EP2994762A1 - Elektrische kontaktiervorrichtung - Google Patents

Elektrische kontaktiervorrichtung

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Publication number
EP2994762A1
EP2994762A1 EP14715230.0A EP14715230A EP2994762A1 EP 2994762 A1 EP2994762 A1 EP 2994762A1 EP 14715230 A EP14715230 A EP 14715230A EP 2994762 A1 EP2994762 A1 EP 2994762A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
contacting device
electrical
elements
electrical contacting
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14715230.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gunther Böhm
Georg Steidle
Wolfgang Schäfer
Achim Weiland
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Feinmetall GmbH
Original Assignee
Feinmetall GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Feinmetall GmbH filed Critical Feinmetall GmbH
Publication of EP2994762A1 publication Critical patent/EP2994762A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07357—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card with flexible bodies, e.g. buckling beams
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2886—Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks
    • G01R31/2889—Interfaces, e.g. between probe and tester
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/71—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures
    • H01R12/712—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures co-operating with the surface of the printed circuit or with a coupling device exclusively provided on the surface of the printed circuit
    • H01R12/714—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures co-operating with the surface of the printed circuit or with a coupling device exclusively provided on the surface of the printed circuit with contacts abutting directly the printed circuit; Button contacts therefore provided on the printed circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/91—Coupling devices allowing relative movement between coupling parts, e.g. floating or self aligning

Definitions

  • the invention relates to an electrical contacting device for an electrical contact contacting of a test object, in particular a wafer, which takes place in a contacting direction, comprising at least one conductor substrate electrically connectable to a test device, at least one contact spacing transformer and at least one electrical contact element, in particular resilient contact elements Compensation of different, in contact direction especially at the contact elements existing contact contact intervals serving contact head.
  • An electrical contacting device of the type mentioned is known from US 5952843 A.
  • This contacting device has a conductor substrate which cooperates electrically with a contact spacing transformer, which is in electrical connection with a contact head, with which an electrical specimen can be tested.
  • contact elements of the contact head in touch contact make contact with corresponding test object contacts.
  • test circuits are switched to test the device under test for electrical functionality.
  • the field of application of the known contacting device is limited, in particular in the case of a very narrow contact position of the test object contacts of the test object.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide an electrical contactor of the type mentioned, the is versatile.
  • the electrical contacting device should also be usable without problems even in the case of a very narrow contact position of the test object contacts.
  • This object is achieved in consideration of the above-mentioned electrical contacting device characterized in that the contact head between the conductor substrate and the Kunststoffabstandstrans- former is arranged.
  • a contact contacting of the test object takes place by means of the contact distance transformer.
  • the compensation of different contact contact distances (in particular by unevenness, imbalances and so on) of the contact elements requires a corresponding space which is present in the subject matter of the invention, as from the conductor substrate Seen in the direction of the test specimen - the contact paths have a sufficient gap between them, since they are substantially reduced in the contact contact transformers adjoining the contact head in the direction of the specimen.
  • the compensation of this imbalance ie the resulting different contact distances, does not have to take place in an extremely narrow space, but in the region of the contact distances or also in the region of the contact distances that are greater than the test object contact distances , as between the contact head and DUT still the contact distance transformer is located, which serves to reduce the contact distances in the direction of the DUT.
  • the contact elements are resilient as essentially in the contacting direction or are formed in the contact direction spring-acting spring contact elements substantially. If the contact elements are, in particular, contact elements extending in the contacting direction or approximately in the contact direction, particularly preferably so-called kink wires, their mutual contact is due to the invention and the associated relatively large distances between the contact elements, in particular if they are designed as non-insulated kink wires Not to be feared, so that electrical short circuits are not to be feared. Due to the invention, a relatively large-sized compensation existing contact contact distances (in the axial direction, ie in Kunststoffierraum) is possible without the spring action of the spring contact elements designed as contact elements is impaired.
  • the contact elements can also be made sufficiently stable, so that reliable contact contact comes about (in particular by means of the contact distance transformer), since a correspondingly high spring force acts on account of the stable design, ie the respective contact is correspondingly larger Contact force realized, whereby a secure contact is possible.
  • the relatively stable design of the contact elements of the invention allows a correspondingly high current load, which does not lead to an inadmissible heating and thus also to measurement errors.
  • test contacts for the electrical contact contacting of the test piece are displaceably held on the contact spacing transformer, or that test contacts for the electrical contact contact of the test object are fixed to the contact spacing transformer, the test contacts each being in the form of rigid test contacts or as resilient test contacts are formed, in particular as in Maisierraum rigid test contacts or as resilient in Maisierraum or resiliently formed in Kunststoffierraum test contacts are formed.
  • the mobility of the test contacts allows, for example, to compensate for minor unevenness an improvement in the touch contact.
  • slidably held test contacts can be removed from the contact spacing transformer in a simple manner in order, for example, to exchange them for new test contacts in the event of a defect.
  • test contacts do not have the mentioned displacements.
  • the test contacts can be designed as rigid test contacts or as resilient test contacts. In the case of rigid test contacts, they do not compensate for unevenness and so on.
  • Springy test contacts can compensate for comparatively small unevenness and so on in the case of contact contacting.
  • the contact elements are in touching contact with the test contacts or that the contact elements are electrically connected to the test contacts by means of non-detachable connections or that the contact elements and the test contacts are integrally formed with each other. If the mentioned contact contact, so has the contactor on this and another contact contact, namely the between the contact distance transformer and the DUT. Another contact may be between the contact head and the conductor substrate.
  • the non-detachably interconnected contact elements and test contacts form a unit, which is brought about for example by gluing, soldering, welding, in particular cold welding. Another alternative is the integral nature of the contact elements with the test contacts, which in particular creates very low-resistance current paths.
  • the contact distance transformer by means of a spring bearing in Kunststoffierraum resiliently or im Is arranged substantially resiliently in Kunststoffier direction or that the Kunststoffabstandstransformer displaceable in the contact direction or substantially displaceably arranged in the contact direction by means of a guide bearing and is resiliently supported by means of substantially resilient in contact direction or substantially spring-acting in Maisierraum spring contact elements.
  • the contact head is preferably arranged stationary.
  • the conductor substrate is preferably also arranged stationary.
  • the test object for carrying out the touch contact is moved in the direction of the electrical contacting device until the contact contact takes place.
  • the electrical contacting device can also be moved in the direction of the stationary test object.
  • the guide bearing is also a kind of spring mounting, which arises because the contacting device is displaceable by means of the guide bearing only displaceably, that is not against a spring bearing inherent in the guide bearing, but the spring contact elements act resiliently in the contacting direction Kunststoffabstandstransformer together, whereby this along the displacement of the guide bearing also a receives resilient property, and / or it is provided the separate spring means.
  • a center-centering device is provided for the contact-distance transformer.
  • the spring bearing or the guide bearing forms the centering device for the contact distance transformer with.
  • the spring mounting has at least one leaf spring element.
  • This leaf spring element permits a resilient mounting of the contact spacing transformer acting in the contacting direction or in the substantially contacting direction.
  • the spring element has a leaf surface which extends transversely, in particular at right angles or substantially at right angles to the (axial) contacting direction.
  • the leaf spring element is slidably inserted with a first end portion in a lying on one side of the Kunststoffabstandstransformers side recess and that another, further end portion of the leaf spring element is stationary and / or held directly or indirectly on the contact head.
  • the mentioned indirect holding at the contact head takes place by interposing at least one further component.
  • the first end region of the leaf spring element can be resiliently displaced toward the further end region, in particular the second end region of the leaf spring element. This is transverse, in particular at right angles, to the leaf surface, in particular in the axial direction, whereby the spring bearing is achieved. If a corresponding deflection of the spring bearing, so the first end portion can move slightly in the side recess radially. This is necessary for the displacement in the contacting direction.
  • a development of the invention provides that at least two, preferably three or four, are each provided a particular acute angle between them, with their first end portions converging leaf spring element are provided, in particular formed on a leaf spring leaf spring elements are provided in on different sides of Kunststoffabstststransformers lying side recesses are slidably inserted plugged. Either it is about a plurality of individual leaf spring elements, which are each set for themselves at their other, in particular second end portions and with their first end portions hold the Needlesabstandstransfornner or the leaf spring elements are formed together on one and the same leaf spring.
  • their angular offset arrangement to each other they create, especially when it comes to three or more Blattfe- derimplantation, a centering of Maisabstands- transformers, so form the spring mounting on the one hand and the centering on the other.
  • the leaf spring has a multi-clover-shaped, in particular triangular-leaf-like or four-clover-shaped, opening, wherein one of the leaf-spring elements is formed between each two adjacent leaves of the cloverleaf. Accordingly, the plurality of leaf spring elements are formed integrally with each other on the leaf spring.
  • each of the leaf spring elements with the associated side recess forms a radial bearing for a radially displaceable bearing of the contact spacing transformer. This function has already been discussed above.
  • each radial bearing transversely, in particular perpendicular or substantially perpendicular, extends to the contacting direction representing the axial direction.
  • a development of the invention provides that the contact elements of the contact head are designed and / or arranged such that the contact head forms a further contact distance transformer.
  • the aforementioned contact spacing reduction of the first-mentioned contact spacing transformer is thus supported by the contact head, which forms the further contact spacing transformer.
  • the arrangement is such that the substantial contact pitch reduction of the former Druckabstandstransformer is formed, while a contrast smaller contact distance reduction by means of the further contact distance transformer is thus achieved by means of the contact head.
  • the spring constant of at least one of the contact elements is greater or smaller than the spring constant of the associated or respectively associated test contact. A stronger spring effect is thus achieved by the at least one contact element, while a less powerful-acting spring effect is achieved by the associated or respectively associated test contact ("larger”, in particular FIG. 8) or vice versa ("smaller”, in particular FIG. 6).
  • the arrangement may preferably be such that the spring travel of at least one of the test contacts is limited by means of a stop before the entire spring travel of the associated or respective associated spring contact element has been passed through. Consequently, during the compression process, the test contact under consideration springs into contact contact as a result of the differently sized spring constants, along a larger spring travel than the associated contact element. In the course of the further compression, the test contact comes to the mentioned stop, with the result that he now no further spring-loaded or only slightly further spring-loaded and thus in increasing the loading. RhackungsAuthierkraft now only or substantially only the deflection of the contact element takes place. Thus, the resulting from the test contact and the contact element spring characteristic (travel over force) has a kink, from which - in a further increase in the spring travel - the force increases sharply.
  • Figure 1 shows a first embodiment of an electrical
  • FIG. 3 shows a detail of the contacting device of FIG. 2
  • Figure 4 shows another embodiment of an electrical
  • Figure 5 shows another embodiment of an electrical
  • Figure 6 shows another embodiment of an electrical
  • Figure 7 shows another embodiment of an electrical
  • Figure 8 shows another embodiment of an electrical
  • FIGS. 9 to 11 Details of the contacting device of FIG. 8
  • FIG. 12 shows a contact spacing transformer of one of the above contacting devices
  • Figure 13 is a side sectional view of the arrangement of
  • FIG. 14 shows a contacting device with the contact spacing transformer of FIGS. 12 and
  • Figure 15 shows the arrangement of Figure 14 in disassembly position.
  • 1 shows - in a schematic representation - an electrical contacting device.
  • the contacting device 1 has a conductor substrate 2, a contact head 3 and a contact spacing transformer 4.
  • the contacting device 1 serves to test an electrical specimen 5, in particular wafer, for electrical functional capability.
  • the test object 5 can be electrically contacted by means of the contacting device 1 in order to switch test current paths.
  • the conductor substrate 2 can preferably be embodied as a printed circuit board 7, which has conductor tracks 8, which on the one hand are electrically connected to the electrical connections 6 and on the other hand lead to contact fields (pads), which interact with electrical contact elements 9 of the contact head 3.
  • the contact head 3 has at least two guide plates 10, 1 1, which are spaced apart by means of a spacer 12.
  • the guide plates 10, 1 1 are provided with guide holes 13, 14, in which the contact elements 9 are slidably inserted.
  • the contact elements 9 are designed as resilient contact elements 16 in the contacting direction 15, in particular as bend wires 17. This means that the buckling wires 17 between the two guide plates 10 and 1 1 have at least one bend.
  • the resilient property is given to the buckling wires 17 by the bending and by their material properties.
  • the contact distance transformer 4 has a main body 18, on which - in the direction of the test piece 5 facing - test contacts 19 are attached.
  • the test contacts 19 are electrically connected to electrical connections 20, which are guided to an upper side 21 of the main body 18 and can cooperate there with the electrical contact elements 9 of the contact head 3.
  • the specimen 5 has slaughters Scotlande 22 which protrude like a column in this embodiment and can cooperate with the test contacts 19 of the Kunststoffabstandstransformers 4. It can be seen from FIG. 1 that the electrical connections 20 on the side of the test contacts 19 have a narrower contact spacing than on the upper side 21, ie, the contact spacing is reduced in the direction of the test object 5. Not every contact element 9 must be assigned an electrical connection 20, as can be seen in FIG.
  • the contacting device 1 and the specimen 5 are shown only in two dimensions. This means that the spatially especially matrix-like contact arrangement said components is only two-dimensionally visible.
  • several embodiments of this application show a contact head 3, in which the electrical contact elements 9 are substantially parallel to one another, that is to say have no contact gap change. Only in the embodiment of Figure 8 can be seen that the contact elements 9 in the region of the guide plate 1 1 have a closer contact spacing than in the region of the guide plate 10. This has the consequence that the contact head 3 forms a further Maisabstandstransformer 23.
  • FIG. 1 shows the contacting device 1 in the non-contacted state
  • FIG. 2 shows the contacting device 1 in the contacted state, ie, the test object 5 is touch-contacted in order to be able to test it for electrical functionality.
  • the conductor substrate 2 is not shown.
  • the test object contacts 22 of the test object 5 For the electrical contact contacting of the test object contacts 22 of the test object 5, the latter is moved in the direction of the contacting device 1 according to arrow 24 (FIG. 2), so that the test contacts 19 are placed on the test object contacts 22.
  • the test object 5 is located on a lifting table (not shown) which can be displaced in the contacting direction 15.
  • FIG. 1 shows the contacting device 1 in the non-contacted state
  • FIG. 2 shows the contacting device 1 in the contacted state, ie, the test object 5 is touch-contacted in order to be able to test it for electrical functionality.
  • the conductor substrate 2 is not shown.
  • test contacts 19 consist of a plurality of contact elements 25 which are provided with bevels 26.
  • the ramps 26 are based on theticianscard 22 and cause a corresponding elastic see Spreitzung the contact elements 25, with the result that this - in Kunststoffier exercises 15 - a certain spring action is formed to compensate for differences in contact between theticians giftede 22 and unevenness of the specimen 5.
  • This axial suspension is only relatively minor, but helps to achieve a clean and low-impedance fürlingsAuthtechnik ist.
  • the test contacts 19 are preferably crown contacts (see FIGS. 1 to 3).
  • the contact head 3 is located between the conductor substrate 2 and the contact spacing transformer 4.
  • the contact distance transformer 4 establishes electrical contact with the electrical test object 5 to be tested, and the conductor substrate 2 can be electrically connected to the test device (not shown).
  • the spring travel taking place in the contacting direction 15 is essentially formed by the contact head 3, that is to say by the electrical contact elements 9, in order for example to compensate for imbalances.
  • This principle applies to all embodiments of the invention, ie, larger axial spring travel are realized by the contact head 3, while the contact distance transformer 4, in particular the test contacts 19, realize only small spring travel.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a contacting device 1 which essentially corresponds to the embodiment of FIGS. 1 and 2. Reference is therefore made to the corresponding, above statements.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of a contacting device 1, which substantially corresponds to the contacting device 1 of FIGS. 1 and 2. Reference is therefore made to the corresponding, above statements.
  • the test contacts 19 designed as crown contacts, axially resilient test contacts 19 are provided. These can be designed as axial springs, bent wires, Cobra contacts or curved, provided with at least one slot contact elements (striped beams).
  • the test contacts 19 can be arranged fixed at the contact distance transformer 4 or they are detachably mounted there.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a contacting device 1, which essentially corresponds to the contacting device 1 of FIGS. 1 and 2. Reference is therefore made to the corresponding, above statements. The only difference is the design of the contact distance transformer 4.
  • This has - according to Figure 6 - a base body 18 with electrical connections 20, as was already described in the embodiment of Figures 1 and 2.
  • the test contacts 19 are as resilient or rigid contact needles 28 are formed.
  • resilient contact needles 28 are shown by these are arcuately extending and can compress in the contact contacting of the test piece 5 in the contact direction 15.
  • the contact needles 28 are displaceably mounted in guide bores 29 of a guide plate 30, wherein the guide plate 30 are secured by means of holding elements 31 to the base body 18.
  • a contact contact is effected by means of the electrical contact elements 9 with the conductor substrate 2 (not illustrated). Furthermore, there is contact contact with the contact elements 9 with the electrical connections 20.
  • the electrical connections 20 are electrically and mechanically connected to the contact needles 28. This connection preferably takes place by means of non-detachable connections, in particular soldering, welding, gluing or the like. Alternatively, a one-piece design of the electrical connections 20 with the contact pins 28 is conceivable.
  • FIG. 7 shows a contacting device 1, which substantially corresponds to the embodiment of Figure 6 in conjunction with the embodiments of Figures 1 and 2. Reference is therefore made to the corresponding statements above.
  • the resilient (because arc-shaped) extending contact needles 28 are displaceably guided not only in the direction of the test piece 5 in guide bores 29 of a guide plate 30, but also displaceably in guide bores 32 of a further guide plate 33, which is adjacent to the main body 18, store.
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment of a contacting device 1, which essentially corresponds to the exemplary embodiment of FIGS 2 corresponds. Reference is therefore made to the corresponding, above statements.
  • This is in the embodiment of Figure 8 similar to the contact head 3 is formed by having two spaced-apart guide plates 34 and 35, the guide holes 36, 37 have, which formed as kink wires 38 scholarheften 19 are interspersed.
  • the bending wires 38 are displaceably mounted both in the guide bores 36 and in the guide bores 37.
  • FIGS. 9 and 10 illustrate that the buckling wires 38 each cooperate with a stop 39. This may be a stop wall. If a buckling wire 38 is deflected, then it bends further according to FIGS. 9 and 10, wherein the increasing deflection abuts against the stop 39 (arrow 40). This limits the compression travel.
  • the arrangement is preferably such that the spring constant of the contact elements 9, in particular the buckling wires 17, is greater than the spring constant of the bend wires 38. This has the consequence that a characteristic according to the diagram of Figure 1 1 results.
  • the force K (spring force) is plotted on the spring travel F. It can be seen that, initially during compression, essentially the spring constant of the buckling wire 38 acts until the buckling wire 38 occurs against the stop 39. From there, the spring characteristic increases steeply at a crease, since now dominates the spring constant of the buckling wire 17.
  • the contact spacing transformer 4 is resiliently arranged in the contacting direction 15 or substantially resiliently in the contacting direction 15.
  • a spring bearing 41 is provided.
  • An embodiment of the spring bearing 41 is shown in FIG.
  • the spring bearing 41 has a leaf spring 42, which has a Merkleeblattartigen breakthrough 43.
  • a sackleeblatt- like breakthrough 43 is between each two adjacent leaves 44 of the aperture 43.
  • each have a leaf spring member 45 is formed like a tongue.
  • the leaf spring elements 45 have end regions 46 which converge toward one another and which are arranged so as to be displaceable in side recesses 47 of the base body 18. This embodiment is also apparent from the figure 13.
  • the leaf spring 42 can be fastened to the contact head 3 on the outside edge by means of holding elements 49. Furthermore, it is additionally or alternatively conceivable, but not necessary, for the leaf spring elements 45 to be provided somewhat in the direction of the test object.
  • the contact-spacing transformer 4 is resiliently displaced in the direction of contact head 3 in the contact direction 15, and upon termination of the contact contact, the contact distance transformer springs 4 back to its original position.
  • the arrangement may be such that an easy replacement of the leaf spring 42 can take place, in particular by the leaf spring 42 are released from the support members 49 and the inserted in the side recesses 47 only with their end portions 46 leaf spring elements 45 are pulled out. This can be done for example by axial strong pressure. In a corresponding manner, a new leaf spring 42 can be mounted.
  • a main contact head namely the contact head 3.
  • a further plane is used, in which a reduction of the contact distance in the direction of the test object 5 to be tested takes place. It is important that this plane is adjacent to the test piece 5, that is, that the contact head 3 is arranged between the conductor substrate 2 and the contact gap transformer 4.
  • the contact distance transformer 4 is used in the context of taktmaschine executes a stroke, so that it is so arranged displaceable in the contact direction 15, in particular resiliently displaceable.
  • test contacts 19 can be realized differently, for example as bellows-like contact needles, in particular made of metal or of non-conductive or weakly conductive material with a metallic or highly conductive surface.
  • buckling-beam-like contact needles can also be used which exploit the principles of the Eulerian buckling fall.
  • cobra-type vertical (axial) contact needles can be used which exploit self-bending.
  • horizontally-resilient (radially-resilient) contact needles according to the cantilever principle can be used, wherein the resilient member consists of one or optionally a plurality of parallel to each other and arranged perpendicular to the desired spring direction elements.
  • contact elements according to the striped-beam principle with a plurality of predominantly vertically (axially) aligned slats can be used, wherein the cross section is designed so that the direction of the rebound is predetermined.
  • crown-type contact needles are used, which are slotted in the direction of the specimen or formed in several pieces and realize by spreader a small spring travel.
  • a printed circuit board in particular organic printed circuit board or ceramic circuit board can be used.
  • the use of a wafer with plated through holes is possible.
  • the contact spacing transformer 4 can be designed in such a way that an axial relative movement to the main contact head, that is to the contact head 3, occurs during each contact stroke.
  • the arrangement can also be made such that by resilient mounting of the contact spacer transformer 4 also in the non-test In the contacting state, a force is applied by the contact gap transformer 4 to the contact head 3, whereby a contact pressure is exerted on the electrical contact elements 9 of the contact head 3.
  • the aforementioned centering of the Kunststoffabstands- transformers 4 can also be realized in other ways, for example, by pins that extend in the contact direction 15 and engage in slots of the Kunststoffabstandstransformers 4.
  • the elongated holes are aligned in the longitudinal direction of the center, ie on the center of the Kunststoffabstandstransformers 4.
  • passive (capacitors, resistors, coils) or active (transistors, microelectronics) components may be present, which are either integral, ie provided as an integral part of Maisabstandstransformers 4 or applied thereto. Due to the design of the suspension of the Kunststoffabstandstransformers 4, so for example by means of the leaf spring 42, or on other by the average expert easy to implement measure, if he knows the basic principle of resilient mounting, a bias in the direction of the contact head 3 can be realized. The force-displacement characteristic of the contact distance Transformers 4 against the electrical contact elements 9 of the contact head 3 can be adjusted by appropriate realization of this spring in shape and pitch. A leveling can be realized so easily.
  • the contact elements 9 of the contact head 3 can - as shown in the figures - consist of axially extending spring elements, but there are also other possibilities conceivable, in particular a cantilever design, in particular of wire, for example tungsten alloys, a micro Cantilever direction (in LIGA Technology, for example of nickel alloys), as a membrane, pressurized with compressed air or sprung with a polymer cushion, made mainly of axial, in particular vertically oriented bending elements, guided in plates as shown in the figures, or freestanding, made of wire or in LIGA Technology, optionally according to the striped beam principle, ie as laminated contact elements.
  • a cantilever design in particular of wire, for example tungsten alloys, a micro Cantilever direction (in LIGA Technology, for example of nickel alloys), as a membrane, pressurized with compressed air or sprung with a polymer cushion, made mainly of axial, in particular vertically oriented bending elements, guided in plates as shown in the figures, or freestanding, made of
  • connection points between the spring elements (contact elements) of the contact head 3 and those in the spring-mounted Kunststoffabstandstransfor- mer 4 may be a pure physical contact.
  • the spring-mounted Kunststoffabstandstransformer 4 can be easily exchanged.
  • it may also be a non-releasable connection instead of the touch contact. It is also possible that these two spring elements are formed from one component.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktiervorrichtung (1) für eine in einer Kontaktierrichtung (15) erfolgenden elektrischen Berührungskontaktierung eines Prüflings (5), insbesondere Wafers, mit mindestens einem mit einer Prüfeinrichtung elektrisch verbindbaren Leitersubtrat (2), mindestens einem Kontaktabstandstransformer (4) und mindestens einem elektrische Kontaktelemente (9) aufweisenden, insbesondere dem Ausgleich von unterschiedlichen, in Kontaktierrichtung (19) bei den Kontaktelementen (9) bestehenden Berührungskontaktabständen dienenden Kontaktkopf (3). Es ist vorgesehen, dass der Kontaktkopf (3) zwischen dem Leitersubstrat (2) und dem Kontaktabstandstransformer (4) angeordnet ist.

Description

Elektrische Kontaktiervorrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktiervorrichtung für eine in einer Kontaktierrichtung erfolgenden elektrischen Berührungskon- taktierung eines Prüflings, insbesondere Wafers, mit mindestens einem mit einer Prüfeinrichtung elektrisch verbindbaren Leitersubstrat, mindestens einem Kontaktabstandstransformer und mindestens einem, elektrische Kontaktelemente, insbesondere federnde Kontaktelemente, aufweisenden, bevorzugt dem Ausgleich von un- terschiedlichen, in Kontaktierrichtung insbesondere bei den Kontaktelementen bestehenden Berührungskontaktabständen dienenden Kontaktkopf.
Eine elektrische Kontaktiervorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der US 5952843 A bekannt. Diese Kontaktiervorrichtung weist ein Leitersubstrat auf, das elektrisch mit einem Kontaktabstandstransformer zusammenwirkt, der mit einem Kontaktkopf in elektrischer Verbindung steht, mit dem ein elektrischer Prüfling geprüft werden kann. Hierzu setzen Kontaktelemente des Kontaktkopfs in Berührungskontaktierung auf entsprechende Prüflingskontakte auf. Mittels einer mit dem Leitersubstrat elektrisch verbundenen Prüfeinrichtung werden Prüfstromkreise geschaltet, um den Prüfling auf elektrische Funktionsfähigkeit zu prüfen. Der Einsatzbereich der bekannten Kontaktiervorrichtung ist begrenzt, insbesondere bei sehr enger Kontaktlage der Prüflingskontakte des Prüflings. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Kontaktiervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die vielseitig einsetzbar ist. Insbesondere soll die elektrische Kontaktiervorrichtung auch bei sehr enger Kontaktlage der Prüflingskontakte problemlos einsetzbar sein.
Diese Aufgabe wird unter Berücksichtigung der eingangs genannten elektrischen Kontaktiervorrichtung dadurch gelöst, dass der Kontaktkopf zwischen dem Leitersubstrat und dem Kontaktabstandstrans- former angeordnet ist. Bei der Erfindung erfolgt eine Berührungskon- taktierung des Prüflings mittels des Kontaktabstandstransformers. Je nach Ausbildung des Kontaktkopfs, insbesondere in Abhängigkeit von der Ausbildung seiner Kontaktelemente, erfordert der Ausgleich von unterschiedlichen Berührungskontaktabständen (insbesondere durch Unebenheiten, Schieflagen und so weiter) der Kontaktelemente einen entsprechenden Bauraum, der bei dem Gegenstand der Erfindung vorhanden ist, da - vom Leitersubstrat in Richtung auf den Prüfling gesehen - die Kontaktpfade einen hinreichenden Zwischenraum zwischen sich aufweisen, da diese erst im sich an den Kontaktkopf in Richtung auf den Prüfling anschließenden Kontaktab- standstransformer wesentlich verkleinert werden. Besteht beispielsweise eine Schieflage zwischen Prüfling und Kontaktiervorrichtung, so muss der Ausgleich dieser Schieflage, also die daraus resultierenden unterschiedlich großen Berührungskontaktabstände, nicht auf extrem engen Raum erfolgen, sondern im Bereich der Kontaktabstände oder auch im Bereich der Kontaktabstände, die größer sind, als die Prüflingskontaktabstände, da zwischen Kontaktkopf und Prüfling noch der Kontaktabstandstransformer liegt, der der Verkleinerung der Kontaktabstände in Richtung auf den Prüfling dient.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktelemente als im Wesentlichen in Kontaktierrichtung federnde oder im Wesentlichen in Kontaktierrichtung federnd wirkende Federkontaktelemente ausgebildet sind. Handelt es sich bei den Kontaktelementen insbesondere um in Kontaktierrichtung oder etwa in Kontaktierrichtung verlaufende Kontaktelemente, besonders bevorzugt um sogenannte Knickdrähte, dann ist aufgrund der Erfindung und der damit einhergehenden relativ großen Abstände der Kontaktelemente deren gegenseitige Berührung, insbesondere wenn sie als nicht isolierte Knickdrähte ausgebildet sind, nicht zu befürchten, sodass elektrische Kurzschlüsse nicht zu befürchten sind. Aufgrund der Erfindung ist ein relativ groß bemessener Ausgleich bestehender Berührungskontaktabstände (in axialer Richtung, also in Kontaktierrichtung) möglich, ohne dass die Federwirkung der als Federkontaktelemente ausgebildeten Kontaktelemente beeinträchtigt ist. Mithin lassen sich entsprechend große Federwege realisieren und gleichwohl ist die erwähnte Kurzschlussgefahr nicht vorhanden. Ferner können die Kontaktelemente bei dem Gegenstand der Erfindung auch ausreichend stabil ausgeführt werden, sodass (insbesondere mittels des Kontaktabstandstransformers) eine sichere Berüh- rungskontaktierung zustande kommt, da eine entsprechend hohe Federkraft aufgrund der stabilen Ausführung wirkt, d.h., der jeweilige Berührungskontakt wird mit entsprechend großer Kontaktkraft realisiert, wodurch eine sichere Kontaktierung ermöglicht ist. Ferner erlaubt die relativ stabile Ausgestaltung der Kontaktelemente der Erfindung eine entsprechend hohe Strombelastung, die nicht zu einer unzulässigen Erwärmung und damit auch nicht zu Messfehlern führt. Würde man im Stand der Technik dicke Kontaktelemente einsetzen, die dann einen entsprechend niedrigen elektrischen Eigenwiderstand aufweisen und auch eine hinreichende Kontaktierkraft aufbringen, so sind sie notwendiger Weise relativ kurz auszuführen, sodass der er- zielbare Federweg oft nicht hinreichend groß ist. Alle diese beschränkenden Parameter und sich daraus ergebenden Nachteile liegen beim Gegenstand der Erfindung nicht vor.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Kontaktabstandstransformer Prüfkontakte für die elektrische Berührungskontaktierung des Prüflings verschieblich gehalten sind oder dass an dem Kontaktabstandstransformer Prüfkontakte für die elektrische Berührungskontaktierung des Prüflings befestigt sind, wobei jeweils die Prüfkontakte als starre Prüfkontakte oder als fe- dernde Prüfkontakte ausgebildet sind, insbesondere als in Kontaktierrichtung starre Prüfkontakte oder als in Kontaktierrichtung federnde oder in Kontaktierrichtung federnd wirkende Prüfkontakte ausgebildet sind. Die Verschieblichkeit der Prüfkontakte ermöglicht beispielsweise zum Ausgleich geringer Unebenheiten eine Verbesse- rung bei der Berührungskontaktierung. Bevorzugt können verschieblich gehaltene Prüfkontakte dem Kontaktabstandstransformer auf einfache Weise entnommen werden, um sie beispielsweise im Falle eines Defekts gegen neue Prüfkontakte auszutauschen. Die vorstehend alternativ genannten befestigten Prüfkontakte weisen die er- wähnte Verschiebbarkeiten nicht auf. Die Prüfkontakte können als starre Prüfkontakte oder als federnde Prüfkontakte ausgebildet sein. Bei starren Prüfkontakten erfolgt bei ihnen kein Ausgleich von Unebenheiten und so weiter. Federnde Prüfkontakte können vergleichsweise geringe Unebenheiten und so weiter bei der Berüh- rungskontaktierung ausgleichen.
Insgesamt ist für alle verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung von Bedeutung, dass wesentliche, also größere Berührungs- kontaktabstände von dem Kontaktkopf ausgeglichen werden, wäh- rend von dem Kontaktabstandstransformer keine oder nur vergleichsweise wesentlich kleinere Berührungskontaktabstandsunter- schiede ausgeglichen werden. So wird beispielsweise eine Schieflage zwischen dem Prüfling und der Kontaktiervorrichtung im Wesent- liehen von dem Kontaktkopf ausgeglichen. Hingegen wird durch den Kontaktabstandstransformer allenfalls nur entsprechend kleine Be- rührungskontaktabstandsunebenheiten kompensiert. Berührungs- kontaktabstände können - je nach Bauform - zwischen dem Leitersubstrat und dem Kontaktkopf, zwischen dem Kontaktkopf und dem Kontaktabstandstransformer und/oder zwischen dem Kontaktabstandstransformer und dem Prüfling bestehen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktelemente mit den Prüfkontakten in Berührungskontakt stehen oder dass die Kontaktelemente mit den Prüfkontakten mittels nicht lösbarer Verbindungen elektrisch verbunden sind oder dass die Kontaktelemente und die Prüfkontakte einstückig miteinander ausgebildet sind. Liegt der erwähnte Berührungskontakt vor, so weist die Kontaktiervorrichtung diesen und einen weiteren Berührungskontakt auf, nämlich den zwischen dem Kontaktabstandstransformer und dem Prüfling. Ein weiterer Berührungskontakt kann zwischen dem Kontaktkopf und dem Leitersubstrat bestehen. Die nicht lösbar miteinander verbundenen Kontaktelemente und Prüfkontakte bilden eine Einheit, die beispielsweise durch Kleben, Löten, Schweißen, insbesondere Kaltschweißen, herbeigeführt ist. Als weitere Alternati- ve ist die Einstückigkeit der Kontaktelemente mit den Prüfkontakten genannt, die insbesondere sehr niederohmige Stromwege schafft.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Kontaktabstandstransformer mittels einer Federlagerung in Kontaktierrichtung federnd oder im Wesentlichen in Kontaktier chtung federnd angeordnet ist oder dass der Kontaktabstandstransformer in Kontaktierrichtung verschieblich oder im Wesentlichen in Kontaktierrichtung verschieblich mittels einer Führungslagerung angeordnet und mittels der im Wesentlichen in Kontaktierrichtung federnden oder im Wesentlichen in Kontaktierrichtung federnd wirkenden Federkontaktelemente federnd abgestützt ist. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, den mittels der Führungslagerung verschieblich angeordneten Kontaktabstandstransformer mittels einer separaten Federeinrichtung federnd abzu- stützen. In beiden Fällen, also durch die Federlagerung oder durch die Führungslagerung, ist eine in Kontaktierrichtung oder im Wesentlichen in Kontaktierrichtung mögliche Verlagerbarkeit des Kontaktab- standstransformers relativ zum Kontaktkopf ermöglicht. Der Kontaktkopf hingegen ist bevorzugt ortsfest angeordnet. Das Leitersubstrat ist bevorzugt ebenfalls ortsfest angeordnet. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Prüfling für die Durchführung der Berührungskon- taktierung in Richtung auf die elektrische Kontaktiervorrichtung bewegt wird, bis die Berührungskontaktierung stattfindet. Alternativ kann auch die elektrische Kontaktiervorrichtung in Richtung auf den ortsfest angeordneten Prüfling bewegt werden. Als dritte Möglichkeit besteht ein gegenseitiges aufeinander zufahren von elektrischer Kontaktiervorrichtung und Prüfling. Bei der Führungslagerung handelt es sich grundsätzlich auch um eine Art Federlagerung, die dadurch entsteht, dass die Kontaktiervorrichtung mittels der Füh- rungslagerung zwar nur verschieblich, also nicht gegen eine der Führungslagerung inne wohnenden Federkraft verlagerbar ist, jedoch wirken die Federkontaktelemente in Kontaktierrichtung federnd mit dem Kontaktabstandstransformer zusammen, wodurch dieser entlang des Verschiebewegs der Führungslagerung ebenfalls eine federnde Eigenschaft erhält, und/oder es ist die separate Federeinrichtung vorgesehen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Mittenzentriervor- richtung für den Kontaktabstandstransformer vorgesehen. Dies be- deutet, dass die Mitte oder etwa die Mitte der Anordnung der Prüfkontakte seine Position zum Prüfling und/oder zum Kontaktkopf beibehält, auch wenn beispielsweise Temperaturschwankungen auftreten oder ein Prüfling bei unterschiedlichen Temperaturen geprüft wird, da die durch Temperatureinfluss auftretenden Ausdehnungen oder Schrumpfungen sich über die Fläche der genannten Bauteile nur ausgehend von der Mitte her aufgrund der Mittenzentriervorrich- tung auswirken und daher allenfalls geringfügig in Erscheinung treten, wodurch die elektrische Kontaktierung zum Prüfling und/oder zum Kontaktkopf nicht gefährdet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Federlagerung oder die Führungslagerung die Mittenzentriervorrichtung für den Kontaktabstandstransformer mit ausbildet. Hierdurch wird eine kompakte und einfache Bauform erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Federlagerung mindestens ein Blattfederelement aufweist. Dieses Blattfederelement gestattet eine in Kontaktierrichtung oder im Wesentlichen Kontaktierrichtung wirkende federnde Lagerung des Kontaktabstandstransfor- mers.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Federelement eine Blattflä- che aufweist, die quer, insbesondere rechtwinklig oder im Wesentlichen rechtwinklig zur (axialen) Kontaktierrichtung verläuft. Die Fe- derwirkung wird insofern in Kontaktierrichtung oder etwa in Kontaktierrichtung bewirkt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Blattfederelement mit einem ersten Endbereich in eine an einer Seite des Kontaktabstandstransformers liegenden Seitenausnehmung verschieblich eingesteckt angeordnet ist und dass ein anderer, weiterer Endbereich des Blattfederelements ortsfest und/oder an dem Kontaktkopf direkt oder indirekt gehalten ist. Das erwähnte indirekte Halten am Kontaktkopf erfolgt durch Zwischenschaltung mindestens eines weiteren Bauelements. Der erste Endbereich des Blattfederelements kann zum weiteren Endbereich, insbesondere zweiten Endbereich des Blattfederelements, federnd verlagert werden. Dies erfolgt quer, insbesondere rechtwinklig, zur Blattfläche, insbesondere in axialer Richtung, wodurch die Federlagerung erzielt ist. Erfolgt eine entsprechende Auslenkung der Federlagerung, so kann sich der erste Endbereich geringfügig in der Seitenausnehmung radial verschieben. Dies ist für die in Kontaktierrichtung erfolgende Verlagerung notwendig.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens zwei, vorzugsweise drei oder vier, jeweils einen insbesondere spitzen Winkel zwischen sich einschließende, mit ihren ersten Endbereichen zueinander konvergierende Blattfederelement vorgesehen sind, insbesondere an einer Blattfeder ausgebildete Blattfederelemente vorgesehen sind, die in an unterschiedlichen Seiten des Kontaktab- standstransformers liegenden Seitenausnehmungen verschieblich eingesteckt angeordnet sind. Entweder handelt es sich um mehrere einzelne Blattfederelemente, die jeweils für sich an ihren weiteren, insbesondere zweiten Endbereichen festgelegt sind und mit ihren ersten Endbereichen den Kontaktabstandstransfornner halten oder die Blattfederelemente sind zusammen an ein und derselben Blattfeder ausgebildet. Durch ihre winkelversetzte Anordnung zueinander schaffen sie, insbesondere wenn es sich um drei oder mehr Blattfe- derelemente handelt, eine Mittenzentrierung des Kontaktabstands- transformers, bilden also die Federlagerung einerseits und auch die Mittenzentriervorrichtung andererseits aus.
Es ist vorteilhaft, wenn die Blattfeder einen mehrkleeblattartigen, insbesondere dreikleeblattartigen oder vierkleeblattartigen, Durch- bruch aufweist, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Blättern des Kleeblatts eines der Blattfederelemente ausgebildet ist. Demzufolge sind an der Blattfeder die mehreren Blattfederelemente einstückig miteinander ausgebildet.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass jedes der Blattfe- derelemente mit der zugeordneten Seitenausnehmung ein Radiallager für ein radial verschiebliches Lagern des Kontaktabstandstrans- formers bildet. Auf diese Funktion wurde vorstehend bereits eingegangen.
Es ist vorteilhaft, wenn die Radialrichtung jedes Radiallagers quer, insbesondere senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht, zu der die axiale Richtung darstellenden Kontaktierrichtung verläuft.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kontaktelemente des Kontaktkopfs derart ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass der Kontaktkopf einen weiteren Kontaktabstandstransformer bildet. Die bereits erwähnte Kontaktabstandsverkleinerung des erstgenannten Kontaktabstandstransformers wird somit unterstützt durch den Kontaktkopf, der den weiteren Kontaktabstandstransformer bil- det und somit die Summe beider Kontaktabstandstransformer zur Wirkung gelangen, wodurch sehr enge Prüflingskontaktabstände mittels der elektrischen Kontaktiervorrichtung berührungskontaktiert werden können. Vorzugsweise ist die Anordnung derart getroffen, dass die wesentliche Kontaktabstandsverkleinerung von dem erstgenannten Kontaktabstandstransformer gebildet ist, während eine demgegenüber kleinere Kontaktabstandsverkleinerung mittels des weiteren Kontaktabstandstransformers also mittels des Kontaktkopfs erzielt ist. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Federkonstante von mindestens einem der Kontaktelemente größer oder kleiner ist als die Federkonstante des zugehörigen oder jeweils zugehörigen Prüfkontakts. Eine stärkere Federwirkung wird somit von dem mindestens einen Kontaktelement erzielt, während eine weniger kräftig wirkende Federwir- kung durch den zugeordneten oder jeweils zugeordneten Prüfkontakt erzielt ist („größer", insbesondere Figur 8) oder umgekehrt („kleiner", insbesondere Figur 6).
Die Anordnung kann bevorzugt derart getroffen sein, dass der Einfederweg von mindestens einem der Prüfkontakte mittels eines An- Schlags begrenzt wird, bevor der gesamte Einfederweg des zugehörigen oder jeweiligen zugehörigen Federkontaktelements durchlaufen ist. Während des Einfedervorgangs federt aufgrund der unterschiedlich großen Federkonstanten demzufolge bei der Berührungs- kontaktierung der betrachtete Prüfkontakt ein, und zwar entlang ei- nes größeren Federwegs als das zugeordnete Kontaktelement. Im Zuge des weiteren Einfederns tritt der Prüfkontakt an den erwähnten Anschlag, mit der Folge, dass er nun nicht weiter einfedert oder nur noch geringfügig weiter einfedert und insofern bei Erhöhung der Be- rührungskontaktierkraft nunmehr nur noch oder im Wesentlichen nur noch die Einfederung des Kontaktelements erfolgt. Mithin weist die aus dem Prüfkontakt und dem Kontaktelement resultierende Federkennlinie (Federweg über Kraft) einen Knick auf, ab dem - bei einem weiteren Vergrößern des Federwegs - die Kraft stark ansteigt.
Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiel und zwar zeigt:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrischen
Kontaktiervorrichtung Figur 2 die Kontaktiervorrichtung der Figur 1 im kontaktierten Zustand
Figur 3 ein Detail der Kontaktiervorrichtung der Figur 2
Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrischen
Kontaktiervorrichtung, Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrischen
Kontaktiervorrichtung,
Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrischen
Kontaktiervorrichtung,
Figur 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrischen
Kontaktiervorrichtung,
Figur 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrischen
Kontaktiervorrichtung, Figuren 9 bis 1 1 Details zur Kontaktiervorrichtung der Figur 8
Figur 12 ein Kontaktabstandstransformer einer der vorstehend genannten Kontaktiervorrichtungen
Figur 13 eine seitliche Schnittansicht der Anordnung der
Figur 12,
Figur 14 eine Kontaktiervorrichtung mit dem Kontaktabstandstransformer der Figuren 12 beziehungsweise
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Figur 15 die Anordnung der Figur 14 in Demontagestellung. Die Figur 1 zeigt - in schematischer Darstellung - eine elektrische Kontaktiervorrichtung 1 . Die Kontaktiervorrichtung 1 weist ein Leitersubstrat 2, einen Kontaktkopf 3 und einen Kontaktabstandstransformer 4 auf. Die Kontaktiervorrichtung 1 dient dazu, einen elektrischen Prüfling 5, insbesondere Wafer, auf elektrische Funktionsfä- higkeit zu prüfen. Mittels angedeuteter elektrischer Verbindungen 6, die zu einer nicht dargestellten Prüfeinrichtung führen, lässt sich der Prüfling 5 mittels der Kontaktiervorrichtung 1 elektrisch berührungs- kontaktieren, um Prüfstromwege zu schalten.
Das Leitersubstrat 2 kann vorzugsweise als Leiterplatte 7 ausgebil- det sein, die Leiterbahnen 8 aufweist, die einerseits mit den elektrischen Verbindungen 6 elektrisch verbunden sind und andererseits zu Kontaktfeldern (Pads) führen, die mit elektrischen Kontaktelementen 9 des Kontaktkopfs 3 zusammenwirken. Der Kontaktkopf 3 weist mindestens zwei Führungsplatten 10, 1 1 auf, die mittels eines Abstandshalters 12 beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Führungsplatten 10, 1 1 sind mit Führungslöchern 13, 14 versehen, in die die Kontaktelemente 9 verschieblich eingesteckt sind. Die Kontaktelemente 9 sind als in Kontaktierrichtung 15 federnde Federkontaktelemente 16, insbesondere als Knickdrähte 17 ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Knickdrähte 17 zwischen den beiden Führungsplatten 10 und 1 1 zumindest eine Biegung aufweisen. Die federnde Eigenschaft erhalten die Knick- drähte 17 durch die Biegung und durch ihre Materialeigenschaft.
Der Kontaktabstandstransformer 4 weist einen Grundkörper 18 auf, an dem - in Richtung auf den Prüfling 5 weisend - Prüfkontakte 19 befestigt sind. Die Prüfkontakte 19 sind elektrisch mit elektrischen Verbindungen 20 verbunden, die bis an eine Oberseite 21 des Grundkörpers 18 geführt sind und dort mit den elektrischen Kontaktelementen 9 des Kontaktkopfs 3 zusammenwirken können. Der Prüfling 5 weist Prüflingskontakte 22 auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel säulenartig vorstehen und mit den Prüfkontakten 19 des Kontaktabstandstransformers 4 zusammenwirken können. Aus der Figur 1 ist ersichtlich, dass die elektrischen Verbindungen 20 auf der Seite der Prüfkontakte 19 einen engeren Kontaktabstand aufweisen, als auf der Oberseite 21 , d.h., der Kontaktabstand wird in Richtung auf den Prüfling 5 hin verkleinert. Nicht jedem Kontaktelement 9 muss eine elektrische Verbindung 20 zugeordnet sein, so wie dies der Figur 1 entnehmbar ist. Ferner ist zu erwähnen, dass in den Figuren dieser Anmeldung die Kontaktiervorrichtung 1 und der Prüfling 5 nur zweidimensional dargestellt sind. Dies bedeutet, dass die räumlich insbesondere matrixartig vorliegende Kontaktanordnung der genannten Bauteile nur zweidimensional ersichtlich ist. Ferner zeigen etliche Ausführungsformen dieser Anmeldung einen Kontaktkopf 3, bei dem die elektrischen Kontaktelemente 9 im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, also keine Kontaktabstandsänderung aufweisen. Lediglich im Ausführungsbeispiel der Figur 8 ist erkennbar, dass die Kontaktelemente 9 im Bereich der Führungsplatte 1 1 einen engeren Kontaktabstand aufweisen als im Bereich der Führungsplatte 10. Dies hat zur Folge, dass der Kontaktkopf 3 einen weiteren Kontaktabstandstransformer 23 bildet. Demzufolge können die in dieser Anmeldung dargestellten Ausführungsbeispiele - unabhängig von der konkreten Darstellung in der jeweiligen Figur entweder mit im Wesentlichen parallel verlaufenden elektrischen Kontaktelementen versehen sein oder aber - wie in der Figur 8 beispielsweise angedeutet - mit„entflächteten" Kontaktelementen 9, um einen weiteren Kontaktabstandstransformer 23 - neben dem Kontaktabstandstransformer 4 - zu bilden.
Die Figur 1 zeigt die Kontaktiervorrichtung 1 im nicht kontaktierten Zustand; die Figur 2 zeigt die Kontaktiervorrichtung 1 im kontaktierten Zustand, d.h., der Prüfling 5 wird berührungskontaktiert, um ihn auf elektrische Funktionsfähigkeit prüfen zu können. In der Figur 2 ist - der Einfachheit halber - das Leitersubstrat 2 nicht dargestellt. Entsprechendes gilt auch für die folgenden, weiteren Ausführungsbeispiele der elektrischen Kontaktiervorrichtung 1 . Für die elektrische Berührungskontaktierung der Prüflingskontakte 22 des Prüflings 5 wird letzterer gemäß Pfeil 24 (Figur 2) in Richtung auf die Kontaktiervorrichtung 1 bewegt, sodass die Prüfkontakte 19 auf die Prüflingskontakte 22 aufsetzen. Der Prüfling 5 befindet sich hierzu auf einem in Kontaktierrichtung 15 verlagerbaren Hubtisch (nicht dargestellt). Die Figur 3 zeigt eine Vergrößerung eines Prüfkontakts 19 und eines Prüflingskontakts 22. Es ist ersichtlich, dass die Prüfkontakte 19 aus mehreren Kontaktelementen 25 bestehen, die mit Auflaufschrägen 26 versehen sind. Die Auflaufschrägen 26 stützen sich am Prüflingskontakt 22 ab und bewirken eine entsprechende elasti- sehe Spreitzung der Kontaktelemente 25, mit der Folge, dass hierdurch - in Kontaktierrichtung 15 - eine gewisse Federwirkung entsteht, um Kontaktunterschiede der Prüflingskontakte 22 und Unebenheiten des Prüflings 5 auszugleichen. Diese axiale Federung ist nur relativ geringfügig wirkend, hilft jedoch dabei, eine saubere und niederohmige Prüflingskontaktierung zu erzielen. Bei den Prüfkontakten 19 handelt es sich vorzugsweise um Kronenkontakte (siehe Figuren 1 bis 3).
Durch die Zuführung des Prüflings 5 in Richtung auf die Kontaktiervorrichtung 1 erfolgt nicht nur die Berührungskontaktierung der Prüf- kontakte 19 mit den Prüflingskontakten 22, sondern es erfolgt auch eine Einfederung des Kontaktabstandstransformers 4 in Richtung auf den Kontaktkopf 3. Ein Vergleich der Figuren 1 und 2 zeigt, dass sich - bei der Berührungskontaktierung - der Abstand zwischen dem Kontaktabstandstransformer 4 und dem Kontaktkopf 3 verkleinert, d.h., der Kontaktabstandstransformer 4 wird entsprechend dem Pfeil 27 in Kontaktierungsrichtung 15 verlagert. Der Kontaktkopf 3 ist ortsfest angeordnet, d.h., er verlagert sich nicht. Wodurch diese Verlagerung ermöglicht ist, geht aus den Figuren 1 und 2 nicht hervor. Sie wird jedoch anhand der Figur 12 erläutert. Diese axiale Verlagerung, insbesondere federnde axiale Verlagerung des Kontaktabstandstransformers 4 relativ zum vorzugsweise ortsfesten Kontaktkopf 5 und zum ebenfalls bevorzugt ortsfesten Leitersubstrat 2 liegt auch bei allen anderen Ausführungsbeispielen dieser Anmeldung vor, ist jedoch in den Figuren nicht immer unmittelbar ersichtlich. Durch die Verlagerbarkeit, die insbesondere elastisch, nämlich federnd elastisch, gestaltet ist, werden die elektrischen Kontaktelemente 9, insbesondere die Knickdrähte 17 elastisch durchgebogen beziehungsweise weiter durchgebogen, was aus einem Vergleich der Figuren 1 und 2 deutlich ersichtlich ist. Mithin entsteht hierdurch ein entsprechender Kontaktdruck der elektrischen Kontaktelemente 9 einerseits zu den Kontaktfeldern/Leiterbahnen 8 des Leitersubstrats 2 und andererseits zu den freiliegenden Stirnenden der elektrischen Verbindungen 20, sodass auch an diesen beiden Stellen niederohmige Be- rührungskontaktierungen entstehen.
Aus den Figuren dieser Anmeldung, insbesondere aus der Figur 1 , geht hervor, dass sich der Kontaktkopf 3 zwischen dem Leitersubstrat 2 und dem Kontaktabstandstransformer 4 befindet. Der Kon- taktabstandstransformer 4 stellt eine elektrische Berührungskontak- tierung mit dem zu prüfenden elektrischen Prüfling 5 her und das Leitersubstrat 2 ist mit der nicht dargestellten Prüfeinrichtung elektrisch verbindbar.
Insbesondere ist zu erwähnen, dass der in Kontaktierrichtung 15 erfolgende Federweg im Wesentlichen von dem Kontaktkopf 3, also von den elektrischen Kontaktelementen 9 gebildet wird, um beispielsweise Schieflagen auszugleichen. Wesentlich kleinere axiale Federwege können die Prüfkontakte 19, zum Beispiel aufgrund ihrer Auflaufschrägen 26, bewirken, wobei diese geringe Einfederung jedoch nur kleinere Unebenheiten ausgleichen können. Dieses Prinzip gilt bei allen Ausführungsbeispielen der Erfindung, d.h., größere axiale Federwege werden von dem Kontaktkopf 3 realisiert, während der Kontaktabstandstransformer 4, insbesondere die Prüfkontakte 19, nur geringe Federwege realisieren. Die Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kontaktiervorrichtung 1 , die im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 entspricht. Es wird daher auf die entsprechenden, vorstehenden Ausführungen verwiesen. Unterschiedlich ist lediglich, dass anstelle der eine elastische Federwirkung in Kontaktierrichtung 15 aufweisenden Prüfkontakte 19 starre Prüfkontakte 19 vorliegen, die in Axialrichtung, also in Kontaktierrichtung 15, starr ausgebildet sind. Bei der elektrischen Prüfung setzen diese starren Prüfkontakte 19 auf entsprechende Prüflingskontakte 22 des Prüflings 5 auf. Die Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kontaktiervorrichtung 1 , die im Wesentlichen der Kontaktiervorrichtung 1 der Figuren 1 und 2 entspricht. Es wird daher auf die entsprechenden, vorstehenden Ausführungen verwiesen. Unterschiedlich ist lediglich, dass anstelle der als Kronenkontakte ausgebildeten Prüfkontakte 19 axial federnde Prüfkontakte 19 vorgesehen sind. Diese können als Axialfedern, Knickdrähte, Cobra-Kontakte oder als gebogene, mit mindestens einem Schlitz versehene Kontaktelemente (Striped Beams) ausgebildet sein. Bei allen Ausführungsbeispielen dieser Anmeldung können die Prüfkontakte 19 fest am Kontaktabstands- transformer 4 angeordnet sein oder sie sind dort lösbar montiert.
Die Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kontaktiervorrichtung 1 , die im Wesentlichen der Kontaktiervorrichtung 1 der Figuren 1 und 2 entspricht. Es wird daher auf die entsprechenden, vorstehenden Ausführungen verwiesen. Unterschiedlich ist lediglich die Ausbildung des Kontaktabstandstransformers 4. Dieser weist - gemäß Figur 6 - einen Grundkörper 18 mit elektrischen Verbindungen 20 auf, so wie dies auch bereits beim Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 beschrieben wurde. Die Prüfkontakte 19 sind als federnde oder starre Kontaktnadeln 28 ausgebildet. In der Figur 6 sind federnde Kontaktnadeln 28 dargestellt, indem diese bogenförmig verlaufend ausgebildet sind und bei der Berührungskontaktie- rung des Prüflings 5 in Kontaktierrichtung 15 einfedern können. Die Kontaktnadeln 28 sind in Führungsbohrungen 29 einer Führungsplatte 30 verschieblich gelagert, wobei die Führungsplatte 30 mittels Halteelementen 31 an den Grundkörper 18 befestigt sind. Mit dem nicht dargestellten Leitersubstrat 2 erfolgt eine Berührungskontaktie- rung mittels der elektrischen Kontaktelemente 9. Ferner liegt eine Berührungskontaktierung der Kontaktelemente 9 mit den elektrischen Verbindungen 20 vor. Die elektrischen Verbindungen 20 sind mit den Kontaktnadeln 28 elektrisch sowie mechanisch verbunden. Diese Verbindung erfolgt vorzugsweise mittels nicht lösbarer Verbindungen, insbesondere Lötung, Schweißung, Klebung oder derglei- chen. Alternativ ist auch eine einstückige Ausbildung der elektrischen Verbindungen 20 mit den Kontaktnadeln 28 denkbar.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 7 zeigt eine Kontaktiervorrichtung 1 , die im Wesentlichen der Ausgestaltung der Figur 6 in Verbindung mit den Ausgestaltungen der Figuren 1 und 2 entspricht. Es wird da- her auf die entsprechenden, vorstehenden Ausführungen verwiesen. Unterschiedlich zur Ausgestaltung der Figur 6 ist lediglich, dass die federnden (weil bogenförmig) verlaufenden Kontaktnadeln 28 nicht nur in Richtung auf den Prüfling 5 in Führungsbohrungen 29 einer Führungsplatten 30 verschieblich geführt sind, sondern auch ver- schieblich in Führungsbohrungen 32 einer weiteren Führungsplatten 33, die benachbart zum Grundkörper 18 liegt, lagern.
Die Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kontaktiervorrichtung 1 , das im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 entspricht. Es wird daher auf die entsprechenden, vorstehenden Ausführungen verwiesen. Unterschiedlich ist jedoch die Ausgestaltung des Kontaktabstandstransformers 4. Dieser ist im Ausführungsbeispiel der Figur 8 ähnlich wie der Kontaktkopf 3 ausgebildet, indem er zwei mit Abstand zueinander liegende Führungsplatten 34 und 35 aufweist, die Führungsbohrungen 36, 37 besitzen, welche von als Knickdrähte 38 ausgebildeten Prüfkontakten 19 durchsetzt sind. Vorzugsweise sind die Knickdrähte 38 sowohl in den Führungsbohrungen 36 als auch in den Führungsbohrungen 37 verschieblich ge- lagert. Auf Seiten des Kontaktkopfs 3 sind deren elektrische Kontaktelemente 9 mit den Knickdrähten 38 elektrisch und mechanisch verbunden, insbesondere nicht lösbar verbunden, bevorzugt mittels Lötung, Schweißung, Klebung oder dergleichen. Aufgrund der Ausbildung der Prüfkontakte 19 als Knickdrähte 38, die zwischen den Füh- rungsplatten 34 und 35 mindestens einen Bogen aufweisen, sind federnde, nämlich in Kontaktierrichtung 15 federnde Prüfkontakte 19 geschaffen. Die Figuren 9 und 10 verdeutlichen, dass die Knickdrähte 38 jeweils mit einem Anschlag 39 zusammenwirken. Hierbei kann es sich um eine Anschlagwand handeln. Erfolgt ein Einfedern eines Knickdrahts 38, so biegt sich dieser entsprechend der Figuren 9 und 10 weiter durch, wobei die sich vergrößernde Durchbiegung an den Anschlag 39 anstößt (Pfeil 40). Damit wird der Einfederweg beschränkt. Die Anordnung ist vorzugsweise derart getroffen, dass die Federkonstante der Kontaktelemente 9, insbesondere der Knick- drähte 17, größer ist, als die Federkonstante der Knickdrähte 38. Dies hat zur Folge, dass sich eine Charakteristik gemäß dem Diagramm der Figur 1 1 ergibt. Dort ist die Kraft K (Federkraft) über dem Federweg F aufgetragen. Es ist erkennbar, dass zunächst beim Einfedern im Wesentlichen die Federkonstante des Knickdrahts 38 wirkt, bis der Knickdraht 38 gegen den Anschlag 39 tritt. Ab dort steigt die Federkennlinie an einem Knick steil an, da nunmehr die Federkonstante des Knickdrahts 17 dominiert.
Wie bereits erwähnt, ist bei allen Ausführungsbeispielen der Erfin- dung vorgesehen, dass der Kontaktabstandstransformer 4 in Kontaktierrichtung 15 federnd oder im Wesentlichen in Kontaktierrichtung 15 federnd angeordnet ist. Hierzu ist eine Federlagerung 41 vorgesehen. Ein Ausführungsbeispiel der Federlagerung 41 geht aus der Figur 12 hervor. Die Federlagerung 41 weist eine Blattfeder 42 auf, die einen mehrkleeblattartigen Durchbruch 43 besitzt. Im Ausführungsbeispiel der Figur 12 handelt es sich um einen vierkleeblatt- artigen Durchbruch 43. Zwischen jeweils zwei benachbarten Blättern 44 des Durchbruchs 43 ist jeweils ein Blattfederelement 45 zungenartig ausgebildet. Die Blattfederelemente 45 weisen Endbereiche 46 auf, die zueinander konvergieren und die in Seitenausnehmungen 47 des Grundkörpers 18 verschieblich eingesteckt angeordnet sind. Diese Ausgestaltung geht auch aus der Figur 13 hervor. Durch die beschriebene und aus der Figur 12 hervorgehende Anordnung und durch das verschiebliche Einstecken der Endbereiche 46 der Blattfe- derelemente 45 in die Seitenausnehmungen 47 ist nicht nur realisiert, dass insgesamt eine in Kontaktierrichtung 15, also in axialer Richtung, wirkende federnde Lagerung des Kontaktabstandstransformer 4 bewirkt ist, sondern gleichzeitig eine Mittenzentriervorrich- tung 48 für den Kontaktabstandstransformer 4 ausgebildet wird. Gemäß Figur 14 kann die Blattfeder 42 außenrandseitig mittels Halteelementen 49 am Kontaktkopf 3 befestigt sein. Ferner ist es zusätzlich oder alternativ denkbar, jedoch nicht notwendig, dass die Blattfederelemente 45 etwas in Richtung auf den Prüfling zu vorge- spannt sind (siehe Figur 14), um auch schon im nicht den Prüfling 5 kontaktierenden Zustand eine Berührungs-Kontaktkraft der Kontakte des Kontaktabstandstransformers 4 auf die Kontakte des Kontaktkopfs 3 auszuüben. Es ist auch denkbar, dass die Blattfederelemen- te 45 alle im nicht ausgelenkten Zustand in einer Ebene liegen.
Erfolgt nun - unter Verweis auf Figur 14 - eine Berührungskontaktie- rung des Prüflings 5 (dort in der Figur 14 nicht dargestellt), so wird der Kontaktabstandstransformer 4 in Richtung auf den Kontaktkopf 3 in Kontaktierrichtung 15 federnd verschoben und bei Beendigung der Berührungskontaktierung federt der Kontaktabstandstransformer 4 in seine Ausgangslage zurück.
Gemäß Figur 15 kann die Anordnung derart getroffen sein, dass ein leichter Austausch der Blattfeder 42 erfolgen kann, indem insbesondere die Blattfeder 42 von den Halteelementen 49 gelöst werden und die in den Seitenausnehmungen 47 lediglich mit ihren Endbereichen 46 eingeschobenen Blattfederelemente 45 herausgezogen werden. Dies kann beispielsweise durch axiales starkes Drücken erfolgen. Auf entsprechende Art und Weise lässt sich eine neue Blattfeder 42 montieren. Aufgrund der Erfindung liegt quasi ein Haupt-Kontaktkopf vor, nämlich der Kontaktkopf 3. Ferner wird eine weitere Ebene verwendet, in der eine Kontaktabstandsverkleinerung in Richtung auf den zu prüfenden Prüfling 5 erfolgt. Von Bedeutung ist dabei, dass sich diese Ebene benachbart zum Prüfling 5 befindet, dass also der Kontakt- köpf 3 zwischen dem Leitersubstrat 2 und dem Kontaktabstandstransformer 4 angeordnet ist. Von Bedeutung ist dabei alternativ o- der zusätzlich, dass der Kontaktabstandstransformer 4 bei der Kon- taktierung einen Hub ausführt, dass er also in Kontaktierrichtung 15 verlagerbar angeordnet ist, insbesondere federnd verlagerbar.
Die Prüfkontakte 19 können unterschiedlich realisiert werden, zum Beispiel als faltenbalgartige Kontaktnadeln, insbesondere aus Metall oder aus nicht oder schwach leitendem Material mit einer metallischen oder sehr gut leitfähigen Oberfläche. Ferner sind auch buck- ling-beam-artige Kontaktnadeln einsetzbar, die die Prinzipien des Eulerschen Knickfalls ausnutzen. Ferner sind cobra-artige vertikale (axiale) Kontaktnadeln einsetzbar, die eine Eigen-Verbiegung aus- nutzen. Ferner sind horizontal-federnde (radial-federnde) Kontaktnadeln nach dem Cantilever-Prinzip einsetzbar, wobei der federnde Teil aus einem oder optional mehreren parallel zueinander und senkrecht zur gewünschten Federrichtung angeordneten Elementen besteht. Ferner sind Kontaktelemente nach dem Striped-Beam-Prinzip mit mehreren, vorwiegend vertikal (axial) ausgerichteten Lamellen einsetzbar, wobei der Querschnitt so gestaltet ist, dass die Richtung des Ausfederns vorgegeben ist. Ferner sind kronenartige Kontaktnadeln einsetzbar, die in Richtung auf den Prüfling geschlitzt oder mehrstückig ausgebildet sind und durch Spreitzung einen geringen Federweg realisieren. Beim Kontaktabstandstransformer 4 (Spacetransformer) kann eine Leiterplatte, insbesondere organische Leiterplatte oder keramische Leiterplatte, eingesetzt werden. Ferner ist der Einsatz eines Wafers mit Durchkontaktierungen möglich.
Gemäß Figur 14 ist der Kontaktabstandstransformer 4 derart aus- bildbar, dass bei jedem Kontakthub eine axiale Relativbewegung zum Haupt-Kontaktkopf, also zum Kontaktkopf 3, erfolgt. Dabei kann die Anordnung auch derart getroffen sein, dass durch federnde Lagerung des Kontaktabstandstransformers 4 auch im nicht den Prüf- ling 5 kontaktierenden Zustand eine Kraft vom Kontaktabstands- transformer 4 auf den Kontaktkopf 3 ausgeübt wird, wodurch ein Kontaktdruck auf die elektrischen Kontaktelemente 9 des Kontaktkopfs 3 ausgeübt wird. Die vorstehend erwähnten Mittenzentrierung des Kontaktabstands- transformers 4 kann auch auf andere Art und Weise realisiert sein, beispielsweise durch Stifte, die in Kontaktierrichtung 15 verlaufen und in Langlöchern des Kontaktabstandstransformers 4 eingreifen. Die Langlöcher sind in ihrer Längsrichtung auf die Mitte, also auf das Zentrum, des Kontaktabstandstransformers 4 ausgerichtet.
Beim Kontaktabstandstransformer 4 können die aus den Figuren hervorgehenden S-förmigen elektrischen Verbindungen 20 eingesetzt werden, um den Kontaktabstand zu beeinflussen. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungen denkbar, beispielsweise durch schräg gestellte Kontakte. Entsprechendes gilt für die Kontaktelemente 9 des Kontaktkopfs 3.
In oder auf dem federnd gelagerten Kontaktabstandstransformer 4 können passive (Kondensatoren, Widerstände, Spulen) oder aktive (Transistoren, Mikroelektronik) Bauteile vorhanden sein, die entwe- der integral, also als integraler Bestandteil des Kontaktabstandstransformers 4 vorgesehen sind oder auf diesem aufgebracht sind. Durch die Ausbildung der Federung des Kontaktabstandstransformers 4, also beispielsweise mittels der gezeigten Blattfeder 42, oder auch auf andere vom Durchschnittsfachmann leicht zu realisierende Maßnahme, wenn er das grundsätzliche Prinzip der federnden Lagerung kennt, kann eine Vorspannung in Richtung auf den Kontaktkopf 3 realisiert werden. Die Kraft-Weg-Kennlinie des Kontaktabstands- transformers 4 gegen die elektrischen Kontaktelemente 9 des Kontaktkopfs 3 kann durch entsprechende Realisierung dieser Feder in Form und Steigung eingestellt werden. Eine Nivellierung kann so einfach realisiert werden. Die Kontaktelemente 9 des Kontaktkopfs 3 können - so wie in den Figuren gezeigt - aus axial verlaufenden Federelementen bestehen, es sind jedoch auch andere Möglichkeiten denkbar, insbesondere eine Cantilever-Bauform, insbesondere aus Draht zum Beispiel Wolframlegierungen, eine Mikro- Cantileverausbildung (in LIGA-Technologie, zum Beispiel aus Nickel- Legierungen), als Membran, mit Druckluft beaufschlagt oder mit einem Polymerkissen gefedert, aus vorwiegend axial, insbesondere vertikal, ausgerichteten Biegeelementen, in Platten geführt wie aus den Figuren ersichtlich, oder freistehend, aus Draht hergestellt oder in LIGA-Technologie, gegebenenfalls nach dem Striped-Beam- Prinzip, also als laminierte Kontaktelemente. Die Verbindungsstellen zwischen den Federelementen (Kontaktelementen) des Kontaktkopfs 3 und denen im federnd gelagerten Kontaktabstandstransfor- mer 4 kann ein reiner Berührungskontakt sein. In diesem Falle kann der federnd gelagerte Kontaktabstandstransformer 4 einfach ausge- tauscht werden. Es kann sich jedoch auch um eine nichtlösbare Verbindung anstelle des Berührungskontakts handeln. Es ist ebenfalls möglich, dass diese beiden Federelemente aus einem Bauteil gebildet werden.

Claims

Ansprüche
1 . Elektrische Kontaktiervorrichtung für eine in einer Kontaktierrichtung erfolgenden elektrischen Berührungskontaktierung eines Prüflings, insbesondere Wafers, mit mindestens einem mit einer Prüfeinrichtung elektrisch verbindbaren Leitersubtrat, mindestens einem Kontaktabstandstransformer und mindestens einem elektrische Kontaktelemente aufweisenden Kontaktkopf, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktkopf (3) zwischen dem Leitersubstrat (2) und dem Kontaktabstandstransformer (4) angeordnet ist.
2. Elektrische Kontaktiervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (9) als im Wesentlichen in Kontaktierrichtung (15) federnde oder im Wesentlichen in Kontaktierrichtung (15) federnd wirkende Federkontaktelemente (16) ausgebildet sind.
3. Elektrische Kontaktiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kontaktabstandstransformer (4) Prüfkontakte (19) für die elektrische Berührungskontaktierung des Prüflings (5) verschieblich gehalten sind oder dass an dem Kontaktabstandstransformer (4) Prüfkontakte (19) für die elektrische Berührungskontaktierung des Prüflings (5) befestigt sind, wobei jeweils die Prüfkontakte (19) als starre Prüfkontakte (19) oder als federnde Prüfkontakte (19) ausgebildet sind, insbesondere als in Kontaktierrichtung (15) starre Prüfkontakte (19) oder als in Kontaktierrichtung (15) federnde oder in Kontaktierrichtung (15) federnd wirkende Prüfkontakte (19) ausgebildet sind.
4. Elektrische Kontaktiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (9) mit den Prüfkontakten (19) in Berührungskontakt stehen oder dass die Kontaktelemente (9) mit den Prüfkontakten (19) mittels nicht lösbarer Verbindungen elektrisch verbunden sind oder das die Kontaktelemente (9) und die Prüfkontakte (19) einstückig miteinander ausgebildet sind.
5. Elektrische Kontaktiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktab- standstransformer (4) mittels einer Federlagerung (41 ) in Kontaktierrichtung (15) federnd oder im Wesentlichen in Kontaktierrichtung (15) federnd angeordnet ist oder dass der Kontaktabstandstransfor- mer (4) in Kontaktierrichtung (15) verschieblich oder im Wesentlichen in Kontaktierrichtung (15) verschieblich mittels einer Führungs- lagerung angeordnet und mittels der im Wesentlichen in Kontaktierrichtung (15) federnden oder im Wesentlichen in Kontaktierrichtung (15) federnd wirkenden Federkontaktelemente (16) federnd abgestützt ist oder mittels einer separaten Federanordnung federnd abgestützt ist.
6. Elektrische Kontaktiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mittenzentriervor- richtung (48) für den Kontaktabstandstransformer (4).
7. Elektrische Kontaktiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federlage- rung (41 ) oder die Führungslagerung die Mittenzentriervorrichtung (48) für den Kontaktabstandstransformer (4) mit ausbildet.
8. Elektrische Kontaktiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federlagerung (41 ) mindestens ein Blattfederelement (45) aufweist.
9. Elektrische Kontaktiervorrichtung nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blattfederelement (45) eine Blattfläche aufweist, die quer, insbesondere rechtwinklig oder im Wesentlichen rechtwinklig, zur Kontaktierrichtung (15) verläuft.
10. Elektrische Kontaktiervorrichtung nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blattfederelement (45) mit einem ersten Endbereich (46) in eine an einer Seite des Kontaktabstandstransformers (4) liegenden Seitenaus- nehmung (47) verschieblich eingesteckt angeordnet ist und dass ein anderer, weiterer Endbereich des Blattfederelements (45) ortsfest und/oder an dem Kontaktkopf (3) direkt oder indirekt gehalten ist.
1 1 . Elektrische Kontaktiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei, vorzugsweise drei oder vier, jeweils einen Winkel zwischen sich einschließende, mit ihren ersten Endbereichen (46) zueinander konvergierende Blattfederelemente (45) vorgesehen sind, insbesondere an einer Blattfeder (42) ausgebildete Blattfederelemente (45) vorgesehen sind, die in an unterschiedlichen Seiten des Kontaktabstandstransformers (4) liegenden Seitenausnehmungen (47) verschieblich eingesteckt angeordnet sind.
12. Elektrische Kontaktiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (42) einen mehrkleeblattartigen, insbesondere dreikleeblattartigen oder vierkleeblattartigen, Durchbruch (43) aufweist, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Blättern (44) des Kleeblatts eines der Blattfederelemente (45) ausgebildet ist.
13. Elektrische Kontaktiervorrichtung nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Blattfederelemente (45) mit der zugeordneten Seitenausnehmung (47) ein Radiallager für ein radial verschiebliches Lagern des Kontaktab- standstransformers (4) bildet.
14. Elektrische Kontaktiervorrichtung nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialrichtung jedes Radiallagers quer, insbesondere senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht, zu der eine axiale Richtung darstellenden Kontaktierrichtung (15) verläuft.
15. Elektrische Kontaktiervorrichtung nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (9) des Kontaktkopfs (3) derart ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass der Kontaktkopf (3) einen weiteren Kontaktab- standstranformer (23) bildet.
16. Elektrische Kontaktiervorrichtung nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkonstante von mindestens einem der Kontaktelemente (9) größer oder kleiner ist als die Federkonstante des zugehörigen oder jeweils zugehörigen Prüfkontakts (19).
17. Elektrische Kontaktiervorrichtung nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfederweg von zumindest einem der Prüfkontakte (19) mittels eines An- Schlags (39) begrenzt wird, bevor der gesamte Einfederweg des zugehörigen oder jeweils zugehörigen Kontaktelements (9) durchlaufen ist.
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