DE10301124A1

DE10301124A1 - Universal-Messadapter-System

Info

Publication number: DE10301124A1
Application number: DE10301124A
Authority: DE
Inventors: Anton Stuffer; Christian Burmer; Isa Ahmad
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2003-01-14
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2004-07-29
Also published as: US7355426B2; EP1583975A1; WO2004068150A1; TWI264539B; CN100492018C; CN1739033A; US20060024990A1; TW200424529A

Abstract

Der Erfindung, die ein universelles Messsystem zum Adaptieren bzw. Kontaktieren von Halbleiterbauelementen in unterschiedlichsten Packages zum elektrischen Betreiben und Messen derselben betrifft, wobei die Pins oder Kontaktpads des Packages in einem speziell angepassten Sockel eingangsseitig elektrisch kontaktiert werden und der Sockel geräteseitig (ausgangsseitig) Kontaktpins aufweist, deren Pinbelegung der Pinbelegung des im Sockel kontaktierten Packages entspricht, liegt die Aufgabe zugrunde, ein universelles Messsystem zum Adaptieren bzw. Kontaktieren von Halbleiterbauelementen in unterschiedlichsten Packages zum elektrischen Betreiben, Messen und Analysieren derselben zu schaffen, mit dem auf der Geräteseite die Pinnummern unabhängig vom Package immer an derselben Stelle abgreifbar sind und das für Ausbaustufen mit beliebiger Anzahl von Pins und Pinkonfigurationen geeignet ist. Dies wird dadurch gelöst, dass zwischen dem Sockel und einem PGA-Sockel mit standardisierter Kontaktbelegung ein Sockeladapter, aus zumindest einer Adapterplatine bestehend, angeordnet ist, welcher die Umverdrahtung jedes einzelnen Anschlusses des Packages in ein spezielles, immer gleich orientiertes Raster abbildet.

Description

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.
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 Halbleiterbauelemente 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.
Aus der Tatsache heraus, dass die fertiggestellten Packages vor deren Auslieferung einem Funktionstest und ggf. einem BurnIn (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.
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.
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.
Eine derartige Vorgehensweise ist allerdings sehr aufwändig, damit kostenintensiv und daher für kleinere Serien gleicher Packages kaum wirtschaftlich betreibbar.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein universelles Messsystem zum Adaptieren bzw. Kontaktieren von Halbleiterbauelementen 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 Pinkonfigurationen geeignet ist.
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 Adapterplatinen bestehend, angeordnet ist, welcher die Umverdrahtung jedes einzelnen Anschlusses des Packages in ein spezielles, immer gleich orientiertes Raster abbildet.
Im Ergebnis der Umverdrahtungen der Adapterplatinen des Sockeladapters ist jeder definierte Anschluss eines Packages, der mittels eines auf das Package abgestimmten Sockels primär elektrisch 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.
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 angeschlossen und dort auf die unterschiedlichste Weise betrieben, vermessen und/oder analysiert werden, ohne weitere aufwendige und kostenintensive Anpassungen vornehmen zu müssen.
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.
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 derselben Stelle des PGA-Sockels angeschlossen.
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.
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.
Soll das Halbleiterbauelement zur Messung oder Analyse beschalten werden oder ist aus anderen Gründen eine direkte Kontaktierung 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 Analyseanordnung 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.
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 Sattelplatinen kann entweder über das Setzen von Jumpern, das Umklemmen von Pins oder über eine darauf aufgebaute Schaltung das Halbleiterbauelement betrieben oder beschalten werden.
Zur Messung des Halbleiterbauelementes unter einem definiertem Temperaturregime ist gemäß einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung 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 Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt in
1 die Seitenansicht des schematischen Aufbaus des Messsystems, als Sprengzeichnung dargestellt; und
2 die Draufsicht eines schematischen Aufbaus des Messsystems gemäß Anspruch 12.
Wie in 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.
Diese ersten Steckkontakte 4 werden in erste Durchkontaktierungen 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 zuverlässige mechanische und elektrische Verbindung der oberen 6 mit der unteren Adapterplatine 7 derart hergestellt, dass zwischen beiden ein Abstand verbleibt.
Mittels einer auf der unteren Adapterplatine 7 befindlichen zweiten Leitbahnstruktur 12 werden die Kontakte der im Randbereich 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.
In 2 ist die Anordnung eines entsprechend 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.
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 BurnIN des Packages 1 bei unterschiedlichen Temperaturen durchführbar sind.

1: Package
2: Pin
3: Sockel
4: erste Steckkontakte
5: erste Durchkontaktierungen
6: obere Adapterplatine
7: untere Adapterplatine
8: Sockeladapter
9: erste Leitbahnstruktur
10: zweite Steckkontakte
11: zweite Durchkontaktierungen
12: zweite Leitbahnstruktur
13: dritte Durchkontaktierungen
14: Raster
15: PGA-Sockel
16: dritte Steckkontakte
17: Arretierungshebel
18: Messboard
19: Kontaktstift
20: Sattelplatine
21: Kupferplatte
22: Kupferblock
23: Ausnehmungen

Claims

Universelles Messsystem zum Adaptieren bzw. Kontaktieren von Halbleiterbauelementen in unterschiedlichsten Packages zum elektrischen Betreiben und Messen derselben, bei dem die Pins oder Kontaktpads des Packages in einem speziell angepassten Sockel eingangseitig elektrisch kontaktiert werden, wobei der Sockel geräteseitig (ausgangsseitig) Kontaktpins aufweist, deren Pinbelegung der Pinbelegung des im Sockel kontaktierten Packages entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sockel (3) und einem PGA-Sockel (15) mit standardisierter Kontaktbelegung ein Sockeladapter (8), aus zumindest einer Adapterplatine bestehend, angeordnet ist, welcher die Umverdrahtung jedes einzelnen Anschlusses des Packages (1) in ein spezielles, immer gleich orientiertes Raster (14) abbildet.
Universelles Messsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass zwei Adapterplatinen (6 ; 7) vorgesehen sind, wobei die erste, obere Adapterplatine (6) zur Aufnahme des Sockels (3) und die zweite, untere Adapterplatine (7) das normierte Raster (14) zur Kontaktierung mit den PGA-Sockel (15) aufweist.
Universelles Messsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umverdrahtung in den zwei Ebenen der Adapterplatinen (6; 7) derart erfolgt, dass der Pin 1 immer auf den Anschluss 1 des Packages (1), der Pin 2 immer auf den Anschluss 2 des Packages (1) usw. geht.
Universelles Messsystem nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass Anschluss 1 eines beliebigen Packages (1) immer an derselben Stelle des PGA-Sockels (15) angeschlossen ist.
Universelles Messsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterplatinen (6, 7) mit zweite Durchkontaktierungen (11) versehen sind, die über zweite Steckkontakte (10) miteinander verbunden sind, wobei jede der Adapterplatinen (6, 7) derart mit einer Umverdrahtung versehen ist, dass die Verteilung der ersten Steckkontakte (4) des Sockels (3) in das normierte Raster (14) des PGA-Sockels (15) transformiert wird.
Universelles Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockeladapter (8) und der Sockel (3) durch Löten fest miteinander verbunden sind.
Universelles Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der PGA-Sockel (15) als Nullkraftsockel ausgebildet ist.
Universelles Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der PGA-Sockel (15) auf einem Messboard (18) angeordnet und elektrisch kontaktiert ist, welches eine Leitbahnstruktur aufweist, die die Kontakte des PGA-Sockels (15) zu Kontaktstiften (19) umverdrahtet.
Universelles Messsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbahnstruktur des Messboards (18) die Kontakte des PGA-Sockels (15) zu Steckplätzen für die Aufnahme weiterer Platinen umverdrahtet.
Universelles Messsystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Messboard (18) eine Kupferplatte (21) (Chuck) aufweist, welche mittels geeigneter Kupferteile mit dem Package (1) thermisch verbunden ist.