专利名称：用于低机械挠曲强度的电气路由选择基片的探针板结构的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及一种用于测试在晶片上的集成电路的测试系统的结构。特别地，本发明涉及一种探针板机械支撑结构，该支撑结构用于带有机械挠曲强度较低的电气路由选择基片的探针板。
背景技术：
随着晶片尺寸的增加，用于测试晶片的测试系统探针板的尺寸和复杂度相应地增加。随着越来越大的晶片，在晶片测试系统中的探针板基片通常会变大，变大的基片设计来支撑更多的探针或弹簧触点，从而连接和测试在晶片上的更多的集成电路(IC)。由于增加的探针，变大的探针板通常导致在探针板上更多的弯曲载荷。
当增加的晶片尺寸导致具有更高的探针密度的更大的探针板结构时，出现一种在探针板中使用挠曲强度低的材料的相似的策略。使用弯曲强度低的材料的策略起因于提高探针板的电气性能的需求，此需求是半导体装置复杂程度的增加和在所测试的晶片上的每单位面积的IC密度的增加要求的。为了满足这样的电气性能需求，选择来用于支撑探针的空间转换器基片的材料和制造技术导致了更细、强度更低的结构。当探针板的额外的弹簧触点接触所测试的晶片时，探针板基片的更大的弯曲还由随着IC密度的增加而增加的探针数目(载荷)引起。
参照图1，它显示了使用了探针板来测试半导体晶片上的IC的测试系统的经简化的方块图。该测试系统包括通过通信电缆6连接到测试头8的测试控制器4。测试系统还包括含有平台12的探测器10，平台12用于安装被测试的晶片14，可移动而使晶片14与在探针板18上的探针16接触。探测器10包括支撑接触在晶片14上形成的IC的探针16的探针板18。
在测试系统中，测试数据由测试控制器4产生，并传过通信电缆6、测试头8、探针板18、探针16，最终传到晶片14上的IC。然后从晶片上的IC提供的测试结果回传，通过探针板18到测试头8，由测试头8传回测试控制器4。一旦测试完成，晶片被切成方块，分离出IC。
从测试控制器4提供的测试数据被分到由电缆6提供的单独的测试通道中，而且在测试头8中被分开，从而每条通道延伸到单独的一根探针16。来自测试头8的通道通过连接件24连接到探针板18，连接件24可以是零嵌入力(ZIF)的柔性的电缆连接件、弹簧单高跷(pogo)针或其他的连接件类型。然后探针板18将每条通道连接到单独的一根探针16。
图2显示了探针板18的部件的剖视图。探针板18被构造来既提供电气通路又提供用于将直接接触晶片的弹簧探针16的机械支撑。探针板电气通路通过印刷电路板(PCB)30、插入器32和空间转换器34提供。来自测试头8的测试数据通过通常连接在PCB 30的外缘上的柔性的电缆连接件24提供。通道传输线40将来自连接件24的信号在PCB 30中水平地传播到在PCB 30上的接触点，从而与在空间转换器34上的焊径的路由间距相匹配。插入器32包括基片42，基片42具有放置在两侧的弹簧探针电气触头44。插入器32把在PCB 30上的单独的焊径电气地连接到在空间转换器34上形成焊接区网格阵列(LGA)的焊径。LGA焊径连接通常以规则的多行方式布置，在空间转换器34的基片45中的传输线46将信号线从LGA分布到成阵列地构造的弹簧探针16。带有内含电路、探针和连接点的空间转换基片45称为探头。
为电气通路提供支撑的部件的机械特性由电气需求规定，这是因为被测试的在晶片上的部件通常以非常高的频率运行。用于这样的基片的机械支撑应该提供以下所说的1.空间转换器基片45的挠度和应力控制。
2.空间转换器基片45的横向位置控制。
3.空间转换器基片45的精确调平。
4.插入器32电气触头的机械压缩的控制，建立空间转换器基片45和PCB30之间的电气连接。
5.所有特别的作为母线的电路结构的电绝缘。
电气部件的机械支撑由驱动板50、支架(探头支架)52、内框架(探头框架)54、插入器32和片簧56提供。在PCB 30的一侧上提供驱动板50，而在另一侧提供支架52并通过螺钉59将其附连。片簧56由螺钉58附在支架52上。插入器32包括定位在对角的两对对准销钉41和43。在插入器的底部的销钉43与在框架54中的精确对准孔对准，而在插入器上部的销钉与PCB中的精确孔对准。插入器销钉41和43的位置和在PCB 30及框架54中的对准孔控制横向运动，从而通过插入器弹簧44控制在基片45上的LGA接触点与PCB上的接触点的对齐。框架54还包括水平扩展部分60，用于支撑在其内壁中的空间转换器34。在空间转换器34的外部边缘周围提供的支架52和框架54保持横向位置平衡。插入器32的探针弹簧44提供一种机械力，分离PCB 30和空间转换器34，同时使框架54靠在片簧56上。
用于调平的机械部件包括四个黄铜球(两个如标号66和标号68所示)，它们在每个角落附近与空间转换器34接触。黄铜支撑球提供在空间转换器34的LGA的外缘上的点接触，从而保持电气部件的电绝缘。基片的调平依靠通过使用推进螺钉(所示的两螺钉62和64)来调整这些球来实现，将推进螺钉称为调平钉。旋转调平钉62和64，穿过在驱动板50中的以及PCB两侧上的支撑65。
为了空间转换器基片的调平和可能补偿不是平面或者弯曲的基片，调平钉62和64是可调节来推压空间转换器34。为了调平，通过调平钉62和64提供的对基片45的推压将防止从水平位置的轻微偏离，使在空间转换器基片45的一侧上的弹簧探针16接触晶片，同时过大的力施加在弹簧探针16和在另一侧的晶片之间。对于不是平面的、弓形弯曲的或畸形的基片，调平钉62和64的推压可用于弥补此类变形。对于表面之间不平行或不平的空间转换器基片，调节调平钉62和64，从而包含探针的平面与晶片平面平行。对于弓形弯曲的空间转换器基片，通过调平钉62和64在基片的边缘提供的推压可以使弓形弯曲的形状在某种程度上变直。因为越大的基片越容易弯曲，希望提供更多的支撑结构来弥补这样的弯曲，就像在标题为“用于半导体接触器的平面器”的美国专利第6509751号(在此参照了其全部内容)中描述的那样。
在过去，晶片较小，所以在空间转换器上的弹簧探针的数目要受到限制。因此，需要一种“探查器”重定位晶片，以便使得与晶片与探针板的接触成倍增加，从而在晶片上的所有IC都可以被测试。在晶片探针板的结构中的使用的典型空间转换器基片已是相对地刚性的(挠曲强度较高)，利用图2所示的探针板结构使得挠曲和应力的控制成为可能。
由于空间转换器具有较大的表面面积以及更多的针来测试要求较少触地的晶片，空间转换器基片可能因插入器施加的力或者因探查引起的力使水平的平面形状破裂或者弯曲。典型的空间转换器基片45由相对地刚性的多层陶瓷构成。利用如插入器32、调平钉62和64以及如图2所示那样构造成的框架54那样的部件，使用具有有限应力的这些刚性陶瓷基片提供了调平。框架54防止基片随插入器32弯曲，但是不能应付因探查引起的弯曲力，因为空间转换器45在探查晶片时被推离框架54。随着越来越柔性的基片，有希望提供增加的支撑，从而防止由插入器的力引起的弯曲，以及在探查期间施加的弯曲力。
在将来，更软更柔性的基片，象以压层材料为基础的薄的有机物或隔膜可以在挠曲刚度极其低或者相对为零的探针板中使用。将希望能提供一种用于探针板基片的机械支撑结构，从而这些挠曲刚度/强度极其低的基片可以在不会受过大的挠曲或应力的情况下提供。
发明内容
根据本发明，提供一种用于探针板的机械支撑结构，它提供用挠曲刚度/强度低的基片的增加的支撑。
根据本发明，修改了五个部件，从而提供了附加的机械支撑和探针头的调平，使得可以使用挠曲刚度/强度低的基片。这五个部件包括(1)具有增加了长度的水平扩展部分的框架；(2)片簧，片簧的弯头使得片簧能在竖直方向延伸从而使框架与弹簧探针结合得更近；(3)绝缘的柔性的隔膜，或加工成探针头框架一部分的载荷支撑元件，此部件添加来离基片边缘更远的地方接触空间转换器基片；(4)附加的支撑结构，例如调平钉被添加来提供在空间转换器的中心附近的支撑；以及(5)极其刚硬的界面瓦，在探针和挠曲强度较低的空间转换器基片之间提供。
第一修改是框架的水平扩展部分的长度的增加，增加的长度提供了比以前的框架扩展部分在空间转换器基片上伸出得更远的金属支撑。增加的水平扩展部分降低了在空间转换器基片的边缘上的力的量，把力分散在空间转换器基片上，从而防止了较大的基片的破裂或弯曲。
第二修改是关于片簧的，包括提供在片簧中的弯头，以便使得它们能在竖直方向从支架伸出来。由于这样的弯头，片簧在一端通过螺钉附着在支架上，而且弯头使得片簧的另一端能让弹簧触头在框架上的一点处与弹簧探针在竖直方向接触得更近。弯头使得支架能从框架凹进，从而支持片簧的螺钉不会在竖直方向接近探针弹簧。在竖直方向延伸片簧的弯头还使得弹簧力能在远离空间转换器的边缘施加在基片的中心，从而防止较大的空间转换器的基片的弯曲或破裂。
第三修改包括使用柔性的隔膜或在框架的水平扩展部分提供载荷支撑元件使得框架能在一点处与空间转换器基片啮合，力远离空间转换器基片的边缘施加在所述点处，从而防止较大基片的弯曲或破裂。水平扩展部分的目的是要提供在主区域的正上方的基片的支撑，在所述主区域处，插入器弹簧将力施加在探头的底部。这导致了空间转换器基片夹在插入器弹簧和延伸的框架提供的刚性支撑之间。柔性的隔膜在空间转换器基片和框架之间提供，以便有效地产生可变的载荷支撑元件，从而框架在远离空间转换器基片的边缘的一点处接触空间转换器基片。不同尺寸隔膜的使用使得载荷支撑的接触位置能够容易地移动或调节，从而在基片上的一点处定位载荷支撑接触区域，在所述点处空间转换器基片的弯曲力被最小化。柔性隔膜还由提供了在金属框架和在空间转换器基片上的电气部件之间的电绝缘的聚合体材料造成。载荷支撑元件可以加工成框架的一部分，但是将不再提供利用柔性隔膜来改变载荷支撑接触位置的电绝缘特性和灵活性。
对于第四修改，附加的支撑结构被添加，以便接触空间转换器基片的中心附近区域，提供了在基片中心的附加的支撑，从而防止了挠曲或弯曲。添加的支撑结构可以利用具有直接接触基片的接头球的诸如调平钉支撑销钉提供，或者可替换地通过将弹性体垫片靠在基片上的相似的支撑螺钉上或接触附着在空间转换器基片上的强度高的金属支撑元件来提供。为了防止中心支撑结构和在空间转换器基片上的LGA焊径之间的电接触，修改了在空间转换器中的路由，从而LGA焊径不在中心支撑接触空间转换器的区域中。在一个实施例中，象绝缘电容器的分离的部件在LGA焊径移开的地方提供。为了容纳移开的LGA焊径，修改插入器，以便重新布置弹簧触头，从而符合在空间转换器基片上的新的LGA焊径位置。进一步修改插入器，以便包括开口，从而中心的支撑螺钉可以通过插入器，接触空间转换器基片。中心的支撑结构可以用于弥补空间转换器的弯曲。中心支撑还提供在晶片测试期间的基片的背部的支撑，以便防止空间转换器在探针力的作用下弯曲或破裂。
对于第五修改，极其刚硬的界面瓦在探针和挠曲强度较低的空间转换器基片之间提供。如果没有刚性的界面瓦，由于挠曲强度较低的空间转换器基片，在过大的探针载荷将探针压入基片时产生“漂浮”接触。极其刚硬的瓦分散探针载荷，防止了象挠曲强度较低的空间转换器基片的机械损伤。刚性瓦包含直馈送通路，它将探针连接到空间转换器，而水平路由选择在刚性强度较低的空间转换器中提供。
在附图的辅助下解释本发明的更多的细节，在附图中图1显示了典型的晶片测试系统的部件的方块图；图2是用于图1的晶片测试系统的传统的探针板的剖视图；图3是用于根据本发明的晶片测试系统的探针板的剖视图；图4是将图3修改后添加了柔性的支撑隔膜的用于根据本发明的晶片测试系统的探针板的剖视图；图5是图3的探针板的部件的分解装配视图；图6是图4的探针板的部件的分解装配视图；图7显示了具有绝缘电容器的探针板的一部分的剖视图，说明空间转换器基片厚度“d”如何影响绝缘；图8A显示了替换的探针板结构，在该结构中，利用弹性体垫片将中心支撑提供给空间转换器；图8B显示了替换的探针板结构，在该结构中，通过将刚性的中心支撑结构附着在空间转换器上提供中心支撑；图9是在插入器的地方、在基片的两侧上利用弹簧单高跷(pogo)针的替换的探针板配置的剖视图；图10显示了具有将PCB与空间转换器直接相连的弹簧单高跷(pogo)针的另一种替换的探针板结构；以及图11显示了将图4修改从而在探针和挠曲强度较低的空间转换器之间包括刚性界面瓦的探针板的剖视图。
具体实施例方式
图3是用于晶片测试系统的探针板的剖视图，该探针板根据本发明已做修改，以便提供用于挠曲刚度/强度较低的基片的附加的机械支撑。图3的探针板包括提供电气通路的部件，与图2的传统的探针板相似，这些部件包括印刷电路板(PCB)30A、插入器32A和空间转换器34A。图3的探针板还包括用于电气部件的机械支撑，与图2的传统探针板相似，机械支撑包括带动板50A、框架(探头框架)54A、支架(探头支架)52以及片簧56A。从图2遗留下来的部件在图3中同样地编号，修改过的部件包含在引用数字后的字母“A”。
对本发明的探针板的修改考虑具有有限的挠曲强度的空间转换器基片。特别重要的基片被认为在探查时是刚性的，但是因为探针载荷，它们将变形。探查过程要求在基片上循环加载，因为在基片内部的迹线疲劳，这可能导致电气失效。恰当配线的基片包括聚合体材料，例如聚酰亚胺、溴树脂、FR-4、BCB、环氧树脂或在本技术领域内的其他有机材料。基片还可以包括含有氧化铝、氮化硅、低温共烧的陶瓷，以及如铜—因瓦—铜一样的绝缘金属芯子材料。
第一修改包括相对如图2所示的水平扩展部分60而增加在框架54A上的水平扩展部分60A的长度。增加了长度的水平扩展部分60A提供金属支撑，该金属支撑在空间转换器45A上比在先前的框架54上的金属支撑伸出得更远。增加的水平扩展部分降低了在空间转换器基片45A的边缘上提供的力的量，把力在空间转换器45A上分散，从而防止较大的基片的破裂或弯曲。传统的水平扩展部分覆盖空间转换器基片的少于10％的面积。图3的修改过的水平扩展部分60A较佳地覆盖空间转换器基片的70％或更多的面积。
第二修改是关于片簧56A的，包括弯头71和73。弯头71和73使得片簧56A在竖直方向和在水平方向伸出支架52。因为这样的弯头71和73，通过螺钉58将片簧56A在一端附着在支架52上，而且弯头使得片簧56A的另一端能比在图2中的结构中使用的接触区域77在竖直方向与弹簧探针16更近地接触在框架54A上的点75。弯头71和73使得支架52能从框架54凹进，从而支持片簧56A的螺钉58不会在竖直方向接近探针弹簧16。弯头71和73在竖直方向延伸片簧56A，也使得弹簧力能施加在框架54A上，从而力远离空间转换器基片45A的边缘而施加，防止较大基片的变形或破裂。
在一个实施例中的第三修改包括加工在框架54A上的载荷支撑元件70。载荷支撑元件70在竖直方向伸出框架54A的水平扩展部分60A，在一点处接触空间转换器基片45A，在所述点，力远离基片45A的外缘而施加，从而防止较大基片的弯曲或破裂。
在另一个实施例中的第三修改包括使用在空间转换器基片45A和框架54B之间提供的柔性隔膜80和82，如图4所示。从图3遗留到图4的其他部件在图4中同样地标示。柔性隔膜80和82有效地造成图3的载荷支撑元件70，从而框架54B在远离基片45A的边缘的一点处接触空间转换器基片45A。第一隔膜80符合框架54B的水平扩展部分60A的形状，而第二隔膜82具有更有限的尺寸来有效地提供图3的载荷支撑元件。第二隔膜82将粘着第一隔膜80，以便支撑。隔膜82的不同尺寸的使用使得载荷支撑位置能方便地移动或调整，从而在基片上的一区域中定位载荷支撑，在所述区域处致使空间转换器34A弯曲的力被最小化。
根据本发明的一个实施例，柔性隔膜80和82由高分子膜材料做成，以便提供在金属框架54B和在空间转换器基片45A上的电气部件之间的电绝缘。作为分开的隔膜的一种选择，单独的隔膜可以通过将两更薄的聚合物隔膜层80和82作为单一的隔膜而结合在一起形成，从而隔膜的表面的内部比外部要厚。作为另一种选择，单独的隔膜82可以在没有隔膜80的情况下使用。
高分子膜的使用提供了基片45A与金属框架54B的电绝缘。由于图3的载荷支撑元件70加工成金属框架54B的一部分，将不再提供利用不同尺寸的柔性隔膜82而改变载荷支撑的电绝缘特性和灵活性。即使隔膜是不需要的，可是在一个实施例中，柔性隔膜80和82用于决定图3的金属载荷支撑元件70的位置。为了决定金属载荷支撑元件的最佳位置，使用了不同尺寸的柔性隔膜82以及测量了基片45A的柔韧性。一旦选择了最佳的隔膜82，它的位置用于确定在图3的框架54A中的什么地方加工成金属载荷支撑元件70。
对于第四修改，添加了附加的支撑结构，以便接触空间转换器基片的中心附近部分，提供在基片中心的附加的支撑，从而防止挠曲或弯曲。在一个实施例中，利用两附加的支撑销钉72和74以及接触空间转换器基片45A的中心附近部分的球76和78(可由黄铜构成)提供附加的支撑。虽然支撑销钉72和74以及球76和78显示成分离的，但在一个实施例中它们结合在一起，形成有圆形端的支撑销钉。作为另一种选择，当与空间转换器基片接触的接头点不重要时，支撑销钉72和74可以提供平面端。
为了防止在球76和78与在空间转换器基片45A上的LGA的焊径之间的电气接触，相对图2修改了在空间转换器34A中的线46A的路线安排，从而在两增加的球76和78接触的区域中没有提供焊径。同样地，修改插入器32A，重新布置弹簧触点44A，以便与在空间转换器基片上的新的焊径位置一致。还修改插入器32A来包括开口，从而两销钉72和74可以通过插入器32A的中心，以便接触球76和78而靠着空间转换器基片45A。
实际上，可能通过利用外缘的调平销螺钉62和64首先调整空间转换器34A的平面度而装配探针板以及进行调平。一旦空间转换器基片45A是平面的，中心支撑销钉72和74前进，与基片45A接触，从而稳定空间转换器34A，适应探针载荷。螺钉72和74的调整还使得能弥补基片的任何弯曲。
为中心支撑销钉72和74提供的在空间转换器的中心附近的LGA焊径的移除，使得能添加分离的部件75到基片。为了提高探针板组件的性能，分立的部件75较佳地是退耦电容器。退耦电容器用于弥补在检测器和探针之间的线路电容。线路电容导致信号延迟，以及在通过探针16提供到晶片的和来自晶片的测试信号中的噪音。
利用退耦电容器通过最小化电容器到探针的安置距离提高性能。图7说明了在空间转换器基片34上的退耦电容器75和探针16之间的最小化的距离“d”将提高性能但有可能削弱基片。在装载探针16期间的由中心支撑销钉72和74提供的后侧支撑在距离“d”变小时成为必要的。
图5是图3的探针板的部件的分解的组件视图。图6是图4的探针板的部件的分解的组件视图。通过包括两隔膜80和82，图6的结构是根据图5修改的。图5的探针板组件使用了载荷支撑元件70(在图5中面向下，没有显示)，载荷支撑元件70加工成框架54A的一部分，而不是隔膜80和82。
参照图5和图6，如显示的那样，利用两螺钉59，支撑板50A附着在PCB30A和支架52上。提供包括螺钉62和64的四个调平螺钉，它们通过支撑板50A和PCB 30A，到达在空间转换器基片34A的角落附近的、包括球66和68的四个球。注意图3和图4的剖面视图是用不规则的而不是线性的平面通过图5和图6切割的，以便说明两角落调平螺钉62和64，以及提供来在空间变换器基片34A中心附近接触球76和78的新添加的中心支撑螺钉72和74。如图5和图6所示，中心支撑螺钉72和74通过支撑板50A、PCB 30A，与螺钉62和64不同，通过在插入器32A中的开口。在图5中，直接在空间转换器基片34A上提供框架54A，框架34A在支架52中安装。片簧56A通过螺钉58附着在支架52上。尽管附加的螺钉58(没有显示)在整个外围提供，以便连接片簧56A，但只显示了两螺钉58，以便参照。在图6中，框架34通过隔膜80和82与空间转换器基片分离。
尽管图3-6说明了一个实施例，在该实施例中，后侧支撑通过一个或多个支撑螺钉72和74提供，但其他的实施例是可以得到的，如图8A-8B所示。图8A的实施例包括可以旋转而通过在支承板50和PCB 30中的支撑从而压靠在接头球86上的支撑螺钉84。然后，球86形成转动接头，与在高密度弹性体垫片90上提供的金属板88接触。弹性体垫片90然后接触在空间转换器34上提供的分离的元件75。弹性体垫片90提供了元件75与金属板88之间的绝缘。利用如图8A所示的支撑结构，单独的调平钉84可以通过板88转移力，从而在空间转换器34的大范围内提供调平力。还有，图8A的弹性体支撑结构确保了与分离的元件75的电绝缘，即使在不需要分离的元件75的情况下，可以提供直接接触空间转换器基片的弹性体垫片的使用。
图8B说明了包括支撑螺钉84的支撑结构的另一个实施例，支撑螺钉84可以旋转而通过在支承板50和PCB 30中的支承，从而压靠在接头球86上，接头球86然后接触附着在空间转换器34的后侧上的刚性支承元件92。刚性支承结构92可以具有所示的开口，以便提供给分离的元件75，例如电容器，或象无此类开口的平板那样提供刚性支承结构92。极其刚硬的结构92可以是金属或陶瓷材料。强度高的元件92可以用于防止由接触晶片的弹簧探针16产生的过大的载荷，避免致使由减弱的挠曲强度的材料构成的空间转换器的机械损伤。当探针16接触晶片时，支承螺钉84可以调节来进一步弥补在支承元件92上的弹簧探针载荷。
尽管图3-6也说明了具有弹簧触点的插入器32的用法，不是插入器的其他结构也可以用于把空间转换器34电气地连接到PCB 30，如图9和图10所示。图9显示了一种选择，其中弹簧单高跷(pogo)针94把PCB 30连接到空间转换器34上。弹簧单高跷(pogo)针94是弹簧加载的，并且在基片96的两侧上提供，以便起与在前面的图中所示的插入器32相似的作用。虽然在两侧显示，弹簧单高跷(pogo)针94可以在基片96的一侧提供，而且其他的非柔性连接器在另一侧，或者可替换地弹簧单高跷(pogo)针可以在其他的结构中提供。例如，图10显示了在没有插入基片的情况下弹簧单高跷(pogo)针96直接地把PCB 30与空间转换器34连接的一种选择。
图11说明根据本发明的第五修改。第五修改改变了图4的探针板结构，从而包括在探针16和挠曲强度较低的空间转换器基片45B之间的刚性界面瓦100。如果没有界面瓦100，当过大的探针载荷出现时，大力地将探针16压入空间转换器基片45B，产生“漂浮”接触。非常刚硬的界面瓦100分散探针载荷，防止象这样的挠曲强度低的空间转换器基片的机械损伤。由构成挠曲强度低的空间转换器基片的材料的样品包括有机材料，例如FR4，或者低温共烤陶瓷(LTCC)。用于刚性界面瓦界面100的挠曲强度较高的样品包括高温共烤陶瓷(HTCC)。
极其刚硬的界面瓦100包括把探针和空间转换器电气地连接的直馈送通路102。通路102通过焊球104与在空间转换器基片45B中的形状相同的通路线附连。焊球104还将界面瓦100附着在空间转换器45B上。然后水平方向的路由选择通过线46A在刚度较低的空间转换器基片45B中提供，连接到插入器32A。虽然刚度较高的界面瓦100的使用与图4的探针板结构一起显示，但是刚性界面瓦100可以类似地与图3的结构或者在此描述的其他结构一起使用。
虽然本发明在前面以特例来描述，但是这仅是教会本技术领域的普通技术人员如何制作和使用本发明。许多的附加的修改将落入本发明的范围，就像由下面的权利要求书所限定的范围那样。
权利要求
1.一种用于测试一装置的探针板组件，包括具有在第一表面上的探针触头的基片；把所述探针触头电气地连接到测试系统的探针板；把所述探针触头连接到所述探针板的电气连接构件；以及定位靠在所述基片的第二表面上的支撑构件，其基本位于所述探针触头的对面，以便传送当所述探针触头被迫靠在所测试的所述装置上的相应的触头时产生的探针力。
2.如权利要求1所述的探针板组件，其特征在于，所述基片包括陶瓷材料。
3.如权利要求1所述的探针板组件，其特征在于，所述基片包括有机材料。
4.如权利要求1所述的探针板组件，其特征在于，所述支撑构件包括螺钉元件。
5.如权利要求1所述的探针板组件，其特征在于，所述支撑构件包括弹性体垫片。
6.如权利要求1所述的探针板组件，其特征在于，所述支撑构件包括万向接头。
7.如权利要求1所述的探针板组件，其特征在于，所述支撑构件包括在所述探针触头对面附连在所述基片上的刚性支撑元件。
8.如权利要求1所述的探针板组件，其特征在于，所述支撑构件包括可移去地接触附连在所述基片上的刚性支撑元件的万向接头。
9.如权利要求1所述的探针板组件，其特征在于，所述电气连接构件包括插入器。
10.如权利要求1所述的探针板组件，其特征在于，所述电气连接构件包括弹簧单高跷(pogo)针。
11.如权利要求1所述的探针板组件，其特征在于，还包括设置在所述基片外缘上的框架，所述框架包括在所述基片的所述表面上延伸的水平扩展部分，其中所述探针力通过所述支撑传送到所述框架。
12.如权利要求11所述的探针板组件，其特征在于，所述框架的水平扩展部分包括一载荷支撑元件，所述载荷支撑元件在竖直方向从所述水平扩展部分的表面伸出，从而与在从所述基片的所述外缘分离的区域中的所述基片的所述第一表面结合。
13.如权利要求11所述的探针板组件，其特征在于，还包括设置在所述框架的所述水平扩展部分的表面和所述第一基片表面之间的第一隔膜；以及第二隔膜，设置在所述第一隔膜和所述基片之间，用以在从所述基片的所述外缘分离的区域中与所述基片结合。
14.如权利要求11所述的探针板组件，其特征在于，所述探针板包括一印刷电路板，具有与在第一侧上的测试头连接的连接件，以及用于连接到所述电气连接构件的、在相反的第二侧上的电气连接焊径，所述探针板组件还包括固定地附连在所述印刷电路板的所述第二侧上的支架，所述支架设置在所述框架的外缘上；以及具有第一端和第二端的片簧，所述第一端附连在所述支架上，所述第二端接触所述框架，从而由所述片簧施加的力和支撑构件将所述基片支撑在所述框架内。
15.如权利要求8所述的探针板组件，其特征在于，所述探针板包括具有连接件的印刷电路板，所述连接件在第一侧连接到所述测试头，并且在反向侧连接到电气连接焊径，所述印刷电路板包括供所述螺钉元件通过的开口；以及插入器，在每侧具有导电弹簧触头，用以把所述印刷电路板的所述焊径连接到在所述基片的所述第二表面上的电气触头，所述插入器包括供所述螺钉元件通过的开口。
16.如权利要求1所述的探针板组件，其特征在于，所述基片包括在第一表面上具有探针触头的第一基片层，所述第一基片包括第一材料；以及附连在所述第一基片的第二表面上的第二基片，所述第二基片包括电气地连接所述探针触头的路由线，所述路由线还提供连接到所述探针板的连接，所述第二基片包括比所述第一材料的挠曲强度要低的第二材料。
17.一种用于测试一装置的探针板组件，包括在第一侧上具有探针触头的基片，以及在所述第一侧对面的所述基片的第二侧上的电气触头阵列，所述电气触头连接于所述探针触头；以及一支撑，基本在由所述电气触头阵列围绕的区域内可移去地接触所述基片的所述第二侧。
18.如权利要求17所述的探针板组件，其特征在于，所述支撑包括接触一万向接头的销钉，所述万向接头接触所述基片的所述第二侧。
19.如权利要求17所述的探针板组件，其特征在于，所述支撑包括接触靠在金属板上的万向接头的销钉，所述金属板接触弹性体垫片，所述弹性体垫片接触附连于所述基片的诸分离的元件。
20.如权利要求17所述的探针板组件，其特征在于，所述支撑包括支撑靠在所述基片上的弹性体垫片的销钉。
21.如权利要求20所述的探针板组件，其特征在于，所述销钉支撑接触附连在所述弹性体垫片上的金属板的万向接头。
22.如权利要求17所述的探针板组件，其特征在于，所述支撑包括接触一万向接头的销钉，所述万向接头靠在附连于所述基片的所述第二侧的刚性支撑元件上。
23.如权利要求22所述的探针板组件，其特征在于，所述刚性支撑元件具有用于附连在所述基片的所述第二侧上的诸分离的电气元件的开口。
24.如权利要求23所述的探针板组件，其特征在于，所述诸分离的电气元件包括绝缘电容器。
25.如权利要求17所述的探针板组件，其特征在于，所述支撑还接触电气触头阵列的外侧的基片，所述支撑包括可移动地连接于所述基片的支撑板；球，包括接触所述基片的边缘附近区域的诸第一球，以及至少一个接触所述基片的中心附近区域的第二球；以及螺纹拧过所述支撑板的销钉，每个所述销钉定位成与所述球的一个结合，从而能调平所述基片的所述第一表面。
26.一种用于测试一晶片的探针板组件，包括具有支撑探针触头的表面的基片；以及设置在所述基片的外缘上的框架，所述框架包括在支撑所述探针触头的所述基片的所述表面上延伸的水平扩展部分，所述水平扩展部分包括载荷支撑元件，所述载荷支撑元件在竖直方向上从所述水平扩展部分的表面伸出，从而与在一区域中支撑所述探针触头的所述基片的所述表面结合，所述区域与所述基片的所述外缘分离。
27.如权利要求26所述的探针板组件，其特征在于，所述载荷支撑元件加工于所述框架中。
28.如权利要求26所述的探针板组件，其特征在于，所述载荷支撑元件包括柔性的隔膜。
29.如权利要求26所述的探针板组件，其特征在于，所述柔性的隔膜包括设置在所述框架的所述水平扩展部分的表面和所述基片表面之间的第一隔膜；以及第二隔膜，设置在所述第一隔膜和所述基片之间，用以与在从所述基片的所述外缘分离的所述区域中支撑所述探针触头的所述基片的所述表面结合。
30.如权利要求29所述的探针板组件，其特征在于，所述第一隔膜和所述第二隔膜包括电绝缘材料。
31.如权利要求26所述的探针板组件，其特征在于，所述水平扩展部分在支撑所述探针触头的所述基片的所述表面的70％或更多的面积上延伸。
32.一种用于测试一晶片的探针板组件，包括一基片，具有支撑探针触头的第一表面和具有电气连接焊径的焊接区域网格阵列的第二表面；一印刷电路板，具有用于在一侧连接到测试头的连接件，以及用于连接所述焊接区域网格阵列的所述焊径的、设置在第二侧上的电气连接；固定地连接于所述印刷电路板的支架；设置在所述基片的外缘上的框架，所述框架包括在所述基片的所述第一表面上延伸的水平扩展区域；以及片簧，具有附连在所述支架上的第一端和与所述框架的表面结合的第二端，所述片簧包括在所述第一端和所述第二端之间的弯头，从而使得所述框架的所述外缘能在竖直方向从所述支架伸出。
33.如权利要求32所述的探针板组件，其特征在于，所述片簧的所述第一端通过螺钉附连，而且在所述片簧的所述第一端和所述第二端之间的弯头防止所述螺钉头在竖直方向伸过所述探针触头。
34.如权利要求32所述的探针板组件，其特征在于，还包括一插入器，在每侧具有导电弹簧触头，以便将所述印刷电路板的所述焊径连接到所述基片的所述焊接区域网格阵列的所述焊径。
35.一种用于确定在框架和含有探针触头的基片之间的最佳接触区域的方法，所述探针触头用于接触晶片，从而测试在晶片上的集成电路，所述方法包括在所述框架的水平扩展部分和包括所述探针触头的所述基片的表面之间的所述框架的水平扩展部分上提供不同的隔膜，其中每个所述不同的框架在不同的隔膜接触所述基片；以及由各隔膜确定所述基片的挠性，从而能选择一个所述隔膜而使所述基片的挠曲最小化。
36.一种用于测试一装置的探针板组件，包括具有在第一表面上的探针触头的第一基片，所述第一基片包括第一材料；以及附连在所述第一基片的第二表面上的第二基片，所述第二基片包括电气地连接于所述探针触头的路由线，所述路由线还提供与测试系统的连接，所述第二基片包括不同于所述第一材料的第二材料。
37.如权利要求36所述的探针板组件，其特征在于，所述第一材料比所述第二材料更坚硬。
38.如权利要求36所述的探针板组件，其特征在于，所述第一基片包括高温共烤陶瓷材料，以及所述第二基片包括低温共烤陶瓷材料。
39.如权利要求36所述的探针板组件，其特征在于，所述第一基片是高温共烤陶瓷材料，以及所述第二基片是有机材料。
40.如权利要求36所述的探针板组件，其特征在于，所述第一基片包括把所述探针触头连接到所述第二基片的所述路由线的直馈送通路。
41.如权利要求36所述的探针板组件，其特征在于，所述第二基片通过焊接点附连在所述第一基片上，所述焊接点还用于把所述第一基片的所述通路电气地连接到所述第二基片的所述路由线。
42.如权利要求36所述的探针板组件，其特征在于，包括印刷电路板，具有用于在一侧连接到测试头的连接件，以及用于连接到所述第二基片的所述路由线的、设置在第二侧上的电气连接；固定地连接到所述印刷电路板的支架；设置在所述第二基片的外缘上的框架，所述框架包括在所述第二基片的所述第一表面上延伸的水平扩展部分；以及片簧，具有连接到所述支架的第一端和与所述框架的一表面结合的第二端。
43.如权利要求42所述的探针板组件，其特征在于，所述水平扩展部分包括一载荷支撑元件，所述载荷支撑元件在竖直方向从所述水平扩展部分的一表面伸出，从而与所述第二基片的所述表面结合，所述第二表面在与所述第二基片的所述外缘分离的区域中支撑所述探针触头。
44.如权利要求43所述的探针板组件，其特征在于，所述载荷支撑元件加工于所述框架中。
45.如权利要求43所述的探针板组件，其特征在于，所述载荷支撑元件包括柔性隔膜。
46.如权利要求42所述的探针板组件，其特征在于，所述片簧包括在所述第一端和所述第二端之间的弯头，从而使得所述框架的所述外缘能在竖直方向从所述支架伸出。
47.如权利要求42所述的探针板组件，其特征在于，还包括一插入器，在每侧具有导电弹簧触头，以便把所述第二基片的所述路由线连接所述印刷电路板的焊径。
48.一种用于测试一装置的探针板组件，包括第一基片，具有在第一表面上的探针触头，和将所述探针触头连接到与所述第一表面相对的第二表面的直通路；以及附连到所述第一基片的第二表面的第二基片，所述第二基片包括电气地连接到所述直通路的路由线，所述路由线提供在所述第二基片内的横向和竖向路由线，从而提供与测试系统的连接。
49.如权利要求48所述的探针板组件，其特征在于，所述第二基片通过焊接点附连到所述第一基片，所述焊接点还用于将所述第一基片的所述直通路电气地连接到所述第二基片的所述路由线。
全文摘要
提供用于晶片测试系统的探针板的机械支撑结构，从而增加了用于支撑弹簧触头的挠曲强度很低的支撑。增加的机械支撑由下列组件提供(1)在基片的外缘上的框架，具有在基片的表面上的尺寸增加的水平扩展部分；(2)具有弯头的片簧，所述弯头使得片簧能在竖直方向接近弹簧触头并且能结合内框架；(3)绝缘柔性隔膜，或加工成内框架一部分的载荷支撑元件，远离弯曲强度较低的基片的边缘与之结合；(4)像支撑销钉一样的支撑结构，添加来提供支撑，从而抵消在空间转换器基片的中心附近的探针载荷；和/或(5)极其坚硬的界面。
文档编号G01R31/28GK1957262SQ200580005593
公开日2007年5月2日 申请日期2005年1月18日 优先权日2004年1月16日
发明者M·S·希恩德, R·A·拉尔德尔, T·E·库帕, R·V·夏诺伊, B·N·埃尔德里奇 申请人:佛姆法克特股份有限公司