DE1913258B2 - Abfühleinrichtung zum Überprüfen der Bestückung von Bauelementträgern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abfühleinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Es sind bereits Abtasteinrichtungen für Fertigungs produkte bekannt, bei denen diskrete mechanische Abtastmittel in Form von Fühlern die Prüfobjekte, wie z. B. Behälter, auf Fehlstellen oder Materialreste abfühlen und eine entsprechende Anzeige zur Behebung der Störung oder zur Ausscheidung des Ausschußpro duktes liefern, Hierzu werden die Prüfobjekte kontinu ierlich mittels einer Transportvorrichtung an einem oder mehreren Abtastfühlern vorbeibewegt — oder umgekehrt — und dabei die einzelnen kritischen Stellen oder Flächen nacheinander abgefühlt.

Bei automatisierten Fertigungsstraßen besteht ein wichtiger Produktionsfaktor darin, daß die einzelnen Prüfstellen möglichst gleichzeitig abgetastet werden, um dadurch die Geschwindigkeit dieses Verfahrensschrittes und folglich die Fertigungsstückzahlen auf ein Maximum steigern zu können. Um dabei die Steigerungsrate möglichst groß zu machen, wird versucht, zusätzlich die- Dichte der Abfühlstellen stark zu erhöhen und zwischen Schnelligkeit, Genauigkeit und Fehlersicherheit des Prüfvorganges einen günstigen Kompromiß zu schließen.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet für solche Abfühleinrichtungen ist das Bestücken von Bauelementträgern mit elektrische Bauelemente bzw. elektrische Schaltungen enthaltenden Halbleiterplättchen, die auf dem Bauelementträger verlaufende flächenhafte Leiterzuge aufgesetzt werden.

So ist aus dem IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 9, Nr. 1, Juni 1966, Seiten 100 und 101 eine Abfühleinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1 bekannt, die die Bestückung von Bauelement trägern mit Halbleiterplättchen überprüft, deren Lage und Anzahl auf den Trägern festgelegt ist. Bei Abfühlung eines Halbleiterplättchens durch einen Abfühlstift wird ein elektrischer Kontakt geöffnet und dadurch einer Steuerschaltung das Vorhandensein eines Halbleiterplättchens signalisiert.

Da die verwendeten Halbleiterplättchen sehr klein sind — eine gebräuchliche Kantenlänge ist z. B. 0,6 mm — und die Leitungszüge bzw. die Anschlußstellen vielfach sehr nahe beieinander liegen, besteht hier das Problem, die bekannten diskreten Abfühlmittel, die Abtastfühler wie auch die zugehörigen Schaltkontakte, so kompakt aufzubauen, daß ohne Beeinträchtigung

ihrer Funktionstüchtigkeit die gestellten Anforderungen erfüllt werden können.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine Abfühleinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die eine stark gesteigerte Konzentration von Abfühlstellen erlaubt und dabei mit einfachen Mitteln eine größere Schnelligkeit und Fehlersicherheit beim Abfühlen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Abfühlkontakiplatte vorgesehen ist, welche aus drei aufeinanderfolgenden Schichten, nämlich einer gemeinsamen Kontaktschicht, einer isolierenden, mittleren Schicht und einer aus gedruckten Leitungszügen bestehenden Schicht aufgebaut ist, daß die festen Pole der Abfuhlkontaktelemente samt Zuleitungen von der gemeinsamen Kontaktschicht der Abfühlkontaktplatte gebildet werden, daß die federnden Pole der Abfuhlkontaktelemente samt Zuleitungen durch die gedruckten Leitungszüge gebildet werden und daß die isolierende, mittlere Schicht Ausschnitte solcher Größe und Form aufweist, daß durch sie hindurch die federnden Pole der Abfuhlkontaktelemente mit der gemeinsamen Kontaktschicht in Kontakt gebracht und von ihr abgehoben werden können.

In den Unteransprüchen sind Weiterbildungen dieser Lösung der Aufgabe genannt.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei wird eingangs auch auf eine bereits bekannte Fertigungsstra ße eingegangen, um für ihren inneren funktionsmäßigen Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Abfühleinrichtung, die eine ihrer Arbeitsstationen darstellt, und deren Steuerungssystem zum Zwecke einer besseren Veranschaulichung einen Rahmen zu schaffen.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnittes aus der Grundplatte einer gedruckten Schaltung, auf der ein Halbleiterplättchen lagerichtig über den Kontaktstellen der flächenhaften Leitungszüge angeordnet ist.

F i g. 2 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Fertigungsstraße für das Bestücken von Trägerplatten mit Halbleiterplättchen nach Fig. 1, innerhalb derer die erfindungsgemäße Abfühleinrichtung Verwendung findet,

F i g. 3 eine Seitenansicht der teilweise aufgeschnittenen, erfindungsgemäßen Abfühleinrichtung mit ihren einzelnen Funktionselementen,

F i g. 4 eine Unteransicht des in F i g. 3 enthaltenden Abfühlkopfes der erfindungsgemäßen Abfühleinrichtung,

F i g. 5 eine Vorderansicht der teilweise aufgeschnittenen Abfühleinrichtung nach F i g. 3,

F i g. 6 eine perspektivische Darstellung eines Teiles des in F i g. 3 enthaltenen Abfühlkopfes,

F i g. 7 eine auseinandergezogene Darstellung der Oberflächenstruktur der geschichteten Abfühlkontaktplatte, die in dem Abfühlkopf der erfindungsgemäßen Abfühleinrichtung eingebaut ist,

Fig.8 und 9A-F die Abfühlkontaktplatte nach F i g. 7 während aufeinanderfolgender Arbeitsstationen bei ihrer Herstellung,

Fig. 10 eine perspektivische, teilweise Darstellung eines anderen Ausführungsbeispieles der Abfühlkontaktplatte.

Wie aus Fig. 1 die ein ein elektrisches Bauelement enthaltendes Halbleiterplättchen als Endprodukt des Fertigungsprozesses nach F i g. 2 zeigt, hervorgeht, wird das Halbleiterplättchen C auf eine Grundplatte S montiert, wobei die drei kugelförmigen Kontakte des Halbleiterplättchens auf den vergrößerten Teilen /"der leitenden Flächen L aufliegen, die sich auf der Oberseite einer Grundplatte 5 befinden und das gedruckte Schaltungsmuster bilden.

In F i g. 2 sind die aufeinanderfolgenden Arbeitsstationen schematisch dargestellt Die aufeinanderfolgenden Grundplatten werden nacheinander von einer Station zur nächsten durch ein Metallförderband 1 transportiert, das um zwei Rollen 2, 3 geführt ist, so daß sich der obere Laufteil des Bandes 1 in Richtung des Pfeils 4 von links nach rechts bewegt. Die Ladevorrichtung 5 ist die erste Station und legt die Grundplatten auf das Band.

An der nächsten Station befindet sich eine Presse 6 mit mehreren Stempeln, die kreisförmige Vertiefungen von etwa 0,2 mm Durchmesser auf jedem der Teile P der Grundplatte erzeugen. Diese Bereiche sollen Kupferkugeln des Halbleiterplättchens aufnehmen, wenn dieses an den folgenden Arbeitsstationen auf die Grundplatte aufgesetzt wird.

An der nächsten Station erfolgt die Flußmittelzuführung, wobei ein Tröpfchen Flußmittel auf den die Leiterteile P umfassenden Grundplattenbereich aufgebracht wird. Der Flußmittelzuführer ist in F i g. 2 durch die Bezugsziffer 9 gekennzeichnet. Das so aufgebrachte Flußmitteltröpfchen ist zu hoch, um ein genaues Aufsetzen der Haibleiterplättchen zu gestatten, außerdem verstopft es die Saugnadeln.

Um die Höhe des Flußmitteltröpfchen zu verringern, befindet sich an der nächsten Arbeitsstation ein Flußmittelverteiler 15 (F i g. 2) der auf jedes Flußmitteltröpfchen F einen Strahl Druckluft richtet und es dadurch ebnet und verteilt.

Nachdem nun jeder Leiterzug mit Vertiefungen und Flußmitteln versehen worden ist, um ein Halbleiterplättchen C aufzunehmen, dient der nächste Arbeitsschritt dazu, dieses aufzusetzen. Zu diesem Zweck sind mehrere Plättchen-Zuführvorrichtungen 17 vorgesehen, die die nächsten Stationen bilden, zu denen die Grundplatte S durch das Förderband 4 transportiert werden. Die Zahl der Zuführvorrichtungen 17 entspricht der Zahl der Halbleiterplättchen C, die auf jede Grundplatte 5 aufzubringen ist, denn jede Zuführvorrichtung 17 setzt ein Halbleiterplättchen an einer bestimmten Stelle des gedruckten Schaltungsmusters auf.

so Vor dem Aufsetzen eines Halbleiterplättchens C auf die Grundplatte 5 muß die Lage des Halbleiterplättchens zunächst auf der Saugnadel 18 so korrigiert werden, daß seine Kupferkugeln ßzu den zugeordneten Vertiefungen A richtig ausgerichtet sind. Die Halbleiterplättchen C werden mittels einer Rüttelbahn 19, von denen je eine einer Zuführvorrichtung (F i g. 2) zugeordnet ist, einer Sammelstelle zugeführt, vor der jedes Halbleiterplättchen mit dem unteren Ende einer der Saugnadeln 18 aufgenommen wird. Die Rüttelbahnen 19 orientieren jedes Halbleiterplättchen in zwei Beziehungen. Erstens werden die Halbleiterplättchen C aufrechtstehend ausgerichtet, so daß die Kontaktkugeln B nach unten gerichtet sind. Zweitens wird jedes Halbleiterplättchen Cin seiner horizontalen Winkellage um eine vertikale Achse in eine von vier möglichen Richtungen (Quadranten) gedreht

Nachdem das Halbleiterplättchen C mit dem unteren Ende der Saugnade! JS aufgenommen worden ist, muß

es um eine vertikale Achse herum aus der ursprünglichen Aufnahmelage in eine Lage gedreht werden, die nötig ist, um es mit dem Leiterzug der Grundplatte so auszurichten, daß es auf die richtige Stelle auf der Grundplatte gelangt. Zu diesem Zweck ist ein Richtungsprüfer 20 (Fig.2) vorgesehen, der durch Berühren der Kollektorkugel den Quadranten feststellt, in dem sie sich befindet. Die Zuführvorrichtung 17 wird dann weitergedreht, um die Nadel mit dem darauf befindlichen Halbleiterplättchen C zum Richtungsprüfer 20 für die Lagekorrektur zu bringen. Anschließend wird die Zuführvorrichtung 17 wieder weitergedreht, um die Saugnadel 18 mit dem darauf befindlichen Halbleiterplättchen Czu dem T-förmigen Ausrichter 21 zu bringen, der das Halbleiterplättchen auf der Saugnadel 18 in die gewünschte Lage dreht. Das Halbleiterplättchen wird dann an dem unteren Ende einer Saugnadel 18 festgehalten uind so auf die Grundplatte S aufgesetzt, daß die Kupferkontakte ßdes Plättchens C sich den Vertiefungen A der Grundplättchen Pbefinden. In dieser Lage wird das Halbleiterplättchen Cvorübergehend durch die Hafteigenschaften des Flußmittels Ffestgehalten, bis es mit den Teilen P durch eine nachfolgende Erwärmung (hier nicht gezeigt) dauerhaft verbunden wird, welche das vorher auf die Kupferkugeln B und die Leiterteile P aufgebrachte Lötmittel schmilzt und wieder flüssig macht.

Nachdem die Grundplatten S durch das Förderband 1 aus dem letzten der aufeinanderfolgenden Zuführvorrichtungen 17 heraustransportiert worden ist, gelangen sie zu der nächsten Arbeitsstation, nämlich der Abfühleinrichtung 22 für Halbleiterplättchen. Diese Vorrichtung prüft bei jeder Grundplatte S, ob die erforderliche Zahl von Halbleiterplältchen C aufgebracht worden ist. Hierdurch wird jede Grundplatte als »Abnahme« oder »Ausschuß« gekennzeichnet, und diese Kennzeichnung wird in der Speicherschaltung eines elektrischen Steuersystems beibehalten, bis die Grundplatte S durch das Förderband 1 zu dem Aussortierer 23 für Nacharbeiten gebracht wird. Diese letzte Station kann wahlweise so programmiert werden, daß vom Förderband 1 entweder alle abgenommenen oder alle zurückgewiesenen Grundplatten weggenommen werden. Im allgemeinen ist sie so programmiert, daß alle zurückgewiesenen Grundplatten weggenommen werden, damit diese nachgearbeitet werden können, und zwar gewöhnlich durch Bedienungspersonen, die Halbleiterplättchen vor Hand an den fehlenden Stellen einsetzen. Die angenommenen Grundplatten laufen auf dem Förderband 1 weiter zu dessen Ausstoß-Ende mit, wo sie durch einen Greifer abgenommen und auf ein zusätzliches Förderband gelegt werden, um durch einen hier nicht gezeigten Ofen zum Befestigen der Halbleiterplättchen geleitet zu werden.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Abfühleinrichtung geht aus den Fig.3, 4 und 5 hervor. Ein vertikal beweglicher Abfühlkopf \P ist über dem Förderband direkt über der Prüfposition der Grundplatte S angeordnet, wie es in F i g. 3 deutlich dargestellt ist. Der Abfühlkopf \P besitzt mehrere längs bewegliche, hervorstehende Abfühlstifte 7, die, wie aus F i g. 4 deutlich hervorgeht, im Abfühlkopf genau in dem Bereich angeordnet sind, der über der Sollposition des abzutastenden Halbleiterplättchcns auf der Grundplatte 3Pliegt.

Die Abfühlstifte 7 sind axial auf und ab beweglich in einem Gehäuse 24 mittels einer Klemme 25 gchaltcrt, die ihrerseits wiederum durch eine geeignete Befestigung im Bodenteil des Abfühlkopfes IP gelagert ist. Wenn der Abfühlkopf gesenkt wird, werden die Abfühlstifte 7 durch den Widerstand der jeweiligen, dabei angepreßten Halbleiterplättchen auf der Grundplatte 3P in den Abfühlkopf hineingedrückt. Fehlt ein Plättchen, so wird der zugehörige Abfühlstift 7 nicht eingedrückt und liefert so ein Signal, welches die fehlerhaften Bestückung der Grundplatte anzeigt.

ίο Innerhalb des Abfühlkopfes \P sind Abfühlmittel angeordnet, die mit den bereits beschriebenen Abfühlstiften 7 zusammenwirken. Es ist dabei eine entsprechende elektrische Schaltung vorgesehen, die in Verbindung mit einer den Abfühlstiften zugeordneten neuartigen Abfühlkontaktplatte abfühlt, ob alle Plättchen vorhanden sind oder nicht. Wenn das Fehlen eines Plättchens abgefühlt wird, wird ein Signal an die nachfolgende Arbeitsstation der Fertigungsstraße gegeben, an der gemäß der vorangegangenen Beschreibung die Grundplatte vom Förderband entfernt wird. Der Abfühlbetrieb verläuft in der Weise, daß jede Kontakteinheit der planaren einheitlich aufgebauten Abfühlkontaktplatte, die mit dem Abfühlstiften zusammenwirkt, geschlossen ist, wenn die Abfühlstifte ausgefahren sind.

Wenn die Abfühlstifte durch Berührung mit einem richtig liegenden Halbleiterplättchen eingedrückt werden, werden die Abfühlkontakte geöffnet, und es wird dadurch ein Signal geliefert, welches anzeigt, daß die Grundplatte vollständig und richtig mit Plättchen bestückt ist. Die mit den Abfühlkontakten verbundene elektrische Schaltung ist derart ausgelegt, daß sie ein Signal zur Entfernung der Grundplatte vom Förderband an die nachfolgende Arbeitsstation abgibt, wenn auch nur ein einziger Abfühlkontakt geschlossen bleibt.

Im Bodenteil des Abfühlkopfes IP sind mehrere hervorstehende Begrenzungsstifte 5Pangebracht, die in der ausgefahrenen Stellung etwas seitlich der Abfühlstifte 7, und zwar in den Eckpunkten des Bereiches der Sollposition der abzutastenden Plättchen aus dem Abfühlkopf herausragen. Diese Begrenzungsstifte definieren eine Bezugsgrenze für die Abfühlstifte 7 relativ zur Oberfläche der Grundplatte und verhindern für den Fall, daß sich die Dicke der Grundplatte ändert, eine Berührung einer Flußmittelstelle auf der Oberseite des Moduls durch die Abfühlstifte.

Der Abfühlkopf IP ist axial und in bezug auf das Förderband 1 vertikal beweglich gelagert. Er ist am unteren Ende einer auf und ab beweglichen Welle 6P befestigt, die in den Lagern 7Pund 12P gleitet, welche ihrerseits wiederum an den horizontal verlaufenden Rahmenteilen 8Pbzw. IIP befestigt sind. Der Rahmen 8P wird von den relativ zum Förderband senkrechten Rahmenteilen 9P und 1OP verbunden getragen. Eine Druckfeder 14P drückt den Abfühlkopf IP und die Welle 6Pnach unten. Der Hebelarm 15Pist sowohl an seinem einen Ende an einem Zapfen 16P als auch an seinem anderen Ende am oberen Teil der Welle 6P drehbar befestigt. Eine Längsbewegung der Stange 17P, verursacht durch eine Nocke 18Pund einen Nockenhebei, bewirkt die Auf- und Abbewegung des Abfühlkopfes IP. Von der Welle 27 wird ein Drehmoment auf die Welle 2OP übertragen, wodurch die Drehbewegung über die Nockc 18Pund den Nockenhebel 19Pin eine lineare Auf- und Abbewegung umgewandelt wird. Die

h5 Auf- und Abbewegung der Welle 17P wiederum wird auf die Welle 6P und den Abfühlkopf IP durch den Hebelarm 15P übertragen, der gegen das obere Ende der Welle I7P stößt. Der Abfühlkopf IP wird dadurch

effektiv auf die abzutastende Plättchenanordnung zu bewegt, wobei das Gewicht des Kopfes mit den zugehörigen Elementen und die Kraft der Feder 14P zusammenwirken. Der Abfühlkopf wird also nicht durch eine äußere mechanische Kraft nach unten gedruckt, so daß beim Betrieb der beschriebenen Abfühleinrichtung eine Beschädigung oder ein Bruch der Elemente der Einrichtung und der abzufühlenden Plättchen unwahrscheinlich ist, auch wenn durch die Dickeänderung der Grundplatte, durch das fehlerhafte Aufbringen zweier Plättchen an einer einzigen Prüfposition oder durch mangelhaftes Aufliegen der Grundplatte auf dem Förderband der vorher definierte richtige vertikale Abstand zwischen der Grundplatte und den Abfühlstiften nicht mehr gewährleistet ist.

In F i g. 6 ist stark vergrößert das Gehäuse 24 mit der in ihr enthaltenen Abfühleinheit, die im wesentlichen aus den Abfühlstiften und der diesen zugeordneten Abfühlkontaktplatte besteht, in einem Teilausschnitt dargestellt. Das Gehäuse umfaßt eine dielektrische Trägerplatte 26 aus einem geeigneten Isolationsmaterial mit Führungsbohrungen 27, in denen die Abfühlstifte 7 axial hin und her gleiten können. Die Trägerplatte 26 kann natürlich auch aus leitendem Material bestehen, wenn eine geeignete Isolierschicht auf ihrer Oberfläche 28 angebracht wird.

Die Abfühlstifte 7 weisen eine Verjüngung 30 auf, damit sie durch geeignete öffnungen in der Abfühlkontaktplatte 31 gleiten können, in deren oberem, stark vergrößerten Kopfteil 32 sie durch Verschraubung oder eine ähnliche Verbindung befestigt sind. Dieser Kopfteil 32 weist an seiner Unterfläche einen Isolierring 33 auf. In axialer Richtung besitzt dieser Kopfteil 32 außerdem einen Federführungsbolzen 66 zur Aufnahme der Spiralfeder 34, die zwischen dem Kopfteil 32 und der Innenwand 33 der Gehiiusedeckplatte 36 angeordnet ist. Die Feder 34 ist hinreichend zusammengedrückt, um den Kopfteil 32 gegen die planar geschichtete Abfühlkontaktplatte 311 zu drücken, so daß umgekehrt der Abfühlstift 7 über die Unterseite der Grundplatte 26 hinausragt. In der Grundplatte 26 befindet sich auch eine Bohrung 37, in welcher der Begrenzungsstift 5P gesichert befestigt ist, der wie oben beschrieben, eine Bezugsgrenze für den Abfühlstift 7 relativ zur Oberfläche der Grundplatte 5 in der Art bildet, daß die «5 Enden des Abfühlstiftes 7 in eine Lage zwischen der Oberseite der Plättchen und der Oberfläche der Grundplatte .S gebracht werden.

In Fig. 7 ist die planar geschichtete Abfühlkontaktplatte der Abfühleinheit in einer auseinandergezogenen so Darstellung gezeigt. Sie umfaßt eine gedruckte Schaltkarte 40, an deren Oberseite ein Muster aus elektrischen Leiterzügen 41 aus federndem, gut elektrisch leitenden Material, wie z. B. eine Kupfer-Beryllium-Legierung angeordnet ist. Der Schaltkartengrundträger 42 besteht vorzugsweise aus einem Polyäthylen-Terephtalat-Polymer, kann jedoch auch aus jedem anderen, geeigenten Isoliermaterial wie Glas, Papier und dergleichen hergestellt sein. Das auf die Oberfläche des Grundträgers 42 aufgetragene Leitungsmuster 41 umfaßt je eine f>« getrennte Leitung für jeden verwendeten Abfühlstifi, im gezeigten Ausführungsbeispiel also 12 Leitungen, die an ihren Enden eine öffnung aufweisen und dort als Federkontakt über Aussparungen 43 liegen, die sich in dem Grundträger 24 befinden. Diese Endteile der Leiter *"> bilden Federkontakte, da sie beim Anlegen eines Druckes über die Abfühlslifte heruntergedrückt werden und beim Entfernen des Druckes wegen ihrer Federwirkung wieder zurückspringen.

Die Abfühlkontaktplatte wird an ihrer Unterseite durch eine Kontaktfläche 44, die auf der Unterseite des Kartengrundträgers 42 aufliegt, abgeschlossen. Diese Bodenkontaktplatte 44 kann aus einem geeigneten, elektrisch leitenden Material wie Kupfer und dergleichen bestehen und bei Bedarf ebenfalls aus einem federnden Material, wie z. B e<ner Kupfer-Berylliumlegierung, hergestellt sein, die auf für die Leitungen auf der Deckfläche der Abfühlkontaktplatte verwendet wurde. Die Leitungszüge 41 und die Kontaktfläche 44 werden bis an die jeweiligen Begrenzungskante der Ober- bzw. Unterseite der Abfühlkontaktfläche herangeführt und dort über einen Stecker für gedruckte Schaltungen bekannter Art elektrisch an das Steuerungssystem angeschlossen.

In der Bodenplatte 44 der Abfühlkontaktplatte 40 sind mehrere Bohrlöcher 45 mit im wesentlichen gleichen Abmessungen wie die öffnungen an den Enden der Leiterzüge auf der Deckplatte 41 vorgesehen. Die Bohrungen 45 sind im allgemeinen etwas kleiner als die öffnungen 43; aber die Abstände zwischen den einzelnen Bohrungen 45 sind doch so groß, daß die Leitungsendteile auf der oberen Deckfläche 42 der Abfühlkontaktplatte durch die Aussparungen 43 hindurch nach unten in Berührung mit der Kontaktfläche 44 gebogen werden können.

In der Deckplatte 40 und der Grundplatte 44 der Abfühlkontaktplatte 40 sind außerdem mehrere Justierbohrungen 47 bzw. 48 so angebracht, daß sie eine genau justierte Befestigung der Abfühlkontaktplatte auf der Gehäuseplatte 26 mittels Justierstifte 49 ermöglichen. Durch diese Justierung wird die genaue gegenseitige Ausrichtung der Bohrung 45 in der Bodenplatte, der Kontaktenden der Leiterzüge 41 auf der Deckplatte 40 der Abfühlkontaktplatte und der Führungsbohrungen 27 bewerkstelligt. Dadurch wird es möglich, daß die Abfühlstifte 7 mit ihren verjüngten Enden 30 widerstandslos durch die öffnungen 45 in der Bodenplatte 44 und durch die öffnungen in den Kontaktenden der Leiterzüge 41 in der Deckplatte 42 hindurchgleiten können.

Um auf der Grundplatte 5 angeordnete Halbleiterplättchen während eines Abfühlvorganges mittels der Abfühlstifte 7, die durch die öffnungen 45 und die öffnungen in den Enden der Zuleitungen hindurch mit dem Kopfteil 32 in Verbindung stehen, abzutasten, wird nun ein folgerichtiges Zusammenspiel der beteiligten Elemente unter dem Druck der Spiralfeder 34 und der Abfühlstifte 7 auf das Gehäuse 24 in Gang gesetzt. Befindet sich der Abfühlkopf \P in seiner normalen, oberen Ausgangstellung und steht nicht über einen der Abfühlstifte 7 mit einem auf der Grundplatte befestigten Plättchen in Verbindung, so spannt die Spiralfeder 34 den Kopfteil 32 gegen die federnden Kontaktenden der Leitungszüge 41 so stark vor, daß diese herabgedrückt und in engen elektrischen Kontakt mit der Kontaktplatte 44 gebogen werden und auf diese Weise über das Leitungsbündel eines Stromzuführkabels 55 mit einer entsprechenden Anzahl von den Abfühlkontakten zugeordneten elektrischen Abfühl- oder Steuerschaltkrciscn einen geschlossenen Stromkreis bilden. Wenn der AbfUhlkopf in die Betriebsstellung gesenkt wird, berühren die Begrenzungsstiftc SP die Oberfläche des Werkstückes auf der Grundplatte und liefern so ein entsprechendes Bezugsmaß zum Abfühlen der Plättchen durch die Abfühlstifte 7. Bei Berührung eines Plättchens mit einem Abfühlstift wird dieser in das

Gehäuse 24 weit genug hineingedrückt, um den Druck auf die Kontaktenden der Leiterzüge 41 so weit zu vermindern, daß diese durch ihre eigene Federkraft zurückspringen können und den elektrischen Kontakt mit dem elektrischen Abfühl- und Steuerschaltkreis unterbrechen. Wenn sich kein Plättchen auf der Grundplatte S befindet, wie es z. B. an der Stelle 51 in Fig.6 der Fall ist, wird der Abfühlstift 7 nicht in das Gehäuse 24 hineingedrückt und die elektrische Verbindung zum Abfühl- und Steuerschaltkreis wird über eine der Zuleitungen 41 aufrechterhalten.

Die Herstellung einer Abfühlkontaktplatte, wie sie hier verwendet wird, aus mehreren gedruckten Schaltplatten erfolgt durch die Verwendung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung geätzter gedruckter Schaltungen auf einem isolierenden Trägermaterial, das ursprünglich auf beiden Seiten einen leitenden Überzug trug. Wie in F i g. 8 dargestellt ist, besteht eine kupferüberzogene Platte 52 aus einer Schicht Isoliermaterial 53, die zwischen zwei Schichten 54 und 55 eines leitenden Metalls gelegt ist. Die Platte 52 wird auf die erforderliche Größe geschnitten und die Oberflächen durch herkömmliche Techniken entsprechend gereinigt, um die leitenden Schichten zur Aufbringung einer Photolackschicht vorzubereiten. Die beiden freiliegenden Oberflächen der leitenden Schichten 54 und 55 werden dann durch herkömmliche Photogravierung mit einem Photolackmaterial überzogen und durch geeignete Maskierung so belichtet, daß man das gewünschte Leitungsmuster im Photolacküberzug jeder Oberfläche der Schichtplatte 52 erhält. In einem besonderen Ausführungsbeispiel wurde das Photolackmaterial auf der leitenden Schicht in einem Muster belichtet, das mehrere Leiter 41Λ zusammen mit mehreren Justierlöchern 47A enthält, wie es in F i g. 9 gezeigt ist. Zur Verdeutlichung der Darstellung der beiden mit einem Photolack bedeckten Oberflächen der leitenden Schichten 54 und 55 ist die Schichtplatte 52 in den F i g. 9 zweimal gedreht dargestellt.

Der Photolacküberzug auf der leitenden Schicht 55 wird wiederum durch eine Maske belichtet, die mehrere öffnungen 43/4, 60 und 61 in Verbindung mit mehreren Justierbohrungen 48Λ festgelegt. Jede der öffnungen 43/4, 60 und 61 kommt gegenüber entsprechenden öffnungen in den Kontaktenden der Zuführungsleitungen 4M zu liegen.

Die im belichteten Photolack auf der Schichtplatte gebildeten latenten Bilder werden auf herkömmliche Weise entwickelt und bilden danach einen Schutzüberzug auf den belichteten Flächen der leitenden Schichten 54 und 55 an den Stellen, an welchen die leitenden Schichten auf der Isolierschicht 53 erhalten bleiben sollen. Dies ist in F i g. 9B dargestellt. Die Schichtplatte wird dann in eine geeignete Ätzlösung getaucht, bis die leitende Schicht im gesamten, nicht geschützten Bereich vollkommen weggeätzt ist und das isolierende Grundmaterial 53 freilegt. Bei Bedarf kann der Photolack durch herkömmliche Techniken so entfernt werden, wie es Fig.9B zeigt. Besonders vorteilhaft wird ein chemisch beständiger Überzug 65, wie z. B. Polyvinylchlorid und dergleichen über das aus der leitenden Schicht 54 entwickelten Leitungsmuster gezogen, um auf diese Weise auch einen Schutzüberzug über die freigelegte Isolierschichtfläche zu erhalten, während die freiliegende leitende Schicht 55 nicht überzogen wird, um die durch die öffnungen 43ß, 60S und 61B ausgesparten Teile der Isolierschichtplatte 53 durch chemische Lösungsmittel angreifen zu können. Die so überzogene Tafel wird dann einem geeigneten Lösungsmittel, wie z. B. Schwefelsäure hinreichend lange ausgesetzt, um die Teile der Schichtplatte 53/4 zu entfernen, die durch die öffnungen 43B, 60ß und 61B zugänglich gemacht sind. Nach erfolgter Freilegung der abgegrenzten Bereiche auf der Schichtplatte 53 wird der chemische Schutzüberzug durch Eintauchen in ein geeignetes Lösungsmittel, wie z. B. Methyl-Äthyl-Keton, und nachfolgende entsprechende Reinigung und Trocknung entfernt.

Nachdem die gewünschten Oberflächenbereiche der Schichtplatte 53 entfernt und die verbleibende Oberflächenbereiche an den richtigen Stellen mit einer Photolackschicht überzogen, belichtet und entwickelt worden sind, um eine Schutzschicht über den Teilen der leitenden Schicht zu erhalten, die beibehalten werden sollen, wenn die Schichtplatte einem für das leitende Material geeignete Ätzmittel ausgesetzt wird, können z. B. beide Oberflächen der Schichtplatte mit einem Photolack überzogen und dann belichtet und entwickelt werden, um auf diese Weise einen Schutzüberzug auf dem Leitungsmuster 41B zu erhalten, das auf der leit'enden Schicht 54 entwickelt wurde, und einen Schutzüberzug nur an den Kontaktenden der Zuleitungen 41B zu erhalten, die auf der Rückseite der Schichtplatte, nämlich auf der leitenden Schicht 55, belichtet wurden, so daß auf diese Weise der Rest der leitenden Schicht 55 ungeschützt bleibt, damit er von der Schichtplatte 53 entfernt werden kann.

Anschließend wird der das gewünschte Leitungsmuster 41B umgebende Rahmen in geeigneter Weise entfernt, wie dies Fig.9 zeigt, um das gewünschte Muster der gedruckten Schaltung 40 zu erzeugen, wie es nach der obigen Beschreibung für die erfindungsgemäß

-to verwendete Abfühlkontaktplatte erforderlich ist.

In der aus mehreren Schichten zusammengesetzten Abfühlkontaktplatte bestimmt die Dicke der isolierenden Trägerplatte den Grad der Durchbiegung der Kontaktenden der Leitungszüge 41, wenn das Kopfteil 32 unter dem Druck der Spiralenfeder 34 herabgedrückt wird. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Trägerplatte ungefähr 0,075 mm dick und mit einem Leitungsmuster von ungefähr derselben Dicke überzogen, während die auf der ganzen Oberfläche mit einer Leitungsschicht überzogenen Kontaktplatte 44 ungefähr eine Dicke von 0,15 mm hat. Natürlich können je nach den Erfordernissen des Einsatzes der beschriebenen Abfühlkontakteinheit die Abmessungen der Kontaktelemente in gewünschter Weise abgeändert werden.

F i g. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der in der erfindungsgemäßen Abfühleinrichtung verwendeten Abfühlkontaktplatte, in welchem die einzelnen Kontakteinheiten derart hergestellt sind, daß sie jeweils ein Muster von aufgelegten Leitungszügen auf der Unter- und Oberseite der isolierenden Trägerplatte 72 bilden und daß auf die Unterseite dieser Platte 72 eine leitende Kontaktplatte 71 aufgelegt ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Abfühleinrichtung zum Überprüfen der Bestükkung von Bauelementträgern mit elektrische Bauelemente bzw. elektrische Schaltungen enthaltenden Halbleiterplättchen, deren Lage und Anzahl auf den Trägern festgelegt ist, welche Abfühleinrichtung einen zum Prüfobjekt senkrecht beweglichen Abfühlkopf aufweist, innerhalb dessen jedem der abzufohlenden Halbleiterplättchen über der jeweiligen Abfühlstelle eine Abfühleinheit aus einem federnden Pol eines Abfühlkontaktelementes, dessen fester Gegenpol mit den übrigen festen Gegenpolen leitend verbunden ist, und einem senkrecht zum Bauelementträger axial beweglichen Abiühlstift zugeordnet ist, der mit seinem der Abfühlspitze entgegengesetzten Ende an einem Kopfteil, das unter dem Einfluß einer äußeren Federkraft den anliegenden federnden AbfühlkontaktpoJ gegen das Abfühlkopfgehäuse bzw. den zugehörigen Gegenpol vorspannt, starr gehaltert ist und sich in dieser Lage in der ausgefahrenen Stellung befindet, in der seine Abfühlspitze in einem definierten Distanzbereich zwischen den Oberflächenniveaus des Bauelementes und dessen Träger zu liegen kommt und der beim Aufsetzen auf das abzufühlende Bauelement den federnden Pol des Abfühlkontaktelementes aus der einen, unter dem äußeren Federdruck eingenommenen, z. B. geschlossenen, Kontaktlage gegen den äußeren Federdruck in die entsprechend andere, z. B. offene Kontaktlage umstellt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abfühlkontaktplatte (40) vorgesehen ist, welche aus drei aufeinanderliegender! Schichten (44,42,41), nämlich einer gemeinsamen Kontaktschicht (44), einer isolierenden mittleren Schicht (42) und einer aus gedruckten Leitungszügen (41) bestehenden Schicht aufgebaut ist, daß die festen Pole der Abfühlkontaktelemente samt Zuleitungen von der gemeinsamer. Kontaktschicht der Abfühlkontaktplatte (40) gebildet werden, daß die federnden Pole der Abfühlkontaktelemente samt Zuleitungen durch die gedruckten Leitungszüge (41) gebildet werden und daß die isolierende, mittlere Schicht (42) Ausschnitte (43) solcher Größe und Form aufweist, daß durch sie hindurch die federnden Pole der Abfühlkontaktelemente mit der gemeinsamen Kontaktschicht (44) in Kontakt gebracht und von ihr abgehoben werden können.

2. Abfühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfühlkopf (24) in einer Klemme (25) gehaltert und mit einer Stange (6P^ starr verbunden ist, die gegen das Gehäuse der Abfühleinrichtung durch eine Feder (,14P) vorgespannt, über einen Hebelarm (\5P) eines nockenbetriebenen Hebelgestänges vertikal, axial bewegbar gelagert ist.

3. Abfühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktenden der federnden Pole verbreitert sind und an der einen Abfühlposition genau entsprechenden Stelle je eine zentrale Bohrung besitzen, durch die hindurch der zugehörige Abfühlstift gleitet und mit dem ihm zugeordneten Kopfteil (32) verbunden ist

4. Abfühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschicht (44) auf einer Trägerplatte (31) des Abfühlkopfgehäuses plan aufliegt und daß in ihr und in der Trägerplatte

entsprechend der geometrischen Lage der Abfühlstellen Durchgangsbohrungen (45) vorgesehen sind, in denen die Abfühlstifte (7) gleiten.

5. Abfühleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Führungsbohrungen (37), der Trägerplatte (31) verstellbare Justierstifte (5P) eingebettet sind, die den Distanzbereich definieren, in dem die Spitzen der ausgefahrenen Abfühlstifte zu liegen kommen.

6. Abfühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckten Leitungszüge (41) der Abfühlkontaktplatte aus federndem Beryllium-Kupfer-Legierungsmaterial bestehen.

7. Abfühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende, mittlere Schicht der Abfühlkontaktplatte aus einem Polyäthylen-Terephtalat-Polymer besteht.