DE19962702A1

DE19962702A1 - Prüfsockel einer BGA-Vorrichtung

Info

Publication number: DE19962702A1
Application number: DE19962702A
Authority: DE
Inventors: Sang Jae Yun
Original assignee: Mirae Corp
Current assignee: Mirae Corp
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2000-07-13
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: JP3266592B2; TW465060B; DE19962702B4; JP2000195637A; US6565364B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mit einer chipskalierten Packungsvorrichtung versehenen Wafer und einen Prüfsockel einer Kugelgitteranordnungsvorrichtung, wobei der Prüfsockel ein Kontaktelement zur Ausführung einer Wischfunktion ist, um die elektrische Leitfähigkeit zwischen einem mit einer chipskalierten Packungsvorrichtung versehenen Wafer und einer an einer Kugelgitteranordnungsvorrichtung und an einem Prüfsockel ausgebildeten Lötkugel zu verbessern. Der Prüfsockel nach der Erfindung hat einen Kontaktelementblock, der eine geneigte Fläche zum Anlegen einer gleichförmigen Druckkraft auf die Oberfläche einer Lötkugel aufweist, wenn eine Kugelgitteranordnungsvorrichtung in Kontakt mit dem Prüfsockel gebracht wird, und der mit einem Langloch versehen ist, das an seinem zentralen Abschnitt eine Durchgangsöffnung hat. Die geneigte Fläche des Langlochs und die Oberfläche der Durchgangsöffnung sind mit einem leitenden Material beschichtet. Der Prüfsockel hat weiter ein Gehäuse mit einer Aussparung für die Aufnahme eines Kontaktelementblocks, wobei am oberen Teil der Aussparung ein Halteabschnitt für die Aufnahme einer Kugelgitteranordnungsvorrichtung ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Prüfsockel einer BGA- Vorrichtung (BGA = ball grid array = Chipgehäuse mit Lötpunk ten anstelle von Anschlußpins), der ein Kontaktelement zum Ausführen einer Wischfunktion hat, um dadurch die elektrische Leitfähigkeit zwischen einem mit einer CSP-Vorrichtung (CSP = chip-sized package = Chipgehäuse mit Dimensionen fast wie der Chip selbst) und einer Lötkugel, die an einer BGA-Vorrichtung ausgebildet ist, versehenen Wafer und dem Prüfsockel zu erhö hen. Die BGA-Vorrichtung wird im folgenden stets als "Kugel gitteranordnungsvorrichtung" bezeichnet, und die CSP-Vorrich tung wird im folgenden stets als "chipskalierte Packungsvor richtung" bezeichnet.

Eine Kugelgitteranordnungsvorrichtung reagiert mit Luft und bildet dabei eine Schicht eines natürlichen Oxyds, wenn sie bei einer hohen Temperatur geprüft wird. Die Schicht des natürlichen Oxyds führt zu einer Verschlechterung der elek trischen Verbindung zwischen einer Lötkugel und einer Prüf vorrichtung, wenn die Kugelgitteranordnungsvorrichtung geprüft wird. Das bedeutet, daß die Kugelgitteranordnungsvorrichtung von der Prüfeinrichtung nicht genau geprüft werden kann. Es ist deshalb ein Abwischen oder ein Säubern erforderlich, um die Schicht aus natürlichem Oxyd auf der Lötkugel zu entfer nen.

Ein herkömmlicher Prüfsockel für eine Kugelgitteranordnungs vorrichtung, zum Ausführen einer solchen Wischfunktion, wird anhand von Fig. 1 erläutert, die eine Schnittansicht durch einen solchen herkömmlichen Prüfsockel zeigt.

Fig. 1 zeigt einen Zustand, in welchem die Kugelgitteranord nungsvorrichtung 1, die Lötkugeln 1a in einem vorgegebenen Abstand aufweist, durch den Prüfsockel mit einer Lastplatte 4 kontaktiert wird. Ein Kontaktelement 3 des Prüfsockels ist an einem Gehäuse in zwei Dimensionen installiert und steht an seinem einen Ende in Kontakt mit der Lötkugel 1a der Kugelgit teranordnungsvorrichtung und an seinem anderen Ende in Kontakt mit der Lastplatte 4. In diesem Zustand wird ein Prüfsignal zu der Kugelgitteranordnungsvorrichtung über die Lastplatte 4 zur Durchführung der Prüfung gesendet.

Wenn das Prüfsignal zu der Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 gesendet wird, treten am Kontaktelement 3 eine parasitäre Induktivität und Kapazität auf, wenn in einem Hochfrequenzbe reich oberhalb hunderten von MHz gearbeitet wird und wenn das Kontaktelement lang ist. Um eine solche Erscheinung wie diese auf ein Minimum zu reduzieren, sollte deshalb das Kontakt element eine S-Form haben, um dadurch seinen Abstand zu ver kürzen. Das Kontaktelement 3 mit S-Form wird an seinem einen Ende 3a mit der Oberfläche der Lötkugel 1a in Kontakt ge bracht, und zu diesem Zeitpunkt wird eine Wischfunktion ausge führt, um die Schicht des natürlichen Oxyds auf der Lötkugel 1a zu entfernen.

Für die Wischfunktion wird zur Befestigung des Kontaktelements 3 ein Gehäuse 2 aus nicht leitfähige elastischem Material hergestellt. Das mit dem Gehäuse 2 in Kontakt gebrachte Kon taktelement 3 biegt sein eines Ende 3a durch eine Druckkraft der Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1, wodurch eine Bewegung als Fixierungselement ausgeführt wird.

Durch die elastische Kraft infolge einer solchen Bewegung drückt das Kontaktelement 3 gegen die Lötkugel 1a mit einer geeigneten Kraft, um die Wischfunktion auszuführen. Danach wird das Kontaktelement 3 in seinen Ausgangszustand zurückge führt, wenn die Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 abgelenkt wird.

Das Kontaktelement 3 ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet. Das an dem Gehäuse 2 zu montierende Kontaktelement 3 wird Stück für Stück hergestellt und an dem Gehäuse 2 montiert, wodurch die Herstellungszeit des Kontakt elements 3 und der Montageprozess an dem Gehäuse 2 lang wer den. Die Fertigungszeit für den Prüfsockel ist somit groß.

Das als Modul gebaute Kontaktelement 3 bringt die Lötkugel 1a der Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 dazu, daß sie nicht korrekt positioniert ist, wenn durch die Kontaktkraft eine Vibration auftritt. Da die Lötkugel 1a auf ihrer einen Seite mit einer Druckkraft beaufschlagt wird, wenn das Kontaktele ment 3 die Wischfunktion mit seinem einen Ende ausführt, wird die Lötkugel 1a, die in Kontakt mit der Kugelgitteranordnungs vorrichtung 1 gebracht wird, verformt oder abgetrennt.

Da die Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 in ihrer mechani schen Festigkeit aufgrund des niedrigen Schmelzpunkts der Lötkugel 1a während einer Prüfung unter hoher Temperatur geschwächt wird, wird die Lötkugel 1a mit einer nicht sym metrischen Kraft aufgenommen, wodurch die Lötkugel 1a der Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 verformt wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Prüfsockel für eine Kugelgitteranordnungsvor richtung zu schaffen, bei welchem ein Kontaktelementblock bereitgestellt wird, der in einem Stück in einem zweidimensio nal angeordneten Kontaktelement ausgebildet ist, um eine gleichförmige Kraft auf eine Lötkugel einer Kugelgitteranord nungsvorrichtung aufzubringen, wenn eine Wischfunktion ausge führt wird.

Bei dem Prüfsockel einer solchen Kugelgitteranordnungsvorrich tung soll ein Kontaktelement mit der Oberfläche einer Lötkugel mit einer gleichförmigen Kraft in Kontakt kommen, um eine Verformung oder ein Abtrennen der Lötkugel zu verhindern, wenn die Wischfunktion zum Entfernen der Schicht aus natürlichem Oxyd durchgeführt wird.

Bei dem Prüfsockel ist das Kontaktelement als Modul ausgebil det, um eine gleichförmige Kraft auf eine Lötkugel aufzubrin gen, damit ein mit einer chipskalierten Packungsvorrichtung versehener Wafer mit einer Prüfvorrichtung verbindbar ist, wenn die Lötkugel an dem mit der chipskalierten Packungsvor richtung versehenen Wafer und die Prüfvorrichtung elektrisch verbunden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Prüfsockel gelöst, der einen Kontaktelementblock, welcher eine geneigte Fläche zum Anlegen einer gleichförmigen Preßkraft an die Ober fläche einer Lötkugel hat, wenn eine Kugelgitteranordnungsvor richtung in Kontakt mit der Lötkugel gebracht wird, und der mit einem Langloch versehen ist, das an seinem zentralen Abschnitt mit einer Durchgangsöffnung versehen ist, wobei die geneigte Fläche des Langlochs und die Oberfläche der durch gehenden Öffnung mit einem leitenden Material beschichtet sind, sowie ein Gehäuse aufweist, das mit einer Kontaktele mentblockaussparung zum Anbringen des Kontaktelementblocks versehen ist, wobei an dem oberen Abschnitt der Aussparung ein Halteabschnitt für die Aufnahme einer Kugelgitteranordnungs vorrichtung ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß wird ferner ein Prüfsockel bereitgestellt, der ein Gehäuse, das mit einem Halteabschnitt für eine Kugel gitteranordnungsvorrichtung und innerhalb des Halteabschnitts mit einer Vielzahl von Kontaktelementdurchgangsöffnungen versehen ist, und eine Vielzahl von Kontaktelementen aufweist, die mit einem Verbindungsabschnitt für das Einführen in die Durchgangsöffnung ausgebildet sind, wobei an dem oberen Teil des Verbindungsabschnitts eine quadratische Säule ausgebildet ist, die ein Langloch mit einer geneigten Fläche zum Anlegen einer gleichförmigen Preßkraft an die Oberfläche der Kugelgit teranordnungsvorrichtung aufweist, wenn die Vorrichtung in Kontakt mit der Lötkugel gebracht wird, wobei die geneigte Fläche und die Oberfläche der Durchgangsöffnung mit einem leitenden Material beschichtet sind.

Die vorliegende Erfindung stellt somit einen Prüfsockel mit einem Wafergehäuse, das einen Halteabschnitt zum Halten eines Wafers und eine Aussparung für das Kontaktelementmodul auf weist, und mit einem Kontaktelementmodul bereit, das mit der Aussparung entsprechend einer Lötkugel an einem chipskalierten Gehäuse auf dem Wafer gekoppelt ist.

Anhand von Zeichnungen werden beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Prüfsockels einer Kugelgitteranordnungsvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 den Schnitt A-A von Fig. 2,

Fig. 4 perspektivisch den Kontaktelementblock von Fig. 2,

Fig. 5a und 5b die Schnittansicht B bzw. C des in Fig. 4 ge zeigten Langlochs,

Fig. 6a und 6b Schnittansichten eines Kontaktanschlusses, der an dem unteren Abschnitt des in Fig. 4 gezeigten Langlochs vorgesehen ist,

Fig. 7 perspektivisch einen Kontaktelementblock gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 perspektivisch einen Kontaktelementblock gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 eine Schnittansicht einer in Fig. 8 gezeigten kreisför migen Ausnehmung,

Fig. 10 perspektivisch die kreisförmige Ausnehmung von Fig. 8,

Fig. 11 perspektivisch einen Prüfsockel einer Kugelgitter anordnungsvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 12 perspektivisch vergrößert das Kontaktelementmodul von Fig. 11,

Fig. 13 den Schnitt A-A von Fig. 12,

Fig. 14 perspektivisch das Kontaktelement von Fig. 12,

Fig. 15 eine Draufsicht auf das Kontaktelement von Fig. 13,

Fig. 16 den Schnitt B-B von Fig. 15,

Fig. 17 den Schnitt C-C von Fig. 15,

Fig. 18a und 18b eine Ausführungsform eines Kontaktanschlus ses, der am unteren Abschnitt eines Kontaktelements von Fig. 17 ausgebildet ist,

Fig. 19 einen Betriebszustand eines Kontaktelements der Erfin dung,

Fig. 20 den Zustand, in welchem eine Gehäuse mit einem Kon taktelement der Erfindung gekoppelt wird,

Fig. 21a bis 21d eine Ausführungsform eines Kontaktelements der Erfindung,

Fig. 22 eine Draufsicht auf einen Prüfsockel eines mit einer chipskalierten Packungsvorrichtung versehenen Wafers gemäß der Erfindung und

Fig. 23 eine Schnittansicht des Prüfsockels von Fig. 22.

Der in Fig. 2 bis 4 gezeigte Prüfsockel hat einen Kontakt elementblock 10 mit einer geneigten Fläche 11a zum Aufbringen einer gleichförmigen Preßkraft auf die Oberfläche einer Lötku gel 1a, wenn eine Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 in Kon takt mit der Lötkugel 1a gebracht wird, wofür ein Langloch 11 vorgesehen ist, das an seinem zentralen Abschnitt mit einer Durchgangsöffnung 12 versehen ist. Die geneigte Fläche 11a des Langlochs 11 und die Oberfläche der Durchgangsöffnung 12 sind mit einem leitenden Material 13 beschichtet. Der Prüfsockel hat ferner ein Gehäuse 20, das mit einer Aussparung 21 zum Halten des Kontaktelementblocks 20 versehen ist, wobei an einem oberen Abschnitt der Aussparung 21 Halteabschnitte 22 und 23 für die Aufnahme einer Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 vorgesehen sind.

Der Kontaktelementblock 10 wird unter Verwendung eines nicht- leitenden elastischen Materials, wie Silikonkautschuk, herge stellt. Bei dem fertigen Kontaktelementblock 10 hat das Lang loch 11 mit der geneigten Fläche 11a einen zweidimensionalen Querschnitt, so daß eine gleichförmige Druckkraft auf die Oberfläche der Lötkugel 1a der Kugelgitteranordnungsvorrich tung 1 aufgebracht werden kann. Das Langloch 11 wird in einem Stück bei dem Ausformungsverfahren ausgebildet. Der Bereich außerhalb des Langlochs 11 ist mit einer Schulter 10a versehen und dient als Montagebereich des Gehäuses 20.

Das an dem Kontaktelementblock 10 ausgebildete Langloch 11 ist an seiner Innenseite mit der geneigten Fläche 11 versehen. Die Wischfunktion zum Entfernen der Schicht aus natürlichem Oxyd auf der Lötkugel 1a wird durch die geneigte Fläche 11a ausge führt, wenn der Kontaktelementblock 10 mit der Lötkugel 1a in Kontakt kommt. Dadurch, daß an dem Langloch 11 die geneigte Fläche 11a vorgesehen ist, wird die Umfangslänge nicht ge ändert, wodurch eine Beschädigung des leitenden Materials unterbunden wird, wenn das Langloch mit der quadratischen Lötkugel 1a in Kontakt gebracht wird. Das bedeutet, daß das als Schicht auf die Oberfläche des Langlochs 11 und der Durch gangsöffnung 12 aufgebrachte leitende Material nicht aufgebro chen und nicht abgestreift wird.

Der an einem Stück mit dem Langloch 11 ausgebildete Kontakt elementblock 10 wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, mit der Kontaktelementblockaussparung 21 des Gehäuses 20 zusammenge fügt. Die Aussparung 21 ist an ihrem oberen Abschnitt mit Halteabschnitten 22 und 23 versehen, die die Form einer ge neigten Fläche 22 zum Anordnen der Kugelgitteranordnungsvor richtung 1 und einer Anschlagfläche 23 haben, um eine über mäßige Bewegung der Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 zu verhindern.

Wenn die Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 an den Halteab schnitten 22 und 23 angeordnet ist, stehen sie in Kontakt mit dem Kontaktelementblock 10, der in der Aussparung 21 instal liert ist. In diesem Zustand befindet sich die Lötkugel 1a der Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 auf der geneigten Fläche 11a des Langlochs 11, wodurch die Wischfunktion ausgeführt werden kann. Durch diese Wischfunktion wird die Schicht aus natürlichem Oxyd entfernt, so daß die Lötkugel 1a mit der geneigten Fläche 11a des Langlochs 11 kontaktiert wird.

Die geneigte Fläche 11a steht mit der Lötkugel 1a über das leitende Material elektrisch in Kontakt. Das Langloch 11 hat an seinem zentralen Abschnitt die Durchgangsöffnung 12, die durch den Kontaktelementblock 10 hindurchgeht. Die Durchgangs öffnung 12 ist in einem Stück mit dem Langloch 11 ausgebildet. Die Durchgangsöffnung 12 ist an ihrer Oberfläche mit dem leitenden Material 13 für einen Kontakt mit der Lastplatte 4 beschichtet.

Das auf die Oberfläche der geneigten Fläche 11a und der Durch gangsöffnung 12 als Schicht aufgebrachte leitende Material ist in Fig. 5a und 5b gezeigt. Dabei sind die Schnittbereiche in Richtung B mit geringer Breite und in Richtung C mit großer Breite mit dem leitenden Material überzogen. Das leitende Material wird von der geneigten Fläche 11a und der Oberfläche der Durchgangsöffnung 12 aus als Schicht zum äußeren unteren Abschnitt der Durchgangsöffnung 12 verlängert, wodurch ein elektrischer Kontakt mit dem Kontaktkissen 4a der Lastplatte 4 hergestellt wird. Das leitende Material 13 wird als Schicht durch Nichtelektrolyse-Plattierung aufgebracht. Die Nichtelek trolyse-Plattierung ermöglicht die Beschichtung mit Nickel und Gold.

Anstelle einer Verlängerung der Beschichtung mit leitendem Material 13 zum äußeren unteren Abschnitt der Durchgangsöff nung 12, kann wie in Fig. 6a gezeigt ist, die Lötkugel 1a von der leitenden Kugel gebildet werden, die dadurch in Kontakt mit der Lastplatte 4 kommt, oder, wie in Fig. 6b gezeigt ist, kann ein leitender Stift 4b an der Lastplatte 4 ausgebildet werden. Der Stift 4b besteht aus leitendem Material und steht von dem Kontaktkissen 4a aus vor für einen elektrischen Kon takt mit dem leitenden Material 13 an der Innenseite der Durchgangsöffnung 12.

Damit der Kontaktelementblock 10 elektrisch mit der Kugelgit teranordnungsvorrichtung 1 und der Lastplatte 4 verbunden ist, ist er, wie in Fig. 5 gezeigt ist, zweidimensional für ein Kreuzen des Langlochs 11 zur Anordnung der Kugelgitteranord nungsvorrichtung ausgebildet.

Bei der ersten Ausführungsform des Kontaktelementblocks 30, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist, ist das Langloch 11 in einem vorgegebenen Winkel abgeschrägt und ist mit seinem einen Ende zu dem benachbarten Langloch 11 unter einem vorgegebenen Winkel angeordnet, um mit der Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 in Kontakt zu kommen.

Bei der zweiten Ausführung des Kontaktelementblocks 40, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, hat dieser eine Ausnehmung 11 mit einem zweidimensional kreisförmigen Querschnitt, in der die geneigte Fläche ausgebildet ist und die in ihrem zentralen Abschnitt die Durchgangsöffnung 12 aufweist. An der Oberfläche der geneigten Fläche 11a und der Durchgangsöffnung 12 ist eine Beschichtung aus leitendem Material 13 vorgesehen, das, wie in Fig. 9 gezeigt ist, gesondert als Schicht aufgebracht wird, um eine Beschädigung zu verhindern.

Fig. 9 zeigt die kreisförmige Ausnehmung in Richtung D von Fig. 8 in einem Zustand, in welchem das leitende Material 13 streifenförmig auf die geneigte Fläche der kreisförmigen Ausnehmung 11 und auf die Oberfläche der Durchgangsöffnung 12 als Schicht aufgebracht ist. Durch die getrennte Beschichtung kann eine Beschädigung des leitenden Materials 13 verhindert werden, auch wenn die kreisförmige Ausnehmung 11 durch ihre Kontaktierung mit der Lötkugel 1a verformt wird.

Wenn das leitende Material 13 nicht in Streifenform als Schicht aufgebracht wird, wird ein Einschnittsabschnitt 43, wie in Fig. 10 gezeigt ist, ausgebildet, um die Verformung der kreisförmigen Ausnehmung 11 aufzunehmen.

Wie vorstehend erläutert wurde, kann das Kontaktelementmodul leicht dadurch hergestellt werden, daß der Kontaktelementblock 10 in einem Stück ausgebildet wird, wobei das Langloch 11 mit der Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 und der Lastplatte 4 elektrisch verbunden wird.

Die in Fig. 11 bis 14 gezeigte zweite Ausgestaltung des Prüf sockels hat Halteabschnitte 111a und 111b für die Kugelgitter anordnungsvorrichtung 1. Die Halteabschnitte 111a und 111b gehören zu einem Gehäuse 110, in welchem eine Durchgangsöff nung 112 und ein Verbindungsabschnitt 121 ausgebildet sind, der mit der Durchgangsöffnung 112 des Gehäuses 110 verbunden ist.

Das Kontaktelement 120 ist so gebaut, daß der Verbindungs abschnitt 121 an seinem oberen Abschnitt mit der quadratischen Säule 122 versehen ist, die ein Langloch 122b mit einer geneigten Fläche 122a für das Anlegen eines gleichförmigen Preßdrucks an die Lötkugel 1a aufweist, wenn die Säule 122 mit der Lötkugel 1a der Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 in Kontakt kommt.

Der Verbindungsabschnitt 121 ist an seiner Innenseite mit der Durchgangsöffnung 123 versehen. An der Oberfläche des Lang lochs 122b und der Öffnung 123 ist eine Schicht aus leitendem Material 124 vorgesehen.

Das Gehäuse 110 ist mit dem in einer Ebene entsprechend den Lötkugeln 1a der Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 angeord neten Kontaktelement 120 versehen. Das Gehäuse 110 trägt das festzulegende Kontaktelement 120 und wird von einem isolieren den Material mit mechanischer Festigkeit gebildet, wodurch verhindert wird, daß ein durch das Kontaktelement 120 fließen der Strom nicht das Gehäuse 110 speist.

Das Gehäuse 110 ist mit den Halteabschnitten 111a und 111b zum Halten der Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 versehen, von denen die geneigte Fläche (111a) für die Positionierung der Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 und die Anschlagfläche (111b) zum Verhindern eines übermäßigen Kontakts mit dem Prüf sockel dient.

Ein Zustand, in welchem die Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 an den Halteabschnitten des Gehäuses 110 angebracht ist, ist in Fig. 13 gezeigt. Dabei sind die Halteabschnitte des Gehäu ses 110 an ihrer Innenseite mit einer Durchgangsöffnung 112 versehen, in die das Kontaktelement 120 einführbar ist. In die Öffnung 112 wird das nichtleitende elastische Kontaktelement 120 eingeführt, das der Lötkugel 1a der Kugelgitteranordnungs vorrichtung 1 entspricht, die dadurch an einem Modul ange bracht wird.

Das Kontaktelement 120 für die Montage in der Öffnung 112 wird von einem nichtleitenden elastischen Material, wie Silikon kautschuk, gebildet und hat einen Verbindungsabschnitt 121 und den Säulenabschnitt 122. Der Verbindungsabschnitt 121 ist wie eine kreisförmige Säule ausgebildet und hat einen Abschnitt 111a, der dem Vorsprung 112a der Öffnung 112 entspricht, wodurch ein Ablenken nach der Montage in der Öffnung 112 verhindert wird.

Der Verbindungsabschnitt 121 hat an seinem oberen Abschnitt das Langloch 112b mit der geneigten Fläche 122a, um die Lötku gel 1a der Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 an die quadrati sche Säule 122 zu drücken, wie es in Fig. 15 bis 17 gezeigt ist.

Die quadratische Säule 122 des Kontaktelements 120 gemäß Fig. 15 hat an ihrem oberen Abschnitt das Langloch 122b, das sich in Diagonalrichtung erstreckt. Das Langloch 122b hat an seiner Innenseite die geneigte Fläche 122a, deren Neigung einem vorgegebenen Winkel entspricht. Die geneigte Fläche 122a bildet die Kontaktfläche, wenn die Lötkugel 1a der Kugelgit teranordnungsvorrichtung 1 mit ihr in Kontakt gebracht wird, wie es in Fig. 16 und 17 gezeigt ist. Das Kontaktelement 120 hat zur Innenseite des an der quadratischen Säule 122 ausge bildeten Langlochs 122b hin einen vorgegebenen Winkel. Das Langloch 122b hat in seinem zentralen Abschnitt eine Durch gangsöffnung 123. Die Öffnung 123 geht durch bis zum unteren Abschnitt des Verbindungsabschnitts 121.

Die geneigte Fläche 122a des Kontaktelements 120 und die Fläche der Öffnung 123 sind mit leitendem Material 124 be schichtet. Das leitende Material 124 kann eine Beschichtung aus plattiertem Nickel und Gold sein, um eine elektrische Verbindung mit der Lastplatte 4 herzustellen. Der untere Teil des Verbindungsabschnitts 121 des Kontaktelements 120 ist mit leitendem Material 124 beschichtet.

Um die Lötkugel 1a und die Lastplatte 4 elektrisch zu ver binden, kann der Verbindungsabschnitt 121 an seinem unteren Teil mit einer leitenden Kugel versehen werden, wie dies in Fig. 18a und 18b gezeigt ist, oder die Lastplatte kann mit dem Kontaktstift 124b versehen werden.

In Fig. 18a hat der Verbindungsabschnitt 121 an seinem unteren Teil die Lötkugel 1a für eine elektrische Verbindung mit der Lastplatte 4.

In Fig. 18b ist die Lastplatte 4 mit dem leitenden Stift 124b für eine Verbindung mit dem leitenden Material versehen, mit welchem die Öffnung 123 des Kontaktelements 120 beschichtet ist, während der Verbindungsabschnitt 121 an seinem unteren Teil nicht mit leitendem Material 124 beschichtet ist.

Für die elektrische Verbindung der Lötkugel 1a und der Last platte 4 ist, wie in Fig. 9 gezeigt ist, das Langloch 122b des Kontaktelements 120 geändert, wenn es in Kontakt mit der Lötkugel 1a kommt. Wenn die Lötkugel 1a auf das Kontaktelement 120 gepresst wird, ändert sich gemäß Fig. 19 die Form des Langlochs 122b zu der gestrichelt gezeichneten Form, da das Kontaktelement 120 aus einem elastischen Teil besteht.

Da das Langloch 122b des Kontaktelements 120 seine Form än dert, durchdringt es die Schicht aus natürlichem Oxyd an der Lötkugel 1a, wodurch eine Reinigungskraft erzeugt wird und die Wischfunktion zum Entfernen der Schicht aus natürlichem Oxyd bewirkt wird. Die Druckkraft auf das Kontaktelement 120 durch die Lötkugel 1a wird gleichförmig auf die Oberfläche der Lötkugel 1a des Langlochs 122b verteilt, wodurch verhindert wird, daß die Lötkugel 1a verformt wird oder ausweicht.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird das als Schicht auf die geneigte Fläche 122a aufgebrachte leitende Material 124 so verändert, daß es die gleiche Umfangslänge wie das verformte Langloch 122b hat.

Wenn die Schicht aus natürlichem Oxyd von der Oberfläche der Lötkugel 1a durch das Langloch 122b entfernt wird, dient die geneigte Fläche 122a an der Innenseite des Langlochs 122b als Kontaktfläche für die Lötkugel 1a, die dadurch in geeigneter Weise positioniert wird. Das Kontaktelement 120 wird in die Öffnung 112, wie in Fig. 20 gezeigt, eingeführt. Das Langloch des in der Öffnung 112 zu montierenden Kontaktelements 120 ist so angeordnet, daß es einen vorgegebenen Winkel zu dem benach barten Langloch 122b für die Positionierung der Lötkugel 1a der Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 hat.

Fig. 21a bis 21d zeigen eine Ausführungsform des Kontaktele ments 20, mit der die Verformung oder Abweichung der Lötkugel 1a während des Entfernens der Schicht von natürlichem Oxyd verhindert wird. Das Kontaktelement 120 ist dabei als kreis förmige Säule 131 ausgebildet und innen mit der geneigten Fläche 131a versehen, die an ihrem zentralen Abschnitt eine Durchgangsöffnung 131b aufweist.

Die geneigte Fläche 131a und die Oberfläche der Durchgangsöff nung 131b sind mit leitendem Material 124 beschichtet. An einer Seite der kreisförmigen Säule 131 ist ein Einschnitts bereich 131c ausgebildet. Der Einschnittsbereich 131c ist so ausgebildet, daß die kreisförmige Säule 131 nicht hinsichtlich einer Vergrößerung ihrer Umfangslänge verformt wird, wenn die Lötkugel 1a mit der geneigten Fläche 131a in Kontakt gebracht wird, wodurch eine Verformung oder Abweichung des leitenden Materials 124 verhindert wird.

Wenn das leitende Material 124 an der geneigten Fläche 131a für eine Trennung anstelle der Einschnittsbereichs 131c ausge bildet ist, kann eine Beschädigung des leitenden Materials 124 aufgrund der Verformung der kreisförmigen Säule 131 verhindert werden.

Wie in Fig. 21a und 21b gezeigt ist, kann die kreisförmige Säule 131 in Kontakt mit der Lötkugel 1a gebracht werden, indem die kreisförmige Säule 131 als ovale Säule 141 ausgebil det wird. Das bedeutet, daß die Verformung des leitenden Materials 124 verhindert wird, indem die gesamte Verformungs größe nicht geändert wird, wenn die kreisförmige Säule 131 in Kontakt mit der Lötkugel 1a gebracht wird. Kontaktelemente 120, 130 und 140 entsprechen der Anzahl der Lötkugeln 1a der Kugelgitteranordnungsvorrichtung 1 und sind zweidimensional für die Montage an dem Gehäuse 110 angeordnet. Die Kontakt elemente 120, 130 und 140 bilden, wenn sie entsprechend der Anzahl der Lötkugeln 1a angeordnet sind, ein Kontaktmodul.

Wie in Fig. 22 und 23 gezeigt ist, hat der Prüfsockel ein Wafergehäuse 220 mit Halteabschnitten 221 und 222 zum Halten eines zu prüfenden Wafers 210, Kontaktmodulaussparungen 223, die an der Innenseite ausgebildet sind, sowie ein Kontaktmodul 231, das der Lötkugel 211 der chipskalierten Packungsvorrich tung (nicht gezeigt) auf dem Wafer 210 entspricht und mit der Aussparung 223 verbunden ist.

Die Waferhalteabschnitte 221 und 222 sind bilden eine geneigte Fläche 221 zum Anordnen des mit der chipskalierten Packungs vorrichtung versehenen Wafers 210 und sind mit einer Anschlag fläche 222 versehen, um eine übermäßige Bewegung des Wafers 210 zu verhindern.

Die Anschlagfläche 222 ist an der Innenseite mit einer Kon taktmodulaussparung 223 ausgebildet, um das Kontaktmodul 231 in zwei Dimensionen zu installieren. In die Aussparung 223 wird das zu montierende Kontaktmodul 231 eingesetzt. Ein Kontaktelementmodul 231 soll für einen Kontakt mit den Lötku geln 1a ausgebildet sein, die an der chipskalierten Packungs vorrichtung ausgebildet sind.

Das Kontaktelement 120 an der Innenseite des Kontaktelementmo duls 231 ist in Fig. 14 gezeigt. Es kann jedoch auch eine andere Bauweise eines Kontaktelements 120 verwendet werden. Das Kontaktelementmodul 231, wie es in Fig. 22 gezeigt ist, ist für eine zweidimensionale Installierung angeordnet und hat eine Vielzahl von Kontaktmodulen 231 für einen Kontakt mit chipskalierten Packungsvorrichtungen an einem Wafer, wobei die Prüfvorrichtung nicht gezeigt ist.

D. h., wenn die chipskalierte Packungsvorrichtung nicht Stück für Stück getrennt werden soll, kann das Kontaktelement 120 installiert werden, um die chipskalierte Packungsvorrichtung zu prüfen, die dafür mit der Prüfvorrichtung verbunden wird.

Erfindungsgemäß kann die Verformung oder Abweichung der Lötku gel unterbunden werden, wenn das Kontaktelement eine Wisch funktion ausführt. Durch Modularisierung des Kontaktelements kann die chipskalierte Packungsvorrichtung an dem Wafer elek trisch mit der Prüfvorrichtung verbunden werden. Da der Kon taktelementblock in einem Stück für eine elektrische Verbin dung mit der Lötkugel der Kugelgitteranordnungsvorrichtung der Lastplatte der Prüfvorrichtung ausgebildet ist, können die Herstellung der Kugelgitteranordnungsvorrichtung und die Herstellungszeit verringert werden, was zu einer Kostensenkung und einer Steigerung der Produktivität führt.

Claims

1. Prüfsockel mit einem Kontaktelementblock, der eine ge neigte Fläche zum Anlegen einer gleichförmigen Druckkraft an die Oberfläche einer Lötkugel hat, wenn der Prüfsockel mit der Lötkugel in Kontakt gebracht wird, und der mit einem Langloch versehen ist, wobei das Langloch an seinem zentralen Abschnitt mit einer Durchgangsöffnung versehen ist und die geneigte Fläche des Langlochs sowie die Oberfläche der Durchgangsöffnung mit einem leitenden Material beschichtet ist, und mit einem Gehäuse, das mit einer Kontaktelementblockaussparung zum Anbringen des Kontaktelementblocks versehen ist und an dem oberen Abschnitt der Aussparung einen Halteabschnitt für die Aufnahme einer Kugelgitteranordnungsvorrichtung aufweist.

2. Prüfsockel nach Anspruch 1, bei welchem der Kontaktele mentblock aus Silikonkautschuk hergestellt ist.

3. Prüfsockel nach Anspruch 1, bei welchem das Langloch so ausgebildet ist, daß es sich mit dem benachbarten Lang loch für die Anordnung der Kugelgitteranordnungsvorrich tung kreuzt.

4. Prüfsockel nach Anspruch 1, bei welchem das Langloch so ausgebildet ist, daß es unter einem vorgegebenen Winkel geneigt ist und mit dem benachbarten Langloch einen vorgegebenen Winkel bildet.

5. Prüfsockel nach Anspruch 1, bei welchem das Langloch eine kreisförmige Ausnehmung mit einer geneigten Fläche ist, wobei die kreisförmige Ausnehmung an ihrem zentralen Ab schnitt eine Durchgangsöffnung hat und die geneigte Fläche und die Oberfläche der Durchgangsöffnung mit leitendem Material beschichtet sind.

6. Prüfsockel nach Anspruch 1, bei welchem die kreisförmige Ausnehmung an einem bestimmten Abschnitt mit einem Ein schnitt versehen ist, der mit dem leitenden Material ohne Unterbrechung beschichtet ist.

7. Prüfsockel nach Anspruch 1 oder 5, bei welchem die Durch gangsöffnung an ihrem unteren Teil mit einem leitenden Material oder einer Lötkugel für eine Verbindung mit einer Lastplatte versehen ist.

8. Prüfsockel nach einem der Ansprüche 1 oder 5 bis 7, bei welchem das leitende Material als Schicht auf das Lang loch und die Oberfläche der Durchgangsöffnung und auf die geneigte Fläche der kreisförmigen Ausnehmung sowie auf die Oberfläche der Durchgangsöffnung so aufgebracht ist, wie Nickel und Gold beschichtet werden.

9. Prüfsockel

- mit einem Gehäuse, das mit einem Halteabschnitt für eine Kugelgitteranordnungsvorrichtung versehen ist und innerhalb des Halteabschnitts eine Vielzahl von zwei dimensional angeordneten Kontaktelement-Durchgangsöff nungen aufweist, und
- mit einer Vielzahl von Kontaktelementen, die mit einem Verbindungsabschnitt zum Einführen in die Durchgangs öffnung und an dem oberen Teil des Verbindungsab schnitts mit einer quadratischen Säule versehen sind,
- wobei die quadratische Säule ein Langloch mit einer geneigten Fläche zum Anlegen einer gleichförmigen Druckkraft an die Oberfläche der Kugelgitteranord nungsvorrichtung aufweist, wenn die Kugelgitteranord nungsvorrichtung in Kontakt mit der Lötkugel gebracht wird, und die geneigte Fläche und die Oberfläche der Durchgangsöffnung mit einem leitenden Material be schichtet sind.

10. Prüfsockel nach Anspruch 9, bei welchem der Halteab schnitt des Gehäuses mit einer geneigten Fläche zum Anordnen der Kugelgitteranordnungsvorrichtung und mit einer Anschlagsfläche zur Verhinderung einer übermäßigen Bewegung der Kugelgitteranordnungsvorrichtung versehen ist.

11. Prüfsockel nach Anspruch 9, bei welchem das Kontaktele ment aus einem nichtleitendem elastischen Material be steht und der Verbindungsabschnitt von dem Zylinder gebildet wird.

12. Prüfsockel nach Anspruch 9, bei welchem das Langloch an der Oberfläche der quadratischen Säule des Kontaktele ments diagonal ausgebildet ist.

13. Prüfsockel nach Anspruch 9, bei welchem das Langloch des Kontaktelements so angeordnet ist, daß es einen vorgege benen Winkel zu dem benachbarten Langloch hat, wenn ein Einsetzen in die Durchgangsöffnungen des Kontaktelements erfolgt ist.

14. Prüfsockel nach Anspruch 9, bei welchem das leitende Material als Schicht durch ein Nichtelektrolyse-Plattier verfahren aufgebracht werden, das einer Beschichtung mit Nickel und Gold in dieser Reihenfolge entspricht.

15. Prüfsockel nach Anspruch 9, bei welchem die quadratische Säule mit einer kreisförmigen Aussparung und mit einem Zylinder versehen ist, der einen Längseinschnitt hat.

16. Prüfsockel nach Anspruch 9, bei welchem die quadratische Säule eine ovale Ausnehmung mit einer geneigten Fläche hat.

17. Prüfsockel nach Anspruch 9, bei welchem der Verbindungs abschnitt an seinem unteren Teil mit Nickel und Gold nach einem Nichtelektrolyse-Plattierverfahren beschichtet oder mit einer Lötkugel versehen ist, um eine elektrische Verbindung mit einer Lastplatte zu erhalten.

18. Prüfsockel

- mit einem Wafergehäuse, das einen Halteabschnitt zum Halten eines Wafers und eine Kontaktelementmodulaus sparung hat, und

- mit einem Kontaktelementmodul, das mit der Aussparung verbunden ist, die einer Lötkugel einer chipskalierten Packungsvorrichtung an dem Wafer entspricht.

19. Prüfsockel nach Anspruch 18, bei welchem der Halteab schnitt des Wafergehäuses eine geneigte Fläche zum Anord nen des mit einer chipskalierten Packungsvorrichtung versehenen Wafers und eine Anschlagfläche zum Verhindern einer übermäßigen Bewegung des Wafers aufweist.

20. Prüfsockel nach Anspruch 18, bei welcher das Kontakt elementmodul mit einem Verbindungsabschnitt versehen ist, der an seinem oberen Teil eine quadratische Säule auf weist, wobei eine Durchgangsöffnung innerhalb der quadra tischen Säule ausgebildet ist und der Verbindungsab schnitt und das Langloch und die Oberfläche der Durch gangsöffnung mit einem leitenden Material beschichtet sind und die quadratische Säule ein Langloch mit einer geneigten Fläche hat, um eine gleichförmige Druckkraft aufzubringen, wenn das Kontaktelement mit der Lötkugel der chipskalierten Packungsvorrichtung in Kontakt ge bracht wird.