DE10024165A1

DE10024165A1 - Kontaktiersystem

Info

Publication number: DE10024165A1
Application number: DE2000124165
Authority: DE
Inventors: Ralph-Jochen Krieger
Original assignee: Vishay Semiconductor GmbH
Current assignee: Vishay Semiconductor GmbH
Priority date: 2000-05-17
Filing date: 2000-05-17
Publication date: 2001-11-29

Abstract

Bei bekannten Kontaktiersystemen erhöht sich durch zusätzliche Kontaktstellen der ohmsche Widerstand der Verbindung, wodurch genaue Messungen nur schwer möglich sind. Oftmals wird auch eine vergleichsweise hohe Kraft auf elektrische Anschlüsse von Bauteilen ausgeübt, so dass diese verbiegen können. DOLLAR A Kontaktiersystem zum Kontaktieren von elektrischen Anschlüssen eines elektronischen Bauelements, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kontaktiersystem für jeden Anschluss eines elektronischen Bauelements ein erstes Kontaktelement und ein zweites Kontaktelement aufweist, jedes Kotaktelement einen ersten Federarm zum Kontaktieren des Anschlusses aufweist und wenigstens ein Kontaktelement einen zweiten Federarm zum Abstützen des elektronischen Bauelements aufweist. DOLLAR A Die Erfindung eignet sich insbesondere für den Einsatz in Messautomaten, wie sie beispielsweise zur Endmessung von elektronischen Halbleiterbauelementen verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kontaktiersystem nach dem Oberbegriff des Pa tentanspruchs.

Aus der deutschen Patentschrift DE 196 18 717 C1 ist eine elektrische Ver bindungseinrichtung zum Testen von Bauelementen, insbesondere Halblei ter-Bauelementen, bekannt. Diese Verbindungseinrichtung weist zum Ver binden von elektrischen Anschlüssen (Pins) 4 eines Bauelements 3 Kontakt stücke 8 auf, die in Schlitzen 7 eines plattenförmigen Aufnahmeteils 6 ge führt und auf mit elektrisch leitenden Durchgangselementen 16 versehenen Silikonstreifen 14 gelagert sind. Beim Kontaktieren eines Kontaktstückes 8 durch einen Pin 4 stellt jedes kontaktierte Durchgangselement 16 eine elek trische Verbindung vom betreffenden Kontaktstück 8 zu einer korrespon dierenden, unter dem Silikonstreifen 14 angeordneten Anschlussleitung 5 her. Jede Anschlussleitung 5 steht mit einer Testmaschine zum Überprüfen der elektrischen Eigenschaften des Bauelements 3 in Verbindung.

Diese Verbindungseinrichtung weist jedoch den Nachteil auf, dass mit einer gewissen Kraft auf ein Kontaktstück gedrückt werden muss, um eine zuver lässige elektrische Verbindung vom Kontaktstück zum Durchgangselement und vom Durchgangselement zur Anschlussleitung herzustellen. Diese Kraft, die vom betreffenden Anschlussbeinchen des zu testenden Bauteils ausge übt werden muss, kann das Anschlussbeinchen verbiegen. Dadurch, dass keine direkte Verbindung zwischen den Kontaktstücken und der Leiterplat te mit der Mess-Schaltung besteht, erhöht sich aber auch der ohmsche Wi derstand der Verbindung, wodurch genaue Messungen nur schwer möglich sind. Durch die Abmessungen der als endseitig drehgelagert ausgebildeten Kontaktstücke ist pro Anschlussbeinchen nur ein Kontakt möglich. Weiterhin ist ein vergleichsweise hoher Aufwand nötig, um beschädigte oder abge nützte Kontaktstücke auswechseln zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktiersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu gestalten, dass eine zuverlässige niede rohmige Verbindung ohne zusätzliche Kontaktstellen zwischen einer Te steinheit und einem Anschlussbeinchen eines elektronischen Bauelements besteht.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Der Gegenstand des Anspruch 1 weist die Vorteile auf, dass das Kontaktier system schnell und problemlos an neue Mess- und Testaufgaben angepasst werden kann. Aufgrund einstückiger und kurzer Zuleitungen ergeben sich niederohmige Verbindungen und somit eine hohe Messgenauigkeit. Da ein elektronisches Bauelement nicht durch die Kontaktelemente gehalten oder gestützt werden muss, wirkt auf die Kontaktelemente nur eine geringe An presskraft ein; dadurch ist eine geringe Abnutzung und somit eine hohe Standzeit gewährleistet. Weiterhin können die Kontaktelemente bei Bedarf schnell und unkompliziert ausgewechselt werden. Ein Lötvorgang ist nicht erforderlich, ebensowenig das Auswechseln der Aufnahmevorrichtung für die Kontaktelemente. Durch die geringen Abmessungen der Kontaktele mente sind zudem mehrere Kontakte pro Anschluss möglich.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für den Einsatz in Messautomaten, wie sie beispielsweise zur Endmessung von elektronischen Halbleiterbau elementen verwendet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands nach Anspruch 1 sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfe nahme der Zeichnung erläutert. Die Figur zeigt die Verwendung des erfin dungsgemäßen Kontaktiersystems beim Endmessen eines elektronischen Halbleiterbauelements.

Die Figur zeigt als Anwendungsbeispiel der Erfindung ein Kontaktiersystem 20 mit einem ersten Kontaktelement 1 und einem zweiten Kontaktelement 2. Beide Kontaktelemente 1 bzw. 2 sind aus einem federnden und zugleich gut leitendem Material hergestellt, wozu sich beispielsweise ein Federblech aus Kupferberyllium (CuBe2) oder Berylliumbronze eignet. Die Kontaktele mente 1 und 2 werden vorteilhaft durch Heraustrennen aus dem Feder blech mit einer Dicke von ungefähr 0,4 mm, vorzugsweise mittels Drahtero dieren, mittels Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, oder mittels eines anderen geeigneten Verfahrens hergestellt.

Die Kontaktelemente 1 und 2 setzen sich jeweils aus einem Einsteckteil 3 bzw. 4, einem damit verbundenen Federarm 5 bzw. 6 und einer damit ver bundenen Kontaktspitze 5' bzw. 6' zusammen, wobei die Federarme 5 bzw. 6 an einem Ende die Kontaktspitze 5' bzw. 6' und am anderen Ende das Ein steckteil 3 bzw. 4 aufweisen.

Der Federarm 5 ist vorteilhaft gegenüber dem zugehörigen Einsteckteil 3 um einen ersten Winkel α₁ abgewinkelt; der Federarm 6 ist vorteilhaft ge genüber dem zugehörigen Einsteckteil 4 um einen zweiten Winkel α₂ abge winkelt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind der erste Winkel α₁ und der zweite Winkel α₂ ungefähr gleich groß und betragen ungefähr 80°; der erste Winkel α₁ und der zweite Winkel α₂ können jedoch auch unterschiedlich groß sein, je nach Erfordernis, einen Anschluss 12 eines elektronischen Bau elements 13 in einem bestimmten Winkel zu kontaktieren.

Ebenfalls sind die Kontaktspitzen 5' bzw. 6' gegenüber den Federarmen 5 bzw. 6 vorteilhaft um einen dritten Winkel β₁ bzw. um einen vierten Winkel β₂ abgewinkelt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind der dritte Winkel β₁ und der vierte Winkel β₂ ungefähr gleich groß und betragen ungefähr 120°; der dritte Winkel β₁ und der vierte Winkel β₂ können jedoch auch unter schiedlich groß sein, wiederum je nach Erfordernis, einen Anschluss 12 eines elektronischen Bauelements 13 in einem bestimmten Winkel zu kontaktie ren.

Die Kontaktelemente 1 und 2 sind zur Verringerung des elektrischen Wider stands vorteilhaft ganz oder teilweise vergoldet oder hartvergoldet. Bei einer teilweisen Vergoldung werden vorteilhaft nur die Kontaktspitzen 5' bzw. 6' vergoldet oder hartvergoldet.

Die Einsteckteile 3 bzw. 4 dienen dazu, die Kontaktelemente 1 bzw. 2 in eine zugehörige Aufnahme einzustecken. Die Kontaktspitzen 5' bzw. 6' dienen in Verbindung mit den Federarmen 5 bzw. 6 zum Kontaktieren des elektri schen Anschlusses 12 des elektronischen Bauelements 13 und werden daher auch als Kontaktspitzen bezeichnet. Dabei dient bei einer Doppelkontaktie rung unter Verwendung von jeweils zwei Kontaktelementen 1 und 2 pro Anschluss 12 vorteilhaft eine der beiden Kontaktspitzen 5' bzw. 6' zur Span nungsmessung, während mit der anderen Spitze bei Bedarf gleichzeitig eine Strommessung durchgeführt werden kann. Die vergleichsweise klein di mensionierten Kontaktspitzen 5' und 6' gewährleisten auch bei kleinsten Anschlüssen eine Doppelkontaktierung.

Zum Einschieben der Einsteckteile 3 bzw. 4 dient eine Aufnahmevorrich tung 9, die aus zwei miteinander verbindbaren Teilen 9.1 und 9.2 besteht, wobei jedes Teil 9.1 bzw. 9.2 eine Nut 7 bzw. 8 aufweist. In diese Nuten 7 und 8 ist eine Leiterplatte 11 derart eingeführt, dass zwischen beiden Sei ten der Leiterplatte 11 und den seitlichen Begrenzungen der Nuten 7 und 8 in den Teilen 9.1 und 9.2 der Aufnahmevorrichtung 9 noch jeweils ein Zwi schenraum verbleibt. Beide in den Nuten 7 bzw. 8 verbleibende Zwischen räume dienen als Aufnahme für die Einsteckteile 3 bzw. 4 der Kontaktele mente 1 bzw. 2. Die Leiterplatte 11 weist neben Leitbahnen 11.1 auch eine Mess-Schaltung 11.3 zum Steuern des Mess-Ablaufs und zum Abnehmen und Umsetzen der Mess-Signale auf. Die Leitbahnen 11.1 sind in Bereichen 11.2, in denen sie mit den Einsteckteilen 3 bzw. 4 in Berührung kommen, in Form und Abmessungen den Einsteckteilen 3 bzw. 4 angepasst, so dass eine di rekte und niederohmige Verbindung zwischen den Leitbahnen 11.1 und den Einsteckteilen 3 bzw. 4 hergestellt wird.

Damit zwischen den Kontaktelementen 1 bzw. 2 und den Leitbahnen 11.1 der Leiterplatte 11 ein sicherer und niederohmiger Kontakt zustande kommt, weisen die Einsteckteile 3 bzw. 4 jeweils federnde Teile 14 bzw. 15 auf, so dass die Einsteckteile 3 bzw. 4 vom Seitenrand der Nuten 7 bzw. 8 weg und gegen die Leitbahnen 11.1 der Leiterplatte 11 gedrückt werden. Bei Bedarf, beispielsweise bei Verschleiß der Federarme 5 bzw. 6 oder zum Testen anderer Bauelemente 13, können die Kontaktelemente 1 bzw. 2 problemlos und schnell ausgetauscht werden, indem ein auszutauschendes Kontaktelement 1 bzw. 2 aus den Nuten 7 bzw. 8 heraus gezogen und ein neues Kontaktelement 1 bzw. 2 mit seinem Einsteckteil in die Nuten 7 bzw. 8 eingesteckt wird.

Das Kontaktelement 2 weist gegenüber dem Kontaktelement 1 einen zu sätzlichen Federarm 16 auf, der dazu dient, das zu testende Bauelement 13 gegen eine Niederhaltevorrichtung 17 mit einer Öffnung 17' anzudrücken. Hierzu weist der zusätzliche Federarm 16 einen größeren Durchmesser auf als die Federarme 5 und 6, zudem ist sein freies Endstück 16' noch stärker ausgebildet und derart abgewinkelt, dass es senkrecht steht und auf der Unterseite des Bauelements 13 anliegt. Die Kontaktspitzen 5' und 6' werden durch den zusätzlichen Federarm 16 entlastet und können daher ver gleichsweise klein dimensioniert werden.

Bei einem Messvorgang wird ein Bauelement 13 des Kontaktiersystems 20 vorzugsweise maschinell derart zugeführt, dass es sich unter der Öffnung 17' der Niederhaltevorrichtung 17 befindet. Es ist aber auch möglich, dass das Kontaktiersystem 20 vorteilhaft maschinell an Bauelemente 20 herange führt wird. Das Kontaktiersystem 20, das gemäß des Pfeils 18 senkrecht nach oben und unten bewegt werden kann, wird danach nach oben be wegt. Dadurch wird das Bauelement 13 mit Hilfe des Federarms 16 und sei nes abgewinkelten Endstücks 16' in die Öffnung 17' gedrückt und somit genau positioniert. Durch einen geringen und definierten Hub des Kontak tiersystems 20 und durch den zusätzlichen Federarm 16 ist eine auf den Anschluss 12 einerseits und auf die Federarme 5 bzw. 6 und die Kontakt spitzen 5' bzw. 6' andererseits geringe einwirkende Anpresskraft gewährlei stet. Dadurch wird der Anschluss 12 nicht verformt und die Kontaktelemen te 1 und 2 bzw. ihre Federarme 5 und 6 weisen durch geringe Abnutzung eine hohe Standzeit auf.

Beim weiteren Bewegen des Kontaktiersystems 20 nach oben berühren die abgewinkelten Kontaktspitzen 5' und 6' einen ungefähr waagrecht verlau fenden Teil des elektrischen Anschlusses 12 des zu testenden Bauelements 13. Die Stellung der abgewinkelten Kontaktspitzen 5' und 6' gegenüber dem ungefähr waagrecht verlaufenden Teil des elektrischen Anschlusses 12 führt dazu, dass die freien Enden der Kontaktspitzen 5' und 6' ein kleines Stück weit auf der Oberfläche des Anschlusses 12 entlang gleiten und in Folge dessen dort eine meistens vorhandene, dünne Oxidschicht einritzen. Somit ergibt sich zwischen den Kontaktspitzen 5' bzw. 6' und dem elektrischen Anschluss 12 eine gut leitende Verbindung, so dass eine elektrische Messung schnell und problemlos durchzuführen ist.

Mit dem Kontaktiersystem 20 können elektronische Bauelemente 13 mit einer beliebigen Gehäuseform und mit beliebig vielen Anschlüssen 12 elek trisch getestet werden. Dazu sind für die gleichzeitige Messung aller An schlüsse 12 neben einer jeweils angepassten Niederhaltevorrichtung 17 pro Anschluss 12 lediglich ein Paar Kontaktelemente 1 bzw. 2 notwendig, wobei die Kontaktelemente 1 bzw. 2 problemlos jeder denkbaren Form eines An schlusses 12 angepasst werden können. Der Fachmann ist in der Lage zu entscheiden, ob pro Paar Kontaktelemente 1 bzw. 2 ein zweiter Federarm 16 notwendig ist, oder ob auch eine geringere Anzahl von zweiten Feder armen 16 ausreicht. Wie bereits beschrieben, können die Kontaktelemente 1 und 2 bei Bedarf schnell und unkompliziert gewechselt werden.

Somit handelt es sich bei der beschriebenen Erfindung um ein kostengün stiges, einfach und schnell anzupassendes Kontaktiersystem zum elektri schen Testen einer Vielzahl elektronischer Bauelemente.

Claims

1. Kontaktiersystem (20) zum Kontaktieren von elektrischen Anschlüssen (12) eines elektronischen Bauelements (13), dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktiersystem (20) für jeden Anschluss (12) eines elektronischen Bauele ments (13) ein erstes Kontaktelement (1) und ein zweites Kontaktelement (1) aufweist, jedes Kontaktelement (1, 2) einen ersten Federarm (5, 6) zum Kon taktieren des Anschlusses (12) aufweist und wenigstens ein Kontaktelement (2) einen zweiten Federarm (16) zum Abstützen des elektronischen Bauele ments (13) aufweist.

2. Kontaktiersystem (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Federarme (5, 6) an einem Ende mit einer Kontaktspitze (5', 6') verse hen sind.

3. Kontaktiersystem (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Federarme (5, 6) am anderen Ende ein Einsteckteil (3, 4) zum Einstecken in eine Nut (7, 8) aufweisen.

4. Kontaktiersystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass der Federarm (5) eines ersten Kontaktelements (1) gegenüber dem zugehörigen Einsteckteil (3) um einen ersten Winkel (α₁) abgewinkelt ist.

5. Kontaktiersystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass der Federarm (6) eines anderen Kontaktelements (2) gegen über dem zugehörigen Einsteckteil (4) um einen zweiten Winkel (α₂) abge winkelt ist.

6. Kontaktiersystem (20) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (α₁) und der zweite Winkel (α₂) unterschiedlich groß sind.

7. Kontaktiersystem (20) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (α₁) und der zweite Winkel (α₂) gleich groß sind.

8. Kontaktiersystem (20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (α₁) und der zweite Winkel (α₂) ungefähr 80° betragen.

9. Kontaktiersystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass eine erste Kontaktspitze (6') gegenüber dem zugehörigen Federarm (5) um einen dritten Winkel (β₁) abgewinkelt ist.

10. Kontaktiersystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, dass eine andere Kontaktspitze (6') gegenüber dem zugehöri gen Federarm (6) um einen vierten Winkel (β₂) abgewinkelt ist.

11. Kontaktiersystem (20) nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Winkel (β₁) und der vierte Winkel (β₂) unterschiedlich groß sind.

12. Kontaktiersystem (20) nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Winkel (β₁) und der vierte Winkel (β₂) gleich groß sind.

13. Kontaktiersystem (20) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Winkel (13) und der vierte Winkel (β₂) ungefähr 120° betragen.

14. Kontaktiersystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, dass die Einsteckteile (3, 4) der Kontaktelemente (1, 2) fe dernde Teile (14, 15) zum Andrücken an Leitbahnen (11.1) einer Leiterplatte (11) aufweisen.

15. Kontaktiersystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kontaktelemente (1, 2) aus Kupferberyllium beste hen.

16. Kontaktiersystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kontaktelemente (1, 2) vergoldet oder hartvergoldet sind.

17. Kontaktiersystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kontaktelemente (1, 2) nur teilweise vergoldet oder hartvergoldet sind.

18. Kontaktiersystem (20) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Kontaktspitzen (5', 6') der Kontaktelemente (1, 2) vergoldet oder hartvergoldet sind.