DE4236822A1 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektri­ sche Fassungen, die ein mit hoher Geschwindigkeit erfolgendes Testen sowie Einbrennen der nun entste­ henden großen und komplizierten integrierten Schal­ tungs-Chips vor deren Unterbringung in Gehäusen gestatten.

Da integrierte Schaltungs-Chips größer und komple­ xer werden, werden die darin befindlichen Schaltun­ gen immer enger beieinander untergebracht, so daß die nächste Generation von Chips Bondverbindungs- Kontaktflächen mit einer Mittenbeabstandung von ca. 0,075 mm (0,003 Inch) besitzen werden. Daher wird nun die Schaffung einer Testfassung vorgeschlagen, die in der Lage ist, diese nächste Generation blan­ ker bzw. noch gehäuseloser Chips mit voller Ge­ schwindigkeit zu testen sowie einzubrennen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine elektri­ sche Fassung zum Verbinden von Schaltungen eines integrierten Schaltungs-Chips mit Schaltungen auf einem Substrat geschaffen. Die Fassung beinhaltet einen Basisabschnitt und einen oberen Abschnitt, der einen Kontaktstift-Haltebereich, in dem Halte­ bereich vorgesehene Kontaktstifte mit einem ersten und einem zweiten Ende, die über die einander ent­ gegengesetzten Oberflächen des Haltebereichs hinausragen, sowie einen Rahmen aufweist, der mit einer Öffnung zur Aufnahme eines Chips versehen ist, wobei die darauf befindlichen Schaltungen an den ersten Enden der jeweiligen Kontaktstifte an­ greifen. Weiterhin beinhaltet die Fassung eine Membran, die eine dielektrische Basisschicht mit Schaltungs-Leiterbahnen auf der einen Oberfläche aufweist. Ein innerer Bereich der Membran ist zwischen dem Basisabschnitt und dem oberen Ab­ schnitt derart positioniert, daß innere Enden der Schaltungs-Leiterbahnen an den zweiten Enden der Kontaktstifte angreifen, und ein äußerer Bereich der Membran erstreckt sich von der Fassung nach außen weg, wobei äußere Enden der Schaltungs-Lei­ terbahnen an Schaltungen auf einem Substrat angrei­ fen.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Fassung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung;

Fig. 2 eine von oben gesehene Draufsicht auf einen Kontaktstift-Haltebereich der Fassung;

Fig. 3 eine von oben gesehene Draufsicht auf eine metallisierte Kunststoffmembran der Fassung; und

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linien IV-IV der Fig. 1.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, umfaßt eine Fassung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Basisab­ schnitt 12, eine metallisierte Kunststoffmembran 14 und einen oberen Abschnitt 16. Die Fassung 10 ist auf einem Substrat 20 positioniert gezeigt, wobei sich die Membran 14 mit darauf vorhandenen Schal­ tungskontaktflächen 22 in elektrischem Eingriff befindet. Außerdem besitzt das Substrat 20 Befesti­ gungslöcher 24.

Der Basisabschnitt 12 umfaßt eine Basisplatte 26, die durch Formen eines dielektrischen Kunststoffma­ terials, wie z. B. VALOX 420 SEO (Wz) der Firma General Electric oder aus einem anderen geeigneten Material gebildet ist. Eine Freiraum-Aussparung 28 ist in der Fläche 30 der Basisplatte 26 vorgesehen, und Befestigungslöcher 32 erstrecken sich nahe jeder Ecke durch die Basisplatte 26 hindurch. Jedes Loch 32 besitzt eine Schulter 33.

Ein weiterer Teil des Basisabschnitts 12 ist gebil­ det durch einen Stapel 34, der eine zentrale Öff­ nung 36 aufweist und aus einer Mehrzahl dünner Federstahlbleche 38 gebildet ist. Der äußere Be­ reich 40 des Stapels 34 ist massiv, während der innere Bereich 42 geschlitzt ist, um nach innen wegstehende Federfinger 44 zu bilden, wobei jeder Federfinger 44 dazu ausgelegt ist, unter einer einzelnen Schaltungs-Leitungsbahn 72 (Fig. 3) auf der Membran 14 angeordnet zu werden und diese in federnd nachgiebiger Weise zu tragen. Außerdem erstrecken sich Befestigungslöcher 46 nahe jeder Ecke durch den Stapel 34 hindurch. Der Stapel 34 ist zwar aus mehreren Flachstücken 38 bestehend dargestellt, jedoch versteht es sich, daß wenig­ stens ein Flachstück 38 erforderlich ist.

Die metallisierte Kunststoffmembran 14 wird später unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben.

Der obere Abschnitt 16 umfaßt einen Kontaktstift- Haltebereich 50, Kontaktstifte 52 sowie einen Rahmen 54. Der Haltebereich 50 ist aus einer oder mehreren Schichten 56 aus Glas oder Keramikmaterial gebildet. Löcher 58 erstrecken sich in einem vorbe­ stimmten Muster sowie mit einer vorbestimmten Mittenlinienbeabstandung durch den Haltebereich 50 hindurch. Gesichtspunkte hinsichtlich des genannten Musters sowie der genannten Beabstandung werden im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. Die Löcher 58 können geringfügig konisch zulaufend ausgebildet sein, so daß bei einem zweischichtigen Bereich der dargestellten Art jedes Loch 58 an dem Mittelpunkt des zweischichtigen Bereichs einen größeren Durchmesser als an den jeweiligen Enden dieses Bereichs besitzt. Befestigungslöcher 60 sind in dem Haltebereich 50 nahe jeder Ecke desselben ausgebildet.

Die Kontaktstifte 52, die in den Löchern 58 ange­ ordnet sind, sind aus einem beliebigen, geeigneten, niedrigen Widerstand aufweisenden, leitfähigen Material gebildet, das sich in extrem kleine Größen formen läßt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel sind die Kontaktstifte 52 aus Palliney 7 (Wz) oder ORO 28 A (Wz) der J. M. Ney Company in Hart­ ford, Connecticut, USA hergestellt.

Der Rahmen 54, der vorzugsweise aus Keramikmaterial oder einem anderen verschleißbeständigen Material hergestellt ist, ist mit einer zentral angeordneten Öffnung 62 sowie mit Ausrichtungslöchern 64 nahe jeder Ecke versehen.

Fig. 2 zeigt eine Oberfläche des Haltebereichs 50, der als Fassung für einen speziellen Mikroprozessor maßstabsgetreu gezeichnet ist. Die Löcher 58, die in einem bestimmten Muster angeordnet sind, sind mit einer Mittenlinienbeabstandung von ca. 0,130 bis 0,025 mm (0,0051 bis 0,001 Inch) vorgesehen und besitzen einen Durchmesser von ca. 0,0635 mm (0,0025 Inch). Bei diesem speziellen dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt 480 Löcher 58 vorhanden.

Die Kontaktstifte 52 zur Verwendung in den Löchern 58 besitzen je nach dem einen Durchmesser von ca. 0,050 mm (0,002 Inch) oder ca. 0,025 mm (0,001 Inch).

Wie unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 3 zu sehen ist, handelt es sich bei der metallisierten Kunst­ stoffmembran 14 um ein Verbundelement mit einer Basisschicht 70 aus einem Kunststoffmaterial wie z. B. dem Material "KAPTON" (Wz) der Firma DuPont, mit Schaltungs-Leiterbahnen 72 auf der Oberfläche 74 sowie mit einer Erdungsebene 76 auf der entge­ gengesetzten Oberfläche 78. Nahe jeder Ecke sind Befestigungslöcher 80 vorgesehen.

Die inneren Enden 82 der Leiterbahnen 72 definieren ein rechtwinkliges Muster, das mit dem in Fig. 2 gezeigten Muster der Löcher 58 in dem Haltebereich 50 identisch ist. In dieser Zone hoher Dichte liegt die Breite jedes inneren Endes 82 bei ca. 0,050 bis ca. 0,025 mm (0,002 bis 0,001 Inch). Die Leiterbahnen 72 erstrecken sich fächerartig nach außen zu äußeren Enden 84 längs der Ränder der Membran 14.

Die Leiterbahnen 72, die eine durchschnittliche Dicke von ca. 0,03 mm (0,0013 Inch) aufweisen, sind vorzugsweise aus Kupfer gebildet, das auflaminiert, aufgestäubt (sputtern) oder additiv auf die Fläche 74 der Basisschicht 70 aufgebracht werden kann. Es können auch andere Verfahrensweisen zur Schaffung der Leiterbahnen 72 verwendet werden. Außerdem können die Leiterbahnen 72 wahlweise mit Gold oder anderen Edelmetallen plattiert sein.

Bei der Erdungsebene 76 kann es sich um ein massi­ ves Flachstück aus Kupfer handeln, das die Fläche 78 bedeckt. Alternativ hierzu kann die Erdungsebene 76 als Spiegelbild der Leiterbahnen 72 ausgebildet sein, wobei die äußeren Enden 88 in bezug auf die äußeren Enden 84 der Leiterbahnen 72 seitlich ver­ setzt angeordnet sind. Dadurch sind in der in Fig. 4 gezeigten Weise die äußeren Enden 84 und 88 an den Lötstellen auf dem Substrat 20 in einander abwechselnder Weise angeordnet.

Die Fassung 10 wird in der in Fig. 1 gezeigten Weise zusammengebaut, wobei die mehreren Komponen­ ten stapelartig übereinander angeordnet und durch irgendein geeignetes Mittel aneinander befestigt werden. Wie für den Fachmann offensichtlich ist, sind die inneren Enden 82 der Leiterbahnen 72 mit den über die Aussparung 28 in der Basisplatte 26 herausstehenden Federfingern 44 fluchtend angeord­ net und außerdem mit den jeweiligen Kontaktstiften 52 ausgerichtet. Es ist zwar nicht gezeigt, doch sind die Löcher 58 zusätzlich zu der in diesen erfolgenden Aufnahme der Stifte 52 vorzugsweise mit einer geeigneten viskosen Masse versehen, wie z. B. Dimethylsiloxan, wobei dieses Material jedoch nur als Beispiel angegeben wird und keinerlei Ein­ schränkung darstellt. Diese Masse verhindert ein Herausfallen der Kontaktstifte 52, sie verhindert jedoch nicht die Ausführung einer Gleitbewegung unter Kraftbeaufschlagung. Außerdem schafft die Masse eine Dichtung gegen Verunreinigungen sowie einen Schutz für die Übergangsfläche zwischen den Stiften 52 und den inneren Enden 82 der Leiterbah­ nen 72.

Die äußeren Enden 84 der Leiterbahnen 72 sind mit den Schaltungskontaktflächen 22 auf dem Substrat 20 verlötet oder anderweitig in elektrisch verbinden­ der Weise an diesen angebracht. In ähnlicher Weise ist die Erdungsebene 76 - entweder als massives Flachstück oder in Form von Leiterbahnen - an Er­ dungskontaktflächen 90 (Fig. 4) auf dem Substrat 20 in elektrisch verbundener Weise angebracht.

Die Fassung 10 läßt sich unter Verwendung herkömm­ licher Befestigungseinrichtungen in Verbindung mit den Befestigungslöchern 32, 46, 60, 64 und 80 zu­ sammenhalten sowie an dem Substrat 20 befestigen. In dieser Hinsicht läßt sich die Fassung 10 unter Verwendung von Bolzen mit Gewindeschäften an den entgegengesetzten Enden sowie einer dazwischen vorhandenen Ausbauchung bzw. Kragen vormontieren (nicht gezeigt). Der Kragen greift an der Schulter 33 in dem Loch 32 an, und ein Gewindeschaft er­ streckt sich durch die Fassung 10 zur Aufnahme einer nicht gezeigten Mutter hindurch, wodurch die Fassung zusammengeschraubt wird. Anschließend kann man die Fassung 10 auf dem Substrat 20 montieren, indem man die entgegengesetzten Gewindeschäfte durch die Substratlöcher 24 hindurchführt und eine nicht gezeigte Mutter auf diese aufschraubt, wo­ durch die Fassung 10 an dem Substrat 20 befestigt ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird ein integrierter Schaltungs-Chip 94 in der Öffnung 62 plaziert, wobei die nicht ausführlicher gezeigten Bondverbin­ dungs-Kontaktflächen an den Kontaktstiften 52 zum Zweck des Testens und zum Einbrennen angreifen, je nachdem, wie dies erforderlich ist.

Nicht gezeigt sind dabei Abdeckungen oder andere Mittel zum Ausüben einer Kraft auf den Chip 94, da solche Einrichtungen im Stand der Technik allgemein bekannt sind.

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht unter Darstellung der abwechselnd aufeinanderfolgenden äußeren Lei­ terbahnenden 84 und 88, die mit den Kontaktflächen 22 bzw. 90 auf dem Substrat 20 verlötet sind.

Die Fassung 10 ist zur Verwendung beim Testen blanker bzw. gehäuseloser Chips entwickelt worden. Es versteht sich jedoch, daß die Fassung 10 auch zum Testen anschlußleitungsloser Chip-Träger sowie auch im allgemeinen in anderen als Testumgebungen verwendet werden kann.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist vorstehend eine Testfassung zum Testen blanker integrierter Schaltungs-Chips offenbart worden. Diese Fassung beinhaltet einen Basisabschnitt mit Federfingern zum Aufbringen einer Federkraft auf die Angreif- Kontaktflächen von Schaltungs-Leiterbahnen auf einer metallisierten Kunststoffmembran sowie auf die unteren Enden von Kontaktstiften, die sich in einem oberen Bereich der Fassung befinden. Die äußeren Enden der Kontaktstifte greifen an Bondver­ bindungs-Kontaktflächen auf dem Chip an. Die Schal­ tungs-Leiterbahnen auf der Membran sind mit Schal­ tungskontaktflächen auf einem Substrat elektrisch verbunden, so daß der Chip in der erforderlichen Weise getestet und eingebrannt werden kann.

Claims (10)

1. Elektrische Fassung (10) zur Verbindung von Schaltungen auf einem integrierten Schaltungs-Chip mit Schaltungen (22) auf einem Substrat (20), wobei die Fassung (10) einen Basisabschnitt (12) auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberer Abschnitt (16) vorgesehen ist, der einen Kontaktstift-Halte­ bereich (50), in dem Haltebereich (50) vorgesehene leitfähige Kontaktstifte (52) mit einem ersten und einem zweiten Ende, die über die einander entgegen­ gesetzten Oberflächen des Haltebereichs (50) hinausragen, sowie einen über dem Festhaltebereich (50) liegenden Rahmen (54) aufweist, der eine sich durch diesen hindurcherstreckende Öffnung (62) zur Aufnahme eines integrierten Schaltungs-Chips (94) aufweist, wobei Schaltungen auf dem Chip an den ersten Enden der jeweiligen Kontaktstifte (52) angreifen, und daß eine Membran (14) vorgesehen ist, die eine dielektrische Basisschicht (70) mit leitfähigen Schaltungs-Leiterbahnen (72) auf ihrer einen Oberfläche (74) aufweist, wobei die Membran (14) einen zwischen dem Basisabschnitt (12) und dem oberen Abschnitt (16) positionierten inneren Be­ reich, in dem innere Enden (82) der Schaltungs- Leiterbahnen (72) an den zweiten Enden der Kontakt­ stifte (52) angreifen, sowie einen sich von der Fassung (10) nach außen wegerstreckenden äußeren Bereich aufweist, in dem äußere Enden (84) der Schaltungs-Leiterbahnen (72) an Schaltungen (22) auf einem Substrat (20) angreifen.

2. Fassung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch unter den inneren Enden (82) der Schaltungs-Leiterbahnen (72) liegende Federein­ richtungen (38) zum Ausüben von federnd nachgiebi­ gen Gegenkräften auf die inneren Enden (82).

3. Fassung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtungen (38) Federfinger (38) beinhalten, wobei jeder Federfinger unter einer jeweiligen Schaltungs-Lei­ terbahn (72) liegt.

4. Fassung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltebereich (50) sich durch diesen hindurcherstreckende Löcher (58) zur Aufnahme der Kontaktstifte (52) sowie zur Aufnahme einer viskosen Masse besitzt.

5. Fassung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltebereich (50) auf zwei Glasschichten gebildet ist.

6. Fassung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstifte (72) aus Palliney 7 gebildet sind.

7. Fassung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstifte (52) aus ORO 28 A gebildet sind.

8. Fassung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Erdungsebeneneinrichtung (76) auf der der Oberfläche (74) entgegengesetzten Oberfläche der Membran-Basisschicht (70).

9. Fassung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdungsebenenein­ richtung (76) Leiterbahnen beinhaltet, die im we­ sentlichen ein Spiegelbild der Schaltungs-Leiterbah­ nen (72) darstellen.

10. Fassung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Enden der Erdungsebenen-Leiterbahnen relativ zu den jeweili­ gen äußeren Enden (84) der Schaltungsplatten-Lei­ terbahnen (72) seitlich versetzt sind.