DE10007434A1 - Trägermodul für eine Mikro-BGA-Vorrichtung - Google Patents
Trägermodul für eine Mikro-BGA-VorrichtungInfo
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Abstract
Der Trägermodul für eine Mikro-BGA-Vorrichtung hat einen oberen und einen unteren Trägermodulkörper, der mit Vorsprüngen an seinen oberen und unteren Abschnitten versehen ist, eine Aufnahmeeinheit, die in den oberen Trägermodulkörper eingeführt ist, um eine Mikro-BGA-Vorrichtung aufzunehmen, und eine Feder aufweist, die elastisch an den oberen und unteren Vorsprüngen durch Einführen dazwischen festgelegt ist. Der Trägermodul ermöglicht ein Prüfen einer fertig gestellten Mikro-BGA-Vorrichtung, ohne daß die unter ihr befindlichen Lötkugeln trotz einer Schnellkontaktierung mit dem Prüfsockel beschädigt werden.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Trägermodul für eine
Mikro-BGA-Vorrichtung, der in der Lage ist, eine fertigge
stellte Vorrichtung, wie ein Halbleiterbauelement, zu prüfen,
ohne eine darunter befindliche Lötkugel bei einer Schnellver
bindung mit einem Prüfsockel zu beschädigen.
BGA bedeutet ball grid array, also Kugelgitteranordnung, wor
unter ein Chipgehäuse mit Lötpunkten anstelle von Anschlußpins
zu verstehen ist.
Eine in einem Fertigungsprozess hergestellte Vorrichtung, wie
ein Halbleiterbaustein, wird bekanntlich einer Prüfstelle
einer Handhabungsvorrichtung zugeführt, wo sie elektrisch mit
einem Anschluß verbunden wird. In diesem angeschlossenen Zu
stand wird die Vorrichtung geprüft, wobei eine Prüfeinrichtung
oder eine Prüfperson entscheidet, ob die Vorrichtung in Ord
nung ist oder nicht. Ist die Vorrichtung in Ordnung, wird sie
weitertransportiert, ist die Vorrichtung nicht in Ordnung,
wird sie ausgesondert.
Der Stand der Technik wird anhand der Fig. 1 bis 4 näher
erläutert.
Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht ausgeformte Mikro-BGA-Vor
richtungen,
Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht eine Mikro-BGA-Vorrichtung
vor ihrer Verbindung mit den Kontaktstiften eines Prüfsockels,
Fig. 3 zeigt in einer Ansicht wie Fig. 2 die Mikro-BGA-Vor
richtung angeschlossen an die Kontaktstifte des Prüfsockels
und
Fig. 4 zeigt in einer Ansicht wie Fig. 3 einen ungünstigen
Verbindungszustand zwischen den Kugeln der Vorrichtung und den
Kontaktstiften.
Eine herkömmliche Mikro-BGA-Vorrichtung 1, wie sie in Fig. 1
und 2 gezeigt ist, ist sehr klein. Ihre Abmessungen betragen
etwa 5 × 8 mm. An ihrer Unterseite sind Kugeln 2 mit einem
Durchmesser von 0,3 mm für einen leitenden Anschluß ausgebil
det. Der Abstand zwischen den Kugeln 2 beträgt etwa 0,5 mm.
Zur Vereinfachung des Herstellungsprozesses werden die Vor
richtungen 1 in Form eines einzigen Körpers 3 ausgeformt, der
dann längs Schnittlinien 4 in einzelne Vorrichtungen 1 ge
trennt wird. Die Umfangsabmessungen der Kugeln 2 differieren
mit einer zulässigen Toleranz von 0,15 mm.
Mit einem für den Verkauf vorgesehenen, nicht gezeigten Behäl
ter wird eine elektronische Vorrichtung 1 zu einem Ausricht
block geführt und in eine vorher festgelegte Position ge
bracht. Aus dieser Position wird die Vorrichtung 1 durch eine
Vielzahl von Aufnahmeeinrichtungen 5, beispielsweise in Form
von Saugeinrichtungen, angesaugt und zu einem Prüfsockel 6
transportiert.
Die an der Unterseite der Vorrichtung 1 freiliegenden Kugeln 2
werden in einer geraden Linie zu entsprechend vorgesehenen
Kontaktstiften 7 ausgerichtet. Die Aufnahmeeinrichtungen 5
senken sich dann zum Prüfsockel 6 hin ab, so daß jede Kugel 2
mit einem Stift 7 des Prüfsockels 6 in Kontakt kommt. Durch
weiteres Absenken der Aufnahmeeinrichtungen 5 nach unten wird
die Vorrichtung 1 mit ihren Kugeln 2 gegen die Stifte 7 ge
drückt, so daß ein sicherer elektrischer Kontakt hergestellt
wird und die elektrische Eigenschaft der elektronischen Vor
richtung 1 geprüft werden kann. Dieser Prüfzustand ist in Fig.
3 gezeigt.
Es kann jedoch auch sein, daß bei Verwendung der bekannten
Prüfvorrichtung die Kugeln 2 nicht in einen exakten Kontakt
mit den entsprechenden Kontaktstiften 7 kommen, wenn die
Aufnahmeeinrichtung 5 abgesenkt wird, so daß eine elektroni
sche Vorrichtung, die an sich in Ordnung ist, als Ausschuß
beurteilt wird. Ein solcher fehlerhafter Kontaktzustand ist in
Fig. 4 gezeigt.
Eine solche Fehlbeurteilung kann sich ergeben, wenn die Kugel
2 bezüglich des zugeordneten Kontaktstifts 7 versetzt ist,
obwohl die Aufnahmeeinrichtung 5 die Vorrichtung 1 in der
richtigen, vom Ausrichtblock vorgegebenen Position aufgenommen
hat. Diese Fehlausrichtung zwischen Kugel und Stift kann sich
aufgrund des Abstands der Kugeln 2 bei einer ungenauen Posi
tion ergeben, da die Aufnahmeeinrichtung 5 eine Vielzahl von
elektronischen Vorrichtungen 1 für den Kontakt mit den Stiften
7 hält.
Da ein Prüfsockel, der mit einer Kugelaussparung versehen ist,
im Hinblick auf seine Dicke und den Kugelabstand sehr dünn
wird, kann es nicht nur zu einer Fehlausrichtung sondern auch
zu einem Zerstören oder Verdrehen der Kugel kommen.
Man möchte den Prüfsockel so dünn wie möglich halten, da eine
Verkürzung des Abstands zwischen der elektronischen Vorrich
tung und dem Prüfsockel ermöglicht, daß ein Rauschen oder ein
Verdrehen auf ein Minimum reduziert wird. Wenn der Prüfsockel
mit einer geringen Dicke hergestellt wird, sollte auch die
Kammer an der Prüfstelle eine geringe Dicke aufweisen. Dies
darf jedoch nicht der Fall sein, weil sonst ein adiabatischer
Effekt nicht aufrechterhalten werden kann, der über die vor
gegebene Grenze hinausgeht. Wenn die Dicke der Kammer an der
Prüfstelle nicht gering ist, kann der mit der elektronischen
Vorrichtung versehene Prüfbehälter nicht leicht in Kontakt mit
dem Prüfsockel gebracht werden. Das bedeutet, daß die Eigen
schaftsprüfung der elektronischen Vorrichtung nicht möglich
ist und viele Produkte als fehlerhaft bei der Prüfung beur
teilt werden.
Der herkömmliche Trägermodul hält den Abstand zwischen den
Kugeln der Mikro-BGA-Vorrichtung konstant. Der Abstand zu der
Kugel vom Einschnitt aus ist jedoch willkürlich, wodurch sich
viele Fehler ergeben. Deshalb kann die Kugel der Mikro-BGA-
Vorrichtung nicht genau in die Kugelaussparung des Prüfsockels
eingeführt und in Kontakt mit den Umfangsabschnitten gebracht
werden, so daß die Kugeln einer elektronischen Vorrichtung
zerstört oder weggebogen werden können, wodurch die Fehlerrate
gesteigert und die Produktivität verschlechtert wird.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb
darin, eine Trägervorrichtung für eine Mikro-BGA-Vorrichtung
bereitzustellen, bei der die obigen Nachteile vermieden sind
und mit der die Eigenschaftsprüfung genau durchgeführt werden
kann, indem der Prüfsockel korrekt mit der Mikro-BGA-Vorrich
tung zur Produktivitätssteigerung in Kontakt gebracht wird.
Dabei soll der Trägermodul die Ausführung der Prüfung mit
hoher Geschwindigkeit ermöglichen, indem die Kontaktdistanz
zwischen Prüfsockel und der Vorrichtung verkürzt wird, was
eine Größenminimierung des Prüfsockels und dadurch eine Kom
paktierung der Anlage ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Trägermodul für
eine Mikro-BGA-Vorrichtung gelöst, wie sie in den Patentan
sprüchen 1 bis 7 beschrieben ist.
Der Modulkörper hat dabei an seinem oberen und unteren Ab
schnitt Vorsprünge. Die Aufnahmeeinheit ist auf dem oberen Ab
schnitt des Modulkörpers für die Aufnahme einer Mikro-BGA-
Vorrichtung angeordnet. Die federnd elastische Einrichtung ist
zwischen den Vorsprüngen des oberen und unteren Abschnitts
eingeführt und gehalten.
Die Aufnahmeeinheit hat einen Aufnahmeabschnitt für die Auf
nahme der Mikro-BGA-Vorrichtung, eine erste Führung und eine
zweite Führung zum Führen der Mikro-BGA-Einrichtung zu dem
Aufmahmeabschnitt.
Die zweite Führung ist mit einer Fixieraussparung zum Festle
gen der Aufnahmeeinheit an dem Trägermodul versehen.
Die Aufnahmeeinheit hat einen Fixierungsbolzen, der in die
Fixierungsaussparung der zweiten Führung ein- und durchführbar
ist, so daß sein Kopf in Formschluß mit der Aufnahmeeinheit
kommt, Silikonkautschuk als Belag oder Hülse für den äußeren
Abschnitt des Bolzens, der mit dem Bolzen in die Fixierungs
aussparung eingeführt wird, und eine modulseitige Fixierungs
mutter für eine Gewindekoppelung mit dem Bolzen.
Das untere Ende des Silikonkautschukbelags bzw. der Silikon
kautschukhülse, der auch in der Fixierungsaussparung der
Aufnahmeeinheit vorgesehen ist, wird auch in die mit dem
Bolzen zu verbindende Fixierungsmutter eingeführt.
Die Vorsprünge an dem oberen und unteren Abschnitt des Modul
körpers sind auf gegenüberliegenden Seiten ausgebildet. Zwi
schen die oberen und unteren Vorsprünge wird als federnd
elastische Einrichtung eine Feder eingeführt, die sich um den
ganzen Modulkörper herum erstreckt. Dadurch kann der Trägermo
dul über die seinen Modulkörper umschließende Feder an einem
Halteabschnitt eines Prüfbehälters angebracht werden.
Der Prüfbehälter ist so gebaut, daß die sich um den Umfang des
Modulkörpers herumerstreckende Feder in Vorsprünge eingeführt
wird, die so ausgebildet sind, daß sie symmetrisch zu dem
Trägermodulhalteabschnitt des Prüfbehälters sind und daß sie
vorwärts und rückwärts bewegbar sind.
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Trägermoduls kann
der Prüfsockel dünn gebaut werden, so daß die Gesamtanlage
klein ist. Der erfindungsgemäße Prüfmodul erlaubt eine präzise
Eigenschaftsprüfung der Mikro-BGA-Vorrichtungen aufgrund des
korrekten Kontakts zwischen ihnen und dem Prüfsockel, wodurch
die Produktivität erhöht wird. Mit dem Trägermodul nach der
Erfindung läßt sich die Prüfung der Mikro-BGA-Vorrichtungen
mit hoher Geschwindigkeit ausführen, wobei die Kontaktdistanz
zwischen diesen und dem Prüfsockel verkürzt ist.
Anhand weiterer Zeichnungen wird die Erfindung beispielweise
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 5 perspektivisch einen erfindungsgemäßen Trägermodul für
eine Mikro-BGA-Vorrichtung,
Fig. 6 perspektivisch eine Aufnahmeeinheit des Trägermoduls,
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht des Trägermoduls mit
eingesetzter Mikro-BGA-Vorrichtung,
Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Prüfbehälter, der mit den
erfindungsgemäßen Trägermodulen versehen ist, und
Fig. 9 vergrößert einen Teil des Prüfbehälters mit zwei Trä
germodulen.
Gemäß Fig. 5 und 6 hat ein Trägermodul 102 für eine Mikro-BGA-
Vorrichtung 100 einen Modulkörper mit einem oberen Abschnitt
10 und einem unteren Abschnitt 28, die jeweils mit Vorsprüngen
22 und 24 versehen sind, eine Aufnahmeeinheit 12, die an dem
oberen Abschnitt 10 des Trägermoduls für die Aufnahme einer
Mikro-BGA-Vorrichtung 100 angeordnet und eingesetzt ist, sowie
eine plastische Einrichtung in Form einer Feder 26, die zwi
schen den oberen und unteren Abschnitten 22 und 24 eingesetzt
und elastisch festgelegt ist.
Die Aufnahmeeinheit 12 hat gemäß Fig. 6 einen Aufnahmeab
schnitt 14 für die Aufnahme einer Mikro-BGA-Vorrichtung 100
sowie zwei erste Führungen 32 und zwei zweite Führungen 34 zum
Führen der Mikro-BGA-Vorrichtung 100 in den Aufnahmeabschnitt
14.
Die zweite Führung 34 ist mit einer Fixierungsaussparung 18
zum Festlegen der Aufnahmeeinheit 12 an dem Trägermodul 102
versehen.
Gemäß Fig. 7 hat die Aufnahmeeinheit 12 einen Fixierungsbolzen
20, der in die Fixierungsaussparung 18 der zweiten Führung 34
für eine Koppelung damit einführbar ist, einen Silikonkau
tschukbelag 42 zum Einführen um den Außenabschnitt des Bolzens
20 herum und zum Einführen in die Fixierungsaussparung 18 der
Aufnahmeeinheit 12, sowie eine Fixierungsmutter 36 für eine
Verbindung mit dem Bolzen 20.
Der Silikonkautschukbelag 42, der in die Fixierungsaussparung
18 der Aufnahmeeinheit 12 eingeführt ist, ist auch mit seinem
unteren Ende in die für die Verbindung mit dem Bolzen 20 vor
gesehene Fixierungsmutter 36 eingeführt.
Die Vorsprünge 22 und 24 sind im Abstand zueinander am oberen
Abschnitt 10 und am unteren Abschnitt 28 des Trägermoduls 102
auf einander gegenüberliegenden Seiten des Trägermoduls 102
angeordnet.
Die Feder 26 ist zwischen die oberen Abschnitte 22 und die
unteren Abschnitte 24 so eingesetzt, daß sie sich um den Trä
germodul 102 herum erstreckt. Wie aus Fig. 8 und 9 zu sehen
ist, kann der Trägermodul 102 durch die ihn umgebende Feder 26
an einem Prüfbehälter 106 angebracht werden, der mit entspre
chenden Halteabschnitten versehen ist.
Die Halteabschnitte 22 und 24 für die Feder 26 sind symme
trisch zu dem Halteabschnitt des Prüfbehälters für den Träger
modul 102 so ausgebildet, daß eine Bewegung in Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung möglich ist.
Der obere Abschnitt 10 des Trägermoduls 102 ist an seinem Rand
mit einer Positionsbestimmungsaussparung 30 versehen, die mit
einem Positionsbestimmungsstift des nicht gezeigten Prüfsoc
kels in Eingriff bringbar ist. Ferner hat der obere Abschnitt
10 des Trägermoduls 102 eine Aussparung 16 für das Einsetzen
der Aufnahmeeinheit 12.
Die oberen Vorsprünge 22 sind auf der linken und rechten Seite
des oberen Abschnitts 10 des Trägermoduls 102 so ausgebildet,
daß sie symmetrisch zueinander sind, während die unteren
Vorsprünge 24 auf der linken und rechten Seite des unteren
Abschnitts 28 des Trägemoduls 102 vorgesehen sind. Die Feder
26 ist zwischen den oberen Abschnitten 22 und den unteren
Abschnitten 24 eingeführt und an der Umfangsfläche des Träger
moduls 102 installiert. In die Aussparung 16 ist die Aufnahme
einheit 12 eingesetzt, in der eine Mikro-BGA-Vorrichtung 100
aufgenommen ist. Die Mikro-BGA-Vorrichtung 100 wird an ihrem
vorderen und hinteren Teil jeweils von einer Lasche 38 ge
halten, die trägermodulseitig vorgesehen ist.
Die Aufnahmeeinheit 12 hat an jedem ihrer Ränder eine erste
Führung 32 und eine zweite Führung 34 zur Lagefixierung einer
aufgenommenen Mikro-BGA-Vorrichtung 100, wobei die jeweiligen
Führungen mit dem dazwischenliegenden Aufnahmeabschnitt 14
einander im wesentlichen diametral gegenüberliegen. Die zwei
ten Führungen 32 haben jeweils eine Fixieraussparung 18. Die
Fixieraussparung 18 der zweiten Führung 14 erstreckt sich auch
in den oberen Abschnitt 10 des Trägermoduls 102. Dort ist die
Fixierungsmutter angeordnet, so daß, wenn die Fixierungsmut
ter, die in Fig. 6 nicht gezeigt ist, mit dem Bolzen 20 gekop
pelt ist, die Aufnahmeeinheit 12 am Trägermodul 102 festgelegt
ist. In die Fixierungsaussparung 18 ist Silikonkautschuk 42 in
Form einer Hülse eingeführt, deren unterer Abschnitt sich auch
in die mit dem Bolzen 20 zu verschraubende Mutter 36 er
streckt. Wenn der Bolzen 20 in die Mutter 36 eingeschraubt
ist, ermöglicht es die Hülse aus Silikonkautschuk 42 aufgrund
der Elastizität dieses Materials, daß eine Relativ-Bewegung
nach links, rechts, nach vorne und nach hinten möglich ist.
Wenn die Mikro-BGA-Vorrichtung 100 auf ihrer einen Seite durch
die Laschen 38 gehalten ist und die Feder 26 zwischen den
Vorsprüngen 22 und 24 positioniert ist, kann der Trägermodul
102, wenn er an dem nicht gezeigten Prüfbehälter angebracht
ist, sich für die Koppelung mit dem Prüfsockel elastisch
bewegen.
Wie aus Fig. 8 und 9 zu ersehen ist, hat der Prüfbehälter 106
Halteabschnitte zum Halten des Trägermoduls 102. Jeder Halte
abschnitt für den Trägermodul 102 ist auf seinen beiden Seiten
mit Vorsprüngen versehen, so daß die an der Umfangsfläche des
Trägermoduls 102 installierte Feder daran arretiert werden
kann.
Zunächst wird die fertiggestellte Mikro-BGA-Vorrichtung 100 in
der Aufnahmeeinheit 12 des Trägermoduls 102 aufgenommen und
durch die Laschen 38 festgelegt, wobei die Feder 26 zwischen
den oberen Abschnitten 22 und den unteren Abschnitten 24
eingeführt ist. Die so in dem Trägermodul 102 aufgenommene
Mikro-BGA-Vorrichtung 100 wird an dem Prüfbehälter 106 festge
legt und mit diesem dem Prüfsockel an einer Prüfstelle zur
Prüfung zugeführt. Dabei ist die Feder 26 in die Vorsprünge 40
eingeführt. Der in dem Prüfbehälter 106 installierte Trägermo
dul 102 kann aufgrund der elastischen Kraft der Feder 26
perfekt in Kontakt mit dem Prüfsockel gebracht werden, auch
wenn dieser in seiner Bauweise sehr dünn ist, so daß die
Gesamtanlage klein und kompakt gebaut werden kann.
Das korrekte Einführen der Kugeln der Mikro-BGA-Vorrichtung
100 in die Aussparung des Prüfsockels wird dadurch unter
stützt, daß die Hülle 42 aus Siliziumkautschuk in die Fixie
rungsaussparung 18 der Aufnahmeeinheit 12 und mit ihrem unte
ren Ende in die mit dem Bolzen 20 zu verbindende Mutter 36
eingeführt ist. Im oberen Abschnitt der Mutter 36 wird dadurch
ein kleiner Spalt gebildet, so daß sich die Aufnahmeeinheit 12
etwas in ihrer Auflageebene verschieben kann, wodurch die
Kugeln der Mikro-BGA-Vorrichtung 100 problemlos in die Aus
sparung des Prüfsockels eingeführt werden können, wodurch ein
einwandfreier Kontakt erreicht wird, der die Effizienz der
Prüfung steigert.
Claims (7)
1. Trägermodul (102) für eine Mikro-BGA-Vorrichtung
- - mit einem Modulkörper (10, 28), der zwei Oberflächen und zwei Paare von gegenüberliegenden Seiten hat,
- - mit einer Aufnahmeeinheit (12), die durch Halteeinrich tungen (18, 20, 36) an einer Oberfläche des Modulkörpers (10, 28) zum Aufnehmen und Halten der Mikro-HGA-Vor richtung (100) angebracht ist,
- - mit Vorsprüngen (22, 24), die sich seitlich von dem einen Paar von gegenüberliegenden Seiten des Modulkör pers (10, 28) und im vertikalen Abstand bezüglich seiner beiden Oberflächen erstrecken, und
- - mit elastischen Einrichtungen (26), die zwischen den Vorsprüngen (22, 24) so angeordnet sind, daß sie die beiden Paare von gegenüberliegenden Seiten des Modulkör pers umschließen und an dem anderen Paar von gegenüber liegenden Seiten des Modulkörpers (10, 28) mit einem Halteabschnitt (40) eines Prüfbehälters (106) in Ein griff bringbar sind.
2. Trägermodul nach Anspruch 1, bei welchem die Aufnahmeein
heit (12) einen Aufnahmeabschnitt (14), wenigstens eine
erste Führung (32) und wenigstens eine zweite Führung (34)
zum Führen der Mikro-BGA-Vorrichtung (100) in ihre Halte
position in dem Aufnahmeabschnitt (14) aufweist.
3. Trägermodul nach Anspruch 2, bei welchem ein Paar von
ersten Führungen (32) und ein Paar von zweiten Führungen
(34) vorgesehen sind, wobei die Führungen eines jeden
Paars diagonal zueinander angeordnet sind.
4. Trägermodul nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem die Hal
teeinrichtungen (18, 22, 36) der zweiten Führung (34) der
Aufnahmeeinheit (12) zugeordnet sind.
5. Trägermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei
welchem die Halteeinrichtungen
- - eine Fixierungsaussparung (18), die sich durch die Aufnahmeeinheit (12) erstreckt,
- - eine Mutter (16), die an dem Modulkörper festgelegt ist, und
- - einen Bolzen (20) aufweisen, der sich durch die Fixie rungsaussparung (18) hindurch in Gewindeeingriff mit der Mutter (36) zum Festlegen der Aufnahmeeinheit (12) auf der einen Oberfläche des Modulkörpers erstreckt.
6. Trägermodul nach Anspruch 5, bei welchem dem Bolzen (20)
eine äußere Schicht (42) eines elastisch verformbaren
Materials zugeordnet ist, das eine begrenzte Relativbewe
gung der Aufnahmeeinheit (12) und des Modulkörpers in der
Ebene ihrer Kontaktfläche zuläßt.
7. Trägermodul nach Anspruch 6, bei welchem das elastische
Material eine Hülse (42) aus Silikonkautschuk ist, die in
die Fixierungsaussparung (18) und die Mutter (36) einge
setzt ist.
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