Universal-Messadapter"-System
Die Erfindung betrifft ein universelles Messsystem zum Adaptieren bzw. Kontaktieren von Halbleiterbauelementen in unterschiedlichsten Packages zum elektrischen Betreiben, Messen und Analysieren derselben, bei dem die Packages in einem speziell angepassten Sockel elektrisch kontaktiert werden.
In der Praxis werden die verschiedensten Packages für Halbleiterbauelemente entsprechend der Anwendungserfordernisse entwickelt und eingesetzt, wobei die Anzahl der Pins, also die Anzahl der Anschlusskontakte zur Verbindung der Halblei erbauele- mente mit einem PCB (Printed Circuit Board) oder anderen Trägerelementen z.B. 1020 betragen kann. Diese Pins ragen in der Regel seitlich aus dem Package heraus und sind nach unten ein- oder mehrfach abgewinkelt, so dass dann ein Lötkontakt mit einem PCB erfolgen kann. Die Belegung der Pins ist allerdings nicht unbedingt einheitlich, sondern hängt von dem in Package befindlichen Bauelementetyp sowie den anwenderspezifischen Forderungen ab.
Aus der Tatsache heraus, dass die fertiggestellten Packages vor deren Auslieferung einem Funktionstest und ggf. einem Burnln (künstliches Voraltern) unterzogen werden müssen, ergibt sich das Problem, dass einerseits für jeden Packagetyp ein spezieller Sockel (z.B. Burnln-Sockel) benötigt wird und andererseits ein spezielles Testerboard erforderlich ist, mit dem die elektrisch beschalteten Pins zuverlässig kontaktiert und mit einer Testeinrichtung verbunden werden können.
Die als Kaufteile zur Verfügung stehenden Sockel sind genau auf das jeweilige Package abgestimmt und übernehmen die primäre elektrische Kontaktierung. Das bedeutet, dass neben den DOUT in
Package mit Pinkontakten auch SMD-Bauelemente, wie beispielsweise FBGA und andere Bauelemente in speziellen Sockeln kontaktiert werden können. Diese Sockel sind ihrerseits mit Lötkontakten versehen, welche allerdings die Anschlussbelegung der gefassten Bauelemente 1:1 abbilden.
Es ist also notwendig, für jedes Produkt und für jedes Package ein spezielles Testerboard herzustellen, bei dem die unterschiedliche Pinbelegung der Bauelemente bzw. Sockel berücksichtigt werden.
Eine derartige Vorgehensweise ist allerdings sehr aufwändig, damit kostenintensiv und daher für kleinere Serien gleicher Packages kaum wirtschaftlich betreibbar.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein universelles Messsystem zum Adaptieren bzw. Kontaktieren von Halblei- terbauelernenten in unterschiedlichsten Packages zum elektrischen Betreiben, Messen und Analysieren derselben zu schaffen, mit dem auf der Geräteseite die Pinnummern unabhängig vom Package immer an der selben Stelle abgreifbar sind und das für Ausbaustufen mit beliebiger Anzahl von Pins und Pinkonfigurati- onen geeignet ist.
Die Aufgabe wird bei einem Messadaptersystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen dem Sockel und einem PGA-Sockel (PGA: Pin Grid Array) mit standardisierter Kontaktbelegung ein Sockeladapter, aus Adapterplati- nen bestehend, angeordnet ist, welcher die Umverdrahtung jedes einzelnen Anschlusses des Packages in ein spezielles, immer gleich orientiertes Raster abbildet.
Im Ergebnis der Umverdrahtungen der Adapterplatinen des Sockeladapters ist jeder definierte Anschluss eines Packages, der mittels eines auf das Package abgestimmten Sockels primär e- lektrisch kontaktiert ist, stets an derselben Stelle des PGA- Sockels angeschlossen. Mit der packagespezifischen Ausführung der Umverdrahtung der Adapterplatinen trifft das für nahezu je-
des Package zu, so dass unabhängig vom Package des zu testenden Halbleiterbauelement eine einheitliche ausgangsseitige Pinbelegung des PGA-Sockels für die weitere universelle Einsetzbarkeit dieses Systems an verschiedenen Analysetools zur Verfügung steht.
Ein Package, dessen Halbleiterbauelement elektrisch gemessen werden soll, wird am Anfang in den Sockeladapter eingelegt und kann dermaßen adaptiert an die verschiedensten Geräte, insbesondere Spitzenmessplätze, Tester oder Curve-Tracer angeschlos- sen und dort auf die unterschiedlichste Weise betrieben, vermessen und/oder analysiert werden, ohne weitere aufwendige und kostenintensive Anpassungen vornehmen zu müssen.
Mit zwei Adapterplatinen gemäß einer besonders günstigen erfindungsgemäßen Ausführung, wobei die erste Adapterplatine zur Aufnahme des Sockels dient und die zweite Adapterplatine das normierte Pinning zur Kontaktierung mit den PGA-Sockel aufweist, können insbesondere die Pins verschiedenster Sockel derart auf ein 256-Pin-, 600-Pin- oder 1020-Pin-PGA-Raster abgebildet werden, dass diese drei Gruppen abwärts kompatibel sind.
Hierbei ist in weiteren vorteilhaften Gestaltungen der Erfindung entweder der Pin 1 der PGA-seitigen Adapterplatine immer auf den Anschluss 1 des Packages, der Pin 2 der PGA-seitigen Adapterplatine immer auf den Anschluss 2 des Packages usw. abgebildet oder Pin 1 eines beliebigen Packages immer an dersel- ben Stelle des PGA-Sockels angeschlossen.
Die Ausführung der Adapterplatinen mit Durchkontaktierungen und deren Verbindung untereinander mittels Steckkontakten, wobei jede der Adapterplatinen derart mit einer Umverdrahtung versehen ist, dass die Verteilung der Steckkontakte des Sockels in das normierte Raster des PGA-Sockels transformiert wird, stellt sich als günstige Ausführungsform dar, da neben dem geringeren Platzbedarf im Vergleich zur Kontaktierung über Kontaktflächen, entsprechend dem Anwendungsfall, sowohl ein lösbarer Kontakt
durch die Steckverbindung, als auch eine verlötete Steckverbindung zur Erhöhung der Kontaktzuverlässigkeit hergestellt werden kann.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, die Steckverbindung des Sockeladapters mit dem PGA-Sockel durch zusätzliches Löten oder mittels mechanischer Spannmittel, wie sie Nullkraftsockel aufweisen, zu stabilisieren.
Soll das Halbleiterbauelement zur Messung oder Analyse beschälten werden oder ist aus anderen Gründen eine direkte Kontaktie- rung des Sockeladapters mit der Mess- oder Analyseanordnung nicht möglich, wird erfindungsgemäß die Anwendung eines Messboards vorgeschlagen, welches den PGA-Sockel umfasst und Leitungsstrukturen aufweist, die dessen Kontakte zu Kontaktstiften umverdrahtet. An diese Kontaktstifte ist die Mess- oder Analy- seanordnung anschließbar. Derartige Kontaktstifte können in Form von Kontaktbalken oder eines weiteren Sockels ausgebildet sein. Somit sind mit dem Aufstecken oder Anschließen des Sockeladapters sofort alle Anschlüsse des Packages an den Kontaktstiften in normierter Belegung verfügbar.
Weiterhin können in der erfindungsgemäßen Lösung mit den benannten Leitungsstrukturen Steckplätze auf dem Messboard kontaktiert sein, an denen ebenfalls alle Anschlüsse des Packages in normierter Belegung verfügbar sind und die weitere Platinen (z.B. Sattelplatinen) aufnehmen können. Auf derartigen Sattel- platinen kann entweder über das Setzen von Jumpern, das Umklem- men von Pins oder über eine darauf aufgebaute Schaltung das Halbleiterbauelement betrieben oder beschälten werden.
Zur Messung des Halbleiterbauelementes unter einem definiertem Temperaturregime ist gemäß einer erfindungsgemäßen Ausgestal- tung vorgesehen, das Messboard mit einer Kupferplatte (Chuck) zu verbinden, welche direkt oder indirekt auf die gewünschte Temperatur gebracht wird und über weitere Verbindungsteile aus Kupfer in thermischer Verbindung zum Package steht.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispie- les näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt in
Fig. 1 die Seitenansicht des schematischen Aufbaus des Messsystems, als Sprengzeichnung dargestellt; und
Fig. 2 die Draufsicht eines schematischen Aufbaus des Messsystems gemäß Anspruch 12.
Wie in Fig. 1 dargestellt weist das Package 1 seitlich hervorstehende Pins 2 auf, die zur Herstellung des Kontaktes mit dem Sockel 3 nach unten zweifach abgewinkelt sind. Dieser Sockel 3 bildet die Anschlussbelegung der Pins 2 des Packages 1 1:1 auf an seiner Unterseite hervorstehende erste Steckkontakte 4 ab.
Diese ersten Steckkontakte 4 werden in erste Durchkontaktierun- gen 5 der oberen Adapterplatine 6 eines Systems von zwei verbundenen Adapterplatinen, im Folgenden Sockeladapter 8 genannt, gesteckt, verlötet und somit elektrisch verbunden. Die obere Adapterplatine 6 weist auf ihrer Unterseite eine erste Leitbahnstruktur 9 auf, welche die ersten Durchkontaktierungen 5 auf zweite Durchkontaktierungen 11 im Außenbereich der oberen Adapterplatine 6 umverdrahtet. Durch das Ineinanderstecken und anschließende Verlöten der zweiten Steckkontakte 10 mit den zweiten Durchkontaktierungen 11, wobei sich letztere in korrespondierenden Positionen in den Außenbereichen der oberen 6 und der unteren Adapterplatine 7 befinden und mit der ersten Leitbahnstruktur 9 elektrisch verbunden sind, wird eine zuverlässi- ge mechanische und elektrische Verbindung der oberen 6 mit der unteren Adapterplatine 7 derart hergestellt, dass zwischen beiden ein Abstand verbleibt.
Mittels einer auf der unteren Adapterplatine 7 befindlichen zweiten Leitbahnstruktur 12 werden die Kontakte der im Randbe- reich befindlichen zweiten Durchkontaktierungen 11 auf ein Raster von im mittleren Bereich der unteren Adapterplatine 7 vorhandenen dritten Durchkontaktierungen 13 umverdrahtet, welches dem normierten Raster 14 von Kontakten des PGA-Sockels 15 ent-
spricht. Die elektrische Verbindung des Sockeladapters 8 mit dem PGA-Sockel 15 erfolgt durch dritte Steckkontakte 16. Die mechanische Arretierung des Sockeladapters 8 im PGA-Sockel 15 erfolgt in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, da der PGA- Sockel 15 als Nullkraftsockel ausgeführt ist, durch das Umlegen des Arretierungshebels 17, der bewirkt, dass nicht näher dargestellte Arretierungsteile lösbar ineinander greifen.
In Fig. 2 ist die Anordnung eines entsprechend Fig. 1 aufgebauten Systems auf einem Messboard 18 dargestellt. Das Messboard 18 ist eine Platine, auf der der PGA-Sockel 15 befestigt ist und dessen normiertes Raster 14 elektrischer Kontakte durch eine nicht näher dargestellte Leitbahnstruktur auf eine Reihe von Kontaktstiften 19, welche dem Anschluss des Messsystems an externe Mess- und Analyseanordnungen dienen, und gleichzeitig auf nicht näher dargestellte Steckplätze umverdrahtet wird, welche die Aufnahme einer Sattelplatine 20 ermöglichen.
Das Messboard 18 weist weiterhin eine auf seiner Unterseite, im Bereich des PGA-Sockels 15 befindliche runde Kupferplatte 21 (Chuck) auf. Ein quaderförmiger Kupferblock 22 steht mit der Kupferplatte 21 und durch entsprechende Ausnehmungen 23 im PGA- Sockel 15, im Sockeladapter 8 und im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch im Sockel 3 mit dem Package 1 im thermischen Kontakt, so dass über ein definiertes Temperaturregime der Kupferplatte 21 Messungen, Analysen oder ein BurnlN des Packages 1 bei unterschiedlichen Temperaturen durchführbar sind.
Universal-Messadapter-System
Bezugzeichenliste Package Pin Sockel erste Steckkontakte erste Durchkontaktierungen obere Adapterplatine untere Adapterplatine Sockeladapter erste Leitbahnstruktur zweite Steckkontakte zweite Durchkontaktierungen zweite Leitbahnstruktur dritte Durchkontaktierungen Raster PGA-Sockel dritte Steckkontakte Arretierungshebel Messboard Kontaktstift Sattelplatine Kupferplatte Kupferblock Ausnehmungen