KR100190540B1 - 전자 프로브_테스트 장치_ - Google Patents

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KR100190540B1
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Abstract

웨이퍼 형태로 또는 웨이퍼에서 분리된 고속의 집적회로(ICs)의 실행을 테스트하기 위한 장치는 테스트하의 IC상의 적어도 하나의 제1포인트(32, 34)와 제2포인트(28)를 접촉시키기 위해 입체적으로 제1및 제2프로브를 정확하게 위치시키는 지지 부재(16)상에 고정적으로 부착된 제1공간 이격 프로브(14, 92) 및 제2공간 이격 프로브(12)를 포함한다. 제1 및 제2프로브는 캐패시터 수단에 의해 소정의 길이로 된 부분에 상호 접속되고, 이 캐패시터 수단은 제1 및 제2프로브의 독립적인 움직임을 용이하게 하도록 충분한 가요성을 제공하는 IC의 고속 테스트를 방해하는 파라미터(예를 들면 인덕턴스)의 도입을 방지한다. 한 실시예에서 제1프로브는 전송라인 프로브(예를 들면 공축 라인)이고, 제2프로브는 IC의 제2포인트에 전원을 공급하는 와이어 프로브이다. 다른 실시예에서 제1 및 제2프로브는 IC의 각각의 제1 및 제2포인트에 개별적으로 기준 전위와 전원을 공급하는 와이어 프로브이다. 캐패시터 수단은 박막형 캐패시터(80) 또는 제1 및 제2프로브를 전기적으로 상호 접속하기 위해 인덕턴스를 최소화하는 크기를 갖는 가요성 금속 스트립(27)과 직렬로 접속되는 박막형 캐패시터(80), 또는 캐패시터(24)로 구성될 수 있다. 캐패시터는 직류의 흐름을 막고 필요시 A.C.신호를 통과시키는 기능을 한다.

Description

[발명의 명칭]
전자 프로브 테스트 장치
[발명의 간단한 설명]
제1도는 프로브 카드에 장착된 와이어 프로브와 동축(同軸)프로브를 구비한 본 발명에 따른 프로브 장치의 투시도이다.
제2도는 본 발명의 제1실시예에 따른 제1도에 도시한 와이어 프로브와 동축 프로브의 선단(tip) 영역의 확대도이다.
제3도는 피(被)테스트 집적 회로칩과 테스트 장치에 접속될 때의 제1도와 제2도에 도시한 프로브 장치의 등가 회로이다.
제4도는 본 발명의 제2실시예에 따른 제1도에 도시한 와이어 프로브와 동축 프로브의 선단 영역의 확대도이다.
제5도는 본 발명의 제3실시예에 따른 제1도에 도시한 와이어 프로브와 동축 프로브의 선단 영역의 확대도이다.
제6도는 본 발명의 제4실시예에 따른 2개의 와이어 프로브의 선단 영역을 도시한 도면이다.
[발명의 상세한 설명]
(기술분야)
본 발명은 마이크로웨이브 증폭기와 초고속 디지탈 회로 등의 고속 집적 회로를 테스트하기 위한 프로브 장치에 관한 것이다.
(배경기술)
칩이라고도 불리는 집적 회로(IC)의 테스트는 설계와 제조가 원하는 제품을 얻는 데 성공적이었는지를 판단하는 중요한 단계이다. 초기 테스트는 칩이 반도체 웨이퍼의 일부분으로서 함께 유지되고 있는 동안 수행되는 것이 바람직하다. 테스트 결과 성능에 어떠한 결함이 있다고 판단되면, 설계 또는 웨이퍼 제조시 채택된 공정은 원하는 결과를 얻기 위해 변경될 수 있다.
보다 고속인 IC가 개발됨에 따라, IC의 테스트에 사용되는 프로브 와이어의 고유 인덕턴스로 인한 특수한 문제가 나타나고 있다. 표준 프로브 와이어의 인덕턴스는 약 100 MHz 이상의 주파수에서 정확한 테스트를 수행하기에는 너무 크다. 1989년 10월 3일 특허 허여되고, 본 출원인에게 양도된 미합중국 특허 제4,871,964호(Boll 등)에 개시된 것과 같은 프로빙 장치는 초고속인 IC의 테스트에 매우 효과적이며, 120 GHz까지의 주파수에 사용되고 있다. 일반적으로, 초고속인 종래의 기술은 정확도가 중요하지 않거나 또는 테스트될 IC 또는 회로가 고속이 아닌 경우에도 불필요하게 비싸지는 경향이 있다.
더욱이, 테스트 중에 칩상의 회로에 전원을 인가하면 심각한 문제가 나타날 수 있다. 테스트 중에 칩의 내부 회로가 온/오프로 절환(switch)되기 때문에, 회로는 전원선(power lead)으로부터 어느 정도의 전류를 공급받아야 한다. 전류를 공급하는 프로브 와이어의 인덕턴스는 회로에 요구되는 전류가 증가 및 감소됨에 따라 칩에 인가되는 전압의 변화를 야기시킨다.
비가요성 캐패시터를 사용하는 저 임피던스 전송 라인을 통해 비교적 안정적인 전원을 공급하는 기술은 1988년 8월 16일 특허 허여된 미합중국 특허 제4,764,723(E.Strid)에 개시되어 있다. 특히, 제1임피던스를 가진 전송 라인, 상기 제1임피던스 이하인 제2임피던스를 가진 전원 도체(power supply conductor) 및 접지 도체를 구비한 웨이퍼 프로브가 개시되어 있다. 상기 전송라인과 상기 전원 도체는 기판의 제1층에 형성되고, 상기 접지 도체는 기판의 제2층에 형성된다. 상기 기판은 테스트될 웨이퍼 상에 약간 이격되어 있는 본딩 패드와 접촉(engage)되도록 하기 위하여, 상기 전송 라인 및 전원 도체가 집중(converge)되도록 끝이 점점 가늘어진다. 바이패스 캐패시터와 같은 고정형 바이패스 네트워크는 테스트 장치가 웨이퍼 프로브에 결합되는 위치에 선택적으로 위치한다. 따라서, 이러한 구조는 일부 응용에 있어서는 원하는 것보다 구현이 비교적 복잡하고 비용이 더 많이 들게 한다.
초고속 디지탈 회로와 고속의 집적 회로를 테스트하기 위하여, 칩 상의 회로의 여러 부분을 분석용 테스트 장치에 접속하는 프로브 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 더욱이, 프로브 테스트를 수행하는 동안 간단하고 융통성있고 효과적인 방식으로 전원을 공급하는 것이 바람직하다.
(발명의 요약)
본 발명은 제1 및 제2프로브와 용량성 수단(capacitive means)을 구비한 전자 프로브 테스트 장치에 관한 것이다. 상기 제1프로브는 테스트될 전기 장치의 적어도 하나의 제1포인트에 전기적 접속을 형성하는 데 유용하다. 상기 제2프로브는 상기 전기 장치의 제2포인트에 전기적 접속을 형성하는 데 유용하며, 제1프로브와 소정의 이격된 관계에 있다. 본 발명은 제1 및 제2프로브를 용량적으로 연결하기 위해 소정의 정전 용량을 가지는 캐패시터 수단을 가지는 것이 그 특징인데, 이 수단은 제1프로브에 전기적으로 접속되는 제1단자 및 제2프로브에 전기적으로 접속되는 제2단자를 구비하고 있으며, 소정의 정전 용량을 실질적으로 변경시킴이 없이 테스트를 하는 동안 회로의 각 제1 및 제2 포인트에 용이하게 접촉되도록 하기 위하여 제1 및 제2프로브의 독립적인 움직임을 용이하게 할 만큼의 가요성이 있다.
본 발명은 첨부 도면과 관련한 이하의 상세한 설명을 참조하며, 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
(실시예)
동일한 기능을 하는 대응 소자에 대해서는, 여러 도면에 걸쳐서 동일 참조 부호를 사용하였다.
제1도를 참조하면, 본 발명에 따른 고속 집적 회로(IC)를 테스트하기 위한 프로브 장치 (10)의 투시도가 도시되어 있다. 상기 프로브 장치(10)는 그 일부분에 마이크로웨이브 흡수제(13)가 설치된 와이어 프로브(12), 그 일부분에 마이크로웨이브 흡수제 (13a) 및 테스트 장치(69)(제3도에만 도시함)에 전기적 접속을 하기 위한 커넥터(15)가 설치된 동축 프로브(14), 프로브 카드(16), 제1탑재 구조물(17), 제2탑재 구조물(18), 전기 도체(19) 및 와이어 프로브(12)와 동축 프로브(14)를 전기적 및 기계적으로 상호 접속하기 위한 가요성 캐패시터 수단(38)을 구비하고 있다.
와이어 프로브(12)와 동축 프로브(14)는 각각 제1 및 제2탑재 구조물(17, 18)을 통해 프로브 카드(16)에 장착되어서, 와이어 프로프(12)의 선단(37)과 동축 프로브(14)의 선단(33)은 각각 서로 소정의 관계로 유지된다.
보다 구체적으로 말하면, 제1 및 제2탑재 구조물(17, 18)은 와이어 프로브(12)와 동축 프로브(14)의 입체적인 (in three dimensions)위치 설정을 용이하게 하도록 프로브 카드(16)에 장착된다. 보다 구체적으로 말하면, 제1 및 제2탑재 구조물(17, 18)은 피테스트 집적 회로 칩의 각각의 관련된 금속 패드(28, 32)(제2도, 제4도, 제5도 및 제6도에만 도시됨)와 접촉하는 와이어 프로브(12)의 선단(37)과 동축 프로브(14)의 선단(33)을 제공하도록 입체적으로 와이어 프로브(12)와 동축 프로브(14)의 정확한 위치 설정을 용이하게 하도록 프로브 카드(16)에 장착된다.
탑재 구조물(17, 18)은 간단한 구조로 도시되어 있지만, 프로브(12, 14)의 선단을 소정의 위치로 유지하기 위한 임의의 적당한 구조체를 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
와이어 프로브(12)와 동축 프로브(14)의 일부를 각각 둘러싸고 있는 마이크로웨이브 흡수제(13, 13a)는, 제3도와 관련하여 이하에서 상세히 설명하겠다. 프로브 카드(16) 상의 전기 도체(19)는 와이어 프로브(12)를 전도성 탑재 구조물(17)을 통해 테스트 장치(69)(제1도에는 도시하지 않았고, 제3도에 도시함)에 접속시킨다.
와이어 프로브(12)의 선단(37)과 동축 프로브(14)의 선단(31, 33, 35)이 금속 패드 표면으 어떠한 불규칙성에도 상관없이 피테스트 집적 회로칩의 금속 패드(접촉 영역)에 양호한 전기적 접촉을 할 수 있도록 캐패시터 수단(38)은 기계적으로 가요성이 있고, 금속 패드 또는 선단(37, 33)이 동일 평면(common plane)에 있지 않다는 것은 본 발명의 중요한 특징이다.
프로브 장치(10)는 1989년 10월 3일 특허 허여되고, 본 출원인에게 양도된 미합중국 특허 제4,871,964호(Boll 등)에 도시되고 개시되어 있는 링에 장착될 수 있으며, 본 발명의 일부를 이룬다. 상기 링에는 복수 개의 프로브 장치(10)와 개별적인 동축 프로브(14)를 부착시킬 수 있다. 미합중국 특허 제4,871,964호의 상기 링은 피테스트 회로의 접촉 영역과 프로브(12, 14)의 선단을 전기적으로 용이하게 접촉시키도록 이동될 수 있다. 프로브 장치(10)는 마이크로 위치 설정기(micropositioner)(도시생략)에도 장착될 수 있다.
제2도를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 제1도의 와이어 프로브(12)와 동축 프로브(14)의 선단 영역의 세부에 대한 확대도를 나타내고 있다. 동축 프로브(14)는 절연층(21)에 의해 둘러싸이고 또한 이 절연층은 외부 쉴드(22)에 의해 둘러싸여져 있는 중앙 도체(20), 제1스프링 판 연장부(26)(leaf extension) 및 제2스프링 판 연장부(26a)를 구비하고 있다. 중앙 도체(20)는 테스트될 집적 회로칩의 부분(도면에는 금속 패드만이 도시됨)인 금속 패드(32)와 접촉하는 폭이 좁은 선단(33)을 형성하도록 끝이 예리하다. 제1스프링 판 연장부(26)와 제2스프링 판 연장부(26a)는 외부 쉴드의 대향 측면에 접속되고, 각각 중앙 도체(20)에 평행하게 외부 하향으로 연장되고 제1끝이 점점 가늘어진 선단(31) 및 제2끝이 점점 가늘어진 선단(35)에까지 연장되어, 기준 전위, 예컨대 접지 전위를 제1도의 프로브 장치(10)에 공급하기 위해 테스트될 집적 회로칩(금속패드만을 도시함)의 각각의 금속 패드(30, 34)와 접촉한다. 보다 구체적으로 말하면, 금속 스프링 판 연장부(26, 26a)는 각각 금속 패드(30, 34)와 접촉하도록 하는 가요성 부재의 역할을 하고, 중앙 도체(20)는 피테스트 집적 회로칩의 금속 패드(32)와 접촉한다. 또한, 와이어 프로브(12)는 피테스트 집적 회로칩의 금속 패드와 동시에 접촉하도록 선단부가 역시 만곡되어 있다. 제1 및 제2스프링 판 구조체(26, 26a)의 선단부(31, 35)와 중앙 도체(20)의 선단부(33)는 각각 피테스트 집적 회로칩 상의 각각의 금속 패드(30, 34, 32)와의 접촉을 용이하게 하도록 적절한 형태로 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다.
와이어 프로브(12)는 박형(箔形) 금속 스트립(호일)(27)과 캐패시터(24)의 직렬 접속을 통해 동축 프로브(14)의 외부 쉴드(22)에 접속된다. 캐패시터(24)는, 예컨대 유전체층(25)에 의해 격리된 상부 금속층(23)과 하부 금속층(23a)이 있는 칩 형태의 캐패시터이다. 캐패시터(24)의 상부 금속층(23)은 금속 스트림(27)에 땜질 또는 경납땜되고, 하부 금속층(23a)은 동축 프로브(14)의 외부 쉴드(22)의 외측면에 땜질 또는 경납땜된다. 별법으로, 이들 기계적 및 전직적인 연결은 전도성 접착제와 점용접(spot welding) 등의 기술에 의해서도 가능하다. 캐패시터(24)는 직류의 흐름은 방해하고 필요시 무선 주파수 등의 A.C.신호는 통과시킨다. 캐패시터(24)는 동축 프로브(14)의 외부 쉴드(22)상부에 설치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 와이어 프로브(12)위에 또는 와이어 프로브(12)와 둥축 프로브(14)의 측면이나 하부에 장착될 수 있음을 이해할 수 있다. 금속 스트립(27)은 인덕턴스를 제한하는 치수(예컨대, 길이가 짧고 폭이 넓은)를 갖는 금속으로 형성된다. 금속 스트립(27)은 자신의 기계적 가요성을 증대시키도록 도시된 바와 같이 만곡되어 있는 것이 좋다. 금속 스트립을 보다 확실히 만곡시켜, 예컨대 완전 반원형 또는 아치 형상으로 만들므로써 보다 큰 가요성을 달성할 수 있다. 금속 스트립(27)과 캐패시터(24)는 캐패시터 수단(38)의 하나의 실시예를 포함한다.
제3도를 참조하면, 피테스트 집적 회로칩(50)(점선으로 된 사각형으로 도시함)과 테스트 장치(69)에 접속될 때의 제1도의 프로브 장치(10)의 등가 회로가 도시되어 있다. 칩(50)의 해당 부분의 등가 회로는 저항(54)과 인덕터(56)(칩 회로 인덕터) 양자에 직렬로 접속된 스위치(52)를 구비하고 있다. 프로브 장치(10)의 등가 회로는 [와이어 프로브(12)와 제2도의 동축 프로브(14)의 외부 쉴드 사이에 위치한] 캐패시터(24)와 인덕터(62, 64, 66, 68) 양자에 직렬로 접속된 저항(58)을 구비하고 있다.
보다 구체적으로 말하면, 스위치(52), 저항(54) 및 인덕터(56)의 직렬 접속은 제2도에 도시한 [중앙 도체(20)에 의해 접촉되는] 금속 패드(32)와 [와이어 프로브(12)에 의해 접촉되는] 금속 패드(28)사이의 피테스트 집적 회로의 일부를 개략적으로 나타낸다. 스위치(52)는 프로브(12, 14)로부터 회로에 전원을 인가함으로써 실행되는 집적 회로칩(50)의 동작 동안 피테스트 집적 회로칩(50)을 온/오프로 절환시키는 트랜지스터(도시하지 않음)이다. 저항(58)은 금속 패드(32, 30 및/또는 34)사이에 접속되고, 제2도의 금속 스트립(27)의 인덕턴스를 나타내는 인덕터(62) 및 캐패시터(24)와 직렬로 접속되는 동축 프로브(14)의 특성 임피던스를 나타낸다. 인덕터(68)는 집적 회로칩(50)의 금속 패드(28)와 접촉하는 와이어 프로브의 선단과 금속 스트립(27)의 접속부 사이의 와이어 프로브(12)의 짧은 길이(36)(제2도에 도시함)의 인덕턴스를 나타낸다. 인덕터(64, 66)는 각각 테스트 장치(69)에 연결될 때의, 와이어 프로브(12)의 인덕턴스와 동축 프로브(14)의 외부 쉴드의 인덕턴스를 나타낸다.
동작시, 스위치(52)를 닫음으로써 집적 회로칩(50)의 일부가 활성화될 때, 전류는 스위치(52), 저항(54) 및 인덕터(56)의 직렬 결선을 통하여 흘러, 집적 회로칩(50)에 전력을 공급하는 와이어 프로브(12)로부터 전류를 보내다. 동축 프로브(14)의 외부 도체(22)는 캐패시터(24)와 인덕터(62)로 표시된 가요성 금속 스트립(27)(제2도에 도시됨)의 직렬 조합을 통해 와이어 프로브(12)에 접속된다. 만약 테스트 프로브(12, 14)가 집적 회로칩(50)의 회로[스위치(52), 저항(54), 인덕터(56)로 표시됨]의 실제 성능을 측정하기 위한 것이라면, 가요성 금속 스트립(27)의 인덕터(62)(제2도에 도시됨) 및 와이어 프로브(12)접촉하는 금속 패드(28)와 가요성 스트립(22) 사이의 와이어 프로크(12)의 인덕터(68)는 가능한 작아야 한다. 이러한 조건은, 가요성 금속 스트립(27)은 가능한 넓어야 하고, 와이어 프로브(12)에 대한 가요성 금속 스트립(27)의 결선부와 금속 패드(28)에서의 와이어 프로브(12)의 선단 사이의 길이(36)(제2도에 도시됨)는 가능한 짧을 것을 필요로 한다. 즉, 화살표 70으로 표시된 루프 주변의 전체 인덕턴스는 가능한 작아야 한다. 이 루프(70)는 테스트되고 있는 집적 회로칩(50) 상의 전기 배선의 인덕터(56)를 포함하고 있다. 그러나, 인덕터(56)를 한정하는 것은 집적 회로칩(50)의 설계자의 책임이기 때문에, 본 발명과는 무관하다.
제2도에 도시된 가요성 금속 스트립(27)은 매우 얇아서 기계적인 가요성이 있다는 사실은 매우 중요하다. 이러한 사실은, 와이어 프로브(12)의 선단(37)과 금속 스프링 판 연장부(26, 26a)(제2도에 도시됨)의 선단(31, 35)이 서로 독립적으로 만곡되어, 이들의 선단과 중앙 도체(20)의 선단(33)이 집적 회로칩(50) 상의 금속 패드(28, 30, 32, 34)의 표면의 불규칙성에 상관 없이 및/또는 선단(37, 31, 33, 35)에 상관 없이 집적 회로칩(50)의 금속 패드(접촉 영역)(28, 30, 32, 34)에 대해 양호한 전기적 접촉을 하도록 하고, 동일면에 있도록 한다. 제2도에 도시한 가요성 금속 스트립(27)의 두께는 예시의 목적으로만 강조되었다.
인덕터(64, 66)는 집적 회로칩의 테스트 동안 캐패시터(24)와 인덕터(62)양단에 생성되는 피할 수 없는 과도 전압에 의해 여자(excite)될 수 있는, 화살표 72로 표시한 회로 루프의 일부분이기 때문에 인덕터(64, 66)는 테스트 에러를 우발할 수 있다. 인덕터(62, 64, 66)와 직렬로 접속되는 캐패시터(24)와 테스트 장치(69) 내부에 있는 회로 소자는 루프(72)를 형성하는데, 이것은 루프(72)의 공진 주파수에서 바람직스럽지 못한 큰 외부 전압을 생성할 수 있다. 이들 유도된 외부 전압을 감소시키기 위해서, 제1 및 제2자성 또는 기타 마이크로웨이브 흡수제(13, 13a)가 제1도에 도시된 바와 같이 각각 와이어 프로브(12)와 동축 프로브(14)의 위 또는 주변에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 말하면, 동축 프로브(14)의 외부쉴드(22)는 이 외부 쉴드(22)의 외측에 유도된 임의의 신호의 진폭을 줄이기 위하여, 신호 흡수제(13a)로 된 층으로 둘러싸인다. 마찬가지로, 와이어 프로브(12)의 길이 중 적어도 일부는 와이어 프로브(12)에 유도된 임의의 신호의 진폭을 줄이기 위하여, 신호 흡수제(13)로 둘러싸인다. 이러한 마이크로웨이브 흡수제(13, 13a)는 업계에 잘 알려져 있으며, 예컨대 디 에머슨 앤 큐밍 컴패니(The Emerson and Cuming Company)사의 상표명 ECCOSORB를 이용할 수 있다.
프로브 장치(10)의 전형적인 실시예에서, 캐패시터(24)는 100 내지 1,000pF의 범위에 있다. 금속 스트립(27)의 길이는 본딩 패드(피테스트 집적 회로의 접촉영역)간의 거리와 금속 스트립(27)의 만곡량(the amount of bending)[루핑(looping)]에 의해 좌우된다. 본딩 패드간의 거리는 통상 0.01㎝(8mils)이다. 금속 스트립(27)이 완전한 반원형태로 만곡되면, 스트립의 길이는 π/2×0.02㎝이다. 금속 스트립(27)의 두께는 허용 가능한 기계적 강성(stiffness) 또는 이것의 역수인 금속 스트립(27)의 컴플라이언스(compliance)에 의해 좌우된다. 폭이 0.05㎝이고, 두께가 2마이크로미터인 스트립의 강성은 프로브 와이어(12) 또는 금속 판 스프링(26, 26a)의 강성에 비해 작다. 이 금속 스트립의 인덕턴스는 대략 0.04 나노헨리(nanohenry)이다. 프로브 와이어(12)와 금속판 스프링(26, 26a)의 강성은 금속 스트립(27)의 강성 이상이라는 것은 중요한데, 이러한 사실은 칩(50)과의 전기적 접촉시에 이들을 위치시키는 데 필요한 힘의 양이 금속 스트립(27)의 강성에 의해 제한받지 않도록 프로브 와이어(12)와 금속판 스프링(26, 26a)이 집적 회로칩(50)부분과 물리적이고 전기적 접촉을 형성하도록 한다. 프로브 와이어(27)의 일부분(36)의 인덕턴스는 약 0.08 나노헨리이다. 금속판 스프링(26, 26a)의 인덕턴스는 약 0.05 나노헨리이다. 테스트되고 있는 집적 회로상의 배선의 인덕턴스는 0.04 내지 0.1나노헨리일 수 있지만, 이 값은 칩 설계자가 정한다. 테스트 루프 주위의 전체 인덕턴스는 전술한 값의 총합인데, 약 0.2 내지 0.3나노헨리이다. 전술한 금속 스트립(27)의 저항은 여러 응용예에서는 무시해도 좋은 약 0.03Ω이다. 금속 스트립(27)의 금속 두께는 프로브 장치(10)의 다른 요인에 의해 줄어들 수 있으며, 그 저항도 역시 무시할 수 있다. 따라서, 예컨대 0.2 마이크로미터의 금속판으로 된 5 미크론 두께의 Mylar(E.I. DuPont de Nemours Co.,의 상표) 유전체로 이루어진 캐패시터(38)(제4도에 도시됨)와 같은 가요성 캐패시터가 사용될 수 있다. Mylar는 금속만큼 강성이 있지 않기 때문에, 더 두꺼운 Mylar도 사용될 수 있다. 적절한 또 다른 가요성 캐패시터는, 캐패시터 판을 형성하는 금속막(metal films)을 가진 알루미늄 산화막을 유전체로서 사용할 수 있다.
캐패시터 수단(38)을 사용함으로써, 테스트 가능한 주파수 범위를 상당히 증가시키는 것으로 나타났는데, 예컨대 테스트 결과의 정확성을 그대로 유지하고서도 테스트 주파수를 100㎒에서 5㎓까지 증가시키는 것이 가능하였다.
제4도를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 제1도에 도시한 와이어 프로브(12)와 동축 프로브(14)의 선단 근처의 영역에 대한 확대도가 도시되어 있다. 동축 프로브(14)는, 절연층(21)에 의해 둘러싸이고 이 절연층 위를 외부 쉴드(22)가 둘러싸고 있는 중앙 도체(20), 제1스프링 판 연장부(26) 및 제2스프링 판 연장부(26a)를 구비하고 있다. 중앙 도체(20)는 테스트될 집적 회로(도시하지 않음)의 일부분인 금속 패드(32)와 접촉하기 위해, 좁은 선단(33)을 향하여 외부 및 하향으로 만곡되어 있다. 제1스프링 판 연장부(26)와 제2스프링 판 연장부(2ba)는 외부쉴드(22)의 대향 측면에 접속되고, 예컨대 제1도의 프로브 장치(10)에 접지를 제공하도록 테스트될 집적 회로칩의 각각의 금속 패드(30, 34)와 접촉시키기 위해 각각 안쪽으로 끝이 점점 가늘어진 제1선단(31)과 안쪽으로 끝이 점점 가늘어진 제2선단(35)에 대해 중앙 도체(20)가 실질적으로 평행하게 외부 및 아래쪽으로 연장된다. 보다 구체적으로 말하면, 금속 스프링 판 연장부(26 26a)는 각각 금속 패드(30, 34)와 접촉하도록 하는 가요성 부재로서의 역할을 하고, 중앙 도체(20)는 피테스트 집적 회로 칩의 금속 패드(32)와 접촉한다. 또한, 와이어 프로브(12)는 각각의 선단(31, 33, 35)이 금속패드(30, 32, 34)와 접촉하도록 하는 동시에, 피테스트 집적 회로칩의 금속 패드(28)와 접촉하도록 선단이 만곡되어 있다. 선단영역(31, 35, 33) 근처에서의 제1 및 제2 스프링 판 구조물(26, 26a) 및 중앙 도체(20)는, 테스트될 집적 회로칩 상의 가각의 금속 패드(30, 34, 32)와 접촉을 용이하게 하는 어떠한 형상으로도 구성될 수 있음을 이해하여야 한다.
와이어 프로브(12)는 가요성 캐패시터(80)를 통해 동축 프로브(14)의 외부쉴드(22)에 접속된다. 보다 구체적으로 말하면, 캐패시터(80)는 제2도에 도시한 가요성 금속 스트립(27)과 캐패시터(24)를 대체하는 소자를 형성한다. 캐패시터(80)는 제1박형 금속층(84)과 제2박형 금속층(86)을 격리시키는 박형 유전체(82)을 구비하고 있다. 제1금속층(84)은 납땜 또는 경납땜에 의해 동축 프로브(14)의 외부 쉴드(22)에 전기적 및 기계적으로 접속된다. 제2박형 금속층(86)은 납땜 또는 경납땜에 의해 와이어 프로브(12)의 외부 쉴드(22)에 전기적 및 기계적으로 접속된다. 기타 구조는 제2도에 도시한 구조와 제3도에 도시한 회로 배치에 대해 동작 관계 및 기계적으로 동일하다. 캐패시터(80)는 그 인덕턴스를 최소화하는 크기를 갖는 것이 바람직하고, 직류를 방해하는 기능을 하며 필요시 무선 주파수를 통과시키는 것이 바람직하다.
제5도를 참조하면, 제1도에 도시한 와이어 프로브(12)의 선단 근처의 영역과 동축 프로브(14)의 일부 및 본 발명의 제3실시예에 따른 제2와이어 프로브(92)에 대한 확대도가 도시되어 있다. 동축 프로브(14)는 절연층(21)에 의해 둘러싸이고, 또한 이 절연층을 외부 쉴드(22)가 둘러싸고 있는 중앙 도체(20)를 구비하고 있다. 중앙 도체(20)는 테스트될 집적 회로칩(도시하지 않음)의 일부인 금속패드와 접촉하도록 좁은 선단(33)을 향하여 외부 및 아래쪽으로 만곡되어 있다. 또한, 와이어 프로브(12)는 선단(33)이 금속패드(32)와 접촉하도록 함과 동시에, 테스트될 집적 회로칩의 금속 패드(28)와 접촉하도록 선단부가 만곡되어 있다. 와이어 프로브(12)의 선단과 중앙 도체(20)의 선단(33)은 테스트될 집적 회로칩 상의 각각의 금속 패드(28, 32)와의 접촉을 용이하게 하도록 하는 어떠한 형상으로도 구성될 수 있다. 제5도의 장치에는 제2도와 제4도에 도시된 제1및 제2스프링 판 연장부(26, 26a)는 생략되어 있다. 그 대신, 제2와이어 프로브(92)와 가요성 금속 스트립(94)을 통해 동축 프로브(14)의 외부 쉴드(22)에 접지가 제공된다. 제2와이어 프로브(12)는 피테스트 집적 회로칩 상의 금속 패드(34)와 접촉하도록 아래쪽으로 만곡되어 있다[제1와이어 프로브(12)와 유사함]. 필요한 경우, 제2도의 캐패시터(24)와 가요성 금속 스트립(27) 또는 제4도에 도시된 캐패시터(80)를 사용하는 와이어 프로브(12)를 통해 전원을 공급할 수도 있다.
제5도의 구성은 제1와이어 프로브(12)와 가요성 금속 스트립(94) 사이에 전기적 및 기계적으로 접속되는 가요성 캐패시터(80)의 사용을 도시라고 있는데, 여기서 가요성 금속 스트립(94)은 동축 프로브(14)의 외부 쉴드(22)와 결합되어 있다. 캐패시터(80)는 제1박형 금속층(84)과 제2박형 금속층(86)을 격리시키는 박형 유전체층(82)을 구비하고 있다. 제1금속층(84)은 땜납 또는 경땜납을 사용하여 가요성 금속 스트립(94)에 전기적 및 기계적으로 접속된다. 제2박형 금속층(86)은 땜납 또는 경땜납을 사용하여 와이어 프로브(12)에 전기적 및 기계적으로 접속된다. 기타 구조는 제2도에 도시한 구조와 제3도에 도시한 회로 배치에 대해 동작 및 전기적으로 동일하다.제5도의 구조는 동축 프로브(14)가 제조가 용이한 상당히 간단한 설계라는 점에서 제2도 및 제4도의 구조 이상의 이점을 갖는다. 그와 동시에, 제5도의 구조는 제2도와 제4도의 구조를 사용하여 측정할 수 있는 정도의 정확도로 고주파수에서 측정할 수 없다는 단점이 있다.
제6도를 참조하면, 제1와이어 프로브(12)의 선단 근처의 영역과 본 발명의 제4실시예에 따른 제2와이어 프로브(92) 근처 영역의 확대도가 도시되어 있다. 제6도의 구조는 동축 프로브(14)를 사용하지 않는다는 점을 제외하면 제5도의 구조와 동일하다, 제1와이어 프로브(12)와 제2와이어 프로브(92)는 테스트될 집적 회로칩(도시하지 않음)의 각각의 금속패드와 결합하도록 이격되어 있는 선단을 가지고 있다. 더욱이 제1와이어 프로브(12)와 제2 와이어 프로브(92)는 제1박형 금속층(84)과 제 2박형 금속층(8b)을 격리시키는 박형 유전체층(82)을 구비한 박형 캐패시터(80)를 통해 상기 프로브의 선단 단부 근처에서 접속된다. 제 1금속층(84)은 땜납 또는 경납땜에 의해 제 2 와이어 프로브(92)에 전기적 및 기계적으로 접속된다. 제2박형 금속층(86)은 땜납 또는 경땜납에 의해 와이어 프로브(12)에 전기적 및 기계적으로 접속된다. 제6도의 구조는 전송 라인이 채택되지 않거나 또는 전원 공급 접속부로부터 멀리 떨어진 영역 내의 집적 회로칩에 전송 라인이 접촉하는 경우 집적 회로칩에 전원과 접지를 제공하는 데 유용하다. 프로브 중 하나[예컨대, 제2와이어 프로브(92)]는 접지 또는 공통 접속부일 수 있으며, 다른 하나의 프로부[예컨대, 제1와이어 프로브(12)]는 전원을 제공할 수 있다. 스트립 캐패시터(80)는 전원과 접지 단자 사이에 흐르는 무선 주파수와 같은 A.C.신호를 바이패스하도록 저 임피던스 접속을 제공한다. 제2도의 캐패시터(24)와 가요성 금속 스트립(27)의 구조는 제6도의 호일(foil)캐패시터(80)를 대체할 수 있다.
이러한 프로브 설계는 반도체 웨이퍼로부터 이미 분리된 칩의 테스트에도 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 더욱이, 본 발명의 프로브 설계는 회로 보드 또는 세라믹 기판에 이미 장착된 칩의 테스트에도 사용될 수 있다. 이와 같은 경우, 와이어 프로브(12)와 동축 프로브(14) 및/또는 제2와이어 프로브(14)의 선단은 칩의 접촉 패드(28, 30, 32, 24, 38) 대신에 기판 상의 금속화된 도체(metallized conductor)와 접촉한다. 또한, 테스트 장치(69)(제3도에 도시됨)에 마이크로웨이브 신호를 전달하기 위한 동축 프로브(14)가 제2도, 제4도 및 제5도에 도시되어 있지만, 이 동축 프로브(14) 대신에 한 쌍의 라인, 스트립 라인, 또는 공면 라인(coplanar line)이 사용될 수도 있다. 더욱이, 프로브(12, 14)는 탑재 구조물(17, 18)을 사용하지 않고도 여러 가지의 상이한 방법으로 프로브 카드(16)에 고정될 수 있다.

Claims (10)

  1. 테스트될 전기 장치의 최소한 하나의 제1포인트(32, 34)와의 전기적 접속을 하는 데 유용한 제1프로브(14, 92)와,
    상기 전기 장치의 제2포인트(28)와의 전기적 접속을 하는 데 유용하고, 상기 제1프로브와 소정의 이격 관계에 있는 제2프로브(12)와,
    상기 제1 및 제2프로브를 용량적으로 연결하기 위해 소정의 정전 용량을 가지고, 상기 제1프로브에 전기적으로 접속되는 제1단자(23a, 84)와 제2프로브에 전기적으로 접속되는 제2단자(23, 86)를 구비하고, 상기 소정의 정전 용량을 실질적으로 변화시키는 일 없이 테스트 동안 회로의 각각의 제1 및 제2포인트의 접속을 용이하게 하도록 상기 제1 및 제2프로브의 독립적인 움직임을 용이하게 하는 가요성 구조로 된 캐패시터 수단(38, 80)을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 프로브 테스트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1프로브(14)는 본질적으로 저항성 임피던스를 제공하고, 절연 매체(21)에 의해 격리된 제1도체(20)와 제2도체(22)를 구비한 전송 라인(14)을 포함하고, 상기 전송 라인 프로브의 제1단부(33)는 테스트될 회로의 제1포인트와 접촉하도록 적합하게 된 것인 전자 프로브 테스트 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전송 라인은 절연 매체(21)에 의해 격리된 중앙 도체(20)와 외부 쉴드(22)를 구비한 동축 라인인 것인 전자 프로브 테스트 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전자 프로브 테스트 장치를 사용하는 동안 외부 쉴드의 외측에 유도된 임의의 신호의 진폭을 줄이도록 상기 동축 라인의 외부 쉴드 길이의 적어도 일부를 둘러싸는 신호 흡수제(13a)를 추가로 포함하는 것인 전자 프로브 테스트 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전자 프로브 테스트 장치를 사용하는 동안 테스트될 회로의 제3포인트(34)에 기준 전위를 공급하는 데 유용한 와이어 프로브를 형성하는 제3프로브(92)를 추가로 포함하는 것인 전자 프로브 테스트 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전자 프로브 테스트 장치를 사용하는 동안 제2프로브에 유도된 임의의 신호의 진폭을 줄이도록 제2프로브의 길이의 적어도 일부를 둘러싸는 신호 흡수제(13)를 추가로 포함하는 것인 전자 프로브 테스트 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 캐패시터 수단은 제1 및 제2프로브 중 하나의 프로브에 전기적으로 접속되는 제1금속성 도체(23a), 제2금속성 도체(23) 및 상기 제1 및 제2금속성 도체를 격리시키는 절연체(25)를 구비한 캐패시터(24)와,
    상기 제1 및 제2프로브 중 다른 하나의 프로브에 전기적 및 기계적으로 접속되는 제1단부 및 상기 캐패시터의 상기 제2금속성 도체에 전기적 및 기계적으로 접속되는 대향하는 제2단부를 구비하고, 그 자신의 인덕턴스를 제한하고 상기 제1 및 제2프로브의 독립적인 움직임을 용이하게 하도록 충분한 가요성을 제공하는 크기의 전기 전도성 금속 스트립(27)을 구비한 것인 전자 프로브 테스트 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2프로브의 강성은 상기 캐패시터 수단의 강성보다 크고, 테스트될 회로와의 전기적 접속을 하도록 하는 데 유용한 제1프로브의 일부의 강성은 상기 캐패시터 수단의 강성보다 큰 것인 전자 프로브 테스트 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 캐패시터 수단은 제1프로브에 전기적 및 기계적으로 접속되는 제1도체(84), 제2프로브에 전기적 및 기계적으로 접속되는 제2도체 (80) 및 상기 제1 및 제2도체를 격리시키는 절연 매체(82)를 구비한 박형 캐패시터(foil type capacitor)를 구비하는 것으로서, 상기 캐패시터는 제1 및 제2프로브의 독립적인 움직임을 용이하게 하도록 하는 충분한 가요성이 있는 것인 전자 프로브 테스트 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2프로브는 와이어 프로브인 것인 전자 프로브 테스트 장치.
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