DE2744299C2 - Verfahren zum elektrischen Prüfen eines Leiterbahnmusters auf einem Substrat - Google Patents

Description

a) die Sonden (26: Fig. 4) ungefähr in den Bereich der Kontakte (24) gebracht werden,

b) zumindest eine zusätzliche, eine zentrale Sonde (10/4; Fig. 2) aufweisende Sondengruppe (22; Fig. 4) zur Kontaktgabe mit einem (22A) der weiteren, als Reserve für eventuelle Schaltungsänderungen vorgesehenen Kontakte verwendet wird, bei J^r der Abstand jeder Sonde von der benachbariän kleiner als die Breite, aber größer als die halbe Breite des für Schaltungsänderungen vorgesehenen Kontaktes ist,

c) die zentrale Sonde der zusätzlichen Sondengruppe mit dem einen Pol einer Stromquelle (13; Fig. 3) und die übrigen Sonden (10ß-10E) der zusätzlichen Sondengruppe über ein Meßgerät (14) und eine Schalteinrichtung (15) nacheinander mit dem anderen Pol verbunden werden,

d) festgestellt wird, ob zwischen den Sonden der zusätzlicher Sondengrupe und dem Kontakt für Schaltungsänderungen ein offener oder geschlossener Stromkreis besteht, und im letzteren Fall

e) entweder das Substrat odf r die Sonden so lange bewegt werden, bis eine nacluolgende Messung einen offenen Stromkreis und damit eine Position der zentralen Sonde über der Mitte des für Schaltungsänderungen vorgesehenen Kontakts anzeigt.

2. Verfahren nach Anspruch. 1 dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bewegung die Sonden vom Substrat abgehoben sind.

anderen Stellen zur Aufnahme von Halbleiterplättchen sowohl auf elektrischen Durchgang als auch, wo das zweckmäßig ist, auf Unterbrechungen geprüft werden müssen. Dies hat aufgrund von Problemen hinsichtlich der Abmessungen (Schrumpfen und/oder Ausdehnung des Substrates) beim automatischen Prüfen der gewünschten passiven Schaltungskonfiguration zu einem Problem bezüglich der Sicherstellung eines guten Kontaktes der Prüfsonden mit ausgewählten der in

ίο einem Muster auf dem Substrat angeordneten Kontakte geführt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das keine ausgedehnten, zeitraubenden optischen Messungen und Datenmanipulationen und keinen Speicherplatz erfordert.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß

a) die Sonden ungefähr in den Bereich df*r Kontakte gebracht werden,

b) zumindest eine zusätzliche, eine zentrale Sonde aufweisende Sondengruppe zur Kontaktgabe mit einem der weiteren, als Reserve für eventuelle Schaltungsänderungen vorgesehenen Kontakte verwendet wird, bei der vjer Abstand jeder Sonde von der benachbarten kleiner als die Breite, aber größer :ils die halbe Breite des für Schaltungsänderungen vorgesehenen Kontaktes ist,

c) die zentrale Sonde der zusätzlichen Sondengruppe mit dem einen Pol einer Stromquelle und die übrigen Sonden der zusätzlichen Sondengruppe über ein Meßgerät und eine Schalteinrichtung nacheinander mit dem anderen Pol verbunden werden,

d) festgestellt wird, ob zwischen den Sonden der zusätzlichen Sondengruppe und dem Kontakt für Schaltungsänderungen ein offener oder geschlossener Stromkreis besteht, und im i tzteren Fall
e) entweder das Substrat oder die Sonden so lange bewegt werden, bis eine nachfolgende Messung einen offenen Stromkreis und damit eine Position der zentralen Sonde über der Mitte des für Schaltungsänderungen vorgesehenen Kontakts anzeigt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In den letzten Jahren hat die Tendenz, verschiedene aktive und passive Schaltungen auf einem Halbleiterplättchen in großem Maßstab zu integrieren, zugenommen. Gleichzeitig hat die Fähigkeit zugenommen, die Schaltungen einer Maschine auf Substraten zusammenzufassen, die direkt in ein Gehäuse gesteckt werden. In diesen Fällen kann das Substrat verhältnismäßig groß sein und kann mehrere Stellen zur Aufnahme und zur Befestigung von Halbleiterplättchen einschließen. Diese Stellen können, abhängig vom Maschinenentwurf, entweder über eine externe Verdrahtung miteinander oder im Falle mehrschichtiger keramischer Substrate dort, wo das zweckmäßig ist, durch eine oder mehrere Schichten des mehrschichtigen kerunischen Substrats untereinander verbunden sein. Unabhängig von der Zusammensetzung des Substrates, d. h. unabhängig davon, ob es aus Keramik, einem Epoxidharz oder irgendeinem anderen Material besteht, schließt jede dieser Stellen zur Befestigung eines Halbleiterplättchens eine Reihe von Kontakten auf dem Substrat ein, die hinsichtlich ihrer elektrischen Beziehungen zu An sich ist es bekannt, für Prüfzwecke mehrere dichtstehende Sonden auf ein und denselben Kontakt eines Leiterbahnmusters aufzusetzen, vgl. DE-OS 23 60 81)1. Im folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert, von denen zeigt
Fig. 1 eine fragmentarische perspektivische Ansicht, die den Grundgedanken eines Aspektes der Erfindung erläutert;

Fig. 2A-2C schematisch die Lage der Prüfsonden bei idealer Ausrichtung hinsichtlich eines Kontaktes und wie eine solche ideale Zentrierung erreicht wird;

Fig. 3 ein einfaches Schaltbild, das eine als Beispiel dienende Schaltung illustriert, um die richtige Ausrichtung der Sonden bezüglich des Kontaktes zu erhalten, wie das in Fig. 2A dargestellt ist;

Fig. 4 eine fragmentarische perspektivische Ansicht der Position einer typischen Sondenanordnung zu den zu kontaktierenden Kontakten auf einem Substrat;

Fig. 5A die richtige Position der Sonden bezüglich bestimmter Kontakte auf dem Substrat, während f>5 Fig. 5B eine falsche Position illustriert, die anzeigt, daß die Sonden für ein fehlerfreies Ausrichten mit den Kontakten in der Richtung des Pfeiles belegt werden müssen;

Fig. 6 ein Schaltbild einer einfachen elektrischen Schaltung, die dazu benutzt werden kann, die Position der Sonden hinsichtlich der Kontakte auf dem Substrat anzuzeigen, um das richtige Bewegen der Sonden für eine fehlerfreie Ausrichtung zu erleichtern;

Fig. 7 eine vergrößerte fragmentarische perspektivische Ansicht typischer Sonden in richtiger Lage auf einem Substrat mit vielfachen Kontakten;

Fig. 8A und 8B die fehlerfreie und die fehlerhafte Anordnung von Sonden hinsichtlich der Kontakte und

Fig. 9 ein einfaches Schaltbild einer elektrischen .'Schaltung, die das genaue Ausrichten der Sonden hinsichtlich des Substrates erlaubt.

In den Fig. 1 bis 3 ist der Grunigedanke der Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie das am besten aus Fig. 1 zu ersahen ist, befindet sich eine Reihe von Sonden 10, die ia einer Gruppe angeordnet sind, auf einem Substrat 11, auf dem sich eine Reihe von Kontakten befindet, die in einem Muster angeordnet sind. Das Substrat kann mehrere (nicht dargestellte) Schichten aus Isoliermaterial, v.ie Keramik, einschließen und auch leitende Muster, Durchverbindungen, Masseebenen und dgl., wobei zumindest einige Anschlußpunkte sich auf der gegenüberliegenden Seite des Substrates befinden. Um das Prinzip der Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen, ist ein einzelner Kontakt (im veranschaulichten Fall ein Kontaktfleck) dargestellt mit einer Reihe von darüber befindlicher Sonden, die wie in Fig. 2A dargestellt, sich in ihrer gewünschten Position befinden. Die Sonden sind mit IQA-WE bezeichnet, wobei jede der Sonden der in Fig. 2A dargestellten Gruppe zumindest von der ihr benachbarten Sonde einen Abstand aufweist, der kleiner als die Breite des zu kontaktierenden Kontaktes 12, Eiber größer als dessen halbe Breite ist. Daher weisen de Kontakte 10ß-10£ vom Kontakt WA einen Abstand auf, der kleiner als eine Kontaktbreite, aber größer als die halbe Kontaktbreite ist.

Das Zentrieren der in Fig. 2A dargestellten Sondengruppe wird aus einem Studium des Schaltbildes nach Fig. 3 ersichtlich. Wie der Fig. '.\ zu entnehmen ist, ist die zentrale Sonde WA mit einer Energiequelle, in dem dargestellten Beispiel einer Batterie 13, verbunden, die in Reihe liegt mit einem Amperemeter 14. Wenn man die in Fig. 2B dargestellte Lage des Kontaktes relativ zum Substrat annimmt, würde beim Drehen des Schalters eine Unterbrechung bei 10£', IOC und IOD angezeigt, aber ein Kurzschluß bei l(l£ (der Stromkreis ist geschlossen, wenn der Kontakt 1Ϊ die Sonden 10-4 und 10/-. überbrückt). Dies wüide dem Bediener anzeigen, daß die Lage der Sonden relativ zum Substrat in der Pfeilrichtung bewegt werden muß, bis zwischen der zentralen Sonde WA und irgendeiner der restlichen Sonden 10ß-10£' kein Strom mehr fließt. Eine zweite Situation ist in der Fig. 2C dargestellt. Beim Drehen des Schalters wird ein Kurzschluß zwischen den Sonden 10/1 und 10ß und kein Stromfluß über die Sonden lOC-lOi." angezeigt. Dies deutei darauf hin, daß die Sonden in der Pfeilrichtung bewegt werden sollten oder daß eine relative Bewegung in der Pfeilrichtung auftreten sollte, so daß die Sonden eine Lage einnehmen, wie sie in der Fig. 2A veranschaulicht ist. Es sei bemerkt, daß entweder der Kontakt 12 oder die zentrale Sonde 10/4 mit einer Energiequelle verbunden sein muß, so daß eine Kurzschlußbeiihigung zwischen einer oder mehreren der Sonden erhalten werden kann, insbesondere zwischen der zentralen Sonde WA und irgendeiner der diese umgebenden Sonden der Gruppe.

Ein praxisnäheres Ausführungsbeispie! der Erfindung ist in den Fig. 4 bis 6 veranschaulicht, in denen eine Reihe von Sondengruppen 20, 21, 22 und 23 so eingestellt wurde, daß sie als Reserve für eventuelle Schütungsänderungen vorgesehene Kontaktflächen 20A-23A kontaktiert, die in einer Reihe von Kontakten zusammenlaufen, die sich auf einem Substrat 25 befinden, das dem zuvor beschriebenen ähnlich ist. Der

to Zweck der Sondengruppen 20-23 ist es, die Sonden 26 genau mit den Kontakten 24 auf dem Substrat 25 auszurichten. Die Sondengruppen 20-23 als auch die Sonden 26 gehen aus von einem Block 27 für Sondenanschiüsse, die mit einer geeigneten Meßgeräteausrüstung verbunden sind, während das Substrat 25 oder die Sonden selbst mit einem in ΑΎ-Richtung bewegbaren Tisch verbunden sein können, um eine Relativbewegung zwischen den Sonden und dem Substrat zu bewirken. Zusätzlich sollten die Sonden abgehoben werden können, so daß bei einer Bewegung in ^/-Richtung eines der Blöcke 27 für die Sondenanschlüss». oder bei der Bewegung des Substrates 25 kein Scheuern auftritt.

Wenn die Sonden der Gruppen 20-23 in <1er in Fig. 5A veranschaulichten Position sind, sind die Sonden 26 mit den Kontakten 24 ausgerichtet. Wie das am besten in den Fig. 5A und 5B dargestellt ist, sind die Sonden jeder der Gruppen 20-23 für die Zwecke der nachfolgenden Beschreibung in gee'gneter Weise mit Großbuchstaben bezeichnet worden. Durch Speisen entweder der Kontakte 20/4-23/4 oder der zentralen Sonden WB-HB wird das Ausrichten der Sonden 26 sichergestellt, so wie das bisher in Verbindung mit den Fig. 1-3 beschrieben wurde. Ein einfaches Schaltbild zur Erzielung der Ausrichtung ist in Fig. 6 dargestellt.

in der ein gekoppelter Schalter SlA, SlB gezeigt ist. dessen Mittelkontakt mit einer Batterie 28 und einem Amperemeter 29 in Reihe geschaltet ist, wobei die Kontakte des Schalters SlA in den dargestellten Beispiel gespeist werden (d. h. uer zentrale Leiter 20£-23ß), während die Kontakte von 515 mit den Randsonden der Gruppen 20-23 verbunden sind. Eine Prüfung der Fig. 6 in Verbindung mit der Fig. 5B veranschaulicht daher, daß kein Kurzschluß --orhanden ist zwischen den Sonden 2OC und 2OD, r*ie Sond-n 21ß und 21C sowie 225 und 22D und 23ß und 23D kurzgeschlossen sind, was dem Bediener nur durch Drehen des Schalters anzeigt, daß die Sonden relativ zu den Substratgruppen in der Richtung des in Fig. 5B dargestellten Pfeiles bewegt werden müssen. In dieser Weise können die Sonden nicht nur mit den als Reserve für eventuelle Schaltungsänderungen vorgesehenen Ko.v takten 20/4-23/4 ausgerichtet werden, sondern auch die Sonden 26 werden mit den Kontakten 24 für geeignete Prüfoperationen ausgerichtet.

Fig. 7 veranschaulicht ein realistischeres Fragment eines mehrschichtigen keramischen Substrates 35. das eine Reihe von Plätzen 36 fur Halbleiterplättchen aufweist, wobei jeder Platz eine Reihe von Kontakten 37 umfaßt, die mit gleichen Stellen auf einem Halbleiterplättchen übereinstimmen. Das Substrat 35 kann Kontaktflächen oder Eingangs-/Ausgangsstifte oder dgl. auf seiner anderen Seite einschließen, wie sie bei 38 in Fig. 7 gezeigt sind und schließt, wie das üblich ist, Verdrahtungsebeneh r.wischsn den keramischen Schich-

f-5 ten ein. Wie das am besten in Fig. 7 dargestellt ist, sind bestimmte Muster von Kontakten mit Sondengruppen 40 ausgerichtet. Die richtige Orientierung und Lage der Sonden, relativ zu den Kontakten, ist in Fig. 8A veran-

schaulicht. Um die Identifizierung zu erleichtern, sind die Reihen sowohl der Kontakte als auch der Sonden mit 1-6 bezeichnet, während die Spalten A, B. D, E, F und G bezeichnet sind. Um zwischen den Nummern für die Sonden und die Kontakte zu unterscheiden, wird s der Buchstabe »C« der Spalten- und der Zeilenbezeichnung der Kontakte vorausgestellt, und der Buchstabe »P« wird den Bezeichnungen der Sonden vorangestellt. Daher sollte beispielsweise die Sonde PDl mit dem Kontakt CDI ausgelichtet sein.

Es wird ein ausgewähltes Muster von Sonden oder ein gleiches Muster von ausgewählten Kontakten gespeist, so daß, wenn die ausgewählten Muster übereinstimmen, die Sondi:n 40 in Kontakt mit vorgegebenen Kontakten 37 auf dem Substrat sind. Dies wird erreicht durch is Vorsehen eines Stromweges über alle die anderen Sonden oder Kontakte, die nicht gespeist werden, worauf die Sonden willkürlich in Kontakt gebracht werden mit Kontakten des Substrates und anschließendes Bewegen entweder des Substrates oder der Sonden, bis die ausgewählten Muster übereinstimmen, was durch einen vervollständigten Stromkreis zwischen den ausgewählten Mustern angezeigt wird. In dem dargestellten Beispiel ist es einfacher, ein Muster ausgewählter Kontakte zu speisen. Nach Fig. 8A sind es die Kontakte CDi, CEi, CDA und CEA. Die Kontakte des Musters können gespeist werden über einen Eingangs-/Ausgangsanschluß 38, während ein Stromweg durch die anderen Sonden oder Kontakte gebildet wird, die nicht gespeist werdtn, im vorliegenden Fall durch alle der anderen Sonden. Wie das aus Fig. 9 ersichtlich ist, ist die Schaltung zur einfachen Identifizierung der Speisung der Kontakte und zur Bestimmung, wo sich die Sonden relativ zu dem ausgewählten Muster befinden, ähnlich den Schaltungen, deren Schaltbilder in den Fig. 3 und 6 dargesteüt sind, mii der Ausnahme, daS bier dci Eifigangs-/Ausgangskontakt 38 in Reihe mit einer Batterie 39, einem Amperemeter 40 und einem Schalter 41 liegt (da 36 Sonden und Kontakte in dem veranschaulichten Beispiel vorhanden sind). Wenn in dieser Weise die Sonden PD3, PEZ, PDA und PEA in Kontakt mit den Kontakten CDi, CEb, CDA und CEA sind, sind die übrigen Sonden in Kontakt mit den restlichen Kontakten.

Wenn als Beispiel sich die Sonden ungefähr über den Kontakten befinden, wie das in Fig. 8B dargestellt ist, ist die einzige Schalterstellung, in der ein geschlossener Stromkreis vorhanden ist, die Schalterstellung PDi. Dies zeigt dem Bediener an, daß er ein Muster suchen muß. und eine einfache Schrittbewegung, sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung wird unternommen, bis die Kontakte der ausgewählten Muster mit dem ausgewählten Muster von Sonden ausgerichtet sind.

Es sei bemerkt, daß das vorgeschlagene System und Verfahren verfeinert werden kann. Es ist offensichtlich, daß die ausgewählten Muster von Sonden und Kontakten, während sie aufeinander ausgerichtet sind, im Hinblick aufeinander nicht zentriert sein können, obwohl elektrischer Durchgang und Obereinstimmung angezeigt wird. In diesem Zusammenhang können, wenn die Ausrichtung einmal erreicht worden ist, die Sonden oder das Substrat in sehr kleinen zusätzlichen Schritten, die gezahlt werden, bewegt werden, bis kein elektrischer Durchgang mehr vorhanden ist. Dann können das Substrat oder die Sonden in der entgegengesetzten Richtung bewegt werden, bis erneut kein elektrischer Durchgang mehr vorhanden ist. Danach wird das Zählergebnis geteilt und die Sonde oder das Substrat in die zentrale Position zurückbewegt.

Die vorliegende Erfindung schafft ein einfaches und doch wirksames Verfahren für einen Bediener, eine genaue Position von Sonden relativ zu vielen auf einem Substrat angeordneten Kontakten zu erzielen. Es sei bemerkt, daß die Schalteranordnungen nur beispielsweise gezeigt wurden und die Schaltkreise einer Rechenanlage dazu benutzt werden können, um sehr schnell auf elektrischen Durchgang zu prüfen und mit einem einfachen Programm die Bewegung entweder des Substrates oder der Sonden zu steuern, bis die ausgewählten Muster übereinstimmen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum elektrischen P'üfen eines Leiterbahnmusters auf einem Substrat, bei dem eine Mehrzahl von Sonden auf Kontakte des Leiterbahnmusters aufgesetzt werden und das Leiterbahnmuster weitere, als Reserve für eventuelle Schaltungsänderungen vorgesehene Kontakte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß