1
изобретение относится к иглоносителям для контроля.полупроводников вых микросхем, расположенных в определенном порядке на полупроводнико вых пластинах-, для измерения электрических .свойств этих полупроводниковых микросхем при создании полупро- , водниковых элементов.
Известен иглоноситель(патент США № 3 535+5),У которого на корпусе, изготовленном в стабильной, не пружинящей форме, укреплена тонкая проволока из контактн ого материала, образующая иглу зонда, которая контактирует с полупроводниковыми элементами. Перемещение иглоносителя по высоте, возможно посредством рычага, перемещаемого с помощью винта, пред-. варительно затянутого пружиной, в котором зажат иглоноситель.
Однако эта конструкция требует механических затрат и невыгодна для юстировки, так как приводит к слишком большим силам на острия иглы при KOrtтактировании с контактной площадкой полупроводниковой микросхемы.
Известна конструкция(патент США № Зб11128),в которой острие иглы изготовлено из полосы листового ме- , талла, образующего иглоноситель. Паз, проведенный горизонтально в полосе листового металла,обеспечивает малое воздействие пружины-. Эта конструкция может быть расположена с дру10гими иглоносителями параллельно.
При этой конструкции существует опасность того, что стоящая на реб.ре полоса листового металла, при наISгрузке отклонится в сторону. Параллельный монтаж нескольких иглоносителей при малом расстоянии двух соседних контактных площадок требует высоких затрат на юстировку, чтобь)
20 избежать коротких замыканий между иг лоносителями. Иглоноситель после износа острия иглы невозможно больше использовать, а после нового вмон 396тирования иглы юстировка иглоноситег ля требует дополнительных затрат. Известна конструкция(патент США N° 3781681),в которой острие иглы образовано суживающейся полосой листового металла, укрепленного на. корпусе. Последний укреплен на карте дл-я игл посредством различных элементвв согласования. Эта конструкция также требует механических затрат, имеет большой собственный вес и не имеет Нружинящего действия. Трудна также юстировка нововмонтированного иглоносителя. Наиболее близкой к изобретению яв- is была ляется конструкция (патент CШA fr 3810017), в которой корпус образован как иглоноситель. Этот корпус на одной стороне электрически соеди нен с картой для игл,на другой стороне его расположена пружинящая скоба, которая может быть перемещаема . по высоте в Z-направлении посредство винта и уменьшающего трение шарика, находящегося между винтом и скобой, На этой скобе припаяна пригодная для пайки трубка, в которой находится тонкий провод из контактного материала, укрепленный токопроводяще,Этот прово суживается и его свободный конец OTqrнут к изогнутому острию иглы,имеющему поверхность,при годную для контакта с контактными площадками полупроводниковой микросхемы, и служащему,таким образом, в совокупности со множестBQM таких же иглоносителей, для изме . рения электрических свойств полупроводниковой схемы, Однако при смене провода служащего в качестве игль1, нужно выпаивать трубку с проводом. Положение иглы перед припаиванием трубки нужно юстировать в специальном устройстве, чтобы плоскость,образованная осями изогнутого острия иглы и иглой, располагалась перпендикулярно к верхней поверхности полупроводниковой микросхемы. Вследствие короткой длины зажима и тугого зажима в трубке получается крутая характеристика пружины и большое изменение сил при определенном изменении пути. Большое соотношение между острием иглы и точ кой установления с одной стороны и точкой установления и укреплением скобы с другой стороны дает мало чув ствительное перемещение острия иглы в 2-направлении и смещение острия иглы в сторону. Цель изобретения - улучшение контакта между изогнутым острием иглы и поверхностью контактных площадок посредством придания игле соответствующей формы и соответствующим зажимом игль у иглоносителя и выравнивание мельчайших различий высоты множества однотипных концов иглы так, чтобы при достаточном давлении на контакте гарантировался как пробой слоя окиси алюминия на верхней поверхности контактных площадок, так и предотвращался пробой слоя алюминия контактных площадок, и чтобы возможна быстрая и простая смена иглы при сохранении вертикального положения плоскости, образованной осями изогнутого острия иглы и иглой, к верхней поверхности полупроводниковой микросхемы. Предлагаемый иглоноситель для контроля полупроводниковых микросхем с иглой, имеющей изогнутое острие, особенно для многоканальных зондовщупов (Waterprober), у которых мно- . .жество однотипных иглоносителей контактирует со множеством контактных площадок на полупроводниковой микросхеме, сконструирован так, что может быть установлен надлежащим орразом на карте для игл, преимущественно припаиванием вокруг концентрического отверстия. Карты для игл изготовлены из изолирующего матери,ала, на котором с двух сторон расположены проводники в различных структурах. Эти ряды проводников оканчиваются у концентрического отверстия звездообразно и образуют здесь контактные поверхности, на которых известным образом закреплены йглоносители Изогнутое острие иглы иглоносителя юстируется для этого сначала на контактную площадку полу- проводниковой микросхемы. Эти контактные площадки имеют преимущественно квадратную форму с длиной ребра О,1 мм, Изменение положения изогнутого острия иглы от заранее определенной точки, происходящее при известных решениях из-за нагрева при-припаивании иглоносителя на карту для игл, сказывается особенно отрицательно в вертикальном 2- направлений Контактируемая, изготовленная преимущественно из алюминия, контактная площадка имеет толщину слоя предпочтительно 1 мкм. Верхняя поBepxHoctb алюминия покрыта тонким слоем окиси алюминия, который пре-. дотвращает электрический контакт. Контактное давление изогнутого острия иглы должно измеряться так, Чтобы при различиях в юстировании по высоте различных изогнутых концов иглы при производственных допусках их диаметров изогнутым острием иглы пробивался слой окиси алюминия контактных площадокJно не достигалась кремниевая поверхность, находящаяся под слоем алюминия. Поэтому положение изогнутого острия иглы относительно поверхности полупроводниковой микросхемы должно быть регулируемым по высоте. Далее требуется быстрая и воспроизводимая смена иглы про-, стыми средствами. Плоскость, образованная осями изогнутого острия иглы и иглы, после смены ставшей непригодной, снова распогалается перпендикулярно к поверхности полупрово никовой микросхемы. После припаивания множества иглоносителей к карте для игл изогнутые острия игл находятся на различных уровнях, которые уравниваются переме щением отдельных изогнутых остриев игл в вертикальном Z-направлении. Не смотря на перемещение на один уровен высоты по отношению к верхней поверхности полупроводниковой микросхе Mbij из-за различий геометрических фор игл и характеристик материала иглы возникают различные формы отпечатков на контактных площадках. От правильного проникновения, острия иглы существенно зависит надежность.электрического контактирования. Острие иглы должно быть так подобрано по размеру, чтобы оно занимало стабильное положение и не колебалось при больших ускорениях в Z-направлении, появляющихся при ощупывании. Поэтому нельзя по-разному уменьшать диаметр проволоки иглы и и/или удлинять натяжную длину иглы. Пружинящая игла должна иметь необходимую силу контакта и по возможности плоскую характеристику пружины, чтобы уменьшить недостатки при контакти ровании. Благодаря особому виду зажима при одинаковой зажиаемой длине свободного конца игл1,1 получается большая пружинящая длина иглы чем в известных конструкциях ,11, таким образ при одинаковых характеристиках материала - более плоская характеристика пружины. Задача изобретение заключается в создании иглоносителя для проверки полупроводниковых микросхем, у которого изогнутое острие иглы перемещаемо по высоте, чтобы игла имела пружиняющую длину с плоской характеристикой пружины для уравнения разниц вь1соты и/или допусков диаметра изогнутого острия иглы относительно множества одинаковых изогнутых остриев игл, чтобы игла была образована заменяемо с повторным применением всех остальных частей иглоносителя, без демонтажа последнего,и чтобы при смене иглы плоскость, образованная иглой и изогнутым острием иглы, располагалась перпенд 1кулярно к верхней поверхности полупроводниковой микросхемы. Иглоноситель для проверки полупроводниковых микросхем на полупроводниковой подложке,имеющий иглу-с пригодным для контактирования с контактной площадкой изогнутым острием, состоит из корпуса, припаянного одним присоединительным концом к карте для и гл .Мгла иглоносителя имеет на стороне, противоположной изогнутому острию, отогнутый (под углом), предпочтительно вертикально, конец, причем этот конец иглы вводится в два скрещивающихся под прямым углом, расположенных друг над другом паза, из которых один находится на корпусе, а другой - на направляющей плите, укрепленной посредством винта на корпусе. Иежду изогнутым острием иглы и отогнутым (под углом) концом иглы находится пружинящий отрезок, КОТОРЫЙ укреплен на трехточечной опоре образованной призматической опорой,поддерживающей пружинящий отрезок, и двумя поизмообразными, расположенными на расстоянии углублениями, которые находятся на корпусе в качестве контропоры. В корпусе посредством гайки с возможностью перемегденйя по высоте расположен болт, который имеет в упоре в пазе призматическую опору. УПОР служит для ограничения перемещения по высоте. Направляющая плита, зацепляющаяся без зазора с пазом болта, служит защитой от коучения при перемещении болта по высоте посредством гайки. Отогнутый (под углом конец вводится в оба паза таким образом, что плоскость, образованная осями изогн того острия иглы и пружинящего отрезка, расположена перпендикулярно верхней поверхности полупроводниковой микросхемы. Предпочтительно в этой плоскости располагается еще ос отогнутого конца. Благодаря регулировке гайки болт перемещается по высоте в корпусе. При этОм, так как игла натянута на опоре в трех точках, происходит про гибание иглы вдоль ее пружинящего отрезка, из-за чего изогнутое остри иглы также перемещается по высоте. Этим уравниваются вызванные при при паивании изменения -регулированных уровней изогнутых остриев игл ,так , что множество одинаковых изогнутых остриев игл располагаются на одном уровне относительно поверхности полупроводниковой схемы. Благодаря Установленному таким о разом уровню изогнутого острия иглы избегаются ошибочные измерения, так как благодаря контактному давлению, одинаковому для всех изогнутых остриев игл, между одним из изогнутых остриев игл и контактирующей с ним частью контактной площадки происходит или непробивание слоя окиси алю миния контактной площадки, или пробой слоя алюминия контактной площадки до кремниевой поверхности полупроводниковой микросхемы. Этот эффект, достигаемый благода перемещаемому по высоте острию иглы усиливается, так как благодаря специальной опоре игла имеет пружинящий отрезок, кратный пружиня1цим отрезкам известных конструкций, и, таким образом,, уравнивающий незначительные различие в уровне отдельных остриев игл при малых различиях силы контакта. Таким же образом уравниваются различные контактные давления при одинаковых силах контакта ,на изо: нутых остриях игл, которые возникайт из-за технологически обусловленных разниц поверхностей на изогнутых остриях игл. Благодаря форме и креплению иглы достигается возможность ее замены при ослаблении гайки. При этом все остальные части иглоносителя пригодны для последующего применения. На фиг. 1 показан иглоноситель, вид сбоку; на Лиг.2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 разрез Л-А на,фиг.2; на фиг. k - график характеристики пружины, выполненной известным(а ) и предлагаемым (в) способами. Иглоноситель состоит из корпуса 1, который припаян нижней стороной присоединительного конца 2 к присоединительной поверхности 3 карты k для игл. На корпусе находится болт Б, который, укреплен посредством гайки 6. На корпусе 1 посредством винта 7 укреплена напоавлжрщая плита 8 так, что она зацепляется с лазом 9 болта 5 в продольном направлении корпуса 1. На корпусе 1 расположены два призмообразных углубления 11 и 12 так, что они с призматической опорой 13 в пазе Т, укрепленном горизонтально в упоре 15 болта 5, пригодны для принятия пружинящего отрезка 17 иглы 16. Мгла 16 вводится предпочтительно вертикально отогнутым концом 18 в паз 13 корпуса и в паз 20 . направляющей плиты 8. Паз 19 расположен поперек корпуса 1, паз 20 в направляющей плите 8 вдоль корпуса 1 . Для того, чтобы отогнутый конец 18 можно было уложить в оба вертикально друг над другой стоящих паза 19 и 20, в присоединительном KOHtie 2 в части отогнутого конца 18 нахо,дится отверстие 21 .. На противоположной к отогнутому концу стороне иглы 16 находится изог нутре острие 22 иглы, имеющее электрический контакт с контактной пло- . щадкой 23 полупроводниковой микросхемы 2 на полупроводниковой подложке 25. Благодаря перемещению гайки 6 болт 5 движется в вертикальном направлении относительно корпуса 1, так 4Td в оезультате прогибания пружинящего отрезка 17 между П47измообразными углублениями 11 и 12 и призмати-. ческой опорой 13 у болта 5 изогнутое острие иглы 22 перемещается в противоположном направлении. Тем самый возможно установить уровни множества одинаковых изогнутых остриев 22 игл к верхней поверхности полупроводниковой микросхемы 2k и одновременно контактировать со множеством одинаковых. конт-актных площадок 23. В результате того, что пружинящий отрезок 17 иглы 16 некрепко зажат у призмообразного yrf(y6f eния 11, а только наложен в трех точках опоры обоих призмообразных углублений 11 и 12 и призматической опоры 13, увеличивается длина жинящего отрезка 17 иглы 16. Она кратна длинам пружин известных KQHt рукций, у которых игла крепко зажата . Крепление отогнутого конца 18 в обоих расположенных перпендикулйр друг над другом пазах 19 и 20 Обеспечивает расположение плоскости, Об разованной осями п-ружинящего отрезка 17 и изогнутого острия 22 иглы, перпендикулярно к поверхности Полупроводниковой микросхемы 2k, Направляющая плита 8j зацепляющаяся с пазом 9 болта 5 так подогнана посредством винта 7, что предо вращается кручение ,болта 5 при пере мещении в вертикальном направлении посредством гайки 6. Упор 15 служит для ограничения пути перемещения по высоте болта 5 Паз 9 сформирован так, что. при ослаблении гайки 6 болт 5 прикладывается благодаря упругости иглы 16 к направляющей плите 8 и остающаяся у ругая деформация иглы 1б достаточна чтобы она не выпала из трехточечной опоры. Благодаря ослаблению гайки 6 бол 5 движется вниз и пружинящий отрезок 17 разжимается. Мглу 1-6 можно повернуть теперь в сторону из Обоих призмообразных углублений 11 и 12 и из открытого паза Tt вокруг отогнутого под углом конца 18 и вытаЩиТь из обоих пазов 1f5 и 20, а также из отверстия 21. Введением новой иглы, такой же как и старая 16, в оба паза 19 и 20, а также в отверстие 21 и последующим вдавливанием в оба Призмообразных углубления 11 и 12, а также в паз 1+ возможна ббгстрая смвна иглы при дальнейшем исгтользов-ании всех остальных частей .4©«O6ffтеля без демонтажа игломосйТе;/Гй. .Формула изобретения 1. Иглоноситель для контроля полупроводниковых микросхем иа поиупроводниковой подложке, который Hir-fe ет иглу с изогнутым острием 2-2, при Годным для контактирования контактной Пй эщадки ПОлуп роводниковых микросхем , О т Л и ч а ю щ и и с я тем, что. Игла 16 на стороне, противоположной изогнутому острию 22 иглы,имеет пре дпочтительно вертикально согнутый Под углом конец 18, причем этот конец 18 Иглы 16 вводится в две перпеидикулйрно скрещивающихся расположенных друг пОд другом паза 19 и 20, из которых паз 19 находится на корпусе Т и паз 20 на направляющей Плите 8, чТо игла 16 имеет пружинящий отрезок 17 между изогнутым острием 22 иглы и согнутым под углом концом 18, и этот Пружинящий отрезок 17 рйёположен на трехточечной опоре, которая образована посредством призматической опоры 13, поддерживающей пружинящий отрезок 17, и двух расположенных на расстоянии, выполненных как контропора призмообразных углублений 11 и 12, находжцихся на корпусе 1, что изогнутое острие 22 южет быть перемещено по высоте с помощью перемещаемой по высоте посредством гайки 6 призматической опоры 13 на болте 5, расположенном подвижно в корпусе Т, что перемещение болта 5 . по высоте относительно корпуса ограничено упорОм 15, и что направляющая плита 8, укреплённая с помощью винТа 7 на корпусе, подогнана к пазу 9 болта 5.. 2.Иглоноситель по п.1, о т л ич а ю щ и и с я тем, что согнутый под углом конец 18 вводится в оба паза 19 и 20 таким образом, что плрскОсТь, Образованная осями изогнутого острия 2-2 иглы и пружинящего отрез ка 17 иглы 16, расположена перперпендикулйрно к верхней поверхности Полупроводниковых микросхем 24. 3.Иглоноситель по пп. 1 и 2, о т ли ч а ю щ и йс я тем, что оси изогнутого острия иглы, пружинящего отрезка 17 и согнутого под углом конца 1(3 16 лежат в одной плоскости. 4.1 гл0йосителъ по п,1, о т л ич а ю щ и Й с я тем, что игла 16 у(«регг1лема заменяемо, в то время как все осТ а-йынвге части используются дальше. Признанно изобретением по результа тагм кФиертизъ, осуществленной веДеМстёом по изобретательству Ге0ма1Ч С1«ой Демократической Республики.
Т
