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Die Erfindung betrifft eine Kontaktiervorrichtung.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung anzugeben, die den Stand der Technik weiterbildet.
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Die Aufgabe wird durch eine Kontaktiervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Gemäß dem Gegenstand der Erfindung wird Kontaktiervorrichtung mit einem Träger bereitgestellt, wobei der Träger eine Unterseite und eine Oberseite und eine Aussparung aufweist, und wobei die Aussparung an der Oberseite des Trägers mit einem elastischen Material wenigstens teilweise überdeckt ist, und auf der Oberfläche des elastischen Materials oberhalb der Aussparung ein erster elektrisch leitfähiger Kontaktbereich und ein zweiter elektrisch leitfähiger Kontaktbereich ausgebildet ist, und die Kontaktbereiche voneinander beabstandet und zueinander elektrisch isoliert sind, und der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich jeweils in einer elektrischen Wirkverbindung mittels eines Leiterbahnabschnitts mit einer Auswerteschaltung stehen, um mittels den Kontaktbereichen einen elektrischen Kontakt mit den Anschlusskontakten eines auf der Oberfläche aufliegenden elektronisches Bauteil auszubilden.
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Es sei angemerkt, dass es bevorzugt ist, die Kontaktbereiche jeweils mittels einer Leiterbahnabschnitts mit der Auswerteschaltung zu verbinden, d.h. die elektrische Wirkverbindung wird mittels einer Leiterbahnabschnitts bewirkt.
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Es versteht sich, dass das elektronische Bauteil als eine gehäuste integrierte Schaltung d.h. als ein gehäustes IC-ausgebildet ist, wobei nachfolgend der Begriff des Halbleiter-Gehäuses synonym verwendet wird. Wenigstens ein Teil der Anschlusskontakte oder alle Anschlusskontakte sind an der Außenseite des Gehäuses ausgebildet. Vorzugsweise sind die Kontakte an der Außenseite des Gehäuses als sogenannte „Balls“ ausgebildet. Es sei angemerkt, dass mittels den auf den Kontaktbereichen kraftschlüssig aufliegenden Anschlusskontakten die elektronischen Bauteile sich mit einer Spannung und / oder mit einem Strom beaufschlagen lassen und sich insbesondere eine Funktionsprüfung der elektronischen Bauteile durchführen lässt.
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Es sei angemerkt, dass die Kontaktiervorrichtung vorzugsweise als Teil eines Messsystems ausgebildet ist, wobei die Auswerteschaltung in dem Messsystem ausgebildet ist. Um die elektrische Wirkverbindung zwischen der Kontaktiervorrichtung und dem Messsystem herzustellen, lässt sich ein Stecker oder eine Kontaktleiste an dem Träger ausbilden. Es versteht sich, dass die elektrisch leitfähigen Bereiche aus einem Metall oder einer metallischen Verbindung ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die metallischen Bereiche und insbesondere die Kontaktbereiche wenigstens teilweise elastisch ausgebildet, um bei einer Auslenkung des elastischen Materials in die Aussparung hinein, nicht abzureißen.
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Es sei angemerkt, dass bei einer Auflage des elektronischen Bauteils das Material bereits aufgrund der Gewichtskraft das Material in die Aussparung hinein ausgelenkt wird. Es versteht sich, dass das Elastizitätsmodul und die geometrischen Abmessungen des Materials entsprechend des Anpressdrucks auf das elastische Material gewählt werden. Um eine besonders zuverlässige Kontaktierung zu erreichen, ist es bevorzugt, dass das elektronische Bauteil mit einer Kraft zu beaufschlagen. Hierdurch wird das elastische Material zusätzlich in die Aussparung hinein ausgelenkt und das elektronische Bauteil vorzugsweise auf dem elastischen Material fixiert. Des Weiteren ist es bevorzugt, das elastische_Material identisch zum Trägermaterial auszubilden. Hierdurch lässt sich die Kontaktiervorrichtung einstückig ausführen. In einer Weiterbildung umfasst das Trägermaterial ein Verbundmaterial, wobei das Verbundmaterial insbesondere eine elastische Deckschicht umfasst. Vorteilhaft ist, dass die elastische Deckschicht die Aussparung vollständig oder teilweise überdeckt.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, dass durch die Elastizität des Materials und den auf dem Material aufliegenden metallischen Bereichen sich insbesondere auf dem Gebiet der Messtechnik gehäuste elektronische Bauelemente, wie beispielsweise IC's einfach, kostengünstig und zuverlässig messen lassen. Nach der Messung lassen sich die elektronischen Bauteile wieder von den leitfähigen Bereichen entfernen und das elastische Material geht aufgrund seiner Federeigenschaften wieder in seine Ausgangslage zurück. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Standzeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hoch ist.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass die elektronischen Bauteile bei der Kontaktierung und Messung im Unterschied zu einem Lötprozess oder bei einem Einpressen in einen Adapter mechanisch nur wenig beansprucht werden. Ein anderer Vorteil ist, dass sich mit den Federeigenschaften des elastischen Materials Höhentoleranzen zwischen den verschiedenen Kontakten des elektronischen Bauteils auszugleichen lassen. Hierdurch lässt sich die Zuverlässigkeit der Kontaktierung von den elektrischen Kontakten des elektronischen Bauelementes mit den Bereichen bzw. den Kontaktflächen des elastischen Materials erhöhen.
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Untersuchungen haben gezeigt, dass sich für das elastische Material Biegebalken und Membrane, auf welchen die Kontaktflächen aufgebracht sind, besonderes gut eignen. In einer Weiterbildung ist das elastische Material als Membran ausgebildet und überdeckt die Aussparung vollständig. In einer alternativen Ausführungsform ist das Material plattenförmig ausgebildet, wobei das Material in der Mitte der Aussparung einen Spalt aufweist.
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Vorzugsweise ist das elastische Material aus den Materialien des Schaltungsträgers oder einem mit dessen Herstellprozess kompatiblen Material ausgeführt. Hiermit wird eine effiziente Kontaktierungsmöglichkeit in Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit und den Bauraum ermöglicht. In einer Weiterbildung ist das elastische Material monolithisch in einen Schaltungsträgers, z.B. in eine Leiterplatte integriert, wobei höchst vorteilhaft der Schaltungsträger und das elastische Material einstückig ausgeführt sind.
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In einer anderen Weiterbildung weist die Aussparung parallel zu der Oberseite des Trägers einen viereckigen Querschnitt auf. Vorzugsweise ist die Aussparung quadratisch ausgebildet. Höchst vorzugsweise ist die Aussparung rechteckig ausgebildet, wobei die Länge der Aussparung wenigstens doppelt so groß als die Breite der Aussparung. Es ist vorteilhaft, dass die Aussparung eine Länge zwischen 1 mm und 50 cm und /oder eine Breite zwischen 1 mm und 5 cm aufweist und die Tiefe der Aussparung zwischen 0,05 mm und 3 mm beträgt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Aussparung als Kavität ausgebildet, d.h. der Träger ist auf der Unterseite vollständig geschlossen. In einer Ausführungsform ist die Kavität mit einem weiteren elastischen Material gefüllt, vorzugsweise vollständig gefüllt. Es versteht sich, dass es sich bei dem weiteren elastischen Material um ein anderes elastisches Material handelt als bei der Membran und / oder des Trägers. Es ist bevorzugt, die Härte des elastischen Materials wesentlich weicher als die Härte des elastischen Materials der Membran auszubilden. Insbesondere sind bei dem weiteren elastischen Material Elastomere und /oder Plastomere umfasst. Untersuchungen haben gezeigt, dass insbesondere Schaumstoffe gut geeignet sind um die Kavität zu füllen. Hierdurch wird eine Rückstellkraft erzeugt und die Kontaktbereiche in die Ausgangslage zurückgestellt, sofern das elektronische Bauteil nicht mehr aufliegt oder keine Anpresskraft auf das elektronische Bauteil drückt.
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Untersuchungen haben gezeigt, dass sich das elastische Material und der Träger sowohl einstückig als auch mehrstückig ausbilden lassen. Vorzugsweise ist das elastische Material aus einem Kunststoff ausgebildet oder das elastische Material umfasst eine Kunststoffverbindung. Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Material und / oder der Träger aus einem elektrischen isolierenden Stoff hergestellt sind.
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In einer Ausführungsform ist das elastische Material oberhalb der Aussparung zungenförmig ausgebildet, wobei manche Zungen oder jede Zunge mindestens einen elektrisch leitenden Kontaktbereich aufweist.
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In einer Weiterbildung überdecken jeweils zwei zungenförmige Abschnitte des elastischen Materials von zwei einander gegenüberliegenden Kanten der Aussparung die Aussparung teilweise, wobei die beiden kopfseitigen Enden der beiden Zungen sich einander beabstandet gegenüberliegen. In einer anderen Weiterbildung weisen die zungeförmigen Abschnitte entlang einer Kante der Aussparung eine kammförmige Anordnung auf, d.h. mehrere Zungen sind in einer Ebene benachbart entlang der Kante angeordnet, wobei benachbarte Zungen durch einen Abstand getrennt sind. Vorzugsweise weisen die Zungen eine Breite zwischen 0,02 mm und 2mm und / oder die Länge der Zunge 0,2 mm bis 1 cm auf. Höchst vorzugsweise umfassen die Zungen eine Kunststoffverbindung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Zungen ein Metall oder eine metallische Verbindung, wobei die Breite der Zungen zwischen 0,02 mm und 2 mm und / oder die Länge der Zunge 0,2 mm bis 1 cm beträgt. Ein Vorteil ist, dass bei einer metallischen streifenförmigen oder zungenförmigen Ausführung sich die Ausbildung der einzelnen Kontaktbereiche aus einem Metall erübrigen. Auch ist bei der metallischen streifenförmigen oder zungenförmigen Ausführung die Ausbildung der Leiterbahnabschnitte obsolet.
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Besonders vorteilhaft lässt sich die Kontaktiervorrichtung auf einer Leiterplatte anordnen. Auf der Leiterplatte sind Leiterbahnen für eine Signalführung zu dem elektronischen Bauteil vorgesehen. Die Leiterplatte lässt sich als Teil eines Endmesssystems ausführen. Derartige Endmesssysteme werden auch als „final tester“ bezeichnet und werden insbesondere bei dem Endmessen in der IC-Produktion eingesetzt. Hierbei liegt, das zu messende gehäuste ICs oder das elektronische Bauteil während der Endmessung mit den an der Außenseite des IC-Gehäuses oder des elektronischen Bauteils ausgebildeten Kontakten auf den Kontaktbereichen auf, um einen elektrischen Kontakt auszubilden. Es ist bevorzugt, eine Anpressvorrichtung auszubilden, um das elektronische Bauteil oder das gehäuste IC mittels der Anpressvorrichtung auf die Kontaktbereiche zu drücken, um eine besonders zuverlässige Kontaktierung zu erzielen. Hierbei lässt sich mit der Größe des Anpressdruckes die Stärke der Durchbiegung des elastischen Materials in die Aussparung hinein festlegen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind auf dem Träger eine Vielzahl von Kontaktbereichen ausgebildet und die Kontaktbereiche arrayförmig angeordnet, um eine Vielzahl von elektronischen Bauelementen gleichzeitig mit den Kontaktbereichen zu verbinden. In einer Weiterbildung sind die Vielzahl von den Kontaktbereichen entlang eines einzigen langen Grabens angeordnet.
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In einer anderen Ausführungsform ist der Träger als eine Leiterplatte mit Leiterbahnen ausgebildet und ferner ist es vorgesehen mittels den Leiterbahnen eine Entflechtung durchzuführen, wobei die Leiterbahnen mit den Kontaktbereichen verschaltet sind, um Signale zu den Kontaktbereiche zu leiten. Ferner ist es bevorzugt, die Leiterbahnen in mehreren Lagen auf der Leiterplatte anzuordnen.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei werden gleichartige Teile mit identischen Bezeichnungen beschriftet. Die dargestellten Ausführungsformen sind stark schematisiert, d.h. die Abstände und die lateralen und die vertikalen Erstreckungen sind nicht maßstäblich und weisen, sofern nicht anders angegeben, auch keine ableitbaren geometrischen Relationen zueinander auf. Darin zeigt:
- 1 eine Querschnittsansicht auf eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform,
- 2 eine Draufsicht auf die Ausführungsform, dargestellt in der 1,
- 3a eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform,
- 3b eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' der Ausführungsform, dargestellt in der 3a,
- 4a eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform,
- 4b eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' der Ausführungsform, dargestellt in der 4a.
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Die Abbildung der 1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform, aufweisend eine Kontaktiervorrichtung 10 mit einem Träger 20, wobei der Träger 20 eine Unterseite 22, eine Oberseite 24 und eine Aussparung 26 aufweist. Die Aussparung 26 ist an der Oberseite 24 des Trägers 20 mit einem elastischen Material 30 teilweise überdeckt. Das elastische Material teilt sich in einen ersten Teil 32 und in einen zweiten Teil 34 auf. Die beiden Teile 32 und 34 überdeckten die Aussparung 26 teilweise bis auf einen Spalt 36 nahezu vollständig. Auf der Oberfläche des elastischen Materials 30 und insbesondere auf den beiden Teilen 32 und 34 d.h. oberhalb der Aussparung 26 ist ein erster elektrisch leitfähiger Kontaktbereich 40 und ein zweiter elektrisch leitfähiger Kontaktbereich 42 ausgebildet, wobei die beiden Bereiche 40 und 42 von einander beabstandet sind. Der erste Kontaktbereich 40 und der zweite Kontaktbereich 42 sind jeweils mittels eines Leiterbahnabschnitts 43 mit einer nicht dargestellten Auswerteschaltung verschaltet. Oberhalb des Trägers 20 ist ein gehäustes IC 50 angeordnet. Das IC-Gehäuse 50, nachfolgend auch Halbleitergehäuse bezeichnet, weist an der Unterseite Anschlusskontakte 60 auf. Die Anschlusskontakte 60 liegen auf den Bereichen 40 und 42 auf, wobei zur besseren Kontaktierung von den Anschlusskontakten 60 mit den Bereichen 40 und 42 drückt auf das IC-Gehäuse 50 eine als Vektor dargestellte Kraft 70. Die beiden Teile 32 und 34 werden in die Aussparung 26 hinein auslenkt. Vorliegend ist die ausgelenkte Position gestrichelt gezeichnet. Es sei angemerkt, dass je nach Elastizität die beiden Teile 32 und 24 bereits durch die Gewichtskraft des IC-Gehäuses 50 ausgelenkt werden.
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In einer alternativen Ausführung ist die Aussparung als Kavität ausgeformt indem der Träger 20 an der Unterseite 22 mittels des Teils 80, gestrichelt dargestellt, vollständig geschlossen ist.
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In der Abbildung der 2 ist eine Draufsicht auf die Ausführungsform, dargestellt in der 1, abgebildet. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu der Abbildung der 1 erläutert. Die beiden Teile 32 und 34 sind zungenförmig ausgebildet. Ferner sind auf jeder Seite zwei weitere zungenförmige Teile 132 und 232 bzw. 134 und 234 in einer kammförmigen Anordnung angeordnet. Jeder der Teile 32, 34, 132, 134, 232 und 234 weist an der Oberseite jeweils einen mit der Auswerteschaltung verbundenen leitfähigen Kontaktbereich 40 oder 42 auf. Mit der vorliegenden Ausführungsform lassen sich elektronische Bauteile oder ICs mit bis zu sechs Anschlusskontakten kontaktieren.
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Die Abbildung der 3a zeigt eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu den Abbildungen der vorangegangenen Figuren erläutert. Das elastische Material 30 ist als Membran 250 ausgebildet, wobei die Membran 250 einen Graben 260 überspannt. Die Membran 250 weist Schlitze 300 auf. Die Schlitze sind senkrecht zu der Längserstreckung des Grabens 260 ausgebildet. Hierdurch ist die Membran 250 in eine Vielzahl von einzelnen Abschnitten aufgeteilt. In vorzugsweise jedem Abschnitt sind zwei oder mehrere elektrisch leitfähige Kontaktbereich 40 und 42 mit den jeweils zugeordneten Leiterbahnabschnitten 43 ausgebildet, wobei der jeweilige Kontaktbereich 40 und 42 mittels des Leiterbahnabschnitts 43 mit der nicht dargestellten Auswerteeinheit verschaltet ist. Ein Vorteil ist, dass durch die Vielzahl von Kontaktbereichen 40 und 42 sich eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen gleichzeitig messen oder testen lassen.
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In der 3b ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' der Ausführungsform der 3a dargestellt. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu den Abbildungen der vorangegangenen Figuren erläutert. Die Aussparung 26 ist von der Membran 30 überspannt. Der erste Kontaktbereich 40 und der zweite Kontaktbereich 42 sind jeweils einander gegenüberliegend angeordnet und jeweils mittels des Leiterbahnabschnitts 43 verschaltet.
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Die Abbildung der 4a zeigt eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu den Abbildungen der vorangegangenen Figuren erläutert. Das elastische Material 30 ist wieder als Membran 250 ausgebildet, wobei die Membran 250 jeweils drei zueinander parallel verlaufende Gräben 260 überspannt. Die Membran 250 weist in regelmäßigen Abständen Schlitze 300 auf. Hierdurch ist die Membran 250 in eine Vielzahl von einzelnen Abschnitten aufgeteilt. Auf jedem Abschnitt sind ein oder mehrere elektrisch leitfähige Kontaktbereich 40 mit den jeweils zugeordneten Leiterbahnabschnitten 43 ausgebildet, wobei der jeweilige Kontaktbereich 40 mittels des Leiterbahnabschnitts 43 mit der nicht dargestellten Auswerteeinheit verschaltet ist. Ein Vorteil ist, dass durch die Vielzahl von Kontaktbereichen 40 sich eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen gleichzeitig messen oder testen lassen.
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In der 4b ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B' der Ausführungsform der 4a dargestellt. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu den Abbildungen der vorangegangenen Figuren erläutert.
