DE19615674A1

DE19615674A1 - Meßvorrichtung für integrierte Schaltkreise

Info

Publication number: DE19615674A1
Application number: DE19615674A
Authority: DE
Inventors: Harro Moewes
Original assignee: MCI Computer GmbH
Current assignee: MCI Computer GmbH
Priority date: 1996-04-19
Filing date: 1996-04-19
Publication date: 1997-10-23
Also published as: US6204675B1; TW355747B; WO1997040393A1; EP0894271A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung für integrierte Schaltkreise und insbesondere eine Meßvorrichtung mit einem oder mehreren Prüfköpfen, in die die zu vermessenden Halbleiter-Module oder ICs führen, so daß die Prüfköpfe dabei möglichst geringem Verschleiß ausgesetzt sind. Zum Beför dern der Halbleiter-Module oder ICs in die Prüfköpfe dienen stempelartige Vorrichtungen, die wenigstens einen Luftzu fuhrkanal aufweisen, mit dem Luft in Richtung auf Halbleiter-Modul oder IC bzw. den Prüfkopf geleitet werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform dient die zugeführte Luft gleichzeitig zum Kühlen oder Beheizen der Meßvorricht ung und der Halbleiter-Module oder ICs.

Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung dient zum Vermessen in tegrierter elektrischer Schaltkreise - Halbleitermodule oder ICs - beispielsweise zu deren Endkontrolle und Klassi fizierung nach bestimmten Qualitäts- oder Spezifikations kriterien. Die hierzu verwendeten Meßvorrichtungen umfassen in der Regel eine Vielzahl von Prüfköpfen, die auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind. Die einzelnen Prüf köpfe besitzen im allgemeinen einen U-förmigen Querschnitt und weisen in ihren Aussparungen eine Vielzahl von Kontakt stellen auf, deren Lage und Anzahl Zahl und Lage der Kon taktstellen der zu vermessenden Halbleiter-Module oder ICs entspricht.

Zur Rationalisierung des Meßvorganges werden üblicherweise mehrere Halbleiter-Module oder ICs gemeinsam vermessen. Hierfür werden beispielsweise mehrere Halbleiter-Module oder ICs in gleichartiger Ausrichtung auf einen Träger - das sogenannte Testboard - gesetzt. Im allgemeinen ist das Testboard eine Kunststoffplatte mit einer Vielzahl von Ver tiefungen zur Aufnahme der Halbleiter-Module oder ICs. Die Vertiefungen sind durchbrochen, so daß die Halbleiter-Module oder ICs auf dem Testboard nur im Bereich ihrer Ränder auf Stegen oder umlaufenden Kanten aufliegen. Ein solches Testboard kann beispielsweise 2×8 oder mehr Vertiefungen für Halbleiter-Module oder ICs aufweisen.

Zur Messung wird das mit Halbleitermodulen oder ICs bela dene Testboard unter die Meßvorrichtung befördert, so daß die Halbleiter-Module oder ICs unter einem jeweils zuge hörigen Prüfkopf zu liegen kommen. Nun werden die Halbleiter-Module oder ICs mit Hilfe entsprechend ausgebildeter Stempelvorrichtungen, die durch die Durchbrüche im Test board hindurchgreifen, in die Aussparungen der Prüfköpfe ge drückt. Dabei kommen die Kontaktstellen der Halbleiter-Module oder ICs auf den entsprechenden Kontaktstellen des zu gehörigen Prüfkopfs zu liegen. Nach Beendigung des Meßvor gangs werden die Halbleiter-Module oder ICs aus den Prüf köpfen in das Testboard zurückbefördert.

Beim Herausheben der Halbleiter-Module oder ICs aus dem Testboard und dem Hineindrücken in die Aussparungen im Prüfkopf kommt es immer wieder zu Beschädigungen der Halbleiter-Module oder ICs oder der Prüfköpfe. Häufig sind die Halbleiter-Module oder ICs in den Testboards nicht so un ter den Prüfköpfen ausgerichtet, daß sie durch Aufwärtsbe wegung der Stempelvorrichtung exakt in die Aussparungen der Prüfköpfe eingepaßt werden. Vielmehr schieben sich die Halbleiter-Module oder ICs erst durch die Krafteinwirkung der Stempelvorrichtung in die gewünschte Lage, in der sie in die Aussparungen der Prüfköpfe hineingedrückt werden können. Dabei können sich beispielsweise die Anschlußfinger der Halbleiter-Module oder ICs verbiegen. Außerdem ver schleißen die Prüfköpfe durch die starke Reibung der Halbleiter-Module oder ICs schnell und müssen häufig ausge tauscht werden.

Aufgabe der Erfindung war es, eine Meßvorrich tung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, in der die zu vermessenden Halbleiter-Module oder ICs so in die Aus sparungen der Prüfköpfe eingebracht werden können, daß so wohl Halbleiter-Modul oder IC als auch Prüfkopf möglichst geringem Verschleiß und Beschädigungen ausgesetzt sind. Die Vorrichtung sollte sich außerdem für Messungen bei ver schiedenen Temperaturen eignen.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine besondere Stempelvorrichtung aus, mit der ein Halbleiter-Modul oder IC mit geringem Kraftaufwand und unter Erzeu gung geringer Reibung in die Aussparung eines Prüfkopfes eingeführt werden kann. Die Stempelvorrichtung weist wenig stens einen Luftzufuhrkanal auf, mit dem Luft in Richtung auf den Halbleiter-Modul oder IC geblasen werden kann.

Wird der Halbleiter-Modul oder IC mit Hilfe der erfindungs gemäßen Stempelvorrichtung in Richtung auf den Prüfkopf an gehoben, schwebt er praktisch auf einem Luftpolster. Auf diesem Luftpolster kann sich der Halbleiter-Modul oder IC, wenn er mit dem Prüfkopf in Berührung kommt, zunächst aus richten, bevor der Stempel ihn in die Aussparung des Prüf kopfes drückt.

Durch das Ausrichten des Halbleiter-Moduls oder ICs vor dem Hineindrücken in den Prüfkopf ist ein geringerer Kraftauf wand notwendig, um den Halbleiter-Modul oder IC in den Prüfkopf einzupassen. So wird eine Beschädigung des Halbleiter-Moduls oder ICs weitgehend vermieden, und der Ver schleiß des Prüfkopfes wird verringert. Zudem kann durch die Luftzufuhrkanäle zugeleitete Luft temperiert werden, wodurch sich eine sehr einfache Möglichkeit ergibt, Messun gen bei verschiedenen Temperaturen durchzuführen.

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnungen näher erläu tert werden. Dabei zeigen

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Querschnitt;

Fig. 2 schematisch die Draufsicht auf einen Kopf ei ner erfindungsgemäßen Stempelvorrichtung, und

Fig. 3 schematisch die Draufsicht auf eine bevorzug te Ausführungsform eines Kopfes einer erfin dungsgemäßen Stempelvorrichtung.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 der eingangs beschriebenen Art mit einem Prüfkopf 3, welcher einen im wesentlichen U-förmigen Quer schnitt aufweist. Dem Prüfkopf wird ein Halbleiter-Modul oder IC 2 auf einem Testboard 6 zugeführt. Zum Vermessen wird der Halbleiter-Modul oder IC mit einer stempelartigen Vorrichtung 4 in die Aussparung des Prüfkopfes 3 eingescho ben, so daß die Kontaktstellen des Halbleiter-Moduls oder ICs auf den Kontaktstellen in der Aussparung des Prüfkopfes zu liegen kommen. Üblicherweise werden mehrere Halbleiter-Module oder ICs gleichzeitig vermessen. Die entsprechende Meßvorrichtung besitzt dann mehrere Prüfköpfe 3, die bei spielsweise in mehreren Reihen angeordnet sind. Üblich sind Vorrichtungen mit zwei Reihen zu je acht Prüfköpfen. Eine derartige Vorrichtung weist eine Stempelvorrichtung 4 pro Prüfkopf 3 auf. Die Stempelvorrichtungen können miteinander verbunden sein.

Die erfindungsgemäße Stempelvorrichtung 4 zeichnet sich da durch aus, daß sie mit wenigstens einem Luftzufuhrkanal 5 versehen ist. Des einfachen Aufbaus wegen sind Stempelvor richtungen mit nur einem Luftzufuhrkanal bevorzugt. Es sind jedoch auch Stempelvorrichtungen mit mehreren Luftzufuhrka nälen möglich.

Durch den Luftzufuhrkanal wird Luft von der Stempelvorrich tung in Richtung des Halbleiter-Moduls oder ICs bzw. des Prüfkopfes 3 geblasen. Wird die erfindungsgemäße Stempel vorrichtung in Richtung auf den Prüfkopf nach oben bewegt, kommt der Halbleiter-Modul oder IC 2 auf einem Luftkissen zu liegen. Dieses Luftkissen ermöglicht es, daß sich der Halbleiter-Modul oder IC 2, wenn er den Prüfkopf 3 er reicht, zunächst ausrichten kann, bevor er in die Ausspa rung des Prüfkopfes gedrückt wird. Nachdem der Halbleiter-Modul oder IC sich zuerst ausgerichtet hat, kann er mit sehr geringem Kraftaufwand in den Prüfkopf gedrückt werden. Die Gefahr von Beschädigungen des Halbleiter-Moduls oder ICs und der Verschleiß des Prüfkopfes werden so reduziert.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kopf der Stem pelvorrichtung, d. h. der Halbleiter-Modul oder IC bzw. Prüfkopf zugewandte Bereich der Stempelvorrichtung, hohlzy linderförmig ausgebildet, wie dies in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf den Kopf der Stempel vorrichtung gemäß Fig. 1. Die Stempelvorrichtung kann bei spielsweise aus Metall oder Kunststoff bestehen.

Ein besonders gleichmäßiges und stabiles Luftkissen kann erzeugt werden, wenn im Bereich des Kopfes der Stempel vorrichtung 4 ein Diffusor angeordnet ist. Als Diffusor eignet sich beispielsweise eine im Bereich der Austritts öffnung des Luftzufuhrkanals eingebrachte Spirale 7. Die Spirale kann beispielsweise aus Metall oder Kunststoff be stehen. Eine derartige Ausgestaltung ist in Fig. 3 schema tisch dargestellt.

Weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere Prüfköpfe 3 und mehrere Stempelvorrichtungen 4 auf, sind die Luftzu fuhrkanäle 5 vorzugsweise miteinander verbunden und werden zweckmäßig von einem gemeinsamen Gebläse mit Druckluft ver sorgt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die den Luftzufuhrkanälen zugeführte Luft geheizt oder gekühlt wer den, indem im Luftweg wenigstens eine Heiz- und/oder Kühl vorrichtung vorgesehen ist. Dadurch ist es beispielsweise möglich, mit ein und derselben Vorrichtung Messungen bei unterschiedlichen Temperaturen durchzuführen. Die Vorrich tung eignet sich damit sowohl für Niedertemperaturmessun gen (z. B. bei etwa -50°C), Messungen bei Raumtempera tur und Hochtemperaturmessungen (z. B. bei ca. 85°C).

Um die Energieverluste insbesondere im Falle von Hoch- und Niedertemperaturmessungen gering zu halten, ist es zweck mäßig, die Vorrichtung mit einem geschlossenen Luftkreis lauf zu betreiben und so ein Austreten gekühlter oder er wärmter Luft aus der Vorrichtung in die Umgebung und ein Eindringen von Umgebungsluft in die Vorrichtung zu verhin dern. Zum Ableiten von Überdruckspitzen kann im Kreislauf wenigstens ein Überdruckventil vorgesehen sein.

Beispielsweise kann die ganze Vorrichtung (Prüfköpfe und Stempelvorrichtungen) in ein gegenüber der Umgebung abge schlossenes Gehäuse integriert werden. Gebläse und Heiz und/oder Kühlvorrichtungen für den Luftweg können außer halb des Gehäuses angeordnet sein.

Für eine besonders gleichmäßige Temperierung kann das Ge häuse zusätzlich mit wenigstens einer Heiz- und/oder Kühl vorrichtung ausgestattet sein. Beispielsweise kann das Ge häuse als kühl- und/oder heizbares Blockgehäuse ausgebil det sein.

Zudem kann das Gehäuse gegenüber der Umgebung thermisch isoliert werden. Soweit Gebläse, Heiz- und/oder Kühlvor richtungen und Zuleitungen usw. außerhalb des Gehäuses angeordnet sind, können diese gegebenenfalls ebenfalls mit einer thermischen Isolierung versehen sein.

Temperaturmessung und -steuerung und Regelung des Luft drucks im Luftzufuhrsystem erfolgen auf an sich übliche und dem Fachmann bekannte Weise und müssen daher hier nicht näher erläutert werden.

Die erfindungungsgemäße Vorrichtung verhindert durch die spezielle Ausgestaltung der Stempelvorrichtung Beschädi gungen der Halbleiter-Module oder ICs und einen vorzeiti gen Verschleiß der Prüfköpfe. Zudem ermöglicht sie auf be sonders einfache Weise Messungen bei verschiedenen Tempe raturen.

Claims

1. Vorrichtung (1) zum Vermessen von integrierten elek trischen Schaltkreisen (2), welche wenigstens einen Prüfkopf (3) zur Aufnahme des zu vermessenden Schalt kreises und wenigstens eine stempelartige Vorrichtung (4) zum Befördern des integrierten Schaltkreises in den Prüfkopf umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stempelvorrichtung (4) wenigstens ein Luftzufuhrkanal (5) integriert ist, mit dem Luft in Richtung auf den integrierten Schaltkreis bzw. den Prüfkopf zuführbar ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempelvorrichtung (4) einen hohlzylinder förmigen Kopf aufweist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Kopfes der Stempelvorrichtung (4) im Luftzufuhrkanal (5) ein Diffusor angeordnet ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,, daß der Diffusor eine Spirale (7) ist, die im Bereich der Austrittsöffnung des Lufzufuhrkanals (5) zu Halb leiter-Modul oder IC (2) bzw. Prüfkopf (3) angeordnet ist.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Vielzahl von Prüfköpfen (3) und Stempelvorrichtungen (4) aufweist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhrkanäle (5) der Stempelvorrichtungen (4) untereinander verbunden sind.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhrkanäle (5) an ein gemeinsames Ge bläse angeschlossen sind.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Vorrichtung ein geschlossener Luft kreislauf besteht.

9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ein gegenüber der Umgebung abgeschlossenes Gehäuse integriert ist.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftweg wenigstens eine Heiz- und/oder Kühl vorrichtung vorgesehen ist.

11. Vorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit wenigstens einer Heiz- und/oder Kühlvorrichtung versehen ist.

12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse thermisch isoliert ist.