DE4207002A1 - Positioniervorrichtung fuer eine traegerplatte fuer zu pruefende vorrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung für eine Trägerplatte, eine sogenannte DUT-Platte (Device-Under- Test-Platte) für zu prüfende Vorrichtungen, wie Halbleiter­ vorrichtungen, bezüglich eines Prüfkopfes, der als Interface zwischen einem Prüfgerät und eimer zu prüfenden Vorrichtung (DUT) dient.

Ein Prüfkopf hat zahlreiche Stiftplatten mit Kontaktfühlern, über welche Kontakte mit einer DUT-Platte hergestellt wer­ den. Die Verbindung zwischen der DUT-Platte und dem Prüfkopf wird durch Kontaktieren von leitenden Pads auf der DUT- Platte mit den Spitzen der Kontaktfühler hergestellt. Es ist in diesem Fall erforderlich, die Kontaktfühler und die leitenden Pads zueinander mit hinreichend hoher Genauig­ keit zu positionieren. Bei einem herkömmlichen Prüfkopf gemäß Fig. 1 hat ein Prüfkopfgehäuse 20 einen daran befe­ stigten Kreiszylinder 21 und dieser Zylinder 21 damit ver­ bundene Stiftplatten 22. Ein an der Oberseite des Gehäuses 20 befestigter Deckel 23 ist mit Positionierstifen 24 ver­ sehen. Eine inzwischen an einem DUT-Platten-Adapter 25 befestigte DUT-Platte 10 ist in diesem Zustand auf dem Prüfkopf montiert. Der DUT-Platten-Adapter 25 ist mit Boh­ rungen 25a versehen, welche die Positionierstifte 24 zum Bewirken einer Positionierung zwischen den Kontaktfühlern und der DUT-Platte aufnehmen können.

Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung hängt die Positioniergenauigkeit der Spitzen der Kontakfühler und der leitenden Pads von den Dimensionierungs- und Montage- Toleranzen der oben beschriebenen Teile ab. Es war daher bisher unmöglich, eine amgemessene Positioniergenauigkeit zu erreichen. Wenngleich zur Bewältigung dieses Problems in der Praxis Eingang gefunden hat, den Durchmesser der leitenden Pads zu erhöhen, vergrößerte sich die Anzahl der Kontaktfühlerstifte mit der zunehmenden Packungsdichte von LSIs. Im Ergebnis hat sich der Abstand zwischen jedem Paar benachbarte Kontaktfühlerstifte vermindert, so daß es erfor­ derlich geworden ist, den Durchmesser der leitenden Pads zu vermindern.

Ein zusätzliches Problem ergibt sich, wenn eine Halbleiter­ vorrichtung geprüft werden soll. Da es erforderlich ist, ein hochfrequentes Analogsignal und ein digitales Signal je nach der Anwendung der Vorrichtung anzulegen, variieren die Anordnung und die Anzahl der Fühler der Stiftplatten je nach der Auslegung jeder einzelnen Vorrichtung (z. B. Ein­ zel-Kabelanordnung oder Koaxial-Kabelanordnung). Demgemäß ist es erforderlich, verschiedene Stifte entsprechend den Spezifikationen jedes speziellen Anwendungsfalles oder eine große, aber gemeinsame Fühleranordnung vorzusehen, um den unterschiedlichen Zwecken zu genügen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Prüfgerät zu schaffen, das die Positioniergenauigkeit der DUT-Platte bezüglich des Prüfkopfes derart erhöht, daß der erhöhten Anzahl an Stiften der Kontakfühler Rechnung getragen wird.

Ferner ist Ziel der Erfindung, ein Prüfgerät vorzusehen, bei dem Kontaktfühler leicht und in einfacher Weise ent­ fernt, ersetzt oder ergänzt werden können, um für die je­ weils zu prüfende Vorrichtung (DUT) stets die richtige und erforderliche Kontaktfühleranzahl und -anordnung bereitstel­ len zu können.

Eine Positioniervorrichtung für eine DUT-Platte ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekenn­ zeichnet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt. Dabei wird die Ausge­ staltung gemäß Anspruch 5 vorteilhaft zum Prüfen einer integrierten Schaltung eingesetzt.

Bei jeder Ausführung sind die Anschlußblöcke und die DUT- Platten unabhängig voneinander für eine Modifizierung aus­ gebildet.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeich­ nungen an Anführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Prüfkopfes;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführung einer Positioniervorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3A eine Draufsicht auf ein Positionierglied der Vor­ richtung nach Fig. 2;

Fig. 3B eine Seitenansicht des Positioniergliedes nach Fig. 2;

Fig. 3C einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 3A;

Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht einer Konstruktion mit Anschlußblockaufnahmeabschnitten und in diese einzufü­ genden Anschlußblöcken;

Fig. 5 eine Explosionsdarstellung eines Prüfkopfes;

Fig. 6 eine schematische Draufsicht einer Kühlkonstruktion des Prüfkopfes;

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht der Kühlkonstruktion nach Fig. 6;

Fig. 8 eine schematische Darstellung, welche den Gebrauch des Prüfkopfes nach der Erfindung zeigt;

Fig. 9 eine schematische Darstellung, welche den Gebrauch des herkömmlichen Prüfkopfes zeigt;

Fig. 10 eine Draufsicht, welche schematisch die Kühlkon­ struktion des herkömmlichen Prüfkopfes zeigt, und

Fig. 11 eine schematische Seitenansicht der Kühlkonstruktion nach Fig. 10.

Eine Ausführung der Erfindung sei nun im einzelnen anhand der Fig. 2-5 beschrieben.

Gemäß Fig. 5 umfaßt der Prüfkopf 1 einen Hauptrahmen 1a, einen über dem Hauptrahmen 1a angeordneten Deckel 1b, wel­ cher eine Öffnung für die darin montierte DUT-Platte frei­ läßt, und einen Boden 1c, der am Boden des Hauptrahmens 1a angeordnet ist. Die DUT-Platte 10, welche im Prüfkopf 1b montiert ist, hat eim rahmenförmiges, quadratisches Posi­ tionierglied 2, dessen Größe mit derjenigen einer DUT-Platte 10 übereinstimmt. Das Positionierglied 2 positioniert und trägt eine Vielzahl von Stiftplatten 5, die am Prüfkopf 1c angeordnet sind.

Jede Stiftplatte 5 hat einen davon wegragenden Abschnitt, der einen Anschlußblock-Montageabschnitt bildet. An dem distalen Ende des Anschlußblock-Montageabschnittes ist ein Anschlußblock 6 mit einer Vielzahl von Kontakfühlern 7 angebracht, wie Fig. 7 zeigt.

Gemäß den Fig. 2 und 3A hat das Positionierglied 2 eine Vielzahl von Block-Aufnahmeabschnitten 3A und 3B für die Anschlußblöcke 6. Gemäß Fig. 3A ist das Positionierglied 2 aus Aluminium, beispielsweise im Druckgußverfahren herge­ stellt und an dem DUT-Platten-Montageabschnitt des Prüfkop­ fes 1 angebracht. Das Positionierglied 2 hat einen Kragenab­ schnitt 2a, der längs des inneren Randes des rahmenförmi­ gen Körpers ausgebildet ist. Der Kragenabschnitt 2a ist mittels acht Schrauben am Hauptrahmen 1a befestigt. Das Positionierglied 2 hat Nockenvorrichtungen 12 an seinen vier Ecken, um die DUT-Platte zu befestigen. Fig. 3B ist eine Seitenansicht des Positioniergliedes mit Blickrichtung auf die Blockaufnahmeabschnitte 3B. Fig. 3C ist ein Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 3A mit Blickrichtung auf die Blockaufnahmeabschnitte 3A.

Gem. Fig. 2 positioniert das Positionierglied 2 die An­ schlußblöcke so, daß eine Vielzahl von Kontaktfühlern 7 über die Oberseite des Positioniergliedes 2 hinausragt. Die Kontaktfühler 7 werden derart von Federn unterstützt, daß sie wie gewünscht vorkragen und zurückweichen können. Die DUT-Platte 10 ist entfernbar an dem Positionierglied 2 befestigt, so daß Pads 10b auf der Rückseite der DUT-Platte 10 in Kontakt mit den vorkragenden Kontaktfühlern 7 zum Vermessen der DUT gebracht werden können.

Das Positionierglied 2 hat an seinen vier Ecken zylindrische Bohrungen 3, und in jeder der Bohrungen 3 ist eine Nocken­ vorrichtung 12 vorgesehen. Die Nockenvorrichtungen 12 sind untereinander mittels eines Antriebsgurtes 8a verbunden und werden von einem Antrieb 9 mittels des Antriebsgurtes 8b synchron verdreht. Wenn die Nockenvorrichtungen 10 verdreht werden, kommt ein Dachabschnitt der Nockenvorrichtung 12 in Eingriff mit einer entsprechenden Bohrung an einer Verstär­ kungsplatte 11, um so die DUT-Platte 10 zu sichern.

Gemäß Fig. 2 sind die Anschlußblockaufnahmeabschnitte 3A von Langlöchern gebildet, welche sich vertikal durch das Positionierglied 2 erstrecken. Bei dieser Ausführung sind acht Blockaufnahmeabschnitte 3A in jedem Paar gegenüberlieg­ ender Seiten des am Prüfkopf 1 befestigten Positionierglie­ des 2 vorgesehen. Jeder Anschlußblockaufnahmeabschnitt paßt zu einem entsprechenden Anschlußblock 6, der an der zugehör­ igen Stiftplatte 5 so angebracht ist, daß die Kontaktfühler 7 bezüglich der DUT-Platte 10 exakt positioniert sind und von unten her über die Oberseite des Positioniergliedes 2 herausragen.

Die anderen Anschlußblockaufnahmeabschnitte 3B sind je mit Seitenwänden und einem Boden gemäß Fig. 4 gebildet. Bei dieser Ausführung sind mehrere Anschlußblockaufnahmeab­ schnitte 3B auf einer Seite des Positioniergliedes 2 ausge­ bildet, die an eine Seite mit den Anschlußblockaufnahmeab­ schnitten 3A anschließt. Anders als die Anschlußblöcke 6, welche in die Anschlußblockaufnahmeabschnitte 3A passen, sind die in die Blockaufnahmeabschnitte 3B passenden Blöcke 15 nicht an den Stiftplatten 5 angeordnet sondern damit über Kabel 16 verbunden. Es können Anschlußblöcke 15 mit unterschiedlichen Stiftanordnungen (z. B. für Koaxialkabel- Anordnung und für Einzelkabelanordnung) vorgesehen sein.

Gemäß Fig. 4 wird ein Anschlußblock 15 seitwärts in einen Anschlußblockaufnahmeabschnitt 3B eingeschoben. Er umfaßt einen Führungsvorsprung 6b, der sich in Einschubrichtung er­ streckt, und demgemäß wird jeder Anschlußblock 15 in einen Anschlußblockaufnahmeabschnitt 3B durch Führen über Füh­ rungsvorsprünge 6b in Führungsnuten 31 des Blockaufnahmeab­ schnittes 3B eingeschoben. Wenn das vordere Ende des An­ schlußblockes 15 den Greifrand 32 erreicht, wirkt das Greif­ stück 6a federnd bzw. schnappend mit dem Greifrand 32 zusam­ men. Es sei bemerkt, daß die Dicke des Greifrandes 32 im wesentlichen dem Abstand des vorderen Endes des Anschluß­ blockes 15 vom Greifabschnitt des Greifstückes 6a ent­ spricht, so daß in eingerastetem Zustand des Anschlußblockes 15 die Positionierung in Einschubrichtung verläßlich bewerk­ stelligt wird. Diese Anordnung ermöglicht ein leichtes Anbringen, Entfernen und Austauschen der Anschlußblöcke 15. Es sei bemerkt, daß bei dieser Ausführung zwei unter­ schiedliche Breiten von Anschlußblockaufnahmeabschnitten 3B vorgesehen sind und daß die Anschlußblöcke 15 durch Fräsen hergestellt sind.

Die Anschlußblöcke sind entsprechend den zu vermessenden DUTs ausgewählt, z. B. Anschlußblöcke für Koaxialkabel- Anordnung oder Einzelkabel-Anordnung, und es ist nur die erforderliche Anzahl an Anschlußblöcken 15 installiert.

Das Positionierglied 2 umfaßt ferner Positionierstifte 4, die von der Oberseite vorkragen, wo die DUT-Platte 10, wie in den Fig. 2, 3A und 3B gezeigt, montiert wird. Bei dieser Ausführung sind zwei Positionierstifte 4 an diagonal gegen­ überliegenden Stellen am Positionierglied 2 vorgesehen. Die DUT-Platte 10 hat eine rahmenförmige Verstärkungsplatte 11 (Fig. 2), die zum Gewährleisten der erforderlichen Festig­ keit daran gesichert ist. Die DUT-Platte 10 ist mit Paßboh­ rungen 10a zum Aufnehmen der Postionierstifte 4 versehen. Dank der Beziehung zwischen den Positionierstiften 4 und den Paßbohrungen 10a wird die DUT-Platte 10 bezüglich des Positionierteiles 2 in Stellung gebracht und in diesem Zustand damit montiert. Dann werden die Nockenvorrichtungen 12 aktiviert, um die DUT-Platte 10 festzulegen. Infolge davon werden die Pads 10b an der DUT-Platte 10 exakt in Berührung mit den Kontaktfühlern 7 der Anschlußblöcke 6 und 15 gebracht und somit die Verbindungen hergestellt.

Wenngleich bei der vorstehend beschriebenen Ausführung ein quadratisch geformtes Positionierglied 2 eingesetzt ist, sei betont, daß die Gestalt des Positioniergliedes 2 nach der Erfindung nicht notwendig auf diese Form beschränkt ist und daß es möglich ist, ein kreisförmiges Positionierglied oder jede andere Form zu verwenden.

Wie oben beschrieben, ist bei der Erfindung der Fehler beim Positionieren einer DUT-Platte unabhängig von den Dimensio­ nierungs- oder Montage-Fehlern jedes Bestandteiles des Prüfkopfes und lediglich auf die Ungenauigkeiten des Posi­ tioniergliedes zurückzuführen. Dadurch wird die Positio­ niergenauigkeit der DUT-Platte bezüglich des Prüfkopfes erhöht. Als Ergebnis kann die Pad-Fläche der DUT-Platte minimiert werden, so daß ermöglicht ist, mit einer erhöhten Anzahl von Kontaktfühlern zurecht zu kommen.

Da ferner die Erfindung einen einfachen Austausch der Kon­ taktfühler zuläßt, können jederzeit in Anpassung an die zu vermessende Halbleitervorrichtung Kontaktfühler entfernt, ersetzt oder ergänzt werden. Es ist daher möglich, unter­ schiedlichen Spezifikationen wie Einzelkabel-, Koaxial­ kabel-, Differential- oder Kelvin-Anordnungen gerecht zu werden.

Gemäß Fig. 6 ist eine Vielzahl von Stiftplatten 5 in dem Hauptrahmen 1a ausgerichtet, welcher durch Trennwände 1d in neun Sektionen unterteilt ist. Die Stiftplatten 5 sind in linke und rechte Sektionen unterteilt, die der zentralen Sektion benachbart sind.

Im folgenden sei die Belüftung des Prüfkopfes 1 beschrieben. Die Stiftplatten 5 sind voneinander mit ausreichendem Ab­ stand angeordnet und durch den Hauptrahmen 1a und die Trenn­ wände 1d gemäß Fig. 5 geführt. Der Hauptrahmen 1a und jede Trennwand 1d hat zahlreiche Lüftungsschlitze 1e. Die zen­ trale Sektion und die darunter (gemäß Fig. 6) angeordnete Sektion (Raum a) sind Leersektionen, und ein Entlüftungsrohr 13 ist mit dieser letzteren Sektion (Raum a) verbunden. Die Luft innerhalb des Prüfkopfes 1 wird über das Entlüftungs­ rohr 13 abgesaugt. Kühlluft wird von der Außenseite über die Belüftungsschlitze 1e zwischen jedes Paar benachbarte Stiftplatten 5 gespeist, wie dies Pfeil b andeutet. Dieser Belüftungspfad ist im Vergleich zu dem herkömmlichen Belüf­ tungspfad gemäß Fig. 10 und 11 insoweit vorteilhaft, als nicht nur der Belüftungswirkungsgrad verbessert sondern auch die Gesamtstärke des Prüfkopfes vermindert werden kann. Es ist daher möglich, den Meßwirkungsgrad zu verbes­ sern (siehe Fig. 7 bis 10). Zusätzlich erleichtert der Raum a das Anbringen und Entfernen von Verbindern 14 im Vergleich zum Stand der Technik.

Claims (14)

1. Positioniervorrichtung für eine Trägerplatte für zu prüfende Vorrichtungen wie Halbleitervorrichtungen, inte­ grierte Schaltungen oder dergleichen, mit

• a) mehreren Anschlußblöcken (6, 15)
• b) von den Anschlußblöcken (6, 15) getragenen Kontaktfühlern (7) zum Kontaktieren einer Trägerplatte (10) und
• c) einem Positionierglied (2), auf dem die Trägerplatte (10) montiert werden kann und das Anschlußblock-Aufnahmeab­ schnitte (3A, 3B) zur Aufnahme der Amschlußblöcke (6, 15) trägt, um die Kontaktfühler (7) zum Herstellen von Kontakten mit der Trägerplatte (10) zu positionieren.

2. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Positionierglied (2) ferner Positionier­ stife (4) zum genauen Ausrichten des Positioniergliedes bezüglich der Trägerplatte (10) durch Zusammenwirken mit entsprechenden Paßbohrungen (10a) der Trägerplatte (10) aufweist.

3. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionierglied (2) ferner minde­ stens eine Nockenvorrichtung (12) zum Sichern der Träger­ platte (10) an dem Positionierglied (2) aufweist.

4. Positioniervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Nockenvorrichtungen (12) vorgesehen sind, die zu einer gemeinsamen Betätigung miteinander gekop­ pelt sind.

5. Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (10) mindestens ein Pad (10b) aufweist, über welches die Kontaktfühler (7) Kontakt mit der Trägerplatte (10) herstellen.

6. Positioniervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Pad (10b) unabhängig für die genannte Trägerplatte (10) konfiguriert ist.

7. Positioniervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktfühler (7) unabhängig für das genannte Pad konfiguriert sind.

8. Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Anschlußblock (6) an einer Stiftplatte (5) angeordnet ist.

9. Isoliervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Anschlußblockaufnahmeabschnit­ te Löcher (3A) aufweisen, durch welche die Kontaktfühler (7) hindurchragen, um einen Kontakt mit einem Pad (10b) an der Trägerplatte (10) herzustellen.

10. Positioniervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Löcher (3A) die Kontakfühler (7) bezüglich des Pads (10b) durch genaues Einpassen der vorbestimmten Anschlußblöcke (6) exakt positionieren.

11. Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußblock-Aufnahmeab­ schnitte Schlitze (3B) sind, in welche die Anschlußblöcke (15) eingepaßt sind.

12. Positioniervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schlitze (3B) und die dazugehörigen An­ schlußblöcke (15) mindestens ein Paar komplementäre Nuten (31) und Vorsprünge (6b) an einer Kontaktfläche zwischen An­ schlußblock (15) und Anschlußblock-Aufnahmeabschnitt (3B) aufweisen, um die Kontaktfühler (7) genau bezüglich eines an der Trägerplatte (10) angeordneten Pads (10b) zu positio­ nieren.

13. Positioniervorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußblock (15) ferner eine Verriegelungsvorrichtung (6a, 32) aufweist, um den Anschluß­ block (15) mit dem Anschlußblock-Aufnahmeabschnitt (3B) zu verriegeln.

14. Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 11-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußblöcke (15) mittels eines Kabels (16) verbunden sind.