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TECHNISCHES
GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft
elektrische Verbindungssysteme und betrifft insbesondere elektrische
Hochleistungsverbindungssysteme, welche eine Signalbehandlung darin
bereitstellen.
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HINTERGRUNG
DER ERFINDUNG
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Es existiert eine Fülle von
Anwendungen zum Beeinflussen eines elektrischen Kontakts zwischen
zwei Leitern. Beispiele derartiger Anwendungen umfassen Kabelsteckverbinder,
Steckverbinder für
PC-Platinen, Sockelverbinder, DIP-Träger usw. Bei einer beispielhaften
Anwendung kann ein Verbindungssystem eine Verbindung zwischen einer
Anzahl von Anschlüssen
auf einer ersten gedruckten Schalungsplatine mit einer Anzahl entsprechender Anschlüsse auf
einer zweiten gedruckten Schaltungsplatine bewirken. Derartige Vorrichtungen
werden verwendet, um eine elektrische Schnittstelle zwischen zwei
Schaltungsplatinen bereitzustellen. Bei einer anderen beispielhaften
Anwendung kann ein Verbindungssystem eine Verbindung zwischen einem
Anschluss einer integrierten Schaltung und einer leitenden Kontaktfläche oder
einem Anschluss auf einer gedruckten Schaltungsplatine bewirken. Die
Schaltungsplatine kann dann an eine Testvorrichtung oder an ein
anderes Steuerungsmittel angeschlossen werden. Derartige Vorrichtungen
werden verwendet, um das Leistungsvermögen von integrierten Schaltungen
zu beurteilen.
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Zahlreiche Überlegungen beziehen sich auf die
Struktur eines elektrischen Verbindungssystems, wobei sowohl elektrische
als auch mechanische Überlegungen
eingeschlossen sind. Bei typischen Verbindungssystemen muss seinem
elektrischen Leistungsvermögen,
einschließlich
Selbstinduktivität, Widerstand,
Kapazität,
Impedanzanpassungsmerkmale usw., besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden.
Es müssen
auch mechanische Überlegungen
einschließlich
der Anforderungen an die Lebensdauer, der Reparierbarkeit oder Ersetzbarkeit,
der Anforderungen an die Betriebstemperatur usw. angestellt werden.
Schließlich
können
spezifische Anwendungen eines elektrischen Verbindungssystems zu einer
Anzahl von einzigartigen Parametern führen, welche auch betrachtet
werden müssen.
Beispielsweise müssen
bei einem Verbindungssystem, welches eine elektrische Verbindung
zwischen einem Kontaktanschluss einer integrierten Schaltung und einem
Anschluss einer gedruckten Schaltungsplatine bereitstellt, verschiedene
Parameter, einschließlich der
Planparallelität
der Anschlüsse,
der mechanischen Fertigungstoleranzen und die Ausrichtung des Geräts und die
Orientierung der Anschlüsse
des Geräts
relativ zum Verbindungssystem betrachtet werden.
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Eine Hauptaufgabe eines Verbindungssystems
ist es, eine verzerrungsfreie elektrische Verbindung zwischen zwei
Anschlüssen
zu unterhalten. Um dies zu erreichen, muss ein Verbindungssystem sorgfältig entworfen
werden, um die Kontaktinduktivität
und den -Widerstand, die Kapazität
zwischen den Anschlüssen,
die Kapazität
zwischen Anschluss und Masse, das elektrische Entkoppelungssystem
und das Impedanzanpassungsmerkmal des Signalwegs zu steuern. Alle
diese Eigenschaften tragen in gewissem Umfang zur verzerrenden Beschaffenheit
des elektrischen Verbindungssystems bei.
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Es wurden verschiedene Verfahren
entwickelt, um mitzuhelfen, die schädlichen Wirkungen des Verbindungssystems
zu minimieren. Ein übliches Verfahren
ist es, Signalbehandlungsschaltungen benachbart zu den elektromechanischen
Kontakten des elektrischen Verbindungssystems bereitzustellen. Die
Signalbehandlungsschaltungen, typischerweise diskrete Elemente,
wie beispielsweise Terminierungskomponenten, werden verwendet, um
die Impedanz der Schaltung einzustellen und zu steuern. Weil die
erforderlichen Signalbehandlungskomponenten und elektromechanischen
Kontakte physikalisch getrennt sind, ist es schwierig, ein ideales
Verbindungssystem zu erhalten, wodurch die Genauigkeit, Präzision und
Reproduzierbarkeit des Verbindungssystems beeinträchtigt wird.
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Eine Struktur nach dem Stand der
Technik wird im US-Patent Nr. 3 880 493, erteilt am 29. April 1975
an Lockhart, Jr. vorgeschlagen. Lockhart schlägt einen Testsockel zum Verbinden
einer integrierten Schaltung im Dual-in-Line-Gehäuse und einer gedruckten Schaltplatine
vor. Es wird ein Kondensator im Körper des Sockels bereitgestellt,
wobei das Sockelmaterial das Dielektrikum für den Kondensator bereitstellt.
Die Kontakte des Kondensators stehen im Kontakt mit den Sockelanschlüssen, welche wiederum
im Kontakt mit dem Gehäuse
der integrierten Schaltung stehen. Das bedeutet, dass Lockhart einen
Testsockel vorschlägt,
wobei der Kondensator im Sockelkörper
bereitgestellt wird, statt auf der „Testplatine", wie zuvor diskutiert.
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Eine Maßnahme zum Verbinden einer
ersten Schaltungsplatine, welche einen Testsockel zu einer koaxialen
Sondenkarte und schließlich
zu einem IC-Tester enthält,
wird im US-Patent Nr. 4,996,478, erteilt am 26. Februar 1991 an
Pope, vorgeschlagen. Die erste Schaltungsplatine weist einen Testsockel für eine integrierte
Schaltung auf, welche daran angeschlossen ist, und führt vom
Testsockel für
eine integrierte Schaltung zu durchkontaktierten Löchern und
weiter zu nicht durchgehenden Kontaktlöchern. Die koaxiale Sondenkarte
belegt dann die nicht durchgehenden Kontaktlöcher, um einen elektrischen
Kommunikationsweg zwischen dem IC-Tester und dem Testsockel für eine integrierte
Schaltung bereitzustellen.
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Ein Verfahren zur Rauschreduzierung
bei einem Telefonstecker wird im US-Patent Nr. 4,695,115, erteilt
am 22. September 1987 an Talend, vorgeschlagen. Talend schlägt einen
modularen Stecker für
Telefone vor, bei welchem diskrete Überbrückungskondensatoren mit den
Anschlüssen
des Steckers verbunden sind, um dort Rauschen herauszufiltern. Talend
zieht eine Verwendung monolithischer Kondensatoren mit Oberflächenmontage
in Betracht, welche sich zu einer Massefläche im modularen Steckerelement
erstrecken.
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Die Verwendung eines Pi-Netzwerks,
um Rauschen in einem Steckverbinder zu reduzieren, wird im US-Patent
Nr. 4,853,659, erteilt am 1. August 1989 an Kling, vorgeschlagen.
Kling schlägt
eine Verwendung eines planaren Pi-Schaltungsfilters vor, welcher
ein Parallelkondensatorpaar und dazwischen ein induktives Element
in Reihe umfasst. Kling zieht eine Verwendung des Pi-Schaltungsfilters
in Verbindung mit Kabelsteckverbindern oder dergleichen in Betracht.
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Ein Millimeterwellen-Sensor zur Verwendung beim
Eingeben von Signalen mit Frequenzen oberhalb von 50 GHz wird im
US-Patent Nr. 4,983,910, erteilt am 8. Januar 1991 an Majidi-Ahy
et al., vorgeschlagen. Bei Majidi-Ahy et al. verbindet ein Eingangsimpedanz-Anpassungsabschnitt
die Energie von einem Tiefpassfilter mit einem Paar von angepassten, antiparallelen
Dioden mit Stegbefestigung. Diese Dioden erzeugen ungeradzahlige
Oberwellen, welche von einer Ausgangsimpedanz-Anpassungsschaltung durch die Dioden
durchgelassen werden.
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Schließlich wird ein kapazitiv bestückter Sensor,
welcher für
eine kontaktlose Erfassung sowohl analoger und digitaler Signale
verwendet werden kann, im US-Patent
Nr. 5,274,336, erteilt am 28. Dezember 1993 an Crook et al., vorgeschlagen.
Bei Crook et al. besteht der Sensor aus einer abgeschirmten Sensorspitze,
einem Sensorkörper,
welcher mechanisch mit der Sensorspitze verbunden ist, und einer
Verstärkerschaltung,
welche innerhalb des Sensorkörpers
angeordnet ist.
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US-A-5 096 426 offenbart einen Kontakt
mit mehreren leitfähigen
Sektoren, welche eine gesteuerte Impedanz beeinträchtigen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung überwindet
viele der Nachteile des Stands der Technik durch Bereitstellen einer
elektrischen Anschlussvorrichtung nach Anspruch 1 und 2 mit einem
Mittel zum elektrischen Beeinflussen eines Signals unmittelbar innerhalb
der Kontaktelemente des Verbindungssystems. Es wird in Betracht
gezogen, dass die vorliegende Erfindung bei jedem elektrischen Verbindungssystemtyp
einschließlich
Kabelsteckverbinder, Steckverbinder für PC-Platinen, Testsockelanschlüsse, DIP-Träger usw.,
jedoch nicht darauf beschränkt,
angewendet werden kann.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann
das elektrische Verbindungssystem eine Anzahl von Kontakten umfassen,
wobei ein erster Abschnitt jedes Kontakts in elektrischem Kontakt
mit einer entsprechenden ersten Anschlussklemme gebracht werden
kann. Ein zweiter Abschnitt jedes Kontakts kann sich in elektrischem
Kontakt mit einer entsprechenden zweiten Anschlussklemme befinden. Um
das Leistungsvermögen
des Verbindungssystems zu verbessern, kann die vorliegende Erfindung ein
Mittel zum elektrischen Beeinflussen eines Signals unmittelbar innerhalb
einiger vorbestimmter Kontakte bereitstellen. Dies kann durch Bereitstellen einer
gesteuerten Impedanz darin erzielt werden.
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Eine Anzahl von Vorteilen kann durch
Bereitstellen einer gesteuerten Impedanz unmittelbar innerhalb des
Kontaktelements erzielt werden. Beispielsweise kann bei einer Testanwendung
für eine integrierte
Schaltung der maximale Nutzen der gesteuerten Impedanz dadurch erzielt
werden, dass die gesteuerte Impedanz so nahe wie möglich am
Anschluss der integrierten Schaltung lokalisiert wird. Das bedeutet,
dass je näher
die gesteuerte Impedanz am Anschluss der integrierten Schaltung
platziert wird, desto größer kann
der Nutzen der gesteuerten Impedanz beim Reduzieren der verzerrenden Beschaffenheit
des Verbindungssystems sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform
kann die gesteuerte Impedanz unmittelbar an die Kontakte innerhalb eines
entsprechenden Testsockels angeschlossen werden, statt auf einer
benachbarten Testplatine oder dergleichen platziert zu werden.
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Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
können
vorbestimmte Kontakte des Sockels einen Widerstand, eine Induktivität, eine
Kapazität
und/oder einen akustischen Oberflächenwellenfilter darin aufweisen.
Weiterhin können
vorbestimmte Kontakte des Sockels eine Kombination der oben stehend
aufgeführten
Elemente aufweisen, welche dadurch eine Schaltung ausbilden. Diese
zusätzliche Impedanz
kann zum Zweck der Impedanzanpassung verwendet werden, um Reflektionen
oder andere Rauschmechanismen auf einer entsprechenden Signalleitung
zu reduzieren. Weiterhin kann die hinzugefügte Impedanz verwendet werden,
um eine kapazitive oder induktive Ankoppelung an Signal- oder Strompole
bereitzustellen. Das bedeutet, dass die gesteuerte Impedanz ein
entsprechendes Signal elektrisch beeinflussen kann.
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Bei einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung können
einige vorbestimmte Kontakte des Sockels mit einer Anzahl von unabhängigen Signalleitungen
auf einer Testplatine in Kontakt stehen. Das bedeutet, dass jeder
Kontakt mit einer Anzahl von unabhängigen Signalen auf der Testplatine,
einschließlich
der bestimmten Signalleitung, welche dem bestimmten Anschluss des
Halbleiterbauelements entspricht, elektrisch kommunizieren kann.
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Bei einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung können
vorbestimmte Kontakte des Sockels wenigstens ein aktives Element
aufweisen, welches darauf enthalten ist. Beispielsweise kann ein
Kontakt einen Transistor, eine Diode usw. darin enthalten. Weiterhin
kann ein Kontakt eine Kombination von Transistoren, Dioden, Widerständen, Kondensatoren,
Spulen, akustische Oberflächenwellenfilter,
Gatter usw. aufweisen, um eine Schaltung darin auszubilden. Bei
dieser Ausführungsform
kann die Impedanz des Kontakts selektiv durch ein anderes unabhängiges Signal,
wie im vorstehenden Absatz beschrieben, durch den logischen Pegel
des Kontakts selbst oder durch ein anderes Steuerungsmittel gesteuert
werden.
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Es ist anerkannt, dass die Einbeziehung
eines aktiven Elements in einen bestimmten Kontakt eines Sockels
zahlreiche Anwendungen aufweisen kann. Beispielsweise kann ein Kontakt
mit gerade einem einzigen darin eingebauten Transistor verwendet
werden, um zu steuern, ob ein Halbleiterbauelement, der Tester oder
ein anderes Element eine entsprechende Signalleitung ansteuert.
Das bedeutet, dass der einzelne Transistor ausgeschaltet werden kann,
wodurch seine Impedanz wesentlich erhöht wird, so dass der Tester
oder ein anderes Mittel eine entsprechende Signalleitung ohne ein Übersteuern eines
entsprechenden Ausgangs des Halbleiterbauelements ansteuern kann.
In ähnlicher
Weise kann der einzelne Transistor eingeschaltet werden, wodurch seine
Impedanz auf einen niedrigen Pegel reduziert wird, welcher dem Halbleiterbauelement
erlaubt, die Signalleitung zurück
zum Tester oder zu einem anderen Element anzusteuern. Dies kann
insbesondere nützlich
mit Halbleiterbauelementen sein, welche bidirektionale Eingangs-/Ausgangspole
aufweisen. Es ist anerkannt, dass dies nur eine Anwendung der vorliegenden
Erfindung ist, und dass zahlreiche andere Anwendungen in Betracht
gezogen werden.
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Wie oben stehend festgestellt, kann
eine Anzahl von aktiven Elementen in vordefinierte Kontakte eines
Sockels eingebaut werden, um darin eine Schaltung auszubilden. Spulen,
Kondensatoren und Widerstände
können
auch darin eingebaut und damit kombiniert werden. Bei dieser Konfiguration
können vordefinierte
Kontakte das entsprechende Signal in einer vorbestimmten Weise „verarbeiten", welche durch den
Schaltkomplex definiert wird, welcher auf dem Kontakt selber enthalten
ist. Beispielsweise kann eine Anzahl von Transistoren in einen Kontakt eingebaut
werden, wobei die Anzahl von Transistoren angeordnet werden kann,
um eine Verstärkerfunktion
bereitzustellen. Das bedeutet, dass das Signal, welches durch das
Halbleiterbauelement, die Testvorrichtung oder ein anderes Mittel
bereitgestellt wird, durch den Kontakt des Sockels verstärkt werden
kann. Andere beispielhafte Funktionen können Analog/Digital-Wandler,
Digital/Analog-Wandler, vordefinierte logische Funktionen oder eine
beliebige andere Funktion, welche über eine Kombination aktiver
und/oder passiver Elemente einschließlich einer Mikroprozessorfunktion
durchgeführt
werden können,
umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
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Bei einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Impedanz zwischen zwei Komponenten
innerhalb eines Steckverbinders ausgebildet werden. Beispielsweise
können
zwei parallele und benachbarte Kontakte durch ein isolierendes Material
getrennt sein, wodurch eine Kapazität dazwischen ausgebildet wird.
Einer der Kontakte kann mit einem Stromversorgungsanschluss des Halbleiterbauelements
verbunden werden, während ein
benachbarter Kontakt unmittelbar mit Masse verbunden werden kann.
Diese Konfiguration kann eine Kapazität zwischen der Stromversorgung
und Masse bereitstellen, wodurch Rauschen auf der Stromversorgung
des Halbleiterbauelements reduziert wird. Falls gewünscht, kann
diese Ausführungsform
auch verwendet werden, um Isolation zwischen Signalleitungen oder
zwischen Signalleitungen und einer Stromversorgung/Masse bereitzustellen.
Das bedeutet, dass ein Kontakt, welcher mit Masse verbunden ist,
zwischen zwei Signalkontakten platziert werden kann, um den Betrag
einer Kreuzkoppelung dazwischen zu reduzieren. Der Kontakt kann
geformt werden, um den Betrag der Induktivität auf einem gegebenen Kontakt
zu steuern. Es sollte anerkannt werden, dass dies nur eine beispielhafte
Ausführungsform
ist, und dass andere Ausführungsformen,
welche eine Impedanz zwischen wenigstens zwei Komponenten eines
Steckverbinders bereitstellen, in Betracht gezogen werden.
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Bei einer anderen Ausführungsform
kann die gesteuerte Impedanz auf einigen vorbestimmten von den mehreren
Kontakten bereitgestellt oder darin eingebaut werden. Bei der einfachsten
Ausführungsform
kann ein Widerstand, welcher durch den Kontakt selbst bereitgestellt
wird, durch Variieren des Materials oder seiner Gestalt verändert werden.
Bei einer komplexeren Ausführungsform,
und nicht als einschränkend
zu erachten, kann ein Metallsubstrat (MS) eingesetzt werden, um
eine gesteuerte Impedanz auf vorbestimmten Kontakten zu erzeugen.
Beispielsweise können
zwei oder mehr Metallplatten mechanisch verbunden und elektrisch
in einer derartigen Weise voneinander isoliert werden, um so Impedanz
gesteuerte, elektromechanische (d. h. Übertragungsleitungs-, Streifenleitungs-
und/oder Mikrostreifen-) Kontakte auszubilden. Eine Metallplatte kann
als die Signalfläche
dienen, während
eine benachbarte Metallplatte als ein elektrischer Massebezugspunkt
dienen kann. Eine elektrische Isolation kann durch eine Anzahl von
Mitteln, einschließlich Anwendung
von thermisch härtenden
dielektrischen Beschichtungen, einschließlich Polyimide, Epoxide, Urethane
usw., Anwendung von thermoplastischen Beschichtungen einschließlich Polyethylen
usw., oder durch Aufwachsen von nativem Oxid durch Anodisierung
oder thermisches Wachstum erzielt werden. Diese variierten Ansätze können eine
Steuerung der Impedanz durch eine Anzahl von einstellbaren Parametern
zulassen, einschließlich
der dielektrischen Konstante des isolierenden Materials und der Plattenseparation.
Eine mechanische Verbindung kann durch eine Anzahl von Mitteln erzielt
werden, einschließlich
Aufhängen
durch oder zwischen einem oder mehren elastomeren Gliedern und/oder
durch Referenzieren der individuellen Platten oder von Sätzen mehrerer
Platten innerhalb vordefinierter mechanischer Konstruktionen, wie
beispielsweise Schlitze innerhalb eines Gehäuses.
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Bei einer anderen Ausführungsform,
und nicht als einschränkend
zu erachten, kann ein Keramiksubstrat (CS) eingesetzt werden, um
eine gesteuerte Impedanz auf vorbestimmten Kontakten zu erzeugen.
Beispielsweise kann gemustertes Metall auf einem Keramiksubstrat
in einer derartigen Weise hergestellt werden, um einen Impedanz
gesteuerten, elektromechanischen Kontakt zu erhalten. Bei einer beispielhaften
Ausführungsform
kann eine herkömmliche,
mehrschichtige Dünnfilmtechnik
einen Kondensator vom Typ mit 3 Anschlüssen bereitstellen, wobei die
ersten zwei Anschlüsse
einem Signal-E/A entsprechen und der dritte Anschluss einem Massebezugspunkt
entspricht. Es wird auch in Betracht gezogen, dass der gleiche Impedanz
gesteuerte Kondensator vom Typ mit 3 Anschlüssen durch einen modifizierten,
mehrschichtigen Dünnfilmprozess
hergestellt werden könnte,
wobei die leitfähige
Phase auf einem inerten Substrat/Trägersubstrat abgelagert wird
und für
eine selektive Oxidation unter Verwendung chemischer Anodisierung,
Plasma-Oxidation
und/oder thermischen Oxid-Wachstums gemustert wird, was zu leitfähigen Metallmustern
innerhalb eines Dielektrikums führt.
Schließlich
wird in Betracht gezogen, dass der Prozess N Mal wiederholt werden
kann, um zu einer mehrschichtigen, aktiven Kontaktstruktur des Kondensators
vom Typ mit 3 Anschlüssen
zu führen.
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Während
die letzten beiden Ausführungsformen
primär
einen beispielhaften Kondensator vom Typ mit drei Anschlüssen bereitstellen,
wird vergegenwärtigt,
dass andere herkömmliche
Prozesse verwendet werden können,
um einen Widerstand, eine Induktivität, eine Kapazität und/oder
eine Kombination davon an vorbestimmten Kontakten bereitzustellen.
Es wird ferner vergegenwärtigt,
dass herkömmliche
oder andere Prozesse verwendet werden können, um andere aktive Elemente,
einschließlich Transistoren,
Dioden usw. und/oder eine Kombination davon, an vorbestimmten Kontakten
bereitzustellen. Es wird schließlich
vergegenwärtigt,
dass herkömmliche
oder andere Prozesse verwendet werden können, um eine Anzahl von aktiven
und/oder passiven Elementen in einer Schaltungskonfiguration bereitzustellen,
welche vorbestimmten Kontakten vordefinierte Funktionen, einschließlich einer
Mikroprozessorfunktion, bereitstellen können. Bei den oben referenzierten
Ausführungsformen
kann das elektrische Beeinflussungsmittel in den Kontakt selbst
integriert werden.
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Schließlich kann die Anschlussvorrichtung, welche
die oben referenzierten Kontakte umfasst, derartig entworfen werden,
dass jeder der Kontakte mit einem anderen Kontakt vertauscht werden
kann. Dies kann einem Kontakt mit einer Spule erlauben, durch einen
anderen Kontakt mit einem Widerstand ausgetauscht zu werden. Wie
leicht ersichtlich ist, kann dies zulassen, dass die Anschlussvorrichtung, sogar
nachdem die Anschlussvorrichtung zusammengebaut wurde und in Gebrauch
ist, konfigurierbar ist. Das bedeutet, dass die Anschlussvorrichtung
für eine
bestimmte Verwendung ausgelegt werden und sogar für ein Beherbergen
einer neuen Verwendung verändert
werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Andere Aufgaben der vorliegenden
Erfindung und viele der begleitenden Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden leicht erkannt, wenn diese unter Bezug auf die folgende ausführliche
Beschreibung unter Betrachtung in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen besser verstanden wird, bei welchen in allen ihrer Figuren
gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile kennzeichnen und wobei:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines aktiven Kontakts ist, welcher an
eine Halbleiterbauelementgruppe und an eine Schnittstellenkarte angeschlossen
ist;
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2 eine
schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform
des aktiven Kontakts ist, wobei der aktive Kontakt eine Kapazität zwischen
einem Anschluss einer Halbleiterbauelementgruppe und einer Massefläche bereitstellt;
-
3 eine
schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform
des aktiven Kontakts ist, wobei der aktive Kontakt der Verbindung zwischen
einer Halbleiterbauelementgruppe und einem Anschluss auf einer Schnittstellenkarte
ein Diodenmittel bereitstellt;
-
4 eine
schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform
des aktiven Kontakts ist, wobei der aktive Kontakt ein Schaltmittel
für die
Verbindung zwischen einer Halbleiterbauelementgruppe und einem Anschluss
auf einer Schnittstellenkarte bereitstellt;
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5 eine
Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform der aktiven Kontakte
gemäß US-A-5
069 426 ist, wobei die aktiven Kontakte durch eine dünne, nicht
leitende Schicht getrennt sind, um eine Impedanz dazwischen bereitzustellen;
-
6 eine
perspektivische Ansicht der in 5 gezeigten
Ausführungsform
ist;
-
7 eine
teilweise fragmentarische perspektivische Ansicht einer beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, welche eine Halbleiterbauelementgruppe
und eine Schnittstellenkarte umfasst;
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8 eine
perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist, welche aufgewachsene native Oxide auf einem Metallsubstrat-Kontakt
aufweist, um eine gesteuerte Impedanz dazwischen auszubilden;
-
9 eine
perspektivische Ansicht einer Metall-/Dielektrikum-Sandwich-Ausführungsform
ist, welche einen Metallsubstratkontakt aufweist;
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10 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform mit zwei Anschlüssen ist,
welche einen Kontakt aus Keramiksubstrat aufweist; und
-
11 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform mit drei Anschlüssen ist,
welche einen Kontakt aus Keramiksubstrat aufweist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist
eine schematische Seitenansicht eines aktiven Kontakts, welcher
an eine Halbleiterbauelementgruppe und an eine Schnittstellenkarte 26 angeschlossen
ist. Eine beispielhafte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann den vorbestimmten Kontaktelementen
innerhalb eines Testsockels unmittelbar eine gesteuerte Impedanz
bereitstellen, wodurch die „verzerrende" Beschaffenheit des
elektrischen Verbindungssystems reduziert wird. Es wird weiterhin
in Betracht gezogen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Testsockel
begrenzt sein kann, sondern stattdessen auf Kabelsteckverbinder, Steckverbinder
für PC-Platinen,
Testsockelsteckverbinder, DIP-Träger
usw. angewendet werden kann.
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Ein Sockel für ein Halbleiterbauelement
kann eine Anzahl von Kontakten umfassen, wobei ein erster Abschnitt
jedes Kontakts in elektrischem Kontakt mit einem entsprechenden
Anschluss eines Halbleiterbauelements gebracht werden kann. Ein
anderer Abschnitt jedes Kontakts kann in elektrischem Kontakt mit
einem Anschluss der Testplatine oder dergleichen stehen und nachfolgend
mit einem Tester eines anderen Testmittels. Das bedeutet, dass jeder
Kontakt eine mechanische und eine elektrische Verbindung zwischen
einem Anschluss der Testplatine und einem entsprechenden Anschluss
an einem Halbleiterbauelement bereitstellen kann. Um das Leistungsvermögen des
Sockels zu verbessern, kann die vorliegende Erfindung ein Signal
elektrisch beeinflussen, indem eine gesteuerte Impedanz innerhalb
einiger vorbestimmter Kontakte bereitgestellt wird. Das elektrische
Beeinflussungsmittel kann im entsprechenden Kontakt integriert werden.
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Um den maximalen Nutzen der gesteuerten Impedanz
zu erhalten, welche zu einem Verbindungssystem hinzugefügt wird,
ist es wichtig, dass die gesteuerte Impedanz so nahe wie möglich am Anschluss
des Halbleiterbauelements lokalisiert ist. Das bedeutet, dass je
näher die
gesteuerte Impedanz am Anschluss des Halbleiterbauelements platziert
wird, desto größer kann
der Nutzen der gesteuerten Impedanz beim Reduzieren der verzerrenden Beschaffenheit
des Verbindungssystems sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform
kann die gesteuerte Impedanz unmittelbar an die Kontakte innerhalb des
Sockels angekoppelt werden.
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Bei der in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform
kann ein aktiver Kontakt 10 über Schnittstelle 18 an
einen Anschluss 14 einer Halbleiterbaugruppe 12 angekoppelt
werden. Weiterhin kann ein aktiver Kontakt 10 über Schnittstelle 20 an einen
Anschluss 16 einer Testplatine angekoppelt werden. Ein
aktiver Kontakt 10 kann über Schnittstelle 24 auch
an wenigstens einen anderen Anschluss 22 der Testplatine
angekoppelt werden. Ein aktiver Kontakt 10 kann sowohl
eine mechanische als auch eine elektrische Verbindung zwischen dem
Anschluss 14 der Halbleiterbaugruppe und den Anschlüssen 16 und 22 der
Testplatine bereitstellen.
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Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung können
vorbestimmte Kontakte 10 des Sockels einen Widerstand,
eine Induktivität,
eine Kapazität,
einen akustischen Oberflächenwellenfilter
oder eine Kombination davon darin eingebaut aufweisen. Eine Kombination
aus einem Widerstand, einer Induktivität, einer Kapazität oder einem
akustischen Oberflächenwellenfilter
kann eine Schaltung darin ausbilden. Diese zusätzliche Impedanz kann zum Zweck
der Impedanzanpassung verwendet werden, um Reflektionen oder andere Rauschmechanismen
auf einer entsprechenden Signalleitung zu reduzieren. Weiterhin
kann die hinzugefügte
Impedanz verwendet werden, um eine kapazitive oder induktive Ankoppelung
an Signal- oder Strompole bereitzustellen.
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Es wird in Betracht gezogen, dass
vorbestimmte der aktiven Kontakte 10 des Testsockels eine
Anzahl von Signalleitungen auf der Testplatine kontaktieren können. Das
bedeutet, dass jeder Kontakt 10 mit einer Anzahl von Signalleitungen
auf der Testplatine, einschließlich
der bestimmten Signalleitung, welche dem bestimmten Anschluss 14 des Halbleiterbauelements
entspricht, elektrisch in Kontakt stehen und mechanisch darin eingreifen
kann. Beispielsweise kann bei der in 1 gezeigten
Ausführungsform
ein aktiver Kontakt 10 an einen ersten Anschluss 16 der
Testplatine und an einen zweiten Anschluss 22 der Testplatine
angekoppelt sein. Es wird in Betracht gezogen, dass ein aktiver
Kontakt 10 in einer ähnlichen
Weise an mehrere Anschlüsse
der Testplatine angekoppelt sein kann.
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Es wird weiterhin in Betracht gezogen,
dass vorbestimmte Kontakte 10 des Sockels wenigstens ein
aktives Element aufweisen können,
welches daran oder darin eingebaut ist. Beispielsweise kann ein aktiver
Kontakt 10 einen Transistor, eine Diode usw. oder eine
Kombination davon darin eingebaut aufweisen, wodurch eine Schaltung
ausgebildet wird. Es wird weiterhin in Betracht gezogen, dass eine
Kombination von Widerstand, von Kapazität, von Induktivität, von Transistoren,
von Dioden, von akustischen Oberflächewellenfiltern, von Gattern
usw. darin eingebaut sein kann, um eine Schaltung auszubilden. Bei
dieser Ausführungsform
kann die Impedanz des Kontakts selektiv durch ein anderes unabhängiges Signal,
wie im vorhergehenden Absatz beschrieben, durch den logischen Pegel
des Kontakts selbst oder durch ein anderes Steuerungsmittel gesteuert
werden. Bei dieser Ausführungsform
kann der aktive Kontakt drei Ports 18, 20 und 24 aufweisen,
wie in 1 gezeigt.
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2 ist
eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform
eines aktiven Kontakts 10A, wobei der aktive Kontakt 10A einer Verbindung 28,
welche sich zwischen dem Anschluss 14 der Halbleiterbauelementgruppe 14 und
dem Anschluss 16 der Testplatine erstreckt, eine Kapazität bereitstellt.
Bei der beispielhaften Ausführungsform kann
ein Kondensator 30 einen ersten Anschluss aufweisen, welcher
an die Verbindung 28 zwischen dem Anschluss 14 der
Halbleiterbauelementgruppe und dem Anschluss 16 der Testplatine
angekoppelt ist. Der Kondensator 30 kann einen zweiten
Anschluss aufweisen, welcher über
Schnittstelle 24 an den Anschluss 22 der Testplatine
angekoppelt ist. Bei dieser Konfiguration kann der Anschluss 22 der
Testplatine geerdet sein, wodurch eine Kapazität zwischen der Verbindung 28
und Masse bereitgestellt wird. 2 ist
nur beispielhaft, und es wird in Betracht gezogen, dass ein aktiver
Kontakt 10A eine Spule, einen Widerstand, eine Diode, einen
akustischen Oberflächenwellenfilter
oder ein beliebiges anderes Element bereitstellen kann, welches
eine Impedanz und/oder eine Steuerung daran bereitstellt. Es wird
weiterhin in Betracht gezogen, dass ein aktiver Kontakt 10A jede Kombination
der oben referenzierten Elemente bereitstellen kann, wodurch eine
Schaltung ausgebildet wird.
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3 und 4 zeigen beispielhafte Ausführungsformen
mit aktiven Elementen, welche auf einem aktiven Kontakt 10 angeordnet
sind. 3 zeigt eine schematische
Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform des aktiven Kontakts,
wobei ein aktiver Kontakt 10C ein Diodenmittel 36 zwischen
dem Anschluss 14 der Halbleiterbauelementgruppe und dem
Anschluss 16 der Testplatine bereitstellt. Diese Konfiguration
erlaubt dem Halbleiterbauelement 12, Strom an den Anschluss 16 der
Testplatine zu liefern, erlaubt jedoch nicht, dass Strom vom Anschluss 16 der
Testplatine in das Halbleiterbauelement 12 fließt. Ebenso
zeigt 4 eine schematische
Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform des aktiven Kontakts,
wobei ein aktiver Kontakt 10D ein Schaltmittel zwischen
dem Anschluss 14 der Halbleiterbauelementgruppe und dem
Anschluss 16 der Testplatine bereitstellt. Bei der beispielhaften
Ausführungsform
kann das Schaltmittel einen Transistor 40 mit einem Gate-,
Source- und Drain-Anschluss aufweisen. Der Drain-Anschluss des Transistors 40 kann über Schnittstelle 18 an
den Anschluss 14 des Halbleiterbauelements angekoppelt
sein, der Source-Anschluss des Transistors 40 kann über Schnittstelle 20 an
Anschluss 16 der Testplatine angekoppelt sein, und der
Gate-Anschluss des Transistors 40 kann über Schnittstelle 24 an
den Anschluss 22 der Testplatine angekoppelt sein. Bei
dieser Konfiguration kann der Anschluss 22 der Testplatine
die Impedanz zwischen dem Anschluss 16 der Testplatine
und dem Anschluss 14 des Halbleiterbauelements steuern. Weiterhin
kann der aktive Kontakt 10D drei Ports 18, 20 und 24 aufweisen.
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Es wird anerkannt, dass die Einbeziehung
eines aktiven Elements in vorbestimmte Kontakte 10 eines
Sockels zahlreiche Anwendungen aufweisen kann. Beispielsweise kann
ein Kontakt mit einem einzelnen darin eingebauten Transistor, wie
in 4 gezeigt, verwendet
werden, um zu steuern, ob das Halbleiterbauelement oder der Tester
einen entsprechenden Anschluss der Testplatine ansteuert. Das bedeutet,
dass der einzelne Transistor 40 durch Anlegen einer entsprechenden
Spannung am Anschluss 22 der Testplatine ausgeschaltet
werden kann, wodurch die Impedanz des Wegs vom Anschluss 14 des
Halbleiterbauelements zum Anschluss 16 der Testplatine
wesentlich gesteigert werden kann, so dass der Tester einen entsprechenden Anschluss 16 der
Testplatine ohne ein Übersteuern eines
Ausgangs des Halbleiterbauelements 12 ansteuern kann. Ebenso
kann der einzelne Transistor 40 durch Anlegen einer entsprechenden
Spannung am Anschluss 22 der Testplatine eingeschaltet
werden, wodurch die Impedanz des Wegs vom Anschluss 14 des
Halbleiterbauelements zum Anschluss 16 der Testplatine
reduziert wird, wobei dem Halbleiterbauelement 12 erlaubt
wird, den Anschluss 16 der Testplatine zurück zum Tester
anzusteuern oder vice versa. Dies kann insbesondere bei Halbleiterbauelementen
nützlich
sein, welche bidirektionale Eingangs-/Ausgangspole aufweisen. Es
wird anerkannt, dass dies nur eine Anwendung der vorliegenden Erfindung
ist, und dass zahlreiche andere Anwendungen in Betracht gezogen
werden.
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Wie oben stehend festgestellt, wird
weiterhin in Betracht gezogen, dass eine Anzahl von aktiven Elementen
in vordefinierte Kontakte 10 eines Sockels eingebaut werden
können,
um darin eine Schaltung auszubilden. Spulen, Kondensatoren, Widerstände und/oder
akustische Oberflächenwellenfilter
können
auch darin eingebaut und damit kombiniert werden. Bei dieser Ausführungsform
können vordefinierte
Kontakte das entsprechende Signal in einer vorbestimmten Weise „verarbeiten", welche durch den
auf dem aktiven Kontakt 10 selbst eingebauten Schaltkomplex
definiert wird. Beispielsweise kann eine Anzahl von Transistoren
in den aktiven Kontakt 10 eingebaut werden, wobei die Anzahl
von Transistoren so angeordnet werden kann, um eine Verstärkerfunktion
bereitzustellen. Das bedeutet, dass das Signal, welches durch das
Halbleiterbauelement 40 oder die Testervorrichtung (nicht
gezeigt) bereitgestellt wird, durch den aktiven Kontakt 10 des Sockels
verstärkt
werden kann. Andere beispielhafte Funktionen können Analog/Digital-Wandlung,
Digital/Analog-Wandlung, vordefinierte logische Funktionen oder
jede andere Funktion, einschließlich
einer Mikroprozessorfunktion, welche über eine Kombination von aktiven
und/oder passiven Elementen durchgeführt werden kann, umfassen,
sind jedoch nicht darauf beschränkt.
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5 ist
eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform der aktiven Kontakte,
wobei die aktiven Kontakte durch ein dünnes isolierendes Material
getrennt sind, um eine Impedanz dazwischen bereitzustellen. 6 ist eine perspektivische
Ansicht der in 5 gezeigten
Ausführungsform.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform
kann eine Anzahl von „S"-förmigen Kontakte
bereitgestellt werden, wobei jeder „S"-förmige
Kontakt in einen entsprechenden Anschluss eines Halbleiterbauelements 138 eingreifen
kann. Ein erster Hakenabschnitt 141 jedes „S"-förmigen Kontakts
kann in ein erstes Elastomer-Element 142 eingreifen. Ein
zweiter Hakenabschnitt 143 jedes „S"-förmigen
Kontakts kann in ein zweites Element 144 eingreifen. Das
zweite Element
144 kann aus einem festen Material oder
aus einem elastomeren Material konstruiert sein. Wenn ein Anschluss 137 des
Halbleiterbauelements 138 in einen entsprechenden „S"-förmigen Kontakt 135 eingreift, kann
sich das Elastomer-Element 142 deformieren, wodurch dem „S"-förmigen Kontakt 135 ermöglicht wird,
sich vom entsprechenden Anschluss 137 des Halbleiterbauelements
wegzubiegen. Dies kann helfen, nicht planare Anschlüsse der
Vorrichtung auf einem entsprechenden Halbleiterbauelement 138 zu kompensieren.
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Unter Bezugnahme auf 5 und 6,
welche einen Kontakt gemäß US-A-5
096 426 zeigen, kann die Impedanz zwischen zwei Komponenten innerhalb des
Sockels ausgebildet werden. Beispielsweise können zwei parallele und benachbarte
Kontakte 134 und 135 durch ein isolierendes Material 136 getrennt werden,
wodurch eine Kapazität
dazwischen ausgebildet wird. Einer der Kontakte 135 kann
durch einen Stromversorgungspol 137 an einem entsprechenden Halbleiterbauelement 138 in
Eingriff gebracht werden, während
der benachbarte Kontakt 134 durch einen Massepol 139 in
Eingriff gebracht werden kann. Diese Konfiguration stellt eine Kapazität zwischen der
Stromversorgung und Masse bereit, wodurch ein Rauschen auf der Stromversorgung
des Halbleiterbauelements 138 reduziert wird.
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Die vorliegende Ausführungsform
kann auch verwendet werden, um, falls gewünscht, eine Isolation zwischen
Signalleitungen oder Signalleitungen und einer Stromversorgung/Masse
bereitzustellen. Das bedeutet, dass ein Kontakt 137 mit
Masse verbunden werden kann und zwischen zwei Signalkontakten 134 und 140 platziert
werden kann, um das Ausmaß an
Kreuzkoppelung dazwischen zu reduzieren. Der Kontakt kann geformt
werden, um den Betrag der Induktivität auf einem gegebenen Kontakt
zu steuern.
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Bei einer Ausführungsform können der
erste Kontakt 135, ein isolierendes Material 136 und
der zweite Kontakt 134 zusammengeschichtet werden, um eine
Impedanz dazwischen auszubilden. Dies kann unter Verwendung eines
herkömmlichen
Laminierungsverfahrens erzielt werden. Bei einer anderen Ausführungsform
können
der erste Kontakt 135 und/oder der zweite Kontakt 134 eine
Oxid-Beschichtung aufweisen, welche auf ihnen platziert ist. Die Oxid-Beschichtung
kann auf der äußeren Oberfläche der
Kontakte unter Verwendung eines Standard-Oxidationsverfahrens aufgewachsen
werden. Bei dieser Konfiguration kann der erste Kontakt 135 in
unmittelbaren Kontakt mit dem zweiten Kontakt 134 gebracht werden,
während
eine elektrische Isolation dazwischen erhalten wird.
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Es wird anerkannt, dass die oben
referenzierten Ausführungsformen
nur beispielhaft sind, und dass andere Ausführungsformen, welche eine Impedanz
zwischen wenigstens zwei Komponenten eines Sockels aufweisen, in
Betracht gezogen werden.
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7 ist
eine teilweise fragmentarische perspektivische Ansicht einer beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, welche eine Halbleiterbauelementgruppe
und eine Schnittstellenkarte umfasst. Wie oben festgestellt, kann
die gesteuerte Impedanz auf vorbestimmten der mehreren Kontakte
bereitgestellt oder in sie eingebaut sein. Bei der einfachsten Ausführungsform
kann der Widerstand, welcher durch den Kontakt bereitgestellt wird, durch
Variieren des Materials oder seiner Gestalt verändert werden. Bei einer komplexeren
Ausführungsform,
und nicht als einschränkend
zu erachten, kann ein Metallsubstrat (MS) eingesetzt werden, um
eine gesteuerte Impedanz auf vorbestimmten der mehreren Kontakte
zu erzeugen. Beispielsweise können zwei
oder mehr Metallflächen
mechanisch verbunden und elektrisch in einer derartigen Weise voneinander
isoliert werden, um so Impedanz gesteuerte, elektromechanische (d.
h. Streifenleitungs-) Kontakte auszubilden. Eine Metallfläche kann
als die Signalfläche
dienen, während
eine benachbarte Metallfläche als
ein elektrischer Massebezugspunkt dienen kann. Eine elektrische
Isolation kann durch eine Anzahl von Mitteln, einschließlich: Anwendung
von thermisch härtenden
dielektrischen Beschichtungen, einschließlich Polyimide, Epoxide, Urethane
usw., Anwendung von thermoplastischen Beschichtungen einschließlich Polyethylen
usw., oder durch Aufwachsen von nativem Oxid durch Anodisierung
oder thermisches Wachstum erzielt werden. Diese variierten Ansätze können eine
Steuerung der Impedanz durch eine Anzahl von einstellbaren Parametern
der dielektrischen Konstante des isolierenden Materials und der
Flächenseparation
zulassen. Eine mechanische Verbindung kann durch eine Anzahl von
Mitteln erzielt werden, einschließlich: Aufhängen durch oder zwischen einem
oder mehren elastomeren Gliedern und/oder durch Referenzieren der
individuellen Flächen
oder von Sätzen
mehrerer Flächen
innerhalb vordefinierter mechanischer Konstruktionen, wie beispielsweise
Schlitze innerhalb eines Gehäuses.
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Es kann im Wesentlichen jedes Metall
für diese
Ausführungsform
des aktiven Kontakts verwendet werden. Aluminium ist ein bevorzugtes
Material, da es leicht anodisierbar ist und einen wohldefinierten
dielektrischen Film von guter Qualität ergibt. Andere Metalle, welche
verwendet werden können, umfassen
Kupfer und Kupferlegierungen, Stähle
und Ni-Fe-Legierungen, NiCr-Legierungen, Übergangsmetalle und -Legierungen
und intermetallische Verbindungen, sind jedoch nicht darauf begrenzt.
Einige dieser nicht herkömmlichen
Kontaktmetalle können nützlich entweder
bei einer plattierten oder bei einer nicht plattierten Ausführungsform
sein, um den Bahnwiderstand des Kontakts einzustellen und zu steuern.
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Unter Bezugnahme speziell auf 7 kann eine Halbleiterbauelementgruppe 112 mit
wenigstens einem Anschluss 114 von einem Gehäuse 116 aufgenommen
werden, so dass der wenigstens eine Anschluss 114 in elektromechanischem
Kontakt mit einem aktiven Kontakt 130 stehen kann. Das
Halbleiterbauelement 112 kann durch einen Anschlusskanal 118 oder
ein anderes orientierendes Mittel am Ort positioniert werden.
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Der aktive Kontakt 130 kann
ein Vorrichtungselement 120 und eine Platte 126 umfassen. Das
Vorrichtungselement 120 und die Platte 126 können aus
einem metallischen Material konstruiert sein, wie oben stehend diskutiert.
Der wenigstens eine Anschluss 114 des Halbleiterbauelements 112 kann
in elektromechanischem Kontakt mit einem ersten Abschnitt des Vorrichtungselements 120 stehen.
Ebenso kann ein zweiter Abschnitt des Vorrichtungselements 120 in
elektromechanischem Kontakt mit einer Signal-E/A-Kontaktfläche 128
auf einer Testplatine 122 stehen, wobei folglich ein Signalweg
vom Halbleiterbauelement 112 zur Testplatine 122 komplettiert wird.
Die Signal-E/A-Kontaktfläche 128 kann
an einen Tester oder an ein anderes Element angekoppelt werden.
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Das Vorrichtungselement 120 kann
mechanisch so über
ein dielektrisches Material 124 an die Platte 126 geklebt
sein, dass die beiden leitenden Oberflächen, welche das Vorrichtungselement 120 und
die Platte 126 umfassen, parallel zueinander orientiert
und durch einen Abstand im Wesentlichen gleich der Dicke des dielektrischen
Materials 124 getrennt sein können. Die Platte 126 kann
elektromechanisch so mit einer Massekontaktfläche 132 auf der Testplatine 122 verbunden
sein, dass die Konstruktion eine Übertragungsleitungsstruktur
ergibt, wie beispielsweise einen Impedanz gesteuerten aktiven Kontakt
vom Mikrostreifen-Typ. Es wird anerkannt, dass die Massekontaktfläche 132 an
eine Festspannung oder an einen Tester angekoppelt werden kann.
Wenn sie mit einem Tester verbunden ist, kann die Spannung auf der
Massekontaktfläche 132 variiert
werden, um dem entsprechenden Signalweg eine zeitveränderliche
Impedanzcharakteristik bereitzustellen.
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Bei einer anderen Ausführungsform,
welche ein Metallsubstrat einsetzt, wie oben stehend diskutiert,
kann eine genaue Metalloxid-Dicke auf der Oberfläche des Vorrichtungselements 130 und/oder der
Platte 126 aufgewachsen werden. Das nativ aufgewachsene
Metalloxid kann als das Dielektrikum zwischen dem Vorrichtungselement 130 und
der Platte 126 fungieren. Es wird in Betracht gezogen, dass
das nativ aufgewachsene Metalloxid eine dielektrische Beschichtung
aus anorganischem Oxid umfassen kann.
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Eine andere Ausführungsform, welche die nativ
aufgewachsene Metalloxid-Konfiguration
einsetzt, wird in 8 gezeigt.
Der aktive Kontakt wird allgemein unter 150 gezeigt und kann ein
erstes Kontaktelement 152 und ein zweites Kontaktelement 154 umfassen.
Ein Metalloxid kann selektiv so auf den Kontaktelementen 152 und/oder 154 aufgewachsen werden,
dass kein Metalloxid auf den Kontaktoberflächen 158A, 158B oder 158C vorhanden
ist. Es wird auch in Betracht gezogen, dass das Metalloxid über der
gesamten äußeren Oberfläche der
Kontaktelemente 152 und/oder 154 aufgewachsen
und dann selektiv von den Kontaktoberflächen 158A, 158B und 158C entfernt
werden kann. Die Kontaktoberfläche 158A kann
in elektromechanischem Kontakt mit einem Anschluss eines Halbleiterbauelements
(nicht gezeigt) stehen. Ebenso kann der Kontaktpunkt 158B in
elektromechanischem Kontakt mit einer Signal-E/A-Kontaktfläche auf
einer Testplatine (nicht gezeigt) stehen. Schließlich kann die Kontaktoberfläche 158C in
elektromechanischem Kontakt mit einer Massekontaktfläche auf
der Testplatine stehen (nicht gezeigt).
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Bei dieser Konfiguration kann das
erste Kontaktelement 152 im Kontakt mit dem zweiten Kontaktelement 154 platziert
werden, während
eine elektrische Isolation dazwischen erhalten wird. Verschiedene
Metallflächenkonfigurationen,
welche eine Einstellung und Steuerung der elektrischen und mechanischen Schnittstelleneigenschaften
zulassen, werden in Betracht gezogen, einschließlich der Gestalt der Kontaktelemente 152 und 154,
der darauf aufgewachsenen Oxid-Dicke, der gemeinsamen Oberflächenbereiche,
des Flächenseparationsabstands
und anderer Parameter.
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Schließlich wird in Betracht gezogen,
dass ein Fenster 160 oder mehrere Fenster in den Entwurf der
Kontaktelemente 152 und 154 eingebaut werden können. Das
Fenster 160 kann als eine Rohrleitung für ein mechanisch elastomeres
Glied eingesetzt werden, welches den aktiven Kontakt 150 unterstützen kann.
Das Elastomer-Glied (nicht gezeigt) kann verwendet werden, um der
Kontaktoberfläche 158A eine
aufwärts
gerichtete Vorspannung bereitzustellen, so dass sich das Elastomer-Glied
deformieren kann, wenn ein Halbleiteranschluss damit in Eingriff gebracht
wird, wodurch dem aktiven Kontakt 150 ermöglicht wird,
sich vom Anschluss des Halbleiterbauelements wegzubiegen. Dies kann
helfen, nicht planare Anschlüsse
der Vorrichtung auf einem entsprechenden Halbleiterbauelement zu
kompensieren.
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Eine andere beispielhafte Ausführungsform, welche
das oben stehend diskutierte Konzept des Metallsubstrats verwenden
kann, wird in 9 gezeigt.
Bei dieser Ausführungsform
kann eine bekannte, genaue Dicke eines thermisch härtenden
oder thermoplastischen Dielektrikums 124 zwischen zwei oder
mehr Metallplatten 120 und 126 laminiert werden,
um die gewünschten
elektromechanischen Eigenschaften zu erzielen. Es wird in Betracht
gezogen, dass die zwei oder mehr Metallplatten zwei oder mehr isolierte
Schaltungen umfassen können.
Das bedeutet, dass jede der zwei oder mehr Metallplatten eine Schaltungsfunktion
umfassen kann. Es wird weiterhin in Betracht gezogen, dass ein Dielektrikum 124 aus
Polyimid, Epoxid, Polycarbonat, Polyphenylensulfid oder aus jedem
anderen geeigneten Material konstruiert sein kann. Ein Zurückätzen des
Dielektrikums 124 kann in das Herstellungsverfahren eingebaut
werden, um einen ohmschen Kontakt auf den Kontaktoberflächen 158D, 158E und 158E zu
erleichtern.
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Bei einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann ein Keramiksubstrat eingesetzt werden,
um eine gesteuerte Impedanz auf vorbestimmten der mehreren Kontakte
zu erzeugen. Beispielsweise kann gemustertes Metall auf einem Keramiksubstrat
in einer derartigen Weise hergestellt werden, um einen Impedanz
gesteuerten, elektromechanischen Kontakt zu erhalten. Bei einer
beispielhaften Ausführungsform
kann eine herkömmliche, mehrschichtige
Dünnfilmtechnik
einen Kondensator vom Typ mit 3 Anschlüssen bereitstellen, wobei die ersten
zwei Anschlüsse
einem Signal-E/A entsprechen und der dritte Anschluss in Kontakt
mit einem Massebezugspunkt stehen kann. Es wird auch in Betracht
gezogen, dass der gleiche Impedanz gesteuerte Kondensator vom Typ
mit 3 Anschlüssen
durch einen modifizierten, mehrschichtigen Dünnfilmprozess hergestellt werden
könnte,
wobei die leitfähige
Phase auf einem inerten Substrat/Trägersubstrat abgelagert wird
und für
eine selektive Oxidation unter Verwendung chemischer Anodisierung,
Plasma-Oxidation und/oder
thermischen Oxid-Wachstums gemustert wird, was zu leitfähigen Metallmustern
innerhalb eines Dielektrikums führt.
Schließlich
wird in Betracht gezogen, dass der Prozess N Mal wiederholt werden kann,
um zu einer mehrschichtigen, aktiven Kontaktstruktur des Kondensators
vom Typ mit 3 Anschlüssen
zu führen.
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Während
die letzten beiden Ausführungsformen
primär
einen beispielhaften Kondensator vom Typ mit drei Anschlüssen bereitstellen,
wird vergegenwärtigt,
dass andere herkömmliche
Prozesse verwendet werden können,
um einen Widerstand, eine Induktivität, eine Kapazität, einen
akustischen Oberflächenwellenfilter
und/oder eine Kombination davon an vorbestimmten Kontakten bereitzustellen. Es
wird ferner vergegenwärtigt,
dass herkömmliche oder
andere Prozesse verwendet werden können, um andere aktive Elemente
einschließlich
Transistoren, Dioden usw. und/oder eine Kombination davon, an vorbestimmten
Kontakten bereitzustellen. Es wird schließlich vergegenwärtigt, dass
herkömmliche
oder andere Prozesse verwendet werden können, um eine Anzahl von aktiven
und/oder passiven Elementen bereitzustellen, um eine Schaltung bereitzustellen,
welche vorbestimmten Kontakten vordefinierte Funktionen, einschließlich einer
Mikroprozessorfunktion, bereitstellen kann. Das bedeutet, dass bei
einer alternativen Ausführungsform
vorbestimmte der oben referenzierten Mehrschichten jeweils eine
isolierte Schaltung umfassen können.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform, wie
in 10 gezeigt, kann
ein Keramiksubstrat 202 mit einer ersten Kontaktoberfläche 158G und
einer zweiten Kontaktoberfläche 158N bereitgestellt
werden. Ein Metallfilm kann unmittelbar auf dem Keramiksubstrat
abgelagert werden. Nachfolgend kann der Metallfilm über einen Ätz- oder einen anderen subtraktiven
Prozess gemustert werden, um eine erste leitende Oberfläche 204 und
eine zweite leitende Oberfläche 206 auszubilden.
Der Metallfilm kann die erste Kontaktoberfläche 158G und die zweite Kontaktoberfläche 158H abdecken,
um darauf eine leitfähige
Oberfläche
bereitzustellen. Bei der beispielhaften Ausführungsform kann es eine Lücke zwischen
der ersten leitfähigen
Oberfläche 204 und der
zweiten leitfähigen
Oberfläche 206 geben,
so dass es keine elektrische Verbindung dazwischen gibt. Eine diskrete
und/oder monolithisch hergestellte aktive Komponente kann derartig
befestigt werden, dass ein erster elektrischer Anschluss 210 der
diskret und/oder monolithisch hergestellten aktiven Komponente in
elektrischem Kontakt mit der ersten leitfähigen Oberfläche 204 steht
und ein zweiter elektrischer Anschluss 212 der diskret
und/oder monolithisch hergestellten aktiven Komponente 208 in
elektrischem Kontakt mit der zweiten leitfähigen Oberfläche 206 steht.
Es wird in Betracht gezogen, dass die diskret und/oder monolithisch
hergestellte aktive Komponente ein Widerstand, ein Kondensator,
eine Spule, eine Diode oder jede Kombination davon sein kann. Es
wird weiterhin in Betracht gezogen, dass die Gestalt des Keramiksubstrats
und das Muster des Metallfilms derart sein kann, dass ein Transistor
oder eine andere Vorrichtung mit mehreren Anschlüssen eingesetzt werden kann.
Schließlich
wird in Betracht gezogen, dass eine Anzahl von Widerständen, Kondensatoren,
Spulen, Dioden, Transistoren usw. eingesetzt werden kann, um eine
Schaltung darauf zu erzeugen.
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Bei der beispielhaften Ausführungsform kann
der Einsatz von Metallen mit schlechter Leitfähigkeit oder sogar leitfähigen Tinten
und Keramiken, einschließlich
SiC, verwendet werden, um die gewünschten Widerstandswerte mit
oder ohne Zusatzbeschichtung, wie beispielsweise durch Gold, um den
Kontaktwiderstand zu minimieren, zu erzielen. Es wird jedoch in
Betracht gezogen, dass eine Zusatzbeschichtung verwendet werden
kann. Die ohmschen Kontaktoberflächen 158G und 158H des
aktiven Kontakts 200 können
in elektromechanischem Kontakt mit einem Halbleiteranschluss bzw.
mit einem Anschluss der Testplatine stehen. Die erste leitfähige Oberfläche 204 kann
ein elektrisches Signal vom Halbleiteranschluss zum ersten elektrischen
Anschluss 210 der diskreten oder integrierten Komponente 208 tragen.
Das Signal kann am zweiten elektrischen Anschluss 212 der
diskreten oder integrierten Komponente 208 hervortreten
und kann durch die zweite leitfähige
Oberfläche 206 zur
ohmschen Kontaktoberfläche 158N und
schließlich
zu einer Signal- E/A-Kontaktfläche (nicht
gezeigt) der Testplatine getragen werden. Bei der in 10 gezeigten Ausführungsform
kann eine Aussparung im Keramiksubstrat hergestellt werden, um die
physikalische Bestückung
der diskret und/oder monolithisch hergestellten aktiven Komponente 208 zu
beherbergen.
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Unter Bezugnahme auf 11 kann eine andere beispielhafte Ausführungsform,
welche das Keramiksubstrat verwendet, einen aktiven Kontakt mit einem
Kondensator vom Typ mit 3 Anschlüssen
umfassen. Bei dieser Ausführungsform
kann der Kontakt einen mehrschichtigen, monolithischen Entkopplungskondensator
umfassen.
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Abwechselnde Signalflächen 258 und
Masseflächen 266 können aus
gemustertem Metall hergestellt und durch Zwischenschichten aus keramischem
Dielektrikum (nicht gezeigt) getrennt werden. Dies kann durch N-maliges
Wiederholen eines mehrschichtigen Dünnfilmverfahrens erreicht werden,
um eine mehrschichtige aktive Kontaktstruktur zu erhalten, wie in 11 gezeigt.
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Das Netzwerk der Signalflächen 258 kann durch
ein Kontaktloch 256 an eine erste Anschlussklemme 254 und
durch ein Kontaktloch 258 an eine zweite Anschlussklemme 260 angekoppelt
werden. Die erste Anschlussklemme 254 kann mit einem Anschluss
eines Halbleiterbauelements in Eingriff gebracht werden. Die zweite
Anschlussklemme 260 kann in Kontakt mit einer Signal-E/A-Kontaktfläche 128 auf
einer Testplatine (nicht gezeigt) stehen. Das Massenetzwerk 266 kann
durch ein Kontaktloch 264 elektrisch an einen ohmschen
Kontakt mit Massebezugspunkt 262 angekoppelt werden. Der
ohmsche Kontakt mit Massebezugspunkt 262 kann an eine Kontaktfläche 132 mit
Massebezugspunkt auf einer Testplatine (nicht gezeigt) angekoppelt
werden. Diese Ausführungsform
kann wegen der relativ großen Plattenfläche, welche
durch die abwechselnde Konfiguration von Signal- und Masseflächen erzeugt
wird, ein deutliches Maß an
Kontrolle über
ein entsprechendes Signal bereitstellen.
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Mit den folglich beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden Durchschnittsfachleute leicht
erkennen, dass die hier aufgeführten
Lehren auf noch andere Ausführungsformen
innerhalb des Schutzumfangs der sich hieran anschließenden Ansprüche angewendet
werden können.