[發(fā)明專利]具有平面性調(diào)整機構(gòu)的探針接觸系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2001-05-31
• 公開（公告）號: CN1336549A
• 公開（公告）日: 2002-02-20
• 發(fā)明（設計）人: 西奧多·A·庫利;羅伯特·愛德華·阿爾達斯
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社鼎新
• 主分類號: G01R1/073
• 分類號: G01R1/073;G01R31/26
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 蹇煒

本發(fā)明涉及一種半導體測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有大量的接觸器，用于與一種被測半導體器件建立電連接，更具體地說，本發(fā)明涉及一種探針接觸系統(tǒng)，它具有一種平面性(planarity)調(diào)整機構(gòu)，用于調(diào)整接觸器的觸點與接觸目標比如被測半導體晶片的接觸墊之間的間隙。

在檢測高密度和高速電子器件，比如大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路時，必須使用一種裝配在一塊探針板上的高性能接觸結(jié)構(gòu)件。該接觸結(jié)構(gòu)件基本上由一種具有許多接觸器或者探針元件的接觸基片組成。接觸基片安裝在一塊探針板上，用于檢測大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路芯片、半導體晶片、以及半導體晶片和小片的老化(burn-in)，并且對封裝半導體器件和印刷電路板等進行檢測和老化試驗。

在被測半導體器件為半導體晶片形式的情況下，一種半導體測試系統(tǒng)，比如一個集成電路測試儀，通常連接到一種基片處理器，比如一個自動晶片檢測器，以自動測試該半導體晶片。圖1中給出了一個這樣的實例，圖中的半導體測試系統(tǒng)有一個測試頭100，該測試頭通常放在一個獨立的箱子中，并通過一捆電纜110連接到所述的測試系統(tǒng)。通過由馬達510驅(qū)動的控制器500，使測試頭100和一個基片處理器400機械地和電氣地連接在一起。被測半導體晶片通過這個基片處理器400被自動裝配到該測試頭的測試位置。

在測試頭100上，將半導體測試系統(tǒng)產(chǎn)生的測試信號提供給被測半導體晶片。該被測半導體晶片(在半導體晶片上的集成電路)產(chǎn)生的輸出信號被傳送到半導體測試系統(tǒng)。在該半導體測試系統(tǒng)中，把輸出信號與要求的數(shù)據(jù)相比較來確定該半導體晶片上的集成電路的功能是否正常。

在圖1中，測試頭100和基片處理器400通過一個接口部件140連接，該接口部件140由一塊功能板120(如圖2所示)、同軸電纜、彈簧針(pogo-pins)和連接器組成，功能板120是一塊印刷電路板，它只與測試頭的電子管腳(electrical?footprint)進行電路連接。在圖2中，測試頭100含有大量的印刷電路板150，其數(shù)量與半導體測試系統(tǒng)的測試通道(測試針)數(shù)量相對應。每一印刷電路板150都有一個連接口160來匹配功能板120的相應接觸接點121。一個“蛙式連接”環(huán)130被安裝在功能板120上來精確地確定相對于基片處理器400的接觸位置。這個蛙式連接環(huán)130具有大量的插針141，例如ZIF連接口或者彈簧針，這些插針141通過同軸電纜124連接到接觸接點121。

如圖2所示，測試頭100被放置在基片處理器400上，并通過接口部件140與這個基片處理器進行機械和電氣連接。在基片處理器400中，一種被測半導體晶片300被安裝在一夾盤180上。在此例中，一探針板170裝配在該被測半導體晶片300上方，這塊探針板170具有大量的探針接觸器190(比如懸臂或者針)與接觸目標(比如被測半導體晶片300上集成電路的電路接頭或者接觸墊)進行接觸。

探針板170的電接點或者接觸座(接觸墊)與裝配在蛙式連接環(huán)130上的插針141進行電連接。插針141還被同軸電纜124連接到功能板120的接觸接點121上，并且每一個接觸接點121都連接著測試頭100的印刷電路板150。此外，印刷電路板150通過電纜110連接到半導體測試系統(tǒng)，電纜110具有，例如，數(shù)百根內(nèi)部電纜。

在這種配置下，探針接觸器190接觸裝在夾盤180上的半導體晶片300(接觸目標)的表面，并在半導體晶片300上加一個測試信號，然后接收來自晶片300的結(jié)果輸出信號。將被測半導體晶片300產(chǎn)生的結(jié)果輸出信號與半導體測試系統(tǒng)產(chǎn)生的要求數(shù)據(jù)相比較來確定該半導體晶片300上的集成電路是否工作正常。

在這類半導體晶片測試中必須使用大量的接觸器，比如從數(shù)百到數(shù)千。在這種配置下，有必要把接觸器的端頭調(diào)整到同一平面內(nèi)，從而使所有的接觸器大體上在同一時間和相同的壓力下接觸到接觸目標。如果沒有實現(xiàn)調(diào)整到同一平面的操作，當某一接觸器與相應的接觸目標建立了電連接，而其它接觸器沒與接觸目標建立電連接的時候，就不可能精確地測試該半導體晶片。為了完全地把所有的接觸器連接到接觸目標，半導體晶片必須被進一步壓在探針板上。這可能對受到來自接觸器過量壓力的半導體芯片造成物理破壞。

美國專利5,861,759揭示了一種自動的探針板平面化系統(tǒng)，為了調(diào)整由探針板的多個接觸點確定的第一個平面和相對的由安裝在探測器上的半導體晶片的上表面所確定的第二個平面。用一臺攝像機來測量在探針板上的相應于晶片平面的至少三個被選中的接觸點的高度?；谠摐y量值，第一個平面相對于第二平面的位置便被計算出來了。