DE19954041A1 - Meßfassung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Meßfassung (160) für ein Bauelement (172) mit integriertem Schaltkreis, das eine Mehrzahl von Prüfstellen (170) aufweist, mit: einem Gehäuse (162), das auf einer Leiterplatte (164) angeordnet ist und das eine Mehrzahl von winklig angeordneten Löchern (166) aufweist; einer Mehrzahl von Prüfstiften (168), die in den winklig angeordneten Löchern (166) angeordnet sind; und elastischen Mitteln, mittels derer die Prüfstifte (168) in elektrischen Kontakt mit den Prüfstellen (170) des Bauelements mit integriertem Schaltkreis und der Leiterplatte (164) gebracht werden. In einer Alternative der Erfindung sind ein oberes Gehäuse, das auf einer Leiterplatte mit einer Mehrzahl von winklig angeordneten Löchern angeordnet ist, ein unterhalb der Leiterplatte angeordnetes unteres Gehäuse mit einer Mehrzahl von winklig angeordneten Aussparungen zur Aufnahme massiver Prüfstifte und elastische Mittel für einen elektrischen Kontakt der Prüfstifte mit den Prüfstellen des Bauelements vorgesehen.

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Meßfassung für Bauelemente mit integrierten Schaltkreisen, wie etwa ein Bauelement mit Kugelrastermatrix (ball grid array), wobei die Meßfassung ein an einer Lastplatte befestigtes Gehäuse und eine Mehr­ zahl winklig angeordneter Kontaktstifte aufweist, die sich durch das Gehäuse erstrecken und die in vorgespannten Kontakt mit dem Bauelement mit integriertem Schaltkreis und der Lastplatte gezwungen werden.

Hintergrund der Erfindung

Das Prüfen integrierter Schaltkreise, die in Bauelementen mit Kugelrastermatrix (BGA - ball grid array) angeordnet sind, wird durch eine Vorrichtung durchgeführt, die allge­ mein als Meßfassung oder Stecksockel für Prüfzwecke bezeich­ net wird. BGA-Meßfassungen weisen typischerweise ein Gehäu­ se auf, das an einer Lastplatte befestigt ist, die an eine Meßelektronik angeschlossen ist. Die Lastplatte ist im allgemeinen eine Leiterplatte, die Prüfsignale von dem integrierten Schaltkreis des BGA zur Prüfelektronik über­ trägt.

Bekannte Verfahren zum Befestigen der Meßfassung an der Lastplatte umfassen Durchgangsloch-Techniken und Techniken, die Oberflächenmontage verwenden. Bei einer Verbindung durch Oberflächenmontage weist die Meßfassung Prüfkontaktstellen auf, die in Kontakt mit den Lötkugeln auf der Unterseite des BGA treten, wenn der BGA zum Übertra­ gen der Prüfsignale zur Lastplatte gegen die Prüfkontaktstellen gedrückt wird. Ein Problem, das bei dem Einsatz einer Meßfassungsanordnung mit Oberflächenmontage auftritt, ist, daß die Lötkugeln auf der Unterseite des BGA in ihrer Höhe variieren können und ein guter elektrischer Kontakt zwischen jeder Lötkugel und der Prüfkontaktstelle nicht immer sichergestellt werden kann. Ein zweites Pro­ blem, das mit der Oberflächenmontagetechnik verbunden ist, ist, daß, wenn die Prüfkontaktstellen durch die Lötkugeln verschmutzt werden, die gesamte Meßfassungsanordnung er­ setzt werden muß.

Durchgangsloch-Techniken zum Verbinden der Meßfassung mit der Lastplatte beinhalten Löcher, die durch die Lastplatte zum Durchgang gefederter Kontaktstifte gebohrt werden, welche die Lötkugeln auf dem BGA kontaktieren und die durch Kontakt zwischen den Kontaktstiften und den Löchern in der Lastplatte Prüfsignale zur Lastplatte übertragen. Ein Problem, das mit der Verwendung von Meßfassungsanordnungen mit Durchgangslöchern verbunden ist, besteht darin, daß die Kontaktstifte sich durch die Lastplatte nach oben erstrecken und leicht gebogen oder beschädigt werden können, was die Prüfergebnisse negativ beeinflussen würde.

Um dieses Problem zu vermeiden, kann ein Aufnahmeteil zwischen der Meßfassung und der Lastplatte angeordnet werden, um die sich durch die Lastplatte erstreckenden Kontaktstifte zu schützen. Als Folge der Verwendung eines Aufnahmeteils ist es erforderlich, die Länge der Kontaktstifte in der Meßfassung zu erhöhen, was zu einem Problem führt, wenn schnelle integrierte Schaltkreise geprüft werden. Um dieses Problem zu lösen, haben Federson­ den Einsatz gefunden, die sich nur über eine kurze Länge bewegen. Jedoch ist bei Federn mit kurzer Bewegungslänge die Lebenszeit der Federn kurz, was dazu führt, daß fortlau­ fend Ersatzteile eingesetzt werden müssen. Zusätzlich kann die Verwendung von Federsonden in der Meßfassung ein Impe­ danzproblem bei der Übertragung des Prüfsignals von dem BGA zur Lastplatte erzeugen.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, neue Meßfassungen für BGA-Bauelemente und andere Bauelemen­ te mit integrierten Schaltkreisen zur Verfügung zu stellen, die die mit den im Stand der Technik bekannten Meßfassungen verbundenen Probleme vermindern.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Meßfassung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Meßfassung mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

Die vorliegende Erfindung stellt eine neu aufgebaute Meßfas­ sung zur Verfügung, und insbesondere eine Meßfassung für Bauelemente mit integriertem Schaltkreis und Kugelrasterma­ trix, die sich durch winklig im Gehäuse und/oder der Lastplatte angeordnete Prüfstifte auszeichnet. Die mit Meßfassungsanordnungen des Standes der Technik verbundenen Probleme werden vermindert. Obwohl die Meßfassungen an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel für eine Benutzung mit BGA-Bauelementen ausgelegt ist, kann die Meßfassung auch für eine Benutzung mit anderen Bauelementen mit inte­ grierten Schaltkreisen angepaßt werden, wie etwa für QFP- (quad flat pack) Bauelemente.

Die Meßfassung der vorliegenden Erfindung weist in einer ersten Alternative ein Gehäuse auf, das an einer Lastplatte befestigt ist. Die Meßfassung weist eine Mehrzahl winklig angeordneter Löcher auf, die durch das Gehäuse gebohrt sind. In den Löchern sind Federsonden angeordnet, die vorgespannten Kontakt zwischen den Prüfstellen und der Lastplatte herstellen.

Alternative Ausführungsformen der Erfindung weisen ein oberes Gehäuse und ein unteres Gehäuse auf, die an der oberen bzw. unteren Oberfläche einer Lastplatte befestigt sind. Die Lastplatte ist eine kleine Leiterplatte, die elektrisch an die Prüfelektronik eines externen Prüfgerätes angeschlossen ist. Das obere Gehäuse weist einen Hohlraum zur Aufnahme des BGA auf und beinhaltet ein Loch bzw. einen Leerraum an der unteren Oberfläche, so daß eine Mehrzahl von massiven Stiften der Meßfassung in Kontakt mit den Lötkugeln auf der Unterseite des BGA treten können. Die Prüfstifte bzw. Meßfassungsstifte sind innerhalb einer Mehrzahl von Aussparungen bzw. Kanälen in Zeilen und Spal­ ten im unteren Gehäuse angeordnet und erstrecken sich durch eine Mehrzahl von Löchern, ebenfalls in Zeilen und Spalten angeordnet, durch die Lastplatte zwecks Kontaktierung der Lötkugeln. Dabei sind sowohl die Aussparungen bzw. Kanäle des unteren Gehäuses als auch - damit korrespondierend - die Zeilen und Spalten von Löchern der Lastplatte winklig angeordnet.

Bevorzugt ist ein elastomeres Diaphragma zwischen der oberen Oberfläche des unteren Gehäuses und der unteren Oberfläche der Lastplatte angeordnet, das sich über und in die Aussparungen bzw. Kanäle des unteren Gehäuses unterhalb der Stifte erstreckt, um eine Federkraft zum Vorspannen der Meßfassungsstifte nach oben in Richtung des BGA zur Verfü­ gung zu stellen. Das flexible Diaphragma stellt unabhängi­ gen Druckkontakt durch Federvorspannung für die beweglichen Meßfassungsstifte, die in dem unteren Gehäuse angeordnet sind, zur Verfügung.

Alternativ und bevorzugt sind Federn in dem unteren Gehäuse unterhalb der Stifte angeordnet, um die Stifte vorzuspan­ nen. Eine nicht leitende Kugel ist bevorzugt zwischen dem Stift und der Feder angeordnet, um Interferenz bzw. Störun­ gen bei hochfrequenten Anwendungen zu verhindern. Zusätz­ lich können Isolierstifte unterhalb der Meßfassungsstifte angeordnet sein, und eine Isolierkappe kann oberhalb der Lastplatte bei hochfrequenten Anwendungen positioniert werden. Hierdurch werden die Stifte zwischen den Federn und den Prüfstellen isoliert. Elektrisch leitende zylindrische Lötösen sind mit Vorteil innerhalb der Löcher der Lastplat­ te angeordnet, um die Bewegung der Meßfassungsstifte zu führen und um die Testsignale von dem Meßfassungsstift zur Lastplatte zu übertragen. Alternativ werden die Durchgangs­ löcher in der Lastplatte zur Übertragung der Prüfsignale galvanisch beschichtet.

Die Meßfassung der vorliegenden Erfindung beseitigt die Probleme, die bei im Stand der Technik bekannten BGA-Meßfas­ sungsanordnungen auftreten, indem durch die lange Führungs­ länge und durch Induktivität der Federn erzeugte Probleme durch Einsatz eines massiven Meßfassungsstiftes, der durch ein elastomeres Diaphragma vorgespannt ist, beseitigt werden. Die Anordnung stellt auch einen langen Bewegungsweg für den Stift zur Verfügung, um einen Mangel an koplanaren Lötkugeln auf dem BGA zu kompensieren. Die Verwendung eines elastomeren Diaphragma erhöht des weiteren die Lebenszeit der Meßfassung im Vergleich zu mechanischen Federn.

Für dicht angeordnete Prüfstellen weist die erfindungsgemä­ ße Meßfassung eine Anordnung auf, bei der in die Lastplatte ein Loch bzw. eine Aussparung geschnitten ist und eine dünnere Tochterplatte entweder an die Lastplatte gelötet, mit dieser über ein abgeschirmtes Koppelelement, oder durch eine Klammer oder eine flexible Leiterplatte verbunden ist. Das Gehäuse ist mit der Tochterplatte verbunden, so daß die Meßfassungsstifte in der erforderlichen engräumigen Anord­ nung aufgenommen werden können.

Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht der BGA-Meßfassung der vorliegenden Erfindung in vorgespanntem Zustand;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Meßfassung der Fig. 1 in nicht vorgespanntem Zustand;

Fig. 3 eine Detailansicht der Anordnung der Meßfassungs­ stifte;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Auffüllmaga­ zins für die Meßfassung;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht von vorne einer ersten alternativen Anordnung einer Meßfassung;

Fig. 6 eine teilweise Querschnittsansicht eines Details einer alternativen Anordnung zum Vorspannen der Stifte;

Fig. 7 eine teilweise Querschnittsansicht eines Details einer alternativen Anordnung von Meßfassungsstif­ ten;

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine zweite alternative Meßfassung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine seitliche Querschnittsansicht der Meßfas­ sung der Fig. 8;

Fig. 10 eine seitliche Querschnittsansicht einer ersten alternativen Ausführungsform der Meßfassung der Fig. 8;

Fig. 11 eine seitliche Querschnittsansicht einer zweiten alternativen Ausführungsform der Meßfassung der Fig. 8 und

Fig. 12 eine Querschnittsansicht einer dritten alternati­ ven und am meisten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßfassung.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Meßfassung 10 für ein Bauele­ ment 12 mit integriertem Schaltkreis und Kugelrastermatrix (BGA - ball grid array). Obwohl die erfindungsgemäße Meßfas­ sung beschrieben und dargestellt ist für eine Verwendung mit einem BGA-Bauelement, kann die neue Anordnung der Meßfassung ebenso zum Testen anderer Bauelemente mit inte­ grierten Schaltkreisen verwendet werden. Zur Erhöhung der Klarheit erfolgt der Großteil der detaillierten Beschrei­ bung unter Bezugnahme auf BGA-Bauelemente.

Die Meßfassung 10 der vorliegenden Erfindung weist ein oberes Gehäuse 14 und ein unteres Gehäuse 16 auf, die mit der Oberseite 18 bzw. Unterseite 20 einer Lastplatte 22 ver­ bunden sind. Das obere Gehäuse 14 und das untere Gehäuse 16 sind bevorzugt aus Plastik hergestellt und mit der Lastplat­ te fest mittels Schrauben 24 verbunden, die sich durch das Gehäuse und in die Lastplatte hinein erstrecken. Die Lastplatte 22 ist eine Leiterplatte, an die elektronisch die Prüfelektronik eines externen Prüfgerätes (nicht darge­ stellt) angeschlossen ist.

Das obere Gehäuse weist einen Hohlraum 26 im Inneren des oberen Gehäuses zur Aufnahme eines Bauelementes 12 mit Kugelrastermatrix auf. Das Bauelement mit Kugelrastermatrix weist einen integrierten Schaltkreis 28 auf, der auf einem Substrat 30 angeordnet ist, und besitzt eine Vielzahl von Lötkugeln 32, die auf der unteren Oberfläche des Substra­ tes, gegenüberliegend dem integrierten Schaltkreis und in elektrischer Verbindung mit dem integrierten Schaltkreis durch das Substrat 30, angeordnet sind. Die Lötkugeln 32 dienen als Prüfkontaktstellen zum Prüfen des integrierten Schaltkreises. Das Substrat 30 ruht auf einem vorstehenden Rand 34 an der Basis des Hohlraums 26 und die Lötkugeln 32 erstrecken sich in einen Leerraum 36, der durch den vorste­ henden Rand 34 über der Oberfläche 18 der Lastplatte 22 gebildet wird.

Der Leerraum 36 an der Basis des oberen Gehäuses stellt auch eine Öffnung zur Verfügung, um einer Mehrzahl von massiven Prüfstiften bzw. Meßfassungsstiften bzw. Ausstoß­ dornen 38 zu ermöglichen, die Lötkugeln 32 zu kontaktieren. Die Meßfassungsstifte sind innerhalb einer Mehrzahl von Kanälen 40, die in Zeilen und Spalten im unteren Gehäuse 16 angeordnet sind und sich durch eine Vielzahl von Löchern 41 durch die Lastplatte erstrecken, um die Lötkugeln 32 zu kontaktieren, positioniert, wie am besten anhand der Fig. 3 zu sehen ist. Die Löcher 41 sind ebenfalls in Zeilen und Spalten entsprechend dem Muster der Lötkugeln 32 auf dem BGA-Bauelement angeordnet. Der massive Meßfassungsstift 38 weist einen vergrößerten Kopfbereich 42 und einen langge­ streckten Armbereich 44 geringeren Durchmessers auf. Der Armbereich erstreckt sich durch die Löcher 41 in der Lastplatte 22, während der vergrößerte Kopfbereich 42 innerhalb der Aussparungen bzw. Kanäle 40 im unteren Gehäu­ se 16 verbleibt.

Ein elastomeres Diaphragma 46 bzw. Spannelement ist zwi­ schen der oberen Oberfläche 48 des unteren Gehäuses 16 und der unteren Oberfläche 20 der Lastplatte 22 angeordnet und erstreckt sich über und in die Kanäle 40 des unteren Gehäu­ ses, und zwar unterhalb der Kopfbereiche 42 der Meßfassungs­ stifte, um eine Federkraft zum Vorspannen der Meßfassungs­ stifte nach oben in Richtung des BGA zur Verfügung zu stellen, so daß die angeschrägte obere Fläche 50 des Stift­ armes 44 in guten elektrischen Kontakt mit der Lötkugel 32 tritt. Die angeschrägte Oberfläche 50 auf dem Ende des Stiftarmes ist entsprechend bearbeitet, um unter Vorspan­ nung Kontakt mit den Lötkugeln zur Verfügung zu stellen. Das flexible Diaphragma 46 stellt unabhängig Druckkontakt durch Federvorspannung für die bewegbaren Meßfassungsstif­ te, die dem unteren Gehäuse angeordnet sind, zur Verfügung. Elektrisch leitende, zylindrische Lötösen 52 sind in der Lastplatte 22 in jedem Loch 41 positioniert, um die Bewe­ gung der Stiftarme zu führen und um Prüfsignale, die von den Lötkugeln kommen, durch die Meßfassungsstifte zur Lastplatte zu übertragen. Die Lötösen sind bevorzugt aus­ einem elektrisch leitenden Material wie Berylliumbronze (copper beryllium) oder Neusilber (nickel silver) herge­ stellt. Die Durchgangslöcher 41 in der Lastplatte sind typischerweise galvanisch beschichtet und die Lötösen weisen einen Lötvorformungsring 53 auf, der die Lötösen mit dem galvanisch beschichteten (plattierten) Durchgangsloch zusammenlötet, um die Lötöse fest in der Lastplatte 22 zu sichern.

Das elastomere Diaphragma 46 wird mittels Schrauben 24 zwischen dem unteren Gehäuse und der Lastplatte gehalten. Das elastomere Diaphragma ist bevorzugt ein dünner, flexi­ bler Streifen aus dehnbarem Latexgummi, der in direkten Kontakt mit dem Kopfbereich 42 der Stifte tritt. Obwohl das elastomere Diaphragma bevorzugt aus Latexgummi hergestellt wird, können auch andere Materialien verwendet werden, die es ermöglichen, daß das Diaphragma eine Vorspannung auf die Meßfassungsstifte ausüben. In seiner normalen Position ist es derart gedehnt, daß es sich der Form jedes Kopfbereiches der Stifte anpaßt. Bei Ausübung einer axialen Kraft auf jeden Stift in Richtung des Diaphragmas während der Benut­ zung der Vorrichtung wird das Diaphragma gedehnt und stellt dabei einen Federungswiderstand für die Enden des Stiftes dar, in ähnlicher Weise wie eine übliche Rückstellfeder. In Antwort auf eine axiale Bewegung der Stifte ist das dünne, flexible Diaphragma frei expandierbar in die Kanäle 14 im unteren Gehäuse, so daß das Diaphragma frei expandieren bzw. sich in den leeren Raum eines jeden Kanals erstrecken kann.

Die axiale Kraft wird auf die Meßfassungsstifte in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 durch einen Gehäusedeckel 54 ausgeübt, der klappbar mit dem oberen Gehäuse 14 verbunden ist und mit dem oberen Gehäuse in der geschlossenen Positi­ on mit einer Klammer (nicht dargestellt) befestigt ist. Der Gehäusedeckel 54 weist einen vergrößerten Mittelbereich 58 einer Größe auf, daß das BGA-Bauelement nach unten gegen die Meßfassungsstifte gedrückt wird, wobei das elastische Diaphragma gedehnt wird. Alternativ kann die axiale Kraft auf das BGA-Bauelement mittels eines Roboterarms 58 ausge­ übt werden, der oberhalb des BGA-Bauelementes angeordnet ist und sich in das obere Gehäuse durch den Hohlraum 26 erstreckt, wie in Fig. 2 dargestellt. Bei dieser Anordnung ist kein Gehäusedeckel notwendig, oder ein solcher würde in der geöffneten Position belassen. Ein Roboterarm würde in eine automatisierte Meßanordnung integriert werden. Das elastische Diaphragma in Fig. 2 ist in seiner normalen Position dargestellt, bevor eine axiale Kraft auf das BGA-Bauelement ausgeübt wird.

Die erfindungsgemäße Meßfassung ermöglicht eine leichte und kostengünstige Erneuerung bzw. Reinigung der Meßfassung aufgrund der Möglichkeit, die Meßfassungsstifte einfach zu ersetzen, wenn sie durch die Lötkugeln 32 verschmutzt werden. Durch wiederholte Nutzung können die angeschrägten Oberflächen 50 der Meßfassungsstifte durch Zinn oder Bleiablagerungen der Lötkugeln verschmutzt werden. Ein Erneuern kann in einfacher Weise durch Verwendung einer in Fig. 4 dargestellten Auffüllkassette 60 erfolgen. Die Auffüllkassette 60 ist bevorzugt ein Plastikblock, der eine Vielzahl von Aussparungen 62 aufweist, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind und sich in die Auffüllkassette erstrecken, um Ersatzstifte 64 der Meßfassung aufzunehmen. In Fig. 4 sind zur Veranschaulichung sechs Ersatzstifte dargestellt, die sich nach oben aus den Aussparungen 62 heraus erstrecken. Dies ist dahingehend zu verstehen, daß ein separates Stift 64 in jeder Aussparung 62 positioniert ist und mit der Oberfläche 66 der Auffüllkassette abgegli­ chen ist. Die Auffüllkassette weist des weiteren Einstellö­ cher 68 zum Ausrichten der Auffüllkassette während des Er­ neuerungs- bzw. Reinigungsvorgangs auf.

Um die Meßfassung zu erneuern, werden die verschmutzten Meßfassungsstifte in einfacher Weise durch Entfernen des unteren Gehäuses und des elastischen Diaphragmas ersetzt, wobei die beschmutzten Stifte aus der Meßfassung frei herausfallen. Die Auffüllkassette wird dann über der unteren Oberfläche der Lastplatte positioniert und anschlie­ ßend invertiert, so daß die Meßfassung mit den neuen Stif­ ten gefüllt wird. Das elastische Diaphragma und das untere Gehäuse werden dann an der Lastplatte wieder befestigt, so daß weiter geprüft werden kann.

In Fig. 5 ist eine erste alternative Meßfassungsanordnung dargestellt. Die Meßfassung 70 der Fig. 5 ist gleichartig der Meßfassung der Fig. 1 und 2 mit der Ausnahme, daß als elastische Mittel jeweils eine Feder 72 verwendet werden, die innerhalb des Kanals 40 in dem unteren Gehäuse 16 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform liegt die obere Oberfläche 48 des unteren Gehäuses an der unteren Oberflä­ che 20 der Lastplatte 22 an. Die Kanäle 40 in dem unteren Gehäuse sind Sacklöcher, so daß sie sich nicht vollständig durch das untere Gehäuse erstrecken, sondern in einem Bodenbereich 74 enden. Obwohl diese Meßfassung dazu benutzt werden könnte, BGA-Bauelemente zu prüfen, ist in Fig. 5 illustriert, daß ebenso andere Bauelemente mit integrierten Schaltkreisen mit anderen Arten von Prüfstellen, wie z. B. Prüfkontaktflächen oder elektrischen Zuleitungen, geprüft werden können.

Eine zweite alternative Meßfassung 80 ist in Fig. 6 dargestellt. Die Meßfassung 80 entspricht im wesentlichen der Meßfassung der Fig. 1, 2 und 5 und weist eine unterschiedliche Anordnung zum Vorspannen der Stifte 32 auf. Jeder Stift wird durch eine Feder 84 vorgespannt, die in einem Kanal bzw. Loch 86 angeordnet ist, das sich durch das untere Gehäuse 80 erstreckt.

Die Federn 84 werden in den Löchern 86 durch eine Haltekap­ pe 90 zurückgehalten, die an der unteren Fläche 92 des unteren Gehäuses mittels Schrauben (nicht dargestellt) befestigt ist. Die Halteklappe 90 bedeckt die Zeilen und Spalten der Löcher 86 in dem unteren Gehäuse.

Zwischen dem Stiftkopf 96 und der Feder 84 ist eine Kugel 94 angeordnet. Die Kugel 94 spannt die Stifte gegen die galvanisch beschichteten Durchgangslöcher oder Lötösen 98 in der Lastplatte 100 vor, indem sie eine abgeschrägte Fläche 102 an der Unterseite des Stiftkopfes 96 kontak­ tiert. Die Kugel 94 kann aus Metall bestehen, oder aus einem nicht leitenden Material, wie etwa Keramik, um bei hochfrequenten Anwendungen eine Interferenz mit dem Prüfsig­ nal zu vermeiden. Der Stift weist ebenfalls ein abgeschräg­ tes Ende 104 auf, um die Lötkugel 106 des integrierten Schaltkreises 108 zu kontaktieren. Die abgeschrägten Enden 104 stellen einen guten Kontakt mit den Prüfstellen sicher.

Das Prüfsignal wird entweder von der Oberseite der Lastplat­ te oder von der Unterseite der Lastplatte in den Stift ein­ gekoppelt, bevor es zu den Lötkugeln des BGA-Bauelementes gelangt.

Für Anwendungen mit hochfrequenten Testsignalen wird eine alternative Anordnung der Stifte zur Verfügung gestellt, die in Fig. 7 dargestellt ist. In dieser Anordnung sind ein nicht leitender Stößel 110 unterhalb des Stiftes 112 und eine nicht leitende Kappe 114 über dem Stift angeordnet. Der Stößel 110 weist eine vergrößerte Basis 116 auf, die innerhalb der Löcher 86 des unteren Gehäuses 88 und ober­ halb der Federn 84 gehalten wird. Ein Arm 118 geringeren Durchmessers erstreckt sich in das galvanisch beschichtete (plattierte) Durchgangsloch 98. Der Arm 118 weist eine abgerundete Oberfläche 120 auf, die unter Vorspannung in Kontakt mit dem abgeschrägten Ende 122 des Stiftes 112 tritt.

Die nicht leitende Kappe 114 wird auf der oberen Oberfläche der Lastplatte 100 angeordnet und weist einen vergrößerten Kopfbereich 124 zum Zurückhalten der Stifte 112 auf. Ein Bereich 126 verminderten Durchmessers des Stiftes 112 erstreckt sich durch Löcher in dem Kopfbereich 124, so daß der Bereich größeren Durchmessers 128 des Stiftes 112 im Zustand 130, wenn die Feder 84 nicht komprimiert ist, an der Kappe anliegt. Der Zustand 132, wenn die Feder 84 komprimiert ist, des Stiftes ist ebenfalls in Fig. 7 darge­ stellt. Für hochfrequente Anwendungen wird das Prüfsignal von der Oberseite der Lastplatte eingekoppelt und durch die Stifte zu den Lötkugeln geleitet. Auf diese Weise wird keines der Signale zu der Feder 84 geleitet, wodurch ein Signalverlust verhindert wird.

Um dicht angeordnete Prüfstellen prüfen zu können, beinhal­ tet die erfindungsgemäße Meßfassung in den Ausführungsbei­ spielen der Fig. 8 und 9 eine Tochterplatte 134. Typischer­ weise besitzt die Lastplatte 136, mit der die Meßfassung befestigt ist, eine Dicke von 0,3175 cm (0,125 inch), was für dicht angeordnete Prüfstellen Schwierigkeiten bereitet, die erforderlichen Löcher zur Aufnahme der Prüfstifte für ein solches Prüfmuster zu bohren. Folglich wird eine Toch­ terplatte, die üblicherweise eine Dicke von 0.0762 cm (0,030 inch) aufweist, eingegliedert, so daß es einfach ist, die Löcher durch die Tochterplatte entsprechend den dicht angeordneten Prüfstellen zu bohren (die bis zu 0,05 cm (0,020 inch) dicht angeordnet sein können).

Zur Aufnahme der Tochterplatte ist ein Loch bzw. eine Aussparung 138 in die Mitte der Lastplatte 136 geschnitten, wobei die Tochterplatte das in die Lastplatte geschnittene Loch überlappt, und auf die Oberfläche der Lastplatte gelö­ tet wird. Das obere Gehäuse 140 weist vorstehende Ränder 142 auf, die eine zusätzliche strukturelle Integrität und Verbindung der Tochterplatte mit der Lastplatte bewirken. Das untere Gehäuse 144 und die Endkappe 146 sind mit der Tochterplatte mittels Schrauben 148 befestigt.

Alternative Verfahren zum Befestigen der Tochterplatte 134 an der Lastplatte 136 sind in den Fig. 10 und 11 darge­ stellt. In Fig. 10 ist ein abgeschirmter Koppelstift 150 fest mit der Lastplatte 136 verbunden und die Tochterplatte 134 liegt auf dem gegenüberliegenden Ende des abgeschirmten Koppelstiftes auf. In Fig. 11 ist die Tochterplatte 134 mit der Lastplatte 136 elektrisch durch eine flexible Leiter­ platte 152 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist es nicht erforderlich, daß das obere Gehäuse 140 einen vorste­ henden Rand 142 aufweist. Für strukturelle Integrität sind Rahmenteile 154 mit der Unterseite der Lastplatte verbun­ den, um eine Verbindung mit dem unteren Gehäuse 144 und der Endkappe 146 herzustellen.

Die Meßfassungen, die eine Tochterplatte integrieren, können im übrigen entsprechend den Fig. 1 bis 7 ausgebil­ det sein.

Fig. 12 zeigt eine dritte und am meisten bevorzugte Aus­ führungsform einer erfindungsgemäßen Meßfassug 160. Die Meßfassung 160 weist ein Gehäuse 162 auf, das mittels Schrauben (nicht dargestellt) oder anderer geeigneter Befestigungsmittel an einer Lastplatte 164 befestigt ist. Das Gehäuse 162 weist eine Mehrzahl von Zeilen und Spalten von Löchern 166 auf, die unter einem Winkel durch das Gehäuse gebohrt sind. Die Löcher 166 beherbergen als Prüf­ stifte Federsonden (spring probes) 168, um einen vorgespann­ ten Kontakt (biased contact) zwischen den Prüfstellen 170 der zu prüfenden Einheit 172 und der Lastplatte 164 herzu­ stellen. Dabei weisen die Federsonden 168 bevorzugt jeweils eine Feder auf.

Obwohl die Meßfassung 160 nur mit einem oberen Gehäuse dargestellt ist, kann das neue Konzept von winklig im Gehäuse angeordneten Prüfstiften ebenso bei den anderen, in den vorherigen Figuren dargestellten Ausführungsformen einer Meßfassung eingesetzt werden.

So ist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (nicht dargestellt) eine Meßfassung mit folgenden Elementen vorgesehen: einem oberen Gehäuse, das auf einer Leiterplat­ te angeordnet ist, und das einen Hohlraum zur Aufnahme des Bauelements mit integriertem Schaltkreis aufweist, wobei die Leiterplatte eine Mehrzahl von winklig angeordneten Löchern aufweist, einem unteren Gehäuse, das unterhalb der Leiterplatte angeordnet ist und eine Mehrzahl von winklig angeordneten Aussparungen zur Aufnahme massiver Prüfstifte oder damit gekoppelter Teile aufweist; und elastischen Mitteln, die unterhalb der Leiterplatte angeordnet sind und mittels derer die Prüfstifte durch die Leiterplatte und in elektrischem Kontakt mit den Prüfstellen des Bauelements mit integriertem Schaltkreis gebracht werden. Die winklig angeordneten Löcher der Leiterplatte und die winklig ange­ ordneten Aussparungen des Gehäuses korrespondieren dabei in Lage und Ausrichtung miteinander.

Die elastischen Mittel können aus einer Feder bestehen, die in jeder Aussparung des unteren Gehäuses unterhalb der Prüf­ stifte angeordnet ist. Alternativ können die elastischen Mittel aus einem elastomeren Diaphragma, insbesondere einem dünnen Latexmaterial bestehen, das sich zwischen der Leiter­ platte und dem unteren Gehäuse und in die Aussparungen des unteren Gehäuses unterhalb der Prüfstifte erstreckt.

Die winklig angeordneten Löcher in der Leiterplatte weisen elektrisch leitende Mittel, insbesondere eine Lötöse, zur Führung der Bewegung der Prüfstifte durch die Leiterplatte und zum Übertragen von Prüfsignalen von den Prüfstellen des Bauelements mit integriertem Schaltkreis zur Leiterplatte auf. Es ist bevorzugt ein Gehäusedeckel vorgesehen, der oberhalb des oberen Gehäuses angeordnet ist und dazu dient, das Bauelement mit integriertem Schaltkreis gegen die Prüfstifte zu drücken.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Vielmehr sind eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der Erfindung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführun­ gen Gebrauch machen.

Claims (8)

1. Meßfassung (160) für ein Bauelement (172) mit integrier­ tem Schaltkreis, das eine Mehrzahl von Prüfstellen (170) aufweist, mit
einem Gehäuse (162), das auf einer Leiter­ platte (164) angeordnet ist und das eine Mehrzahl von winklig angeordneter Löchern (166) aufweist;
einer Mehrzahl von Prüfstiften (168), die in den winklig angeordneter Löchern (166) angeordnet sind; und
elastischen Mitteln, mittels derer die Prüf­ stifte (168) in elektrischem Kontakt mit den Prüfstellen (170) des Bauelements mit integriertem Schaltkreis und der Leiterplatte (164) gebracht werden.

2. Meßfassung nach Anspruch 1, wobei die elastischen Mittel aus einer Feder bestehen, die jeweils in den Prüfstiften (168) angeordnet ist.

3. Meßfassung für ein Bauelement mit integriertem Schalt­ kreis, das eine Mehrzahl von Prüfstellen aufweist, mit
einem oberen Gehäuse (14, 140), das auf einer Leiterplatte (22, 100, 134) angeordnet ist, und das einen Hohlraum (26) zur Aufnahme des Bauelements mit integriertem Schaltkreis aufweist,
wobei die Leiterplatte (22, 100, 134) eine Mehrzahl von winklig angeordneten Löchern aufweist,
einem unteren Gehäuse (16, 144), das unter­ halb der Leiterplatte (22, 100, 134) angeordnet ist und eine Mehrzahl von winklig angeordneten Aussparungen zur Aufnahme massiver Prüfstifte (38, 82, 112) oder damit gekoppelter Teile (110) aufweist; und
elastischen Mitteln (46, 72, 84), die unter­ halb der Leiterplatte angeordnet sind und mittels derer die Prüfstifte (38, 82, 112) durch die Leiterplatte (22, 100, 134) und in elektrischem Kontakt mit den Prüf­ stellen (32, 76, 106) des Bauelements mit integriertem Schaltkreis gebracht werden.

4. Meßfassung nach Anspruch 3, wobei die elastischen Mittel aus einer Feder (72, 84) bestehen, die in jeder Ausspa­ rung des unteren Gehäuses (144) unterhalb der Prüfstifte angeordnet ist.

5. Meßfassung nach Anspruch 3, wobei die elastischen Mittel aus einem elastomeren Diaphragma (46) bestehen, das sich zwischen der Leiterplatte und dem unteren Gehäuse und in die Aussparungen des unteren Gehäuses (144) unterhalb der Prüfstifte erstreckt.

6. Meßfassung nach Anspruch 3, wobei das elastomere Dia­ phragma (46) aus einem dünnen Latexmaterial besteht.

7. Meßfassung nach Anspruch 3, wobei die winklig angeordne­ ten Löcher in der Leiterplatte elektrisch leitende Mittel, insbesondere eine Lötöse (52), zur Führung der Bewegung der Prüfstifte (38, 82, 112) durch die Leiter­ platte und zum Übertragen von Prüfsignalen von den Prüfstellen des Bauelements mit integriertem Schaltkreis zur Leiterplatte aufweisen.

8. Meßfassung nach Anspruch 3, die des weiteren einen Gehäusedeckel (54) aufweist, der oberhalb des oberen Gehäuses angeordnet ist und dazu dient, das Bauelement mit integriertem Schaltkreis gegen die Prüfstifte (38, 82, 112) zu drücken.