用于修复测试接触装置的设备、系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于修复测试接触装置的设备，所述设备包括测试接触载体和多个测试接触部，所述测试接触部在测试接触载体的至少一个接触面处分别彼此间隔开地设置并且所述测试接触部中的至少两个测试接触部经由要修复的焊桥通过至少一个焊接连接部来连接。所述设备包括可运动的悬臂或运动臂，在其末端效应器处构成有至少一个导热的拾取部。在拾取部处构成有吸热面。此外，所述设备包括：控制装置，其配置用于控制悬臂的运动；加热装置，其配置用于加热吸热面；和温度测量装置，其配置用于测量焊接连接部的焊料的辐射温度。此外，本发明包括具有至少一个检查装置和设备的一个实施方式的系统以及用于修复测试接触装置的方法。

背景技术

用于制造测试接触装置的方法和设备以不同实施方式已知。因此，WO2017/026802A1示出方法以及设备，其中为了将测试接触部在测试接触载体上接触，将各个测试接触部由抓取工具抓握并且为了润湿设计用于与接触载体的接触面接触的下棱边，用下棱边浸入焊料池中。接着，借助于抓取工具，利用下棱边将测试接触部定位在测试接触载体的接触面上，并且为了建立测试接触部和测试接触载体之间的焊料连接，用激光辐射加载焊料。

此外，原则上已知用于修复测试接触装置的方法和设备。例如，DE 102018 119137A1公开了用于修复测试接触装置的方法以及设备，其中控制抓取工具的至少单轴的运动，以便借助于运动执行测试接触装置的测试接触部的错误定位的校正。测试接触部在此重定位到期望定位中，以便修复测试接触装置。

此外，已知如下方法和设备，通过所述方法和设备可以修复设置在测试接触装置处的焊桥。然而迄今为止，测试接触装置或电路板上的焊桥的修复仅以如下方式是可行的，即测试接触部，也称为引脚，连同焊料一起被移除或分离。这使得焊桥的修复在现有技术中是耗费的，因为需要多个步骤，以便重新建立测试接触装置的功能。因此，例如可以在移除焊桥之后将新的测试接触部设置在测试接触载体上。由于各个测试接触部在测试接触载体上彼此间具有小的间距，所述重新定位是必要的并且隐藏了有错误的设置的风险，所述有错误的设置随后又必须通过修复措施来修正。作为结果，会产生在测试接触部之间的偏差，使得在相关的测试接触装置的各两个相邻的、排列的测试接触部之间的节距、即间距不再是正确的。不正确的节距导致测试接触装置的功能失常。

发明内容

由于上述情况，本发明的目的是，提出一种设备和/或一种方法，通过其可克服在移除焊桥时产生的现有技术的缺点。尤其，一个目的是，可实现在测试接触装置上的焊接部位的修复过程中移除焊桥，使得避免损坏测试接触部，并且不需要分离(英语：debonding(剥离))测试接触部。

为了实现所述目的提出具有独立权利要求1的特征的设备。此外，提出一种具有这种设备的系统。同样，提出具有独立权利要求10的特征的方法。

本发明的有利的实施方式是从属权利要求的主题。在本发明的范围内，包含由至少两个在说明书、权利要求和/或附图中公开的特征构成的所有组合。应理解的是，针对设备的实施方案以等效方式涉及根据本发明的系统，而不需要对于所述系统单独提到。同样地，所有针对设备公开的特征和实施方式以等效方式，即使不以用措辞相同的方式和方法也涉及根据本发明的方法。在此，尤其应理解的是，相应的术语在常规语言实践的范围内的语义变型和/或按意义的替换，尤其受普遍已知的语言文献支持的同义词的使用包含在本公开文件内容中，而在其相应的阐述中没有详尽地提到。

在第一方面，本发明涉及一种用于修复测试接触装置的设备，所述设备包括测试接触载体和多个测试接触部，所述测试接触部在测试接触载体的至少一个接触面处分别彼此间隔开地设置并且所述多个测试接触部中的至少两个经由要修复的焊桥通过至少一个焊接连接部来连接。该设备包括可运动的悬臂或运动臂，所述悬臂或运动臂优选也称作为Cantilever(悬臂)，在所述悬臂或运动臂的末端效应器处构成有至少一个导热的拾取部。在拾取部处构成有吸热面。此外，所述设备包括：控制装置，所述控制装置配置用于控制悬臂的运动；加热装置，其配置用于加热吸热面；和温度测量装置，其配置用于测量焊接连接部的焊料的辐射温度。所述设备的特征在于，拾取部配置用于拾取至少一个能导热的刀片元件，并且控制装置配置用于将刀片元件通过使悬臂相对于测试接触装置运动来运动，以便将至少一个焊接连接部断开，使得能够移除至少一个要修复的焊桥。

在第二方面，本发明涉及一种用于修复测试接触装置的方法，所述测试接触装置包括测试接触载体和多个测试接触部，所述测试接触部在测试接触载体的至少一个接触面处分别彼此间隔开地设置并且所述多个测试接触部中的至少两个测试接触部经由要修复的焊桥通过至少一个焊接连接部来连接，其中所述方法包括以下步骤：经由在拾取部处构成的吸热面加热末端效应器的拾取部；将末端效应器相对于测试接触载体运动；以及测量焊接连接部的焊料的辐射温度。所述根据本发明的方法的特征在于，拾取部具有至少一个能导热的刀片元件，并且控制末端效应器相对于测试接触装置的运动，使得通过刀片元件将至少一个焊接连接部，尤其利用切割运动，断开，以便将至少一个要修复的焊桥移除。

在第三方面，本发明涉及一种修复系统，其包括至少一个测试接触装置，所述测试接触装置包括测试接触载体和多个测试接触部，所述测试接触部在所述接触载体的至少一个接触面处分别彼此间隔开地设置并且所述多个测试接触部中的至少两个测试接触部经由要修复的焊桥通过至少一个焊接连接部来连接，并且包括根据本发明的任一实施方式的根据本发明的设备。

特别优选地，本发明也涉及一种修复系统，其包括根据本发明任一实施方式的设备和多个尤其不同的刀片元件，所述刀片元件能够尤其可更换地设置在拾取部处。由此提供由优选不同的刀片元件构成的组，以情况优化的方式，尤其根据要修复的焊桥，可以从该组中选择适合的刀片元件。多个刀片元件优选可以在支架中提供，使得预定的刀片元件可以通过悬臂朝向支架的运动来设置在拾取部处。

在测试接触装置，尤其窄边距探针卡(Fine Pitch Probe Card)的修复过程中移除和/或剥离焊桥长久以来仅通过以下方式可行，即也已剥离测试接触部。这曾是不利的，因为在移除相关的焊桥之后不再有测试接触部作为连结部位可用。为了又完全地产生测试接触装置的功能，必要的是，随焊桥移除的测试接触部又设置在测试接触载体上。根据本发明的设备以及根据本发明的方法从现在起可以将焊桥从测试接触装置移除，而在此不剥离测试接触部。因此，根据本发明的方法在操作方面明显更简单，并且尤其使得可行的是，弃用另外的修复措施，所述另外的修复措施在现有技术中在剥离焊桥之后是必需的。根据本发明，由此尤其实现以下优点，即至少一个焊桥通过刀片元件分离，尤其切开。刀片元件为此具有至少一个“锐利的”刀片，通过所述刀片可以断开焊接连接部。在现有技术中，迄今为止需要焊接连接部的“刮掉”，其中相关的测试接触部也已被移除。尤其，该设备在LAPLACE-Can-修复过程中的使用表现为有利的，所述LAPLACE-Can-修复过程由申请人提供用于修复窄边距探针卡并且在所述LAPLACE-Can-修复过程中为了校正测试接触部的错误定位借助于可至少部分加热的抓取工具熔化测试接触部的焊接连接部，使得测试接触部可以被抓住并且重新定位。通过根据本发明的不再进行测试接触部的剥离的解决方案，相对于现有技术扩展修复功能范围。

表述“至少一个”在此理解为，根据本发明的设备或方法可以包括一个或多个相关的部件。测试接触装置优选是在各个被屏蔽的、设置在测试接触载体上的测试接触部之间具有小的节距、即小的间距、尤其＜0.5mm的测试接触装置。节距优选描述在两个测试点或构件端子，尤其测试接触装置的测试接触部之间的中心-中心间距。这种测试接触装置也称作为窄边距探针卡。测试接触部优选描述引脚，即测试点和/或测试接触装置的连接接触部。焊桥优选是由传导的和能焊接的材料构成的连接元件，用于建立在测试接触装置上的两个或更多个测试接触部之间的传导的连接。此外，焊桥也可以是在两个或更多个电的测试接触部之间的无意的、尤其在本发明的意义上要修复的、电的和机械的连接。如果焊桥错误地构成或由于退化而具有缺陷部，则电连接受干扰，使得例如会引起测量误差。焊接连接部优选是机械-电连接，所述机械-电连接设置在至少一个测试接触部和焊桥或测试接触载体之间，以便将它们连接。作为焊料示例性地使用铅、锡、锌、银和/或铜。在此和一般在机器人技术中，将运动链，在此悬臂的运动链的最后的元件称作为“末端效应器”。末端效应器优选在此构成为拾取部，尤其构成为工具拾取部或具有所述拾取部。在拾取部处构成的吸热面优选描述拾取部的一部分，该部分构成用于通过热流或能量输入来加热。吸热面例如可以是拾取部的侧面。控制装置优选具有至少一个处理器和/或易失性的和/或非易失性的存储器，并且例如可以构成为片上系统(System-on-a-Chip)或电路板控制装置等。温度测量装置优选配置用于无接触地测量焊料的辐射温度。温度测量装置优选具有红外测量装置。辐射温度，尤其也称为辐射等效温度，优选描述焊接连接部的表面的热辐射和表面材料、在此为焊料的比发射容量。刀片元件优选设置在拾取部处，即所述刀片元件与所述拾取部形成导热接触，使得经由吸热面引入拾取部中的热量可传递到刀片元件上。导热连接优选通过如下方式实现，即刀片元件与拾取部处于直接接触并且优选至少部段地触碰所述拾取部。

根据一个优选的实施方式，控制装置构成用于使悬臂运动，使得至少一个刀片元件可执行切割运动，通过切割运动可以将至少一个焊接连接部断开。特别优选地，优化刀片元件在竖直方向(z方向)上的运动，以便可实现最优的分离作用。切割运动的速度优选限制为1.0mm/秒、更优选0.75mm/秒、特别优选0.5mm/秒。在这种切割速度下，刀片元件可以最优地伸入要断开的焊剂中，以便将所述焊剂断开。

用于在沿Z方向完成运动之后撕断或分离焊剂的剪切运动的速度限制为1mm/秒，以便有效地充分利用力剪切作用并且同时避免刀片元件的翻倒。特别优选地，根据本发明，过程控制的用于使悬臂运动的行驶程序通过控制装置激活和实施，设置在拾取部处的至少一个刀片元件通过所述行驶程序相对于测试接触装置运动，使得至少一个焊桥尤其可以在热能的辅助下松开。测试接触装置在修复期间优选是不运动的并且尤其位置固定地拾取在工件拾取部中。

特别优选地，焊桥的剥离应当通过刀片元件进行的预定的切割位置借助于光学装置，尤其相机，通过图像评估来检测。基于图像数据于是优选可以求取用于实施切割运动的准线并且通过将刀片沿着准线引导将焊桥断开。换言之，悬臂基于图像数据优选相对于测试接触装置尤其沿着准线运动，使得可以实施切割运动。特别优选地，设备为此具有两个彼此间隔开的光学装置和/或立体相机，使得也可以尤其借助于三角函数实现图像数据的深度评估。因此，特别优选地，该设备具有至少一个光学装置，所述光学装置构成用于光学地以图像数据的形式检测测试接触装置，从检测到的图像数据中求取要驶入的分离位置，在所述分离位置处焊桥应当通过至少一个刀片元件分离，并且将求取的要驶入的分离位置以控制信号的形式传送给控制装置，该控制装置基于所述控制信号实施悬臂到要驶入的分离位置处的运动的控制。特别优选地，控制装置构成用于在分离位置处控制悬臂，使得所述悬臂实施用于分离焊桥的切割运动。

根据一个优选的实施方式，刀片元件具有与吸热面的导热连接并且构成用于将至少一个焊接连接部加热至焊料的软化温度。换言之，刀片元件具有与吸热面的导热连接并由此被加热，使得至少一个焊接连接部至少被加热到焊料的软化温度。刀片元件优选设置在拾取部处或通过所述拾取部拾取，使得刀片元件至少局部地或部段地与拾取部形成传热连接。特别优选地，刀片元件的导热系数至少与拾取部的导热系数是同样大的。刀片元件优选由具有碳化钨的原料制造。特别优选地，刀片元件由硅渗透的碳化钨和/或钴渗透的碳化钨制造。刀片元件优选具有20μ0和100μ0之间的厚度，优选30μ0或40的厚或50的厚的厚度。应理解的是，刀片元件也可以具有所有未明确提到的厚度。

替选地可行的是，刀片设有DLC涂层(类金刚石涂层Diamond-Like-Carbon-Coating)，以便改善硬度和表面粗糙度。特别优选地，刀片元件具有至少一个贴靠面，所述刀片元件借助所述贴靠面与拾取部的对应的配合接触面直接接触。

根据一个优选的实施方式，加热装置包括激光装置，所述激光装置配置用于将吸热面通过要定向到其上的激光束加热。换言之，吸热面借助激光束照射，以便加热拾取部，并从而也加热刀片元件。特别优选地，通过激光器进行拾取部的加热，从而也进行刀片元件的加热。由此尤其无接触的加热是可行的。优选地，吸热面的照射以蓝光至红外辐射的范围内的波长，即在380nm至1mm的波长的范围内进行。特别优选地，照射借助在380nm至500nm的范围内或在780nm至1mm的范围内的波长进行。尤其，在380nm至500nm的范围内的波长因在金属原料中的改善的吸收可实现刀片元件的较长的使用寿命。优选地，改善的吸收作用跟随着在材料中的更小的热交换作用。尤其，在780nm至1200nm的范围内的波长具有经济方面的优点，因为可实现低成本的集成并且替选地或补充地存在设置主动温度控制的可能性。

还优选地，进行吸热面的矩形面的激光加载。这优选可以通过借助于遮光板和/或定向光学装置，尤其借助于准直器对激光辐射聚束来进行。激光装置优选配置用于在拾取部运动时至少聚焦于拾取部的吸热面，以便由此实现热量无中断输入到拾取部中。吸热面的这种聚焦例如可以经由吸热面的例如借助于至少一个相机的光学跟踪进行。

根据一个优选的实施方式，加热装置配置用于将吸热面通过热的氮气流体流加热。换言之，吸热面利用热的氮气流体流迎流，以便加热拾取部并从而也加热刀片元件。原则上，吸热面也可以利用其他流体流加热。然而，氮气流体流由于氮气的非常小的反应性及其广泛的可用性是优选的。特别优选地，加热装置构成用于即使在拾取部运动时也至少聚焦于拾取部的吸热面，以便由此实现热量无中断输入到拾取部。

根据一个优选的实施方式，温度测量装置包括温度调节装置，所述温度调节装置构成用于根据焊料的辐射温度调节加热装置的热功率。换言之，根据焊料的测量到的辐射温度调节用于加热拾取部的加热功率。因此，特别优选地，该设备具有TC调节电路。温度调节电路优选是闭合的。如果通过温度测量装置例如检测到：焊料的辐射温度不对应于预定的期望温度和/或预定的期望温度区间，即例如高于或低于期望温度，则相应地调整到拾取部中的热量输入或能量输入。例如，为此提高或减小激光束的或氮气流体流的强度。特别优选地，加热装置为此与控制装置连通。特别优选地，温度调节装置包含在控制装置中，使得仅需要唯一的控制装置。

根据一个优选的实施方式，拾取部具有夹具或真空吸盘，所述夹具或真空吸盘构成用于拾取至少一个刀片元件。换言之，至少一个刀片元件在修复方法开始之前通过设置在拾取部处的夹具或真空吸盘拾取并且设置在拾取部处。例如，至少一个刀片元件可以夹紧在两个夹具之间，以便设置在拾取部处。替选地，拾取部也可以具有真空吸盘，通过所述真空吸盘拾取，尤其可以吸住至少一个刀片元件。通过夹具和/或真空吸盘，刀片元件可以优选可逆地或可松开地设置在拾取部处。由此可行的是，根据需要情况，将一个刀片元件用另一刀片替换，所述另一刀片可能表现为对于特定的应用情况更有利的。因此，至少一个刀片元件例如可以根据要移除的焊桥选自一组刀片元件并且设置在拾取部处。

根据一个优选的实施方式，刀片元件至少在一侧上具有尤其带有次级斜面的斯堪迪磨片(Scandischliff)和/或尤其带有次级斜面的扁平磨片和/或楔形磨片和/或空心磨片和/或球形磨片和/或一侧的扁平磨片和/或至少一侧的球形磨片和/或倾斜磨片和/或楔形磨片和/或锯齿磨片和/或波纹状磨片和/或卷曲切割磨片。之前实施的磨片形状纯粹是示例性的并且尤其不应理解为是限制性的。尤其，至少一个刀片元件也可以包括多个刀片部段和/或刀片尖部。多个刀片元件也可以设置在拾取部处，例如彼此间以预定的间距设置，以便例如同时断开，尤其剥离两个或更多个焊接连接部。通过至少一个刀片元件优选不仅分离焊接连接部，而且通过被加热的刀片元件附加地熔化焊料，以便引起分离。更优选地，当焊料至少部分地熔化时，尤其在焊料完全熔化之前进行分离。因此，可以实现软化的焊料的简单且高效的分离。

在此，对于焊桥的两侧的分离而言证实为最好的是斯堪迪磨片，因为通过其在尖部处的楔形形状获得快速且最优的分离。在此产生的缝隙或切割切口特别在间距较大和/或要分离的焊剂量大的情况下是优选的，因为否则会造成通过焊剂运动作用于测试接触部(其也称为测试针(Probestifte))上的力作用。在此，例如可以在分离时使用侧面的剪切运动。一侧的扁平磨片可实现深深地侵入焊桥中并且在没有大的力耗费的情况下产生锋利的(切割或分离)棱边。在此情况下，优选产生小的缝隙，所述缝隙优选不带来尤其通过被挤出的焊料造成的对相邻的测试针的力影响的风险。这尤其在如下情况下是优选的：测试接触部彼此间处于小的间距，即紧密地彼此贴靠，使得担心由于焊料积聚而造成的位移。空心磨片优选在测试接触部非常细网眼地设置时和/或在焊桥高度低时是优选的，因为在此仅须挤出少量焊料。当涉及更大的要断开的焊剂量，所述焊剂量尤其缓慢地借助于推动运动被分离时，优选使用波纹状磨片。当涉及借助于牵拉运动缓慢地分离的较大的氧化的焊剂量时，优选使用锯齿磨片。

应理解的是，之前提到的和之后还要阐述的实施方式和实施例不仅可以单独构成，而且也可以以彼此任意组合的形式构成，而不脱离本发明的范围。同样应理解的是，之前提到的和之后还要阐述的实施方式和实施例以等效的或至少类似的方式和方法涉及根据本发明的方法，而不针对所述方法单独被提及。

附图说明

在附图中示意地示出并且在下文中示例地阐述本发明的实施方式。

附图示出：

图1示出根据本发明的设备的示意性的实施例；

图2示出根据本发明的设备的实施例的细节视图；

图3示出在测试接触装置处的刀片元件的示意性细节视图；

图4示出不同的刀片元件的第一示意性示例视图；以及

图5示出不同的刀片元件的第二示意性示例视图。

具体实施方式

图1示出修复系统100，其包括测试接触装置10和用于修复测试接触装置10的设备12。测试接触装置10包括测试接触载体14和多个测试接触部16(也参见图2)。多个测试接触部16在测试接触载体14的接触面18上分别彼此间隔开地设置。测试接触部16之间的间距称作为节距。示例性地，多个测试接触部16中的两个测试接触部经由要修复的焊桥20通过至少一个焊接连接部22连接(也参见图3)。

设备12包括可运动的悬臂24，在其末端效应器26处构成有至少一个导热的拾取部28，尤其工具拾取部。在拾取部28处构成有吸热面30。设备12还包括控制装置32，所述控制装置配置用于尤其三维地控制悬臂24的运动。根据图2，示例性地绘出两个空间维度x、y，悬臂24可运动到所述空间维度中。对此附加地，悬臂24也还沿着z方向(在图2中向内指向页面平面中)可运动。此外，设备12具有加热装置34，所述加热装置配置用于优选无接触地加热吸热面30。加热装置34例如可以是激光装置或激光模块或是将热的氮气流体流聚焦到吸热面30上的加热装置。同样地，设备12具有温度测量装置36，所述温度测量装置配置用于测量焊接连接部22的焊料的辐射温度。示例性地，根据图1的设备12包括温度调节装置38，所述温度调节装置构成用于根据焊料的测量到的辐射温度调节加热装置34的热功率。因此，在温度测量装置36和控制装置32之间存在调节方面的反馈。为此，控制装置32构成为温度调节装置38。

设备12的特征在于，拾取部28配置用于拾取至少一个能导热的刀片元件40。控制装置32配置用于将刀片元件40通过将悬臂24相对于测试接触装置10运动来运动，以便将至少一个焊接连接部22断开，使得可移除至少一个要修复的焊桥20。为此，其上设置有至少一个刀片元件40的悬臂24，尤其拾取部28至少沿着x方向和/或y方向和/或z方向移动。围绕主运动轴线x、y、z中的至少一个主运动轴线的旋转运动的控制也是可行的。根据图1，拾取部28包括两个刀片元件40，所述两个刀片元件设置在拾取部28处，使得所述刀片元件同步地在测试接触部16处(在其纵向延伸上观察)在两侧上运动经过，以便将焊接连接部22断开。

控制装置32构成用于将悬臂24运动，使得至少一个刀片元件40执行切割运动，至少一个焊接连接部22可通过所述切割运动断开。此外，刀片元件40与吸热面30处于导热连接，并且构成用于将至少一个焊接连接部22加热到焊料的软化温度。所述软化温度优选是材料相关的并且描述边界温度，焊料从所述边界温度起离开固定的聚集态并且变换到可变形的或液态的聚集态中。

刀片元件40例如可以在拾取部28处通过夹具42(参见图1)或通过真空吸盘44(参见图3)保持。

在图4和图5中示例性地示出至少一个刀片元件40的不同的刀片形状，所述刀片形状优选根据要分离的焊桥使用。不同的刀片形状在此设有不同的字母(a)至(l)。

其示出：(a)带有次级斜面的斯堪迪磨片的刀片元件40，(b)带有次级斜面的扁平磨片的刀片元件40，(c)带有楔形磨片的刀片元件40，(d)带有空心磨片的刀片元件40，(e)带有球形磨片的刀片元件40，(f)带有一侧的扁平磨片的刀片元件40，(g)带有至少一个一侧的球形磨片的刀片元件40，(h)带有倾斜磨片和楔形磨片的刀片元件40，(i)具有倾斜磨片和空心磨片的刀片元件40，(j)具有锯齿磨片的刀片元件40，(k)具有波纹状磨片的刀片元件40，和(l)具有卷曲切割磨片(Buntschneidenschliff)的刀片元件40。图5(j)和5(k)分别以两个视图示出刀片元件40。