AT511398A1

AT511398A1 - VERTICAL NEEDLE CARD

Info

Publication number: AT511398A1
Application number: ATA646/2011A
Authority: AT
Original assignee: Gaggl Rainer Dr
Priority date: 2011-05-09
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2012-11-15
Also published as: AT511398B1

Abstract

Bei einer vertikalen Nadelkarte (1) sind die Nadeln (5), die wenigstens einmal ausgeknickt (ausgebogen) sind, zwischen den Platten (3, 4) durch wenigstens eine Isolierplatte (7) geführt, wobei die Isolierplatte (7) einen Rahmen (8) aufweist, der an seinen einander gegenüberliegenden Seiten mit unidirektionalen Fasergelegen (9, 10) versehen ist, wobei die Fasergelege (9, 10) elektrisch isolierende Fasern aufweisen, die zueinander unter einem rechten Winkel ausgerichtet sind. In der Praxis kann vorgesehen sein, dass ein unidirektionales Fasergelege (9) an der Oberseite des Rahmens (8) der Isolierplatte (7) und das andere unidirektionale Fasergelege (10), in dem die Fasern unter einem Winkel von 90° zu dem einen Fasergelege (9) ausgerichtet sind, an der Unterseite des Rahmens (8) der Isolierplatte (7) angebracht sind.In a vertical probe card (1), the needles (5), which are bent (bent) at least once, are passed between the plates (3, 4) through at least one insulating plate (7), the insulating plate (7) forming a frame (8 ) which is provided on its opposite sides with unidirectional fiber layers (9, 10), said fiber layers (9, 10) having electrically insulating fibers which are aligned at a right angle to each other. In practice it can be provided that a unidirectional fiber fabric (9) at the top of the frame (8) of the insulating plate (7) and the other unidirectional Fasergelege (10), in which the fibers at an angle of 90 ° to the one Fasergelege (9) are aligned on the underside of the frame (8) of the insulating plate (7) are mounted.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum elektrischen Kontaktieren von Halbleiter-Bauelementen (Mikrochips) und anderen miniaturisierten elektrischen Bauelementen annähernd senkrecht zur Oberfläche des zu kontaktierenden Bauelements angeordneten Kontaktnadeln.The present invention relates to an apparatus for electrically contacting semiconductor devices (microchips) and other miniaturized electrical devices approximately perpendicular to the surface of the device to be contacted contact pins arranged.

Das Kontaktieren von auf Halbleiter-Scheiben (Wafern) befindlichen Bauelementen (Mikrochips} zum elektrischen Prüfen erfolgt in der Regel dadurch, dass (feine) Prüfnadeln auf die entsprechenden Kontaktflächen (Pads)am Bauelement (Mikrochip) gedrückt werden. Eine Anordnung mit mehreren, auf einer Halterung fixierten Prüfnadeln wird "Nadelkarte" genannt. In einer Ausführungsform von Nadelkarten sind die Prüfnadeln annähernd senkrecht zur Oberfläche des Bauelementes ausgerichtet. Nadelkarten mit dieser Art des elektrischen Kontaktierens werden als "Vertikalprüfkarten" oder "Vertikalnadelkarten" (vertical probe cards) bezeichnet.The contacting of semiconductor wafer wafers for electrical testing is typically accomplished by pressing (fine) probes onto the respective pads on the device (microchip) In one embodiment of probe cards, the probes are oriented approximately perpendicular to the surface of the device. Needle cards with this type of electrical contacting are called " vertical probe cards " or " vertical probe cards " designated.

Hierbei werden die Nadeln durch mindestens zwei mit Bohrungen versehene, mit Abstand voneinander angeordnete Platten geführt. In Bezug auf die Kontaktstellen zum Bauelement (Mikrochip) hin sind die Bohrungen in den Platten so angeordnet, dass die Nadelspitzen auf die korrespondierenden Kontaktflächen (Pads) am Bauelement (Mikrochip) ausgerichtet sind.Here, the needles are passed through at least two provided with holes, spaced apart plates. With respect to the contact points to the component (microchip) out the holes in the plates are arranged so that the needle tips are aligned with the corresponding pads (pads) on the device (microchip).

Beim Kontaktieren des Mikrochip wird die Nadelkarte nach dem ersten Berühren noch um ein bestimmtes Maß weiter zugestellt (Kontaktzustellung), sodass allfällige Längenunterschiede zwischen den einzelnen Kontaktnadeln ausgeglichen werden sowie eine hinreichende Anpresskraft der Nadeln auf die Kontaktflächen erreicht wird (Kontaktkraft). Hierbei werden die Nadeln durch die Bohrungen der dem Bauelement (Mikrochip) zugewandten Platte gleitend ins Innere, in den Raum zwischen den zwei Platten geschoben. Dabei knicken die Nadeln elastisch federnd ein. Die ursprünglich annähernd gestreckte Form der 2When contacting the microchip, the probe card after the first touch is still delivered to a certain extent (contact delivery), so that any differences in length between the individual contact needles are compensated and a sufficient contact force of the needles is reached on the contact surfaces (contact force). In this case, the needles are pushed through the holes of the component (microchip) facing plate sliding inside, in the space between the two plates. The needles buckle elastically resilient. The originally approximately stretched form of the 2

Nadeln wird dabei elastisch in eine bogenförmig gekrümmte Form deformiert. Das Ausmaß des Ausknickens der Nadeln (also die Größe und Form des Bogens) hängt von der Höhe der KontaktZustellung jeder einzelnen Prüfnadel ab. Da die Richtung, in die das Ausknicken erfolgt, nicht immer gleich ist, besteht die Gefahr, dass sich einzelne Nadeln im ausgeknickten Bereich berühren. Bei nicht isolierten Nadeln besteht daher das Risiko eines elektrischen Kurzschlusses. Um dies zu verhindern, werden die Nadeln häufig mittels eines Überzugs elektrisch isoliert. Das Aufbringen einer Isolierschicht auf die in der Regel sehr kleinen und feinen Nadeln, ist mit einem nicht unerheblichen Aufwand verbunden.Needles is elastically deformed into an arcuate shape. The extent of buckling of the needles (that is, the size and shape of the arch) depends on the height of the contact delivery of each individual test needle. Since the direction in which the buckling takes place is not always the same, there is a risk that individual needles touch in the bent area. With non-insulated needles there is a risk of an electrical short circuit. To prevent this, the needles are often electrically insulated by means of a coating. The application of an insulating layer on the usually very small and fine needles is associated with a considerable effort.

Andere Anordnungen versuchen definierte Richtungen des Ausknickens, beispielsweise durch ausgerichteten Einbau entsprechend vorgebogener Nadeln ("Cobra" Technologie) zu erreichen. Dies bedingt jedoch Einschränkungen hinsichtlich möglicher Kontaktanordnungen.Other arrangements attempt to achieve defined directions of buckling, for example, by aligned fitting of pre-bent needles (Cobra " technology). However, this requires restrictions regarding possible contact arrangements.

Die FR 2 815 127 A beschreibt die Trennung der ausknickenden Nadeln voneinander durch eine oder mehrere sich in etwa in der Mitte zwischen den, mit Bohrungen versehenen Platten angeordneten und senkrecht zu den Nadeln beweglich (verschiebbar) gelagerten Isolierplatten. Die Isolierplatten können einerseits durch entsprechende Vorspannung die Richtung der Knickbewegung der Nadeln vorgeben und andererseits durch die Führung der Nadeln in den Bohrungen der Isolierplatte eine Berührung der Nadeln untereinander verhindern.FR 2 815 127 A describes the separation of the buckling needles from one another by one or more insulating plates arranged approximately in the middle between the plates provided with bores and movable (displaceable) perpendicularly to the needles. The insulating plates can on the one hand pretend by appropriate bias the direction of the bending movement of the needles and on the other hand prevent contact of the needles with each other by the leadership of the needles in the holes of the insulating.

Bei dieser Maßnahme, die Prüfnadeln voneinander durch Isolierplatten in Abstand zu halten und so voneinander zu isolieren, werden die Bewegungen der einzelnen Nadeln miteinander mechanisch gekoppelt. Dies kann insbesondere bei unterschiedlichen Nadellängen zu unzuverlässigem Kontaktverhalten führen. Es knicken nämlich die der Oberfläche des Bauelementes, z.B. der Waferoberfläche, am nächsten 3 gelegenen, längeren Nadeln zuerst aus und verursachen ein Auslenken der beweglich gelagerten Isolierplatte, was wiederum die die Oberfläche des Bauelementes noch nicht berührenden Nadeln mit ausknicken läßt, bevor diese die Kontaktflachen am Bauelement im Wafer berühren. Ähnliches tritt auf, wenn die Anordnung der FR 2 815 127 A verkippt auf einen Wafer aufgesetzt wird, also die von den Nadelspitzen geometrisch aufgespannte Ebene zur Oberfläche des Bauelementes (Waferoberfläche) geneigt ist.In this measure, the test needles from each other by insulating plates in distance to keep and thus isolate each other, the movements of the individual needles are mechanically coupled to each other. This can lead to unreliable contact behavior, especially with different needle lengths. Namely, those of the surface of the device, e.g. the wafer surface, located at the next 3, longer needles first and cause a deflection of the movably mounted insulating plate, which in turn allows the surface of the device not yet touching needles with buckle before they touch the contact surfaces on the device in the wafer. The same occurs when the arrangement of FR 2 815 127 A tilted on a wafer is placed, so the geometrically spanned by the needle tips plane to the surface of the device (wafer surface) is inclined.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Nadelkarte ("Vertikalprüfkarte" oder "Vertikalnadelkarte") der eingangs genannten Gattung so weiter zu bilden, dass die geschilderten Nachteile der Konstruktion gemäß der FR 2 815 127 A nicht auftreten können.The invention is based on the object of further developing a probe card ("vertical test card" or "vertical needle card") of the type mentioned at the outset so that the described disadvantages of the construction according to FR 2 815 127 A can not occur.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einer Nadelkarte, welche die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.This object is achieved according to the invention with a probe card, which has the features of claim 1.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred and advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Da bei der erfindungsgemäßen Nadelkarte anstelle der Bohrungen für die Nadeln aufweisende Isolierplatte (wenigstens) eine Isolierplatte vorgesehen ist, die sich kreuzende Fasern aus elektrisch isolierendem Werkstoff aufweist, ist bei der erfindungsgemäßen Nadelkarte in einem vorbestimmbaren Ausmaß eine hinreichend große Unabhängigkeit der Bewegungen der Nadeln gegeben. Dennoch ist zuverlässig sichergestellt, dass die Nadeln voneinander im Abstand gehalten sind, also einander nicht berühren können und so Kurzschlüsse vermieden sind.Since in the probe card according to the invention instead of the holes for the needles having insulating (at least) an insulating plate is provided which has intersecting fibers of electrically insulating material is given in the probe card according to the invention to a predeterminable extent, a sufficiently large independence of the movements of the needles. Nevertheless, it is reliably ensured that the needles are held apart from each other, so they can not touch each other and so shorts are avoided.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die, bei der erfindungsgemäßen Nadelkarte vorgesehene Isolierplatte zwei unidirektionale Fasergelege auf, wobei die Fasern in den 4 beiden Gelegen zueinander unter einem Winkel stehen, wobei ein Winkel von 90° bevorzugt ist.In a preferred embodiment, the insulating board provided in the probe card of the present invention comprises two unidirectional fiber webs, the fibers being at an angle in each other, with an angle of 90 ° being preferred.

In einer praktischen Ausführungsform kann ein unidirektionales Fasergelege an der Oberseite der Isolierplatte und das andere Fasergelege an der Unterseite der Isolierplatte vorgesehen (angebracht) sein.In a practical embodiment, a unidirectional fiber layer may be provided on the top of the insulating board and the other fiber layer on the underside of the insulating board.

In einer praktischen Ausführungsform weist die Isolierplatte einen Rahmen auf, der die Fasergelege trägt.In a practical embodiment, the insulating plate has a frame which carries the fiber fabric.

Die erfindungsgemäße Isolierplatte kann in der Nadelkarte fix oder (in ihrer Ebene) verschiebbar angeordnet sein.The insulating plate according to the invention can be arranged in the needle card fixed or (in its plane) displaceable.

Wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Nadelkarte ist es, dass die Bewegungen der Nadeln durch Verwenden der erfindungsgemäß ausgebildeten Isolierplatte voneinander hinreichend entkoppelt sind, sodass diese voneinander nahezu unabhängig elektrischen Kontakt zu Kontaktflachen im Bauelement herstellen können.An essential advantage of the probe card according to the invention is that the movements of the needles are adequately decoupled from one another by using the insulating plate designed according to the invention, so that they can produce electrical contact with contact surfaces in the component almost independently of one another.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Es zeigt:Further details and features of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with reference to the drawings. It shows:

Fig 1. in geschnittener Schrägansicht eine erfindungsgemäße Nadelkarte,1 is a sectional view of an inventive needle card,

Fig. 2 eine Einzelheit der Nadelkarte aus Fig. 1 und Fig. 3 schematisiert eine Isolierplatte der erfindungsgemäßen Nadelkarte.2 shows a detail of the probe card from FIG. 1 and FIG. 3 schematically shows an insulating plate of the probe card according to the invention.

Bei der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsform einer Vertikalnadelkarte 1, sind an einer Grundplatte 2 mit Abstand voneinander zwei Platten 3,4 über Halterungen 11,13 befestigt. Zwischen den Platten 3,4 ist eine Vielzahl von Nadeln 5 (nur einige dargestellt!) vorgesehen. Dabei sind die Nadeln 5 in 5 der der Grundplatte 2 näher angeordneten Platte 4 fest eingespannt und durch diese hindurchgeführt, um auf der in Fig. 1 nicht sichtbaren Seite der Vertikainadel karte 1 auf nicht näher gezeigte Weise, mit dem Prüfgerät verbunden zu werden.In the case of the embodiment of a vertical needle card 1 shown in the drawings, two plates 3, 4 are secured to a base plate 2 at a distance from one another via holders 11, 13. Between the plates 3,4 a plurality of needles 5 (only a few shown!) Is provided. The needles 5 in 5 of the base plate 2 closer plate 4 are firmly clamped and passed through it to map on the not visible in Fig. 1 side of the vertical needle card 1 in a manner not shown, to be connected to the tester.

In der in Fig. 1 oberen, also von der Grundplatte 2 entfernt liegenden Platte 3, sind die gebogen ausgebildeten Nadeln 5 verschiebbar aufgenommen und stehen mit ihren Kontaktspitzen 6 durch die obere Platte 3 vor. Es ist festzuhalten, dass die Nadeln 5 in ihrer Bereitschaftsstellung, wenn also die Vertikalnadelkarte 1 noch nicht an einen zu prüfenden Bauteil angelangt ist, statt, wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt, im entspannten Zustand gebogen ("ausgeknickt") auch gerade sein können. Hinzuweisen ist darauf, dass die in Fig. 1 und 2 gezeigte Vertikalnadelkarte 1 so verwendet wird, dass die Kontaktspitzen 6 der Nadeln 5 nach unten weisen, also die Vertikalnadelkarte 1 von oben her auf das Bauelement aufgesetzt wird. In der Gebrauchslage der Vertikalnadelkarte weist die Platte 3 nach unten, auf das zu prüfende Bauelement hin.In the upper in Fig. 1, that is remote from the base plate 2 plate 3, the bent formed needles 5 are slidably received and are available with their contact tips 6 through the upper plate 3. It should be noted that the needles 5 in their standby position, that is, when the vertical needle card 1 has not yet reached a component to be tested, instead of being bent (" buckled ") in the relaxed state as shown in Figs could be. It should be pointed out that the vertical needle card 1 shown in FIGS. 1 and 2 is used so that the contact tips 6 of the needles 5 point downwards, that is, the vertical needle card 1 is placed on the component from above. In the position of use of the vertical needle card, the plate 3 down, on the device to be tested out.

Im Bereich zwischen den Platten 3, 4 sind die Nadeln 5 in einer Isolierplatte 7 geführt, die einen zwischen den Platten 3, 4 angeordneten Rahmen 8 und zwei unidirektionale Fasergelege 10, 11 aufweist.In the area between the plates 3, 4, the needles 5 are guided in an insulating plate 7, which has a frame 8 arranged between the plates 3, 4 and two unidirectional fiber layers 10, 11.

Dabei ist in der Praxis vorgesehen, dass das eine unidirektionale Fasergelege 9 an der einen Seite (Oberseite) des Rahmens 8 und das andere Fasergelege 10 an der anderen Seite (Unterseite) des Rahmens 8 befestigt sind.It is provided in practice that a unidirectional Fasergelege 9 on one side (top) of the frame 8 and the other fiber fabric 10 on the other side (bottom) of the frame 8 are attached.

Die Isolierplatte 7 ist über ihren Rahmen 8 in Nuten 11 in dem auf der Grundplatte 2 der vertikalen Nadelkarte 1 befestigten Träger 12 aufgenommen. Dabei kann die Isolierplatte 7 relativ zur Vertikalnadelkarte 1 ortsfest oder gegenüber der 6The insulating plate 7 is received via its frame 8 in grooves 11 in the mounted on the base plate 2 of the vertical probe card 1 carrier 12. In this case, the insulating plate 7 relative to the vertical needle card 1 stationary or with respect to the 6th

Grundplatte 2 der Vertikalnadelkarte 1 in einer zu sich und zur Grundplatte 2 parallelen Ebene (begrenzt) verschiebbar seinBase plate 2 of the vertical needle card 1 in a parallel to itself and the base plate 2 level (limited) to be displaced

Die Fasergelege 9, 10 werden von elektrisch isolierenden Fasern, insbesondere Glasfasern, gebildet, wobei eine Faserdichte so gewählt ist, dass zwischen einander benachbarten Nadeln 5 jeweils etwa zehn (Glas-)Fasern vorgesehen sind. Dies wird in einfacher Weise dadurch erreicht, dass je 10 pm beispielsweise etwa zehn (Glas-)Fasern vorgesehen sind (in Fig. 3 sind die Fasern der Fasergelege 9, 10 nur symbolisiert dargestellt!), die für sich eine Stärke von 1 bis 5 pm haben können.The fiber webs 9, 10 are formed by electrically insulating fibers, in particular glass fibers, wherein a fiber density is selected so that between each adjacent needles 5 each about ten (glass) fibers are provided. This is achieved in a simple manner in that each 10 pm, for example, about ten (glass) fibers are provided (in Fig. 3, the fibers of the fiber fabric 9, 10 are shown only symbolized!), Which in itself a thickness of 1 to 5 pm.

Dadurch, dass die Nadeln 5 zwischen den Platten 3, 4 der Nadelkarte 1 durch die unidirektionale Fasergelege 9, 10 aufweisende Isolierplatte 7 ragen, sind sie mechanisch voneinander entkoppelt, sodass sich jede Nadel 5 weitestgehend unabhängig von anderen Nadeln 5 ausbiegen kann, wenn die Nadelkarte 1 auf ein zu prüfendes Bauelement, z.B. ein Mikrochip, aufgesetzt wird. Dies selbst dann, wenn die Vertikalnadelkarte 1 und das Bauelement, das zu prüfen ist, zueinander nicht parallel ausgerichtet sind.Because the needles 5 protrude between the plates 3, 4 of the probe card 1 through the unidirectional fiber fabric 9, 10 having insulating plate 7, they are mechanically decoupled from each other, so that each needle 5 can largely bend independent of other needles 5, if the probe card 1 to a device to be tested, eg a microchip is put on. This is true even if the vertical needle card 1 and the device to be inspected are not aligned with each other in parallel.

Ein Vorteil bei der Erfindung ist auch, dass die mit den unidirektionalen Fasergelegen 9,10 ausgestattete (wenigstens eine) Isolierplatte 7 in der Nadelkarte 1, anders als die Isolierplatte der FR 2 815 127 A, nicht parallel zu den Platten 3, 4 verschiebbar ausgeführt sein muss.An advantage of the invention is also that the (at least one) insulating plate 7 provided with the unidirectional fiber layers 9, 10 in the probe card 1, unlike the insulating plate of FR 2 815 127 A, is not slidable parallel to the plates 3, 4 have to be.

Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt beschrieben werden.In summary, an embodiment of the invention can be described as follows.

Bei einer vertikalen Nadelkarte 1 sind die Nadeln 5, die wenigstens einmal ausgeknickt (ausgebogen) sind, zwischen den Platten 3, 4 durch wenigstens eine Isolierplatte 7 geführt, wobei die Isolierplatte 7 einen Rahmen 8 aufweist, der an seinen einander gegenüberliegenden Seiten mit unidirektionalen Fasergelegen 9, 10 versehen ist, wobei die Fasergelege 9,10 elektrisch isolierende Fasern aufweisen, die zueinander unter einem rechten Winkel ausgerichtet sind.In a vertical probe card 1, the needles 5, which are buckled (bent) at least once, passed between the plates 3, 4 through at least one insulating plate 7, wherein the insulating plate 7 has a frame 8, which at its opposite sides with unidirectional Fasergelegen 9, 10, wherein the fiber webs 9, 10 comprise electrically insulating fibers which are aligned at a right angle to each other.

In der Praxis kann vorgesehen sein, dass ein unidirektionales Fasergelege 9 an der Oberseite des Rahmens 8 der Isolierplatte 7 und das andere unidirektionale Fasergelege 10, in dem die Fasern unter einem Winkel von 90° zu dem einen Fasergelege 9 ausgerichtet sind, an der Unterseite des Rahmens 8 der Isolierplatte 7 angebracht sind.In practice it can be provided that a unidirectional fiber web 9 at the top of the frame 8 of the insulating plate 7 and the other unidirectional fiber web 10, in which the fibers are aligned at an angle of 90 ° to the one fiber web 9, at the bottom of the Frame 8 of the insulating plate 7 are attached.

Claims

8 claims: 1. vertical needle card (1) with a plurality of test probes (5), which pass through and preferably curved plates (3, 4), the needles (5) extending between the plates (3, 4) through an insulating plate (7), characterized in that the at least one insulating plate (7) has a frame (8) on which two unidirectional fiber webs (9, 10) are mounted, and in that the fibers of one fiber web (9) to the fibers of the other fiber web (10) aligned at an angle,

2. Card according to claim 1, characterized in that the angle is 90 °.

3. Card according to claim 1 or 2, characterized in that the one fiber layer (9) on one side of the frame (8) and the other fiber layer (10) on the opposite side of the frame (8) is arranged.

4. Card according to one of claims 1 to 3, characterized in that between adjacent needles (5) five to fifteen, in particular ten fibers of each of the fiber fabric (9,10) are provided.

5. Card according to one of claims 1 to 4, characterized in that the fibers of the fiber fabric (9,10) consist of electrically insulating material.

6. Card according to claim 5, characterized in that the fibers are glass fibers.

7. Card according to one of claims 1 to 6, characterized in that the fiber density of the unidirectional fiber fabric (9, 10) is about ten fibers per 10 pm. 9

8. Card according to one of claims 1 to 7, characterized in that the fibers of the fiber fabric (9, 10) have a thickness of lpm to 5pm.