DE69936470T2 - Testkarte - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung ist auf eine Vorrichtung zum Kontaktieren eines elektronischen Bauteils mit erhöhten Kontaktstrukturen gerichtet. Diese Erfindung eignet sich besonders gut zum Prüfen von Wafer mit elastischen Kontaktstrukturen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Es ist auf dem Fachgebiet der Herstellung von Halbleiterbauelementen wohlbekannt, Bauelemente bis zu einem gewissen Grad der Funktionalität zu testen, während sie noch nicht vom Wafer abgetrennt sind. Üblicherweise wird dies unter Verwendung einer Prüfkarte und eines Testers durchgeführt. Eine repräsentative Prüfkarte ist in 1 dargestellt. Die Prüfkarte ist in einem Tester montiert, der wiederum mit hoher Präzision die Position und Orientierung der Prüfkarte und die Position und Orientierung eines zu testenden Wafers erfasst, dann die beiden in genaue Ausrichtung bringt. Die Prüfkarte ist wiederum mit einem Prüfgerät verbunden, das eine Verbindung zwischen dem Prüfgerät und einem oder mehreren Bauelementen auf dem Wafer vorsieht. Das Prüfgerät kann das zu prüfende Bauelement (DUT) ansteuern und die Leistung des Bauelements untersuchen. Dieser Prozess wird nach Bedarf wiederholt, um im Wesentlichen jedes Bauelement auf dem Wafer zu testen. Bauelemente, die die Testkriterien erfüllen, werden weiterverarbeitet.
  • Eine besonders nützliche Prüfkarte macht von elastischen Federelementen zum Kontaktieren des Wafers Gebrauch. Eine solche Prüfkarte ist in 1 dargestellt. Diese Prüfkarte ist im gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 5 974 662 mit dem Titel "Method of Planarizing Tips of Probe Elements of a Probe Card Assembly" und der entsprechenden, am 23. Mai 1996 als WO 96/15458 veröffentlichten PCT-Anmeldung detailliert beschrieben.
  • Halbleiterbauelemente werden auf einem Halbleiterwafer hergestellt, müssen jedoch abgetrennt und mit externen Bauelementen verbunden werden, um zu funktionieren. Das Standardverfahren zum Verbinden eines Halbleiters hat viele Jahre die Herstellung eines Halbleiterbauelements mit Kontaktstellen, typischerweise aus Aluminium, beinhaltet. Diese Kontaktstellen werden mit größeren Strukturen, typischerweise einem Leiterrahmen, verbunden, typischerweise unter Verwendung von Drahtbonden. Der Leiterrahmen kann in einem geeigneten Gehäuse, typischerweise aus Keramik oder Kunststoff, montiert werden. Der Abstand von Verbindungen am Gehäuse ist so ausgelegt, dass er mit einer Leiterplatte oder einer anderen, übereinstimmenden Vorrichtung, wie z.B. einem Sockel, übereinstimmt. Verschiedene Neuerungen bei der Verpackung über die Jahre ermöglichen einen relativ engen Abstand und immer höhere Anschlussstiftzahlen bei der Verpackung.
  • Eine signifikante Änderung von diesem Verpackungsparadigma ist bei der BGA-Verpackung zu sehen. Hier sind die Kontaktpunkte Kügelchen aus einem aufschmelzbaren Material. Ein Lötmaterial wird üblicherweise verwendet, so dass ein Gehäuse in einem Kontaktbereich angeordnet und dann erhitzt werden kann, um das Lötmittel aufzuschmelzen, was eine sichere elektrische Verbindung vorsieht. Eben diese allgemeine Strategie wird auf der Chipebene verwendet, wobei kleine Höcker über Kontaktbereichen ausgebildet werden. Ein üblicherweise verwendeter Prozess stellt C4-Kugeln her (Chipverbindung mit kontrolliertem Zusammenfallen).
  • Herkömmliche Prüfkarten sind dazu ausgelegt, herkömmliche Bondkontaktstellen, typischerweise Aluminium, zu kontaktieren. Die bekannte Prüfkarte von 1 ist für diesen Zweck nützlich. Die Prüfung von C4-Kugeln ist aus einer Vielzahl von Gründen komplexer, aber die Prüfkarte von 1 eignet sich für diesen Zweck ebenso besonders gut.
  • Eine neue Form der Verpackung wurde verfügbar, die die Ausbildung von kleinen elastischen Kontaktstrukturen direkt auf einem Halbleiterwafer ermöglicht. Dies ist der Gegenstand von mehreren Patenten, einschließlich des am 3. November 1998 erteilten US-Patents 5 829 128 . Ein erläuterndes Ausführungsbeispiel ist hier in 2 als Wafer 208 mit Federn 224 gezeigt, die mit Anschlüssen 226 verbunden sind.
  • Eine großmaßstäbliche Kontakteinrichtung wurde zum Kontaktieren von einigen oder allen eines mit elastischen Kontaktelementen versehenen Halbleiterwafers offenbart. Befestigungs- und Voralterungsprozesse sind in der gleichzeitig anhängigen, gemeinsam übertragenen, am 15. Januar 1997 eingereichten US-Patentanmeldung, Seriennr. 08/784 862 , beschrieben. Die entsprechende PCT-Anmeldung wurde als WO 97/43656 am 20. November 1997 veröffentlicht.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfkartenanordnung wie in Anspruch 1 definiert. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Die vorliegende Erfindung sieht eine Prüfkarte vor, die zum Prüfen eines Halbleiterwafers mit erhöhten Kontaktelementen nützlich ist. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung nützlich zum Kontaktieren von elastischen Kontaktelementen, wie z.B. Federn.
  • Eine Prüfkarte ist so ausgelegt, dass sie Anschlüsse aufweist, die mit den Kontaktelementen auf dem Wafer übereinstimmen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Anschlüsse Pfosten. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen die Anschlüsse ein Kontaktmaterial, das für wiederholte Kontaktierungen geeignet ist.
  • Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Abstandswandler mit Kontaktpfosten auf einer Seite und Anschlüssen auf der entgegengesetzten Seite ausgerüstet. Eine Zwischenschalteinrichtung mit Federkontakten verbindet einen Kontakt auf der entgegengesetzten Seite des Abstandswandlers mit einem entsprechenden Anschluss auf einer Prüfkarte, wobei dieser Anschluss wiederum mit einem Anschluss verbunden wird, der mit einem Testbauelement verbindbar ist, wie z.B. einem herkömmlichen Prüfgerät.
  • Die WO 98/21597 offenbart eine Testanordnung, bei der eine Halbleiterplatte (PCB), die Kontakte an ihren beiden Seiten aufweist, zwischen zwei Prüfkarten angeordnet ist. Um Höhenunterschiede und gekippte Ausrichtung zu kompensieren, sind Federeinheiten mit unter Federspannung stehenden Stiften zwischen der Prüfkarte und einem Testadapter angeordnet, wobei der letztere in elektrischem Kontakt mit den Kontaktstellen der PCB steht. Jeder Testadapter weist an seiner einen Seite Kontakte auf, die mit dem Ort der Kontakte auf der entsprechenden Prüfkarte (Federeinheit) übereinstimmen, und weist an seiner anderen Seite Kontakte auf, die mit der Anordnung der Kontakte an der entsprechenden Seite der PCB übereinstimmen.
  • Für die Prüfkartenanordnung der WO 96/15458 ist eine Anordnung zum Ausrichten einer Prüfkarte vorgeschlagen und auch ein Substrat mit länglichen, elastischen Kontaktelementen.
  • Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Testanordnung zum Prüfen eines Halbleiterbauelements vorzusehen, das Kontaktelemente aufweist, die eine elektrische Verbindung zum Prüfen ermöglichen.
  • Die Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
  • Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sowie die Einzelheiten eines veranschaulichenden Ausführungsbeispiels werden aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen besser verständlich.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 stellt eine Prüfkarte zum Prüfen von herkömmlichen Halbleiterbauelementen dar.
  • 2 stellt eine Prüfkarte zum Prüfen von Halbleiterbauelementen mit erhöhten Kontaktelementen dar.
  • 3 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Prüfkarte zum Prüfen von Halbleiterbauelementen mit erhöhten Kontaktelementen dar.
  • 4 bis 9 stellen Schritte bei dem Prozess zum Ausbilden eines Pfostens dar, der sich zur Verwendung bei der Prüfkarte dieser Erfindung eignet.
  • 10 und 11 stellen die Vorrichtung der Erfindung dar, die mit einem Wafer verwendet wird, der Bewegungsstopp-Schutzvorrichtungen umfasst.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Die Prüfkartenanordnung von 1 ist detailliert im vorstehend genannten, gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 5 974 662 beschrieben. Diese Figur ist die 5 im Patent 5 974 662 , wobei die Bezugsziffern in der 500-Reihe hier in der 100-Reihe umnummeriert sind.
  • Mit Bezug auf 2 wurde die Prüfkartenanordnung von 1 für den neuen Zweck geringfügig modifiziert. Gleiche Elemente umfassen die Trägerprüfkarte 102, die in einem Prüfgerät (nicht dargestellt) montiert ist. Eine Zwischenschalteinrichtung 112 umfasst Federn 114 und entsprechende Federn 116, die durch die Zwischenschalteinrichtung in Verbindung stehen, so dass entsprechende Anschlüsse 110 und 120 elektrisch verbunden sind. Beim Abstandswandler 106 sind entsprechende Anschlüsse 120 und 222 (122 in 1) verbunden. Die Prüfkarte 102 trägt eine Verbindungsschaltung, so dass eine Prüfgerät-Anschlussleitung mit einem entsprechenden Anschluss 110 und dann durch 114, 116, 120 und 222 (oder 122) verbunden werden kann, um eine Verbindung von einem Halbleiterbauelement zu erhalten. Bei 1 ist ein elastisches Kontaktelement 124 mit dem Anschluss 122 verbunden und ist mit dem Anschluss 126 auf dem Halbleiterwafer 108 in Kontakt gebracht. Bei 2 weist der Halbleiterwafer 208 Anschlüsse 226 auf, die wiederum erhöhte Kontaktelemente aufweisen, hier elastische Kontaktelemente 224, die mit entsprechenden Kontaktbereichen der entsprechenden Anschlüsse 222 in Kontakt gebracht werden können, um einen Stromkreis mit dem Prüfgerät zu vervollständigen. Das Prüfgerät kann ein angeschlossenes Halbleiterbauelement mit Energie versorgen und die Funktionalität des Bauelements untersuchen.
  • Die Zwischenschalteinrichtung 112 mit den Federn 114 und 116 drückt gegen die Anschlüsse 110 und 120. Durch Zusammendrücken des Abstandswandlers 106 in Richtung der Prüfkarte 102 gegen die Federkräfte der Zwischenschalteinrichtung 112 hält die Zwischenschalteinrichtung den Kontakt mit jedem entsprechenden Anschluss 110 und 120 aufrecht, selbst wenn die Planarität der Federspitzen 114, der Federn 116, der Anschlüsse 110 und der Anschlüsse 120 nicht perfekt ist. Innerhalb der Grenzen der Elastizität der verschiedenen Komponenten kann der Abstandswandler überdies relativ zur Prüfkarte winkelig stehen, um die Ausrichtung in bestimmten Dimensionen zu ermöglichen. Differentialschrauben 138 und 136 können sehr genau eingestellt werden, um die Fläche des Abstandswandlers 118 relativ zur Prüfkarte 102 umzuorientieren. Folglich wird alles, was mit dem Abstandswandler verbunden ist, entsprechend ausgerichtet. Somit können die Spitzen der Federn 124 in 1 und die Anschlüsse 222 in 2 mit hoher Genauigkeit relativ zu einem Halbleiterwafer positioniert werden.
  • Mit Bezug auf 3 kann man die Komponenten von 2 bei einem alternativen Ausführungsbeispiel sehen. Die primären Elemente funktionieren wie in Bezug auf 2 beschrieben. Der Abstandswandler 324 trägt Anschlüsse 336 und 335, die entsprechend verbunden sind. Die Zwischenschalteinrichtung 325 trägt elastische Kontaktelemente 334 und 333. Die Prüfkarte 321 trägt Anschlüsse 332 und 331, die entsprechend verbunden sind. Im Allgemeinen ist eine Anschlussleitung von einem Prüfgerät mit einem Anschluss 331 verbunden, der wiederum mit einem Anschluss 332, dann über die elastischen Kontaktelemente 333 und 334 mit einem Anschluss 335 und schließlich mit einem entsprechenden Anschluss 336 verbunden ist. Die Trägerfeder 320 hält den Abstandswandler 324 gegen die Zwischenschalteinrichtung 325 und die Prüfkarte 321. Die Orientierungsvorrichtung 322 funktioniert wie vorstehend beschrieben, um die Orientierung des Abstandswandlers relativ zur Prüfkarte 321 zu verfeinern.
  • 3 zeigt eine allgemeinere Ansicht des Halbleiterwafers 310, hier mit mehreren unterschiedlichen Halbleiterbauelementen 311. Hier ist ein einzelnes Halbleiterbauelement dargestellt, wie es fast mit den entsprechenden Anschlüssen 336 verbunden ist. Durch Bewegen des Halbleiterwafers 310 in Richtung der Prüfkarte 321 wird ein Mikrofederkontakt 301 mit einem Kontaktbereich eines entsprechenden Anschlusses 336 in direkten und engen Kontakt gebracht und daher mit einer entsprechenden Prüfgerät-Anschlussleitung verbunden. Nach dem Testen kann der Halbleiterwafer neu positioniert werden, um ein anderes Halbleiterbauelement mit den entsprechenden Anschlüssen auf der Prüfkartenanordnung in Kontakt zu bringen.
  • 4 stellt ein besonders bevorzugtes Verfahren zur Herstellung einer Pfostenstruktur dar. Einzelheiten der Herstellung der Zwischenschalteinrichtung, des Abstandswandlers und der Prüfkarte sind in dem gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 5 974 662 und in den dort genannten, früheren Anmeldungen detailliert dargestellt.
  • Nimmt man Bezug auf 4, so umfasst bei der Struktur 400 ein Trägersubstrat 405 einen Anschluss 410, eine Zwischenverbindung 420 und einen Anschluss 415. Geeignete Materialien und alternative Zusammensetzungen sind in den angeführten Anmeldungen detailliert angegeben. Für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist das Trägersubstrat ein mehrlagiges Keramiksubstrat. Eine leitende Schicht 417 verbindet eine Vielzahl von Anschlüssen 415 (weitere Anschlüsse nicht dargestellt). Eine detailliertere Beschreibung der folgenden Schritte ist in der gleichzeitig anhängigen, gemeinsam übertragenen Anmeldung mit dem Titel "Lithographic Contact Elements", der US-Patentanmeldung, Serienar. 09/205 023 , und der entsprechenden, am 23. November 1999 eingereichten und als WO 00/33089 veröffentlichten PCT-Anmeldung, Seriennr. US 99/28597 , zu finden. 4 bis 7 sind aus 2 bis 5 von dieser entsprechenden Anmeldung her angepasst.
  • Beim Prozess der Galvanisierung ist es vorteilhaft, eine gemeinsame Verbindung zwischen zu plattierenden Elementen vorzusehen, um einen geeigneten Stromkreis zum Plattieren vorzusehen. Weitere Verfahren zur Abscheidung können verwendet werden, um Strukturen, ähnlich den hier beschriebenen, auszubilden. Solche Verfahren sind in USPN 5 974 662 und in Voranmeldungen beschrieben oder dort zitiert. Eine Alternative für eine Kurzschlussschicht, wie z.B. 417, besteht darin, eine Kurzschlussschicht 407 vorzusehen, die eine Vielzahl von Anschlüssen 410 (hier nur einer gezeigt) direkt verbindet. Beide sind hier dargestellt, aber in der Praxis würde im Allgemeinen nur die eine oder die andere verwendet werden. Die Verwendung einer "oberen" Schicht, wie z.B. 407, ist besonders vorteilhaft, wenn es keinen geeigneten Weg gibt, durch das Substrat hindurch zu verbinden. Dies könnte der Fall sein, wenn Silizium als Substrat oder bestimmte Konfigurationen von Keramik, Polyimid oder anderen Materialien verwendet werden.
  • Die Kurzschlussschicht 407 wird durch Sputtern aufgebracht. Die Einzelheiten der Materialien, Dicken, Prozessvariationen und dergleichen sind in der entsprechenden, gemeinsam übertragenen, am 26. Februar 1998 eingereichten US-Patentanmeldung 09/032 473 mit dem Titel "Lithographically Defined Microelectronic Contact Structures" und der entsprechenden, als WO 98/52224 am 19. November 1999 veröffentlichten PCT-Anmeldung zu finden. Ein besonders bevorzugtes Material ist eine Legierung aus Wolfram und Titan. Diese kann durch Sputtern aufgebracht werden. Eine nützliche Tiefe liegt in der Größenordnung von 3000 bis 6000 Angström, z.B. etwa 4500 Angström (1 Angström = 0,1 nm). Verschiedene Legierungen aus Titan oder Wolfram sind auch nützlich.
  • Eine Schicht aus Resist, wie z.B. negativem Photoresist 425, wird auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht (natürlich auf die Oberseite von irgendwelchen anderen aufgebrachten Schichten). Diese wird strukturiert, um eine Öffnung über dem Anschluss 410 zu belassen.
  • Es wird eher ein geeignetes Strukturmaterial 430 in der Öffnung im Photoresist abgeschieden, als dass es die Öffnung füllt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Material, wie z.B. eine Legierung aus Nickel und Kobalt, durch Galvanisieren abgeschieden. Andere nützliche Materialien umfassen Kupfer, Palladium, Palladiumkobalt und Legierungen, die diese Materialien enthalten. Andere Abscheidungsverfahren, wie z.B. Sputtern, können geeignet sein.
  • Ein Läpp- oder Schleifprozess, wie z.B. chemisch-mechanisches Polieren, wird verwendet, um überschüssiges Strukturmaterial zu entfernen, um eine sehr planare Struktur zu belassen. Darüberhinaus werden andere Strukturen auf dem Substrat planarisiert. Es ist erwünscht, eine minimale Höhenabweichung sowohl im Bereich eines einzelnen Pfostens als auch über eine Reihe von Pfosten zu haben. Eine Ebenheit in der Größenordnung von 1:1000 (Höhe über der Oberfläche, gemessen bei einer relativ entfernten, entsprechenden Struktur) ist erwünscht, obwohl die speziellen Einschränkungen eines vorgegebenen Designs gut 2 bis 5 bis 10 zu 1000 oder noch mehr gestatten können. Dies entspricht einer Höhenübereinstimmung von etwa 100 Mikroinch pro linearem Inch oder etwa 1 Mikrometer pro Zentimeter.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine zusätzliche Kontaktschicht aufgebracht. Mit Bezug auf 8 wird eine Kontaktschicht 431 auf dem Strukturmaterial 430 abgeschieden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird diese durch Galvanisierung abgeschieden. Ein bevorzugtes Material ist eine Legierung aus Palladium und Kobalt. Andere nützliche Materialien umfassen Palladium, Hartgold, Weichgold und Rhodium. Die Dicke kann durch Designkriterien gewählt werden, die den Fachleuten für die Herstellung von Kontaktkomponenten verständlich sind. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Dicke etwa 0 bis etwa 200 Mikroinch (etwa 0 bis etwa 5 Mikrometer).
  • Die Struktur wird durch Ablösen der Maskierungsschicht aus Photoresist und Entfernen der leitenden Schicht 407 oder 417 fertiggestellt. Nützliche Verfahren umfassen Lackentfernung, Naßätzen und Laserabtragung. Die Details bzgl. der Zeit, Materialien und Bedingungen sind auf dem Fachgebiet äußerst gut bekannt. Mit Bezug auf 9 kann die fertiggestellte Struktur 400 dann in eine Prüfkartenanordnung integriert werden, wie in 2 oder 3 gezeigt.
  • Die Geometrien der Anschlüsse sind unter Verwendung dieses Verfahrens ziemlich flexibel und der Designer hat einen hohen Grad an Flexibilität. Es ist ziemlich einfach, Pfosten auszubilden, die einen ungefähr quadratischen Querschnitt aufweisen (in der XY-Ebene im Wesentlichen parallel zur Substratoberfläche). Dieser kann in der Größenordnung von etwa 1 bis 10 mils (1 mil = 25,4 μm oder Mikrometer) sowohl in der X- als auch in der Y-Dimension liegen. Offensichtlich kann hier fast jede Größe und Form entworfen werden. Es ist zweckmäßig, die Höhe der Struktur so herzustellen, dass sie in der Größenordnung von 0 bis 60 mils (0 bis 1,5 Millimeter) von der Substratoberfläche entfernt liegt. Der Anschluss kann natürlich tatsächlich unter die Oberfläche des Substrats zurückgesetzt sein, solange die Anschlüsse gemeinsam sehr Planar sind. Eine nützliche Höhe liegt in der Größenordnung von etwa 5 bis etwa 10 mils (125 bis 250 Mikrometer). Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel umfasst Strukturen, die eine Höhe in der Größenordnung von etwa 40 bis 60 mils (etwa 1 bis 1,5 Millimeter) aufweisen.
  • Das Orientieren der Prüfstruktur, so dass sie so gut wie möglich zur Ebene des zu testenden Wafers ausgerichtet wird, ist sehr günstig. Wenn die Oberfläche des Abstandswandlers angemessen eben ist, ist dies ebenso sehr hilfreich. Unter der Annahme, dass die Kontaktenden der elastischen Kontaktstrukturen auf dem Wafer ("Spitzen" aus einer Perspektive) im Allgemeinen koplanar sind, bedeutet das In-Kontakt-Bringen der koplanaren Spitzen mit den koplanaren Anschlüssen über ausgerichtete Ebenen, dass die Spitzen um ein minimales Ausmaß herabgedrückt werden können, um den Kontakt aller Spitzen mit allen Anschlüssen zu gewährleisten. Welches Ausmaß an Nicht-Koplanarität auch immer bei den Spitzen, bei den Anschlüssen oder bei einer Fehlausrichtung der Ebenen für den Kontakt existiert, so ergibt sich als Ergebnis, dass ein gewisser Teil der Spitzen sich weiter bewegen muss, um zu gewährleisten, dass alle Spitzen in zufriedenstellendem Kontakt stehen. Die hier beschriebene Struktur kann ohne weiteres relativ flach gemacht werden und erfolgreich so orientiert werden, dass ein minimaler Druck am Wafer vorhanden ist. Bei einem bevorzugten Design ist ein Überhub in der Größenordnung von 3 mils (75 Mikrometer) ein nützlicher Designaspekt. Das heißt, von dem Punkt, an dem die erste Spitze einen entsprechenden Anschluss berührt, wird die dieser Spitze entsprechende Basis um den Überhub-Abstand näher an den Anschluss hingeführt. Dies drückt die Spitze gegen den Anschluss und verursacht bei vielen Designs, dass die Spitze über den Anschluss gleitet, wobei sie sich somit in und durch irgendwelche Verunreinigungen eingräbt, die entweder auf der Spitze oder dem Anschluss vorhanden sein können. Dies bringt auch andere Spitzen mit entsprechenden Anschlüssen in Kontakt und führt sie entlang derselben. Wenn die Bauteile korrekt designed und ausgerichtet sind, bewirkt das ausgewählte Maß des Überhubs, dass die Spitze, die als letzte einen entsprechenden Anschluss berührt, immer noch einen geeigneten Kontakt herstellen kann.
  • Einige Fälle von Wafern mit Federn umfassen eine Überhub-Stoppschutzvorrichtung. Solche Überhub-Stoppschutzvorrichtungen sind detailliert in der gleichzeitig anhängigen, gemeinsam übertragenen, am 13. Juli 1998 mit dem Titel "Interconnect Assemblies and Method" eingereichten US-Patentanmeldung, Seriennummer 09/114 586 , welche als einzigen Erfinder Benjamin Eldridge nennt, und in der entsprechenden, am 4. Januar 1999 eingereichten PCT-Anmeldung, Seriennr. US 99/00322 , beschrieben. Mit Bezug auf 10 ist ein Beispiel einer solchen Überhub-Stoppschutzvorrichtung zu sehen. Ein Halbleiterwafer 1008 wird so hergestellt, dass er Anschlüsse 1026 mit elastischen Kontaktelementen 1024 enthält. Vergleiche 208, 226 und 224 in 2. Außerdem ist eine Überhub-Stoppschutzvorrichtung 1025 enthalten. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nimmt diese die Form eines gehärteten Epoxids an. Die Schutzvorrichtung kann viele Formen annehmen. Wie dargestellt, ist die Schutzvorrichtung mehr oder weniger ein im Allgemeinen planares Epoxidfeld mit Öffnungen nur für die elastischen Kontaktelemente 1024. Die Höhe der Stoppschutzvorrichtung ist so ausgewählt, dass sich jedes elastische Kontaktelement um das gewünschte Ausmaß verformen kann, aber dann "unter" die Ebene der Schutzvorrichtung gelangt, was den Überhub wirksam begrenzt. Ein Wafer mit solchen Stoppschutzvorrichtungen kann unter Verwendung derselben, vorstehend in den 2 und 3 beschriebenen Vorrichtung getestet werden.
  • Wenn, bezugnehmend auf die 10 und 11, die elastischen Kontaktelemente 1024 zuerst entsprechende Anschlüsse 222 berühren, berühren die elastischen Kontaktelemente zuerst die entsprechenden Anschlüsse und beginnen dann, über die Oberfläche zu streifen. Bei 11 stehen die elastischen Kontaktelemente 1024A in Kontakt und wurden in einem gewissen Ausmaß zusammengedrückt. Bei 11 ist jeder Anschluss 222 mit einer entsprechenden Überhub-Stoppschutzvorrichtung 1025 in Kontakt gekommen und drückt das entsprechende elastische Kontaktelement 1024A nicht weiter herab. Falls der Halbleiterwafer 1008 weiter in Richtung Prüfkarte 102 geführt wird (in 10 gezeigt), drücken die Überhub-Stoppschutzvorrichtungen 1025 gegen die Anschlüsse 222, was den Abstandswandler 106 in Richtung Prüfkarte 102 führt. Bei ausreichender Druckkraft am Halbleiterwafer 1008 wird die Prüfkarte 102 vom Halbleiterwafer weg verformt. Die Designer können Steifigkeitseigenschaften für die Prüfkarte so auswählen, dass sie die erwartete Prüfkraft aufnimmt. Ein zu berücksichtigender Faktor ist die Anzahl von elastischen Kontaktelementen, von denen erwartet wird, dass sie die Prüfkartenanordnung berühren. Ein weiterer Faktor ist die Federkonstante jeder Feder. Ein weiterer Faktor besteht darin, zu berücksichtigen, wie sehr die Prüfkarte nachgeben sollte, wenn die Prüfkarte in den Überhub geführt wird. Falls die Federkonstante pro elastisches Kontaktelement ks ist, dann ist im Allgemeinen für n Federn die effektive Federkonstante von kontaktierten Federn nks. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Federkonstante für die Prüfkarte kpcb größer oder gleich nks. Es ist besonders bevorzugt, dass kpcb in der Größenordnung von 2 mal nks liegt.
  • Eine besonders bevorzugte Betriebsweise besteht darin, zu veranlassen, dass die Überhubanschläge gleichmäßig auf die Prüfkartenanordnung treffen, dann wenig oder keine zusätzliche Kraft vorgesehen wird.
  • Eine allgemeine Beschreibung der Vorrichtung und des Verfahrens zur Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wurde vorstehend dargelegt. Ein Fachmann wird viele Veränderungen bei vielen Aspekten der Vorrichtung und des Verfahrens, die vorstehend beschrieben wurden, erkennen und diese ausführen können, einschließlich Veränderungen, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen. Der Schutzbereich der Erfindung sollte nur, wie in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt, eingeschränkt werden.

Claims (17)

  1. Testanordnung, die aufweist: eine Prüfkarte (321), die eine Vielzahl von elektrischen Kontakten (332) aufweist; ein Prüfsubstrat (324) mit einer Vielzahl von Kontaktstellen (336); und ein zweites Substrat (325), das zwischen der Prüfkarte und dem Prüfsubstrat und beabstandet zu diesen angeordnet ist; eine Vielzahl von länglichen Zwischenverbindungselementen (333, 334), die nachgiebige elektrische Verbindungen über das zweite Substrat (325) zwischen der Prüfkarte (321) und dem Prüfsubstrat (324) vorsehen, und dabei welche der elektrischen Kontakte (332) mit welchen der Kontaktstellen elektrisch verbindet; und eine zu prüfende elektronische Vorrichtung (311); wobei die zu prüfende elektronische Vorrichtung, längliche, elastische Kontaktelemente (301) aufweist, die sich von einer Oberfläche der elektronischen Vorrichtung (311) erstrecken, wobei jede der Kontaktstellen (336) des Prüfsubstrats (324) gegen eines der länglichen, elastischen Kontaktelemente (301) gedrückt wird und dieses zusammendrückt.
  2. Testanordnung nach Anspruch 1, wobei sich die Vielzahl der länglichen Zwischenverbindungselemente (333, 334) von gegenüberliegenden Oberflächen des zweiten Substrats (325) erstrecken.
  3. Testanordnung nach Anspruch 1, wobei jedes der Vielzahl von länglichen Zwischenverbindungselementen (333, 334) derart angeordnet ist, dass jedes der länglichen Zwischenverbindungselemente durch eine Öffnung im zweiten Substrat (325) durchtritt, wobei gegenüberliegende Enden jedes der länglichen Zwischenverbindungselemente von den gegenüberliegenden Oberflächen der Verbindungsstruktur beabstandet ist.
  4. Testanordnung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der länglichen Zwischenverbindungselemente (333, 334) Kräfte auf die Prüfkarte (321) und das Prüfsubstrat (324) ausübt.
  5. Testanordnung nach Anspruch 4, wobei die Kräfte Federkräfte sind.
  6. Testanordnung nach Anspruch 1, wobei die länglichen Zwischenverbindungselemente (333, 334) elastisch sind.
  7. Testanordnung nach Anspruch 6, wobei zumindest eines der länglichen Zwischenverbindungselemente (333, 334) einen Kern aus einem ersten Material und eine Beschichtung aus einem zweiten Material aufweist, wobei das zweite Material elastischer als das erste Material ist.
  8. Testanordnung nach Anspruch 1, die weiter Mittel (322) aufweist, um eine Ausrichtung des Prüfsubstrats (324) in Bezug auf die Prüfkarte (321) zu verändern.
  9. Testanordnung nach Anspruch 1, die weiter zumindest ein bewegliches Element (322) aufweist, das derart angeordnet ist, dass eine Ausrichtung des Prüfsubstrats (324) in Bezug auf die Prüfkarte (321) beeinflussbar ist.
  10. Testanordnung nach Anspruch 9, wobei das bewegliche Element ein Gewinde aufweist.
  11. Testanordnung nach Anspruch 9, wobei das bewegliche Element eine Schraube aufweist.
  12. Testanordnung nach Anspruch 11, wobei die Schraube eine Differentialschraube aufweist.
  13. Testanordnung nach Anspruch 1, die weiter zumindest ein bewegliches Element aufweist, das derart angeordnet ist, dass eine Bewegung des Elements in eine erste Richtung wenigstens ein Bewegen eines Teils des Prüfsubstrats (324) in Richtung der Prüfkarte (321) bewirkt.
  14. Testanordnung nach Anspruch 13, wobei eine Bewegung des beweglichen Elements in eine zweite Richtung wenigstens einem Teil des Prüfsubstrats (324) ermöglicht, sich von der Prüfkarte (321) zu entfernen.
  15. Testanordnung nach Anspruch 1, die weiter eine Vielzahl von beweglichen Elementen aufweist, wobei jedes derart angeordnet ist, dass es eine Position eines Teils des Prüfsubstrats (324) in Bezug auf einen Teil der Prüfkarte (321) beeinflusst.
  16. Testanordnung nach Anspruch 1, wobei das Prüfsubstrat einen Abstandswandler (324) aufweist.
  17. Testanordnung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Kontaktstellen eine Vielzahl von Pfosten (336) aufweist, von denen sich jeder von dem Prüfsubstrat (324) erstreckt.
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