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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wafer-Testsysteme und insbesondere
auf Vorrichtungen zum Koppeln eines Testkopfes und einer Nadelkarte
in einem Wafer-Testsystem.
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HINTERGRUNDINFORMATIONEN
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Wafer-Testsysteme
umfassen üblicherweise einen
Testkopf und eine Nadelkarte. Die Nadelkarte umfasst ein Muster
aus Kontakten, um Teile einer integrierten Schaltung, die auf einen
Halbleiter-Wafer gebildet wurde, elektrisch zu testen. Der Testkopf
ist konfiguriert, um verschiedene Kontakte der Nadelkarte anzusteuern,
um spezielle Testprozeduren innerhalb der integrierten Schaltung
durchzuführen. Der
Testkopf erhält
im Verlauf einer Testprozedur Ausgangssignale von der integrierten
Schaltung über die
Kontakte der Nadelkarte. Die Ausgangssignale bilden die elektrischen
Eigenschaften der getesteten integrierten Schaltung ab. Die Nadelkarte
und der Testkopf sind einzig für
eine spezielle integrierte Schaltung und, in einigen Fällen, für eine spezielle Testprozedur
konfiguriert. Die Nadelkarte und/oder der Testkopf müssen dementsprechend
für verschiedene
integrierte Schaltungen und Testprozeduren gewechselt werden.
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Der
Testkopf und die Nadelkarte sind elektrisch mit einer Kopplungsvorrichtung,
die oft als "Pogo"-Einheit bezeichnet
wird, aneinander gekoppelt. Die Pogo-Einheit verbindet den Testkopf
oder irgendeine dazwischenliegende Kopplungsstruktur, die mit dem
Testkopf verbunden ist, und die Nadelkarte. Die Pogo-Einheit umfasst
eine Anordnung von gefederten Kontakten, die als Pogo-Anschlussstifte bezeichnet
werden. Die Pogo-Anschlussstifte sind angeordnet, um Kontakte auf
der Nadelkarte mit den entsprechenden Kontakten auf der Testkarte
elektrisch zu koppeln. Die Federkraft der Pogo-Anschlussstifte hilft,
die Gleichmäßigkeit
des elektrischen Kontaktes zwischen den verschiedenen Kontakten
der Nadelkarte und des Testkopfes zu erhalten. Wenn der Testkopf
und die Nadelkarte mit der Pogo-Einheit
verbunden sind, um Druck gegen die Pogo-Anschlussstifte auszuüben, reagieren
die Anschlussstifte mit einer Federkraft, die den Kopplungsdruck
erhöht.
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Die
Elastizität
der Anschlussstifte gewährleistet
trotz planarer Verformung des Testkopfs oder der Nadelkarte während einer
Testprozedur im Allgemeinen einen ausreichenden Kopplungsdruck.
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Die
Verwendung von Anschlussstiften ist im Allgemeinen im US-Patent
Nr. 5.635.846 beschrieben. Die Verwendung von Pogo-Anschlussstiften
ist insbesondere im US-Patent Nr. 4.668.041 beschrieben.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
vorliegende Erfindung, wie sie von Anspruch 1 definiert ist, ist
auf eine Vorrichtung zum Koppeln eines Testkopfes und einer Nadelkarte
in einem Wafer-Testsystem
gerichtet. Die Kopplungsvorrichtung schließt eine Anzahl von Eigenschaften
ein, die zu kontrollierter Impedanz und verringertem Nebensprechen
beitragen. Die Kopplungsvorrichtung ist folglich insbesondere für schnelle
Testanwendungen vorteilhaft. Die Kopplungsvorrichtung kann z. B.
eine Anordnung einzelner Leitungskanäle umfassen, die individuelle
Leitungselemente wie Pogo-Anschlussstifte enthalten. Die Kanäle können, falls
gewünscht, isoliert
sein, um Kriechverluste zu verringern. Der Kanal kann aus Metall
hergestellt und in dielektrischen Kopplungsplatten für verbesserte
Impedanzanpassung abgeschlossen sein. Die Unterteilungselemente
sind so beschaffen, dass benachbarte Reihen von Leitungskanälen physikalisch
isolieren sind. Außerdem
können
benachbarte leitende Elemente verbunden sein, um Masse- und Signalpotentiale
abwechselnd zu transportieren, sodass Signal transportierende Elemente
in einer gemeinsamen Reihe voneinander durch Masse transportierende
Elemente getrennt sind.
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Die
vorliegende Erfindung schafft in einer Ausführungsform eine Vorrichtung
zum Koppeln eines Testkopfes und einer Nadelkarte in einem Wafer-Testsystem,
wobei die Vorrichtung umfasst: eine erste Platte mit ersten Buchsen,
eine zweite Platte mit zweiten Buchsen und Kanäle, die sich zwischen der ersten
Platte und der zweiten Platte erstrecken, wobei jeder der Kanäle ein erstes
Ende, das an einem der ersten Kontakte angebracht ist, und ein zweites
Ende, das an einem der zweiten Kontakte angebracht ist, besitzt,
sowie elektrisch leitende Elemente, die in den Kanälen angeordnet
sind, wobei jedes der leitenden Elemente ein erstes Ende, das über eine
der ersten Buchsen zugänglich
ist, und ein zweites Ende, das über
eine der zweiten Buchsen zugänglich
ist, besitzt.
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Die
vorliegende Erfindung schafft in einer weiteren Ausführungsform
eine Vorrichtung zum Koppeln einer Testkopf-Kopplungsstruktur und
einer Nadelkarten-Kopplungsstruktur
in einem Wafer-Testsystem, wobei die Vorrichtung umfasst: eine erste
dielektrische Platte mit ersten Buchsen, eine zweite dielektrische
Platte mit zweiten Buchsen und Metallkanäle, die sich zwischen der ersten
und der zweiten Platte erstrecken, wobei jeder der Kanäle ein erstes Ende,
das an einer der ersten Buchsen angebracht ist, und ein zweites
Ende, das an einer der zweiten Buchsen angebracht ist, besitzt und
die länglichen Kanäle im Allgemeinen
in Reihen angeordnet sind, wobei elektrisch abschirmende Elemente
zwischen benachbarten Reihen von Kanälen angeordnet sind, um dadurch
elektrisches Nebensprechen zu verringern, sowie elektrisch leitende
Elemente, die in den Kanälen
angeordnet sind, wobei jedes der elektrisch leitenden Elemente ein
erstes Ende, das über
eine der ersten Buchsen zugänglich
ist, und ein zweites Ende, das über
eine der zweiten Buchsen zugänglich ist,
besitzt.
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Die
vorliegende Erfindung schafft in einer weiteren Ausführungsform
eine Vorrichtung zum Koppeln einer Testkopf-Kopplungsstruktur und
einer Nadelkarten-Kopplungsstruktur
in einem Wafer-Testsystem, wobei die Vorrichtung umfasst: eine erste
dielektrische Platte mit ersten Buchsen, eine zweite dielektrische
Platte mit zweiten Buchsen und Kanäle, die sich zwischen der ersten
und der zweiten Platte erstrecken, wobei jeder der Kanäle ein erstes
Ende, das in einer der ersten Buchsen angebracht ist, und ein zweites
Ende, das in einer der zweiten Buchsen angebracht ist, besitzt und
die Kanäle
im Allgemeinen in Reihen angeordnet sind, wobei elektrisch leitende
Elemente in den Kanälen
angeordnet sind und jedes der elektrisch leitenden Elemente ein
erstes Ende, das über
eine der ersten Buchsen ansteuerbar ist, und ein zweites Ende, das über eine
der zweiten Buchsen ansteuerbar ist, besitzt, wobei leitende Elemente
in jeder Reihe von Kanälen
abwechselnd ein gemeinsames Massesignal transportieren, und die leitenden
Elemente zwischen diesen leitenden Elementen Datensignale transportieren,
um dadurch elektrisches Nebensprechen zu verringern, sowie elektrisch
abschirmende Elemente, die zwischen benachbarten Reihen von Kanälen angeordnet
sind, um dadurch elektrisches Nebensprechen zu verringern.
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Die
vorliegende Erfindung schafft in einer weiteren Ausführungsform
eine Wafer-Testvorrichtung,
die umfasst: eine Testkopf-Kopplungsstruktur mit ersten An schlussstiften,
eine Nadelkarten-Kopplungsstruktur mit zweiten Anschlussstiften,
eine erste Platte mit ersten Buchsen, welche die ersten Anschlussstifte
aufnehmen, eine zweite Platte mit zweiten Buchsen, welche die zweiten
Anschlussstifte aufnehmen, Kanäle,
die sich zwischen der ersten und der zweiten Platte erstrecken,
wobei jeder der Kanäle ein
erstes Ende, das an einem der ersten Kontakte angebracht ist, und
ein zweites Ende, das an einem der zweiten Kontakte angebracht ist,
besitzt, sowie elektrisch leitende Elemente, die in den Kanälen angeordnet
sind, wobei jedes der elektrisch leitenden Elemente ein erstes Ende,
das für
einen der ersten Anschlussstifte über eine der ersten Buchsen
zugänglich
ist, und ein zweites Ende, das für
einen der zweiten Anschlussstifte über eine der zweiten Buchsen
zugänglich
ist, besitzt und einige der ersten Anschlussstifte an wenigstens
einige der zweiten Anschlussstifte elektrisch gekoppelt sind.
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Weitere
Vorteile, Eigenschaften und Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung und den Ansprüchen
offensichtlich.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer Kopplungsvorrichtung
für eine Wafer-Testvorrichtung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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1 ist
eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer Kopplungsvorrichtung 12 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Kopplungsvorrichtung 12 kann
in eine Wafer-Testvorrichtung integriert sein, die einen Testkopf und
eine Nadelkarte besitzt, die in Wafer-Testprozeduren verwendbar
sind. Die Kopplungsvorrichtung 12 koppelt den Testkopf
an die Nadelkarte. Die Vorrichtung 12 kann direkt zwischen
den Testkopf und die Nadelkarte gekoppelt sein. Der Testkopf und/oder
die Nadelkarte können
alternativ mit einer dazwischenliegenden Kopplungsstruktur, die
an die Kopplungsvorrichtung 12 gekoppelt ist, ausgestattet
sein. Die Vorrichtung 12 umfasst, wie in 1 gezeigt
ist, eine erste Platte 18, eine zweite Platte 20,
Kanäle 22 und Unterteilungselemente 24.
Die erste Platte 18 ist benachbart zum Testkopf angeordnet,
wohingegen die zweite Platte 20 benachbart zur Nadelkarte
angeordnet ist. Die Kanäle 22 und Unterteilungselemente 24 erstrecken
sich zwischen der ersten und der zweiten Platte 18, 20.
Die Kanäle 22 sind
im Allgemeinen länglich
und röhrenförmig und
können
z. B. im Querschnitt kreisförmig
oder rechteckig sein. Jeder Kanal 22 umfasst ein gefedertes
leitendes Element, etwa von der Art, die üblicherweise als Pogo-Anschlussstift
bezeichnet wird. Der Kanal 22 könnte alternativ eine Anschlussstift/Buchsen-Verbindung
enthalten. Das leitende Element koppelt einen Kontakt, der zum Testkopf
gehört,
elektrisch mit einem entsprechenden Kontakt, der zur Nadelkarte
gehört.
Die Kontakte, die zum Testkopf bzw. zur Nadelkarte gehören, können Anschlussstifte
umfassen.
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Die
erste Platte 18 umfasst erste Nuten 26 und erste
Buchsen 28. Die zweite Platte 20 umfasst gleichermaßen zweite
Nuten 30 und zweite Buchsen 32. Die Buchsen 28, 32 werden
durch Öffnungen,
die sich durch die erste bzw. zweite Platte 18, 20 erstrecken,
gebildet. Jeder Kanal 22 umfasst ein erstes Ende, das an
einer ersten Buchse 28 angebracht ist, und ein zweites
Ende, das an einer zweiten Buchse 32 angebracht ist. Die
Kanäle 22 sind
vorzugsweise in den Öffnungen,
die von den ersten und zweiten Buchsen 28, 32 gebildet
werden, angebracht. Ein Löt-
oder Klebemittel oder ein Reibungshalt können verwendet werden, um die
Kanäle 22 in
den Buchsen 28, 32 zu sichern. Die Buchsen 28, 32 können bei
einer Lötverbindung
eine leitende Bahn, die an der Öffnung
angebracht ist, umfassen. Die Nuten 26, 30 erstrecken
sich quer über
die erste bzw. zweite Platte 18, 20. Im Allgemeinen
ist jedes Unterteilungselement 24 planar und besitzt ein
erstes Ende, das in einer ersten Nut 26 angebracht ist,
und ein zweites Ende, das in einer zweiten Nut 30 angebracht
ist. Die Unterteilungselemente 24 können in den Nuten 26, 30,
z. B mit einer Klebeverbindung oder einem Reibungshalt, angebracht
sein.
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Die
erste und zweite Platte 18, 20 sind vorzugsweise
ringförmig,
wobei sie eine scheibenähnliche
Struktur bilden. Jede Scheibe kann im Wesentlichen kreisförmig oder
rechteckig sein. Die Buchsen 28, 32 sind angeordnet,
um ein entsprechendes Muster von Anschlussstiften von einem Testkopf
bzw. einer Nadelkarte aufzunehmen. Die Anschlussstifte, die zum
Probenkopf und zur Nadelkarte gehören, erstrecken sich in die
Buchsen 28, 32, um mit den gegenüberliegenden
Enden der leitenden Elemente, die in einem entsprechenden Kanal 22 angebracht sind,
in Eingriff zu gelangen. Die Buchsen 28, 32 können, wie
in 1 gezeigt ist, im Allgemeinen in einem orthogonalen
Muster von Reihen angeordnet werden.
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Die
Buchsen 28, 32 können alternativ in einem im
Allgemeinen radialen Muster von Reihen angeordnet werden, sodass
sich die Reihen im Allgemeinen entlang Radien der scheibenähnlichen
Platte erstrecken. Die Ausrichtung der Nuten 26, 30 entspricht
in jedem Fall vorzugsweise dem gewählten Buchsenmuster, sodass
die Nuten benachbarte Reihen von Buchsen 28, 32 voneinander
trennen. Die Nuten 26, 30 und Buchsen 28, 32 können gleichmäßig oder
in diskreten Abschnitten über
die ringförmigen
Scheiben, die durch die Platten 18, 20 gebildet werden,
verteilt sein.
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Ein
leitendes Element, das in einem Kanal 22 in der Kopplungsvorrichtung 12 enthalten
ist, kann einen ersten Anschlussstiftabschnitt, einen zweiten Anschlussstiftabschnitt
und einen Federteil umfassen. Der Anschlussstiftabschnitt erstreckt
sich in die Buchsen 28 bzw. 32. Bei einer Verbindung
der Platten 18, 20 mit einem Testkopf und einer
Nadelkarte erstrecken sich die leitenden Anschlussstifte, die zum
Testkopf und der Nadelkarte oder irgendeiner dazwischenliegenden
Verbindungsstruktur gehören, in
die Buchsen 28, 32. Die Anschlussstifte, die zu
einem Testkopf und einer Nadelkarte gehören, gelangen dabei mit dem
entsprechenden Anschlussstiftabschnitt in Eingriff. Durch den Federteil
ist das leitende Element elastisch komprimierbar. Mit anderen Worten,
in Reaktion auf Druck, der auf den ersten und zweiten Anschlussstiftabschnitt
von den entsprechenden Kontakten ausgeübt wird, übt der Federteil eine entgegengesetzte
Federkraft aus. Die leitenden Elemente erhöhen auf diese Weise den Kopplungsdruck
mit den entsprechenden Anschlussstiften, die zu einem Testkopf und
zu einer Nadelkarte gehören. Planare
Verformung eines Testkopfes und einer Nadelkarte verursachen folglich
weniger wahrscheinlich Kontaktungleichmäßigkeiten quer zu den Anschlussstiften.
Das leitende Element koppelt dabei elektrisch die Kontakte, die
zu einem Testkopf und einer Nadelkarte gehören, über den ersten und zweiten
Anschlussstiftabschnitt.
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Der
Kopplungsvorrichtungsaufbau 12 besitzt eine Anzahl von
Eigenschaften, die zu kontrollierter Impedanz und verringertem Nebensprechen
zwischen den leitenden Elementen beitragen. Ein isolierender Werkstoff
kann für
die Außenseite
der Kanäle 22 eingesetzt
werden, um Kriechverluste zu verringern oder um die Impedanz besser
zu kontrollieren. Die Kanäle 22 werden
vorzugsweise aus Metall, aber jedenfalls im Zusammenhang mit den
Platten 18, 20 für reduzierte Impedanz und wirksame
Impedanzanpassung, hergestellt. Die Platten 18, 20 können insbe sondere
aus einem dielektrischen Material hergestellt werden. Die Dichte
des Massekreismusters kann außerdem,
um die Impedanz besser zu kontrollieren, über die Platten 18, 20 angepasst
werden. Die Dichte des Massekreismusters, d. h. die Dichte der Metallbahnen
auf den Platten 18, 20, könnte z. B. radial so angepasst
werden, dass die Anschlussstifte in Richtung des Innendurchmessers
der Platten weniger Massedichte als jene am Außendurchmesser besitzen.
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Die
Metallkanäle 22 können für eine verbesserte
Impedanzanpassung in dielektrischen Platten 18, 20 abgeschlossen
sein. Die Platten 18, 20 können ferner gedruckte Leiterplatten
enthalten, die zusätzlich
dazu, dass sie aus einem dielektrischen Material hergestellt werden,
leitende Bahnen für
das Zusammenschalten von den gewünschten
leitenden Elementen und/oder das Anbringen von Schaltungselementen
oder -vorrichtungen umfassen. Jede Platte 18, 20 kann
z. B Bahnen umfassen, die gemeinsam verschiedene Buchsen 28, 32,
die zu den leitenden Elementen gehören, mit Spannungs- und Massepotentialen
verbinden. Die Unterteilungselemente 24 bieten außerdem zusätzliche
Isolation der leitenden Elemente. Insbesondere trennen die Unterteilungselemente 24 die
Reihen von Kanälen 22 physikalisch
voneinander.
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Die
Unterteilungselemente 24 können ebenfalls aus Metall hergestellt
sein, um eine Abschirmung zwischen benachbarten Reihen von Kanälen 22 zu
schaffen. Ein Beispiel eines geeigneten Metalls für die Verwendung
in den Kanälen 22 und
Unterteilungselementen 24 ist Beryllium-Kupfer. Die Unterteilungselemente 24 können an
irgendeinen der Kanäle 22 bzw.
irgendeine der Buchsen 28, 32, die das Massepotential
transportieren, gekoppelt sein. Als weitere Maßnahme können die leitenden Elemente verbunden
werden, um das Masse- und Signalpotential abwechselnd zu transportieren,
sodass Signale transportierende Elemente in einer gemeinsamen Reihe
voneinander durch Masse transportierende Elemente getrennt sind.
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Das
Endergebnis der oben genannten Eigenschaften ist eine Kopplungsvorrichtung 12,
die in der Lage ist, kontrollierte Impedanz und verringertes Nebensprechen
zu erzielen, wobei beides besonders vorteilhaft für schnelle
Testanwendungen ist. Die Unterteilungselemente 24 können außerdem verstärkte Isolation
für weniger
Nebensprechen gewährleisten, und
sie ermöglichen
einen größeren Durchmesser der
Kanäle 22 für bessere
mechanische Haltbarkeit. Größere Durchmesser
der Kanäle 22 können größere Federkontakte,
die mechanisch stabiler sind, ermöglichen.
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Die
vorhergehende ausführliche
Beschreibung wurde für
ein besseres Verständnis
der Erfindung gegeben und ist lediglich beispielhaft. Änderungen
können
für den
Fachmann, ohne von den beigefügten
Ansprüchen
abzuweichen, offensichtlich sein.