專利名稱：接合器、以及使用其的半導體測試裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種將同軸連接器彼此機械連接的接合器。特別涉及用于通過同軸連接器將探針卡連接到測試頭上的接合器，以及使用該接合器的半導體測試裝置。
背景技術：
半導體測試裝置是如下裝置使探針卡的探針或者薄膜探針等接觸式探針與形成于晶片上的多個半導體器件的電極墊片相接觸，施加來自測試頭的試驗信號并對來自半導體器件的輸出信號進行檢測，從而進行半導體器件的檢查。
近年來，隨著作為測試對象的半導體器件的發展，對半導體測試裝置的性能提高提出了要求。特別是，當測定對象為柵極絕緣膜的電容測量、晶體管的應變特性評測、晶體管的RF特性評測等的時候，在該測定中處理的信號的頻率達到了HF頻段或RF頻段，因而需要高頻段內的測定。
一般情況下，半導體測試裝置中的測試頭與探針卡之間的電連接采用的是頂針式連接器(Pogo pin)。頂針式連接器也被稱為連接針、探針、彈簧針等，在用于測量DC信號或低頻信號時可以保證測量精度。
但是，當對HF頻段或RF頻段的高頻信號進行測量時，利用頂針式連接器的話，則會由于反射損耗等原因而難以保證測量精度。因此，當測量HF頻段或者RF頻段的高頻信號時，對測試頭與探針卡之間的連接部分必須使用HF或RF信號用的同軸連接器。
一般來說，同軸連接器的連接是通過人為地將同軸電纜一個一個地安裝到同軸連接器上來進行的。但是，本申請人發明了即使是同軸連接器也可以自動進行連接的連接器，并提出了申請(參見日本專利文獻特開平10-106677以及特開平10-107100)。
在日本專利文獻特開平10-106677以及特開平10-107100所述的半導體測試裝置中，測試頭與探針卡鉸接。雙方的同軸連接器之間連接的解除，是通過鉸鏈提升測試頭來進行的。
但是，在測定RF頻段的高頻信號時所使用的同軸連接器為了確保測定精度而將連接部的結合度設定得很高。因此，即使經由鉸鏈來提升測試頭，有時探針卡也無法從測試頭卸下。當同軸連接器很多時，探針卡更加難以取下。
發明內容
本發明是鑒于上述問題而做出的，其目的在于使得經由同軸連接器連接的測試頭與探針卡之間的連接很容易解除。
本發明提供了一種接合器，該接合器設置于測試頭上，用于將探針卡連接到該測試頭上，其包括接合器主體；支撐在所述接合器主體上的同軸連接器；以及偏置機構，其被支撐在所述接合器主體上，在所述同軸連接器與設置于所述探針卡上的對方同軸連接器相嵌入連接的狀態下，將所述探針卡向松開所述嵌入連接的方向偏置。
圖1是表示半導體測試裝置的整體結構的示意圖；圖2是本發明第一實施方式中的接合器100的立體圖；圖3是本發明第一實施方式中的接合器100的平面圖；圖4是本發明第一實施方式中的接合器100的截面圖；圖5A和圖5B是用于說明同軸連接器的圖；圖6是偏置機構的分解圖；圖7A和圖7B是本發明第一實施方式中接合器100的動作的示意圖；圖8是本發明第二實施方式中半導體測試裝置200的示意圖；圖9A和圖9B是本發明第二實施方式中半導體測試裝置200的動作的示意圖；
圖10A和圖10B是偏置機構其他方式的示意圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
(第一實施方式)參照圖1～6來說明作為第一實施方式的接合器100。
圖1是示出了半導體測試裝置中測試頭與探針卡之間的連接部分的結構的示意圖，圖2是接合器100的立體圖，圖3是接合器100的平面圖，圖4是圖3中a-a線的截面圖，圖5A和圖5B是對同軸連接器進行說明的圖，圖6是偏置機構3的分解圖。
應用了接合器100的半導體測試裝置是對卡盤11所保持的被測體、即形成于晶片12上的半導體器件進行檢查的裝置。如圖1所示，半導體測試裝置包括測試頭13，其向半導體器件輸出電信號，并對來自半導體器件的電信號進行處理，從而測定晶片12的電氣特性；探針14，其與半導體器件的電極墊片接觸。
使設置于接合器100上的同軸連接器2與設置于探針卡10上的對方同軸連接器15嵌入連接，并使通過基板18而配置于接合器100周圍的頂針式連接器19與探針卡10的基板部10a相接觸，從而使測試頭13與探針卡10電連接。同軸連接器2是用于測定高頻信號的，頂針式連接器19是用于測定低頻信號的。
接合器100設置于測試頭13上，用于連接測試頭13與探針卡10。接合器100包括接合器主體1、多個同軸連接器2、以及作為偏置裝置的偏置機構3，所述偏置機構3在同軸連接器2與探針卡10的對方同軸連接器15嵌入連接的狀態、即測試頭13與探針卡10相連接的狀態下，將探針卡10向松開同軸連接器2與對方同軸連接器15之間的嵌入連接的方向偏置。
在接合器主體1上分別設置有多個第一通孔1c及第二通孔1d，它們分別具有與探針卡10相對的第一面1a以及與第一面1a相對的第二面1b。接合器主體1的形狀在本實施方式中為圓柱形，但并沒有特別的限制。
第一通孔1c支撐著同軸連接器2，且第二通孔1d支撐著偏置機構3。如圖4、圖6所示，第二通孔1d由向第一面1a開口的大徑部1f和向第二面1b開口的小徑部1g構成，在內周面上形成有臺階部1e。
參照圖5對同軸連接器2進行說明。圖5A是同軸連接器2的分解圖，圖5B是同軸連接器2安裝在接合器主體1上的狀態的示意圖。同軸連接器2用于測定HF頻段或RF頻段等高頻信號，其貫通接合器主體1而配置。
從接合器主體1的第一面1a突出的連接部2a與設置于探針卡10上的對方同軸連接器15嵌入連接。此外，在從接合器主體1的第二面1b突出的連接部2b上，連接有與測試頭13相連的同軸電纜16。
在同軸連接器2中，如圖5A所示，盲插式連接器51通過法蘭螺母52和螺旋彈簧53而被支撐在第一通孔1c中。盲插式連接器51被構成為可以在垂直方向以及水平方向上進行運動。
通過使同軸連接器2如此構成，不必使兩個同軸連接器以軸為中心旋轉，僅通過將其中一個同軸連接器相對于另一個向軸向按壓的插銷(snap-in)方式，即可進行同軸連接器2與對方同軸連接器15之間的嵌合。一組同軸連接器2與對方同軸連接器15之間的嵌入連接力約為1kgf。在圖5A和圖5B中，連接部2a為凹形，對側連接器15為凸形，但也可以是連接部2a為凸形，對方連接器15為凹形。
如圖4、圖6所示，偏置機構3包括作為將偏置力傳遞給探針卡10的偏置力傳遞部件的頂桿4；作為向頂桿4施加偏置力的彈性部件的螺旋彈簧5；以及作為用于將頂桿4保持在接合器主體1上的支撐部件的導桿6。
頂桿4包括頭部4a，其作為與探針卡10相抵接并向探針卡10傳遞偏置力的作用部；軸部4b，其插入到第二通孔1d中。頭部4a的直徑比第二通孔1d的大徑部1f的直徑大。此外，軸部4b的直徑比頭部4a的直徑小，在頭部4a與軸部4b之間的邊界上形成有臺階部4c。在軸部4b上形成有陽螺紋。
螺旋彈簧5被收納安裝于第二通孔1d的大徑部1f中，并被配置成可在第二通孔1d的臺階部1e與頂桿4的臺階部4c之間自由伸縮。
導桿6包括鍔部6a，其設置于導桿6的一端，直徑比第二通孔1d中的小徑部1g的直徑大；軸部6b，其被插入到第二通孔1d中。在軸部6b上形成有陰螺紋。
下面參照圖6來說明偏置機構3的各部件向接合器主體1上的安裝方法。首先，將螺旋彈簧5以一端與第二通孔1d的臺階部1e相抵接的方式收納安裝于大徑部1f中。接著，將頂桿4的軸部4b從大徑部1f一側插入到第二通孔1d中。接著，將導桿6的軸部6b從小徑部1g一側插入到第二通孔1d，并使軸部4b的陽螺紋與軸部6b的陰螺紋螺旋嚙合，從而將頂桿4與導桿6結合起來。
由此，頂桿4與導桿6的結合體插入第二通孔1d，并被配置成可相對于接合器主體1自由滑動。此外，螺旋彈簧5被配置在軸部6b的周圍，且位于臺階部1e與臺階部4c之間。另外，在本實施方式中，是在軸部4b上設置陽螺紋，在軸部6b上設置陰螺紋來構成的，但只要是能夠將頂桿4與導桿6結合起來的構造，不管將軸部4b及軸部6b如何構成都可以。
接著，參照圖7來說明接合器100的動作及作用。圖7A是測試頭13與探針卡10連接前的狀態的示意圖，圖7B是通過對接合器100與探針卡10之間彼此的同軸連接器嵌入連接，從而將測試頭13與探針卡10連接起來的狀態的示意圖。
首先，如圖7A所示，按照使測試頭13的同軸連接器2與探針卡10的對方同軸連接器15相對的方式，來配置測試頭13與探針卡10。
然后，如圖7B所示，使測試頭13及探針卡10中的任一個移動，使得同軸連接器2與對方同軸連接器15相嵌入連接，從而將測試頭13與探針卡10連接起來。
在該狀態下，螺旋彈簧5被壓縮配置在頂桿4與接合器主體1之間。如此，螺旋彈簧5通過頂桿4將探針卡10向松開同軸連接器2與對方同軸連接器15之間嵌入連接的方向、即解除測試頭13與探針卡10之間連接的方向偏置。
為了解除測試頭13與探針卡10之間的連接，使測試頭13及探針卡10中的任一個向松開同軸連接器2與對方同軸連接器15之間嵌入連接的方向移動。此時，由于螺旋彈簧5將探針卡10向松開同軸連接器2與對方同軸連接器15之間嵌入連接的方向偏置，因而通過螺旋彈簧5的作用可以容易地解除測試頭13與探針卡10之間的連接。
如上所述，在測試頭13的同軸連接器2與探針卡10的對方同軸連接器15相嵌入連接的狀態下，即，在測試頭13與探針卡10相連接的狀態下，探針卡10被向松開同軸連接器2、15的嵌入連接的方向偏置。因此，根據第一實施方式，即使是結合度高的高頻信號測定用同軸連接器的情況，也可以容易地解除測試頭13與探針卡10之間的連接。
特別是當同軸連接器的數量很多，難以解除測試頭13與探針卡10之間的連接時，接合器100是非常有效的。
(第二實施方式)下面參照圖8來說明第二實施方式的半導體測試裝置200。圖8是表示半導體測試裝置200大體結構的簡圖。
半導體測試裝置200是具有對測試頭13與探針卡10進行連接的第一實施方式的接合100，并對形成于卡盤11所保持的晶片12上的半導體器件進行檢查的裝置。此外，其還是能夠自動更換探針卡10的裝置。
測試頭13被固定配置在探測器30上，所述探測器30配置有探針卡10。如此，探針卡10被配置于測試頭13的下方。探測器30包括移動臺31，用于使保持晶片12的卡盤11向X-Y-Z軸方向移動；換卡器32，用于更換探針卡10。移動臺31及換卡器32的動作由控制器35來控制。
換卡器32具有載置探針卡10并進行運送的載置部件34，載置部件34通過驅動機構(圖中未示出)向X-Y-Z軸方向移動。換卡器32將從卡架(圖中未示出)提供的所期望的探針卡10載置到載置部件34上，并將該探針卡10運送到檢查位置，其中所述卡架與探測器30分開設置，并收納有多個探針卡10。探針卡10并不固定在載置部件34上，僅通過自身重量而放置。
接著，參照圖9對半導體測試裝置200的動作及作用進行說明。圖9A是測試頭13與探針卡10連接前的狀態的示意圖，圖9B是通過對接合器100與探針卡10彼此的同軸連接器進行嵌入連接，從而將測試頭13與探針卡10連接起來的狀態的示意圖。
首先，對連接測試頭13與探針卡10的情況進行說明。
(1)如圖9A所示，接合器100以第一面1a朝下的狀態被固定在測試頭13上。由此，頂桿4與導桿6之間的結合體通過使導桿6的鍔部6a與接合器主體1的第二面1b相抵接而成為被接合器主體1懸吊保持的狀態。此外，螺旋彈簧5位于頂桿4的臺階部4c上，為不掛載負荷的狀態。
(2)載置于載置部件34上的探針卡10通過載置部件34而被運送到設置于測試頭13上的接合器100的下方，按照對方同軸連接器15與同軸連接器2相對的方式進行配置。
(3)通過將載置部件34向上方移動，探針卡10向接合器100上升。由此，如圖9B所示，對方同軸連接器15與同軸連接器2相嵌入連接，從而測試頭13與探針卡10被連接起來。
(4)在探針卡10上升的過程中，探針卡10與頂桿4的頭部4a相抵接，頂桿4與導桿6的結合體上升。由此，螺旋彈簧5在第二通孔1d的臺階部1e和頂桿4的臺階部4c之間被壓縮。
(5)在測試頭13與探針卡10相連接的狀態下，螺旋彈簧5處于被壓縮的狀態，因而始終向頂桿4施加偏置力。由此，螺旋彈簧5的偏置力通過頂桿4被施加到探針卡10上。如此，螺旋彈簧5將探針卡10向松開對方同軸連接器15與同軸連接器2之間嵌入連接的方向、即下方偏置。但是，由于探針卡10的移動被載置部件34限制，所有探針卡10不會移動。
下面，對通過換卡器32更換探針卡10時的、解除測試頭13與探針卡10之間連接的情況進行說明。
(1)在測試頭13與探針卡10相連接的狀態下，使載置部件34下降。即，使載置部件向釋放螺旋彈簧5的偏置力的方向移動。通過載置部件34的下降，使得探針卡10的限制被解除。
(2)探針卡10并不固定在載置部件34上，并且同軸連接器2與對方同軸連接器15僅通過插銷方式進行嵌入連接。因此，在載置部件34下降的過程中，探針卡10的自重作為解除兩個同軸連接器2、15的嵌入連接的驅動力而起作用。
(3)另外，螺旋彈簧5的偏置力通過頂桿4而被施加到探針卡10上。如此，螺旋彈簧5將探針卡10向松開同軸連接器2與對方同軸連接器15之間的嵌入連接的方向、即下方偏置，因而螺旋彈簧5的偏置力也作為解除兩個同軸連接器2、15的嵌合的驅動力而起作用。
(4)如此，由于探針卡10的自重以及螺旋彈簧5的偏置力，兩個同軸連接器2、15的嵌入連接被解除，測試頭13與探針卡10之間的連接被解除。并且，探針卡10被載置到載置部件34上，通過換卡器32被運送到卡架33內，更換成另一個探針卡10。
如上所述，第二實施方式的半導體測試裝置200具備配有偏置機構3的接合器100，被載置部件34載置并運送的探針卡10配置于測試頭13的下方。并且，測試頭13與探針卡10之間的連接解除是通過載置部件34的下降、即向卸去偏置機構3的偏置力的方向移動來進行的。
因此，根據第二實施方式，當通過換卡器32來更換探針卡10時，探針卡10的自重與偏置機構3的偏置力作為解除同軸連接器2、15之間嵌入連接的驅動力而起作用。因此，即使為結合度高的高頻信號測定用同軸連接器時，也可以容易地從測試頭13上取下探針卡10。
此外，如將測試頭與探針卡鉸接起來的以往半導體測試裝置那樣，對于提升測試頭來解除測試頭與探針卡之間連接的裝置的情況，在解除了連接后，需要進行探針卡的更換。如此，不得不以其他工序來進行連接的解除和探針卡的更換，從而使得探針卡的更換作業需要很大的勞動力。
但是，根據第二實施方式，僅通過更換探針卡10過程中的載置部件34的下降，即可解除測試頭13與探針卡10的連接。如此，由于能夠以同一個工序來進行連接的解除與探針卡10的更換，因而能夠高效地進行半導體的檢查。
此外，由于僅通過載置部件34的下降即可進行測試頭13與探針卡10之間的連接解除，所以不必設置用于連接解除的特別設備。從而可以使半導體裝置自身緊湊化。
在半導體測試裝置200中，同軸連接器2與對方同軸連接器13最好配置成在垂直方向上嵌入連接。通過將兩個同軸連接器2、15如此配置，在使載置部件34下降來解除測試頭13與探針卡10之間的連接時，探針卡10的自重容易作為解除同軸連接器2、15之間嵌入連接的驅動力起作用。
以下對偏置機構3的其他方式進行說明。
如圖10A所示，偏置機構3的其他機構可以是將作為彈性部件的螺旋彈簧81配置在探針卡10與接合器主體1之間，并且將螺旋彈簧81的一端直接安裝在接合器主體1上。
在所述結構中，在測試頭13與探針卡10相連接的狀態下，螺旋彈簧81被探針卡10與接合器主體1壓縮。因此，螺旋彈簧81將探針卡10向松開同軸連接器2、15的嵌入連接的方向偏置。
此外，如圖10B所示，偏置機構3的其他結構也可以是由作為彈性部件的螺旋彈簧81、和作為向探針卡10傳遞偏置力的偏置力傳遞部件的推頭82構成，并將螺旋彈簧81的一端直接安裝到接合器主體1上，將另一端直接安裝在推頭82上。
在所述結構中，在測試頭13與探針卡10相連接的狀態下，螺旋彈簧81被推頭82和接合器主體1壓縮。因此，螺旋彈簧81通過推頭82將探針卡10向松開同軸連接器2、15之間嵌入連接的方向偏置。
很顯然，本發明并不限于上述實施方式，在其技術思想的范圍內可以進行各種變更。
例如，在本實施方式中采用了螺旋彈簧作為彈性部件，但只要是在壓縮狀態下能夠施加偏置力的物體，如橡膠等都可以。
此外，還可以代替探針，而使用薄膜探針或其他接觸式探針。
權利要求
1.一種接合器，其設置在測試頭上，用于在該測試頭上連接探針卡，所述接合器包括接合器主體；同軸連接器，其被支撐在所述接合器主體上；偏置裝置，其被支撐在所述接合器主體上，在所述同軸連接器與設置于所述探針卡上的對方同軸連接器相嵌入連接的狀態下，將所述探針卡向松開所述嵌入連接的方向偏置。
2.如權利要求1所述的接合器，其中，所述偏置裝置是被所述探針卡與所述接合器主體壓縮的彈性部件。
3.如權利要求1所述的接合器，其中，所述偏置裝置包括偏置力傳遞部件，向所述探針卡傳遞偏置力；和彈性部件，其被所述偏置力傳遞部件與所述接合器主體壓縮。
4.如權利要求1所述的接合器，其中，所述偏置裝置包括偏置力傳遞部件，用于向所述探針卡傳遞偏置力；彈性部件，其被收納安裝于設置在所述接合器主體上的通孔中，并通過設置于該通孔內周面上的臺階部與所述偏置力傳遞部件而被壓縮；以及支撐部件，用于將所述偏置力傳遞部件保持在所述接合器主體上。
5.一種可更換探針卡的半導體測試裝置，其包括權利要求1所述的接合器；和載置所述探針卡并進行運送的載置部件；其中，由所述載置部件運送所述探針卡，使得所述探針卡的對方同軸連接器與所述測試頭的同軸連接器相嵌入連接，由此來進行所述測試頭與所述探針卡之間的連接，通過所述載置部件向松開所述偏置裝置的偏置力的方向移動，來解除所述測試頭與所述探針卡之間的連接。
6.如權利要求5所述的半導體測試裝置，其中，所述探針卡被配置在所述測試頭的下方，在通過所述接合器而將所述探針卡連接到所述測試頭上的狀態下，通過所述載置部件的下降來解除所述測試頭與所述探針卡之間的連接。
7.一種通過接合器進行的測試頭與探針卡的連接以及解除連接的方法，其中，所述接合器包括設置于所述測試頭上的接合器主體；同軸連接器，其被支撐在所述接合器主體上，并與設置于所述探針卡上的對方同軸連接器相嵌入連接；以及偏置裝置，其被支撐在所述接合器主體上，在所述同軸連接器與所述對方同軸連接器相嵌入連接的狀態下，將所述探針卡向松開所述嵌入連接的方向偏置；其中，將所述探針卡載置在進行該探針卡的運送的載置部件上，由所述載置部件運送所述探針卡，使得所述探針卡的對方同軸連接器與所述測試頭的同軸連接器相嵌入連接，從而將所述測試頭與所述探針卡連接起來，通過所述載置部件向松開所述偏置裝置的偏置力的方向移動，來解除所述測試頭與所述探針卡之間的連接。
8.如權利要求7所述的測試頭與探針卡的連接以及解除連接的方法，其中，所述探針卡被配置在所述測試頭的下方，在通過所述接合器而將所述探針卡連接到所述測試頭上的狀態下，通過所述載置部件的下降來解除所述測試頭與所述探針卡之間的連接。
全文摘要
本發明提供了一種接合器(100)，其設置于測試頭(13)上，用于將探針卡(10)連接到該測試頭(13)上，所述接合器(100)包括接合器主體(1)；支撐在該接合器主體(1)上的同軸連接器(2)；以及偏置機構(3)，所述偏置機構(3)被支撐在接合器主體(1)上，在同軸連接器(2)與設置于探針卡(10)上的對方同軸連接器(15)相嵌入連接的狀態下，將探針卡(10)向松開嵌入連接的方向偏置。
文檔編號G01R31/26GK1851476SQ20061007585
公開日2006年10月25日 申請日期2006年4月24日 優先權日2005年4月22日
發明者后藤明彥 申請人:安捷倫科技有限公司