DE112015005858T5

DE112015005858T5 - Verfahren zur Herstellung von Kontaktsonden für einen Prüfkopf

Info

Publication number: DE112015005858T5
Application number: DE112015005858.3T
Authority: DE
Inventors: Raffaele Ubaldo Vallauri
Original assignee: Technoprobe SpA
Current assignee: Technoprobe SpA
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2017-09-14
Also published as: TW201629494A; KR20170105031A; JP2018506030A; TWI776790B; CN116183986A; KR102461856B1; WO2016107859A1; US20170307656A1; CN107250809A; US10401387B2

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktsonden (10) für einen Prüfkopf (18), das die Schritte umfasst: Bereitstellen eines Substrats (11), das aus einem leitenden Material hergestellt ist; und – Definieren wenigstens einer Kontaktsonde (10) durch Laserschneiden des Substrats (11); wobei das Verfahren ferner wenigstens einen Nachbearbeitungsschritt des Feindefinierens wenigstens eines Endabschnitts (10A, 10B) der Kontaktsonde (10) umfasst, der auf den Schritt des Definierens der Kontaktsonde (10) durch Laserschneiden folgt, wobei der Endabschnitt (10A, 10B) ein Abschnitt ist, der eine Kontaktspitze (10A) oder einen Kontaktkopf (10B) der Kontaktsonde (10) aufweist, wobei der Feindefinitionsschritt nicht mit einer Laserbearbeitung verbunden ist und den Endabschnitt (10A, 10B) der Kontaktsonde (10) geometrisch wenigstens mit einer mikrometrischen Genauigkeit definiert.

Description

Anwendungsgebiet
Nach einem allgemeineren Gesichtspunkt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktsonden für einen Prüfkopf, wobei die folgende Beschreibung unter Bezugnahme auf dieses Anwendungsgebiet mit dem einzigen Zweck vorgenommen wird, ihre Darlegung zu vereinfachen.
Stand der Technik
Wie wohlbekannt ist, ist ein Prüfkopf (Sondenkopf) im Wesentlichen eine Vorrichtung, die dazu geeignet ist, mehrere Kontaktfelder eines Mikroaufbaus, insbesondere einer elektronischen Vorrichtung, die auf einem Wafer integriert ist, in einen elektrischen Kontakt mit entsprechenden Kanälen eines Prüfgeräts, das eine Prüfung seiner Funktion, insbesondere der elektrischen, oder generisch die Prüfung durchführt, zu bringen.
Die Prüfung, die an integrierten Vorrichtungen vorgenommen wird, ist insbesondere nützlich, um fehlerhafte Vorrichtungen bereits beim Herstellungsschritt zu detektieren und zu isolieren. Daher werden die Prüfköpfe gewöhnlich verwendet, um die Vorrichtungen, die auf einem Wafer integriert sind, elektrisch zu prüfen, bevor diese geschnitten (vereinzelt) und im Inneren eines Chipbausteins montiert werden.
Ein Prüfkopf weist gewöhnlich eine große Anzahl an Kontaktelementen oder Kontaktsonden auf, die aus speziellen Legierungen mit guten mechanischen oder elektrischen Eigenschaften hergestellt sind und mit wenigstens einem Kontaktabschnitt versehen sind, für eine entsprechende Vielzahl von Kontaktfeldern einer zu prüfenden Vorrichtung.
Ein Prüfkopf, der senkrechte Sonden umfasst und gewöhnlich als "senkrechter Prüfkopf" bezeichnet wird, weist im Wesentlichen mehrere Kontaktsonden auf, die durch wenigstens ein Paar von Platten oder Führungen gehalten werden, welche im Wesentlichen plattenförmig und zueinander parallel verlaufen. Diese Führungen sind mit bestimmten Löchern versehen und in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet, um einen Freiraum oder Luftspalt für die Bewegung und eine mögliche Verformung der Kontaktsonden zu belassen. Das Paar von Führungen weist insbesondere eine obere Führung und eine untere Führung auf, die beide mit jeweiligen Führungslöchern versehen sind, in denen die Kontaktsonden in der Achsenrichtung gleiten, wobei die Sonden gewöhnlich aus speziellen Legierungen mit guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften hergestellt sind.
Die gute Verbindung zwischen Kontaktsonden und Kontaktfeldern der zu prüfenden Vorrichtung wird durch Pressen des Prüfkopfs auf die Vorrichtung selbst gewährleistet, wobei die Kontaktsonden, die im Inneren der in der oberen und der unteren Führung hergestellten Führungslöcher beweglich sind, während des Presskontakts ein Biegen innerhalb des Luftspalts zwischen den beiden Führungen und ein Gleiten im Inneren dieser Führungslöcher erfahren.
Überdies kann das Biegen der Kontaktsonden im Inneren des Luftspalts durch einen passenden Aufbau der Sonden selbst oder ihrer Führungen unterstützt werden, wie schematisch in 1 gezeigt ist, worin zur Einfachheit der Darstellung nur eine Kontaktsonde der mehreren Sonden, welche gewöhnlich in einem Prüfkopf enthalten sind, dargestellt wurde, wobei der dargestellte Prüfkopf von dem sogenannten Typ mit verschobenen Platten ist.
Insbesondere ist in 1 schematisch ein Prüfkopf 1 gezeigt, der wenigstens eine obere Platte oder Führung 2 und eine untere Platte oder Führung 3 mit einer jeweiligen oberen Führungsöffnung 2A bzw. unteren Führungsöffnung 3A, worin wenigstens eine Kontaktsonde 4 gleitet, umfasst.
Die Kontaktsonde 4 weist wenigstens ein Kontaktende oder eine -spitze 4A auf. Hier und im Folgenden bedeuten die Ausdrücke "Ende" oder "Spitze" einen Endabschnitt, der nicht notwendigerweise spitz ist. Insbesondere liegt die Kontaktspitze 4A an einem Kontaktfeld 5A einer zu prüfenden Vorrichtung 5 an, wodurch der elektrische und mechanische Kontakt zwischen dieser Vorrichtung und einem Prüfgerät (nicht gezeigt), wovon der Prüfkopf 1 ein Anschlusselement bildet, ausgeführt wird.
In einigen Fällen sind die Kontaktsonden an der oberen Führung fest an dem Prüfkopf fixiert; in einem solchen Fall werden die Prüfkopfe als Prüfköpfe mit blockierter Sonde bezeichnet.
Alternativ werden Prüfköpfe verwendet, die Sonden aufweisen, welche nicht fest befestigt sind, sondern durch eine Mikrokontaktplatte mit einer Platte gekoppelt sind; in einem solchen Fall werden diese Prüfköpfe als Prüfköpfe mit nicht blockierter Sonde bezeichnet. Die Mikrokontaktplatte wird gewöhnlich als "Raumtransformator" bezeichnet, da sie neben der Kontaktherstellung mit den Sonden auch eine räumliche Umverteilung der daran gebildeten Kontaktfelder in Bezug auf die zu prüfende Vorrichtung und insbesondere ein Lockern der Abstandsbeschränkungen zwischen den Mitten der Felder selbst gestattet, und zwar durch eine Raumtransformation hinsichtlich der Abstände zwischen den benachbarten Feldmitten.
In diesem Fall weist die Kontaktsonde 4 wie in 1 gezeigt eine weitere Kontaktspitze 4B, die auf diesem technischen Gebiet als Kontaktkopf bezeichnet wird, zu mehreren Kontaktfeldern 6A dieses Raumtransformators 6 hin auf. Der gute elektrische Kontakt zwischen Sonden und dem Raumtransformator wird ähnlich wie der Kontakt mit der zu prüfenden Vorrichtung 5 durch Pressen der Kontaktköpfe 4B der Kontaktsonden 4 gegen die Kontaktfelder 6A des Raumtransformators 6 gewährleistet.
Wie bereits erklärt sind die obere 2 und die untere 3 Führungen durch einen Luftspalt 7 passend getrennt, was die Verformung der Kontaktsonden 4 während des Betriebs des Prüfkopfs 1 gestattet und gewährleistet, dass die Kontaktspitze und der Kontaktkopf 4A und 4B der Kontaktsonden 4 mit den Kontaktfeldern 5A und 6A der zu prüfenden Vorrichtung 5 bzw. des Raumtransformators 6 in Kontakt stehen. Es ist klar ersichtlich, dass die oberen 2A und unteren 3A Führungslöcher so in der Größe bemessen sein müssen, dass sie ein Gleiten der Kontaktsonde 4 in ihrem Inneren gestatten.
Die Ausführung einer Kontaktsonde 4 durch einen Körper, der im Wesentlichen in einer Längsrichtung verläuft und aus einem ersten leitenden Material, vorzugsweise einem Metall oder einer Metalllegierung und insbesondere einer NiMn- oder NiCo-Legierung hergestellt ist, ist bekannt.
Daher sind die Kontaktsonden 4 so im Inneren des Prüfkopfs 1 angeordnet, dass die Längsrichtung im Wesentlichen senkrecht, d.h., rechtwinkelig zu der zu prüfenden Vorrichtung und den Führungen, angeordnet ist.
Manchmal ist es nötig, die Kontaktsonden Tätigkeiten zu unterziehen, die häufig komplex sind und alle Sonden betreffen und erfordern, dass die Sonden an einer zweckbestimmten Halterung, die gewöhnlich als Bearbeitungsrahmen bezeichnet wird, angeordnet und gehalten werden. Dann ist es klarerweise erforderlich, die Kontaktsonden von dem Bearbeitungsrahmen abzunehmen, damit später mit ihrer Anordnung in einem Prüfkopf fortgesetzt werden kann.
Die damit verbundenen Abmessungen machen die Anordnungs- und Haltetätigkeiten der Kontaktsonden an dem Bearbeitungsrahmen und auch ihre anschließende Abnahme kompliziert und teuer, insbesondere hinsichtlich der Herstellungszeiten und des Ausschusses. Die gleichen Probleme finden sich dann, wenn die Kontaktsonden in dem endgültigen Prüfkopf angeordnet werden.
Überdies beschränken diese Abmessungen die Verfahren zur Herstellung von Kontaktsonden stark. Insbesondere stellt auf dem Gebiet der Prüfung der neuesten hergestellten integrierten Schaltungen der stark verkleinerte Abstand zwischen den Kontaktfeldern der zu prüfenden Vorrichtungen und folglich zwischen den Kontaktsonden der betroffenen Prüfköpfe eine schwere Herausforderung für die dimensionalen Beschränkungen der herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Kontaktsonden, die insbesondere photolithographische, Maskierungs-, Wachstums- und Ätztechniken verwenden, dar.
Daher hat in den letzten Jahren das Interesse an Verfahren zur Herstellung von Kontaktsonden für Prüfköpfe unter Verwendung der Lasertechnologie zugenommen.
Zum Beispiel ist aus der PCT-Patentanmeldung, die unter der Nummer WO 2013/101240 veröffentlicht wurde, eine Ausführung von Kontaktsonden durch Laserschneiden eines aus einem leitenden Material hergestellten Substrats bekannt. Insbesondere schneidet bei dem Verfahren, das in dieser Patentanmeldung offenbart ist, ein Laserstrahl das Substrat, indem er einem vorherbestimmten Profil, das einer Kontaktsonde entspricht, folgt, und können in einem weiteren Schritt scharfe Kanten, die an den Kontaktsonden gebildet wurden, durch verschiedene Tätigkeiten geglättet werden.
Überdies offenbart die unter der Nummer US 2014/0,197,145 offenbarte US-Patentanmeldung ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktsonden, wobei ein Laserstrahl eine erste Schicht, die aus einem leitenden Material hergestellt ist, und eine zweite Schicht, die sich an der Rückseite der ersten Schicht befindet, schneidet. Insbesondere schneidet der Laserstrahl die erste Schicht vollständig, indem er einem Pfad gemäß einem Kontaktsondenprofil folgt, während die zweite Schicht nicht vollständig geschnitten wird, um eine Basis oder Brücke bereitzustellen, die gestattet, dass die ausgeführten Kontaktsonden damit verbunden sind, bevor diese zweite Schicht zum Beispiel durch chemisches Ätzen beseitigt wird.
Darüber hinaus offenbart die unter der Nummer US 2012/0,286,816 offenbarte US-Patentanmeldung eine Kontaktsonde, die mittels eines Laserschneideprozesses hergestellt wird, der einen Nanosekunden- oder Picosekundenlaser verwendet, welcher ein Substrat, das über eine Fläche angehoben ist, so dass sich nichts unter dem Substrat befindet, schneidet. Der Laserschneideprozess gestattet auch ein Formen der Sondenoberfläche, wodurch zum Beispiel dreidimensionale Merkmale wie etwa Kufen ausgeführt werden.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Lasertechnologien, insbesondere die Laserschneidetechnologien, die den Erhalt von Kontaktsonden durch "Ausschneiden" eines Ausgangsmetallblechs, indem einem der gewünschten Endform für die Sonde entsprechenden Profil gefolgt wird, gestatten, keinen Erhalt der erforderlichen Abmessungsgenauigkeit für diese Sonden und insbesondere der Endabschnitte erlauben, wobei die größten Schwierigkeiten für die zugehörigen Kontaktspitzen bestehen.
Daher ist aus der am 13. Februar 2014 unter der Nummer US 2014/0,044,985 auf den Namen FormFactor, Inc. veröffentlichten US-Patentanmeldung bekannt, diese Kontaktspitzen im Voraus insbesondere durch hochentwickelte und genaue photolithographische Techniken in einem Randabschnitt eines Metallblechs auszuführen und dann die Kontaktsonden durch Laserschneiden dieses Blechs unter exaktem Beginnen an den bereits erhaltenen Spitzen auszuführen.
Doch das Verfahren, das in dieser Patentanmeldung beschrieben ist, ist einerseits aufgrund der Genauigkeit, die für die zur Ausführung der Kontaktspitzen verwendete Photolithograhietechnik erforderlich ist, und andererseits aufgrund der Ausrichtungsgenauigkeit, die für das von diesen bereits durch Photolithographie ausgeführten Kontaktspitzen ausgehende Laserschneiden der Sonden erforderlich ist, äußerst komplex.
Das technische Problem der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktsonde für Prüfköpfe bereitzustellen, wobei die Sonden passend durch Laserschneiden aus einem Metallsubstrat ausgeführt werden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es ein Ausführen von Kontaktsonden auf eine einfache, verlässliche und äußerst wiederholbare Weise mit den erforderlichen Abmessungsgenauigkeiten für die verschiedenen Sondenabschnitte und insbesondere für die Endabschnitte gestattet, und auf diese Weise die Beschränkungen und Nachteile, die gegenwärtig die gemäß dem Stand der Technik ausgeführten Verfahren beeinflussen, überwindet.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die Lösungsidee, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ist die Ausführung der Kontaktsonden durch Laserschneiden eines leitenden Substrats und die Vornahme von Nachbearbeitungstätigkeiten an ihren Endabschnitten, um diese Abschnitte "fein" zu definieren, nämlich Abmessungsgenauigkeiten zu erhalten, die mit denen vergleichbar sind, die durch komplexere photolithograhische Definitionstechniken erhalten werden, wobei diese Nachbearbeitungstätigkeiten für die "Fein"definition der Endabschnitte zur Wiederholung während der Lebensdauer der Kontaktsonden, insbesondere auch dann, wenn diese bereits in den entsprechenden Prüfköpfen angebracht sind, ausgelegt sind.
Auf Basis dieser Lösungsidee wird das technische Problem durch ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktsonden für einen Prüfkopf gelöst, das die Schritte

– des Bereitstellens eines Substrats, das aus einem leitenden Material hergestellt ist; und
– des Definierens wenigstens einer Kontaktsonde durch Laserschneiden des Substrats

Genauer weist die Erfindung die folgenden zusätzlichen und optionalen Merkmale auf, die wie erforderlich einzeln oder in Kombination aufgegriffen werden können.
Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung kann der Feindefinitionsschritt gleichzeitig an mehreren Kontaktsonden, die durch den Schritt des Definierens durch Laserschneiden in dem Substrat gebildet wurden, ausgeführt werden.
Das Herstellungsverfahren kann ferner einen Schritt des Anbringens der mehreren Kontaktsonden in einem Bearbeitungsrahmen oder in einem tatsächlichen Prüfkopf umfassen, um ihre Verschiebung und Handhabung als Gruppe zu gestatten.
Nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung kann der Feindefinitionsschritt einen Schritt des mikromechanischen Definierens des Endabschnitts umfassen.
Insbesondere kann der Schritt des mikromechanischen Definierens einen Presskontakt des Endabschnitts mit einem Schleifgewebe umfassen.
Alternativ kann der Feindefinitionsschritt nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung einen chemischen oder elektrochemischen Prozess umfassen.
Insbesondere kann der chemische oder elektrochemische Prozess ein Eintauchen des Endabschnitts in einen chemischen Wirkstoff mit einer Füllhöhe umfassen, wobei der chemische Wirkstoff dazu ausgelegt ist, den Endabschnitt, gegebenenfalls unter gleichzeitigem Stromdurchgang, zu ätzen.
Genauer kann das Eintauchen eine Änderung der Füllhöhe des chemischen Wirkstoffs, um eine gewünschte Form des Endabschnitts zu erhalten, umfassen, und kann die Änderung der Füllhöhe des chemischen Wirkstoffs durch eine Bewegung der Kontaktsonden in Bezug auf ein Bad, das den chemischen Wirkstoff enthält, unter Verwendung eines Antriebsmittels, das mit einem Halterahmen oder einem Prüfkopf, der die Kontaktsonden aufnimmt, oder dem Bad, das den chemischen Wirkstoff enthält, oder mit einem halb fertiggestellten Produkt, das die Kontaktsonden enthält, verbunden ist, oder durch eine schwingende Masse, die zum Eindringen in das Bad geeignet ist, oder durch eine Änderung des Badvolumens, die zu einer resultierenden Änderung der Füllhöhe des chemischen Wirkstoffs führt, erhalten werden.
Nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung kann der Feindefinitionsschritt ein Umformen und/oder ein Reinigen des Endabschnitts umfassen.
Ferner kann nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung der Schritt des Definierens durch Laserschneiden jede Kontaktsonde so ausführen, dass sie durch wenigstens eine Materialbrücke an dem Substrat verankert ist, wobei das Verfahren einen weiteren Schritt des Trennens jeder Kontaktsonde von dem Substrat durch Brechen und Entfernen der Materialbrücke umfasst.
Insbesondere kann die wenigstens eine Materialbrücke einem Endabschnitt der Kontaktsonde entsprechend ausgeführt werden und gestattet der Schritt des Feindefinierens des Endabschnitts, jegliche Mangelhaftigkeit aufgrund des Brechens und Entfernens der Materialbrücke zu beseitigen.
Nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung kann der Feindefinitionsschritt vor dem weiteren Schritt des Trennens jeder Kontaktsonde von dem Substrat gleichzeitig an mehreren Kontaktsonden, die an dem Substrat verankert sind, ausgeführt werden.
Das Herstellungsverfahren kann ferner einen Schritt des Schneidens des Substrats in Teile, die nicht zu den Kontaktsonden gehören und nicht die Materialbrücken umfassen, aufweisen, so dass die Kontaktsonden wenigstens einem Endabschnitt entsprechend von dem Substrat ragen.
Nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung kann das Herstellungsverfahren ferner einen Schritt des Kürzens des Endabschnitts jeder Kontaktsonde vor dem Feindefinitionsschritt umfassen.
Insbesondere kann der Schritt des Kürzens ein Läppen des Endabschnitts umfassen; überdies kann der Schritt des Kürzens mehrere Kontaktsonden, die an einem Bearbeitungsrahmen oder an einem Prüfkopf angebracht sind, betreffen, wodurch jeweilige Endabschnitte erhalten werden, die alle die gleiche Höhe aufweisen.
Nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung kann der Feindefinitionsschritt für mehrere Kontaktsonden, die in einem Prüfkopf angebracht sind, während ihrer Lebensdauer wiederholt werden, wobei gegebenenfalls ein Schritt des Kürzens jeweiliger Endabschnitte vorausgeht.
Ferner kann der Schritt des Laserdefinierens jeder Kontaktsonde eine Definition jeweiliger Endabschnitte, die eine Kontaktspitze und einen Kontaktkopf der Kontaktsonde aufweisen, umfassen.
Schließlich kann der Schritt des Laserdefinierens mehrere Kontaktsonden in dem Substrat ausführen, wobei die jeweiligen Endabschnitte der Kontaktsonden in einer Querrichtung des Substrats nebeneinander oder abwechselnd angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Planarisierung eines Prüfkopfs, der mit wenigstens einer oberen Führung und einer unteren Führung versehen ist und mehrere Kontaktsonden umfasst, wobei die Führungen jeweilige obere und untere Führungslöcher aufweisen, wobei jede Kontaktsonde durch diese hindurch gleitet und durch das Herstellungsverfahren nach der Erfindung ausgeführt ist, wobei das Verfahren die Schritte

– des Kürzens wenigstens eines Endabschnitts jeder Kontaktsonde, der in Bezug auf die untere Führung vorspringt, in einer Ebene, die im Wesentlichen parallel zu einer Ebene einer Vorrichtung, die durch den Prüfkopf geprüft werden soll, verläuft, und
– des Feindefinierens des wenigstens eines Endabschnitts jeder Kontaktsonde umfasst, wodurch ein Prüfkopf mit Kontaktsonden erhalten wird, die Endabschnitte aufweisen, welche alle über die gleiche Länge verfügen und wenigstens mit einer mikrometrischen Genauigkeit definiert sind.

Nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung kann der Feindefinitionsschritt einen Schritt des mikromechanischen Definierens des Endabschnitts umfassen, vorzugsweise eine mikromechanische Definition, die einen Presskontakt mit einem Schleifgewebe oder einen chemischen oder elektrochemischen Prozess, der vorzugsweise ein Eintauchen des Endabschnitts in einen chemischen Wirkstoff mit einer Füllhöhe umfasst, wobei der chemische Wirkstoff dazu ausgelegt ist, den Endabschnitt, gegebenenfalls unter gleichzeitigem Stromdurchgang, zu ätzen, wobei die Füllhöhe veränderlich ist, beinhaltet.
Überdies kann der Feindefinitionsschritt ein Umformen und/oder ein Reinigen des Endabschnitts umfassen.
Schließlich kann der Schritt des Kürzens nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung ein Läppen des Endabschnitts umfassen.
Die Kennzeichen und Vorteile des Herstellungs- und Planarisierungsverfahrens nach der Erfindung werden sich aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform, die durch ein erläuterndes und nicht beschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen gegeben wird, ergeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen
zeigt 1 schematisch eine Kontaktsonde für Prüfköpfe, die nach dem Stand der Technik ausgeführt ist;
zeigen 2A bis 2C schematisch verschiedene Schritte des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung;
zeigen 3A bis 3C schematisch alternative Ausführungsformen eines Substrats, das bei dem Verfahren nach der Erfindung verwendet wird;
zeigen 4A bis 4B und 5A bis 5B schematisch weitere Schritte des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
zeigen 6A bis 6B und 7A bis 7B schematisch jeweils alternative Ausführungsformen eines halb fertiggestellten Produkts, das mehrere Kontaktsonden aufweist, die nach der vorliegenden Erfindung ausgeführt wurden, und entsprechende Einzelheiten im Zusammenhang mit einer einzelnen Sonde;
zeigen 8A bis 8B schematisch weitere alternative Ausführungsformen eines halb fertiggestellten Produkts, das mehrere Kontaktsonden aufweist, die nach der vorliegenden Erfindung ausgeführt wurden,; und
zeigen 9A bis 9 verschiedene Schritte des Planarisierungsverfahrens nach der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung
Unter Bezugnahme auf diese Figuren und insbesondere auf 2A bis 2C wird ein Verfahren zur Herstellung von mehreren Kontaktsonden für einen Prüfkopf beschrieben, wobei jede Kontaktsonde allgemein durch 10 bezeichnet ist.
Es sollte angemerkt werden, dass die Figuren schematische Ansichten darstellen und nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind, sondern stattdessen so gezeichnet sind, dass sie die wichtigen Merkmale der Erfindung betonen.
Überdies bilden die im Folgenden beschriebenen Verfahrensschritte keinen vollständigen Prozessablauf für die Herstellung der Kontaktsonden. Die vorliegende Erfindung kann zusammen mit Herstellungstechniken, die gegenwärtig auf dem Gebiet verwendet werden, ausgeführt werden, und es sind nur jene allgemein verwendeten Prozessschritte, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nötig sind, enthalten.
Insbesondere umfasst das Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung die Schritte

– des wie in 2A gezeigten Bereitstellens eines Substrats 11, das aus einem leitenden Material hergestellt ist; und
– des wie in 2B durch gestrichelte Linien gezeigten Definierens jeder Kontaktsonde 10 durch Laserschneiden gemäß einem gewünschten Umriss 10C für diese Sonde.

Insbesondere leistet das Verfahren wie in 2C gezeigt die Definition von mehreren Kontaktsonden 10 in dem Substrat 11 durch Laserschneiden, wobei jede Sonde mit jeweiligen Endabschnitten 10A und 10B versehen ist, was Abschnitte, die eine Kontaktspitze 10A oder einen Kontaktkopf 10B der Kontaktsonde aufweisen, bedeutet, und sich in einer Längsrichtung des Substrats 11, insbesondere wie in 2C gezeigt einer senkrechten Richtung Y, erstreckt.
Bei dem gezeigten Beispiel werden diese Kontaktsonden 10 in dem Substrat 11 hergestellt, wobei die Sonden entsprechende Endabschnitte, nämlich die jeweiligen Kontaktspitzen 10A und die jeweiligen Kontaktköpfe 10A aufweisen, die sich in einer Querrichtung des Substrats, insbesondere wie in 2C gezeigt einer waagerechten Richtung X, nebeneinander befinden. Es ist auch möglich, diese Kontaktsonden 10 so auszuführen, dass Kontaktspitzen 10A und Kontaktköpfe 10B entlang dieser waagerechten Richtung X abwechseln. Überdies sollte betont werden, dass die in den Figuren gezeigte Form der Kontaktspitzen 10A und Kontaktköpfe 10B völlig beliebig ist und die Sonden auch die gleiche Form wie die dargestellte oder andere Formen als diese aufweisen können.
Wie in 3A bis 3C gezeigt ist das Substrat 11 passend aus einem leitenden einschichtigen oder mehrschichtigen Material hergestellt, das zur Ausführung von Kontaktsonden für einen Prüfkopf für elektronische Vorrichtungen ausgelegt ist.
Zum Beispiel kann das Substrat 11 eine Einzelschicht aus einem Metall oder einer Metalllegierung sein, das bzw. die aus Nickel oder einer Legierung davon wie etwa einer Nickel-Mangan-, einer Nickel-Kobalt-, einer Nickel-Eisen-, oder einer Nickel-Beryllium-Legierung, oder aus Wolfram oder einer Legierung davon wie etwa Wolfram-Kupfer oder Wolfram-Rhenium, oder aus Kupfer oder einer Legierung davon wie etwa Kupfer-Beryllium, Kupfer-Silber oder Kupfer-Niob, oder Rhodium oder einer Legierung davon wie etwa Rhodium-Ruthenium, oder Iridium oder einer Legierung davon gewählt ist, oder auch aus einem Halbleitermaterial wie etwa Silizium hergestellt sein.
Insbesondere wird dieses leitende Material so gewählt, dass es elektrische Widerstandwerte von weniger als 20 µΩ/cm aufweist.
Alternativ kann das Substrat 11 eine leitende Mehrfachschicht sein und insbesondere wenigstens eine zentrale Schicht oder einen Kern 11A aufweisen, die bzw. der von einer oder mehreren ummantelnden Schichten, zum Beispiel einer ersten ummantelnden Schicht 11B und einer zweiten ummantelnden Schicht 11C, die zur Verbesserung der elektrisch-mechanischen Leistungsfähigkeit und/oder der Leistungsfähigkeit hinsichtlich der Härte der Kontaktsonden, die von diesem mehrschichtigen Substrat 11 ausgehend ausgeführt werden, ausgelegt sind, bedeckt ist, wie in 3B und 3C gezeigt ist.
Insbesondere kann der Kern 11A aus einem Metall oder einer Metalllegierung, das bzw. die aus den oben für ein Einzelschichtsubstrat 11 genannten gewählt ist, hergestellt sein und von einer oder mehreren ummantelnden Schichten, die aus einem leitenden Material mit hohen Leitfähigkeitswerten, das aus Kupfer, Silber, Palladium oder Legierungen davon gewählt ist, hergestellt sind oder aus Graphen hergestellt sind, und/oder aus einem leitenden Material mit hohen Härtewerten, das aus Rhodium, Ruthenium, Nickel-Phosphor, Nickel-Palladium, Palladium und Legierungen davon gewählt ist, hergestellt sind oder aus Graphen hergestellt sind, oder sogar aus dotiertem oder undotiertem DLC (diamantähnlichem amorphen Kohlenstoff) hergestellt sind, bedeckt sein.
Vorteilhaft umfasst das Verfahren zur Herstellung von Kontaktsonden nach der vorliegenden Erfindung wie in 4A und 4B gezeigt einen Schritt des Feindefinierens wenigstens eines Endabschnitts, bei dem Beispiel einer Kontaktspitze 10A dieser Kontaktsonden 10, wobei dieser Feindefinitionsschritt auf den Schritt des Definierens dieser Sonden durch ein Laserschneiden folgt. Der Feindefinitionsschritt kann alternativ die Kontaktköpfe 10B der Kontaktsonden 10 betreffen.
Es sollte betont werden, dass der Ausdruck "Feindefinition" einen Schritt bedeutet, der dazu geeignet ist, die geometrischen und dimensionalen Eigenschaften des Sondenendabschnitts mit wenigstens einer mikrometrischen Genauigkeit, das heißt, mit einer höheren Genauigkeit als derjenigen, die gegenwärtig unter Verwendung von Laserdefinitionsverfahren verfügbar ist, zu definieren.
Insbesondere definiert der Feindefinitionsschritt die geometrischen und dimensionalen Eigenschaften der Endabschnitte der Kontaktsonden 10 mit einer Genauigkeit von weniger als 10 µm, vorzugsweise einer Genauigkeit von ±5 µm und besonders bevorzugt von ±2 µm.
Es sollte auch betont werden, dass der Feindefinitionsschritt ein Nachbearbeitungsschritt ist, der auf den Schritt des Definierens der Kontaktsonden 10 durch Laserschneiden folgt, wobei dieser Feindefinitionsschritt nicht mit einer Laserbearbeitung verbunden ist.
Passend wird dieser Feindefinitionsschritt nach der vorliegenden Erfindung gleichzeitig an den mehreren Kontaktsonden 10, die durch den Schritt des Definierens durch Laserschneiden in dem Substrat 11 ausgeführt wurden, vorgenommen.
Insbesondere ist es möglich, diese Kontaktsonden 10 an einem Bearbeitungsrahmen 12, der ihre Verschiebung und Handhabung als Gruppe gestattet, anzubringen. Ein solcher Bearbeitungsrahmen 12 weist im Wesentlichen ähnlich wie bei dem endgültigen Prüfkopf, in dem die Kontaktsonden 10 angebracht werden sollen, eine Platte oder eine plattenförmige Führung 13 mit mehreren Führungslöchern 13A im Inneren, worin die Kontaktsonden 10 gleiten, auf.
Außerdem umfasst der Bearbeitungsrahmen 12 ebenfalls ähnlich wie bei dem Aufbau eines herkömmlichen Prüfkopfs einen Raumtransformator 14, der mit mehreren Kontaktfeldern 14A versehen ist, woran die Endabschnitte der Kontaktsonden 10, bei diesem Beispiel die Kontaktköpfe 10B, anliegen. Der Bearbeitungsrahmen 12 wird dann durch passende Abstandshalter 15, insbesondere starre Elemente, die zwischen der Führung 13 und dem Raumtransformator 14 verlaufen, um sie auf eine starre und bruchfeste Weise einstückig miteinander auszuführen (zusammenzuschließen), aber dennoch eine Bewegung der Sonden in den Führungslöchern 13A wie auch ihre Biegung außerhalb des Bearbeitungsrahmens 12, insbesondere, im Hinblick auf das lokale Bezugssystem von 4A, unter der Führung 13, gestatten, fertiggestellt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Feindefinitionsschritt wenigstens eines Endabschnitts, insbesondere, wie bei den in den Figuren gezeigten Beispielen, der Kontaktspitzen 10A der Kontaktsonden 10, einen Schritt des mikromechanischen Definierens durch einen Presskontakt (Berührung) mit einem Schleifgewebe.
Insbesondere werden die an dem Bearbeitungsrahmen 12 angebrachten Kontaktsonden 10 wie in 4A gezeigt mit ihren Kontaktspitzen 10A gegen ein Schleifgewebe 16, das passend durch eine Halterung 17 gehalten wird, gepresst. Es ist klar, dass durch ein um 180 ° gedrehtes Anbringen der Kontaktsonden 10 in dem Bearbeitungsrahmen 12, d.h., mit den Kontaktspitzen 10A in einem Presskontakt mit den Feldern 14A des Raumtransformators 14, auf die gleiche Weise für die Kontaktköpfe 10B vorgegangen werden kann.
Noch genauer umfasst der Presskontakt mit dem Schleifgewebe 16 das Eindringen des Endabschnitts der Kontaktsonde 10 in die Dicke des Schleifgewebes 16, wodurch auch ein Kontakt mit den Seitenflächen dieses Endabschnitts hergestellt wird.
Daher kann der Presskontakt mit dem Schleifgewebe 16 eine gewünschte Umformung des entsprechenden Endabschnitts, der Kontaktspitze 10A oder des Kontaktkopfs 10B, verursachen, wodurch insbesondere die feine geometrische und dimensionale Definition dieses Endabschnitts ausgeführt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung führt der Presskontakt mit dem Schleifgewebe 16 ein wesentliches Zuspitzen dieses Endabschnitts aus. Es ist klarerweise möglich, diesen Presskontakt mit dem Schleifgewebe 16 auch zum Reinigen der Endabschnitte zu verwenden, wodurch mögliche Grate oder Mangelhaftigkeiten daran beseitigt werden. Ferner kann der Presskontakt mit dem Schleifgewebe 16 verwendet werden, um mögliche Grate oder Mangelhaftigkeiten an den Endabschnitten zu beseitigen, ohne ihre Form notwendigerweise so zu verändern, dass sie zugespitzt werden.
Vorteilhaft kann dem Feindefinitionsschritt nach der vorliegenden Erfindung ein Anbringen der Kontaktsonden 10 an einem echten Prüfkopf, für den sie bestimmt sind, und der in 4B allgemein mit 18 bezeichnet ist, vorhergehen; auch in diesem Fall gestattet die Anbringung in dem Prüfkopf 18 die Verschiebung und Handhabung der Kontaktsonden 10 als Gruppe.
Genauer weist der Prüfkopf 18 wenigstens eine obere Platte oder Führung 19 und eine untere Platte oder Führung 20 auf, die im Inneren jeweils obere Führungslöcher 19A und untere Führungslöcher 20A aufweisen, in denen die einzelnen Kontaktsonden 10 gleiten.
Der Prüfkopf 18 umfasst auch einen Raumtransformator 21, der mit mehreren Kontaktfeldern 21A, woran Endabschnitte der Kontaktsonden 10, insbesondere die Kontaktköpfe 10B, anliegen, versehen ist, und wird durch passende Abstandshalter 22, insbesondere starre Elemente, die jeweils zwischen der oberen 19 und der unteren 20 Führung wie auch zwischen der oberen Führung 19 und dem Raumtransformator 21 verlaufen, um alle diese Elemente auf eine starre und bruchfeste Weise einstückig miteinander auszuführen, aber dennoch die Bewegung der Sonden in den jeweiligen Führungslöchern 19A und 20A wie auch ihre Biegung, insbesondere in der sogenannten Biegezone oder dem Luftspalt zwischen der oberen und der unteren Führung 19 und 20 gestatten, fertiggestellt.
Auch in diesem Fall können die Kontaktsonden 10, die passend in dem Prüfkopf 18 aufgenommen sind, dem Schritt des Feindefinierens wenigstens eines Endabschnitts, insbesondere der Kontaktspitze 10A oder des Kontaktkopfs 10 der Kontaktsonde 10, unterzogen werden.
Genauer werden die Kontaktspitzen 10A des Prüfkopfs 18 bei dem in 4B gezeigten Beispiel einem Schritt des mikromechanischen Definierens durch einen Presskontakt (Berührung) mit einem Schleifgewebe 16, das wie bereits gezeigt passend durch eine Halterung 17 gehalten wird, unterzogen, wobei der Presskontakt mit diesem Schleifgewebe 16 die gewünschte Umformung des durch diesen Feindefinitionsschritt betroffenen Endabschnitts verursacht.
Es ist ebenfalls möglich, den Schritt des Feindefinierens von Endabschnitten der Kontaktsonden 10 durch einen chemischen oder elektrochemischen Prozess auszuführen, wie schematisch in 5A und 5B gezeigt ist.
In diesem Fall werden im Fall von Kontaktsonden 10, die an einem Bearbeitungsrahmen 12 angebracht sind, die Endabschnitte der Kontaktsonden 10 in ein Bad 23, das einen chemischen Wirkstoff 24 bis zu einer passenden Füllhöhe Liv enthält, eingetaucht, wie schematisch in 5A und 5B gezeigt ist, wobei der chemische Wirkstoff 24 dann, wenn die Kontaktspitzen 10A in den chemischen Wirkstoff 24 eingetaucht sind, in der Lage ist, die Kontaktspitzen 10A zu ätzen und den gewünschten Feindefinitionsschritt auszuführen. Ähnliche Überlegungen gelten im Fall einer Anbringung der Kontaktsonden 10 an dem endgültigen Prüfkopf 18.
Der Eindringungsgrad des Endabschnitts jeder Kontaktsonde 10, der durch den Feindefinitionsschritt betroffen ist, wird passend verändert, in den chemischen Wirkstoff 24 um die gewünschte Form für diesen Abschnitt, zum Beispiel für die Kontaktspitze 10A, zu erhalten.
Zu diesem Zweck ist es möglich, den Bearbeitungsrahmen 12 oder das Bad 23 mit passenden Antriebsmitteln zu versehen, um eine Verschiebung der an dem Bearbeitungsrahmen 12 befestigten Kontaktsonden 10 in einer senkrecht zu der Füllhöhe Liv des chemischen Wirkstoffs 24 verlaufenden Richtung zu gestatten, wie durch die Pfeile F1 und F2 von 5 gezeigt ist.
Alternativ ist es möglich, das Bad 23 mit einer schwingenden Masse 25 zu versehen, deren Eindringungsgrad in den chemischen Wirkstoff 24 die Veränderung der Füllhöhe Liv und dadurch den Eindringungsgrad des Endabschnitts jeder Kontaktsonde 10 in den chemischen Wirkstoff 24 festlegt, wie durch den Pfeil F3 in 5B gezeigt ist.
Es ist auch möglich, Trennwandmechanismen für das Bad 23 bereitzustellen, die zum Beispiel an dem Boden des Bads eingerichtet sind und dazu geeignet sind, sich auf und ab zu bewegen, um jeweils das Volumen, das für den chemischen Wirkstoff 24 verfügbar ist, zu verkleinern oder zu vergrößern und dadurch seine Füllhöhe Liv zu verändern; auch in diesem Fall gestattet die Bewegung der Trennwandmechanismen den Erhalt der gewünschten Veränderung des Eindringungsgrads des Endabschnitts jeder Kontaktsonde 10 in den chemischen Wirkstoff 24.
Insbesondere kann das Bad 23 als chemischen Wirkstoff 24 eine Säureverbindung enthalten, die in der Lage ist, ein selektives Ätzen des darin eingetauchten Endabschnitts jeder Kontaktsonde 10, gegebenenfalls mit einem gleichzeitigen Stromdurchgang, vorzunehmen.
Nach einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung führt der Schritt des Definierens der Kontaktsonden durch Laserschneiden jede Kontaktsonde 10 in einer im Wesentlichen rahmenförmigen Vertiefung, die einfach als Rahmen 26 angegeben ist, durch Entfernen von Material in dem Substrat 11 erhalten wird, und dazu geeignet ist, die Kontaktsonde 10 zu umgeben, aus, wie in 6A schematisch gezeigt ist.
Nach der vorliegenden Erfindung führt der Schritt des Definierens jede Kontaktsonde 10 vorteilhaft so aus, dass sie durch wenigstens eine entsprechende Materialbrücke 27 an dem Substrat 11 verankert ist, wodurch ein halb fertiggestelltes Produkt 28 ausgeführt wird, das mehrere Kontaktsonden 10 enthält, die durch jeweilige Materialbrücken 27 an dem Substrat 11 verankert sind.
Das Verfahren umfasst dann einen weiteren Schritt des Trennens der Kontaktsonden 10 von dem Substrat 11 durch Brechen der Materialbrücken 27.
Insbesondere weist bei dem Beispiel, das in 6A und 6B gezeigt ist, jede Kontaktsonde 10 innerhalb des entsprechenden Rahmens 26 nur eine Materialbrücke 27 auf, die sie mit dem Substrat 11 verbindet und sie daran hält, wobei diese Materialbrücke 27 an einem Probenabschnitt ausgeführt ist, welcher Probenabschnitt sich bei einer bevorzugten Ausführungsform von einem Endabschnitt unterscheidet.
In geeigneter Weise ist die Materialbrücke 27 jeder Kontaktsonde 10 wie in 6B gezeigt mit wenigstens einer durch sie hindurch verlaufenden Schwächungslinie LL versehen, die dazu geeignet ist, die Trennung der Sonde von dem Substrat 11 durch Zerstören der Unversehrtheit der Materialbrücke 27 selbst zu erleichtern.
Bei der Ausführungsform, die in 6A und 6B gezeigt ist, ist die Schwächungslinie LL bei jeder Materialbrücke 27 dicht an der Kontaktsonde 10 eingerichtet, so dass das Brechen der Schwächungslinie LL, wenn die Kontaktsonde 10 von dem Substrat 11 getrennt wird, dazu führt, dass der Großteil der Materialbrücke 27 an dem Substrat 11 verankert behalten wird.
Die Schwächungslinien LL können passend durch ein Durchbohren des Substrats 11 erhalten werden, und dieses Bohren kann jede beliebige Form aufweisen, wie etwa rund, oval, rechteckig, schräg, um nur einige davon zu nennen. Alternativ können die Schwächungslinien LL durch ein entsprechendes lokales Verdünnen des Substrats 11 in einer zu der Ebene des halb fertiggestellten Produkts 28 selbst senkrecht verlaufenden Richtung Z ausgeführt werden.
Klarerweise ist es möglich, jede beliebige Anzahl von Materialbrücken 27 auszuführen, die in Bezug auf die Darstellung in 6A und 6B auf eine völlig zufällige Weise auch an anderen Punkten der Kontaktsonde 10 eingerichtet sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die in 7A und 7B schematisch gezeigt ist, ist jede Kontaktsonde 10 so ausgeführt, dass sie durch nur zwei Materialbrücken 27, wovon wie in den Figuren gezeigt eine an einer vorzugsweise zentralen Position an ihrer Kontaktspitze 10A ausgeführt ist und eine an einer vorzugsweise seitlichen Position an ihrem Kontaktkopf 10B ausgeführt ist, an dem Substrat 11 verankert ist. Es wird auch eine Ausführungsform bevorzugt, bei der jede Kontaktsonde 10 so ausgeführt ist, dass sie durch eine Materialbrücke 27, die an einer vorzugsweise zentralen Position an ihrer Kontaktspitze 10A ausgeführt ist, und ein Paar von weiteren Materialbrücken 27, die an vorzugsweise seitlichen Positionen zueinander symmetrisch an ihrem Kontaktkopf 10B ausgeführt sind, an dem Substrat 11 verankert ist (nicht in den Figuren dargestellt).
Es sollte betont werden, dass die Positionierung von wenigstens einer Materialbrücke 27 an dem Endabschnitt an der Kontaktspitze 10A der Kontaktsonden 10 besonders vorteilhaft ist, da der folgende Schritt des Feindefinierens jenes Endabschnitts bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung auch das Beseitigen jeglicher Mangelhaftigkeiten aufgrund des Brechens der Schwächungslinien LL und des Entfernens der Materialbrücken 27 beseitigt.
Auf diese Weise wird eine Verbesserung der mechanischen und elektrischen Funktionsweise der so erhaltenen Kontaktsonden 10 wie auch eine verbesserte Beständigkeit der so bearbeiteten Endabschnitte gegenüber einer Korrosion erhalten.
Überdies wird eine Verbesserung des Gleitens der Kontaktsonden 10, insbesondere ein verbessertes Gleiten der Kontaktspitzen 10A und der Kontaktköpfe 10B dieser Sonden an den jeweiligen Kontaktfeldern der zu prüfenden Vorrichtung und des Raumtransformators erwartet, da diese Endabschnitte nach ihrem Feindefinitionsschritt über keinerlei Rauheit mehr verfügen.
Es ist klarerweise möglich, die oben beschriebenen alternativen Ausführungsformen zu kombinieren und zum Beispiel nur eine Materialbrücke 27, die an den Kontaktspitzen 10A der Kontaktsonden 10 ausgeführt ist, und wenigstens eine andere Materialbrücke 27 oder auch ein Paar von Materialbrücken 27, die an einer anderen Position, zum Beispiel einer zentralen Position, ausgeführt ist bzw. sind, bereitzustellen.
Es ist auch möglich, die Abschnitte des Substrats 11, in denen keine Kontaktsonden 10 ausgeführt sind, mit mehreren weiteren Schwächungslinien LL' auszuführen, wie schematisch in 8A gezeigt ist; insbesondere sind die weiteren Schwächungslinien LL' im Wesentlichen miteinander ausgerichtet und gestatten durch ihr Brechen das Entfernen eines Teils 11A des Substrats, wodurch gestattet wird, dass die jeweiligen Endabschnitte, insbesondere die Kontaktspitzen 10A der Kontaktsonden 10, hervortreten, wie in 8B schematisch gezeigt ist. Auf diese Weise werden Kontaktsonden, 10, die an den Kontaktspitzen 10A von dem Substrat 11 ragen, erhalten.
Es ist auch möglich, dafür zu sorgen, dass das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung neben dem Schritt des Definierens, der die Kontaktsonden 10 so ausführt, dass sie durch jeweilige Materialbrücken 27 an dem Substrat 11 verankert sind, einen Schritt des Schneidens des Substrats 11 in die Teile, die nicht zu den Kontaktsonden 10 gehören und die Materialbrücken 27 nicht umfassen, aufweist, wodurch ein halb fertiggestelltes Produkt 28' erhalten wird, das mehrere Kontaktsonden 10 umfasst, die an dem Substrat 11 verankert sind, wobei die jeweiligen Endabschnitte, insbesondere die Kontaktspitzen 10A, hervortreten, wie in 8B schematisch gezeigt ist.
Es sollte betont werden, dass das halb fertiggestellte Produkt 28' auch gestattet, dass die darin enthaltenen Kontaktsonden 10 ähnlich wie die Sonden, die wie vorher erklärt an einem Bearbeitungsrahmen oder an dem endgültigen Prüfkopf angebracht sind, gleichzeitig dem Feindefinitionsschritt unterzogen werden. In diesem Fall geht der Schritt des Feindefinierens zum Beispiel der Kontaktspitzen 10A der Kontaktsonden 10 dem Schritt des Trennens der Sonden von dem Substrat 11 voraus. Es werden auch passende Bewegungsmittel für das halb fertiggestellte Produkt 28' bereitgestellt sein, um einen Presskontakt mit einem Schleifgewebe auszuführen und/oder die Endabschnitte, insbesondere die Kontaktspitzen 10A, die von dem Substrat 11 ragen, wie vorher erklärt in einen passenden chemischen Wirkstoff 24 eines Bads 23 einzutauchen.
Ferner umfasst das Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung wie in 9A bis 9C schematisch gezeigt vorteilhaft einen Schritt des Kürzens der Endabschnitte der Kontaktsonden, wobei der Kürzungsschritt dem Schritt des Feindefinierens der Kontaktsonden vorausgeht.
Genauer findet der Schritt des Kürzens der Endabschnitte der Kontaktsonden bei dem gezeigten Beispiel durch Läppen mittels eines passenden Läppsystems 30 statt. Dieses Läppsystem 30 umfasst im Wesentlichen eine sich drehende Säge 31, die dazu geeignet ist, die Endabschnitte der Kontaktsonden 10, bei dem Beispiel die Kontaktspitzen 10A, zu kürzen und zu läppen. Die sich drehenden Säge 31 ist wie in 9A schematisch gezeigt an einer im Wesentlichen parallel zu den Führungen des Prüfkopfs 18, in den die Kontaktsonden 10 eingesetzt sind, verlaufenden Schiene 29, das heißt, im Wesentlichen parallel zu einer Ebene einer zu prüfenden Vorrichtung, die mittels dieses Prüfkopfs 18 geprüft werden soll, angebracht. Andere mechanische oder chemische Trennverfahren von metallischen Materialien können berücksichtigt werden.
Es ist klarerweise auch möglich, den Schritt des Kürzens der Endabschnitte der Kontaktsonden 10 auszuführen, während diese Sonden in einem Bearbeitungsrahmen 12 angebracht sind.
Nachdem die Endabschnitte der Sonden durch Läppen gekürzt wurden, umfasst das Verfahren wie in 9B schematisch gezeigt wie vorher einen Schritt des Feindefinierens dieser Endabschnitte, bei dem Beispiel einen Schritt des mikromechanischen Definierens durch einen Presskontakt (Berührung) mit einem Schleifgewebe 16, das durch eine Halterung 17 gehalten wird. Der Schritt des Feindefinierens der Endabschnitte kann ebenso wie vorher erklärt durch einen chemischen oder elektrochemischen Prozess stattfinden.
An dem Ende des Feindefinitionsschritts wird die gewünschte Umformung der Endabschnitte, bei dem Beispiel der Kontaktspitzen 10A, erhalten, wobei alle Kontaktsonden die gleiche Länge H aufweisen, was den Teil der Kontaktsonden 10 meint, der von der unteren Führung des Prüfkopfs 18 in der Richtung ragt, in der die zu prüfende Vorrichtung angeordnet werden wird, das heißt, in dem lokalen Bezugssystem von 9C unten.
Es sollte betont werden, dass der Feindefinitionsschritt nach der vorliegenden Erfindung vorteilhaft nicht nur zur Ausführung der Kontaktsonden 10 sondern auch während der Lebensdauer des Prüfkopfs 18, in den diese Sonden eingesetzt sind, verwendet werden kann, um erneut das gewünschte Umformen und/oder Reinigen der Sondenendabschnitte auszuführen, wodurch ein Prüfkopf 18 erhalten wird, der im Wesentlichen "Verbrauchs"sonden aufweist, die dank des Schritts des Feindefinierens ihrer Endabschnitte, dem gegebenenfalls auch ein Kürzungsschritt vorausgeht, „wiederaufbereitet“ werden können.
In der gleichen Weise ist es möglich, den Kürzungs- und den Feindefinitionsschritt während der Lebensdauer des Prüfkopfs 18 im Fall eines Bruchs eines Endabschnitts einer oder mehrerer Kontaktsonden 10 zu wiederholen, ohne notwendigerweise die gebrochene(n) Sonde(n) austauschen zu müssen.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Planarisierung eines Prüfkopfs, wobei das Verfahren unter steter Bezugnahme auf 9A bis 9C beschrieben wird.
Das Planarisierungsverfahren umfasst insbesondere die Schritte

– des Bereitstellens eines Prüfkopfs 18, der mit wenigstens einer oberen Führung 19 und einer unteren Führung 20 versehen ist und mehrere Kontaktsonden 10 aufweist, wobei die Führungen jeweilige obere Führungslöcher 19A und untere Führungslöcher 20A aufweisen, durch die jede Kontaktsonde 10 gleitet;
– des Kürzens wenigstens der Endabschnitte der Kontaktsonden 10, die in Bezug auf die untere Führung 20 vorspringen, in einer im Wesentlichen parallel zu einer Ebene einer zu prüfenden Vorrichtung, die mittels dieses Prüfkopfs 18 geprüft werden soll, verlaufenden Ebene, um eine gewünschte Planarisierung des Prüfkopfs 18 und eine Ausrichtung der Endabschnitte zu erhalten, wie in 9A schematisch gezeigt ist; und
– des Feindefinierens der Endabschnitte der Kontaktsonden 10, wie in 9B schematisch gezeigt ist,

18

10

10A

9C

Der Ausdruck "Länge H" der Endabschnitte meint die Länge jenes Teils der Kontaktsonden 10, der von der unteren Führung des Prüfkopfs 18 in der Richtung ragt, in der die zu prüfende Vorrichtung angeordnet werden wird, das heißt, in dem lokalen Bezugssystem von 9C unter der unteren Führung 20.
Auf diese Weise wird ein Prüfkopf 18, der vorteilhaft in Bezug auf eine Ebene einer zu prüfenden Vorrichtung planarisiert ist, erhalten.
Wie vorher erwähnt kann der Schritt des Feindefinierens der Endabschnitte der Kontaktsonden 10 mittels einer mikromechanischen Definition durch einen Presskontakt (Berührung) mit einem Schleiftuch oder mittels eines chemischen oder elektrochemischen Prozesses stattfinden, wodurch letztlich das gewünschte Umformen und/oder Reinigen der Endabschnitte, bei dem Beispiel der Kontaktspitzen 10A, erhalten wird.
Überdies kann der Schritt des Kürzens der Endabschnitte der Kontaktsonden durch Läppen mittels einer sich drehenden Säge 31, die an einer im Wesentlichen parallel zu den Führungen des Prüfkopfs 18 verlaufenden Schiene angebracht ist, stattfinden.
Schließlich sollte betont werden, dass das Planarisierungsverfahren auch einen bereits ausgeführten Prüfkopf 18 während seiner Lebensdauer betreffen kann. Es ist klar, dass dieser Prüfkopf 18 durch jedes beliebige Verfahren, auch eines, das kein Laserschneiden der Kontaktsonden 10 verwendet, ausgeführt werden könnte.
Schließlich gestattet das Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung das Erhalten von Kontaktsonden, die durch Laserschneiden ausgeführt wurden und Endabschnitte mit geometrischen und dimensionalen Eigenschaften, welche mit wenigstens einer mikrometrischen Genauigkeit definiert sind, die höher als die gegenwärtig unter Verwendung von Laserdefinitionsverfahren erreichbare Genauigkeit ist, zu erhalten.
Der Schritt des Feindefinierens der Sondenendabschnitte wird vorteilhaft mittels einer mikromechanischen Definition durch einen Presskontakt (Berührung) mit einem Schleiftusch oder mittels eines chemischen oder elektrochemischen Prozesses durch Eintauchen in ein Bad eines chemischen Wirkstoffs, wobei der Eindringungsgrad des Endabschnitts in dieses Bad verändert wird, um die gewünschte Form für den Abschnitt zu erhalten, ausgeführt.
Überdies können die Sonden vorteilhaft von einschichtigen oder mehrschichtigen Materialien, insbesondere leitenden oder Halbleitermaterialien, die möglicherweise von hohe Leitfähigkeit aufweisenden ummantelnden Schichten und/oder ummantelnde Schichten mit einer hohen Härte bedeckt sind, welche dazu ausgelegt sind, die elektrisch-mechanischen Leistungsfähigkeiten der Sonden als Ganzes zu verbessern, ausgehend erhalten werden.
Entsprechend ist das Verfahren auch in der Lage, eine Umformung der Endabschnitte – Kontaktspitzen oder Kontaktköpfe – der auf diese Weise erhaltenen Kontaktsonden vorzunehmen.
Insbesondere gestattet das Verfahren das Ausführen eines wesentlichen Schärfens dieser Endabschnitte und/oder eines Reinigens dieser Abschnitte, wobei gegebenenfalls daran vorhandene Grate oder Mangelhaftigkeiten entfernt werden.
Überdies kann das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung vorteilhaft auch einen Schritt des Kürzens der Endabschnitte umfassen, wobei der Kürzungsschritt dem Schritt ihres Feindefinierens vorausgeht und zur Ausrichtung dieser Endabschnitte ausgelegt ist.
Passend kann der Feindefinitionsschritt auch während der Lebensdauer eines Prüfkopfs, der mehrere auf diese Weise erhaltene Sonden aufweist, verwendet werden, um das gewünschte Umformen und/oder Reinigen der entsprechenden Endabschnitte erneut auszuführen, wodurch ein Prüfkopf erhalten wird, der im Wesentlichen "Verbrauchs"sonden aufweist, die dank des Schritts des Feindefinierens ihrer Endabschnitte "wiederaufbereitet" werden können; vorteilhaft ist es möglich, den Kürzungs- und den Feindefinitionsschritt zum Beispiel im Fall eines Bruchs eines Endabschnitts einer oder mehrerer Kontaktsonden zu wiederholen, ohne notwendigerweise die gebrochene(n) Sonde(n) austauschen zu müssen.
Dank des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung werden nachweislich Kontaktsonden mit Endabschnitten, die fortlaufende und gleichförmige Profile aufweisen, erhalten, die nicht über die unerwünschten Querschnittschwankungen und Unstetigkeiten verfügen, welche bei Kontaktsonden, die unter Verwendung der bekannten Verfahren ausgeführt sind, vorhanden sind.
Schließlich gestattet das Planarisierungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung vorteilhaft das Ausführen eines Prüfkopfs, der mehrere Kontaktsonden aufweist, deren Endabschnitte alle die gleiche Länge aufweisen, d.h., in Bezug auf eine Ebene einer zu prüfenden Vorrichtung planarisiert sind, wodurch die vorgenommene elektrische Prüfung dank der verbesserten Gleichförmigkeit des Kontakts verbessert wird.
Es ist klar, dass an dem oben beschriebenen Herstellungs- und Planarisierungsverfahren Fachleute zur Erfüllung bestimmter Anforderungen und Spezifikationen verschiedene Änderungen und Abwandlungen vornehmen können, die alle in dem durch die folgenden Ansprüche definierten Schutzumfang der Erfindung enthalten sind.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Kontaktsonden (10) für einen Prüfkopf (18), umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Substrats (11), das aus einem leitenden Material hergestellt ist; und – Definieren wenigstens einer Kontaktsonde (10) durch Laserschneiden des Substrats (11); wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es ferner wenigstens einen Nachbearbeitungsschritt des Feindefinierens wenigstens eines Endabschnitts (10A, 10B) der Kontaktsonde (10) umfasst, der auf den Schritt des Definierens der Kontaktsonde (10) durch Laserschneiden folgt, wobei der Endabschnitt (10A, 10B) ein Abschnitt ist, der eine Kontaktspitze (10A) oder einen Kontaktkopf (10B) der Kontaktsonde (10) aufweist, wobei der Feindefinitionsschritt nicht mit einer Laserbearbeitung verbunden ist und den Endabschnitt (10A, 10B) der Kontaktsonde (10) geometrisch wenigstens mit einer mikrometrischen Genauigkeit definiert.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Feindefinitionsschritt gleichzeitig an mehreren Kontaktsonden (10), die durch den Schritt des Definierens durch Laserschneiden in dem Substrat (11) gebildet wurden, ausgeführt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend einen Schritt des Anbringens der mehreren Kontaktsonden (10) in einem Bearbeitungsrahmen (12) oder in einem Prüfkopf (18), um ihre Verschiebung und Handhabung als Gruppe zu gestatten.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Feindefinitionsschritt einen Schritt des mikromechanischen Definierens des Endabschnitts (10A, 10B) umfasst.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des mikromechanischen Definierens einen Presskontakt des Endabschnitts (10A, 10B) mit einem Schleiftuch (16) umfasst.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Feindefinitionsschritt einen chemischen oder elektrochemischen Prozess umfasst.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, wobei der chemische oder elektrochemische Prozess ein Eintauchen des Endabschnitts (10A, 10B) in einen chemischen Wirkstoff (24) mit einer Füllhöhe (Liv) umfasst, wobei der chemische Wirkstoff (24) dazu ausgelegt ist, den Endabschnitt (10A, 10B), gegebenenfalls unter gleichzeitigem Stromdurchgang, zu ätzen.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Feindefinitionsschritt ein Umformen und/oder ein Reinigen des Endabschnitts (10A, 10B) umfasst.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Definierens durch Laserschneiden jede Kontaktsonde (10) so ausführt, dass sie durch wenigstens eine Materialbrücke (27) an dem Substrat (11) verankert ist, wobei das Verfahren einen weiteren Schritt des Trennens jeder Kontaktsonde (10) von dem Substrat (11) durch Brechen und Entfernen der Materialbrücke (27) umfasst.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 9, wobei die wenigstens eine Materialbrücke (27) einem Endabschnitt (10A) der Kontaktsonde (10) entsprechend ausgeführt wird, und wobei der Schritt des Feindefinierens des Endabschnitts gestattet, jegliche Mangelhaftigkeit aufgrund des Brechens und Entfernens der Materialbrücke (27) zu beseitigen.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Feindefinitionsschritt vor dem weiteren Schritt des Trennens jeder Kontaktsonde (10) von dem Substrat (11) gleichzeitig an mehreren Kontaktsonden (10), die an dem Substrat (11) verankert sind, ausgeführt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend einen Schritt des Schneidens des Substrats (11) in Teile, die nicht zu den Kontaktsonden (10) gehören und nicht die Materialbrücken (27) umfassen, so dass die Kontaktsonden (10) wenigstens einem Endabschnitt (10A) entsprechend von dem Substrat (11) ragen.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Schritt des Kürzens des Endabschnitts (10A, 10B) jeder Kontaktsonde (10) vor dem Feindefinitionsschritt.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Feindefinitionsschritt für mehrere Kontaktsonden (10), die in einem Prüfkopf (18) angebracht sind, während ihrer Lebensdauer wiederholt wird, wobei gegebenenfalls ein Schritt des Kürzens jeweiliger Endabschnitte (10A, 10B) vorausgeht.
Verfahren zur Planarisierung eines Prüfkopfs (18), der mit wenigstens einer oberen Führung (19) und einer unteren Führung (20) versehen ist und mehrere Kontaktsonden (10) umfasst, wobei die Führungen jeweilige obere und untere Führungslöcher (19A, 20A) aufweisen, wobei jede Kontaktsonde (10) durch diese hindurch gleitet und durch das Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Schritte ausgeführt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Kürzen wenigstens eines Endabschnitts (10A, 10B) jeder Kontaktsonde (10), der in Bezug auf die untere Führung (20) vorspringt, in einer Ebene, die im Wesentlichen parallel zu einer Ebene einer Vorrichtung, die durch den Prüfkopf (18) geprüft werden soll, verläuft; und – Feindefinieren des wenigstens eines Endabschnitts (10A, 10B) einer jeder der Kontaktsonden (10), wodurch ein Prüfkopf (18) mit Kontaktsonden (10) erhalten wird, die Endabschnitte (10A, 10B) aufweisen, welche alle über die gleiche Länge (H) verfügen und wenigstens mit einer mikrometrischen Genauigkeit definiert sind.