DE19853445A1

DE19853445A1 - Kontaktnadeln

Info

Publication number: DE19853445A1
Application number: DE19853445A
Authority: DE
Inventors: Frank Pietzschmann; Alexander Ruf
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2018-11-20
Also published as: DE19853445C2

Abstract

Die Erfindung stellt Kontaktnadeln (1) für integrierte Schaltkreise und Verfahren zu ihrer Herstellung zur Verfügung. Die Kontaktnadeln (1) können z. B. in Prüfkarten für integrierte Schaltkreise verwendet werden. Sie bestehen aus einer galvanisch geformten Nadelspitze (7) und einem galvanisch geformten Federbügel (11). Die Herstellung erfolgt durch eine Kombination von mikrotechnischen und galvanischen Techniken, bei denen auf einem Träger (2) zunächst ein Resistmaterial (3) abgelagert wird, in dem Negativformen (4) für die Nadelspitzen (7) ausgebildet werden, die galvanisch ausgefüllt werden. Dann wird zumindest eine weitere Resistmaterialschicht (8) aufgebracht, in der die Negativformen (9) für die Federbügel (11) ausgebildet werden, die dann ebenfalls galvanisch aufgefüllt werden. Mehrere Kontaktnadeln (1) lassen sich in einer definierten Anordnung gleichzeitig bilden, so daß diese Gesamtanordnung zur Kontaktierung aller Kontaktflächen eines integrierten Schaltkreises verwendet werden kann. Die Nadeln und Nadelanordnungen können somit in mikrotechnischer Präzision hergestellt werden, was den möglichen Integrationsgrad der von ihnen kontakteten integrierten Schaltkreise gegenüber handbestückten Prüfkarten aus dem Stand der Technik stark erhöht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kontaktnadeln für inte grierte Schaltkreise und Verfahren zu deren Herstellung. Ins besondere betrifft die Erfindung Kontaktnadeln für Prüfkarten zur elektrischen Testung integrierter Schaltkreise bei deren Herstellung.

Integrierte Schaltkreise sind mit sogenannten Kontaktflächen versehen, an denen die Stromversorgung des Schaltkreises an gelegt wird und die der Signalzu- und abführung von den Schaltkreisen dienen. Diese Kontaktflächen müssen in Verbin dung mit der Aussenwelt gebracht werden, wenn ein Schaltkreis in einer elektronischen Schaltung Verwendung finden soll.

Beim Einbau der integrierten Schaltkreise in ihre Gehäuse werden die Kontaktflächen zumeist mit entsprechenden Kontak ten in den Gehäusen über dünne Drähte und Lötstellen verbun den. Es ist jedoch auch möglich, die Kontaktflächen lötfrei über in sie eingedrückte Nadeln mit den Kontakten im jeweili gen Gehäuse zu verbinden.

Nach der Herstellung integrierter Schaltkreise müssen diese auf ihre einwandfreie Funktionsfähigkeit überprüft werden. Da dies geschieht, bevor die integrierten Schaltkreise in die Gehäuse eingebaut werden, nämlich noch auf dem kompletten Wafer mit einer Mehrzahl von darauf befindlichen Schaltkrei sen, müssen die für die Testung notwendigen Signale direkt von den Kontaktflächen abgegriffen werden. Hierfür werden so genannte Prüfkartenvorrichtungen verwendet, die als Teil ei nes Prüfgerätes den elektrischen Kontakt mit den Kontaktflä chen der integrierten Schaltkreise herstellen. Die Prüfkar tenvorrichtung besteht aus einem Halter für Prüfkarten, der eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen Prüfkar te und Prüfgerät herstellt. Die eigentliche Prüfkarte umfaßt federnde Kontakte, die mit entsprechenden Kontakten auf dem Halter verbunden sind. Die federnden Kontakte sind von ihrer Zahl und Anordnung her an die Kontaktflächen eines bestimmten Typs von integriertem Schaltkreis angepaßt. Um die Testung verschiedener integrierter Schaltkreise in einfacher Weise zu ermöglichen und dem Verschleiß der elektrischen Kontakte der Prüfkarten Rechnung zu tragen, sind die Prüfkarten aus tauschbar.

Beim Test der integrierten Schaltkreise positioniert ein sog. Prober einen fertig prozessierten Wafer räumlich so zur Prüf kartenvorrichtung, daß die federnden Kontakte in elektrische Verbindung mit den jeweiligen Kontaktflächen eines oder meh rerer auf dem Wafer befindlicher integrierter Schaltungen kommen. Daraufhin kann das Prüfgerät die einwandfreie Funkti on der kontaktierten integrierten Schaltkreise feststellen. Nach Abschluß der Prüfung werden die Kontakte gelöst und der Prober positioniert den Wafer so, daß weitere Schaltkreise geprüft werden können. Wenn alle integrierten Schaltkreise auf einem Wafer in dieser Weise geprüft sind, wird der Wafer aus dem Prüfgerät entfernt und die als funktionsfähig festge stellten Schaltkreise werden vereinzelt und weiterverarbei tet.

Im folgenden werden der Stand der Technik und die vorliegende Erfindung vorrangig mit Bezug auf die Verwendung der erfin dungsgemäßen Kontaktnadeln für solche Prüfkarten beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß die Kontaktnadeln nicht auf ei nen solchen Verwendungszweck beschränkt sein sollen und auch andere Verwendungen zur Herstellung von lötfreien Kontakten umfasst sein sollen.

Üblicherweise werden im Stand der Technik Prüfkarten verwen det, bei denen die federnden Kontakte als Nadeln ausgeführt sind. Diese Prüfkarten werden als Nadelkarten bezeichnet. Die Nadeln sind aus Drähten gefertigt, die aus Wolframstahl oder einer Kupfer-Beryllium-Legierung hergestellt werden.

Beim Kontaktieren der Kontaktflächen werden die Nadeln ge zielt in die Oberfläche des Kontakts eingedrückt und lateral verschoben, ein Vorgang, der als "Scrubben" (schrubben) be zeichnet wird und der dazu dient, die auf den Kontaktflächen vorhandenen Oxidoberflächenschichten aufzubrechen und dadurch einen niedrigeren Übergangswiderstand zu ermöglichen. Um die dabei auftretende Eindringtiefe zu kontrollieren und eine Zerstörung der zu testenden integrierten Schaltkreise zu ver hindern, werden Nadeln mit definierten Federeigenschaften verwendet.

Die Herstellung dieser Nadelkarten des Standes der Technik ist sehr aufwendig. Die hohen Anforderungen an die Präzision der Kontaktnadeln hinsichtlich ihrer seitlichen Ausrichtung von ca. 20 µm sowie der Planarität der Nadelspitzen bezüglich ihrer Kontaktebene von 25 µm erlauben derzeit noch keine au tomatisierte Bestückung der Nadelkarten. Die bei komplexeren Schaltkreisen und bei Nadelkarten für die simultane Messung mehrerer Schaltkreise notwendigen mehrere Hundert Nadeln wer den daher von Hand in die Nadelkarten eingesetzt und für den zu testenden integrierten Schaltkreis einzeln bezüglich der Kontaktflächen ausgerichtet.

Diese bisherige Handarbeit steht einer weiteren Erhöhung der Simultanmeßmöglichkeiten, z. B. von 8 auf 16 oder 32 gleich zeitig testbare Schaltkreise oder einer Steigerung der Kom plexität der zu testenden Schaltkreise wegen der dadurch not wendigen Vervielfachung der Nadelzahl pro Nadelkarte entge gen, da der Herstellungsaufwand überproportional steigt.

Aufgrund der mechanischen Belastung gerade der Nadelspitzen beim Eindringen in die Kontaktfläche und beim Scrubbing un terliegen die Prüfkarten einem Verschleiß, der ihre Lebens dauer begrenzt. Prüfkarten sind daher Verschleißteile, die vorteilhafterweise preiswert herzustellen sein sollten.

Im Stand der Technik sind verschiedene Ansätze unternommen worden, die Herstellkosten durch vereinfachte Herstellbarkeit zu verbessern.

Bei einem Vorschlag der Fa. UPSYS, Corbeil Essone, Frank reich, werden statt Nadeln Stifte verwendet, die in einer Platte vertikal verschieblich montiert sind. Diese Stifte sind über Drähte schwingend aufgehängt, wobei das obere Ende der Stifte in einer zweiten Platte verankert ist. Beim Test vorgang werden die Stifte mit einer definierten Kraft auf die Kontaktflächen des integrierten Schaltkreises gedrückt. Neben einem komplizierten Aufbau und der nach wie vor aufwendigen Herstellung hat dieser Ansatz den Nachteil, daß die Integra tionsdichte aufgrund der einzuhaltenden Lochabstände eben falls beschränkt ist. Darüberhinaus neigen die Stifte dazu, bei hohen Meßanforderungen zu klemmen.

Bei einem anderen Verfahren, daß die Fa. Feinmetall, Herren berg, Deutschland, vorgeschlagen hat, werden Drähte einge setzt, die durch Durchgänge in einem Siliziumträger geführt werden. Diese Führungsstrukturen werden in die Siliziumträger geätzt. Die Drähte werden bei der Testung in Kontakt mit den Kontaktflächen gebracht, indem der Siliziumträger parallel zum integrierten Schaltkreis an diese herangefahren wird. Das Verfahren hat den Nachteil, daß die Packungsdichte durch die Führungsstrukturen begrenzt werden. Die Drähte bei der Monta ge sorgfältig eingeführt und zur Kontrolle der senkrecht auf die Siliziumoberfläche des Wafers wirkenden Kräfte Auflage punkte unter den Führungsstrukturen vorgesehen werden müssen.

Zudem ist dem Verfahren der weitere Nachteil eigen, daß eine exakte Kontrolle und Führung der lateralen Bewegung der Dräh te in den Durchgängen aufgrund der notwendigen Toleranzen schwierig ist.

In einem weiteren Verfahren im Stand der Technik werden die Kontakte über die Spitzen sogenannter Bumbs hergestellt, ke gelförmiger Vorwölbungen auf einem Untergrund. Die Bumbs wer den in der gewünschten Anordnung zusammen mit ihrem Träger mikrotechnisch angefertigt. Der Träger wird auf einer Membran angeordnet, die in einer Fassung in Form einer normalen Prüf karte gehaltert ist und somit als Austausch für herkömmliche Nadelkarten dienen kann. Die Membran erzeugt den notwendigen Anpreßdruck bei der Kontaktbildung zwischen den Bumbs und den Kontaktflächen der integrierten Schaltungen. Dieser Ansatz hat den Nachteil, daß eine sorgfältige Kontrolle der Auflage kräfte auf den Kontaktflächen schwierig und ein Scrubbing der Kontaktflächen nicht möglich ist. Dadurch entstehen uner wünschte, hohe Übergangswiderstände.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Kon taktnadeln und ein Herstellverfahren dafür zur Verfügung zu stellen, welche eine einfache, billige Fertigung hoher Präzi sion ermöglichen und dennoch das wünschenswerte Reinigen (scrubbing) der Kontaktflächen vor einer Testdurchführung bzw. Kontaktierung von integrierten Schaltungen in Bauteilen erlauben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch das Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1, und 15, Kontaktna deln nach dem unabhängigen Patentanspruch 16, eine Prüfkarte gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 19 und Verwendungsfor men nach den unabhängigen Patentansprüchen 22 und 23. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Details und Aspekte der Erfin dung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung. Die Patentansprü che verstehen sich als ein erster, nicht bindender Versuch zur Beschreibung der Erfindung in allgemeinen Begriffen.

Die Erfindung ist auf ein Verfahren zur gleichzeitigen Her stellung von zumindest einer Kontaktnadel mit Nadelspitze und Federbügel gerichtet, welches durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:

A) Galvanisches Ausbilden der Nadelspitzen in den Strukturen einer Schicht Resistmaterial;
B) Galvanisches Ausbilden des an der Nadelspitze ansetzenden Federbügels in den Strukturen zumindest einer weiteren Re sistschicht, die auf der ersten Resistschicht angeordnet ist; und
C) Entfernen des Resistmaterials.

Vorzugsweise umfasst Schritt A die Teilschritte

1. Beschichten eines Untergrundes mit der ersten Schicht Resistmaterial;
2. Ausformen von Negativformen für die Nadelspitzen in dem Resistmaterial; und
3. Galvanisches Auffüllen der Negativformen mit zumindest einem ersten Kontaktnadelmaterial.

Dieses Verfahren kann so ausgelegt sein, daß das galvanische Auffüllen mit zumindest zwei Kontaktnadelmaterialien in Folge erfolgt.

Schritt B des erfindungsgemäßen Verfahrens kann folgende Teilschritte umfassen:

1. Aufbringen einer weiteren Schicht Resistmaterial;
2. Ausformen von Negativformen für zumindest die Federbügel der Kontaktnadeln in der weiteren Schicht Resistmaterial, so daß die Federbügel in Anordnung der Nadelspitzen justiert werden; und
3. Galvanisches Auffüllen der Negativformen mit einem zwei ten Kontaktnadelmaterial.

Das Ausformen der Negativformen beinhaltet vorzugsweise fol gende Schritte:

a) Bestrahlen des Resistmaterials durch eine Maske hindurch
b) Entwickeln des Resistmaterials zum Entfernen bestrahlter Bereiche.

Schließlich kann sich an das oben geschilderte Verfahren noch der weitere Schritt

C) Beschichten der Nadelspitze und/oder des Federbügels mit einem weiteren Kontaktnadelmaterial anschließen.

Eine Mehrzahl von Kontaktnadeln kann so angeordnet werden, daß sie der Anordnung von Kontaktflächen eines integrierten Schaltkreises entsprechen. Dabei ist es möglich, daß die Teilschritte B1-B3 zumindest ein weiteres Mal durchgeführt werden, um somit einen mehrstöckigen Aufbau der Kontaktnadeln bei gleicher Bezugsfläche für die Nadelspitzen zu erhalten. In einem weiteren Aspekt ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Form für Kontaktnadeln gerichtet, daß durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:

1. Herstellen einer Kontaktnadelanordnung mittels dem oben be schriebenen Verfahren,
2. Herstellen einer Polymerform nach dieser Kontaktnadelanord nung.

In weiteren Aspekten ist die Erfindung auf erfindungsgemäße, nämlich galvanisch abgeschiedene Kontaktnadeln gerichtet, so wie auf Prüfkarten, welche die erfindungsgemäßen Kontaktna deln beinhalten. Schließlich ist die Erfindung auf die Ver wendung der Kontaktnadeln in Prüfkarten und zur Kontaktierung von integrierten Schaltkreisen gerichtet.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, die das erfindungsgemäße Verfahren der Herstel lung von Kontaktnadeln zeigt.

Die vorliegende Erfindung verbindet die Herstellung und den Einsatz von Kontaktnadeln mit ihrer mikrotechnischen Herstel lung. Erfindungsgemäß werden die Kontaktnadeln durch mehrere Mikrostrukturierungsschritte mit anschließenden Galvanofor mungen hergestellt.

Die Mikrostrukturierung kann über bekannte Verfahren erfol gen, sofern diese geeignet sind, Strukturen in der gewünsch ten Größe herzustellen, und eine galvanische Auffüllung her ausgearbeiteter Strukturen erlauben, so z. B. die Dickschicht- Photolithographie, die Normal-Photolithographie, und die LIGA-Technik. Die vorzugsweise verwendete LIGA-Technik, wie sie von Menz & Bley, "Mikrosystemtechnik für Ingenieure", VCH-Verlag, Weinheim, beschrieben worden ist, wird als eines der vielversprechendsten und flexibelsten Verfahren zur Mas senfertigung dreidimensionaler Mikrostrukturen angesehen. Sie erlaubt Strukturen bis zur Dicke von 1 mm bei einer Genauig keit, die bei einer Dicke von 500 µm bei 0.2 µm liegt.

Allgemein wird bei ihr ein Wafer 2, z. B. aus Silizium oder Titan, mit einem Resistmaterial in der gewünschten Stärke be schichtet, z. B. durch ein Spincoating-Verfahren (Zentrifugieren). Als Resistmaterial kommen die bekannten Ma terialien in Frage, wie z. B. Polymethylmethacrylat. Es kommt dadurch zur Ausbildung einer Resistschicht. Je nach verwende ter Technik kann es nötig oder vorteilhaft sein, die Re sistschicht in mehreren Schritten auf den Untergrund aufzu bringen, so daß sich ein mehrlagiger Aufbau der Schicht er gibt. Die Rückseite des Wafers kann zur Passivierung be schichtet sein, z. B. mit Siliziumcarbid.

Die Resistschicht wird nunmehr durch eine Maske bestrahlt. Bevorzugt ist hierbei die Verwendung von Synchrotonstrahlung, da deren niedrige Divergenz und kurze Wellenlänge die Ausbil dung extrem steiler Seitenwände der Strukturen in der Re sistschicht 3 erlaubt (siehe die Pfeile 6 in (1) und (3) der Fig. 1). Die bestrahlten Fenster werden nunmehr herausgelöst, was z. B. mit einem üblichen Entwickler geschehen kann.

Die entstandenen Negativformen können nunmehr galvanisch auf gefüllt werden.

Erfindungsgemäß werden in einer ersten Hauptausführungsform die Kontaktnadeln in einem Verfahren hergestellt, daß zumin dest zwei der obigen Prozesse beinhaltet, wobei in einer er sten Stufe zunächst die Nadelspitze 7 galvanisch ausgebildet wird, und in zumindest einer weiteren Stufe der Rest des Na delkörpers, der sogenannte Federbügel 11, unter einem vorge gebenen Winkel an die Nadelspitze 7 angesetzt, galvanisch ausgebildet wird.

Bevorzugt umfasst das Verfahren zur Ausbildung der Nadelspit ze mehrere Teilschritte, bei denen zunächst der Untergrund, z. B. ein Titanwafer, mit einem Resistmaterial 3 beschichtet wird, danach in dem Resistmaterial 3 die Strukturen oder Ne gativformen 4 hergestellt werden, die dann galvanisch mit zu mindest einem ersten Kontaktnadelmaterial aufgefüllt werden, um die Nadelspitzen 7 zu bilden. Es ist auch möglich, mehre re, z. B. zumindest zwei, Kontaktnadelmaterialien für die gal vanische Auffüllung der Negativformen 4 zu verwenden. Eine solche, mehrphasige Abscheidung ermöglicht es, die Spitze der Nadelspitze 7 z. B. aus einem harten, aber spröden Material zu formen, den Rest der Nadelspitze 7 hingegen mit einem elek trisch besser leitfähigen Material wie Kupfer.

Um die Wirksamkeit der Nadelspitzen 7 beim Scrubbing zu ver bessern, können diese gegenüber dem Federbügel und der späte ren Kontaktfläche geneigt sein, so daß eine Kante entsteht, deren Winkel kleiner als 90° ist (siehe (2) der Fig. 1). Dies kann erreicht werden, indem die Bestrahlung der ersten Schicht 3 von Resistmaterial unter einem Winkel kleiner als 90° erfolgt. Eine solche Schrägbestrahlung führt zu schrägen Negativformen 4. Die Schrägbestrahlung kann z. B. wie in Fei ertag et al., "Fabrication of three dimensional photonic cry stals by deep X-ray lithography"; Proceedings of the Interna tional Symposium on Microsystems, Intelligent Materials and Robots, Sendai, Japan, 1995, S. 37-40, beschrieben, durchge führt werden. Die dortige Technik erlaubt noch Schrägbestrah lungen unter einem Winkel von über 30° zur Normalen. Bei der vorliegenden Erfindung hat sich ein Winkel von 16° zur Norma len als besonders vorteilhaft herausgestellt.

Nach Auffüllen der Negativformen mit 4 Kontaktnadelmaterial kann die Oberfläche vorteilhafterweise mechanisch poliert werden, um den Auftrag einer weiteren Schicht 8 Resistmateri al zu ermöglichen.

Der Federbügel wird bevorzugt gebildet, indem auf der ersten Schicht 3 aus Resistmaterial nach dem Auffüllen von deren Ne gativformen 4 eine weitere Schicht 8 Resistmaterial abge schieden wird, in welchem die Negativformen 9 für die Feder bügel 11 ausgeformt werden (siehe (3) der Fig. 1). Danach werden diese durch galvanische Auffüllung mit einem Kon taktnadelmaterial gebildet (siehe (4) der Fig. 1).

Die Negativformen in den verschiedenen Schichten von Re sistmaterial werden bevorzugt gebildet, indem das Resistmate rial durch eine Maske in geeigneter Weise bestrahlt wird. Dies kann z. B. mit Licht oder mittels Synchrotronstrahlung, wie oben für die LIGA-Technik beschrieben, erfolgen. Die Mas ke bildet die jeweils vorgesehenen Strukturen der Negativfor men in dem Resistmaterial ab. Danach wird das Resistmaterial in üblicher Weise entwickelt, z. B. durch Herauslösen der be strahlten Strukturen. In dem Restresistmaterial verbleiben nunmehr die Negativformen, die dann galvanisch aufgefüllt werden können.

Nachdem somit Nadelspitze 7 und Federbügel 11 jeweils galva nisch gebildet worden sind, wird das Resistmaterial der Schichten 3, 8 entfernt, so daß nur das eingebrachte Material übrigbleibt. Dies kann vor oder vorzugsweise nach Abheben der Anordnung von der Unterlage 2 erfolgen.

Die Negativformen der ersten und zweiten Schicht von Re sistmaterial müssen exakt zueinander ausgerichtet sein, um sicherzustellen, daß die Nadelspitzen an der richtigen Stelle an den Federbügeln angeordnet sind. Hierzu können vorteilhaf terweise Ausrichtungsmarkierungen verwendet werden, wie sie z. B. in Schmidt et al., "Aligned Double Exposure in Deep X- ray Lithography", Microelectronic Engineering 30, 235 (1996) beschrieben sind.

Das zum Auffüllen der Negativformen verwendete Material kann prinzipiell jedes zum galvanischen Auffüllen geeignete Mate rial sein. Bei der Auswahl sind außerdem noch Härte und elek trische Leitfähigkeit zu berücksichtigen, sowie das Biegever halten in Rechnung zu stellen, um die gewünschte Federkon stante des Federbügels zu gewährleisten. Grundsätzlich geeig nete, bevorzugte Materialien sind Kupfer, Nickel und Wolfram borid. Nadelspitze und Federbügel können aus demselben Mate rial gefertigt sein. Es ist jedoch auch möglich, die Nadel spitze 7 aus einem anderen Material als den Federbügel 11 und/oder aus mehreren unterschiedlichen Materialien anzufer tigen, um so die für den jeweiligen Bereich der Kontaktnadel optimalen Werkstoff bereitzustellen. In diesem Fall ist auf die Kompatibilität der beiden Materialien zu achten, da das Federbügelmaterial bei der galvanischen Abscheidung in direk ten Kontakt mit dem Material der Nadelspitze 7 ist.

Vorzugsweise werden gleichzeitig mehrere Kontaktnadeln 1 her gestellt. Diese können durch Haltebügel 13 miteinander ver bunden sein (siehe (6) der Fig. 1), um die spätere Befreiung vom Resistmaterial zu vereinfachen. Nach der Entfernung des Resistmaterials werden dann die Haltebügel an z. B. an Verjün gungsbereichen 12 durchtrennt, um einzelne Kontaktnadeln 1 zu erhalten.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Kontaktnadeln 1 so angeordnet, daß ihre Nadelspitzen 7 be reits bei der Herstellung in der Anordnung der Anordnung ei nes integrierten Schaltkreises entsprechen, der später mit dieser Anordnung an Kontaktnadeln 1 getestet werden soll. In diesem Fall werden die Kontaktnadeln 1 in der Anordnung zu nächst nicht vereinzelt, sondern es wird die Gesamtanordnung an einem Träger, z. B. einer Platine, befestigt, indem die Fe derbügel 11 angeklebt oder (bei Kupfer) gebondet werden. Nach Fixierung der Anordnung auf dem Träger können dann die Kon taktnadeln 1 vereinzelt und mit jeweiligen elektrischen Kon takten verbunden werden, über die später die Testspannungen angelegt werden können. Auf diese Weise lässt sich eine be sonders vorteilhafte Ausführung der vorliegenden Erfindung erreichen. Durch die Überführung der Gesamtanordnung ist kei nerlei manuelle Anbringung und Ausrichtung der Kontaktnadeln nötig. Die hohe Präzision der mikrotechnischen Fertigung kann zudem voll auf die Gesamtprüfkarte übertragen werden. Die bei der erfindungsgemäßen Fertigung möglichen, hohem Integrati onsdichten ermöglichen in einfacher und preisgünstiger Weise eine entsprechend erhöhte Integrationsdichte bei den resul tierenden Prüfkarten.

Während die Nadelspitzen 7 bei dieser bevorzugten Ausfüh rungsform in ihrer Anordnung der Anordnung der Kontaktflächen auf dem Ziel-Schaltkreis entsprechen, kann bei der Anordnung der zugehörigen Federbügel 11 die Struktur der gesamten Prüf karte berücksichtigt werden. Es können z. B. die Federbügel 11 radial angeordnet werden, so daß die Abstände der Kontakte der Federbügel 11 zu den Prüfkartenkontakten größer sind als die Abstände der Nadelspitzen 7. Eine solche Anordnung ver einfacht die Herstellung der Träger, da einfachere Technolo gien für geringere Packungsdichten verwendet werden können. Die einzelnen Kontaktnadeln 1 können bei dieser radialen An ordnung während ihrer Herstellung durch einen Haltering mit einander verbunden sein.

In einer weiteren Ausführungsform werden zwei oder mehr Schichten 8 von Resistmaterial verwendet, um die Federbügel 11 auszubilden. Dies ermöglicht es, eine noch höhere Pac kungsdichte an Nadelspitzen 7 zu erzielen, so daß auch inte grierte Schaltungen hohen Integrationsgrades hergestellt wer den können, ohne daß sich die Federbügel 11 räumlich behin dern. Bei dieser Ausführungsform wird nach Auffüllung der Na delspitzen 7 zunächst eine weitere Schicht 8 von Resistmate rial aufgetragen, in der für einen Teil der Nadelspitzen 7 Federbügel 11 vorgesehen werden (z. B. für jede zweite Nadel spitze), während über den anderen Nadelspitzen 7 einfache Durchleitungen vorgesehen werden, welche die Kontaktflächen für Federbügel 11 bilden, die in einer weiteren Schicht 8 aus Resistmaterial gebildet werden. Auf diese Weise können zwei oder mehr übereinanderliegende Anordnungen von Federbügeln 11 gebildet werden, die voneinander in senkrechter räumlicher Richtung getrennt sind. Dazu kann ausgenutzt werden, daß je nach Zielvorgabe die Federkonstante einer jeden Kontaktnadel 7 durch die Maskenvorgabe und die Wahl des Kontaktnadelmate rials eingestellt bzw. trotz komplizierter Geometrie durch eine Anpassung der Abmessungen wie Länge und Durchmesser die Federkonstante auf den gleichen Wert gebracht werden kann.

Im folgenden wird eine zweite Hauptausführungsform der vor liegenden Erfindung beschrieben. Hierbei handelt es sich um ein Verfahren, daß eine weitere Vereinfachung der Herstellung von Kontaktnadelanordnungen mit sich bringt.

Erfindungsgemäß wird hierbei eine Kontaktnadelanordnung für einen integrierten Schaltkreis in der für die erste Hauptaus führungsform beschriebenen Art als eine Matrize oder ein Mu ster hergestellt. Die so gewonnene Anordnung wird jedoch nicht in eine Prüfkarte eingebaut, sondern dient der Herstel lung einer Negativform aus einem geeigneten Polymer. Diese Negativform kann in bekannter Weise hergestellt werden, wie z. B. durch Heißprägen oder Spritzgießen um die Kontaktnade lanordnung herum. Die Negativform, wenn einmal angefertigt, kann nunmehr als Galvanoformzeug zum repetitiven, galvani schen Abformen von weiteren Kontaktnadelanordnungen verwendet werden. Somit ist es möglich, nach einer einmaligen, mikro technischen Herstellung einer Kontaktnadelanordnung auf ein preisgünstigeres Verfahren umzuschwenken. Gegebenenfalls muß bei der Herstellung der Ausgangskontaktnadelanordnung berück sichtigt werden, daß die Negativform aus Polymer beim Härten einem Schrumpfungsprozeß unterliegen kann. Die Ausgangskon taktnadelanordnung sollte dann um einen entsprechenden Betrag größer hergestellt werden als die später hergestellte Kon taktnadelanordnung sein soll.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt neuartige Kontaktnadeln zur Verfügung, die sich einfach und somit preiswert herstel len lassen, was die Gesamtkosten für damit bestückte Nadel karten oder andere Kontaktierung von integrierten Schaltungen senkt. Wenn die Kontaktnadeln gemäß einer bevorzugten Ausge staltung bereits so, wie sie später auf der Prüfkarte ange ordnet sind, hergestellt werden, entfällt der handwerkliche Schritt der Montage der Nadeln gänzlich, was eine weitere, drastische Kostenreduktion mit sich bringt. Es lassen sich Kontaktnadeln mit höchster Präzision im Bereich von 1 µm herstellen und ausrichten. Es ist lediglich eine einmalige Justierung der Gesamtanordnung auf dem Träger notwendig. Alle Schritte der Fertigung sind massenproduktionstauglich. Das Verfahren hat weiter den Vorteil, daß die Federkonstanten mit höchster Präzision hergestellt werden können. Weiter kann die Packungsdichte extrem erhöht werden.

Bezugszeichenliste

1

Kontaktnadel

2

Wafer

3

Erste Schicht von Resistmaterial

4

Bestrahlter Bereich im Resistmaterial/Negativform

5

Maske

6

Strahlung

7

Nadelspitze

8

Zweite Schicht von Resistmaterial

9

Bestrahlter Bereich im Resistmaterial der zweiten Schicht/Negativform

10

Zweite Maske

11

Federbügel

12

Verjüngungsbereich

13

Haltebügel

Claims

1. Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von zumindest ei ner Kontaktnadel (1) mit Nadelspitze (7) und Federbügel (11), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

A) Galvanisches Ausbilden der Nadelspitzen (7) in den Struk turen einer Schicht Resistmaterial (3)
B) Galvanisches Ausbilden des an der Nadelspitze (7) anset zenden Federbügels (11) in den Strukturen zumindest einer weiteren Resistschicht (8), die auf der ersten Resistschicht (3) angeordnet ist.
C) Entfernen des Resistmaterials.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt A folgende Teilschritte umfasst:

1. Beschichten eines Untergrundes (2) mit der ersten Schicht Resistmaterial (3)
2. Ausformen von Negativformen (4) für die Nadelspitzen (7) in dem Resistmaterial (3)
3. Galvanisches Auffüllen der Negativformen (4) mit zumin dest einem ersten Kontaktnadelmaterial.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das galvanische Auffüllen mit zumindest zwei Kontaktnadelma terialien in Folge erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt B folgende Teilschritte umfasst:

1. Aufbringen einer weiteren Schicht Resistmaterial (8)
2. Ausformen von Negativformen (9) für zumindest die Feder bügel (11) der Kontaktnadeln (1) in der weiteren Schicht Re sistmaterial (8), so daß die Federbügel (11) in Anordnung der Nadelspitzen (7) justiert werden
3. Galvanisches Auffüllen der Negativformen (9) mit einem zweiten Kontaktnadelmaterial.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausformen der Negativformen (4, 9) folgende Schritte um fasst:

a) Bestrahlen des Resistmaterials (3, 8) durch eine Maske (5, 10) hindurch
b) Entwickeln des Resistmaterials (3, 8) zum Entfernen be strahlter Bereiche.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:

A) Beschichten der Nadelspitze (7) und/oder des Federbügels mit einem weiteren Kontaktnadelmaterial.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Kontaktnadeln (1) so angeordnet werden, daß sie der Anordnung von Kontaktflächen eines integrierten Schaltkreises entsprechen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschritte B1-B3 zumindest ein weiteres Mal durchge führt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der weiteren Schichten von Resistmaterial (8) mit Ausnahme der obersten Schicht Negativformen für Verlängerun gen derjenigen Nadelspitzen (7) ausgeformt werden, die zur Verbindung der Nadelspitzen (7) mit den Federbügeln (11) in der nächsten der weiteren Schichten von Resistmaterial (8) dienen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kontaktnadeln (1) so angeordnet werden, daß die Fe derbügel (11) bei Aufsicht radial von den Nadelspitzen (7) wegweisen.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktnadeln (1) miteinander durch zumindest einen Hal tebügel (13) verbunden sind, der in der weiteren Schicht Re sistmaterial (8) ausgeformt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Negativformen (4) für die Nadelspitzen (7) unter einem Winkel von weniger als 90° zur Oberfläche der Schicht von Re sistmaterial (3) ausgeformt werden.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Kontaktnadelmaterial ausgewählt sind aus Kupfer, Nickel und Wolframborid.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Kontaktnadelmaterial identisch sind.

15. Verfahren zur Herstellung einer Form für Kontaktnadeln (1), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

1. Herstellen einer Kontaktnadelanordnung nach einem der vor hergehenden Ansprüche,
2. Herstellen einer Polymerform nach dieser Kontaktnadelanord nung.

16. Kontaktnadel (1) zur Herstellung elektrischer Kontakte zu Halbleiterschaltungen, gekennzeichnet durch einen galvanisch gebildeten Federbügel (11) aus mindestens ei nem ersten Kontaktnadelmaterial und eine galvanisch gebildete Nadelspitze (7) aus mindestens einem zweiten Kontaktnadelma terial, die unter einem Winkel am Federbügel (11) angeordnet ist.

17. Kontaktnadel (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Kontaktnadelmaterial ausgewählt sind aus Kupfer, Nickel und Wolframborid.

18. Kontaktnadel (1) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Kontaktnadelmaterial identisch sind.

19. Prüfkarte zur Testung integrierter Schaltkreise, dadurch gekennzeichnet, daß sie Kontaktnadeln (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 19 oder hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfasst.

20. Prüfkarte nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kontaktnadelanordnung enthält, die an einem Träger befestigt ist.

21. Prüfkarte nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Federbügel (11) elektrisch mit Kontakten auf dem Träger verbunden sind.

22. Verwendung von Kontaktnadeln (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 19 oder hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für Prüfkarten.

23. Verwendung von Kontaktnadeln (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 19 oder hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zur Kontaktierung von integrierten Schaltkreisen in ihren Ge häusen.