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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsvorrichtung,
die zur Verwendung als Hilfsmittel bei einer elektrischen Prüfung
eines Halbleiterbauelements, wie einer integrierten Schaltung, geeignet
ist.
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Fachlicher Hintergrund
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Bei
einer Prüfung von elektrischen Eigenschaften einer von
einem Gehäuse, einem Formkörper und dergleichen
umschlossenen integrierten Schaltung (IC) werden im Allgemeinen
zur Prüfung Hilfsmittel verwendet, die eine Aufnahmebuchse
genannte elektrische Verbindungsvorrichtung umfassen. Jede Elektrode
eines Halbleiterbauelements als Bauelement in der Prüfung
wird durch diese elektrische Verbindungsvorrichtung beweglich mit
einer elektrischen Schaltung einer Prüfvorrichtung, wie
einem Prüfgerät, verbunden. Diese Art von elektrischer Verbindungsvorrichtung
ist im Patentdokument 1 beschrieben.
- Patentendokument 1: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichung
Nr. 8-233900 Official Gazette.
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Die
im Patentdokument 1 beschriebene elektrische Verbindungsvorrichtung
umfasst ein plattenartiges elektrisch isolierendes Gehäuse
mit einer Mehrzahl von Schlitzen, die es in einer Platten-Dickenrichtung
durchsetzen, und eine Leiterplatte eines Bauelements in der Prüfung
(DUT), auf der eine mit einem Prüfgerät zu verbindende
Schaltung ausgebildet ist, wird an der Unterseite des Gehäuses
befestigt. Auch wird auf der Oberseite des Gehäuses ein
zu prüfendes Halbleiterbauelement so angeordnet, dass sich
ein Leiter als seine Elektrode in Richtung jedes Schlitzes erstrecken
kann. Jeder Kontakt besteht aus einem leitenden Kontaktbasiselement und
einem leitenden Kontaktelement. Der Kontakt, der in jedem Schlitz
angeordnet ist, ist auf einer Führungsfläche des
Kontaktbasiselements verschiebbar. Jedes Kontaktbasiselement ist
innerhalb des Schlitzes des Gehäuses elastisch abgestützt,
so dass es durch die elastische Vorspannkraft von zwei elastischen
Elementen, die jeden Schlitz queren, in Richtung der Schaltung auf
der auf der Unterseite des Gehäuses vorgesehenen Leiterplatte
gedrückt wird. Beide der elastischen Elemente üben
ihre elastische Vorspannkraft auch auf jedes leitende Kontaktelement
aus. Jedes leitende Kontaktelement ist innerhalb des Gehäuses
verschiebbar auf der Führungsfläche des entsprechenden
Kontaktbasiselements angeordnet und ist im Gehäuse angeordnet,
wobei sein Kontaktendteil aus der Oberseite des Gehäuses übersteht.
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Indem
man den Leiter des Halbleiterbauelements gegen das leitende Kontaktelement
von jedem entsprechenden Kontakt presst, wird folglich jeder Leiter
durch das Kontaktbasiselement, auf dem sich das leitende Kontaktelement
verschiebt, mit der entsprechenden Schaltung auf der Leiterplatte
verbunden, was eine Prüfung durch das Prüfgerät
ermöglicht.
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Bei
der bisherigen elektrischen Verbindungsvorrichtung sind jedoch das
leitende Kontaktbasiselement und das vom leitenden Kontaktbasiselement verschiebbar
geführte leitende Kontaktelement durch die oben erwähnten
zwei elastischen Elemente elastisch auf dem Gehäuse abgestützt.
Wenn der Leiter des Halbleiterbauelements für eine Prüfung
gegen das leitende Kontaktelement gedrückt wird, verschiebt
sich aus diesem Grund mit der Verschiebung des leitenden Kontaktelements
ein Kontaktende des leitenden Kontaktelements zum Leiter auf dem
Leiter. Dabei verschiebt sich das leitende Kontaktbasiselement,
welches das leitende Kontaktelement auf der Führungsfläche
verschiebbar aufnimmt, ebenfalls leicht auf der Schaltung der Leiterplatte.
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Wenn
sich das Kontaktende des leitenden Kontaktelements auf dem Leiter
verschiebt, wird die Leiteroberfläche manchmal leicht abgekratzt.
Jedoch erfolgt dies nur einmal während des Prüfens
und führt nicht dazu, dass der Leiter irgendwelche großen Schäden
oder Abtrag aufweist. Da durch die Verschiebung der Oxidfilm auf
der Leiteroberfläche entfernt wird, wird außerdem
eine elektrische Verbindung zwischen dem Leiter und dem Kontaktende
des leitenden Kontaktelements sichergestellt, so dass diese Verschiebung
wünschenswert ist.
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Andererseits
wird, wenn sich das leitende Kontaktbasiselement auf der Schaltung
der Leiterplatte verschiebt, der Schaltungsteil einem leichten Abtrag
unterworfen. Anders als die Elektrode des zu prüfenden
Halbleiterbauelements ist jedoch die Leiterplatte einer wiederholten
Verschiebung des leitenden Kontaktbasiselements ausgesetzt, und
zwar jedes Mal, wenn ein neues Halbleiterbauelement geprüft
wird. Folglich neigen das leitende Kontaktbasiselement und der Schaltungsteil
der Leiterplatte, auf dem sich das leitende Kontaktbasiselement
verschiebt, zum Verschleiß, wodurch bewirkt wird, dass die
Haltbarkeit ruiniert wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Von der Erfindung zu lösende
Probleme
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische
Verbindungsvorrichtung bereitzustellen, die im Vergleich zu einer
konventionellen Verbindungsvorrichtung eine ausgezeichnete Haltbarkeit
besitzt.
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Mittel zum Lösen
der Probleme
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsvorrichtung
zum Verbinden der Elektrode eines Bauelements in der Prüfung
mit einer elektrischen Schaltung eines Prüfgeräts
und umfasst: ein elektrisch isolierendes plattenartiges Basiselement
zur Aufnahme des Bauelements in der Prüfung, das Schlitze
aufweist, die es in seiner Platten-Dickenrichtung durchsetzen, Kontakte,
die innerhalb der Schlitze angeordnet sind, so dass sie mit der Elektrode
des Bauelements in der Prüfung auf dem Basiselement in
Kontakt treten sowie zum Verbinden der Elektrode mit der elektrischen
Schaltung des Prüfgeräts, und ein elastisches
Element. Der Kontakt weist ein festes Teil, das zur Verbindung mit
der elektrischen Schaltung innerhalb der Schlitze unbeweglich auf
dem Basiselement festgehalten werden soll, und ein bewegliches Teil
auf, das innerhalb der Schlitze angeordnet und elektrisch mit dem
festen Teil verbunden ist. In dem festen Teil ist eine Führungsfläche
zum Führen des beweglichen Teils in eine Kontaktposition
ausgebildet, um einen Kontakt zwischen dem beweglichen Teil und
der Elektrode zu erlauben. Das bewegliche Teil ist durch das elastische
Element abgestützt, um sich auf der Führungsfläche
zu verschieben, so dass es eine elastische Vorspannkraft in Richtung
der Kontaktposition aufnimmt.
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Es
ist möglich, eine Verdrahtungsgrundplatte auf einer Seite
des Basiselements zu befestigen und das Bauelement in der Prüfung
auf der anderen Seitenfläche des Basiselements aufzunehmen.
Auf der Verdrahtungsgrundplatte ist ein Verdrahtungsteil ausgebildet,
der mit der elektrischen Schaltung des Prüfgeräts
verbunden ist und mit dem das feste Teil in Kontakt gebracht wird,
und das feste Teil wird durch den Verdrahtungsteil elektrisch mit
der elektrischen Schaltung verbunden.
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Das
bewegliche Teil kann einen überstehenden Teil aufweisen,
der aus dem Inneren des Schlitzes über die andere Seite
des Basiselements überstehen kann.
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Das
feste Teil kann durch einen Eingriffsmechanismus mit einer Umfangswand
des Schlitzes des Basiselements in Eingriff gebracht werden.
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Der
Eingriffsmechanismus kann von einem auf der Umfangswand des Schlitzes
ausgebildeten Vorsprung und einer im festen Teil ausgebildeten Vertiefung
zum Eingriff mit dem Vorsprung gebildet werden.
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Die
Führungsfläche kann mit Bezug zu einer Mittellinie,
die Öffnungen an beiden Enden des Schlitzes durchsetzt,
unter einem Winkel ausgebildet sein. Wenn sich das bewegliche Teil
entlang der Führungsfläche verschiebt, kann ein
Maß der Verlagerung in einer Z-Achsen-Richtung entlang
der Mittellinie größer als das Maß einer
Verlagerung des beweglichen Teils entlang einer X-Achsen-Richtung sein,
welches die Längsrichtung des Schlitzes bei Betrachtung
von einer Ebenenform des Schlitzes senkrecht zur Mittellinie ist.
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Die
Führungsfläche kann eine gerade Führungsfläche
sein, die sich unter einem Winkel in Bezug zur Mittellinie des Schlitzes
erstreckt.
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Das
feste Teil kann aufweisen: einen unteren Teil, der entlang von einer
der Seiten des Basiselements innerhalb des Schlitzes und entlang
der Längsrichtung des Schlitzes angeordnet ist, einen ersten
aufrechten Teil, der sich von einem Eckteil des unteren Teils aus
der Länge des Schlitzes nach näher bei der anderen
Seite des Basiselements befindet, und einen zweiten aufrechten Teil,
der sich entlang des ersten aufrechten Teils in einem Abstand von
der anderen Seite des unteren Teils erhebt und in einer niedrigeren
Höhenlage als derjenigen des ersten aufrechten Teils endet.
In diesem Fall ist die Führungsfläche auf derjenigen
Seite des ersten aufrechten Teils ausgebildet, die dem zweiten aufrechten
Teil gegenüberliegt. Das bewegliche Teil nimmt die elastische
Vorspannkraft des elastischen Elements zwischen den beiden aufrechten
Teilen auf, so dass es gegen die Führungsfläche
anliegt.
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Entsprechend
der Anordnung von Elektroden eines Bauelements in der Prüfung
kann eine Mehrzahl der Schlitze in ihren Breitenrichtungen fluchtend
ausgebildet sein. In jedem Schlitz sind Kontakte, die jeweils das
bewegliche Teil und das feste Teil einschließen, in fluchtender
Ausrichtung angeordnet, und ein einziges elastisches Element ist über die
fluchtenden Schlitze hinweg in der Breitenrichtung der Schlitze
angeordnet, so dass es die elastische Vorspannkraft auf jedes bewegliche
Teil innerhalb der mehreren fluchtenden Schlitze ausübt.
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Der
Kontakt kann ein Kelvin-Anschlusskontakt sein, der aus einer laminierten
Struktur besteht, die mit einem Paar von leitenden Schichten und
einer elektrisch isolierenden Schicht zwischen den leitenden Schichten
versehen ist.
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Wirkung der Erfindung
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Da
bei der elektrischen Verbindungsvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung das feste Teil zum verschiebbaren Führen
des beweglichen Teils des Kontakts innerhalb des Schlitzes unbeweglich auf
dem Basiselement festgehalten wird, verschiebt sich das feste Teil
nicht jedes Mal, wenn sich das bewegliche Teil verschiebt, zusammen
mit der Verschiebung des beweglichen Teils, wodurch eine Herabsetzung
der Haltbarkeit infolge eines Abtrags verhindert wird, der die Verschiebung
des festen Teils begleitet.
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Auch
wird, wenn das feste Teil unbeweglich auf dem Basiselement festgehalten
wird, sofern eine Verdrahtungsgrundplatte im Kontakt mit dem Verdrahtungsteil
dieser Verdrahtungsgrundplatte im Basiselement vorgesehen ist, verhindert,
dass sich das im Kontakt mit dem Verdrahtungsteil der Verdrahtungsgrundplatte
stehende feste Teil bei jeder Inspektion des Verdrahtungsteils verschiebt,
wodurch sicher verhindert wird, dass das feste Teil und der Verdrahtungsteil
durch eine Verschiebung verschleißen, und dadurch die Haltbarkeit
verbessert.
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Indem
man den überstehenden Teil im beweglichen Teil ausbildet,
kann das vordere Ende des an der Kontaktposition aus dem Inneren
des Schlitzes ragenden überstehenden Teil sicher in Kontakt mit
der Elektrode gebracht werden.
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Indem
man bei der Vereinigung des festen Teils und des Basiselements einen
Eingriffsmechanismus verwendet, kann das feste Teil sicher und einfach
unbeweglich mit dem Basiselement verbunden werden.
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Indem
man den oben erwähnten Eingriffsmechanismus mit dem Vorsprung
in der Umfangswand des Schlitzes und der Vertiefung im festen Teil
ausbildet, ist es möglich, das feste Teil so in den Schlitz
einzusetzen, dass der Vorsprung vermieden und die Vertiefung des
festen Teils mit dem Vorsprung des Schlitzes an einer Position in
Eingriff gebracht wird, wo die Vertiefung des festen Teils dem Vorsprung
der Schlitzwand entspricht, wodurch sie beide sicherer und einfacher
vereinigt werden und eine effizientere Montagetätigkeit
realisiert wird.
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Indem
man das Maß der Verlagerung der Z-Achsen-Komponente des
beweglichen Teils größer macht als das Maß der
Verlagerung der X-Achsen-Komponente kann der Bewegungsweg des beweglichen
Teils, das sich auf der Elektrodenoberfläche des Bauelements
in der Prüfung verschiebt, kleiner eingestellt werden,
wenn die Elektrode des Bauelements in der Prüfung gegen
das bewegliche Teil des entsprechenden Kontakts angepresst wird.
Da dies verhindern kann, dass der Kontakt infolge einer großen
Verlagerung des beweglichen Teils von der Elektrode abkommt, ist
es für eine elektrische Prüfung eines mit einer
Elektrode mit kleineren Abmessungen versehenen miniaturisierten
Halbleiterbauelements von Vorteil.
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Indem
man die Führungsfläche wie erwähnt zu
einer geraden Führungsfläche macht, kann eine vorteilhafte
Führungsfläche einfach und genau ausgebildet werden,
ohne irgendeinen großen Fehler zu verursachen.
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Kompakte
Kontakte mit einer relativ einfachen Struktur und eine elektrische
Verbindungsvorrichtung, welche die Kontakte aufweist, sind realisierbar,
indem man den ersten und den zweiten aufrechten Teil getrennt von
einander getrennt und sich aus dem unteren Teil des festen Teils
erhebend vorsieht, indem man eine Führungsfläche
des beweglichen Teils in Beziehung zum ersten aufrechten Teil ausbildet,
und indem man das elastische Element in Beziehung zu beiden aufrechten
Teilen anordnet.
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Auch
kann eine zur Einwirkung auf eine Mehrzahl von Kontakten geeignete
elastische Vorspannkraft aufgebracht werden, so dass man durch die
elastische Vorspannkraft eines einzigen elastischen Elements eine
vorteilhafte elektrische Verbindung erhalten kann, indem man an
jeder Schlitzreihe ein einziges elastisches Element anordnet, das
eine Reihe der Schlitze quert. Es besteht daher keine Notwendigkeit,
wie bisher zwei elastische Körper in jeder Schlitzreihe
vorzusehen, wodurch die Ausbildung vereinfacht wird.
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Indem
man als Kontakt einen aus einer laminierten Struktur bestehenden
Kelvin-Anschlusskontakt verwendet, wird auch der Einfluss durch
einen Kontaktwiderstand des Kontakts verringert, so dass es möglich
wird, selbst ein Bauelement in der Prüfung, das einen geringen
Widerstandswert besitzt, mit hoher Genauigkeit zu vermessen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsansicht der elektrischen Verbindungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Draufsicht, die ein Basiselement zeigt, wobei eine Abdeckung
der elektrischen Verbindungsvorrichtung in 1 abgenommen
ist.
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3 ist
eine teilweise vergrößerte Unterseitenansicht
des in 2 dargestellten Basiselements, die eine Reihe
von darin vorgesehenen Schlitzen zeigt.
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4 ist
ein Schnitt, wobei ein Querschnitt in 1 teilweise
vergrößert ist.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht, die den Kontakt in 4 in
einem auseinandergezogenen Zustand zeigt.
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6 ist
eine ähnliche Ansicht wie 4, welche
die elektrische Verbindungsvorrichtung in einem Prüfzustand
zeigt.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht, welche einen Kelvin-Anschlusskontakt
in einem auseinandergezogenen Zustand zeigt.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht des Kelvin-Anschlusskontakts.
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Beste Art und Weise zum Ausführen
der Erfindung
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Wie
in 1 dargestellt, die einen vertikalen Schnitt darstellt,
umfasst die elektrische Verbindungsvorrichtung 10 gemäß der
vorliegenden Erfindung: ein Basiselement 12, eine Mehrzahl
von Kontakten 14, die Sonden genannt werden, zum Einbau in
das Basiselement, mindestens ein stabartiges elastisches Element 16 mit
einer kreisförmigen Querschnittsform zum Aufbringen einer
elastischen Vorspannkraft auf die mehreren Kontakte 14,
sowie ein plattenartiges Abdeckelement 18 zum abnehmbaren Befestigen
am Basiselement 12 durch Bolzen (nicht dargestellt). Die
elastischen Elemente 12 können aus einem synthetischen
Kautschuk bestehen, wie Silikonkautschuk oder Urethankautschuk.
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2 ist
eine Oberseitenansicht des Basiselements 12, wobei das
Abdeckelement 18 abgenommen ist. Wie in 2 dargestellt,
ist das Basiselement 12 aus einem plattenartigen nichtleitenden
Material hergestellt und weist eine rechteckige Ebenenform auf.
Im mittleren Bereich des Basiselements 12 sind mehrere
Schlitze 22 ausgerichtet, die jeweiligen Elektroden, nämlich
Leitern 20a, eines Halbleiter-IC 20 entsprechen,
welches das in 1 dargestellte Bauelement in
der Prüfung ist. Jeder Schlitz 22 ist so ausgebildet,
dass er das Basiselement 12 von der Unterseite 12a bis
zur Oberseite 12b durchsetzt.
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In
dem in 2 dargestellten Beispiel sind an jeder der vier
Ecken des Basiselements 12 Schraubenöffnungen 24 zur
Aufnahme der Bolzen zur Befestigung des Abdeckelements 18 auf
dem Basiselement ausgebildet. In dem in 2 dargestellten
Beispiel sind auch gepaarte zwei Schlitze 22 mit dem mittleren Teil
des Basiselements 12 dazwischen und in einem Abstand in
der horizontalen (X)-Richtung angeordnet, und jedes Paar der Schlitze 22 ist so
angeordnet, dass diese in der vertikalen (Y)-Richtung miteinander
fluchten.
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Wie
aus 3 deutlich wird, welche die Ebenenform der Schlitze 22 in
einem vergrößerten Zustand zeigt, weist jeder
Schlitz 22 eine rechteckige Ebenenform mit der horizontalen
(X)-Richtung als Längsrichtung auf, und jeder Eckenteil
ist gerundet. Die Kontakte 14 sind in den jeweiligen Schlitzen 22 angeordnet,
und um den Kontakten 14 eine elastische Vorspannung zu
geben, ist das elastische Element 16 entlang der Breitenrichtung
(Y-Achsen-Richtung) der Schlitze 22 angeordnet, so dass
es die Reihe der in der vertikalen (Y)-Richtung miteinander fluchtenden
Schlitze 22 quert.
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Wieder
Bezug nehmend auf 1, ist in einer Abdeckung 18 ein
rechteckiger Öffnungsteil 18a zur Aufnahme eines
Halbleiter-IC 20 ausgebildet. Der rechteckige Öffnungsteil 18a ist
so ausgebildet, dass er das Abdeckelement 18 in der Dickenrichtung durchsetzt
und es erlaubt, dass das obere Ende von jedem Schlitz auf der Oberseite 12a des
Basiselements 12 teilweise freigelegt wird. Um ein reibungsloses
Einführen des Halbleiter-IC 20 in den rechteckigen Öffnungsteil 18a zu
ermöglichen, wird in der Darstellung jeder Umfangswandoberflächenteil 26 des Öffnungsteils
von einer geneigten Ebene gebildet, so dass sich der rechteckige Öffnungsteil 18a nach oben
zu erweitern kann.
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Wie
in den 4 und 5 dargestellt, weist der in
jedem Schlitz 22 angeordnete Kontakt 14 ein festes
Teil 14a und das bewegliche Teil 14b auf, das
verschiebbar auf dem festen Teil gehalten werden soll. Jedes der
Teile 14a und 14b kann aus einem Metall hergestellt
werden, wie einer Nickellegierung, Wolfram oder Beryllium, oder
einem Edelmetall, wie Palladium.
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Wie
in 4 dargestellt, weist das feste Teil 14a einen
unteren Teil 28a, der sich in der Längs-(X-Achsen-)Richtung
des Schlitzes 22 erstreckt, indem man die Unterseite an
die Unterseite an die Unterseite 12a des Basiselements 12 innerhalb
des Schlitzes 22 anpasst, einen ersten aufrechten Teil 28b,
der sich aus dem unteren Teil entlang von einem Eckenteil des Schlitzes 22 in
Richtung der Oberseite 12b des Basiselements 12 erhebt,
sowie einen zweiten aufrechten Teil 28c auf, der sich entlang
des ersten aufrechten Teils in einem Abstand vom ersten aufrechten
Teil 28b entlang des anderen Eckenteils des Schlitzes 22 aus
dem Bodenteil 28a erhebt.
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Wie
in 1 dargestellt, ist in den in X-Achsen-Richtung
in einem Abstand voneinander angeordneten gepaarten Schlitzen 22, 22 jedes
feste Teil 14a so angeordnet, dass der erste aufrechte
Teil 28b bei beiden Schlitzen 22 auf der Seite
der inneren Ecke angeordnet ist, so dass sie einander nahe liegen,
und ein zweiter aufrechter Teil 28c ist auf der Seite der äußeren
Ecke angeordnet. Jeder erste aufrechte Teil 28b und jeder
zweite aufrechte Teil 28c erstrecken sich entlang einer
Mittellinie L des Schlitzes 22 im rechten Winkel zum unteren Teil
aus dem unteren Teil 28a. Der zweite aufrechte Teil 28c endet
ungefähr in einer mittleren Höhenlage des Schlitzes 22, wie
in 4 dargestellt. Andererseits erstreckt sich der
erste aufrechte Teil 28b über die mittlere Höhenlage
des Schlitzes 22 hinaus und endet an einer oberen Stirnfläche,
die anschließend mit der Oberseite 12b zusammenfällt.
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Beide
Außenseiten 30b bzw. 30c des ersten aufrechten
Teils 28b und des zweiten aufrechten Teils 28c sind
aufrechte, zur Mittellinie L des Schlitzes 22 parallele
Ebenen. Auch die dem ersten aufrechten Teil 28b gegenüberliegende
Innenseite 32c des zweiten aufrechten Teils 28c ist
eine aufrechte, zur Mittellinie L des Schlitzes 22 parallele
Ebene. Auf der anderen Seite ist die in Richtung des zweiten aufrechten
Teils 28c weisende Innenseite 32b des ersten aufrechten
Teils 28b eine gerade geneigte Führungsfläche,
die in Bezug zur Mittellinie L des Schlitzes 22 von der
Unterseite 12a des Basiselements 12 in Richtung
der Oberseite 12b einen Neigungswinkel θ aufweist.
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Dieser
Winkel θ liegt bevorzugt innerhalb eines Bereichs von mehreren
Grad bis etwa 30°, wie später erwähnt.
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Im
Wesentlichen in der mittleren Höhenlage der geraden geneigten
Fläche 32b, wie in den 4 und 5 dargestellt,
ist entlang der Y-Achsen-Richtung eine flache Nut 34 zur
Verringerung der Reibung mit dem beweglichen Teil 14b ausgebildet,
wie später erwähnt. Auf der Außenseite 30b des
ersten aufrechten Teils 28b von jedem festen Teil 14a ist
ebenfalls eine Vertiefung 36 auf der Außenseite 30b ausgebildet,
und auf der Umfangswand in einem dem Schlitz 22 entsprechenden
Eckenteil ist ein Vorsprung 38 (siehe 4)
ausgebildet, der sich mit der Vertiefung 36 in Eingriff
bringen lässt.
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Das
feste Teil 14a von jedem Kontakt 14 wird zum Beispiel
von der Unterseite 12a des Basiselements 12 aus
mit dem vorderen Ende des ersten aufrechten Teils 28b in
den entsprechenden Schlitz 22 geschoben, so dass der Vorsprung 38 vermieden wird,
wobei die Spitze des ersten aufrechten Teils 28b geringfügig
in Richtung des zweiten aufrechten Teils 28c gebogen wird,
wodurch der Vorsprung 38 und die Vertiefung 36 in
Eingriff gebracht werden. Durch den Eingriffsmechanismus mit diesem
Vorsprung 38 und der Vertiefung 36 wird jedes
feste Teil 14a in einer vorbestimmten Position des entsprechenden
Schlitzes 22 in Eingriff gebracht.
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Das
bewegliche Teil 14b weist eine geneigte Fläche 40 auf,
die verschiebbar gegen die gerade geneigte Führungsfläche 32b zwischen
dem ersten aufrechten Teil 28b und dem zweiten aufrechten
Teil 28c anliegt, sowie eine bogenförmige gekrümmte
Passfläche 42, die auf der zu der geneigten Fläche
entgegengesetzten Seite ausgebildet ist. Die gekrümmte Passfläche 42 von
jedem beweglichen Teil 14b, das innerhalb von jedem Schlitz 22 angeordnet
ist, klemmt im Zusammenwirken mit dem oberen Ende des zweiten aufrechten
Teils 28c von jedem festen Teil 14a, das innerhalb
von jedem Schlitz 22 angeordnet ist, und dem an dem anderen
Eckenteil des Schlitzes 22 ausgebildeten Passteil 44 das
elastische Element 16 in einem teilweise zusammengedrückten
Zustand ein, wie in 4 dargestellt.
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Durch
die elastische Vorspannkraft des eingeklemmten elastischen Elements 16 nimmt
das bewegliche Teil 14b eine Federkraft aufwärts
von der geneigten Fläche auf, wobei die geneigte Fläche 40 des
beweglichen Teils 14b entlang der geraden geneigten Fläche 32b des
festen Teils 14a verläuft, so dass der auf dem
oberen Ende des beweglichen Teils ausgebildete überstehende
Teil 46 aus der Oberseite 12b des Basiselements 12 ragt.
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Das
bewegliche Teil 14b kann durch Einschieben des unteren
Teils auf der zum überstehenden Teil 46 entgegengesetzten
Seite im festen Teil 14a montiert werden, wobei zum Beispiel
das elastische Element 16 zwischen dem auf der Umfangswand
des Schlitzes 22 des Basiselements 12 ausgebildeten
Passteil 44 und dem zweiten aufrechten Teil 28c des
mit dem Basiselement 12 im Eingriff stehenden festen Teils 14a eingeklemmt
wird, so dass das bewegliche Teil 14b das elastische Element 16 auf der
gekrümmten Passfläche 42 aufnimmt. Wenn
der Kontakt 14 in jedem Schlitz 22 montiert ist,
wird daher die Verdrahtungsgrundplatte 48 auf der Unterseite 12a des
Basiselements 12 angeordnet, wie in 4 dargestellt.
Auf einer Seite der Verdrahtungsgrundplatte 48 ist eine
Mehrzahl von Verdrahtungsteilen 48a ausgebildet, die elektrisch
mit dem Prüfgerät 50 verbunden werden
sollen, und die Verdrahtungsgrundplatte 48 wird mit Hilfe
von Bolzen (nicht dargestellt) am Basiselement 12 befestigt,
so dass jeder Verdrahtungsteil 48a mit der Unterseite des
unteren Teils 28a des festen Teils 14a, welcher
jeder Verdrahtungsteil 48a entspricht, in Kontakt tritt.
Dies vervollständigt die Montage der elektrischen Verbindungsvorrichtung.
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Wie
in 1 dargestellt, lässt man bei der montierten
elektrischen Verbindungsvorrichtung 10 den Halbleiter-IC 20 in
den Öffnungsteil 14a des Abdeckelements 18 fallen.
Wenn der Leiter 20a des Halbleiter-IC 20 gegen
den überstehenden Teil 46 des beweglichen Teils 14b des
ihm entsprechenden Kontakts 14 anliegt, wird in diesem
Anschlagzustand eine äußere Kraft F auf den Halbleiter-IC 20 aufgebracht,
wie in 6 dargestellt, und diese äußere Kraft
F, welche die elastische Vorspannkraft des elastischen Elements 16 übersteigt,
bewirkt, dass der überstehende Teil 46 des beweglichen
Teils 14b als Ganzes aus der in der Zeichnung durch die
unterbrochene Linie angezeigten Position in Plattendickenrichtung
(Z-Achsen-Richtung) nach unten in die durch die ausgezogene Linie
angezeigte Position gedrückt wird. Dabei verlagert sich
das bewegliche Teil 14b, während es sich auf der
geraden geneigten Führungsfläche 32b des
festen Teils 14a verschiebt, auf der die geneigte Fläche 40 anliegt,
aufgrund der Führungswirkung der geraden geneigten Führungsfläche
leicht in X-Achsen-Richtung, entsprechend dem Neigungswinkel θ der
geneigten Führungsfläche. Wegen der X-Achsen-Verlagerung
im Anschluss an die Verlagerung des beweglichen Teils 14b in Z-Achsen-Richtung
kratzt der überstehende Teil 46 des beweglichen
Teils 14b den Oxidfilm von der Kontaktfläche des
Leiters 20a des Halbleiters IC 20 ab, wodurch
eine Störung eines Kontakts mit dem Leiter 20a durch
den Oxidfilm sicher verhindert wird.
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Auch
wird der Kontakt zwischen dem Leiter 20a und dem überstehenden
Teil 46 unter der elastischen Vorspannkraft des elastischen
Elements 16 hergestellt, und ein Teil der elastischen Vorspannkraft
dient als Kontaktdruck zwischen der geneigten Fläche 40 des
beweglichen Teils 14b und der geraden geneigten Führungsfläche 32b des
festen Teils 14a, so dass jeder Leiter 20a durch
das bewegliche Teil 14b des entsprechenden Kontakts 14 mit
dem mit dem festen Teil verbundenen Verdrahtungsteil 48a verbunden
wird. Infolgedessen wird jeder Leiter 20a des Halbleiter-IC 20 sicher
mit dem Prüfgerät 50 verbunden.
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Da
das feste Teil 14a von jedem Kontakt 14 durch
den Eingriffsmechanismus 36 bzw. 38 sicher innerhalb
des entsprechenden Schlitzes 22 fixiert ist, wird außerdem
eine Bewegung des festen Teils 14a durch die elastische
Vorspannkraft des elastischen Elements 16 selbst dann sicher
verhindert, wenn sich das bewegliche Teil 14b auf der geraden
geneigten Führungsfläche 32b des festen
Teils 14a verschiebt. Folglich kann ein Abtrag des festen
Teils 14a und des Verdrahtungsteils 48a der Verdrahtungsgrundplatte 48 durch
ihre Relativbewegung verhindert werden, so dass eine Herabsetzung
der Haltbarkeit infolge des Abtrags verhindert werden kann.
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Da
gemäß der elektrischen Verbindungsvorrichtung 10 der
vorliegenden Erfindung ein Abtrag des festen Teils 14a und
des Verdrahtungsteils 48a der Verdrahtungsgrundplatte 48 aufgrund
ihrer Relativbewegung verhindert werden kann, wird somit dadurch
die Haltbarkeit verbessert.
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Auch
wird, wenn das vordere Ende des überstehenden Teils 46 des
beweglichen Teils 14b an der Kontaktposition mit dem Leiter 20a des
Halbleiter-IC 20 aus dem Inneren des Schlitzes 22 ragt,
eine sicherere elektrische Verbindung zwischen dem Leiter 20a,
d. h. der Elektrode des Halbleiter-IC 20, der ein Bauelement
in der Prüfung ist, und dem Kontakt 14 ermöglicht.
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Verschiedene
Eingriffsmechanismen können verwendet werden, um das feste
Teil 14a und das Basiselement 12 miteinander zu
verbinden. Durch Verwendung der Eingriffsmechanismen 36, 38,
wie oben erwähnt, kann jedoch das feste Teil 14a sicher
und einfach unbeweglich mit dem Basiselement 12 verbunden
werden.
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Was
die Verschiebung des beweglichen Teils 14b entlang der
geraden geneigten Führungsfläche 32b des
festen Teils 14a betrifft, verändert sich das Maß der
Verlagerung der Z-Achsen-Komponente und das Maß der Verlagerung
der X-Achsen-Komponente des beweglichen Teils 14b mit dem
Neigungswinkel θ. Je näher der Wert von θ bei
Null liegt, umso größer wird das Verhältnis
der ersteren zur letzteren. Wenn das Maß der Verlagerung
der X-Achsen-Komponente zunimmt, wird befürchtet, dass
wenn die Elektrode 20a des Bauelements in der Prüfung 20 gegen
das bewegliche Teil 14b des entsprechenden Kontakts angepresst
wird, der überstehende Teil 46 des beweglichen
Teils unter der entsprechenden Elektrode 20a herausgedrückt
werden könnte. Bei einem mit einer kleineren Elektrode
versehenen miniaturisierten Halbleiterbauelement ist es auch von
Vorzug, den Neigungswinkel θ innerhalb eines Bereichs von
mehreren Grad um etwa 30° festzulegen, wie oben erwähnt,
um sicher zu verhindern, dass das bewegliche Teil 14b von
der Elektrode 20a des überstehenden Teils 46 abkommt,
und um die Wirkung zum Entfernen des Oxidfilms sicherzustellen.
Daher kann die vorliegende Erfindung bei einer elektrischen Prüfung
eines IC-Halbleiter-Wafers mit gemeinsam ausgebildeten IC-Schaltungen
eingesetzt werden.
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Obwohl
die gerade geneigte Führungsfläche 32b eine
bogenartige gekrümmte Fläche sein kann, ist es
auch von Vorzug, sie zur Genauigkeit bei der maschinellen Bearbeitung
der Führungsfläche und zur Ermöglichung
einer genaueren Steuerung des Maßes der Verlagerung der
X-Achsen-Komponente zum Maß der Verlagerung der Z-Achsen-Komponente
des beweglichen Teils 14b als eine gerade Führungsfläche
auszubilden, wie oben erwähnt.
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Indem
man das feste Teil 14a mit dem ersten und dem zweiten aufrechten
Teil 28b, 28c versieht, die Führungsfläche 32b des
beweglichen Teils 14b in Beziehung zum ersten aufrechten
Teil 28b ausbildet, und das elastische Element 16 in
Beziehung zu beiden aufrechten Teilen 28b, 28c anordnet,
können kompakte Kontakte 14 mit einer relativ
einfachen Ausbildung und die elektrische Verbindungsvorrichtung 10 mit
den Kontakten verwirklicht werden.
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Indem
man an jeder Reihe der Schlitze 22 ein einziges elastisches
Element 16 anordnet, so dass es die Reihe der Schlitze
kreuzt, kann eine für die Einwirkung von mehreren Kontakten
günstige elastische Vorspannkraft erzeugt werden, so dass man
durch die elastische Vorspannkraft des einzelnen elastischen Elements 16 eine
vorteilhafte elektrische Verbindung erhalten kann. Folglich besteht
keine Notwendigkeit für zwei elastische Körper
in jeder Reihe von Schlitzen, wie bisher, wodurch die Ausbildung
vereinfacht wird.
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Die 7 und 8 zeigen
Beispiele einer Verwendung eines Kelvin-Anschlusskontakts 114 als Kontakt 14.
Der Kelvin-Anschlusskontakt, wird, wie wohlbekannt gewesen ist,
aus einer laminierten Struktur gebildet, wobei ein Isolator zwischen
ein Paar von leitenden Platten eingefügt ist, die im Abstand
voneinander angeordnet sind. Folglich bestehen auch bei dem Kelvin-Anschlusskontakt 114 gemäß der
vorliegenden Erfindung sein festes Teil und sein bewegliches Teil
aus einem Paar von leitenden Platten 114a und 114b,
die miteinander verbunden sind, wobei eine isolierende Platte 114c dazwischen eingefügt
ist.
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Jede
leitende Platte 114a für das feste Teil weist
einen ersten aufrechten Teil 128b einschließlich
einer Vertiefung 136 und einer geraden geneigten Führungsfläche 132b eines
Eingriffsmechanismus, wie oben erwähnt, einen zweiten aufrechten
Teil 128c, der kürzer ist als der aufrechte Teil 128b,
sowie einen unteren Teil 128a zum Verbinden der beiden aufrechten
Teile auf. Auch weist jede leitende Platte 114b für
das bewegliche Teil eine zur geraden geneigten Führungsfläche 132b entgegengesetzte
geneigte Fläche 140, eine gekrümmte Passfläche 142 zur
Aufnahme des elastischen Elements 16, sowie einen überstehenden
Teil 146 auf.
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Die
beiden leitenden Platten 114a und 114b für
das feste Teil werden durch die isolierende Platte 114c verbunden,
die dazwischen eingefügt werden soll, so dass ein Kurzschließen
der beiden leitenden Platten verhindert wird. In dieser isolierenden
Platte 114c sind die Vertiefung 136a, die zu der
Vertiefung 136 der leitenden Platte 114a passt,
und eine das elastische Element 16 aufnehmende gekrümmte Passfläche 142a ausgebildet.
Die beiden leitenden Platten 114b für das bewegliche
Teil werden in den Schlitzen 22 des Basiselements 12,
wie das oben erwähnte (nicht dargestellt), auf beiden Seiten
der isolierenden Platte 114c in einem Zustand montiert,
in dem ein gegenseitiges Kurzschließen von der isolierenden
Platte verhindert wird, indem das elastische Element 16 in
der gekrümmten Passfläche 142 aufgenommen
wird, und indem jede geneigte Fläche 140 in Kontakt
mit der entsprechenden geraden geneigten Führungsfläche 132 gebracht
wird.
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Wie
in 8 dargestellt, sind auch ein Paar Verdrahtungsteile 48a in
der Verdrahtungsgrundplatte 48 ausgebildet, so dass sie
jeder leitenden Platte 114a des festen Teils des Kontakts 114 entsprechen, und
jeder Verdrahtungsteil 48a ist mit der entsprechenden leitenden
Platte 114a verbunden.
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Gemäß diesem
Kelvin-Anschlusskontakt 114, wie bisher wohlbekannt ist,
können zwei Verdrahtungsteile 48a von einem Leiter 20a aus
abgeführt werden, wodurch der Kelvin-Anschluss ermöglicht
wird, bei dem eine Strecke zum Anlegen einer Spannung und eine Strecke
zum Erfassen einer Spannung getrennt sind, und indem man den Einfluss
durch den Kontaktwiderstand der Kontakte verringert, kann selbst
ein geringer Widerstandswert des Bauelements in der Prüfung 20 mit
hoher Genauigkeit gemessen werden.
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In
gleicher Weise wie in dem Fall des Kontakts 14 wird auch
gemäß dem Kelvin-Anschlusskontakt 114 bei
der vorliegenden Erfindung jede leitende Platte 114a des
festen Teils vom Basiselement 12 unbeweglich festgehalten,
so dass sich jede leitende Platte 114a bei jeder Prüfung
des Halbleiter-IC 20 nicht auf dem Verdrahtungsteil 48a verschiebt,
so dass kein Abtrag durch Verschiebung hervorgerufen wird, wodurch
die Haltbarkeit verbessert wird.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen
beschränkt, sondern kann verändert werden, ohne
ihren Tenor zu verlassen.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Eine
elektrische Verbindungsvorrichtung umfasst ein Basiselement, das
mit Schlitzen versehen ist, die es in der Plattendickenrichtung
durchsetzen, Kontakte, die innerhalb der Schlitze angeordnet sind, so
dass sie imstande sind, mit Elektroden eines Bauelements in der
Prüfung auf dem Basiselement in Kontakt zu treten und zum
Verbinden der Elektroden mit einer elektrischen Schaltung eines
Prüfgeräts, sowie ein elastisches Element. Die
Kontakte weisen ein festes Teil auf, das zur Verbindung mit der
elektrischen Schaltung innerhalb der Schlitze unbeweglich auf dem
Basiselement festgehalten werden soll, sowie ein bewegliches Teil,
das zur elektrischen Verbindung mit dem festen Teil innerhalb der
Schlitze angeordnet ist. In dem festen Teil ist eine Führungsfläche zum
Führen des beweglichen Teils in Richtung einer Kontaktposition
ausgebildet, die es erlaubt, dass das bewegliche Teil und die Elektroden
in Kontakt treten, und das bewegliche Teil ist verschiebbar auf
der Führungsfläche abgestützt, so dass
es von dem elastischen Element eine elastische Vorspannkraft in
Richtung der Kontaktposition aufnimmt.
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- 10
- Elektrische
Verbindungsvorrichtung
- 12
- Basiselement
- 14,
114
- Kontakt
- 14a,
114a
- festes
Teil
- 14b,
114b
- bewegliches
Teil
- 16
- elastisches
Element
- 20
- Bauelement
in der Prüfung (Halbleiter-IC)
- 20a
- Elektrode
(Leiter)
- 22
- Schlitz
- 28a,
128a
- unterer
Teil des festen Teils
- 28b,
128b
- erster
aufrechter Teil des festen Teils
- 28c,
128c
- zweiter
aufrechter Teil des festen Teils
- 32b,
132b
- Führungsfläche
(gerade geneigte Führungsfläche)
- 36,
136
- Vertiefung
des Eingriffsmechanismus
- 38
- Vorsprung
des Eingriffsmechanismus
- 46,
146
- Vorsprung
des beweglichen Teils
- 48
- Verdrahtungsgrundplatte
- 48a
- Verdrahtungsteil
der Verdrahtungsgrundplatte
- 50
- Prüfgerät
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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