Universal-Messadapter"-System Universal measuring adapter "system
Die Erfindung betrifft ein universelles Messsystem zum Adaptieren bzw. Kontaktieren von Halbleiterbauelementen in unterschiedlichsten Packages zum elektrischen Betreiben, Messen und Analysieren derselben, bei dem die Packages in einem speziell angepassten Sockel elektrisch kontaktiert werden.The invention relates to a universal measuring system for adapting or contacting semiconductor components in a wide variety of packages for electrical operation, measurement and analysis thereof, in which the packages are electrically contacted in a specially adapted base.
In der Praxis werden die verschiedensten Packages für Halbleiterbauelemente entsprechend der Anwendungserfordernisse entwickelt und eingesetzt, wobei die Anzahl der Pins, also die Anzahl der Anschlusskontakte zur Verbindung der Halblei erbauele- mente mit einem PCB (Printed Circuit Board) oder anderen Trägerelementen z.B. 1020 betragen kann. Diese Pins ragen in der Regel seitlich aus dem Package heraus und sind nach unten ein- oder mehrfach abgewinkelt, so dass dann ein Lötkontakt mit einem PCB erfolgen kann. Die Belegung der Pins ist allerdings nicht unbedingt einheitlich, sondern hängt von dem in Package befindlichen Bauelementetyp sowie den anwenderspezifischen Forderungen ab.In practice, a wide variety of packages for semiconductor components are developed and used according to the application requirements, with the number of pins, i.e. the number of connection contacts for connecting the semiconductor elements, being built using a PCB (printed circuit board) or other carrier elements, e.g. Can be 1020. These pins usually protrude from the side of the package and are angled down one or more times, so that a solder contact can then be made with a PCB. However, the pin assignment is not necessarily uniform, but depends on the component type in the package and the user-specific requirements.
Aus der Tatsache heraus, dass die fertiggestellten Packages vor deren Auslieferung einem Funktionstest und ggf. einem Burnln (künstliches Voraltern) unterzogen werden müssen, ergibt sich das Problem, dass einerseits für jeden Packagetyp ein spezieller Sockel (z.B. Burnln-Sockel) benötigt wird und andererseits ein spezielles Testerboard erforderlich ist, mit dem die elektrisch beschalteten Pins zuverlässig kontaktiert und mit einer Testeinrichtung verbunden werden können.The fact that the completed packages have to be subjected to a function test and possibly burnln (artificial pre-aging) before they are delivered, creates the problem that on the one hand a special base (e.g. burnln base) is required for each package type and on the other hand a special tester board is required with which the electrically connected pins can be reliably contacted and connected to a test facility.
Die als Kaufteile zur Verfügung stehenden Sockel sind genau auf das jeweilige Package abgestimmt und übernehmen die primäre elektrische Kontaktierung. Das bedeutet, dass neben den DOUT in
Package mit Pinkontakten auch SMD-Bauelemente, wie beispielsweise FBGA und andere Bauelemente in speziellen Sockeln kontaktiert werden können. Diese Sockel sind ihrerseits mit Lötkontakten versehen, welche allerdings die Anschlussbelegung der gefassten Bauelemente 1:1 abbilden.The sockets available as purchased parts are precisely tailored to the respective package and take over the primary electrical contact. This means that in addition to the DOUT in Package with pin contacts also SMD components, such as FBGA and other components can be contacted in special sockets. These bases are in turn provided with solder contacts, which, however, depict the pin assignment of the mounted components 1: 1.
Es ist also notwendig, für jedes Produkt und für jedes Package ein spezielles Testerboard herzustellen, bei dem die unterschiedliche Pinbelegung der Bauelemente bzw. Sockel berücksichtigt werden.It is therefore necessary to produce a special tester board for each product and package, taking into account the different pin assignments of the components or sockets.
Eine derartige Vorgehensweise ist allerdings sehr aufwändig, damit kostenintensiv und daher für kleinere Serien gleicher Packages kaum wirtschaftlich betreibbar.However, such a procedure is very complex, therefore cost-intensive and therefore hardly economically viable for smaller series of the same packages.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein universelles Messsystem zum Adaptieren bzw. Kontaktieren von Halblei- terbauelernenten in unterschiedlichsten Packages zum elektrischen Betreiben, Messen und Analysieren derselben zu schaffen, mit dem auf der Geräteseite die Pinnummern unabhängig vom Package immer an der selben Stelle abgreifbar sind und das für Ausbaustufen mit beliebiger Anzahl von Pins und Pinkonfigurati- onen geeignet ist.The invention is based on the object of creating a universal measuring system for adapting or contacting semiconductor component members in a wide variety of packages for electrical operation, measurement and analysis of the same, with which the pin numbers on the device side can always be tapped at the same point regardless of the package and that is suitable for expansion stages with any number of pins and pin configurations.
Die Aufgabe wird bei einem Messadaptersystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen dem Sockel und einem PGA-Sockel (PGA: Pin Grid Array) mit standardisierter Kontaktbelegung ein Sockeladapter, aus Adapterplati- nen bestehend, angeordnet ist, welcher die Umverdrahtung jedes einzelnen Anschlusses des Packages in ein spezielles, immer gleich orientiertes Raster abbildet.The object is achieved according to the invention in a measuring adapter system of the type mentioned at the outset by arranging a base adapter, consisting of adapter boards, between the base and a PGA base (PGA: Pin Grid Array), which comprises the rewiring of each individual Connection of the package in a special, always identically oriented grid.
Im Ergebnis der Umverdrahtungen der Adapterplatinen des Sockeladapters ist jeder definierte Anschluss eines Packages, der mittels eines auf das Package abgestimmten Sockels primär e- lektrisch kontaktiert ist, stets an derselben Stelle des PGA- Sockels angeschlossen. Mit der packagespezifischen Ausführung der Umverdrahtung der Adapterplatinen trifft das für nahezu je-
des Package zu, so dass unabhängig vom Package des zu testenden Halbleiterbauelement eine einheitliche ausgangsseitige Pinbelegung des PGA-Sockels für die weitere universelle Einsetzbarkeit dieses Systems an verschiedenen Analysetools zur Verfügung steht.As a result of the rewiring of the adapter boards of the socket adapter, each defined connection of a package that is primarily electrically contacted by means of a socket matched to the package is always connected to the same place on the PGA socket. With the package-specific execution of the rewiring of the adapter boards, this applies to almost every of the package, so that regardless of the package of the semiconductor component to be tested, a uniform output pin assignment of the PGA socket is available for the further universal use of this system on various analysis tools.
Ein Package, dessen Halbleiterbauelement elektrisch gemessen werden soll, wird am Anfang in den Sockeladapter eingelegt und kann dermaßen adaptiert an die verschiedensten Geräte, insbesondere Spitzenmessplätze, Tester oder Curve-Tracer angeschlos- sen und dort auf die unterschiedlichste Weise betrieben, vermessen und/oder analysiert werden, ohne weitere aufwendige und kostenintensive Anpassungen vornehmen zu müssen.A package, the semiconductor component of which is to be measured electrically, is inserted into the base adapter at the beginning and can be adapted to a wide variety of devices, in particular top measuring stations, testers or curve tracers, and operated, measured and / or analyzed in a wide variety of ways without having to make any further complex and costly adjustments.
Mit zwei Adapterplatinen gemäß einer besonders günstigen erfindungsgemäßen Ausführung, wobei die erste Adapterplatine zur Aufnahme des Sockels dient und die zweite Adapterplatine das normierte Pinning zur Kontaktierung mit den PGA-Sockel aufweist, können insbesondere die Pins verschiedenster Sockel derart auf ein 256-Pin-, 600-Pin- oder 1020-Pin-PGA-Raster abgebildet werden, dass diese drei Gruppen abwärts kompatibel sind.With two adapter boards according to a particularly favorable embodiment according to the invention, the first adapter board serving to receive the base and the second adapter board having the standardized pinning for contacting the PGA socket, the pins of various sockets in particular can be connected to a 256-pin 600 - Pin or 1020-pin PGA raster are mapped that these three groups are backwards compatible.
Hierbei ist in weiteren vorteilhaften Gestaltungen der Erfindung entweder der Pin 1 der PGA-seitigen Adapterplatine immer auf den Anschluss 1 des Packages, der Pin 2 der PGA-seitigen Adapterplatine immer auf den Anschluss 2 des Packages usw. abgebildet oder Pin 1 eines beliebigen Packages immer an dersel- ben Stelle des PGA-Sockels angeschlossen.In further advantageous embodiments of the invention, either pin 1 of the PGA-side adapter board is always mapped to connector 1 of the package, pin 2 of the PGA-side adapter board is always mapped to connector 2 of the package, etc., or pin 1 of any package is always shown connected to the same place on the PGA socket.
Die Ausführung der Adapterplatinen mit Durchkontaktierungen und deren Verbindung untereinander mittels Steckkontakten, wobei jede der Adapterplatinen derart mit einer Umverdrahtung versehen ist, dass die Verteilung der Steckkontakte des Sockels in das normierte Raster des PGA-Sockels transformiert wird, stellt sich als günstige Ausführungsform dar, da neben dem geringeren Platzbedarf im Vergleich zur Kontaktierung über Kontaktflächen, entsprechend dem Anwendungsfall, sowohl ein lösbarer Kontakt
durch die Steckverbindung, als auch eine verlötete Steckverbindung zur Erhöhung der Kontaktzuverlässigkeit hergestellt werden kann.The implementation of the adapter boards with plated-through holes and their connection to one another by means of plug contacts, each of the adapter boards being provided with rewiring in such a way that the distribution of the plug contacts of the base is transformed into the standardized grid of the PGA base, is a favorable embodiment because in addition to the smaller space requirement compared to contacting via contact areas, depending on the application, both a detachable contact through the plug connection, as well as a soldered plug connection to increase the contact reliability.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, die Steckverbindung des Sockeladapters mit dem PGA-Sockel durch zusätzliches Löten oder mittels mechanischer Spannmittel, wie sie Nullkraftsockel aufweisen, zu stabilisieren.Furthermore, it is possible according to the invention to stabilize the plug-in connection of the base adapter with the PGA base by additional soldering or by means of mechanical clamping means such as have zero force bases.
Soll das Halbleiterbauelement zur Messung oder Analyse beschälten werden oder ist aus anderen Gründen eine direkte Kontaktie- rung des Sockeladapters mit der Mess- oder Analyseanordnung nicht möglich, wird erfindungsgemäß die Anwendung eines Messboards vorgeschlagen, welches den PGA-Sockel umfasst und Leitungsstrukturen aufweist, die dessen Kontakte zu Kontaktstiften umverdrahtet. An diese Kontaktstifte ist die Mess- oder Analy- seanordnung anschließbar. Derartige Kontaktstifte können in Form von Kontaktbalken oder eines weiteren Sockels ausgebildet sein. Somit sind mit dem Aufstecken oder Anschließen des Sockeladapters sofort alle Anschlüsse des Packages an den Kontaktstiften in normierter Belegung verfügbar.If the semiconductor component is to be peeled for measurement or analysis, or if it is not possible for the base adapter to make direct contact with the measurement or analysis arrangement for other reasons, the use of a measurement board is proposed according to the invention, which comprises the PGA base and has line structures which do Contacts rewired to contact pins. The measuring or analysis arrangement can be connected to these contact pins. Such contact pins can be designed in the form of contact bars or a further base. With the plugging in or connecting the base adapter, all connections of the package to the contact pins are immediately available in standardized assignment.
Weiterhin können in der erfindungsgemäßen Lösung mit den benannten Leitungsstrukturen Steckplätze auf dem Messboard kontaktiert sein, an denen ebenfalls alle Anschlüsse des Packages in normierter Belegung verfügbar sind und die weitere Platinen (z.B. Sattelplatinen) aufnehmen können. Auf derartigen Sattel- platinen kann entweder über das Setzen von Jumpern, das Umklem- men von Pins oder über eine darauf aufgebaute Schaltung das Halbleiterbauelement betrieben oder beschälten werden.Furthermore, in the solution according to the invention, slots on the measuring board can be contacted with the named line structures, at which all connections of the package are also available in standardized assignment and which can accommodate further boards (e.g. saddle boards). On such saddle boards, the semiconductor component can be operated or peeled either by setting jumpers, by clamping pins or by a circuit built on them.
Zur Messung des Halbleiterbauelementes unter einem definiertem Temperaturregime ist gemäß einer erfindungsgemäßen Ausgestal- tung vorgesehen, das Messboard mit einer Kupferplatte (Chuck) zu verbinden, welche direkt oder indirekt auf die gewünschte Temperatur gebracht wird und über weitere Verbindungsteile aus Kupfer in thermischer Verbindung zum Package steht.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispie- les näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt inTo measure the semiconductor component under a defined temperature regime, according to an embodiment according to the invention, the measuring board is connected to a copper plate (chuck), which is brought directly or indirectly to the desired temperature and is thermally connected to the package via further copper connecting parts , The invention will be explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment. The associated drawing shows in
Fig. 1 die Seitenansicht des schematischen Aufbaus des Messsystems, als Sprengzeichnung dargestellt; undFigure 1 is a side view of the schematic structure of the measuring system, shown as an exploded view. and
Fig. 2 die Draufsicht eines schematischen Aufbaus des Messsystems gemäß Anspruch 12.2 shows the top view of a schematic structure of the measuring system according to claim 12.
Wie in Fig. 1 dargestellt weist das Package 1 seitlich hervorstehende Pins 2 auf, die zur Herstellung des Kontaktes mit dem Sockel 3 nach unten zweifach abgewinkelt sind. Dieser Sockel 3 bildet die Anschlussbelegung der Pins 2 des Packages 1 1:1 auf an seiner Unterseite hervorstehende erste Steckkontakte 4 ab.As shown in Fig. 1, the package 1 has laterally protruding pins 2 which are angled downwards twice in order to make contact with the base 3. This base 3 maps the pin assignment of the pins 2 of the package 1 1: 1 to the first plug contacts 4 protruding from its underside.
Diese ersten Steckkontakte 4 werden in erste Durchkontaktierun- gen 5 der oberen Adapterplatine 6 eines Systems von zwei verbundenen Adapterplatinen, im Folgenden Sockeladapter 8 genannt, gesteckt, verlötet und somit elektrisch verbunden. Die obere Adapterplatine 6 weist auf ihrer Unterseite eine erste Leitbahnstruktur 9 auf, welche die ersten Durchkontaktierungen 5 auf zweite Durchkontaktierungen 11 im Außenbereich der oberen Adapterplatine 6 umverdrahtet. Durch das Ineinanderstecken und anschließende Verlöten der zweiten Steckkontakte 10 mit den zweiten Durchkontaktierungen 11, wobei sich letztere in korrespondierenden Positionen in den Außenbereichen der oberen 6 und der unteren Adapterplatine 7 befinden und mit der ersten Leitbahnstruktur 9 elektrisch verbunden sind, wird eine zuverlässi- ge mechanische und elektrische Verbindung der oberen 6 mit der unteren Adapterplatine 7 derart hergestellt, dass zwischen beiden ein Abstand verbleibt.These first plug contacts 4 are plugged, soldered and thus electrically connected into first plated-through holes 5 of the upper adapter board 6 of a system of two connected adapter boards, hereinafter referred to as base adapters 8. The upper adapter board 6 has on its underside a first interconnect structure 9, which rewires the first plated-through holes 5 to second plated-through holes 11 in the outer region of the upper adapter board 6. By plugging the second plug contacts 10 into one another and then soldering them to the second plated-through holes 11, the latter being in corresponding positions in the outer regions of the upper 6 and the lower adapter board 7 and being electrically connected to the first interconnect structure 9, a reliable mechanical connection is achieved and electrical connection of the upper 6 with the lower adapter board 7 made such that a distance remains between the two.
Mittels einer auf der unteren Adapterplatine 7 befindlichen zweiten Leitbahnstruktur 12 werden die Kontakte der im Randbe- reich befindlichen zweiten Durchkontaktierungen 11 auf ein Raster von im mittleren Bereich der unteren Adapterplatine 7 vorhandenen dritten Durchkontaktierungen 13 umverdrahtet, welches dem normierten Raster 14 von Kontakten des PGA-Sockels 15 ent-
spricht. Die elektrische Verbindung des Sockeladapters 8 mit dem PGA-Sockel 15 erfolgt durch dritte Steckkontakte 16. Die mechanische Arretierung des Sockeladapters 8 im PGA-Sockel 15 erfolgt in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, da der PGA- Sockel 15 als Nullkraftsockel ausgeführt ist, durch das Umlegen des Arretierungshebels 17, der bewirkt, dass nicht näher dargestellte Arretierungsteile lösbar ineinander greifen.By means of a second interconnect structure 12 located on the lower adapter board 7, the contacts of the second plated-through holes 11 located in the edge area are rewired to a grid of third plated-through holes 13 present in the central area of the lower adapter board 7, which corresponds to the standardized grid 14 of contacts of the PGA Socket 15 speaks. The electrical connection of the base adapter 8 to the PGA base 15 is made by third plug contacts 16. The mechanical locking of the base adapter 8 in the PGA base 15 takes place in the exemplary embodiment described, since the PGA base 15 is designed as a zero force base, by flipping the Locking lever 17, which causes locking parts, not shown, engage releasably.
In Fig. 2 ist die Anordnung eines entsprechend Fig. 1 aufgebauten Systems auf einem Messboard 18 dargestellt. Das Messboard 18 ist eine Platine, auf der der PGA-Sockel 15 befestigt ist und dessen normiertes Raster 14 elektrischer Kontakte durch eine nicht näher dargestellte Leitbahnstruktur auf eine Reihe von Kontaktstiften 19, welche dem Anschluss des Messsystems an externe Mess- und Analyseanordnungen dienen, und gleichzeitig auf nicht näher dargestellte Steckplätze umverdrahtet wird, welche die Aufnahme einer Sattelplatine 20 ermöglichen.FIG. 2 shows the arrangement of a system constructed in accordance with FIG. 1 on a measuring board 18. The measuring board 18 is a circuit board on which the PGA base 15 is fastened and the standardized grid 14 of electrical contacts through a conductor path structure (not shown in more detail) on a row of contact pins 19, which serve to connect the measuring system to external measuring and analysis arrangements, and is simultaneously rewired to slots, not shown, which allow the inclusion of a saddle board 20.
Das Messboard 18 weist weiterhin eine auf seiner Unterseite, im Bereich des PGA-Sockels 15 befindliche runde Kupferplatte 21 (Chuck) auf. Ein quaderförmiger Kupferblock 22 steht mit der Kupferplatte 21 und durch entsprechende Ausnehmungen 23 im PGA- Sockel 15, im Sockeladapter 8 und im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch im Sockel 3 mit dem Package 1 im thermischen Kontakt, so dass über ein definiertes Temperaturregime der Kupferplatte 21 Messungen, Analysen oder ein BurnlN des Packages 1 bei unterschiedlichen Temperaturen durchführbar sind.
The measuring board 18 also has a round copper plate 21 (chuck) located on its underside, in the area of the PGA base 15. A cuboid copper block 22 is in thermal contact with the copper plate 21 and through corresponding recesses 23 in the PGA base 15, in the base adapter 8 and in the present exemplary embodiment also in the base 3 with the package 1, so that measurements are carried out over a defined temperature regime of the copper plate 21. Analyzes or BurnlN of Package 1 can be carried out at different temperatures.
Universal-Messadapter-SystemUniversal measuring adapter system
Bezugzeichenliste Package Pin Sockel erste Steckkontakte erste Durchkontaktierungen obere Adapterplatine untere Adapterplatine Sockeladapter erste Leitbahnstruktur zweite Steckkontakte zweite Durchkontaktierungen zweite Leitbahnstruktur dritte Durchkontaktierungen Raster PGA-Sockel dritte Steckkontakte Arretierungshebel Messboard Kontaktstift Sattelplatine Kupferplatte Kupferblock Ausnehmungen
List of reference symbols Package pin socket first plug contacts first through-contacts upper adapter board lower adapter board socket adapter first interconnect structure second plug contacts second through-contacts second interconnect structure third through-contacts grid PGA socket third plug-in contacts locking lever measuring board contact pin seat plate copper plate copper block recesses