DE19852442C2 - Vorrichtung zum Testen oberflächenmontierbarer integrierter Schaltungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Testen oberflächenmontierbarer integrier­ ter Schaltungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Testvorrichtung dieser Art ist aus der US 5 594 355 bekannt.

Zum Testen integrierter Schaltungen ist es üblich, spezielle Sockel vorzusehen, die auf Leiter­ platten befestigt sind und in die die integrierte Schaltung für die Durchführung eines Testvor­ gangs gesteckt wird. Über den Sockel werden die Anschlüsse der integrierten Schaltung mit Leiterbahnen verbunden, die sich auf der Leiterplatte befinden und die zu Meßgeräteanschluß­ punkten führen.

Die Verwendung von Leiterplatten mit darauf angebrachten Testsockeln ist bei oberflächenmontierbaren integrierten Schaltungen aber nicht möglich, da diese nicht einfach in einen Sockel gesteckt werden können, um so die elektrische Verbindung zu ihren Anschlüssen herzustellen. Es gibt daher spezielle Testvorrichtungen für solche oberflächenmontierbare integrierte Schaltungen, in denen die zu testende integrierte Schaltung mit ihren Kontaktflächen auf entsprechende Kontaktflächen auf einer Leiterplatte gedrückt werden, wobei dafür gesorgt werden muß, daß die Übergangswiderstände zwischen den Kontaktflächen der integrierten Schaltung und den Kontaktflächen auf der Leiterplatte die durchzuführenden Messungen nicht beeinträchtigen. Die derzeit zu diesem Zweck verwendeten Testvorrichtun­ gen sind hochpräzise Bauteile, die individuell für jeden zu testenden Schaltungstyp hergestellt werden. Wegen der besonderen Anforderungen hinsichtlich Übergangswiderstand und Reproduzierbarkeit der Testbedingungen sind diese Spezialvorrichtungen extrem teuer. Informationen über solche Testsockel können beispielsweise von der Internet-Seite http://www.yamaichi.de/TB/Custom_Made_Sockets/CUS_frame.htm abgerufen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen schaffen, die mit geringem Aufwand für verschiedene Typen integrierter Schaltungen einge­ setzt werden kann und dennoch zuverlässige Testergebnisse liefert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art mit den Merkmalen des kennzeichnender. Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Testvorrichtung eignet sie sich nicht nur für das Testen eines bestimmten Typs einer integrierten Schaltung mit einer bestimmten Anzahl und Anordnung von Kontaktflächen, sondern sie läßt sich einfach und kostengünstig zum Te­ sten unterschiedlicher Schaltungstypen einsetzen. Zusammen mit einer Leiterplatte, auf der die Anordnung der Kontaktflächen für die zu testende integrierte Schaltung vorhanden ist, muß im Befestigungsmodul lediglich der Einsatz ausgetauscht werden, der die integrierte Schaltung beim Testvorgang so festhält, daß die Kontaktflächen der integrierten Schaltung gegen die Kontaktflächen der Leiterplatte gedrückt werden. Der Steg des Einsatzes erzeugt dafür die gewünschte konstante Anpreßkraft. Aufgrund der vom Klammerteil auf den Einsatz ausgeüb­ ten konstanten Kraft lassen sich sehr gut reproduzierbare Testergebnisse erzielen, da die kon­ stante Kraft konstante und niedrige Übergangswiderstände ermöglicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei ihre Einzelteile nach Art einer Explosionsdarstellung gezeigt sind,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Leiterplatte mit aufgesetzter integrierter Schaltung und einem dessen Kontaktflächen gegen die Kontaktflächen auf der Leiterplatte drückenden Einsatz,

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich wie in Fig. 2, wobei jedoch der Einsatz von einem an der Leiterplatte befestigten Basisrahmen umgeben ist, und

Fig. 4 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die einzelnen Teile die bei der Durchführung eines Tests vorliegenden Positionen einnehmen, die Hakenelemente des Klammerteils jedoch in unterschied­ lichen Endpositionen gezeigt sind.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung enthält einen Basisrahmen 10, einen Einsatz 12 und ein Klammerteil 14. Zur Vorrichtung gehört auch eine Leiterplatte 16, auf der Kontaktflächen 18 in einer Anordnung angebracht sind, die der Anordnung der Kontaktflächen einer zu testenden integrierten Schaltung entspricht. Die zu beschreibende Vorrichtung soll zum Testen von ober­ flächenmontierbaren integrierten Schaltungen eingesetzt werden, also von Schaltungen, die nicht in Sockel eingesteckt oder eingelötet werden können, sondern die Kontaktflächen auf­ weisen, die direkt auf entsprechende Kontaktflächen einer Leiterplatte gelötet werden.

In Fig. 2 ist eine integrierte Schaltung 20 zu erkennen, aus deren Randflächen Anschlußleiter 22 ragen, die so nach unten umgebogen sind, daß in einer Ebene liegende Kontaktflächen ent­ stehen, die mit den entsprechenden Kontaktflächen 18 der Leiterplatte 16 in Kontakt gebracht werden können.

Der in Fig. 1 erkennbare Basisrahmen 10 kann mit Hilfe von vier Gewindebolzen 24 an der Leiterplatte 16 festgeschraubt werden. In der Leiterplatte 16 sind zu diesem Zweck vier ent­ sprechende Löcher 26 angebracht. Der Basisrahmen 10 weist außerdem auf seiner von der Leiterplatte 16 abgewandten Fläche zwei Ausrichtstifte 28 auf.

Der in eine Öffnung im Basisrahmen 10 einsetzbare Einsatz ist gemäß Fig. 1 an seiner Unter­ seite mit einem Steg 30 versehen, mit dessen Hilfe die Kontaktflächen der zu testenden inte­ grierten Schaltung 20 gegen die Kontaktflächen 18 auf der Leiterplatte 16 gedrückt werden können. In Fig. 2 ist zu erkennen, wie der Steg 30 diese Funktion ausübt. Fig. 3 zeigt überdies, wie der auf der Leiterplatte 16 befestigte Basisrahmen 10 den Einsatz 12 umgibt, der eine zu testende integrierte Schaltung 20 in der Testposition mit in Kontakt befindlichen Kontaktflä­ chen festhält.

Das Klammerteil 14 ist an seiner zur Leiterplatte gewandten Fläche mit zwei Bohrungen 32 versehen, in die die Ausrichtstifte 28 am Basisrahmen 10 eindringen, wenn das Klammerteil 14 auf den Basisrahmen 10 aufgesetzt wird. Der weiteren Ausrichtung des Klammerteils 14 be­ züglich des Basisrahmens 10 dienen vier in diesem Basisrahmen 10 angebrachte Bohrungen 34, in die vier entsprechende Stifte 36 am Klammerteil 14 eindringen.

In Fig. 4 ist die zu beschreibende Vorrichtung im zusammengefügten Zustand in einer Schnit­ tansicht gezeigt. Die integrierte Schaltung 20 befindet sich dabei auf der Leiterplatte 16, auf der der Basisrahmen 10 festgeschraubt ist. Im Basisrahmen 10 befindet sich der Einsatz 12, der mit seinem Steg 30 die Kontaktflächen der integrierten Schaltung 20 mit den entsprechenden Kontaktflächen auf der Leiterplatte 16 in Eingriff hält. Auf den Basisrahmen 10 ist das Klammerteil 14 aufgesetzt. Dabei ist zu erkennen, daß der Einsatz 12 von zwei zusätzlichen Aus­ richtstiften 38 am Klammerteil gegen ein Verschieben gesichert sind.

Es sei bemerkt, daß der Schnitt von Fig. 4 im wesentlichen längs der Linie A-A von Fig. 3 verläuft, wobei in Fig. 3 allerdings das Klammerteil 14 nicht auf den Basisrahmen 10 aufgesetzt ist.

Am Klammerteil 14 sind seitlich zwei Hakenelemente 40, 42 gelenkig gelagert, die um ihre Schwenkpunkte 44, 46 zwischen zwei Endpositionen bewegt werden können. Wie zu erkennen ist, sind die Hakenelemente 40, 42 zweiarmige Hebel, wobei die zwei Arme jeweils unter­ schiedliche, noch zu beschreibende Funktionen haben.

Zum Aufsetzen des Klammerteils 14 auf den Basisrahmen 10 müssen die beiden Hakenele­ mente 40 und 42 in die Endposition gebracht werden, die in Fig. 4 das Hakenelement 42 ein­ nimmt. Diese Endposition der beiden Hakenelemente 40, 42 wird erreicht, indem die beiden in Fig. 4 oben liegenden Arme gegen den Hauptkörper des Klammerteils 14 geschwenkt werden. Die unten liegenden Arme, die hakenförmig ausgebildet sind, sind dabei so weit nach außen geschwenkt, daß das Klammerteil 14 von oben her auf den Basisrahmen 10 aufgesteckt werden kann. Nach dem Aufsetzen werden die oberen Arme der Hakenelemente 40, 42 nach außen geschwenkt, so daß die als Haken ausgebildeten unteren Arme der Hakenelemente 40, 42 unter einen Flansch 48 bzw. 50 am Basisrahmen 10 greifen. Ein Abheben des Klammerteils 14 vom Basisrahmen 10 wird dadurch verhindert. In Fig. 4 ist das Hakenelement 40 in dieser anderen Endposition dargestellt.

Wie Fig. 4 erkennen läßt, sind in Ausnehmungen an den Hakenelementen 40, 42 einerseits und im Klammerteil 14 andererseits Druckfedern 52 bzw. 54 angebracht, die in der Endposition der Hakenelemente 40, 42, die in Fig. 4 das Hakenelement 40 einnimmt, über eine Stirnfläche 15 des Klammerteils 14 den Einsatz 12 in Richtung zur Leiterplatte 16 hin mit einer konstanten Kraft beaufschlagen. Aufgrund der in Fig. 4 dargestellten Anordnung der Federn 52 und 54 erzeugen sie eine zur Leiterplatte 16 hin wirkende Kraftkomponente, mit der die Stirnfläche 15 des Klammerteils 14 auf den Einsatz 12 drückt. Mit dieser Kraft drückt dann der Steg 30 am Einsatz 12 die Kontaktflächen der integrierten Schaltung 20 gegen die entsprechenden Kon­ taktflächen 18 auf der Leiterplatte 16.

Wenn die beschriebenen Teile die in Fig. 4 dargestellte Position einnehmen und auch das Ha­ kenelement 42 die Endposition einnimmt, die vom Hakenelement 40 bereits angenommen ist, kann ein Testvorgang durchgeführt werden. Wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, führen von den Kontaktflächen 18 auf der Leiterplatte 16 Leiterbahnen 17 nach außen zu Anschlußpunkten 56, an die Meßgeräte angeschlossen werden können und über die auch die erforderlichen Versor­ gungsspannungen an die zu testende integrierte Schaltung angelegt werden können.

Der Basisrahmen 10 und der Einsatz 12 sind so an der Leiterplatte 16 angebracht, daß zwi­ schen den zur Leiterplatte 16 gewandten Flächen der Randbereiche des Basisrahmens 10 und des Einsatzes 12 einerseits und der Leiterplatte 16 andrerseits ein Zwischenraum 60 frei bleibt. Dieser Zwischenraum 60 kann dazu ausgenutzt werden, in unmittelbarer Nähe der Kontaktflä­ chen 18 Bauelemente, insbesondere Kondensatoren oder Widerstände, anzubringen, so daß sehr kurze Leiterverbindungen zwischen diesen Bauelementen und den Kontaktflächen der integrierten Schaltung entstehen. Diese kurzen Leiterverbindungen begünstigen die Durchfüh­ rung von Testvorgängen bei hohen Frequenzen, da keine zusätzlichen Leitungslängen einge­ führt werden, die die Meßergebnisse verfälschen könnten.

Die beschriebene Vorrichtung hat einen sehr kompakten Aufbau, und sie läßt sich sehr einfach an einer Leiterplatte anbringen, auf der sich die Kontaktflächen in der Anordnung für die zu testende integrierte Schaltung befinden. Dies eröffnet die Möglichkeit, als Leiterplatte unter Umständen sogar eine Originalleiterplatte für den Anwendungsfall der integrierten Schaltung zu Testzwecken zu verwenden. Dazu ist es lediglich erforderlich, auf der Leiterplatte Boh­ rungen vorzusehen, mit deren Hilfe der Basisrahmen an der Leiterplatte festgeschraubt werden kann. Die Tests können dann unmittelbar unter Bedingungen durchgeführt werden, die den späteren Anwendungsbedingungen der integrierten Schaltung sehr nahekommen.

Wie in den Figuren zu erkennen ist, weist der Einsatz 12 eine Öffnung 13 auf, durch die der Mittelbereich der integrierten Schaltung zugänglich ist. Dies ermöglicht ein weitgehendes Te­ sten integrierter Schaltungen, bei denen das Gehäuse oben noch nicht abgeschlossen ist, so daß mit Hilfe von Tastspitzen auch Kontaktflächen unmittelbar auf der Oberfläche des Halbleiter- Wafers kontaktiert werden können.

Die beschriebene Testvorrichtung bietet zusammenfassend folgende Vorteile:
Sie ermöglicht die Erzielung niedriger Kontaktwiderstände aufgrund des sicheren Andrückens der Kontaktflächen an der zu testenden integrierten Schaltung an die entsprechenden Kontakt­ flächen auf der Leiterplatte. Der Anpreßdruck ist aufgrund der Verwendung einer Feder kon­ stant und permanent vorhanden, so daß sich auch eine gute Wiederholbarkeit der Testergeb­ nisse und der Testbedingungen ergibt. Der zusätzliche Platz unterhalb des Basisrahmens und des Einsatzes nahe den Kontaktflächen auf der Leiterplatte ermöglicht das Anbringen passiver Bauelemente sehr dicht bei den Kontaktflächen, was die Hochfrequenzeigenschaften des Testaufbaus verbessert. Aufgrund der Verwendung des Einsatzes im Basisrahmen kann allein durch Austausch des Einsatzes und der Leiterplatte eine Anpassung an verschiedene zu testen­ de integrierte Schaltungen erzielt werden. Diese Anpassung erfordert nur geringe Kosten. Die im Einsatz vorhandene Öffnung ermöglicht einen direkten Zugang zu integrierten Schaltungen, die noch nicht vollständig in ein Gehäuse eingebaut sind, so daß zusätzliche Testmöglichkeiten unmittelbar auf dem Halbleiter-Wafer eröffnet werden. Die gesamte Testvorrichtung benötigt nur eine geringe zusätzliche Fläche rund um die zu testende integrierte Schaltung, so daß es möglich ist, die Testvorrichtung auch auf Leiterplatten anzubringen, die den im späteren prak­ tischen Einsatz der integrierten Schaltung tatsächlich verwendeten Leiterplatten gleichen oder zumindest sehr nahekommen, so daß sehr praxisbezogene Testbedingungen erhalten werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Testen oberflächenmontierbarer integrierter Schaltungen mit einer Leiterplatte, auf der Kontaktflächen in einer der Anordnung der Kontaktflächen der zu testenden integrierten Schaltung entsprechenden Anordnung sowie von diesen Kontaktflächen zu Meßgerätanschlußpunkten führende Leiterbahnen angebracht sind, und einem Befestigungsmodul zum Befestigen der integrierten Schaltung auf der Leiterplatte unter Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Kontaktflächen auf der Leiterplatte und den Kontakt­ flächen der integrierten Schaltung, wobei der Befestigungsmodul einen fest mit der Leiterplatte (16) verbindbaren Basisrahmen (10), der die Anordnung der Kontaktflächen (18) auf der Leiterplatte (16) umgibt sowie ein auf den Basisrahmen aufsetzbares Klammerteil aufweist, gekennzeichnet durch einen in den Basisrahmen (10) einfügbaren Einsatz (12), der an seiner zur Leiterplatte (16) gewandten Fläche einen Steg (30) aufweist, der so angeordnet ist, daß er beim Einfügen in den Basisrahmen (10) deckungsgleich mit der Anordnung der Kontaktflächen (18) der zu testenden integrierten Schaltung verläuft, wobei das Klammerteil (14) den Einsatz (12) mit konstanter Kraft zur Leiter­ platte (16) hin beaufschlagt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisrahmen (10) auf seiner von der Leiterplatte (16) abgewandten Fläche Ausrichtstifte (28) aufweist und daß an der zur Leiterplatte (16) gewandten Fläche des Klammerteils (14) Ausrichtbohrungen (36) zur Aufnahme der Ausrichtstifte (28) angebracht sind, die eine exakte Ausrichtung des Klammerteils (14) relativ zum Basisrahmen (10) gewährleisten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Klammerteil (14) wenigstens zwei gelenkig gelagerte Hakenelemente (40, 42) angebracht sind, die so verschwenkbar sind, daß sie in einer Endposition dann, wenn das Klammerteil (14) auf den Basisrahmen (10) aufgesetzt ist, jeweils unter einen Flansch (48, 50) am Basisrahmen (10) greifen und das Lösen des Klammerteils (14) vom Basisrahmen (10) verhindern, während sie in der anderen Endposition den Flansch (48, 50) am Basisrahmen (10) freigeben.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hakenelemente (40, 42) jeweils als zweiarmige Hebel ausgebildet sind, wobei der eine Hebelarm in der einen Endposition unter den Flansch (48, 50) des Basisrahmens (10) greift, während der andere Hebelarm in Richtung zu dieser Endposition jeweils durch eine Feder (52, 54) beaufschlagt wird, die sich am Klammerteil (14) abstützt und dieses so beaufschlagt, daß eine Kraftkomponente zur Leiterplatte (16) hin vorliegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Klammerteil (14) eine zur Leiterplatte (16) gewandte Stirnfläche angebracht ist, die dann, wenn der Einsatz (12) in den Basisrahmen (10) eingefügt ist, die von den Federn (52, 54) erzeugte Kraftkomponente zur Leiterplatte (16) hin auf den Einsatz (12) überträgt, so daß dessen Steg (30) die Kontaktflächen einer innerhalb des Basisrahmens (10) auf die Leiterplatte (16) gelegten integrierten Schaltung (20) mit der von den Federn (52, 54) erzeugten konstanten Kraft gegen die Kontaktflächen (18) auf der Leiterplatte (16) drückt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einsatz (12) eine Öffnung angebracht ist, die einen Mittelbereich einer unter dem Einsatz auf der Leiterplatte (16) befindlichen integrierten Schaltung (20) zugänglich macht.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß der Basisrahmen (10) und der Einsatz (12) so an der Leiterplatte (16) angebracht sind, daß ihre zur Leiterplatte gewandten Flächen in den Randbereichen einen Abstand von der Leiterplattenoberfläche haben, der das Anbringen passiver Bauelemente auf der Leiterplatte (16) in unmittelbarer Nähe der Kontaktflächen (18) ermöglicht.