(57)【要約】【課題】電気試験片を試験するための電気試験装置を提供すること。【解決手段】本発明は、電気試験片(2)と接触可能な接触装置(5)を直接接触させるための接触領域(12)を有しかつ支持機構(8)が関連付けられている電気接続機構(7)を備えた、電気試験片(2)、好ましくはウェハ(3)を試験するための電気試験装置(1)に関する。本発明は、ガイド(22)中で半径方向の温度調整遊びだけを許容する、支持機構(8)と接続機構(7)の相互の中心位置合せのための心合せ機構(20)を特徴とする。【選択図】図１
2008197100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気試験片と接触可能な接触装置を直接接触させるための接触領域を有しかつ支持機構が配置された電気接続機構を備えた、電気試験片、好ましくはウェハを試験するための電気試験装置において、温度膨張又は収縮による半径方向の変位に対する調整用の遊びだけを許容する心合せ機構(20)を有し、該心合せ機構(20)は、支持機構(8)と接続機構(7)を相互に中心の位置合せをするためのガイド(22)を有すること特徴とする電気試験装置。
【請求項２】
前記心合せ機構(20)は、接触装置(5)の外側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の試験装置。
【請求項３】
前記心合せ機構(20)は、少なくとも3つ、特に4つ以上の互いに角度をずらして配置されたガイド(22)を有することを特徴とする請求項1または2に記載の試験装置。
【請求項４】
前記ガイド(22)の少なくとも1つは、前記支持機構(8)および/または前記接続機構(7)にある突出部(23)によって形成され、前記突出部(23)を半径方向には遊びを伴い周方向には遊びなしで受け入れる凹部(27)が、前記接続機構(7)および/または前記支持機構(8)に形成されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の試験装置。
【請求項５】
前記突出部(23)は、異形ピン(24)であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の試験装置。
【請求項６】
前記凹部(27)は、貫通孔(28)であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の試験装置。
【請求項７】
前記凹部(27)は、長孔(29)であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の試験装置。
【請求項８】
前記突出部(23)は、その外面(25)に、それぞれ前記試験装置(1)の半径方向に平行に延びる案内手段を有することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の試験装置。
【請求項９】
前記凹部(27)は、それぞれ前記試験装置(1)の半径方向に平行に延びる平行な凹部壁(30)を有することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の試験装置。
【請求項１０】
それぞれの半径方向が、前記試験装置の中心軸に交差する仮想の直線によって与えられ、前記試験装置の中心軸が、前記支持機構(8)および/または前記接続機構(7)の中心点(34)/中心(35)を通って延び、前記直線が、前記中心軸に対して直角に延びることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の試験装置。
【請求項１１】
前記接続機構(7)は、導電板(10)であることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の試験装置。
【請求項１２】
前記接触装置(5)は、ピン状の接触要素(9)を備えた接触ピン構成(61)を有する、接触ヘッド(6)として形成されることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の試験装置。
【請求項１３】
前記接触要素(9)は、長手方向にずれるように置かれた屈曲ワイヤ(15)であることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の試験装置。
【請求項１４】
前記ガイド(22)は、滑りガイドであることを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気試験片と接触可能な接触装置を直接接触させるための接触領域を有し、かつ支持機構が関連付けられている電気接続機構を備えた、電気試験片、好ましくはウェハを試験するための電気試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最初に述べた種類の電気試験装置は、試験片の機能をテストするために、試験片を電気的に接触させる働きをする。電気試験装置は、試験片への電気接続を作り出す。すなわち、電気試験装置は、一方では試験片の電気接続を接触させ、他方では試験システムに接続された電気接点を利用可能にする。試験システムは、機能試験、例えば抵抗測定、電流測定、および電圧測定などを実施するために、電気試験装置を介して試験片に電気信号を供給する。電気試験片としてはしばしば極めて小さな電子構成部品、例えばウェハが使用されるの。従って、接触装置は、極めて小さな寸法を有し、しかも互いに非常に接近して配置された接触要素を有する。ところで、上述の試験システムへの接続を可能にするために、試験ヘッドの接触要素は、接続機構と直接接触している。この接続機構は、試験システムに通じる電気接続ケーブルの接続が可能な限り、より大きな接触間隔への変換を実施する。
【０００３】
試験では様々な室温が存在する可能性があり、好ましくは試験が様々な試験片温度で実施されるので、その機能をある一定の温度範囲内においても試験ができる必要がある。周知の電気試験装置では、熱的条件によって長さが変化するため、接触要素と接続機構の関連する接触領域との間の接触付与が、発生する位置誤差のために、常に完全に保証されるとは限らないという危険がある。これらの位置ずれは使用される材料の温度膨脹率が異なる結果として生ずる。上述した問題を、互いに協働する部材に同じ材料を選択することによらずに解決することができるように、ある一定の材料を使用することが、構造上の理由から必要である。むしろ、上述の長さの変化は、例えば接続機構を歪ませることもあり得る機械的応力を生成する。その結果、接続機構は確実な接触付与のためにやはり必要とされる平面性が失われ、及び／又は接続機構はその中心位置を温度によるずれによって失う。また試験装置の個々の部分の様々な強さの加熱が、位置のずれをもたらす恐れもある。試験片を直接接触させる際に、接触装置の接触要素はそのつど一端で試験片に支持され、他端で電気接続機構の関連する接触領域に支えられる。したがって多数の接触要素がある場合は多数の接触力が、したがって合計すると大きな接触力が接続機構に作用する。部材の許容できない変形なしにこの接触力を受け入れることができるように、支持機構が設けられる。その際、接続機構を支える比較的剛性の高い構成部品(補剛材)が重要である。周知の試験装置では、接続機構と支持機構の膨脹率が異なることによって、形状変化をもたらすことがあり得る機械的応力が発生する。また、温度衝撃およびこれに関連する温度膨脹のために構成部品のずれを生じる場合には、支持機構と接続機構の相互の位置はもはや一義的には確定されない。しかしそれでも電気試験装置の機能にとって、広い温度範囲を超えて先まで、支持機構の中央/中心が接続機構および/または試験装置のさらなる部材の中央/中心に対してずれないことが非常に重要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明は、広い温度範囲内で問題なく機能し、試験片の支障のない電気試験を可能にする、冒頭に述べた種類の試験装置を利用可能にするという課題に基礎を置くものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、本発明によれば、ガイド中で半径方向の温度調整遊びだけを許容する、支持機構と接続機構の相互の中心位置合せのための心合せ機構によって解決される。したがって、本発明による試験装置は、特に垂直試験カードとして形成することができる。本発明による試験装置は、支持機構と接続機構との間に心合せ機構を有する。この心合せ機構は、温度変化によって生じる長さの変化が、対応して形成されたガイドのために、上述の部材のそれぞれの中心からのみ出て、それぞれ半径方向に存在することを保証する。このガイドは特に滑りガイドとして形成することができる。支持機構および接続機構の中心は互いに直径方向に対向して存在し、これらは特に上記の部材の同じ中心垂直軸上にある。したがって本発明によれば確かに、材料が異なるために温度変化によって長さの変化が生じるが、それでも、上述の心合せ機構により、径方向ガイドとあいまって、歪みが生じ及び／又は接触要素の前面がもはや接続機構の関連する接触領域に当らなくなるほど、その合計が大きくなることはないので、確実な機能および確実な接触付与が保証される。
【０００６】
本発明による処置により、特に支持機構の接続機構への固定が、心合せ機構のために、両部材の中心が、強い温度変動の場合でも常に正確に重なり合うように実施される。同時に、アセンブリ内の応力が回避される。
【０００７】
本発明の一変形形態によれば、心合せ機構が接触装置の外側に配置されるようになっている。この構成によって、接触装置の領域を心合せ手段から、したがってガイドから解放しておくことが可能になり、その結果、接続機構および接触装置のそれぞれの中心の周りの領域が、もっぱらピン状の接触要素の受け入れのみに利用可能になり、したがって、様々な試験片に適合するための汎用性が得られる。
【０００８】
心合せ機構が少なくとも3つ、特に4つ以上の互いに角度をずらして配置されたガイドを有すると有利である。これら3つのガイドが互いに120°の角度をなして配置されるか、または3つのガイドの内の第1ガイドが第2ガイドと90°の角度をなし、第2ガイドが第3ガイドと同じく90°の角度をなし、したがって第3ガイドが第1ガイドに対して180°の角度をなすことが好ましい。これによって心合せは一義的に決定され、すなわち接触平面(XY平面)内で、試験装置の中心の位置変位をもたらすことはできない。特に、互いに90°だけ角度をずらして配置された4つのガイドが使用されるようにすることができる。さらに多数のガイドも考えられる。
【０００９】
本発明の一変形形態では、少なくとも1つのガイドが、支持機構および/または接続機構にある突出部中に形成され、この突出部を半径方向には遊びを伴い周方向には遊びなしで受け入れる凹部が、接続機構および/または支持機構に形成されるようになっている。すべてのガイドがこのように形成されることが好ましい。したがって、ガイドにより、突出部が凹部中である方向にのみ変位することが可能になり、この方向は、半径方向であり、したがって試験装置の中心から出て、対応してそれぞれ半径方向外側に向かう。上述の周方向は、半径方向を横切って、試験平面に平行に走り、この方向には遊びの自由はなく、こうして支持機構と接続機構との間の回転移動は不可能になる。試験の際に、試験片を接触させるために、試験平面に垂直に、つまり軸方向に、接触装置と試験片が接近される。
【００１０】
特に、突出部が異形ピンとして形成されるようにすることができる。異形ピンの断面形状は円形であり、あるいは好ましくは円形ではなく、凹部の内壁と協働して径方向の案内を保証するために、円形から逸脱し、例えば長方形または正方形である。
【００１１】
とりわけ凹部は貫通孔として、好ましくは長孔として形成される。
【００１２】
本発明の一変形形態では、突出部がその外面に、それぞれ試験装置の径方向に平行に延びる案内手段を有するようになっている。案内手段としては、特に突出部の平行で平坦な案内面が使用される。
【００１３】
特に凹部は、それぞれ試験装置の径方向に平行に延びる平行な凹部内壁を有することができる。凹部内壁の間に、突出部が遊びなしもしくはほぼ遊びなしで、関連する凹部の内部で径方向にのみ変位できるような形で受け入れられる。それぞれの径方向は、試験装置の中心軸を切る仮想の直線によって与えられることが好ましく、この中心軸、特に中心垂直軸は、支持機構および/または接続機構の中央/中心を通って延び、この仮想の直線は中心軸に対して直角に延びる。
【００１４】
接続機構は、好ましくは導電板として形成することができる。その場合、特に多層導電板が使用され、すなわちこの多層導電板は、その様々な平面内に置かれた導電経路を有する。これらの導電経路は、一方では、接触装置の接触要素、特に接触針と電気的に協働する上述の接触領域に通じ、他方では、例えばケーブル接続を介して上述の試験システムに至る接続に通じる。接触要素として特に、接触ピン構成を形成する接触ピンが使用される。特にばね接触ピンが、あるいは非常に小さな寸法の場合には屈曲ワイヤが使用される。接触要素は接触装置内に長手方向に摺動するように置かれることが好ましい。接触装置は接触ヘッドとして形成されることが好ましい。
【００１５】
図面に、本発明を実施形態の例によって図示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図1に、電気試験片2の電気的直接接触のために用いる電気試験装置1の概略縦断面図を示す。試験装置1は、試験片2を電気試験に付すために、図示されていない電気ケーブル接続によって、やはり図示されていない試験システムに接続されている。試験片2は、特にウェハ3として形成することができ、冷却または加熱することができる支持されたキャリア4上に置かれている。このようにして、試験片を、電気試験の間、例えば-50℃から+200℃までの範囲の様々な温度にさらして、試験片がこの温度範囲において問題なく動作するかどうか試験することが可能になる。
【００１７】
試験装置1は、ウェハ3の対応する電気接続部位を直接接触させるために設けられている。
【００１８】
試験装置1は、接触ヘッド6と接続機構7とを有する。接続機構7は支持機構8に支持されている。接触ヘッド6は、一般に接触装置5と呼ぶことができ、長手方向に移動するように取り付けた複数の接触要素9を備えている。これらの接触要素の一方の端部は、試験片2に対応し、他方の端部は、接続機構7に対応している。接続機構7は、導電経路11を有する多層導電板10として形成されている。導電経路11は、接触ヘッド6とは反対側の端部に接触領域12を有し、接触領域12はワイヤ接続線60を介して接触領域61に接続され、接触領域61は、それぞれの接触要素9に対応している。接触領域61は、特にワイヤ接続線60の前端部によって形成されている。導電経路11は、その半径方向外側にある他方の端部にて電気的接触領域13を有し、電気的接触領域13は上述の図示されていないケーブル接続を介して、図示されていない試験システムに接続可能である。この装置では、接続機構7が変換機構を構成する。即ち、非常に小さな接触領域61(直径が例えば50〜300μm)の間の非常に狭い間隔は、ワイヤ接続線60および導電経路11を介して適切に、接触領域13の間のより大きな間隔に変換される。接触領域13はそれぞれ、図示されていないケーブル接続との間で接触を簡単に作ることのできる大きさを有する。
【００１９】
試験片2を試験する際、試験装置1が試験片2上を移動し、及び/又は、試験片2が試験装置1上を移動する。その結果、接触要素9の一方の端部がウェハ3上に、他方の端部が接触領域61上に配置される。接触要素9は特に屈曲ワイヤ15として形成されている、即ち、軸方向に対して、容易に曲がるように弾力的に形成されているので、問題のない接触が可能である。接触ヘッド6は、間隔を置いて互いに平行な2つのセラミック板16および17を有する。これらのセラミック板16および17は、屈曲ワイヤ15を受け入れるための支承孔18を備えている。両セラミック板16および17は、スペーサ19によって、間隔を置いた互いに平行な配置が実現される。
【００２０】
ワイヤ接続線60は、一部の区間で接続ケーシング14中を延びている。この接続ケーシング14は例えば鋳造ブロックとして形成され、ワイヤ接続線60を固定位置に保持する。接続ケーシング14は、接続機構7の一部である。接続機構7は支持機構8によって支持されているので、機械的に安定している。導電板10ならびに接続ケーシング14も同様である。
【００２１】
本発明によれば、支持機構8と接続機構7の間の、これまで知られている剛性を有する固定的な接続の代わりに、上述の部材間に心合せ機構20が設けられている。この心合せ機構20は、図1および図2によれば、特に図2から明らかなように、周方向(両方向矢印21)に互いに90°の角度だけずらして配置された4つのガイド22によって、特に滑りガイドによって形成されている。図2から、接続機構7の導電板11が円板として形成されていることが認められる。
【００２２】
図1および図2によれば、滑りガイド22はそれぞれ1つの突出部23を有する。突出部23は異形ピン24の形を有する。特に、これらの突出部23は、支持機構8に一体的に形成されている。突出部23の自由端は、軸方向62に沿って延びている。この方向は、接触方向に、つまり試験の際に必要な、接触のための試験装置1と試験片2の間の相対的な移動方向に相当する。異形ピン24は、その外面25(図2)に、互いに向かい合った平行な2つの平坦な案内面26を有する。異形ピン24は長方形の断面形状を有する。その自由端は、接続機構7に、この例示的実施形態では導電板10に形成されている凹部27の内部まで達する。凹部27は貫通孔28として形成することが好ましい。これは長孔の形を有し、したがって長孔29である。凹部27は、互いに平行に延びる2つの凹部壁30を有する。２つの壁は、異形ピン24の案内面26をほぼ遊びなしで受け入れるように、互いに離隔している。長孔29の長手方向の長さは、異形ピン24の対応する寸法よりも長い。したがって支持機構8と接続機構7は、互いに、半径方向を示す両方向矢印31の方向に沿って、相対移動又は変位が可能になる。両方向矢印31の方向を横切る方向の相対移動は、凹部壁30を備えた案内面26のガイドによって妨げられるので不可能である。
【００２３】
図2から、4つの滑りガイド22が、90°の角度で交差する2つの仮想放射状線32および33上に位置するように配置されることは明らかである。放射状線32および33は中心点34で交差する。この中心点34は、中心35、即ち、試験装置1の中央をなし、したがって接続機構7の中心および支持機構8の中心をなす。中心35の周りには、接触装置5に属する屈曲ワイヤ15が配置されている。4つの滑りガイド22は接触装置5の半径方向外側に位置し、長孔29の長手方向長さは、それぞれ放射状線32および33上にて同心になるように向いている。長孔29の長孔位置合せに対応して、個々の異形ピン24の案内面26が形成される。
【００２４】
それにもかかわらず、部材支持機構8と接続機構7は、温度衝撃によって生じる材料膨脹もしくは材料収縮の際に、心合せ機構20によって、中心35の領域で互いに固定され、相対移動は放射状線32および33の方向にしか行えないことは明らかである。これによって、使用される部材の材料の温度膨脹率が異なることによって、上述の長さの変化が起きても、大きな変位が出現することはない。従って、反りが生じることはなく、及び／又は、接続ケーシング14に関連付けられた屈曲ワイヤ15の前端が接触領域61に当接しなくなることはない。したがって、心合せ機構20に基づく心合せは大きな変位を回避する。というのは、出現する長さの変化は、中心から始まり、したがって中心に対して、即ち、半径方向から見て、対称だからである。そのため、半径方向外側にある屈曲ワイヤ15を、対応する接触領域61の中央に配置したとき、直径方向に対向して置かれた半径方向外側の屈曲ワイヤは、合計された長手方向の膨脹もしくは長手方向の収縮のために変位する。しかしながら、この変位は、本発明を使用しない場合に生じ得る変位の半分の大きさにしかならないから、接触不良を生じさせることはない。本発明による心合せ機構20により、対応する部材における材料応力が回避される。
【００２５】
この例示的実施形態では、支持機構8は十字形に形成されている。しかしながら、別の図示されていない例示的実施形態によれば、支持機構8を環状にまたはスポーク付きホイールとして形成されるようにすることもできる。
【００２６】
本発明に基づいて、接続機構7への支持機構8の固定は、既に述べたように、両部材の各中心が強い温度変動の場合でも常に互いに正確に位置するように実施され、その結果、接触の確実性が得られ、既に述べたアセンブリの機械的応力が回避される。
【００２７】
さらなる図示されていない例示的実施形態によれば、運動上逆の構成にすることもできる。すなわち凹部27を、接続機構7中ではなく、支持機構8中に設ける。その場合、突出部23は、接続機構7に配置されたピンとして形成される。
【００２８】
さらに、すべての例示的実施形態において、滑りガイド22が、接続機構7上に、特に導電板10上に支持機構8の支承面も形成されるように、形成されるように構成することができる。はめ合いを形成する滑りガイド22のこれらの支承面で、下敷きまたは調節機構によって、接続機構7に対する、特に導電板10に対する支持機構8の傾斜を引き起こすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】電気試験装置の概略縦断面図である。
【図２】心合せ機構の滑りガイド領域における、図1の試験装置の概略横断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
1…電気試験装置、  2…電気試験片、  3…ウェハ、  4…キャリア、  5…接触装置、  6…接触ヘッド、  7…接続機構、  8…支持機構、  9…接触要素、  10…多層導電板、  11…導電経路、  12…接触領域、  13…電気的接触領域、  14…接続ケーシング、  15…屈曲ワイヤ、  16…セラミック板、  17…セラミック板、  18…支承孔、  19…スペーサ、  20…心合せ機構、  21…周囲方向(両方向矢印)、  22…ガイド、滑りガイド、  23…突出部、  24…異形ピン、  25…外面、  26…案内面、  27…凹部、  28…貫通孔、  29…長孔、  30…凹部壁、  31…半径方向(両方向矢印)、  32…放射状線、  33…放射状線、  34…中心点、  35…中心、  60…ワイヤ接続線、  61…接触領域、  62…軸方向
【図１】
2008197100.tif 000003
【図２】
2008197100.tif 000004