DE3801222A1 - Kontaktiereinrichtung fuer pruefzwecke, insbesondere zur pruefung von halbleiterbausteinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktiereinrichtung für Prüfzwec­ ke gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Kontaktiereinrichtungen für Prüfzwecke können bekanntlich auf verschiedene Art und Weise ausgeführt sein. So gibt es gemäß der DE-OS 31 03 077 Kontaktbausteine, die das Prinzip eines ge­ federten Kontaktkolbens anwenden. Der Kontaktkolben ist dabei in einer Hülse in axialer Richtung beweglich geführt, wobei sein oberes Ende an der Feder anliegt.

Faßt man mehrere Federkontakte zusammen, so lassen sich auch mehrere Kontaktstellen gleichzeitig prüfen. Ein Ausführungs­ beispiel dazu zeigt die DE-OS 33 12 436. Zweiteilige, pa­ rallel in Platten geführte und in axialer Richtung federnd ab­ gestützte Kontaktstifte bilden die Kontaktiereinrichtung. Der eine Kontaktteil jedes einzelnen Kontaktstifts ist biegeela­ stisch ausgeführt oder an einer Platte, in der die Bohrungen die gleiche Anordnung aufweisen wie die zu prüfenden Kontakt­ stellen, gelenkig gelagert, so daß er nach allen Richtungen schwenkbar ist.

Auf die Prüfung einer Vielzahl von Kontaktstellen, insbesondere von Halbleiterbausteinen, weist die DE-OS 23 02 184 hin. Sie beschreibt eine Prüfkarte, die für die Prüfung der einzelnen Chips auf einem viele Chips aufweisenden Wafer vorgesehen ist. Auf dieser Prüfkarte sind winklig gebogene Nadeln zum gleich­ zeitigen Kontaktieren vieler Kontaktstellen auf einem bestimm­ ten Chip angebracht. Dabei wird die Prüfkarte auf den Wafer ab­ gesenkt, bis ein sicherer Kontakt durch die Nadeln hergestellt ist.

Eine weitere Kontaktiereinrichtung ist durch die DE-PS 23 64 786 bekannt. Mehrere, parallel angeordnete, in einer oberen und un­ teren Ausrichteplatte fest eingespannte und elastisch biegbar ausgeführte Kontaktnadeln werden gleichzeitig durch Ausüben einer geregelten Druckkraft auf die Anschlußwarzen des zu prü­ fenden Halbleiterbausteins gedrückt, wodurch lösbare Druckkon­ taktverbindungen entstehen. Die Kontaktdrähte der Nadeln sind dabei in den Bohrungen der unteren Ausrichteplatte gleitbar an­ gebracht und ihre durch die Druckkraft entstandene Ausbiegung erfolgt in einer Richtung.

Eine Ausgestaltung dieser Erfindung bezieht sich auf die Prü­ fung im Hochfrequenzbereich, an die die Kontaktiereinrichtung zweckmäßig anzupassen ist. Die Kontaktnadeln werden deshalb durch Koaxialleiter ersetzt. Jeder dieser Koaxialleiter enthält einen von einem Dielektrikum umgebenen Mittelleiter, der als Mantel eine metallische Abschirmung aufweist.

Jedoch enden Dielektrikum und Abschirmmantel vor der Oberseite der unteren Ausrichteplatte. Sie sind mit dieser auch nicht verbunden, so daß sich eine ungeschirmte Übertragungsstrecke ausbildet. Dadurch können die Signale auf benachbarte Kontakt­ nadeln überkoppeln und es kann zu Signalverfälschungen kommen.

Ausgehend von Kontaktiereinrichtungen bekannter Art ist es Auf­ gabe der Erfindung, eine Kontaktiereinrichtung zu schaffen, die eine möglichst störungsfreie Signalübertragung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ausgangspunkt ist demnach eine Kontaktsonde aus einem metalli­ schen Trägerkörper, der an einem Ende einen Steckeranschluß für eine anzuschließende Koaxialleitung aufweist. Der Trägerkörper nimmt eine Führungshülse auf, die ihm gegenüber isoliert ange­ bracht und einseitig durch ein Führungsrohr verlängert ist. Das Führungsrohr mit der Kontaktnadel, die bis in die Führungshülse reicht und in dieser beweglich unter Vorspannung gehalten wird, ist von einem isolierenden Mantel umgeben, auf den eine Schicht aus leitendem Material aufgebracht ist, wobei diese leitende Schicht mit dem Trägerkörper verbunden ist. Für die gesamte Länge des Führungsrohrs läßt sich dadurch eine Koaxialleitung so nachbilden, daß ihr Wellenwiderstand dem der angeschlossenen Koaxialleitung annähernd angepaßt ist, um für die Signalüber­ tragung vom Steckeranschluß bis unmittelbar zu der zu prüfenden Kontaktstelle keine Stoßstellen zu erhalten. Die Dimensionie­ rung der nachgebildeten Koaxialleitung hängt von der Wahl des isolierenden Materials als Dielektrikum und von den Abmessungen ab.

Weist die Kontaktiereinrichtung mehrere, zu einem Bündel zusam­ mengefaßte Kontaktsonden auf, wobei die Enden der Führungsrohre der einzelnen Kontaktsonden in einer Lochplatte angeordnet sind, so wird die Lochplatte gemäß einer Weiterbildung der Er­ findung aus leitendem Material gebildet und die leitenden Schichten der Führungsrohre stehen jeweils mit der Lochplatte in Verbindung.

Für diese Kontaktiereinrichtung ist gemäß einer weiteren Ausge­ staltung der Erfindung eine Halteplatte vorgesehen, in deren Durchführungen die Führungsrohre der Kontaktsonden gehalten werden, so daß die Halteplatte zusammen mit der Lochplatte eine Halteeinrichtung darstellt, die sich als geschlossenes Gehäuse ausbilden läßt. Eine das Innere des Gehäuses füllende, elek­ trisch leitende Vergußmasse ersetzt dabei die leitenden Schich­ ten der Führungsrohre der einzelnen Kontaktsonden.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung der Führungsrohre und der darin geführten Kontakt­ nadeln aus biegbarem Material wegen der Vergrößerung des für die angeschlossenen Koaxialleitungen ausgebildeten Rasters der Halteplatte gegenüber dem Kontaktstellenraster der Lochplatte.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Im einzelnen zeigen

Fig. 1 eine Kontaktiereinrichtung mit einer erfindungsgemäß aus­ gebildeten Kontaktsonde im Längsquerschnitt und

Fig. 2 eine Kontaktiereinrichtung mit mehreren, in einem abge­ schlossenen Gehäuse angeordneten Kontaktsonden zum gleichzeiti­ gen Prüfen mehrerer Kontaktstellen.

Fig. 1 zeigt eine Kontaktiereinrichtung mit einer Kontaktsonde 1, an die über einen Steckeranschluß 8 eine Koaxialleitung 9 angeschlossen ist. Die Sonde weist einen metallischen Träger­ körper 2, eine Führungshülse 3 und dazwischen einen Isolierkör­ per 14 auf. Die Führungshülse 3 ist durch ein Führungsrohr 5 verlängert, das eine Kontaktnadel 4 aufnimmt. Diese Nadel kann durch Federkraft in axialer Richtung bewegt werden.

Das Führungsrohr 5 ist von einem isolierenden Mantel 6 und einer Schicht 7 aus leitendem Material umgeben, die mit Hilfe einer Quetschhülse 15 angebracht wird und mit dem metallischen Trägerkörper 2 in Verbindung steht. Somit wird durch Führungs­ rohr 5, Isolierungsmantel 6 und Leitungsschicht 7 eine Koaxial­ leitung nachgebildet, die der angeschlossenen Koaxialleitung 9 durch die Wahl des isolierenden Materials und den Abmessungen so anzupassen ist, daß das Signal von der Koaxialleitung 9 bis zur Kontaktstelle annähernd ohne Stoßstellen übertragen wird.

Wählt man beispielsweise für den Isolierungsmantel 6 Teflon mit einer Dielektrizitätszahl ε _r=2,1 und einem Durchmesser von D=0,5 mm, für die Kontaktnadel 4 einen Draht aus Tungsten mit einem Durchmesser von 0,08 mm in einem Führungsrohr 5 aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser d=0,15 mm, so ergibt sich nach der bekannten Formel für den Wellenwiderstand einer Koaxialleitung

ein Wellenwiderstand von 50 Ohm für die nachgebildete Koaxial­ leitung. Die Schicht 7 aus leitendem Material besteht bei­ spielsweise aus versilbertem Kupferdraht und umgibt das Füh­ rungsrohr 5 in seiner gesamten Länge.

Ist die Kontaktiereinrichtung so ausgebildet, daß mehrere Kon­ taktsonden 1 zum gleichzeitigen Prüfen mehrerer Kontaktstellen zu einem Bündel zusammengefaßt sind, so reichen die leitenden Schichten 7 der einzelnen Führungsrohre 5 jeweils bis zu einer aus leitendem Material bestehenden Lochplatte 10, mit der die leitenden Schichten 7 jeweils verbunden sind.

In Fig. 2 ist eine Anordnung dargestellt, bei der die Führungs­ rohre 5 mit ihren Isolierungen 6 in der Lochplatte 10 geführt sind, wobei die Löcher gemäß dem Raster für die Kontaktstellen angeordnet sind. Außer der Lochplatte 10 weist die Kontaktier­ einrichtung eine Halteplatte 11 auf, in deren Durchführungen die Führungsrohre 5 der einzelnen Kontaktsonden 1 in der Nähe der Trägerkörper 2 gehalten werden. Die Halteeinrichtung ist als geschlossenes Gehäuse 13 ausgebildet, deren Inneres eine die leitenden Schichten 7 der einzelnen Führungsrohre 5 erset­ zende Vergußmasse 12 füllt. Für die Führungsrohre 5 mit ihren Isolierungen 6 und für die Kontaktnadeln 4 werden zweckmäßiger­ weise biegsame Materialien verwendet, da das Raster der Halte­ platte für die anzuschließenden Koaxialleitungen gegenüber dem Kontaktstellenraster für den Prüfling vergrößert ist.

Claims (5)

1. Kontaktiereinrichtung für Prüfzwecke, insbesondere zur Prü­ fung von Halbleiterbausteinen, bestehend aus wenigstens einer Kontaktsonde, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktsonde (1) einen einseitig mit einem Steckeran­ schluß (8) für eine Koaxialleitung (9) versehenen metallischen Trägerkörper (2) aufweist, in dem eine Führungshülse (3) gegen­ über dem Trägerkörper (2) isoliert angebracht ist, die einsei­ tig durch ein Führungsrohr (5) für eine Kontaktnadel (4) ver­ längert ist, wobei die Kontaktnadel (4) in die Führungshülse (3) hineinreicht und in dieser beweglich unter Vorspannung ge­ halten ist, daß das Führungsrohr (5) von einem Mantel (6) aus isolierendem Material umgeben und auf diesem Mantel eine Schicht (7) aus leitendem Material aufgebracht ist, die mit dem Trägerkörper (2) in Verbindung steht, so daß auch für die ge­ samte Länge des Führungsrohres (5) eine Koaxialleitung nachge­ bildet wird, und daß diese Koaxialleitung bezüglich der Wahl des isolierenden Materials als Dielektrikum und bezüglich der Wahl der Abmessungen so ausgebildet ist, daß der Wellenwider­ stand dieser Koaxialleitung dem der Koaxialleitung (9) am Stec­ keranschluß (8) annähernd entspricht und eine annähernd stoß­ stellenfreie Signalübertragung von der zu prüfenden Kontakt­ stelle bis zum Steckeranschluß (8) gewährleistet ist.

2. Kontaktiereinrichtung nach Anspruch 1, bestehend aus mehre­ ren, zu einem Bündel zusammengefaßten Kontaktsonden zum gleich­ zeitigen Prüfen mehrerer, in einem Raster angeordneter Kontakt­ stellen, wobei die freien Enden der Führungsrohre in einer Lochplatte mit einer dem Kontaktstellenraster entsprechenden Löcheranordnung gehalten sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lochplatte (10) aus leitendem Mate­ rial besteht und die leitenden Schichten (7) der Führungsrohre (5) der einzelnen Kontaktsonden (1) mit der Lochplatte (10) in Verbindung stehen.

3. Kontaktiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Führungsrohre (5) der einzelnen Kontaktsonden (1) in der Nähe der Trägerkörper (2) in Durchführungen einer Halteplatte (11) gehalten werden, die mit der leitenden Lochplatte (10) eine Halteeinrichtung bildet.

4. Kontaktiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung als ge­ schlossenes Gehäuse (13) ausgebildet ist und daß innerhalb die­ ses Gehäuses die Schichten (7) aus leitendem Material auf den Führungsrohren (5, 6) der einzelnen Kontaktsonden (1) durch eine das Innere des Gehäuses (13) füllende, elektrisch leitende Ver­ gußmasse (12) ersetzt sind.

5. Kontaktiereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegenüber dem Raster der Lochplatte (10) vergrößertem Raster der Halteplatte (11) die Führungsrohre (5, 6) und Kontaktnadeln (4) der einzelnen Kontaktsonden (1) ausreichend biegbar ausgebildet sind.