晶片級集成電路接觸器及構(gòu)建方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于晶片級的IC電路測試的測試裝置。上針和下針(22，62)被配置為彼此相對地滑動(dòng)并且被彈性體(80)保持為電偏移接觸。該彈性體在頂板(22)和底板(79)之間由其自然靜止?fàn)顟B(tài)被預(yù)壓縮。預(yù)壓縮提高了針的彈性反應(yīng)。針冠部(40)通過與至少一個(gè)凸緣(44a-b)的銜接來抵在板20的上止平面90上以維持相對的共面，從而保證了這些冠部的共平面性。通過建立配準(zhǔn)邊角(506)并經(jīng)由在至少一個(gè)對角中的彈性體驅(qū)動(dòng)導(dǎo)板進(jìn)入該配準(zhǔn)邊角來使該針導(dǎo)板(12)與保持器14維持對準(zhǔn)。
【專利說明】晶片級集成電路接觸器及構(gòu)建方法
[0001] 發(fā)明人：
[0002] Jathan Edwards,美國公民，居住地：Afton，MN。
[0003] Charles Marks，美國公民，居住地：Minneapolis，MN。
[0004] Brian Halvorson，美國公民，居住地：St. Paul, MN。
[0005] 相關(guān)申請的交叉引用
[0006] 本申請要求以下申請的優(yōu)先權(quán)，并且以下申請的全部內(nèi)容通過引用合并于此：于 2010 年 3 月 10 日提交的 US-2010/0231251-A1 (USSN12/721039);于 2012 年 1 月 4 日作為 13/226606的CIP提交的USSN13/243328,該13/226606要求于2010年9月7日提交的臨 時(shí)性61/380494和于2010年9月16日提交的61/383411的優(yōu)先權(quán)；和于2011年10月19 日提交的US-2012/0092034-Al(USSN 13/276893)，其本身為于2010年4月21日提交的 12/764603 的 CIP，該 12/764603 要求于 2009 年 4 月 21 日提交的 61/171141、于 2009 年 11 月2日提交的61/257236和于2010年2月24日提交的61/307501的優(yōu)先權(quán)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0007] 本發(fā)明涉及集成電路制造和測試。更具體的，本發(fā)明涉及用于測試在半導(dǎo)體晶片 襯底上的多個(gè)集成電路晶粒（dies)的方法和結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0008] 傳統(tǒng)的集成電路制造技術(shù)通常包含在單個(gè)半導(dǎo)體襯底（稱為晶片）上形成多個(gè)單 獨(dú)的集成電路。在制造完成后，該晶片通常被切割或被劃刻以將單獨(dú)的集成電路分離成單 獨(dú)的器件（通常被稱為單片器件或晶粒（singulated devices or die))或分離成整行器 件（通常被稱為"長條（strip)"）。通常，在晶片上，這些單獨(dú)的單片集成電路器件（"芯 片"）被稱為晶粒（dies)或粒塊（dice)，它們在晶片上彼此間隔分開以容納用來分割晶片 的切割工具。因此晶片的外觀為被可以容納切割操作的交叉線分離開的一系列集成電路晶 粒。這些線通常被稱為劃刻線、道或路。這種晶?？梢苑胖眠M(jìn)1C封裝體中，并且導(dǎo)線會(huì)由 該晶粒連接至該1C封裝體中的引線。隨后即可以在該封裝體引線或觸點(diǎn)上進(jìn)行測試，該觸 點(diǎn)相對而言比1C晶粒上的觸點(diǎn)大得多。因此用于測試1C引線封裝的技術(shù)并不特別類似于 晶片級測試，并且我們發(fā)現(xiàn)在沒有實(shí)質(zhì)上的修正和創(chuàng)新的輸入的情況下，1C封裝引線測試 的原理是不可行的。
[0009] 在很多情況下，測量晶片級或長條級的單獨(dú)的集成電路晶粒的電學(xué)功能被認(rèn)為是 有優(yōu)勢的。即，在晶片被分割并且單獨(dú)的集成電路晶粒彼此分離之前。典型地，通過將一系 列測試探針放置為與在每個(gè)集成電路晶粒的曝露的表面上形成的電輸入輸出（1/0)墊片、 或焊接墊或凸起接觸來執(zhí)行該測試。如果集成電路晶粒隨后被封裝，那么這些1/0墊片通 常連接至引線框的元件。在Corrigan的美國專利5532174中示出了這種測試器的示例。
[0010] 半導(dǎo)體集成電路器件（"晶粒"）還可以在它們?nèi)蕴幱诎雽?dǎo)體晶片（形成該晶粒 的晶片）上時(shí)被測試。這種晶片級測試通常是基于每個(gè)芯片來完成的，其中，采用通常被 稱為晶片探測器的精密晶片處理系統(tǒng)來使探針尖端與給定芯片的焊接墊接觸。對于每種 應(yīng)用，探針的具有特定設(shè)計(jì)的空間配置（一般被稱為探針陣列）與焊接墊的空間陣列相匹 配。在晶片探測器中，單個(gè)的晶?；蚨鄠€(gè)晶粒均可以經(jīng)由測試器來通過探針尖端被刺激和 測試。對于每個(gè)晶片探測器步長指數(shù)均測試單個(gè)晶粒的情況，探針陣列通常被稱為單位點(diǎn) (single site)。對于每個(gè)晶片探測器步長指數(shù)均測試兩個(gè)或更多的晶粒的情況，探針陣列 通常被稱為多位點(diǎn)（multi site)。在單位點(diǎn)或多位點(diǎn)晶粒被測試之后，晶片探測器系統(tǒng)指 向會(huì)被同樣地測試的下個(gè)晶?；蚓Я＝M等。探針陣列通常被固定在印刷電路板（PCB)元件 上以使得信號線回路可以與測試系統(tǒng)連接；所述探針陣列和PCB的這種組合通常被稱為探 針卡。
[0011] 但是，已經(jīng)存在可以測試整個(gè)半導(dǎo)體晶片的晶片探測器和大探針陣列系統(tǒng)，其可 以同時(shí)地測試晶片上的所有晶粒（即芯片）或同時(shí)地測試晶片上的大部分晶粒。此外，這 種系統(tǒng)還可以用于以超越基本功能的方式測試晶片上晶粒，以向芯片施壓有限的時(shí)間段， 從而達(dá)到清除早期潛在故障的目的，其過程在本領(lǐng)域中被稱為"燒入（burn in)"。在Cram 的美國專利7 176 702中示出了示例性系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 以下內(nèi)容意在幫助讀者理解整個(gè)發(fā)明和權(quán)利要求。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求所限 定，而并非由下述內(nèi)容限定。
[0013] 本發(fā)明公開了一種測試接觸針裝置或探針陣列以暫時(shí)地接觸晶片級集成電路器 件上的測試墊，其中該測試墊包括與晶片上的測試晶粒粘附以形成電接觸的金屬膜、電鍍 凸起或焊球材料。公開的測試接觸針裝置包括至少一個(gè)上端針，還包括縱向延伸，至少一 個(gè)橫向凸緣或一些其他接觸面，以及用于接觸底端針的接觸面。公開的測試接觸針裝置還 包括至少一個(gè)具有用于與上端針接觸的接觸表面的下端針和腳，所述針通過偏移力完好地 固持，該偏移力將接觸面維持到一起但彼此之間具有可滑動(dòng)的關(guān)系。還存在處于未壓縮狀 態(tài)時(shí)具有預(yù)定高度的彈性材料，該材料環(huán)繞針以制造偏移力并且維持表面為可滑動(dòng)的電接 觸。還存在位于彈性材料頂部的剛性頂面，該上止表面包括至少一個(gè)孔徑和至少一個(gè)通道， 所述孔徑用于接收所述縱向延伸的一部分，具有上止壁和凹槽的通道用于接收和接觸在針 上的所述至少一個(gè)凸緣或其他接觸面，所述通道的尺寸足夠大以與側(cè)壁最小的摩擦接觸來 接收所述凸緣；使得所述上止表面通過其與凸緣的接觸來為上針提供向上停止限制。該通 道可以為凹陷、凹槽或具有類似限制效果的立壁。
[0014] 上止表面固定在所述腳或其他底部邊界層上方預(yù)定距離處的位置，所述距離小于 未壓縮的彈性材料的高度與至少一個(gè)凸緣的高度之和，因此該彈性材料在上針與1C墊接 觸之前處于預(yù)壓縮狀態(tài)。當(dāng)結(jié)合所述上端針的橫向凸緣元件使用時(shí)，該上止表面的預(yù)定位 置會(huì)提供精確的基準(zhǔn)。該預(yù)壓縮狀態(tài)會(huì)為該上端針提供負(fù)載力以抵住精確的上止表面。此 夕卜，預(yù)壓縮狀態(tài)還會(huì)提供更均勻的偏移力以在針接觸1C墊時(shí)抵住該針。若沒有預(yù)壓縮，當(dāng) 該彈性體進(jìn)一步壓縮時(shí)，該針的初始移動(dòng)將比隨后移動(dòng)具有更低的反應(yīng)力。
[0015] 本發(fā)明還公開了一種用于與在晶片級的被測試集成電路器件上的測試墊暫時(shí)接 觸的接觸針陣列裝置，包括上接觸針，被配置為當(dāng)與所述墊接觸時(shí)沿Z軸向下移動(dòng)，所述針 具有：縱向上部，具有尖端和底端；一對橫向延伸的凸緣（或其他停止銜接組件），具有預(yù)定 寬度和上邊緣，所述凸緣從所述上部的所述底端延伸出。還存在從所述凸緣延伸出的下部、 在所述下部與所述上針可滑動(dòng)地接觸的下針、以及作為包括具有低膨脹系數(shù)的實(shí)質(zhì)上不吸 水的材料的剛性板的上止板。上止板的底（或其他接觸）表面包括多個(gè)間隔分離的平行凹 槽，所述凹槽的大小恰好能以最小的摩擦接觸來容納所述凸緣，并且能將所述凸緣限制在 預(yù)定方向，至少一個(gè)所述凸緣的上邊緣接觸所述板的所述底表面以為所述針界定上移動(dòng)極 限；使得所述針的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)被限制并且具有通過所述板進(jìn)行限定的上移動(dòng)極限，從而在允 許所述針沿Z軸移動(dòng)時(shí)保持所述針在各軸內(nèi)對準(zhǔn)。該針的移動(dòng)較好地被限制使得該凸緣絕 不會(huì)完全脫離該通道。
[0016] 本發(fā)明還公開了一種為晶片級的被測試集成電路上的測試墊提供多個(gè)共面接觸 針冠部的方法，包括具有以下所有或一些步驟，可以為任何順序：為所述針形成具有孔徑的 頂板（以下稱為針導(dǎo)板），使得所述冠部從所述孔徑突出；在每個(gè)所述針上形成停止凸緣元 件；在所述頂板的下側(cè)上形成上止部；配置每個(gè)所述針以在所述停止元件和所述上止部之 間銜接，從而限制所述針沿Z軸向上移動(dòng)；在頂板的所述下側(cè)形成通道，所述通道的大小為 能夠接收所述針的一部分使得所述針在所述通道內(nèi)的旋轉(zhuǎn)被限制，使得所述針的Z軸向上 移動(dòng)限制受到上止接觸的限制。該針移動(dòng)被限制使得所述凸緣絕不會(huì)完全脫離該通道。
[0017] 該針導(dǎo)板可以通過機(jī)制或模型工藝來制造并且可以優(yōu)選地由陶瓷材料或玻璃填 充復(fù)合物構(gòu)成。
[0018] 本發(fā)明提供一種為抵在晶片級的被測試集成電路上的測試墊的多個(gè)接觸針提供 均勻彈性向上偏移力的方法，具有以下所有或一些步驟，可以為任何順序：將具有楔形接觸 表面的上針插入至彈性塊；將具有楔形接觸表面的與所述上針的楔形接觸表面接觸的下 針插入至所述彈性塊中；以及通過限制在上板和下板之間的所述塊來以預(yù)定量預(yù)壓縮所述 塊。該預(yù)壓縮量可以各種方法來完成，但主要作用是獲得均勻的Z軸彈力來回應(yīng)與1C墊的 接觸。如果沒有預(yù)壓縮，那么由于該彈性體在初始壓縮式的"松弛"，彈力會(huì)極不一致。本發(fā) 明還公開一種用于集成電路測試設(shè)備的將具有邊角的針導(dǎo)板精確對準(zhǔn)進(jìn)具有類似的邊角 并且尺寸可以接收所述針導(dǎo)板的保持器板中的方法，包括任意順序的以下步驟：
[0019] a.精確地定位配準(zhǔn)邊角和所述保持板和所述針導(dǎo)板的相鄰的側(cè)壁；
[0020] b.將所述針導(dǎo)板松弛地插入所述保持器；
[0021] c.將至少一個(gè)對角相鄰的邊角的側(cè)壁中的偏移元件插入所述一個(gè)邊角中并且將 所述針導(dǎo)板偏移進(jìn)入所述配準(zhǔn)邊角中，
[0022] 使得所述針導(dǎo)板會(huì)對準(zhǔn)進(jìn)所述配準(zhǔn)角中。
[0023] 該方法還包括將偏移元件插入至至少兩個(gè)邊角中。
[0024] 該方法還包括將偏移元件插入至除了所述配準(zhǔn)邊角之外的全部邊角之中。
[0025] 該方法還包括切除或形成該配準(zhǔn)邊角或該針導(dǎo)板上的邊角（或兩者），使得該邊 角本身不接觸或碰到，但它們由邊角延伸離開的側(cè)壁將會(huì)精準(zhǔn)地銜接。這樣會(huì)避免邊角稍 微錯(cuò)配而阻礙側(cè)壁正確銜接以提供對準(zhǔn)的問題，其原因在于加工精確的側(cè)壁比邊角更加容 易。
[0026] 本發(fā)明還公開一種用于集成電路測試器中的測試針的精確對準(zhǔn)的對準(zhǔn)系統(tǒng)，包括 以下任何或全部元件：
[0027] a.針導(dǎo)板，具有至少兩個(gè)邊角，一個(gè)所述邊角為配準(zhǔn)邊角而其他所述邊角為被驅(qū) 動(dòng)邊角，所述邊角具有由其延伸出的側(cè)壁；
[0028] b.保持器板，用以接收所述導(dǎo)板，所述保持器具有孔徑，所述孔徑的尺寸通常為 可以接收所述導(dǎo)板并且同樣具有至少兩個(gè)邊角；所述保持器包括從所述邊角延伸遠(yuǎn)離的側(cè) 壁，一個(gè)所述邊角為配準(zhǔn)邊角，其與所述導(dǎo)板一起界定所述測試探針的精確位置；其他所述 邊角為驅(qū)動(dòng)邊角；
[0029] c.所述驅(qū)動(dòng)邊角的側(cè)壁中包含凹槽；
[0030] d.所述導(dǎo)板的所述被驅(qū)動(dòng)邊角的所述側(cè)壁中包含凹槽；
[0031] e.彈性材料，其裝配于所述驅(qū)動(dòng)凹槽和被驅(qū)動(dòng)凹槽中，用以將所述針導(dǎo)板從所述 被驅(qū)動(dòng)邊角偏移進(jìn)所述保持器板的所述配準(zhǔn)邊角中；
[0032] 使得所述導(dǎo)板會(huì)在偏移力下通過與配準(zhǔn)邊角的匹配來與所述保持器精確配準(zhǔn)。
[0033] 該對準(zhǔn)系統(tǒng)還包括所述被驅(qū)動(dòng)邊角的半徑被放大，使得當(dāng)所述針導(dǎo)邊角被插入時(shí) 會(huì)在側(cè)壁之間實(shí)質(zhì)地形成接觸。
[0034] 該對準(zhǔn)系統(tǒng)還包括所述驅(qū)動(dòng)邊角的半徑被縮小，使得當(dāng)所述針導(dǎo)邊角被插入時(shí)會(huì) 在側(cè)壁之間實(shí)質(zhì)地形成接觸。
[0035] 該對準(zhǔn)系統(tǒng)還包括使用圓柱形彈性體作為偏移元件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036] 圖1為晶片探針系統(tǒng)和晶片的組件的子集的示意圖。
[0037] 圖2為探針陣列附著于探針卡印刷電路板（PCB)時(shí)的示意圖，該裝置通常稱為探 針卡。
[0038] 圖3為探針陣列的頂視平面圖。
[0039] 圖4為圖2中探針陣列的等角圖。
[0040] 圖5為圖3中探針陣列部分?jǐn)嚅_的側(cè)視透視圖。
[0041] 圖6為未壓縮狀態(tài)中一對探針的側(cè)視平面示意圖。
[0042] 圖7為類似于圖6但探針處于壓縮狀態(tài)的示意圖。
[0043] 圖8為類似于圖6的側(cè)視平面示意圖，但示出了接觸球和添加的各層。
[0044] 圖9為類似于圖8的示圖，但針處于壓縮狀態(tài)。
[0045] 圖10為圖3示出的陣列的頂部的等角圖。
[0046] 圖11為圖10中所示的陣列的部分的底側(cè)等角圖。
[0047] 圖12為類似于圖11的視圖，其中針被移除。
[0048] 圖13為類似于圖10的視圖，其中針被移除。
[0049] 圖14為圖3的陣列部分?jǐn)嚅_的側(cè)視圖。
[0050] 圖15為彈性層的頂視平面圖。
[0051] 圖16為該彈性層的側(cè)視圖。
[0052] 圖17為頂部陶瓷板的頂視平面圖。
[0053] 圖18為圖17中的板的底視平面圖。
[0054] 圖19為類似于圖18的底視平面圖，其中示出了定位柱（retention post)。
[0055] 圖20為具有定位柱的針導(dǎo)板由底部觀察的底部等角圖。
[0056] 圖21為類似于圖20的視角旋轉(zhuǎn)180度的示圖。
[0057] 圖22為針導(dǎo)板底部的類似于圖20的示圖，但具有Kapton匣插在定位柱上。
[0058] 圖23為類似于圖22的示圖，但旋轉(zhuǎn)至不同的視角。
[0059] 圖24a至圖24f為具有雙邊緣冠部和凹槽的單獨(dú)上針的以下各視角的示圖：a :頂 平面圖；b :側(cè)平面圖；c :如平面圖；d :另一側(cè)平面圖；e :側(cè)透視圖；f :底平面圖。
[0060] 圖25a至圖25f為具有4頂點(diǎn)冠部和橫向凹槽的單獨(dú)上針的以下各視角的示圖： a :頂平面圖；b :側(cè)平面圖；c :如平面圖；d :另一側(cè)平面圖；e :側(cè)透視圖；f :底平面圖。
[0061] 圖26a至圖26f為具有4頂點(diǎn)冠部和中央凹槽的單獨(dú)上針的以下各視角的示圖： a :頂平面圖；b :側(cè)平面圖；c :如平面圖；d :另一側(cè)平面圖；e :側(cè)透視圖；f :底平面圖。
[0062] 圖27a至圖27f為具有楔形冠部的單獨(dú)上針的以下各視角的示圖：a :頂平面圖； b :側(cè)平面圖；c :如平面圖；d :另一側(cè)平面圖；e :側(cè)透視圖；f :底平面圖。
[0063] 圖28a至圖28f為具有鑿形冠部的單獨(dú)上針的以下各視角的示圖：a :頂平面圖； b :側(cè)平面圖；c :如平面圖；d :另一側(cè)平面圖；e :側(cè)透視圖；f :底平面圖。
[0064] 圖29a至圖29f為具有雙鑿形冠部的單獨(dú)上針的以下各視角的示圖：a :頂平面 圖；b :側(cè)平面圖；c :如平面圖；d :另一側(cè)平面圖；e :側(cè)透視圖；f :底平面圖。
[0065] 圖30為探針尖端/冠部被示例性Kelvin接觸系統(tǒng)覆蓋的透視圖。
[0066] 圖31為探針尖端被示例性Kelvin接觸系統(tǒng)覆蓋的頂部平面圖。
[0067] 圖32為圖31中Kelvin接觸系統(tǒng)的放大圖。
[0068] 圖33為針陣列的透視圖。
[0069] 圖34a和圖34b為類似于圖5和圖6的側(cè)平面圖，示出了 DUT的球觸點(diǎn)與完全下 壓的針在最初銜接時(shí)（34a)和最后銜接時(shí)（34b)的情況。
[0070] 圖35為類似圖33的但具有長針的變化的實(shí)施例的透視圖。
[0071] 圖36a和圖36b為圖35中的具有長針的變化實(shí)施例的側(cè)平面圖，示出了 DUT的球 觸點(diǎn)與完全下壓的針在最初銜接時(shí)（36a)和最后銜接時(shí)（36b)的情況。
[0072] 圖37為探針卡板、導(dǎo)板/針導(dǎo)和針陣列的頂部平面圖。
[0073] 圖38為圖37的導(dǎo)板/針導(dǎo)陣列的頂部透視圖。
[0074] 圖39為圖37的探針卡板/保持器的頂部透視圖。
[0075] 圖40為圖38和圖39的組合的底部分解透視圖。
[0076] 圖41為保持器的邊角的一部分的局部放大頂部透視圖。
[0077] 圖42為示出了彈性體插入的一個(gè)陣列的一部分的局部放大頂部透視圖。
[0078] 圖43為示出了彈性體的探針卡板/保持器的邊角的一部分的局部放大頂部透視 圖。
[0079] 圖44為針導(dǎo)、彈性體和保持器沿靠近邊角的邊緣的橫截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0080] 典型的1C晶片包含lk?22k個(gè)晶粒，這些晶粒通常被組織為被水平和垂直的劃 刻線進(jìn)行分割的規(guī)則矩陣，以用于稍后切割成安裝在具有引線和觸點(diǎn)的1C封殼中的單獨(dú) 的晶粒或芯片。本發(fā)明主要用于：在一個(gè)陣列（例如在地理上大致鄰接的晶粒的圖形）或 同時(shí)多個(gè)陣列中的單獨(dú)晶粒或晶粒組被沿劃刻線切割之前（隨后，每個(gè)晶粒被嵌入至具有 引線或觸點(diǎn)的1C封裝中），對其進(jìn)行檢測。
[0081] 如圖1和圖2所示，在優(yōu)選實(shí)施例中，觸點(diǎn)的探針陣列10被固定至通過保持器 (retainer)工具粘附至探針卡板14上的針導(dǎo)板（pin guide plate)或針導(dǎo)中，該固定過程 優(yōu)選地通過緊密壓裝配準(zhǔn)以防止移動(dòng)。所述保持器可以包括相框開口，該相框開口具有階 梯狀突緣（ledge)以容納在針導(dǎo)板12上的類似的突緣。優(yōu)選地通過將對準(zhǔn)針壓裝進(jìn)保持 器的方法來限制橫向移動(dòng)自由度，從而確保相對于探針卡或PCB的配準(zhǔn)。該保持器可以經(jīng) 由螺絲緊固件等緊固至探針卡。
[0082] 在裝配時(shí)，針導(dǎo)板12緊靠PCB探針卡11。該板的優(yōu)選材料為可機(jī)器制造的陶瓷， 例如Macor?或Photoveel?，但Torlon*或其他復(fù)合物也可被替代地采用。PCB板包括多 條跡線（trace)，其將信號線由探針陣列連接至測試系統(tǒng)的連接器。由PCB、保持器和探針 陣列組成的探針卡板/保持器14被裝載在"晶片探測器（wafer prober) "（未示出）中， 該晶片探測器為機(jī)器人式的機(jī)器，其握持住探針卡和晶片8于卡盤（chuck)6上，并且優(yōu)選 地將晶片移入定位，然后與導(dǎo)板12接觸。或者，該板可以移動(dòng)而該晶片不能活動(dòng)，但這種 情況在現(xiàn)有晶片探測系統(tǒng)中并不常見。該晶片探測機(jī)器人在本領(lǐng)域中是公知的，并且諸 如 TEL(Tokio Electron)TSK Solutions/Accretech、以及 electroglass 等公司均已出售。 現(xiàn)有技術(shù)的探針陣列采用微彈簧針、彎曲梁、和懸臂結(jié)構(gòu)來構(gòu)成，其均受制于（尤其在高頻 時(shí)）較差的性能，其電容和電感均為限制元素。
[0083] 該探測機(jī)器人以熟知的照相系統(tǒng)（該照相系統(tǒng)將基準(zhǔn)標(biāo)記定位在該陣列的針上） 來定位陣列的位置并使晶片與所選擇的針接觸，從而進(jìn)行測試，將在下文進(jìn)行說明。該照相 系統(tǒng)主要包括向上和向下瞄準(zhǔn)照相機(jī)，其中一個(gè)用于校準(zhǔn)晶片上的定位并且另一個(gè)用于在 針陣列上的校準(zhǔn)。一旦校準(zhǔn)完，該兩者/任一個(gè)的移動(dòng)被追蹤，并且該探測器將知道到該晶 片上每個(gè)晶粒的正確步數(shù)。
[0084] 陣列10為觸點(diǎn)針22/62的封裝體，其形成了多層封裝體的一部分。該封裝體10 具有設(shè)置了多個(gè)孔徑22的針導(dǎo)板20,探針30的上部穿過這些孔徑并且突出出來，如圖3和 圖4中所示。在圖13和圖14中，可以看出孔徑32的優(yōu)選構(gòu)造為中央部分具有多個(gè)矩形槽 或通道96的圓環(huán)，該矩形槽或通道96具有的平行側(cè)壁的尺寸可以接收具有類似橫截面的 針22的橫桿凸緣部分44a-44b。所形成的通道結(jié)構(gòu)維持了針的對準(zhǔn)并且防止其旋轉(zhuǎn)，因此 控制了所有針的定向。所述旋轉(zhuǎn)為一種扭轉(zhuǎn)或扭動(dòng)操作，其會(huì)使得平面接觸面52/53 (圖8) 不再共面并且由此具有較少的共同的電接觸表面。
[0085] 在圖5至圖7中可以更清楚地看到針22的上探針部分，其中每個(gè)針22的上探針 部分具有與晶粒接觸的冠部40、以及優(yōu)選地具有上述矩形橫截面的延長主體42。其他諸如 橢圓、三角形、配鍵式（具有鍵槽）等橫截面也是可行的，只要該橫截面被用于與孔徑32或 其一部分中的類似形狀匹配，從而取代或附加于通道96來維持上探針的旋轉(zhuǎn)對準(zhǔn)。
[0086] 可以通過在針導(dǎo)板20中制造通道96來實(shí)現(xiàn)防止針42旋轉(zhuǎn)并且維持針42的對準(zhǔn) 的優(yōu)選方法，如在圖5、圖10、圖11、圖12、圖13、圖18、圖19、圖20和圖21中可清楚地看到 的。優(yōu)選地在制造了凹槽或凹陷96的平行間隔分離的側(cè)壁97 (圖12)中的材料中形成或 切割出這些通道，該通道上部內(nèi)壁上具有孔徑32以允許上針部分42通過?？讖?2可以為 具有足以允許部分42通過但還阻止其旋轉(zhuǎn)的平行間隔分離的側(cè)壁的圓形、或類似的形狀。 由于這些平行間隔分離的側(cè)壁97已經(jīng)實(shí)現(xiàn)該功能，因此除非兩者均是需要的，否則可以省 略其中一個(gè)。壁97的優(yōu)選尺寸為通過間隔分離來提供低電阻（并且可以被諸如Tef lon* 等低電阻材料涂覆），該間隔分離要充分以當(dāng)針正確定向時(shí)壁97不與針接觸，但又要足夠 近使得如果針旋轉(zhuǎn)則立刻會(huì)與該壁銜接并且被重新定向。通道接收橫桿凸緣44a-44b并且 阻止其旋轉(zhuǎn)或改變對準(zhǔn)，使得它們?yōu)橄箩樤谄浣佑|表面52/64(圖6)處提供具有最大量接 觸面積的良好對準(zhǔn)。如圖11中所示的針66。圖20至圖22示出了由底部觀察的不同視角 的就位的頂部針22。圖20至圖22還示出圍繞在針導(dǎo)板20的周圍的對準(zhǔn)柱55。對準(zhǔn)柱55 維持諸如底部Kapton層等各種層的對準(zhǔn)。
[0087] 在主體42的底部為左和右橫桿凸緣44a_44b，其中一個(gè)包括用作為基準(zhǔn)標(biāo)記的可 選擇凹槽48以協(xié)助由上方觀察位于針右手側(cè)或左手側(cè)的裝配器或機(jī)器。其也可以用于對 準(zhǔn)目的。這些凸緣還作為用于在Kapton層92 (以下將進(jìn)行描述）和針導(dǎo)板20的下表面中 的鍵位插槽的鍵來操作。
[0088] 橫桿凸緣44a_44b為上部42提供上限制器。在優(yōu)選實(shí)施例中，重要的是，所有冠 部40均維持為彼此之間具有較好的共面關(guān)系（優(yōu)選地在30微米之內(nèi)）。對于傳統(tǒng)的半導(dǎo) 體晶片工藝，晶片測試墊、凸起或球被假定為同樣很平坦，因此每個(gè)冠部與晶片的接觸必須 處于相對相等的壓力以防止損傷晶片。這可以通過使得所有冠部共面而針偏轉(zhuǎn)壓力基本上 相等來實(shí)現(xiàn)。對于新型3D晶片工藝，可能需要多個(gè)不同高度的平面以用于晶片測試墊、突 起或球，但假定條件是每個(gè)平面的平面化需求同樣為必須在30微米之內(nèi)共平面。
[0089] 上針22的底部50的特征為具有大致平坦部分52,該平坦部分52為楔形從而可 滑動(dòng)地與下針62的類似平坦表面64銜接/配合。當(dāng)壓縮時(shí)表面52和64會(huì)互相滑動(dòng)。該 兩個(gè)針均為導(dǎo)電性的并且由此會(huì)傳送信號至下針62的搖動(dòng)腳（rocker f〇〇t)66處的負(fù)載 板70上。腳66優(yōu)選地為弧形底，但其他諸如平直、或在腳的中央具有半圓形或部分圓柱 形突出部分67的形式也是可行的。腳66可能為遍布整個(gè)底部的弧形，或?yàn)樗镜脑诎肭?體、或半圓柱形/部分圓柱形突出部分67的一部分上的弧形。其會(huì)造成"搖動(dòng)"的底部，其 允許該腳能夠適應(yīng)于負(fù)載/接觸板中的變化。該突出部分優(yōu)選地與該底部/腳的兩端等 距、或其中心正對著穿過該針的中點(diǎn)或重心的軸線。該半圓形狀也可以被允許搖動(dòng)動(dòng)作的 其他形狀所替代。該搖動(dòng)動(dòng)作會(huì)提供協(xié)助來移除在突出部分或接觸負(fù)載板上的任何氧化 物。具有任意形狀的突出部分（雖然其優(yōu)選的形狀為所示的部分圓柱形）的另外的優(yōu)點(diǎn)為 負(fù)載板上每單位面積上的力會(huì)增加，從而提高該板電接觸的品質(zhì)。該突出部分為類似于截 斷的圓柱的弧形，但其具有大致平滑地斜入至該腳的剩余部分的壁。頂板20優(yōu)選的由陶 瓷材料或Macor? (例如 SiC Teehnide? C18、SiNTechni.de1?. 310Shapal M soft?、 Photoveel L? (Ferrotec)、Ph()toveelK:、MM 500 Mcc?ijex?、或其他具有低膨脹系數(shù)的 材料）制成?；蛘撸T如Torlon 5030?的復(fù)合材料可滿足一些具有更受限的熱或濕度暴露 的用途。
[0090] 優(yōu)選材料可以可預(yù)知地形成或銑成為大容差的已知厚度、非常平坦、并且具有低 的熱膨脹系數(shù)和非吸水特性，從而避免由于不同的天氣條件導(dǎo)致的膨脹。使用器件時(shí)所處 的芯片測試房不總是被良好地控制了溫度和濕度，因此針導(dǎo)板材料必須足夠穩(wěn)定來以共平 面狀態(tài)傳輸針冠部40。頂板20也必須可銑削或可成形以具有上述矩形通道96。
[0091] 針22和62通過（例如）至少部分地環(huán)繞針的彈性體80來彼此相對向上偏移。這 會(huì)對橫桿凸緣44a-44b提供向上偏移。下針實(shí)際上通過相同的彈性體被向下驅(qū)動(dòng)抵住負(fù)載 板，從而在其兩者之間產(chǎn)生牢固的電接觸。彈性體80可以包括Kapton?或其他彈性材料 的頂層和底層122以作為另一可用以在針的窄頸部區(qū)域54以將針固持于彈性體中的工具。 在優(yōu)選實(shí)施例中，Kapton?層122具有的孔徑大于針的窄頸部區(qū)域54但是小于較寬的部 分50、68,因此針將被彈性地限制在Kapton?層中。
[0092] 上針22在Z軸方向上移動(dòng)的Z-高度上限由上止表面（up-stop surface)90和 針22的與上止部分銜接的某些部分來界定。在優(yōu)選實(shí)施例中，上述銜接部分為橫桿凸緣 44a-44b，但其也可以為用于該目的的任何在針上的突出部分。有可能針導(dǎo)板20的其他表 面和針22的其他部分為上針形成了上止部分90、190、390的組合。其為該針的最高移動(dòng)點(diǎn)。 該板20的下表面上止部分被定位為使得冠部40的突出部分全部位于同一平面中。該冠部 的優(yōu)選突出部分為75微米。
[0093] 還需要在針22移動(dòng)時(shí)的向上力相對均勻。其通過彈性體80的預(yù)壓縮/預(yù)加載來 達(dá)成。在圖6中，通過針導(dǎo)板20的上止表面90來向下預(yù)壓縮針22,使得當(dāng)針22銜接至晶 片并且被壓縮時(shí)，壓縮反應(yīng)的力相對均勻。如果針未被壓縮，彈性體將呈現(xiàn)均勻性小得多的 反應(yīng)，因此在隨后向下的針開始偏轉(zhuǎn)時(shí)的力較小。該彈性體在其已經(jīng)處于壓縮狀態(tài)時(shí)呈現(xiàn) 出更好的均勻性。優(yōu)選的預(yù)壓縮為約80微米。
[0094] 該冠部或尖端40執(zhí)行多個(gè)功能。首先，當(dāng)然，其會(huì)與晶片測試墊或電極形成電接 觸。晶片測試墊可以包括金屬膜、電鍍凸起或焊球的形式。在其他實(shí)施例中，如本領(lǐng)域公知 的，每個(gè)冠部可以具有Kelvin式的接觸（驅(qū)動(dòng)和感測）以保證可靠的檢測。
[0095] 冠部還需要除去在接觸測試中積累的任何殘屑。
[0096] 最后，冠部還需要為探測器中的將陣列與晶片在精確點(diǎn)上對準(zhǔn)的照相系統(tǒng)提供基 準(zhǔn)識別。該照相系統(tǒng)必須能夠通過冠部上的可識別人造物來識別冠部以及冠部中心，而不 論它們在該處是由于其他原因或只是為了增加識別可靠性的目的。例如，諸如"xx"的十字 線可以放置在冠部的底部以作為識別點(diǎn)。如果每個(gè)冠部包含這樣的一個(gè)標(biāo)記、或陣列的邊 角被這樣標(biāo)記、或其他已知的組合，則計(jì)算機(jī)可以計(jì)算整個(gè)陣列的位置。由于冠部具有向上 反射側(cè)向照明（即垂直于針的移動(dòng)）并且在其他暗場中提供非常亮的光點(diǎn)的小刻面，因此 還優(yōu)選的是提供側(cè)向照明來提供更大的對比給探針的位置校準(zhǔn)相機(jī)。
[0097] 各種不同的冠部形狀均有可能。圖24a至圖24f、圖25a至圖25f、圖26a至圖26f、 圖27a至圖27f、圖28a至圖28f和圖29a至29f示出了多個(gè)實(shí)施例。每個(gè)實(shí)施例中除了 冠部40隨各圖改變之外其余部分均相同。圖24中冠部具有兩個(gè)鑿狀的平行間隔分離的凸 脊240a-b，其兩者之間具有弧形的半球形凹谷240c。在圖25中，冠部40還包括垂直于凹 谷240c的交叉半球形凹谷240d，其在圖中可選擇地被示為V形凹谷，雖然其也可以為半球 形。這樣會(huì)在冠部上產(chǎn)生四個(gè)尖點(diǎn)。圖26類似于圖25,除了所有的凹谷250e-f均為從冠 部尖點(diǎn)形成的V形尖銳的平坦壁面。在圖27中，冠部為具有單個(gè)平坦斜壁240g的鑿形，從 而形成楔形冠部。在圖28中，冠部為具有會(huì)聚的平坦側(cè)壁240h-i的雙鑿。圖29中，冠部 為圖28的翻轉(zhuǎn)，其中側(cè)壁240j-k向內(nèi)朝底谷線傾斜。
[0098] 在針導(dǎo)頂板20和彈性體80之間為保持層122,其優(yōu)選地為來自于Dupont的 Kaptfm*聚酰胺薄膜或等同物。在施加頂部表面之前，該層維持針的定位。
[0099] 圖11示出了陣列10的上部，其中橫桿凸緣44a_44b位于通道96中。下針62也 可以位于類似的具有通道的板中，但通常其并非必需的。
[0100] 上針22和下針62均至少部分地插入彈性體80 (將在圖15中進(jìn)一步示出其細(xì)節(jié)） 中。針被放置進(jìn)空間空隙81中，而八角形空隙83提供在壓縮和預(yù)壓縮期間使用的占用空 間。如果沒有空間，那么被壓縮的彈性體無處可去，因此彈性體將會(huì)對壓縮有較不均勻的抵 抗/反應(yīng)?？障?1典型地為正方形或矩形，并且比將其捕獲在內(nèi)的針50、68的部分的橫截 面更小。該結(jié)構(gòu)會(huì)提供維持接觸表面52、64為平面配準(zhǔn)以最大化電表面接觸的偏移力。
[0101] 圖8和圖9類似于圖6和圖7,除了它們包含了與冠部40接觸的球/墊120。此 外它們還示出了在彈性層80的上下表面上的Kapton?層122。該層122包括足夠大以允 許所示的針的部分插入的孔徑（未示出）。
[0102] 圖30、圖31和圖32為圖4中陣列的視圖，但還包含用于Kelvin接觸的電路。 Kelvin感測電路在本領(lǐng)域中是公知的，并且提供了最小化測試錯(cuò)誤的方法。它們需要額外 的觸點(diǎn)來在每個(gè)墊、隔離且機(jī)械化的獨(dú)立探針上制造多個(gè)很小且間隔很近的接觸點(diǎn)。
[0103] 在圖31中，冠部40為具有被凹槽或凹谷分隔開的兩個(gè)縱向凸脊的楔狀結(jié)構(gòu)。該 凹谷中設(shè)置了聚酰胺或其他絕緣體124,其放置進(jìn)并且跨過了在凸峰針觸點(diǎn)150a-b之間的 凹槽，在此情況下該觸點(diǎn)為如圖29a至29f中的倒楔形。凸峰150a-b的側(cè)壁捧持著Kelvin 絕緣體124并且為該絕緣體提供充分的支撐來保持其與凸峰150a-b共平面。也有可能只 有該絕緣體的遠(yuǎn)端126被冠部的一部分支撐。絕緣體的頂部應(yīng)用了導(dǎo)電軌線130,其給其 他在Kelvin電路中的導(dǎo)體（典型的為感測引線，具有的力導(dǎo)體為冠部凸脊）供電。該導(dǎo)電 軌線會(huì)由每個(gè)冠部沿引線132延伸回該Kelvin電路。由于Kelvin軌線會(huì)封閉冠部中的凹 槽，因此照相系統(tǒng)不能使用冠部內(nèi)的任何基準(zhǔn)標(biāo)記。因此基準(zhǔn)標(biāo)記可以置于軌線或絕緣體 上，如134處以"xx"所示。
[0104] 圖35-圖36示出了可選擇的實(shí)施例。
[0105] 在上一個(gè)實(shí)施例中，如圖33-圖34中所示，針42和66如前所述（見圖6-圖9)。 接觸球/墊120以橫截面示出。在針42的頂部首次與球120銜接的點(diǎn)處（圖34a)，在相 鄰的球120a與板20的表面之間存在大間隙42。但是如果球120被錯(cuò)誤地成形或是"雙 球"（缺陷），那么有一定幾率不存在間隙45并且球120a將實(shí)體地撞擊到板20的表面從 而有可能造成損傷。注意到"球"不需要為圓形，其意味著在DUT上的任意突出接觸表面。 圖35-圖36的實(shí)施例考慮了避免由于缺陷球形狀或高度導(dǎo)致的這些后果。
[0106]為了使一個(gè)實(shí)施例的元件擴(kuò)展到至其他實(shí)施例中的類似元件，其數(shù)字編號被標(biāo)以 300的序號，即42類似于342。一種解決上述問題的技術(shù)方案為當(dāng)DUT在測試位置時(shí)增加 針342的延伸至板20上方的部分410的長度（即所示的針342的最大化移位）。針的移動(dòng) 距離（沖程）被限定為上針在測試位置和非測試位置之間的移動(dòng)距離。在之前的實(shí)施例中 針移動(dòng)優(yōu)選地被限制以使得凸緣從未離開通道，由于很多原因，其需要針延伸超出表面20 的部分盡可能地小。如圖7中可以看出，在測試模式中針的暴露部分幾乎與表面20平齊， 然而在圖35-圖36中，測試位置410處針高度實(shí)質(zhì)上更大，至少即使在球320a為雙倍高度 球、1. 5高度球或其他錯(cuò)誤成形形式時(shí)足以阻止球320的表面接觸20的表面。在非測試模 式時(shí)，板20上方的針高度如412所示。因此，在此實(shí)施例中，測試位置的針高度足以使得另 一個(gè)球（通常為相鄰的球）不會(huì)接觸板20的表面。一個(gè)這種限制為針頂點(diǎn)絕不會(huì)低于接觸 球高度的50%或10-50%、或只是足以使任何接觸球（不考慮其高度）不會(huì)接觸表面。在優(yōu) 選實(shí)施例中，針342的移動(dòng)大于針42。當(dāng)圖7和圖36a比較時(shí)，遠(yuǎn)端尾部412可以移動(dòng)至、 但優(yōu)選地不接觸針366的腳。優(yōu)選地通過將晶片放入測試插座中的探測器來控制實(shí)際的針 下移。當(dāng)針被朝向彼此驅(qū)動(dòng)時(shí)，如果適當(dāng)?shù)亩ㄎ皇r(shí)，可能會(huì)存在數(shù)個(gè)可能的硬止點(diǎn)，這 些硬止點(diǎn)優(yōu)選地是不需要的。例如，橫桿凸緣344b的下部與針366的近端、以及針342的 遠(yuǎn)端與針366的腳之間的接觸，如圖36b中所示。在優(yōu)選實(shí)施例示出的該配置的彈性體具 有環(huán)繞彈性較大的層416的低彈性彈性體414、418的兩個(gè)較薄層，彈性層416為針提供了 大多數(shù)偏移力。因此如果上針在412處破底而出，則由于針342的遠(yuǎn)端會(huì)作為插入物而保 留，因此下層418會(huì)分隔開針的接觸。允許這種額外的移動(dòng)的結(jié)果為針的伸長的橫向部分 342比之前實(shí)施例中更高并且對準(zhǔn)通道396更深。具體的，通道凹槽396的深度必須等于或 大于針在測試位置和非測試位置時(shí)的暴露高度之差（即412小于410)。在優(yōu)選實(shí)施例中， 橫桿凸緣344a的高度同樣必須等于或大于該差值以維持通道396的鍵控效果。不論通過 上述方式或其他方法，優(yōu)選的是橫向?qū)?zhǔn)部分342必須在整個(gè)針移動(dòng)期間至少部分地與通 道396銜接，從而保持針被凹槽套合以避免旋轉(zhuǎn)。
[0107] 用以將導(dǎo)板12插入進(jìn)探針卡板或保持器14中的結(jié)構(gòu)的更多細(xì)節(jié)將隨后說明并在 圖37至圖43中示出。
[0108] 保持器14和導(dǎo)板12的配準(zhǔn)對于探測器準(zhǔn)確獲知針相對于1C的排列十分重要。由 于尺寸很小，因此本發(fā)明中的技術(shù)方案要確保具有很多探針陣列的導(dǎo)板會(huì)與探針卡板可靠 地對準(zhǔn)。
[0109] 將導(dǎo)板與探針卡板的每個(gè)邊角對準(zhǔn)十分地困難，但有可能沿其兩個(gè)（或三個(gè)）邊 緣來對準(zhǔn)并且將導(dǎo)板偏移地壓入與這兩個(gè)（或三個(gè)）邊緣相關(guān)的可靠位置。這比試圖對準(zhǔn) 4個(gè)邊緣更加可預(yù)知。
[0110] 在圖37中，保持器14具有4個(gè)邊角502a-d，每個(gè)邊角具有所示的相交的成對邊 緣504a-h。在圖39中，導(dǎo)板被移除，可以看到這些邊緣。在一個(gè)實(shí)施例中，邊角502c被指 定為"配準(zhǔn)或參考邊角"（雖然任意邊角都是可接受的）。因此，至少邊緣504e-f?會(huì)通過將 導(dǎo)板偏移壓入邊角的方法而用于該導(dǎo)板的配準(zhǔn)。在優(yōu)選實(shí)施例中，邊緣504g和504d也會(huì) 由于其與邊角504c處于同一條線上而提供配準(zhǔn)。該配準(zhǔn)邊角的對角上的驅(qū)動(dòng)邊角為偏壓 彈性體的主要位置。還有可能剩余的兩個(gè)邊角可以具有彈性偏壓。也有可能存在多于或少 于4個(gè)的邊角，例如在三角形或多邊形的情況下，但相同的原理同樣可供精確對準(zhǔn)，即存在 被精確地銑成或形成以用于對準(zhǔn)的配準(zhǔn)角（或更精確而言，與該角相鄰的側(cè)壁），該形狀的 剩余邊緣/邊角可以被用于驅(qū)動(dòng)針導(dǎo)板進(jìn)入配準(zhǔn)角。
[0111] 圖43提供邊角502a的放大視圖，示出了偏移機(jī)制，其優(yōu)選地通過在側(cè)壁中提供的 凹槽506a和506b來提供。這些凹槽/凹痕的縱向均沿著側(cè)壁的一部分，并且這些凹槽/ 凹痕具有足以接收彈性圓柱形組件510的深度。該組件同樣在圖42 (示出了導(dǎo)板/針導(dǎo)12 的邊角）中示出，但在兩個(gè)位置中示出的為相同的組件。在優(yōu)選實(shí)施例中，由于針導(dǎo)的邊角 被切除/縮減半徑、或者保持器的邊角被切深/增加半徑，因此針導(dǎo)12的邊角并未實(shí)際地 與保持器14的邊角銜接。這確保了與邊角相鄰的側(cè)壁被用于配準(zhǔn)。如果上述配置未完成， 邊角安裝時(shí)的微小的失準(zhǔn)將會(huì)妨礙兩部分的側(cè)壁匹配以及提供精確配準(zhǔn)。
[0112] 至少有一個(gè)或兩個(gè)彈性體510用于驅(qū)動(dòng)針導(dǎo)進(jìn)入配準(zhǔn)邊角，但優(yōu)選的結(jié)構(gòu)在與配 準(zhǔn)邊角之外的邊角相鄰的所有壁中的缺口中提供彈性體，而配準(zhǔn)角中必須具有無間隙的材 料對材料的直接接觸。
[0113] 為了允許彈性體510插入，與邊角相鄰的側(cè)壁的上邊緣被輕微地切除/斜削，并且 由于相同的理由沿保持器的邊角提供去除。甚至即使配準(zhǔn)角沒有使用也可以具有該切除， 從而允許任何邊角均可作為配準(zhǔn)角。彈性體可以為橡膠圓柱體或其他偏壓元件。它們優(yōu)選 地在針導(dǎo)12被插入至保持器14之后進(jìn)行安裝并且隨后被粘合至合適的地方，也可以先進(jìn) 行粘合然后再插入針導(dǎo)。箭頭530(圖39)示出了由彈性體產(chǎn)生的偏壓力，將驅(qū)動(dòng)針導(dǎo)進(jìn)入 其配準(zhǔn)角中。
[0114] 圖44示出了保持器14和針導(dǎo)12在邊角處相會(huì)并且彈性體在合適的位置時(shí)的橫 截面圖。在此實(shí)施例中針導(dǎo)由底部插入，使得突緣520與保持器上的突緣522銜接以阻止 退出。注意到針導(dǎo)也可以具有合適的突緣變化而從頂部插入并且停止。切除凹槽526(圖 38)還可以用于為導(dǎo)板的移除提供插入空隙。
[0115] 偏壓彈性體52部分地容納于凹槽506b中，但在優(yōu)選實(shí)施例中，其還具有在針導(dǎo)12 中的類似的凹槽511，使得該彈性體會(huì)被完全捕獲而不會(huì)脫出。
[0116] 如上所述的對本發(fā)明及其應(yīng)用的描述均為示例性的，其并非試圖限制本發(fā)明的范 圍。可以對在此公開的實(shí)施例進(jìn)行各種變化和修改，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在學(xué)習(xí)本專利文 獻(xiàn)后可以理解實(shí)施例的各種元素的實(shí)際應(yīng)用替換以及等價(jià)物。可以在不脫離本發(fā)明的范圍 和精神的情況下對本文公開的實(shí)施例進(jìn)行這些和其他的變化和修改。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于與在晶片級的被測試集成電路（DUT)上的測試墊暫時(shí)接觸的測試接觸針 裝置，包括： a. 至少一個(gè)可滑動(dòng)的上端針，其進(jìn)一步具有用于接觸所述DUT的頂延伸部分，至少一 個(gè)橫向交叉組件凸緣和接觸表面；所述上陣可以在非測試位置和測試位置之間滑動(dòng)； b. 至少一個(gè)下端針，具有腳和類似的接觸表面； c. 所述上針和下針通過偏移力保持接觸，所述偏移力將其各自的接觸表面維持在一起 但彼此之間具有可滑動(dòng)的關(guān)系； d. 彈性材料，其在非壓縮狀態(tài)下具有預(yù)定高度，所述材料環(huán)繞所述針以制造所述偏移 力； e. 實(shí)質(zhì)上剛性的頂針導(dǎo)面，其位于所述彈性材料的頂部，包括一對間隔分離的平行壁 以為所述凸緣界定出導(dǎo)向通道、所述平行壁之間的為所述針界定出上止表面的上壁、以及 在所述上止表面中的用于接收所述上針的突出遠(yuǎn)離了所述針導(dǎo)面以與所述DUT接觸的延 伸部分的孔徑，所述通道尺寸足夠大以在最小化與平行壁的摩擦接觸的情況下接收所述凸 緣；所述上止表面憑借其與所述凸緣的接觸來為所述上針提供向上停止極限； f. 所述導(dǎo)向通道具有的深度足夠容納所述凸緣以防止由所述非測試位置至所述測試 位置發(fā)生的針移動(dòng)距離之間的旋轉(zhuǎn)，使得在所述針移動(dòng)距離上所述上針和所述下針接觸表 面最大化地彼此接觸。
2. 如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其中所述針移動(dòng)距離定義為上針延伸部分在非測試 位置時(shí)的最高點(diǎn)與所述延伸部分在測試位置時(shí)的最低點(diǎn)之間的距離，并且其中所述通道的 深度等于或大于所述針移動(dòng)距離。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述上針延伸部分在測試位置中的所述最低點(diǎn)永遠(yuǎn) 大于所述DUT上的任意測試墊的高度。
4. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述上針延伸部分在測試位置中的所述最低點(diǎn)大于 所述DUT測試墊的一半高度。
5. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述導(dǎo)面包括頂部表面并且其中所述針延伸部分從 所述頂部表面突出，并且其中所述針延伸部分在測試位置時(shí)突出剛好超過所述頂部表面。
6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述導(dǎo)面包括頂部表面并且其中所述針延伸部分從 所述頂部表面突出，并且其中所述針延伸部分在測試位置時(shí)突出顯著超過所述頂部表面。
7. -種用于與在被測試集成電路器件（DUT)上的測試墊暫時(shí)接觸的接觸針陣列裝置， 包括： a. 上接觸針，被配置為當(dāng)與所述墊接觸時(shí)沿Z軸向下移動(dòng)，所述針具有： I. 縱向上部，具有尖端和底端； II. 一對橫向延伸的凸緣，具有預(yù)定寬度和上邊緣，所述凸緣從所述上部的所述底端延 伸出； III. 下部，從所述凸緣延伸出； b. 下針，在所述下部與所述上針可滑動(dòng)地接觸； c. 包括上止部分的導(dǎo)板，包括： i.所述板具有的底表面包括多個(gè)間隔分離的平行凹槽，所述平行凹槽之間具有上止 屏障，所述凹槽的大小恰好能以最小的摩擦接觸來容納所述凸緣，并且能將所述凸緣限制 在預(yù)定方向，至少一個(gè)所述凸緣的所述上邊緣接觸所述上止屏障以為所述針界定上移動(dòng)極 限； ii.其中至少一個(gè)所述凸緣的高度小于或等于至少一個(gè)所述凹槽的深度，使得所述針 的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)被限制并且具有通過所述板進(jìn)行限定的上移動(dòng)極限，從而在允許所述針沿Z軸 移動(dòng)時(shí)保持所述針在各軸內(nèi)對準(zhǔn)。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述導(dǎo)板包括具有低膨脹系數(shù)的實(shí)質(zhì)上不吸水的材 料。
9. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述上針包括具有兩個(gè)間隔分離點(diǎn)的鑿形冠部。
10. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述上針包括鑿形冠部，其間具有弧形半球狀凹 谷。
11. 一種為晶片級的被測試集成電路上的測試墊提供多個(gè)共面接觸針冠部的方法，包 括： a. 為所述針形成具有孔徑的針導(dǎo)板，使得所述冠部從所述孔徑突出； b. 在每個(gè)所述針上形成停止凸緣元件； c. 在所述針導(dǎo)板的下側(cè)上形成上止壁； d. 配置每個(gè)所述針以在所述停止元件和所述上止壁之間銜接，從而限制所述針沿Z軸 向上移動(dòng)； e. 在頂板的所述下側(cè)形成凹槽通道，所述通道的大小為能夠接收所述凸緣的一部分使 得所述針在所述通道內(nèi)的旋轉(zhuǎn)被限制。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述針的移動(dòng)會(huì)受限制，使得所述凸緣絕不會(huì)完 全脫離所述通道。
13. -種為抵在晶片級的被測試集成電路上的測試墊的多個(gè)接觸針提供均勻彈性向上 偏移力的方法，包括步驟： a. 將具有楔形接觸表面的上針插入至彈性塊； b. 將具有楔形接觸表面的與所述上針的楔形接觸表面接觸的下針插入至所述彈性塊 中；以及 c. 通過限制在上板和下板之間的所述塊來以預(yù)定量預(yù)壓縮所述塊。
14. 一種用于集成電路測試設(shè)備的將具有邊角的針導(dǎo)板精確對準(zhǔn)進(jìn)具有類似的邊角并 且尺寸能夠接收所述針導(dǎo)板的保持器板中的方法，包括以下步驟： a. 精確地定位配準(zhǔn)邊角與所述保持板和所述針導(dǎo)板的相鄰的側(cè)壁； b. 將所述針導(dǎo)板松弛地插入所述保持器； c. 將至少一個(gè)對角相鄰的邊角的側(cè)壁中的偏移元件插入所述一個(gè)邊角中并且將所述 針導(dǎo)板偏移進(jìn)入所述配準(zhǔn)邊角中， 使得所述針導(dǎo)板會(huì)對準(zhǔn)進(jìn)所述配準(zhǔn)角中。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，還包括將偏移元件插入至至少兩個(gè)邊角中。
16. 如權(quán)利要求14所述的方法，還包括將偏移元件插入至除了所述配準(zhǔn)邊角之外的全 部邊角之中。
17. -種用于集成電路測試器中的測試針的精確對準(zhǔn)的對準(zhǔn)系統(tǒng)，包括： a.針導(dǎo)板，具有至少兩個(gè)邊角，一個(gè)所述邊角為配準(zhǔn)邊角而其他所述邊角為被驅(qū)動(dòng)邊 角，所述邊角具有由其延伸出的側(cè)壁； b.保持器板，用以接收所述導(dǎo)板，所述保持器具有孔徑，所述孔徑的尺寸通常為能夠接 收所述導(dǎo)板并且同樣具有至少兩個(gè)邊角；所述保持器包括從所述邊角延伸遠(yuǎn)離的側(cè)壁，一 個(gè)所述邊角為配準(zhǔn)邊角，其與所述導(dǎo)板一起界定所述測試探針的精確位置；其他所述邊角 為驅(qū)動(dòng)邊角； C.所述驅(qū)動(dòng)邊角的側(cè)壁中包含凹槽； d. 所述導(dǎo)板的所述被驅(qū)動(dòng)邊角的所述側(cè)壁中包含凹槽； e. 彈性材料，其裝配于所述驅(qū)動(dòng)凹槽和被驅(qū)動(dòng)凹槽中，用以將所述針導(dǎo)板從所述驅(qū)動(dòng) 邊角偏移進(jìn)所述保持器板的所述配準(zhǔn)邊角中； 使得所述導(dǎo)板會(huì)在偏移力下通過與配準(zhǔn)邊角的匹配來與所述保持器精確配準(zhǔn)。
18. 如權(quán)利要求17所述的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其中所述被驅(qū)動(dòng)邊角的半徑被放大，使得當(dāng)所述 針導(dǎo)邊角被插入時(shí)會(huì)在側(cè)壁之間實(shí)質(zhì)地形成接觸。
19. 如權(quán)利要求17所述的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動(dòng)邊角的半徑被縮小，使得當(dāng)所述針 導(dǎo)邊角被插入時(shí)會(huì)在側(cè)壁之間實(shí)質(zhì)地形成接觸。
20. 如權(quán)利要求17所述的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其中所述彈性材料被形成為圓柱形元件，所述圓 柱形元件具有的直徑能夠使其至少部分地被容納于所述凹槽中。
【文檔編號】G01R1/067GK104395763SQ201380032930
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月20日
【發(fā)明者】亞薩恩·愛德華茲, 查爾斯·馬克斯, 布萊恩·霍爾沃森 申請人:約翰國際有限公司