DE10324450A1

DE10324450A1 - Kontaktierungsvorrichtung für elektronische Schaltungseinheiten und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE10324450A1
Application number: DE10324450A
Authority: DE
Inventors: Harry Hedler; Thorsten Meyer; Peter Weitz; Roland Irsigler
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2005-01-05
Also published as: US20050014394A1; CN1574513A

Abstract

Die Erfindung schafft eine Kontaktierungsvorrichtung für elektronische Schaltungseinheiten (200) mit einer Adapterplatine (100), mindestens einem auf der Adapterplatine (100) angeordneten elastischen Element (101), Leiterbahnen (104, 105), die auf dem mindestens einen elastischen Element (101) und der Adapterplatine (100) angeordnet sind, auf der Adapterplatine (100) abgeschiedenen und elektrisch mit den Leiterbahnen (104, 105) verbundenen Leiterbahn-Anschlusselementen (102, 103) und auf dem mindestens einen elastischen Element (101) abgeschiedenen und elektrisch mit den Leiterbahnen (104, 105) verbundenen Kontaktierungselementen (106, 107), wobei die Kontaktierungselemente (106, 107) Schaltungseinheit-Anschlusselemente (202) der Schaltungseinheit (200) elastisch andrückend kontaktieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontaktierungssystem zur Verwendung beim Testen von zu testenden, elektronischen Schaltungseinheiten bzw. Chips, und betrifft insbesondere eine Kontaktierungsvorrichtung für elektronische Schaltungseinheiten und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Die zunehmende Fertigungsdichte heutiger elektronischer Schaltkreise bzw. elektronischer Schaltungseinheiten, auch als Chips bezeichnet, führt zu erhöhten Anforderungen bei dem Testen. Vor einer Auslieferung müssen die elektronischen Schaltungseinheiten unterschiedlichen Tests unterzogen werden. In herkömmlicher Weise werden die in Gehäusen (packages) untergebrachten elektronischen Schaltungseinheiten dabei mittels einer sogenannten Nadelkarte an den Gehäusekontakten kontaktiert, wobei die Nadelkarte üblicherweise federnde Kontaktstifte aufweist.
Während der Kontaktierung werden die zu testenden Schaltungseinheiten unterschiedlichen Testbedingungen unterworfen. Beispielsweise werden Testreihen bei einer erhöhten Temperatur über einen längeren Zeitraum, z.B. 120°C für eine Zeitdauer von 24 Stunden, durchgeführt. Diese Testreihen werden auch als "Burn-In" bezeichnet. Lange Testzeiten können hier schnell zu hohen Testkosten und wirtschaftlichen Nachteilen führen, beispielsweise werden in einer "Burn-In"-Serie bis zu 5000 Wafer mit jeweils 1000 Chips getestet.

Zur effizienten Kontaktierung der zu testenden Schaltungseinheiten ist vorgeschlagen worden, Sockel vorzusehen, in welche die zu testenden Schaltungseinheiten eingebracht werden.

Ein wesentlicher Nachteil bekannter Verfahren zum Kontaktieren von elektronischen Schaltungseinheiten liegt darin, dass diese Schaltungseinheiten mit einem Gehäuse und entsprechenden Anschlusskontakten außerhalb des Gehäuses versehen sein müssen.

Herkömmliche Kontaktierungsvorrichtungen lassen sich nicht für zu testende Schaltungseinheiten ohne Gehäuse, d.h. sogenannte "Nackt-Chips" einsetzen. Es besteht ein zunehmender Bedarf nach einer Bereitstellung von sogenannten Multi-Chip-Modulen, d.h. unterschiedliche Chips bzw. Schaltungseinheiten werden in einem einzigen Modul untergebracht.

Hierbei können die einzelnen Schaltungseinheiten durchaus von unterschiedlichen Herstellern beliefert werden. Ein wichtiger Aspekt bei der Auslieferung von Schaltungseinheiten ohne Gehäuse besteht darin, dass diese Schaltungseinheiten ebenso sorgfältig auf Fehler überprüft werden müssen wie die gehäusten Schaltungseinheiten.

In nachteiliger Weise können herkömmliche Kontaktierungsvorrichtungen und -verfahren zum Testen von elektronischen Schaltungseinheiten ohne Gehäuse weder im Wafer- bzw. Scheibenverband noch nach einem Vereinzeln der Chips eingesetzt werden. Ein Teilungsabstand bzw. ein Kontaktierungsabstand der Anschlusselemente einer Schaltungseinheit liegt dabei im Bereich bis herunter zu 50 μm. Mit heutigen Kontaktierungssystemen lässt sich eine Justagegenauigkeit von 5 μm bis 10 μm durch entsprechende Positionierungseinrichtungen erreichen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktierungsvorrichtung für nicht-gehäuste elektronische Schaltungseinheiten sowie ein Verfahren zur Herstellung der Kontaktierungsvorrichtung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kontaktierungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch ein im Patentanspruch 14 angegebenes Verfahren gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, Leiterbahnen in dem Teilungsabstand von Anschlusselementen der zu testenden elektronischen Schaltungseinheit auf einer Adapterplatine auf einem auf der Adapterplatine angebrachten elastischen Element abzuscheiden, derart, dass auf dem elastischen Element Kontaktierungselemente vorstehend aus der Adapterplatine bereitgestellt werden, welche die Anschlusselemente der zu testenden elektronischen Schaltungseinheit elastisch andrückend kontaktieren.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass nunmehr elektronische Schaltungseinheiten ohne Gehäuse kontaktiert und somit beispielsweise getestet werden können.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung besteht darin, dass unterschiedliche zu testende elektronische Schaltungseinheiten vor einer Anordnung in einem Multi-Chip-Modul zuverlässig getestet werden können. Somit werden in dem Multi-Chip-Modul nur zuverlässig getestete elektronische Schaltungseinheiten eingesetzt und anschließend mit einem Gehäuse versehen.

Die erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung für elektronische Schaltungseinheiten weist im Wesentlichen auf:

a) eine Adapterplatine, auf welcher in vorteilhafter Weise das gesamte Kontaktierungssystem angeordnet wird;
b) mindestens ein auf der Adapterplatine angeordnetes elastisches Element;
c) Leiterbahnen, welche auf dem mindestens einen elastischen Element und der Adapterplatine abgeschieden sind, wobei die Leiterbahnen auf der Adapterplatine und dem mindestens einen elastischen Element elektrisch miteinander verbunden sind;
d) auf der Adapterplatine abgeschiedene und elektrisch mit den Leiterbahnen verbundene Leiterbahn-Anschlusselemente, welche in vorteilhafter Weise eine Kontaktierung mit externen Schaltungsvorrichtungen bereitstellen, wobei die Leiterbahn-Anschlusselemente durch die Adapterplatine zweckmäßigerweise durchkontaktiert sein können; und
e) auf dem mindestens einen elastischen Element abgeschiedene elektrisch mit den Leiterbahnen verbundene Kontaktierungselemente, die in vorteilhafter Weise zur Kontaktierung von Anschlusselementen der Schaltungseinheit bereitgestellt sind, derart, dass die Kontaktierungselemente die Schaltungseinheit-Anschlusselemente der Schaltungseinheit elastisch andrückend kontaktieren.

Ferner weist das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Kontaktierungsvorrichtung für elektronische Schaltungseinheiten, welche Schaltungseinheit-Anschlusselemente aufweisen, die folgenden Schritte auf:

a) Bereitstellen einer Adapterplatine als Trägerplatte;
b) Abscheiden mindestens eines elastischen Elements auf der Adapterplatine;
c) Abscheiden von Leiterbahnen auf der Adapterplatine und auf dem mindestens einen elastischen Element;
d) Abscheiden von elektrisch mit den Leiterbahnen verbundenen Leiterbahn-Anschlusselementen auf der Adapterplatine; und
e) Abscheiden von elektrisch mit den Leiterbahnen verbundenen Kontaktierungselementen auf dem mindestens einen elastischen Element, wobei die Kontaktierungselemente die Schaltungseinheit-Anschlusselemente der Schaltungseinheit elastisch andrückend kontaktieren.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind externe Schaltungsvorrichtungen mit den Leiterbahn-Anschlusselementen verbindbar, derart, dass Testsignale zum Testen der zu testenden elektronischen Schaltungseinheit zugeführt werden können.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das elastische Element als ein Halbzylinder ausgebildet.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das elastische Element aus einem temperaturstabilen elastischen Material ausgeführt, so dass der Vorteil besteht, dass bei einer Kontaktierung der zu testenden elektronischen Schaltungseinheit hohe Temperaturen, typischerweise 120°C für eine längere Zeitdauer, typischerweise 24 Stunden, gefahren werden können.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung besteht das elastische Element aus einem Silikonmaterial. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das elastische Element aus einem dielektrischen Material besteht, welches eine elektrische Isolation zu der Adapterplatine zu den auf dem elastischen Element aufzubringenden Leiterbahnen bereitstellt.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das elastische Element eine Querschnittsform auf, welche symmetrisch zu einem Verdickungsbereich zu den Rändern des Verdichtungsbereichs hin flach ausläuft. Zur Isolation der Leiterbahnen untereinander und der Adapterplatine von den Leiterbahnen besteht das elastische Element in vorteilhafter Weise aus einem elektrisch nichtleitenden Material.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weisen die auf dem elastischen Element abgeschiedenen und elektrisch mit den Leiterbahnen verbundenen Kontaktierungselemente einen Teilungsabstand von 50 μm bis 100 μm auf.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das elastische Element eine Querschnittsform auf, welche volumenspezifische Elastizitätseigenschaften bereitstellt.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung stehen die auf dem elastischen Element abgeschiedenen Leiterbahnen aus der Oberfläche des elastischen Elements hervor, so dass in vorteilhafter Weise auch Schaltungseinheit-Anschlusselemente kontaktiert werden können, welche bezüglich einer Schaltungseinheit-Platinenseite abgesenkt sind.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die auf dem elastischen Element und der Adapterplatine abgeschiedenen Leiterbahnen einreihig oder zweizeilig ausgeführt.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden Aussparungen zwischen den Kontaktierungselementen durch ein Trockenätzen des mindestens einen elastischen Elements bereitgestellt.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden Aussparungen zwischen den Kontaktierungselementen durch einen Reliefdruck auf dem elastischen Element bereitgestellt.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden die Leiterbahne, die Kontaktierungselemente und die Leiterbahn-Anschlusselemente mittels einer Sputtertechnik und einer anschließenden galvanischen Verstärkung auf der Adapterplatine und dem mindestens einen elastischen Element aufgebracht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Kontaktierungsvorrichtung für elektronische Schaltungseinheiten gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein elastisches Element auf einer Adapterplatine abgeschieden ist und abgeschiedene Leiterbahnen zweizeilig auf dem elastischen Element ausgeführt sind;
2 eine Modifikation des Ausführungsbeispiels gemäß 1, wobei zwei elastische Elemente mit jeweils einreihiger Belegung durch abgeschiedene Leiterbahnen bereitgestellt sind;
3 eine Anordnung gemäß den Ausführungsbeispielen der 1, wobei die auf dem elastischen Element abgeschiedenen Leiterbahnen auf der Oberfläche des elastischen Elements vorstehen;
4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A der 3, wobei eine Reliefstruktur durch ein Trockenätzen bereitgestellt ist;
5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A der 3, wobei eine Reliefstruktur durch einen Reliefdruck auf dem elastischen Element bereitgestellt ist; und
6 eine Seiten-Querschnittsansicht entlang der Linie A-A der 3, wobei eine Schaltungseinheit mit Schaltungseinheit-Anschlusselementen in einem Zustand vor einer Kontaktierung veranschaulicht ist.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.
In der in 1 gezeigten Anordnung ist ein elastisches Element 101 auf einer Adapterplatine 100 angebracht. Elektrisch leitende Leiterbahnen 104 bzw. 105 verlaufen beidseits des elastischen Elements zwischen dem elastischen Element und jeweiligen Leiterbahn-Anschlusselementen 102 bzw. 103.
Die Leiterbahn-Anschlusselemente können durch die Adapterplatine 100 durchkontaktiert sein und stellen eine Anschlussmöglichkeit für eine externe Schaltungsvorrichtung 400 bereit. Die externe Schaltungsvorrichtung 400 kann beispielsweise als eine Testvorrichtung ausgebildet sein, welche einer zu testenden Schaltungseinheit 200 (siehe 6) Testsignale zuführt und Antwortsignale von dieser zu testenden Schaltungseinheit 200 abführt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die zu testende elektronische Schaltungseinheit 200 in den 1 bis 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen ist. Die vorstehenden bzw. erhabenen elektrisch leitfähigen Elemente stellen jeweils die Kontaktierung zu der zu testenden elektronischen Schaltungseinheit 200 bereit.
Als derartige Kontaktierungselemente sind in 1 die Kontaktierungselemente 106 für die Leiterbahnen 104 und die Kontaktierungselemente 107 für die Leiterbahnen 105 veranschaulicht. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Kontaktierungsvorrichtung wird es ermöglicht, dass eine Abscheidung der elektrisch leitenden Strukturen nicht mehr nur planar, sondern auch in drei Dimensionen bereitgestellt wird.
Somit ist es möglich, wie in 1 veranschaulicht, dass Leiterbahnen 104 bzw. 105 von einem jeweiligen Leiterbahn-Anschlusselement 102 bzw. 103 zu dem entsprechenden Kontaktierungselement 106 bzw. 107 aus der Ebene der Adapterplatine 100 hinaus verlaufen.
Auf diese Weise ist es möglich, Kontaktierungsbereiche in Form der Kontaktierungselemente 106 bzw. 107 erhaben bzw. vorstehend bereitzustellen und eine elastische Wirkung des elastischen Elements 107 einzusetzen. Wie in 1 veranschaulicht, ist das elastische Element 101 in der Form eines Halbzylinders ausgebildet. Es sei darauf hingewiesen, dass auch andere Querschnittsformen des elastischen Elements bereitgestellt werden können.
Beispielsweise weist das elastische Element in einer weiteren Ausführungsform (nicht gezeigt) im Querschnitt ein leicht verkipptes "s" im Anstieg von links (1) und eines gespiegelten "s" im Anstieg von rechts (1) auf. Durch diese doppelte s-Form in einem Gradienten der Anstiegsflanke ist ein flacher Übergang von der Adapterplatine 100 zu dem elastischen Element 101 ermöglicht.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen der Kontaktierungsvorrichtung besteht darin, dass mit bei spielsweise einer Dickschicht/Dünnschicht-Technologie sowohl das elastische Element 101 als auch die Leiterbahn-Anschlusselemente 102, 103, die Leiterbahnen 104, 105 sowie die Kontaktierungselemente 106, 107 abgeschieden werden können. Die Materialien der Kontaktierungsvorrichtung gemäß dem in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind in weiten Bereichen variierbar. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Adapterplatine 100 aus Keramik oder Silizium.
Auf dieser Adapterplatine wird in Drucktechnik vorzugsweise die Form des elastischen Halbzylinders abgeschieden. Dies wird vorzugsweise in mehreren Druckprozessen bereitgestellt. Durch die mehrfache Nutzung derartiger Druckprozesse und ein Bereitstellen eines Mehrfachdrucks lassen sich beliebige flache und steile Gradienten im Übergang zwischen der Adapterplatine 100 und dem elastischen Element 101 bereitstellen. Das Material des elastischen Elements 101 ist vorzugsweise nicht-leitend und besteht in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus Silikon.
Silikon weist den Vorteil auf, dass es sowohl elastisch als auch temperaturstabil ist, wodurch ein Testen bei einer erhöhten Temperatur zugelassen wird. Silikon weist darüber hinaus eine geringe Federkonstante von etwa 0,1 g/μm auf, so dass zur Kontaktierung einer zu testenden elektronischen Schaltungseinheit 200 nur geringe Kräfte erforderlich sind. Eine Metallisierung leitender Elemente der Kontaktierungsvorrichtung und von Zuleitungen erfolgt in vorteilhafter Weise mittels einer Sputtertechnik und einer anschließenden galvanischen Verstärkung.
Hierbei dient als Material der Leiterbahnen 104, 105 Kupfer, Cu, Gold, Au als Deckschicht und als Pufferschicht zwischen Kupfer und Gold Nickel, Ni. Eine Strukturauslegung erfolgt über fotolithografische Prozesse nach dem Stand der Technik.
Ein Teilungsabstand der Kontaktierungselemente 106, 107 beträgt typischerweise 100 μm, bis herunter zu 50 μm. Damit lassen sich in vorteilhafter Weise alle gängigen zu testenden elektronischen Schaltungseinheiten im nicht-gehäusten Zustand kontaktieren.
2 zeigt eine Modifikation des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels dahingehend, dass zwei elastische Elemente 101a, 101b nebeneinander angeordnet sind. Wie in 2 gezeigt, werden die Leiterbahnen 104 dem elastischen Element 101a zur Verbindung mit den Kontaktierungselementen 106 zugeführt, während die Leiterbahnen 105 dem elastischen Element 101b zur Verbindung mit dem Kontaktierungselement 107 zugeführt werden.
Die Anordnung der 2 weist gegenüber der Anordnung in 1 eine größere Flexibilität bezüglich einer Anschlussmöglichkeit von Schaltungseinheiten 200 dahingehend auf, dass unterschiedliche Aufbaustrukturen der Schaltungseinheit-Anschlusselemente 202, siehe 6, der Schaltungseinheit 200 berücksichtigt werden können.
Infolge der durch die Dickschicht/Dünnschicht-Technologie bereitgestellten kombinierten Abscheidung der elastischen Elemente 101a und 101b gemeinsam mit den elektrisch leitenden Strukturen ergibt sich der Vorteil, die Kontaktierungsvorrichtung an praktisch beliebig zu testende Schaltungseinheiten 200 anzupassen.
3 veranschaulicht eine weitere Modifikation der in 1 gezeigten Anordnung. Wie aus 3 zu ersehen, weisen die auf dem elastischen Element 101 angebrachten leitfähigen Elemente, d.h. ein Teil der Leiterbahnen 104, 105 und die Kontaktierungselemente 106, 107 eine vorstehende bzw. erhabene Reliefstruktur auf.
Diese Reliefstruktur weist bei spezifischen zu testenden Schaltungseinheiten 200 den Vorteil auf, dass auch hinter einer Schaltungseinheit-Platinenseite 201 zurückstehende Schaltungseinheit-Anschlusselemente 202 kontaktiert werden können, siehe auch 6. Eine derartige Struktur der Kontaktierungselemente 106, 107 auf dem elastischen Element 101 wird als eine Relief-Struktur bezeichnet. Diese reliefartige Struktur kann beispielsweise durch ein Trockenätzen des elastischen Elements zwischen den elektrisch leitfähigen Elementen, d.h. zwischen den Kontaktierungselementen 106, 107 und den Leiterbahnen 104, 105 erreicht werden.
In bevorzugter Weise werden die Leiterbahnen an den erhabensten Punkten, d.h. an den Stellen der Kontaktierungselemente 106, 107 mit einem harten Kontaktmaterial versehen, was den Vorteil aufweist, dass sich auf der zu testenden elektronischen Schaltungseinheit 200 neben Schaltungseinheit-Anschlusselementen 202 aus Gold auch derartige aus Aluminium oder Kupfer kontaktieren lassen.
Es besteht somit der Vorteil, dass die erhabenen Strukturen Kanten und/oder Spitzen aufweisen. Wenn die auf dem elastischen Element abgeschiedenen Leiterbahnen 104, 105 und insbesondere die auf dem elastischen Element abgeschiedenen Kontaktierungselemente 106, 107 aus der Oberfläche des elastischen Elements 101 vorstehen, ergibt sich somit, wie in 3 gezeigt, eine zuverlässigere Kontaktierung.
4 zeigt eine Querschnittsansicht, die sich durch einen Schnitt entlang der Linie A-A der 3 in der Ebene ergibt, die durch die gestrichelte Linie 108 in 3 dargestellt ist, gesehen aus Richtung des Pfeiles 108a in 3. In der Querschnittsansicht der 4 sind somit die Leiterbahnen 105 und die entsprechend zugeordneten Kontaktierungselemente 107 erkennbar.
Weiterhin veranschaulicht 4 eine Aussparung 109, welche in dem Ausführungsbeispiel der 4 durch ein Trockenätzen bereitgestellt ist. Somit wird eine Reliefstruktur mit scharfen Kanten bereitgestellt. Wie eine derartige Reliefstruktur bei einer Kontaktierung der zu testenden elektronischen Schaltungseinheit 200 an die Schaltungseinheit-Platinenseite 201 der Schaltungseinheit 200 angedrückt wird, wird untenstehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben werden.
5 zeigt eine weitere Reliefstruktur, die im Gegensatz zu der in 4 gezeigten Reliefstruktur durch einen Reliefdruck auf dem elastischen Element bereitgestellt ist. Durch Nutzung eines derartigen Druckprozesses mit anschließendem Mehrfachdruck lassen sich beliebige flache und steile Gradienten als Übergang zwischen dem elastischen Element und den erhabenen Stellen der Kontaktierungselemente 106, 107 bereitstellen.
5 zeigt eine Querschnittsansicht bezüglich der gleichen Ebene wie die in 4 gezeigte Querschnittsansicht. Im Gegensatz zu der in 4 dargestellten Reliefstruktur weist die Reliefstruktur der 5 flach ansteigende Aussparungen 109 auf.
6 zeigt schließlich die in 4 dargestellte Querschnittsansicht zusammen mit einer zu kontaktierenden Schaltungseinheit 200. Die zu kontaktierende Schaltungseinheit 200 wird in einer durch den Pfeil 303 gezeigten Andruckrichtung auf die erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung gedrückt. Hierbei verbleibt die Adapterplatine 100 mit dem darauf aufgebrachten elastischen Element 101 und den auf diesen abgeschiedenen Leiterbahnen 105 und Kontaktierungselementen 107 in einer Ruhelage, während die Schaltungseinheit 200 nach unten gedrückt wird.
Die Schaltungseinheit 200 weist als eine Unterseite eine Schaltungseinheit-Platinenseite 201 auf, welche durch Ausspa rungen für Schaltungseinheit-Anschlusselemente 202 unterbrochen ist. Wie in 6 veranschaulicht, sind die Schaltungseinheit-Anschlusselemente 202 bezüglich der Ebene der Schaltungseinheit-Platinenseite 201 vertieft, so dass die erhabenen Kontaktierungselemente 106, 107 der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung in diese Schaltungseinheit-Anschlusselemente 202 eingreifen und dieselben kontaktieren. Eine Kontaktierung der Schaltungseinheit-Anschlusselemente 202 durch die Kontaktierungselemente 106, 107 erfolgt auf einem Kontaktierungsniveau 301, siehe gestrichelte Linie in 6. Ein Kompressionsstoppniveau 302 ist dann erreicht, wenn die Schaltungseinheit-Platinenseite 201 auf der Oberseite des elastischen Elements 101 aufliegt.
Durch eine derartige Reliefstruktur, wie sie in den 4 und 5 dargestellt ist, lässt sich somit eine zuverlässige Kontaktierung von Schaltungseinheiten 200 auch dann erreichen, wenn deren Schaltungseinheit-Anschlusselemente 202 bezüglich der Schaltungseinheit-Platinenseite 201 zurückversetzt sind.
Durch die erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung wird es ermöglicht, dass die Kontaktierungselemente 106, 107 die Schaltungseinheit-Anschlusselemente 202 der Schaltungseinheit 200 elastisch andrückend kontaktieren.
Hierbei besteht bei der Ausgestaltung des elastischen Elements 101 eine große Flexibilität, da das elastische Element lediglich einen Verdickungsbereich aus der Oberfläche der Adapterplatine 100 heraus bereitstellen muss. Der Verdickungsbereich kann beispielsweise symmetrisch zu den Rändern des Verdickungsbereichs hin flach auslaufen.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Querschnitt des elastischen Elements nicht symmetrisch sein muss, sondern beliebige Querschnittsformen annehmen kann. Ein flacher Übergang von der Adapterplatine 100 zu dem elastischen Element 101 stellt sicher, dass ein Abriss von auf der Adapterplatine 100 und dem elastischen Element 101 aufgebrachten Leiterbahnen 104, 105 vermieden wird. Es sei darauf hingewiesen, dass elastische Elemente in einer beliebigen geometrischen Anordnung auf der Adapterplatine 100 aufgebracht werden können.
Während 1 ein einzelnes, längs angeordnetes elastisches Element 101 zeigt, veranschaulicht 2 zwei in einem vorgebbaren Abstand angeordnete elastische Elemente 101a und 101b. Je nach zu kontaktierender Schaltungseinheit 200 lassen sich jedoch mehr als zwei elastische Elemente 101 auf der Adapterplatine 100 anordnen.
Dies führt zu einer weiteren Flexibilität der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung. Bei einer derzeit erreichbaren Justagegenauigkeit von 5 μm bis 10 μm, welche durch Positioniereinrichtungen nach dem Stand der Technik bereitgestellt wird, wird es somit ermöglicht, Schaltungseinheiten, deren Schaltungseinheit-Anschlusselemente 202 einen gegenseitigen Abstand von 100 μm bis herunter zu 50 μm aufweisen, zuverlässig zu kontaktieren.
Insbesondere besteht der Vorteil der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung darin, dass die zu kontaktierenden Schaltungseinheiten 200 vor einer Kontaktierung nicht mit einem Gehäuse versehen werden müssen.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Auch ist die Erfindung nicht auf die genannten Anwendungsmöglichkeiten beschränkt. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung zur Kontaktierung von Schaltungseinheiten, deren Schaltungseinheit-Anschlusselemente einen geringen gegenseitigen Abstand aufweisen und welche eine hohe Kontaktdichte aufweisen.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.

100: Adapterplatine
101, 101a, 101b: Elastisches Element
102, 103: Leiterbahn-Anschlusselement
104, 105: Leiterbahn
106, 107: Kontaktierungselement
108: Querschnitt
109: Aussparung
200: Schaltungseinheit
201: Schaltungseinheit-Platinenseite
202: Schaltungseinheit-Anschlusselement
301: Kontaktierungsniveau
302: Kompressionsstoppniveau
303: Andruckrichtung
400: Externe Schaltungsvorrichtung

Claims

Kontaktierungsvorrichtung für elektronische Schaltungseinheiten (200), welche Schaltungseinheit-Anschlusselemente (202) aufweisen, umfassend: a) eine Adapterplatine (100); b) mindestens ein auf der Adapterplatine (100) angeordnetes elastisches Element (101); c) auf dem mindestens einen elastischen Element (101) und der Adapterplatine (100) abgeschiedene Leiterbahnen (104, 105); d) auf der Adapterplatine (100) abgeschiedene und elektrisch mit den Leiterbahnen (104, 105) verbundene Leiterbahn-Anschlusselemente (102, 103); und e) auf dem mindestens einen elastischen Element (101) abgeschiedene und elektrisch mit den Leiterbahnen (104, 105) verbundene Kontaktierungselemente (106, 107), wobei die Kontaktierungselemente (106, 107) die Schaltungseinheit-Anschlusselemente (202) der Schaltungseinheiten (200) elastisch andrückend kontaktieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine externe Schaltungsvorrichtung (400) mit den Leiterbahn-Anschlusselementen (102, 103) verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (101) als ein Halbzylinder ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (101) aus einem temperaturstabilen elastischen Material ausgeführt ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (101) aus einem Silikonmaterial besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (101) aus einem dielektrischen Material besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (101) als eine Querschnittsform aufweist, welche symmetrisch zu einem Verdickungsbereich zu den Rändern des Verdickungsbereichs hin flach ausläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (101) aus einem elektrisch nichtleitenden Material besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem elastischen Element (101) abgeschiedenen und elektrisch mit den Leiterbahnen (104, 105) verbundenen Kontaktierungselemente (106, 107) einen Teilungsabstand von 50 μm bis 150 μm aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (101) eine Querschnittsform aufweist, welche volumenspezifische Elastizitätseigenschaften bereitstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem elastischen Element (101) abgeschiedenen Leiterbahnen (104, 105) aus der Oberfläche des elastischen Elements (101) vorstehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem elastischen Element (101) und der Adapterplatine (100) abgeschiedenen Leiterbahnen (104, 105) einreihig ausgeführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem elastischen Element (101) und der Adapterplatine (100) abgeschiedenen Leiterbahnen (104, 105) zweizeilig oder mehrzeilig ausgeführt sind.
Verfahren zum Herstellen einer Kontaktierungsvorrichtung für elektronische Schaltungseinheiten (200), welche Schaltungseinheit-Anschlusselemente (202) aufweisen, mit den Schritten: a) Bereitstellen einer Adapterplatine (100) als Trägerplatte; b) Abscheiden mindestens eines elastischen Elements (101) auf der Adapterplatine (100); c) Abscheiden von Leiterbahnen (104, 105) auf der Adapterplatine (100) und auf dem mindestens einen elastischen Element (101); d) Abscheiden von elektrisch mit den Leiterbahnen (104, 105) verbundenen Leiterbahn-Anschlusselementen (102, 103) auf der Adapterplatine (100); und e) Abscheiden von elektrisch mit den Leiterbahnen (104, 105) verbundenen Kontaktierungselementen (106, 107) auf dem mindestens einen elastischen Element (101), wobei die Kontaktierungselemente (106, 107) die Schaltungseinheit-Anschlusselemente (202) der Schaltungseinheit (200) elastisch andrückend kontaktieren.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine externe Schaltungsvorrichtung (400) mit den Leiterbahn-Anschlusselementen (102, 103) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (101) als ein Halbzylinder abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (101) als ein temperaturstabiles elastisches Material abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (101) aus einem Silikonmaterial ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (101) aus einem dielektrischen Material ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (101) in einer Querschnittsform ausgebildet wird, welche symmetrisch zu einem Verdickungsbe reich zu den Rändern des Verdickungsbereichs hin flach ausläuft.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (101) aus einem elektrisch nichtleitenden Material ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungselemente (106, 107), welche auf dem elastischen Element (101) abgeschiedenen und elektrisch mit den Leiterbahnen (104, 105) verbundenen werden, in eine Teilungsabstand von 50 μm bis 150 μm bereitgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch das elastische Element (101) volumenspezifische Elastizitätseigenschaften bereitstellt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (104, 105) auf dem elastischen Element (101) derart abgeschiedenen werden, dass diese aus der Oberfläche des elastischen Elements (101) vorstehen.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem elastischen Element (101) und der Adapterplatine (100) abgeschiedenen Leiterbahnen (104, 105) einreihig angeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem elastischen Element (101) und der Adapterplatine (100) abgeschiedenen Leiterbahnen (104, 105) zweizeilig oder mehrzeilig angeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Aussparungen (109) zwischen den Kontaktierungselementen (106, 107) durch Trockenätzen des elastischen Elements (101) bereitgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Aussparungen (109) zwischen den Kontaktierungselementen (106, 107) durch einen Reliefdruck auf dem elastischen Element (101) bereitgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (104, 105), die Kontaktierungselemente (106, 107) und die Leiterbahn-Anschlusselemente (102, 103) mittels Sputtertechnik und anschließender galvanischer Verstärkung abgeschieden werden.