DE19638402C2 - Prüfvorrichtung für einen Mehrkontakt-Chip - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung für einen Mehrkontakt-Chip mit integrierter Schaltung.

Diese Prüfvorrichtung wird zur Durchführung von Prüfverfahren, die im engli­ schen Sprachgebrauch als "burn-in test" (Einbrenntest) oder "handler test" (Handhabungstest) bezeichnet werden, verwendet. Die Vorrichtung umfaßt einen Sockel, auf dem der Mehrkontakt-Chip (im folgenden "IC" genannt) in Flach-Packungsform oder Doppeleingangs-Packungsform anzubringen ist.

Es ist bekannt, daß ein derartiger IC-Chip Störungen in dem Schaltkreis im ersten oder letzten Teil der durchschnittlichen Lebensdauer des Chip unter­ liegen kann, während derartige Störungen selten im Mittelbereich zwischen dem Anfangs- und Endbereich der durchschnittlichen Lebensdauer auftreten. Die Häufigkeit derartiger Störungen ändert sich mit der Zeit in einer bade­ wannenförmigen Kurve, bezogen auf die Zeit, zu der der Chip in Gebrauch ge­ nommen wurde. Daraus folgt, daß das Auftreten von Schaltungsstörungen durch eine sogenannte "Badewannenkurve" wiedergegeben werden kann, die für viele IC-Chip-Tests, wie etwa den Einbrenntest oder andere Transport­ tests für ICs verwendet wird.

Der Einbrenntest wird durchgeführt mit Hilfe einer exklusive Testschaltung, bezeichnet als "Einbrennplatte". Dabei werden Dutzende von Prüfsockeln auf der Einbrennplatte montiert. Einer der typischen herkömmlichen Prüfsockel ist in Fig. 3 gezeigt, auf die bereits hier Bezug genommen werden soll. Der dort dargestellte, herkömmliche Prüfsockel 2 umfaßt einen Sockelboden 2a, eine quadratische zentrale Ausnehmung 3 und vier Kontaktreihen 4 jeweils mit einer Anzahl von Sockel-Kontaktgliedern 5. Fig. 3 zeigt weiterhin einen IC-Chip 1 in viereckiger, flachgepackter Form mit einer Anzahl von Leitungs­ bereichen 1a. Der IC-Chip 1 wird in die zentrale Ausnehmung 3 des Prüf­ sockels 2 eingefügt und in eine geeignete Position gesetzt, in der die Lei­ tungsbereiche 1a des IC-Chip 1 elektrisch über die Sockel-Kontaktglieder 5 mit der Einbrennplatte verbunden sind. Der IC-Chip 1 in der zentralen Aus­ nehmung 3 wird durch eine geeignete, nicht gezeigte Einrichtung mit einem angemessenen Druck niedergedrückt und getestet in einem Aussiebungsvor­ gang bei einer Umgebungstemperatur von mehr als 100°C, so daß in kurzer Zeit alle IC-Chips herausgesucht sind, die möglicherweise Probleme bereiten oder zusammenbrechen könnten. Die Leitungsbereiche 1a des IC-Chip 1 sind an vier Seiten angeordnet, während die Kontaktglieder 5 des Prüfsockels 2 ebenfalls an vier Seiten angebracht sind und vier Kontaktreihen bilden. In der Zeichnung sind zwei Kontaktreihen nicht erkennbar.

Gemäß Fig. 4 sind die Sockel-Kontaktglieder 5 in einer Reihe in konstantem Abstand zur Bildung einer der Kontaktreihen 4 angeordnet. Jedes der Sockel-Kontaktglieder 5 besteht aus einem Endbereich 5a, einem elastischen Arm 5b, einem Basisbereich 5c und einem Stiftbereich 5d. Die Endbereiche 5a der Kontaktglieder 5 werden abgestützt durch die Basisbereiche 5c über die elastischen Armbereiche 5b und werden verschoben durch die Druck­ kraft der Leitungsbereiche 1a des IC-Chip 1, während die Stiftbereiche 5d der Kontaktglieder 5 in eine Anzahl von durchgehenden Bohrungen 3a in dem Prüfsockel 2 eingesteckt werden, so daß die Kontaktglieder 5 auf der Sockelbasis 2a des Prüfsockels 2 montiert sind. Die Stiftbereiche 5d der Kon­ taktglieder 5, die von der Bodenfläche des Prüfsockels 2 ausgehen, sind un­ trennbar mit der Einbrennplatte verlötet. Das bedeutet, daß der Prüfsockel 2 untrennbar auf der Einbrennplatte über die verlöteten Stiftbereiche 5d der Kontaktglieder 5 befestigt ist.

Diese bekannte Prüfvorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die elastischen Armbereiche 5b der Sockel-Kontaktglieder 5 ermüden und beschädigt wer­ den können. Die beschädigten Prüfsockel 2 müssen durch neue Prüfsockel ersetzt werden, obgleich es nicht einfach ist, Dutzende von Prüfsockeln 2 von der Einbrennplatte zu entfernen. Die Einbrennplatte mit Dutzenden von Prüf­ sockeln muß daher durch eine neue Einbrennplatte zu einem frühen Zeit­ punkt ersetzt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Prüfvorrichtung zu schaffen, die nur einen teilweisen Austausch erfordert und insgesamt eine lange Lebensdauer aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung die Merkmale des Anspruchs 1 auf.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Prüf­ vorrichtung;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilschnittdarstellung und zeigt eine Kon­ takteinheit als Teil der Prüfvorrichtung;

Fig. 3 ist eine Explosionsdarstellung einer herkömmlichen Prüfvor­ richtung für einen integrierten Mehrkontakt-Chip; und

Fig. 4 ist eine vergrößerte perspektivische Teildarstellung einer An­ zahl von Sockelkontaktgliedern als Teil der herkömmlichen Prüfvorrichtung gemäß Fig. 3.

Fig. 1 und 2 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer Prüfvorrichtung für einen Chip mit integriertem Mehrkontakt-Schaltkreis (IC). Der IC umfaßt eine Sockelbasis 21 mit einer zentralen Ausnehmung 22, eine Anzahl von Kontakteinheiten 23, 24, 25 und 26, die jeweils herausnehmbar auf der Sockelbasis 21 montiert sind, eine Halteeinrichtung 27 mit einem insgesamt rechteckigen Kontakthalter 28 und vier nicht gezeigten Halteschrauben zum Befestigen der Kontakteinheiten 23 bis 26. Die Sockelbasis 21 weist vier durchgehende Bohrungen 21a, 21b, 21c, 21d auf, in die nicht gezeigte Befesti­ gungsschrauben zur lösbaren Befestigung der Sockelbasis 21 auf einer Platte einer gedruckten Schaltung 40 gemäß Fig. 2 eingefügt werden können. Die Platte 40 ist eine Prüfschaltung, beispielsweise eine Einbrennplatte, die betä­ tigt werden kann für Testvorgänge mit Mehrkontakt-IC-Chips. Jede der Befe­ stigungsschrauben kann durch eine andere Einrichtung zum Niederdrücken und Befestigen der Sockelbasis 21 auf der Einbrennplatte 40 ersetzt werden. Die anderen Halteschrauben können ebenfalls durch geeignete andere Ein­ richtungen zum getrennten Festklemmen des Kontakthalters 28 auf der Sockelbasis 21 ersetzt werden.

Der IC-Chip gemäß Fig. 2 ist ein viereckiger, flach gepackter IC-Chip 10 mit und Befestigen der Sockelbasis 21 auf der Einbrennplatte 40 ersetzt werden. Die anderen Halteschrauben können ebenfalls durch geeignete andere Ein­ richtungen zum getrennten Festklemmen des Kontakthalters 28 auf der Sockelbasis 21 ersetzt werden.

Der IC-Chip gemäß Fig. 2 ist ein viereckiger, flach gepackter IC-Chip 10 mit vier seitlichen Randbereichen 10a, die jeweils mit einer Anzahl von Kontakt­ gliedern, beispielsweise einem Satz von leitenden Stiften 11 versehen sind. Der IC-Chip 10 kann jedoch eine andere Art von Kontaktgliedern, beispiels­ weise Kontaktkissen aufweisen. Jeder der leitenden Stifte 11 ist abgekröpft und besitzt einen oberen Bereich 11a, einen unteren Kontaktbereich 11b, der sich parallel zu dem oberen Bereich 11a bzw. der Ebene des IC-Chip er­ streckt, und einen senkrecht zu beiden Bereichen verlaufenden, aufwärts ge­ richteten Bereich 11c, der an einem Ende mit dem oberen Bereich 11a und am anderen Ende mit dem unteren Bereich 11b verbunden ist.

Mit 50 ist eine Druckeinrichtung bezeichnet, die die IC-Chips niederdrückt. Die Druckkraft wird so eingestellt, daß die leitenden Stifte 11 des IC-Chips 10, die in Berührung mit den Kontaktgliedern 32 der Kontakteinheiten 23 bis 26 gebracht werden, eine elektrische Verbindung zwischen den Stiften 11 des Chips 10 und den Kontaktgliedern 32 der Kontakteinheiten 23 bis 26 herstellen.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, sind die Kontakteinheiten 23 bis 26 unterein­ ander in der Form gleich, und zwei der Kontakteinheiten 23 und 25 weisen zwei Stützglieder 31 auf, die parallel zueinander verlaufen und sich in eine erste Richtung erstrecken, während die beiden anderen Kontakteinheiten 24 und 26 zwei Stützglieder 31 aufweisen, die parallel zueinander verlaufen und sich in eine zweite Richtung erstrecken, die senkrecht zur ersten Richtung verläuft. Jede der Kontakteinheiten 23 bis 26 umfaßt weiterhin einen Satz der Kontaktglieder 32, die jeweils aus Metall bestehen und durch die Stütz­ glieder 31 abgestützt und getragen werden. Die Kontakteinheiten 23 bis 26 sind daher in vierfacher Ausführung vorhanden, können jedoch auch zweifach vorhanden sein, sofern sie für IC-Chips mit zwei seitlichen Randbereichen verwendet werden, wie beispielsweise IC-Chips mit Doppeleingangs-Anord­ nung. In diesem Fall kann die zentrale Ausnehmung 22 der Sockelbasis 21 ebenso wie der Kontakthalter 28 rechteckig sein.

Jedes der Stützglieder 31 weist eine rechteckige, flache Oberfläche 31a mit einer Länge L1 und einer Breite W1 auf. Die Kontaktglieder 32 sind in einer Reihe in vorgegebenen Abständen angeordnet und bilden einen Kontaktbe­ reich mit einer Länge L2 sowie einer Breite W2. Die Stützglieder 31 sind aus dielektrischem oder isolierendem Material gespritzt und nehmen die Kon­ taktglieder 32 teilweise auf. Die Stützglieder der Kontakteinheiten 23 bis 26 sind langgestreckt in der Reihe der aufgenommenen Kontaktglieder 32.

Die Kontaktglieder 32 der Stützeinheiten 23 bis 26 weisen innere, vorsprin­ gende Bereiche 32a und äußere Bereiche 32b auf. Die nach innen vorsprin­ genden Bereiche 32a der Kontaktglieder 32 sind abgebogen und besitzen je­ weils einen Biegearmbereich 32c, der nach innen gerichtet ist und es gestat­ tet, mit den flachen Kontaktbereichen 11b des IC-Chip in Berührung zu tre­ ten. Die äußeren Bereiche 32b der Kontaktglieder 32 sind gegeneinander durch die Stützglieder 31 isoliert und am äußeren Ende zu senkrechten Be­ reichen 32d und anschließenden waagerechten Kontaktbereichen 32e zwei­ fach um 90° abgebogen. Die flachen Kontaktbereiche 32e der Kontaktglieder 32 liegen der Einbrenn-Platte 40 gegenüber und werden in Berührung mit vorgegebenen Kontaktbereichen der Platte 40 gehalten. Die Kontaktglieder 32 der Kontakteinheiten 23, 24, 25 oder 26 weisen die gleiche Anzahl "n" auf wie die leitenden Stifte 11 an dem entsprechenden seitlichen Randbereich 10a des IC-Chip 10.

Die nach innen vorspringenden Bereiche 32a der Kontaktglieder 32 gehen nach innen von der inneren Bodenfläche 29a der Sockelbasis 21 aus und sind senkrecht zu dieser nach oben umgebogen, können jedoch auch mit der in­ neren Bodenfläche 29a der Sockelbasis 21 fluchten oder von dieser abgesetzt sein.

Der innere Kontakthalter 28 weist eine quadratische innere Ausnehmung 28a, vier durchgehende Bohrungen 28b und vier ausgesparte Bereiche 28c auf, die in Berührung mit den Stützgliedern 31 der Kontakteinheiten 23 bis 26 gehalten werden. Der Kontakthalter 28 besitzt eine insgesamt quadrati­ sche Kontur, die in der Größe etwa der zentralen Ausnehmung 22 entspricht oder etwas kleiner ist. Die ausgenommenen Bereiche 28c des Kontakthalters 28 werden in Berührung mit den Kontakteinheiten 23 bis 26 gehalten, wäh­ rend der IC-Chip 10 in der zentralen Ausnehmung 22 der Sockelbasis 21 liegt. Die Ecken des Kontakthalters 28 sind abgeschrägt, und die zentrale Ausnehmung 22 ist etwas größer als der Kontakthalter 28, und in den vier Ecken ähnlich wie dieser bei allgemein quadratischem Umriß abgeschrägt. Dies ermöglicht es, daß der Kontakthalter 28 in der zentralen Ausnehmung 22 der Sockelbasis 21 aufgenommen werden kann.

Die Sockelbasis 21, die Kontakteinheiten 23 bis 26 und der Kontakthalter 28 bilden insgesamt einen Prüfsockel 20 mit einem quadratischen Innenraum 20a zum Einfügen eines Chips 10. Die leitenden Stifte 11 des Chip treten in Berührung mit den Kontaktgliedern 32 der Kontakteinheiten 23 bis 26. Die Stifte 11 werden in Berührung mit den Kontaktgliedern 32 der Kontaktein­ heiten 23 bis 26 gehalten, während sich der Chip 10 in dem Prüfsockel 20 befindet.

Andererseits weist die Sockelbasis 21 einen Bodenbereich 29 auf, der mit in­ neren und äußeren Bodenflächen 29a und 29b auf beiden Seiten des Boden­ bereichs 29 ausgestattet ist. Die Sockelbasis 21 besitzt eine Anzahl von durch­ gehenden Öffnungen 22a, 22b, 22c und 22d, die mit der zentralen Ausneh­ mung 22 verbunden sind und die Kontakteinheiten 23 bis 26 aufnehmen. Die Sockel-Kontaktglieder 32 gehen durch die Öffnungen hindurch und berühren Kontaktbereiche der Prüfschaltungs-Platte 40. Jede der durchgehenden Öff­ nungen 22a bis 22d umfaßt einen rechteckigen ersten Bereich und einen zweiten rechteckigen Bereich mit kleinerer Fläche. Der erste Bereich der Öffnungen 22a bis 22d hat eine Länge L1' und eine Breite W1', während der zweite rechteckige Bereiche eine Länge L2' und eine Breite W2' aufweist. Die Längen L1' und L2' und die Breiten W1' und W2' der Öffnungen 22a bis 22d sind gleich oder geringfügig größer als die entsprechenden Maße der Kon­ takteinheiten 23 bis 26. Die Tiefe der Öffnungen 22a bis 22d, das heißt die Höhe von der Bodenfläche 29b der Sockelbasis zur inneren Bodenfläche 28a der Sockelbasis 21, ist im wesentlichen gleich der Höhe der Kontakteinhei­ ten 23 bis 26 bis zur oberen Oberfläche des Biegearms 32c der Kontaktglie­ der 32. Die Tiefe der Öffnungen 22a bis 22d, das heißt die Dicke des Boden­ bereichs 29 der Sockelbasis 21, ist gemäß Fig. 2 gleich der Höhe H1 von der oberen Oberfläche der Prüfschaltungs-Platte 40 zur oberen Oberfläche des Biegearmbereichs 32c der Kontaktglieder 32. Die Dicke des Bodenbereichs 29 ist im wesentlichen gleich der Tiefe des ausgenommen Bereichs 28c des Kontakthalters 28, während die Dicke der Stützglieder 31 der Gesamtdicke des Bodenbereichs 29 und der Tiefe der ausgenommenen Bereiche 28c des Kontakthalters 28 entspricht. Die Länge der konkaven Ausnehmung 28c des Kontakthalters 28 ist exakt gleich der Länge L1' der durchgehenden Öffnun­ gen 22a bis 22d.

Anschließend soll die Arbeitsweise der Prüfvorrichtung beschrieben werden.

Zunächst wird die Sockelbasis 21 auf der Test-Platte 40 mit Hilfe der zuge­ hörigen Schrauben montiert. Die Kontakteinheiten 23 bis 26 werden sodann in die Ausnehmungen 22a bis 22d am Boden der Sockelbasis eingefügt, und der Kontakthalter 28 wird in die zentrale Ausnehmung der Sockelbasis 21 eingepaßt. Weitere Prüfsockel werden ebenso lösbar auf der Platte in entspre­ chender Weise befestigt.

Der IC-Chip 10 wird sodann in die Sockelbasis 21 eingesetzt und niederge­ drückt mit Hilfe der Druckeinrichtung 50, so daß die Stifte 11 des IC-Chip 10 in Kontakt gehalten werden mit den Kontaktgliedern 32 der Kontaktein­ heiten 23 bis 26 des Sockels. Ebenso werden weitere IC-Chips in andere Sockelbasen auf der Platte 40 eingesetzt, und die Chips werden durch andere Druckeinrichtungen mit angemessener Kraft niedergedrückt.

Der IC-Chip 10 und der Prüfsockel 20 werden sodann über die Platte 40 elektrisch angeschlossen und in einem vorgegebenen Prüfprogramm bei Um­ gebungstemperaturen von mehr als 100°C betätigt. Der IC-Chip 10 und die anderen Chips werden geprüft, wenn das Prüfprogramm bei hohen Tempera­ turen abläuft, so daß in kurzer Zeit diejenigen IC-Chips ausgesiebt werden können, die wahrscheinlich Schwierigkeiten bereiten oder ganz versagen.

Wenn der Prüfvorgang durchgeführt ist, wird der IC-Chip 10 von der Druck­ einrichtung 50 freigegeben und durch einen anderen, zu prüfenden Chip er­ setzt, und andere Chips auf der Platte werden ebenfalls ausgewechselt.

Dabei werden die nach innen vorspringenden Bereiche 32a der Kontaktglie­ der 32 von dem Druck der Druckeinrichtung 50 entlastet und erst wieder niedergedrückt, wenn ein neuer IC-Chip in den Prüfsockel 20 eingefügt ist. Dies bedeutet, daß die Kontaktglieder 32 wiederholt niedergedrückt und freigegeben werden und daher der Gefahr der Ermüdung ausgesetzt sind.

Wenn eines der Kontaktglieder 32 des Prüfsockels ermüdet ist und schließ­ lich beschädigt wird, wird der Kontakthalter 28 von der Sockelbasis 21 durch Lösen der entsprechenden Schrauben entfernt. Sodann wird eine der Kontakteinheiten 23 bis 26 einschließlich des beschädigten Kontaktgliedes 32 durch eine neue Kontakteinheit ersetzt. Der Kontakthalter 28 wird wiede­ rum auf der Sockelbasis 21 festgeschraubt.

Daher kann der Prüfsockel 20 repariert werden durch Austauschen nur einer der Kontakteinheiten 23 bis 26, ohne daß die Sockelbasis 21 von der Platte 40 gelöst werden muß. Dies ermöglicht es nicht nur, den Prüfsockel auf der Platte 40 zu belassen, wenn der Sockelkörper mit den Kontaktbereichen der Platte 40 verlötet wird. Vielmehr verringern sich auch die Wartungs- und Er­ haltungskosten der Prüfvorrichtung einschließlich der Prüfsockel und der Platte.

Außerdem kann der Prüfsockel 20 so abgewandelt werden, daß er eine neue Kontakteinheit mit einer Anzahl von Kontaktgliedern aufnimmt, die sich von denjenigen der Kontakteinheiten 23 bis 26 unterscheiden, oder indem die Anzahl der Kontaktglieder 32 und der Abstand zwischen diesen variiert wer­ den. Das führt dazu, daß der Prüfsockel 20 zur Prüfung unterschiedlicher IC- Chips verwendet werden kann, die in bezug auf Größe, Kontaktabstand etc. voneinander abweichen.

Claims (8)

1. Prüfvorrichtung für einen Mehrkontakt-Chip (10) mit integrierter Schal­ tung mit einer Anzahl von seitlichen Randbereichen (10a), die jeweils mit ei­ nem Satz Kontaktglieder (11) versehen sind, mit

• 1. einer Sockelbasis (21), auf die der Chip (10) aufsetzbar ist;
• 2. einer Anzahl von Kontakteinheiten (23, 24, 25, 26) mit Stützgliedern (31), die eine Anzahl von Kontaktgliedern (32) halten; und
• 3. einem Kontakthalter (28), der lösbar auf der Sockelbasis (21) angebracht ist und die Kontakteinheiten (23, 24, 25, 26) festlegt, während die Kon­ taktglieder (32) in Berührung mit den Kontaktgliedern (11) des Chip (10), der sich innerhalb der Sockelbasis (21) befindet, gehalten werden.

2. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sockelbasis (21) eine Anzahl von durchgehenden Öffnungen (22a, 22b, 22c, 22d) aufweist, in denen die Kontakteinheiten (23, 24, 25, 26) aufgenommen werden und durch die die Kontaktglieder (32) des Sockels hindurchgehen.

3. Prüfvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sockel-Kontaktglieder (32) der Kontakteinheiten (23, 24, 25, 26) vorspringen­ de Bereiche (32a) aufweisen, die in der Sockelbasis (21) vorspringen und sich in einer Position erstrecken, in der sie mit den Kontaktgliedern (11) des Chip (10) innerhalb der Sockelbasis (21) in Berührung treten.

4. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sockelbasis (21) eine zentrale Ausnehmung (22) aufweist, die zur Aufnahme eines Chip (10) vorgesehen ist.

5. Prüfvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kon­ takthalter (28) auf der Sockelbasis (21) befestigt ist, wenn der Chip (10) in der zentralen Ausnehmung (22) der Sockelbasis angeordnet ist.

6. Prüfvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zen­ trale Ausnehmung (22) der Sockelbasis (21) einen im wesentlichen quadrati­ schen Umriß aufweist, und daß der Kontakthalter (28) ebenfalls quadratisch ausgebildet ist.

7. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der aus der Sockelbasis (21), den Kontakteinheiten (23, 24, 25, 26) und dem Kontakthalter (28) gebildete Prüfsockel (20) auf ei­ ner Platte (40) mit gedruckter Prüfschaltung befestigbar ist.

8. Prüfvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kon­ takteinheiten (23, 24, 25, 26) derart in den durchgehenden Öffnungen (22a, 22b, 22c, 22d) am Boden der Sockelbasis (21) angeordnet sind, daß die Kon­ taktglieder (32) mit der gedruckten Prüfschaltung der Platte (40) in Kontakt treten.