DE112021006141T5

DE112021006141T5 - Kontaktsonde für sondenköpfe von elektronischen vorrichtungen

Info

Publication number: DE112021006141T5
Application number: DE112021006141.0T
Authority: DE
Inventors: Roberto Crippa; Flavio Maggioni
Original assignee: Technoprobe SpA
Current assignee: Technoprobe SpA
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2021-11-22
Publication date: 2023-09-07
Also published as: WO2022112182A1; KR20230107659A; IT202000028364A1; JP2023550524A; TW202232106A; CN116490782A; US20240044940A1

Abstract

Hierin beschrieben ist eine Kontaktsonde (20) mit einem ersten Kontaktendabschnitt (20B), der angepasst ist, an einem Kontaktpad einer in Test befindlichen Vorrichtung anzuliegen, und einem zweiten Kontaktendabschnitt (20A), der angepasst ist, an einem Kontaktpad einer PCB Leiterplatte eines Testapparats anzuliegen, wie auch einem stabförmigen Sondenkörper (20C), der sich zwischen dem ersten und zweiten Kontaktendabschnitt (20B, 20A) in einer Längsrichtung (x) erstreckt. Entsprechend umfasst die Kontaktsonde (20)mindestens eine Öffnung (17, 17', 17"), die sich entlang des Sondenkörpers (20C) und entlang mindestens eines Kontaktendabschnitts (20B, 20A) erstreckt, wobei ein erster Öffnungsteil (14, 14a, 14b) mindestens ein Paar von Armen (13a, 13b, 13c) in dem Sondenkörper (20C) definiert und ein zweiter Öffnungsteil (16, 16a, 16b; 16') mindestens ein Paar von Endbereichen (15a, 15b, 15c; 15a', 15b') in dem mindestens einen Kontaktendabschnitt (20B, 20A) definiert.

Description

Technisches Gebiet
In ihrem allgemeineren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Kontaktsonde für einen Sondenkopf von elektronischen Vorrichtungen und die folgende Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf dieses Anwendungsfeld mit dem einzigen Ziel, dessen Beschreibung zu vereinfachen.
Allgemeiner Stand der Technik
Wie allgemein bekannt ist, ist ein Sondenkopf im Prinzip eine Vorrichtung, die eingerichtet ist, mehrere Kontaktpads einer Mikrostruktur, insbesondere einer elektronischen Vorrichtung, die auf einem Wafer integriert ist, mit entsprechenden Kanälen eines Testapparats elektrisch zu verbinden, der ihre, insbesondere elektrische, Funktionstestung oder allgemein den Test durchführt.
Der Test, der an integrierten Vorrichtungen durchgeführt wird, ist besonders zum Detektieren und Isolieren schadhafter Vorrichtungen bereits in der Produktionsphase nützlich. Üblicherweise werden daher Sondenköpfe zum elektrischen Testen von Vorrichtungen verwendet, die auf einem Wafer integriert sind, bevor sie geschnitten und in einer Chip-Schutzverpackung zusammengefügt werden.
Ein Sondenkopf umfasst üblicherweise eine hohe Anzahl von Kontaktelementen oder Kontaktsonden, die aus Drähten aus Speziallegierungen mit guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften gebildet werden und mit mindestens einem Kontaktabschnitt für entsprechende mehrere Kontaktpads einer in Test befindlichen Vorrichtung versehen werden.
Ein Sondenkopf jener Art, die allgemein als „vertikaler Sondenkopf“ bezeichnet wird, umfasst mehrere Kontaktsonden, die von mindestens einem Paar von Platten oder Führungen gehalten werden, die im Wesentlichen plattenförmig und parallel zueinander sind. Die Führungen sind mit geeigneten Löchern versehen und mit einem gewissen Abstand voneinander angeordnet, um einen freien Raum oder Luftspalt für die Bewegung und mögliche Verformung der Kontaktsonden zu belassen, insbesondere während sie mit den Pads der in Test befindlichen Vorrichtung in Kontakt stehen. Das Paar von Führungen umfasst eine erste Führung, die als obere Führung angegeben ist, die näher bei dem Testapparat positioniert ist, der den Sondenkopf umfasst, und eine zweite Führung, die als eine untere Führung angegeben ist, die näher bei einem Wafer positioniert ist, der die In Test befindlichen Vorrichtungen umfasst, wobei beide Führungen mit entsprechenden Führungslöchern versehen sind, in welchen die Kontaktsonden axial gleiten, die üblicherweise aus Speziallegierungen mit guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften gebildet sind.
Die gute Verbindung zwischen den Kontaktsonden des Sondenkopfs und den Kontaktpads der in Test befindlichen Vorrichtung wird durch den Druck des Sondenkopfs auf die Vorrichtung selbst sichergestellt, wobei die Kontaktsonden, die in den Führungslöchern beweglich sind, die in den oberen und unteren Führungen gebildet sind, während des Presskontakts eine Krümmung im Inneren des Luftspalts zwischen den zwei Führungen und ein Gleiten im Inneren der Führungslöcher erfahren.
Überdies kann das Krümmen der Kontaktsonden in dem Luftspalt durch eine geeignete Konfiguration der Sonden selbst oder deren Führungen erleichtert werden, wie schematisch in 1 veranschaulicht, wo, der einfachen Veranschaulichung wegen, nur eine Kontaktsonde der mehreren Sonden, die üblicherweise in einem Sondenkopf enthalten sind, veranschaulicht wurde, wobei der in 1 veranschaulichte Sondenkopf von der sogenannten „verschobenen Plattenart“ ist.
Insbesondere ist in der 1 ein Sondenkopf 10 schematisch veranschaulicht, der mindestens eine obere Platte oder Führung (oberer Die) 2 und eine untere Platte oder Führung (unterer Die) 3 mit entsprechenden oberen Führungslöchern 2A und unteren Führungslöchern 3A umfasst, in welchen mindestens eine Kontaktsonde 1 gleitet, mit einem Sondenkörper 1C, der sich im Prinzip in einer Längsentwicklungsrichtung gemäß der HH-Achse erstreckt, die in der Figur angegeben ist. Mehrere Kontaktsonden 1 sind üblicherweise im Inneren des Sondenkopfs 10 platziert, während die Längsentwicklungsrichtung orthogonal zu der in Test befindlichen Vorrichtung und zu den Führungen angeordnet ist, d.h. im Wesentlichen vertikal entlang der x-Achse unter Verwendung des lokalen Bezugs der Figur.
Die Kontaktsonde 1 hat mindestens eine End- oder Kontaktspitze 1A. Hier und in der Folge geben die Begriffe „Ende“ oder „Spitze“ einen Endabschnitt an, der nicht unbedingt spitz ist. Insbesondere liegt die Kontaktspitze 1A nur an einem Kontaktpad 4A einer in Test befindlichen Vorrichtung 4 an, wodurch der mechanische und elektrische Kontakt zwischen der Vorrichtung und einem Testapparat (nicht dargestellt) hergestellt wird, von dem der Sondenkopf 10 ein Endelement ist.
In manchen Fällen sind die Kontaktsonden fest an dem Sondenkopf selbst an der oberen Führung befestigt: solche Sondenköpfe werden als „blockierte Sondenköpfe“ bezeichnet.
Alternativ werden Sondenköpfe mit Sonden, die nicht fest befestigt sind, sondern an einer Leiterplatte des Testapparats gehalten werden, verwendet: solche Sondenköpfe werden als „unblockierte Sondenköpfe“ bezeichnet. Üblicherweise umfasst ein unblockierter Sondenkopf auch einen sogenannten „Raumtransformator“, der zwischen dem Sondenkopf und dem Testapparat eingefügt ist und die darauf ausgeführten Kontaktpads in Bezug auf die Kontaktpads auf der in Test befindlichen Vorrichtung räumlich verteilen kann, insbesondere die Abstandseinschränkungen zwischen den Mittelpunkten der Pads selbst lockern kann, d.h., mit einer Transformation des Raums im Sinne von Abständen zwischen den Mittelpunkten benachbarter Pads.
In diesem Fall, wie in 1 veranschaulicht, weist die Kontaktsonde 1 eine weitere Kontaktspitze 1B, die allgemein als Kontaktkopf angegeben ist, zu mehreren Kontaktpads 5A des Raumtransformators 5 auf. Der gute elektrische Kontakt zwischen Sonden 1 und Raumtransformator 5 ist analog in Bezug auf den Kontakt mit der in Test befindlichen Vorrichtung 4 durch den Druck der Kontaktköpfe 1B der Kontaktsonden 1 auf die Kontaktpads 5A des Raumtransformators 5 sichergestellt. Allgemeiner, Kontaktpads, an welchen Kontaktköpfe der Sonden anliegen, können auf einer Leiterplatte, wie einer PC-Interface-Leiterplatte des Testapparats gebildet sein, die für die Verbindung mit dem Sondenkopf 10 verwendet wird, wobei die zuvor angestellten Überlegungen auch für die Leiterplatte gelten.
Wie bereits erklärt, sind die obere Führung 2 und die untere Führung 3 durch einen Luftspalt 6 zweckdienlich beabstandet, der den Kontaktsonden 1 ermöglicht, sich während des Betriebs des Sondenkopfs 10 zu verformen, und den Kontakt von Kontaktspitze 1A und Kontaktkopf 1B der Kontaktsonden 1 mit den Kontaktpads 4A der in Test befindlichen Vorrichtung 4 beziehungsweise mit den Kontaktpads 5A des Raumtransformators 5 oder Leiterplatte des Testapparats sicherstellt. Offensichtlich sollten die oberen Führungslöcher 2A und die unteren Führungslöcher 3A so bemessen sein, dass die Kontaktsonde 1 während des Testbetriebs darin gleiten kann, der mit Hilfe des Sondenkopfs 10 durchgeführt wird, der die Kontaktsonde 1 umfasst.
Der korrekte Betrieb eines Sondenkopfs ist im Prinzip mit zwei Parametern verbunden: der vertikalem Bewegung oder dem Nachlauf der Kontaktsonden und der horizontalen Bewegung oder dem Reiben, der Kontaktspitzen der Kontaktsonden, wobei das Reiben den Kontaktspitzen ermöglicht, die Kontaktpads oberflächlich zu kratzen, wodurch die möglichen Unreinheiten entfernt werden, die sich darauf beispielsweise in der Form einer dünnen Schicht oder eines Oxidfilms angesammelt haben, und dadurch den Kontakt zu verbessern, der von dem Sondenkopf mit Hilfe der Kontaktsonden durchgeführt wird.
Alle diese Merkmale sollten in dem Herstellungsschritt eines Sondenkopfs evaluiert und kalibriert werden und die gute elektrische Verbindung zwischen Sonden und in Test befindlicher Vorrichtung, insbesondere zwischen Kontaktspitzen der Sonden und Kontaktpads der in Test befindlichen Vorrichtung, sollte immer sichergestellt sein.
Gleichermaßen wichtig ist, sicherzustellen, dass der Presskontakt der Kontaktspitzen der Sonden auf die Kontaktpads der Vorrichtung nicht so hoch ist, dass ein Bruch der Sonde oder des Pads selbst herbeigeführt wird.
Dieses Problem ist besonders im Fall der sogenannten kurzen Sonden spürbar, d.h. Sonden mit stabförmigem Körper, dessen Länge begrenzt ist und insbesondere mit Gesamtabmessungen kleiner als 5000 pm. Sonden dieser Art werden beispielsweise für Hochfrequenzanwendungen verwendet, wobei die verringerte Länge der Sonden das damit verbundene Phänomen einer Eigeninduktanz begrenzt, die in Hochfrequenzanwendungen mit starken Sanktionen verbunden ist, wobei dieser Begriff Anwendungen anzeigt, die Signale, die von den Sonden getragen werden, mit höheren Frequenzen als 1000 MHz beinhalten.
In diesem Fall erhöht jedoch die verringerte Länge des Körpers der Sonden die Steifheit der Sonde als ein Ganzes deutlich, was eine Erhöhung in der Kraft impliziert, die durch die entsprechende Kontaktspitze auf die Kontaktpads der in Test befindlichen Vorrichtung ausgeübt wird, was einen Bruch der Pads herbeiführen könnte, mit einem irreparablen Schaden an der in Test befindlichen Vorrichtung, eine Situation, die offensichtlich zu vermeiden ist. Was noch gefährlicher ist, die Erhöhung in der Steifheit der Kontaktsonde aufgrund der Verringerung der Länge ihres Körpers erhöht das Risiko eines Bruchs der Sonden selbst, was zu einer Fehlfunktion des Sondenkopfs als Ganzes und der Notwendigkeit eines Austausches oder einer Reparatur führt.
Zur Lösung dieser Probleme ist bekannt, Sonden mit einer oder mehreren Öffnungen herzustellen, die sich entlang der zugehörigen stabförmigen Körper erstrecken, wodurch die Steifheit der Sonden verringert werden kann, und folglich der Druck, der von den Sonden auf die Kontaktpads ausgeübt wird, wodurch eine ausreichende Elastizität des Körpers der Sonden sichergestellt ist, wobei die Öffnungen mehrere Arme, die im Wesentlichen parallel zueinander sind, im Körper der Sonden definieren.
In diesem Fall, umfasst unter Bezugnahme auf 2A und 2B eine Kontaktsonde 1 eine Öffnung 12 oder mehrere Öffnungen 12a, 12b, die in Übereinstimmung mit ihrem Körper 1C gebildet sind und angepasst sind, mehrere Arme 11a, 11b oder 11a, 11b und 11c darin zu definieren. Sonden dieser Art sind beispielsweise in US Patent Nr. 7,850,460 beschrieben, das Feinmetall GmbH am 14/12/2010 erteilt wurde.
Dank des Vorhandenseins der Öffnungen und Arme in den Körpern der Sonden kann unmittelbar verifiziert werden, dass die Sonden, die auf diese Weise hergestellt wurden, eine erhöhte Elastizität aufweisen und daher weniger bruchanfällig sind, während sichergestellt wird, dass zu tragende Signale einen ausreichend hohen Stromwert für die zugehörigen Anwendungen aufweisen, d.h. insbesondere für Hochfrequenzanwendungen.
Obwohl diese Lösung unter verschiedenen Aspekten vorteilhaft ist, ist sie nicht ausreichend, um sicherzustellen, dass der Druck, der von den Kontaktspitzen auf entsprechende Kontaktpads der in Test befindlichen Vorrichtung ausgeübt wird, keinen Bruch an den Pads bewirkt, was den guten Betrieb der Vorrichtung, sobald sie getestet ist, beeinträchtigt.
Überdies ist diese bekannte Lösung beim Entlasten des Drucks, der durch die Sonden entsprechend ihren Kontaktköpfen ausgeübt wird, nicht effektiv, insbesondere in Fall unblockierter Sonden, deren Kontaktköpfe gleich an den Kontaktpads eines Raumtransformators oder im Allgemeinen einer Leiterplatte eines Testapparats anliegen, wodurch das Risiko eines Bruchs der Pads besteht.
Es ist weiter allgemein bekannt, mindestens einen vergrößerten Abschnitt entsprechend den Kontaktköpfen 1C herzustellen, der imstande ist sicherzustellen, dass die Kontaktsonden 1 nicht aus den entsprechenden Führungslöchern 2A, 3A gleiten, die in der oberen Führung 2 oder unteren Führung 3 des Sondenkopfs 10 gebildet sind, wobei der vergrößerte Abschnitt somit größere Abmessungen als der Rest der Kontaktsonde 1 hat, insbesondere mindestens einen Durchmesser, der größer als der Durchmesser des Sondenkörpers 1C ist, wobei der Begriff „Durchmesser“ die Abmessung mit größter Ausdehnung von entsprechenden Querschnitten angibt.
Es wird betont, dass exakt die vergrößerten Abmessungen der vergrößerten Abschnitte entsprechend den Kontaktköpfen 1C der Kontaktsonden 1 deren Steifheit erhöhen und die oben erwähnten Probleme bezüglich der Auswirkung der Sonden auf die Kontaktpads 5A des Raumtransformators 5, wie in 1 veranschaulicht, oder der Pads, die auf einer Verbindungsleiterplatte mit dem Testapparat hergestellt sind, von welcher der Sondenkopf 10 das Endelement ist, verstärken.
Das technische Problem der vorliegenden Erfindung ist, eine Kontaktsonde für Sondenköpfe von integrierten Vorrichtungen mit ausreichender Elastizität vorzusehen, nicht nur überall, sondern insbesondere an deren Kontaktkopfabschnitt, um so die Kraft zu verringern, die, während sie auf den entsprechenden Kontaktpads liegen, zu dem Testapparat ausgeübt wird, der mit dem Sondenkopf verbunden ist, während der angemessene elektrische und mechanische Kontakt der Sonden auf den Pads sichergestellt ist, wodurch die Einschränkungen und Nachteile behoben werden, die noch die Kontaktsonden beeinträchtigen, die nach dem Stand der Technik hergestellt sind.
Offenbarung der Erfindung
Das Lösungskonzept, das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ist, Kontaktsonden mit mindestens einer Öffnung vorzusehen, die sich entlang der entsprechenden stabförmigen Körper erstreckt, wobei sich die Öffnung zweckdienlich auch entsprechend mindestens einem Endabschnitt erstreckt, sodass der Sondenkörper aus mindestens einem Paar von Armen hergestellt ist, die durch einen ersten Öffnungsteil getrennt sind, und der mindestens eine Endabschnitt aus mindestens zwei Endbereichen hergestellt ist, die durch einen zweiten Öffnungsteil getrennt sind, um so die Steifheit der Sonden als Ganzes und insbesondere entsprechend dem mindestens einen Endabschnitt und als ein Ergebnis des Drucks, der von den Sonden auf die entsprechenden Kontaktpads ausgeübt wird, zu senken, während eine ausreichende Elastizität des Körpers der Sonden und ein angemessener Kontakt der Endabschnitte auf entsprechenden Kontaktpads einer in Test befindlichen Vorrichtung oder einer Leiterplatte eines Testapparats, der mit einem Sondenkopf verbunden ist, der die Sonden aufnimmt, sichergestellt ist.
Basierend auf diesem Lösungskonzept wird das technische Problem durch eine Kontaktsonde gelöst, die einen ersten Kontaktendabschnitt, der angepasst ist, an einem Kontaktpad einer Leiterplatte eines Testapparats anzuliegen, und einen zweiten Kontaktendabschnitt, der angepasst ist, an einem Kontaktpad einer in Test befindlichen Vorrichtung anzuliegen, aufweist, wie auch einen stabförmigen Sondenkörper, der sich zwischen dem ersten und zweiten Kontaktendabschnitt in einer Längsrichtung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Öffnung umfasst, die sich entlang des Sondenkörpers und entlang mindestens eines des ersten und zweiten Kontaktendabschnitts erstreckt, wobei ein erster Öffnungsteil mindestens ein Paar von Armen in dem Sondenkörper definiert und ein zweiter Öffnungsteil mindestens ein Paar von Endbereichen in dem mindestens einen des ersten und zweiten Kontaktendabschnitts definiert.
Insbesondere umfasst die Erfindung die folgenden zusätzlichen und optionalen Merkmale, einzeln oder in Kombination, falls notwendig.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Öffnung den ersten Öffnungsteil mit einer Querabmessung umfassen, die größer als eine Querabmessung des zweiten Teils der Öffnung ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann die Öffnung einen allmählichen Übergang zwischen dem ersten Öffnungsteil und dem zweiten Öffnungsteil, vorzugsweise entsprechend jeweiligen Kreisbögen umfassen.
Überdies kann die Öffnung den zweiten Öffnungsteil, der mindestens ein Paar von Endbereichen in dem ersten Kontaktendabschnitt definiert, und einen weiteren Öffnungsteil, der mindestens ein weiteres Paar von Endbereichen in einem zweiten Kontaktendabschnitt definiert, umfassen.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann die Kontaktsonde Materialbrücken umfassen, die angepasst sind, verschiedene Sondenabschnitte zu verbinden, die durch die Öffnung definiert sind.
Insbesondere können die Materialbrücken in dem ersten Teil der Öffnung gebildet sein.
Überdies kann, gemäß einem Aspekt der Erfindung, der erste Kontaktendabschnitt ein Kontaktkopfabschnitt sein und kann weiter mindestens eine vergrößerte Fläche mit einem Querdurchmesser größerer Abmessungen in Bezug auf einen Querdurchmesser des Rests des Kontaktkopfabschnitts umfassen, der entsprechende hinterschnittene Wände für die vergrößerte Fläche definiert, wobei der Querdurchmesser eine Abmessung in einer Querrichtung ist, die orthogonal zu der Längsrichtung ist.
Insbesondere kann der Kontaktkopfabschnitt außerhalb der vergrößerten Fläche einen Querdurchmesser aufweisen, der kleiner als ein Querdurchmesser des Sondenkörpers ist.
Insbesondere kann der Querdurchmesser des Sondenkörpers gleich einem Querdurchmesser des Kontaktspitzenabschnitts sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Kontaktsonde auch mehrere Öffnungen umfassen, die entlang des Sondenkörpers gebildet sind, die darin mehrere Arme definieren, die durch erste Öffnungsteile getrennt sind, wobei mindestens eine der Öffnungen auch entlang des mindestens einen Kontaktendabschnitts gebildet ist, die ein Paar von Endbereichen darin definiert.
Überdies kann die Kontaktsonde einen zweiten Kontaktendabschnitt umfassen, der ein konisch verjüngter Kontaktspitzenabschnitt ist. Der zweite Kontaktendabschnitt kann auch ein Kontaktspitzenabschnitt sein, der mit einem verringerten und länglichen Abschnitt versehen ist.
Das technische Problem wird auch durch einen Sondenkopf zum Testen der Funktionsfähigkeit einer in Test befindlichen Vorrichtung gelöst, umfassend mindestens eine Führung, die mit Führungslöchern zum Aufnehmen mehrerer Kontaktsonden versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktsonden wie oben angegeben hergestellt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann jede Kontaktsonde Endbereiche in Presskontakt auf einem einzigen Kontaktpad umfassen oder jeden der Endbereiche in Presskontakt auf einem entsprechenden jeweiligen Kontaktpad umfassen.
Schließlich können gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung die Führungslöcher der mindestens einen Führung alle Arme jeder Kontaktsonde aufnehmen oder einen jeweiligen Arm jeder der Kontaktsonden aufnehmen.
Die Eigenschaften und Vorteile der Kontaktsonde gemäß der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform, die als ein veranschaulichendes und nicht einschränkendes Beispiel angeführt ist, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In diesen Zeichnungen:

- zeigt 1 schematisch eine Vorderansicht eines Sondenkopfs, der nach dem Stand der Technik hergestellt ist;
- zeigen 2A und 2B entsprechende Vorderansichten von Kontaktsonden, die nach dem Stand der Technik hergestellt sind;
- zeigt 3 schematisch eine Vorderansicht einer Kontaktsonde, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
- zeigen 4, 5A-5B, 6, 7 und 8 schematisch entsprechende Vorderansichten alternativer Ausführungsformen der Kontaktsonde gemäß der vorliegenden Erfindung;
- zeigen 9-11 schematisch eine Vorderansicht eines Sondenkopfs, der mehrere Kontaktsonden umfasst, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind.

Formen zum Ausführen der Erfindung
Unter Bezugnahme auf diese Figuren und insbesondere auf 3 ist hier eine Kontaktsonde beschrieben, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, allgemein mit Bezugszeichen 20 angegeben.
Es sollte festgehalten werden, dass die Figuren schematische Ansichten zeigen und nicht maßstabgetreu gezeichnet sind, sondern stattdessen so gezeichnet sind, dass die wichtigen Merkmale der Erfindung hervorgehoben sind. Überdies sind in den Figuren die verschiedenen Teile schematisch gezeigt, da ihre Form gemäß der gewünschten Anwendung variieren kann. Schließlich können auch bestimmte Merkmale, die in einer Figur in Bezug auf eine Ausführungsform veranschaulicht sind, auch in einer oder mehreren der Ausführungsformen verwendet werden, die in den anderen Figuren veranschaulicht sind.
Die Kontaktsonde 20 umfasst einen ersten Kontaktendabschnitt 20A und einen zweiten Kontaktendabschnitt 20B, wie auch einen stabförmigen Sondenkörper 20C, der sich zwischen den Endabschnitten in einer Längsrichtung erstreckt, insbesondere der x-Richtung des lokalen Bezugs der Figur.
Wie in Verbindung mit dem Stand der Technik ersichtlich ist, weist der erste Endabschnitt ein Kontaktende auf, das angepasst ist, an einem Kontaktpad einer in Test befindlichen Vorrichtung anzuliegen, und üblicherweise als Kontaktspitzenabschnitt 20A angegeben ist, und der zweite Endabschnitt weist ein Kontaktende auf, das angepasst ist, an einem Kontaktpad einer Leiterplatte eines Testapparats anzuliegen, und üblicherweise als Kontaktkopfabschnitt 20B angegeben ist.
Zweckdienlich umfasst die Kontaktsonde 20 weiter mindestens eine Öffnung 17, die sich entlang des Körpers 20C erstreckt, wie auch entlang mindestens eines Endabschnitts, in dem Beispiel von 3 entlang des Kontaktkopfabschnitts 20B. Insbesondere umfasst die Öffnung 17 einen ersten Öffnungsteil 14, der sich über die gesamte Länge des Sondenkörpers 20C erstreckt, der somit durch mindestens einen ersten und einen zweiten Arm, 13a, 13b gebildet wird, die im Wesentlichen parallel zueinander sind, getrennt durch den ersten Öffnungsteil 14, und einen zweiten Öffnungsteil 16, der sich über die gesamte Länge des Kontaktkopfabschnitts 20B erstreckt, der somit durch zwei Bereiche, insbesondere zwei Kopfbereiche 15a, 15b gebildet wird, die vorzugsweise spiegelnd und durch den zweiten Öffnungsteil 16 getrennt sind.
Es wird betont, wie, dank des Vorhandenseins der Öffnung 17, die Steifheit der Kontaktsonde 20 deutlich verringert ist. Insbesondere verringert die Bildung der Arme 13a, 13b in dem Sondenkörper 20C die Kraft, die von dem Kontaktspitzenabschnitt 20A auf ein entsprechendes Kontaktpad einer in Test befindlichen Vorrichtung ausgeübt wird, die in der Figur nicht veranschaulicht ist. Insbesondere ist die Kraft geringer als bei einer bekannten Kontaktsonde mit gleichen Abmessungen ohne die Arme 13a, 13b.
Überdies ermöglicht die Trennung des Kontaktkopfabschnitts 20B in die zwei Kopfbereiche 15a, 15b dank des zweiten Öffnungsteils 16 analog eine Verringerung der Kraft, die durch den Kontaktkopfabschnitt 20B auf entsprechende Pads einer PCB-Leiterplatte eines Testapparats ausgeübt wird, der auch nicht veranschaulicht ist.
Es ist auch leicht zu verifizieren, dass ein solcher Kontaktkopfabschnitt 20B ermöglicht, einen angemessenen Kontakt mit der Leiterplatte des Testapparats, insbesondere einen Doppelkontakt, der dank des Drucks der zwei Kopfbereiche 15a, 15b auf ein entsprechendes Kontaktpad der Leiterplatte auftritt, sicherzustellen.
Es wird betont, wie der Doppelkontakt, der durch die Kopfbereiche 15a, 15b des Kontaktkopfabschnitts 20B hergestellt wird, insbesondere einen angemessenen Kontakt mit der Leiterplatte des Testapparats im Fall einer fehlerhaften Ausrichtung der Leiterplatte und somit einer möglichen Neigung der entsprechenden Kontaktpads, wie auch im Fall einer Neigung der Kontaktsonde 20, sobald sie in einem Sondenkopf montiert ist, oder weiter deren Verformung, wenn der Sondenkopf an der entsprechenden in Test befindlichen Vorrichtung anliegt, d.h. während des sogenannten Nachlaufs, sicherstellt.
Vorzugsweise ist die Querabmessung H1, d.h. entlang der y-Achse des lokalen Bezugs der Figur, orthogonal zu der Längsrichtung gemäß der x-Achse, des ersten Öffnungsteils 14, der sich entlang des Sondenkörpers 20C erstreckt, größer als die Querabmessung H2 des zweiten Öffnungsteils 16, der sich entlang des Kontaktkopfabschnitts 20B erstreckt.
Es wird betont, dass die Änderung der Querabmessung zwischen dem ersten Öffnungsteil 14 und dem zweiten Öffnungsteil 16 zu einer Stufenkonfiguration, insbesondere einer 90° Stufenkonfiguration führen könnte; in der bevorzugten Ausführungsform von 3 ist der Übergang zwischen dem ersten Öffnungsteil 14 und dem zweiten Öffnungsteil 16 stattdessen allmählich, vorzugsweise gemäß entsprechenden Kreisbögen 14ac1, 14ac2, um so die Möglichkeit zu verringern, kritische Punkte für die Bildung von Rissen und Brüchen in der Sonde selbst zu erzeugen, wobei die Verwendung einer kontinuierlichen Öffnung zwischen dem Sondenkörper 20C und dem Kontaktkopfabschnitt 20B bereits die Möglichkeit unerwünschter Risse oder Brüche entlang des gesamten Sondenkörpers 20C und des Endabschnitts, der von der Öffnung 14 betroffen ist, verringert.
In der bevorzugten Ausführungsform, wie in 3 veranschaulicht, umfasst der Kontaktkopfabschnitt 20B mindestens eine vergrößerte Fläche 18, d.h. mit einem Querdurchmesser DB2 mit größeren Abmessungen als ein Querdurchmesser DB1 des Rests des Kontaktkopfabschnitts 20B; insbesondere ist die vergrößerte Fläche 18 die Fläche des Kontaktkopfabschnitts 20B, die mit dem Kopfende endet, das an den Pads der Leiterplatte des Testapparats anliegt und konisch verjüngt ist, um so ein Ende mit verringertem Durchmesser zu erhalten. Auf diese Weise sind entsprechende hinterschnittene Wände Sqa, Sqb für die Kopfbereiche 15a, 15b definiert, die angepasst sind, mit einer Führung in Kontakt zu gelangen, die die Kontaktsonde 20 entsprechend ihrem Führungsloch aufnimmt. Insbesondere muss das Führungsloch so bemessen sein, dass es die Kontaktsonde 20 gleitend aufnimmt, während ihr Durchgang bei der vergrößerten Fläche 18 verhindert wird, wie in der Folge erklärt.
Die Kontaktsonde 20, die die vergrößerte Fläche 18 umfasst, weist eine verbesserte Halterung im Inneren eines Sondenkopfs auf, wobei die Auflage der hinterschnittenen Wände Sqa, Sqb auf die Führung bewirkt, dass eine Bewegung der Kontaktsonde 20 nach unten verhindert wird, d.h. zu der in Test befindlichen Vorrichtung, insbesondere, wenn der Sondenkopf von dem Wafer entfernt wird, der die in Test befindliche Vorrichtung umfasst, und die Sonden sich daher frei bewegen können, wobei die Bewegung selbst in einem Fall vorübergehender Kopplung der Kontaktspitzenabschnitte 20A auf die Kontaktpads der in Test befindlichen Vorrichtung begünstigt wird.
Die Kontaktsonde 20, wie in 3 veranschaulicht, umfasst Kopfbereiche 15a, 15b, die gleich und spiegelnd zueinander sind, aber es ist offensichtlich möglich, die Bereiche unterschiedlich zu gestalten, beispielsweise mit einem vergrößerten Abschnitt nur bei einem der zwei Kopfbereiche, wobei eine hinterschnittene Wand sowieso zu einem Anliegen an der entsprechenden Führung führt, um die korrekte Halterung der Kontaktsonde 20 im Inneren des Sondenkopfs sicherzustellen, selbst wenn sie den Wafer der in Test befindlichen Vorrichtungen nicht kontaktiert und insbesondere, wenn, bewegt von dem Wafer, ein Testbetrieb durchgeführt wurde.
In der veranschaulichten Ausführungsform von 3 weist die Kontaktsonde 20 weiter entsprechende Querdurchmesser DA und DC ihres Kontaktspitzenabschnitts 20A und des Sondenkörpers 20C auf, die untereinander und mit dem Querdurchmesser DB1 des Kontaktkopfabschnitts 20B gleich sind, wo die vergrößerte Fläche 18 nicht vorhanden ist.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform, wie in 4 veranschaulicht, ist der Querdurchmesser DB1 stattdessen kleiner als der Querdurchmesser DC des Sondenkörpers 20C; in dem Beispiel der Figur ist der Querdurchmesser DC des Sondenkörpers 20C sowieso gleich dem Querdurchmesser DA seines Kontaktspitzenabschnitts 20A. Auf diese Weise kann gemäß dieser alternativen Ausführungsform, die vergrößerte Fläche 18 zweckdienlich einen Querdurchmesser DB2 aufweisen, der gleich dem Querdurchmesser DA und DC seines Kontaktspitzenabschnitts 20A und des Sondenkörpers 20C ist, während hinterschnittene Wände Sqa, Sqb erhalten werden, die imstande sind, die angemessene Halterung der Kontaktsonde 20 in dem Sondenkopf sicherzustellen.
Daher weist die Kontaktsonde 20 gemäß der alternativen Ausführungsform von 4 eine maximale Querabmessung ihres Kontaktkopfabschnitts 20B, entsprechend der vergrößerten Fläche 18, auf, die gleich der Querabmessung des Rests der Kontaktsonde 20 ist, entsprechend dem Sondenkörper 20C und dem Kontaktspitzenabschnitt 20A.
Auf diese Weise ist es möglich, in einem Sondenkopf, der mehrere Kontaktsonden 20 umfasst, die gemäß der alternativen Ausführungsform von 4 hergestellt sind, die Sonden an den Kontaktkopfabschnitten 20B nahe zueinander zu bringen, d.h. die Interface-Leiterplatten mit dem Testapparat mit einer kleineren Teilung in Bezug auf die Ausführungsform, die in 3 veranschaulicht ist, zu verwenden, insbesondere einer Teilung gleich jener der in Test befindlichen Vorrichtung.
In diesem Fall ist die Führung, die die Kontaktsonden 20 entsprechend den Kontaktkopfabschnitten 20B aufnimmt, mit Führungslöchern mit Abmessungen, insbesondere einem Querdurchmesser, hergestellt, die zum Aufnehmen der Kontaktkopfabschnitte 20B zweckdienlich sind, während die Anlage der hinterschnittenen Wände Sqa, Sqb sichergestellt ist. Mit anderen Worten, das folgende Verhältnis wird verifiziert: $DB 2 > DFG > DB 1$
wobei:

DFG der Querdurchmesser der Führungslöcher ist;
DB2 der Querdurchmesser der vergrößerten Fläche 18 ist; und
DB1 der Querdurchmesser des Rests des Kontaktkopfabschnitts 20B ist.

Auch in diesem Fall gibt der Begriff „Querdurchmesser“ eine maximale Größenabmessung eines Schnitts an, der auf einer Querebene vorgenommen wird, die orthogonal zu der Längsentwicklungsachse entsprechend der x-Richtung des lokalen Bezugs der Figuren ist.
Es wird betont, dass in diesem Fall der zweite Öffnungsteil 16 sicherstellt, dass der Kontaktkopfabschnitt 20B eine sogenannte „Federwirkung“ aufweist, die die Montage unter Druck im Inneren von Führungslöchern kleinerer Abmessungen als der Querdurchmesser DB2 der vergrößerten Fläche 18 dank der Annäherung der Kopfbereiche 15a, 15b sicherstellt, wenn die vergrößerte Fläche 18 in das Führungsloch geschoben wird, bis sie hindurchgeht, an den hinterschnittenen Wände gegen die entsprechende Führung liegt, die unter dem Kontaktkopfabschnitt 20B und insbesondere unter der vergrößerten Fläche 18 positioniert ist.
Es ist sowieso möglich, die vergrößerte Fläche 18 mit einem Querdurchmesser DB2 herzustellen, der noch immer etwas größer als der Querdurchmesser des Sondenkörpers 20C ist, um so die Anlage der hinterschnittenen Wände Sqa, Sqb an der entsprechenden Führung sicherzustellen, selbst in einem Fall eines relevanten Spielraums der Führungslöcher, während die Größe der Kontaktsonde 20 als Ganzes dank des kleineren Durchmessers entsprechend dem Kontaktkopfabschnitt 20B nur in einem begrenzten Ausmaß vergrößert ist.
Es ist auch möglich, alternative Ausführungsformen der Kontaktsonde 20 in Betracht zu ziehen, die Kontaktspitzenabschnitte 20A umfassen, die konisch verjüngt sind oder mit verringerten und länglichen Abschnitten 19 versehen sind, wie in 5A und 5B veranschaulicht, ausgehend von der Ausführungsform von 4. Offensichtlich ist es möglich, auch die Kontaktsonde 20 von 3 so herzustellen, dass sie Kontaktspitzenabschnitte 20A umfasst, die konisch verjüngt oder mit verringerten und länglichen Abschnitten 19 versehen ist.
Eine weitere alternative Ausführungsform der Kontaktsonde 20 ist schematisch in 6 veranschaulicht. Insbesondere umfasst in diesem Fall die Kontaktsonde 20 mehrere Öffnungen 17a, 17b, die in Längsrichtung entlang des Sondenkörpers 20C gebildet sind, wobei mindestens eine der Öffnungen, alternativ alle der Öffnungen, sich auch in dem Kontaktkopfabschnitt 20B erstrecken.
Auf diese Weise umfasst die Kontaktsonde 20 einen Sondenkörper 20C, der durch mehrere Arme 13a, 13b, 13c gebildet ist, die durch erste Öffnungsteile 14a, 14b der Öffnungen 17a, 17b getrennt sind, und einen Kontaktkopfabschnitt 20B, der durch mindestens ein Paar von Kopfbereichen, möglicherweise durch mehrere Kopfbereiche 15a, 15b, 15c, gebildet ist, die durch mindestens einen zweiten Öffnungsteil der mindestens einen Öffnung 17a oder 17b, möglicherweise entsprechende zweite Öffnungsteile 16a, 16b aller Öffnungen 17a, 17b getrennt ist.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform, wie in 7 veranschaulicht, umfasst die Kontaktsonde 20 mindestens eine Öffnung 17', die sich entlang des Körpers 20C wie auch entlang mindestens eines Endabschnitts, insbesondere entlang des Kontaktspitzenabschnitts 20A erstreckt. In diesem Fall umfasst die Öffnung 17' einen ersten Öffnungsteil 14, der sich über die gesamte Länge des Sondenkörpers 20C erstreckt, der somit durch mindestens einen ersten und einen zweiten Arm, 13a, 13b gebildet ist, die im Wesentlichen parallel zueinander sind, getrennt durch den ersten Öffnungsteil 14, und einen zweiten Öffnungsteil 16', der sich über die gesamte Länge des Kontaktspitzenabschnitts 20A erstreckt, der somit durch zwei Endbereiche, insbesondere zwei Spitzenbereiche 15a', 15b' gebildet ist, die vorzugsweise spiegelnd und durch den zweiten Öffnungsteil 16' getrennt sind.
Noch gemäß der alternativen Ausführungsform ermöglicht das Vorhandensein der Öffnung 17' ein drastisches Verringern der Steifheit der Kontaktsonde 20 einerseits, dank der Bildung der Arme 13a, 13b in dem Sondenkörper 20C, und andererseits dank der Trennung des Kontaktspitzenabschnitts 20A in die zwei Spitzenbereiche 15a', 15b', die zu einer Verringerung der Kraft beitragen, die durch den Kontaktspitzenabschnitt 20A auf ein entsprechendes Kontaktpad einer in Test befindlichen Vorrichtung ausgeübt wird, was in der Figur nicht veranschaulicht ist, wobei die Kraft geringer als bei einer bekannten Kontaktsonde gleicher Abmessungen in Abwesenheit der Arme 13a, 13b und der Trennung des Kontaktspitzenabschnitts 20A ist.
Die Trennung des Kontaktspitzenabschnitts 20A in die zwei Spitzenbereiche 15a', 15b' stellt auch einen angemessenen Kontakt mit den Kontaktpads der in Test befindlichen Vorrichtung sicher, indem ein Doppelkontakt hergestellt wird, der dank des Drucks der zwei Spitzenbereiche 15a', 15b' separat auf den Kontaktpads auftritt, selbst im Fall einer fehlerhaften Ausrichtung des Wafers, der die in Test befindliche Vorrichtung umfasst, oder im Fall einer Neigung der Kontaktsonde, sobald sie in dem Sondenkopf montiert ist, oder sogar ihre Verformung, wenn der Sondenkopf an der entsprechenden in Test befindlichen Vorrichtung, d.h. während des sogenannten Nachlaufs, anliegt.
Vorzugsweise ist die Querabmessung H1 entlang der y-Achse des lokalen Bezugs der Figur, orthogonal zu der Längsrichtung gemäß der x-Achse, des ersten Öffnungsteils 14, der sich entlang des Sondenkörpers 20C erstreckt, größer als die Querabmessung H2' des zweiten Öffnungsteils 16', der sich entlang des Kontaktspitzenabschnitts 20A erstreckt, wobei der Übergang zwischen dem ersten Öffnungsteil 14 und dem zweiten Öffnungsteil 16' vorzugsweise allmählich, gemäß entsprechenden Kreisbögen, ist, um so die Wahrscheinlichkeit zu verringern, kritische Punkte für die Bildung von Rissen und Brüchen in der Sonde selbst zu erzeugen, wie zuvor gezeigt wurde.
Überdies umfasst in der Ausführungsform, die in 7 veranschaulicht ist, der Kontaktkopfabschnitt 20B mindestens eine vergrößerte Fläche 18, d.h. mit einem Querdurchmesser DB2 mit größeren Abmessungen als ein Querdurchmesser DB1 des Rests des Kontaktkopfabschnitts 20B; insbesondere ist die vergrößerte Fläche 18 die Fläche des Kontaktkopfabschnitts 20B, die mit dem Kopfende endet, das an den Pads der Leiterplatte des Testapparats anliegt und konisch verjüngt ist, um ein Ende mit verringertem Durchmesser zu bilden. Auf diese Weise sind entsprechende hinterschnittene Wände Sqa, Sqb für die vergrößerte Fläche 18 definiert, die angepasst sind, an einer Führung, die die Kontaktsonde 20 aufnimmt, an ihrem Führungsloch anzuliegen, das so bemessen ist, dass es die Sonde gleitend aufnimmt, und überdies um deren Durchgang entsprechend der vergrößerten Fläche 18 zu verhindern, um so die Halterung der Sonde im Inneren eines Sondenkopfs zu verbessern.
Die in 7 veranschaulichte Kontaktsonde 20 umfasst Spitzenbereiche 15a', 15b', die gleich und spiegelnd zueinander sind, aber es ist offensichtlich, diese Bereiche anders zu gestalten.
Wie zuvor gezeigt wurde, ist es möglich, die Kontaktsonde 20 mit einem Querdurchmesser DB1 des Kontaktkopfabschnitts 20B herzustellen, wo die vergrößerte Fläche 18 nicht vorhanden ist, wobei der Durchmesser kleiner ist als der Querdurchmesser DC des Sondenkörpers 20C, wodurch die Gesamtgröße des Kontaktkopfabschnitts 20B in der y-Querrichtung verringert wird.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform, die schematisch in 8 veranschaulicht ist, umfasst die Kontaktsonde 20 mindestens eine Öffnung 17", die sich entlang des Körpers 20C wie auch entlang beider Endabschnitte erstreckt, d.h. entlang des Kontaktspitzenabschnitts 20A und entlang des Kontaktkopfabschnitts 20B. In diesem Fall umfasst die Öffnung 17" einen ersten Öffnungsteil 14, der sich über die gesamte Länge des Sondenkörpers 20C erstreckt, der somit aus mindestens einem ersten Arm und einem zweiten Arm, 13a, 13b, im Wesentlichen parallel zueinander, getrennt durch den ersten Öffnungsteil 14, gebildet ist, einen zweiten Öffnungsteil 16, der sich über die gesamte Länge des Kontaktkopfabschnitts 20B erstreckt, der somit durch zwei Endbereiche, insbesondere zwei Kopfbereiche 15a, 15b, die vorzugsweise spiegelnd und durch den zweiten Öffnungsteil 16 getrennt sind, gebildet ist und einen weiteren Öffnungsteil 16', der sich über die gesamte Länge des Kontaktspitzenabschnitts 20A erstreckt, der somit durch zwei Endbereiche, insbesondere zwei Spitzenbereiche 15a', 15b', gebildet ist, die vorzugsweise spiegelnd und durch den weiteren Öffnungsteil 16' getrennt sind.
Auf diese Weise ist die Kontaktsonde 20 durch die Öffnung 17" in zwei Sondenabschnitte, 200a und 200b, getrennt, die vorzugsweise spiegelnd und durch die Öffnung 17" getrennt sind.
Zweckdienlich umfasst die Kontaktsonde 20 auch mindestens eine Materialbrücke, die angepasst ist, die zwei Sondenabschnitte, 200a und 200b, miteinander zu verbinden. In der in 8 veranschaulichten Ausführungsform umfasst die Kontaktsonde 20 eine erste Materialbrücke 21a und eine zweite Materialbrücke 21b, die im Inneren des ersten Öffnungsteils 14, vorzugsweise an entgegengesetzten Enden, d.h. nahe bei dem zweiten Öffnungsteil 16 bzw. dem weiteren Öffnungsteil 16' positioniert sind.
In diesem Fall wird betont, dass die beiden Endabschnitte, die in zwei einzelne Bereiche getrennt sind, imstande sind, einen Doppelkontakt mit entsprechenden Pads der in Test befindlichen Vorrichtung bzw. der Leiterplatte des Testapparats herzustellen.
Wie zuvor umfasst der Kontaktkopfabschnitt 20B mindestens eine vergrößerte Fläche 18, d.h. mit einem Querdurchmesser DB2 mit größeren Abmessungen als ein Querdurchmesser DB1 des Rests des Kontaktkopfabschnitts 20B, um so entsprechende hinterschnittene Wände Sqa, Sqb zu definieren, die angepasst sind, mit einer Führung in Kontakt zustehen, die die Kontaktsonde 20 aufnimmt.
Ein Sondenkopf, der mehrere Kontaktsonden 20 umfasst, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, ist schematisch in 9 veranschaulicht, allgemein mit Bezugszeichen 30 angegeben. Insbesondere sind in dem Beispiel von 9 die Kontaktsonden 20 gemäß der Ausführungsform von 3 hergestellt, nur als ein Beispiel.
Der Sondenkopf 30 umfasst eine obere Führung 31 und eine untere Führung 32, die obere Führungslöcher 31A bzw. untere Führungslöcher 32A aufweisen, in welchen mehrere Kontaktsonden 20 gleiten, in dem Beispiel von Figur in der Anzahl von fünf. Bei den Kontaktsonden 20 erstrecken sich ihre Sondenkörper 20 im Prinzip in einer Längsentwicklungsrichtung x des lokalen Bezugs der Figur, orthogonal zu einer Ebene π entsprechend der Ebene eines Wafers, der die in Test befindliche Vorrichtung 40 umfasst.
Jede Kontaktsonde 20 weist einen Kontaktspitzenabschnitt 20A mit einem Kontaktende auf, das angepasst ist, auf einem Kontaktpad 40A der in Test befindlichen Vorrichtung 40 zu liegen, und einen Kontaktkopfabschnitt 20B mit einem Kontaktende, das angepasst ist, auf einem Kontaktpad 50A einer Leiterplatte des Testapparats, wie eines Raumtransformators 50, zu liegen.
Zweckdienlich umfasst jede Kontaktsonde 20 eine Öffnung 17 mit einem ersten Teil 14, der entlang des Sondenkörpers 20C angeordnet ist und darin ein Paar von Armen 13a, 13b definiert, und einen zweiten Teil 16, der entlang des Kontaktkopfabschnitts 20B angeordnet ist und darin ein Paar von Kopfbereichen, 15a, 15b, definiert.
Auf diese Weise, wie zuvor erklärt, wird während des Betriebs des Sondenkopfs 30 und des Presskontakts seiner Kontaktsonden 20 mit der in Test befindlichen Vorrichtung 40 bzw. mit dem Raumtransformator 50 der angemessene Betrieb jeder Kontaktsonde 20 dank des Vorhandenseins der Arme 13a, 13b in dem Sondenkörper 20C sichergestellt, die dazu beitragen, dass die Kontaktsonde 20 und insbesondere der Kontaktspitzenabschnitt 20A ausreichende Elastizität aufweisen, um einen Presskontakt mit den Kontaktpads 40A der in Test befindlichen Vorrichtung 40 sicherzustellen, ohne das Risiko, die Pads oder die Sonde zu brechen, wie auch dank des Vorhandenseins der Kopfbereiche 15a, 15b, die eine ähnliche Elastizität auch für den Presskontakt des Kontaktkopfabschnitts 20B mit den Kontaktpads 50A des Raumtransformators 50 sicherstellen, wobei die Kopfbereiche 15a, 15b weiter einen Doppelkontakt an den Pads herstellen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform, die schematisch in 10 veranschaulicht ist, umfasst der Sondenkopf 30 mehrere Kontaktsonden 20 (in der Figur in der Anzahl von drei), wobei jede Kontaktsonde 20 Kopfbereiche 15a und 15b in Presskontakt mit entsprechenden einzelnen Kontaktpads, 50Aa und 50Ab des Raumtransformators 50 aufweist.
Überdies können die obere Führung 31 und die untere Führung 32, wie in 10 veranschaulicht, mehrere entsprechende Führungslöcher, 31Aa, 31Ab und 32Aa, 32Ab, aufweisen, die jeweils angepasst sind, einen Arm 13a, 13b einer Kontaktsonde 20 aufzunehmen, in dem Beispiel nimmt ein Paar von Führungslöchern ein Paar von Armen auf.
Es ist beispielsweise möglich, die alternative Ausführungsform des Sondenkopfs 30 im Fall der sogenannten Kraft- und Erfassungssonden zu verwenden, die auf einem einzelnen Kontaktpad 40A der in Test befindlichen Vorrichtung 40 liegen. Zweckdienlich ist gemäß der vorliegenden Erfindung unter diesen Umständen der parasitäre Widerstand der Kontaktsonde 20 fast vollständig kompensiert, wobei nur der Kontaktspitzenabschnitt 20A ausgeschlossen ist.
Es ist auch möglich, wie schematisch in 11 veranschaulicht, den Sondenkopf 30 so herzustellen, dass er mehrere Kontaktsonden 20 mit mindestens einem Paar von Spitzenbereichen, 15a', 15b' entsprechend jedem Arm 13a, 13b umfasst, wobei jeder der Spitzenbereiche 15a' und 15b' auf einem entsprechenden Kontaktpad 40 Aa, 40Ab der in Test befindlichen Vorrichtung 40 liegt, während der Kontaktkopfabschnitt 20B auf einem einzelnen Kontaktpad 50A des Raumtransformators 50 liegt.
Auch in diesem Fall können die obere Führung 31 und die untere Führung 32 mehrere entsprechende Führungslöcher, 31Aa, 31Ab und 32Aa, 32Ab, umfassen, die jeweils angepasst sind, einen Arm 13a, 13b einer Kontaktsonde 20 aufzunehmen, in dem Beispiel in der Anzahl von zwei.
In diesem Fall ist es möglich, zwei einzelne Kontaktpads 40Aa, 40Ab der in Test befindlichen Vorrichtung 40 kurzzuschließen und si mit einem einzelnen Kontaktpad 50A des Raumtransformators 50 nur unter Verwendung einer Kontaktsonde 20 zu verbinden, die in dem Sondenkopf 30 enthalten ist, der in dem Beispiel von 11, nur als Beispiel, drei Kontaktsonden umfasst.
Offensichtlich ist durch Verwendung von Kontaktsonden, die mit einer Anzahl von Armen größer als zwei versehen sind, möglich, einen Sondenkopf herzustellen, dessen Sonden entsprechend seinen Kopf- und/oder Spitzenbereichen mit einer Anzahl größer als zwei von Kontaktpads des Raumtransformators und/oder der in Test befindlichen Vorrichtung in Presskontakt sind.
Schlussfolgernd ist die Kontaktsonde mit mindestens einer Öffnung versehen, die sich entlang ihres Sondenkörpers erstreckt und deren mindestens einer Kontaktendabschnitt eine verbesserte Elastizität während des Kontakts des Kontaktendabschnitts an den entsprechenden Kontaktpads aufweist, wodurch die Steifheit der Sonde als Ganzes verringert wird und die Möglichkeiten eines Bruchs dank des Vorhandenseins der mehreren Arme in ihrem Sondenkörper deutlich verringert sind, und während übrigens eine angemessene Verringerung in dem Druck, der durch den mindestens einen Kontaktendabschnitt ausgeübt wird, dank des Vorhandenseins der mehreren Endbereiche sichergestellt ist, die in dem Abschnitt durch einen entsprechenden Teil der Öffnung gebildet sind.
Zweckdienlich ermöglicht auch das Vorhandensein mehrerer Endbereiche, insbesondere Kopfbereiche und/oder Spitzenbereiche, einen mindestens doppelten, möglicherweise mehrfachen Kontakt herzustellen, der die angemessene Verbindung einer solchen Kontaktsonde mit der Leiterplatte des Testapparats und mit der in Test befindlichen Vorrichtung auch im Fall einer fehlerhaften Ausrichtung derselben und somit einer möglichen Neigung der entsprechenden Kontaktpads sicherstellt, wie auch im Fall einer Neigung der Kontaktsonde, sobald sie in einem Sondenkopf montiert ist, oder weiter deren Verformung, wenn der Sondenkopf an der entsprechenden in Test befindlichen Vorrichtung und an der Leiterplatte des Testapparats anliegt.
Die Kontaktsonden, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, weisen eine Leistung auf, die für ihre Verwendung in Hochfrequenzanwendungen geeignet ist, erlauben insbesondere die notwendige Verringerung in den Längsabmessungen der Körper der Sonden, ohne das Risiko einer Beschädigung der Pads oder eines Bruchs der Sonden.
Überdies, da die Öffnung, mit der die Sonden versehen ist, nicht kontinuierlich darin gebildet ist, insbesondere entlang ihrer Sondenkörper und entlang ihrer Kontaktendabschnitte, führt die vorgeschlagene Lösung keine Diskontinuität oder kritischen Punkte in die Sonden ein, die zur Bildung von Rissen führen könnte, die fast immer zu einem Bruch der Sonden selbst führen.
Die kombinierte Verwendung der Öffnung und eines verringerten Durchmessers des Kontaktkopfabschnitts ermöglicht weiter, die maximale Größe der Sonden unverändert zu halten und somit, verglichen mit den bekannten Lösungen die Teilung der Leiterplatte des Testapparats zu verringern, die mit einem Sondenkopf verbunden ist, der die Sonden umfasst, während die korrekte Halterung der Sonden in dem Sondenkopf dank des Vorhandenseins der vergrößerten Fläche sichergestellt ist, die in dem Kontaktkopfabschnitt hergestellt ist.
Das Vorhandensein der vergrößerten Fläche stellt insbesondere das Anliegen ihrer hinterschnittenen Wände auf einer entsprechenden Führung sicher, die dazu dient, eine Bewegung der Kontaktsonden zu der in Test befindlichen Vorrichtung zu verhindern, beispielsweise am Ende der Testbetriebe, wenn der Sondenkopf vom Wafer entfernt wird, der die in Test befindliche Vorrichtung umfasst, auch im Fall eines unerwünschten Festklebens der Kontaktspitzenenden an den Pads der in Test befindlichen Vorrichtung.
Es ist auch möglich, den Sondenkopf so herzustellen, dass der Kopf und/oder die Spitzenbereiche seiner Sonden auf einzelnen Kontaktpads der in Test befindlichen Vorrichtung und/oder des Raumtransformators in Presskontakt sind, um so die Pads miteinander kurzzuschließen.
Offensichtlich kann ein Fachmann, um eventuelle und spezifische Anforderungen zu erfüllen, zahlreiche Modifizierungen und Variationen an der oben beschriebenen Kontaktsonde vornehmen, die alle im Schutzumfang der Erfindung enthalten sind, wie durch die folgenden Ansprüche definiert.
Insbesondere ist es möglich, eine beliebige Anzahl von länglichen Öffnungen in Betracht zu ziehen, um so eine beliebige Anzahl von Armen in dem Sondenkörper zu bilden, wobei eine oder mehrere dieser Öffnungen auch in den Kontaktkopfabschnitt und/oder in den Kontaktspitzenabschnitt, entlang deren gesamter Ausdehnung oder nur entlang eines Teils davon reichen können; Überdies ist es möglich, die Sonde mit Armen und/oder Öffnungen unterschiedlicher Abmessungen sowohl in der Querrichtung als auch in der Längsrichtung herzustellen, selbst wenn dies in den Figuren nicht veranschaulicht ist.
Es ist auch möglich, Sonden unterschiedlicher Art herzustellen, wie vertikale Sonden oder Knickdraht, insbesondere vom blockierten oder unblockierten Typ, mit freiem Körper und möglicherweise vorab verformt.
Schließlich ist es möglich, die Kontaktsonde der vorliegenden Erfindung mit weiteren Merkmalen zu versehen, wie Stopper, die von dem Sondenkörper vorragen, zusätzlich zu anderen geometrischen Konfigurationen der Spitzenabschnitte und des Kontaktkopfs.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7850460 [0020]

Claims

Kontaktsonde (20) mit einem ersten Kontaktendabschnitt (20B), der angepasst ist, an einem Kontaktpad einer Leiterplatte eines Testapparats anzuliegen, und einem zweiten Kontaktendabschnitt (20A), der angepasst ist, an einem Kontaktpad einer in Test befindlichen Vorrichtung anzuliegen, wie auch einem stabförmigen Sondenkörper (20C), der sich zwischen dem ersten und zweiten Kontaktendabschnitt (20B, 20A) in einer Längsrichtung (x) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Öffnung (17, 17', 17") umfasst, die sich entlang des Sondenkörpers (20C) und entlang mindestens eines des ersten und zweiten Kontaktendabschnitts (20B, 20A) erstreckt, wobei ein erster Öffnungsteil (14, 14a, 14b) mindestens ein Paar von Armen (13a, 13b, 13c) in dem Sondenkörper (20C) definiert und ein zweiter Öffnungsteil (16, 16a, 16b; 16') mindestens ein Paar von Endbereichen (15a, 15b, 15c; 15a', 15b') in dem mindestens einen des ersten und zweiten Kontaktendabschnitts (20B, 20A) definiert.
Kontaktsonde (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (17, 17', 17") den ersten Öffnungsteil (14, 14a, 14b) mit einer Querabmessung (H1) umfasst, die größer als eine Querabmessung (H2) des zweiten Öffnungsteils (16, 16a, 16b; 16') ist.
Kontaktsonde (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (17, 17', 17") einen allmählichen Übergang zwischen dem ersten Öffnungsteil (14, 14a, 14b) und dem zweiten Öffnungsteil (16, 16a, 16b; 16'), vorzugsweise gemäß entsprechenden Kreisbögen (14ac1, 14ac2), umfasst.
Kontaktsonde (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (17") den zweiten Öffnungsteil (16) umfasst, der mindestens ein Paar von Endbereichen (15a, 15b) in einem ersten Kontaktendabschnitt (20B) definiert, und einen weiteren Öffnungsteil (16'), der mindestens ein weiteres Paar von Endbereichen (15a', 15b') in einem zweiten Kontaktendabschnitt (20A) definiert.
Kontaktsonde (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie Materialbrücken (21a, 21b) umfasst, die angepasst sind, einzelne Sondenabschnitte (200a, 200b) zu verbinden, die durch die Öffnung (17") definiert sind.
Kontaktsonde (20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Materialbrücken (21a, 21b) entsprechend dem ersten Teil (14) der Öffnung (17") umfasst.
Kontaktsonde (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktendabschnitt (20B) ein Kontaktkopfabschnitt ist und weiter mindestens eine vergrößerte Fläche (18) mit einem Querdurchmesser (DB2) mit größeren Abmessungen in Bezug auf einen Querdurchmesser (DB1) des Rests des Kontaktkopfabschnitts (20B) umfasst, der entsprechende hinterschnittene Wände (Sqa, Sqb) für die vergrößerte Fläche (18) definiert, wobei der Querdurchmesser eine Abmessung in einer Querrichtung (y) ist, die orthogonal zu der Längsrichtung (x) ist.
Kontaktsonde (20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktkopfabschnitt (20B) außerhalb der vergrößerten Fläche (18) einen Querdurchmesser (DB1) aufweist, der kleiner als ein Querdurchmesser (DC) des Sondenkörpers (20C) ist.
Kontaktsonde (20) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Querdurchmesser (DC) des Sondenkörpers (20C) gleich einem Querdurchmesser (DA) des Kontaktspitzenabschnitts (20A) ist.
Kontaktsonde (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Öffnungen (17a, 17b) umfasst, die entlang des Sondenkörpers (20C) gebildet sind, wobei sie mehrere Arme (13a, 13b, 13c) darin definieren, die durch erste Öffnungsteile (14a, 14b) getrennt sind, wobei mindestens eine der Öffnungen auch entlang des mindestens einen Kontaktendabschnitts (20B, 20A) gebildet ist, die ein Paar von Endbereichen (15a, 15b; 15a', 15b') darin definiert.
Kontaktsonde (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen zweiten Kontaktendabschnitt (20A) umfasst, der ein konisch verjüngter Kontaktspitzenabschnitt ist.
Kontaktsonde (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen zweiten Kontaktendabschnitt (20A) umfasst, der ein Kontaktspitzenabschnitt ist, der mit einem verringerten und länglichen Abschnitt (19) versehen ist.
Sondenkopf für die Funktionstestung einer in Test befindlichen Vorrichtung, der mindestens eine Führung umfasst, die mit Führungslöchern zum Aufnehmen mehrerer Kontaktsonden versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktsonden (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt sind.
Sondenkopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kontaktsonde die Endbereiche (15a, 15b; 15a', 15b') in Presskontakt auf einem einzelnen Kontaktpad (50Aa, 50Ab; 40Aa, 40Ab) umfasst.
Sondenkopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kontaktsonde jeden der Endbereiche (15a, 15b; 15a', 15b') in Presskontakt auf einem entsprechenden einzelnen Kontaktpad (50Aa, 50 Ab; 40Aa, 40Ab) umfasst.
Sondenkopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungslöcher der mindestens einen Führung alle Arme jeder der Kontaktsonden aufnehmen.
Sondenkopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungslöcher der mindestens einen Führung einen einzelnen Arm jeder der Kontaktsonden aufnehmen.