DE102020126546A1

DE102020126546A1 - Ein teststift mit einer stiftspitze mit seitlich angeordneten stiftspitzenabschnitten

Info

Publication number: DE102020126546A1
Application number: DE102020126546.8A
Authority: DE
Inventors: Soon Lai Kho; Nee Wan Khoo
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2020-10-09
Filing date: 2020-10-09
Publication date: 2022-04-14

Abstract

Ein Teststift (10) zum Testen von Halbleiterbauelementen, um- fassendeine Stiftspitze (11), die mindestens zwei Stiftspitzenabschnitte (11.1, 11.2) umfasst, die in einer seitlichen Seite-an-Seite-Anordnung angeordnet sind, wobei die mindestens zwei Stiftspitzenabschnitte (11.1, 11.2) einen ersten Stiftspitzenabschnitt (11.1), der ein erstes Material umfasst, und einen zweiten Stiftspitzenabschnitt (11.2), der ein zweites Material umfasst, umfassen, wobei das erste Material eine höhere Härte als das zweite Material umfasst und das zweite Material einen geringeren spezifischen elektrischen Widerstand als das erste Material umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Test- oder Prüfstift zum Testen von Halbleiterbauelementen, ein Verfahren zum Herstellen eines Teststifts zum Testen von Halbleiterbauelementen und eine Testvorrichtung zum Testen von Halbleiterbauelementen.
HINTERGRUND
In der Halbleiterindustrie werden die elektrischen Eigenschaften von Halbleiterbauelementen in der Regel geprüft, indem diese mit geeigneten Testgeräten verbunden werden, die Test- oder Prüfstifte umfassen. Die Teststifte werden mit Leitungen oder Pads der Halbleiterbauelemente in Kontakt gebracht, und die durch die Halbleiterbauelemente fließenden elektrischen Ströme werden von dem Prüfgerät gemessen und ausgewertet. Solche Teststifte müssen ausreichende Werte der elektrischen Leitfähigkeit aufweisen, insbesondere einen niedrigen Kontaktwiderstand. Gleichzeitig sollen sie auch nach wiederholten Kontakten mit den Oberflächen der Leitungen der zu prüfenden Halbleiterbauelemente eine hohe mechanische Beständigkeit, insbesondere Verschleißfestigkeit, aufweisen.
Das technische Problem, mit dem man heute konfrontiert ist, besteht darin, dass es keine Möglichkeit gibt, dass ein Teststift gleichzeitig einen guten elektrischen Kontaktwiderstand und eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist. Das Material des Teststiftes hat entweder eine zufriedenstellende elektrische Leitfähigkeit, aber eine geringe Verschleißfestigkeit, oder es hat eine hohe Verschleißfestigkeit, aber eine geringe elektrische Leitfähigkeit.
Aus diesen und anderen Gründen besteht ein Bedarf an der vorliegenden Offenbarung.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf einen Teststift zum Testen elektrischer oder elektronischer Vorrichtungen, der eine Stiftspitze umfasst, die in einer seitlichen, nebeneinander liegenden Anordnung zweier Stiftspitzenabschnitte angeordnet ist, wobei die mindestens zwei Stiftspitzenabschnitte einen ersten Stiftspitzenabschnitt umfassen, der ein erstes Material umfasst, und einen zweiten Stiftspitzenabschnitt, der ein zweites Material umfasst, wobei das erste Material eine höhere Härte als das zweite Material umfasst und das zweite Material einen niedrigeren elektrischen Widerstand als das erste Material umfasst. Insbesondere ist das zweite Material metallisch und hoch leitfähig, während das erste Material entweder metallisch oder nichtmetallisch ist. Durch die seitliche Anordnung der ersten und zweiten Stiftspitzenabschnitte wird eine hohe Leitfähigkeit und Verschleißfestigkeit beim Testen von Halbleiterbauelementen erreicht, wobei beide Materialien synergetisch zusammenwirken und sich gegenseitig ergänzen, um einen geringen Widerstand und eine lange Lebensdauer zu erzielen.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Teststifts zum Testen elektrischer oder elektronischer Vorrichtungen, wobei das Verfahren das Bereitstellen von mindestens zwei Stiftspitzenabschnitten umfasst, die einen ersten Stiftspitzenabschnitt, der ein erstes Material umfasst, und einen zweiten Stiftspitzenabschnitt, der ein zweites Material umfasst, umfassen, wobei das erste Material eine höhere Härte als das zweite Material umfasst und das zweite Material einen niedrigeren elektrischen Widerstand als das erste Material umfasst, und das Befestigen der Stiftspitzenabschnitte aneinander, so dass sie in einer seitlichen Seite-an-Seite-Anordnung angeordnet sind.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf eine Testvorrichtung zum Testen elektrischer oder elektronischer Vorrichtungen, wobei die Vorrichtung mindestens einen Teststift umfasst, der eine Stiftspitze umfasst, die mindestens zwei Stiftspitzenabschnitte umfasst, wobei die zwei Stiftspitzenabschnitte in einer seitlichen Seite-an-Seite-Anordnung angeordnet sind und einen ersten Stiftspitzenabschnitt umfassen, der ein erstes Material umfasst, und einen zweiten Stiftspitzenabschnitt, der ein zweites Material umfasst, wobei das erste Material eine höhere Härte als das zweite Material umfasst und das zweite Material einen niedrigeren spezifischen elektrischen Widerstand als das erste Material umfasst.
Figurenliste
Die beiliegenden Zeichnungen dienen dem weiteren Verständnis der Ausführungsformen und sind Bestandteil dieser Beschreibung und stellen einen Teil davon dar. Die Zeichnungen illustrieren Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Ausführungsformen zu erklären. Andere Ausführungsformen und viele der beabsichtigten Vorteile der Ausführungsformen werden leicht zu schätzen wissen, wenn sie durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden.
Die Elemente in den Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.

1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht von unten auf ein Beispiel eines Teststifts mit einer Stiftspitze, die zwei seitlich aneinander befestigte Stiftspitzenabschnitte umfasst.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Teststiftes aus 1, der elektrisch mit einer Leitung verbunden ist und Teil einer elektrischen Prüfschaltung ist.
3 zeigt eine elektrische Schaltung der elektrischen Prüfschaltung aus 2.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht von unten auf ein Beispiel eines Teststifts, der einen zentralen Stiftspitzenbereich aus einem ersten Material und sechs periphere Stiftspitzenabschnitte aus einem zweiten metallischen Material umfasst.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht von unten auf ein Beispiel eines Teststifts, der einen ersten zentralen Stiftspitzenabschnitt aus einem ersten Material und einen zweiten hülsenartigen peripheren Stiftspitzenabschnitt aus einem zweiten metallischen Material umfasst, wobei der periphere Stiftspitzenabschnitt den zentralen Stiftspitzenabschnitt umgibt.
6 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht eines Beispiels eines Teststifts, der einen zweiten Stiftspitzenabschnitt aus einem zweiten metallischen Material und einen ersten Stiftspitzenabschnitt aus einem ersten Material mit feinen, in den zweiten Stiftspitzenabschnitt eingebetteten Partikeln umfasst.
7 umfasst die 7A bis 7C und zeigt perspektivische Ansichten eines Beispiels für einen Teststift, der mehrere seitlich angeordnete erste und zweite Stiftspitzenabschnitte (A), ein Beispiel für einen freitragenden Stift (B) und ein Beispiel für einen Pogo-Stift in einer Testkonfiguration (C) umfasst.
8 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung eines Teststifts zum Testen von Halbleiterbauelementen.
9 umfasst die 9A bis 9C und illustriert einige beispielhafte Methoden zur Herstellung eines Teststifts zum Testen von Halbleiterbauelementen.
10 zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils einer Testvorrichtung in einer Testkonfiguration eines Halbleiterbauelements.
11 umfasst 11A bis 11C und zeigt eine Wafer-Testvorrichtung in einer schematischen Seitenansicht (A), einer vergrößerten Seitenansicht aus einer anderen Richtung eines einzelnen Teststifts, der ein Pad kontaktiert (B), und einer perspektivischen Draufsicht auf eine Gesamtheit von Teststiften, die die Pads eines Halbleiterwafers kontaktieren (C) .
12 zeigt eine Leiterplatten-Testvorrichtung in einer perspektivischen Teilansicht von oben.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen, die einen Teil dieses Dokuments bilden und in denen zur Veranschaulichung bestimmte Ausführungsformen gezeigt werden, in denen die Offenbarung praktiziert werden kann. In diesem Zusammenhang werden richtungsbezogene Begriffe wie „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorne“, „hinten“ usw. mit Bezug auf die Ausrichtung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da die Komponenten der Ausführungsformen in einer Reihe von verschiedenen Ausrichtungen positioniert werden können, dient die richtungsbezogene Terminologie der Veranschaulichung und ist in keiner Weise einschränkend. Es versteht sich von selbst, dass auch andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass dies den Rahmen der vorliegenden Offenbarung sprengen würde. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen, und der Umfang der vorliegenden Offenbarung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
Die in dieser Beschreibung verwendeten Begriffe „verbunden“, „angebracht“, „gekoppelt“ und/oder „elektrisch verbunden/elektrisch gekoppelt“ bedeuten nicht, dass die Elemente oder Schichten direkt miteinander in Kontakt stehen müssen. Zwischen den „verbundenen“, „angebrachten“, „gekoppelten“ und/oder „elektrisch verbundenen/elektrisch gekoppelten“ Elementen können Zwischenelemente oder -schichten vorgesehen sein. Gemäß der Offenbarung können die oben genannten Begriffe jedoch auch die besondere Bedeutung haben, dass die Elemente oder Schichten direkt miteinander in Kontakt stehen, d.h. dass zwischen den „verbundenen“, „angebrachten“, „gekoppelten“ und/oder „elektrisch verbundenen/elektrisch gekoppelten“ Elementen keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorgesehen sind.
Ferner kann das Wort „über“, das in Bezug auf ein Teil, ein Element oder eine Materialschicht verwendet wird, das/die „über“ einer Oberfläche geformt oder angeordnet ist, hier verwendet werden, um zu bedeuten, dass das Teil, das Element oder die Materialschicht „indirekt auf“ der implizierten Oberfläche angeordnet (z.B. platziert, geformt, abgelagert usw.) ist, wobei ein oder mehrere zusätzliche Teile, Elemente oder Schichten zwischen der implizierten Oberfläche und dem Teil, dem Element oder der Materialschicht angeordnet sind. Das Wort „über“, das in Bezug auf ein Teil, ein Element oder eine Materialschicht verwendet wird, das/die „über“ einer Oberfläche geformt oder angeordnet ist, kann jedoch wahlweise auch die spezifische Bedeutung haben, dass das Teil, das Element oder die Materialschicht „direkt“, d. h. in direktem Kontakt mit der implizierten Oberfläche, angeordnet (z. B. platziert, geformt, abgeschieden usw.) ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht von unten auf ein Beispiel eines Teststifts mit einer Stiftspitze, die zwei seitlich aneinander befestigte Stiftspitzenabschnitte umfasst.
Genauer gesagt zeigt 1 einen Teststift 10 zum Testen von Halbleiterbauelementen, wobei der Teststift 10 eine Stiftspitze 11 umfasst, die zwei Stiftspitzenabschnitte 11.1 und 11.2 umfasst, die zwei verschiedene metallische Materialien umfassen und in einer seitlichen Nebeneinanderanordnung angeordnet sind. Ein erster Stiftspitzenabschnitt 11.1 umfasst ein erstes metallisches Material und ein zweiter Stiftspitzenabschnitt 11.2 umfasst ein zweites metallisches Material, und das erste metallische Material umfasst eine höhere Härte als das zweite metallische Material und das zweite Material umfasst eine höhere elektrische Leitfähigkeit als das erste metallische Material. Eine solche Teststiftspitze gemäß dem ersten Aspekt und wie sie in 1 dargestellt ist, wird im Folgenden auch als Doppelteststift bezeichnet.
Die beiden Stiftspitzenabschnitte 11.1 und 11.2 sind so ausgebildet, dass sie jeweils eine flache Oberseite aufweisen, wobei die flachen Oberseiten in und entlang ein und derselben Ebene angeordnet sind. In einer Testsituation wird somit sichergestellt, dass beide Stiftspitzenabschnitte 11.1 und 11.2 mit einem beliebigen elektrischen Anschluss eines zu prüfenden elektrischen oder elektronischen Gerätes, insbesondere eines Halbleiterbauelementes, in Kontakt gebracht werden. Bei dem elektrischen Anschluss kann es sich zum Beispiel um eine Leitung, eine Kugel oder ein Pad handeln. Der elektrische Anschluss kann ein elektrischer Anschluss eines elektrischen oder elektronischen Geräts selbst sein oder auch ein elektrischer Anschluss einer beliebigen Art von Zwischenverbindung, wie z. B. einer Leiterplatte. Aufgrund der höheren elektrischen Leitfähigkeit des zweiten Stiftspitzenabschnitts wird der Strom hauptsächlich durch den zweiten Stiftspitzenabschnitt 11.2 fließen. Da das erste Material des ersten Stiftspitzenabschnitts leitend oder nicht leitend sein kann, hängt der Stromfluss von der Art des ersten Materials ab. Der erste Stiftspitzenabschnitt 11.1 wird aufgrund seines harten ersten Materials dazu neigen, die Verschleißrate des zweiten Stiftspitzenabschnitts 11.2 zu verringern.
Die Stiftspitze 11 kann auf einem Substrat oder einem Halter 12 befestigt werden, der Teil einer Testvorrichtung sein kann. In einem Testmodus bewegt entweder der Halter 12 die Stiftspitze 11 in Richtung eines Anschlusses oder Pads oder eines anderen elektrischen Kontakts eines Halbleiterbauelements, oder der Halter 12 ist fixiert und ein Halter oder Substrat des Halbleiterbauelements bewegt den Leiter oder das Pad und bringt ihn in Kontakt mit der Stiftspitze 11.
Zwischen den beiden Nadelspitzenabschnitten 11.1 und 11.2 befindet sich eine Verbindungs- oder Fügeebene 11.3. Der Aufbau dieser Verbindungsschicht 11.3 hängt von der Art und Weise ab, in der die beiden Stiftspitzenteile 11.1 und 11.2 aneinander befestigt worden sind. Im Folgenden werden einige verschiedene Methoden der Befestigung beschrieben.
Gemäß einem Beispiel kann der erste metallische Werkstoff Wolframkarbid (WC) und der zweite metallische Werkstoff Berylliumkupfer (BeCu) sein. Wolframkarbid, insbesondere ultrafeinkörniges Wolframkarbid, kann eine Härte von 2200 HK auf der Knoop-Skala aufweisen, und Berylliumkupfer hat typischerweise eine Härte von etwa 400 HK. Andererseits hat Wolframkarbid einen spezifischen elektrischen Widerstand zwischen 20 µΩcm und 30 µΩcm, während Berylliumkupfer, insbesondere wärmebehandeltes Berylliumkupfer, einen spezifischen elektrischen Widerstand von bis zu 7,6 µΩcm und wärmebehandeltes und vergoldetes Berylliumkupfer sogar einen spezifischen elektrischen Widerstand zwischen 4 µΩcm und 5 µΩcm haben kann.
Infolgedessen fließt der Strom in einer Testkonfiguration hauptsächlich durch den zweiten Nadelspitzenabschnitt 11.2. Im Allgemeinen fließt der größte Teil des Stroms durch den weniger widerstandsfähigen Pfad des zweiten Stiftspitzenabschnitts 11.2 und ein kleiner Teil des Stroms fließt immer noch durch das erste Material des ersten Stiftspitzenabschnitts 11.1, je nachdem, ob das erste Material metallisch (Wolframkarbid) oder nichtmetallisch (Keramik oder Diamant) ist.
2 zeigt eine Testkonfiguration, bei der die Stiftspitze 11 in Kontakt mit einer Leitung 13 oder einem anderen elektrischen Kontakt eines zu prüfenden elektrischen oder elektronischen Geräts gebracht wird. Die Stiftspitze 11 liegt auf der Leitung 13 auf, so dass jeder der beiden Stiftspitzenabschnitte 11.1 und 11.2 in Kontakt mit der Oberfläche der Leitung 13 steht. Wenn beide Stiftspitzenabschnitte 11.1 und 11.2 die Leitung 13 berühren, fließt der größte Teil des Stroms über den Weg mit dem geringsten Widerstand, nämlich über den zweiten Berylliumkupfer-Stiftspitzenabschnitt 11.2, wie in 2 dargestellt. Der Strom fließt von der Leitung 13 durch eine elektronische Schaltung 14 des elektronischen Geräts zu einer Auswerteschaltung 15 des Prüfgeräts und zurück zur Stiftspitze 11.
3 veranschaulicht ferner die Testmesskonfiguration in Form einer elektrischen Schaltungsdarstellung der elektrischen Testschaltung von 2. Beim Eintritt in die Stiftspitze 11 wird ein Großteil des Stroms ausgekoppelt und fließt durch den niederohmigen Pfad des zweiten Stiftspitzenabschnitts 11.2. Das Vorhandensein des härteren und weniger leitfähigen Materials des ersten Stiftspitzenabschnitts 11.1 verhindert also nicht, dass der Strom durch das leitfähigere Material des zweiten Stiftspitzenabschnitts 11.2 fließt. In der elektrischen Schaltungsdarstellung von 3 des geschlossenen Stromkreises ist nur die Spannungsquelle der elektronischen Schaltung dargestellt.
Es wurde bereits erwähnt, dass das erste metallische Material des ersten Stiftspitzenabschnitts 11.1 Wolframkarbid sein kann. Im Allgemeinen kann der erste metallische Werkstoff nach seiner Härte ausgewählt werden. Genauer gesagt kann die Härte des ersten metallischen Materials so gewählt werden, dass sie eine Härte von mehr als 500 HK, 700 HK, 900 HK, 1100 HK, 1300 HK, 1500 HK, 1700 HK, 1900 HK, 2100 HK, 2300 HK oder 2500 HK aufweist, wobei die Härte in der Einheit HK der Knoop-Skala gemessen wird.
Genauer gesagt kann das erste metallische Material ausgewählt werden, um eines oder mehrere aus der Gruppe zu sein, die aus Stahl, rostfreiem Stahl, Hochgeschwindigkeitsstahl, Chrom, Zirkoniumdioxid, Beryllium, Topas, Granat, Wolframkarbid, Zirkoniumborid, Titannitrid, Tantalkarbid, Zirkoniumkarbid, Aluminium, Berylliumkarbid, Titankarbid, Siliziumkarbid, Aluminiumborid, Borkarbid, Diamant und diamantähnlichem Kohlenstoff besteht.
Es wurde bereits erwähnt, dass das zweite metallische Material des zweiten Nadelspitzenabschnitts 11.2 Berylliumkupfer sein kann. Im Allgemeinen kann das zweite metallische Material nach seinem spezifischen elektrischen Widerstand ausgewählt werden. Insbesondere kann der spezifische elektrische Widerstand des zweiten metallischen Materials so gewählt werden, dass er weniger als 10 µΩcm, 9 µΩcm, 8 µΩcm, 7 µΩcm, 6 µΩcm oder 5 µΩcm beträgt.
Genauer gesagt kann das zweite metallische Material ausgewählt werden, um eines oder mehrere aus der Gruppe zu sein, die aus Kupfer, Kupferlegierung, Kupfer-Beryllium-Legierung, Gold, Goldlegierung, Silber, Silberlegierung, supraleitenden Materialien vom Typ I und Typ II wie Vanadium, Technetium und Niob besteht.
Gemäß weiteren Beispielen für den Teststift des ersten Aspekts kann der Teststift einer oder mehrere der folgenden sein: ein Sondenstift, eine Federsonde, ein Pogostift, ein Aka-Pogostift, ein Cobra-Sondenstift, ein Wafertest-Sondenstift, ein Kragstift oder ein federbelasteter Stift. Spezifische Beispiele dafür werden später gezeigt.
Im Folgenden werden weitere Beispiele für Stiftspitzenkonfigurationen beschrieben.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht von unten auf ein weiteres Beispiel eines Teststiftes.
Genauer gesagt, umfasst der in 4 gezeigte Teststift 20 eine Stiftspitze 21, die oben auf einem Stiftschaft 22 angeordnet ist. Die Stiftspitze 21 besteht aus einem zentralen Stiftspitzenabschnitt 21.1 aus einem ersten metallischen Material und sechs peripheren Stiftspitzenabschnitten 21.2 aus einem zweiten metallischen Material. Der Stiftschaft 22 und der zentrale Stiftspitzenabschnitt 21.1 sind entlang einer zentralen Achse angeordnet. Die sechs peripheren Stiftspitzenabschnitte 21.2 sind zylindersymmetrisch um die Mittelachse und den zentralen Stiftspitzenabschnitt 21.1 angeordnet. Die Oberseiten des zentralen Stiftspitzenabschnitts 21.1 und der peripheren Stiftspitzenabschnitte 21.2 liegen in ein und derselben Ebene, die sich senkrecht zur Mittelachse erstreckt.
Das erste metallische Material des zentralen Stiftspitzenabschnitts 21.1 kann eine höhere Härte aufweisen als das zweite metallische Material der peripheren Stiftspitzenabschnitte 21.1 und das zweite metallische Material kann eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweisen als das erste metallische Material. Auf diese Weise fließt der elektrische Strom durch die peripheren Stiftspitzenabschnitte 21.2, während der zentrale Stiftspitzenabschnitt 21.1 dazu dient, den Verschleiß der peripheren Stiftspitzenabschnitte 21.2 zu verhindern.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht von unten auf ein weiteres Beispiel für einen Teststift.
Genauer gesagt, umfasst der in 5 gezeigte Teststift 30 eine Stiftspitze 31, die oben auf einem Stiftschaft 32 angeordnet ist. Die Stiftspitze 31 umfasst einen zentralen Stiftspitzenabschnitt 31.1 aus einem ersten metallischen Material und einen konzentrischen peripheren hülsenartigen Stiftspitzenabschnitt 31.2 aus einem zweiten metallischen Material. Der Stiftschaft 32 und der zentrale Stiftspitzenabschnitt 31.1 sind entlang einer zentralen Achse angeordnet. Der konzentrische periphere Stiftspitzenabschnitt 31.2 ist zylindersymmetrisch um die zentrale Achse und den zentralen Stiftspitzenabschnitt 31.1 angeordnet. Die Oberseite des zentralen Stiftspitzenabschnitts 31.1 und die Oberkante des konzentrischen peripheren Stiftspitzenabschnitts 31.2 liegen in ein und derselben Ebene, die sich senkrecht zur Mittelachse erstreckt.
Das erste metallische Material des zentralen Stiftspitzenabschnitts 31.1 kann eine höhere Härte aufweisen als das zweite metallische Material des konzentrischen peripheren Stiftspitzenabschnitts 31.2 und das zweite metallische Material kann eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweisen als das erste metallische Material. Auf diese Weise fließt der elektrische Strom durch den konzentrischen peripheren Stiftspitzenabschnitt 31.2, während der zentrale Stiftspitzenabschnitt 31.1 dazu dient, den Verschleiß des konzentrischen peripheren Stiftspitzenabschnitts 31.2 zu verhindern.
6 zeigt eine Seitenansicht auf ein Beispiel eines weiteren Beispiels eines Teststiftes.
Genauer gesagt umfasst der in 6 gezeigte Teststift 40 eine Stiftspitze 41 mit einem ersten Stiftspitzenabschnitt 41.1 und einem zweiten Stiftspitzenabschnitt 41.2. Der erste Stiftspitzenabschnitt 41.1 umfasst feine Partikel 41.11 aus einem ersten metallischen Material, die in den zweiten Stiftspitzenabschnitt 41.2 eingebettet sind. Dieses Beispiel einer Stiftspitze 41 verdeutlicht somit, dass der erste Stiftspitzenabschnitt nicht auf einen zusammenhängenden Block aus einem ersten Material beschränkt ist, sondern auch eine verteilte Form aufweisen kann, wie die feinen Partikel 41.11, die in den zweiten Stiftspitzenabschnitt 41.2 eingebettet und verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt, sind.
Die obigen Ausführungen zu den Werkstoffen der ersten und zweiten Stiftspitzen gelten auch für die in den 4 bis 7 gezeigten Teststifte.
7 umfasst die 7A bis 7C und zeigt perspektivische Ansichten von weiteren Beispielen von Teststiften.
Genauer gesagt zeigt 7A einen Teststift 50 mit einer Stiftspitze 51, die mehrere seitlich angeordnete erste und zweite Stiftspitzenabschnitte 51.1 und 51.2 umfasst. Der Teststift 50 aus 7A kann beispielsweise für die Längs- oder Querkontaktierung einer Leitung oder eines anderen externen Kontakts eines Halbleiterbauelements verwendet werden.
7B zeigt einen Teststift 60 in Form eines freitragenden Stifts, bei dem eine Stiftspitze 61 mit dem freitragenden Stift verbunden ist. Der vergrößerte Schnitt zeigt die Stiftspitze 61 im Detail. Die Stiftspitze 61 umfasst einen ersten Stiftspitzenabschnitt 61.1 mit größerer Härte und einen zweiten Stiftspitzenabschnitt 61.2 mit größerer elektrischer Leitfähigkeit.
7C zeigt einen Teststift 70 in Form eines Pogo-Pins, der hier in einer Testkonfiguration gezeigt wird, die eine der äußeren Leitungen eines Halbleiterbauelements kontaktiert. Der Teststift 70 umfasst eine Stiftspitze 71 mit einem ersten Stiftspitzenabschnitt 71.1 und einem zweiten Stiftspitzenabschnitt 71.2, die beide in Kontakt mit der Leitung stehen. Die Stiftspitze 71 ist mit einem Schaft 72 verbunden, wobei der Schaft 72 mit einer Feder 72.1 zum Vorspannen der Stiftspitze 71 gegen die Leitung des Halbleiterbauelements versehen ist. Der in 7C gezeigte Pogo-Stift ist ein Beispiel für einen federbelasteten Stift. Es kann auch andere Beispiele geben.
8 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung eines Teststifts zum Testen von Halbleiterbauelementen.
Das Verfahren 80 von 8 umfasst das Bereitstellen von mindestens zwei Stiftspitzenabschnitten, die zwei unterschiedliche metallische Werkstoffe umfassen (81), und das Befestigen der Stiftspitzenabschnitte aneinander, so dass sie in einer seitlichen Nebeneinanderanordnung angeordnet sind (82) .
Das Verfahren 80 kann weitere Merkmale umfassen, wie sie oben im Zusammenhang mit dem Teststift beschrieben wurden.
Wie oben beschrieben, besteht die zweite Stiftspitze aus dem zweiten metallischen Werkstoff, der eine geringere Härte und einen geringeren spezifischen elektrischen Widerstand aufweist als der erste metallische Werkstoff der ersten Stiftspitze. Gemäß einem Beispiel des Verfahrens 80 kann die zweite Stiftspitze ein Teil, insbesondere ein integraler Teil eines Stiftschafts oder des gesamten Teststifts sein. Die erste Stiftspitze kann ein geeignet geformtes Metallstück sein, das an der zweiten Stiftspitze zu befestigen ist.
Gemäß einem Beispiel des Verfahrens 80 umfasst das Zusammenfügen der beiden Stiftspitzenteile ein mechanisches, chemisches oder metallurgisches Fügen.
Einem weiteren Beispiel zufolge kann die mechanische Verbindung eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: Nieten, Schrumpfen, Einpressen, Verriegeln mit Presspassung, Verschrauben, Verstemmen, Falten und Verstärken.
Einem weiteren Beispiel zufolge kann das chemische Fügen eines oder mehrere der folgenden Verfahren umfassen: Kleben, Walzkleben und Diffusionskleben.
Nach einem weiteren Beispiel umfasst das metallurgische Fügen eines oder mehrere der folgenden Verfahren: Schweißen, Schmelzschweißen, Lichtbogenschweißen, Elektronenstrahlschweißen, Gasschweißen, Laserschweißen, Pressschwei-ßen, Widerstandsschweißen, Widerstandspunktschweißen, Buckelschweißen, Nahtschweißen, Stauchschweißen, Abbrennstumpfschweißen, Explosionsschweißen, Kaltpressschweißen, Reibschweißen, Reibrührschweißen, Ultraschallschweißen, Diffusionsschweißen, Hartlöten, Weichlöten, Löten, Brennerlöten, Flammlöten, Lichtstrahlhartlöten, Laserlöten, Explosionsplattieren, Elektroplattieren, Kleben mit starkem Klebstoff.
9 umfasst 9A bis 9C und veranschaulicht einige beispielhafte Verfahren zur Herstellung eines Teststifts.
9A veranschaulicht das Zusammennieten des ersten und zweiten Stiftspitzenabschnitts durch Einsetzen eines Niets 91 in die in den ersten und zweiten Stiftspitzenabschnitten ausgebildeten Durchgangsöffnungen. 9B zeigt die Verriegelung des ersten und des zweiten Stiftspitzenabschnitts durch eine Presspassung zwischen den am ersten Stiftspitzenabschnitt ausgebildeten Vorsprüngen 92 und den im zweiten Stiftspitzenabschnitt ausgebildeten kongruenten Aussparungen 93. 9C veranschaulicht die Befestigung des ersten Stecknadelspitzenabschnitts an dem zweiten Stiftspitzenabschnitt mit Hilfe eines starken Klebstoffs 94.
10 zeigt eine Ansicht eines Teils einer Testvorrichtung in einer Testkonfiguration eines Halbleiterbauelements.
Genauer gesagt zeigt 10 eine fragmentarische Querschnittsansicht eines Sockels 101 einer Testvorrichtung 100 in einer Testkonfiguration zum Testen einer Halbleitervorrichtung 150. Wie in 10 gezeigt, umfasst die Halbleitervorrichtung 150 erste und zweite Leitungen 151 und 152, die aus einem Gehäusekörper 153 der Halbleitervorrichtung 150 herausragen. Die Testvorrichtung 100 umfasst zwei Teststifte 102 und 103, die gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung konfiguriert sind. In dem in 10 gezeigten Beispiel sind die Teststifte 102 und 103 als Pogo-Pins konfiguriert, wie in 7C gezeigt wurde.
Die Teststifte 102 und 103 sind in Durchgangslöchern eines Grundkörpers 104 des Prüfgeräts 100 beweglich angebracht, so dass sich ihre oberen Stiftspitzenabschnitte durch eine Fassung 101 erstrecken. Das Halbleiterbauelement 200 wird auf den Sockel 101 aufgesetzt, so dass die ersten und zweiten Leitungen 201 und 202 in Kontakt mit den Teststiften 102 und 103 gebracht werden.
11 umfasst 11A bis 11C und zeigt eine Wafer-Testvorrichtung.
Genauer gesagt zeigt 11A eine schematische Seitenansicht eines Teils einer Wafer-Testvorrichtung 200 in einer Testkonfiguration. Die Wafer-Testvorrichtung 200 umfasst eine Vielzahl von Teststiften 201, die nebeneinander entlang einer linearen Reihe oder entlang einer leicht gekrümmten Linie angeordnet sind, wie in 11C zu sehen ist. Jeder der Teststifte 201 wird mit einem der Pads 251 eines Halbleiterwafers 250 in Kontakt gebracht. Die Pads 251 können in elektrischer Verbindung mit einem oder mehreren elektronischen Bauteilen stehen, die in dem Halbleiterwafer 250 integriert sind. Einige oder alle der Teststifte 201 können als Doppelteststifte konfiguriert sein.
Die vergrößerte Seitenansicht von 11B zeigt einen einzelnen Teststift 201, der ein Pad 251 berührt. Es ist zu erkennen, dass der Teststift 201 als freitragender Stift ausgebildet und so angeordnet ist, dass er in einer schrägen Ausrichtung auf dem Pad 251 aufliegt. Gemäß den Pfeilen wird der Halbleiterwafer nach oben bewegt, bis die Pads 251 mit den Teststiften 201 in Kontakt kommen.
11C zeigt, dass die Teststifte 201 entlang von Abschnitten eines Kreises angeordnet werden können, wobei sich die Pads auf einer Mittelachse des Kreises befinden.
12 zeigt eine Leiterplattenprüfvorrichtung in einer perspektivischen Teilansicht von oben.
Die Leiterplattentestvorrichtung 300 umfasst eine Vielzahl von Teststiften 301, die als Pogostifte 301 konfiguriert werden können. Die Teststifte 301 sind mit elektrischen Kontaktbereichen 351 einer Leiterplatte 350 in Kontakt zu bringen, um eine elektrische Prüfung eines oder mehrerer elektrischer oder elektronischer Geräte durchzuführen, die mit den Kontaktbereichen 351 verbunden sind. Die Prüfvorrichtung 300 umfasst einen Sockel 310, der eine Vielzahl von Durchgangslöchern 310A enthält, die so konfiguriert sind, dass sie die Vielzahl von Teststiften 301 darin aufnehmen. Die Durchgangslöcher 310A sind so angeordnet, dass die Teststifte 301 oberhalb der elektrischen Kontaktbereiche 351 positioniert werden können. Danach wird entweder die Leiterplatte 350 nach oben oder der Sockel 310 nach unten bewegt, so dass die Teststifte 301 in Kontakt mit dem elektrischen Kontaktbereich 351 der Leiterplatte 350 gebracht werden können. Einige oder alle Teststifte 301 können als Doppelteststifte konfiguriert werden.
Darüber hinaus kann ein bestimmtes Merkmal oder ein bestimmter Aspekt einer Ausführungsform der Offenbarung zwar nur in Bezug auf eine von mehreren Implementierungen offenbart worden sein, doch kann ein solches Merkmal oder ein solcher Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie es für eine gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht und vorteilhaft sein kann. Soweit die Begriffe „einschlie-ßen“, „haben“, „mit“ oder andere Varianten davon in der detaillierten Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, sind diese Begriffe in ähnlicher Weise wie der Begriff „umfassen“ als umfassend zu verstehen. Darüber hinaus ist zu verstehen, dass Ausführungsformen der Offenbarung in diskreten Schaltungen, teilintegrierten Schaltungen oder vollintegrierten Schaltungen oder Programmiermitteln implementiert sein können. Auch der Begriff „beispielhaft“ ist lediglich als Beispiel zu verstehen und nicht als das Beste oder Optimale. Es ist auch zu beachten, dass die hier dargestellten Merkmale und/oder Elemente der Einfachheit und des besseren Verständnisses halber mit bestimmten Abmessungen zueinander dargestellt sind und dass die tatsächlichen Abmessungen erheblich von den hier dargestellten abweichen können.
Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, werden Fachleute erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen durch eine Vielzahl alternativer und/oder gleichwertiger Implementierungen ersetzt werden können, ohne dass der Umfang der vorliegenden Offenbarung beeinträchtigt wird. Die vorliegende Anmeldung soll alle Anpassungen oder Variationen der hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher ist beabsichtigt, dass diese Offenbarung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente eingeschränkt wird.

Claims

Teststift (10) zum Testen elektrischer oder elektronischer Geräte, umfassend eine Stiftspitze (11) mit mindestens zwei Stiftspitzenabschnitten (11.1, 11.2), die seitlich nebeneinander angeordnet sind, wobei die mindestens zwei Stiftspitzenabschnitte (11.1, 11.2) einen ersten Stiftspitzenabschnitt (11.1) aus einem ersten Material und einen zweiten Stiftspitzenabschnitt (11.2) aus einem zweiten Material umfassen, wobei das erste Material eine höhere Härte aufweist als das zweite Material und das zweite Material einen geringeren spezifischen elektrischen Widerstand aufweist als das erste Material.
Teststift (10) nach Anspruch 1, wobei eine Härte des ersten metallischen Werkstoffs, die als Knoop-Härte gemessen wird, höher ist als 500 HK, 700 HK, 900 HK, 1100 HK, 1300 HK, 1500 HK, 1700 HK, 1900 HK, 2100 HK, 2300 HK oder 2500 HK.
Teststift (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein elektrischer Widerstand des zweiten Materials kleiner als 10 µΩcm, 9 µΩcm, 8 µΩcm, 7 µΩcm, 6 µΩcm oder 5 µΩcm ist.
Teststift (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Material ist eines oder mehrere aus der Gruppe bestehend aus Stahl, rostfreiem Stahl, Hochgeschwindigkeitsstahl, Chrom, Zirkonium, Beryllium, Topas, Granat, Wolframkarbid, Zirkoniumborid, Titannitrid, Tantalkarbid, Zirkoniumkarbid, Aluminium, Berylliumkarbid, Titankarbid, Siliziumkarbid, Aluminiumborid, Borkarbid, Diamant und diamantähnlichem Kohlenstoff.
Teststift (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zweite Material ist ein metallisches Material und ist eines oder mehrere aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Kupferlegierung, Kupfer-Beryllium-Legierung, Gold, Goldlegierung, Silber und Silberlegierung.
Teststift (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teststift (20) eine Stiftspitze (21) umfasst, die einen zentralen Stiftspitzenabschnitt (21.1) aus einem ersten metallischen Material und eine Anzahl von peripheren Stiftspitzenabschnitten (21.2) aus einem zweiten metallischen Material umfasst, wobei der zentrale Stiftspitzenabschnitt (21.1) und die peripheren Stiftspitzenabschnitte (21.2) in einer seitlichen Seite-an-Seite-Anordnung angeordnet sind.
Teststift (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Teststift (30) eine Stiftspitze (31) umfasst, die einen zentralen Stiftspitzenabschnitt (31.1) aus einem ersten metallischen Material und einen konzentrischen peripheren hülsenartigen Stiftspitzenabschnitt (31.2) aus einem zweiten metallischen Material umfasst.
Teststift (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend eine Stiftspitze (41) mit einem ersten Stiftspitzenabschnitt (41.1) aus einem ersten metallischen Material und einem zweiten Stiftspitzenabschnitt (41.2) aus einem zweiten metallischen Material, wobei der erste Stiftspitzenabschnitt (41.1) eine Vielzahl von feinen Partikeln des ersten metallischen Materials umfasst.
Teststift (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der einer oder mehrere der folgenden Stifte ist: ein Pogo-Stift, ein freitragender Stift oder ein federbelasteter Stift.
Verfahren (80) zur Herstellung eines Teststiftes zum Testen elektrischer oder elektronischer Vorrichtungen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen von mindestens zwei Stiftspitzenabschnitten, die einen ersten Stiftspitzenabschnitt, der ein erstes Material umfasst, und einen zweiten Stiftspitzenabschnitt, der ein zweites Material umfasst, umfassen, wobei das erste Material eine höhere Härte als das zweite Material umfasst und das zweite Material einen niedrigeren spezifischen elektrischen Widerstand als das erste Material umfasst (81), und Befestigen der Stiftspitzenabschnitte aneinander, so dass sie in einer seitlichen Anordnung nebeneinander angeordnet sind (82) .
Verfahren (80) nach Anspruch 10, wobei das Befestigen der Stiftspitzenabschnitte aneinander das mechanische, chemische oder metallurgische Verbinden umfasst.
Verfahren (80) nach Anspruch 11, wobei das metallurgische Verbinden umfasst eines oder mehrere der folgenden Verfahren: Nieten, Schrumpfen, Einpressen, Verriegeln mit Presspassung, Verschrauben, Verstemmen, Falten und Verstärken.
Verfahren (80) nach Anspruch 11, wobei das chemische Verbinden umfasst eines oder mehrere der Verfahren Kleben, Walzkleben und Diffusionskleben.
Verfahren (80) nach Anspruch 11, wobei das metallurgische Verbinden umfasst eines oder mehrere der folgenden Verfahren: Schweißen, Schmelzschweißen, Lichtbogenschweißen, Elektronenstrahlschweißen, Gasschweißen, Laserschweißen, Pressschweißen, Widerstandsschweißen, Widerstandspunktschweißen, Buckelschweißen, Nahtschweißen, Stauchschwei-ßen, Abbrennstumpfschweißen, Explosionsschweißen, Kaltpressschweißen, Reibschweißen, Reibrührschweißen, Ultraschallschweißen, Diffusionsschweißen, Hartlöten, Weichlöten, Löten, Brennerlöten, Flammlöten, Lichtstrahlhartlöten, Laserlöten, Explosionsplattieren, Elektroplattieren, Kleben mit starkem Klebstoff.
Verfahren (80) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, die Härte des ersten Materials, die als Knoop-Härte gemessen wird, höher ist als 500 HK, 700 HK, 900 HK, 1100 HK, 1300 HK, 1500 HK, 1700 HK, 1900 HK, 2100 HK, 2300 HK oder 2500 HK.
Verfahren (80) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, der spezifische elektrische Widerstand des zweiten Materials kleiner als 10 µΩcm, 9 µΩcm, 8 µΩcm, 7 µΩcm, 6 µΩcm oder 5 µΩcm ist.
Verfahren (80) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, das erste Material ist eines oder mehrere aus der Gruppe bestehend aus Stahl, rostfreiem Stahl, Hochgeschwindigkeitsstahl, Chrom, Zirkonium, Beryllium, Topas, Granat, Wolframkarbid, Zirkoniumborid, Titannitrid, Tantalkarbid, Zirkoniumkarbid, Aluminium, Berylliumkarbid, Titankarbid, Siliziumkarbid, Aluminiumborid, Borkarbid, Diamant und diamantähnlichem Kohlenstoff.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, das zweite Material ist ein metallisches Material und ist eines oder mehrere aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Kupferlegierung, Kupfer-Beryllium-Legierung, Gold, Goldlegierung, Silber und Silberlegierung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, welches ferner die Herstellung des Teststifts in Form eines oder mehrerer Pogo-Stifte, eines freitragenden Stifts oder eines federbelasteten Stifts umfasst.
Prüfgerät (100; 200; 300) zum Prüfen elektrischer oder elektronischer Geräte, wobei das Gerät Folgendes umfasst: mindestens einen Teststift, welcher als Doppelteststift konfiguriert ist und der eine Stiftspitze mit mindestens zwei Stiftspitzenabschnitten aufweist, wobei die beiden Stiftspitzenabschnitte seitlich nebeneinander angeordnet sind und einen ersten Stiftspitzenabschnitt, der ein erstes Material umfasst, und einen zweiten Stiftspitzenabschnitt, der ein zweites Material umfasst, aufweisen, wobei das erste Material eine höhere Härte als das zweite Material aufweist und das zweite Material einen geringeren spezifischen elektrischen Widerstand als das erste Material aufweist.
Testvorrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 20, wobei der mindestens eine Teststift ein oder mehrere Pogostifte, einen freitragenden Stift oder einen federbelasteten Stift aufweist.
Testvorrichtung (200) nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Testvorrichtung (200) eine Wafer-Testvorrichtung (200) ist, und die Testvorrichtung (200) eine Vielzahl von Teststiften (201) umfasst, und zumindest einige oder alle der Teststifte (201) als Doppelteststifte konfiguriert sind.
Testvorrichtung (300) nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Testvorrichtung (300) eine Leiterplatten-Testvorrichtung (300) ist, und die Testvorrichtung (300) eine Vielzahl von Teststiften (301) umfasst, und zumindest einige oder alle Teststifte (301) als Doppelstiftspitzen konfiguriert sind.