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Die Erfindung betrifft eine Dockingvorrichtung zum Kuppeln einer aus einem Handler oder Prober bestehenden Handhabungsvorrichtung mit einem Testkopf für elektronische Bauelemente, an dem ein DUT-Board befestigt ist, wobei handhabungsvorrichtungsseitige Verriegelungselemente und testkopfseitige Verriegelungselemente vorgesehen sind, die miteinander in zentrierten Verriegelungseingriff bringbar sind.
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Zum Testen elektronischer Bauelemente wie beispielsweise integrierter Schaltungen (IC) wird bekannterweise eine Testvorrichtung mit einem Testkopf verwendet, der mit einem Handhabungsgerät für die elektronischen Bauelemente, nämlich einem Handler oder Prober, verbunden werden muss. Um das Andocken des bis zu 1.000 kg schweren Testkopfs an das Handhabungsgerät auf möglichst einfache, leichte und präzise Weise zu ermöglichen, sind spezielle Dockingvorrichtungen, d. h. Kupplungsvorrichtungen, entwickelt worden, die einerseits am Handhabungsgerät und andererseits am Testkopf befestigt sind. Die Dockingvorrichtung muss dabei sicherstellen, dass das Handhabungsgerät und der Testkopf in einer genau definierten, zueinander zentrierten Lage gekoppelt werden, damit die Pins bzw. Anschlusskontakte der zu testenden elektronischen Bauelemente genau auf winzige Federkontakte aufgesetzt werden können, die sich auf einem testkopfseitig angeordneten DUT-Board (”Device Under Test-Board”), auch Loadboard genannt, befinden.
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Eine bekannte Dockingvorrichtung weist eine Dockingplatte auf, welche die testkopfseitigen Verriegelungselemente trägt und direkt auf den Testkopf aufgesetzt wird, mit dem sie verschraubt ist. Nachteilig ist dort jedoch, dass diese bekannten Dockingplatten zusätzlich relativ zum DUT-Board genau zentriert werden müssen, um zu gewährleisten, dass die Pins bzw. Anschlusskontakte der zu testenden elektronischen Bauelemente genau auf die Federkontakte des DUT-Boards aufgesetzt werden können. Ein weiteres Problem besteht bei diesen bekannten Dockingplatten darin, dass unterschiedliche Dicken der DUT-Boards die Kontaktierung zwischen elektronischem Bauelement und Federkontakten ebenfalls negativ beeinflussen, da durch diese unterschiedlichen Dicken der Abstand zwischen den elektronischen Bauelementen und den Federkontakten verändert wird. Dieses Problem weist auch die aus der
DE 197 52 229 A1 bekannte Dockingvorrichtung auf, welche die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 zeigt, wobei dort ein Dockingrahmen direkt auf dem Testkopf befestigt ist.
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Aus der
US 2004/0227532 A1 ist weiterhin eine Vorrichtung zum Testen von Wafer mit einer absenkbaren Testvorrichtung bekannt, an der zapfenartige Dockingeinheiten angeordnet sind. Wird der Tester abgesenkt, kommen die zapfenartigen Dockingeinheiten in Eingriff mit dazu passenden Aufnahmeeinheiten, die an einer darunter liegenden Vorrichtung befestigt sind, die zum Haltern einer ”probe card” dient.
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Aus der
DE 102 43 972 A1 ist eine Dockingvorrichtung mit einer mehrteiligen Befestigungsplatte bekannt, wobei zwei Einzelplatten, die beide am Handler befestigt werden, über eine Lochplatte und entsprechende Arretierungseinrichtungen in unterschiedlichen Positionen relativ zueinander befestigt werden können. Beim Andocken kommt das DUT-Board mit einer an der Befestigungsplatte gehalterten DUT-Board-Abstützung in Anlage.
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In der
DE 197 56 900 A1 ist eine Testvorrichtung für Halbleiterbauelemente beschrieben, bei der ein Stößel, der ein zu testendes Halbleiterbauelement trägt, beim Kontaktiervorgang mit Führungsstiften 25 in Eingriff gelangt, die an einem rahmenartigen Anschlagblock eines Testkopfs angeordnet sind. Der Anschlagblock ist dabei auf einer Testfassung befestigt, welche die testkopfseitigen Kontaktelemente trägt. Die Führungsstifte sind dort nur Teil einer Zentriervorrichtung für den Stößel. Eine Dockingvorrichtung, mit der ein Handler oder Prober und ein Testkopf zusammengehalten werden, wird dort nicht offenbart.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dockingvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die testkopfseitigen Verriegelungselemente auf möglichst einfache und genaue Weise relativ zum DUT-Board zentriert werden können und bei der darüber hinaus unterschiedliche DUT-Board-Dicken keinen negativen Einfluss auf die Kontaktierung des zu testenden elektronischen Bauelements haben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dockingvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Bei der erfindungsgemäßen Dockingvorrichtung ist der Dockingrahmen in einer an der vorderen Fläche des DUT-Boards anliegenden Position auf dem DUT-Board befestigt.
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Für die erfindungsgemäße Dockingvorrichtung ist es somit charakteristisch, dass die testkopfseitigen Verriegelungselemente nicht mehr, beispielsweise über eine Dockingplatte, am Testkopf selbst befestigt sind, sondern dass deren Befestigung über das DUT-Board erfolgt, indem ein die Verriegelungselemente tragender Dockingrahmen auf die freie Außenseite des DUT-Boards, die dem Handler oder Prober zugewandt ist, aufgesetzt wird. Auf diese Weise lassen sich der Dockingrahmen und damit die an diesem Rahmen befestigten Verriegelungselemente einfach und präzise relativ zum DUT-Board zentrieren. Ein weiterer Vorteil ist, dass unterschiedliche Dicken des DUT-Boards, die beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen vorliegen können oder einfach dadurch bedingt sind, dass unterschiedliche DUT-Board-Hersteller unterschiedliche Dicken verwenden, keinen Einfluss auf die Kontaktierung des zu testenden elektronischen Bauelements haben. Die maßgebliche Fläche, welche bestimmt, wie weit die testkopfseitigen Verriegelungselemente in Richtung des Handlers oder Probers vorstehen, ist nämlich nicht mehr die vordere Fläche des Testkopfs, sondern die vordere Fläche des DUT-Boards, deren Abstand zu den Kontaktfedern genau festgelegt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform bestehen die testkopfseitigen Verriegelungselemente aus Zentrierzapfen und die handhabungsvorrichtungsseitigen Verriegelungselemente aus Zapfenaufnahmeeinheiten, in welche die Zentrierzapfen einführbar sind. Alternativ hierzu ist es jedoch auch ohne weiteres möglich, die Zentrierzapfen auf der Seite der Handhabungsvorrichtung und die Zapfenaufnahmeeinheiten auf der Seite des Testkopfs, d. h. am Dockingrahmen, vorzusehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Dockingrahmen viereckig ausgebildet und trägt in mindestens zwei gegenüberliegenden Eckenbereichen Verriegelungselemente. Vorteilhafterweise ist in jedem der vier Eckenbereichen ein Verriegelungselement angeordnet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das DUT-Board einen zur Schraubbefestigung ausgebildeten Randbereich auf, wobei ein DUT-Board-Verstärkungsrahmen auf der dem Testkopf zugewandten Seite des DUT-Boards und der Dockingrahmen auf der dem Testkopf abgewandten Seite des DUT-Boards angeordnet sind, so dass der Dockingrahmen mit dem DUT-Board-Verstärkungsrahmen verschraubbar ist. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn das DUT-Board im Randbereich Zentrierbohrungen zur Zentrierung relativ zum Verstärkungsrahmen aufweist und der Dockingrahmen Zentrierbohrungen aufweist, die mit den Zentrierbohrungen des DUT-Boards fluchten, so dass der Dockingrahmen über die Zentrierbohrungen des DUT-Boards zentrierbar ist.
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Zweckmäßigerweise weist der Dockingrahmen schmale Rahmenelemente auf, die nur geringfügig über den verschraubten Randbereich des DUT-Boards nach innen überstehen. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass ein großer Raum des DUT-Boards frei bleibt, der zum Anordnen der Kontaktfedern und zum Zuführen der zu testenden elektronischen Bauelemente zur Verfügung steht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Verriegelungselemente des Testkopfs seitlich außerhalb des DUT-Board-Verstärkungsrahmens angeordnet. Hierdurch ist gewährleistet, dass übliche DUT-Boards und Verstärkungsrahmen verwendet werden können, und diese Komponenten nicht an die spezielle Ausgestaltung des Dockingrahmens angepasst werden müssen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Dockingrahmen in seinen äußeren Randbereichen abgewinkelte Halterungen zur gegenüber der Hauptebene des Dockingrahmens zurückversetzten Anordnung der Verriegelungselemente aufweist. Hierdurch kann auf einfache Weise der richtige Abstand zwischen den testkopfseitigen Verriegelungselementen und den zugeordneten handler- bzw. proberseitigen Verriegelungselementen festgelegt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine Einzeldarstellung eines Handlers oder Probers, eines Testkopfs sowie eines in Einzeldarstellung und separat dargestellten erfindungsgemäßen Dockingrahmens,
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2: eine getrennte, perspektivische Einzeldarstellung des Testkopfs von der Handler- bzw. Proberseite her und eines an einem Verstärkungsrahmen befestigten DUT-Boards, auf dem der Dockingrahmen angeordnet ist,
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3: die Teile von 2 in montiertem Zustand,
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4: eine Explosionsdarstellung des an einem Verstärkungsrahmen befestigten DUT-Boards und des Dockingrahmens, und
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5: eine Explosionsdarstellung des am Testkopf befestigten DUT-Boards und des Dockingrahmens.
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In 1 ist schematisch ein Handhabungsgerät für elektronische Bauelemente in der Form eines Handlers 1 dargestellt, der an einem Testkopf 2 angedockt werden kann, um nicht dargestellte elektronische Bauelemente, die über den Handler 1 dem Testkopf 2 zugeführt werden, auf ihre einwandfreie Funktion hin zu überprüfen. Hierzu ist, wie auch aus den 2 bis 5 erkennbar, am Testkopf 2 ein DUT-Board 3 befestigt. Am DUT-Board 3 sind in bekannter Weise Federkontakte vorgesehen, auf welche die Pins bzw. Anschlusskontakte der zu testenden elektronischen Bauelemente aufgesetzt werden, um eine elektrische Kontaktierung zwischen Testkopf 2 und elektronischem Bauelement zu erreichen. Zur Erhöhung seiner Stabilität trägt das DUT-Board 3 auf seiner Rückseite einen umlaufenden Verstärkungsrahmen 4, mit dem das DUT-Board 3 in seinem Randbereich verschraubt ist, wie aus 5 erkennbar. Der Verstärkungsrahmen 4 sitzt auf der vorderen Fläche des Testkopfs 2 auf und ist mit diesem verschraubt.
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Das Kontaktieren der zu testenden elektronischen Bauelemente erfolgt üblicher Weise dadurch, dass die von einer in 1 lediglich schematisch dargestellten Halteeinrichtung 5 des Handlers 1 gehaltenen Bauelemente im angedockten Zustand des Testkopfs 2 zum DUT-Board 3 bewegt werden, bis die Anschlusskontakte des Bauelementes an den Kontaktfedern des DUT-Boards 3 anliegen. Es ist daher erforderlich, dass sich der Handler 1 und damit die von der Halteeinrichtung 5 gehaltenen Bauelemente in angedocktem Zustand in einer genau zentrierten Position relativ zum DUT-Board 3 befinden und an diesem gehalten werden.
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Das Zentrieren und Verriegeln des Handlers 1 am Testkopf 2 erfolgt über eine Zentrier- und Verriegelungseinrichtung, die testkopfseitig einen Dockingrahmen 6 mit aus Zentrierzapfen 7 bestehenden ersten Verriegelungselementen und handlerseitig aus entsprechenden, aus Zapfenaufnahmeeinheiten 8 bestehenden zweiten Verriegelungselementen besteht. Beim Andockvorgang werden der Testkopf 2 und der Handler 1 soweit zusammengeschoben, dass die Zentrierzapfen 7 in Eintrittsöffnungen 9 der Zapfenaufnahmeeinheiten 8 eintreten und in den Eintrittsöffnungen 9 in genau vorbestimmter Eintrittstiefe mechanisch oder pneumatisch verriegelt werden. Die Art und Weise, wie die Zentrierzapfen 7 in den Zapfenaufnahmeeinheiten 8 verriegelt werden, ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und wird daher nicht näher erläutert.
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Wie insbesondere aus den 4 und 5 ersichtlich, ist der Dockingrahmen 6 an die Kontur des DUT-Boards 3 angepasst und weist im Wesentlichen eine rechtwinklige, viereckige Form auf. Der Dockingrahmen 6 wird, wie aus 4 ersichtlich, durch vier schmale, ebene Rahmenelemente 10 gebildet, welche auf die vordere, d. h. die dem Handler 1 zugewandte Außenfläche des DUT-Boards 3 aufgesetzt werden.
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Die Rahmenelemente 10 überdecken dabei denjenigen Randbereich des DUT-Boards 3, der zur Schraubbefestigung am Verstärkungsrahmen 4 dient und entsprechende Zentrierbohrungen 11 aufweist. Hierbei stehen die Randelemente 10 nach außen hin etwas über den Randbereich des DUT-Boards 3 vor, während sie nach innen nur geringfügig über den verschraubten Randbereich des DUT-Boards 3 vorstehen. In den Rahmenelementen 10 sind weiterhin über den gesamten Umfang verteilt Zentrierbohrungen 12 vorgesehen, die mit einigen der Zentrierbohrungen 11 des DUT-Boards 3 fluchten. Durch die fluchtenden Zentrierbohrungen 11, 12 können Schrauben 13 hindurchgeführt und mit dem Verstärkungsrahmen 4 verschraubt werden. Hierdurch wird der Dockingrahmen 6 relativ zum DUT-Board 3 zentriert. Es ist auch ohne weiteres möglich einige der Zentrierbohrungen 11 des DUT-Boards 3 als Gewindebohrungen auszuführen und den Dockingrahmen 6 lediglich am DUT-Board 3 und nicht am Verstärkungsrahmen 4 zu verschrauben. Wesentlich ist jedoch, dass der Dockingrahmen 6 auf die Außenseite des DUT-Boards 3 aufgesetzt und dort befestigt wird, so dass die Relativlage des Dockingrahmens 6 relativ zum DUT-Board 3 sowohl in der DUT-Board-Ebene als auch senkrecht zur DUT-Board-Ebene genau festgelegt ist.
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Der Dockingrahmen 6 weist weiterhin an seinen vier Eckenbereichen seitlich nach außen vorstehende Laschen 14 auf, die zur Befestigung von L-förmig abgewinkelten Halterungen 15 für die Zentrierzapfen 7 dienen. Die Halterungen 15 erstrecken sich seitlich außerhalb des DUT-Boards 3 und des Verstärkungsrahmens 4 zurück in Richtung des Testkopfs, so dass die Zentrierzapfen 7, die auf dem seitlich nach außen vorstehenden Schenkel der Halterungen 15 befestigt sind, gegenüber dem DUT-Board 3 zurückversetzt sind. Hierdurch wird wieder der richtige Abstand der Zentrierzapfen 7 zum Testkopf 2 erreicht.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Schenkel der L-förmigen Halterungen 15, wie insbesondere aus 4 ersichtlich, zweiteilig ausgebildet. Hierdurch können diejenigen Schenkel, die sich senkrecht zur DUT-Board-Ebene zurückerstrecken, auf einfache Weise ausgetauscht und von ihrer Länge her an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Weiterhin ist es auf diese Weise auch auf einfache Weise möglich, die Lage der die Zentrierzapfen 7 tragenden Schenkel relativ zum anderen Schenkel zu verändern, um die Zentrierzapfen 7 genau zu positionieren.
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Alternativ zu dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist es auch ohne weiteres möglich, die Zentrierzapfen 7 auf der Seite der Handhabungsvorrichtung, d. h. des Handlers 1, und die Zapfenaufnahmeeinheiten 8 testkopfseitig, d. h. am Dockingrahmen 6 anzuordnen.
