(57)【要約】移動電話およびページャなどのワイヤレス通信装置は一般的に多層電子組立体を含む。これらの多層組立体の従来の試験は遅くかつ不経済であるばかりでなく、時には正常な回路動作を妨害するおそれのある余分の接地接点を組立体に含める必要がある。したがって、本願発明者らは、これらの電子組立体を試験するための独自の試験プローブならびに関連システムおよび方法を考案した。１つの独自のプローブ構造は、電子組立体の信号ポートトレース（６１１）に接触するための少なくとも１つの信号接点面（１２２）、および電子組立体の接地パッド（６１４）に接触するための少なくとも１つの実質的により大きい接地接点面（１６６．２）を含む。別の場合、接地プローブ（１６０）は、接触面（１６６．２）および信号ポートトレース（６１１）の一部分の上に張り出すための非接触面（１６６．１）を有し、それによって所望の特性インピーダンスを確立する。これらおよびその他の提示したプローブ構造は、電子組立体のより高速かつ費用効果的な試験を促進する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つまたはそれ以上の接点領域を有する高周波装置用の試験プローブであって、
前記装置の前記接点領域の１つに接触するための接触表面積を有する少なくとも１つの信号プローブチップと、
前記電子回路の前記接点領域の別の１つの接触するために、前記１つの信号プローブチップの前記接触表面積より実質的に大きい表面積を持つ接地接点面を有する接地プローブと、を備えた試験プローブ。
【請求項２】
前記接地接点面の接触表面積が前記１つの信号プローブチップの前記接触表面積より少なくとも１０倍大きい請求項１に記載の試験プローブ。
【請求項３】
前記接地接点面が２つまたはそれ以上の非連続接点領域を備えている、請求項２に記載の試験プローブ。
【請求項４】
前記接地接点面が連続接点面から成る、請求項２に記載の試験プローブ。
【請求項５】
前記接地プローブが、前記接地プローブの前記接点面に実質的に平行でありかつ前記接点面から間隔をおいて配置されて、前記接地プローブの前記接点面が前記装置の前記接点領域の前記他の１つと接触したときに公称特性インピーダンスを画定する、非接触面を有する、請求項１に記載の試験プローブ。
【請求項６】
前記信号プローブチップに結合された同軸コネクタをさらに備えている、請求項１に記載の試験プローブ。
【請求項７】
前記装置がＤＣバイアス入力を受け取るために少なくとも１つのＤＣ接点領域を含み、試験ヘッドがさらに、前記１つのＤＣ接点領域に接触しかつＤＣバイアス信号を提供するために少なくとも１つのＤＣバイアスチップを備えている、請求項１に記載の試験プローブ。
【請求項８】
前記接地プローブが着脱自在であり、別の接地プローブと交換することが可能である、請求項１に記載の試験プローブ。
【請求項９】
前記１つの信号プローブチップが作業面に非直角の角度を画定するチップ軸線を有する、請求項１に記載の試験プローブ。
【請求項１０】
２つまたはそれ以上のマイクロ波装置を試験するための試験システムであって、各装置が少なくとも１つの信号ポートと、少なくとも１つの接地パッドと、少なくとも１つのＤＣ入力−出力パッドと、を有しており、前記試験システムは、
前記２つまたはそれ以上のマイクロ波装置を支持するための作業面と、
試験ヘッドと、を含んでおり、当該試験ヘッドは、
前記マイクロ波装置の第１の装置の前記１つの信号ポートと接触するための接点表面積を有する少なくとも１つの信号プローブチップと、
前記マイクロ波装置の前記第１の装置の前記１つの接地パッドに接触するために、前記１つの信号プローブチップの接触表面積より実質的に大きい接触表面積を持つ接地接点面を有する第１接地プローブと、を備えており、
前記試験システムは、前記試験ヘッドを順次移動して前記作業面上の前記マイクロ装置の各々と整列させ、前記信号プローブチップを各マイクロ波装置の前記１つの信号ポートと接触させ、かつ前記第１接地プローブの前記接点面を各マイクロ波装置の前記１つの接地パッドと接触させるためのプログラマブル手段をさらに備えている試験システム。
【請求項１１】
試験ヘッドが、前記マイクロ波装置の前記第１の装置の前記１つのＤＣ入力−出力パッドに接触するための少なくとも１つのＤＣプローブチップをさらに備えており、前記試験システムが前記１つのＤＣプローブチャープに結合されたＤＣバイアス回路をさらに備えている、請求項１０に記載の試験システム。
【請求項１２】
前記第１接地プローブが着脱自在であり、第１接地プローブのそれとは異なる第２接触表面積を持つ第２接地接点面を有する第２接地プローブと交換することが可能である、請求項１０に記載の試験システム。
【請求項１３】
前記１つの信号プローブチップが作業面と非直角な角度を画定するチップ軸線を有する、請求項１０に記載の試験システム。
【請求項１４】
第１および第２信号プローブチップと、
前記第１および第２プローブチップの間の単一接地構造と、を備えている試験プローブ。
【請求項１５】
前記第１および第２信号プローブチップがそれぞれ第１および第２接触面積を有し、
前記接地構造が前記第１および第２接触面積の少なくとも一方より大きい接地接点面積を含む、請求項１４に記載の試験プローブ。
【請求項１６】
前記接地構造が接地接点面および前記接地接点面と実質的に平行でありかつ前記接点面から偏位した非接触面を含む請求項１４に記載の試験プローブ。
【請求項１７】
マイクロ波または高周波装置を試験する方法であって、各装置は少なくとも１つの信号ポートと少なくとも１つの接地パッドと少なくとも１つのＤＣ入力−出力パッドとを有しており、前記方法は、
接触表面積を有する少なくとも１つの信号プローブチップ、及び前記１つの信号プローブチップの前記接触表面積より実質的に大きい接地接触表面積を持つ第１接地接点面を有する第１接地プローブを備えた試験ヘッドを提供するステップと、
前記信号プローブチップと前記装置のうちの第１の装置の前記１つの信号ポートとの接触、および前記第１接地接点面と前記装置のうちの前記第１の装置の前記１つの接地パッドとの接触を確立するステップと、を含む方法。
【請求項１８】
前記信号プローブチップと前記装置のうちの前記第１の装置の前記１つの信号ポートとの接触を確立した後、前記信号プローブチップを通して伝わる電気信号を測定または分析するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記装置のうちの前記第１の装置が電気信号の測定または分析に基づいて合格か不合格かを決定するステップと、
前記信号プローブチップを移動して前記装置のうちの第２の装置の前記１つの信号ポートと接触させ、かつ前記第１接地プローブの接触面を前記装置のうちの第２の装置の前記１つの接地パッドに接触させるステップと、
前記信号プローブチップと前記装置のうちの前記第２の装置の前記１つの信号ポートとの接触を確立した後、前記信号プローブチップを通して伝わる電気信号を測定または分析するステップと、
前記装置のうちの前記第２の装置が電気信号の測定または分析に基づいて合格か不合格かを決定するステップと、を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
高周波電子組立体および回路基板を備えた装置を製造する方法であって、
接触表面積を有する少なくとも１つの信号プローブチップと、前記１つの信号プローブチップの前記接触表面積より実質的に大きい接地接触表面積を持つ接地接点面を有する第１接地プローブとを備えた試験ヘッドを提供するステップと、
前記試験ヘッドを使用して前記高周波電子組立体を試験するステップと、
前記高周波電子組立体を試験した後でそれを回路基板に実装するステップと、を含む方法。
【請求項２１】
前記高周波電子組立体を試験するステップが１０ギガヘルツより高い公称周波数を有する信号を前記組立体に印加するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記高周波電子組立体を試験するステップが２０ギガヘルツより高い公称周波数を有する信号を前記組立体に印加するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記高周波電子組立体を実装するステップが前記回路基板に前記組立体を表面実装するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記回路基板が非隣接接地を欠いた１つまたはそれ以上の信号ポートを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも第１および第２導電性領域を有する高周波電子組立体を備えた装置を製造する方法であって、
第１および第２試験ヘッド接点を有する試験ヘッドを提供するステップと、
前記第１試験ヘッド接点と前記第１導電性領域との間、および前記第２試験ヘッド接点と前記第２導電性領域との間の電気的導通を確立するステップと、
前記第１試験ヘッド接点と前記第１ヘッド導電性領域との間の電気的導通を感知するステップと、
前記第１試験ヘッド接点と第２導電性領域との間の電気的導通の感知に応答して、前記第２試験ヘッド接点を通して前記電子組立体に試験信号を自動的に導入するステップと、を含む方法。
【請求項２６】
前記第１試験ヘッド接点と前記第１導電性領域との間の電気的導通を確立するステップが前記第１試験ヘッド接点と前記第１導電性領域との間にＤＣ電流を確立するステップを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第２試験ヘッド接点を通して前記電子組立体に試験信号を自動的に導入するステップが１ギガヘルツより高い周波数を有する信号を導入するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第２試験ヘッド接点を通して前記電子組立体に試験信号を自動的に導入するステップが、前記第１試験ヘッド接点と前記第１ヘッド導電性領域との間の電気的導通を感知した後予め定められた時間だけ試験信号を導入するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
第１および第２信号ポートならびに前記信号ポート間の接地パッドを有する表面実装パッケージについて、少なくとも前記第１信号ポートとの予め定められた公称特性インピーダンスの電気的結合を確立する方法であって、
前記第１信号ポートを第１電気導体に接触させるステップと、
前記信号ポートの主表面上に張り出し、かつ前記主表面と実質的に平行である表面を有する接地プローブに前記接地パッドを接触させるステップと、を含む方法。
【請求項３０】
前記信号ポートの前記主表面の上に張り出す前記接地プローブの前記表面が前記接地パッドの表面および前記信号ポートの前記主表面に対し直角の電界を形成する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
第１電子組立体のそれぞれの導電性部分に接触するための第１および第２導電性プローブを有する試験ヘッドを提供し、かつ第１公称特性インピーダンスを確立するステップと、
前記第１および第２導電性プローブの少なくとも一方を変更して、前記試験ヘッドが前記第１公称特性インピーダンスとは異なる第２公称特性インピーダンスを確立し、あるいは第２電子組立体における異なる構成の導電性部分に前記第１公称特性インピーダンスを確立することを可能にするステップと、を含む方法。
【請求項３２】
前記第１導電性プローブの少なくとも一方を変更するステップが前記第１導電性プローブを異なる導電性プローブに交換するステップを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１導電性プローブが接地プローブである、請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願】
本願は、２０００年７月２８日に出願した米国仮出願第６０／２２１５５０号および２０００年１１月２９日に出願した米国特許出願第０９／７２５，６４６号の継続出願である。これらの出願は、本願の一部を構成するものである。
【０００２】
【技術分野】
本発明は、高周波装置用の試験装置および方法、特にワイヤレス通信装置用のテストプローブに関する。
【０００３】
【背景技術】
移動電話およびページャなどのワイヤレス通信装置の人気の高まりは、連邦政府がこれらの装置に割り当てる制限された範囲の放送周波数にかなりの需要をもたらした。それに応えて、連邦政府はこの範囲を拡張してより高い周波数を含むようにした。例えば、これらの装置のための範囲は、今では２７〜３２ギガヘルツの範囲の周波数を含む（１ギガヘルツは毎秒１０万回のサイクル数または振動数である）。
【０００４】
次に、通信装置のメーカは今ではこれらの高い周波数で機能する装置を提供しており、あるいは提供しようとしている。多くのこれらの装置の心臓部には多層電子組立体があり、それは集積回路チップ、チップキャリヤ、および主回路基板を含む。該チップはより大きく、かつ、より頑強なチップキャリヤの片面上にはんだ付けされる。チップキャリヤの反対側の面は主回路基板にはんだ付けされ、チップキャリヤはチップと主回路基板との間に挟まれる。マザーボードとして知られる主回路基板は、チップキャリヤの内部および表面上の導体を通してチップと電気的に連絡する回路機構を含む。
【０００５】
これらの多層電子組立体を作成する際の１つの重要な側面は、それらの電気的能力を試験することである。従来の試験手順は、該チップおよびチップキャリヤをそれに取り付けた状態で各マザーボードを試験する。一般的に手動で行なわれる本試験は、マザーボードの入力に試験信号を加えるためだけでなく、その出力における出力信号を測定するためにも試験プローブを使用することを必要とする。テストプローブの出力に結合されたネットワーク分析器は、出力信号が容認できるかそれとも容認できないかを示す。容認できない組立体は、チップ、チップキャリヤ、またはマザーボードを再使用のために回収することの困難さのため、一般的に廃棄される。
【０００６】
高周波電子組立体の試験に適しているとみなされる１つの従来型の試験プローブが、接地−信号−接地（ＧＳＧ）単一または二重信号ポートプローブである。本プローブ型は各信号プローブチップを２つの接地プローブチップ間に配置し、それらは試験中に信号プローブチップを電気的に遮蔽する。接地および信号チップの端、すなわち、試験中の装置に接触する端は構造が実質的に同一であり、各々尖鋭な端を有し、試験中の装置の導電性部分におけるその正確な配置を容易にする。この型のプローブの一例がＧＧＢインダストリーズからのＰＩＣＯＰＲＯＢＥブランドの試験プローブである（ＰＩＣＯＰＲＯＢＥはＧＧＢインダストリーズの商標と思われる）。別の例が米国特許第５，５６５，７８８号に示されている。
【０００７】
本発明が従来の試験プローブおよび試験方法の高周波の適用に対して認識した少なくとも２つの問題がある。第１の問題は、適切なプローブの動作には、マザーボードなど試験中の装置が試験する各々の単一ポートの隣に、少なくとも２つの接地パッドまたは接点を含む必要があることである。該接地接点は信号プローブチップの両側の接地プローブチップと係合して、試験中にプローブを電気的干渉から遮蔽する。しかし、より高い周波数では、これらの隣接接地パッドは、該装置の正常な動作をだめにする寄生共鳴を発生させることがある。
【０００８】
第２の問題は、従来の試験方法が完成したマザーボード組立体だけを、すなわちチップおよびチップキャリヤを取り付けたマザーボードを試験することである。チップキャリヤをマザーボードから分離することの困難さのため、欠陥マザーボード組立体は廃棄物として廃棄され、製造コストを増大させる。
【０００９】
したがって、高周波電子組立体のためのより優れた試験プローブおよび試験方法が必要である。
【００１０】
【発明の概要】
これおよび他の必要性に対処するため、本発明は、ワイヤレス通信装置などの高周波電子組立体を試験するための独自の試験プローブを考案した。１つの独自のプローブ構造は、電子組立体の接地パッドに接触するための少なくとも１つの信号接点面を含み、該接地接点面は信号接点面より実質的に大きい。別の独自のプローブ構造は、信号ポートトレースに接触するための少なくとも１つの信号接点面、ならびに接地パッドに接触するための接点面および接触した信号ポートトレースの部分の上に張り出すための非接点面を有する接地プローブを含み、それによって特徴的なインピーダンスを確立する。他の独自のプローブ構造は、より大きい接地接点面または非接点面だけでなく、電気バイアス信号を試験中の装置に連絡するための接点をも含む。
【００１１】
本発明の他の態様は、１つまたはそれ以上の独自のプローブ構造を組み込んだシステムおよび方法を含む。１つの例示的システムは、１つまたはそれ以上の独自のプローブ構造をプログラム可能なＸＹＺテーブルに取り付けて、チップキャリヤ組立体の高速試験を促進する。また、１つの例示的方法は、組立体をマザーボードなどの主回路基板に取り付ける前に、独自のプローブ構造を使用して１つまたはそれ以上のミリ波チップキャリヤ組立体を試験することを伴う。
【００１２】
【好適な実施形態の詳細な説明】
図１から図９を参照しかつ組み込む以下の詳細な説明は、本発明の特定の実施形態を説明し解説する。本発明の概念を制限するためではなく例証し教示するために提示するこれらの実施形態は、当業者が本発明の実現し使用することを可能にするのに充分に詳細に示しかつ説明する。したがって、本発明をあいまいにするのを避けるために適切な場合は、該記述は当業者に周知の特定の情報を省略することがある。
【００１３】
底面斜視図である図１は、本発明の教示を組み込んだ例示的高周波試験ヘッド１００を示す。試験ヘッド１００は、プローブ支持具１１０、左および右信号プローブ１２０および１３０、前部および後部ＤＣプローブ１４０および１５０、ならびに中央接地プローブ１６０を含む。プローブ支持具１１０は、プローブ１２０〜１６０を高周波チップキャリヤ組立体（この図には図示せず）の入力−出力配置に対応する固定空間関係に保持する。左および右信号プローブ１２０および１３０はそれぞれの同軸連結器１２２および１３２、ならびに信号プローブチップ１２４および１３４を含む。前ＤＣプローブ１４０は、それぞれのＤＣバイアスフィード１４４．１、１４４．２、１４４．３に結合された前部ＤＣプローブチップ１４２．１、１４２．２、および１４２．３を含み、後部ＤＣプローブ１５０はそれぞれのＤＣバイアスフィード１５４．１、１５４．２、１５４．３に結合された後部ＤＣプローブチップ１５２．１、１５２．２、および１５２．３を含む。中央接地プローブ１６０は接地偏位（または非接点）面１６６．１および接地接点１６６．２を含む。
【００１４】
さらに詳しくは、プローブチップ１２４および１３４ならびにＤＣプローブ１４０および１５０から電気的に絶縁されたプローブ支持具１１０は、左および右部分１１２および１１６、中央部分１１４、ならびに前板１１７を含む。左信号プローブ１２０を支持する左部分１１２は底面１１２．１および同調導体１１２．２を含み、右信号プローブ１３０を支持する右部分１１６は底面１１６．１および同調導体１１６．２を含む。底面１１２．１は切欠き１１２．１１および１１２．１２ならびに穴１１２．１３を含み、それらは同調導体１１２．２用の横方向貫通穴１１２．１４を介して連結される。同様に、底面１１６．１は切欠き１１６．１１および１１６．１２ならびに穴１１６．１３を含み、それらは同調導体１１６．２用の横方向貫通穴１１６．１４を介して連結される。
【００１５】
試験ヘッド１００の上面斜視図である図２は、中央部分１１４が、接地プローブ１６０と直接接触する中心穴１１４．１を含むことを示す。（一部の実施形態はプローブ１６０を部分１１４から絶縁する）。プローブ１６０のねじ１６４．２は、穴１１４．１内のプローブ１６０の回転を容易にし、止めねじ１１４．３は、支持具１１０の中央部分１１４内で接地プローブ１６０の縦および角位置を固定する。加えて、止めねじ１１４．３は、接地プローブ１６０を別の接地プローブと交換して異なる特性インピーダンスを提供し、あるいは試験中の異なる装置に同じ特性インピーダンスを提供することを可能にする。（穴１１４．４および１１４．５は、図６および７に示すように、試験ヘッドを加動組立体に取り付けるために使用される。）
【００１６】
プローブ支持構造１１０の斜視図である図３は、中央部分１１４が、前板１１７および後板１１８（図２に図示）のそれぞれの内面と対接する前面および後面１１４．６および１１４．７をさらに含むことを示す。前面１１４．６は実質的に平行な溝１１４．６１、１１４．６２、および１１４．６３を含む。後面１１４．７は実質的に平行な溝１１４．７１、１１４．７２、および１１４．７３を含む。
【００１７】
図４は、後板１１８と構造的に同一である前板１１７の斜視図を示す。前板１１７は平行な溝１１７．４、１１７．５、および１１７．６のみならず、それぞれ狭い区間、広い区間、および中間区間１１７．１、１１７．２、および１１７．３を含む。狭い区間１１７．１は４５度の斜面で終了する。中間区間１１７．２は穴１１７．２１および１１７．２２を含み、狭い区間１１７．１から広い区間１１７．３まで４５度に傾斜する。溝１１７．４、１１７．５、および１１７．６は前面１１４．６のそれらに対応する。前部ＤＣバイアスフィード１４４．１、１４４．２、および１４４．３は溝１１．７１、１１４．７２、および１１４．７３と溝１１７．４、１１７．５、および１１７．６との間にそれぞれ挟まれる。同様に、後部ＤＣバイアスフィード１５４．１、１５４．２、および１５４．３は、後面１１４．７の溝１１４．７１、１１４．７２、および１１４．７３と後板１１８（図２）の対応する溝（図示せず）との間にそれぞれ挟まれる。
【００１８】
図５．１および５．２はそれぞれ中央接地プローブ１６０の斜視図および断面図である。接地プローブ１６０は、例えば０．１２５インチ（３．１７ｍｍ）の実質的に均等な直径の導電性の円筒形の軸１６２を含む。軸１６２は上部１６４および下部１６６を有する。上部１６４は中心軸穴１６４．１およびねじ１６４．２を含む。ねじ１６４．２は、プローブ１００の他の部分に対するプローブ１６０の角向きを調整することを可能にする。例示的実施形態では、軸穴１６４．１は０．１０インチ（２．５０ｍｍ）のおおよその直径および０．２０インチ（７．８８ｍｍ）のおおよその深さを有する。下部１６６は接地偏位面１６６．１および接地接点面１６６．２を含む。例示的実施形態における接地接点面１６６．２は、約０．００４５インチ（０．１１４ｍｍ）の例示的深さ、約０．０８２インチ（２．０８ｍｍ）の例示的長さ、および約０．００４８インチ（１．２２ｍｍ）の例示的幅を持つ直方体である。
【００１９】
接地接点１６６．２が、隣接信号ポートを持つ試験中の装置の接地接点に接触すると、接地偏位面１６６．１の一部分は、試験中の装置の隣接信号ポートトレースの１つまたはそれ以上の一部分の上に張り出す。隣接する信号トレースの幅に対する面１６６．１と１６６．２との間の適切な偏位を仮定すると、この構成は所望の特性インピーダンスを確立する。例えば、約１８ミル（０．４５７ｍｍ）のトレース幅で約４．３ミル（０．１４４ｍｍ）の偏位は、５０オームの公称特性インピーダンスを形成する。
【００２０】
例示的実施形態では、アルミニウム６０６１−Ｔ６からプローブ支持構造１１０を機械加工し、それを０．０００２インチ厚さのニッケル上に０．００００１インチ厚さの２４金メッキで仕上げる。前板および後板１１７および１１８ならびに接地プローブ１６０も同様に製作する。
【００２１】
図６は、例示的試験ヘッド１００がどのように例示的高周波チップキャリヤ組立体（または表面実装パッケージ）６００と係合するように意図されているかを示す。チップキャリヤ組立体６００はチップキャリヤ基板６１０および集積回路チップ６２０を含む。図示しないが、例示的実施形態はチップ６２０に保護用の蓋またはカバーを設ける。
【００２２】
さらに詳しくは、チップキャリヤ基板６１０は２つの高周波信号ポートトレースまたは接点６１１および６１２、中央接地パッド６１４、ならびに低周波または直流（ＤＣ）バイアスパッド６１７および６１８を含む。本実施形態では矩形の形状を有する信号ポートトレース６１１および６１２は、相互に正対して配置される。例示的矩形の形状または周縁輪郭を有する中央接地パッド６１４は、信号ポートトレース６１１および６１２の間だけでなく、ＤＣバイアスパッド６１７および６１８の間でも中心に位置する。ＤＣバイアスパッド６１７は、キャリヤ６１０の片側に３つのパッド６１７．１、６１７．２、および６１７．３の共線配置を含み、ＤＣバイアスパッド６１８は、３つのパッド６１８．１、６１８．２、および６１８．３の共線配置を含む。
【００２３】
図６はさらに、試験ヘッド１００の様々な部分がチップキャリヤ組立体６００の部分と整列していることを示す。特に、左および右信号プローブチップ１２４および１３４は、それぞれの信号ポートトレース６１１および６１２と接触するように整列し、前部（および後部）ＤＣバイアスプローブチップ１４２．１、１４２．２、および１４２．３はＤＣバイアスパッド６１７．１、６１７．２、および６１７．３と接触するように整列し、中央接地プローブ１６０は中央接地パッド６１４と接触するように整列している。（図は、後部ＤＣバイアスプローブチップ１５２．１、１５２．２、１５２．３とＤＣバイアスパッド６１８．１、６１８．２、および６１８．３との整列を明瞭に示していないが、これが例示的実施形態で意図されていることである。また、例示的実施形態では、接地接点１６６．２がパッド６１４と正確に位置合せすることが意図されている。）
【００２４】
図７は、それぞれ信号ポートトレース６１１および６１２ならびに接地パッド６１４と接触した試験ヘッド１００の左および右信号プローブ１２０および１３０ならびに接地プローブ１６０の簡易断面図を示す。とりわけ、接地接点１６６．２が接地パッド６１４と接触したときに、接地偏位面１６６．１の左および右の部分が信号ポートトレース６１１および６１２のそれぞれの部分の上に張り出している。（偏位面１６６．１と信号ポートトレース６１１および６１２との間の距離を確立する）接地接点１６６．２の適切な深さ（または高さ）を仮定すると、本構成は接地面と信号ポートトレースとの間に所望の特性インピーダンスを設定する。例えば、本実施形態では、０．００４３インチ（０．１１４ｍｍ）の深さで５０オームの特性インピーダンスが設定される。接地プローブを他のものと交換することにより、試験ヘッドを他の特性インピーダンス用に、かつ／または他の接点の分布、形状、および／または寸法を持つ電子組立体用に再構成することが可能である。
【００２５】
他の実施形態は、インピーダンス整合を達成する代替的な接地プローブの寸法および構造を提供する。例えば、一部の実施形態は、接地接点１６６．２を２個またはそれ以上の接地接点の組として提供する。これらの実施形態の変形は、半球形または円錐形の接地接点を形成する。さらに他の実施形態は、試験ヘッド１００とチップキャリヤ組立体６００の衝撃を緩和するために、接地接点をプローブチップ１２４および１３４と形状的に同様の傾斜フィンガの組として提供する。他の実施形態は、接地プローブの軟着陸を促進するために、剛性または弾性接点を１つまたはそれ以上の他の弾性導電性または非導電性特徴、例えばばね部材と組み合わせることができる。
【００２６】
さらに、一部の実施形態は、様々な偏位面−接点面間距離を持つ接地プローブを提供する。例えば、一部の実施形態では、接地接点面は、円筒形または矩形の接地スリーブ内の軸方向インサートの一部である。接地スリーブは偏位面として働く端面を有し、軸方向インサートはスリーブ内で摺動し、偏位面と接点面との間の距離を調整し設定することができ、こうしてプローブの特性インピーダンスを設定することができる。他のさらに複雑な微調整機構も、本可変機構により実現可能である。実際、自動調整機構および適切なフィードバック電子機器により、自動化試験システムを使用する大量生産環境で試験中の各装置にプローブの特性インピーダンスを動的に整合させることが考えられる。
【００２７】
図８は、例示的試験ヘッド１００を組み込んだ例示的試験システム８００を示す。試験ヘッド１００に加えて、システム８００はプログラム可能なＸＹＺテーブル８１０およびネットワーク分析器８２０を含む。ＸＹＺテーブル８１０はｘ軸並進器８１２、ｙ軸並進器８１４、基板保持器８１６、およびｚ軸並進器８１８を含む。ｘ軸並進器８１２はｚ軸並進器８１８をｘ軸次元８４０に沿って移動させ、ｙ軸並進器８１４は、１つまたはそれ以上の例示的チップキャリヤ組立体６００を保持する基板保持器８１６を、ｘ軸次元に垂直なｙ軸次元８４２に沿って移動させる。試験ヘッド１００のｄｃバイアスフィードに結合されたバイアス回路８１８．１を含むｚ軸並進器８１８は、ｘ軸およびｙ軸に垂直なｘ軸次元８４４に沿って試験ヘッドを移動して、そのプローブチップを基板保持器８１６上の各々のチップキャリヤ組立体６００に係合させる。ネットワーク分析器８２０はネットワーク分析器ポート８２２および８２４を含む。
【００２８】
例示的動作中、プログラムされたコンピュータ制御措置（図示せず）は、ｘ軸およびｙ軸並進器８１２および８１４を使用して、基板保持器８１６上のチップキャリヤ組立体の１つに対し、ｚ軸並進器８１８をより正確に試験ヘッド１００に位置合せするように、ＸＹＺテーブル８１０を制御する。本二次元位置合せを達成した後、制御装置はｚ軸並進器８１８を操作して、図６および７に示すように、試験ヘッド１００、特に信号プローブチップ１２４および１３４をそれぞれの信号ポートトレース６１１および６１２に接触させ、前部および後部ＤＣプローブチップ１４２および１５２をそれぞれのＤＢバイアスパッド６１７および６１８に接触させ、かつ中央接地プローブ１６０を中央接地パッド６１４に接触させる。
【００２９】
一部の実施形態は、試験ヘッドのための所定の停止点を設定することによって、ｚ方向の試験ヘッドの移動を制御する。他の実施形態は、バイアス回路機構を流れる電流を試験ヘッドの下降移動の停止信号として使用する。また、さらに他の実施形態は、試験ヘッドに隣接して取り付けられたノズルを通してガスを基板または基板保持器に押し込み、試験ヘッドが下降移動するときに背圧を感知し、背圧が特定のしきい値を超えたときに移動を停止することができる。さらに別の実施形態は光学的制御方法を使用することができる。
【００３０】
接地パッド６１４を持つ接地プローブ１６０など１つまたはそれ以上のプローブの接点は、ＤＣバイアス回路機構８１８ａの電気回路を完結して、ＤＣプローブ１４０および１５０を通してバイアスパッド６１７および６１８に適切なＤＣバイアス電圧を印加する。制御ソフトウェアはバイアスフィード内の電流を感知し、所定の時間、例えば１０秒間待って定常状態を確立させる。ひとたび定常状態が確立されると、制御ソフトウェアはネットワーク分析器に、例えば２７〜３２ギガヘルツ範囲の試験信号をポート８２２から左側信号プローブ１２０を通してチップキャリヤ組立体６００の信号ポートトレース６１１内へ出力するように指示する。
【００３１】
組立体６００は、信号ポートトレース６１２および右側信号プローブ１３０を通して、ネットワーク分析器ポート８２４に信号を出力する。ネットワーク分析器８２０は１つまたはそれ以上の電気特性（Ｓパラメータ、電力、遅延等々など）を測定し、１つまたはそれ以上の測定したパラメータを受入れ基準と比較し、組立体が合格か不合格かを示す試験の結果をチップキャリヤ組立体の部品識別子と共に記録する。次いで該制御装置は、ｚ軸並進器を作動させて試験ヘッドをチップキャリヤ組立体から離脱させ、ｘ軸およびｙ軸並進器を作動させて試験ヘッドを試験のために次のチップキャリヤ組立体に整列させる。試験に合格した組立体は、従来の実装手順を用いてマザーボードまたは他の回路機構に実装される一方、不合格のものは廃棄されるか回収される。
【００３２】
図９は、バイアス回路機構８１８．１無しの例示的ｚ軸並進器８１８の斜視図を示す。並進器８１８は、その延長または加動位置にある状態で示された、ばねバイアス式垂直加動組立体９００を含む。組立体９００は、載置型ブラケット９１０、作動器ブラケット９２０、作動器９３０、試験ヘッドブラケット９４０、およびバイアスばね９５０を含む。
【００３３】
組立体９００をｙ軸並進器８１４に固定するために使用される載置型ブラケット９１０は、作動器ブラケット９２０の左および右ステム部分９２２．１および９２２．２に固定または固着される。逆「Ｌ」字形を形成する作動器ブラケット９２０は、下部ステム部分９２２および上部分９２４を含む。ステム部分９２２は、左および右部分９２２．１および９２２．２の間の中央スロット９２２．３を含む。上部分９２４には作動器９３０の一端が固定される。
【００３４】
様々な実施形態で油圧式、空気圧式、または電気式である作動器９３０は、試験ヘッド取付ブラケット９４０に取り付けられたロッド９３２を含む。試験ヘッドブラケット９４０は「Ｔ字形」を形成し、上部分９４２および下部分９４４を含む。上部分９４２は中央スロット９２２．３と摺動自在に係合する。下部分９４４は、左端および右端部分９４４．２および９４４．３を画定するスロット９４４．１を含む。スロット９４４．１は試験ヘッド１００の前部および後部ＤＣバイアスフィード１４４および１５４を受容し、左端および右端部分９４４．２および９４４．３は、試験ヘッド１００にその穴１１４．４および１１４．５（図２参照）を用いて固定される。作動器ブラケット９２０の下部分９４４と上部分９２４との間に接続されるバイアスばね９５０は、作動器を離脱位置の方向に、すなわち基板保持器８１６（図８）から離れる方向に偏倚させる。
【００３５】
技術の向上のため、発明者らは、ワイヤレス通信装置など、高周波電子組立体を試験するための独自の試験プローブならびに関連システムおよび方法を提示した。１つの独自のプローブ構造は、電子組立体の信号ポートトレースに接触するための少なくとも１つの信号接点面および電子組立体の接地パッドに接触するための少なくとも１つの接地接点面を含み、接地接点面は信号接点面より実質的に大きい。別の独自のプローブ構造は、接触した信号ポートトレースの一部分の上に張り出すための非接触接地面を含み、それによって特性インピーダンスを確立する。さらに別のものは、電気バイアス信号を試験中の装置に連絡するための導体を含む。
【００３６】
前記の実施形態は単に、本発明を実施しかつ使用する１つまたはそれ以上の方法を解説し教示するためのものであって、その精神または範囲を制限するものではない。本発明の教示を実施しまたは実現する全ての方法を包含する発明の実際の範囲は、請求の範囲の記載およびその等価物によってのみ画定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の教示を組み込んだ高周波試験ヘッド１００の底面斜視図である。
【図２】
図１の例示的試験ヘッド１００の上面斜視図である。
【図３】
試験ヘッド１００の構成部品であるプローブ支持具１１０の上面斜視図である。
【図４】
試験ヘッド１００の別の構成部品である前板１１７の背面斜視図である。
【図５．１】
試験ヘッド１００の一構成部品である中央接地プローブ１６０の斜視図である。
【図５．２】
図５．１の線２−２に沿って切った中央接地プローブ１６０の断面図である。
【図６】
例示的チップキャリヤ組立体６００と架空整列した試験ヘッド１００の斜視図である。
【図７】
チップキャリヤ組立体６００の信号ポートトレース６１１および６１２ならびに接地パッド６１４と接触した試験ヘッド１００の簡易断面図である。
【図８】
例示的試験ヘッド１００を組み込んだ例示的試験システム８００の斜視図である。
【図９】
図８の試験システムの一構成部品であるｚ軸並進器８１８の斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５．１】
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【図５．２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004505281.tif 000043
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004505281.tif 000045
【国際調査報告】
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