DD149965A1

DD149965A1 - Laboratives testgeraet zum pruefen von halbleiterbauelementen

Info

Publication number: DD149965A1
Application number: DD22010780A
Authority: DD
Inventors: Bernd Staudte
Original assignee: Bernd Staudte
Priority date: 1980-04-01
Filing date: 1980-04-01
Publication date: 1981-08-05
Also published as: DD149965B1

Abstract

Bei einem laborativen Testgeraet zum Pruefen von Halbleiterbauelementen sollen der zeitliche, technische-oekonomische und bedienungstechnische Pruefaufwand reduziert und die Stoersicherheit sowie Servisefreundlichkeit verbessert werden. Es ist deshalb ein handliches Pruefgeraet mit kurzen Sondenanschluessen und guter Bedienbarkeit zu schaffen, mit dem 24 polige Hybridschaltkreise bei einmaliger Sondenjustierung sind und bei dem Kreuztisch und Sonden eine hohe Justierbarkeit aufweisen. Erfindungsgemaess ist der Kreuztisch axial gelagert in einer Fuehrungsbuchse, die in einen drehbaren Aufnehmebecher eingeschraubt ist, und die 24 Sonden sind auf bzw. unter einer kreisfoermigen Sondentraegerscheibe in Langlochschlitzen verschieb- und verdrehbar ueber dem Kreuztisch angeordnet. Auf die Sondentraegerscheibe ist ein kreisfoermiger Messanschlussring mit vertikal zueinander versetzten Sondenanschlussbuchsen aufgeschraubt. Die HF-Buchsen sind jeweils direkt ueber den zugeordneten Sonden angeordnet. Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau des Testgeraetes. Fig. 1

Description

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Titel; Laboratives Testgerät zum Prüfen von Halbleiterb auel einent en

Anwendungsgebiet der Erfindung;

Die Erfindung betrifft ein laboratives Testgerät zum Prüfen von Halbleiterbauelementen, bei dem durch Kontaktierung mittels Sonden statische und dynamische Parameter gemessen werden. Das Testgerät enthält ein auf einem in x~, y-, z- und ^-Richtung verstellbaren Kreuztisch liegendes Chiptableau zur Aufnahme der Halbleiterbauelemente; ein über dem Chiptableau mittels eines an einem Stativ vertikal gleitenden Schlittens zur Feinjustierung absenkbar angebrachtes und Meßbuchsen enthaltendes Sondensystem, sowie ein gleichfalls am Stativ vertikal verstellbar über dem Sondensystem angeordnetes Mikroskop.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen; Halbleiter-Schaltkreise werden von den Herstellerfirmen vorwiegend in automatisch arbeitenden Prüfgeräten auf ihre Funktionsfähigkeit geprüft und auch sortiert. Diese Prüfautomaten sind aufwendig, und dem Fertigungsprofil des Betriebes angepaßt« Der Einsatz dieser Prüfautomaten erfolgt ausschließlich in dieser Fertigung mit hohen Stückzahlen· Bei labormäßigen Meßkontrollen von Schaltkreisen in kleiner Stückzahl ist der Einsatz von manuellen Testern wesentlich optimaler. In der Praxis werden von den Anwendern jedoch nicht nur fertige Schaltkreise bezogen, sondern auch Halbleiterbauelemente, deren technologischer Herstellungsprozeß bis zum fertigen Schaltkreis noch nicht beendet ist (z.B. Chips, Substratträger usw.).

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Der Herstellungsprozeß dieser Schaltkreise wird "beim Anwender weitergeführt. Außerdem gestattet "beispielsweise gerade die Hybridtechnik dem Anwender, bestimmte von ihm benötigte Schaltkreise selbst zu fertigen bzw. zu komplettieren· Diese Technologie, vorwiegend für Einzelfertigung und Kleinserien, ist sehr vorteilhaft und setzt sich in der Praxis mehr und mehr durch· Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, dem Anwender zur labormäßigen Prüfung dieser Bauelemente, Substrate und Chips ein handliches, manuelles und universelles Testgerät zur Verfügung zu stellen.

Ein derartiges Labor-Testgerät ist vom VEB Elektromat Dresden bekannt (Mehrfachsondentaster MVT 956). Dieses Prüfgerät besitzt einen verstellbaren Kreuztisch, auf dem ein Chiptableau zur Aufnahme des Prüflings liegte über dem Kreuztisch ist ein ringförmiger Meßbuchsenträger angeordnet, an dem gleichzeitig 21 Sonden angebracht werden können, die nochmals durch einen in geringen Grenzen vertikal bewegbaren !führungsring gehalten werden« Dieser Führungsring hat gleichzeitig die Funktion des Absenkens zu erfüllen» Der Meßbuchsenträger mit den Sonden ist starr angeordnet. Die Sondenspitzen selbst sind nur in geringen Grenzen vertikal absenkbar· Über dem Meßbuchsenträger ist zur mikroskopisdhen Betrachtung des Halbleiterbauelementes ein Mikroskop angeordnet ·

Dieses Prüfgerät hat einige Nachteile, welche die Anwendbarkeit zur Prüfung von Halbleiterbauelementen, insbesondere von Hybridschaltkreisen, einschränkenί

Die Justierbarkeit der Sonden, sowie des Kreuztisches gestattet nur bedingt die Prüfung kompletter Hybridschaltkreise.

Da das Gerät lediglich über 21 Sonden verfügt, sind international gebräuchliche 24· polige Hybridschaltkreise mit nur einer Prüfgustierung der Sonden nicht prüfbar. Eine Mehrfachjustierung des Sondensystems bedingt einen höheren zeitlichen, technisch-ökonomischen, sowie bedienungstechnischen Aufwand·

Außerdem entstehen durch Mehrfachkontaktierung der Sonden auf den Bondinseln des Halbleiterbauelementes durch Zerstörungseffekte mögliche Fehlerquellen, die sich auf die Funktion, zumindest aber auf die Zuverlässigkeit der Prüflinge aus\firken können» Eine Erhöhung der Sondenzahl des Gerätes würde auf Grund der Konstruktion eine Vergrößerung des Meßbuchsenträgers bewirken· Damit reduziert sich nicht nur die Handlichkeit, sondern die Sondenanschlußlänge würde sich vergrößern, wodurch sich für bestimmte Messungen die abglichen Fehlereinflüsse erhöhen könnten· Außerdem ist eine höhere Servicefreundliciäkeit des Gerätes, wie Handlichkeit, Austauschbarkeit der Sonden sowie Gewichtsreduzierung für den Anwender von Vorteil«

Ziel der Erfindung;

Ziel der Erfindung ist die Verringerung des zeitlichen, tech- '· nie&h-ökonomischen und bedienungstechnischen Aufwandes sowie der Kont akt ierungshäuf igkeit und die Erhöhung der St or sicherheit der Prüflinge bei der Messung und die Verbesserung der Servicefreundlichkeit (Austauschbarkeit, Wartungsmöglichkeit, Handlichkeit) ·

Darlegung; des Wesens der Erfindung:

Aufgabe der Erfindung ist es, mit möglichst geringem Aufwand ein handliches labormäßiges Testgerät mit kurzen Sondenan-Schlußleitungen und guter Bedienbarkeit zu schaffen, mit dem 24· polige Hybridschaltkreise bei einmaliger Justierung der Sonden prüfbar sind und bei dem Kreuztisch und Sonden eine hohe Justierbarkeit aufweisen.

Diese Aufgabe wird bei einem laborativen Testgerät zum Prüfen von Halbleiterbauelementen, bei dem durch Kontaktierung mittels Sonden statische und dynamische Parameter gemessen werden können, mit einem auf einem in x-, y-, z~ und / -Sichtung verstellbaren Kreuztisch- liegendem Chiptableau zur Aufnahme der Halbleiterbauelemente, mit einem über dem Chiptableau zur Kontak— tierung absenkbar angebrachten und Meßbuchsen enthaltenden

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Sondensystem sowie mit einem am Stativ vertikal verstellbaren über dem Sondensystem angeordneten Mikroskop, erfindungsgemäß dadurch, gelöst, daß der Kreuztisch in einer in einen drehbar zum Stativ angeordneten Aufnahmebecher vertikai verstellbar eingeschraubten iHihrungsbuchse axial gelagert ist, daß das Sondensystem eine kreisförmige, austauschbare und auf einem an dem Stativ vertikal gleitenden Schlitten aufliegend befestigte Sondenträgerscheibe enthält, auf der teilkreisförmig in zentrischer Richtung Langlochschlitze zur Aufnahme der in zentrischer Richtung grobverschiebbaren und winklig verdrehbaren Sonden angeordnet sind und daß auf der Sondenträgerscheibe ein kreisförmiger Meßbuchsenträger aufgeschraubt ist, auf dem die den Sonden zugeordneten Meßbuchsen direkt über den Sonden kreisförmig und vertikal versetzt zueinander angebracht sind·

Die erfindungsgemäße Anordnung des Kreuztischverstellmechanismus sowie der Sonden mit ihrer Führung gestattet eine Justierbarkeit in weiten Grenzen, so daß auch 24 polige Hybridschaltkreise mit einer !ruf justierung der Sonden getestet werden können· Sonden— und Meßbuchsenträger sind durch den Konstruktionsaufbau trotz der hohen Sondenzahl in ihrer Größe minimiert worden, was nicht nu§^ueiner erheblichen Material- und Gewichtseinsparung führte, sondern auch zu einer Verkürzung der Verbindungsleitungen zwischen Sonden und Meß-

buchse. .

Mit der Erfindung wurde ein universelles, handliches, störsicheres Testgerät für Halbleiterbauelemente,, insbesondere für Hybridschaltkreise geschaffen·

Ausführung; sb ei spiel :_

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der Zeichnung ζ eigens

ELg, 1» Schematischer/ Geräteaufbau des laborativen Testgerätes

Jig· 2, Sondenträgerscheibe in Draufsicht

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Fig· 3β Sondenträgerscheibe in Vorderansicht ( Schnitt dar st e llung )

Ein Chiptableau 1 , das einen Schlauchanschluß 2 be~ sitzt, liegt auf einem Kreuztisch 3 auf und wird auf diesem fixiert. Das Chiptableau 1 dient zur Aufnahme des zu untersuchenden Objektes (In der Zeichnung aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.) Über dem Chiptableau ist ein an einem Stativ 4 mittels eines Verstellmechanismus 5 vertikal verstellbares Stereomikroskop 6 angeordnet· Der Verstellmechanismus 5 enthält ein Verstellrad 7« Unter dein Kreuztisch 3 mit einem Verstellmechanismus 8 in zwei Ebenen ist eine Trägerplatte 9 befestigt, die zentrisch in einer mit Gewinde versehenen Bohrung auf einer vertikalen drehbar angeordneten Achse 10 verschraubt ist» Die Acnse 10 ist in einer Führungsbuchse 11 gelagert. Die Führungsbuchse 11 besitzt ein Außengewinde und ist mit einem Aufnahmebecher 12 mit Innengewinde verstellbar ver-•sehraubt« Eine Rändelniutter 13 dient zur Arretierung der Führungsbuchse 11 im Aufnahmebecher 12 · Der Aufnahmebeeher 12 gleitet axial drehbar in einem Führungsfuß 14 und ist mit z?rei Bändel schrauben 15, 16 fixierbar. Der Führungsfuß 14 ist im Stativ 4 eingeschraubt. Mittels eines Verstellrades 17 ist ein an dem Stativ 4 vertikal gleitender Schlitten 18 verstellbar· In vertikaler Richtung horizontal auf dem Schlitten 18 aufliegend ist eine in den Figuren 2 und 3 gesondert dargestellte kreisförmige Sondenträgerscheibe 19 angebracht. Die Sondenträger scheibe 19 enthält in teilkreisförmiger Anordnung und zentrischer Richtung 24 Langlochschlitze 20, die zur Befestigung und Führung von 24 Sonden 21 dienen. Die Sonden 21 werden in den Langlochschlitzen 20 zentrisch verschiebbar und in Grenzen verdrehbar mit je einer Rändelschraube 22 arretiert. Die Sondenträgerscheibe 19 wird mittels eines Zentrierbundes 23 im Schlitten 18 gelagert. Außerdem besitzt die Sondenträgerscheibe 19 drei Bohrungen 24 durch die über drei Distanzsäulen 25 ein kreisförmiger Meßbuchsenträger 26 verschraubbar befestigt ist»

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Auf dem Meßbuchsenträger 26 sind 25 Meßbuchsen 27 vertikal versetzt zueinander horizontal eingeschraubt« Die Sonden 21 sind mit den entsprechenden Meßbuchsen 27 jeweils über Anschlußleitungen 28 elektrisch verbunden» Der Kreuztisch 3 ist über den Verstellmechanismus 8 in der x- und y-Koordinate verstellbar. Die axiale Lagerung des Kreuztisches 3 mittels Achse 1o in der Führungsbuchse 11 gestattet eine Änderung in -Richtung· Eine Variation der z-Koordinate erfolgt durch die verstellbare Verschraubung zwischen der Führungsbuchse 11 und dem Aufnahmebecher 12 · Damit wird auf engstem Raum eine in großen Bereichen mögliche Manipulierbarkeit des Kreuztisches 3 geschaffen. Damit können auch größere Halbleiterbauelemente auf dem Kreuztisch 3 geprüft werden· Die Sondenträger scheibe 19 mit den Son-

yjc den 21 und dem Meßbuchsenträger 26 ist über den Schlitten 18 mittels des Verstellrades 17 in einer großen Weglänge feindosierbar vertikal absenkbar zu verstellen. Auf der Sondenträgerscheibe 19 sind die Sonden 21 darüberhinaus in horizontal zentrischer Richtung sowie winklig verdrehbar grob justier- und arretierbar· Die Sonden 21 sind, wie bereits bekannt, in sich feinjustierbar· Die konstruktive Verbindung der Sondenträgerscheibe 19 mit den Sonden 21 sowie mit dem Meßbuchsenträger 26 gestattet eine elektrisch sehr kurze und kaum durch die große Justierbarkeit mechanisch beanspruchte Verbindung der Sonden 21 mit den entsprechenden Meßhuchsen 27 · Die große Justierbarkeit des Testgerätes ist nicht nur vorteilhaft für die servicefreundliche Prüfung auch größerer Bauelemente, insbesondere Hybridschaltkreise, sondern ermöglicht auch ein servicefreundliches und problemloses sowie beschädigungsfreies Wechseln der Prüflinge und einzelner Funktionselemente des Gerätes·

Claims

Erfindungsanspruch:

Laboratives Testgerät zum Prüfen von Halbleiterbauelementen, bei dem durch Kontaktierung mittels Sonden statische und dynamische Parameter gemessen v/erden, mit einem auf einem in x-, y-, z- und/-Richtung verstellbaren Kreuztisch liegendem Chiptableau zur Aufnahme der Halbleiterbauelemente, mit einem über dem Chiptableau zur Kontaktierung absenkbar angebrachten und Meßbuchsen enthaltenden Sondensystem sowie mit einem an einem Stativ vertikal verstellbar über dem Sondensystem angeordneten Mikroskop, dadurch gehalten, daß der Kreuztisch in einer in einem drehbar zum · Stativ angeordneten Aufnahmebecher vertikal verstellbar . eingeschraubten IHihrungsbuchse axial gelagert ist, daß das Sondensystem eine kreisförmige, austauschbare und auf einem sn dem Stativ vertikal gleitenden Schlitten aufliegend befestigte Sondenträgerscheibe enthält, auf der teilkreisförmig in zentrischer Richtung Langlochschlitze zur Aufnahme der in zentrischer Richtung grobverschiebbaren und winklig •verdrehbaren Sonden angeordnet sind und daß auf der Sondenträgerscheibe ein kreisförmiger Meßbuchsenträger aufgeschraubt ist, auf dem die den Sonden zugeordneten Meßbuchsen direkt über den Sonden kreisförmig und vertikal versetzt zueinander angebracht sind.

Hiei7U_*L-Seiten Zeichnungen

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