng)?shù)販y(cè)試DUT120。 測(cè)試系統(tǒng)101的線纜104和其它元件可以被無線通信設(shè)備(未示出)全部或部 分地替代，如上所述，測(cè)試器102所執(zhí)行的功能中的一些或全部都可以實(shí)現(xiàn)在 測(cè)試頭106中，和/或用探針卡組件406上所設(shè)置的電子器件來實(shí)現(xiàn)。
如上文參照?qǐng)D1所討論的那樣，如果使一組DUT 420端子418和一組探針 414相互接觸的動(dòng)作會(huì)在該組中每一個(gè)探針414和該組中每一個(gè)DUT端子118 之間建立電連接，則應(yīng)該在接觸端子118的那部分探針414與端子118之間建 立足夠的共同取向。即，在測(cè)試DUT120之前，應(yīng)該按需要調(diào)節(jié)探針414的位 置，從而使探針414的接觸部分的取向(例如，限定了具有特定形狀的表面，比如平面或近似平面)大致對(duì)應(yīng)于端子118的取向(例如，限定了具有特定形
狀的表面，比如平面或近似平面)。此外，在測(cè)試期間，應(yīng)該保持探針414相 對(duì)于端子118的上述取向。否則，有可能一個(gè)或多個(gè)探針414沒有與相應(yīng)的一 個(gè)或多個(gè)端子118進(jìn)行物理接觸，由此沒有與其建立電連接。作為另一種可能 性，使一個(gè)或多個(gè)探針414壓著相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)端子118的力有可能太弱從 而無法建立能充分導(dǎo)電的電連接。如上所述，探針卡組件406以及對(duì)接和調(diào)準(zhǔn) 組件400可以提供用于調(diào)節(jié)探針414的取向以對(duì)應(yīng)于端子118的取向的單獨(dú)且 不同的機(jī)構(gòu)。
如下文參照?qǐng)D27-30所討論的那樣，平整化機(jī)構(gòu)410可以校正因探針卡組 件406的元件的不規(guī)則和缺陷所導(dǎo)致的探針414的取向不當(dāng)。這種不規(guī)則和缺 陷的示例(下文參照?qǐng)D27-30會(huì)進(jìn)行討論)包括但不限于探針基板412、探針 414以及用于將探針基板412連接到安裝夾具408的機(jī)構(gòu)(比如平整化機(jī)構(gòu)410) 中的不規(guī)則和缺陷。這種不規(guī)則和缺陷可能是因制造差異而導(dǎo)致的。平整化機(jī) 構(gòu)410可以校正探針414的取向不當(dāng)，并且使探針414相對(duì)于探針卡組件406 的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(比如安裝夾具408)精確地取向。
不管探針414相對(duì)于安裝夾具408進(jìn)行多么精確地取向，在將探針卡組件 406安裝到測(cè)試裝置中時(shí)，測(cè)試裝置(比如，圖1中的外殼422、平臺(tái)430、基 準(zhǔn)結(jié)構(gòu)402，圖6中的頂板112、插入環(huán)110或平臺(tái)130)中的不規(guī)則和缺陷也 會(huì)使探針414相對(duì)于DUT端子418、 118取向不當(dāng)。根據(jù)期望的結(jié)果或測(cè)試情 況，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404可以基本上減小和/或消除這種因測(cè)試裝置中的不規(guī)則或缺陷 所導(dǎo)致的探針414相對(duì)于DUT端子418、 118的取向不當(dāng)，從而落在可接受的 容限之內(nèi)。
圖9-12示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的探針卡組件406的典型實(shí)施方式 700，它可以被用在測(cè)試系統(tǒng)101中。如圖所示，探針卡組件700可以包括加 強(qiáng)桿708、引線板750、具有探針758的探針基板756以及多個(gè)致動(dòng)器702?？?以看到，加強(qiáng)桿708是安裝夾具408的一個(gè)示例，致動(dòng)器702是平整化機(jī)構(gòu)410 的一個(gè)示例。探針基板756通常相似于圖1的探針基板412，探針758通常相 似于探針414。
每一個(gè)致動(dòng)器702可以包括可動(dòng)元件704。在圖9所示的示例中，每一個(gè)致動(dòng)器702連接到加強(qiáng)桿708，每一個(gè)致動(dòng)器702的可動(dòng)元件704通過加強(qiáng)桿 708和引線板750中的孔(未示出)延伸，并且連接到探針基板756。每一個(gè) 可動(dòng)元件704可以選擇性地朝著探針基板756移動(dòng)或者遠(yuǎn)離探針基板756而移 動(dòng)。當(dāng)可動(dòng)元件704遠(yuǎn)離探針基板756而移動(dòng)時(shí)，可動(dòng)元件704朝著加強(qiáng)桿708 拉動(dòng)探針基板756的一部分，可動(dòng)元件704連接到該探針基板756。另一方面， 當(dāng)可動(dòng)元件704朝著探針基板756移動(dòng)時(shí)，可動(dòng)元件704推動(dòng)探針基板756的 一部分以使其遠(yuǎn)離加強(qiáng)桿708，可動(dòng)元件704連接到該探針基板756。每一個(gè) 致動(dòng)器702可以由此對(duì)探針基板756的特定區(qū)域選擇性地施加推力或拉力。如 圖10和ll所示，通過使用多個(gè)致動(dòng)器702 (圖IO顯示出9個(gè)，但可以使用更 多或更少)，多個(gè)推力/拉力1102可以被施加到探針基板756上。通過選擇性 啟動(dòng)可動(dòng)元件704，探針基板756可以由此繞著x和/或y軸旋轉(zhuǎn)(&和Ry)并 且壓著z軸平移(Tz)。此外，通過如圖12所示施加交替的推力和拉力1102， 便可以改變探針基板756的表面712的形狀。(盡管圖10-12中未示出，探針 758可以連接到探針基板756的表面712。)也可以使表面712呈除圖12所示 凹形以外的形狀。例如，可以使表面712呈凸形或具有多個(gè)彎曲和/或方向變化 的復(fù)雜形狀?？梢允贡砻?12呈純粹的線性變化，這與圖12所示的彎曲變化 相反，或者作為另一個(gè)備選方案，可以做出線性和彎曲變化的組合。
所用致動(dòng)器702的配置和類型是不重要的，許多不同類型的致動(dòng)器都是可 以使用的。例如，致動(dòng)器702可以包括差動(dòng)螺絲組件，它們一般固定不動(dòng)地連 接到加強(qiáng)桿708?？蓜?dòng)元件704可以是差動(dòng)螺絲組件的軸部分，當(dāng)差動(dòng)螺絲組 件的驅(qū)動(dòng)頭(未示出)在一個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)這些差動(dòng)螺絲組件朝著探針基板756 移動(dòng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)頭在另一個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)這些差動(dòng)螺絲組件縮回從而遠(yuǎn)離探針基 板756。作為另一個(gè)非限制性的示例，致動(dòng)器702可以包括一個(gè)連接到加強(qiáng)桿 708的外殼，并且可動(dòng)元件704可以是能移入/移出外殼的柱塞或活塞。
致動(dòng)器702的其它示例包括但不限于上述美國(guó)專利申請(qǐng)11/165,833中的差 動(dòng)螺絲組件404和2708、校平螺絲組件1504以及對(duì)準(zhǔn)/平整化組件2408。上述 美國(guó)專利6,509,751的圖5A-5C示出了可用作致動(dòng)器702的致動(dòng)器的示例。再 次參照?qǐng)D9，可動(dòng)元件704可以利用任何合適的機(jī)構(gòu)來移動(dòng)，包括但不限于機(jī) 器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(比如液壓系統(tǒng)、電機(jī)和壓電致動(dòng)器)手動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(比如差動(dòng)螺絲組件)。
可動(dòng)元件704不需要連接到探針基板756。例如，可動(dòng)元件704可以鄰接 探針基板756，探針基板756可以連接到加強(qiáng)桿708,同時(shí)彈簧機(jī)構(gòu)使探針基 板756朝著加強(qiáng)桿708偏置。在這種配置中，當(dāng)可動(dòng)元件704朝著探針基板756 移動(dòng)時(shí)，可動(dòng)元件704推動(dòng)探針基板756的一部分，使其遠(yuǎn)離加強(qiáng)桿708。當(dāng) 可動(dòng)元件704遠(yuǎn)離探針基板756而移動(dòng)時(shí)，彈簧機(jī)構(gòu)(未示出)朝著加強(qiáng)桿708 推動(dòng)探針基板756，直到探針基板756鄰接著可動(dòng)元件704并因可動(dòng)元件704 而停下來。上述美國(guó)專利5,974,662的圖5顯示出合適的致動(dòng)器的示例以及這 種致動(dòng)器的使用情況。作為另一個(gè)可能的變體， 一些可動(dòng)元件704可以連接到 探針基板756，其它的可以鄰接著探針基板756。上述美國(guó)專利6,509,751的圖 2顯示出這種配置的一個(gè)示例。
再次參照?qǐng)D9，探針卡組件700也可以包括具有連接器752的引線板750, 連接器752用于接收來自測(cè)試頭106的連接器108 (參照?qǐng)D6)。還提供了從 連接器752起穿過引線板750到達(dá)柔性電連接器754以及穿過探針基板756到 達(dá)探針758的電路徑(未示出)。柔性電連接器754可以包括柔性引線、 一個(gè) 或多個(gè)安裝在支架中的內(nèi)插器(未示出)等。
圖13和14示出了圖1的對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)400的典型實(shí)施方式1300，它可 以被用在測(cè)試系統(tǒng)101中。圖13示出了對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)1300的頂視圖，它被 顯示成連接到圖6的插入環(huán)110。(圖6的插入環(huán)IIO和頂板112是以圖13中 的部分視圖來顯示的。)圖14顯示出圖13的側(cè)面橫截面圖。
如圖13和14所示，對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)1300可以包括一個(gè)橋1302和一個(gè)或 多個(gè)致動(dòng)器1312 (圖13顯示出5個(gè)，但可以使用更多或更少的致動(dòng)器)。橋 1302可以是由金屬或其它剛性材料構(gòu)成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，可以包括法蘭1304和盤 1306。法蘭1304可以包括多個(gè)孔(未示出)，通過這些孔，螺栓1308將橋1302 固定到插入環(huán)110的突出部分204 (也參照?qǐng)D6-8)。盤1306可以包括用于連 接器108的開口 1310 (圖13和14中未示出)，上文對(duì)此討論過，盤1306可 以將測(cè)試頭106連接到探針卡406。(參照?qǐng)D6。)圖13和14所示橋1302僅 是示例性的，許多變體是可能的。例如(但不限于此)，橋1302的一般形狀 可以是除環(huán)形以外的形狀。在圖13和14所示的對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件1300的實(shí)施方式中，致動(dòng)器1312連 接到對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件1300的盤1306和探針卡組件406的安裝夾具408，圖14 顯示出探針卡組件406 —般至少包括安裝夾具408、平整化機(jī)構(gòu)410、探針基 板412以及探針414，就像先前參照?qǐng)D1-5所討論的那樣。在圖13和14所示 的實(shí)施方式中，致動(dòng)器1312將探針卡組件406連接到對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件1300， 并且調(diào)節(jié)探針卡組件406相對(duì)于橋1302的取向。由此，在圖13和14所示的 對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件1300的典型實(shí)施方式中，橋1302是基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)402的典型實(shí)現(xiàn) 方式，致動(dòng)器1312是圖1所示對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)400的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404的典型實(shí) 現(xiàn)方式。
致動(dòng)器1312—般相似于致動(dòng)器702，致動(dòng)器1312包括可動(dòng)元件1352，可 動(dòng)元件1352 —般相似于可動(dòng)元件704。在圖13和14所示的示例中，致動(dòng)器 1312可以連接到盤1306，可動(dòng)元件1352可以連接到安裝夾具408。當(dāng)可動(dòng)元 件1352遠(yuǎn)離安裝夾具408而移動(dòng)時(shí)，可動(dòng)元件1352朝著橋1302拉動(dòng)探針卡 組件406。在相反方向上移動(dòng)元件1352，推動(dòng)探針卡組件406使其遠(yuǎn)離橋1302。 通過使多個(gè)致動(dòng)器1312繞著盤1306間隔排列，就像圖13所示那樣，探針卡 組件406可以繞著x和/或y軸旋轉(zhuǎn)，并且沿著z軸平移，就像圖4所示那樣。 通過用一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器1312對(duì)探針卡組件406施加推力并且用一個(gè)或多個(gè) 致動(dòng)器1312施加拉力，探針卡組件406的形狀可以像圖5所示那樣變化。
致動(dòng)器1312可以以任何合適的方式連接到盤1306。例如，每一個(gè)致動(dòng)器 1312的一部分都可以旋入盤1306中的有紋開口 (未示出)。作為其它示例， 致動(dòng)器1312的一部分可以被焊接、硬焊、旋入、插入、夾住、粘附到盤1306。 可動(dòng)元件1352可以以任何合適的方式連接到安裝夾具408，包括但不限于旋入 或焊接、硬焊、旋入、擰入、夾住、粘附到安裝夾具408。
圖15示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的備選頂板112'的部分視圖，它可 以包括軸肩1470。探針卡組件406可以被緊扣(比如用螺栓1408或其它緊固 件，比如螺絲、夾子等)到插入環(huán)110，就像圖15所示。如圖15所示，插入 環(huán)IIO可以被設(shè)置在致動(dòng)器1406上，致動(dòng)器1406被設(shè)置在頂板112'的軸肩1470 上。致動(dòng)器1406可以像致動(dòng)器702或1312那樣并且包括可動(dòng)元件1404 (它可 以像可動(dòng)元件704或1352)，致動(dòng)器1406可以使插入環(huán)IIO朝著軸肩1470移動(dòng)或遠(yuǎn)離軸肩1470移動(dòng)。通過使用多個(gè)這種致動(dòng)器1406，可以改變插入環(huán)110 相對(duì)于頂板112'的取向(由此可改變探針卡組件406的取向)。在圖15所示的 示例中，致動(dòng)器1406可以連接到軸肩1470，可動(dòng)元件1404可以鄰接著插入環(huán) 110。偏置力1402 (比如，設(shè)置在插入環(huán)IIO和測(cè)試頭106之間的彈簧，參照 圖6)可以使插入環(huán)IIO朝著軸肩1470偏置。或者，致動(dòng)器1406可以連接到 插入環(huán)110，可動(dòng)元件1404可以鄰接著軸肩1470。作為另一個(gè)備選方案，可 動(dòng)元件1404可以連接到插入環(huán)110，使得可動(dòng)元件1404可以推動(dòng)插入環(huán)110 使其遠(yuǎn)離軸肩1470，并朝著軸肩1470拉動(dòng)插入環(huán)110。在這種情況下，不需 要使用偏置力1408。
圖16A和16B示出了另一種備選的頂板1502和插入環(huán)1512的部分視圖， 它們可以用于替代圖6的頂板112和插入環(huán)110，圖17-19示出了根據(jù)本發(fā)明 一些實(shí)施方式的探針卡組件406的典型實(shí)施方式1702以及對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)400 的典型實(shí)施方式1800，它們可用于替代圖6的測(cè)試系統(tǒng)101中的頂板1502和 插入環(huán)1512。圖17-19所示探針卡組件1702以及圖18和19所示對(duì)接和調(diào)準(zhǔn) 組件1800是圖1和6所示探針卡組件406以及對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件400的其它典 型實(shí)施方式。
首先看圖16A和16B，頂板1502可以包括中心開口 1506，頂板1502 —般 相似于圖6所示頂板112。然而，插入環(huán)1512可以從圖16A所示的露出位置滑 動(dòng)到頂板1502中的開口 (未示出)內(nèi)的測(cè)試位置(圖16B所示)。在圖16A 和16B的虛線中，顯示出滑動(dòng)機(jī)構(gòu)1964，插入環(huán)1512可以沿著滑動(dòng)機(jī)構(gòu)1964 滑動(dòng)?；瑒?dòng)機(jī)構(gòu)1964可以包括連接到頂板1502的軌道，連接到插入環(huán)1512 的輪子、軸承、或其它可動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)沿著這些軌道滾動(dòng)、滑動(dòng)、或以其 它方式移動(dòng)。插入環(huán)1512可以包括開口 1510、具有孔1508的突出部分1514 以及很像圖7和8的插入環(huán)110的軸肩1518。
在典型的應(yīng)用中，當(dāng)插入環(huán)1512處于圖16A所示的露出位置時(shí)，探針卡 組件(圖16A和16B中未示出)被置于突出部分1514上，其探針(未示出) 穿過開口 1510而延伸(進(jìn)入圖16的頁面)。通過使用螺栓孔1508,可以用螺 栓將探針卡組件固定到突出部分1514上，并且插入環(huán)1512被推入頂板1502 中從而進(jìn)入了上文所稱的測(cè)試位置(如圖16B所示)。在測(cè)試位置中，插入環(huán)1512被設(shè)置在頂板1502之內(nèi)，頂板1502中的開口 1506通常與插入環(huán)1512中 的開口1510對(duì)齊。在測(cè)試位置中，探針卡組件很容易接觸DUT。
圖17-19示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式被配置成用在探測(cè)器122 (參照 圖6)中的探針卡組件1702以及對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件1800的典型實(shí)施方式，該探 測(cè)器122經(jīng)修改從而包括了圖16A和16B所示的頂板1502和插入環(huán)1512。更 具體地講，圖17示出了探針卡組件1702的頂視圖，圖18示出了頂視圖，圖 19示出了側(cè)面橫截面圖，圖18和19都是頂板1502和插入環(huán)1512中所安裝的 探針卡組件1702以及對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件1800的視圖，它們都僅是部分被顯示出 來。
如圖17和19所示，探針卡組件1702包括安裝夾具408、平整化機(jī)構(gòu)410、 探針基板412和探針414，它們可以像上文參照?qǐng)Dl所描述的那樣。如圖所示， 多個(gè)致動(dòng)器1704連接到探針卡組件的安裝夾具408。(圖17-19所示典型配置 中顯示出3個(gè)驅(qū)動(dòng)器1704 (圖19只顯示出三個(gè)致動(dòng)器中的兩個(gè))，但可以使 用更多或更少的致動(dòng)器。)每一個(gè)致動(dòng)器1704可以相似于致動(dòng)器702、 1312、 1406中的任一個(gè)，并且可以包括可動(dòng)元件1704,可動(dòng)元件1704可以相似于可 動(dòng)元件704、 1352、 1404。在圖17-19所示的示例中，致動(dòng)器1704可以連接到 安裝夾具408，可動(dòng)元件1706可以鄰接著盤1810。(致動(dòng)器1704可以以任何 合適的方式連接到安裝夾具408，其中包括但不限于上文將致動(dòng)器1312連接到 盤1306時(shí)所描述的連接方法。)
如圖18和19所示，對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件1800包括橋1802，它通常是環(huán)形并 且包括法蘭1806和盤1810。橋1802可以包括金屬和其它這種材料。法蘭1806 可以包括用于螺栓1804的孔，螺栓1804通過頂板1502中的孔1504將橋1800 固定到頂板1502。(參照?qǐng)D16。)橋1802可以包括用于連接器108的開口 1812， 就像上文參照?qǐng)D6所討論的那樣，橋1802可以將測(cè)試頭106電連接到探針卡 組件406。
參照?qǐng)D16-19，在使用過程中，彈簧塞1902可以被插入(比如旋入)插入 環(huán)1512的突出部分1514中的孔1508中。插入環(huán)1512被移至圖16A所示的露 出位置，探針卡組件被置于彈簧塞1902的彈簧上，這些彈簧提供了偏置力， 偏置力在橋1802的方向上推動(dòng)探針卡組件406?；蛘?，彈簧塞1902可以連接到插入環(huán)1512。在致動(dòng)器1704的可動(dòng)元件1706通?？s回的情況下，插入環(huán) 1512被移至測(cè)試位置(圖16B所示)，該測(cè)試位置在上文中描述過且在圖16B 中顯示過，插入環(huán)1512通常在頂板1502之內(nèi)。致動(dòng)器1704的可動(dòng)元件1706 接下來延伸出來，使得它們頂著盤1810。通過致動(dòng)器1704的選擇性啟動(dòng)，探 針卡組件可以繞著x和/或y軸旋轉(zhuǎn)，也可以沿著z軸在任一方向上平移，就像 圖4所示的那樣。探針卡組件406的形狀也可以像圖5所示那樣改變。
致動(dòng)器1704可以以任何合適的方式來啟動(dòng)(比如可動(dòng)元件1706被移動(dòng))， 其中包括但不限于上文啟動(dòng)圖15的致動(dòng)器1312時(shí)所描述的方式。另外，致動(dòng) 器1704可以被置于盤1810之上，而非被置于安裝夾具408之上。例如，致動(dòng) 器1704可以連接到盤1810的下表面(相對(duì)于圖19而言)，同時(shí)軸1706向下 延伸(相對(duì)于圖19)，從而接觸安裝夾具408的上表面(相對(duì)于圖19而言)。
圖20示出了圖17-19的橋1802的示例性變體。圖20與圖19大致相同， 不同之處在于，在圖20中，橋2000替代了橋1802，致動(dòng)器2050替代了致動(dòng) 器1704。如圖所示，橋2000可以包括法蘭2006和盤2010，法蘭2006大致相 似于法蘭1806，盤2010大致相似于盤1810，不同之處在于，盤2010并不向 探針卡組件406呈現(xiàn)平整的表面。每一個(gè)致動(dòng)器2050可以相似于致動(dòng)器702、 1312、 1406、 1704中的任一個(gè)，并且可以包括可動(dòng)元件2052，可動(dòng)元件2052 可以選擇性地朝著安裝夾具408推進(jìn)并由此推動(dòng)探針卡組件406使其遠(yuǎn)離盤 2010或縮回使其遠(yuǎn)離安裝夾具408，從而允許彈簧塞1902的彈簧朝著盤2010 推動(dòng)探針卡組件406。同樣，通過選擇性使用多個(gè)這樣的致動(dòng)器2050，探針卡 組件406可以繞著x和/或y軸旋轉(zhuǎn)，并且沿著z軸在任一方向上平移，就像圖 4所示那樣。
圖21A (頂視圖)和圖22B (側(cè)面橫截面圖)示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施 方式的其它備選頂板1502'、插入環(huán)1512以及探針卡組件406。插入環(huán)1512和 探針卡組件406 (它包括致動(dòng)器1704)可以與圖19所示大致相同。頂板1502' 也可以大致相似于圖19的頂板1502，不同之處在于，頂板1502'包括如圖21A 和21B所示的延伸部分2152。因?yàn)橛醒由觳糠?152，所以不再需要橋1802 (參 照?qǐng)D19)，延伸部分2152大致替代了圖19的橋1802。即，致動(dòng)器1704的可 動(dòng)元件1706可以鄰接著延伸部分2152，并且頂著彈簧塞l卯2的偏置力選擇性地推動(dòng)探針卡組件406的部分使其遠(yuǎn)離延伸部分2152。如上所述，彈簧塞1902 可以連接到探針卡組件406 (比如連接到安裝夾具408)。
圖22示出了用于設(shè)計(jì)、制造和使用探針卡組件(比如探針卡組件406)的 示例性過程2100。如圖所示，過程2100始于設(shè)計(jì)探針卡組件406 (2102)， 這可以包括布置探針使其對(duì)應(yīng)于DUT420的輸入和/或輸出端子418。通常，可 以針對(duì)每一個(gè)DUT端子418來設(shè)置探針414，并且可以以一種與DUT端子418 的布局相對(duì)應(yīng)的配置來布置探針414。當(dāng)然，設(shè)計(jì)探針卡組件406也包括其它 考慮，比如提供穿過探針卡組件406的電路徑以便將特定的探針414電連接到 來自測(cè)試器的特定的數(shù)據(jù)信道。
一旦探針卡組件406被設(shè)計(jì)好(2102)，就可以制造和組裝探針卡組件 (2104)。參照?qǐng)D1所示的典型的探針卡組件406，探針414可以連接到探針 基板，探針基板414、安裝夾具408和平整化機(jī)構(gòu)410可以被組裝起來。 一旦 探針卡組件406被組裝起來(2104)，平整化機(jī)構(gòu)408就可以被用于使探針414 的接觸尖端平整化，就像上文所描述的那樣。例如，如上所述，平整化機(jī)構(gòu)408 可以校正由探針卡組件406的各元件中的不規(guī)則和缺陷所導(dǎo)致的探針414的取 向不當(dāng)。非限制性的示例包括探針基板412、探針414、和/或用于將探針基板 412連接到安裝夾具408的機(jī)構(gòu)中的不規(guī)則和缺陷。如下文結(jié)合圖27所示的多 探針基板探針卡組件406'所討論的那樣， 一個(gè)平整化機(jī)構(gòu)410'可以校正在一個(gè) 探針基板412'上的一組探針414，的取向不當(dāng)，另一個(gè)平整化機(jī)構(gòu)410"可以獨(dú) 立地校正另一個(gè)探針基板412'，上的另一組探針414，，的取向不當(dāng)。平整化機(jī)構(gòu) 410，、 410"也可以使每一組探針414'、 414"取向成使得由探針414，、 414"所 構(gòu)成的陣列2702按期望的樣子取向(比如，在一個(gè)平面或近似平面中)。
在2108處，可以包括探針卡組件406的產(chǎn)品會(huì)被運(yùn)輸?shù)綔y(cè)試地點(diǎn)，以便 安裝到像圖1所示測(cè)試系統(tǒng)401或圖6所示測(cè)試系統(tǒng)101的測(cè)試系統(tǒng)中。在測(cè) 試地點(diǎn)處，該產(chǎn)品可以被安裝到一外殼或探測(cè)器中，該外殼就像圖l所示的外 殼422，該探測(cè)器就像圖6所示的探測(cè)器122 (2110)。所運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)品可能就 是探針卡組件406、與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404相耦合的探針卡組件406、與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404 和基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)402相耦合的探針卡組件406、或它們的任何組合。
典型的探針卡406以及包括橋1302和致動(dòng)器1312的對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件僅是后者的一個(gè)示例。即，圖14所示的典型的探針卡406以及包括橋1302和致動(dòng) 器1312的對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件可以被組裝成單個(gè)產(chǎn)品，然后，被運(yùn)輸?shù)綔y(cè)試地點(diǎn)
(2108)，在測(cè)試地點(diǎn)它可以作為單個(gè)產(chǎn)品被安裝(2110)到探測(cè)器122的插 入環(huán)110上(如圖6和14所示)。
圖19所示的典型的探針卡406以及包括橋1802和致動(dòng)器1704的對(duì)接和 調(diào)準(zhǔn)組件僅是一個(gè)示例，其中所運(yùn)輸(2108)的產(chǎn)品可以包括探針卡組件406 和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)408。 g卩，在運(yùn)輸(2108)之前，致動(dòng)器1704可以連接到探針卡組 件406的安裝夾具408，包括具有連接的致動(dòng)器1704的探針卡組件406的產(chǎn)品 可以被運(yùn)輸?shù)綔y(cè)試地點(diǎn)(2108)。該測(cè)試地點(diǎn)可以包括具有頂板1502的探測(cè) 器122，橋1802先前就連接到頂板1502，就像圖19所示那樣。在測(cè)試地點(diǎn)， 探針卡組件406可以包括致動(dòng)器1704，通過將具有連接的致動(dòng)器1704的探針 卡406置于插入環(huán)1512中(就像圖19所示那樣)，探針卡組件406可以被安 裝在探測(cè)器122中(2110)。
圖20的探針卡組件406示出了一個(gè)示例，其中探針卡組件406被運(yùn)輸
(2108)。艮卩，在2108處，包括安裝夾具408、平整化機(jī)構(gòu)410以及帶探針 414的探針基板412的探針卡組件被運(yùn)輸(2108)到測(cè)試地點(diǎn)，該測(cè)試地點(diǎn)可 以包括探測(cè)器122，探測(cè)器122具有頂板1502，具有致動(dòng)器2050的橋2000先 前就被連接到頂板1502 (如圖20所示)。通過將探針卡組件406置于插入環(huán) 1512中(就像圖20所示的那樣)，探針卡組件406然后被安裝在探測(cè)器122 中(2110)。
一旦被安裝好(2110)，在需要時(shí)就可以調(diào)節(jié)探針卡組件406相對(duì)于基準(zhǔn) 結(jié)構(gòu)402的取向(2112)。如上所述(比如結(jié)合圖4和5)以及如下文結(jié)合圖 28-30所描述的那樣，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404可以校正因測(cè)試裝置中的不規(guī)則和缺陷所 導(dǎo)致的探針414、 414'、 414"和探針陣列2702的取向不當(dāng)。
一旦探針卡組件406被安裝在探測(cè)器122中(2110)并被調(diào)節(jié)好(2112)， 測(cè)試系統(tǒng)101、 401就測(cè)試DUT 120 (2114)。通過簡(jiǎn)單地設(shè)計(jì)一個(gè)新的探針 基板，使新的探針設(shè)置成對(duì)應(yīng)于新的DUT的端子的布局，然后，用新的探針 基板來替代原來的探針卡組件406的探針基板412,便可以實(shí)現(xiàn)一種新的探針 卡組件設(shè)計(jì)，該新設(shè)計(jì)用不同的端子排列方式來測(cè)試新的DUT。圖23示出了在圖22的2114處測(cè)試DUT的典型過程2500，其中在測(cè)試 DUT的過程中可以使用對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件400。如圖23所示，過程2500始于在 探針414和DUT端子418之間實(shí)現(xiàn)接觸(2504)。如上所述，通過移動(dòng)卡盤 124并且使探針卡組件406固定不動(dòng)，便可以使DUT端子418接觸探針414。 或者，然而，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404可以移動(dòng)探針卡組件406使其接觸DUT420， DUT 420不需要移動(dòng)。作為另一個(gè)備選方案，DUT 420和探針414都移動(dòng)以便實(shí)現(xiàn) 接觸(2504)。在2506中，開始測(cè)試DUT420。在測(cè)試期間，探針414相對(duì)于DUT端子 418的位置受到監(jiān)控(2508)，這可以通過檢測(cè)DUT 420 (和/或DUT端子418) 相對(duì)于探針卡組件406 (和/或探針414)的位置而實(shí)現(xiàn)。DUT 420 (和/或端子 418)以及探針卡組件406 (和/或探針414)的位置可以以任何合適的方式來確 定，其中包括通過使用電容傳感器或光傳感器(比如一個(gè)或多個(gè)照相機(jī))。或 者，可以使用力或應(yīng)力傳感器來檢測(cè)機(jī)械移動(dòng)。如果在2508處確定探針414 相對(duì)于DUT端子418錯(cuò)位(2508-是)，則在2510處通過使用調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404 便可以調(diào)節(jié)探針卡組件406的取向。例如，電容或光傳感器或力或應(yīng)力計(jì)所輸 出的信號(hào)可以被用于驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404?；蛘?，另外，可以改變卡盤424的位 置。在DUT 420的測(cè)試過程中，可以繼續(xù)監(jiān)控(2508)和調(diào)節(jié)(2510)。作為另一 個(gè)備選方案，在測(cè)試不同的DUT之間，可以執(zhí)行調(diào)節(jié)(2510)。例如，在測(cè)試第 一個(gè)DUT420或第一組DUT之后，就像上文參照2510所討論的那樣，如有需 要，可以檢查并調(diào)節(jié)探針414的位置。之后，可以測(cè)試第二個(gè)DUT或第二組 DUT。當(dāng)然，在圖22的過程2500中，可以終止該過程、處理錯(cuò)誤等。圖23的過程可以以硬件和/或軟件(在本文中，術(shù)語軟件包括但不限于任 何形式的軟件、固件、微代碼等、或它們的任何組合)或它們的任何組合來實(shí) 現(xiàn)。例如，圖24所示系統(tǒng)2400可以被配置成執(zhí)行圖23的過程2500。處理器 2402可以是任何數(shù)字控制器、計(jì)算機(jī)、或計(jì)算設(shè)備，并且可以被配置成在存儲(chǔ) 器2408中所存儲(chǔ)的軟件的控制下工作。(存儲(chǔ)器2408可以是任何存儲(chǔ)設(shè)備， 包括但不限于基于半導(dǎo)體、磁、或光的存儲(chǔ)設(shè)備，存儲(chǔ)器2408可以是易失性 或非易失性存儲(chǔ)器。)通過將控制數(shù)據(jù)發(fā)送給用于構(gòu)成調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404的致動(dòng)器 2406，處理器2402便可以執(zhí)行過程2500的2504和2510。處理器2402可以通過傳感器2404 (它可以是但不限于一個(gè)或多個(gè)光傳感器、電容傳感器、應(yīng)力計(jì)、 測(cè)力計(jì)等)接收與探針414和DUT端子418的相對(duì)位置有關(guān)的數(shù)據(jù)。
圖25示出了另一個(gè)典型實(shí)施方式。如圖所示，探針卡組件406可以包括 具有嵌入式發(fā)射機(jī)(未示出)的存儲(chǔ)電路2156，用于存儲(chǔ)與探針卡組件406有 關(guān)的數(shù)據(jù)并且將數(shù)據(jù)無線地發(fā)射(比如，使用射頻發(fā)射技術(shù)、紅外發(fā)射技術(shù)等) 給控制器2154。例如，存儲(chǔ)器2156可以存儲(chǔ)用于代表調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404的預(yù)定設(shè) 置的數(shù)據(jù)。即，存儲(chǔ)器2156可以存儲(chǔ)先前已確定好的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404的設(shè)置， 該設(shè)置使探針卡組件406取向成使得探針414和DUT端子418共面。按鈕2158 或其它觸發(fā)設(shè)備可以使存儲(chǔ)器2156發(fā)射設(shè)置數(shù)據(jù)。
控制器2154可以包括嵌入式接收機(jī)(未示出)，該控制器接收由存儲(chǔ)器 2156發(fā)射的設(shè)置數(shù)據(jù)并且將控制信號(hào)2150提供給調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404 使探針卡組件406根據(jù)存儲(chǔ)器2156發(fā)射的設(shè)置數(shù)據(jù)來取向?？刂破?154也可 以被配置成將設(shè)置數(shù)據(jù)發(fā)射給用于存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器2156，并且這種發(fā)射可以由按 鈕2152來觸發(fā)。例如，探針卡組件406可以被安裝在探測(cè)器122中并且利用 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404使其取向，使得探針414與DUT端子418共面。然后，可以啟 動(dòng)按鈕2152，使控制器2154將調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404的設(shè)置數(shù)據(jù)發(fā)射給存儲(chǔ)器2156， 在那兒設(shè)置數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)。存儲(chǔ)器2156和/或控制器2154可以被配置成將數(shù)據(jù)發(fā) 射給任何其它附近的設(shè)備、機(jī)器、或裝置，或者接收來自它們的數(shù)據(jù)。例如， 存儲(chǔ)器2156可以向測(cè)試器102發(fā)射與探針卡組件406有關(guān)的數(shù)據(jù)(參照?qǐng)D6)。
控制器2154和存儲(chǔ)器2156可以用任何合適的電子器件來實(shí)現(xiàn)，其中包括 但不限于模擬電路、數(shù)字邏輯電路、在軟件控制下工作的處理器、或它們的任 何組合。
圖26示出了使用楔形的對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件400，這只允許相似楔形的探針卡 組件被對(duì)接。如圖26所示，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404被故意設(shè)置成為探針卡組件406提 供非平面的對(duì)接。如圖所示，探針卡組件406的平整化機(jī)構(gòu)410被故意設(shè)置成 具有匹配的非平面。在探針卡組件406與基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)402對(duì)接的同時(shí)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 404和平整化機(jī)構(gòu)410所故意設(shè)置的非平整性抵消了 ，使得探針414是平整的。 然而，只有設(shè)置有匹配非平整性的探針卡組件406才會(huì)對(duì)接基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)402從而 提供平整化的探針414。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404的非平面設(shè)置由此充當(dāng)一個(gè)楔，只允許設(shè)置有匹配的非平整性的探針卡組件406才能與對(duì)接和調(diào)準(zhǔn)組件400 —起使 用。
圖27示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的典型探針卡組件406'，它可用于 替代上述任何實(shí)施方式中的探針卡組件406。如圖所示，探針卡組件406'就像 探針卡組件406那樣包括安裝夾具408。然而，探針卡組件406'包括多個(gè)含探 針414'、 414"的探針基板412'、 412"，它們一起構(gòu)成了較大的探針陣列2702。 每一個(gè)探針基板412'、 412"以及探針414'、 414"都可以大致相似于探針基板412 和探針414。探針卡組件406'也包括多個(gè)平整化機(jī)構(gòu)410'、 410"，它們都相似 于平整化機(jī)構(gòu)410。盡管顯示出兩個(gè)探針基板414'、 414"，當(dāng)時(shí)也可以使用更 多的探針基板。相似的是，可以使用不止兩個(gè)平整化機(jī)構(gòu)410'、 410"。上述美 國(guó)專利申請(qǐng)11/165,833揭示了包括多個(gè)探針基板的探針卡組件的示例。
由此，通過使用圖27所示的多個(gè)探針基板(比如412'，412")，便可以從 較小的探針組(比如414',414")中創(chuàng)建出相對(duì)很大的探針陣列。然而，探針陣 列越大，則使探針取向成其尖端位于期望的取向方式(比如平面或近似平面) 中的難度就越大。圖28-30示出了探針陣列2702的探針的取向不當(dāng)?shù)牡湫蛠碓?以及本文所揭示的用于校正這種取向不當(dāng)?shù)母鞣N實(shí)施方式。
圖28示出了圖27的探針卡組件406'在制造之后的樣子。如圖所示，探針 414'和414"(構(gòu)成了探針陣列2702)的尖端并未處于期望的取向之中(比如 平面或近似平面)。若干種因素都可能導(dǎo)致探針陣列2702的探針呈不規(guī)則的、 不期望的取向。
一個(gè)這樣的因素是探針基板412'、 412"的表面2802 (探針414'、 414"連 接到該表面)的不規(guī)則性。例如，表面2802不是完美的平面，它可能包括像 彎曲或其它不規(guī)則性等缺陷。事實(shí)上，表面2802的面積越大，表面2802就越 可能包含不可忽略的缺陷和不規(guī)則。例如，假定探針陣列2702的期望取向是 這樣一種取向，其中探針尖端處于平面或近似平面中，探針基板414'、 414" 的表面2802的不規(guī)則性可能對(duì)探針陣列2702的取向引入非平整性。
探針陣列2702的探針取向的不規(guī)則性的另一個(gè)來源是探針自身。例如， 探針陣列2702的某些探針可能比其它探針稍微小一些或大一些。作為一個(gè)這 樣的示例，探針陣列2702的某些探針可能比其它探針要從表面2802延伸出一段。同樣，假定探針陣列2702的尖端的期望取向是平面，探針大小有稍微的
不規(guī)則性會(huì)對(duì)探針陣列2702的取向引入不規(guī)則性。
探針陣列2702的取向的不規(guī)則性的另一個(gè)來源可能是用于將探針基板 412，、 412"連接到安裝夾具408的機(jī)構(gòu)。該連接機(jī)構(gòu)(在圖28中就是平整化 機(jī)構(gòu)410，、 410")可能導(dǎo)致探針基板412，、 412"相對(duì)于安裝夾具408稍微傾 斜。連接機(jī)構(gòu)也可以對(duì)探針基板412，、 412'，施加稍微不均勻的力，它們可以向 探針基板412'、 412"的表面2802引入不規(guī)則性。
如上所述，平整化機(jī)構(gòu)410，、 410"被配置成校正探針陣列2702的探針取 向的不規(guī)則性并且將探針尖端移動(dòng)到相對(duì)于安裝夾具408的期望的取向之中 (比如平面或近似平面或?qū)?yīng)于將要與探針接觸的DUT端子所限定的表面)。 通過使用上述平整化機(jī)構(gòu)410'、 410"，可以操縱每一個(gè)探針基板412'、 412" 從而將探針414'和414"置于期望的取向之中，從而創(chuàng)建由探針414'、 414" 構(gòu)成的探針陣列2702的期望取向。假定探針陣列2702的尖端的期望取向是平 的，平整化機(jī)構(gòu)410，、 410"可以將探針陣列2702的尖端置于相對(duì)于安裝夾具 408的平面取向中，就像圖29所示那樣。事實(shí)上，在平整化機(jī)構(gòu)410'、 410" 包括差動(dòng)螺絲組件的情況下，使探針陣列(比如2702，用于測(cè)量約191 mmX 191 mm)的尖端相對(duì)于探針卡組件(比如406，)上的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(比如安裝夾具 408)平整化到約ll微米之內(nèi)。(即，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)探針接觸一平面時(shí)，所有其它 的探針距離該平面不超過ll微米。)上述數(shù)字僅是示例性的，不是限制性的。 例如，在一些情況下，通過將差動(dòng)螺絲組件用作致動(dòng)器，便可以實(shí)現(xiàn)更大或更 小的探針平整性。另外，通過使用其它類型的致動(dòng)器(比如氣動(dòng)式致動(dòng)器)， 也可以能夠?qū)崿F(xiàn)更大或更小的探針平整性。探針陣列的大小也會(huì)影響到能實(shí)現(xiàn) 的平整性的程度。此外，不同的測(cè)試場(chǎng)景可能需要更大或更小的探針陣列平整 性。
然而，不管探針陣列2702的探針相對(duì)于安裝夾具408取向得多么完美， 在探針卡組件406，被安裝到測(cè)試裝置中的同時(shí)，測(cè)試裝置(比如圖1的測(cè)試系 統(tǒng)401或圖6的101)都會(huì)額外引入探針陣列2702相對(duì)于DUT端子(未示出) 的取向不當(dāng)。例如，測(cè)試裝置中的結(jié)構(gòu)(探針卡組件406'連接到該結(jié)構(gòu))可能 具有結(jié)構(gòu)性缺陷，該缺陷導(dǎo)致探針卡組件406'相對(duì)于測(cè)試裝置傾斜。作為另一個(gè)示例，用于固定DUT的機(jī)構(gòu)(比如平臺(tái)430、 130，將要接觸探針卡組件406，) 可能是歪斜的，這導(dǎo)致探針卡組件406'的探針相對(duì)于DUT端子(未示出)取 向不當(dāng)。不管探針陣列2702相對(duì)于DUT端子(未示出)的取向不當(dāng)?shù)脑蚴鞘裁矗?探針陣列2702的尺寸越大，探針陣列2702相對(duì)于DUT端子(未示出)的任 何歪斜或取向不當(dāng)?shù)膼毫佑绊懢驮酱?。圖30示出了如圖29中平整化的探針陣 列2702 (為了便于說明，基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)408、平整化機(jī)構(gòu)410，、 410"以及探針基板 412'、 412"都沒有被示出)，但該陣列相對(duì)于DUT端子(未示出)所對(duì)應(yīng)的 表面3008歪斜，圖30示出了由測(cè)試裝置引入的平整化誤差的影響是如何隨著 探針陣列2702的尺寸而增大的。如圖所示，由圖30中的標(biāo)號(hào)3004所標(biāo)識(shí)的 較小陣列的平整化誤差的量是距離3010。然而，對(duì)于圖30中的標(biāo)號(hào)3002所標(biāo) 識(shí)的較大的陣列而言，探針陣列2702相對(duì)于DUT端子(未示出)所限定的表 面3008有相同的歪斜，但卻引發(fā)了更大的平整化誤差，在圖30中將其標(biāo)識(shí)為 距離3010加上附加距離3014。由此，在圖30所示的示例中，在被安裝到測(cè)試裝置中的同時(shí)，探針陣列 2702的探針(如圖29所示，先前已被調(diào)節(jié)為處于一平面(或近似平面)中) 相對(duì)于DUT端子(未示出)所對(duì)應(yīng)的表面3008是傾斜的，這導(dǎo)致了平整化誤 差，其大小隨著探針陣列2702的尺寸而增大。參照上文結(jié)合圖29所描述的示 例，在探針卡組件406'被安裝到測(cè)試裝置(未示出)中的同時(shí)，相對(duì)于安裝結(jié) 構(gòu)408而平整化到約18微米之內(nèi)的探針陣列2702可能與DUT端子(未示出) 所限定的表面3008的取向之差是該量值的兩倍、三倍、四倍、五倍、或更多 倍。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404 (參照?qǐng)D1、 4和5)能夠減小大部分(若非全部的話)這種 因測(cè)試裝置所引入的傾斜所導(dǎo)致的平整化誤差，并且使探針陣列2702的取向 回到圖29所示的精確程度(比如在一些情況下約18微米)到達(dá)期望的容限。由此，盡管本發(fā)明并不限于此，但是相對(duì)于探針卡組件406，上的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu) (比如圖29中的安裝夾具408)調(diào)節(jié)探針陣列2702的取向從而校正探針陣列 2702的取向不當(dāng)(該取向不當(dāng)是因探針基板412'和412"、探針414'和414" 和/或用于將探針基板412'和412"連接到安裝夾具408的機(jī)構(gòu)中的不規(guī)則性所 導(dǎo)致的，就像圖9所示那樣)，然后在探針卡組件406'被安裝到測(cè)試裝置(未示出)中之后進(jìn)一步調(diào)節(jié)探針卡組件406'相對(duì)于測(cè)試裝置(未示出)的取向從
而校正因測(cè)試裝置中的不規(guī)則性所導(dǎo)致的取向不當(dāng)?shù)哪芰υ试S使探針陣列 2702相對(duì)于該探針陣列2702所接觸的DUT端子(未示出)進(jìn)行精確地取向， 并且減小圖30所示的那種傾斜誤差(對(duì)于較大的探針陣列而言，該誤差特別 顯著)。
減小探針相對(duì)于DUT端子的取向不當(dāng)可以提供附加的優(yōu)點(diǎn)。例如，減小 探針相對(duì)于DUT端子的取向不當(dāng)可以增大探針在DUT端子上所產(chǎn)生的擦痕的 均勻性和可重復(fù)性，并且減小擦痕的大小。如本領(lǐng)域所知，在DUT端子(比 如半導(dǎo)體管芯的接合焊盤)上重復(fù)地產(chǎn)生較小的更均勻的擦痕的能力提供了許 多優(yōu)點(diǎn)，比如但不限于促進(jìn)引線到DUT端子的接合。
本文所描述的每一個(gè)實(shí)施方式都可以被配置成使得與用戶利用平整化機(jī) 構(gòu)410、 410'、 410"來調(diào)節(jié)探針基板412、 412'、 412"的取向相比，用戶可以利 用調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404更迅速地調(diào)節(jié)探針卡組件406、 406'的取向。由此，盡管平整 化機(jī)構(gòu)410、 410'、 410"(而非調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404)可以被用于減小在探針卡組件裝 到測(cè)試裝置時(shí)的不規(guī)則性引起探針414、 414'、 414"相對(duì)于DUT端子的取向不 當(dāng)(如上文參照?qǐng)D30所討論的)，用戶通常將能夠利用調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)404更迅速 地減小取向不當(dāng)從而調(diào)節(jié)探針卡組件406、 406'的取向。
盡管為了描述和示出方便上文結(jié)合了具有兩個(gè)探針基板412，、412"的探針 卡組件406'進(jìn)行了討論，但是上述優(yōu)點(diǎn)可等價(jià)地應(yīng)用于探針卡組件406，探針 卡組件406被示出成具有一個(gè)探針基板412，但是如上所述，探針卡組件406 可能具有不止一個(gè)基板412，或者上述優(yōu)點(diǎn)可以應(yīng)用于具有三個(gè)或更多個(gè)探針 基板的探針卡組件。
盡管在本說明書中已描述了本發(fā)明的特定實(shí)施方式和應(yīng)用，本發(fā)明并不意 圖局限于這些典型的實(shí)施方式和應(yīng)用，或者并不限于本文所描述的這些典型的 實(shí)施方式和應(yīng)用工作的方式。例如，致動(dòng)器(比如702, 1312， 1406, 1704,2050) 和彈簧偏置機(jī)構(gòu)(比如1402， 1902)的位置可以從圖示典型的實(shí)施方式中的位 置發(fā)生變化。作為一個(gè)示例，致動(dòng)器(比如702, 1312, 1406, 1704, 2050)可以 連接到下列中的任何一個(gè)或多個(gè)探針卡組件(比如406)的任何部分；插入 環(huán)(比如110);橋結(jié)構(gòu)(比如1802,2000);頂板(比如112);探測(cè)器(比如122)或外殼(比如422)的其它元件；或者測(cè)試頭(比如106)的任何部分。 偏置彈簧機(jī)構(gòu)(比如1402， 1902)也可以連接到探針卡組件(比如406)的 任何部分；插入環(huán)(比如110);橋結(jié)構(gòu)(比如1802,2000);頂板(比如112); 探測(cè)器(比如122)或外殼(比如422)的其它元件；或者測(cè)試頭(比如106) 的任何部分。用于檢測(cè)探針卡組件(比如406)、探針(比如414) 、 DUT (比 如420)的位置并改變探針(比如414)和/或探針卡組件(比如406)的取向 的電子器件和其它元件可以整體或部分地被設(shè)置在下列的一個(gè)或多個(gè)之上探 針卡組件(比如406)的任何部分；插入環(huán)(比如110);橋結(jié)構(gòu)(比如1802, 2000);頂板(比如112);探測(cè)器(比如122)或外殼(比如422)的其它元 件；或者測(cè)試頭(比如106)的任何部分。作為另一個(gè)典型的修改，通過使卡 盤424傾斜或以其它方式使其移動(dòng)，便可以調(diào)節(jié)DUT420的取向。由此，可以 使用卡盤424使DUT 420的端子418平整化到探針414。卡盤424的這種使用 可以替代或補(bǔ)充探針414的平整化過程。另一個(gè)典型的修改是盡管存儲(chǔ)器2156 和控制器2154被顯示在圖24中并且在上文中被描述成無線地通信，但是存儲(chǔ) 器2156和控制器2154可以通過直接的有線鏈路(未示出)來通信。
權(quán)利要求
1. 一種測(cè)試裝置，包括包括多個(gè)探針的探針卡組件，這些探針被配置成接觸待測(cè)電子器件；第一調(diào)節(jié)裝置，用于選擇性地調(diào)節(jié)所述探針相對(duì)于所述探針卡組件的基準(zhǔn)元件的取向；連接裝置，用于將所述探針卡組件連接到測(cè)試站；以及第二調(diào)節(jié)裝置，用于選擇性地調(diào)節(jié)所述探針卡組件相對(duì)于所述測(cè)試站的取向。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述第一調(diào)節(jié)裝置被配置成使所 述探針的尖端平整化。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述第二調(diào)節(jié)裝置被配置成響應(yīng) 于所述測(cè)試站的取向而使所述尖端進(jìn)一步平整化。
4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述連接裝置被配置成將所述探針卡組件連接到所述測(cè)試站的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，以及所述第二調(diào)節(jié)裝置被配置成調(diào)節(jié)所述探針卡組件相對(duì)于所述基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的取向。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述連接裝置被配置成將所述探針卡組件的基準(zhǔn)元件連接到所述測(cè)試站的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二調(diào)節(jié)裝置被配置成選擇性地調(diào)節(jié)所述探針卡組件的基準(zhǔn)元件相對(duì)于所述測(cè)試站的取向。
7. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述探針卡組件還包括被配置成 存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)備，所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)代表所述探針卡組件相對(duì)于所述測(cè)試站的預(yù)定取向。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)定取向包括所述探針卡組件相對(duì)于所述測(cè)試站先前確定的取向，以便用所述測(cè)試站中置于測(cè)試位置的電子器 件的端子使所述探針平整化。
9. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述探針卡組件還包括無線發(fā)射 裝置，所述無線發(fā)射裝置被配置成將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)射給控制器，所述控制器被配置成 控制第二調(diào)節(jié)裝置。
10. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于， 所述電子器件包括未分割的半導(dǎo)體晶片的一個(gè)或多個(gè)管芯，以及 所述測(cè)試站包括探測(cè)器，用于在測(cè)試所述一個(gè)或多個(gè)管芯的過程中固定所述晶片和所述探針卡組件。
11. 如權(quán)利要求IO所述的裝置，其特征在于，所述測(cè)試站是測(cè)試系統(tǒng)的一部 分，被配置成通過所述探針卡組件向所述一個(gè)或多個(gè)管芯提供測(cè)試數(shù)據(jù)。
12. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述電子器件包括一個(gè)或多個(gè)半 導(dǎo)體管芯。
13. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二調(diào)節(jié)裝置被配置成在用 所述連接裝置將所述探針卡組件連接到所述測(cè)試站的同時(shí)調(diào)節(jié)所述探針卡組件的 取向。
14. 一種用于測(cè)試電子器件的方法，所述方法包括 提供包括多個(gè)探針的探針卡組件，這些探針被配置成接觸電子器件； 用第一機(jī)構(gòu)選擇性地調(diào)節(jié)所述探針相對(duì)于所述探針卡組件的基準(zhǔn)元件的取向；將所述探針卡組件連接到測(cè)試站；以及用第二機(jī)構(gòu)選擇性地調(diào)節(jié)所述探針卡組件相對(duì)于所述測(cè)試站的取向。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)探針的取向的步驟包 括使所述探針的尖端取向成限定一個(gè)具有特定形狀的表面。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述特定形狀對(duì)應(yīng)于由所述電子器件的端子所限定的表面的預(yù)期形狀。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)探針卡組件的取向的 步驟包括使所述尖端取向成一個(gè)由所述測(cè)試站內(nèi)所設(shè)置的電子器件的端子所限定的實(shí)際形狀。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)探針卡組件的取向的 步驟包括進(jìn)一步調(diào)節(jié)所述尖端的取向。
19. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述連接步驟包括將所述探針卡組件連接到所述測(cè)試站的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)；以及 所述調(diào)節(jié)探針卡組件的取向的步驟包括調(diào)節(jié)所述探針卡組件相對(duì)于所述基準(zhǔn) 結(jié)構(gòu)的取向。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述連接步驟還包括將所述探 針卡組件的基準(zhǔn)元件連接到所述測(cè)試站的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
21. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)探針卡組件的取向的 步驟包括調(diào)節(jié)所述探針卡組件的基準(zhǔn)元件相對(duì)于所述測(cè)試站的取向。
22. 如權(quán)利要求14所述的方法，還包括在所述探針卡組件處存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)， 所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)代表所述探針卡組件相對(duì)于所述測(cè)試站的預(yù)定取向。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包括用于控制致 動(dòng)器的控制數(shù)據(jù)，所述致動(dòng)器被配置成實(shí)現(xiàn)所述調(diào)節(jié)探針卡組件的取向的步驟。
24. 如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定取向包括所述探針卡 組件相對(duì)于所述測(cè)試站先前確定的取向，以便用所述測(cè)試站中置于測(cè)試位置的電子 器件的端子使所述探針平整化。
25. 如權(quán)利要求14所述的方法，還包括將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)無線地發(fā)射給控制器， 所述控制器被配置成實(shí)現(xiàn)所述調(diào)節(jié)探針卡組件的取向的步驟。
26. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于， 所述電子器件包括未分割的半導(dǎo)體晶片的一個(gè)或多個(gè)管芯，以及 所述測(cè)試站包括探測(cè)器，用于在測(cè)試所述一個(gè)或多個(gè)管芯的過程中固定所述晶片和所述探針卡組件。
27. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述電子器件包括一個(gè)或多個(gè) 分割的半導(dǎo)體管芯。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述測(cè)試站是測(cè)試系統(tǒng)的一部 分，被配置成通過所述探針卡組件向所述一個(gè)或多個(gè)管芯提供測(cè)試數(shù)據(jù)。
29. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于， 所述調(diào)節(jié)探針的取向的步驟是在所述連接步驟之前執(zhí)行的，以及 所述調(diào)節(jié)探針卡組件的取向的步驟是在所述連接步驟之后執(zhí)行的。
30. —種測(cè)試裝置，包括 測(cè)試站；用于將探針卡組件連接到所述測(cè)試站的連接裝置，所述探針卡組件包括被配置成接觸待測(cè)電子器件的多個(gè)探針以及被配置成調(diào)節(jié)所述探針的取向的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)； 以及在所述探針卡組件被連接到所述測(cè)試站的同時(shí)調(diào)節(jié)所述探針卡組件的取向的 調(diào)節(jié)裝置。
31. 如權(quán)利要求30所述的裝置，其特征在于， 所述電子器件包括未分割的半導(dǎo)體晶片的一個(gè)或多個(gè)管芯，以及 所述測(cè)試站包括探測(cè)器，用于在測(cè)試所述一個(gè)或多個(gè)管芯的過程中固定所述晶片和所述探針卡組件。
32. 如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，所述測(cè)試站是測(cè)試系統(tǒng)的一部分，被配置成通過所述探針卡組件向所述一個(gè) 或多個(gè)管芯提供測(cè)試數(shù)據(jù)。
33. —種探針卡組件，包括多個(gè)探針，被設(shè)置成在將探針卡組件連接到測(cè)試站的同時(shí)接觸待測(cè)的電子器 件的端子；第一調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，被配置成調(diào)節(jié)所述探針相對(duì)于所述探針卡組件的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的 取向；第一結(jié)構(gòu)，被配置成與所述測(cè)試站的第二結(jié)構(gòu)相互作用從而提供第二調(diào)節(jié)機(jī) 構(gòu)，該第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)能夠在所述探針卡組件被連接到所述測(cè)試站的同時(shí)調(diào)節(jié)所述探 針卡組件相對(duì)于所述測(cè)試站的一部分的取向。
34. 如權(quán)利要求33所述的探針卡組件，其特征在于，所述第一結(jié)構(gòu)包括多個(gè) 致動(dòng)器，所述第二結(jié)構(gòu)包括一個(gè)被配置成接收致動(dòng)器所施加的力的結(jié)構(gòu)。
35. 如權(quán)利要求34所述的探針卡組件，其特征在于，所述第一結(jié)構(gòu)還包括用 于逆著所述致動(dòng)器所施加的力而使所述探針卡組件偏置的裝置。
36. 如權(quán)利要求34所述的探針卡組件，其特征在于，所述第一結(jié)構(gòu)還包括被 配置成接收來自所述第二結(jié)構(gòu)的偏置力的結(jié)構(gòu)，來自所述第二結(jié)構(gòu)的偏置力用于逆 著所述致動(dòng)器所施加的力而使所述探針卡組件偏置。
37. 如權(quán)利要求33所述的探針卡組件，其特征在于，所述第二結(jié)構(gòu)包括多個(gè) 致動(dòng)器，所述第一結(jié)構(gòu)包括一個(gè)被配置成接收所述致動(dòng)器所施加的力的結(jié)構(gòu)。
38. 如權(quán)利要求37所述的探針卡組件，其特征在于，所述第一結(jié)構(gòu)還包括用 于逆著所述致動(dòng)器所施加的力而使所述探針卡組件偏置的裝置。
39. 如權(quán)利要求37所述的探針卡組件，其特征在于，所述第一結(jié)構(gòu)還包括被 配置成接收來自所述第二結(jié)構(gòu)的偏置力的結(jié)構(gòu)，來自所述第二結(jié)構(gòu)的偏置力用于逆 著所述致動(dòng)器所施加的力而使所述探針卡組件偏置。
40. 如權(quán)利要求33所述的探針卡組件，還包括到測(cè)試器的電接口，其中所述 探針中的一些電連接到該接口。
41. 如權(quán)利要求33所述的探針卡組件，還包括被配置成存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字 存儲(chǔ)設(shè)備，該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)代表所述探針卡組件相對(duì)于所述測(cè)試站的預(yù)定取向。
42. 如權(quán)利要求41所述的探針卡組件，其特征在于，所述預(yù)定取向包括所述 探針卡組件相對(duì)于所述測(cè)試站先前確定的取向，以便用所述測(cè)試站中置于測(cè)試位置 的電子器件的端子使所述探針平整化。
43. 如權(quán)利要求33所述的探針卡組件，還包括無線發(fā)射裝置，該無線發(fā)射裝 置被配置成向控制器發(fā)射數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，所述控制器被配置成控制所述第二調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
44. 如權(quán)利要求33所述的探針卡組件，其特征在于，所述電子器件包括未分 割的半導(dǎo)體晶片的一個(gè)或多個(gè)管芯。
45. 如權(quán)利要求33所述的探針卡組件，其特征在于，所述電子器件包括一個(gè) 或多個(gè)分割的半導(dǎo)體管芯。
46. —種探針卡組件，包括多個(gè)探針，被設(shè)置成在將探針卡組件連接到測(cè)試站的同時(shí)接觸待測(cè)的電子器 件的端子；第一調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)所述探針相對(duì)于所述探針卡組件的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的取向； 第二調(diào)節(jié)裝置，用于在將所述探針卡組件連接到所述測(cè)試站的同時(shí)調(diào)節(jié)所述 探針卡組件的取向。
47. 如權(quán)利要求46所述的探針卡組件，其特征在于，所述第二調(diào)節(jié)裝置包括 用于將所述探針卡組件連接到所述測(cè)試站的裝置。
全文摘要
可以相對(duì)于探針卡組件的元件調(diào)節(jié)探針卡組件的探針，該元件可以是探針卡組件的這樣一個(gè)元件，它能夠使探針卡組件更容易地安裝到測(cè)試裝置上。然后，探針卡組件可以被安裝在測(cè)試裝置中，并且可以相對(duì)于測(cè)試裝置(比如測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)部分或連接到測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)元件)來調(diào)節(jié)探針卡組件的取向。
文檔編號(hào)G01R31/02GK101506671SQ200680050610
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2006年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月2日
發(fā)明者A·H·斯洛克姆, B·N·埃爾德里奇, E·D·霍博斯, G·L·馬修, M·S·欣德 申請(qǐng)人:佛姆法克特股份有限公司