조립 보조물을 통합한 다이 구조물 document_id A220623042443

수직 핀 프로빙 장치의 일 형태는 좌굴 빔 다이 구조물(buckling beam die design)을 사용한다. 미국특허 제6,297,657호에 기재된 바와 같이, 집적 회로 또는 다른 피시험 장치는 이동 가능한 척(chuck)에 지지된다. 집적 회로는 통상적으로 미국 코네티컷주 브룩필드에 소재한 웬트워스(Wentworth) 연구소의 상표명 코브라(COBRA®)로 판매되는 프로브 헤드와 같은 수직 핀 집적 회로 프로빙 장치에 의해 동시에 탐침 검사되는 접촉 패드의 매트릭스 또는 패턴을 갖는다. 상기 프로빙 장치는 스페이서에 의해 분리되고 다중 수직 핀 프로브를 지지하는 일 그룹의 구멍들을 갖는 상부 다이 및 일 그룹의 구멍들을 갖는 하부 다이를 포함한다. 다이 재료는 통상적으로, 미국 디트로이트주 윌밍톤에 소재한 이.아이. 듀폰 드 네모아 앤드 컴퍼니(E.I. DuPont de Nemours 0026# Co)의 등록 상표로 등록되어 있으며 상표명 델린(Delrin®) 아세탈 수지로 판매되는 플라스틱 절연 재료, 임피 에스.에이.(Imphy, S.A.)의 등록 상표인 상표명 인바르(Invar®) 니켈 합금으로 판매되는 저팽창 금속, 또는 질화규소와 같은 세라믹으로 제조된다. 각각의 프로브 핀은 하부 다이의 하부면의 구멍으로부터 돌출하는 프로브 팁 및 상부 다이의 상부 측의 구멍들로부터 돌출하는 노출된 헤드를 갖는다. 수직 프로브 핀의 대향 단부들을 포함하는 구멍은 서로 조금 오프셋 되고, 프로브 핀들은 약간의 임의의 수직 불균형 또는 부정합에도 불구하고 집적 회로 패드 상에 실질적으로 균일한 접촉 압력을 생성하기 위해, 좌굴을 촉진하도록 뱀형 구조로 만곡된다. 도 1을 참조하면, 종래 기술에 공지된 좌굴 빔 다이(10)의 부분적으로 조립된 부분은 하부 다이(12), 프로브 핀들(14) 및 조립 보조 필름(16)을 포함한다. 하부 다이(12)는 프로브 팁들(20)이 삽입되는 미세 구멍들(18)의 어레이를 포함한다. 조립 보조 필름(16)은 필름에 천공된 미세 구멍(22)의 정합 패턴을 포함한다. 조립 보조 필름(16)의 작은 단편의 일 에지(24)는 대략 미세 구멍들(18) 위에 위치되도록 예를 들어, 테이프 또는 유사한 것을 사용하여 하부 다이(12)의 상부(26)에 접착된다. 각각의 프로브 팁(20)은 하부 다이 미세 구멍들(18) 중 하나에 삽입되고, 그 후에 프로브 헤드(28)가 프로브 핀(14)을 제 위치에 유지하도록 조립 보조 필름(16)의 상응하는 미세 구멍(22)을 통해 위로 삽입된다. 이러한 공정은 각각의 프로브 핀들(14)이 제 위치에 있을 때까지 계속된다. 프로브 헤드(28)의 삽입은 각각의 프로브 헤드가 필름 아래로 활주하여 적절한 미세 구멍들(18)을 통해 상승하도록 충분한 간극을 제공하기 위해 조립 보조 필름(16)이 상승할 필요가 있다. 조립 절차에 따라, 이미 설치된 접촉부의 프로브 헤드들(28) 위로 상승하는 것을 방지하기 위해 조립 보조 필름(16)은 주기적으로 구속되어야 한다. 그럼에도 불구하고, 조립 보조 필름(16)은 때때로 프로브 헤드들(28) 위로 상승하여 부분적으로 또는 전체적으로 재조립되어야 한다. 프로브 헤드들(28)을 조립 보조 필름(16)의 미세 구멍들(22)을 통해 위로 끼워 맞추는 공정은 또한 각각의 프로브 핀(14)이 부주의하게 구부러질 가능성들을 제공한다. 각각의 프로브 핀들(14)이 하부 다이(12) 및 조립 보조 필름(16)에 적재된 후에, 프로브 핀이 상부 다이 캐비티 내부에 완전하게 끼워지도록 필름을 절단하고, 구속 와이어를 제거할 필요가 있다. 이러한 공정은 종종 조립 보조 필름(16)이 하나 이상의 프로브 헤드들(28)을 상승시켜, 부분적으로 또는 전체적으로 조립체를 재구성해야 하는 결과가 된다. 조립 보조 필름(16)이 절단되고 와이어가 제거된 후에는, 상부 다이(30)를 설치할 필요가 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이는 하부 다이(12) 및 조립 보조 필름(16)의 미세 구멍들(18, 22)의 패턴에 각각 정합하는 미세 구멍들(32)의 어레이를 갖는 상부 다이(30)를 각각의 프로브 헤드들(28)이 상부 다이의 미세 구멍들 중 각각 하나와 정렬되도록 프로브 핀(14)의 어레이 위로 정렬시킬 것을 요구한다. 이는 프로브 핀이 구부러지는 것을 방지하기 위해 통상적으로 수천 개의 프로브 핀(14) 각각이 동시에 하나의 미세 구멍(32)을 통과해야 하기 때문에, 섬세한 작동이다. 따라서, 조립을 용이하게 하기 위해 상부 다이(30) 각각의 미세 구멍들(32)은 하부 다이(12) 및 조립 보조 필름(16)의 미세 구멍보다 더 크다. 또한, 계속 도 2를 참조하면, 상부 다이(30)는 통상적으로 대략 0.25 cm(0.1 인치)의 두께의 폴리이미드 재료의 둥근 디스크로 시작하여, 미세 구멍들(32)의 어레이를 형성하는 패턴이 드릴가공된 0.025 cm(0.010 인치) 정도의 얇은 "웨브(web)"를 남기는 캐비티(34)를 밀링(milling) 함으로써 제조된다. 밀링 후에 습기 흡수 등으로 재료의 불균형한 내부 응력으로 인해 종종 이렇게 얇은 재료의 웨브를 어레이 전체에 걸쳐 평평하게 유지하는 것이 어렵고, 이는 상부 다이의 양품률을 비교적 낮게 만든다. 상부 다이(30)가 설치된 후에, 상부 다이를 하부 다이(12)에 정확하게 정렬시키키 위해 정렬 핀들(도시 생략)이 삽입되고, 상부 및 하부 다이들을 함께 유지하기 위해 나사들(도시 생략)이 설치된다. 그 후에, 프로브 헤드(32)는 어레이 전체에 걸쳐 일관된 전체 프로브 핀 길이에 도달하도록 랩핑된다. 랩핑(lapping) 공정의 일 결과는 랩핑 파편들이 상부 다이(30)의 너무 큰 미세 구멍(32)을 통과하여 헤드 조립체 내부의 조립 보조 필름(16)에 수집된다는 것이다. 이러한 파편들은 전도성이며, 접촉부들 사이의 전기 쇼트를 방지하기 위해 제거되어야 한다. 따라서, 파편들을 적절하게 제거하기 위해 랩핑 후에는 상부 다이(30)를 제거할 필요가 있다. 상부 다이(30)의 제거는 조립 보조 필름(16)이 프로브 헤드(28)를 상승시켜 부분적으로 또는 전체적으로 조립체를 재구성할 필요가 있는 부가적인 기회를 제공한다. 또한, 정렬이 완전하지 않으면, 상부 다이(30) 정렬 및 조립이 반복되어야 하고, 프로브 핀(14)이 구부러지는 다른 기회를 제공한다. 좌굴 빔 기술의 장점들 중 하나는 수리 가능성이다. 프로브 핀들이 영구적으로 테스트 일렉트로닉스에 접합되지 않기 때문에, 전체 조립체를 파기하기보다는 손상된 프로브 핀들을 교체하는 것이 가능하다. 도 2에 도시된 바와 같은 종래 구조물의 수리 공정은 문제점이 있을 수 있다. 수리 공정은 프로브 핀(14)에 접근하기 위해 상부 다이(30)의 제거를 필요로 한다. 그 후에, 프로브 핀들(14) 중 손상된 프로브 핀을 조립 보조 필름(16)을 통해 당김으로써 뽑아내고, 새로운 프로브 핀을 동일한 조립 보조 필름 구멍을 통해 재삽입한다. 이러한 기법을 사용할 때는 여러 가지 문제점이 발생할 수 있다. 우선, 상부 다이(30)를 제거하면 조립 보조 필름(16)이 하나 이상의 프로브 헤드를 상승시키게 될 수 있다. 정전기는 때때로 조립 보조 필름(16)을 상부 다이(30)의 하부 측에 부착되게 하고, 전체 어레이를 완전히 끊어 완전한 재구성이 필요하게 된다. 상부 다이(30)가 성공적으로 제거되었다고 가정하면, 그 후에 손상된 임의의 프로브 핀들(14)은 조립 보조 필름(16)을 통해 회수되어야 한다. 조립 보조 필름(16)의 미세 구멍들(22)은 예를 들면, 통상적인 프로브 핀(14)의 직경보다 0.00025 cm(0.0001 인치) 정도 큰 직경을 가지기 때문에 "기밀(tight)"하고, 조립 보조 필름은 프로브 핀 "스웨이지(swage)"가 필름을 통과하도록 약간 찢어져야 한다. 이러한 조립 보조 필름(16) 상에서의 "당김(tugging)"은 필름이 하나 이상의 프로브 핀들(14)을 상승시키는 다른 기회를 제공한다. 손상된 프로브 핀들(14) 중 하나가 성공적으로 제거되어 다른 프로브 핀이 삽입되었다고 가정하면, 조립 보조 필름(16)의 미세 구멍들(22) 중 특정한 하나가 확대되어 새로운 프로브 핀을 이와 결합하는 상부 다이(30)의 미세 구멍(32)과 정렬하는데 잠재적인 어려움이 있다. 또한, 조립 보조 필름(16)의 미세 구멍(22) 중 확대된 하나는 프로브 핀(14)이 좀 더 자유롭게 이동하는 것을 허용하며, 이는 이웃한 프로브 핀을 전기적 쇼트 회로가 되는 기밀한 공차 적용례들에 허용할 수 있다.