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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsvorrichtung und ein Testsystem zur Verwendung bei einem Test einer integrierten Halbleiterschaltung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine elektrische Verbindungsvorrichtung, die für ein System zum Testen mehrerer unvereinzelter integrierter Schaltungen geeignet ist, die auf einem Wafer gleichzeitig gebildet sind oder in mehreren Chargen vorliegen, sowie ein Testsystem.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Ein System zum Testen mehrerer unvereinzelter integrierter Schaltungen (d. h. zu testende Einrichtungen), die auf einem Halbleiterwafer gleichzeitig gebildet sind oder in mehreren Chargen vorliegen, umfasst üblicherweise ein Testgestell mit einer Aufspanneinrichtung, um die zu testenden Einrichtung auf der Oberseite aufzunehmen, und eine über der Aufspanneinrichtung angeordnete elektrische Verbindungsvorrichtung, um die zu testende Einrichtung mit der externen elektrischen Schaltungen zu verbinden.
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Derartige elektrische Verbindungsvorrichtungen umfassen beispielsweise eine Chipeinheit mit einem Chipaufnahmekörper und mehreren Testchips, die an der Oberseite des Chipaufnahmekörpers angeordnet sind, eine Sondeneinheit, die von der Chipeinheit nach unten beabstandet ist und die einen Sondenaufnahmekörper und an der Unterseite des Sondenaufnahmekörpers angeordnete mehrere Kontakte aufweist, und eine Verbindungseinheit, die zwischen der Chipeinheit und der Sondeneinheit angeordnet ist und die einen Sondenaufnahmekörper und mehrere Verbindungspins aufweist, die den Pinaufnahmekörper in der Oben-Unten-Richtung durchsetzen, wobei das obere Ende und das untere Ende vom Pinaufnahmekörper jeweils nach oben bzw. nach unten vorstehen, siehe japanische Patentanmeldung
JP 10-510682 A und japanische Patentanmeldung
JP 11-251383 A .
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Bei vorgenanntem Stand der Technik ist jeder Testchip mit einer externen elektrischen Schaltung verbunden und erzeugt elektrische Signale zur Verwendung bei einem elektrischen Test einer zu testenden Einrichtung und empfangt und verarbeitet Antwortsignale von der zu testenden Einrichtung. Da es gemäß des Standes der Technik nicht mehrerer Leitungsplatinen bedarf, auf denen mehrere Schaltungen Testchipfunktion angeordnet sind, kann die Größe eines Testkopfs deutlicher reduziert werden, als bisher im Stand der Technik erforderlich, wodurch ein Testsystem kostengünstiger wird.
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Im vorgenannten Stand der Technik werden die Chipeinheit, die Sondeneinheit und die Verbindungseinheit lediglich in ihrer Dickerichtung aufeinandergesetzt. Die drei Einheiten werden weder gekoppelt noch von einer Aufnahmeeinheit aufgenommen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Chipeinheit, eine Sondeneinheit und eine Verbindungseinheit lösbar fest zu koppeln.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der Ansprüche 1 und 12 gelöst. Die Unteransprüche geben besondere Ausführungsarten der Erfindung an.Eine erfindungsgemäße elektrische Verbindungsvorrichtung zum elektrischen Verbinden einer zu testenden Einrichtung mit einer externen Einrichtung, umfasst: eine Chipeinheit mit einem Chipaufnahmekörper und mehreren elektronischen Bauelementen, die auf der Oberseite des Chipaufhahmekörpers angeordnet sind, eine Sondeneinheit, die von der Chipeinheit nach unten beabstandet ist und die einen Sondenaufnahmekörper und mehrere auf der Unterseite des Sondenaufnahmekörpers angeordnete Kontakte aufweist, eine Verbindungseinheit, die zwischen der Chipeinheit und der Sondeneinheit angeordnet ist und die einen Verbindungselementaufnahmekörper und mehrere am Verbindungselementaufnahmekörper aufgenommene bzw. gestützte Verbindungselemente aufweist, um die Chipeinheit mit der Sondeneinheit elektrisch zu verbinden, ein erstes Dichtungselement, das zwischen der Chipeinheit und der Verbindungseinheit angeordnet ist, um einen ersten Raum zwischen der Chipeinheit und der Verbindungseinheit nach außen abzudichten, ein zweites Dichtungselement, das zwischen der Sondeneinheit und der Verbindungseinheit angeordnet ist, um einen zweiten Raum zwischen der Sondeneinheit und der Verbindungseinheit nach außen abzudichten, und einen ersten und zweiten Ansaugverbindungsabschnitt, die jeweils den ersten bzw. zweiten Raum mit einer Ansaugeinheit verbinden.
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Entweder die Chipeinheit, die Sondeneinheit oder die Verbindungseinheit kann einen Aufnahmeabschnitt aufweisen, wobei der Aufnahmeabschnitt von einer Aufnahmegrundplatte aufgenommen bzw. gestützt ist, die in einem die elektrische Verbindungsvorrichtung verwendenden Testsystem bereitgestellt ist.
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Der erste Ansaugverbindungsabschnitt kann ein erstes Loch aufweisen, das in der Chipeinheit vorgesehen ist und das mit dem ersten Raum verbunden ist, und der zweite Ansaugverbindungsabschnitt kann ein zweites Loch aufweisen, das in der Sondeneinheit vorgesehen ist und das mit dem zweiten Raum verbunden ist.
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Die erfindungsgemäße elektrische Verbindungsvorrichtung kann ferner umfassen: ein erstes Ventil, das zwischen dem ersten Ansaugverbindungsabschnitt und der Ansaugeinheit angeordnet ist, um den Ansaugpfad zwischen dem ersten Ansaugverbindungsabschnitt und der Ansaugeinheit öffenbar zu schließen, und ein zweites Ventil, das zwischen dem zweiten Ansaugverbindungsabschnitt und der Ansaugeinheit angeordnet ist, um den Ansaugpfad zwischen dem zweiten Ansaugverbindungsabschnitt und der Ansaugeinheit öffenbar zu schließen.
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Die erfindungsgemäße elektrische Verbindungsvorrichtung kann ferner eine Abdeckung umfassen, die über der Chipeinheit angeordnet ist, um die elektronischen Bauelemente abzudecken.
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Die erfindungsgemäße elektrische Verbindungsvorrichtung kann ferner einen Positionierungspin umfassen, der die Chipeinheit und die Sondeneinheit relativ zu der Verbindungseinheit positioniert.
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Die Chipeinheit kann aufweisen: einen zweiten Chipaufnahmekörper, der über dem Chipaufnahmekörper und davon beabstandet angeordnet ist, und mehrere auf der Oberseite des zweiten Chipaufnahmekörpers angeordnete zweite elektronische Bauelemente.
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Jedes Verbindungselement kann einen Verbindungspin umfassen, der durch den Verbindungselementaufnahmekörper in der Oben-Unten-Richtung führt, wobei der Chipaufnahmekörper eine Chipplatine, auf deren Oberseite die elektronischen Bauelemente angeordnet sind, und einen ersten Ring mit einer ersten Öffnung aufweisen kann, in der die Chipplatine angeordnet ist, wobei der Sondenaufnahmekörper eine Sondenplatine, auf deren Unterseite die Kontakte angeordnet sind, und einen zweiten Ring mit einer zweiten Öffnung aufweisen kann, in der die Sondenplatine angeordnet ist, wobei der Verbindungselementaufnahmekörper einen plattenförmigen Pinhalter, in dem die Verbindungspins in der Oben-Unten-Richtung hindurchführend angeordnet sind, und einen dritten Ring mit einer dritten Öffnung aufweisen kann, in der der Pinhalter angeordnet ist. Das erste Dichtungselement kann zwischen dem ersten und dritten Ring angeordnet sein und das zweite Dichtungselement kann zwischen dem zweiten und dritten Ring angeordnet sein.
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Der dritte Ring kann aufweisen: einen Ringabschnitt, der sich um eine gedachte Achse erstreckt, die sich in der Oben-Unten-Richtung durch den Chipaufnahmekörper, den Verbindungselementaufnahmekörper und den Sondenaufnahmekörper erstreckt, mehrere lineare Abschnitte, die sich vom Ringabschnitt zur gedachten Achse erstrecken und die miteinander im Zentrum des Ringabschnitts gekoppelt sind, und wobei der Pinhalter mehrere fächerartige plattenförmige Pinaufnahmestücke aufweisen kann, die in vom Ringabschnitt und den benachbarten linearen Abschnitten gebildeten Bereichen angeordnet sind, wobei jedes Pinaufnahmestück mehrere Verbindungspins hält.
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Jeder Verbindungspin kann einen durch den Pinhalter in der Oben-Unten-Richtung führenden Hauptabschnitt, einen oberen Sondenspitzenabschnitt, der sich einstückig in das obere Ende des Hauptabschnitts fortsetzt und vom Pinhalter aufwärts vorsteht, und einen unteren Sondenspitzenabschnitt aufweisen, der sich einstückig in das untere Ende des Hauptabschnitts fortsetzt und vom Pinhalter abwärts vorsteht.
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Jeder Verbindungspin kann einen Pogo-Pin mit einem in der Oben-Unten-Richtung beabstandeten Pinelementepaar und ein zwischen den Pinelementen angeordnetes Federelement umfassen, um die Pinelemente in Richtungen unter Vorspannung zu setzen, in denen ihre oberen Spitzenendabschnitte vom Pinaufnahmekörper jeweils aufwärts bzw. abwärts vorstehen, und der Verbindungselementaufnahmekörper kann elektrisch isolierende Blechelemente aufweisen, die jeweils auf der Oberseite und Unterseite des Pinhalters angeordnet sind, und die Löcher aufweisen, durch die die oberen Endabschnitte der Pinelemente von den Blechelementen vorstehen können.
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Jedes elektronische Bauelement kann einen integrierten Testchip zum Erzeugen elektrischer Signale zur Verwendung bei einem elektrischen Test einer zu testenden Einrichtung und zum Empfangen und Verarbeiten von Antwortsignalen der zu testenden Einrichtung umfassen.
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Ein erfindungsgemäßes Testsystem umfasst die vorgenannte elektrische Verbindungsvorrichtung, eine Aufnahmegrundplatte zum Aufnehmen bzw. Stützen der elektrischen Verbindungsvorrichtung, und ein Testgestell mit einer Aufspanneinrichtung, die unter der elektrischen Verbindungsvorrichtung angeordnet ist, um die zu testenden Einrichtungen verbindungsvorrichtungsseitig aufzunehmen.
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Die erfindungsgemäße Testvorrichtung kann ferner umfassen: ein drittes Dichtungselement, das zwischen dem Testgestell und der elektrischen Verbindungsvorrichtung angeordnet ist, um einen dritten Raum zwischen dem Testgestell und der elektrischen Verbindungsvorrichtung nach außen abzudichten, und einen dritten Ansaugverbindungsabschnitt, der den dritten Raum mit einer Ansaugverbindungseinheit verbindet.
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Bei der vorliegenden Erfindung sind die Chipeinheit, die Sondeneinheit und die Verbindungseinheit vakuumangesaugt und lösbar fest gekoppelt, wenn der erste Raum zwischen der Chipeinheit und der Verbindungseinheit und der zweite Raum zwischen der Sondeneinheit und der Verbindungseinheit von der Ansaugeinheit, z. B. eine Vakuummaschine, angesaugt sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Testsystems, bei dem die Aufnahmegrundplatte im Querschnitt gezeigt ist.
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2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsvorrichtung zeigt.
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3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von Kopplungsabschnitten der elektrischen Verbindungsvorrichtung und deren Umgebung.
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4 ist eine Explosionsansicht der elektrischen Verbindungsvorrichtung im Querschnitt.
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5 ist eine perspektivische Ansicht einer Chipplatine bei Verwendung in der elektrischen Verbindungsvorrichtung von schräg oben gesehen.
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6 ist eine perspektivische Ansicht der Chipplatine bei Verwendung in der elektrischen Verbindungsvorrichtung von schräg unten gesehen.
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7 ist eine Draufsicht auf einen Pinhalter bei Verwendung in der elektrischen Verbindungsvorrichtung.
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8 ist eine perspektivische Ansicht einer Sondenplatine bei Verwendung in der elektrischen Verbindungsvorrichtung von schräg unten gesehen.
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9 ist eine Querschnittsansicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektrischen Verbindungsvorrichtung und eine Aufspannvorrichtung zeigt.
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10 ist eine Querschnittsansicht für ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Chipeinheit zeigt.
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11 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil einer Verbindungseinheit bei Verwendung anderer Verbindungspins zeigt.
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12 ist eine Draufsicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Verbindungseinheit zeigt.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In der vorliegenden Erfindung werden in den 1 bis 4 eine Oben-Unten-Richtung als Oben-Unten-Richtung oder als Z-Richtung, eine Rechts-Links-Richtung als Rechts-Links-Richtung oder X-Richtung, und eine Richtung zur Rückseite des Zeichnungsblattes als Vorne-Hinten-Richtung oder als Y-Richtung bezeichnet. Diese Richtungen ändern sich jedoch mit der Lage einer Chipeinheit, einer Sondeneinheit und einer Verbindungseinheit, wenn diese Einheiten an einem Testsystem befestigt sind.
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Entsprechend kann eine erfindungsgemäße elektrische Verbindungsvorrichtung in einem Zustand verwendet werden, in dem die in der vorliegenden Erfindung bezeichnete Oben-Unten-Richtung tatsächlich eine von beliebigen Richtungen sein, wie z. B. eine Oben-Unten-Richtung, eine kopfstehende Richtung und eine geneigte Richtung, wenn diese drei Einheiten an einem Testsystem befestigt sind.
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Bezug nehmend auf l testet oder prüft ein Testsystem 10 mehrfache unvereinzelte integrierte Schaltungen (nicht gezeigt), die auf einem runden plattenförmigen Halbleiterwafer 12 gleichzeitig oder in mehreren Chargen gebildet sind, wobei diese integrierten Schaltungen zu testende Einrichtungen sind. Jede integrierte Schaltung als Objekt eines elektrischen Tests durch das Testsystem 10 weist mehrere Elektroden (nicht gezeigt) auf, wie z. B. Kontaktelektroden an der Oberseite.
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Das Testsystem 10 umfasst eine Aufnahmeeinheit 20, ein Testgestell 22, das an der Aufnahmeeinheit 20 aufgenommen bzw. gestützt ist und das den Wafer 12 aufnimmt, eine Sondenkarte oder eine elektrische Verbindungsvorrichtung 24, die an der Aufnahmeeinheit 20 und oberhalb des Gestells 22 liegend aufgenommen bzw. gestützt ist und die elektrische Signale zum Wafer 12 sendet oder davon empfängt, und eine externe Einrichtung 26 (siehe 2) mit verschiedenen elektrischen Schaltungen.
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Bei der Aufnahmeeinheit 22 sind Streben 32 jeweils an mehreren in der X- und Y-Richtung beabstandeten Stellen an einer Grundplatte 30 befestigt, die sich in der X- und Y-Richtung nach oben erstreckend erstreckt, wobei eine plattenförmige Aufnahmegrundplatte 34 an den oberen Endabschnitten dieser Streben 32 zur Grundplatte 30 parallel liegend befestigt ist.
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Die Aufnahmegrundplatte 34 hat eine runde Öffnung 36, die die elektrische Verbindungsvorrichtung 24 aufnimmt. Ein Kantenabschnitt, der um die Öffnung 36 liegt und die Öffnung 36 definiert, bildet eine aufwärtige Stufe 38, die die elektrische Verbindungsvorrichtung 24 aufnimmt und stützt.
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Das Testgestell 22 weist einen bekannten Mechanismus auf, bei dem eine mehrere Ansaugausnehmungen aufweisende Aufspanneinrichtung 40, die den Wafer 12 lösbar vakuumangesaugt, am oberen Abschnitt eines Gestellbewegungsmechanismus 42 aufgenommen bzw. gestützt ist, und bei dem die Aufspanneinrichtung 40 mittels des Gestellbewegungsmechanismus 42 in der X-, Y- und Z-Richtung oder dreidimensional bewegbar und um eine gedachte Achse Theta 52, die sich in der Oben-Unten-Richtung erstreckt, drehbar ist.
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Vor einem elektrischen Test wird der Wafer 12 folglich dreidimensional in der Vorne-Hinten-, Rechts-Links- und Oben-Unten-Richtung bewegt und um die Achse Theta 52 gedreht, damit er so positioniert ist, dass jede Elektrode der integrierte Schaltungen eine Sondenspitze des plattenförmigen Kontakts 44 kontaktieren kann.
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Die elektrische Verbindungsvorrichtung 24 umfasst eine runde plattenförmige Teileinheit oder eine Chipeinheit 46, eine runde plattenförmige Sondeneinheit 48 mit mehreren Kontakten 44 und eine runde plattenförmige Verbindungseinheit 50, die innen liegende Leitungen dieser Einheiten 46 und 48 elektrisch verbindet.
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Bei der elektrischen Verbindungsvorrichtung 24 sind diese drei Einheiten 46, 48 und 50 in der Dickerichtung aufeinander gesetzt und lösbar vakuumgekoppelt und sind im Allgemeinen in einer runden Plattenform gebildet, die um die Achse Theta 52 zentriert ist.
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Die vorgenannte elektrische Verbindungsvorrichtung 24 wird mit Bezug auf 2 bis 8 näher beschrieben.
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Die Chipeinheit 46 hat mehrere (M) Testchips, die jeweils als elektronisches Bauelement wirken, das auf der Oberseite eines runden plattenförmigen Chipaufnahmekörpers 58 angeordnet ist. Jeder Testchip entspricht einer aus mehreren (M) zu testenden Einrichtungen (integrierte Schaltungen), die gleichzeitig getestet werden können.
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Jeder Testchip 56 ist auch ein Chip mit integrierter Schaltung, der durch Vereinzelung von auf einem Halbleiterwafer gebildeten integrierten Schaltungen gebildet wird, um elektrische Signale zur Verwendung bei einem elektrischen Test der jeweils entsprechenden zu testenden Einrichtung zu erzeugen und um Antwortsignale der jeweils entsprechenden zu testenden Einrichtung zu empfangen und zu verarbeiten. Jeder Testchip 56 führt einen elektrischen Test der jeweils entsprechenden zu testenden Einrichtung aus.
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Bezug nehmend auf 2 bis 6 hat der Chipaufnahmekörper 58 eine runde plattenförmige Chipplatine 60 mit mehreren Testchips 56, die auf der Oberseite angeordnet sind, und einen Ring 62, der sich um die Chipplatine 60 erstreckt. Die Chipplatine 60 ist in einer Öffnung 62a (siehe 3 und 4) des Rings 62 aufgenommen, so dass ihre Ober- und Unterseite nach unten bzw. oben freiliegen.
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Die Chipplatine 60 ist eine Mehrlagenleiterplatine, die in runder plattenartiger Form aus elektrisch isolierenden Materialien, wie z. B. glashaltiges Epoxid, Harze, wie z. B. Polyimid, Keramiken und deren laminierte Körper hergestellt ist. Die Chipplatine 60 hat mehrfache innen liegende Leitungen 64, mehrfache Verbindungsstellen (nicht gezeigt), die mit Elektroden der Testchips 56 an der Oberseite verbunden sind, mehrfache andere Verbindungsstellen 66 an der Unterseite und mehrere Anschlüsse 68 an der Oberseite.
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Unter den mehrfachen innen liegenden Leitungen 64 sind obere Endabschnitte von mehreren innen liegenden Leitungen 64 mit den vorgenannten nicht gezeigten Verbindungsstellen verbunden, die wiederum mit den Elektroden der Testchips 56 verbunden sind, und die oberen Endabschnitte der anderen innen liegenden Leitungen sind mit den Klemmen der Anschlüsse 68 verbunden. Der untere Endabschnitt der innen liegenden Leitung 64 ist jeweils mit der Verbindungsstelle 66 verbunden. Mit jedem Anschluss 68 ist ein anderer Anschluss 70 verbunden, der wiederum mit der externen Einrichtung 26 elektrisch verbunden ist, wie in 1 und 2 gezeigt.
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Der Ring 62 ist ein plattenförmiger Ring und hat an der Innenseite des oberen Endes einen nach innen gerichteten Flanschabschnitt 62b, der vom oberen Endabschnitt nach innen vorsteht, und jeweils an mehreren in der Umfangsrichtung voneinander beabstandete Positionierungslöcher 62c, die den Ring 62 in der Oben-Unten-Richtung durchsetzen.
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Die Chipplatine 60 und der Ring 62 sind durch mehreren Schraubenelementen (nicht gezeigt) lösbar gekoppelt, so dass der äußere Umfangsabschnitt der Oberseite der Chipplatine gegen die Unterseite des Flanschabschnitts 82b gedrückt ist, um die Luftdichtheit aufrecht zu erhalten. Die Chipplatine 60 und der Ring 62 sind außerdem derart lösbar gekoppelt, dass sich der Ring 62 koaxial um die Chipplatine 60 erstreckt. Der äußere Umfangsabschnitt der Oberseite der Chipplatine 60 und die Unterseite des Flanschabschnitts 62b können jedoch auch durch ein Haftmittel gekoppelt sein, um die Luftdichtheit aufrecht zu erhalten.
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Bezug nehmend auf 2 bis 4 und 8 weist die Sondeneinheit 48 die mehreren Kontakte 44 auf, die an der Unterseite eines runden plattenförmigen Sondenaufnahmekörpers 72 angeordnet sind. Der Sondenaufnahmekörper 72 weist eine runde plattenförmige Sondenplatine 74 mit den an der Unterseite angeordneten mehreren Kontakten 44 und einen Ring 76 auf, der sich um die Sondenplatine 74 erstreckt. Die Sondenplatine 74 ist in einer Öffnung 76a des Rings 76 aufgenommen, so dass ihre Oberseite und Unterseite jeweils nach unten und oben freiliegen.
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Die Sondenplatine 74 ist eine Leitungsplatine, die aus einem elektrisch isolierenden Material, wie glashaltigem Epoxid, Harzen, wie Polyimid, Keramiken und deren laminierte Körper in ähnlicher Weise hergestellt ist, wie die Chipplatine 60, und ist in einer runden Plattenform mit in etwa dem gleichen Durchmesser wie die Chipplatine 60 gebildet. Die Sondenplatine 74 hat mehrfache innen liegende Leitungen 78, mehrere Verbindungsstellen 80 (siehe 3) an der Oberseite und mehrere Sondenstellen 82 (siehe 3) an der Unterseite.
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Jeder Kontakt
44 ist ein bekannter Kontakt mit einem Sitzabschnitt (Befestigungsbereich), der sich in der Oben-Unten-Richtung erstreckt, einem Armbereich, der sich vom unteren Endabschnitt des Sitzabschnitts in der X- oder Y-Richtung erstreckt, und einem Sondenspitzenbereich, der ausgehend vom Spitzenendabschnitt des Armbereichs nach unten vorsteht, wie in der japanischen Patentanmeldung
JP 2006-337080 A , der japanischen Patentanmeldung
JP 2007-113946 A und der japanischen Patentanmeldung
JP 2009-115477 A , etc. beschrieben ist.
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Jeder Kontakt 44 ist am oberen Endabschnitt des Sitzabschnitts an der Sondenstelle 82 in einer kragarmartigen Weise durch ein geeignetes Mittel befestigt, z. B. durch Löten, durch Schweißen oder dergleichen, so dass sich der Armbereich in der X- oder Y-Richtung erstreckt, und so dass der Sondenspitzenbereich abwärts vorsteht. Der obere Endabschnitt und der untere Endabschnitt jeder innen liegenden Leitung 78 wird jeweils mit der Verbindungsstelle 80 bzw. der Sondenstelle 82 verbunden.
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Der Ring 76 ist in gleicher Weise wie der Ring 62 ein plattenförmiger Ring und hat an der Innenseite des unteren Endes einen nach innen gerichteten Flanschabschnitt 76b, der vom unteren Endabschnitt nach innen vorsteht, und jeweils an mehreren in der Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Stellen Positionierungsöffnungen 76c, die den Ring in der Oben-Unten-Richtung durchsetzen.
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Ähnlich der Kopplung der Chipplatine 60 und des Rings 62, sind die Sondenplatine 74 und der Ring 76 durch mehrere Schraubenelemente (nicht gezeigt) lösbar miteinander gekoppelt, so dass der äußere Umfangsabschnitt der Unterseite der Sondenplatine 74 gegen die Oberseite des Flanschabschnitts 76b drückt, um Luftdichtigkeit aufrecht zu erhalten. Außerdem sind die Sondenplatine 74 und der Ring 76 derart lösbar miteinander gekoppelt, dass sich der Ring 76 koaxial um die Sondenplatine 74 erstreckt. Der äußere Umfangsabschnitt der Unterseite der Sondenplatine 74 und die Oberseite des Flanschabschnitts 76b können auch durch ein Haftmittel gekoppelt sein, so dass sie die Luftdichtigkeit aufrecht erhalten.
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Wie in 2, 3, 4 und 7 gezeigt, hat die Verbindungseinheit 50 einen runden plattenförmigen Pinaufnahmekörper 88, der mehrere Verbindungspins 86 aufnimmt bzw. stützt, die die Verbindungsstellen 66 mit den Verbindungsstellen 80 elektrisch verbinden. Der Pinaufnahmekörper 88 hat einen runden plattenförmigen Pinhalter 90, der die Verbindungspins 86 aufnimmt, so dass diese Verbindungspins den Pinhalter 90 in der Oben-Unten-Richtung durchsetzen. Der Pinhalter 90 ist in einer Öffnung 92a eines plattenförmigen Rings 92 aufgenommen.
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Der Pinhalter 90 und der Ring 92 weisen eine aufwärtige bzw. eine abwärtige Stufe am äußeren Umfangsabschnitt bzw. am inneren Umfangsabschnitt auf und sind durch mehrere Schraubenelementen (nicht gezeigt) lösbar gekoppelt, so dass die Stufen gegeneinander drücken, um die Luftdichtigkeit aufrecht zu erhalten, und so dass der Ring 92 koaxial um den Pinhalter 90 angeordnet ist. Die vorgenannten Stufen können auch durch ein Haftmittel gekoppelt sein, so dass die Luftdichtigkeit aufrecht erhalten bleibt.
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Jeder Verbindungspin 86 ist aus einem leitfähigen Material hergestellt, das in einer dünnen Leitungsform oder einer Plattenform herzustellen ist, und hat einen Hauptabschnitt, der durch den Pinhalter 90 in der Dickerichtung führt, einen liegenden U-förmigen oberen Sondenspitzenabschnitt, der sich einstückig in den oberen Abschnitt des Hauptabschnitts fortsetzt, und einen liegenden U-förmigen unteren Sondenspitzenabschnitt, der sich einstückig in den unteren Abschnitt des Hauptabschnitts fortsetzt. Der obere Endabschnitt des oberen Sondenspitzenabschnitts und der untere Endabschnitt des unteren Sondenspitzenabschnitts stehen aufwärts bzw. abwärts vom Pinhalter 90 vor.
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Der Ring 92 ist in ähnlicher Weise wie der Ring 62 ein plattenartiger Ring und hat an jeweils mehreren in der Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Stellen Positionierungspins 94, die in der Oben-Unten-Richtung den Ring 92 durchsetzen. Jeder Positionierungspin 94 entspricht einem der Positionierungslöcher 62c und 76c und ist in das entsprechende Positionierungsloch 62c oder 76c eingesetzt.
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Auf diese Weise sind die Chipeinheit 46 und die Sondeneinheit 48 gegenüber der Verbindungseinheit 50 positioniert, sind in einem genauen Positionsverhältnis kombiniert, in dem jeder Verbindungspin 86 die entsprechende Stelle 66 und 88 kontaktiert, und sind koaxial mit dem Pinaufnahmekörper 88 gekoppelt, wobei die Achse Theta 52 eine gemeinsame zentrale Achse bildet.
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Der Ring 92 hat eine ringförmige Ausnehmung, die sich um die Achse Theta 52 erstreckt und die sich zur Chipeinheit-46-Seite öffnet, und eine sich um die Achse Theta 52 erstreckende ringförmige Ausnehmung, die sich zur Sondeneinheit-48-Seite öffnet. In jeder Ausnehmung ist ein ringförmiges Dichtungselement 96, z. B. ein U-Packungsring, angeordnet. Wenn die Chipeinheit 46, die Sondeneinheit 48 und die Verbindungseinheit 50 gekoppelt sind, hält jedes Dichtungselement 96 einen Raum zwischen der Chipeinheit 46 und der Verbindungseinheit 50 oder einen Raum zwischen der Sondeneinheit 48 und der Verbindungseinheit 50 luftdicht gegenüber einem äußeren Raum um die elektrische Verbindungsvorrichtung 24.
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Die Chipeinheit 46 und die Sondeneinheit 48 sind fest mit der Verbindungseinheit 50 gekoppelt, da jeder Raum um die Verbindungseinheit 50 auf niedrigem Druck gehalten wird, wie nachfolgend beschrieben ist.
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Bevor diese Räume auf niedrigem Druck gehalten werden, können die Chipeinheit 46 und die Sondeneinheit 48 jedoch vorübergehend an der Verbindungseinheit 50 mit mehreren Schraubenelementen befestigt sein, um eine Trennung der Chipeinheit 46, der Sondeneinheit 48 und der Verbindungseinheit 50 zu verhindern.
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Um aus den Räumen der Chipeinheit 46 und der Sondeneinheit 48 an den Verbindungseinheit-50-Seiten Gas abzusaugen, haben die Chipeinheit 46 und die Sondeneinheit 48 jeweils Durchgangslöcher 100 und 102, die jeweils den Raum an der Verbindungseinheit-50-Seite mit dem externen Raum in Verbindung setzen. In dem in den Figuren gezeigten Beispiel ist das Durchgangsloch 100 in der Chipplatine 60 und dem Ring 62 vorgesehen, und das Durchgangsloch 102 ist in der Sondenplatine 74 und dem Ring 76 vorgesehen.
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Die Durchgangslöcher 100 und 102 sind über Rohre 104 und 106 mit einer gemeinsamen oder getrennten Ansaugeinheit(en) (nicht gezeigt), wie z. B. eine Vakuummaschine, verbunden, und wirken jeweils als Verbindungsabschnitte der Ansaugeinheit. Die Rohre 104 und 106 weisen Ventile 108 und 110 auf, die den Gasflusspfad öffnen bzw. schließen.
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Wie oben beschrieben, sind die Chipeinheit 46 und die Sondeneinheit 48 mit der Verbindungseinheit 50 gekoppelt, wenn die jeweiligen Räume an der Verbindungseinheit-50-Seite mit der Ansaugeinheit auf Unterdruck gebracht werden und dann durch Schließen der Ventile 108 und 110 auf niedrigerem Druck als der externe Raum gehalten werden.
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Eine Trennung der Chipeinheit 46 und der Sondeneinheit 48 von der Verbindungseinheit 50 kann dadurch erreicht werden, dass die Räume an den Verbindungseinheit-50-Seiten auf Atmosphärendruck gebracht werden.
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Die elektrische Verbindungsvorrichtung 24 ist mit der Aufnahmegrundplatte 34 lösbar gekoppelt und ist an der Aufnahmeeinheit 20 aufgenommen, indem mehrere Schraubenelemente 112 durch die Durchgangslöcher 92b (siehe 4) des Rings 92 führen und in die Aufnahmegrundplatte 34 geschraubt sind, so dass der Umfangsabschnitt des Rings 92 an der aufwärtigen Stufe 38 der Aufnahmegrundplatte 34 befestigt ist.
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Während eines Tests ist die Sondenspitze jedes Kontakts 44 gegen die entsprechende Elektrode der zu testenden Einrichtung gedrückt. In diesem Zustand werden Testsignale von jedem Testchip 56 der zu testenden Einrichtung zugeführt und Antwortsignale werden von jeder zu testenden Einrichtung an den entsprechenden Testchip 56 ausgegeben. Jeder Testchip 56 beurteilt auf der Grundlage des Antwortsignals der zu testenden Einrichtung, ob die entsprechende zu testende Einrichtung in Ordnung ist oder nicht.
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Die gegenseitigen Druckkräfte zwischen den Verbindungspins 86 und den Stellen 66 und zwischen den Verbindungspins 86 und den Stellen 80 kann eingestellt werden, indem der Druck im Raum zwischen der Chipeinheit 46 und der Verbindungseinheit 50 und der Druck im Raum zwischen der Sondeneinheit 48 und der Verbindungseinheit 50 auf geeignete Werte verändert wird. Die Veränderbarkeit oder Einstellbarheit der Druckkräfte zwischen den Verbindungspins 86 und den Verbindungsstellen 66 und zwischen den Verbindungspins 86 und den Verbindungsstellen 80, wie oben genannt, bringt folgende Vorteile.
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Die gegenseitige Druckkraft zwischen den Verbindungspins 86 und den Stellen 66 und die gegenseitige Druckkraft zwischen den Verbindungspins 86 und den Stellen 80 kann abhängig vom Typ der zu testenden Einrichtung auf individuelle Werte oder identische Werte geändert oder eingestellt werden. Außerdem kann die gegenseitige Druckkraft zwischen den Verbindungspins 86 und den Stellen 66 und zwischen den Verbindungspins 86 und den Stellen 80 entsprechend der gegenseitigen Druckkraft zwischen den Elektroden der zu testenden Einrichtung und den Kontakten 44 geändert oder eingestellt werden.
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Aus Obigem folgt, dass bei einem Test einer zu testenden Einrichtung bei Verwendung von Hochfrequenzsignalen mit niedrigem Strom und niedriger Spannung, wie z. B. integrierte Schaltungen, der Kontaktwiderstandswert bei den Verbindungsabschnitten zwischen den Verbindungsstellen 66 und den Kontaktpin 86 und zwischen den Verbindungsstellen 80 und den Kontaktpins 86 auf einen optimalen Wert gesetzt werden kann.
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Bezug nehmend auf 9 in der vorliegenden Erfindung hat die Aufspanneinrichtung 40 mehrere Ansaugausnehmungen 120, die mit einer Vakuumquelle verbunden sind, um den Halbleiterwafer lösbar vakuumanzusaugen, ein Durchgangsloch 122, das den Raum zwischen der Aufspanneinrichtung 40 und der Sondeneinheit 48 mit dem externen Raum in Verbindung setzt, und eine ringförmige Ausnehmung, die sich um die Achse Theta 52 erstreckt und sich zur Sondeneinheit-48-Seite öffnet. Ein ringförmiges Dichtungselement 124, wie z. B. ein O-Packungsring, ist in der Ausnehmung angeordnet.
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Das Durchgangsloch 122 ist über ein Rohr 126 mit einer Ansaugeinheit (nicht gezeigt) verbunden, um aus dem Raum zwischen der Aufspanneinrichtung 40 und der Sondeneinheit 48 Gas abzusaugen, und wirkt als Verbindungsabschnitt mit der Ansaugeinheit. Das Rohr 126 hat ein Ventil 128, das seinen Gasflusspfad öffnet und schließt. Die Ansaugeinheit, mit der das Rohr 126 verbunden ist, kann gemeinsam oder getrennt von der Saugeinheit ausgelegt sein, mit der die Rohre 104 und 106 verbunden sind.
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Die Aufspanneinrichtung 40 und die Sondeneinheit 48 sind miteinander gekoppelt, da der Raum zwischen ihnen durch die Ansaugeinheit auf Unterdruck gebracht ist und dann durch Schließen des Ventils 128 auf niedrigerem Druck als der externe Raum gehalten wird.
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Eine Trennung der Sondeneinheit 48 von der Aufspanneinrichtung 40 kann erreicht werden, indem der Raum zwischen diesen auf Atmosphärendruck gebracht wird. Der Druck zwischen jedem Kontakt 44 und der Elektrode der zu testenden Einrichtung (d. h. der Sondendruck) kann durch Ändern des Drucks im Raum zwischen der Aufspanneinrichtung 40 und der Sondeneinheit 48 auf einen geeigneten Wert eingestellt werden.
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Aus Vorgenanntem folgt, dass bei einem Test einer zu testenden Einrichtung bei Verwendung von Hochfrequenzsignalen mit niedrigem Strom und niedriger Spannung, wie z. B. integrierte Schaltungen, der Kontaktwiderstandswert bei den Kontaktabschnitten zwischen den Elektroden der zu testenden Einrichtung und den Sondenspitzen der Kontakte auf einen optimalen Wert gesetzt werden kann.
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Bezug nehmend auf 10 der vorliegenden Erfindung weist die Chipeinheit 46 ferner auf: einen runden plattenförmigen zweiten Chipaufnahmekörper 130, der über der Chipplatine 60 des Chipaufnahmekörpers 58 so angeordnet, dass er davon beabstandet ist, und mehrere zweite Testchips 132, die an der Oberseite des Chipaufnahmekörpers 130 angeordnet sind. Die Anschlüsse 68 sind am Chipaufnahmekörper 130 angeordnet.
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Der Chipaufnahmekörper 130 ist eine mehrlagige Leitungsplatine, die in einer runden Plattenform aus elektrisch isolierenden Materialien, ähnlich der Chipplatine 60 hergestellt ist, und hat mehrfache innen liegende Leitungen 136, mehrfache Verbindungsstellen (nicht gezeigt), die mit Elektroden der Testchips 132 an der Oberseite verbunden sind, und mehrfache andere Verbindungsstellen (nicht gezeigt) an der Unterseite. Der Chipaufnahmekörper 130 ist von mehreren Streben 138 aufgenommen bzw. gestützt, die sich von der Chipplatine 60 aufwärts und parallel zueinander erstrecken.
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Unter den mehrfachen innen liegenden Leitungen 136 sind obere Endabschnitte von mehreren innen liegenden Leitungen 136 mit den nicht gezeigten Verbindungsstellen verbunden, die wiederum mit den Elektroden der Testchips 132 verbunden sind, und die oberen Endabschnitte der anderen innen liegenden Leitungen sind mit Klemmen der Anschlüsse 68 verbunden. Die unteren Endabschnitte der jeweiligen innen liegenden Leitungen 136 sind mit den nicht gezeigten anderen Verbindungsstellen verbunden, die an der Unterseite des Chipaufnahmekörpers 130 vorgesehen sind.
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Jede der an der Unterseite des Chipaufnahmekörpers 130 vorgesehenen anderen Verbindungsstellen ist über ein elektrisches Verbindungswerkzeug 140, wie z. B. ein Anschluss, mit einer in der Chipplatine 60 vorgesehenen innen liegenden Leitung 144 elektrisch verbunden. Der untere Endabschnitt jeder innen liegenden Leitung 144 ist mit einer an der Unterseite der Chipplatine 60 vorgesehenen Verbindungsstelle 146 verbunden.
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Jeder Testchip 132 wirkt als elektronisches Bauelement mit der gleichen Funktion wie der Testchip 56 und ist auf die gleiche Weise betreibbar wie der Testchip 56.
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Da in dem in 10 gezeigten System mehr Kontakte 44 und Testchips 56, 132 angeordnet werden können als im Fall des in 1 bis 4 gezeigten Systems, können gleichzeitig mehr zu testende Einrichtungen getestet werden, was zu einer Steigerung der Testeffizienz führt.
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In dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die elektrische Verbindungsvorrichtung ferner eine Abdeckung 134, die über der Chipeinheit 46 angeordnet ist, um die Testchips 56, 132 abzudecken. Dies schützt die Testchips 56, 132 vor Umgebungsstaub. Eine Abdeckung der gleichen Art wie die Abdeckung 134, kann über der in 1 bis 4 gezeigten elektrischen Verbindungsvorrichtung angeordnet sein.
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Bezug nehmend auf 11 verwendet ein Pinaufnahmekörper 150 Pogo-Pins als Verbindungspins 152.
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Jeder Pogo-Pin oder jeder Verbindungspin 152 hat ein zylindrisches Element 154, ein erstes Pinelement 156, das am einen Endabschnitt des zylindrischen Elements 154 angeordnet ist, so dass es in der Längsrichtung des zylindrischen Elements 154 bewegbar ist, ein zweites Pinelement 158, das am anderen Endabschnitt des zylindrischen Elements 154 angeordnet ist, so dass es in der Längsrichtung des zylindrischen Elements 154 bewegbar ist, und eine Kompressionsschraubenfeder 160, die sich im zylindrischen Element 154 befindet und die zwischen dem ersten Pinelement 156 und dem zweiten Pinelement 158 angeordnet ist, um das erste Pinelement 156 und das zweite Pinelement 158 in Richtungen unter Vorspannung zu setzen, in denen die oberen Endabschnitte vom einen Endabschnitt bzw. vom anderen Endabschnitt des zylindrischen Elements 154 vorstehen (d. h. Richtungen, in denen das erste Pinelement 156 und das zweite Pinelement 158 voneinander weg führen).
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Das zylindrische Element 154, das erste und zweite Pinelement 156 und 158 und die Schraubenfeder 160 sind aus einem leitfähigen Material hergestellt. Das erste und zweite Pinelement 156 und 158 sind im zylindrischen Element 154 nicht abnehmbar gehalten.
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Jeder Verbindungspin 152 ist nicht abnehmbar in einem runden plattenförmigen Pinhalter 162 beim zylindrischen Element 154 gehalten, so dass das zylindrische Element 154 durch ein Durchgangsloch des Pinhalters 162 hindurchführt. Sowohl an der Ober- als auch an der Unterseite des Pinhalters 162 sind jeweils Haltebleche 146 befestigt, die aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt sind. Das erste und zweite Pinelement 156 und 158 durchsetzen das obere und untere Blechelement 146 und stehen davon aufwärts bzw. abwärts vor.
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Das zylindrische Element 154 durchdringt jedoch die beiden Blechelemente 164 nicht, sondern grenzt mit seinem oberen Ende und unteren Ende an die Blechelemente 164 an. Dies hindert die Verbindungspins 152 jeweils daran, vom Pinhalter 162 lösbar zu sein, da das zylindrische Element 154 am Pinhalter 162 angeordnet ist.
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Bezug nehmend auf 12 umfasst ein plattenförmiger Ring 172 einer Verbindungseinheit 170 einen Ringabschnitt 174, der sich um die Achse Theta 52 erstreckt, und mehrere lineare Abschnitte 176, die sich vom Ringabschnitt 174 zum Zentrum des Krümmungsradius des Ringabschnitts 174 erstrecken und miteinander im Zentrum des Ringabschnitts 174 gekoppelt sind.
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Ein Pinaufnahmekörper 182 umfasst mehrere fächerartig plattenförmige Pinaufnahmestücke 178, die jeweils in einem Raum 180 angeordnet sind, der vom Ringabschnitt 174 und den benachbarten linearen Abschnitten 176 gebildet wird. In jedem Pinaufnahmestück 178 werden mehrere Verbindungspins 86 gehalten, so dass sie durch das Pinaufnahmestück 170 hindurchführen. Diese Pinaufnahmestücke 178 bilden miteinander einen Pinhalter.
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An der Innenseite des Ringabschnitts 174 und an beiden der Seitenabschnitte jedes linearen Abschnitts 176 sind Stufenabschnitte gebildet, die die Pinaufnahmestücke 178 aufnehmen. Das Pinaufnahmestück 178 ist am Stufenabschnitt des Ringabschnitts 174 mit mehreren Schraubenelementen (nicht gezeigt) befestigt.
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Bei der obigen Verbindungseinheit 170 ist der Pinaufnahmekörper 182 durch die Mehrzahl von linearen Abschnitten 176, die sich vom Ringabschnitt 174 zur Achse Theta 52 erstrecken und die miteinander im Zentrum gekoppelt sind, verstärkt. Selbst wenn sich die Sondeneinheit 48, insbesondere das Zentrum der Sondenplatine 80 durch bei einem Hochtemperaturtest Wärmeausdehnung nach oben verformt, wird eine derartige Wärmeverformung begrenzt. Als Ergebnis werden durch Wärmeverformung verursachte Positionsänderungen der Sondenspitzen der Kontakte 44 verhindert.
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Bei jeder der obigen Ausführungsbeispiele kann jeder Kontakt
44 ein bekannter Kontakt mit unterschiedlicher Struktur und Form sein, wie z. B. ein Kontakt unter Verwendung einer dünnen Metallleitung, wie in der japanischen Patentanmeldung
JP 2008-145224 A beschrieben ist, ein Kontakt unter Verwendung eines Pogo-Pins, ein Kontakt unter Verwendung eines Pogo-Pins mit der in
11 gezeigten Form und Struktur, etc.
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Die vorliegende Erfindung kann auf ein System unter Verwendung jeglicher elektronischer Bauelemente, wie z. B. ein Relais, ein Kondensator, ein Widerstand oder dergleichen anstatt des Testchips, mit der vorgenannten Funktion verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Testsystem
- 12
- Halbleiterwafer
- 20
- Aufnahmeeinheit
- 22
- Testgestell
- 24
- elektrische Verbindungsvorrichtung
- 26
- externe Einrichtung
- 34
- Aufnahmegrundplatte
- 38
- aufwärtige Stufe
- 40
- Aufspanneinrichtung
- 42
- Gestellbewegungsmechanismus
- 44
- Kontakt
- 46
- Chipeinheit
- 48
- Sondeneinheit
- 50
- Verbindungseinheit
- 52
- Achse Theta
- 56, 132
- Testchip (elektronisches Bauelement)
- 58, 130
- Chipaufnahmekörper
- 60
- Chipplatine
- 62
- Ring
- 62a
- Öffnung
- 62b
- Flanschabschnitt
- 62c
- Positionierungsloch
- 64, 78
- innen liegende Leitung
- 66, 146
- Verbindungsstelle
- 68, 70
- Anschluss
- 72
- Sondenaufnahmekörper
- 74
- Sondenplatine
- 76
- Ring
- 76a
- Öffnung
- 76b
- Flanschabschnitt
- 76c
- Positionierungsloch
- 78
- innen liegende Leitung
- 80
- Verbindungsstelle
- 82
- Sondenverbindungspunkt
- 86
- Verbindungspin
- 88, 182
- Pinaufnahmekörper
- 90
- Pinhalter
- 92a
- Öffnung
- 94
- Positionierungspin
- 96, 124
- Dichtungselemente
- 100, 102, 122
- Durchgangsloch
- 104, 106, 126
- Rohr
- 108, 110, 128
- Ventil
- 120
- Ansaugausnehmung
- 136, 144
- innen liegende Leitung
- 138
- Strebe
- 150
- Verbindungseinheit
- 152
- Verbindungspin (Pogo-Pin)
- 154
- zylindrisches Element
- 156, 158
- Pinelement
- 160
- Schraubenfeder
- 162
- Pinhalter
- 164
- Halteblech
- 170
- Verbindungseinheit
- 172
- Ring
- 174
- Ringabschnitt
- 176
- linearer Abschnitt
- 178
- Pinaufnahmestück des Pinhalters
