DE10334548A1

DE10334548A1 - Verfahren zum Kontaktieren von zu testenden Schaltungseinheiten und selbstplanarisierende Prüfkarteneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10334548A1
Application number: DE10334548A
Authority: DE
Inventors: Michael HÜBNER
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Qimonda AG
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2005-03-03
Also published as: US7074072B2; US20050026477A1

Abstract

Die Erfindung schafft eine Kontaktierungsvorrichtung zur Kontaktierung von in einem Tester zu testenden Schaltungseinheiten mit einer Leiterplatteneinrichtung (100), die elektrische Verbindungen zu dem Tester aufweist, und einer Prüfkarteneinrichtung (101) mit ersten Kontaktierungselementen (105) zur elektrischen Kontaktierung der Prüfkarteneinrichtung mit der Leiterplatteneinrichtung und zweiten Kontaktierungselementen (106) zur elektrischen Kantaktierung der Prüfkarteneinrichtung (101) mit der zu testenden Schaltungseinheit, wobei bei einer geringen Anfangskomprimierung bei einem Aufeinanderdrücken der Leiterplatteneinrichtung (100) und der zu testenden Schaltungseinheit eine Federkraft (302a) der ersten Kontaktierungselemente (105) geringer ist als die Federkraft (302a) der zweiten Kontaktierungselemente (106) und bei einer großen Endkomprimierung eine Federkraft (302b) der ersten Kontaktierungselemente (105) größer ist als die Federkraft (302b) der zweiten Kontaktierungselemente (106).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kontaktierungsvorrichtungen zum Kontaktieren von in einem Tester zu testenden Schaltungseinheiten, welche auf einem Wafer vorhanden sein können, und betrifft insbesondere eine selbstplanarisierende Prüfkarteneinrichtung sowie ein entsprechendes Kontaktierungsverfahren.

Zum Testen von zu testenden Schaltungseinheiten ist es erforderlich, dass diese Schaltungseinheiten mit einem Tester kontaktiert werden, in welchem Testabläufe, Testprozeduren und/oder Testprogramme bereitgestellt sind. Die Kontaktierung der zu testenden Schaltungseinheit mit dem Tester stellt hierbei ein besonders kritisches Problem dar, da jedwede Fehler beim Kontaktieren der zu testenden Schaltungseinheit zu einer Erhöhung eines Ausschusses führen können. Zur Kontaktierung von zu testenden Schaltungseinheiten mit dem Tester ist es erforderlich, eine Leiterplatteneinrichtung bereitzustellen, welche elektrische Verbindungen zu dem Tester aufweist.

Eine herkömmliche Kontaktierungsvorrichtung zur Kontaktierung von in einem Tester zu testenden Schaltungseinheiten ist in 4 veranschaulicht. Die Leitplatteneinrichtung 100 weist elektrische Verbindungen zu dem Tester (nicht gezeigt) auf. Eine Prüfkarteneinrichtung 101 (auch als ein Probehead bezeichnet) weist eine Kontaktierungseinrichtung 204 auf, mit welcher eine elektrische Verbindung zwischen der Prüfkarteneinrichtung 101 und der Leiterplatteneinrichtung 100 bereitgestellt wird. In 4 sind Kontaktierungselemente vom Ausleger-Typ auf der Unterseite der Prüfkarteneinrichtung 101 veranschaulicht. Diese Kontaktierungselemente dienen einer Kontaktierung der Prüfkarteneinrichtung 101 mit der zu testenden Schaltungseinheit. Die zu testende Schaltungseinheit kann beispielsweise ein auf einem Wafer angeordneter Chip sein. Eine Kontaktierung mit der zu testenden Schaltungseinheit erfolgt somit durch ein Andrücken der zu testenden Schaltungseinheit (bzw. des Wafers) an die auf der Unterseite der Prüfkarteneinrichtung 101 angebrachten Kontaktierungselemente. Ein Zusammendrücken der Leiterplatteneinrichtung 100 an die zu testende Schaltungseinheit stellt somit eine Kontaktierung bereit. Eine elektrische Verbindung zwischen der Prüfkarteneinrichtung und der Leiterplatteneinrichtung erfolgt mittels der Kontaktierungseinrichtung 204 (auch als ein "Interposer" bezeichnet).

Für eine zuverlässige Kontaktierung der Prüfkarteneinrichtung 101 mit der zu testenden Schaltungseinheit ist es wesentlich, dass die der zu testenden Schaltungseinheit zugewandte Oberfläche der Prüfkarteneinrichtung 101 im Wesentlichen parallel zu der Waferoberfläche ist, auf welcher die zu testende Schaltungseinheit angeordnet ist. Die herkömmliche Kontaktierungsvorrichtung weist zur Einstellung der Prüfkarteneinrichtung 101 mindestens eine Justiereinrichtung 201 auf. Vorzugsweise weist die Kontaktierungsvorrichtung nach dem Stand der Technik mindestens drei Justiereinrichtungen 201 auf. In dem in 4 veranschaulichten Beispiel weist eine Justiereinrichtung 201 Justierstifte 202 und Justiermuttern 203 auf. Eine Justage der Prüfkarteneinrichtung 101 gegenüber der Leiterplatteneinrichtung 100 ist jedoch in nachteiliger Weise äußerst zeitaufwendig und kostenintensiv.

In unzweckmäßiger Weise wird die Prüfkarteneinrichtung 101 zudem durch ein Einstellen der Justiermuttern 203 auf den Justierstiften 202 deformiert. Eine Einstellung einer Planparallelität zwischen der Prüfkarteneinrichtung 101 und dem Wafer mit den zu testenden Schaltungseinheiten ist somit äußerst schwierig. In unzweckmäßiger Weise erfordert es die herkömmliche Kontaktierungsvorrichtung, dass eine Planarität und/oder eine Verkippung der Prüfkarteneinrichtung 101 gegenüber der Waferoberfläche fortlaufend kontrolliert und korrigiert werden muss. Die Messeinrichtungen zur Kontrolle von Planarität und/oder Verkippung der Prüfkarteneinrichtung 101 gegenüber der Waferoberfläche, d.h. sogenannte Prüfkarten-Analysatoren, sind äußerst aufwendig und kostenintensiv. Weiterhin ist es nachteilig, dass eine derartige Überprüfung sehr zeitaufwendig ist.

Insbesondere ist eine Justage der Prüfkarteneinrichtung 101 mittels Justierstiften 202 und entsprechenden Justiermuttern 203 sehr umständlich und erfordert spezielle Kenntnisse, so dass eine derartige Justierung für eine Durchführung von Serientests von zu testenden Schaltungseinheiten nur schwer bzw. gar nicht ausgeführt werden kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kontaktierungsvorrichtung bereitzustellen, bei der eine Ausrichtung einer Prüfkarteneinrichtung bei einem Aneinanderdrücken einer Leiterplattenvorrichtung und einer zu testenden Schaltungseinheit auf einfache Weise ohne eine Erfordernis von separat einzustellenden Justiereinrichtungen bereitgestellt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kontaktierungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ferner wird die Aufgabe durch ein im Patentanspruch 14 angegebenes Verfahren gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, auf gegenüberliegenden Seiten einer Prüfkarteneinrichtung, die als eine Verbindungseinrichtung zwischen einer Leiterplatteneinrichtung, die elektrische Verbindungen zu dem Tester auf weist, und der zu testenden Schaltungseinheit dient, Kontaktierungselemente vorzusehen, welche unterschiedliche Federkonstanten aufweisen, derart, dass erste Kontaktierungselemente zur elektrischen Kontaktierung der Prüfkarteneinrichtung mit der Leiterplatteneinrichtung bereitgestellt sind, und zweite Kontaktierungselemente, die auf einer den ersten Kontaktierungselementen abgewandten Seite der Prüfkarteneinrichtung angeordnet sind, zur elektrischen Kontaktierung der Prüfkarteneinrichtung mit der zu testenden Schaltungseinheit bereitgestellt sind, wobei bei einer geringen Anfangskomprimierung eine Federkraft der ersten Kontaktierungselemente geringer ist als die Federkraft der zweiten Kontaktierungselemente, und bei einer großen Endkomprimierung eine Federkraft der ersten Kontaktierungselemente größer ist als die Federkraft der zweiten Kontaktierungselemente.

Es ist somit ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass ein Anschluss von zu testenden Schaltungseinheiten an einen Tester wesentlich vereinfacht wird, da jegliche Justiervorrichtungen eliminiert sind.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine Prüfkarteneinrichtung wesentlich einfacher als nach dem Stand der Technik ausgebildet werden kann.

In zweckmäßiger Weise erfolgt eine Planarisierung einer Prüfkarteneinrichtung bei einem Aufbringen des Wafers auf die Prüfkarteneinrichtung und einem Aneinanderdrücken einer Leiterplatteneinrichtung und des Wafers mit den zu testenden Schaltungseinheiten selbstjustierend.

Somit ist es zweckmäßig, dass ein Testen von zu testenden Schaltungseinheiten mit einem Tester, wobei die zu testende Schaltungseinheiten mittels einer Prüfkarteneinrichtung kontaktiert werden, vereinfacht wird und damit für eine Serientestung von zu testenden Schaltungseinheiten geeignet ist.

Weiterhin werden in vorteilhafter Weise Kosten beim Testen von zu testenden Schaltungseinheiten eingespart.

Die erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung zum Kontaktieren von in einem Tester zu testenden Schaltungseinheiten weist im Wesentlichen auf:

a) eine Leiterplatteneinrichtung, die elektrische Verbindungen zu dem Tester aufweist, wobei über die elektrischen Verbindungen Testsignale übertragen werden; und
b) eine Prüfkarteneinrichtung, die erste Kontaktierungselemente zur elektrischen Kontaktierung der Prüfkarteneinrichtung mit der Leiterplatteneinrichtung und zweite Kontaktierungselemente, die auf einer den ersten Kontaktierungselementen abgewandten Seite der Prüfkarteneinrichtung angeordnet sind, zur elektrischen Kontaktierung der Prüfkarteneinrichtung mit der zu testenden Schaltungseinheit aufweist, wobei die ersten und zweiten Kontaktierungselemente erste und zweite Federkonstanten aufweisen, derart, dass die ersten und zweiten Kontaktierungselemente bei einem Aufeinanderdrücken der Leiterplatteneinrichtung und der zu testenden Schaltungseinheit ausgehend von einem nicht-komprimierten Zustand über eine geringe Anfangskomprimierung hin zu einer großen Endkomprimierung komprimiert werden, wobei bei einer geringen Anfangskomprimierung eine Federkraft der ersten Kontaktierungselemente geringer ist als die Federkraft der zweiten Kontaktierungselemente und bei einer großen Endkomprimierung eine Federkraft der ersten Kontaktierungselemente größer ist als die Federkraft der zweiten Kontaktierungselemente.

Ferner weist das erfindungsgemäße Verfahren zum Kontaktieren von in einem Tester zu testenden Schaltungseinheiten im Wesentlichen die folgenden Schritte auf:

a) Bereitstellen einer Leiterplatteneinrichtung;
b) Anschließen der Leiterplatteneinrichtung an den Tester, um mit dem Tester Testsignale auszutauschen;
c) Bereitstellen einer Prüfkarteneinrichtung als ein Verbindungselement zwischen der Leiterplatteneinrichtung und der zu testenden Schaltungseinheit;
d) Kontaktieren der Prüfkarteneinrichtung mit der Leiterplatteneinrichtung mittels erster Kontaktierungselemente; und
e) Kontaktieren der Prüfkarteneinrichtung mit der zu testenden Schaltungseinheit mittels zweiter Kontaktierungselemente, die auf einer den ersten Kontaktierungselementen abgewandten Seite der Prüfkarteneinrichtung angeordnet sind, wobei in dem Verfahren weiter die Leiterplatteneinrichtung und die zu testende Schaltungseinheit aufeinandergedrückt werden, wobei die ersten und die zweiten Kontaktierungselemente erste und zweite Federkonstanten aufweisen, derart, dass die ersten und zweiten Kontaktierungselemente bei dem Aufeinanderdrücken der Leiterplatteneinrichtung und der zu testenden Schaltungseinheit ausgehend von einem nicht-komprimierten Zustand über eine geringe Anfangskomprimierung hin zu einer großen Endkomprimierung komprimiert werden, wobei bei der geringen Anfangskomprimierung durch die ersten Kontaktierungselemente eine Federkraft bereitgestellt wird, die geringer ist als die Federkraft der zweiten Kontaktierungselemente und bei der großen Endkomprimierung durch die ersten Kontaktierungselemente eine Federkraft bereitgestellt wird, die größer ist als die Federkraft der zweiten Kontaktierungselemente.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die ersten und/oder zweiten Kontaktierungselemente als Kontaktierungshöcker ausgebildet. Derartige Kontaktie rungshöcker, auch als "Bumps" bezeichnet, können in vorteilhafter Weise aus einem leitfähigen Elastomer- oder Polymer-Material bereitgestellt werden, d.h. es werden sogenannte Elastomer-Bumps gebildet.

Derartige Kontaktierungshöcker weisen eine Federcharakteristik auf, die einen nicht-linearen Zusammenhang zwischen einer Federkraft und einer Federkomprimierung bereitstellt. Zunächst erfolgt bei den Kontaktierungshöckern eine große Komprimierung bei einer geringen Federkraft, während bei einer weiteren Erhöhung der Federkraft die Komprimierung geringer wird, d.h. es ergibt sich ein Verlauf der Federkraft über der Komprimierung, der ähnlich zu einer Exponentialfunktion ist.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die ersten und/oder die zweiten Kontaktierungselemente als Ausleger-Federelemente, d.h. als Cantilever-Federelemente ausgebildet. Ausleger-Federelemente weisen den besonderen Vorteil auf, dass deren Federcharakteristik, definiert als eine Federkraft in Abhängigkeit von einer Federkomprimierung, einen im Wesentlichen linearen Verlauf aufweist.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die ersten und/oder die zweiten Kontaktierungselemente als Knickdraht-Federelemente ausgebildet. Die Knickdraht-Federelemente weisen den für die Weiterbildung der Erfindung wesentlichen Vorteil auf, dass deren Federkonstante einen nicht-linearen Verlauf derart bereitgestellt, dass eine geringe Anfangskomprimierung durch eine große anfängliche Federkraft bereitgestellt wird, während eine Endkomprimierung bei einer nur geringfügig darüber hinaus zu erhöhenden Federkraft bereitgestellt wird.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die ersten und/oder die zweiten Kontaktierungselemente als Spiralfedern ausgebildet.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Prüfkarteneinrichtung als eine dünne, elastische Leiterplatte ausgebildet. Durch eine Ausführung der Prüfkarteneinrichtung aus einem in Maßen flexiblen Material wird neben einer durch das erfindungsgemäße Kontaktierungsverfahren erreichte Planarisierung zusätzlich ein Ausgleich von möglichen Unebenheiten auf dem Wafer, auf welchem die zu testenden Schaltungseinheiten angeordnet sind, oder auf der Prüfkarteneinrichtung selbst erreicht.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die ersten und/oder die zweiten Kontaktierungselemente in einer Matrixstruktur angeordnet. Hierbei ist die Matrixstruktur der zweiten Kontaktierungselemente zur Kontaktierung der Prüfkarteneinrichtung mit der zu testenden Schaltungseinheit an die zu testende Schaltungseinheit angepasst.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Leiterplatteneinrichtung mindestens eine Führungseinrichtung zur seitlichen Führung der Prüfkarteneinrichtung auf. In vorteilhafter Weise weist die Leiterplatteneinrichtung weiter mindestens eine Halteeinrichtung zur Halterung der Prüfkarteneinrichtung auf. In vorteilhafter Weise kann hiermit auf jegliche Justiereinrichtungen wie Justierstifte, Justiermuttern, Stellschrauben etc. verzichtet werden.

Die Matrixstruktur der ersten Kontaktierungselemente ist durch die Anforderungen einer Kontaktierung der Prüfkarteneinrichtung mit der Leiterplatteneinrichtung vorgegeben. In vorteilhafter Weise sind die ersten Kontaktierungselemente mit den zweiten Kontaktierungselementen auf der Prüfkarteneinrichtung über eine vorgebbare Verbindungsstruktur elektrisch verbunden, wobei die ersten Kontaktierungselemente und die zweiten Kontaktierungselemente auf gegenüberliegenden Seiten der Prüfkarteneinrichtung angeordnet sind.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weisen die zweiten Kontaktierungselemente spitz zulaufende Kontaktierungsflächen bzw. Kontaktierungsspitzen auf, derart, dass eine auf der zu testenden Schaltungseinheit vorhandene Oxidschicht durchdrungen bzw. durch geringfügige laterale Bewegungen der Prüfkarteneinrichtung bezüglich der zu testenden Schaltungseinheit abgekratzt wird.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird ein Schnittpunkt einer Federcharakteristik-Kurve der ersten Kontaktierungselemente mit einer Federkraftcharakteristik-Kurve der zweiten Kontaktierungselemente in einem Federkraft-über-Komprimierung-Diagramm variabel vorgegeben. Die Festlegung dieses Schnittpunkts weist den Vorteil auf, dass eine Federkraft der ersten Kontaktierungselemente bei einer geringen Anfangskomprimierung vorgebbar geringer ist als die Federkraft der zweiten Kontaktierungselemente, und dass weiterhin bei einer großen Endkomprimierung eine Federkraft der ersten Kontaktierungselemente vorgebbar größer ist als die Federkraft der zweiten Kontaktierungselemente.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

1 eine Kontaktierungsvorrichtung mit einer Prüfkarteneinrichtung, welche erste und zweite Kontaktierungselemente aufweist, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

2 eine Kontaktierungsvorrichtung gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

3 ein Diagramm, in welchem eine Federkraft über einer Komprimierung für unterschiedliche Federcharakteristika verschiedener Kontaktierungselemente wie Kontaktierungshöckern, Ausleger-Federelementen und Knickdraht-Federelementen veranschaulicht ist; und

4 eine herkömmliche Kontaktierungsvorrichtung mit Justiereinrichtungen.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.

In der in 1 gezeigten Kontaktierungsvorrichtung weist eine Leiterplatteneinrichtung 100 Führungseinrichtungen 103 zur seitlichen Führung einer Prüfkarteneinrichtung 101 auf. Die Prüfkarteneinrichtung 101 ist auf der in 1 gezeigten, oberen Seite mit ersten Kontaktierungselementen 105 versehen, während die Prüfkarteneinrichtung 101 auf der gegenüberliegenden Seite (unteren Seite in 1) mit zweiten Kontaktierungselementen 106 versehen ist.

Die Leiterplatteneinrichtung 100 ist über elektrische Verbindungen (nicht gezeigt) mit einem Tester verbunden, der Testsignale erzeugt bzw. von einer zu testenden Schaltungseinheit zurückgegebene Signale analysiert (nicht gezeigt). In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die ersten Kontaktierungselemente 105 als Kontaktierungshöcker 102a ausgebildet. Vorzugsweise bestehen die als Kontaktierungshöcker 102a ausgebildeten ersten Kontaktierungselemente 105 aus einem leitfähigen Elastomer- oder Polymer-Material, oder aus einem nichtleitfähigen elastischen Material (z.B. Silikon) in welches dünnen Leiter aus Metall eingebettet sind oder auf die Oberfläche des Höckers geführt sind. Auf diese Weise kann die Federcharakteristik des elastischen Höckers mit den guten elektrischen Eigenschaften metallischer Leiter kominiert werden.

Die zweiten Kontaktierungselemente 106 bestehen in dem in 1 gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aus Ausleger-Federelementen 102b. In einem unbelasteten Zustand wird die Prüfkarteneinrichtung 101 an den Führungseinrichtungen 103 mittels Halteeinrichtungen 104 gehalten.

Somit ist die Prüfkarteneinrichtung 101 gegen ein Herausfallen im unkomprimierten bzw. unbelasteten Zustand gesichert. Die Prüfkarteneinrichtung 101 weist eine vorgegebene Verbindungsstruktur zwischen den auf ihren gegenüberliegenden Flächen angeordneten ersten und zweiten Kontaktierungselementen 105 bzw. 106 auf. Somit dient die Prüfkarteneinrichtung 101 dazu, elektrische Signale von der Leiterplatteneinrichtung 100 zu der zu testenden Schaltungseinheit zu übertragen und umgekehrt. Die zweiten Kontaktierungselemente 106, die in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als Ausleger-Federelemente 102b ausgebildet sind, kontaktieren die zu testende Schaltungseinheit bzw. den zu testenden Chip, der bei dem Test auf einem Wafer angeordnet sein kann.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kontaktieren von zu testenden Schaltungseinheiten mit einem Tester ist es erforderlich, dass die Federcharakteristik der ersten und zweiten Kontaktierungselemente 105 bzw. 106 so gewählt ist, dass die Federkraft der ersten Kontaktierungselemente bei einer geringen Komprimierung deutlich geringer ist als die Federkraft der zweiten Kontaktierungselemente. Durch eine derartige Einstellung der entsprechenden Federkräfte wird bei einer geringen Komprimierung dafür gesorgt, dass sich die Prüfkarteneinrichtung 101 zunächst parallel zu der Waferoberfläche, auf welcher die zu testenden Schaltungseinheiten (zu testenden Chips) angeordnet sind, einstellen kann.

Mit einer zunehmenden Komprimierung soll dann, insbesondere bei der Endkomprimierung, die Federkraft der ersten Kontaktierungselemente 105 stärker ansteigen bzw. größer sein als die Federkraft der zweiten Kontaktierungselemente, damit die zweiten Kontaktierungselemente nun ebenfalls komprimiert werden. Hierbei ergibt sich der weitere Vorteil, dass durch geringfügige laterale Bewegungen der zweiten Kontaktierungselemente bezüglich den Kontaktierungsflächen der zu testenden Schaltungseinheit eine Durchdringung von Oxidschichten auf den Kontaktflächen der zu testenden Schaltungseinheit, die auf dem Wafer angeordnet ist, bereitgestellt wird.

In vorteilhafter Weise ist es möglich, geeignet ausgebildete zweite Kontaktierungselemente vorzusehen, bei welchen eine Komprimierung zu einer horizontalen Bewegung bzw. zu einer lateralen Bewegung einer Kontaktierungsspitze der zweiten Kontaktierungselemente 106 führt.

Dadurch wird es ermöglicht, dass eine eventuell vorhandene Oxidschicht auf den Kontaktflächen der zu testenden Schaltungseinheit zerkratzt bzw. durchdrungen wird. Erfindungsgemäß werden die ersten und/oder zweiten Kontaktierungselemente 105 bzw. 106 nun aus unterschiedlichen Materialien gebildet, wie beispielsweise Kontaktierungshöcker aus leitfähigen Elastomeren, Cantilever-Federn bzw. Ausleger-Federelemente und vertikale Knickdraht-Federelemente (auch als "Buckling Beams" bezeichnet). Die entsprechenden Verläufe einer Federkraft über einer Federkomprimierung, d.h. die entsprechenden Federcharakteristika, werden untenstehend unter Bezugnahme auf 3 erläutert werden.

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. Gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte, die obenstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurden, sind hier weggelassen, um eine überlappende Beschreibung zu vermeiden.

Wie in 2 gezeigt, sind die ersten Kontaktierungselemente 105 hier als Ausleger-Federelemente 102b ausgebildet, während die zweiten Kontaktierungselemente 106 als Knickdraht-Federelemente 102c ausgebildet sind. Durch eine derartige Wahl der ersten und zweiten Kontaktierungselemente 105, 106 ist wiederum sichergestellt, dass die Federcharakteristik der ersten Kontaktierungselemente 105 und der zweiten Kontaktierungselemente 106 so ausgelegt ist, dass die Federkraft der ersten Kontaktierungselemente 105 bei einer geringen Anfangskomprimierung deutlich geringer ist als die Federkraft der zweiten Kontaktierungselemente 106.

Dies hat die gleichen Wirkungen wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, nämlich diejenigen, dass sich bei einer geringen Komprimierung zuerst die Prüfkarteneinrichtung 101 parallel zu einer Waferoberfläche einstellt, auf welcher die zu testenden Schaltungseinheiten angeordnet sind. Bei der zunehmenden Komprimierung wird dann die Federkraft der ersten Kontaktierungselemente 105 bzw. der Ausleger-Federelemente 102b stärker ansteigen als die Federkraft der zweiten Kontaktierungselemente 106 bzw. der Knickdraht-Federelemente 102c.

Somit werden schließlich bei einer zunehmenden Komprimierung auch die Knickdraht-Federelemente 102c zunehmend komprimiert und kontaktieren die Kontaktflächen der zu testenden Schaltungseinheit bzw. des zu testenden Chips auf der Waferoberfläche zuverlässig.

Die ersten und/oder die zweiten Kontaktierungselemente sind vorzugsweise in einer Matrixstruktur angeordnet. Hierbei stellen die zweiten Kontaktierungselemente 106 typischerweise 4000 Verbindungen zu der zu testenden Schaltungseinheit bereit. Der typische Abstand der einzelnen, in der Matrix angeordneten Kontaktierungselemente 106 beträgt beispielsweise 0,4 mm, so dass eine exakte Positionierung erforderlich ist. Somit lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren zum Kontak tieren von zu testenden Schaltungseinheiten und die Kontaktierungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in vorteilhafter Weise auf Kontaktierungselemente mit einer derart hohen Kontaktierungsdichte anwenden.

3 zeigt ein Diagramm, in welchem eine Federkraft 302 als Funktion einer Komprimierung 301 der ersten und/oder zweiten Kontaktierungselemente 105 bzw. 106 veranschaulicht ist. Eine Federcharakteristik-Kurve unterschiedlicher erster und/oder zweiter Kontaktierungselemente 105, 106, die als Kontaktierungshöcker 102a, Ausleger-Federelemente 102b und/oder Knickdraht-Federelemente 102c bereitgestellt sind, ist in der 3 in einem Federkraft-über-Komprimierung-Diagramm zusammenfassend dargestellt.

Die durchgezogene, fettgedruckte Kurve 303a zeigt eine Federcharakteristik von Kontaktierungshöckern 102a. Die Federcharakteristik 303a der Kontaktierungshöcker 102a ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Federkraft 302a bei einer Anfangskomprimierung 301a gering ist, während für eine Endkomprimierung 301b eine hohe Federkraft 302b aufgebracht werden muss.

Der annähernd exponentielle Verlauf der Federkraft über der Komprimierung für die Kontaktierungshöcker 102a ermöglicht es, dass bei einer geringen Anfangskomprimierung 301a eine Federkraft 302a der ersten Kontaktierungselemente 105 geringer ist als die Federkraft 302a der zweiten Kontaktierungselemente 106 und bei einer großen Endkomprimierung 301b eine Federkraft 302b der ersten Kontaktierungselemente 105 größer ist als die Federkraft 302b der zweiten Kontaktierungselemente 106.

Die mit Rauten gekennzeichnete durchgezogene Kurve 303b in 3 bezeichnet die Federcharakteristik von Ausleger-Federelementen. Ausleger-Federelemente stellen eine im Wesentlichen lineare Federcharakteristik, d.h. einen linearen Zusammenhang zwischen der Federkraft 302 und der Komprimierung 301 bereit.

Wie in 3 veranschaulicht, schneiden sich die Kurven der Federcharakteristik 303a von Kontaktierungshöckern 102a und der Federcharakteristik 303b von Ausleger-Federelementen 102b in einem Schnittpunkt 304. Das heißt, dass eine Federkraft 302a bei einer Anfangskomprimierung 301a für die Kontaktierungshöcker 102a geringer ist als eine Federkraft 302a bei einer Anfangskomprimierung 301a für die Ausleger-Federelemente.

Wird die Komprimierung zu einer Endkomprimierung 301b hin erhöht, so kehren sich die Verhältnisse genau um, d.h. eine Federkraft der Kontaktierungshöcker 102a übersteigt die Federkraft der Ausleger-Federelemente 102b.

Das erfindungsgemäße Verfahren setzt nun voraus, dass, wie obenstehend unter Bezugnahme auf 1 detailliert erläutert, die ersten Kontaktierungselemente 105 als Kontaktierungshöcker 102a bereitgestellt sind, während die zweiten Kontaktierungselemente 106 als Ausleger-Federelemente 102b bereitgestellt werden. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die ersten und zweiten Kontaktierungselemente 105 bzw. 106 erster und zweite Federkonstanten aufweisen, derart, dass die ersten und zweiten Kontaktierungselemente 105 bzw. 106 bei einem Aufeinanderdrücken der Leiterplatteneinrichtung 100 und der zu testenden Schaltungseinheit bzw. einem Andrücken der zu testenden Schaltungseinheit gegen die Prüfkarteneinrichtung 101, ausgehend von einem nicht-komprimierten Zustand über eine geringe Anfangskomprimierung 301a hin zu einer großen Endkomprimierung 301b komprimiert werden, wobei bei der geringen Anfangskomprimierung 301a die Federkraft 302a der ersten Kontaktierungselemente 105 geringer ist als die Federkraft 302a der zweiten Kontaktierungselemente 106 und bei einer großen Endkomprimierung 301b die Federkraft 302b der ersten Kontaktierungselemente 105 größer ist als die Federkraft 302b der zweiten Kontaktierungselemente 106.

Weiterhin veranschaulicht 3 eine Federcharakteristik 303c von Knickdraht-Federelementen 102c durch die durchgezogene, mit Quadraten gekennzeichnete Kurve. Bei einer geringen Anfangskomprimierung 301a stellen die Knickdraht-Federelemente 102c eine große Federkraft 302a bereit, während eine Endkomprimierung 301b eine geringe Federkraft 302b erfordert. Somit kehren sich die Federkraftverhältnisse bezüglich der Anfangskomprimierung und der Endkomprimierung ebenfalls nach Durchlaufen des Schnittpunkts 304 um.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Federcharakteristika der Kontaktierungshöcker 102a, der Ausleger-Federelemente 102b und der Knickdraht-Federelemente 102c in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel einen derartigen Verlauf aufweisen können, dass die Kurven der entsprechenden Federcharakteristika einander in einem einzigen Schnittpunkt 304 schneiden.

Es ist jedoch möglich und wird von Durchschnittsfachleuten klar erkannt werden, dass auch unterschiedliche Schnittpunkte zwischen den einzelnen Kurven der Federcharakteristika von Kontaktierungselementen vorhanden sind.

Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kontaktieren von zu testenden Schaltungseinheiten mittels einer zwischen der Leiterplatteneinrichtung 100 und der zu testenden Schaltungseinheit angeordneten Prüfkarteneinrichtung 101 ist es lediglich erforderlich, dass die Kurven der Federcharakteristika der ersten und zweiten Kontaktierungselemente 105 bzw. 106 generell einen Schnittpunkt aufweisen, so dass sich, wie oben detailliert erläutert, die Federkräfte bei Anfangs- bzw. Endkomprimierung in ihrer Stärke umkehren.

Bezüglich der in 4 dargestellten, herkömmlichen Kontaktierungsvorrichtung zur Kontaktierung von zu testenden Schal tungseinheiten in einem Tester wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.

Auch ist die Erfindung nicht auf die genannten Anwendungsmöglichkeiten beschränkt.

100: Leiterplatteneinrichtung
101: Prüfkarteneinrichtung
102a: Kontaktierungshöcker
102b: Ausleger-Federelemente
102c: Knickdraht-Federelemente
103: Führungseinrichtung
104: Halteeinrichtung
105: Erste Kontaktierungselemente
106: Zweite Kontaktierungselemente
201: Justiereinrichtung
202: Justierstifte
203: Justiermuttern
204: Kontaktierungseinrichtung
301: Komprimierung
301a: Anfangskomprimierung
301b: Endkomprimierung
302: Federkraft
302a: Federkraft bei Anfangskomprimierung
302b: Federkraft bei Endkomprimierung
303a: Federcharakteristik von Kontaktierungshöckern
303b: Federcharakteristik von Ausleger-Federelementen
303c: Federcharakteristik von Knickdraht-Federelementen
304: Schnittpunkt

Claims

Kontaktierungsvorrichtung zur Kontaktierung von in einem Tester zu testenden Schaltungseinheiten, mit: a) einer Leiterplatteneinrichtung (100), die elektrische Verbindungen zu dem Tester aufweist; und b) einer Prüfkarteneinrichtung (101), die aufweist: b1) erste Kontaktierungselemente (105) zur elektrischen Kontaktierung der Prüfkarteneinrichtung (101) mit der Leiterplatteneinrichtung (100); und b2) zweite Kontaktierungselemente (106), die auf einer den ersten Kontaktierungselementen (105) abgewandten Seite der Prüfkarteneinrichtung (101) angeordnet sind, zur elektrischen Kontaktierung der Prüfkarteneinrichtung (101) mit der zu testende Schaltungseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass c) die ersten (105) und zweiten Kontaktierungselemente (106) erste und zweite Federkonstanten aufweisen, derart, dass die ersten (105) und zweiten Kontaktierungselemente (106) bei einem Aufeinanderdrücken der Leiterplatteneinrichtung (100) und der zu testenden Schaltungseinheit ausgehend von einem nicht-komprimierten Zustand über eine geringe Anfangskomprimierung (301a) hin zu einer großen Endkomprimierung (301b) komprimiert werden, wobei d) bei der geringen Anfangskomprimierung (301a) eine Federkraft (302a) der ersten Kontaktierungselemente (105) geringer ist als die Federkraft (302a) der zweiten Kontaktierungselemente (106), und e) bei der großen Endkomprimierung (301b) eine Federkraft (302b) der ersten Kontaktierungselemente (105) größer ist als die Federkraft (302b) der zweiten Kontaktierungselemente (106).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder die zweiten Kontaktierungselemente (105, 106) als Kontaktierungshöcker (102a) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die als Kontaktierungshöcker (102a) ausgebildeten ersten und/oder die zweiten Kontaktierungselemente (105, 106) aus einem leitfähigen Elastomer- oder Polymer-Material bereitgestellt sind oder aus einem nichtleitfähigen elastischen Material (z.B. Silikon) in welches dünnen Leiter aus Metall eingebettet sind oder auf der Oberfläche des Höckers geführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder die zweiten Kontaktierungselemente (105, 106) als Ausleger-Federelemente (102b) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder die zweiten Kontaktierungselemente (105, 106) als Knickdraht-Federelemente (102c) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder die zweiten Kontaktierungselemente (105, 106) als Spiralfedern ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfkarteneinrichtung (101) als eine dünne, elastische Leiterplatte ausgebildet ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder die zweiten Kontaktierungselemente (105, 106) in einer Matrixstruktur angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatteneinrichtung (100) mindestens eine Führungseinrichtung (103) zur seitlichen Führung der Prüfkarteneinrichtung (101) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatteneinrichtung (100) mindestens eine Halteeinrichtung (104) zur Halterung der Prüfkarteneinrichtung (101) aufweist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kontaktierungselemente (105) mit den zweiten Kontaktierungselementen (106) auf der Prüfkarteneinrichtung (101) über eine vorgebbare Verbindungsstruktur elektrisch verbunden sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kontaktierungselemente (106) spitz zulaufende Kontaktierungsflächen aufweisen, derart, dass eine auf der zu testenden Schaltungseinheit vorhandene Oxidschicht durchdrungen wird.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die als Ausleger-Federelemente (102b) ausgebildeten ersten und/oder die zweiten Kontaktierungselemente (105, 106) eine lineare Federcharakteristik (303b) aufweisen.
Verfahren zum Kontaktieren von in einem Tester zu testenden Schaltungseinheiten, mit den folgenden Schritten: a) Bereitstellen einer Leiterplatteneinrichtung (100); b) Anschließen der Leiterplatteneinrichtung (100) an den Tester; c) Bereitstellen einer Prüfkarteneinrichtung (101); d) Kontaktieren der Prüfkarteneinrichtung (101) mit der Leiterplatteneinrichtung (100) mittels erster Kontaktierungselemente (105); und e) Kontaktieren der Prüfkarteneinrichtung (101) mit der zu testenden Schaltungseinheit mittels zweiter Kontaktierungselemente (106), die auf einer den ersten Kontaktierungselementen abgewandten Seite der Prüfkarteneinrichtung (101) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter den Schritt aufweist: f) Aufeinanderdrücken der Leiterplatteneinrichtung (100) und der zu testenden Schaltungseinheit, wobei die ersten (105) und zweiten Kontaktierungselemente (105, 106) erste und zweite Federkonstanten aufweisen, derart, dass die ersten (105) und zweiten Kontaktierungselemente (106) bei dem Aufeinanderdrücken der Leiterplatteneinrichtung (100) und der zu testenden Schaltungseinheit ausgehend von einem nicht-komprimierten Zustand über eine geringe Anfangskomprimierung (301a) hin zu einer großen Endkomprimierung (301b) komprimiert werden, wobei f1) bei der geringen Anfangskomprimierung (301a) durch die ersten Kontaktierungselemente (105) eine Federkraft (302a) bereitgestellt wird, die geringer ist als die Federkraft (302a) der zweiten Kontaktierungselemente (106), und f2) bei der großen Endkomprimierung (301b) durch die ersten Kontaktierungselemente (105) eine Federkraft (302b) bereitgestellt wird, die größer ist als die Federkraft (302b) der zweiten Kontaktierungselemente (106).
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder die zweiten Kontaktierungselemente (105, 106) Kontaktierungshöcker (102a) bilden.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder die zweiten Kontaktierungselemente (105, 106) in einer Matrixstruktur angeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfkarteneinrichtung (101) durch mindestens eine an der Leiterplatteneinrichtung (100) angebrachte Führungseinrichtung (103) seitlich geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfkarteneinrichtung (101) durch mindestens eine an der Leiterplatteneinrichtung (100) angebrachte Halteeinrichtung (104) in einem unbelasteten Zustand gehalten wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kontaktierungselemente (105) mit den zweiten Kontaktierungselementen (106) auf der Prüfkarteneinrichtung (101) über eine vorgebbare Verbindungsstruktur elektrisch verbunden werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 14 bis 16 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf der zu testenden Schaltungseinheit vorhandene Oxidschicht mittels spitz zulaufender Kontaktierungsflächen der zweiten Kontaktierungselemente (106) und einer lateralen Bewegung der zweiten Kontaktierungselemente (106) durchdrungen wird.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die als Ausleger-Federelemente (102b) ausgebildeten ersten und/oder die zweiten Kontaktierungselemente (105, 106) eine lineare Federcharakteristik (303b) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schnittpunkt (304) einer Federcharakteristik-Kurve der ersten Kontaktierungselemente (105) mit einer Federcharakteristik-Kurve der zweiten Kontaktierungselemente (106) in einem Federkraft (302)-über-Komprimierung (301)-Diagramm variabel vorgegeben wird.