CN101861644A - 元件组件和对准 - Google Patents

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CN101861644A CN200880116539A CN200880116539A CN101861644A CN 101861644 A CN101861644 A CN 101861644A CN 200880116539 A CN200880116539 A CN 200880116539A CN 200880116539 A CN200880116539 A CN 200880116539A CN 101861644 A CN101861644 A CN 101861644A
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埃里克·D·霍布斯
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Abstract

一种用于对准多个结构的方法或装置能够包括在第一平面上向第一结构施加第一力。方法也能够包括在第一平面上相对于第二结构约束第一结构使得第一结构处于相对于第二结构的一位置，该位置将第一结构上的第一功能部件与第二结构上的第二功能部件对准。第二功能部件能够在总体上平行于第一平面的第二平面中。第一和第二结构能够是第一和第二电子元件，该电子元件能够是探针卡组件的元件。

Description

元件组件和对准
背景技术
本发明的实施例总地涉及将两个或更多个结构或器件彼此对准。存在许多可能的应用，其中需要对准两个或更多个结构或器件。一个非限制示例应用是在用于测试例如半导体器件(例如半导体晶粒)的电子器件的设备或装置中。
以公知方式在半导体晶片上制造例如微处理器、DRAM和闪存的半导体器件。根据晶片的大小以及形成在晶片上的每个器件的大小，在单个晶片上可以有几百个器件。这些器件典型地彼此相同，每个器件包括在器件的表面上的用于向器件提供电能以及其它连接的多个导电焊盘(pad)，其他连接例如输入信号、输出信号、控制信号等。
期望测试晶片上的器件以确定哪些是完全可用的，哪些是不可操作的或部分可用的。为此目的，测试仪(tester)在预定测试程序中向器件施加电能和输入信号并监视输出。在半导体晶粒的情况下，在晶粒仍然在晶片上和/或在晶粒被从晶片切割之后能够执行这样的测试。
在有的情况下，测试多个相同的器件。在该情况下，具有多个相同的探针组(每个探针组配置用于接触器件之一)的接触器器件能够用于同时地接触和测试多个器件。探针能够配置用于与对应器件上的分离的焊盘或端子进行离散的压力连接。
用于在器件测试过程中接触该器件的接触器器件(例如探针卡组件)能够要求在不同的装配阶段的重要的手动调节以及对准。另外，由于在操作中传输或使用接触器器件来测试器件，接触器器件的元件会要求进一步的调节或重新对准。另外，当元件随时间而发生故障时，元件的替换和修复都是耗时和高成本的。具有即使在短时间内不操作的接触器器件也可能导致重大的生产损失。
尽管本发明不由此受限，本发明的某些实施例能够解决接触器器件中的上述问题以及其它问题以及对准其它装置中的两个或更多个结构的问题。
附图说明
图1说明了根据本发明某些实施例的要与第二结构对准的第一结构；
图2说明了根据本发明某些实施例的关于图1的第一结构的示例约束线；
图3说明了根据本发明某些实施例的关于图1的第一结构的示例约束；
图4说明了根据本发明某些实施例的关于图1的第一结构的示例保留区域(keep out zone)；
图5说明了根据本发明某些实施例的不经过保留区域的偏置力的示例放置；
图6A说明了根据本发明某些实施例的用于定位图1的第一结构和第二结构的偏置力和约束的示例实现；
图6B说明了图6A所示的第二结构的俯视图；
图6C说明了图6A所示的第一结构的仰视图；
图6D示出了图6A的第一结构和第二结构的侧视图；
图7说明了根据本发明某些实施例的示例可调节约束；
图8是根据本发明某些实施例的示例测试系统的示意图，该测试系统包括以侧视图示出的示例探针卡组件；
图9是根据本发明某些实施例的示例探针卡组件的立体仰视图；
图10是图9的探针卡组件部分的分解立体俯视图；
图11是图9的探针卡组件的探针头组件之一的立体俯视图；
图12是图12的探针头组件的插入器之一的立体分解俯视图和图12的探针头组件的线路基片和探针基片的立体部分俯视图；
图13是图12所示的插入器的装配的侧视图和图12所示的线路基片和探针基片的装配的部分视图；
图14是根据本发明某些实施例的具有示例偏置机构和约束的图11的探针头组件的俯视图；
图15是根据本发明某些实施例的具有其它示例偏置机构和约束的图11的探针头组件的俯视图；
图16是根据本发明某些实施例的具有在压力下并生成横向力F’的偏移接触的插入器的侧视图；
图17A是根据本发明某些实施例的具有在压力下并生成横向力F”的接触的插入器的侧视图；
图17B示出了在压力下的图17A的插入器；
图18说明了根据本发明某些实施例的用于制造探针卡组件的示例程序；
图19说明了用于使用探针卡组件来测试电子器件的示例程序；
图20是图9的探针卡组件的线路基片的俯视图；
图21是图20的线路基片的部分放大视图；以及
图22是与图20相似但是具有以径向膨胀状态示出的线路基片的视图。
具体实施方式
本说明书描述了本发明的示例实施例和应用。然而，本发明并不限于这些示例实施例和应用或者示例实施例和应用操作或者在这里描述的方式。另外，附图可以简化性示出或是部分视图，并且为了清楚起见，附图中的元件的尺寸可以是夸大的或者不成比例的。另外，当这里使用术语“在...之上”或“附接”时，不论一个物体是直接的在其它物体之上或是附接到其它物体或者在一个物体和其它物体之间有一个或多个中间物体，一个物体(例如材料、层、基片等)能够在其它物体“之上”或者“附接到”其它物体。同时，如果提供了方向(例如，上方、下方、顶、底、侧、向上、向下、“x”、“y”、“z”等)是相关的并且主要以例子和易于说明和讨论的方式并且不以限制的方式提供。另外，在参考元件列表时(例如元件a，b，c)，这样的参考意欲包括列出的任一元件、少于所有列出的元件的任意组合和/或所有所列元件的组合。
图1-6说明了根据本发明某些实施例的示例技术，其中第一结构212可以相对于第二结构202被偏置和/或约束从而第一结构212与第二结构202对准。
图1说明了示例第一结构212和示例第二结构202的立体图。在图1所示的示例配置中，第一结构212能够是将要与第二结构202对准的任何结构、器件、装置等。在某些示例实施例中，第一结构212能够包括具有相对表面207、209以及多个偏置/对接(docking)功能部件(feature)214、216、218、220的基片(例如材料块，该材料例如为半导体材料、陶瓷材料、印刷电路板材料、塑料等)。在图1所示的示例配置中，功能部件214、216、218、220能够是基片中的切块(cutout)。然而，切块仅是示例的，并且功能部件214、216、218、220能够采用任何其它形式(例如至基片的附接等)。同时，尽管四个功能部件214、216、218、220示出在图1的示例配置中，在其它配置中能够使用更多个或更少个功能部件。
第二结构202能够是第一结构212将要与之对准的任何结构、器件、设备等。例如，第二结构202能够包括附接了多个对准功能部件204、206、208、210的基片202。在图1所示的示例配置中，对准功能部件204、206、208、210能够是被附接到第二结构202的表面203的螺柱(stud)。表面205能够是第二结构202相对于表面203的表面。然而，螺柱是对准功能部件204、206、208、210的非限制性例子，对准功能部件204、206、208、210能够包括许多其它结构、装置等。事实上在某些实施例中，至少一些对准功能部件204、206、208、210对应于至少一些对接/偏置功能部件214、216、218、220是足够的，从而这些对接/偏置功能部件214、216、218、220能够与该至少一些对准功能部件204、206、208、210对接以约束第一结构212的运动并同时向第一结构212施加偏置力并因而保持第一结构212与第二结构202对准。尽管在图1的示例配置中示出了四个对准功能部件204、206、208、210，在其它配置中能够使用更多个或更少个对准功能部件。
图2-6说明了示例方式，其中第一结构212能够被偏置进入和/或约束在第一结构212对准第二结构202的位置。
参考图2(示出了第一结构212的俯视图)，能够从对着一个对接/偏置结构218的边缘228的点258施加偏置力(未示出)，并且约束第一结构212的运动的约束能够被放置在对接/偏置结构214的边缘224、对接/偏置结构216的边缘226和/或对接/偏置结构230的边缘230上的一个或多个点处。在图1-6所示的例子中，边缘224、226、228、230能够是虚拟圆(234、236、238、240)的弧。偏置力(图2中未示出)能够分解为沿着虚拟线241、242指向的分量，虚拟线241、242连接圆238(边缘228是圆238的一部分)的中心点258与圆240、236(边缘230、226形成圆240、236的一部分)的中心点250、256。第一结构212能够沿着虚拟线244、246而运动学上地约束(kinematicallyconstrained)，虚拟线244、246通常如图2所示分别平行于线241、242并且穿过中心点250、254、256。第一结构也能够被沿着连接中心点250、256的约束线248而动力学上地约束。即，通过沿着图2的约束线244、246、248约束第一结构212，第一结构212能够被运动学上地约束在二维平面上(图2中的x-y平面)。如同所知的，约束线(如在运动学领域以及这里使用的)能够是主体不能沿着其运动的线，并且能够通过分解约束放置而约束第一结构212。
术语“运动学上地约束”能够指使用最少数目的约束在给定数目的运动自由度中约束主体。例如，通过参考标准“x，y，z”坐标系，未约束主体能够以6个自由度来运动：沿“x”轴平移、沿“y”轴平移、沿“z”轴平移、围绕“x”轴旋转、围绕“y”轴旋转以及围绕“z”轴旋转。为了以“N”个自由度而运动学上地约束(即约束使得仅能够在上述6个自由度中的N个中运动)，主体可以通过不多于6-N个约束被约束。注意在一个平面上，未约束主体具有3个运动自由度。例如，在“x，y”平面中，未约束主体具有下述3个运动自由度：沿“x”轴平移、沿“y”轴平移、围绕“z”轴旋转。为了运动学上地限制在平面中(例如“x，y”平面)，这样的主体能够具有不多于3-N个约束，其中N是主体在平面中将有的运动自由度的数目。因而，为了在平面中无运动自由度而被运动学上地约束，能够使用不多于3个的约束来约束主体。
如图2所示，约束线244、246、248在6个点(或位置)260、262、264、266、268、270与边缘230、224、226交叉。在6个点260、262、264、266、268、270中的3个处适当地放置的3个约束(例如3个约束中的2个是非共线的)能够在二维平面(图2中的x-y平面)中完全地约束第一结构212的运动。由于上述利用了最小数目约束(3个)来在二维平面中约束第一结构212的运动，上述是第一结构212在二维平面中的运动学上的地约束的非限制性例子。图3示出了根据本发明某些实施例的选择6个点260、262、264、266、268、270中的3个作为约束的示例方式。如上所述，未约束主体具有在平面中3个程度的运动(例如沿“x”轴平移、沿“y”轴平移、围绕“z”轴旋转)，并且使用3个约束无运动程度地将这样的物体动力学上地约束在平面中。在图3中，第一结构212被示为具有将边缘228划分成两个部分308、310的虚拟线312。如同所见，向第一部分308的力的施加能够导致第一结构212运动，该运动与向第二部分310施加的力导致的运动不同。
首先参考从点258向第一部分308施加力(未示出)的例子，如果第一结构212配置用于围绕中心点250旋转而不是相对于中心点254、256固定，第一结构212能够围绕中心点250逆时针旋转302(相对于图3的页面)。如果第一结构212配置用于围绕中心点254旋转而不是相对于中心点250、256固定，第一结构212能够围绕中心点254顺时针旋转304(相对于图3的页面)，并且如果第一结构212配置用于围绕中心点256旋转而不是相对于中心点250、254固定，第一结构212能够围绕中心点256顺时针旋转306(相对于图3的页面)。
如图3所示，在约束点266指向边缘224并且沿着约束线246定向(oriented)的约束324能够停止旋转302。相似地，在约束点260指向边缘230并且沿着约束线248定向的约束320以及在约束点264指向边缘224并且沿着约束线246定向的约束322能够分别停止旋转304和旋转306。约束320、322、324因而能够完全地约束第一结构212在二维平面(图3中的x-y平面)中的运动。3个约束点260、264、266不是约束320、322、324的放置的约束点260、262、264、266、268、270中的3个的仅有组合，约束320、322、324用于能够完全地约束第一结构212在二维平面中的运动。3个约束320、322、324还能够放置在约束点260、262、264、266、268、270中的3个的其它组合中并且完全地约束第一结构212。例如，约束320、322、324能够可选地被放置在约束点260、262、268处。作为另一个非限制例子，约束320、322、324能够可选地被放置在约束点264、268、270。另外，如果从点258向边缘228的第二部分310施加力(图3中未示出)，如图3所示，第一结构112能够围绕中心点250逆时针旋转302并且围绕中心点256顺时针旋转306，但是围绕中心点254逆时针旋转(与图3所示的旋转304相反)。因而，对着边缘228的第二部分310施加偏置力能够影响从约束点260、262、264、266、268、270中选择的作为3个约束320、322、324位置的3个约束点的组。
继续图3所示的选择了如图3所示的3个约束点320、322、324的非限制性例子。图4示出了根据本发明某些实施例的用于定位从点258施加到边缘228的偏置力(图4中未示出)的保留区域414、416、418的示例确定。如图4所示，一对虚拟线402、404能够与约束点260交叉(如上所述，约束点260能够是在第一结构212和第二结构202之间施加约束320的点)，并且每条线402、404能够与约束线248(对应于约束点260的约束线248)成角度θ。相似地，一对虚拟线406、408能够与约束点264交叉(如上所述，约束点264能够是在第一结构212和第二结构202之间施加约束322的点)，并且每条线406、408能够与约束线244(对应于约束点264的约束线244)成角度β，并且一对虚拟线410、412能够与约束点266交叉(如上所述，约束点264能够是在第一结构212和第二结构202之间施加约束324的点)，并且每条线410、412能够与约束线246(对应于约束点266的约束线246)成角度α。保留区域414、416、418能够是由线402、404、406、408、410、412中任意4条线的部分包围的区间。换句话说，保留区域414、416、418能够对应于线对402/404、406/408、410/412中的两对之间的交叉区间。角度θ、β、α可以是摩擦角(frictionangles)，即可以是在对应约束点260、264、266的约束位置320、322、324(见图3)处彼此接触的材料之间的摩擦系数的反正切(arctangent或tan-1)。例如，θ能够是彼此接触以形成约束320(可以是如图3所示的在约束点260的约束320)的第一结构212和第二结构202的材料之间的摩擦系数的反正切。类似地，β能够是彼此接触以形成约束322(可以是如图3所示的在约束点264的约束322)的第一结构212和第二结构202的材料之间的摩擦系数的反正切，并且α能够是彼此接触以形成约束324(可以是如图3所示的在约束点266的约束324)的第一结构212和第二结构202的材料之间的摩擦系数的反正切。
如图5所示，偏置力F能够以不穿过任何保留区域414、416、418的方向上从点258向边缘228施加。非限制例子在图5中示出，图5示出了每条都是从点258引出的虚拟线452、454。如同所看到的，每条线452、454都能够经过保留区域414、416之一的外部点(outer point)或边缘。因而，在图5所示的例子中，偏置力F能够被定向至线452、454之间任意位置并且不穿过保留区域414、416、418的点。同时在图5中示出的是也从点258引出并且经过保留区域414、416的外部点或边缘的虚拟线456、458。在其它例子中，偏置力F可以可选地被定向至线456、458或类似这样的线之间的任意位置的点。然而，注意到在图4所示的例子中，约束320、322、324(见图3)可以基于假设偏置力F(见图4)施加在边缘228的第一部分308而被选择。由此，在图5所示的非限制例子中，偏置力F能够被定位在线452、454之间而不是线456、458之间的方向，这能够确保偏置力F将旋转偏置传递给第一结构212，将第一结构212压向约束320、322、324从而第一结构在由约束320、322、324约束时处于预定位置。
图6A示出了第一结构212和第二结构202的俯视图。在图6A所示的非限制例子中，图5的偏置力F能够由在第二结构202的对准功能部件(feature)208和第一结构212的功能部件218的边缘228之间压缩的弹簧472实现。弹簧472能够被定向(oriented)以在图5所示的方向(例如在线452、454之间指向并且因而避开保留区域414、416、418)提供产生的(resulting)偏置力F。在图6A所示的例子中，约束320、322、324(见图3)能够由从第一结构212延伸并且设置以接触第二结构202的对准功能部件204、210(可以使如图1所示的从第二结构202延伸的螺柱)的凸起或突起474、476、478实现。突起474、476、478能够与第一结构212一体地形成或附接到第一结构212。可选地，一个或多个突起474、476、478能够与第二结构202的对准功能部件204、210一体地形成或附接到第二结构202的对准功能部件204、210。此外，尽管在图6A中示出的突起474、476、478大体是三角形，但也能够使用具有其它形状、大小等的突起。例如，突起474、476、478能够包括圆形的接触区间-而不是图6A所示的点接触(pointed contact)区间-该圆形的接触区间接触第二结构202的一个或多个对准功能部件204、206、208、210。
一个或多个突起474、476、478接触对准功能部件204、210的点(或区间)能够对应于约束点260、264、266。如图6B所示，第二结构202上的功能部件211(例如第二功能部件)能够以期望的精度被定位，该定位考虑(respectto)第二结构202的顶表面203上的约束点260、264、266，并且如图6C所示，第一结构212上的对应功能部件215(例如第一功能部件)能够考虑(respectto)第一结构212的底表面209上的约束点260、264、266而被定位。(注意图6B示出了第二基片202的俯视图，而图6C示出了第一基片212的仰视图。)如图6D所示(示出了图6A的侧视图)，第一结构212的底表面209上的每个功能部件215能够与第二结构202的顶表面203上的对应功能部件211对准，当力F(例如由弹簧472产生)将第一结构212偏置到约束320、322、324时(例如如图6A所示对着第二结构202上的对准功能部件210、204偏置突起474、476、478)。应当注意功能部件211能够位于第一平面，并且功能部件215能够位于通常平行于第一平面的第二平面。
功能部件211和功能部件215能够是将要彼此对准的任何类型的功能。例如，功能部件211能够包括第一组电接触件、端子、连接等。功能部件215能够包括将要与第一组电接触件、端子、连接等对准和连接的第二组电接触件、端子、连接等。
在某些实施例中，一个或多个突起474、476、478的大小或长度能够是独立地可调节的。例如，在某些实施例中，突起474、476、478能够被制造地过大(oversized)，然后突起474、476、478的一部分能够被移除以将它们的大小或长度减小到对应于特定应用或使用。例如，能够通过加工(machining)或刨边(trimming)一个或多个突起474、476、478来将材料从突起474、476、478移除。可选地，能够向一个或多个突起474、476、478增加材料以拉长或增加各个突起474、476、478的大小。作为另一个例子，能够通过将物体(例如垫片)分别放在一个或多个突起474、476、478与一个或多个对准功能部件204、210之间来增加一个或多个突起474、476、478的有效长度。
图7示出了另一个例子，其中根据本发明某些实施例一个或多个突起474、476、478的有效长度能够被改变。图7示出了修正的第一结构212’的部分剖视图，如图所示，修正的第一结构212’可以包括空腔492以及锁定机构490(例如螺钉)。图7所示的修正的第一结构212’的部分视图包括边缘224’，边缘224’通常与图1-6中的边缘224相似。如图所示，突起476’(通常与图6A中的突起476相似并位于相同的位置)能够延伸进入空腔492。当锁定机构490位于锁定位置时(例如朝向突起476’收紧(tighthen))，突起476’能够被牢固地夹持在位置上并且通常是不可移动的。当锁定机构490位于未锁定位置时(例如放松的并因此不是牢固地压向突起476’)，突起476’能够如箭头496所示自由地来回滑动。以此方式，对于特定应用能够调节从边缘224’延伸的突起476’的长度。例如，与突起476’相似，图6A所示的一个或多个突起474、476、478的有效长度能够是可调节的。
不论一个或多个突起474、476、478是否是可调节的，这样的突起能够可选地是第二结构202的一个或多个对准功能部件204、206、208、210的一部分或附接到第二结构202的一个或多个对准功能部件204、206、208、210。例如，突起474能够可选地从对准功能部件210朝向边缘230延伸(例如，通过接触端从对准功能部件210向外延伸)，并且通过弹簧472的偏置力第一结构212的边缘230被偏置至与突起474接触。突起476、478能够类似地从对准功能部件204延伸，并且第一结构212的边缘224能够被偏置至与突起476、478接触。
通常来说，如显而易见的，通过向第一结构212施加适当地定向的偏置力(例如图5中的力F)以及特别地定位约束(例如图3中的约束320、322、324)第一结构212可以被定位到相对于第二结构202的期望位置。例如，第二结构202的一个或多个对准功能部件204、206、208、210的位置、形状、大小等以及一个或多个突起474、476、478的位置、形状、大小等能够被制造和定位使得：当弹簧472的偏置力对着对准功能部件204、210压迫一个或多个突起474、476、478时，第一结构212相对于第二结构202位于预定位置(或对准)。
图1-7所示的处理和装置仅是示例，并且许多变型是可能的。例如，在图5中所示的偏置力F作为在第一结构212上推的力该偏置力F能够被在第一结构212上拉的力替代或加大。例如，图5中的偏置力F能够被在边缘224上拉的力(未示出)替代或加大。这样的拉力能够由在边缘224和对准功能部件204(见图6)之间的处于拉紧的(in tension)弹簧(例如弹簧472)施加到边缘224。作为图1-7的处理和装置的修正(modification)的另一个例子，偏置力F能够表示施加到第一结构212的一个或多个边缘224、226、228、230的多个力的矢量和。作为图1-7配置的修正的另一个例子，偏置力F(或者偏置力F表示矢量和的多个力)能够被施加到第一结构212的功能部件而不是边缘224、226、228、230。其它的非限制修正包括将第一结构212对准第二结构202上的功能部件而不是对准功能部件204、206、208、210。其它示例修正包括将偏置力F施加到边缘226、230、232中的另一个并且在一个或多个边缘224、226、228、230上的位置而不是图3所示的位置(例如点262、268、270)处定位约束320、322、324和约束点260、264、266。另外，除了弹簧之外的机构(mechanisms)能够用于生成偏置力F。实际上，任何机构能够用于生成偏置力F。
对于图1-7中所示的和上述讨论的示例性对准技术，存在许多可能的应用。一个这样的应用可以是探针卡组件中的对准元件，探针卡组件能够在用于测试电子器件(例如半导体晶粒)的系统中使用。图8-19示出了根据本发明某些实施例的一些例子。图8说明了非限制性示例性测试系统100，并且图9-13示出了图8的测试系统100的非限制性示例性探针卡组件。图14-19示出了根据本发明某些实施例的探针卡组件1的插入器(interposers)的示例性对准。
图8示出了根据本发明某些实施例的示例性测试系统100的简化侧视图。如图所示，测试系统100能够包括测试仪102、多个通信通道104、探针卡组件1以及用于支撑和移动待测电子器件(“DUT”)110的夹盘(chunk)(或台)112。尽管示出了4个DUT，但是更多或更少的DUT可以被测试。同时，尽管在图8中的DUT 110作为半导体晶片108的半导体晶粒示出，但是DUT 110能够可选地是其它类型的电子器件。DUT 110的例子包括将要被测试的任何类型的电子器件，包括，但不限于，未切割半导体芯片108的一个或多个晶粒(dies)(如图8所示)、从晶片切割的一个或多个半导体晶粒(封装的或未封装的)、设置在载体(carrier)或其它夹持器件中的切割半导体晶粒(封装的或未封装的)阵列、一个或多个多晶粒电子模块、一个或多个印刷电路板或任何其它类型的电子器件或器件。注意这里使用的术语DUT指的是一个或多个这样的电子器件。
测试仪102能够包括配置用于控制DUT 110测试的一个计算机或一些计算机和/或其它电子元件。通信通道104能够提供测试仪102和探针卡组件1之间的电通信(electrical communication)。通信通道104能够包括能够在其上传送电、光或其它类型的信号的任意介质。非限制性示例包括同轴电缆、光纤链路、无线发射器/接收器、驱动器、接收器等或上述的任意组合。可以提供通信通道104用于将要被测试的DUT 110的每个输入输出。能够从测试仪102通过通信通道104的一些和探针卡组件1向DUT 110提供用于测试DUT 110的电能、接地和输入信号，并且由DUT 110生成的响应信号能够通过探针卡组件1和其它通信通道104提供至测试仪102。
探针卡组件1包括线路基片2(wiring substrate)，并且具有至通道104的分别连接(individual connection)的电连接器11能够被设置在线路基片2的上表面3上。探针卡组件1还能够包括导电探针4，导电探针4能够配置用于向DUT110压缩并因此与DUT 110的输入和/或输出端子进行电连接。探针卡组件1能够包括从电连接器11至线路基片2的下表面5并且因而至与线路基片2的下表面5接触的一个或多个探针头组件9a、9b(在图8中示出了2个，在图9和10中示出了4个，但是能够使用比2和4个更多或更少的探针头组件)的导电路径(未示出)。在电连接器11和线路基片2的下表面5并因此在连接器11和探针头组件9a、9b之间的传导路径(未示出)能够包括线路基片2之上或之中的导电轨迹、通孔(vias)和/或端子(未示出)。如下将会更详细讨论的，探针4中的一些将会被附接到探针头组件9a和/或9b中的每一个，并且每个探针头组件9a、9b能够提供线路基片2的路径(未示出)和探针头组件9a、9b上的探针4之间的电路径。探针卡组件1因而能够提供电连接器104(并因此通道104中独立的一些通道)和探针4中的一些之间的电路径(未示出)。探针卡组件1因而能够提供通信通道104和DUT 110的输入和/或输出端子之间的电接口。
探针4能够是任何类型的导电探针，包括但不限于针型探针、屈曲梁(buckling beam)探针、凸起探针(bump probe)或弹簧探针。探针4能够是弹性、传导结构。合适的探针4的非限制性例子包括如美国专利No.5476211、美国专利No.5917707和美国专利No.6336269中描述的由涂敷具有弹性材料的焊芯形成的合成结构。探针4能够可选地是平板印刷形成的结构，例如美国专利No.5994152、美国专利No.6033935、美国专利No.6255126、美国专利申请公开No.2001/0044225和美国专利公开No.2001/0012739中公开的弹簧元件。探针4的其它非限制性例子包括美国专利No.6827584、美国专利No.6640432和美国专利公开No.2001/0012739中公开的那些。也可以使用弹簧针(pogopins)、屈曲梁探针(例如cobra探针)和其它类型的探针。同时，不管探针类型如何，探针尖端能够是金字塔形、截顶的金字塔形、刀片、凸起或任何其它适合的形状。适合探针尖端的各种形状和大小的非限制性例子在美国专利No.6441315中描述。
测试系统100能够如下测试DUT 110。如图8所示，DUT 110能够被放置在夹盘(chuck)112上，夹盘112是可移动的，并且探针卡组件1能够被附接(用螺拴固定、夹紧等)到安装结构114，安装结构114与其中设置了夹盘112的外壳或其它装置(未示出)相关联。如图8所示，夹盘112能够将DUT 110的端子移动到与探针4接触。可选地或另外地，探针卡组件1能够被移动以使得DUT 110的端子与探针4接触。测试仪102能够生成各种图案的测试信号，该测试信号能够通过通道104和探针卡组件1提供至DUT 110。由DUT 110响应于测试信号而生成的响应信号能够通过探针卡组件1和通道104提供至测试仪102，测试仪102能够评估响应信号并确定响应信号是否如同预期的，及接下来是否DUT 110通过测试。(如这里所使用的，术语“测试信号”能够指输入到DUT的信号和/或由DUT生成的响应信号。)
下面参考图8-10描述示例性探针卡组件1。图8包括探针卡组件1的侧视图，图9示出了探针卡组件1的立体仰视图。图10示出了探针卡组件1的一些元件的分解图。如上所述并如图8-10所示，探针卡组件1能够包括具有上表面3和下表面5的线路基片2、加固器板7(stiffener plate)(在图9中不可见)、多个独立探针头组件9a、9b、9c、9d以及将探针头组件9a、9b、9c、9d附接到加固器板7和线路基片2的附接机构106。
线路基片2能够包括任何的适用于支撑电连接器11(在图9中不可见)并且提供至连接器11或来自连接器11的电路径(未示出)的基片。例如，线路基片2能够包括印刷电路板。电连接器11能够包括任何的适用于与通道104进行电连接的电连接器。例如，电连接器能够包括弹簧针垫、零插入力(ZIF)连接器等。
加固器板7能够配置用于在DUT 110的测试过程中辅助抵抗由例如周围温度变化、温度梯度、机械负载等引起的运动、歪斜、弯曲等。加固器板7能够包括任何刚性结构。例如，加固器板7能够包括金属板。
如图8-10所示，探针头组件9a、9b、9c、9d能够被定位，从而每个探针头组件9a、9b、9c、9d的探针4形成用于同时接触多个DUT 110的探针4的大的阵列9。阵列9中的探针4的图案不需要是规则的或重复图案。典型地，阵列9中的探针4的图案能够对应于DUT 110的端子图案。另外，尽管在图9和10中使用了4个探针头组件9a、9b、9c、9d，但是能够使用更多个或更少个探针头组件。
图8最佳示出，附接机构106能够将探针头组件9a、9b、9c、9d附接到加固器板7。附接机构106能够包括多个螺柱14，多个螺柱14能够附接到探针头组件9a、9b、9c、9d的探针基片8。能够被螺纹拧入的螺柱14能够从每个探针基片8向上延伸(见图8和10)并且能够接合螺纹紧固件120，螺纹紧固件120从加固器板7通过加固器板7中的孔202和线路基片2中的孔204(见图1和3)延伸。附接机构能够例如包括不同的螺钉组件(srew assemblities)。
附接机构106能够执行除了将探针头组件9a、9b、9c、9d附接到加固器板7之外的其它功能。例如，附接机构106能够配置用于选择性地调节附接有探针4的探针基片8表面的定向。例如，附接机构106能够配置用于将推力或拉力选择性地施加到探针基片8上的各个位置，从而选择性地改变探针基片8相对于加固器板7(和/或线路基片2)的位置(例如定向)或甚至改变附接了探针4的探针基片8表面的形状。这样的附接机构的例子在美国专利No.6509751中公开。如将看到的，当如上所述改变探针基片8的定向时，插入器10能够提供线路基片2和探针基片8之间的柔性电连接。
能够提供其它机构(未示出)来附接或调节探针头组件9a、9b、9c、9d。例如，能够提供机构(未示出)来分别调节每个探针头组件9a、9b、9c、9d的位置，并且因而调节每个探针头组件9a、9b、9c、9d的探针4。这样的机构的非限制性例子在美国专利申请序列号11/165833中公开。
每个探针头组件9a、9b、9c、9d能够包括探针基片8，并且如图9最佳示出，探针4能够被附接到每个探针基片8的下表面。每个探针基片8上的探针4能够被组织到探针组6中。在图9中，每个探针组6由正方形表示，并且没有示出各个探针4。每个探针组6能够包括，例如，以接触DUT 110中一个的图案布置的多个探针4。因而一组中的探针4的数目和图案能够取决于每个DUT 110的输入和/或输出端子的数目。在某些例子中，探针组6能够包括60至80个或更多个探针4。在其它例子中，探针组6能够包括更多或更少的探针4。由于DUT 110典型地彼此相同，因此探针组6能够彼此相同。
图11示出了一个探针头组件9a的立体俯视图。通常探针头组件9b、9c、9d与探针头组件9a相同或相似。实际上，探针头组件9a、9b、9c、9d能够是易于替换的模块。因而，在探针卡组件1的生命周期中，一个或多个探针头组件9a、9b、9c、9d能够被移除和被新的探针头组件来替换。例如，能够这样替换破损的、损坏的或故障的探针头组件。作为另一个例子，能够提供以新的图案设置的探针4。
如将示出的，探针头组件9a能够包括附接了一些探针4(在图11中不可见)的探针基片8。探针头组件9a也能够包括多个插入器10，插入器10用于提供线路基片2和探针基片8之间的电连接。尽管在图11中示出了4个插入器10，但是能够使用更多或更少的插入器10。
图12示出了图11的探针头组件9a的一个插入器10的立体俯视分解图以及线路基片2和探针基片8的部分视图，并且图13示出了图12的线路基片2、插入器10以及探针基片8的侧视图，示出了插入器10至线路基片2和探针基片8的示例性互连。如图11-13所示，每个插入器10(能够是非限制性示例的柔性互连)能够包括具有第一多个细长弹性电接触件504以及第二多个细长弹性电接触件506的插入基片502(例如陶瓷、半导体、印刷电路板等材料)，其中第一多个细长弹性电接触件504从基片502的一个表面延伸，第二多个细长弹性电接触件506从基片502的相对表面延伸。电接触件504、506能够是弹簧状探针，例如还能够与上述关于探针4描述的任一示例结构相似。基片502能够包括通过基片502将一些接触件(contacts)504与一些接触件506电连接的电路径(未示出)。这样的电路径(未示出)能够包括在基片502中或在基片502上的导电端子、通孔和/或轨迹(未示出)。可选地，细长弹性电接触件504和/或506能够通过基片502延伸。
如图12和13所示，接触件504能够与线路基片2底表面5上的导电端子608(见图13)对准，并且接触件506能够与探针基片8上的导电端子508对准。因此插入器10能够提供线路基片2上的一些端子608和探针基片8上的一些端子508之间的挠性或柔性电连接。根据上述讨论，线路基片2能够包括电连接器11(见图8)和端子608之间的电路径(未示出)，并且探针基片8能够包括端子508和探针4之间的电路径(未示出)。探针头组件9a的每个插入器10能够与图12和13中示出的插入器10相似，并且如图12和13所示，每个插入器10能够将线路基片2上的端子608电连接到探针基片8上的端子508。
探针基片8能够包括任何用于支撑探针4的适当结构并且包括一个或多个子层和/或基片。例如，探针基片8能够包括陶瓷基片，陶瓷基片包括上述提及的端子508和探针4之间的电路径(未示出)。在某些实施例中，探针基片8能够被配置作为空间转换器，其中端子508被设置为以第一节距彼此间隔，并且探针4以第二节距彼此间隔，第二节距能够小于第一节距。
如图12和13中总体示出的，为了建立和维持线路基片2底表面5上的端子608和探针基片8上的端子508之间的电连接，必须以足够的精度定位插入器10使得插入器接触件504对准线路基片端子608并且插入器接触件506对准探针基片端子508。另外，上述插入器接触件504与线路基片端子608的对准以及插入器接触件506与线路基片端子508的对准应当被维持(例如在探针卡组件1的运输、调节和使用过程中)以维持线路基片2底表面5上的端子608和探针基片8上的端子508之间的电连接。
图14示出了如图1-7中示出的技术相似技术的示例性使用，以将探针头组件9a的插入器10对准探针头组件9a的线路基片2和探针基片8。探针头组件9b、9c、9d的插入器10能够类似地对准。如将看到的，所示出的技术能够是自助技术。在下面的例子中，插入器10可以是图1-7的第一结构212的非限制性例子，并且螺柱14可以是图1-7的对准功能部件204、206、208、210的非限制性例子。由于螺柱14附接到探针基片8并且通过线路基片2中的孔204延伸(见图8和10以及上述那些图的结合讨论)并且因而能够定位在由孔204相对于线路基片2限定的位置，插入器10可以使用与图1-7所说明的技术相似技术与线路基片2和探针基片8对准。因此，线路基片2和探针基片8一起可以是图1-7的第二结构202的非限制性例子。
如图14所示，每个插入器10通常能够被设置在“x，y”平面。在图14中，“x，y”平面是页面所在的平面，并且“z”轴从该页面向外延伸。偏置机构702能够将偏置力F施加到每个插入器10。尽管只示出向每个插入器10施加的一个偏置力F，可选地能够向每个插入器10施加多于一个的偏置力。施加到每个插入器10的偏置力F能够将插入器10朝相对方向移动并夹持在一位置中，在该位置中插入器的接触件504与线路基片的底表面5上的端子608对准并且插入器10的接触件506与和探针基片8上的端子508对准。如图14所示，对于每个插入器10能够提供多个约束704，并且约束704能够被配置和定位以停止偏置力F引起的插入器10在如上所述插入器10的接触件504、506和线路基片端子608以及探针基片端子508对准的位置中的运动。约束704能够被配置和定位使得：(1)当插入器10上的偏置力F将插入器10对着约束704移动时，约束704通过防止插入器10在“x”或“y”方向运动和围绕“z”轴旋转来将插入器10夹持在位；和(2)当插入器10在位置中时，插入器10的接触件504与线路基片2的底表面5上的端子608对准并且插入器10的接触件506与探针基片8上的端子508对准。在某些实施例中，能够选择施加到插入器10的偏置力F的大小以正好克服与插入器10相对探针基片8和线路基片2的运动相反的摩擦力。
如上所述，螺柱14能够是图1-7的对准功能部件204、206、208、210的非限制性例子。如图14所示，每个插入器10可以是第一结构212的非限制性例子并且可以包括与图1-7的对接/偏置功能部件214、216、218、220相同或总体相似的对接/偏置功能部件15。例如，对接/偏置功能部件15可以包括如图14所示的切块，该切块可以具有与图1-7的边缘224、226、228、230相同或总体相似的边缘17。由图14中的偏置机构702产生的力F可以与图5中的力F相同或相似，并且约束704可以与图1-7的约束320、322、324相同或相似。例如，偏置机构704可以是图6A的弹簧472相似的弹簧，并且约束704可以包括与图6A中的一个或多个突起474、476、478相似的突起。另外，图14中的力F的应用点或区间以及力F的方向能够与图5的力F相同或总体相似，并且能够以与图5的力F相同或相似的方式确定和选择。约束704的位置和定向也能够以与图3中的约束320、322、324相同或相似的方式来确定或选择。
然而，图14所示的对于每个插入器10的偏置机构702和约束704的放置、定向和数目仅是示例，对于每个插入器10能够使用偏置机构702和约束704的其它放置、定向和数目。在某些实施例中，能够使用最小数目(例如3个)的约束704来阻止每个插入器1002沿着“x”和“y”轴运动以及围绕“z”轴旋转。实际上，通常来说，3个约束典型地足够用于阻止物理主体(例如插入器)在平面中的运动。在某些实施例中，每个插入器103个约束704足够用于将插入器10夹持在对应于与上述线路基片2和探针基片8的适当对准的位置中。在其它实施例中，对于每个插入器能够使用10多于3个约束704。
许多其它的变化也是可能的。例如，对于每个插入器10能够提供多个偏置机构702。例如，在图14中，多个弹簧(图14中未示出)能够被设置在插入器10和多个螺柱14之间，这能够产生作用于插入器10的多个偏置力F。作为另一个例子，一个或多个约束704能够被夹住。例如，一个或多个约束704能够包括在插入器上的对接功能部件(未示出)，该对接功能部件配置用于可移动地结合螺柱14之一上的约束(未示出)和夹子(clutch)(未示出)。夹子(未示出)能够被配置用于选择性地允许对接功能部件(未示出)和对应约束(未示出)即使在接触时也能相对于彼此运动。夹子(未示出)也能够被配置用于选择性地停止对接特征(未示出)和对应约束(未示出)的运动。
图15说明了另一个示例性变化，其中围绕插入器10设置具有弹性特性的带1102，将力F施加到每个插入器10以将插入器10朝向中心螺柱14推动。因而带1102能够是图14的偏置机构702的示例实施。约束704能够被放置在每个插入器10上以限制插入器10的运动。利用图1-6说明的技术能够确定或选择约束704的位置和定向，并且约束704能够作为突起实现(例如类似于包括这里描述的任何变型(例如如图7所示)的一个或多个突起474、476、478)。
图16说明了另一个变化。在示出线路基片2、插入器10和探针基片8的部分侧视图的图16中，插入器10的接触件504、506被配置用于在插入器10上提供偏置力F。如图所示，每个接触件504的末端1304(例如和线路基片2的端子608物理地接触的端)能够从接触件504的附接端1302(例如附接到插入基片502端)偏移。例如，偏移能够是如图16所示的距离S1。再如图所示，每个接触件506的末端1308(例如和探针基片8的端子508物理地接触的端)能够从接触件506的附接端1306(例如附接到插入基片502的端)偏移。例如，偏移能够是如图16所示的距离S2，S2可以与S1相同或不同。
由于有偏移距离S1和S2，接触件504、506能够当在线路基片2和探针基片8之间被压缩时产生横向力F’。例如接触件504、50可以通过紧固机构106(见图8)在线路基片2和探针基片8之间被压缩6。例如，如上所述，紧固机构106能够被配置用于将探针基片8附接到加固器板7，并且因此，紧固机构106能够将探针基片8拉向加固器板7并且因而压缩在线路基片2和探针基片8之间的插入器10。横向力F’能够是对着线路基片2和探针基片8的垂直力(未示出)之外的力。在某些实施例中，横向力F’能够被定向在与施加到插入器10的偏置力F相同或总体相同的方向。
如上所述，横向力F’能够代替图中所示的任意力F。例如，具有偏移距离S1和/或S2的接触件504、506能够代替图14中的偏置机构702或图6A中的弹簧472。可选地，图16中示出的插入器10上的横向力F’能够是图中所示的任意力F之外的力。在这种情况下，例如，在图14或15中的每个插入器10上的总力可以是作用在插入器10上的由偏置机构702生成的力F和由于接触件504、506的偏移距离S1和/或S2由插入器10自身产生的横向力F’的矢量和。如上所述，在某些实施例中，能够选择偏置力F’的大小以正好克服与插入器10相对于探针基片8和线路基片2的运动相反的摩擦力。
图17A和17B(示出了线路基片2、插入器10和探针基片8的部分侧视图)示出了另一个示例性配置，其中插入器10的接触件590可以配置用于在插入器上提供偏置力F”。能够代替接触件504、506的接触件509能够包括主体部分596，主体部分596嵌入或固定在插入基片502中，并且接触件590还能够包括接合并且在线路基片2的端子608和探针基片8的端子508之间被压缩的接触部分592。图17A示出了在未压缩状态的接触件590，图17B示出了在压缩状态的接触件592。如图所示，每个接触件590的接触部分592可以从主体部分596偏移S3，并且每个接触件590的臂594能够成角度θ。接触部分592的偏移S3和/或成角度θ的臂能够使得当接触件590被压缩时，每个接触件590向插入基片502施加横向力。如图17B所示，这样的横向力之和能够是在插入基片502上的横向力F”。
关于图16总体讨论的，例如，通过紧固机构106(见图8)，接触件590能够被在线路基片2和探针基片8之间压缩。例如，如上所述，紧固机构106能够被配置用于将探针基片8附接到加固器板7，并且从而，紧固机构106能够将探针基片8拉向加固器板7并且因而在线路基片2和探针基片8之间压缩插入器10。横向力F”能够是对着线路基片2和探针基片8的垂直力(未示出)之外的力。在某些实施例中，横向力F”能够被定向在与施加到插入器10的偏置力F相同或总体相同的方向。
与上述讨论的力F’相似，横向力F”能够代替图中所示的任意力F。例如，接触件590能够代替图14中的偏置机构702或图5中的弹簧472。可选地，横向力F”能够是图中所示的任意力F之外的力。在这种情况下，例如，在每个插入器10上的总力可以是作用在插入器10上的由偏置机构702产生的力F和当压缩接触件590时由插入器10自身生成的横向力F”的矢量和。再次，在某些实施例中，能够选择偏置力F”的大小以正好克服与插入器10相对于探针基片8和线路基片2的运动相反的摩擦力。
图18示出了根据本发明某些实施例的用于制造探针卡组件的示例处理。尽管图18不限于制造与图8-17B所示出的探针卡组件相似的探针卡组件，但是图18的处理将结合图8-14中示出的探针卡组件1制造进行(包括图15-17B的变型例)描述。如图18所示，在1402能够提供探针卡组件1的元件。例如，在1402能够提供线路基片2、加固器板7、探针基片8、插入器10以及螺柱14。在1404，在1402提供的元件能够被部分地装配。在1406，插入器10能够被放置在探针基片8上并且在1408使用偏置力将插入器10预载入。例如，通常如图10示出的，插入器10能够被放置在探针基片8上(也见图11)。能够使用与图14所示的偏置力F相似的偏置力将插入器10预载。如上所述，偏置力F能够对着约束704压缩插入器10，定位每个插入器10从而如上通常所述，接触件504、506分别与线路基片2上的端子608和探针基片8上的端子508对准。能够使用这里讨论的用于提供偏置力F的任意技术。在1410，探针卡组件能够被完全地装配成通常例如如图8和9所示那样，并且附接构件106能够被收紧，附接构件106能够对着线路基片2收紧探针基片8，通常如图8和13所示在探针基片8和线路基片2之间压缩每个插入器10。如上所述，偏置力F应当继续对着约束704压缩插入器10，使得插入器10如上所述维持与线路基片2和探针基片8的适当对准。插入器10能够如图16或图17A和17B所示配置，并且如果这样的话，额外的横向力F’或F”能够进一步对着约束704压插入器10。然而，插入器10不需要如图16或图17A和17B那样配置。可选地，在某些实施例中，当附接机构106被收紧时，所有的或部分的偏置力可以被移除(例如力F，力F’和/或力F”)。当被收紧时，附接机构106能够相对于探针基片8和线路基片2将插入器10夹持在适当位置而不需要偏置力或者使用比完全偏置力更小的偏置力。
在1412，可以测试通过插入器10的线路基片2和探针基片8之间的电连接性。如果在1412在一个或多个插入器10和线路基片2或探针基片8之间没有检测到电连接或者检测到差(非常低)的电连接，可以充分地松开与受影响的一个或多个探针头组件9a、9b、9c、9d相关联的被选择的一些附接机构106以使得由一个或多个偏置力F导致的低导电插入器10返回它们的自然位置(natural position)。如上所述，由一个或多个偏置力F导致的插入器10的自然位置能够将接触件504、506分别与线路基片2上的端子608和探针基片8上的端子508对准。这些附接机构106然后能够被再次收紧，并且如上所述，当附接机构106被收紧时和之后，偏置力F能够将插入器10维持与线路基片2和探针基片8的适当对准。
如上所述，接触件504、506能够配置具有图16所示的偏移S1和S2或者图17A和17B所示的接触件590，这能够使得接触件504、506施加也是如图16所示的横向力F’，或者接触件590施加也是如图17A和17B所示的横向力F”。如上所述，这样的横向力F’或F”能够配置用于增加并且因而加大施加到插入器10上的偏置力F(例如见图14和15)。可选地，也是如上所述，不需要向插入器10施加偏置力F(在这种情况下图18的1408能够跳过或者不包括在图18的处理中)，并且横向力F’或F”能够将每个插入器10偏置至对应约束704。
图19示出了根据本发明某些实施例的使用类似于探针卡组件1的探针卡组件测试DUT的示例性处理。尽管图19的处理不由此受限，但是将在这里利用图8的测试系统100的探针卡组件1描述图19的处理。
在1502，探针卡组件1能够被安装到如图8所示的安装结构114上。如上所述，安装结构114能够是外壳的一部分，夹盘112位于该外壳中。在1504，夹盘112能够移动DUT 110以将一些DUT 110的端子与探针卡组件1的探针4对准，并且然后夹盘112能够移动DUT 110使得一些DUT 110的端子被压缩并且因而与探针4进行电接触。在1506，测试仪102能够如上所述通过通道104和探针卡组件1将测试信号输出至DUT 110的端子来测试DUT 110。测试仪102也能够通过探针卡组件1和通道104接收由DUT 110响应于测试信号而产生的响应信号。也是如上所述，测试仪102能够评估响应信号。
在1506的测试过程中，插入器10相对于线路基片2和探针基片8的相对位置能够改变。例如，在测试过程中探针卡组件1周围的温度的变化能够导致探针卡组件1的某些元件比探针卡组件1的其它元件更多地膨胀或收缩。这种情况的发生是由于探针卡组件1的某些元件具有不同的热膨胀系数。这种情况的发生还可能由于探针卡组件1周围的温度梯度。例如，在某些环境下，线路基片2可以比插入器10和/或探针基片8更快地膨胀。作为插入器10相对于线路基片2和探针基片8的相对位置改变的另一个例子，由于在1506的测试过程中施加到探针卡组件1的机械加载可以导致这样的变化。即使当探针卡组件1的元件在1506的测试过程中以不同速率膨胀或者在1506的测试过程中运动，偏置力F和/或横向力F’或F”能够在1506的测试过程中保持插入器接触件504、506与线路基片2上的端子608和探针基片8上的端子508适当地对准。另外，如果需要(例如在1506的测试过程中一个或多个插入器10与线路基片2或探针基片8之间的导电性尚失或变得太低)，当探针卡组件1保持附接到安装结构114时，能够在探针卡组件1上执行图18的1414。
如同显而易见的，由偏置机构702施加到插入器10的偏置力F(见图14-19)和/或由具有偏移接触件504、506或接触件590(见图16、17A和17B)和约束702的插入器10产生的横向力F’或F”能够被设计以将插入器10自动地移动至与线路基片2和探针基片8的适当对准，并且然后将插入器10夹持在该对准中。偏置机构702和约束704因而能够形成自助系统。
上述包括图1-7所示技术的自助系统不限于将插入器10和线路基片2和探针基片8对准。例如，图1-7所示出的和图8-17B中所示例的技术能够可选地或另外地用于将探针基片8自动地与线路基片2和/或加固器板7对准。类似地，图1-7所示出的和图8-17B中所示例的技术能够可选地或另外地用于将线路基片2自动地与加固器板7对准。
实际上，图1-7所示出的和图8-17B中所示例的技术能够用于类似于探针卡组件1的探针卡组件之外的器件或装置中。例如，这样的技术能够用于自动地对准测试DUT中使用的其它类型的接触器器件中的插入器和/或探针基片。作为另一个例子，这样的技术能够用于其它类型的电子器件或非电子器件中用于将基片或结构与另一个基片或结构对准。因此，插入器10、探针基片8以及线路基片2仅是那些能够使用图1-7所示出的和图8-17B中所示例的技术而彼此对准的结构或元件的例子。插入器10、探针基片8以及线路基片2因此能够是使用这里揭示的自助技术而对准的第一、第二和第三电子元件的例子。
图20-22示出了根据本发明某些实施例的在图20的1506测试DUT 110的过程中使用的探针卡组件1的额外功能部件。图20示出了线路基片2的俯视图。如图所示，线路基片2能够具有多个运动学的约束C4、C5和C6。3个约束C4、C5和C6被示出，但是能够使用更多个或更少个约束。例如，约束C4、C5能够在由图20所示的线路基片2的表面确定的二维平面中的两个行动方向上约束线路基片2。例如，约束C4、C5能够在“x”和“y”方向的约束线路基片2运动。例如，附接线路基片2的中心点或邻近线路基片2的中心点的单个螺钉或螺栓能够提供约束C4、C5。第三约束C6也可以配置用于约束线路基片2不围绕“z”轴旋转。
如上所述，探针卡组件1可以包括安装在线路基片2上的加固板，例如加固板7(图20中未示出)。加固板7可以为线路基片2提供额外的刚性。该额外的刚性能够减小挠曲量，否则该挠曲量将作为物理力或温度改变的结果会发生在线路基片2中。在线路基片2中的过多的挠曲量会例如导致某些元件的电连接性损坏或丧失。
线路基片2可以部分由定位销保持，例如是图21和22示出的销钉54，定位销允许线路基片2相对于加固板7的径向膨胀或收缩。销钉54也可以例如提供旋转约束C6。加固板7和线路基片2可以由具有可能导致双金属响应(bimetallic response)的不相同的热膨胀系数的不同材料组成。这些热特性会导致在热条件变化的过程中，一个元件比起其它元件更容易膨胀和收缩。
图20的槽50中包括的销钉54(如在图21和22中可以最佳看出)以及约束C4、C5和C6可以配置使得在二维平面“x，y”中保持线路基片2的固定相对位置的同时可以容纳线路基片2的径向膨胀或收缩。可选或额外的，例如槽52的槽可以类似地包括在线路基片2中，以提供用于约束和径向膨胀的手段。
图21示出了当线路基片2处于径向收缩C的状态下时槽50和销钉54之间的关系。槽50的形状允许在保持旋转约束C6(例如防止围绕“z”轴旋转)时线路基片2相对于销钉54的运动。例如，当在室温或室温以下存储或操作线路基片2时，径向收缩C会发生。图22是与图21所示的视图相似的视图，除了线路基片2处于径向膨胀E状态。如图21所示，当在高于导致线路基片2处于径向收缩C的状态的温度的温度下存储或操作线路基片2时，径向膨胀E会发生。
尽管已经在说明书中描述了本发明的特定实施例和应用，本发明不限于这些示例实施例和应用并且不限于这里描述示例实施例和应用的方式。

Claims (80)

1.一种用于对准多个结构的方法，所述方法包括：
向第一结构施加第一力，所述第一力施加在将所述第一结构在第一平面中移动的方向，所述第一结构包括基片和第一接触功能部件阵列，所述第一接触功能部件的端总体地设置在与所述第一平面平行的第二平面中；以及
约束所述第一结构在所述第一平面中相对于第二结构的运动，
其中所述约束包括相对于所述第二结构将所述第一结构约束在一位置，所述位置将所述第一接触功能部件阵列和所述第二结构上的第二接触功能部件阵列对准，所述第二接触功能部件的端总体地设置在与所述第二平面平行的第三平面中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述约束还包括将所述第一结构约束在三个和仅为三个的约束位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述约束还包括使用三个和仅为三个的约束来约束所述第一结构，其中：
所述第一约束沿着所述第一平面中的第一平移度来约束所述第一结构，
所述第二约束沿着所述第一平面中的第二平移度来约束所述第二结构，所述第二平移度与所述第一平移度不同，以及
所述第三约束以所述第一平面中的旋转度来约束所述第一结构。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一力被定向以避开保留区域，每个保留区域对应于重叠摩擦角区间，并且每个摩擦角区间对应于两条虚拟线之间的区间，所述两条虚拟线在所述约束位置之一交叉并且从经过所述约束位置之一的约束线以与在所述约束位置之一处彼此接触的所述第一结构和所述第二结构的材料的摩擦角的反正切对应的角发散。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一力将所述第一结构上的三个对接功能部件移动至与所述第二结构上的三个对接功能部件接触。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一结构上的所述三个对接功能部件对应于所述三个约束位置，并且，所述第二结构上的所述三个对接功能部件对应于所述三个约束位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一接触功能部件相对于所述第一结构上的所述三个对接功能部件以第一图案设置在所述第一结构上，并且所述第二接触功能部件相对于所述第二结构上的所述三个对接功能部件以第一图案设置在所述第二结构上。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述向第一结构施加第一力包括在第一方向压缩从所述第一结构延伸的弹簧结构，所述压缩在所述第一结构上生成在第二方向的合力，所述合力组成所述第一力。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二方向总体上垂直于所述第一方向。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述压缩包括压缩从所述第二结构和第三结构之间的所述第一结构延伸的所述弹簧结构。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述约束约束所述第一结构的所述位置还将所述第一结构上的第三接触功能部件与所述第三结构上的第四接触功能部件对准。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述约束包括对着所述第二结构上的第二对接功能部件压缩所述第一结构上的第一对接功能部件，其中所述施加第一力引起所述压缩。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括相对于所述第一结构调节所述第一对接功能部件中的一些对接功能部件的位置。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括将所述第一结构和所述第二结构与其它结构组合以形成探针卡组件。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述组合包括将所述第二结构与具有至测试仪的电接口的线路基片组合，所述测试仪用于控制电子器件的测试，并且其中：
所述第二结构包括用于接触所述电子器件的端子的探针，所述第二接触功能部件包括至所述探针的电连接；
所述第一结构包括插入器，所述第一接触功能部件包括设置用于通过电连接将所述线路基片上的端子电连接至所述第二结构上的所述探针的接触件；以及
所述约束约束所述第一结构的所述位置还将所述插入器上的所述接触件与所述线路基片上的所述端子对准。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述组合包括利用附接机构将所述第二结构附接到所述探针卡组件的另一个元件，所述附接机构包括所述第二对接功能部件。
17.一种用于对准多个电子元件的方法，所述方法包括：
提供相对于第一电子元件和第二电子元件设置的约束；以及
压缩从所述第一电子元件和所述第二电子元件之间的插入器的第一侧延伸的第一细长弹性接触件以及从所述插入器的第二侧延伸的第二细长弹性接触件，所述压缩产生将所述插入器移动至与所述约束接触的力，
其中当由所述力移动至与所述约束接触时，所述插入器的所述第一细长弹性接触件与所述第一电子元件上的第一端子对准并且所述插入器的所述第二细长弹性接触件与所述第二电子元件上的第二端子对准。
18.根据权利要求17所述的方法，其中：
所述插入器包括对接功能部件；以及
所述力将所述插入器的所述对接功能部件移动至与所述约束接触。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一电子元件包括设置用于接触待测电子器件的多个探针，并且所述第二电子元件包括至多个通道的电接口，所述多个通道通向用于控制所述电子器件的测试的测试仪。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一电子元件、所述插入器和所述第二电子元件组成探针卡组件，所述探针卡组件包括所述接口和所述探针之间的多条电路径。
21.根据权利要求17所述的方法，其中所述提供约束包括提供附接至所述第一电子元件的所述约束。
22.根据权利要求17所述的方法，其中所述约束约束：
所述插入器沿第一轴的平移，
所述插入器沿与所述第一轴垂直的第二轴的平移，以及
所述插入器围绕与所述第一轴和所述第二轴垂直的第三轴的旋转。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述第三轴总体上垂直于所述力的方向。
24.一种用于测试电子器件的组件，包括：
具有测试探针的探针基片；
固定到所述探针基片的线路基片；
插入器，设置在所述探针基片和所述线路基片之间并且包括从相对侧延伸的并且用于将所述线路基片上的第一端子和所述探针基片上的第二端子电连接的弹性；以及
偏置装置，用于在总体上平行于设置了所述第一端子和所述第二端子的平面的方向上对着多个约束偏置所述插入器，其中当所述弹性对着所述约束被偏置时，所述插入器的所述弹性弹簧与所述线路基片上的所述第一端子和所述探针基片上的第二端子对准。
25.根据权利要求24所述的组件，其中：
所述插入器包括对接功能部件；以及
所述偏置装置对着所述约束偏置所述插入器的所述对接功能部件。
26.根据权利要求24所述的组件，其中所述偏置装置包括弹簧。
27.根据权利要求24所述的组件，其中所述偏置装置包括所述弹性弹簧，当施加近似垂直于压缩所述弹性弹簧的横向力的第二力时，所述弹性弹簧用于将所述横向力施加到所述插入器。
28.根据权利要求24所述的组件，其中所述探针用于接触待测电子器件，并且所述线路基片包括至多个通道的电接口，所述多个通道通向用于控制所述电子器件的测试的测试仪。
29.一种用于测试电子器件的自对准可移除探针头组件，包括：
探针基片，具有测试探针和总体上设置在第一平面并且电连接至所述测试探针的端子；
插入器，由至少三个约束实质上约束在总体上平行于所述第一平面的第二平面上；以及
偏置机构，用于在所述第二平面上施加力，所述力将所述插入器推动朝向所述约束中的至少一个以将从所述插入器延伸的接触结构与所述探针基片的所述端子对准。
30.根据权利要求29所述的探针头组件，其中所述插入器包括用于接触所述至少三个约束的对接功能部件。
31.根据权利要求29所述的探针头组件，其中所述探针基片和所述插入器由弹性接触弹簧电连接。
32.根据权利要求31所述的探针头组件，其中所述偏置机构包括所述接触弹簧中的一些接触弹簧，所述一些接触弹簧用于在压缩所述接触弹簧时给予所述力。
33.根据权利要求32所述的探针头组件，其中将所述探针头组件附接到线路基片的附接机构包括所述约束。
34.一种用于装配用于测试电子器件的装置的方法，所述方法包括：
在探针基片上设置插入器以形成探针头组件；
在第一平面上向所述插入器施加偏置力以将从所述插入器的第一表面延伸的第一接触结构与所述探针基片上的第一端子对准，所述第一端子总体上设置在总体上与所述第一平面平行的第二平面中；以及
将所述探针头组件附接至线路基片，所述偏置力将从所述插入器的第二表面延伸的第二接触结构与所述线路基片上的第二端子对准，所述第二端子总体上设置在总体上与所述第一平面平行的第三平面中。
35.根据权利要求34所述的方法，其中：
所述探针基片包括用于接触所述待测电子器件的探针，一些所述探针与一些所述第一端子电连接；
所述线路基片包括至多个通道的电接口，所述多个通道通向用于控制所述电子器件的测试的测试仪，所述电接口电连接到所述第二端子；以及
一些所述第一接触结构和一些所述第二接触结构彼此电连接并且将一些所述第二端子与一些所述第一端子电连接。
36.根据权利要求35所述的方法，还包括减小所述探针头组件和所述线路基片之间的距离，并且从而压缩所述插入器的所述第一接触结构和所述第二接触结构，其中所述压缩产生所述偏置力。
37.根据权利要求35所述的方法，增加所述探针头组件和所述线路基片之间的距离，其中所述偏置力将所述插入器的所述第一接触结构相对于所述探针基片的所述第一端子重新对准。
38.根据权利要求34所述的方法，其中所述偏置力由弹簧提供。
39.根据权利要求34所述的方法，其中所述偏置力将所述插入器移动至与相对于所述探针基片设置的约束相接触。
40.根据权利要求39所述的方法，其中：
所述插入器包括对接功能部件，以及
所述偏置力将所述对接功能部件移动至与所述约束接触。
41.一种用于对准多个结构的方法，所述方法包括：
向第一结构施加第一力，所述第一力施加在将所述第一结构在第一平面中移动的方向，所述第一结构包括基片和第一接触功能部件阵列，所述第一接触功能部件的端总体地设置在与所述第一平面平行的第二平面中；以及
约束所述第一结构在所述第一平面中相对于第二结构的运动，
其中所述约束包括相对于所述第二结构将所述第一结构约束在一位置，所述位置将所述第一接触功能部件阵列和所述第二结构上的第二接触功能部件阵列对准，所述第二接触功能部件的端总体地设置在与所述第二平面平行的第三平面中。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述约束还包括将所述第一结构约束在三个和仅为三个的约束位置。
43.根据权利要求41或42所述的方法，其中所述约束还包括使用三个和仅为三个的约束来约束所述第一结构，其中：
所述第一约束沿着所述第一平面中的第一平移度来约束所述第一结构，
所述第二约束沿着所述第一平面中的第二平移度来约束所述第二结构，所述第二平移度与所述第一平移度不同，以及
所述第三约束以所述第一平面中的旋转度来约束所述第一结构。
44.根据权利要求41或42所述的方法，其中所述第一力被定向以避开保留区域，每个保留区域对应于重叠摩擦角区间，并且每个摩擦角区间对应于两条虚拟线之间的区间，所述两条虚拟线在所述约束位置之一交叉并且从经过所述约束位置之一的约束线以与在所述约束位置之一处彼此接触的所述第一结构和所述第二结构的材料的摩擦角的反正切对应的角发散。。
45.根据权利要求41或42所述的方法，其中所述第一力将所述第一结构上的三个对接功能部件移动到与所述第二结构上的三个对接功能部件接触。
46.根据权利要求41、42或45所述的方法，其中所述第一结构上的所述三个对接功能部件对应于所述三个约束位置，并且，所述第二结构上的所述三个对接功能部件对应于所述三个约束位置。
47.根据权利要求41、42、45或46所述的方法，其中所述第一接触功能部件相对于所述第一结构上的所述三个对接功能部件以第一图案设置在所述第一结构上，并且所述第二接触功能部件相对于所述第二结构上的所述三个对接功能部件以第一图案设置在所述第二结构上。
48.根据权利要求41-47中任一项所述的方法，其中所述向第一结构施加第一力包括在第一方向压缩从所述第一结构延伸的弹簧结构，所述压缩在所述第一结构上生成在第二方向的合力，所述合力组成所述第一力。
49.根据权利要求41或48所述的方法，其中所述第二方向总体上垂直于所述第一方向。
50.根据权利要求41或48所述的方法，其中所述压缩包括压缩从所述第二结构和第三结构之间的所述第一结构延伸的所述弹簧结构。
51.根据权利要求41、48或50所述的方法，其中所述约束约束所述第一结构的所述位置还将所述第一结构上的第三接触功能部件与所述第三结构上的第四接触功能部件对准。
52.根据权利要求41-51中任一项所述的方法，其中所述约束包括对着所述第二结构上的第二对接功能部件压缩所述第一结构上的第一对接功能部件，其中所述施加第一力引起所述压缩。
53.根据权利要求41-52中任一项所述的方法，还包括相对于所述第一结构调节所述第一对接功能部件中的一些对接功能部件的位置。
54.根据权利要求41-52中任一项所述的方法，还包括将所述第一结构和所述第二结构与其它结构组合以形成探针卡组件。
55.根据权利要求41-54中任一项所述的方法，其中所述组合包括将所述第二结构与具有至测试仪的电接口的线路基片组合，所述测试仪用于控制电子器件的测试，并且其中：
所述第二结构包括用于接触所述电子器件的端子的探针，所述第二接触功能部件包括至所述探针的电连接；
所述第一结构包括插入器，所述第一接触功能部件包括设置用于通过电连接将所述线路基片上的端子电连接至所述第二结构上的所述探针的接触件；以及
所述约束约束所述第一结构的所述位置还将所述插入器上的所述接触件与所述线路基片上的所述端子对准。
56.根据权利要求41-55中任一项所述的方法，其中所述组合包括利用附接机构将所述第二结构附接到所述探针卡组件的另一个元件，所述附接机构包括所述第二对接功能部件。
57.一种用于对准多个电子元件的方法，所述方法包括：
提供相对于第一电子元件和第二电子元件设置的约束；以及
压缩从所述第一电子元件和所述第二电子元件之间的插入器的第一侧延伸的第一细长弹性接触件以及从所述插入器的第二侧延伸的第二细长弹性接触件，所述压缩产生将所述插入器移动至与所述约束接触的力，
其中当被所述力移动至与所述约束接触时，所述插入器的所述第一细长弹性接触件与所述第一电子元件上的第一端子对准并且所述插入器的所述第二细长弹性接触件与所述第二电子元件上的第二端子对准。
58.根据权利要求57所述的方法，其中：
所述插入器包括对接功能部件；以及
所述力将所述插入器的所述对接功能部件移动至与所述约束接触。
59.根据权利要求57或58所述的方法，其中所述第一电子元件包括设置用于接触被测电子器件的多个探针，并且所述第二电子元件包括至多个通道的电接口，所述多个通道通向用于控制所述电子器件的测试的测试仪。
60.根据权利要求57或59所述的方法，其中所述第一电子元件、所述插入器和所述第二电子元件组成探针卡组件，所述探针卡组件包括所述接口和所述探针之间的多条电路径。
61.根据权利要求57-60中任一项所述的方法，其中所述提供约束包括提供附接至所述第一电子元件的所述约束。
62.根据权利要求57-61中任一项所述的方法，其中所述约束约束：
所述插入器沿第一轴的平移，
所述插入器沿与所述第一轴垂直的第二轴的平移，以及
所述插入器围绕与所述第一轴和所述第二轴垂直的第三轴的旋转。
63.根据权利要求57-62中任一项所述的方法，其中所述第三轴总体上垂直于所述力的方向。
64.一种用于测试电子器件的组件，包括：
具有测试探针的探针基片；
固定到所述探针基片的线路基片；
插入器，设置在所述探针基片和所述线路基片之间并且包括从相对侧延伸的并且用于将所述线路基片上的第一端子和所述探针基片上的第二端子电连接的弹性；以及
偏置装置，用于在总体上平行于设置了所述第一端子和所述第二端子的平面的方向上对着多个约束偏置所述插入器，其中当对着所述约束被偏置时，所述插入器的所述弹性弹簧与所述线路基片上的所述第一端子和所述探针基片上的第二端子对准。
65.根据权利要求64所述的组件，其中：
所述插入器包括对接功能部件；以及
所述偏置装置对着所述约束偏置所述插入器的所述对接功能部件。
66.根据权利要求64或65所述的组件，其中所述偏置装置包括弹簧。
67.根据权利要求64-66中任一项所述的组件，其中所述偏置装置包括所述弹性弹簧，当施加近似垂直于压缩所述弹性弹簧的横向力的第二力时，所述弹性弹簧用于将所述横向力施加到所述插入器。
68.根据权利要求64-67中任一项所述的组件，其中所述探针用于接触待测电子器件，并且所述线路基片包括至多个通道的电接口，所述多个通道通向用于控制所述电子器件的测试的测试仪。
69.一种用于测试电子器件的自对准可移除探针头组件，包括：
探针基片，具有测试探针和总体上设置在第一平面并且电连接至所述测试探针的端子；
插入器，由至少三个约束实质上约束在总体上平行于所述第一平面的第二平面上；以及
偏置机构，用于在所述第二平面上施加力，所述力将所述插入器推动朝向所述约束中的至少一个以将从所述插入器延伸的接触结构与所述探针基片的所述端子对准。
70.根据权利要求69所述的探针头组件，其中所述插入器包括用于接触所述至少三个约束的对接功能部件。
71.根据权利要求69或70所述的探针头组件，其中所述探针基片和所述插入器由弹性接触弹簧电连接。
72.根据权利要求69-71中任一项所述的探针头组件，其中所述偏置机构包括所述接触弹簧中的一些接触弹簧，所述一些接触弹簧用于在压缩所述接触弹簧时给予所述力。
73.根据权利要求69-72中任一项所述的探针头组件，其中将所述探针头组件附接到线路基片的附接机构包括所述约束。
74.一种用于装配用于测试电子器件的装置的方法，所述方法包括：
在探针基片上设置插入器以形成探针头组件；
在第一平面上向所述插入器施加偏置力以将从所述插入器的第一表面延伸的第一接触结构与所述探针基片上的第一端子对准，所述第一端子总体上设置在总体上与所述第一平面平行的第二平面中；以及
将所述探针头组件附接至线路基片，所述偏置力将从所述插入器的第二表面延伸的第二接触结构与所述线路基片上的第二端子对准，所述第二端子总体上设置在总体上与所述第一平面平行的第三平面中。
75.根据权利要求74所述的方法，其中：
所述探针基片包括用于接触所述待测电子器件的探针，一些所述探针与一些所述第一端子电连接；
所述线路基片包括至多个通道的电接口，所述多个通道通向用于控制所述电子器件的测试的测试仪，所述电接口电连接到所述第二端子；以及
一些所述第一接触结构和一些所述第二接触结构彼此电连接并且将一些所述第二端子与一些所述第一端子电连接。
76.根据权利要求74或75所述的方法，还包括减小所述探针头组件和所述线路基片之间的距离，并且从而压缩所述插入器的所述第一接触结构和所述第二接触结构，其中所述压缩生成所述偏置力。
77.根据权利要求74或75所述的方法，增加所述探针头组件和所述线路基片之间的距离，其中所述偏置力将所述插入器的所述第一接触结构相对于所述探针基片的所述第一端子重新对准。
78.根据权利要求74或75所述的方法，其中所述偏置力由弹簧提供。
79.根据权利要求74-78中任一项所述的方法，其中所述偏置力将所述插入器移动至与相对于所述探针基片设置的约束相接触。
80.根据权利要求74-79中任一项所述的方法，其中：
所述插入器包括对接功能部件，以及
所述偏置力将所述对接功能部件移动至与所述约束接触。
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