CN103782181A - 用于暂时电接触器件装置的方法和用于此的设备 - Google Patents

Abstract

本发明说明一种用于暂时电接触具有多个接触面（93,94）的器件装置（9）的方法。具有布置有接触突起部（2）的多个连接面（11,12）的连接载体（1）被提供。连接载体（1）和器件装置（9）被连结在一起，使得连接面（11,12）和所分配的接触面（93,94）在俯视图中重叠并且用于电接触器件装置（9）的接触突起部（2）构成至接触面（93,94）的电接触部。接着将连接载体（1）和器件装置（9）彼此分开。

Description

用于暂时电接触器件装置的方法和用于此的设备

技术领域

本专利申请涉及一种用于电接触器件装置的方法和用于执行该方法的设备。

背景技术

电子或光电子器件经常为了执行测试方法或超负荷试验（Burn-in）方法而被暂时接触。为此例如可以应用针卡、弹簧接触销的装置或具有弹簧接触销的测试基座。但是这些方法是比较贵的，这尤其是在应该同时制造大量电接触部的方法中产生消极影响。此外尤其是在使用弹簧接触销时限制可同时接触的面的间距。

发明内容

任务是说明一种用于电接触的方法，利用所述方法可以成本低地和可靠地制造大量电连接。此外，应该说明一种设备，所述设备能够实现可靠的电接触。

该任务通过根据独立权利要求的方法以及设备解决。构型和改进方案是从属权利要求的主题。

根据该方法的一种实施方式，为了优选暂时电接触具有多个接触面的器件装置提供具有多个连接面的连接载体，在连接面上布置有接触突起部。连接载体和器件装置被连结，使得连接面和所分配的接触面在俯视图中重叠。接触突起部为了电接触器件装置而构成至接触面的电接触部。尤其是在执行测试方法或超负荷试验方法之后可以将连接载体和器件装置相互分开。

借助于接触突起部定义以下区域，在所述区域中制造在用于执行该方法的设备和待接触的器件装置之间的、尤其是暂时的机械接触。

接触突起部优选地分别借助于至少一个接触元件加以构成。优选地，接触元件分别被类似地构造。由此简化了接触突起部到连接载体的连接面上的快速和自动化的施加。

此外，优选地将接触元件与所属的连接面机械稳定地接触，使得接触元件在器件装置与连接载体分开时保留在连接载体上。在接触突起部和器件装置的接触面之间的机械接触优选地可松开地来构造。这尤其是意味着，器件装置的接触面在连接载体和器件装置分开时不被损害或至少不显著被损害。此外优选地，在将连接载体和器件装置分开时可以将接触突起部如此从相应的接触面去除，使得可以将接触突起部至少一次地继续用于与其他器件装置的随后的电接触。在执行一次或多次暂时接触之后，可以替换接触突起部。

在一种优选构型中，在至少一个连接面上相叠地布置多个接触元件。也就是说，至少在接触元件和连接面之间布置至少一个其他接触元件。相叠布置的接触元件的数目越大，接触突起部的高度、也即接触突起部在垂直于连接载体的主面的竖直方向上的扩展越大。

优选地，至少在连接载体的一个连接面上比在多个连接面的另一连接面上更多地布置接触元件。因此可以以简单的方式电接触器件装置的位于彼此不同的接触层面中的接触部。

例如，器件装置的接触部在竖直方向上被构造在至少两个彼此有间距的接触层面上。在至少一个接触层面中、优选地在每个接触层面中或者在接触层面的通过制造公差所决定的间距内适宜地分别有多个接触面。

在一个优选的改进方案中，借助于相叠布置的接触元件的数目变化来至少部分地补偿在器件装置的两个接触层面之间的高度差。在不同接触层面上接触部的同时电接触从而被简化。

在一种优选构型中，接触元件具有经顶锻的球体的基本形状。此外优选地，接触元件包含金属。尤其是，接触元件可以包含金或者由金组成。与此不同地也可以应用其他材料，例如铝或者铜。

在另一优选构型中，接触元件借助于接合方法、尤其是球形接合方法施加到被施加到连接载体上。球形接合方法一般被理解为以下方法，其中尤其是在超声波和/或机械压力和/或引入热能的情况下将尤其是金属的球状接触元件施加到连接面上并且与连接面机械稳定地连接。就此而言，也将导线接合（wire bond）方法看作球形接合方法。球状接触元件尤其是可以基于表面电压通过熔化导线端部来产生。

接触元件优选地具有在包括20μm在内和包括100μm在内之间的最大扩展。在球形接合方法中，尤其是可以通过待熔化的导线端部的厚度和/或长度来调整接触元件的最大扩展。

在另一优选构型中，接触突起部在与连接载体的主面垂直的方向上具有在包括20μm在内和包括300μm在内之间的厚度。在该范围中的厚度已经证明对于连接电和光电子器件是特别适用的。

在另一优选构型中，连接载体是电路板、尤其是柔性电路板。连接面在连接载体、尤其是在电路板上的布置适宜地适配于器件装置的接触面的布置。

在一种优选的构型中，在两个相邻的、尤其是同时电接触的接触面之间的中心距离至多为0.5mm、尤其是优选地至多为0.3mm。因此，具有较高接触密度的器件装置也可以被电接触。因此借助于接触突起部也可以电接触以下器件装置，所述器件装置的中心距离对于利用诸如使用弹簧接触销的传统方法的电接触来说过小。

在一种优选改进方案中，将连接载体固定到刚性载体上。刚性载体例如可以被实施为金属载体。此外优选地，在连接载体和刚性载体之间布置弹性中间层。弹性中间层优选地被构造为使得在接触面之间的高度差异在连结连接载体和器件装置时被补偿。因此在具有多个器件的器件装置情况下也可以保证接触面的可靠的同时接触，所述器件的接触面例如由于制造公差不精确布置在共同的高度水平上。

在另一优选构型中，器件装置具有多个光电子器件，尤其是多个发光二极管、例如激光二极管。此外优选地，对光电子器件进行测试方法和/或超负荷试验方法。在超负荷试验方法中使器件运行预先给定的时间。该方法尤其是适用于其故障率展现出浴盆轮廓的器件。也就是说，故障率在投入运行之后不久比较高，然后下降到在很大程度上恒定的值并且在器件的平均寿命结束时才又增加。

优选地，对大量光电子器件、例如十个器件或更多、优选地100个器件或更多、至多优选地1000个器件或更多同时电接触并且进行测试方法和/或超负荷试验方法。

用于优选地暂时电接触器件装置的设备根据一种实施方式具有可相对于被设置用于接纳器件装置的定位面移动的载体。该载体被设置在朝向定位面的侧处用于固定连接载体。

通过固定与待电接触的器件装置适配的连接载体和在连接载体的连接面和器件装置的接触面之间制造电接触部可以通过简单的方式进行器件装置的接触。

通过更换连接载体，可以通过简单的方式使设备适配于器件装置的相应的接触部几何形状。

优选地，在载体和连接载体之间布置弹性中间层，使得连接载体在压向器件装置时与器件装置的接触面的高度轮廓适配。

该设备特别适用于执行继续在上面描述的方法。与该方法相结合地描述的特征因此也可以被考虑用于设备，并且反之亦然。

借助于接触突起部的所述构型也可以利用平面的或者基本上平面的连接载体、也即在连接面基本上位于同一高度水平的连接载体情况下电接触其中接触面位于不同高度水平的器件。

此外可以特别成本低地和自动化地制造接触突起部。

在将连接载体和器件装置分开之后，接触突起部优选地保留在连接载体处，使得接触突起部可以在随后的方法步骤中又被用于接触其他器件装置。

其他特征、构型和适宜性结合附图从实施例的以下描述中得出。

附图说明

图1A和1B示出用于根据示意性地以剖面图示出的步骤电接触器件装置的方法的实施例；

图2A和2B根据一种实施例以示意性俯视图示出连接载体的实施例（图2A）和具有其上所布置的接触突起部的连接载体的3D图的片段；和

图3以示意性剖面图示出在电接触器件装置期间设备的实施例。

具体实施方式

相同的、类似的或相同地起作用的元件在图中配备有相同的附图标记。

在图中所示的元件的彼此的尺寸比例和图不应看作是按比例的。相反地，各个元件为了更好的可表示性和/或为了更好的理解可以过度大地被示出。

在图1A中以示意性剖面图示出设备6的实施例。该方法仅仅示范性地根据器件装置9予以描述，其中两个器件92并排布置。器件92分别可以借助于第一接触面93和第二接触面94被电接触。器件92可以被实施为半导体器件、尤其是被实施为光电子半导体器件、例如实施为发光二极管、例如实施为半导体激光器。

在所示的实施例中，器件92布置在中间载体91上。该中间载体91为了将器件装置分离成多个器件可以在暂时电接触之后被分解。与此不同地，也可以已经分离地提供器件。

第一接触面93和第二接触面94在竖直方向上彼此有间距并且从而位于不同的高度水平上。

器件装置9布置在支撑装置5的定位面50上。

设备6具有连接载体1。连接载体固定在载体3上。载体优选地被实施为刚性的。

例如钢的金属、例如硅或锗的半导体材料或者玻璃例如适用于刚性载体3。

在连接载体1的背离载体3的主面10上构造多个连接面11和多个其它连接面12。连接载体1被构造为使得连接面11可以与器件装置的第一接触面93重叠地布置并且其他接触面12可以与器件装置的第二接触面94重叠地布置。

在连接面11上构造接触突起部2，所述接触突起部借助于单个接触元件20构成。

在其他连接面12上分别借助于三个接触元件20构成接触突起部2。这些接触元件在竖直方向上相叠地布置。

在其他连接面12上接触元件20的数目被选择为使得在连接面11和12上的接触突起部2的不同高度至少部分地补偿在第一接触面93和第二接触面94之间的高度差。因此可以通过简单的方式将不同接触水平上的接触面也与本身被实施为平面的连接载体1以简单和可靠的方式接触，在所述连接载体1情况下，连接面11、12位于相同水平或至少基本上相同的水平上。

连接载体1优选地被构造为电路板、例如被构造为印刷电路板（Printed Circuit Board）。

在连接载体1和载体3之间构造弹性中间层4。该弹性中间层被设置用于在将连接载体1压向器件装置9的接触面93、94时补偿在器件装置的不同接触面之间的高度水平的波动。这结合图3更详细地予以描述。

接触元件20优选地借助于球形接合方法被施加到连接载体1的连接面11、12上。这些连接面从而可以通过简单的方式完全自动化地以高的精确性和小的栅格尺度被装备有用于接触突起部2的接触元件20。接触元件从而典型地具有经顶锻的球体的基本形状。作为用于接触元件的材料特别适合的是金。但是与此不同地也可以应用铝或者铜。原则上也可以使用另外的导电材料、例如铟。

如在图1B中所示的，器件装置9和连接载体1相对彼此被定位为使得接触突起部2建立在连接面11、12和器件装置的所属接触面93、94之间的电接触部。接触突起部分别直接地邻接连接面并且直接地邻接所属接触面。现在可以对器件装置的如此接触的器件进行电测试方法和/或超负荷试验方法。

接下来可以将具有接触突起部2的连接载体1又从器件装置松开。

利用接触突起部2的所述构型，器件装置上的彼此具有特别小的中心距离的相邻接触面可以同时被接触。

优选地，至少两个相邻接触面的中心距离小于0.5mm、特别优选地小于0.3mm。尤其是，中心距离可以为150μm或更小，例如大约100μm。

此外，接触突起部通过高的稳健性来表现。这意味着，在接触突起部或整个连接载体1必须被更换之前，接触突起部可以在大量测量循环中相继地接触器件装置9。

此外，该方法的特征在于，对于每个接触部可以实现特别低的成本。对于批量生产所需要的吞吐量因此可以通过具有接触突起部的大量连接面简单地和成本低地实现。例如，对于超负荷试验方法，可以由分别具有两个接触面的1400个激光器对具有在连接载体1上对应地构造的2800个连接面和布置在连接面上的接触突起部2的所有2800个接触面同时进行电接触并且对这些接触面进行该方法。因此甚至在对于超负荷试验过程10个小时的比较长的持续时间情况下也可以处理每月100000个器件的吞吐量。

此外，连接载体1可以利用接触突起部2被以简单和成本低的方式倍增。通过并行地使用多个分别具有至少一个这样的连接载体1的设备6可以提高吞吐量或者实现与对于每个连接载体较少数目的连接面相同的吞吐量。

与接触突起部2与连接载体的连接面11、12的机械稳定连接不同，对于器件装置9的接触面93、94仅建立暂时机械接触，使得接触突起部在将连接载体从器件装置9上去除时保留在连接载体的连接面上并且对于随后的测试或超负荷试验方法在其他器件装置处可供使用。

在图2A中以示意性俯视图示出连接载体1的实施例。在连接载体1上构造印制导线13，所述印制导线在一个端部处构成连接面（在图2A中未明确地示出）。在与连接面对置的端部处，印制导线13具有连接区域14。印制导线13分别被构造为使得连接区域14的间距大于在连接面的区域中的印制导线之间的间距。连接区域与电控制装置的电接触从而被简化。

在图2B中示出连接载体1的片段的三维图，其中连接面11、12矩阵式地布置。如结合图1所述的那样，在连接面11上分别构造一个接触元件20并且在其他连接面12上分别构造三个接触元件20用于构造接触突起部2。

但是与所述实施例不同，接触突起部的数目可以与待接触的器件装置有关地在宽的界限内变化。

在与主面10垂直的方向上，接触突起部2优选地具有在包括20μm在内与包括300μm在内之间的厚度。单个接触元件20的厚度优选地在包括20μm在内和包括100μm在内之间、特别优选地在包括40μm在内和包括80μm在内之间、例如是50μm。例如，可以通过使用在第一连接面11上具有三个接触元件20的接触突起部2和在其他连接面12上具有一个接触元件的接触突起部实现在待接触的器件的两个接触水平之间的100μm的高度差。

所述方法的特征还在于特别高的灵活性。在改变待接触的器件装置时，仅仅在连接面的布置方面对应地适配连接载体。接触元件的准确位置、高度和/或数目可以通过简单的方式被编程和从而完全自动化地被构造在连接面上。

弹性中间层4的作用方式在图3中根据以剖面图示出的另一实施例示意性地示出。在该实施例中，示意性地示出了接触面93，所述接触面例如由于器件装置（参见图1A）的中间载体91的弯曲而不处于精确相同的高度水平上。

例如，中间载体的曲折可能导致10μm或更多的高度差。

该高度差在将连接载体1压向器件装置9时（通过箭头7示出）被补偿，使得尽管本身平面的连接载体1和相对于接触面93基本上相同高度的接触突起部2仍然以可靠的方式建立暂时的电接触。

弹性中间层4在其厚度和其弹性方面被构造为使得所述弹性中间层补偿器件装置的接触面的出现的高度差、尤其是位于标称地相同接触水平上的接触面之间的高度差。

优选地，弹性中间层4被构造为使得所述弹性中间层在该方法期间不经历塑性变形或不经历显著的塑性变形。因此在将连接载体1从器件装置9松开之后，弹性中间层又返回其初始形状。但是弹性中间层不一定必须在以下范围中运行，在所述范围中只要不出现塑性变形，则弹性中间层的材料的变形就与作用力成比例。

弹性中间层优选地借助于以下材料构成，所述材料具有在包括1MPa在内和包括1000MPa在内之间、特别优选地在包括100MPa在内和包括1000MPa在内之间的弹性模量。例如，诸如硅树脂的弹性体或给基于橡胶的材料适用。只要可以实现基本上弹性的变形，则也可以应用热塑性塑料或热固性塑料。例如可以应用聚酰亚胺。这样的材料也适用于在出现高温时使用。硬化的或至少凝固的粘合剂也可以具有适当的弹性。

弹性中间层的厚度可以根据所使用的材料尤其是处于包括0.1mm在内和包括1cm在内之间。

在200MPa的弹性模量和具有200个连接面的装置情况下，例如大约1mm的厚度适用。

本专利申请要求德国专利申请10 2011 113 430.5的优先权，该德国专利申请的公开内容通过引用结合于此。

本发明不通过根据实施例的描述限制。相反地，本发明包括每个新特征以及每个特征组合，这尤其是包含权利要求中的每个特征组合，即使该特征或者该组合本身没有明确地在权利要求或实施例中加以说明。

Claims (15)

1.用于暂时电接触具有多个接触面（93,94）的器件装置（9）的方法，具有步骤：

a) 提供具有多个连接面（11,12）的连接载体（1），在所述连接面上布置接触突起部（2）；

b）将连接载体（1）和器件装置（9）连结，使得连接面（93,94）和所分配的接触面（93,94）在俯视图中重叠并且接触突起部（2）为了电接触器件装置（9）而构成至接触面（93,94）的电接触部；和

c）将连接载体（1）和器件装置（9）分开。

2.根据权利要求1所述的方法，其中接触突起部分别借助于至少一个接触元件（20）构成。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在至少一个连接面上相叠地布置多个接触元件。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中器件装置的接触部在竖直方向上被构造在至少两个接触层面上。

5.根据权利要求4所述的方法，其中借助于相叠布置的接触元件的数目变化来至少部分地补偿在器件装置的两个接触层面之间的高度差。

6.根据权利要求2至5之一所述的方法，其中接触元件具有经顶锻的球体的基本形状。

7.根据权利要求2至5之一所述的方法，其中接触元件借助于球形接合方法被施加到连接载体上。

8.根据前述权利要求之一所述的方法，其中接触突起部在与连接载体的主面垂直的方向上具有在包括20μm在内和包括300μm在内之间的厚度。

9.根据前述权利要求之一所述的方法，其中连接载体是柔性电路板。

10.根据前述权利要求之一所述的方法，其中连接载体固定在刚性载体（3）上并且在连接载体和刚性载体之间布置弹性中间层（4），所述弹性中间层被构造为使得在接触面之间的高度差异在步骤b)中的连结时被补偿。

11.根据前述权利要求之一所述的方法，其中两个相邻接触面之间的中心距离至多为0.5mm。

12.根据前述权利要求之一所述的方法，其中器件装置具有多个光电子器件并且在步骤c）之前对光电子器件进行测试方法和/或超负荷试验方法。

13.用于暂时电接触器件装置（9）的设备，其中所述设备具有可相对于被设置用于接纳器件装置（9）的定位面（50）移动的载体（3）并且该载体（3）被设置在朝向定位面（50）的侧处用于固定连接载体（1）。

14.根据权利要求13所述的设备，其中在连接载体和载体之间布置弹性中间层（4）。

15.根据权利要求13或14所述的设备，在所述设备中执行根据权利要求1至12之一所述的方法。

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