DE60200725T2

DE60200725T2 - Prüfkopf mit vertikalen Prüfstiften für integrierte Halbleiterbausteine

Info

Publication number: DE60200725T2
Application number: DE60200725T
Authority: DE
Inventors: Stefano Felici; Giuseppe Crippa
Original assignee: Technoprobe SRL
Current assignee: Technoprobe SRL
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2022-03-16
Also published as: US20020153910A1; EP1243931A1; DE60200725D1; ITMI20010567A1; US6768327B2; EP1243931B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Prüfkopf mit vertikalen Sonden, der zur Untersuchung einer Vielzahl von elektronischen integrierten Halbleiter-Bauelementen eingesetzt wird, in denen so genannte Kontaktflächen bzw. Anschlussflächen vorgesehen sind.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Prüfkopf mit vertikalen Sonden in der Form, die mindestens eine erste und eine zweite plattenförmige Halterung bzw. Halteform aufweist, wobei die Halterungen jeweils mit mindestens einem Führungsloch zur Aufnahme von mindestens einer Kontaktsonde versehen sind und jede Kontaktsonde mindestens eine Kontaktspitze besitzt, die so ausgelegt ist, dass sie mit einer entsprechenden Kontaktfläche eines zu prüfendenintegrierten elektronischen Bauteils einen mechanischen und elektrischen Kontakt herstellt und dabei in einem Auslenkbereich der Sonde, der sich zwischen den plattenförmigen Halterungen befindet, beim Anliegen der Kontaktspitze auf der Kontaktfläche verformt wird.
Im Besonderen, wenn auch nicht ausschließlich, bezieht sich die Erfindung auf einen Prüfkopf mit vertikalen Sonden zum Prüfen von elektronischen integrierten Halbleiter-Bauelementen; deshalb wird nur aus Gründen der einfacheren Darstellung in dieser Beschreibung speziell auf dieses Einsatzgebiet Bezug genommen.
Stand der Technik
Es ist allgemein bekannt, dass es sich bei einem Prüfkopf im Grunde genommen um eine Vorrichtung handelt, die sich dazu eignet, eine Vielzahl von Kontaktflächen eines integrierten elektronischen Halbleiter-Bauteils und entsprechende Kanäle eines Prüfgeräts elektrisch untereinander zu verbinden, das zur Durchführung der Untersuchungen angeordnet ist.
Integrierte elektronische Bauelemente werden werksseitig geprüft, um jegliche Schaltungen aufzuspüren und auszusondern, die sich schon während der Herstellungsphase als fehlerhaft erweisen. Die Prüfköpfe werden in der Regel dazu eingesetzt, die integrierten elektronischen Halbleiter-Bauelemente „auf dem Chip" elektrisch zu prüfen, ehe sie zerteilt und in einer Chip-Bauteilgruppe montiert werden.
Ein Prüfkopf mit vertikalen Sonden weist mindestens ein Paar paralleler plattenartiger Halterungen auf, die in einem solchen vorgegebenen Abstand voneinander so angeordnet werden, dass dazwischen ein Luftspalt verbleibt, und ebenso eine Vielzahl besonders vorgesehener beweglicher Kontaktelemente.
Jede Plattenhalterung, die auf diesem Gebiet und durchgängig in der vorliegenden Beschreibung als Halteform bezeichnet wird, ist mit einer Vielzahl von durchgehenden Führungslöchern ausgebildet, wobei jedes Loch in einer der Halteformen einem Loch in der anderen Halteform entspricht und ein jeweiliges Kontaktelement bzw. eine Kontaktsonde führt, wie das Element durchgängig in der vorliegenden Beschreibung und in den beiliegenden Ansprüchen bezeichnet wird, damit dieses darin eine Gleitbewegung ausführt. Die Kontaktsonden werden für gewöhnlich aus einem Drahtmaterial aus einer Sonderlegierung geschnitten, welche gute elektrische und mechanische Eigenschaften besitzt.
Eine gute elektrische Verbindung der Kontaktsonden des Prüfkopfs mit den Kontaktflächen eines zu prüfenden integrierten elektronischen Bauelements wird dadurch erreicht, dass jede Kontaktsonde auf die jeweilige Kontaktfläche angedrückt wird. Dies führt dazu, dass sich die beweglichen Kontaktsonden in dem Luftspalt zwischen den beiden Halteformen biegen.
Prüfköpfe dieser Art sind ganz allgemein als „vertikale Sonden" bekannt.
Kurz gesagt weisen bekannte Prüfköpfe einen Luftspalt auf, in dem die Sonden sich biegen können, wobei ein derartiges Biegen gegebenenfalls durch eine geeignete Auslegung der Sonden bzw. deren Halteformen unterstützt wird, wie dies schematisch in 1 dargestellt ist.
Entsprechend der Ansicht in 1 weist ein Prüfkopf 1 mindestens eine obere Halteform 2 und eine untere Halteform 3 auf, wobei in beiden Halteformen ein durchgehendes oberes Loch 4 bzw. ein unteres Führungsloch ausgebildet ist, wobei in mindestens einem Loch eine Kontaktsonde 6 gleitet.
Die Kontaktsonde 6 weist ein Kontaktende bzw. eine Kontaktspitze 7 auf. Insbesondere wird die Kontaktspitze dazu veranlasst, dass sie gegen eine Kontaktfläche 8 eines zu prüfenden integrierten elektronischen Bauelements anliegt, wodurch ein elektrischer Kontakt zwischen dem Bauelement und einem (nicht dargestellten) Prüfgerät hergestellt ist, welches den Prüfkopf als Endelement aufweist.
Die obere Halteform 2 und die untere Halteform 3 werden in geeigneter Weise durch einen Luftspalt 9 von einander getrennt, in welchem sich beim normalen Betrieb des Prüfkopfs die Kontaktsonden 6 verformen bzw. biegen können, d.h. nachdem der Prüfkopf mit dem zu prüfenden integrierten elektronischen Bauelement in Berührung gekommen ist. Das obere Führungsloch 4 und das untere Führungsloch 5 sind beide so gemessen, dass sie die Kontaktsonde 6 führen.
1 stellt schematisch den Prüfkopf 1 dar, in welchem locker passende Sonden montiert werden, und welcher einem Mikrokontaktstreifen bzw. einer Trägerwandung zugeordnet ist, der schematisch mit dem, Bezugszeichen 10 angedeutet ist.
In diesem Fall weist jede Kontaktsonde 6 eine weitere Kontaktspitze auf, die zu einer Vielzahl von Kontaktflächen 11 auf der Trägerwandung 10 vorgesehen sind. Die elektrische Verbindung zwischen den Sonden und der Trägerwandung 10 wird in gleicher Weise wie die Verbindung mit dem zu prüfenden integrierten elektronischen Bauelement hergestellt, d.h. dadurch, dass die Sonden 6 auf die Kontaktflächen 11 der Trägerwandung 10 angedrückt werden.
Ein wesentlicher Vorteil eines Prüfkopfes 1 mit locker montierten Kontaktsonden besteht darin, dass eine oder mehrere fehlerhaften Sonden in dem Satz Sonden bzw. in der gesamten Anordnung bequemer ausgewechselt werden können als bei Prüfköpfen, die feststehende Sonden aufweisen.
In diesem Fall sollten aber die obere Halteform 2 und die untere Halteform 3 in der Weise ausgebildet werden, dass sichergestellt wird, dass die Kontaktsonden 6 sogar dann in ihrer Position gehalten werden, wenn gegen ihre Kontaktspitzen 7 zum Prüfen kein integriertes elektronisches Bauelement anliegt oder wenn ein Sondensatz zum Auswechseln entfernt wird.
Das Verformungsmuster der Sonden und die Kraft, die nötig ist, um deren Ausbiegung herbeizuführen, sind von mehreren Faktoren abhängig, und zwar:

– vom Abstand zwischen der oberen und der unteren Halteform;
– von den physikalischen Eigenschaften der Legierung, aus welcher die Sonden gebildet sind; und
– vom Betrag des Versatzes zwischen den Führungslöchern in der oberen Halteform und den entsprechenden Führungslöchern in der unteren Halteform, sowie vom Abstand zwischen solchen Löchern.

Dabei sollte beachtet werden, dass für die Sonden eine ungehinderte Bewegung in axialer Richtung im Inneren der Führungslöcher in entsprechendem Maß möglich wird, damit der Prüfkopf korrekt funktioniert. In dem Fall, dass eine einzelne Sonde kaputtgeht, können auf diese Weise die Sonden auch einzeln herausgenommen und ersetzt werden, ohne dass es notwendig wird, den gesamten Prüfkopf auszuwechseln.
Deshalb müssen alle diese Merkmale in angemessener Form bei der Herstellung eines Prüfkopfes berücksichtigt werden, da eine gute elektrische Verbindung zwischen den Sonden und dem zu prüfenden Bauelement unerlässlich ist.
Es ist außerdem bekannt, Kontaktsonden einzusetzen, die eine vorverformte Form besitzen, sogar wenn der Prüfkopf 1 das zu prüfende Bauelement nicht berührt, wie dies bei den Sonden 6b, 6c und 6d in 2A dargestellt ist. Die vorverformte Form trägt wirksam dazu bei, dass sich die Sonde während des Betriebs, d.h. nach der Berührung mit dem zu untersuchenden integrierten elektronischen Bauelement, korrekt biegt.
Ein Prüfkopf, der vorverformte Sonden aufweist, wird zum Beispiel in der internationalen Patentanmeldung Nr. WO 99/49329 von SV PROBE, Inc. Beschrieben. Aus der europäischen Patentanmeldung Nr. 0 922 960, die am 12. 12. 1997 auf den Namen Padar Techologie di Riccioni Roberto S.a.s. eingereicht wurde, ist außerdem eine Prüfvorrichtung zur Untersuchung von Mikroschaltungen bekannt, die eine Vielzahl von Sonden aufweist, welche im Wesentlichen vertikal ausgerichtet sind und jeweilige nach unten führende Abschnitte aufweisen, die wie die Kontaktflächen der zu prüfenden Mikroschaltung verteilt sind.
Herkömmliche Prüfköpfe setzen an sich Grenzen bei dem Abstand, um den zwischen zwei benachbarten Sonden 6 abgesenkt werden muss, wohingegen die technische Entwicklung und die Miniaturisierung der Chips laufend auf eine Verringerung des Abstands zwischen den Mittelpunkten der zwei Kontaktflächen 8 einer zu prüfenden integrierten elektronischen Schaltung drängen, wobei dieser Abstand als Teilungsabstand der Flächen bekannt ist.
Somit ist in dem vorstehend erläuterten Sinne einen kleinstmögliche regelmäßigen Abstand („pitch") von der Auslegung und den Abmessungen der Sonden 6 entsprechend der folgenden Beziehung abhängig: Pitchmin = E + 2Amin + Wmin

wobei Amin = (F – E)/2 ist und wobei gemäß der Darstellung in 2B, die eine Ansicht im Schnitt durch einen Teil eines Prüfkopfes 1 nach dem Stand der Technik folgende Definition gilt:
Pitchmin ist der kleinstmögliche regelmäßige Abstand zwischen den Mittelpunkten von zwei benachbarten Kontaktflächen 8 des zu prüfenden integrierten elektronischen Bauelements.
Dabei gibt E die Abmessung des Querschnitts der Sonde 6 an. Beispielsweise wäre bei Sonden in einer Form mit rundem Querschnitt die zur Berechnung des kleinstmöglichen regelmäßigen Abstands herangezogene Abmessung der Wert des Durchmessers im Querschnitt durch die Sonde 6, in den Fällen, in denen die Sonde eine quadratische Querschnittsform aufweist, wohingegen bei Sonden mit einer rechteckigen Querschnittsform die zur Berechnung der kleinstmöglichen regelmäßigen Abstands herangezogene Abmessung die kurze Seite oder die lange Seite des rechteckigen Querschnitts der Sonde 6 wäre, je nach der gewählten Anordnung zum Positionieren der Kontaktsonden;
Insbesondere sind die 2C, 2D, 2E und 2F Draufsichten auf einen Teil eines Prüfkopfes, welcher Kontaktsonden 6 in einer Form mit rundem Querschnitt (2C) bzw. in einer Form mit quadratischem Querschnitt (2D) bzw. in einer Form mit rechteckigem Querschnitt (2E und 2F, jeweils in gespiegelten Anordnungen) aufweisen;
Bei dem Parameter Amin handelt es sich um den kleinstmöglichen Abstand zwischen einer Sonde 6 und ihren Führungslöchern 4 und 5, welche es möglich macht, dass während des normalen Betriebs des Prüfkopfes die Sonde ungehindert in den Führungslöchern 4, 5 gleiten kann;
Wmin bezeichnet die zulässige kleinstmögliche Wandungsstärke zwischen einem Führungsloch 4, 5 und dem folgenden Führungsloch, um sicherzustellen, dass der Prüfkopf 1 einen angemessen starken Aufbau besitzt; und
F gib die Abmessung des Querschnitts eines Führungslochs 4 an.

Mit den derzeitigen vertikalen Techniken, die üblicherweise mit Sonden mit rundem Querschnitt verbunden sind, wird eine Verringerung des Werts des regelmäßigen Abstands dadurch erreicht, dass die Abmessungen reduziert werden und insbesondere die kleinstmögliche Abmessung E (welche den Mindestdurchmesser für die Sonden mit rundem Querschnitt repräsentiert) der Sonden 6. Die anderen Faktoren in der vorstehend angegebenen Beziehung werden praktisch durch technisch bedingte Einschränkungen bei der Herstellung des Prüfkopfes eingestellt.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische Aufgabe besteht in der Schaffung eines Prüfkopfes für Mikrostrukturen, welcher Sonden aufweist, die so ausgelegt sind, dass sie sich verformen, nachdem sie mit Kontaktflächen in Berührung gekommen sind, um so eine gute elektrische Verbindung mit einem zu prüfenden integrierten elektronischen Bauelement herzustellen, und welcher eine erhebliche Verringerung des Abstands zwischen Kontaktspitzen und somit eine Reduzierung im Teilungsabstand zwischen Kontaktflächen von zu prüfenden integrierten elektronischen Bauelementen ermöglicht.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Das Prinzip, auf dem die vorliegende Erfindung aufbaut, besteht darin, einen Prüfkopf mit einer Vielzahl vertikaler Sonden zu schaffen, die mindestens einen starren Endabschnitt aufweisen, der sich bezüglich des Korpus der Kontaktsonde seitlich erstreckt.
Auf der Grundlage dieses Prinzips wird die technische Aufgabe mit einem Prüfkopf der vorstehend dargestellten Art gelöst, wie er im Kennzeichen des Anspruchs 1 definiert wird.
Die Merkmale und Vorteile des Prüfkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen derselben, die hier als nicht-einschränkende Beispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Prüfkopfes nach dem Stand der Technik;
2A schematisch modifizierte Ausführungsbeispiele des Prüfkopfes aus 1;
2B eine schematisierte Ansicht im Querschnitt durch einen Teil des Prüfkopfes aus 1;
2C bis 2F schematische Draufsichten auf einen Teil des Prüfkopfes nach dem Stand der Technik mit unterschiedlich geformten Sonden;
3 eine schematisierte Ansicht eines Prüfkopfes gemäß der Erfindung;
4A bis 4F schematisierte Draufsichten auf einige Auslegungen für mehrere Kontaktsonden bei dem Prüfkopf aus 3;
5 und 6 in schematischer Form modifizierte Ausführungsbeispiele des Prüfkopfes aus 3; und
7 bis 9 schematische Ansichten unterschiedlicher Anordnungen der Führungslöcher für die Kontaktsonden, welche zum Erhöhen des Reibungswiderstands zwischen Führungsloch und Kontaktsonde ausgelegt sind.
Ausführliche Beschreibung
In den Zeichnungen, insbesondere aus deren 3, ist mit dem Bezugszeichen 100 in schematisierter Form ein Prüfkopf gemäß der Erfindung zu erkennen, der zur Kontaktierung eines zu prüfenden elektronischen integrierten Bauteils ausgelegt ist.
Aus Gründen der Vereinfachung ist nur der Teil des Prüfkopfes dargestellt, der zwei plattenähnliche Halterungen bzw. Halteformen für die beweglichen Kontaktsonden aufweist, wobei selbstverständlich der erfindungsgemäße Prüfkopf auch eine ganze Reihe unterschiedlicher Halteformen und beweglicher Sonden aufnehmen könnte.
Der Prüfkopf 100 weist eine obere Halteform 12A und eine untere Halteform 12B auf, wobei in beiden Führungslöcher 13A bzw. 13B ausgebildet sind und die Halteformen zum Aufnehmen einer Kontaktsonde 14 ausgelegt sind.
Die Kontaktsonden 14 weisen Kontaktspitzen 15 auf, die so angeordnet sind, dass sie gegen eine Vielzahl von Kontaktflächen 16 eines zu prüfenden elektronischen integrierten Bauelements in Anlage kommen, das schematisch mit dem Bezugszeichen 17 angegeben ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel aus 3 ist der Prüfkopf 100 in der Form dargestellt, dass er locker montierte Sonden aufweist, die am anderen Ende eine weitere Kontaktspitze 18 aufweisen, mit welcher sie einen Mikrokontaktstreifen bzw. eine Trägerwandung 10 kontaktieren. Dabei könnte selbstverständlich der Prüfkopf 100 stattdessen auch mit feststehenden Sonden versehen sein.
Jede Kontaktsonde 14 ist in vorteilhafter Weise gemäß der Erfindung mit einem starren Arm 20 ausgebildet, der sich seitlich von einem Korpus 21 der Kontaktsonde 14 aus erstreckt. Insbesondere erstreckt sich der starre Arm 20 entlang einer senkrechten oder in anderer Form schrägen Richtung bezüglich der Sonde 14, was bedeutet, dass er eine Längsachse B-B aufweist, die senkrecht zu der Längsachse A-A der Kontaktsonde 14 steht, oder gegenüber einer Längsachse A-A der Kontaktsonde 14 einen Winkel einschließt. Der Arm 20 endet in der Kontaktspitze 15 der Sonde 14 zur Anlage gegen die Kontaktflächen 16 des zu prüfenden elektronischen integrierten Bauelements 17.
Dementsprechend ist der Punkt, an dem die Spitze 15 der Sonde auf die Fläche 16 trifft, gegenüber der Längsachse A-A der Sonde 14 versetzt.
Der Arm 20 ist vorteilhafterweise gemäß der Erfindung starr ausgeführt und ist die Sonde 14 so ausgelegt, dass sie sich in einem anderen Bereich ihres Korpus verformt, welcher als Auslenkbereich 22 bezeichnet wird.
Insbesondere ist dabei H1 der Abstand zwischen dem starren Arm 20 und der unteren Halteform 12B und entspricht dem größtmöglichen zulässigen Überlauf der Sonde 14, während H die Höhe des starren Arms 20 bezeichnet, der sich, bezogen auf den Korpus 21 der Sonde 14, seitlich erstreckt.
Wie in der nachstehenden Beschreibung noch ausführlicher dargestellt wird, ermöglicht der Prüfkopf 100 gemäß der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise eine Reduzierung des kleinstmöglichen Werts des regelmäßigen Abstands der Kontaktspitzen 15, und macht somit die Prüfung integrierter elektronischer Bauelemente möglich, die Kontaktflächen mit wirklich nah beieinander liegenden Kontaktzentren C aufweisen, was einen wirklich verkleinerten Teilungswert bedeutet.
Durch Versetzen der Kontaktspitzen 15 gegenüber der Längsachse A-A der entsprechenden Kontaktsonden 14 und durch geeignete Ausrichten der Sonden lassen sich die Kontaktsonden 14 in alternierend einander gegenüber liegenden Positionen, bezogen auf die Kontaktflächen 16, anordnen, wodurch sich die Fläche vergrößert, die für die Anordnung der Führungslöcher zur Verfügung steht.
Deshalb lässt sich der kleinstmögliche regelmäßige Abstand zwischen den Spitzen benachbarter Sonden verringern, wie dies durch die nicht-einschränkenden Beispiele in den 4A bis 4F dargestellt wird.
Der kleinstmögliche Wert des regelmäßigen Abstands lässt sich dadurch noch weiter verkleinern, dass Arme von unterschiedlicher Länge eingesetzt werden, wie dies in 4B schematisch dargestellt ist, und/oder dass die Endabschnitte der Arme 20 einen schlanker ausgebildeten Endabschnitt besitzen, wie dies schematisch in 4C und 4D dargestellt ist.
Dabei ist zu beachten, dass 4D eine Anordnung für Führungslöcher mit rechteckigem Querschnitt zeigt, deren lange Seite parallel zur Achse X-X der Kontaktflächen verläuft, wohingegen in den 4A und 4A diese Achsen senkrecht zueinander verlaufen.
4E stellt eine gemischte Anordnung von verschiedenen Führungslöchern dar, die insbesondere dann zu verwenden sind, wenn die Kontaktflächen. entlang aller vier Seiten des zu prüfenden Chips vorgesehen sind.
Schließlich zeigt 4F eine modifizierte Anordnung von Führungslöchern, die ebenfalls zu verwenden sind, wenn die Kontaktflächen entlang aller vier Seiten des zu prüfenden Chips ausgebildet sind.
Insbesondere sind die benachbarten Sonden 14 an alternierend einander gegenüber liegenden Positionen bezüglich der Kontaktflächen 16 angeordnet sind und eine Symmetrieachse aufweisen, die gegenüber der Ausrichtachse Y-Y der Kontaktflächen in der Weise schräg verläuft, dass die Achse einen vorgegebenen Winkel bildet, der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gleich 45° ist.
Der Wert von Pitchmin, welcher für den kleinstmöglichen regelmäßigen Abstand steht, wird gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise wie folgt dargestellt: Pitchmin = S + AIRmin

wobei S ≤ E ist, wie dies schematisch in den 4A bis 4D dargestellt ist und wobei gilt:
Pitchmin ist der kleinstmögliche regelmäßige Abstand, d.h. der kleinste Abstand zwischen den Mittelpunkten von zwei benachbarten Kontaktflächen 16 des zu prüfenden elektronischen integrierten Bauelements;
S ist dabei die Abmessung der Spitze 15 im Querschnitt bei der Kontaktsonde 14;
AIRmin steht für den kleinstmöglichen Abstand zwischen zwei benachbarten Armen; und
E repräsentiert die Abmessung der Kontaktsonde 14 im Querschnitt.

Insbesondere zeigen 4C und 4D, dass der Wert von S viel kleiner als der Wert von E gemacht werden kann, indem ein Teil des Endabschnitts oder der gesamte Endabschnitt in geeigneter Weise schlanker ausgebildet wird.
Aus den vorstehend beschriebenen Beispielen wird deutlich, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn die Kontaktsonden 14 nicht-runde Querschnittsformen besitzen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird zum Beispiel eine Sonde 14 mit rechteckigem Querschnitt vorgesehen. Die entsprechenden Führungslöcher 13A und 13B sind hier ebenfalls so ausgebildet, dass sie einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, so dass die durch sie hindurch geführten Sonden 14 immer für einen korrekten Eingriff mit den Kontaktflächen 16 auf dem zu prüfenden elektronischen integrierten Bauelement ausgerichtet werden.
Löcher mit rechteckigem Querschnitt machen es möglich, dass der Abstand der Sonde im Vergleich zum runden Querschnitt noch weiter verringert wird, was zu ei nem noch kleineren Wert des kleinstmöglichen regelmäßigen Abstands führt, wie dies aus den 4A bis 4F ersichtlich ist.
Außerdem lässt sich bei einer Sonde mit nicht-rundem Querschnitt die Ausbiegung unter Druck im entsprechenden Auslenkbereich 22 beim Anlegen der Sonde 14 gegen das zu prüfende elektronische integrierte Bauelement 17 viel besser steuern, weil die Verformung in einer vorgegebenen Ebene erfolgt.
In diesem Fall werden die Ausrichtung der Sonde und die präzise Positionierung der Kontaktspitze 15 auf der Kontaktfläche 16 durch die exakte Ausrichtung des Führungslochs 13 mit rechteckigem Querschnitt sichergestellt, welches verhindert, dass sich die Sonde 14 darin dreht.
Der Auslenkbereich zwischen den Halteformen kann mittels jeder der Techniken gebildet werden, die üblicherweise für Prüfköpfe mit vertikalem Kontakt eingesetzt werden. Zum Beispiel kann der Auslenkbereich mindestens ein Luftspalt zwischen mindestens zwei Halteformen sein, die entweder zueinander ausgerichtet oder gegeneinander versetzt sind und in denen Führungslöcher mit geradliniger oder nicht-geradliniger Querschnittsform ausgebildet sind; in diesem Bereich können die Sonden geradlinig oder vorgeformt sein oder vorverformte Abschnitte aufweisen, um die Ausbiegung nach dem Kontakt zu unterstützen.
5 stellt einen Prüfkopf 100 dar, welcher eine Vielzahl von Kontaktsonden 14 mit einem starren Arm 20 mit schlanker ausgebildeter Form und einer Symmetrieachse B-B aufweist, die gegenüber der Symmetrieachse A-A des Korpus 21 der Sonde 14 schräg verläuft.
In dieser Figur gibt H1 den höchstmöglichen Wert des Überlaufs an, der für die Sonde 14 zur Verfügung steht, wohingegen mit H die Höhe des starren Arms 20 angegeben ist, der sich, bezogen auf den Korpus 21 der Sonde 14, seitlich erstreckt.
6 stellt in Form eines nicht einschränkenden Beispiels einen Prüfkopf 100 dar, der drei Halteformen 12A, 12B und 12B aufweist, welche einen ersten Auslenkbereich 22A und einen zweiten Auslenkbereich 22B definieren.
Der Prüfkopf aus 6 macht den Einsatz von Kontaktsonden 14 möglich, welche eine größere Länge als die in 3 und 5 dargestellten Prüfköpfe aufweisen, wodurch das entsprechende Herstellungsverfahren vereinfacht wird.
In einem allgemeineren Fall ist es möglich, bei Verwendung von N+1 Halteformen N Auslenkbereiche zu definieren.
In einem solchen Fall sollte beachtet werden, dass die N+1 Halteformen günstigerweise versetzt werden können, um so die Ausbiegung der Sonden 14 in einer bestimmten Richtung innerhalb der jeweiligen Auslenkbereiche 22 zu vereinfachen und zu leiten.
Als weiteres Beispiel lässt sich in den Fällen, in denen der Prüfkopf locker montierte Sonden aufweist, die Gefahr, dass Sonden aus den Halteformen herausfallen, dadurch verringern, dass der Reibungswiderstand der Kontaktsonden 14 durch die Halteformen 12A und 12B hindurch erhöht wird.
Zu diesem Zweck werden die Halteformen um einen größeren oder kleineren Betrag so versetzt, dass ihre jeweiligen Gruppen von Führungslöchern in einer Richtung senkrecht zu den Halteformen zusammen um einen größeren oder kleineren Betrag ausgerichtet werden.
Es wäre außerdem möglich, Halteformen zu verwenden, die geradlinige oder nichtgeradlinige Führungslöcher aufweisen, oder auch geradlinige oder vorverformte Kontaktsonden.
Den Reibungswiderstand der Sonden 14 durch die Führungslöcher 13 erhält man vorteilhafterweise gemäß der Erfindung dadurch, dass die Führungslöcher bei mindestens einer Halteform um einen geeigneten Winkel gedreht werden, der bei dem in 7 dargestellten Beispiel mit α angegeben ist, wobei der Winkel gegenüber den entsprechenden Führungslöchern gebildet wird, die in den anderen Halteformen des Prüfkopfes vorgesehen sind.
Alternativ ist es möglich, gemäß der Darstellung in 8 in mindestens einer der Halteformen die Führungslöcher mit einer leicht schräg verlaufenden Achse auszubilden.
Schließlich erhält man in vorteilhafter Weise gemäß der Erfindung einen erhöhten Reibungswiderstand der Sonden 14 durch die Führungslöcher 13 dadurch, dass Führungslöcher mit geeigneter Form in mindestens einer der Halteformen vorgesehen werden, um so die Kontaktsonde elastisch zu verformen, beispielsweise entlang ihrer Querschnittsachse, wie dies in 9 dargestellt ist.
Alternativ ist es möglich, am Korpus 21 der Sonden 14 entlang ihrer Querschnittsachse oder Längsachse eine Vorverformung vorzunehmen.
Um schließlich die Gefahr, dass die Kontaktsonden aus ihren Führungslöchern herausrutschen, noch weiter zu verringern, kann bei jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele auf jede Halteform eine elastische Folie aufgebracht wird.
Abschließend werden im Unterschied zu den Prüfköpfen mit vertikaler Sonde nach dem Stand der Technik bei dem erfindungsgemäßen Prüfkopf 100 dessen Kontaktsonden 14 im Wesentlichen in Längsrichtung verformt und mit ihrer Längsachse gegenüber ihrem Berührungspunkt auf den Kontaktflächen 16 versetzt, wodurch die Vorteile der Vertikaltechnik mit denen der Horizontaltechnik kombiniert werden.

Claims

Prüfkopf (100) mit vertikalen Sonden in der Form, die mindestens eine erste und eine zweite plattenförmige Halterung (12A, 12B) aufweist, wobei die Halterungen jeweils mit mindestens einem Führungsloch (13A, 23B) zur Aufnahme von mindestens einer Kontaktsonde (14) versehen sind und jede Kontaktsonde mindestens eine Kontaktspitze (15) besitzt, die so ausgelegt ist, dass sie mit einer entsprechenden Kontaktfläche (16) eines zu prüfenden integrierten elektronischen Bauteils (17) einen mechanischen und elektrischen Kontakt herstellt und dabei in einem Auslenkbereich (22) der Sonde (14), der sich zwischen den plattenförmigen Halterungen (12A, 12B) befindet, beim Anliegen der Kontaktspitze (15) auf der Kontaktfläche (16) verformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktsonde (14) mindestens einen starren Arm (20) aufweist, der sich an der Kontaktspitze (15) befindet und seitlich von einem Korpus (21) der Kontaktsonde (14) aus erstreckt und in der Kontaktspitze (15) endet, wobei der starre Arm (20) so ausgelegt ist, dass er den Punkt, an dem die Kontaktsonde (14) mit der entsprechenden Kontaktfläche (16) in Berührung kommt, bezüglich einer Längsachse (A-A) der Kontaktsonde (14) in dem Abschnitt versetzt, der sich von der zweiten plattenförmigen Halterung (12B) aus erstreckt.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der starre Arm (20) mit einem Endabschnitt (H) der Kontaktsonde (14) verbunden ist.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (B-B) des starren Armes (20) im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (A-A) der Kontaktsonde (14) verläuft.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (B-B) des starren Armes (20) nicht senkrecht zu der Längsachse (A-A) der Kontaktsonde (14) steht.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktspitze (15) eine schräg nach unten verlaufende Symmetrieachse bezüglich der Längsachse (B-B) des starren Armes (20) aufweist.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass starre Arme (20) benachbarter Kontaktsonden (14) an alternierend einander gegenüber liegenden Positionen der Führungslöcher (13A, 13B), bezogen auf die Kontaktflächen(16), angeordnet sind.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Kontaktsonden (14) bezüglich einer Ausrichtachse der Kontaktflächen (16) eine schräg nach unten verlaufende Symmetrieachse aufweisen.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetrieachse der Kontaktsonden (14) und der Ausrichtachse der Kontaktflächen (16) einen Winkel definieren, der gleich 45° ist.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er Kontaktsonden (14) aufweist, die mit seitlich verlängerten starren Armen (20) von jeweils unterschiedlicher Länge versehen sind.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der starre Arm (20) einen schlanker ausgebildeten Endabschnitt besitzt.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktsonde (14) eine Form mit rundem Querschnitt aufweist.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktsonde (14) eine Form mit unrundem Querschnitt aufweist.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktsonde (14) eine Form mit rechteckigem Querschnitt aufweist.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens zwischen einer ersten (12A) und einer zweiten (12B) plattenförmigen Halterung einen freien Luftraum (23) aufweist, wobei der freie Luftraum eine Verformung der Kontaktsonde (14) zulässt, wenn die Kontaktspitze (15) auf der Kontaktfläche (16) aufsetzt.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vielzahl von freien Lufträumen (23A, 23B) besitzt, die von einer Vielzahl plattenförmiger Halterungen (12A, 12B, 12C) definiert werden und eine Verformung der Kontaktsonde (14) zulassen, wenn die Kontaktspitze (15) auf der Kontaktfläche (16) aufsetzt.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Halterungen entsprechende Führungslöcher aufweisen, die entlang einer jeweiligen Richtung senkrecht zu den plattenförmigen Halterungen ausgerichtet sind.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Halterungen entsprechende Führungslöcher aufweisen, die nicht entlang einer jeweiligen Richtung senkrecht zu den plattenförmigen Halterungen ausgerichtet sind.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungslöcher (13A, 13B) eine Form mit geradlinigem Querschnitt besitzen.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Führungslöcher (13A, 13B) eine Form mit einem anderen nicht-geradlinigen Querschnitt besitzt.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktsonde (14) mindestens einen vorverformten Abschnitt innerhalb eines freien Luftraums (23) aufweist, der zumindest zwischen der ersten (12A) und der zweiten (12B) plattenförmigen Halterung vorgesehen ist.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktsonde (14) mindestens einen vorverformten Abschnitt aufweist, der innerhalb der Führungslöcher (13A, 13B) vorgesehen ist.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungslöcher (13) eine geeignete Form aufweisen, die zur elastischen Verformung der Kontaktsonden (14) in der Lage ist.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungslöcher (13) eine geeignete Form besitzen, die sich von der Querschnittsform der Kontaktsonden (14) unterscheidet, um so jeweilige Kontaktpunkte zu definieren.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Halterung der Kontaktsonden (14) in den Führungslöchern (13A, 13B) über die plattenförmigen Halterungen (12A, 12B) eine elastische Folie gelegt ist.
Prüfkopf (100) mit vertikaler Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der plattenförmigen Halterungen Führungslöcher aufweist, deren Achsen einen geeigneten Winkel (α) gegenüber den Führungslöcher von mindestens einer weiteren plattenförmigen Halterung in der Weise aufweist, dass eine Verdrehung der Kontaktsonde (14) herbeigeführt wird, wodurch sich der Reibungswiderstand der Sonden durch die Führungslöcher erhöht.