具有平面性调整机构的探针接触系统技术方案

一种探针接触系统的平面性调整机构，包括：接触基片，其表面上有大量的接触器；探针板，在接触器和测试头之间建立电信连接；导电弹性体，位于接触基片和探针板之间；连接件，在三个位置上连接接触基体和探针板，并可通过调节连接件来改变接触基片与探针板的间隙；间隙传感器，用于测量接触基片与半导体晶片的间隙；以及旋转调节机构，通过调节连接件，使接触基体和每一个位置的半导体晶片之间的间隙相等。这种机构简单并且低廉。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体测试系统，该系统具有大量的接触器，用于与一种被测半导体器件建立电连接，更具体地说，本专利技术涉及一种探针接触系统，它具有一种平面性(planarity)调整机构，用于调整接触器的触点与接触目标比如被测半导体晶片的接触垫之间的间隙。在检测高密度和高速电子器件，比如大规模集成电路和超大规模集成电路时，必须使用一种装配在一块探针板上的高性能接触结构件。该接触结构件基本上由一种具有许多接触器或者探针元件的接触基片组成。接触基片安装在一块探针板上，用于检测大规模集成电路和超大规模集成电路芯片、半导体晶片、以及半导体晶片和小片的老化(burn-in)，并且对封装半导体器件和印刷电路板等进行检测和老化试验。在被测半导体器件为半导体晶片形式的情况下，一种半导体测试系统，比如一个集成电路测试仪，通常连接到一种基片处理器，比如一个自动晶片检测器，以自动测试该半导体晶片。附图说明图1中给出了一个这样的实例，图中的半导体测试系统有一个测试头100，该测试头通常放在一个独立的箱子中，并通过一捆电缆110连接到所述的测试系统。通过由马达510驱动的控制器500，使测试头100和一个基片处理器400机械地和电气地连接在一起。被测半导体晶片通过这个基片处理器400被自动装配到该测试头的测试位置。在测试头100上，将半导体测试系统产生的测试信号提供给被测半导体晶片。该被测半导体晶片(在半导体晶片上的集成电路)产生的输出信号被传送到半导体测试系统。在该半导体测试系统中，把输出信号与要求的数据相比较来确定该半导体晶片上的集成电路的功能是否正常。在图1中，测试头100和基片处理器400通过一个接口部件140连接，该接口部件140由一块功能板120(如图2所示)、同轴电缆、弹簧针(pogo-pins)和连接器组成，功能板120是一块印刷电路板，它只与测试头的电子管脚(electrical footprint)进行电路连接。在图2中，测试头100含有大量的印刷电路板150，其数量与半导体测试系统的测试通道(测试针)数量相对应。每一印刷电路板150都有一个连接口160来匹配功能板120的相应接触接点121。一个“蛙式连接”环130被安装在功能板120上来精确地确定相对于基片处理器400的接触位置。这个蛙式连接环130具有大量的插针141，例如ZIF连接口或者弹簧针，这些插针141通过同轴电缆124连接到接触接点121。如图2所示，测试头100被放置在基片处理器400上，并通过接口部件140与这个基片处理器进行机械和电气连接。在基片处理器400中，一种被测半导体晶片300被安装在一夹盘180上。在此例中，一探针板170装配在该被测半导体晶片300上方，这块探针板170具有大量的探针接触器190(比如悬臂或者针)与接触目标(比如被测半导体晶片300上集成电路的电路接头或者接触垫)进行接触。探针板170的电接点或者接触座(接触垫)与装配在蛙式连接环130上的插针141进行电连接。插针141还被同轴电缆124连接到功能板120的接触接点121上，并且每一个接触接点121都连接着测试头100的印刷电路板150。此外，印刷电路板150通过电缆110连接到半导体测试系统，电缆110具有，例如，数百根内部电缆。在这种配置下，探针接触器190接触装在夹盘180上的半导体晶片300(接触目标)的表面，并在半导体晶片300上加一个测试信号，然后接收来自晶片300的结果输出信号。将被测半导体晶片300产生的结果输出信号与半导体测试系统产生的要求数据相比较来确定该半导体晶片300上的集成电路是否工作正常。在这类半导体晶片测试中必须使用大量的接触器，比如从数百到数千。在这种配置下，有必要把接触器的端头调整到同一平面内，从而使所有的接触器大体上在同一时间和相同的压力下接触到接触目标。如果没有实现调整到同一平面的操作，当某一接触器与相应的接触目标建立了电连接，而其它接触器没与接触目标建立电连接的时候，就不可能精确地测试该半导体晶片。为了完全地把所有的接触器连接到接触目标，半导体晶片必须被进一步压在探针板上。这可能对受到来自接触器过量压力的半导体芯片造成物理破坏。美国专利5,861,759揭示了一种自动的探针板平面化系统，为了调整由探针板的多个接触点确定的第一个平面和相对的由安装在探测器上的半导体晶片的上表面所确定的第二个平面。用一台摄像机来测量在探针板上的相应于晶片平面的至少三个被选中的接触点的高度。基于该测量值，第一个平面相对于第二平面的位置便被计算出来了。利用所述的信息以及探测器和测试器的外形尺寸，就可求出两个高度可变点的必需的高度差，这样就相对于第二个平面来调整第一个平面。这项传统技术需要一台摄像机用于观测接触点的高度，从而导致了整个系统费用的增加和可靠性的降低。美国专利5,974,662揭示了一种将探针板装置的探针元件端头调整到同一平面内的方法。该探针元件被直接安装在空间转换器(接触基片)上。它如此地安排，以致于空间转换器的取向以及探针元件的取向可以调整，而不改变探针板的取向。在这种方法中，一导电的电金属板(虚拟晶片)被用来代替目标半导体晶片作为一参考平面。还以如下方式装配了一条电缆和一台计算机，即计算机显示器比如用白色和黑色小点显示每一个探针触点相对于该金属板的导电路径是否建立。基于显示器上的可视图像，可通过转动差动螺丝来调节探针端头的平面性，从而使所有的探针端头大体上同时接触金属板。因为这项传统技术利用一导电的金属板为所有的探针元件建立导电路径，这就需要一额外的时间来安装金属板和用目标半导体晶片替换该金属板。此外，由于这种方法需要一台计算机和一显示器来显示探针元件的接触或者非接触状态，毫无疑问增加了整个系统的费用。既然如此，在该领域中，就需要在探针接触系统中引入一种更简单、更经济的方法来依照半导体晶片的表面而调节接触器的平面性。因此，本专利技术的目的是提供一种具有平面性调整机构的探针接触系统，用于调整接触器的端头与被测半导体晶片的表面之间的间隙。本专利技术的另一个目的是提供一种具有平面性调节机构和安装在探针板上的接触结构件的探针接触系统，其中，接触结构件形成在接触基片上，而接触基片上安装有大量的接触器。本专利技术的又一目的是提供一种具有平面性调节机构的探针接触系统，用于调整接触基片和被测半导体晶片之间的间隙，从而使接触基片上的所有接触器同时接触半导体晶片的表面。本专利技术的再一目的是提供一种具有平面性调节机构的探针接触系统，用于调整接触基片和被测半导体晶片之间的间隙，从而在与半导体晶片连接时，作用于半导体晶片表面的压力相同。在本专利技术中，用于与接触目标建立电连接的探针接触系统的平面性调整机构包括具有安装在其表面上的大量接触器的接触基片；用于在该接触器和半导体测试系统的测试头之间建立电连接的探针板；装配在接触基片和探针板之间的导电的弹性体；用于在三个位置上连接接触基片和在接触基片上的探针板的连接元件，其中每一连接元件都是可旋转的，这样可以改变接触基片和探针板之间的间隙；用于测量接触基片的三种位置的每一位置附近的参考板(目标基片)或半导体晶片与接触基片之间的间隙的间隙传感器；以及一个用于转动这个连接元件从而使接触基片与三个位置的每一位置上的半导体晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探针接触系统的平面性调整机构，用于与接触目标建立电连接，包括：接触基片，其表面上装有大量的接触器；探针板，用于在接触器和半导体测试系统的测试头之间建立电连接；装在接触基片和探针板之间的导电弹性体；连接件，用于在三个位置上 连接接触基片和接触基片上的探针板，连接件是可调的，以便调节接触基片和探针板之间的间隙；间隙传感器，用于测量接触基片和半导体晶片或参考板（目标基片）之间的间隙，半导体晶片或参考板（目标基片）位于接触基片的三个位置的每一个位置附近；以及 旋转调整机构，用来调整连接件，以致于接触基片和三个位置中每一个位置的接触目标之间的间隙相等。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：西奥多A库利，罗伯特爱德华阿尔达斯，
申请(专利权)人：株式会社鼎新，
类型：发明
国别省市：JP[日本]