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DE4418679A1 - Vorrichtung zur Kontaktierung zweier Schaltungsteile - Google Patents

Vorrichtung zur Kontaktierung zweier Schaltungsteile

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DE4418679A1
DE4418679A1 DE19944418679 DE4418679A DE4418679A1 DE 4418679 A1 DE4418679 A1 DE 4418679A1 DE 19944418679 DE19944418679 DE 19944418679 DE 4418679 A DE4418679 A DE 4418679A DE 4418679 A1 DE4418679 A1 DE 4418679A1
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Matthias Kaufmann
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Conti Temic Microelectronic GmbH
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Temic Telefunken Microelectronic GmbH
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1. Mit einer derartigen Vorrich­ tung lassen sich dauerhafte oder lösbare Kontaktierun­ gen zwischen zwei beabstandet voneinander angeordneten Schaltungsteilen realisieren.
Die Vorrichtung eignet sich, falls der erste Schal­ tungsteil als Halbleiterelement eines Wafers und der zweite Schaltungsteil als Platine einer Meßschaltung ausgebildet ist, zur Durchführung von Testmessungen auf den Halbleiterelementen des Wafers.
Das Kontaktierele­ ment einer derartigen Vorrichtung ist üblicherweise als eine Meßspinne ausgebildet, die über einen Verbindungs­ stecker mit der Platine der Meßschaltung verbunden ist. Die Meßspinne weist Meßnadeln auf, über die der elek­ trische Kontakt zwischen der Meßschaltung und dem Halb­ leiterelement des Wafers hergestellt wird. Mit einer solchen Vorrichtung lassen sich einige Messungen, ins­ besondere Hochfrequenzmessungen, aufgrund der langen Leitungen vom auszumessenden Halbleiterelement zu den peripheren Bauteilen der Meßschaltung nicht durch­ führen. Diese langen Leitungen sind vorwiegend durch die Länge der Meßnadeln und die Länge der Leitungen des Verbindungssteckers bedingt. Die Meßspinne ist zudem ein teures Werkzeug und erfordert einen hohen Arbeits­ aufwand beim Service, z. B. beim Justieren, beim Reini­ gen und beim Auswechseln von verbogenen oder abgebro­ chenen Meßnadeln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zur Kontaktierung zweier Schaltungsteile anzuge­ ben, die einen einfachen Aufbau aufweist und die sich auch zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen eignet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die zur Kontaktierung eines ersten Schaltungsteils mit einem zweiten Schal­ tungsteil dient, weist als Kontaktierelement einen ela­ stischen, vorzugsweise aus Polyimid ausgebildeten Lei­ tungsträger mit einem ebenen Randbereich und einem dar­ an angrenzenden als federnde Erhebung ausgebildeten mittleren Bereich auf. Auf der äußeren Oberflächenseite der Erhebung des Leitungsträgers ist mindestens eine lösbare Kontaktierstelle angeordnet, die derart ausge­ bildet ist, daß sie auf dem Kontaktierelement über­ steht. Sie ist (sind) vorzugsweise kegelförmig oder ku­ gelförmig ausgebildet. Außerdem ist (sind) sie zur Re­ duzierung der Kontaktwiderstände vorzugsweise vergol­ det. Der Randbereich weist mindestens eine Randkontak­ tierstelle auf, die vorzugsweise fingerförmig über den Rand des Leitungsträgers hinausragt. Auf dem Leitungs­ träger ist mindestens eine Leitbahn angebracht, die die lösbare Kontaktierstelle bzw. mindestens eine der lös­ baren Kontaktierstellen mit der Randkontaktierstelle bzw. mit mindestens einer Randkontaktierstellen verbin­ det. Die federnde Erhebung ist vorzugsweise durch Tief­ ziehen oder durch Einschneiden und entsprechendes Fal­ ten des Leitungsträgers herstellbar. Die Federkraft der Erhebung wird vorzugsweise mit einem im Inneren der Er­ hebung angeordneten elastischen Formelement verstärkt. Bei einer derartigen Vorrichtung sind die lösbaren Kon­ taktierstellen des Kontaktierelements einzeln federnd gelagert. Bei der Kontaktierung des Kontaktierelements mit dem zweiten Schaltungsteil handelt es sich vorzugs­ weise um eine dauerhafte elektrische Kontaktierung. Hierzu werden jeweils eine Randkontaktierstelle und mindestens eine Kontaktierstelle des zweiten Schal­ tungsteils miteinander dauerhaft verbunden. Diese Ver­ bindung erfolgt vorzugsweise durch Löten, da eine der­ artige Verbindung geringe Übergangswiderstände auf­ weist. Der Randbereich des Leitungsträgers wird vor­ zugsweise durch Kleben zusätzlich mit dem zweiten Schaltungsteil verbunden. Die lösbare(n) Kontaktier­ stelle(n) wird (werden) zur Kontaktierung des ersten Schaltungsteils mit dem Kontaktierelement durch Druck mit (mindestens) einer Kontaktierstelle des ersten Schaltungsteils in Berührung gebracht. Durch den Druck können, da die lösbare(n) Kontaktierstelle(n) federnd gelagert ist (sind), Herstellungstoleranzen des Kontak­ tierelements, sowie insbesondere im Falle eines Kontak­ tierelements mit mehreren lösbaren Kontaktierstellen, Unebenheiten der Fläche auf der die Kontaktierstelle des ersten Schaltungsteils angebracht sind, problemlos ausgeglichen werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet folgende Vor­ teile:
  • - Da die Realisierung eines Kontaktierelements mit geringen geometrischen Maßen möglich ist, eignet sich das Kontaktierelement aufgrund der daraus re­ sultierenden geringen Länge der Leitbahnen zur Übertragung von Hochfrequenz-Signalen.
  • - Aufgrund der geringen geometrischen Maße des Kon­ taktierelements eignet sich dieses zur Kontaktie­ rung eines als Halbleiterelement eines Wafers aus­ gebildeten ersten Schaltungsteils mit einem als Platine einer Meßschaltung ausgebildeten zweiten Schaltungsteil. Die Vorrichtung ist infolgedessen bestens zur Durchführung von Testmessungen direkt auf dem Halbleiterelement des Wafers geeignet, insbesondere zur Durchführung von Hochfrequenzmes­ sungen.
  • - Die Vorrichtung ist kostengünstig herstellbar, da hierzu nur ein geringer Materialbedarf und Ar­ beitsaufwand erforderlich ist. Außerdem sind Mes­ sungen auf den Halbleiterelementen eines Wafers mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kostengün­ stig durchführbar, da keine arbeitsaufwendigen Servicearbeiten anfallen.
  • - Da das Kontaktierelement in unterschiedlichen Grö­ ßen herstellbar ist, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine hohe Flexibilität auf. Sie läßt sich überall dort einsetzen, wo eine lösbare elek­ trische Kontaktierung zweier Schaltungsteile her­ zustellen ist.
Anhand der Fig. 1 und 2 wird die Erfindung im folgen­ den näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Kontaktierung einer Platine einer Meßschal­ tung mit einem Halbleiterelement eines Wafers in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung aus Fig. 1.
Die Figuren zeigen das als flexibler Leitungsträger 2 ausgebildete Kontaktierelement 1, den als ersten Schal­ tungsteil 8 ausgeführten Wafer mit dem Halbleiterele­ ment 9 und dessen Kontaktierstellen 10 - den Pads des Halbleiterelements 9 -, sowie den als Platine der Meß­ schaltung ausgeführten zweiten Schaltungsteil 11. Die auf dem Leitungsträger 2 aufgebrachten Leitbahnen 3 verbinden jeweils eine kugelförmig ausgebildete lösbare Kontaktierstelle 5 mit einer als Anschlußfahne ausge­ bildeten Randkontaktierstelle 6. Der flexible Leitungs­ träger 2 ist als Polyimid-Folie ausgebildet, die in der Mitte eine federnde Erhebung 4 aufweist, auf der die lösbaren Kontaktierstellen 5 aufgebracht sind. Die am Randbereich 13 des Kontaktierelements 1 angeordneten Randkontaktierstellen 6 des Kontaktierelements 1 sind durch Löten mit den als Leitbahnen ausgebildeten Kon­ taktierstellen 12 der Platine 11 der Meßschaltung ver­ bunden. Der Leitungsträger 2 ist zusätzlich durch Kle­ ben mit der Platine 11 der Meßschaltung verbunden. Zur Reduzierung der Leitungswiderstände und der Übergangs­ widerstände sind die Leitbahnen 3, die lösbaren Kontak­ tierstellen 5 und die Randkontaktierstellen 6 des Kon­ taktierelements 1 vergoldet. In der Erhebung 4 des Lei­ tungsträgers 2 befindet sich ein aus feinporigem Schaumstoff gefertigtes elastisches Formelement 7, das die lösbaren Kontaktierstellen 5 federnd lagert. Die Erhebung 4 muß mindestens so hoch gewählt werden, daß sie Lötstellen oder andere Erhebungen auf der Platine 11 der Meßschaltung überragt. Zur Durchführung von Mes­ sungen auf den Halbleiterelementen 9 des Wafers werden die Halbleiterelemente 9 der Reihe nach über deren Kon­ taktierstellen 10 mit den lösbaren Kontaktierstellen 5 des Kontaktierelements 1 in Berührung gebracht und so­ mit über die Leitbahnen 3 und die Randkontaktierstellen 6 mit der Platine 11 der Meßschaltung elektrisch lei­ tend verbunden.
Im Ausführungsbeispiel weist das Halbleiterelement 9 neun Kontaktierstellen 10 mit einer Fläche von jeweils 100 µm × 100 µm auf, die mindestens 100 µm voneinander beabstandet sind. Die Fläche des Halbleiterelements 9 beträgt 2 mm × 2 mm, die Fläche der federnden Erhebung 4 des Kontaktierelements 1 3 mm × 3 mm und die Fläche des Kontaktierelements 1 6 mm × 6 mm. Die Höhe der Er­ hebung 4 des Leitungsträgers 2 beträgt 2,5 mm, 200 µm entfallen davon auf die Höhe der lösbaren Kontaktier­ stellen 5. Der Leitungsträger 2 hat eine Dicke von 50 µm.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Kontaktierung zweier Schaltungsteile (8 bzw. 11), die auf mindestens einem Trägerkörper be­ abstandet voneinander angeordnet sind und jeweils min­ destens eine Kontaktierstelle (10 bzw. 12) aufweisen, wobei zur Kontaktierung ein Kontaktierelement (1) vor­ gesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - das Kontaktierelement (1) als flexibler Leitungs­ träger (2) ausgebildet ist,
  • - der Leitungsträger (2) einen als ebene Fläche aus­ gebildeten Randbereich (13) aufweist,
  • - der Leitungsträger (2) einen an den Randbereich (13) angrenzenden und als federnde Erhebung (4) ausgebildeten mittleren Bereich aufweist,
  • - der Leitungsträger (2) auf der äußeren Oberflä­ chenseite der Erhebung (4) mindestens eine lösba­ re, auf der äußeren Oberflächenseite der Erhebung (4) überstehende Kontaktierstelle (5) zur lösbaren Kontaktierung des Kontaktierelements (1) mit min­ destens einer Kontaktierstelle (10) des ersten Schaltungsteils (8) aufweist,
  • - der Leitungsträger (2) am Randbereich (13) minde­ stens eine Randkontaktierstelle (6) zur Kontaktie­ rung des Kontaktierelements (1) mit mindestens ei­ ner Kontaktierstelle (12) des zweiten Schaltungs­ teils (11) aufweist,
  • - der Leitungsträger (2) mindestens eine Leitbahn (3) zur Verbindung von mindestens einer lösbaren Kontaktierstelle (5) mit mindestens einer Randkon­ taktierstelle (6) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare(n) Kontaktierstelle(n) (5) des Lei­ tungsträgers (2) kegelförmig oder kugelförmig ausgebil­ det ist (sind).
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die federnde Erhebung (4) des Leitungsträgers (2) durch Tiefziehen herstellbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die federnde Erhebung (4) des Leitungsträgers (2) durch Schneiden und entsprechendes Falten des Leitungsträgers (2) herstellbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite der fe­ dernden Erhebung (4) des Leitungsträgers (2) ein ela­ stisches Formelement (7) angebracht ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest die lösbare(n) Kon­ taktierstelle(n) (5) des Leitungsträgers (2) vergoldet ist (sind).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Randkontaktierstelle(n) (6) des Leitungsträgers (2) als Anschlußfahne(n) ausge­ führt ist (sind), die fingerförmig über den Rand des Leitungsträgers (2) hinausragt (hinausragen).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die lösbare(n) Kontaktier­ stelle(n) (5) und die Kontaktierstelle(n) (10) des er­ sten Schaltungsteils (8) zur Kontaktierung durch Druck miteinander in Berührung gebracht werden.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Randkontaktierstelle(n) (6) des Leitungsträgers (2) zur dauerhaften Kontaktie­ rung des Kontaktierelements (1) mit dem zweiten Schal­ tungsteil (11) an deren Kontaktierstelle(n) (12) anlöt­ bar ist (sind).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kontaktierelement (1) am Randbereich (13) auf den zweiten Schaltungsteil (11) aufklebbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Leitungsträger (2) aus Polyimid besteht.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste Schaltungsteil (8) als Chip-Bauelement ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste Schaltungsteil (8) als mindestens ein Halbleiterelement (9) eines Wafers und der zweite Schaltungsteil (11) als Platine einer Meßschaltung ausgebildet ist.
14. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 13 zur Durchführung von Messungen auf einem Wafer.
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