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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Testvorrichtung und insbesondere eine Messfühler- bzw. Prüfvorrichtung zum Testen von IC-Wafern.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Wird ein IC-Wafer getestet, wird eine Prüfkarte zum Übertragen von Testsignalen von einem Prüfgerät zu einem IC-Wafer verwendet. Eine gewöhnliche Prüfkarte umfasst eine Platine zum Aufsetzen durch einen Prüfkopf eines Prüfgerätes und zum Aufnehmen bzw. Empfangen von Testsignalen von dem Prüfgerät, und mehrere Messfühler bzw. Sonden, die mit hoher Dichte im Mittenbereich der unteren Seite der Platine zum Übertragen von Testsignalen von der Platine zu dem zu untersuchenden IC-Wafer angeordnet sind. Nachdem die Fühler auf den elektronischen Komponenten des zu untersuchenden IC-Wafers aufgesetzt wurden, werden Testsignale von dem Prüfgerät zu den elektronischen Komponenten des IC-Wafers durch die Prüfkarte übertragen, und wobei erfasste Signale durch die Prüfkarte von den elektronischen Komponenten zur Analyse an das Prüfgerät zurück übertragen werden. Während des gesamten Testvorgangs auf der Waferebene beeinflusst der Weiterleitungs- bzw. Übertragungsschaltungsaufbau der Platine der Prüfkarte das Testergebnis stark. Entsprechend der Entwicklung der elektronischen Technologie für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb muss der Testbetrieb unter einer Hochgeschwindigkeitsumgebung ausgeführt werden. Folglich muss die Gestaltung der Weiterleitungsschaltung den Erfordernissen für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb entsprechen.
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Die
US 2005/0012513 A1 offenbart eine Testvorrichtung zum Übertragen von Prüfsignalen von einem Prüfgerät auf einen Wafer. Die Testvorrichtung weist einen Versteifungsring mit einem inneren und einem äußeren Ringelement sowie dazwischen angeordneten Rippen auf. Signalleitungen verbinden die Leiterschicht mit einer Prüfanordnung, jedoch sind dabei die Signalleitungen nicht durch eine Lücke zwischen einem ersten und einem zweiten Stützelement geführt.
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1 stellt eine Prüfkarte gemäß dem
U.S.-P-5,808,475 dar, das den Titel ”Halbleiter-Prüfkarte für Schwachstrommessungen” trägt. Gemäß dieser Gestaltung, ist die Prüfkarte
1 aus einer Kontaktplatte
10 gebildet, die an der oberen Seite abgeordnet vorliegt, einer Fühler- bzw. Prüfplatte
12, die an der unteren Seite angeordnet vorliegt, und Abstandhaltern
14, die zwischen der Kontaktplatte
10 und der Fühlerplatte
12 eingesetzt vorliegen. Die Kontaktplatte
10 wird mit koaxialen kabelförmigen Testkontakten
11 bereitgestellt, um aufgrund der Bildung eines parasitischen Widerstandes in der dielektrischen Struktur ein Problem eines Leckstroms zu vermeiden. Da jedoch die Kontaktplatte
10 durch den Testkopf des Prüfgerätes
1' unmittelbar aufgesetzt wird und die Prüfplatte
12 für die Anbringung der Messfühler bzw. Fühler bzw. Sonden
13 vorgesehen ist, kann die durch die Prüfkarte
1 erzeugte Belastung, falls der Testkopf des Prüfgerätes
1' auf der Kontaktplatte
10 und die Fühler
13 auf den zu untersuchenden IC-Wafer aufsetzen, dazu führen, dass sich die Kontaktplatte
10 oder die Prüfplatte
12 aufgrund ungleicher Verteilung des Druckes verformen, falls die Kontaktplatte
10 oder die Prüfplatte
12 selbst nicht mit einer ausreichenden strukturellen Festigkeit und/oder einer bestimmten Dicke bereitgestellt werden. Wen weiterhin die Fühler
13 auf dem IC-Wafer aufsetzen, dann trägt die Vorder- bzw. Stirnseite der Prüfplatte
12 die Auflagekraft von dem IC-Wafer. Unter der Wirkung dieser Auflagekraft kann die Struktur der die Fühler haltenden vorderen Ebene der Prüfplatte
12, leicht verformen.
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2 stellt eine andere Gestaltung einer Prüfkarte
2 des Standes der Technik dar, die in den Patentschriften
US 7,724,009 ,
US 7,679,382 und
US 7,595,651 offenbart ist. Gemäß dieser Gestaltung umfasst die Prüfkarte
2 eine mehrschichtige Leiterplatte
20 und mehrere Fühler
22. Die mehrschichtige Leiterplatte
20 weist mehrere Stromleitungen
21 auf, die sich von der äußeren Seite in Richtung der inneren Seite und von der oberen zu der unteren Seite erstrecken und anschließend jeweils mit den Fühlern
22 elektrisch verbunden sind, die unterhalb der mehrschichtigen Leiterplatte
20 hängen. Die strukturelle Festigkeit und die Einzeldruckoberflächengestaltung der mehrschichtigen Leiterplatte
20 kann die von der Testprobe aufgenommene Kraft durchschnittlich bzw. gleichmäßig verteilen, wenn die Last von dem Testkopf des Prüfgerätes auflagert, was eine Verformung verhindert. Da jedoch die mehrschichtige Leiterplatte
20 eine Laminierung mehrerer Schichten einer Glasfaser oder eines keramischen Materials ist, und da jede Schicht darauf angeordnete Metalldrähte aufweist, um Stromleitungen
21 zu bilden, ist die Herstellung dieses Aufbaus einer Prüfkarte kompliziert, erfordert hohe Kosten und Arbeitszeit. Wenn, weiterhin die Stromleitungen
21 in der mehrschichtigen Leiterplatte
20 angeordnet werden, dann kann das Material der mehrschichtigen Leiterplatte
20 zwischen jeder von zwei angrenzenden Stromleitungen
21 einen Leckstrom bewirken. Weiterhin neigen die Durchgangslöcher
210 der mehrschichtigen Leiterplatte
20, durch die sich die Stromleitungen
21 erstrecken, dazu eine Schnittflächenreflexion während der Weiterleitung von Testsignalen zu bewirken, was zu einem Energieverlust führt. Durch diese Nachteile werden die Eigenschaften einer Hochfrequenzweiterleitung stark beeinflusst. Folglich erfüllt diese Gestaltung einer Prüfkarte nicht die Erfordernisse integrierter elektronischer Komponenten für Hochgeschwindigkeitstests.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde unter den gegebenen Umständen vollbracht. Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Prüfvorrichtung bereitzustellen, die eine hohe strukturelle Festigkeit aufweist, wodurch eine Weiterleitungseigenschaft von hoher Qualität erhalten bleibt. Anders gesagt besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Prüfvorrichtung bereitzustellen, die den Beanspruchungen durch die zu testenden Wafern widersteht.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Prüfvorrichtung bereitzustellen, die hohe Wirksamkeits- und geringer Kosteneigenschaften aufweist.
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Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Prüfvorrichtung bereitzustellen, die die internen Signalleitungen vor äußerer Feuchtigkeit wirksam isolieren.
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Um diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird eine Prüfvorrichtung zum Übertragen von Testsignalen von einem Prüfgerät zu einem IC-Wafer bereitgestellt, um elektronische Eigenschaften des IC-Wafers zu testen bzw. zu prüfen. Die Prüfvorrichtung umfasst ein Gestell, wobei das Gestell eine obere Oberfläche und eine der oberen Oberfläche abgewandte untere Oberfläche aufweist, wobei das Gestell ein erstes Stützelement und ein zweites Stützelement umfasst, das durch das erste Stützelement umgeben wird, worin das erste Stützelement des Gestells mindestens einen Ringbereich und mehrere radiale Rippen umfasst, worin das Gestell mehrere Lücken umfasst, die zwischen dem ersten Stützelement und dem zweiten Stützelement vorliegen; eine Leiterschicht, die an der oberen Oberfläche des Gestells angebracht ist und an dem ersten Stützelement gestützt wird, wobei die Leiterschicht mehrere Prüfkontakte für eine elektrische Verbindung mit dem Prüfgerät umfasst, wobei der Querschnittsbereich der Anordnung des mindestens einen Ringbereichs und der radialen Rippen dem transversalen Querschnittsbereich der Leiterschicht entspricht und mit einer horizontalen Oberfläche der Leiterschicht in Kontakt gehalten wird; eine Fühleranordnung, wobei die Fühleranordnung mehrere elektrisch isolierte Fühlerhalter umfasst, die an dem zweiten Stützelement gestützt werden und wobei mehrere Fühler in dem Fühlerhalter fest angebracht sind, wobei jeder der Fühler eine Spitze aufweist, die unterhalb des Fühlerhalters hängt; sowie mehrere Signalleitungen, die zwischen den Prüfkontakten der Leiterschicht und den Fühlern der Prüfvorrichtung elektrisch verbunden sind, wobei sich die Signalleitungen durch die Lücken erstrecken, um die Fühler der Fühleranordnung zu verbinden. Setzt das Prüfgerät auf der Schaltungsschicht der Prüfvorrichtung von der oberen Seite auf, dann trägt das äußere Stützelement des Gestells diese Aufsetz- bzw. Auflagerungslast. Werden die Fühler des Fühlerhalters auf den elektronischen Komponenten eines zu prüfenden IC-Wafers aufgesetzt, dann trägt das mittig gelegnen Stützelement des Gestells die Auflagekraft von dem IC-Wafer. Folglich ist die hohe strukturelle Festigkeit des Gestells dazu geeignet, um eine beliebig äquivalente Schaltungsschicht und eine Prüfanordnungsstruktur zu stützen, die die Testsignale von dem Prüfgerät zu dem zu prüfenden IC-Wafer weiterleiten. Da die Schaltungsschicht weiterhin eine elektrisch isolierte Materialstruktur aufweist, bei der die Schichtdicke dünner ist als eine gewöhnliche herkömmliche mehrschichtige Leiterplatte, ist der Wanderungsweg von jedem durch die Schaltungsschicht verlaufenden Testsignal kurz, was das Problem einer Leckstromwirkung zwischen jeden zwei angrenzenden Weiterleitungssignalen, wie in den Gestaltungen des Standes der Technik gesehen, wirksam beseitigt und ebenfalls den Nachteil eines komplizierten Herstellungsprozesses der mehrschichtigen Leiterplatte der Gestaltung des Standes der Technik beseitigt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 stellt eine schematische strukturelle Ansicht einer Prüfkarte dar, die gemäß des
U.S.-P.-5,808,475 hergestellt wurde.
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2 stellt eine schematische strukturelle Ansicht einer anderen Gestaltung einer Prüfkarte gemäß des Standes der Technik dar.
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3 ist eine Ansicht von oben auf eine Prüfvorrichtung.
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4 stellt eine Ansicht von unten auf die Prüfvorrichtung.
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5 stellt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 3 dar.
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6 stellt eine schiefe Ansicht eines Gestells der Prüfvorrichtung dar.
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7 stellt ein charakteristisches Kurvendiagramm eines hoch frequenten Signals dar, das von der Prüfvorrichtung erhalten wurde.
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8 entspricht 5, die ein in das Gestellt gefülltes Haftmittel zeigt.
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9 stellt eine schematische Zeichnung dar, die eine alternierende Form der Prüfvorrichtung zeigt.
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10 stellt eine schematische strukturelle Ansicht einer weiteren Prüfvorrichtung dar.
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11 stellt eine schematische strukturelle Ansicht einer weiteren Prüfvorrichtung dar.
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12 stellt eine Explosionsansicht einer Prüfvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
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13. stellt eine schiefe Ansicht von unten auf die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
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14 stellt eine schematische strukturelle Schnittansicht der Prüfvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
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15 stellt eine schiefe Ansicht des Gestells der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von oben dar.
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16 stellt eine Ansicht eines Teils der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von oben dar, die die Schaltungsschicht, die Signalleitung und Prüfanordnung zeigt, die an der oberen Seite des Gestells bereitgestellt wird.
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17 stellt eine Ansicht von 16 von unten dar.
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18 stellt eine schematische Zeichnung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach Füllen des Haftmittels dar.
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19 stellt eine schematische Explosionsansicht einer weiteren Prüfvorrichtung dar.
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20 stellt eine schematische geschnittene Aufbauansicht der weiteren Prüfvorrichtung dar.
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21 stellt eine schematische Explosionsansicht einer weiteren Prüfvorrichtung dar.
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22 stellt eine schiefe Ansicht der weiteren Prüfvorrichtung von unten dar.
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23 stellt eine schematische geschnittene Aufbauansicht der weiteren Prüfvorrichtung dar.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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In den 3 bis 5 wird eine Prüfvorrichtung 3 zum Übertragen von Testsignalen von einem Prüfgerät zu einem IC-Wafer gezeigt, um elektrische Eigenschaften des IC-Wafers zu erfassen. Die Prüfvorrichtung 3 umfasst ein Gestell 30, eine Schaltungsschicht 40, eine Ausleger-Messfühler- bzw. Fühleranordnung 50 und mehrere Signalleitungen 60.
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Das Gestellt 30 liegt in 6 und 5 erneut als ein steifes ringförmiges Element vor, das eine bestimmte Festigkeit und eine Dimension aufweist, die ungefähr einem Halbleiter IC-Wafer gleicht. Das Gestell 30 kann integral aus Metall (beispielsweise aus rostfreiem Stahl) gebildet sein, das eine Dicke aufweist, die einer regulären gewöhnlichen mehrschichtigen Leiterplatte entspricht, um eine Last während des Prüf- bzw. Testvorgangs zu tragen ohne eine Verformung der Ebenheit bzw. Planheit des steifen Körpers zu bewirken. Das Gestell weist eine obere Oberfläche 301, und eine der oberen Oberfläche 301 abgewandte untere Oberfläche 302 auf. Das Gestell 30 weist weiterhin in passender Ordnung von dem Umfang in Richtung des Zentrums einen ersten Ringbereich 31 auf, einen zweiten Ringbereich 32, mehrere radiale Rippenbereiche 33, einen dritten Ringbereich 34 und einen vierten Ringbereich 35. Der zweite Ringbereich 32 und die radialen Rippenbereiche 33 bilden einen ersten Stütz- bzw. Trägerteil 36 des Gestells 30. Die Schnittfläche des ersten Stützteils 36 entspricht dem querverlaufenden Abschnitt der Schaltungsschicht 40. Der erste Stützteil 36 wird weiterhin mit der horizontalen Oberfläche der Schaltungsschicht 40 vollständig in Kontakt gehalten, um die Schaltungsschicht 40 und eine beliebig durch die Schaltungsschicht 40 empfangene bzw. aufgenommene Last zu stützen. Der vierte Ringbereich 35 bildet einem zweiten Stützteil des Gestells 30, um die Prüfanordnung 50 und eine beliebig von der Prüfanordnung 50 empfangene Last zu stützen.
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Die Schaltungsschicht 40 stellt, in 3 und 5, eine einzelne Schicht einer Leiterplatte dar, die aus einem elektrisch isolierten Material hergestellt und an der oberen Oberfläche 301 des Gestells 30 angebracht ist, was dem ersten Stützteil 36 entspricht. Die Schaltungsschicht 40 weist mehrere Prüfkontakte 41 auf, um das vorstehend erwähnte Prüfgerät für einen Empfang von Prüfsignalen von dem Prüfgerät zu verbinden, mehrere Durchgangslöcher 42, die jeweils entsprechend zu den Prüfkontakten 41 angeordnet sind. Die Durchgangslöcher 42 weisen jeweils ein entsprechendes unteres Ende auf, das jeweils mit den Signalleitungen 60 zum Übertragen der Prüfsignale von den entsprechenden Prüfkontakten 41 zu den entsprechenden Signalleitungen 60 verbunden ist.
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Die Fühleranordnung 50, in 4 und 5, umfasst einen Messfühler- bzw. Fühlerhalter 51, eine Adapterplatte 52 und mehrere Auslegerfühler 53. Der Fühlerhalter 51 ist an der untern Seite des vierten Ringbereichs 35 des Gestells 30 bereitgestellt. Der Fühlerhalter 51 wird weiterhin aus elektrisch isolierten und stoßsicheren Eigenschaften bzw. Merkmalen für die Anbringung der Auslegerfühler 53 hergestellt. Die Auslegerfühler 53 sind in den Fühlerhalter 51 montiert, wobei die entsprechende Spitze unterhalb des Fühlerhalters 51 hängt. Die Adapterplatte 52 ist eine einschichtige Leiterplatte, die aus einem elektrisch isolierten Material hergestellt und an der unteren Seite der dritten und vierten Ringbereiche 34 und 35 des Gestells 30 befestigt ist, mit mehreren elektrisch leitfähigen Durchgangslöchern 520. Die Durchgangslöcher 520 weisen die entsprechenden oberen und unteren Enden auf, die jeweils mit den Signalleitungen 60 und den Fühlern 53, beispielsweise, mittels Löten, elektrisch verbunden vorliegen.
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Wie vorstehend angegeben, verwendet die Erfindung die steife Struktur des Gestells 30, um die Schaltungsschicht 40 an der oberen Seite und den Fühlerhalter 51 an der unteren Seite zu stützen. Wenn das Prüfgerät auf die Prüfkontakte 41 der Schaltungsschicht 40 aufsetzt, dann trägt der erste Stützteil 46 des Gestells 30 die Last, wenn die Fühler 53 entsprechende elektronische Komponenten des zu prüfenden IC-Wafers berühren, dann trägt der zweite Stützteil des Gestells 30 die Auflagekraft von dem Wafer. Folglich vereinfacht die Erfindung die Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte. Das Gestell 30 ist weiterhin für eine Massenherstellung geeignet und kann für eine Verwendung für eine beliebige äquivalente Struktur einer Schaltungsschicht und Fühleranordnung geeignet sein, wodurch die Herstellungszeit der Prüfvorrichtung verkürzt wird.
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Da weiterhin die Schaltungsschicht 40 und die Adapterplatte 52 gemeinsam eine einschichtige Struktur aufweisen, die aus einem elektrisch isolierten Material hergestellt ist, weisen die Durchgangslöcher 42 der Schaltungsschicht 40 und die Durchgangslöcher 520 der Adapterplatte 52 einen sehr kurzen Weg auf, wodurch die Wirkung eines Leckstroms zwischen zwei angrenzenden Weiterleitungs- bzw. Übertragungssignalen während des Transfers der Prüfsignale durch das dielektrische Material wirksam beseitigt werden. Die vertikalen Wege der Durchgangslöcher 40 und 520 verlaufen weiterhin nicht durch irgendeine dielektrische Zwischenschicht, und folglich wird während der Weiterleitung von Prüfsignalen durch die Durchgangslöcher 40 und 520 keinem Problem eines Energieverlustes begegnet, das heißt, dass die Prüfvorrichtung 3 eine ausgezeichnete Signalimpedanzabgleichungseigenschaft während eines Hochfrequenztests beibehält. 7 stellt ein charakteristisches Kurvendiagramm einer Signalfrequenz dar, die von der Prüfvorrichtung 3 erhalten wurde. In diesem Diagramm zeigt die Reflexionsverlustkurve S11, dass die Prüfvorrichtung 3 eine ausgezeichnete Impedanzabgleichung während der Weiterleitung von Hochfrequenzsignalen aufweist, wobei die Einfügungsverlustkurve S12 zeigt, dass die –3 dB Zunahme der Durchlassbereichschwellenfrequenz während einer Hochfrequenzanwendung so hoch wie ein mehrere GHz umfassendes Frequenzband sein kann, das eine hoch frequente Signalweiterleitungsqualität mit geringem Verlust und ausgezeichneter Abgleichung aufweist.
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Es sollte klar sein, dass die Strukturen der Schaltungsschicht 40 und der Adapterplatte 52 nicht auf eine einzelne Schicht beschränkt sind. Falls der Energieverlust innerhalb eines vertraglichen Bereichs gehalten wird, kann die Schaltungsschicht 40 und die Adapterplatte 52 eine zwei Schichten umfassende Struktur aufweisen, was die strukturelle Festigkeit verstärkt.
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Wie weiterhin in 8 gezeigt, kann ein Haftmittel (beispielsweise Epoxidharz) 37 in das Gestellt zwischen die obere Oberfläche 301 und die untere Oberfläche 302 gefüllt werden, um die strukturelle Festigkeit der Prüfvorrichtung 3 zu verstärken und die Signalleitungen 60 zu verkapseln, wobei die Signalleitungen 60 von der äußeren Feuchtigkeit isoliert werden. Das Haftmittel 37 verstärkt weiterhin die Festigkeit des Gestells 30. Das Gestell 30 kann aus einem nicht metallischen Material, wie beispielsweise verstärktem Kunststoff, mit Maschinen bearbeitbaren Keramiken, hergestellt werden.
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In 9 erfolgt eine Erdung der bzw. sind erdende Durchgangslöcher 44 und 54 jeweils in der Schaltungsschicht 40 und der Adapterplatte 52 ausgebildet, die den Durchgangslöchern 42 und 520 entsprechen, und wobei die Durchgangslöcher 42 der Schaltungsschicht 40 jeweils mit den Durchgangslöchern 520 der Adapterplatte 52 durch eine entsprechende Koaxialleitung 62 elektrisch verbunden sind. Die zwei abgewandten Enden des zentralen metallischen Leiters von jeder der Koaxialleitungen 62 werden jeweils in die Durchgangslöcher 42 der Schaltungsschicht 40 und die Durchgangslöcher 520 der Adapterplatte 52 gesteckt, wobei die zwei abgewandten Enden des erdenden Metalls von jeder der Koaxialleitungen 62 jeweils mit den erdenden Durchgangslöchern 44 der Schaltungsschicht 40 und den erdenden Durchgangslöchern 54 der Adapterplatte 52 verbunden sind.
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Für eine bessere Leistung bei einer Hochfrequenzanwendung stellt, wie in 10 gezeigt, eine weitere Prüfvorrichtung 4 eine gute Wahl dar. Ähnlich zu der vorstehend erwähnten ersten Prüfvorrichtung umfasst diese zweite Prüfvorrichtung 4 ein Gestell 30, eine Schaltungsschicht 45, eine Auslegerfühleranordnung 55, und mehrere Signalleitungen 65. Verglichen mit der vorstehend erwähnten ersten Prüfvorrichtung weist diese zweite Prüfvorrichtung die folgenden Merkmale auf:
Die Schaltungsschicht 45 umfasst mehrere Prüfkontakte 46, und mehrere Durchgangslöcher 47, die den Prüfkontakten 46 entsprechen. Die Signalleitungen 65 sind jeweils durch die Durchgangslöcher 47 eingefügt und jeweils mit den Prüfkontakten 46 elektrisch verbunden. Die Auslegerfühleranordnung 55 umfasst einen Fühlerhalter 51 und mehrere Auslegerfühler 56. Die Auslegerfühler 56 sind jeweils mit den Signalleitungen 65 an Stellen nahe dem Fühlerhalter 51 elektrisch verbunden.
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Wenn die Prüfkontakte 46 hoch frequente Prüfsignale von dem Prüfgerät empfangen, dann werden die hoch frequenten Prüfsignale unmittelbar durch die Signalleitungen 65 zu den entsprechenden Fühlern 56, durch kein dielektrisches Material, weitergeleitet, wodurch die Wirkung eines Leckstroms zwischen jedem angrenzenden Weiterleitungssignal verhindert wird. Unter dieser einzigen und hoch qualitativen Signalweiterleitungsumgebung weist die Prüfvorrichtung 4 eine hoch frequente Signalweiterleitungsqualität mit geringem Verlust und ausgezeichneter Abgleichung auf.
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Abgesehen von der Anwendung der Auslegerfühlerstrukturen der vorstehend erwähnten zwei Prüfvorrichtungen, kann auch die Prüfvorrichtung in der, in 11, gezeigten Form ausgeführt werden. Gemäß einer dritten Prüfvorrichtung liegt die Prüfvorrichtung 5 folglich in einer Anwendung einer vertikalen Fühlerstruktur vor. Gemäß dieser dritten Prüfvorrichtung umfasst die Prüfvorrichtung 5 ein Gestell 30, eine Schaltungsschicht 70, eine vertikale Fühleranordnung 80 und mehrere Signalleitungen 90. Verglichen mit der vorstehend erwähnten ersten Prüfvorrichtung, weist diese dritte Prüfvorrichtung die folgenden Merkmale auf:
Die Schaltungsschicht 70 umfasst mehrere Prüfkontakte 71 und mehrere Signallötpunkte 72, die jeweils angrenzend angeordnet und mit den Prüfkontakten 71 elektrisch verbunden sind. Die Signallötpunkte 72 sind jeweils mit den Signalleitungen 90 elektrisch verbunden, um Prüfsignale von den Prüfkontakten 71 zu den entsprechenden Signalleitungen 90 weiterzuleiten.
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Die Fühleranordnung 80 umfasst einen Lokalisierungsblock 81, einen Fühlerhalter 82 und mehrere vertikale Fühler 83. Der Lokalisierungsblock 81, der eine obere Öffnung 811 und eine untere Öffnung 812 aufweist, ist an dem vierten Ringbereich 35 des Gestells 30 befestigt. Die Signalleitungen 90 erstrecken sich durch die obere Öffnung 811 auf die Innenseite des Lokalisierungsblocks 81 und werden durch den Boden bzw. die untere Seite 812 des Lokalisierungsblocks 81 eingefügt. Die untere Seite des Bodens 812 des Lokalisierungsblocks 81 ist an dem Fühlerhalter 82 befestigt. Der Fühlerhalter 82 ist aus einem elektrisch isolierenden bzw. isolierten Material hergestellt. Die Fühler 83 werden durch den Fühlerhalter 82 vertikal eingefügt, wobei jeder ein Ende aufweist, wobei namentlich der Kopf entsprechend mit den Signalleitungen 90 elektrisch verbunden ist, und wobei das andere Ende, namentlich die Spitze unter dem Fühlerhalter 82 hängt.
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In gleicher Weise wie die vorstehenden ersten und zweiten Prüfvorrichtungen wird von der dritten Prüfvorrichtung 5 die steife Struktur des Gestells 30 verwendet, um die Schaltungsschicht 70 an der oberen Seite zu stützen und den vierten Ringbereich 35, um den Lokalisierungsblock 81 und den Fühlerhalter 82 an der unteren Seite zu stützen, wodurch das Gestell 30 die gesamte Last tragen kann, die unmittelbar durch die Schaltungsschicht 70 und die Fühler 83 empfangen bzw. aufgenommen wird. Folglich verringert diese Prüfvorrichtung die Wirkung eines Leckstromes zwischen jeden angrenzenden Weiterleitungssignalen, wodurch eine hoch frequente Signalweiterleitungsumgebung bereitgestellt wird.
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Die 12 bis 14 zeigen eine Prüfvorrichtung 3' gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß dieser Ausführungsform weist die Prüfvorrichtung 3' zwei abgewandte Seiten auf, namentlich die obere Seite 3a' und die untere Seite 3b'. Die obere Seite 3a' ist für die Verbindung des Prüfgerätes vorgesehen, wodurch das Prüfgerät aufsetzen kann. Die untere Seite 3b' ist für ein Berühren der elektronischen Komponenten eines zu prüfenden IC-Wafers vorgesehen, um Prüfsignale von dem Prüfgerät zu dem IC-Wafer für einen elektronischen Test weiterzuleiten. Die Prüfvorrichtung 3' umfasst ein Gestell 30', eine Schaltungsschicht 40', eine Auslegerfühleranordnung 50' und mehrere Signalleitungen 60'.
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Das Gestell 30' ist, in 15 und erneut in 12, in einer inneren steifen Körperstruktur und einer äußeren steifen Körperstruktur, namentlich dem äußeren ersten Stützelement 31' und dem inneren zweiten Stützelement 32' ausgebildet. Das erste Stützelement 31' zeigt eine ringförmige Struktur, die einen Bereich aufweist, der dem transversalen Querschnitt der Schaltungsschicht 40' ungefähr gleicht, um die Anbringung der Schaltungsschicht 40' und die Auflagelast von der Schaltungsschicht 40' zu stützen. Das erste Stützelement 31' weist einen inneren Rahmen 311' und mehrere Durchgangslöcher 312' für das Einfügen der Signalleitungen 60' auf. Das zweite Stützelement 32' ist ein ringförmiges Rahmenelement, das einen äußeren Rahmen 321' und mehrere radiale Rippen 322' umfasst. Der äußere Rahmen 321' des zweiten Stützelementes 32' ist an dem inneren Rahmen 311' des ersten Stützelementes 31' befestigt, der über die untere Seite des ersten Stützelementes 31' mit einem Abstand so vorragt, dass mehrere Lücken 33' zwischen dem ersten Stützelement 31' und dem zweiten Stützelement 32' definiert werden, um die Signalleitungen 60' von dem Grenzbereich des Gestells 30' zu dem Zentralbereich davon durchzuführen. Die Rippen 322' erstrecken sich in radialer Richtung auf der gleichen Ebene relativ zu dem äußeren Rahmen 321', um eine relativ hohe Stützfestigkeit zum Stützen der Auslegerfühleranordnung 50' bereitzustellen und die Last von der Auslegerfühleranordnung 50' gleichmäßig zu tragen. Die Signalleitungen 60' können weiterhin durch den zwischen jeweils zwei angrenzenden Rippen 322 definierten Raum eingefügt und anschließend mit der Auslegerfühleranordnung 50' verbunden werden.
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Die Schaltungsschicht 40', in 16 und erneut in 12 und 14, ist an der oberen Seite des ersten Stützelementes 31' angebracht und an der oberen Seite 3a' der Prüfvorrichtung 3' angeordnet. Die Schaltungsschicht 40' umfasst mehrere Prüfkontakte 41' für den Kontakt mit dem vorstehend erwähnten Prüfgerät, um so Testsignale von dem Prüfgerät zu empfangen. Die Prüfkontakte 41' erstrecken sich vertikal zu der unteren Seite der Schaltungsschicht 40', um mit den Signalleitungen 60' so in Verbindung zu stehen, dass Prüfsignale von dem Prüfgerät zu den Signalleitungen 60' übertragen werden können.
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Die Auslegerfühleranordnung 50' umfasst, in 17 und erneut in 12 und 14, eine Adapterplatte 51', einen Fühlerhalter 52', einen Lokalisierungsring 53' und mehrere Auslegerfühler 54'. Die Adapterplatte 51' liegt als eine einzelne Leiterplatte vor, die an der unteren Seite des zweiten Stützelementes 32' angebracht und an der unteren Seite 3b' der Prüfvorrichtung 3 angeordnet ist. Die Adapterplatte 51' umfasst weiterhin mehrere Lötpunkte 510', die an den oberen und unteren Seiten davon angeordnet vorliegen und mehrere elektronische Komponenten 511', die mit den Lötpunkten 510' elektrisch verbunden sind. Die Lötpunkte 510' an den oberen und unteren Seiten der Adapterplatte 51' sind für das Verbinden bzw. Bonding der Signalleitungen 60' beziehungsweise der Auslegerfühler 54' so bereitgestellt, dass die Signalleitungen 60' und die Auslegerfühler 54' in vertikaler Richtung jeweils elektrisch verbunden werden können oder dass die durch die Signalleitungen 60' weitergeleiteten Prüfsignale durch die elektronischen Komponenten 511' bearbeitet werden können und anschließend zu den Auslegerfühlern 54' weitergeleitet werden. Der Fühlerhalter 52' wird aus elektrisch isoliertem Material hergestellt und in dem Zentralbereich der Adapterplatte 51' angebracht. Der lokalisierende Ring 52' wird aus einem elektrisch isolierten klebrigen Material hergestellt und in dem Fühlerhalter 52' angebracht. Die Auslegerfühler 54' werden mit den jeweiligen Körpern davon durch den Lokalisierungsring 53' in einer derartigen Weise an dem Fühlerhalter 52' befestigt, dass die Spitzen der Auslegerfühler 54' unter dem Lokalisierungsring 53' hängen.
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Werden, hinsichtlich 12 bis 14, das Gestell 30', die Schaltungsschicht 40' und die Auslegerfühleranordnung 50' angeordnet, dann werden die oberen und unteren Seiten der Anordnung jeweils mit einer oberen Bedeckung 301' und einer unteren Bedeckung 302' fest bedeckt. Die obere Abdeckung 301' bedeckt den inneren Rahmen 311' des ersten Stützelementes 31'. Die untere Abdeckung 302' umgibt die Adapterplatte 51', um die Signalleitungen 60' in der Prüfvorrichtung 3' abzudichten, um die Prüfvorrichtung 3' schön zu gestalten und äußere Gegenstände am Eintreten in das Innere der Prüfvorrichtung 3' zu hindern, und wobei folglich die Aufmachungsqualität der Prüfvorrichtung 3' erhalten bleibt.
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Die Prüfvorrichtung 3' dieser Ausführungsform verwendet folglich die steife Struktur des ersten Stützelementes 31', um die Schaltungsschicht 40' zu stützen und des zweiten Stützelementes 32', um die Auslegerfühleranordnung 50' zu stützen. Wenn das Prüfgerät auf den Prüfkontakten 41' der Schaltungsschicht 40' aufsetzt, dann trägt das erste Stützelement 31' die Last, wenn die Fühler 54' an der unteren Seite 3b' entsprechende elektronische Komponenten der zu prüfenden IC-Wafer berühren, dann trägt das zweite Stützelement 32' die Auflagekraft von dem Wafer. Folglich vereinfacht diese Ausführungsform die Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte. Das Gestell 30' ist weiterhin für eine Massenproduktion geeignet und für eine Verwendung in einer beliebigen Struktur einer Schaltungsschicht und Fühleranordnung geeignet, wodurch die Herstellungszeit einer Prüfvorrichtung verkürzt wird. Da weiterhin die Schaltungsschicht 40' und die Adapterplatte 51' üblicherweise eine einschichtige Struktur aufweisen, die aus einem elektrisch isolierten Material hergestellt ist, ist der Wanderungsweg eines jeden Prüfsignals, das durch die Schaltungsschicht 40' und die Adapterplatte 51' verläuft kurz, wodurch die Wirkung eines Leckstroms zwischen zwei angrenzenden Weiterleitungssignalen während des Transfers der Prüfsignale durch das dielektrische Material wirksam beseitigt wird. Da weiterhin die vertikalen Signalwanderungswege durch keine dielektrische Zwischenschicht gehen bzw. verlaufen, beseitigt die Prüfvorrichtung 3' das Problem eines Energieverlustes in einer dielektrischen Zwischenschicht, wie es üblicherweise bei der plattierten Durchgangslochstruktur einer herkömmlichen mehrschichtigen Leiterplatte gesehen wird. Folglich wird durch die Prüfvorrichtung 3' während eines Hochfrequenztestes eine ausgezeichnete Signalimpedanzabgleichungseigenschaft beibehalten, was einen geringen Signalverlust und eine hohe Qualität einer Signalleitung gewährleistet.
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Es sollte klar sein, dass die Strukturen der Schaltungsschicht 40' und der Adapterplatte 52' nicht auf eine einzelne Schicht beschränkt sind. Falls der Energieverlust innerhalb eines verträglichen Bereichs beibehalten wird, kann die Schaltungsschicht 40' und die Adapterplatte 52' eine zweischichtige Struktur aufweisen, wodurch die strukturelle Festigkeit verstärkt wird.
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In 18 kann ein Haftmittel (beispielsweise, Epoxidharz) 34' in das Gestell zwischen das erste Stützelement 31' und den äußeren Rahmen 321' des zweiten Stützelementes 32' gefüllt werden, um die strukturelle Festigkeit der Prüfvorrichtung 3' zu verstärken und um die Signalleitungen 60' zu verkapseln, was die Signalleitungen 60' von der äußeren Feuchtigkeit isoliert.
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Die 19 und 20 zeigen eine weitere Prüfvorrichtung 4'. Die Prüfvorrichtung 4' umfasst ein Gestell 30', eine Schaltungsschicht 40', Signalleitungen 60' und eine integrierte Fühleranordnung 70'. Die integrierte Fühleranordnung 70' wird an der unteren Seite des zweiten Stützelementes 32' von Gestell 30' bereitgestellt. Im Gegensatz zu der individuellen Fühlergestaltung der vorstehend erwähnten Ausführungsform, verwendet diese Prüfvorrichtung die Fühleranordnung 70' mit einem integrierten Herstellungsprozess eines mikro-elektromechanischen Systems (MEMS).
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Die integrierte Fühleranordnung 70' ist eine Aufmachungsstruktur, die eine Adapterplatte 71' und eine MEMS Prüfvorrichtung 72' umfasst. Die Adapterplatte 71' wird aus einem elektrisch isolierten Material hergestellt, das eine mehrschichtige organische Struktur oder eine mehrschichtige keramische Struktur sein kann, die eine Schaltungsraumwandlungsfunktion aufweist. Die Adapterplatte 71' weist weiterhin mehrere daran angeordnete leitfähige Drähte 710' auf. Diese leitfähigen Drähte 710' sind in einer derartigen Weise angeordnet, dass sich der Abstand zwischen jeden zwei angrenzenden leitfähigen Drähten von der oberen Seite der Adapterplatte 71' in Richtung der unteren Seite der Adapterplatte 71' schrittweise verringert. Die leitfähigen Drähte 710' erstrecken sich vertikal durch die Adapterplatte 71', wobei die oberen Enden davon jeweils mit den Signalleitungen 60' elektrisch verbunden sind, und wobei die unteren Enden davon jeweils mit der MEMS Prüfvorrichtung 72' elektrisch verbunden sind. Die MEMS Prüfvorrichtung 72' umfasst einen Fühlerhalter 720', der aus einem elektrisch isolierten Substrat und mehreren Fühlern 722' gebildet vorliegt, die an dem Fühlerhalter 720' durch einen MEMS Prozess ausgebildet werden. Der Fühlerhalter 720' umfasst mehrere Durchgangslöcher 721', die jeweils mit dem Fühler 722' elektrisch verbunden sind. Folglich wird die Aufmachung der integrierten Fühleranordnung 70' durch elektrisches Verbinden der leitfähigen Drähte 710' der Adapterplatte 71' mit den Durchgangslöchern 721' des Fühlerhalters 720' ausgeführt.
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Die MEMS Prüfvorrichtung kann weiterhin durch unmittelbares Ausbilden der MEMS Fühler 722' an der Adapterplatte 71' ausgebildet werden. Da die MEMS Fühler 722' unmittelbar und elektrisch mit den entsprechenden leitfähigen Drähten 710' verbunden sind, arbeitet die Adapterplatte 71' als ein Fühlerhalter, um die MEMS Fühler als auch eine Leiterplatter mit Raumwandlungsfunktion zu halten.
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Wenn folglich die Schaltungsschicht 40' Prüfsignale von dem Prüfgerät empfängt, dann leiten die Signalleitungen 60' diese Prüfsignale durch die leitfähigen Drähte 710' der Adapterplatte 71' sofort an den Fühler 722' der MEMS Prüfvorrichtung 72' weiter. Zusätzlich zu den Funktionen, die der vorstehend erwähnten Ausführungsform gleich sind, ist diese Prüfvorrichtung 4' zum Prüfen elektronischer Komponenten eines ultra feinen Scheiben bzw. Pitch-Wafers durch die MEMS Prüfvorrichtung 72' geeignet.
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Die Prüfvorrichtung kann in der in 21 bis 23 gezeigten Form hergestellt werden. Gemäß dieser Form, stellt die Prüfvorrichtung 5' eine Anwendung einer vertikalen Fühlerstruktur dar, die eine Schaltungsschicht 45', ein Gestell 80', mehrere Signalleitungen 65', eine obere Abdeckung 501', eine untere Abdeckung 502', und eine vertikale Fühleranordnung 90' umfasst. Das Gestell 80' umfasst ein erstes Stützelement 81', das an einer äußeren Seite zum Stützen der Schaltungsschicht 45' angeordnet ist, und ein zweites Stützelement 82', das zum Stützen der vertikalen Fühleranordnung 90' an einer inneren Seite angeordnet ist. Verglichen mit der vorstehend erwähnten Prüfvorrichtung, weist diese Prüfvorrichtung die folgenden Merkmale auf:
Die vertikale Fühleranordnung 90' umfasst einen Fühlerhalter, der aus einer oberen Platte 91', einer unteren Platte 92' und einer dazwischen positionierenden Platte 93', und mehreren vertikalen Fühlern 94' gebildet wird, die in dem Fühlerhalter installiert sind. Die obere Platte 91' ist an der unteren Seite des zweiten Stützelementes 82' des Gestells so fest angebracht, dass die vertikalen Fühler 94' jeweils mit den Signalleitungen 65' elektrisch verbunden sind. Die obere Platte 91', die unteren Platte 92' und die dazwischen positionierende Platte 93' sind jeweils aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt. Die vertikalen Fühler 94', die sich vertikal durch die obere Platte 91', die untere Platte 92' und die dazwischen positionierende Platte 93' erstrecken, weisen je ein Ende auf, das mit einer assoziierten Signalleitung 65' elektrisch verbunden ist und wobei das andere Ende in einer Spitze endet und unterhalb der unteren Platte 92' hängt.
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Diese Prüfvorrichtung 5' verwendet folglich die steife Struktur des Gestells 80', um die Schaltungsschicht 45' an der oberen Seite und die vertikale Fühleranordnung 90' an der unteren Seite zu stützen, wodurch die durch die Schaltungsschicht 45' und der vertikalen Fühlerstift bzw. -zapfensatz 90' aufgenommene Last wirksam getragen werden. Da die vertikale Prüfvorrichtung 90' weiterhin unmittelbar mit den Signalleitungen 65' verbunden ist, leiten die Signalleitungen 65' Prüfsignale von dem Prüfgerät zu den Fühlern 94' unmittelbar weiter, und wobei folglich kein dazwischen liegendes Adapterschaltungsmittel zwischen den Signalleitungen 65' und den Fühlern notwendig bzw. erforderlich ist.