AT511398B1 - VERTICAL NEEDLE CARD - Google Patents
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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. Die Isolierplatte (7) ist in der Nadelkarte (1) in ihrer Ebene verschiebbar angeordnet.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 uner 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. The insulating plate (7) is slidably disposed in the needle card (1) in its plane. In practice, it may be provided that a unidirectional fiber layer (9) at the top of the frame (8) of the insulating plate (7) and the other unidirectional fiber layer (10), in which the fibers are oriented at an angle of 90 ° to the one fiber layer (9), on the underside of the frame (8) of the insulating plate (7) are mounted.
Description
österreichisches Patentamt AT511 398B1 2013-02-15Austrian Patent Office AT511 398B1 2013-02-15
Beschreibung [0001] 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.Description: The present invention relates to a device for electrically contacting semiconductor components (microchips) and other miniaturized electrical components approximately perpendicular to the surface of the contact element to be contacted arranged contact needles.
[0002] Eine Cantilever-Nadelkarte ist aus der JP 0 304 432 A bekannt.A cantilever probe card is known from JP 0 304 432 A.
[0003] 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.Contacting on semiconductor wafers (micro-chips) for electrical testing is usually done by (fine) test probes are pressed onto the corresponding pads (pads) on the device (microchip). An array of multiple test probes fixed to a fixture becomes " Needle Card " called. In one embodiment of probe cards, the probes are aligned approximately perpendicular to the surface of the device. Needle cards with this type of electrical contact are referred to as " vertical check cards " or " Vertical Needle Cards " (vertical sample cards).
[0004] 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 guided by at least two holes provided with 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).
[0005] 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 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.When contacting the microchip needle 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 pressure of the needles on the contact surfaces is achieved (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 shape of the needles is elastically deformed into an arcuate shape. The extent of buckling of the needles (that is, the size and shape of the sheet) depends on the level of 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.
[0006] 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 according to pre-bent needles (Cobra " technology). However, this requires restrictions regarding possible contact arrangements.
[0007] 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 ausknickenden needles from each other by one or more located approximately in the middle between the, provided with holes plates and perpendicular to the needles movable (slidably) mounted insulating. The insulating plates can on the one hand pretend by appropriate bias the direction of the buckling 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.
[0008] 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 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 Kontaktflächen am Bauelement im Wafer berühren. 1 /6 österreichisches Patentamt AT 511 398 B1 2013-02-15 [0009] 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, to keep the probes apart from each other by insulating plates 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, nearest, longer needles first and cause a deflection of the movably mounted insulating plate, which in turn allows the surface of the device not touching needles with buckle before they touch the contact surfaces on the device in the wafer. [0009] The same occurs when the arrangement of FR 2 815 127 A is placed on a wafer in a tilted manner, ie the plane geometrically spanned by the needle points toward the surface of the component (FIG. Wafer surface) is inclined.
[0010] 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 has for its object a needle card ("Vertical Prüfkarte" or "vertical needle card") of the aforementioned type so on to form that the disadvantages of the construction according to FR 2,815,127 A can not occur.
[0011] 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.
[0012] Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred and advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
[0013] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Isolierplatte einen Rahmen aufweist, an dem zwei unidirektionale Fasergelege angebracht sind, dass die Fasern des einen Fasergeleges zu den Fasern des anderen Fasergeleges unter einem Winkel ausgerichtet sind und dass die Isolierplatte in ihrer Ebene verschiebbar angeordnet ist.According to the invention it is provided that the at least one insulating plate has a frame, are attached to the two unidirectional fiber fabric that the fibers of a fiber fabric are aligned to the fibers of the other fiber fabric at an angle and that the insulating plate slidably disposed in its plane is.
[0014] 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 Kontaktflächen im Bauelement hersteilen können.Significant advantage of the probe card according to the invention is that the movements of the needles by using the inventively designed insulating plate are sufficiently decoupled from each other, so that they can produce from each other almost independent electrical contact to contact surfaces in the device.
[0015] 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.As 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, in the probe card according to the invention to a predeterminable extent, a sufficiently large independence of the movements Needles given. 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.
[0016] In einer bevorzugten Ausführungsform weist die, bei der erfindungsgemäßen Nadelkarte vorgesehene Isolierplatte zwei unidirektionale Fasergelege auf, wobei die Fasern in den beiden Gelegen zueinander unter einem Winkel stehen, wobei ein Winkel von 90° bevorzugt ist.In a preferred embodiment, the insulation board provided with the probe card according to the invention has two unidirectional fiber layers, wherein the fibers are at an angle to each other in the two layers, wherein an angle of 90 ° is preferred.
[0017] 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 fabric may be provided (attached) to the top of the insulating board and the other fiber layer may be provided to the underside of the insulating board.
[0018] In einer praktischen Ausführungsform weist die Isolierplatte einen Rahmen auf, der die Fasergelege trägt.In a practical embodiment, the insulating plate on a frame which carries the fiber fabric.
[0019] Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Es zeigt: [0020] Fig 1. in geschnittener Schrägansicht eine erfindungsgemäße Nadelkarte, [0021] Fig. 2 eine Einzelheit der Nadelkarte aus Fig. 1 und [0022] Fig. 3 schematisiert eine Isolierplatte der erfindungsgemäßen Nadelkarte.Further details and features of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with reference to the drawings. 1 shows a needle card according to the invention in a sectional oblique view, FIG. 2 shows a detail of the probe card from FIG. 1, and [0022] FIG. 3 schematically shows an insulating plate of the probe card according to the invention.
[0023] 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 der der Grundplatte 2 näher angeordneten Platte 4 fest eingespannt und durch diese hindurchgeführt, um auf der in Fig. 1 nicht sichtbaren Seite der Vertikalnadelkarte 1 auf nicht näher gezeigte Weise, mit dem Prüfgerät verbunden zu werden.In the embodiment of a vertical needle card 1 shown in the drawings, two plates 3, 4 are mounted on brackets 11,13 on a base plate 2 at a distance from each other. Between the plates 3, 4 a plurality of needles 5 (only a few shown!) Is provided. The needles 5 in the base plate 2 closer arranged plate 4 are firmly clamped and passed therethrough to be connected to the non-visible in Fig. 1 side of the vertical needle card 1 in a manner not shown, to be connected to the tester.
[0024] 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 2/6In the upper in Fig. 1, that is remote from the base plate 2 plate 3, the bent trained needles 5 are slidably received and are available with their contact tips 6 through the upper plate 3 before. It should be noted that the needles 5 in their standby position, that is, when the vertical needle card 1 has not yet arrived at a component to be tested, instead of bent in the relaxed state (" buckled ") as shown in Figs / 6
Claims (10)
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