TWI613453B - 具有一探針裝置之測試系統及轉位機構 - Google Patents

具有一探針裝置之測試系統及轉位機構 Download PDF

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TWI613453B
TWI613453B TW105141498A TW105141498A TWI613453B TW I613453 B TWI613453 B TW I613453B TW 105141498 A TW105141498 A TW 105141498A TW 105141498 A TW105141498 A TW 105141498A TW I613453 B TWI613453 B TW I613453B
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布萊安Ｊ 魯特
威廉Ａ 方克
約翰Ｌ 鄧克理
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色拉頓系統公司
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Abstract

本發明揭示一種探針裝置，該探針裝置在一側上具有帶有一觸點圖案之探針導線。該觸點圖案係用於接觸另一測試設備或組件(諸如一電路板)上之一各別觸點圖案。該等探針導線具有探測期望接受測試之一器件之尖端。信號係穿過來自探針卡之該等探針導線(舉例而言，穿過一電路板)傳輸至其他診斷設備。該探針卡與該電路板之該接觸允許使信號穿過該等探針導線傳送至該其他診斷設備。在該探針卡之另一側上係一連接器結構。該連接器結構包含一保持器，該保持器可允許自一測試系統替換該探針卡，諸如允許該探針卡自一固持器連接及斷開連接。

Description

具有一探針裝置之測試系統及轉位機構
本發明概言之係關於(特定而言)用於測試一半導體器件之測試設備及系統。更特定而言，本文中之揭示內容係關於具有一探針卡之系統及裝置，該探針卡可與其他測試設備一起用於電探測一半導體器件(諸如一半導體晶圓或一微機電系統(MEMS)器件)。
本申請案主張於2011年7月6日提出申請且題目為「TEST APPARATUS HAVING PROBE CARD AND CONNECTOR MECHANISM」之美國臨時申請案第61/504907號之權利，該美國臨時申請案之全部內容以引用的方式併入本文中。本申請案亦主張於2012年1月31日提出申請且題目為「TEST APPARATUS WITH A PROBE APPARATUS AND INDEX MECHANISM」之美國臨時申請案第61/592760號之權利，該美國臨時申請案之全部內容以引用的方式併入本文中。
舉例而言，在半導體工業中可使晶圓探測及測試更高效及準確。隨著半導體工業發展且器件變得越來越小，測試晶圓所需之設備已變得更加複雜且昂貴。為了使投資回報最大化必須高效地利用複雜且昂貴之設備，且測試要求之複雜性意味著該設備亦必須高效地執行診斷測試。用於探測晶圓之探針卡隨著使用而電及機械地劣化，此乃因探 針磨損且乃因探針探測(pick up)微粒。目前為了在探針卡磨損時替換其，在替換探針卡時必須將探測器及測試器停止。替換探針卡花費數分鐘(可用於測試晶圓之時間)。替換晶圓之動作亦可改變晶圓/探針卡/探測器/測試頭系統之機械配合，從而導致不同電結果。後卡改變驗證可使停機時間更加加倍。
舉例而言，減少對停止測試設備以替換一探針卡之需求且改良晶圓測試之利用及電效能將係有用的。本發明闡述(舉例而言)在系統中對測試一半導體器件有用之測試系統、裝置及設備。更特定而言，本發明闡述可用於電探測一半導體器件(諸如一半導體晶圓或MEMS器件)之一探針裝置。
一般而言，該探針裝置經結構化為在一側上具有探針導線之一觸點圖案之一探針卡。在某些實施例中，該等探針導線可係鍍金的。該觸點圖案係用於接觸另一測試設備或組件(諸如一電路板)上之一各別觸點圖案。該等探針導線亦包含探測期望接受測試之一器件(諸如例如在半導體測試中之一受測試器件(DUT))之尖端。信號係穿過來自探針卡之該等探針導線、穿過該探針卡嵌件或核心與該電路板之接觸及穿過該電路板傳輸至其他診斷設備。該探針卡與該電路板之該接觸允許使信號穿過該等探針導線傳送至該其他診斷設備。
一連接器結構亦在該探針卡上(舉例而言在該裝置之另一側上)。該連接器結構允許該探針卡自一固持器連接或斷開連接。
在一項實施例中，該連接器結構包含一插座架座，舉例而言，該插座架座可諸如藉由將該連接器結構之插座架座連接至該固持器上一連接器結構而連接至一固持器。在某些實例中，該固持器上之該連接器結構係一配對連接器，諸如球形架座，其可允許該探針卡之稍微移動(諸如傾斜移動)以促進(舉例而言)至一電路板之良好接觸。
在一項實施例中，該固持器允許用另一探針卡(諸如例如，具有一不同觸點圖案之另一探針卡或可係一已磨損或經使用探針卡之一替換之另一探針卡)替換一探針卡。在某些實施例中，該固持器具有連接至其之多個探針卡，且經組態以允許在連接至該固持器之該等探針卡間互換(諸如允許在測試之間改變一探針卡)。在某些實施例中，該固持器係用於測試器件之一組件系統之一部分，其中該固持器能夠根據需要操縱及定位該探針卡。
進一步參考該探針卡，在一項實施例中，一探針卡具有一導線導引器、與該導線導引器連接之一探針塊及由該導線導引器及探針塊支撐之複數個探針導線。每一探針導線經定位穿過該導線導引器及該探針塊。每一導線包含延伸穿過該探針塊之一探針尖端。該等探針尖端經組態以探測一器件(諸如一半導體晶圓)。每一導線亦可包含自該導線導引器曝露之一信號傳輸部分及一防護部分。該等信號傳輸部分及該等防護部分形成一觸點圖案。此觸點圖案係用於接觸另一設備(諸如一電路板)上之一信號觸點及防護觸點圖案。
在一項實施例中，該探針卡之該等探針尖端及該觸點圖案係在該探針卡之一側上。在該探針卡之另一側上係一連接器結構。該連接器結構經組態以允許該探針卡連接至一固持器及與該固持器斷開連接。在一項實施例中，該連接器結構係具有一保持槽之一保持器部件。
在一項實施例中，諸如上文所闡述之一探針卡經併入作為一測試系統、裝置或設備之一部分，其中該探針卡具有匹配另一測試設備或組件(諸如例如，一電路板或母板)上一觸點圖案之一觸點圖案。本文中所闡述之探針卡亦可係用於測試器件(諸如半導體器件)之一總系統之一部分。舉例而言，該探針卡之連接器結構允許其連接至一固持器，其中該固持器係用於測試器件之一組件系統之一部分且能夠根據需要操縱及定位該探針卡。舉例而言：一傳統晶圓探測器機器。
在一項實施例中，探測受測試器件之一方法包括將一固持器定位至一探針位置中、使用該固持器將一探針陣列定位至一受測試器件上、使用該探針陣列探測該受測試器件及使信號穿過該探針陣列傳輸至一測試設備。
10‧‧‧探針卡/探針裝置/裝置
12‧‧‧凹槽圖案
14‧‧‧探針塊
15‧‧‧通道
16‧‧‧導線導引器/導引器
17‧‧‧開口
18‧‧‧夾具
20‧‧‧保持器/保持器部件
22‧‧‧螺絲
24‧‧‧底盤
26‧‧‧檢視埠
28‧‧‧保持槽/槽
30‧‧‧探針導線/導線/探測導線
30a‧‧‧信號傳輸部分
30b‧‧‧防護部分
32‧‧‧探針
33‧‧‧探針尖端/尖端
34‧‧‧孔
35‧‧‧通道
36‧‧‧空隙
37‧‧‧凹槽
38‧‧‧空腔
40‧‧‧電路板/板
42‧‧‧信號觸點
44‧‧‧開口/引線
46‧‧‧防護觸點
50‧‧‧位置
52‧‧‧電阻器
58‧‧‧觸點
70‧‧‧固持器
72‧‧‧主體
74‧‧‧表面
76‧‧‧開口
78‧‧‧孔/軸孔
80‧‧‧滑動夾/夾
82‧‧‧彎曲邊緣
100‧‧‧探針卡/探針裝置
102‧‧‧凹槽圖案
104‧‧‧探針塊
104a‧‧‧凸片與凹口結構
106‧‧‧導線導引器
107‧‧‧開口
108‧‧‧夾具
120‧‧‧保持器部件
122‧‧‧螺絲
124‧‧‧底盤
125‧‧‧插座區域/插座
126‧‧‧支撐件
128‧‧‧球形架座部件
129‧‧‧孔/開口
130‧‧‧探針導線
130a‧‧‧信號傳輸部分
130b‧‧‧防護部分
132‧‧‧探針
133‧‧‧探針尖端
200‧‧‧平移轉位
210‧‧‧臂
300‧‧‧探針裝置/探針卡
302‧‧‧凹槽圖案
304‧‧‧探針塊
304a‧‧‧凸片結構
304b‧‧‧槽/凹口結構
306‧‧‧導線導引器
308‧‧‧夾具
310‧‧‧斜面邊緣
312‧‧‧凹口結構
320‧‧‧保持器部件
322‧‧‧螺絲
324‧‧‧底盤
325‧‧‧插座
326‧‧‧支撐件
328‧‧‧球形架座部件
329‧‧‧孔/開口
350‧‧‧電阻器
400‧‧‧測試系統/系統
401‧‧‧頂部板
402‧‧‧對接塊
403‧‧‧O形環
404‧‧‧轉位驅動器
405‧‧‧壓緊彈簧
406‧‧‧轉位滑動件
408‧‧‧氣升缸/氣缸
411‧‧‧下部板
412‧‧‧中間框架/框架
413‧‧‧轉位復原彈簧
414‧‧‧上升導引軸襯
415‧‧‧上升停止器
416‧‧‧上升導引軸件
417‧‧‧轉位氣缸/氣缸
418‧‧‧轉位驅動接針
419‧‧‧導線通道
420‧‧‧導線凹槽
421‧‧‧額外板/板
422‧‧‧鉤/掣子
423‧‧‧復原彈簧
425‧‧‧樞軸
427‧‧‧掣子凸塊
440‧‧‧電路板
452‧‧‧電阻器
470‧‧‧固持器結構/固持器
476‧‧‧側
478‧‧‧開口
480‧‧‧軸件
500‧‧‧裝載工具
502‧‧‧致動器
504‧‧‧內部桿/桿
506‧‧‧凹口
508‧‧‧嚙合部件
510‧‧‧手柄
600‧‧‧封裝
602‧‧‧罩
604‧‧‧基底
700‧‧‧探針卡
702‧‧‧導線導引器
704‧‧‧探針塊
706‧‧‧保持器結構/保持器
724‧‧‧底盤
800‧‧‧平移轉位器
802‧‧‧多位置板
804‧‧‧中心固定板/中心板
806‧‧‧槽
808‧‧‧探針位置
A‧‧‧軸
B‧‧‧探針核心之槽及滑動夾之彎曲邊緣
R‧‧‧電阻器圖案
T‧‧‧跡線
圖1係一探針裝置(諸如一探針卡)之一項實施例之一仰視透視圖。
圖2係來自圖1之探針裝置之一仰視圖。
圖2A係圖1之探針裝置之另一仰視圖。
圖2B係圖1之探針裝置之一剖面圖。
圖2C係圖1之探針裝置之一側視圖。
圖3係一電路板之一項實施例之一俯視圖。
圖3A係圖3之電路板之另一俯視圖；圖3B係圖3之電路板之一側視圖；圖3C係圖3之電路板之另一俯視圖；圖4係圖1之探針裝置之一分解圖。
圖5係圖1之探針裝置之一近視圖。
圖6係圖1之探針裝置之一剖面圖。
圖6A係圖6之探針裝置之另一剖面圖。
圖7係圖1之探針裝置之另一剖面圖。
圖8係一固持器之一項實施例之一透視圖。
圖9係與一探針卡連接之前之圖8之固持器之一透視圖。
圖10係經展示連接至一探針卡之圖8之固持器之一透視圖。
圖11係一探針裝置之另一實施例之一仰視透視圖。
圖12係圖11之探針裝置之另一透視圖。
圖13係圖11之探針裝置之另一透視圖。
圖14係圖11之探針裝置之一部分分解圖。
圖15係多個探針裝置之平移轉位之一項實施例之一透視圖。
圖16展示圖15中所示之平移轉位之另一透視圖。
圖17係一探針裝置之另一實施例之一俯視透視圖。
圖18係圖17之探針裝置之一仰視透視圖。
圖19係圖17之探針裝置之一剖面圖。
圖20係圖17之探針裝置之另一剖面圖。
圖21係一測試系統之一項實施例之一透視圖。
圖22係圖21之測試系統之剖面圖。
圖23係圖21之測試系統之一部分剖面圖。
圖24係圖21之測試系統之另一剖面圖。
圖25係圖21之測試系統之另一剖面圖。
圖26係圖21之測試系統之另一部分剖面圖。
圖27係圖21之測試系統之俯視平面剖面圖。
圖28係一裝載工具之一項實施例之一等角視圖。
圖29係用於一測試系統之封裝之一項實施例之一透視圖。
圖30係多個探針裝置之平移轉位之另一實施例之一俯視透視圖。
圖31係圖30中所示之多個探針裝置之平移轉位之一俯視圖。
圖32係圖30中所示之多個探針卡之平移轉位之一仰視透視圖。
圖33係圖30中所示之探針之透視圖。
圖34係圖30中所示之探針之另一透視圖。
不必按比例繪製之圖式一般以舉例方式但並非以限制方式圖解說明本申請案中所論述之各種實施例。
圖1至圖7展示可在一系統中用於測試器件(諸如例如包含但不限於半導體晶圓或其他MEMS器件之半導體器件)之測試設備之一項實 施例。特定而言，本發明闡述測試系統、裝置及設備。一般而言，一電路板及一探針卡可用於電探測一半導體器件，諸如一半導體晶圓。該探針卡接觸該電路板。該探針卡具有可探測待測試器件且將信號自該探針卡傳輸至該電路板之探針導線。該電路板將來自該探針卡之信號傳輸(舉例而言)至其他測試設備。
圖1、圖2及圖2A至圖2C展示一探針卡10之一項實施例。探針卡10具有一導線導引器16。一探針塊14與導線導引器16連接(圖6中所示)。導線導引器16為欲經組態成(舉例而言)用於接觸一電路板40之一觸點圖案(下文進一步闡述)之探針導線提供一凹槽圖案12。如圖4至圖6A中所示，一夾具18用於將探針導線固定於導線導引器16之凹槽圖案12內。夾具18具有對應於導線導引器16上之圖案12中之該等凹槽中之每一者之凹槽37。如圖所示，導線導引器16中之該等凹槽可具有一輻射狀表面，該輻射狀表面可進一步促進探針卡10與電路板40之間的接觸之對準及消除該接觸之不匹配。
複數個探針導線30係由導線導引器16、夾具18及探針塊14支撐。為便於圖解說明，展示一個探針導線30(見圖6及圖6A)。然而，應瞭解，一探針導線30可駐存於由導引器16提供之凹槽圖案12之凹槽及夾具18之凹槽37中之每一者內。
進一步參考圖6及圖6A，每一探針導線(見探針導線30)將經定位穿過導線導引器16及夾具18之凹槽及探針塊14之一通道15。如圖所示，一項實施例中之夾具18之凹槽37相對於導線導引器之凹槽圖案12較小，該凹槽可允許夾具18限制在裝配之後探針導線30之移動。通道15允許探針導線30***至探針塊14中且穿過探針塊14至一開口17。
探針導線30提供探針卡10之探測功能。每一探針導線30將包含具有延伸穿過探針塊14之一探針尖端33之一探針32。舉例而言，探針32及探針尖端33可經安置朝向探針塊14之中心，其中該等尖端自探針塊 14(一般在探針塊14之中心處(諸如在開口17處))曝露。應瞭解，該等尖端可適當地配置成各種組態及各種探針/尖端陣列以便適應一待測試器件。通道15為每一探針導線30提供一入口及出口，且允許探針導線30自導線導引器16延伸至探針塊14中，且然後自探針塊14延伸出至探針卡10之一曝露或敞開之中心區域。為便於圖解說明，一個探針導線30經展示為穿過探針塊14之一通道15(見例如圖6及圖6A)。然而，探針塊14中可存在諸如用於導線導引器16及夾具18之每一凹槽之數個通道15，使得多個探針導線30穿過探針塊14。
每一探針導線30亦包含自導線導引器16曝露之一信號傳輸部分30a及一選用防護部分30b。信號傳輸部分30a及防護部分30b在導線導引器16之凹槽圖案12內之探針卡10之一側上形成一觸點圖案。信號傳輸部分30a及防護部分30b之該觸點圖案匹配電路板40之觸點圖案(下文進一步闡述)。
進一步參考導線導引器16，凹槽圖案12包含孔34。該導線導引器在每一凹槽處亦包含一空隙36，該空隙允許探針導線30(舉例而言)足夠彎曲以接觸電路板40。孔34允許形成探針導線30與該電路板之接觸(諸如在安裝後)且允許檢視探針導線30使得可確認一各別導線30處於一正確位置中且已形成適當接觸。在一項實施例中，孔34可允許探針導線30之接入(舉例而言)以使得可透過孔對其進行操縱。在某些實例中，導線導引器16之每一凹槽可具有空隙36。
2011年1月20日提出申請之申請中美國申請案第13/010234號(該美國申請案之全部內容以引用的方式併入本文中)進一步闡述及圖解說明一導線導引器、探針塊及探針導線。在一項實施例中，探針塊14係由不同於導線導引器16、夾具18及保持器部件20(下文進一步闡述)之一材料構成。舉例而言，探針塊14係一介電材料且(舉例而言)可由一陶瓷材料構成。在某些實施例中，該保持器係一不銹鋼或其他適合 剛性材料。應瞭解，舉例而言，可對導線導引器及夾具採用一高溫塑膠。應進一步瞭解，舉例而言，若測試在大約室溫或非將需要一較耐抗之材料之高溫下實施，則可採用其他塑膠或其他適合剛性材料。
探針卡10亦在自其定位導線導引器16之凹槽圖案12之另一側(且因此在自其形成探針導線30之觸點圖案之另一側)上包含一連接器結構。如圖所示，該連接器結構係一保持器部件20。在一項實施例中，保持器部件20具有一檢視埠26及一保持槽28。檢視埠26允許諸如例如一測試操作員或裝配工之一者透過探針卡10來檢視探針導線30。此開口亦允許調整該等探針之對準。保持槽28允許將一元件置於槽28內並固持探針卡10。保持槽28允許探針卡10成為能夠操縱探針卡10之位置且亦當需要時將其替換之一測試系統之一部分。如圖5及圖6中所最佳展示，舉例而言，保持槽28在保持器部件20之兩個相對較大之部分之間(見槽28之上方及下方之部分)，使得保持槽28相對於該等較大部分係一缺口。在一項實施例中，槽28圍繞保持器20延伸。在某些實施例中，保持器20之一外部部分之橢圓形狀比靠近導線導引器16之一內部部分之橢圓形狀相對更寬闊(見例如圖5)。舉例而言，該形狀差異可有助於將探針裝置互換為另一探針裝置且亦可提供一關鍵特徵使得將防止無該形狀差異之一不正確探針卡用作一替換及/或防止互換。
在一項實施例中，探針卡10具有一底盤24。舉例而言如圖4至圖6A中所示，底盤24將探針塊14連接至導線導引器16、夾具18及保持器部件20。如圖所示，底盤24具有自主體延伸之螺絲支撐件，其中該等螺絲支撐件可延伸穿過夾具18及導線導引器16之孔且朝向保持器部件20。可將螺絲22***至保持器部件20之孔中且可將其緊固至底盤24在該等螺絲支撐件中。應瞭解，該底盤、其特定結構(包含螺絲支撐件及螺絲)僅係示例性的，此乃因其他結構亦可用於將導線導引器、夾具、探針塊及探針導線裝配及連接在一起。
參考電路板40，圖3僅展示電路板40之一俯視平面圖。在一項實施例中，電路板40經組態為具有一頂部側、一底部側(未展示)及穿過該頂部側與該底部側之一開口44之一板。在一項實施例中，電路板40係觸點或跡線之一母板，該母板幫助將信號自探針卡10遞送至(舉例而言)在諸如用於測試半導體器件或其他MEMS器件之一總電診斷系統中所用之額外測試/量測設備。此等診斷及量測系統為吾人所熟知且可適合於與本文中所闡述之探針卡及電路板一起使用。
在所示實例中，該板係一圓形形狀且開口44一般穿過該圓形板之中心。應瞭解，可採用其他形狀之組態以及該開口之其他佈置。電路板40之開口44允許將一探針卡(例如探針卡10)置於電路板40上且允許將探針卡互換至電路板40之開口中。
圖3僅展示電路板40之一俯視圖，但進一步展示信號觸點42與防護觸點46之一佈局之一項實施例。在所示實例中，該佈局係在電路板40上呈觸點跡線之形式之一諸多信號觸點42圖案及一諸多防護觸點46圖案。如圖3中所示，信號觸點42及防護觸點46之組態之一項實施例係自該板之中心之一輪輻狀配置及組態，舉例而言，自開口44朝向該板之外部邊緣延伸。信號觸點42及防護觸點46之內部端允許與探針導線30之信號傳輸部分30a及防護部分30b分別接觸，以便允許信號自探針卡10至額外測試及量測設備之傳輸。亦即，探針卡10中探針導線30之觸點圖案匹配電路板40上之信號觸點42及防護觸點46之圖案。導線導引器16及夾具18之結構有助於固定探針卡10與電路板40之接觸及對準。
舉例而言，自測試一半導體器件穿過探針卡10之探針導線30傳輸之信號可穿過信號觸點42以及防護觸點46之圖案傳輸。舉例而言，可使穿過該防護觸點之一信號儘可能匹配中心導體(例如信號觸點)之電壓以使漏電最小化。吾人亦熟知，(舉例而言)透過連續至探針之一測 試器施加電壓使得防護信號橫穿探針卡10與電路板40之間的介面。在某些實施例中，舉例而言，當探針導線受防護(諸如例如用一導電聚合物驅動防護覆蓋)時，此一受防護探針可自其在電路板處之觸點連續至探針之端部。應瞭解，信號跡線可在無對非敏感信號之防護之情形下起作用。
圖3A至圖3C展示圖3中之電路板40之額外視圖，其中在圖3C中展示觸點圖案之較少細節。2011年1月20日提出申請之申請中美國申請案第13/010234號(該美國申請案之全部內容以引用的方式併入本文中)進一步闡述及圖解說明電路板。
在操作中，每一探針導線30包含經組態以探測一器件(諸如一半導體晶圓)之一端部(例如尖端33)。參考信號傳輸部分30a及防護部分30b，每一探針導線30之信號傳輸部分30a經組態以接觸接近於電路板40及開口44之中心之電路板40上之信號觸點圖案中之一各別信號觸點42。同樣，每一導線30之防護部分30b經組態以接觸接近於電路板40與開口44之中心之防護觸點圖案中之一各別防護觸點46。見圖1及圖2之引向電路板40之開口44之箭頭。如上文所提及，在某些實施例中，探針導線30中之任何一或多者可在防護部分30b上具有一導電聚合物。應瞭解，探針導線經按比例調整以適應額外層(諸如例如，triax及quadrax型連接器)。
進一步參考探測導線30，探測導線之特性及構造可變化。論述探針特性及構造之先前專利包含美國專利第6,975,128號、第6,963,207號、第6,992,495號、第6,586,954號及第6,201,402號，所有該等專利以全文引用的方式併入本文中，其中熟習此項技術者可使用此等專利中所闡述之標的物且將其應用於本文中闡述之任何探針測試核心之探測導線、探針、尖端等。
本文中之揭示內容可提供諸多結構優點及其他優點，諸如如下之 任何一或多者。
1.探針槽之輻射狀底部輔助將探針定中心以消除可替換探針核心與母板之間的不匹配。
2.框架中之孔允許接觸探針之最後形成以及在使探針卡與母板配對之後檢測接觸位置。
3.探針之遠端可形成為消除額外零件之一接觸機構。舉例而言，在探針導線30接觸母板之情況下，無需用以進行接觸之分離結構，諸如例如進行接觸不需要彈簧接針。因此，舉例而言在某些組態中，探針導線藉由特殊彎曲而經構造成觸點。舉例而言，特殊彎曲必需形成具有一幾何形狀探針導線，使得以適當力及表面積與母板進行接觸以確保探針導線與母板之間的低接觸電阻。舉例而言，該接觸力可由探針導線之無支撐長度來判定。舉例而言，該接觸表面積可由觸點上之半徑來判定。在某些例項中，期望平衡該接觸力及接觸表面積以使得接觸將不具有高電阻，此可保護母板避免過早磨損。
功能上來講，已觀察到本文中包含(舉例而言)探針卡及母板之測試系統、裝置及設備具有概述於下文之以下益處中之各種一或多者及其他益處。
1.探針卡具有相對小大小(其可節省空間及成本)，同時提供製造及重建之容易。
2.探針卡可提供良好接觸及防衝撞及耐久性(例如，使用上文以引用的方式併入之先前專利之懸臂設計)。
3.探針卡之該等探針(亦即，探針導線)可經構造及經組態以便提供低雜訊及低漏電及低電容，且亦在寬溫度範圍內操作。舉例而言，當在25℃及200℃之溫度下將100V施加至一個探針/接針時且所有其他接針接地時，已觀察到低漏電效能(例如fA/V)。結果已表明，已獲得探針之低漏電效能，舉例而言，在約25℃之溫度下達約5fA/V及約1 fA/V，且在約200℃之溫度下亦達約0.5pA/V及約2fA/V。差異可取決於探針組態，舉例而言，該等探針上之塗層或防護之結構及組態。
4.探針卡之探針可允許高電流及電壓測試，同時維持錯誤容限。
5.該等探針可具有統一之樑長度。
6.母板經組態以在一寬溫度範圍(舉例而言，介於-65℃至220℃之間)內執行。
進一步參考探針卡10，可採用識別能力以確保適當探針卡及電路板正應用於測試。
此情形之一項實施例係附接至探針卡10之獨特識別電阻器之使用。如圖5及圖7中所最佳展示，電阻器52安置於導線導引器16上。在一項實施例中，導線導引器16包含電阻器52定位於其中之一空腔38。通道35允許導線56藉由將導線56與電路板(例如電路板40)接觸之方式將電阻器52電連接至電路板40。舉例而言，連接至一電阻器52之一導線56經展示延伸穿過一通道35且形成一觸點58。觸點58與電路板40之信號觸點跡線中之一者接觸。亦即，若採用識別電阻器(例如電阻器52)，則此等觸點58可以其他方式代替導線導引器16之彼特定位置處之一探針導線30觸點及電路板40之各別探針跡線。
標準測試設備可用於透過導線56與電路板40之觸點58讀取電阻器。
在其他實施例中，電路板40可包含其自身識別電阻器。如圖3中所示，位置50指示在板40上可放置電阻器之位置。在其他實例中，一電阻器圖案R可位於圖3c中約3：00之位置處。電路板40上之識別電阻器可允許作出關於是否正使用正確電路板之一判定。如同探針卡上之電阻器，應瞭解，標準測試設備可用於讀取電路板40上(諸如位置50處)之電阻器。在某些實施例中，電路板40可包含用於溫度回饋之跡 線。舉例而言，在引線44(例如短跡線)之任一側上可係此等跡線定位之位置。在其他實例中，跡線T可位於圖3c中約9：00之位置處。此等跡線可用於併入有一溫度電阻器/回饋能力。
如上文所述，一探針裝置一般經結構化為在一側上具有一觸點圖案之一探針卡。該觸點圖案係用於接觸另一測試設備或組件(諸如一電路板)上之一各別觸點圖案。探針卡之觸點圖案包含具有探測期望接受測試之一器件之尖端之探針導線。信號係穿過來自探針卡之該等探針導線(舉例而言，穿過一電路板)傳輸至其他診斷設備。該探針卡與該電路板之該接觸允許使信號穿過該等探針導線傳送至該其他診斷設備。
在該探針卡之另一側上係一連接器結構。該連接器結構允許該探針卡自一固持器連接或斷開連接。
圖8至圖10展示一固持器70之一項實施例。一般而言，固持器70允許用另一探針卡替換一探針卡(例如探針卡10)。此其他探針卡可係(舉例而言)具有一不同觸點圖案之另一探針卡或可係一經使用探針卡之一替換之另一探針卡。在某些實施例中，固持器70具有連接至其之多個探針卡，且經組態以允許在連接至固持器70之該等探針卡間互換(諸如允許在測試之間改變一探針卡)。在某些實施例中，該固持器可係用於測試器件之一系統之部分，其中固持器70能夠根據需要操縱及定位該探針卡。
在所示實施例中，固持器70具有允許支撐多個探針卡之一結構。固持器70允許互換探針卡，諸如相對於一測試需要，(舉例而言)若一待測試器件需要用於測試之一不同探針尖端圖案或探針陣列。應瞭解，探針卡可在其探針尖端圖案上不同(舉例而言)以適應正接受測試之器件。固持器70亦可允許(諸如)針對用與已使用但可能不再根據需要起作用之探針卡相同之一新探針卡來替換一舊探針卡之需要互換探 針。應瞭解，關於固持器之闡述僅係示例性的，此乃因亦可用其他診斷工具替換探針卡。舉例而言，探針觸點中之一或多者或全部可一起短路以測試電路板處之接觸電阻。
如圖8至圖10中所示，固持器70包含具有數個表面74之一主體72。每一表面74表示可固持一探針卡(例如探針卡10)之一位置。在所示實施例中，固持器70具有五個表面74且主體72呈一五角輪之形狀。一連接器孔或軸孔78允許固持器70連接至可透過孔78使固持器70繞軸A旋轉或轉動之另一設備，以便自一個探針卡切換至另一探針卡。此其他設備可具有***至孔78中且藉此使固持器70旋轉之一主軸(未展示)。應瞭解，自一個探針切換至另一探針可經組態為一自動化過程，其中視需要採用適當控制、處理及機械硬體以操縱該固持器。亦應瞭解，可採用該固持器之氣動操作以便消除或至少減少對該探針卡之操作之電干擾。
應瞭解，固持器之五角輪結構並非意欲具有限制性，該固持器可視情況構造為其他多邊形形狀之一輪，諸如例如一正方形、三角形、六邊形或諸如此類。亦應瞭解，一固持器不必旋轉或轉動以自一個探針卡切換至另一探針卡。可採用用於切換探針卡之其他實施方案。舉例而言，一固持器可經組態以在該等探針卡之間平移來將該等探針卡移入探測位置中或自探測位置移出(見例如圖15及下文進一步闡述)。
參考固持器70之細節，包含穿過表面74中之每一者之一開口76。開口76允許將保持器部件之一部分(例如探針卡10之保持器部件20)***穿過開口76。
一滑動夾80將探針卡10連接至固持器70。滑動夾80可沿著固持器之表面74滑動且可保持在主體72上。滑動夾80具有在探針卡10上嚙合槽28之一彎曲邊緣82，舉例而言呈一U之形狀。見圖9中指向探針核心之槽及滑動夾80之彎曲邊緣82之B。在一項實施例中，彎曲邊緣82 之半徑小於開口76之半徑及曲率，使得滑動夾80將嚙合探針卡10之槽28但將不允許探針卡10脫離開口76。亦即，保持器部件20之一部分能夠***至開口76中，其中可移動滑動夾80以嚙合槽28，但不允許保持器部件20之經***部分脫離固持器70。因此，保持器部件20之相對較大部分係在允許固持器70固持探針卡之滑動夾80之相對側上。圖8展示固持器之一透視圖，其中一個夾位於非固持位置中，其中該夾敞開且準備接納一探針卡，以及另一夾位於固持位置中。圖9展示恰巧在與一探針卡連接之前之固持器70。圖10展示由固持器70連接且固持之探針卡。圖10亦展示可含有滑動夾80之一板。舉例而言，該板可自固持器70延伸且可安置於探針卡10與固持器70之間。亦見圖9中固持器70之頂部。該板(舉例而言)可在將探針卡置至固持器70上之前提供位於夾80之頂部上之另一平台。
圖11至圖14展示一探針裝置100之另一實施例。探針裝置100類似於探針裝置10，但具有不同於探針裝置10之保持部件及槽組態之一連接器結構以及其他差異。類似於探針裝置10，探針裝置100包含具有一凹槽圖案102之一導線導引器106、一夾具108及一探針塊104。探針塊104可具有(舉例而言)用於與一電路板(例如40)配對之一凸片與凹口結構104a。探針塊104可(舉例而言)透過一底盤124與導線導引器106及夾具108裝配在一起。如同探針裝置10，探針裝置100亦包含用於接觸半導體器件(諸如例如一半導體晶圓或MEMS器件)之具有探針132及探針尖端133之探針導線130。探針塊104亦可包含一或多個通道(未展示，但諸如例如裝置10之通道15)。探針塊104中之一開口107允許探針尖端133自探針塊104延伸出且自其曝露。探針導線130中之每一者包含一信號傳輸部分130a及一防護部分130b。未進一步闡述類似於探針裝置10之其他結構、組態及材料。應瞭解，探針裝置100亦可併入有識別能力，例如以與上文相對於探針裝置10所闡述之方式相同或類 似之方式使用識別電阻器。
特定參考圖12至圖14，探針裝置100展示不同於(舉例而言)探針裝置10之一連接器結構。探針裝置100之連接器結構經組態為一球形及插座型架座，其中一保持器部件120包含一插座區域125。在一項實施例中，舉例而言，保持器部件120由可藉由螺絲122連接(舉例而言)至導線導引器106之一主體構造。在一項實施例中，插座125經組態以接納一球形架座部件128。
在一項實施例中，該球形及插座架座可允許可促進(舉例而言)與一電路板之良好配對之該探針卡之稍微移動(諸如傾斜移動)。如圖所示，保持器部件120經組態以包含探針裝置100之一側上之插座125或開口。一或多個支撐件126可經定位而朝向插座125之外部部分。插座125經組態以接納球形架座部件128，同時支撐件126允許將球形架座部件128安裝在插座125內。球形架座部件128及插座125因此可提供另一架座組態。在所示實例中，展示四個支撐件126，但應瞭解，可視情況及/或需要採用更多或更少之支撐件。應瞭解，每一支撐件126可在自其該支撐件嚙合球形架座部件128之另一側上具有某一空隙區域，該空隙區域可允許支撐件之某一移動以允許將球形架座部件128安裝在插座125中。
參考球形架座部件128，應瞭解，球形架座部件128可係另一固持器設備之一部分及/或與另一固持器設備以可移除方式連接。舉例而言，一孔129可允許將球形架座部件128連接至經組態以允許一探針裝置(例如探針裝置100)之互換及/或替換之一固持器設備。舉例而言，如上文所闡述之固持器可經修改以連接至球形架座部件128而非使用保持器槽及夾組態。舉例而言，可將一固持器上之一部件***至球形架座部件128之開口129中以保持球形架座部件128，因此當將球形架座部件128連接至插座125之支撐件126時保持探針裝置100。應瞭解， 取決於所採用之固持器，探針裝置100可與球形架座部件128一起被替換或自球形架座部件128被替換(例如斷開連接球形及插座嚙合)。應瞭解，在某些實施例中，可互換球形及插座，舉例而言，球形架座部件可在探針卡上且插座在探針卡可連接至其之一固持器上。
圖17至圖20展示一探針裝置300或探針卡之另一實施例。探針裝置300類似於探針裝置100且類似於探針裝置10，但具有不同於保持部件及槽組態之一連接器結構。類似於探針裝置100，探針裝置300包含具有一凹槽圖案302、一夾具308及一探針塊304之一導線導引器306。探針塊304可具有(舉例而言)用於與一電路板(例如40)配對且用於探針卡之連接/斷開連接之一凸片結構304a及凹口結構304b。探針塊304可(舉例而言)透過一底盤324與導線導引器306及夾具308裝配在一起。如同探針裝置100，探針裝置300亦包含用於接觸半導體器件(諸如例如一半導體晶圓或MEMS器件)之具有探針(例如來自探針卡100之探針132)及探針尖端(例如來自探針卡100之探針尖端133)之探針導線(例如來自探針卡100之探針導線130)。探針塊304亦可包含一或多個通道(未展示，但諸如例如裝置10之通道15)。探針卡300亦可在探針塊304中具有一開口(例如來自探針卡100之開口107)以允許探針尖端(例如133)自探針塊304延伸出且自其曝露。探針導線(例如130)中之每一者可包含一信號傳輸部分及一防護部分(例如來自探針卡100之信號傳輸部分130a及防護部分130b)。未進一步闡述類似於探針裝置100及10之其他結構、組態及材料。應瞭解，探針裝置300亦可併入有識別能力，例如以與上文相對於探針裝置100及10所闡述之方式相同或類似之方式使用識別電阻器。在一項實施例中，可使用類似於探針裝置10之52之電阻器350，且亦可採用電阻器350來監測探針卡之功能(例如操作溫度)。應瞭解，亦可採用一個二極體。
進一步參考導線導引器306，在某些實施例中，導線導引器306可 在導線導引器306之周邊之部分處採用一斜面邊緣310。當使用斜面邊緣310且使其接觸(舉例而言)至一電路板(例如40)及受測試器件(諸如一半導體器件)時，其可允許容易放置及安裝探針卡300。在某些實施例中，亦如探針卡100中所示，導線導引器306亦可具有一凹口結構312，當將使用該凹口結構時其可進一步幫助探針卡300之對準及放置。
如同探針卡100，探針裝置300展示不同於(舉例而言)探針裝置10之一連接器結構。探針裝置300之連接器結構經組態為用於球形及插座型連接之一插座型架座，其中一保持器部件320包含一插座325。在一項實施例中，舉例而言，保持器部件320由可藉由螺絲322連接(舉例而言)至導線導引器306之一主體構造。在一項實施例中，插座325經組態以接納一球形架座部件328，該球形架座部件可係下文進一步闡述之一轉位機構之一部分。
在一項實施例中，插座架座可允許可促進(舉例而言)與一電路板之良好配對之該探針卡之稍微移動(諸如傾斜移動)。如圖所示，保持器部件320經組態以包含探針裝置300之一側上之插座325或開口。一或多個支撐件326可經定位而朝向插座325之外部部分。插座325經組態以接納一球形架座部件328，同時支撐件326允許(諸如藉由一壓入配合或干涉配合)將球形架座部件328安裝在插座325內。球形架座部件328及插座325因此可提供另一架座組態。在所示實例中，展示四個支撐件326，但應瞭解，可視情況及/或需要採用更多或更少之支撐件。應瞭解，每一支撐件326可在自其該支撐件嚙合球形架座部件328之另一側上具有某一空隙區域，該空隙區域可允許支撐件之某一移動以允許將球形架座部件328安裝在插座325中。
參考球形架座部件328，應瞭解，球形架座部件328可係另一固持器設備之一部分及/或與另一固持器設備以可移除方式連接。舉例而 言，一孔329可允許將球形架座部件328連接至經組態以允許一探針裝置(例如探針裝置300)之互換及/或替換之一固持器設備。舉例而言，如上文所闡述之固持器可經修改以連接至球形架座部件328而非使用保持器槽及夾組態。舉例而言，可將一固持器上之一部件***至球形架座部件328之開口329中以保持球形架座部件328，因此當將球形架座部件328連接至且安裝至插座325時保持探針裝置300。應瞭解，取決於所採用之固持器，探針裝置300可與球形架座部件328一起被替換或其可自球形架座部件328被替換(例如斷開連接球形及插座嚙合)。
圖15及圖16係多個探針裝置之平移轉位200之一項實施例之透視圖。如上文所述，一固持器可經組態以在探針卡之間平移。圖15展示此平移轉位之一項實施例。不同於一旋轉轉位器(諸如固持器70)，圖15展示用於互換探針卡之一電路板440。舉例而言，可採用探針裝置100作為此一平移轉位實施方案中之探針卡。展示四個可互換之探針卡100，但應瞭解，可採用多於或少於四個探針卡。
在一項實施例中，電路板440之中心中之探針卡100可經選擇、移動且然後落入至探測位置中。在一項實施例中，一致動器或其他可移動組件可選擇一探針卡100，且然後使其移動並落入至探測位置中。同樣，可將探測位置中之一探針卡100抬升並移出該探測位置且(舉例而言)用一不同探針卡替換其。圖16展示用於移動探針卡100之一推移器(canter)或致動器結構之一實例。在一項實施例中，此一結構可經組態為(舉例而言)可根據需要選擇一探針卡100並使其移入及移出該探測位置且以替換一探針卡100之一臂210。
應瞭解，自一探針切換至另一探針可組態為一自動化過程，其中視需要採用適當控制、處理及機械硬體以操縱該固持器。亦應瞭解，可採用該固持器之氣動操作以便消除或至少減少對該探針卡之操作之電干擾。
圖21至圖27展示一測試系統400之一項實施例，包含系統400之多個剖面圖。一般而言，一固持器結構470經展示具有一托架及轉位組件。在所示實施例中，固持器470具有允許支撐多個探針卡之一結構，舉例而言，固持器470可構造為一五角輪，其中在該五角之每一側476上可安裝一探針卡(例如探針卡100、300)。該托架係一框架上之一總成，該總成移動固持器以便使安裝於其上之一探針卡接觸一受測試器件(例如半導體晶圓)與一電路板440(或例如40)兩者。該托架(舉例而言)使固持器470上下移動以使一探針卡與電路板440接觸。該托架亦可使固持器470旋轉以便自固持器470(例如，如所示之五角)之一側移動至固持器470之另一側，此允許使用固持器470上之一不同探針卡、允許安裝另一探針卡及/或允許替換/移除固持器任何側上之一探針卡。
系統400可包含電路板440、固持器470及包含一框架結構及轉位組件之托架總成，下文進一步闡述其細節。
在一項實施例中，該框架包含諸如藉由一導線通道419連接至一下部板411之一頂部板401，該導線通道可用作用於沿著導線凹槽420延伸之導線之一導線導引器。一托架中間框架412在頂部板401及下部板411之間且使用延伸穿過固持器470之一開口478之一軸件480連接至固持器470，該軸件亦允許該托架上之固持器之旋轉(見例如圖23)。托架中間框架412與頂部板401連接且允許藉由氣動控制之使用來相對於頂部板401上下移動。舉例而言特定參考圖24，一氣升缸408經展示為連接至托架中間框架412且用於使框架412相對於一受測試器件及電路板440上下移動。氣升缸408可連接至一空氣源。該托架可經彈簧負載且可包含(舉例而言)圍繞用以導引框架412之一上升導引軸襯414及一上升導引軸件416之一壓緊彈簧405。壓緊彈簧405可對探針卡提供一向下力，同時氣缸408可幫助將該托架固定在適當位置。氣動上升 可消除或至少避免進行量測處附近之電雜訊。在某些實施例中，可採用一上升停止器415來限制框架412沿上下方向之移動。
進一步參考固持器470，固持器470之每一側476可包含上文所述之球形架座328，使得可將一探針卡(例如探針卡100、300)上之一插座安裝至固持器470上。如圖22及圖23中所示，舉例而言，一探針卡300經安裝且位於探測位置中。作為一實例，球形架座328可藉由一螺絲連接至固持器470且探針卡之插座(例如325)可與球形架座328搭扣配合。
參考轉位組件，系統400可採用(舉例而言)一轉位滑動件及轉位驅動構造以移動固持器470，其中轉位滑動件406自一個位置移動至另一位置以嚙合固持器470且使其圍繞軸件480旋轉。見例如圖25及圖26。轉位滑動件406可藉由轉位驅動器404驅動，該轉位驅動器可諸如藉由一轉位氣缸417以氣動方式啟動且連接至一空氣源。在一項實施例中，固持器470在其上具有轉位驅動接針418，該轉位驅動接針可藉由連接至轉位滑動件406之一鉤或掣子422嚙合。舉例而言，固持器470可經旋轉以自該探測位置將一探針卡(例如探針卡300)切換出且亦允許自固持器470之任一側之探針卡之替換/移除。該托架使固持器470向上移動以允許轉位驅動器404嚙合轉位滑動件406，諸如藉由轉位驅動器404及轉位滑動件406之一凸出部與凹部嚙合。可然後移動轉位驅動器404以賦予轉位滑動件上之移動。舉例而言，如圖26中所示，轉位滑動件406可移動至左邊使得掣子422可嚙合固持器470上之轉位驅動接針418中之一者且使固持器470旋轉。在某些實施例中，轉位滑動件406可連接至一轉位復原彈簧413以允許當轉位驅動器404自轉位滑動件406解嚙合時轉位滑動件406移動回至未轉位位置(舉例而言，回至右邊)。參考掣子422，掣子422可圍繞一樞軸425移動且連接至一復原彈簧423，該復原彈簧允許掣子422樞轉或以其他方式移動至 一未轉位位置以便不嚙合轉位驅動接針418中之一者。
系統400亦可包含一對接部分，諸如例如對接塊402及具有密封(例如O形環密封)之埠。對接塊402提供系統400(舉例而言)與測試/量測設備之一氣動/壓力及電介接。在所示實施例中，對接塊402在頂部板401之頂部上且可具有一空隙或凹入區域以允許對接設備(諸如桿或其他夾具結構)之空隙。可在各側上夾緊對接塊402使得可進行壓力及電連接。O形環403允許對欲進入至系統(舉例而言，氣升缸408及轉位驅動404之氣缸417)中之空氣之密封。諸如當一夾具嚙合或夾緊對接塊402時，對接設備將經加壓之空氣遞送至該等氣缸且亦可具有用以電接觸對接塊402之電觸點。該電連接可用於(舉例而言)讀取ID電阻器。
在某些實施例中，可採用進一步對準結構以幫助將探針卡置至探測位置中。舉例而言，如(舉例而言)圖23及圖27中所示之一額外板421可安置於電路板440與下部板411之間。當將板421定位至電路板440及待測試器件上時其可係稍微撓性以允許與探針卡配合。在某些實施例中，板421可包含可係稍微撓性之一掣子凸塊427且允許(舉例而言)探針卡300之凹口結構312在正確位置中對準及嚙合。圖27展示將托架及框架結構之許多者移除以使得板421可見之系統400之一俯視平面圖。
應瞭解，電路板440上之系統400亦可併入有識別能力及電阻量測，例如以如上文相對於電路板40及探針裝置100及10所闡述之相同或類似之方法使用識別電阻器。在一項實施例中，可使用電阻器452。電路板440上之識別電阻器可允許作出(舉例而言)關於是否正使用正確電路板之一判定。如同探針卡上之電阻器，應瞭解，標準測試設備可用於讀取電路板440上之電阻器。在某些實施例中，電路板440可類似於上文電路板40包含用於溫度回饋之跡線。此等跡線可用於併 入有一溫度電阻器/回饋能力。
圖28係一裝載工具500之一項實施例。裝載工具500可對自一固持器(例如固持器470)裝載及移除一探針卡(例如100、300)有用，且可避免與探針卡上之探針尖端接觸且避免微粒進入至探針陣列中之風險。裝載工具500包含一致動器502(諸如一按鈕)，且包含一探針卡嚙合端部。該探針卡嚙合端部具有一內桿504、凹口506及一嚙合部件508(諸如一滾珠)。裝載工具具有可係一手柄510之一主體。在一項實施例中，當按鈕或致動器502向上時桿504向上，其可使該滾珠旋轉至槽(例如探針卡300之槽304b)中，因此保持探針卡以使其可裝載至一固持器上或自一固持器(例如固持器470)移除。當按鈕或致動器502被向下推動時桿504向下推動，其使該滾珠自槽(例如探針卡300之槽304b)旋轉出以使探針卡脫離。因此，藉由啟動致動器502，例如向下推動按鈕或推動按鈕以釋放其，裝載工具500可解嚙合/嚙合探針卡。在某些實施例中，當推動按鈕來移動嚙合部件508時探針卡嚙合端部可旋轉。
圖29係用於一測試系統之封裝600之一項實施例之一透視圖。在某些實施例中，封裝600係塑膠的且具有呈一Tupperware類容器形式之一罩602及基底604。封裝600可經組態以容納(舉例而言)測試系統400(包含(舉例而言)電路板(例如40)及托架、固持器及托底盤架)作為一單個單元，且可作為多個單元裝運。
圖15及圖16係多個探針裝置之平移轉位200之一項實施例之透視圖。如上文所述，一固持器可經組態以在探針卡之間平移。圖15展示此平移轉位之一項實施例。不同於一旋轉轉位器(諸如固持器70)，圖15展示用於互換探針卡之一電路板440。舉例而言，可採用探針裝置100作為此一平移轉位實施方案中之探針卡。展示四個可互換之探針卡100，但應瞭解，可採用多於或少於四個探針卡。
在一項實施例中，電路板440之中心中之探針卡100可經選擇、移動且然後落入至探測位置中。在一項實施例中，一致動器或其他可移動組件可選擇一探針卡100，且然後使其移動並落入至探測位置中。同樣，可將探測位置中之一探針卡100抬升並移出該探測位置且(舉例而言)用一不同探針卡替換其。圖16展示用於移動探針卡100之一推移器或致動器結構之一實例。在一項實施例中，此一結構可經組態為(舉例而言)可根據需要選擇一探針卡100並使其移入及移出該探測位置且以替換一探針卡100之一臂210。
應瞭解，自一探針切換至另一探針可組態為一自動化過程，其中視需要採用適當控制、處理及機械硬體以操縱該固持器。亦應瞭解，可採用該固持器之氣動操作以便消除或至少減少對該探針卡之操作之電干擾。
圖30至圖34展示多個探針裝置之平移轉位之另一實施例。如上文所述，一固持器可經組態以在探針卡之間平移。圖30至圖32展示此平移轉位之一項實施例。不同於一旋轉轉位器，圖30至圖32展示一平移轉位器800，其中托架結構經構造為具有用於在一中心固定板804內互換探針卡之多位置板802。多位置板802具有帶有用於欲配置於其中之一探針卡700之槽806之位置。中心板804具有一探針位置808，在該探針位置處可定位該等探針700中之一者。中心板804具有可與槽806連通(見箭頭)以允許(舉例而言)一探針卡700朝向且向下滑動至中心板804之探針位置808中之一入口。在某些實施例中，多位置板802可相對於中心板804旋轉(或反之亦然)以允許該等槽之任何一者同時與至中心板804之探針位置808之入口之對準。應瞭解，中心板804及多位置板802之任一者可相對於另一者係靜止的，或兩者皆可旋轉以連通槽806與至探針位置808中之入口。應瞭解，可採用適合機械結構以根據需要嚙合探針卡700以使其沿著槽806滑動至探針位置808中或自探 針位置808滑動出。
圖33及圖34展示一探針卡之另一實施例之一個別探針卡700。如同早期所述之探針卡，探針卡700具有由一底盤724固持在一起之一導線導引器702及一探針塊704。探針卡700亦可(諸如在底盤724上)具有一保持器結構706以允許其他測試組件(諸如一適合固持器)嚙合探針卡700且根據需要將其定位。在某些實施例中，保持器706可係在底盤724之環形表面上之一扭轉鎖定特徵，該保持器可由一經適合結構化之固持器嚙合。應瞭解，此組態僅係示例性的。
應瞭解，自一探針切換至另一探針可組態為一自動化過程，其中視需要採用適當控制、處理及機械硬體以操縱該固持器。亦應瞭解，可採用該固持器之氣動操作以便消除或至少減少對該探針卡之操作之電干擾。
特定參考目前較佳但係示例性之實施例上文已闡釋本申請案之眾多創新教示，其中將此等創新教示有利地應用於(舉例而言)用於在探測一半導體器件中以一寬操作溫度範圍量測低電流之一探針之特定問題。然而，應理解此等實施例僅係本文中之創新教示之諸多有利使用之實例。一般而言，本申請案之說明書中所作出之陳述不必限制各種所主張之發明中之任一者。此外，某些陳述可適用於某些發明特徵但不適用於其他特徵。一般而言，除非另外指明，單數元件可係複數形式且反之亦然而不失一般性。
在整個說明中已特定闡述以下術語且該等術語不意欲具限制性：
不具限制性之半導體器件
特定而言，本發明適用於探測半導體器件，但本教示之使用並不限於探測半導體器件。其他器件可適用於本發明之教示。因此，儘管本說明書在探測「半導體」器件方面陳述，但此術語應廣義地解釋為包含探測任一適合器件。
不具限制性之低電流
本發明可解決量測低於100fA之電流之問題，但本教示之電流範圍並不限於低於100fA。舉例而言，本發明可適用於在一半導體器件中量測達100fA或以上之電流。因此，儘管本說明書在「低電流」或「量測低於100fA之電流」方面陳述，但此等術語應廣義地解釋為包含可達100fA處或以上之流過一半導體器件之任何電流。在一接地防護控制阻抗組態中，本發明亦解決量測高溫下之高頻率信號之問題。
不具限制性之寬溫度
本發明可解決在一窄或有限操作溫度範圍中量測一半導體器件之電流之問題。本教示並不限制於一特定操作溫度範圍。本申請案允許一測試器在一寬操作溫度範圍內(不僅在一低操作溫度下而亦在一高操作溫度(例如高至300℃及超過300℃之一操作溫度)下)電探測半導體器件。因此，儘管本說明書在「寬溫度範圍」或「在一寬操作溫度範圍中量測電流」方面陳述，但此等術語應廣義地解釋為包含一半導體器件之任何適合操作或測試溫度範圍。
不具限制性之探針
本發明可解決使用一屏蔽探針(舉例而言一共軸屏蔽探針)量測一半導體器件之電流之問題。然而，本發明之教示中任何內容皆不限制本發明之教示之對視情況及/或視需要具有更多或更少層之一探針之應用。本文中之教示優點可係與具有任何數目個層之一探針一起使用。光學或RF信號器件之使用可替換探針以用於信號獲取。
不具限制性之信號觸點/纜線及防護觸點/纜線
本發明可解決使用一共軸或一個三軸信號纜線量測一半導體器件之電流之問題。然而，本文中之教示之任何內容皆不限制本發明之教示對具有更多或更少層之信號纜線之應用。本文中之教示優點可係與具有任何數目個層之一信號纜線一起使用。
不具限制性之金屬
在本文中之整個論述中已提及關於探針及驅動防護之金屬。本發明並未認識到關於何種類型之金屬可用於影響本文之教示之任何限制。熟習此項技術者將認識到任何導電材料可用於實施本發明之教示而不失一般性。
不具限制性之介電質
在本文中之整個論述中已參考術語介電質。本發明並未認識到關於何種類型之介電質可用於影響本文中之教示之任何限制。熟習此項技術者將意識到任何非導電、高耐熱材料可用於實施本發明之教示而不失一般性。
本申請案中所揭示之實施例在所有態樣中皆應視為僅為說明性而非限制性。本發明之範疇由隨附申請專利範圍而非由上述說明指示；且本發明意欲涵蓋屬於申請專利範圍之等效內容之含義及範圍內的所有改變。
400‧‧‧測試系統/系統
401‧‧‧頂部板
402‧‧‧對接塊
403‧‧‧O形環
404‧‧‧轉位驅動器
405‧‧‧壓緊彈簧
406‧‧‧轉位滑動件
408‧‧‧氣升缸/氣缸
411‧‧‧下部板
412‧‧‧中間框架/框架
413‧‧‧轉位復原彈簧
420‧‧‧導線凹槽
440‧‧‧電路板
452‧‧‧電阻器
470‧‧‧固持器結構/固持器

Claims (11)

  1. 一種用於測試一受測試器件之系統，其包括：一電路板，其具有一信號觸點圖案及一防護觸點圖案，該電路板經組態為具有一頂部側、一底部側及穿過該等頂部及底部側之一開口之一板；複數個探針卡，各該複數個探針卡包含一導線導引器、與該導線導引器連接之一探針塊、以及由該導線導引器及探針塊支撐之複數個探針導線，該等探針導線經定位穿過該導線導引器及該探針塊，該等探針導線包含延伸穿過該探針塊之一探針尖端，該等探針尖端形成一陣列以探測一受測試器件，該探針導線包含自該導線導引器曝露之一信號傳輸部分及一防護部分，該等信號傳輸部分及該等防護部分形成一觸點圖案，且藉助該陣列而安置於該複數個探針卡之每一探針卡之一側上；一固持器，其具有多個探針卡站；及一托架，其經組態以將該複數個探針卡定位至該電路板上，並藉操縱該等探針卡站的一位置而透過一氣動操作及一自動控制以自該複數個探針卡之一第一者切換至該複數個探針卡之其他者；其中任一該複數個探針卡的該探針塊可***至該電路板之該開口中以允許該陣列探測該受測試器件，且該探針卡之該觸點圖案可與該電路板上之信號觸點圖案及防護觸點圖案接觸，該探針卡之該觸點圖案與該電路板上之信號觸點圖案及防護觸點圖案的接觸允許使信號穿過該等探針導線及電路板而傳送。
  2. 如請求項1之系統，其中各該複數個探針卡包含一安置於各該複數個探針卡之另一側上的保持器部件，其中該保持器部件包含一插座，其中該插座經組態以接納一球形架座。
  3. 如請求項2之系統，其中該等探針卡站具有一連接器結構以連接至任一該複數個探針卡之該保持器部件及自任一該複數個探針卡之該保持器部件斷開連接，且允許該複數個探針卡接觸該電路板與該受測試器件兩者，其中該固持器包含任一該複數個探針卡可安裝於其上之至少五個位置。
  4. 如請求項3之系統，其中該固持器係具有五個面之一五角輪，該等面中之每一者可用於安裝該複數個探針卡之一探針卡，該五角輪經組態以執行該等探針卡之旋轉轉位。
  5. 如請求項3之系統，其中該固持器經組態以執行該等探針卡之平移轉位。
  6. 如請求項3之系統，其進一步包括用以自該固持器裝載及移除探針卡之一裝載工具。
  7. 如請求項3之系統，其進一步包括用以容納該電路板、固持器及托架作為一單個單元之一封裝。
  8. 如請求項1之系統，其中該托架包含一框架及轉位組件。
  9. 一種探測受測試器件之方法，其包括：使用一托架及一具有多個探針卡站的固持器以將複數個探針卡之一第一者定位至一電路板上及定位至一受測試器件上，該電路板具有一信號觸點圖案及一防護觸點圖案，各該複數個探針卡包含複數個探針導線，該探針導線包含延伸穿過該探針塊之一探針尖端，該等探針尖端形成一陣列以探測該受測試器件，該探針導線包含自該導線導引器曝露之一信號傳輸部分及一防護部分，該等信號傳輸部分及該等防護部分形成一觸點圖案且藉助該陣列而安置於各該複數個探針卡之一第一側上；使用該托架將該複數個探針卡之該第一者對準，以進行該複數個探針卡之該第一者之該觸點圖案與電路板上之該信號觸點圖案 及該防護觸點圖案之對準接觸及以進行該陣列與該受測試器件之接觸；使用該陣列探測該受測試器件；及藉由該複數個探針卡之該第一者與該電路板之接觸及該複數個探針卡之該第一者與該受測試器件之接觸而使信號穿過該陣列傳輸至一測試設備，此允許使信號穿過該等探針導線及電路板而傳送，其中定位該複數個探針卡之該第一者及對齊該複數個探針卡之該第一者之中之一或多者係藉操縱該等探針卡站的一位置而透過一氣動操作及一自動化控制。
  10. 如請求項9之方法，其進一步包括用一替換探針卡替換該複數個探針卡之一者。
  11. 如請求項9之方法，其進一步包括使該托架旋轉以切換至至少四個其他探針卡中之一者。
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