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

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01115732.1
• 申請(qǐng)日: 2001-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN1336549A
• 公開（公告）日: 2002-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 西奧多·A·庫(kù)利;羅伯特·愛德華·阿爾達(dá)斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社鼎新
• 主分類號(hào): G01R1/073
• 分類號(hào): G01R1/073;G01R31/26
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 蹇煒

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有大量的接觸器，用于與一種被測(cè)半導(dǎo)體器件建立電連接，更具體地說(shuō)，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(jī)構(gòu)，用于調(diào)整接觸器的觸點(diǎn)與接觸目標(biāo)比如被測(cè)半導(dǎo)體晶片的接觸墊之間的間隙。

在檢測(cè)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(shí)，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(cè)大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路芯片、半導(dǎo)體晶片、以及半導(dǎo)體晶片和小片的老化(burn-in)，并且對(duì)封裝半導(dǎo)體器件和印刷電路板等進(jìn)行檢測(cè)和老化試驗(yàn)。

在被測(cè)半導(dǎo)體器件為半導(dǎo)體晶片形式的情況下，一種半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)，比如一個(gè)集成電路測(cè)試儀，通常連接到一種基片處理器，比如一個(gè)自動(dòng)晶片檢測(cè)器，以自動(dòng)測(cè)試該半導(dǎo)體晶片。圖1中給出了一個(gè)這樣的實(shí)例，圖中的半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)有一個(gè)測(cè)試頭100，該測(cè)試頭通常放在一個(gè)獨(dú)立的箱子中，并通過一捆電纜110連接到所述的測(cè)試系統(tǒng)。通過由馬達(dá)510驅(qū)動(dòng)的控制器500，使測(cè)試頭100和一個(gè)基片處理器400機(jī)械地和電氣地連接在一起。被測(cè)半導(dǎo)體晶片通過這個(gè)基片處理器400被自動(dòng)裝配到該測(cè)試頭的測(cè)試位置。

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

在圖1中，測(cè)試頭100和基片處理器400通過一個(gè)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(cè)試頭的電子管腳(electrical?footprint)進(jìn)行電路連接。在圖2中，測(cè)試頭100含有大量的印刷電路板150，其數(shù)量與半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試通道(測(cè)試針)數(shù)量相對(duì)應(yīng)。每一印刷電路板150都有一個(gè)連接口160來(lái)匹配功能板120的相應(yīng)接觸接點(diǎn)121。一個(gè)“蛙式連接”環(huán)130被安裝在功能板120上來(lái)精確地確定相對(duì)于基片處理器400的接觸位置。這個(gè)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(diǎn)121。

如圖2所示，測(cè)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(gè)基片處理器進(jìn)行機(jī)械和電氣連接。在基片處理器400中，一種被測(cè)半導(dǎo)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(cè)半導(dǎo)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(biāo)(比如被測(cè)半導(dǎo)體晶片300上集成電路的電路接頭或者接觸墊)進(jìn)行接觸。

探針板170的電接點(diǎn)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(jìn)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(diǎn)121上，并且每一個(gè)接觸接點(diǎn)121都連接著測(cè)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(dǎo)體測(cè)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(dǎo)體晶片300(接觸目標(biāo))的表面，并在半導(dǎo)體晶片300上加一個(gè)測(cè)試信號(hào)，然后接收來(lái)自晶片300的結(jié)果輸出信號(hào)。將被測(cè)半導(dǎo)體晶片300產(chǎn)生的結(jié)果輸出信號(hào)與半導(dǎo)體測(cè)試系統(tǒng)產(chǎn)生的要求數(shù)據(jù)相比較來(lái)確定該半導(dǎo)體晶片300上的集成電路是否工作正常。

在這類半導(dǎo)體晶片測(cè)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(shí)間和相同的壓力下接觸到接觸目標(biāo)。如果沒有實(shí)現(xiàn)調(diào)整到同一平面的操作，當(dāng)某一接觸器與相應(yīng)的接觸目標(biāo)建立了電連接，而其它接觸器沒與接觸目標(biāo)建立電連接的時(shí)候，就不可能精確地測(cè)試該半導(dǎo)體晶片。為了完全地把所有的接觸器連接到接觸目標(biāo)，半導(dǎo)體晶片必須被進(jìn)一步壓在探針板上。這可能對(duì)受到來(lái)自接觸器過量壓力的半導(dǎo)體芯片造成物理破壞。

美國(guó)專利5,861,759揭示了一種自動(dòng)的探針板平面化系統(tǒng)，為了調(diào)整由探針板的多個(gè)接觸點(diǎn)確定的第一個(gè)平面和相對(duì)的由安裝在探測(cè)器上的半導(dǎo)體晶片的上表面所確定的第二個(gè)平面。用一臺(tái)攝像機(jī)來(lái)測(cè)量在探針板上的相應(yīng)于晶片平面的至少三個(gè)被選中的接觸點(diǎn)的高度。基于該測(cè)量值，第一個(gè)平面相對(duì)于第二平面的位置便被計(jì)算出來(lái)了。