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Die Erfindung betrifft eine Kontaktiervorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Prüflings mit einer elektrischen Prüfeinrichtung, mit mehreren, mindestens einem Haltelement zugeordneten elektrischen Prüfkontakten zur Kontaktierung des Prüflings und mit einer Umsetzeinrichtung zur Vergrößerung des Abstandes benachbarter Kontaktwege, wobei die Umsetzeinrichtung Kontaktelemente zur Berührungskontaktierung der Prüfkontakte aufweist.
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Eine bekannte Kontaktiervorrichtung der eingangs genannten Art weist einen Prüfkopf auf, der mehrere, im Abstand zueinander angeordnete Halteelemente aufweist, die als Führungsplatten ausgebildet sind und Führungsbohrungen aufweisen, in denen als Knickdrähte ausgebildete Prüfkontakte längsverschieblich einliegen. Die Prüfkontakte stehen mit einer Umsetzeinrichtung in Berührungskontakt, wobei die Umsetzeinrichtung dazu dient, den sehr engen, durch den Kontaktabstand des Prüflings vorgegebenen Kontaktabstand der Prüfkontakte zu vergrößern, so dass benachbarte Kontaktwege einen größeren Abstand voneinander besitzen. Hierzu sind die dem Prüfkopf abgewandten Enden der Kontaktelemente der Umsetzeinrichtung mit einer Leiterplatte verbunden, wobei die Leiterplatte mit einer elektrischen Prüfeinrichtung in Verbindung steht, mit der eine elektrische Prüfung des mit den Prüfkontakten des Prüfkopfs kontaktierten Prüfling vorgenommen wird. Auf diese Art und Weise lassen sich beispielsweise in der Computertechnik einzusetzende Wafer prüfen. Da die Kontaktierung der Prüfkontakte des Prüfkopfes mit den Kontaktelementen der Umsetzeinrichtung durch Aneinanderdrücken erfolgt, liegt eine einwandfreie Kontaktierung nur dann vor, wenn Oxydschichten und Verunreinigungen vermieden werden. Demgemäss werden bei der Umsetzeinrichtung als Kontaktelemente Kupferdrähte eingesetzt, die an ihren Kontaktstellen vergoldet sind. Trotz der Vergoldung kann es durch Umwelteinflüsse oder Wartungsmaßnahmen zu einer nicht optimalen Kontaktierung kommen.
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Aus der
DE 3734647 A1 ist eine Nadelkarte bekannt, bei der elektrische Prüfkontakte verschieblich von mindestens einem Halteelement gehalten sind. Die einen Enden der Prüfkontakte dienen dem Berührungskontaktieren eines Prüflings, die anderen Enden der Prüfkontakte liegen unter Ausbildung einer elektrischen Berührungskontaktierung an metallischen Kontaktstücken an, von denen elektrische Verbindungsdrähte ausgehen, die zu einer Leiterplatte führen.
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Aus der
US 2002/0011858 A1 ist eine Kontaktiervorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Prüflings mit einer elektrischen Prüfeinrichtung bekannt, bei der ein Prüfkopf mit Prüfkontakten versehen ist, die mit Kontaktelementen in Berührungskontaktierung stehen. Die Kontaktelemente werden von den Stirnenden von isolierten Drähten gebildet, deren Isolierungen in einer Vergussmasse gehalten sind. Die Drähte führen zu Leiterbahnen einer Leiterplatte.
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Aus der
US 5952843 A ist eine Kontaktiervorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Prüflings mit einer elektrischen Prüfeinrichtung bekannt, bei der aus leitfähigem Kunststoff bestehende Prüfkontakte eingesetzt werden, die in Berührungskontaktierung mit stiftförmigen Kontaktelementen eine Umsetzeinrichtung stehen. Die stiftförmigen Kontaktelemente sind über ein Flachbandkabel mit einer Leiterplatte verbunden oder stehen in Berührungskontaktierung mit Kontaktpads einer Leiterplatte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktiervorrichtung der eingangs benannten Art zu schaffen, bei der stets eine gute Kontaktierung zwischen den Prüfkontakten und den Kontaktelementen der Umsetzeinrichtung gegeben ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Die erfindungsgemäße Kontaktiervorrichtung weist mehrere, mindestens einem Halteelement zugeordnete elektrische Prüfkontakte zur Kontaktierung des Prüflings auf und besitzt eine Umsetzeinrichtung zur Vergrößerung des Abstandes benachbarter Kontaktwege, wobei die Umsetzeinrichtung Kontaktelemente zur Berührungskontaktierung der Prüfkontakte aufweist, die Kontaktelemente Kontaktdrähte sind, die aus einem massiven elektrisch leitfähigen Kunststoff bestehen, die Umsetzeinrichtung ein von Durchbrüchen durchsetztes Halteglied aufweist, die Kontaktdrähte mittels einer ausgehärteten Vergussmasse in den Durchbrüchen befestigt sind, und wobei die den Prüfkontakten abgewandten Enden der Kontaktdrähte mit Leiterbahnen einer als Anschlusseinrichtung ausgebildeten Leiterplatte durch Verlöten elektrisch verbunden sind. Die Kontaktelemente bestehen erfindungsgemäß aus elektrisch leitfähigem Kunststoff. Alternativ, jedoch nicht erfindungsgemäß, können sie aus Edelmetall oder aus einer Edelmetalllegierung bestehen. Das gewählte Edelmetall, die gewählte Edelmetalllegierung beziehungsweise der gewählte elektrisch leitfähige Kunststoff wird derart gewählt, dass insbesondere auch bei hohen Temperaturen und/oder hoher Luftfeuchtigkeit die Bildung von Oxydschichten vermieden wird. Gegenüber einer Vergoldung führt der erfindungsgemäße Einsatz von massivem Edelmetall oder einer massiven Edelmetalllegierung oder einem massiven elektrisch leitfähigem Kunststoff dazu, dass mit einer Beschichtung zusammenhängende Probleme, wie sie beispielsweise bei einer Goldbeschichtung dann auftreten, wenn diese abrasiv gereinigt wird, um die Kontaktierung zu verbessern, nicht auftreten können. Vielmehr ist aufgrund der massiven Edelmetall- oder Edelmetalllegierungs- oder Kunststoff-Ausbildung auch bei einer Reinigung eine stets gleichbleibende, gute elektrische Kontaktierung gegeben. Bei hohen Temperaturen und/oder hoher Luftfeuchtigkeit sind aufgrund des erfindungsgemäß eingesetzten Materials, nämlich dem elektrisch leitfähigen Kunststoff, stets niederohmige Berührungskontakte möglich. Das ausgewählte Edelmetall und/oder die ausgewählte Edelmetalllegierung und/oder der gewählte Kunststoff kann an die unterschiedlichen Temperaturbereiche des jeweiligen Einsatzortes durch entsprechende Materialauswahl angepasst werden. Insbesondere ist es auch möglich, dass die Prüfkontakte des Prüfkopfes ebenfalls aus massivem Edelmetall oder einer Edelmetalllegierung oder massivem elektrisch leitfähigem Kunststoff bestehen, dass also auch hier keine Beschichtungsprozesse durchgeführt werden. Insbesondere können die Kontaktelemente und die Prüfkontakte aus denselben Materialen bestehen, so dass aufeinander angepasste Verhältnisse vorliegen.
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Nach einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Edelmetall Silber oder Gold ist. Silber oder Gold verfügt über ausgezeichnete elektrische Werte.
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Ebenso ist es möglich, wenn die Edelmetalllegierung Silber und/oder Gold aufweist.
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Die Kontaktelemente können insbesondere als Kontaktdrähte ausgebildet sein, die massiv aus Edelmetall oder massiv aus einer Edelmetalllegierung oder – erfindungsgemäß – massiv aus elektrisch leitfähigem Kunststoff bestehen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kontaktdrähte in Durchbrüchen der Umsetzeinrichtung mit ihren Enden einliegen oder diese Durchbrüche durchgreifen. Eine derartige Umsetzeinrichtung wird üblicherweise auch als „Interface” oder „Connector” bezeichnet. Die Umsetzeinrichtung weist demgemäss ein Halteglied auf, dass von dem erwähnten Durchbrüchen durchsetzt ist, wobei das Kontaktmuster der Durchbrüche dem Kontaktmuster der Prüfkontakte des Prüfkopfs entspricht. In den Durchbrüchen sind die Kontaktelemente derart angeordnet, dass sie mit Kontaktflächen den als Prüfstifte oder Knickdrähte ausgebildeten Prüfkontakten gegenüberliegen. Um die Kontaktelemente am Halteglied zu befestigen, sind die Kontaktelemente, also die Kontaktdrähte, durch Vergießen in den Durchbrüchen befestigt. Da die Kontaktelemente als Kontaktdrähte ausgebildet sind, ist es möglich, dass sie aus der dem Prüfkopf abgewandten Seite der Umsetzeinrichtung herausschauen und mit einer Anschlusseinrichtung verbunden sind, die als Leiterplatte (PCB) ausgebildet ist. Es ist vorgesehen, dass die entsprechenden Enden der Kontaktdrähte mit Leiterbahnen der Leiterplatte elektrisch verbunden sind. Die Anschlusseinrichtung steht mit der elektrischen Prüfeinrichtung in Verbindung oder ist ein Teil der elektrischen Prüfeinrichtung.
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Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, das eine Seitenansicht einer Kontaktiervorrichtung zeigt.
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Die Figur zeigt eine Kontaktiervorrichtung 1, mit der beispielsweise ein als Wafer 2 ausgebildeter Prüfling 3 zur Prüfung kontaktiert wird. Die Kontaktiervorrichtung 1 steht hierzu mit einer nicht dargestellten elektrischen Prüfeinrichtung in Verbindung, die über eine Vielzahl von Kontaktwegen die einwandfreie Funktion des Prüflings prüft und bei Funktionsfehlern den Prüfling als defekt meldet.
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Die Kontaktiervorrichtung 1 weist einen Prüfkopf 4 auf, der mehrere, beispielsweise 3 parallel zueinander mit Abstand liegende Halteelemente 5 aufweist, die als Führungsplatten 6, 7 und 8 ausgebildet sind. Die Führungsplatten 6, 7, 8 verlaufen parallel zueinander. Sie sind von Führungsbohrungen 9, 10 und 11 durchsetzt, die miteinander fluchten oder auch leicht versetzt zueinander liegen können. In den Führungsbohrungen 9 bis 11 sind Prüfkontakte 12 angeordnet, vorzugsweise eingesteckt, so dass sie axial verschieblich gelagert sind. Bei nichtfluchtenden Führungsbohrungen 9 bis 11, beispielsweise bei einer Fluchtung der Führungsbohrungen 9 und 11 und einer hierzu nicht vorliegenden Fluchtung der Führungsbohrungen 10, werden die insbesondere als Knickdrähte 13 ausgebildeten Prüfkontakte 12 leicht seitlich ausgelenkt, so dass sie einerseits nicht aus dem Prüfkopf 4 herausfallen können und andererseits eine Vorzugsrichtung beim Ausknicken erhalten, wenn sie zur Kontaktierung des Prüflings 3 axial belastet werden.
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Die dem Prüfling 3 zugewandten Enden 14 der Prüfkontakte 12 stehen Prüflingskontakten 15 gegenüber, wobei sich der Prüfling 3 auf einer Unterlage 16 befindet, insbesondere abstützt.
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Den gegenüberliegenden Enden 17 der Prüfkontakte 12 liegt eine Umsetzeinrichtung 18 gegenüber, die ein Halteglied 19 in Form einer Halteplatte 20 aufweist. Die Halteplatte 20 wird von Durchbrüchen 21 durchsetzt, die fluchtend zu den Führungsbohrungen 9 der Führungsplatte 6 angeordnet sind. In den Durchbrüchen 21 befinden sich Kontaktelemente 22, die als Kontaktdrähte 23 ausgebildet sind. Zur Befestigung der Kontaktdrähte 23 in den Druchbrüchen 21 sind diese durch Vergießen mittels einer ausgehärteten Vergussmasse 24 axial und unverschiebbar gehalten. Die Kontaktdrähte 23 führen bogenförmig (180° Bögen) zur einer Anschlusseinrichtung 25, die als Leiterplatte 26 ausgebildet ist. Die Enden 27 der Kontaktdrähte 23 sind mit Leiterbahnen 28 der Leiterplatte 26 verlötet.
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Die Kontaktelemente 22, die als Kontaktdrähte 23 ausgebildet sind, bestehen – nicht erfindungsgemäß – aus Edelmetall. Bevorzugt wird als Edelmetall Silber verwendet, so dass massive Silberelemente bzw. Silberdrähte vorliegen. Nach einer alternativen Lösung ist vorgesehen, dass als Material für die Kontaktelemente 22, insbesondere Kontaktdrähte 23, eine Edelmetalllegierung verwendet wird, die vorzugsweise Silber und/oder Gold aufweist. Als weitere Edelmetalle oder Bestandteile einer Edelmetalllegierung kommt zusätzlich oder alternativ Platin zum Einsatz. Nach der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass als Material für die Kontaktelemente 22, also die Kontaktdrähte 23, elektrisch leitfähiger Kunststoff zum Einsatz gelangt.
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Für eine Prüfung des Prüflings 3 werden Kontaktiervorrichtung 1 und Prüfling 3 aufeinander zu bewegt, so dass die Enden 14 der Knickdrähte 13 auf die Prüflingskontakte 15 aufsetzen. Ferner treten die Enden 17 der Prüfkontakte 12, insbesondere Knickdrähte 13, und die entsprechend gegenüberliegenden Enden 29 der massiv aus Edelmetall oder alternativ massiv aus einer Edelmetalllegierung oder alternativ und erfindungsgemäß massiv aus elektrisch leitfähigem Kunststoff bestehenden Kontaktelemente 22, nämlich die Kontaktdrähte 23, gegeneinander, so dass auch hier Berührungskontakte gebildet werden. Auf diese Art und Weise wird der Prüfling 3 über die Prüfkontakte 12 des Prüfkopfs 4 mit den Kontaktelementen 22 der Umsetzeinrichtung 18 verbunden, wobei die mit den Kontaktelementen 22 verbundenen Leiterbahnen 28 der Umsetzeinrichtung 18 zu einer nicht dargestellten Prüfeinrichtung führen, die über die einzelnen Stromwege den Prüfling 3 elektrisch auf Funktion prüft.
