DE3629407A1

DE3629407A1 - Contacting device in the form of a so-called needle card for microelectronic components to be tested and having a large number of pins

Info

Publication number: DE3629407A1
Application number: DE19863629407
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr Seinecke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-08-29
Filing date: 1986-08-29
Publication date: 1988-03-03
Also published as: JPS63113363A

Abstract

The contacting needles (2) are of U-shape design and arranged in such a manner that in each case one of the two legs (3) of the needles (2) protrudes vertically downwards through a guide hole (4) of narrow tolerances in the needle card (1) and its point presses elastically onto the contact pad (5) of the component (6) to be tested, that the in each case other leg (7) of the needles (2) is connected to the feed lines (8) to the test device and that the part (9) of the needles (2) connecting the two legs is designed to be straight and is arranged at a close distance from the needle card (1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktiervorrich tung für zu prüfende hochpolige Bauelemente der Mikro elektronik, insbesondere hochintegrierte Schaltkreise, in Form einer sogenannten Nadelkarte mit einer der An zahl der Kontakte des zur prüfenden Bauelements entspre chenden Anzahl von Kontaktiernadeln.The invention relates to a contact device device for multi-pole components of the micro to be tested electronics, especially highly integrated circuits, in the form of a so-called pin card with one of the An number of contacts of the component to be tested corresponds appropriate number of contacting needles.

Moderne Bauelemente der Mikroelektronik, wie z.B. hoch integrierte Schaltungen als Chip auf einer Silizium scheibe, müssen in Prüfeinrichtungen so kontaktiert wer den, daß die Kontaktiervorrichtung selbst möglichst nur geringe elektrische Störgrößen (wie z.B. Serienindukti vitäten, Erdkapazitäten und elektromagnetische Kopplun gen, sowie ohmsche Kontaktwiderstände) erzeugt. Nur dann können die elektrischen Eigenschaften des Bauteils ein wandfrei gemessen werden. Fehlerfreie Messungen an Sub nanosekundenschaltkreisen und -Chips sind aber aus fol genden Gründen mit herkömmlichen Kontaktiervorrichtungen nur schwer oder gar nicht durchzuführen: Die hochinte grierten Bauelemente erhalten zunehmend immer feinere Kontaktteilungen. Eine Kontaktierung durch die bisher übliche Ausgestaltung und Abmessung von Einzelfedern hat somit konstruktive Grenzen und erzeugt elektrische Stö rungen. Eine Kontaktierung durch Verwendung von flexib len gedruckten Schaltungen in Verbindung mit einem ela stischen Andruckkissen führt nicht unbedingt zu gleich mäßigen Kontaktkräften für alle Kontakte. Sie stößt aber auch noch aus einem anderen Grunde auf Schwierigkeiten. Wenn die Zahl der Kontakte des zu prüfenden Bauelementes so groß ist, daß sie nicht mehr alle in einer einzigen Reihe am Rande des Bauelementes angeordnet werden kön nen, ist es bislang nicht möglich, flexible gedruckte Schaltungen einzusetzen, die mit den in mehreren Reihen hintereinander angeordneten Kontaktflecken der Bauele mente kontaktiert werden könnten. Die Chipkontaktierung auf Scheiben erfolgt deshalb heute noch mit Abtastna deln.Modern components of microelectronics, such as high integrated circuits as a chip on a silicon washer must be contacted in test facilities that the contacting device itself only if possible low electrical disturbances (such as series inductors vities, earth capacities and electromagnetic coupling gene, as well as ohmic contact resistances). Only then can change the electrical properties of the component be measured wall-free. Error-free measurements on sub nanosecond circuits and chips are from fol reasons with conventional contacting devices difficult or impossible to perform: the high ink Grated components are increasingly getting finer Contact sharing. A contact through the so far has the usual design and dimensions of individual springs thus constructive limits and generates electrical interference stanchions. A contact by using flexible len printed circuits in connection with an ela Pressure pads do not necessarily lead to the same moderate contact forces for all contacts. But she bumps difficulties for another reason. If the number of contacts of the component to be tested is so big that they are no longer all in one Row can be arranged on the edge of the component So far, it has not been possible to use flexible printed To use circuits with those in several rows successively arranged contact patches of the components elements could be contacted. The chip contact That is why today on slices is still made with a scab deln.

Für die Ausbildung solcher Kontaktiervorrichtungen mit Abtastnadeln, die in einer der Anzahl der Kontakte des zu prüfenden Bauelements entsprechenden Anzahl in einer sogenannten Nadelkarte angeordnet sind, sind eine Reihe von Lösungen bekannt geworden. So ist es z.B. bekannt, vom Rande der inneren Öffnung der Nadelkarte weg schräg nach unten frei wegragende Kontaktiernadeln vorzusehen, die jeweils mit einem nach unten weggebogenen freien En de auf den jeweiligen Kontaktflecken des Bauelementes drücken. Die Herstellung derartiger Kontaktvorrichtung ist bei Kontaktiervorrichtung für die Prüfung sehr hoch poliger Bauelemente wegen der geringen Abstände der Kon taktflecken der Bauelemente und ihrer somit extrem ge ringen Abmessungen äußerst schwierig.For the formation of such contacting devices Stylus needles in one of the number of contacts of the corresponding number of components to be tested in one so-called pin card are arranged are a series of solutions. So it is e.g. known, at an angle from the edge of the inner opening of the needle card to provide contact pins that protrude freely downwards, each with a free En bent downwards de on the respective contact spots of the component to press. The manufacture of such contact device is very high for the contacting device for the test pole components because of the small spacing of the con tact spots of the components and therefore extremely ge wrestle dimensions extremely difficult.

Es ist daher auch schon vorgeschlagen worden, die der Kontaktierung dienenden Enden der Kontaktnadeln in Füh rungslöchern einer Platte zu führen, die über dem zu prüfenden Bauelement angeordnet wird. Die Nadeln ragen von dieser Platte nach oben hin leicht gebogen weg und sind an ihrem Ende in einen gemeinsamen Block eingebet tet. Durch die leichte Durchbiegung der Nadeln können diese beim Andruck auf das jeweils zu prüfende Bauele ment etwas seitlich ausweichen und damit einen federnden Andruck ermöglichen. Der Nachteil dieser Anordnung ist, daß die Kontaktierungsnadeln nicht in Richtung der Na delkarte sondern senkrecht zu ihr nach oben wegführen und damit wegen ihrer Länge und Lage große elektrische Störgrößen erzeugen. Ferner ist ein Auswechseln einzel ner Nadeln im Fall ihrer Beschädigung bei dieser Kontak tiervorrichtung überhaupt nicht möglich.It has therefore already been proposed that the Contacting ends of the contact needles in Füh holes in a plate that overlap testing component is arranged. The needles stick out slightly bent upwards from this plate and are embedded in a common block at the end tet. Due to the slight deflection of the needles this when pressing on the component to be tested dodge something sideways and thus a resilient Enable pressure. The disadvantage of this arrangement is that the contacting needles are not in the direction of the Na del card but lead away perpendicular to it and therefore large electrical because of their length and location Generate disturbances. Furthermore, replacement is individual ner needles in case of damage to this contact animal device not possible at all.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die einzelnen Kontaktiernadeln in dünnen Röhrchen zu führen, die alle miteinander in einem sogenannten Kontaktblock eingegos sen sind und damit ihre Abstände sicher halten. Der Nachteil dieser Kontaktiervorrichtungen ist, daß der Querschnitt der Nadeln bei sehr geringem Abstand der Kontakte des zu prüfenden Bauelementes stark verringert werden muß, da sie ja auch noch in den Führungsröhrchen geführt sind. Ferner ist die Kontaktgabe zwischen Nadel und Führungsrohr unsicher. Da alle Führungsröhrchen in dem Kontaktblock vergossen sind, ist zwar das Auswech seln einzelner Nadeln, nicht aber das Auswechseln be schädigter Führungsröhrchen möglich.It has also been suggested, the individual Conduct contacting needles in thin tubes, all of them cast together with one another in a so-called contact block and keep their distances safely. The The disadvantage of these contacting devices is that the Cross section of the needles at a very short distance Contacts of the component to be tested greatly reduced must be, since they are still in the guide tube are led. Furthermore, the contact between the needle and guide tube unsafe. Since all guide tubes in the contact block are potted, is the replacement seln individual needles, but not the replacement damaged guide tube possible.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Kon taktiervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaf fen, die aber im Gegensatz zu den bekannten Kontaktier vorrichtungen keine großen elektrischen Störgrößen er zeugt, mit hoher Präzision und weitgehend mechanisiert hergestellt werden kann, und bei der einzelne Kontak tiernadeln oder Gruppen von Nadeln jederzeit ausgewech selt werden können. The invention was therefore based on the object, a Kon clocking device of the type mentioned to sheep fen, but in contrast to the known contact devices no large electrical disturbances testifies with high precision and largely mechanized can be made, and at the individual contact Exchange animal needles or groups of needles at any time can be rare.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Kon taktiernadeln U-förmig ausgestaltet und so angeordnet sind, daß jeweils der eine der beiden Schenkel der Na deln durch ein engtoleriertes Führungsloch in der Nadel karte senkrecht nach unten ragt und seine Spitze federnd auf den Kontaktfleck des zu prüfenden Bauelements drückt, daß der jeweils andere Schenkel der Nadeln mit den Zuleitungen zur Prüfeinrichtung verbunden ist und daß der die beiden Schenkel verbindende Teil der Nadeln geradlinig ausgestaltet und in engem Abstand parallel zu der Nadelkarte angeordnet ist.According to the invention this is achieved in that the Kon tactile needles U-shaped and arranged are that one of the two legs of the Na through a tightly tolerated guide hole in the needle card protrudes vertically downwards and its tip resilient on the contact spot of the component to be tested presses that the other leg of the needles with the supply lines to the test facility are connected and that the part of the needles connecting the two legs designed in a straight line and at a short distance parallel to the needle card is arranged.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels derselben anhand der Fig. 1, 2 und 3, wobeiFurther details of the invention emerge from the subclaims and the following description of an advantageous exemplary embodiment thereof with reference to FIGS. 1, 2 and 3, wherein

Fig. 1 in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Kontaktiervorrichtung, Fig. 1 shows a schematic representation of the contactor according to the invention,

Fig. 2 eine etwas andere Art der Verbindung der einen En den der Kontaktiernadeln mit den Zuleitungen zur Prüf einrichtung und Fig. 2 is a slightly different type of connection of a En the contacting needles with the leads to the test device and

Fig. 3 den Sockel zur Lagerung der Kontaktiernadeln zeigt. Fig. 3 shows the base for storing the contacting needles.

Fig. 1 zeigt in schematischer und teilweise geschnittener Darstellung einen Teil einer erfindungsgemäßen Kontak tiervorrichtung, bestehend aus einer Nadelkarte 1, einer Kontaktiernadel 2 und einem auf der Oberseite der Nadel karte 1 angebrachten Sockel 10. Wie aus der Fig. 1 er sichtlich, ist die Kotnaktiernadel 2 U-förmig ausgestal tet und so angeordnet, daß der eine Schenkel der Nadel 2, nämlich der Schenkel 3 durch ein engtoleriertes Füh rungsloch 4 in der Nadelkarte 1 senkrecht nach unten ragt und mit seiner Spitze federnd auf den Kontaktfleck 5 des zu prüfenden Bauelementes 6 drückt. Der andere Schenkel 7 der Nadel 2 ist mit der zugeordneten Zulei tung 8 zur Prüfungseinrichtung verbunden. Im Falle des Beispiels von Fig. 1 ist der Schenkel 7 in eine durchkon taktierte Bohrung 15 in der Nadelkarte 1 eingelötet. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist es aber auch möglich, den Schenkel 7 der Nadel 2 abzubiegen und unmittelbar mit der Zuleitung 8 zur Prüfungseinrichtung zu verbinden. Fig. 1 shows a schematic and partially sectioned view of a part of an animal according to the invention Kontakt device consisting of a probe card 1, a Kontaktiernadel 2 and a card on the top of the needle 1 attached to base 10. As it is apparent from FIG. 1, the Kotnaktiernadel 2 is U-shaped and arranged so that the one leg of the needle 2 , namely the leg 3 through a tightly tolerated guide hole 4 in the needle card 1 protrudes vertically downwards and with its tip resiliently presses on the contact pad 5 of the component 6 to be tested. The other leg 7 of the needle 2 is connected to the associated supply 8 to the testing device. In the case of the example of FIG. 1, the leg 7 is soldered into a through-hole 15 in the needle card 1 . As shown in FIG. 2, however, it is also possible to bend the leg 7 of the needle 2 and to connect it directly to the feed line 8 to the testing device.

Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, ist der die beiden Schenkel 3 und 7 der Nadel 2 verbindende Teil 9 geradli nig ausgestaltet und in engem Abstand, z.B. parallel zu Nadelkarte 1 angeordnet. Dies hat den großen Vorteil, daß sich alle Teile der Nadel 2 in unmittelbarer Nähe der Nadelkarte 1 befinden, kurz sind und die Zuleitung 8 von der Nadel 2 zur Prüfeinrichtung im wesentlichen in der Ebene der Nadelkarte 1 liegen kann.As can also be seen from FIG. 1, the part 9 connecting the two legs 3 and 7 of the needle 2 is designed in a straight line and arranged at a close distance, for example parallel to the needle card 1 . This has the great advantage that all parts of the needle 2 are in the immediate vicinity of the needle card 1, are short and the feed line 8 from the needle 2 to the testing device can lie essentially in the plane of the needle card 1 .

Aus Fig. 1 und insbesondere aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die die Schenkel verbindenden Teile 9 aller Nadeln 2 in einem auf der Oberseite der Nadelkarte 1 angebrachten Sockel 10 gelagert sind. Besonders vorteilhaft ist es, diesen Sockel 10 zweiteilig auszubilden, wobei mindestens der Unterteil 11 mit Kerben 12 versehen ist, in denen die die Schenkel verbindenden Teile 9 der Nadeln gelagert und festgehalten werden. Eine besonders sichere Halte rung und Lagerung dieser Teile der Nadeln 2 erhält man, wenn entsprechende Kerben 14 auch in dem Oberteil 13 des Sockels vorgesehen werden. From Fig. 1 and in particular from Fig. 3 it can be seen that in the illustrated embodiment, the parts 9 connecting the legs of all needles 2 are mounted in a base 10 attached to the top of the needle card 1 . It is particularly advantageous to design this base 10 in two parts, at least the lower part 11 being provided with notches 12 in which the parts 9 of the needles connecting the legs are stored and held. A particularly safe holding tion and storage of these parts of the needles 2 is obtained if corresponding notches 14 are also provided in the upper part 13 of the base.

Durch Anordnen z.B. eines Klotzes 16 unter den Nadeln 2 können die in dem Sockel 10 gehalterten Nadeln 2 vorge spannt werden.By arranging for example a jig 16 beneath the needles 2 can retained in the base 10 needles 2 are biased.

Durch die Lagerung der Nadeln 2 in einem derart ausge stalteten Sockel 10 ist es möglich, bei Beschädigung einzelner Nadeln oder Gruppen von Nadeln diese durch Ab heben des entsprechenden Oberteils 13 des Sockels zu ent fernen und durch neue Nadeln zu ersetzen.By storing the needles 2 in such a designed base 10 , it is possible to remove them by damaging individual needles or groups of needles by lifting off the corresponding upper part 13 of the base and replacing them with new needles.

Ferner ist es durch die Ausgestaltung und Anordnung der einzelnen Teile der erfindungsgemäßen Kontaktiervorrich tung möglich, alle Teile hochpräzise und weitgehend me chanisiert herzustellen und durch einfaches Einlegen der Nadeln in die Kerben 12 bzw. 14 des Sockels 10 einfach, schnell und präzise zu justieren. Außerdem ist die er findungsgemäße Kontaktiervorrichtung wegen des wesent lich geringeren Zeitaufwandes bei der Herstellung und Reparatur wesentlich kostengünstiger.Furthermore, it is possible through the design and arrangement of the individual parts of the Kontaktiervorrich device according to the invention to manufacture all parts with high precision and largely me chanized and to adjust simply, quickly and precisely by simply inserting the needles into the notches 12 and 14 of the base 10 . In addition, he contacting device according to the invention is much more cost-effective because of the significantly lower time expenditure in the manufacture and repair.

Claims

1. Contacting device for testing multi-pole construction elements of microelectronics, in particular highly integrated circuits, in the form of a so-called needle card with a number of contacting needles corresponding to the number of contacts of the component to be tested, characterized in that the contacting needles ( 2 ) are U-shaped are designed and arranged so that one ( 3 ) of the two legs of the needles ( 2 ) protrudes vertically downwards through a tightly tolerated guide hole ( 4 ) in the needle card ( 1 ) and its tip resiliently on the contact patch ( 5 ) of the component to be tested ( 6 ) presses that the respective other leg ( 7 ) of the needles ( 2 ) is connected to the feed lines ( 8 ) to the testing device and that the part ( 9 ) of the needles ( 2 ) connecting the two legs is rectilinear and is arranged close to the needle card ( 1 ).

2. Contacting device according to claim 1, characterized in that the legs connecting parts ( 9 ) of the needles ( 2 ) in a on the top of the needle card ( 1 ) attached base ( 10 ) are mounted.

3. Contacting device according to claim 2, characterized in that the base ( 10 ) from a fixed on the needle card ( 1 ), with notches ( 12 ) provided lower part ( 11 ) and at least one of the cover serving, preferably with correspondingly arranged notches ( 14 ) provide NEN upper part ( 13 ).