DE10135517A1

DE10135517A1 - Prüfhalterung für oberflächenmontierte Gerätebaugruppen

Info

Publication number: DE10135517A1
Application number: DE10135517A
Authority: DE
Inventors: K Pfaff Irving Wayne
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-06-07
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2003-01-30
Also published as: GB0116374D0; FR2827964A1; US6294920B1; GB2377324A

Abstract

Eine Prüfhalterung für LGA-Baugruppen 10 hat gebogene Kontaktfinger 40 zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen den Anschlussstegen 12 einer LGA-Baugruppe 10 und den Oberflächen-Schaltkreisen auf Leiterplatten 70 oder ähnlichem. Die Halterung 20 weist eine Führungsvorrichtung 21 mit Führungsöffnungen 22 auf, die von einem Stützträger 25 mit übereinstimmenden Führungsöffnungen 26 beabstandet ist. Eine Biegeplatte 60 ist zwischen der Führungsplatte 21 und dem Stützträger 25 angeordnet, so dass die Führungsplatte 21 seitlich in Verhältnis zu den beiden bewegt werden kann, um den Abstand zwischen den Enden 42, 44 jedes Kontaktfingers 40 zu erhöhen oder zu verringern. Dadurch wird der Kontakt der Enden 42, 44 der Kontaktfinger 40 mit den LGA-Baugruppen 10, die in der Nähe der Führungsplatte 21 angeordnet sind, und den Kontaktflächen 71 auf einer Leiterplatte 70, die auf die Prüfhalterung 20 montiert ist, hergestellt oder unterbrochen.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf die künstliche Alterung und die Prüfung von elektronischen Geräten in oberflächenmontierten Baugruppen. Insbesondere bezieht sie sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Montage und Halterung elektronischer Gerätebaugruppen während der künstlichen Alterung und der Prüfung und Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung und Aufrechterhaltung eines positiven elektrischen Kontakts mit eng angeordneten Eingangs-/Ausgangsanschlußstegen oder -leitungen an diesen Baugruppen, ohne das elektronische Gerät, die Gerätebaugruppe, dessen Verbindungsanschlüsse oder den Prüfsockel zu beschädigen. Des weiteren sollen keine unnötigen Signalstörungen entstehen.

Die Fortschritte in der Mikroelektronik führen zur Entwicklung elektronischer Gerätechips und -baugruppen, die weniger Raum benötigen und gleichzeitig mehr Funktionen ermöglichen. Als Ergebnis hiervon erhöht sich die Anzahl der elektrischen Verbindungen zwischen der Gerätebaugruppe und externen Schaltungen, die für die Kommunikation der Chipschaltungen mit der Außenwelt erforderlich sind, und gleichzeitig muß sich die mechanische Größe solcher Verbindungen verringern. Damit eine elektrische Kommunikation zwischen dem Chip und der externen Schaltung gewährleistet ist, sind Schaltungschips innerhalb eines Gehäuses oder einer Baugruppe integriert, welche die Verbindungsanschlüsse bzw. -stege, -leitungen, -kugeln usw. an einer oder mehreren ihrer Außenflächen zur Verfügung stellt.

Damit die Gesamtleitungslänge vom Chip zur externen Schaltung verringert und ein angemessener Raum zwischen den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen an der Baugruppe bereitgestellt wird, werden manchmal Geräte mit einer hohen Anzahl von Anschlußstiften in Baugruppen montiert, in denen die Eingangs- /Ausgangsanschlüsse in Form von leitenden Stegen oder Anschlüssen an einer oder mehreren Flächen der Baugruppe gebildet werden. Die Stege sind oft in Reihen angeordnet, die parallel und nahe den Außenkanten einer Fläche verlaufen, wobei die Oberflächen der Stege koplanar und parallel (aber leicht unterhalb) zur Unterseite der Baugruppe angeordnet sind. Die Stege können auch in anderen Mustern angeordnet werden, z. B. als parallele Reihen, die die gesamte Unterseite in Form eines Gittermusters bedecken, oder als Stege, die nahe dem Mittelpunkt der Unterseite gruppiert sind, oder verschiedene Kombinationen solcher Anordnungen. Solche Gerätebaugruppen (sogenannte Steggittermatrix-Baugruppen oder LGA- Baugruppen (land grid array)) können somit auf Schaltungsstrukturen auf der Oberfläche einer Leiterplatte oder ähnlichem montiert werden, so daß die Anschlußstege mit passenden Stegen oder Anschlüssen auf der Platine verbunden werden.

In vielen Fällen ist es wünschenswert, daß die fertiggestellte Gerätebaugruppe einer Prüfung und/oder einer künstlichen Alterung (burn-in) unterzogen wird, bevor die Abnahme und Montage auf einer Platine erfolgt. Während die Anschlußstege direkt und permanent auf der Oberfläche einer Platine mittels Löten montiert werden können, ist es weitaus schwieriger, einen elektrischen Kontakt mit jedem Steg herzustellen und für eine gewisse Zeitdauer beizubehalten, ohne dabei den Steg, die Baugruppe oder den gekapselten Gerätechip zu beschädigen oder zu zerstören. Für einen Zuverlässigkeitstest und eine künstliche Alterung solcher Baugruppen müssen die Baugruppen temporär in einen wiederverwendbaren Sockel oder Halterung montiert werden, welcher eine präzise Verbindung zwischen den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen und den externen Schaltungen ermöglicht, ohne Signalstörungen zu erzeugen und ohne die Gerätebaugruppe mechanisch zu beschädigen.

Mit abnehmender Größe der Baugruppe und zunehmender Anzahl der Anschlüsse werden Größe und Raumangebot der Anschlüsse kleiner. Kleinere und enger angeordnete Stege sind natürlich schwieriger mit Prüfsensoren oder ähnlichem zu kontaktieren. Des weiteren können lange oder massive Kontaktstifte nicht für die Verbindung der externen Schaltung mit den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen zur Prüfung von Hochfrequenzgeräten verwendet werden, weil solche Kontaktstifte, insbesondere bei dichter Anordnung, um eng angeordnete Anschlussleisten zu kontaktieren, unerwünschte Signalstörungen erzeugen.

Herkömmliche Alterungs- und Prüfvorrichtungen verwenden Prüfsockel, die auf einer Alterungsplatine montiert sind; dabei werden die Leitungen der Prüf- oder Alterungssockel-Kontaktstifte durch die Unterseite des Sockels und durch Löcher in einer Platine geführt, in herkömmlicher Durchkontaktierungstechnik. Die Verbindung der Hochfrequenzgeräte mit externen Schaltungen mittels herkömmlicher Halterungen kann aufgrund der hohen Dichte der parallelen Anschlußverbindungen durch die Platine unakzeptable Signalstörungen hervorrufen.

Es wurden mittlerweile miniaturisierte Gerätebaugruppen entwickelt, die sehr eng angeordnete Eingangs-/Ausgangsanschlußstege auf einer Baugruppenseite besitzen. Aufgrund ihrer extrem kleinen Größe, Konfiguration und mechanischen Konstruktion sind solche Gerätebaugruppe äußerst schwierig zu handhaben, ohne Schäden zu verursachen und gleichzeitig einen guten elektrischen Kontakt mit allen wichtigen Eingangs-/Ausgangsanschlüssen zu gewährleisten. Es ist somit wünschenswert, Vorrichtungen zu entwickeln, in denen solche kleinen Baugruppen leicht und temporär montiert (vorzugsweise in Automation) und mittels künstlicher Alterung oder ähnlichem geprüft und/oder belastungsgeprüft werden können, ohne dabei die Gerätebaugruppe zu beschädigen oder Signalstörungen zu erzeugen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein zuverlässiger, genauer elektrischer Kontakt zwischen den Eingangs-/Ausgangsstegen an LGA-Baugruppen und der externen Schaltung einer wiederverwendbaren Haltevorrichtung bereitgestellt, die einen Stützträger, eine Führungsplatte und fingerförmige Kontaktstifte verwendet, die durch Führungen in der Führungsplatte verlaufen, um die Eingangs-/Ausgangsanschlüsse der LGA-Baugruppe zu verbinden. Die Führungsplatte besteht aus elektrisch isolierendem Material und besitzt einen Satz Führungen (z. B. Löcher und Kanäle), die so angeordnet sind, daß sie mit der Anschlußanordnung der LGA-Baugruppe korrespondieren.

Die Führungsplatte wird von einem Stützträger getragen, von dem sie beabstandet ist. Der Stützträger weist einen Satz Führungen auf, deren Anordnung mit den Eingangs-/Ausgangsstegen der externen Schaltungen, wie z. B. Platinen, Alterungsplatinen oder ähnlichem übereinstimmt.

Ein sich in axialer Richtung erstreckender Kontaktstift oder -finger mit einem ersten und zweiten Endteil, die durch einen Schaft gestützt sind, ist so positioniert, dass das erste Endteil des Kontaktfingers durch eine Führung in der Führungsplatte und sein zweites Endteil durch eine Führung des Stützträgers verläuft, um einen Eingangs-/Ausgangsanschlusßsteg mit einer externen Schaltung wie beispielweise Alterungsplatinen oder ähnlichem zu kontaktieren. Der Schaft jedes Kontaktfingers verläuft durch eine Öffnung in einer Biegeplatte, die zwischen der Führungsplatte und dem Stützträger angeordnet ist.

Wenn die Biegeplatte in eine erste Richtung in Bezug auf die Führungsplatte und den Stützträger bewegt wird, wird der Kontaktfinger gebogen, so dass die Enden der Finger zur Biegeplatte gezogen werden. Wird die Biegeplatte in die Gegenrichtung gezogen, verringert sich die Krümmung der Finger, und die Endteile bewegen sich auswärts durch Führungen in der Führungsplatte und den Stützträger. Mit der Auswärtsbewegung der Finger wird eine Verbindung zwischen den Außenstegen auf der LGA-Baugruppe, die in der Nähe der Führungsplatte befestigt ist, und den Anschlußstegen auf den Schaltkreisen oder ähnlichem, auf denen der Stützträger gehalten wird, hergestellt. Durch den Abstand zwischen den Stegen auf der LGA-Baugruppe und den Stegen auf den Schaltkreisen, die durch die Größe der Haltevorrichtung bestimmt wird, kann der Kontaktdruck auf die Kontaktstege durch die Bewegung der Biegeplatte exakt kontrolliert werden. Ausweiten und Zurückziehen der Endteile der Kontaktfinger durch die Biegung der Finger führt außerdem zu einer leichten Seitwärtsbewegung der Finger (in die zur Richtung der Bewegung der Biegeplatte entgegengesetzte Richtung). Dies hat zur Folge, dass die Spitzen der Finger ganz leicht in die Oberfläche der Außenstege eindringen und somit einen guten elektrischen Kontakt sicherstellen.

Das eine Endteil der Kontaktfinger wird durch die Führungsplatte getragen, das andere durch die Stützträger. Jeder Kontaktfinger ist in seiner Bewegung beschränkt, so dass seine Endteile nur axial bewegt werden können und genau an die Oberflächen der Anschlußstege auf der Hilfsleiterplatte und der Prüfbaugruppe angepaßt sind. Da die Endteile der Kontaktfinger auf axiale Bewegungen beschränkt sind, können extrem kleine Durchmesser der Kontaktfinger verwendet werden, um sehr kleine und eng beieinanderliegende Anschlußstege zu verbinden. Weil die Kontaktfinger sehr klein und relativ kurz sind, haben sie eine sehr kleine Masse. Kapazitiv, induktiv und galvanisch gekoppelte Signalstörungen werden somit minimiert. Insbesondere die physische Länge (Leitungslänge) zwischen den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen und den externen Schaltkreisen, die durch Kontaktstifte verbunden sind, ist verringert.

Die Verbindungsanordnung gemäß der Erfindung kann für Prüfungen und Voralterungstests von Höchstfrequenzgeräten in Baugruppen genutzt werden, um sehr eng nebeneinanderliegende Anschlußstege zu verwenden, und um damit Signalstörungsprobleme zu vermeiden. Aufgrund der Einfachheit des Designs und des Aufbaus können die Sockel gemäß dieser Erfindung aus einer großen Vielzahl von erhältlichen Materialien hergestellt werden. Da der Sockel von oben zu bestücken ist, können automatisierte Prozesse angewendet werden, um den Sockel zu bestücken und wieder zu räumen, ohne die Gerätebaugruppe oder den Sockel zu beschädigen. Weiterhin bleibt die Oberseite der Gerätebaugruppe frei, zur Kühlung und/oder um einen Kühlkörper anzubringen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen erklärt.
Fig. 1 zeigt in einer Explosionszeichnung eine Steggittermatrix-Baugruppe mit einer Halterung gemäß der Erfindung;
Fig. 1a stellt eine Detailzeichnung der Oberfläche der Halterung aus Fig. 1 dar;
Fig. 1b stellt eine Detailzeichnung der Steggittermatrix-Oberfläche der Steggittermatrix-Baugruppe aus Fig. 1 dar;
Fig. 2 ist ein Schnittbild der Haltevorrichtung aus Fig. 1 entlang der Linie 2-2, welche die Position der Kontaktfinger zeigt, wenn die Halterung geöffnet ist;
Fig. 3 zeigt ein Schnittbild der Halterung aus Fig. 1 entlang der Linie 2-2, die die Position der Kontaktfinger zeigt, wenn die Steggittermatrix-Baugruppe in dem Sockel steckt und sich der Sockel in seiner Endposition befindet;
Fig. 4 zeigt ein Schnittbild der Halterung aus Fig. 1 entlang der Linie 4-4 in Fig. 1.
Der hier verwendete Begriff "LGA-Baugruppe" umfasst alle gekapselten oder nicht gekapselten Baugruppen oder Chips, die eine Vielzahl von im wesentlichen koplanaren Eingangs-/Ausgangsanschlußstegen oder -leitungen aufweisen, deren Oberfläche als eine Ebene ausgeführt ist, die im wesentlichen parallel zu einer Oberfläche des Chips oder der Baugruppe verläuft. Dabei wird die Oberfläche des Chips oder der Baugruppe physisch vom Ende eines Kontaktstiftes oder -fingers kontaktiert, der im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Oberfläche der Anschlußstege oder -leitungen angeordnet ist. Die Begriffe "Halterung" und "Sockel" werden hier synonym genutzt, um beliebige Geräte oder Vorrichtungen zur Halterung solcher LGA-Baugruppen zu beschreiben, die die elektrische Verbindung zwischen ihren Anschlußstegen und externen Schaltkreisen wie zum Beispiel Leiterplatten, Voralterungsplatinen oder ähnlichem, herstellen.
Fig. 1b zeigt eine herkömmliche LGA-Baugruppe 10 mit Eingangs-/Ausgangsanschlußstegen 12, die in einer Gittermatrix auf ihrer Unterseite 11 angeordnet sind. Die Stege 12 bestehen typischerweise aus hochleitfähigem Metall, wie beispielsweise Gold oder ähnlichem, und sind elektrisch mit Schaltkreisen innerhalb der Baugruppe 10 verbunden. Dabei sind sie so auf der Unterseite 11 angeordnet, dass sie registerartig mit den korrespondierenden Stegen, Lötkugeln oder ähnlichem auf einer Leiterplatte oder ähnlichem verbunden und verlötet sind, wie dies aus der konventionellen Oberflächenmontage-Technologie bekannt ist. Es sind verschiedene Möglichkeiten, solche Anschlüsse auszuführen, bekannt. Die Anzahl und Anordnung der Stege 12 hängt natürlich von der Konfiguration und der Größe der Baugruppe 10 und dem Chip oder mehreren gekapselten Chips ab. Mit Erhöhung der Dichte der Stege 12 auf der Oberfläche werden die Stege kleiner und die Abstände zwischen den Stegen verringern sich. Offensichtlich erfordert die Herstellung eines zuverlässigen, zeitweisen elektrischen Kontakts zur Oberfläche von eng beieinanderliegenden Stegen extrem kleine Kontaktstifte, die in einer exakten Position gehalten werden müssen.
In Fig. 1 ist die Anordnung einer LGA-Baugruppe 10 im Betrieb dargestellt, mit einer bevorzugten Ausführungsform der Halterung gemäß der Erfindung. Die Gerätebaugruppe 10 hat eine Unterseite 11 (vgl. Fig. 1b), auf der eine Vielzahl von Anschlußstegen 12 angeordnet sind. Die LGA-Baugruppe 10 ist auf und parallel zur Oberfläche der Führungsplatte 21 der Halterung 20 angeordnet und zwar so, dass die Oberfläche jedes Anschlußsteges 12 mit den registerartigen Öffnungen 22 der Führungsplatte 21 übereinstimmt. Angepasste Einsätze 13 können benutzt werden, um verschiedene Größen und Formen von Baugruppen 10aufzunehmen und um die Stege 12 an die Öffnungen 22 anzupassen. Ein Scharnierdeckel 14 oder andere herkömmliche Verschlußmechanismen werden eingesetzt, um die LGA-Baugruppe 10 fest in ihre Position relativ zur Oberfläche der Führungsplatte 21 zu sichern.
Bei dieser Ausführungsform sind die Führungsplatte 21 und der Stützträger 25 in einem Gehäuse 30 in einem fest vorgegebenen Abstand relativ zueinander angeordnet. Die Führungsplatte 21 weist eine Vielzahl von Öffnungen 22 auf, die sich von ihrer ersten Oberfläche 23 zu ihrer zweiten Oberfläche 24 erstrecken und so als Führung für die Kontaktfinger 40 dienen. Der Stützträger 25 weist korrespondierende Führungen 26 auf, die sich von seiner inneren Oberfläche 27 zu seiner äußeren Oberfläche 28 erstrecken. Die Führungsplatte 21 und der Stützträger 25 sind in einer gehäuseähnlichen Halterung 30 parallel voneinander beabstandet angeordnet, so dass die innere Oberfläche 27 des Stützträgers 25 von der zweiten Oberfläche 24 der Führungsplatte beabstandet ist. Die Öffnungen 22 in der Führungsplatte 21 und die Öffnungen 26 in dem Stützträger 25 sind in einem festen Verhältnis zueinander ausgerichtet. Die Darstellung zeigt, dass die Öffnungen 22 der Führungsplatte 21 direkt an den Öffnungen 26 des Stützträgers 25 ausgerichtet sind. Jedenfalls ist eine direkt korrespondierende Ausrichtung so lange nicht notwendig, wie ein fester Bezug zwischen jedem Paar von Führungen 22, 26 erhalten bleibt.
Ein verlängerter Kontaktstift oder -finger 40 wird jeweils durch ein Paar von Führungen 22, 26 aufgenommen, so dass das Endteil 41 des angrenzenden ersten Endes 42 in einer Führung 22 und das Endteil 43 des angrenzenden zweiten Endes 44 in einer entsprechenden Führung 26 positioniert sind. Das erste Endteil 41 und das zweite Endteil 43 sind mit einem verlängerten Zentralteil oder Schaft 45 verbunden. Ein aufgeweiteter Wulst 46 (vgl. Fig. 4) nahe des zweiten Endteils 43 ist locker zwischen der inneren Oberfläche 27 des Stützträgers 25 und einer Fangplatte 50 angeordnet, welche parallel und mit Abstand von der inneren Oberfläche 27 des Stützträgers 25 angeordnet ist. Die Fangplatte 50 hat eine Vielzahl von Öffnungen 51, die an den Führungen 26 des Stützträgers 25 ausgerichtet sind.
Die Öffnungen 51 und die Führungen 26 sind so dimensioniert, dass der Schaft 45 und das zweite Endteil 43 leicht hindurchpassen, aber der Wulst 46 am Durchgang gehindert wird. Die Oberfläche der Fangplatte 50 ist von der inneren Oberfläche 27 des Stützträgers 25 beabstandet, so dass der Wulst 46 einfach dazwischen aufgenommen werden kann. Somit ist die axiale Bewegung des Kontaktfingers 40 begrenzt, so dass das erste Endteil 41 nicht vollständig aus der Führung 22 der Führungsplatte 21 herausgezogen werden kann und das zweite Endteil 43 nicht vollständig aus der Führung 26 herausgezogen werden kann. Die Endteile 41 und 43 können sich in den Führungen 22 bzw. 26 axial bewegen. Jedoch ist die axiale Bewegung beschränkt und die Abmessung der Führungen 22, 26 verhindern jede andere Bewegung der Kontaktfinger 40.
Eine Biegeplatte 60 wird zwischen der Führungsplatte 21 und dem Stützträger 25 gehalten und verläuft parallel zu diesen. Die Biegeplatte weist eine Anordnung von Öffnungen 61 auf, die mit der Anordnung der Führungen 22 in der Führungsplatte 21 und den Führungen 26 des Stützträgers 25 korrespondieren. Die Biegeplatte 60 ist so angeordnet, dass der Schaft 45 jedes Kontaktfingers 40 direkt durch eine Öffnung 61 verläuft. Jedenfalls ist die Biegeplatte 60 so angeordnet, dass seitliche Bewegungen in einer Ebene parallel zur zweiten Oberfläche 24 der Führungsplatte 21 und der inneren Oberfläche 27 des Stützträgers 25 als Folge der Drehung einer Nockenwelle 65 möglich ist.
Wie Fig. 2 zeigt, sind die Enden 42, 44 des Kontaktfingers 40 einwärts gedreht (in Richtung zur Biegeplatte), wenn die Nockenwelle 65 so gedreht ist, dass eine Nocke 66 auf das Ende der Biegeplatte 60 drückt, so dass sich die Biegeplatte seitwärts bewegt (nach links in Fig. 2). Dadurch krümmen sich die Finger 40 und verringern den Abstand zwischen den Enden 42 und 44, so dass die Finger 40 in der Position "offen" gehalten werden.
Durch die Oberflächenmontage für Prüf- und Voralterungssockel können Signalstörungen, die von Übersprechen (cross-talk), reaktiven Kapazitäten, etc. herrühren, minimiert werden, da der Verbindungsschaltkreis über die Oberfläche der Leiterplatte verteilt wird und sich damit die Länge parallel verlaufender Leitungen reduziert. Folglich wird die Halterung 30 direkt auf der Oberfläche einer Leiterplatte 70, Voralterungsleiterplatte oder ähnlichem montiert, wobei deren Kontaktflächen 71 auf der Oberfläche in einem Raster montiert sind, welches mit dem Muster der herausragenden Kontaktstifte (pin-out footprint) der LGA-Baugruppe korrespondiert. Die Halterung 30 stellt somit einen direkten Kontakt zwischen den Kontaktflächen 71 auf der Leiterplatte und den Stegen 12 auf der LGA-Baugruppe her. Selbstverständlich ist die Halterung 30 vorzugsweise so zu gestalten, dass die zweiten Enden 44 verteilt werden und sich dadurch die Pin-out-Grundfläche vergrößert.
Ist die Halterung 30 auf der Leiterplatte 70 montiert, dann grenzt die LGA-Baugruppe an die obere Oberfläche der Führungsplatte 21, so dass ihre Stege 12 an den registerartigen Führungen 22 der Führungsplatte 21 ausgerichtet sind. Wenn die Nockenwelle 65 so gedreht ist, dass die Nocken 66 die Biegeplatte nach links drängen, wie in Fig. 2 gezeigt, dann werden die Enden 42 und 44 der Kontaktfinger 40 an den leicht beabstandeten Stegen 12 und Kontaktflächen 71 ausgerichtet. Der Haltesockel wird dadurch geschlossen, dass die Nockenwelle 65 so gedreht wird, dass die Biegeplatte 60 in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, nämlich nach rechts in Fig. 3. Die Führungsplatte kann durch jedes geeignete Mittel wie zum Beispiel Federn (nicht gezeigt) oder Nockenwellen, wie zum Beispiel die Nockenwelle 65, in die Geschlossen-Stellung bewegt werden. Durch geeignete Materialwahl verfügen die Kontaktfinger 40 über ein "Gedächtnis" (memory), um die Biegeplatte in ihre (entspannte) Ruheposition zu bewegen. Bewegt sich die Biegeplatte 60 nach rechts, wie in Fig. 3 gezeigt, dann werden die Enden 42 und 44 nach außen bewegt und greifen, geführt durch die Führungen 22 und 26, in die Flächen der Stege 12 bzw. der Kontaktflächen 71 ein.
Es wird darauf hingewiesen, dass sich mit der Auswärtsbewegung der Enden 42 und 44 die Enden ebenfalls ganz leicht seitlich bewegen, weil die Krümmung der Finger 40 verringert wird. Dadurch, dass die Enden 42 und 44 leicht über die Oberflächen kratzen, entfernen sie mögliche Oxydschichten und stellen einen guten elektrischen Kontakt mit den Kontaktfingern 40 sicher. Obwohl die Biegeplatte 60 alle Finger 40 gleichzeitig bewegt, ist der von jedem Finger ausgeübte Druck unabhängig von dem der anderen Finger. Durch die Auswahl der Zusammensetzung, der Größe und der Form der Finger 40 und durch die kontrollierte Bewegung der Biegeplatte 60 kann der von jedem Kontaktfinger auf die Kontaktenden 42 und 44 ausgeübte Druck präzise gesteuert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Kontaktfinger 40 dünne flache Rippen oder Streifen auf. Die Führungen 22 und 26 sind entsprechend geformt und ihre Öffnungsgröße ist so gewählt, dass die Kontaktfinger nur eine axiale Bewegung ausführen können. Selbstverständlich können auch sowohl die Finger 40 als auch die Führungen 22 und 26 andere Formen annehmen, solange die Führungen 22 und 26 die Bewegungsrichtung der Enden der Kontaktfinger 40 steuern können.
Vorzugsweise ist die Biegeplatte 60 ungefähr mittig zwischen der Führungsplatte 21 und dem Stützträger 25 angeordnet und wird relativ zur Führungsplatte und zum Stützträger seitlich bewegt. Selbstverständlich können auch andere Anordnungen zu ähnlichen Ergebnissen führen. Beispielsweise könnte die Biegeplatte 60 und entweder die Führungsplatte 21 oder der Stützträger 25 fixiert sein und der jeweils andere entsprechend bewegt werden. Ebenso kann die Funktion der Fangplatte 50 durch die Biegeplatte 60 ausgeübt werden, wenn die Wülste (tabs) und die Biegeplatte eine geeignete Größe aufweisen und entsprechend angeordnet sind.
Alle Komponenten der Haltevorrichtung können mit handelsüblichen Materialien und mit gewöhnlichen Technologien hergestellt werden. Wenn die Haltevorrichtung als Voralterungssockel benutzt wird, müssen die Materialien selbstverständlich so gewählt werden, dass sie den eingesetzten Temperaturen standhalten und sich für mehrfache Anwendungen einsetzen lassen. Das Bestücken und die Entnahme von Gerätebaugruppen 10 kann mit herkömmlichen Techniken automatisiert werden.
Während in der gezeigten Ausführungsform die Schablone 13 und der Scharnierdeckel 14 dazu verwendet werden, um eine LGA-Baugruppe des in Fig. 1 gezeigten Typs zu halten und in Bezug auf die Führungsplatte 21 auszurichten, können ebenso unterschiedliche andere Strukturen verwendet werden, um andere Typen von Baugruppen oder Chips, wie zum Beispiel Barechips (bare die), Flipchips und leitungsgeführte Baugruppen zu erhalten, die als LGA-Baugruppe im Sinne des hier verwendeten Begriffs konfiguriert werden.
Aus der vorausgehenden Beschreibung ergibt sich, dass gemäß dieser Erfindung ein zeitweiser elektrischer Kontakt zwischen Anschlussleitungen und Anschlußstegen unterschiedlicher Gerätebaugruppen, ohne das Risiko der Beschädigung der Baugruppen oder ihrer Eingangs-/Ausgangsanschlüsse, hergestellt und aufrecht gehalten wird. Aufgrund seiner einzigartigen Struktur kann die erfindungsgemäße Halterung für Alterungstests und/oder Prüfungen von Hochfrequenzgeräten benutzt werden, ohne Signalstörungen befürchten zu müssen, die durch den Prüfsockel oder seine Verbindungen mit der Alterungsplatine oder anderen Hilfsmedien hervorgerufen werden.
Die erfindungsgemäßen Sockel werden eingesetzt, um Prüf- und Alterungsgerätebaugruppen zu halten, die eine beliebige Anordnung aus einer großen Vielzahl von Eingangs-/Ausgangsanordnungen verwenden. LGA-Anschlußstege können zum Beispiel in mehreren Reihen, in zentral angeordneten Gruppen oder in einer kompletten Gittermatrix angeordnet werden. Zusätzlich können die Haltesockel verwendet werden, um leitungsgeführte Gerätebaugruppen aufzunehmen, deren Leitungen an einem bestimmten Punkt des Herstellungsprozesses eine Konfiguration aufweisen, in der die Leitungen eine Oberfläche haben, die von der Unterseite angeschlossen werden kann (wie zum Beispiel Leitungsbaugruppen, in denen die Leitungen in einem vergossenen Trägerring gehalten werden).
Die erfindungsgemäßen Sockel können auch dazu bestimmt sein, um die Unterseite der Anschlussleitungen zu kontaktieren, die zu Dual-line-Baugruppen, Flügeltürenbaugruppen (gull wing package) oder verschiedenen anderen Baugruppen führen, bevor (oder nachdem) die Anschlussleitungen in ihre endgültige Konfiguration gebracht werden. Es ist nur notwendig, dass die Prüfbaugruppe eine Vielzahl von koplanaren Anschlußstegen oder Leitungsoberflächen aufweist, die direkt von der Unterseite der Baugruppe aus von den vertikal ausgedehnten Enden der Kontaktfinger kontaktiert werden können. Die Kontaktfinger verbinden die Schaltkreise auf der Oberfläche einer externen Leiterplatte elektrisch mit den Anschlussleitungen oder -stegen der Gerätebaugruppe.
Es ist klar, dass die Erfindung nicht auf Halterungen für konventionelle gekapselte Gerätebaugruppen beschränkt ist. Eingangs-/Ausgangsstege sind manchmal als Barechips oder Flipchip-Geräte ausgeführt, um die elektrische Verbindung mit anderen Chips oder Hilfsmedien in gekapselten Mehrfachbaugruppen herzustellen. Beispielsweise werden die Anschlußstege bei einer Vielzahl von Barechips manchmal auf einem Einzelhilfsmedium gehalten, das sich in einer einzelnen gekapselten Baugruppe befindet. Es ist häufig wünschenswert, diese Chips vor ihrem Einbau zu prüfen, so dass letztlich nur erwiesenermaßen gute Chips in Multichip-Anordnungen verwendet werden. Solche Chips zeichnen sich durch Eingangs-/Ausgangsanschlußstege auf einer Oberseite aus und können in den erfindungsgemäßen Prüfsockeln gehalten werden. Zusammenstellung der Bezugszeichen 10 Baugruppe
11 Unterseite
12 Anschlußstege
13 Einsatz
14 Scharnierdeckel
20 Halterung
21 Führungsplatte
22 Führungsöffnung
23 Erste Oberfläche
24 Zweite Oberfläche
25 Stützträger
26 Führungsöffnung
27 Innenfläche
28 Außenfläche
30 Halterung
40 Kontaktfinger
41 Erstes Endteil
42 Erstes Ende
43 Zweites Endteil
44 Zweites Ende
45 Schaft
46 Wulst
50 Fangplatte
51 Öffnung
60 Biegeplatte
61 Öffnung
65 Nockenwelle
66 Nocke
70 Leiterplatte
71 Kontaktfläche

Claims

1. Haltevorrichtung für LGA-Baugruppen, die eine Vielzahl von Anschlußstegen (12) oder -leitungen aufweisen, deren Oberfläche sich in einer Ebene im wesentlichen parallel zu einer Oberfläche der LGA-Baugruppe (10) befindet, gekennzeichnet durch:

a) eine Führungsvorrichtung (21), mit einander gegenüberliegender erster (23) und zweiter (24) Oberfläche und einer Vielzahl von Führungen (22) die sich von der ersten zur zweiten Oberfläche erstrecken und die so angeordnet sind, dass sie mit den Anschlussflächen (12) auf einer LGA-Baugruppe (10) korrespondieren;

b) einem Stützträger (25) mit einander gegenüberliegenden inneren (27) und äußeren (28) Oberfläche und einer Vielzahl von Führungen (26), die sich von der inneren Oberfläche (27) zur äußeren Oberfläche (28) erstrecken und mit Abstand zur Führungsvorrichtung (21) getragen wird, so dass ihre innere Oberfläche (27) im wesentlichen parallel und beabstandet von der zweiten Oberfläche (28) der Führungsvorrichtung (21) ist, und wobei die Führungen (26) des Stützträgers (25) so angeordnet sind, dass sie mit den Führungen (22) der Führungsvorrichtung (21) korrespondieren;

c) eine Biegeplatte (60) mit Öffnungen (61), die im wesentlichen mit den Führungen (22) der Führungsvorrichtung (21) korrespondieren, welche zwischen der Führungsvorrichtung (21) und dem Stützträger (25) angeordnet ist und für eine seitliche Bewegung relativ zu dem Stützträger (25) und/oder der Führungsvorrichtung (21) vorgesehen ist;

d) eine Vielzahl von axial ausgedehnten Kontaktfingern (40), die jeweils ein erstes freies Ende (42), ein zweites freies Ende (44) und einen ausgedehnten Schaft (45) zwischen dem ersten freien Ende (42) und dem zweiten freien Ende (44) aufweisen, wobei das an das erste freie Ende angrenzende Schaftstück (41) in einer Führung (22) der Führungsplatte (21) angeordnet ist, das an das zweite freie Ende angrenzende Schaftstück (43) in einer Führung (26) des Stützträgers (25) angeordnet ist und der Schaft (45) durch eine Öffnung (61) in der Biegeplatte (60) geführt wird; und

e) eine Einrichtung, um die Biegeplatte (60) seitwärts gegenüber dem Stützträger (25) und/oder zur Führungsvorrichtung (21) zu bewegen, und um damit die Kontaktfinger (40) zu krümmen, was zu einer Vergrößerung oder Verringerung des Abstandes zwischen dem ersten freien Ende (42) und dem zweiten freien Ende (44) der Kontaktfinger (40) führt.

2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, welche die axiale Bewegung der Kontaktfinger (40) begrenzt.

3. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine LGA- Baugruppe (10), die auf der ersten Oberfläche (23) der Führungsvorrichtung (21) fixiert wird.

4. Haltevorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch:

a) eine LGA-Baugruppe (10), die auf der ersten Oberfläche (23) der Führungsvorrichtung (21) gehalten wird; und

b) eine Leiterplatte (70) mit Kontaktflächen (71) auf wenigstens einer Oberfläche, die in der Nähe der äußeren Oberfläche (28) des Stützträgers (25) gehalten wird, und deren Kontaktflächen (71) an den Führungen (26) des Stützträgers (25) ausgerichtet sind.

5. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Bewegung der Biegeplatte (60) als Nocke (66) ausgebildet ist.

6. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegeplatte (60) und der Stützträger (25) zueinander fixiert sind, und dass sich die Führungsplatte (21) gegenüber beiden seitlich bewegt.

7. Haltevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionen der Biegeplatte (60) und des Stützträgers (25) durch eine einzige Vorrichtung ausgeübt werden.

8. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegeplatte (60) und die Führungsplatte (21) zueinander fixiert sind und der Stützträger (25) seitwärts im Verhältnis zu den beiden bewegt werden kann.

9. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:

a) eine Fangplatte (50), die zwischen der Führungsvorrichtung (21) und dem Stützträger (25) angeordnet ist, und deren Öffnungen (51) so angeordnet sind, dass sie mit den Führungen (22) der Führungsvorrichtung (21) und des Stützträgers (25) korrespondieren; und

b) wenigstens einen Wulst (46) an den Kontaktfingern (40), der zwischen der Fangplatte (50) und dem Stützträger (25) angeordnet ist, und der nicht durch die Öffnung (51) der Fangplatte (50) passt.

10. Haltevorrichtung für eine LGA-Baugruppe, gekennzeichnet durch:

a) einen Stützträger (25) mit einer Vielzahl von durchgehenden Führungsöffnungen (26);

b) eine vom Stützträger (25) beabstandete Führungsplatte (21) mit durchgehenden Führungsöffnungen (22), die mit den Führungsöffnungen (26) des Stützträgers korrespondieren;

c) eine Vielzahl von Kontaktfingern (40) mit ersten (41) und zweiten (43) freien Endteilen, die zwischen dem Stützträger (25) und der Führungsplatte (21) so aufgehängt sind, dass ihre ersten freien Endteile (41) in den Führungsöffnungen (22) der Führungsplatte (21) angeordnet sind und ihre zweiten freien Endteile (43) in den Führungsöffnungen (26) des Stützträgers angeordnet sind; und

d) eine Vorrichtung, um die Kontaktfinger (40) zu krümmen, wobei sich der Abstand zwischen den freien Enden (42, 44) der Kontaktfinger (40) vergrößert oder verringert.

11. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kontakts zwischen den Anschlußstegen (12) einer LGA-Baugruppe (10) und den Kontaktflächen (71) auf einer Leiterplatte (70) oder ähnlichem, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Halten einer LGA-Baugruppe (10) mit Eingangs-/Ausgangsanschlußstegen (12), beabstandet von den Kontaktflächen (71) einer Leiterplatte (70), die mit den Eingangs-/Ausgangsanschlußstegen (12) auf der LGA-Baugruppe (10) übereinstimmen,

b) Befestigen einer Halterung zwischen der LGA-Baugruppe (10) und der Leiterplatte (70), umfassend:

a) einen Stützträger (25) mit Führungsöffnungen (26) nahe der Leiterplatte (70), deren Führungsöffnungen (26) in Linie mit den Kontaktflächen (71) angeordnet sind;

b) eine Führungsplatte (21) mit Führungsöffnungen (22), die in Linie mit den Anschlußstegen (12) der LGA-Baugruppe (10) angeordnet sind; und

c) Kontaktfinger (40) mit einem ersten (41) und einem zweiten (43) Endteil, die zwischen der Führungsplatte (21) und dem Stützträger (25) aufgehängt sind, wobei die ersten Endteile (41) jedes Kontaktfingers (40) beweglich in den Führungsöffnungen (22) der Führungsplatte (21) gehalten werden und die zweiten freien Endteile (43) der Kontaktfinger (40) beweglich in den Führungsöffnungen (26) des Stützträgers (25) gehalten werden; und

c) wahlweises Biegen der Kontaktfinger (40) in eine erste Richtung, um den Abstand ihrer Enden (42, 44) zu verringern, oder in eine zweite Richtung, um den Abstand zwischen ihren Enden (42, 44) zu vergrößern und so ein Ende jedes Kontaktfingers (40) mit den Eingangs-/Ausgangsanschlußstegen (12) der LGA-Baugruppe (10) zu kontaktieren und das entgegengesetzte Ende jedes Kontaktfingers (40) mit den Kontaktflächen (71) auf der Leiterplatte (70) zu kontaktieren.