CN100351633C - 用于测试电子器件的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于测试诸如集成电路之类的电子器件的装置。在一个实施例中，公开了一种用于测试电子器件的装置，其包括例如测试接触器外壳(310)的外壳，所述外壳具有延伸穿过该外壳的多个测试接触器管脚。所述多个测试接触器管脚包括第一组电源管脚(350)、第二组接地管脚(340)和第三组信号管脚。接合到所述外壳的印刷电路板具有第一接地面和第一电源面。电源管脚(350)电耦合到第一电源面(360)，接地管脚(340)电耦合到第一接地面(370)。第一组电源管脚(350)、第二组接地管脚(340)和第三组信号管脚延伸穿过印刷电路板。

Description

用于测试电子器件的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请是2000年9月29日Kok Hong Chen等提交的题为“A Methodand An Apparatus For Testing Electronic Devices(用于测试电子器件的方法和装置)”的共同未决申请No.09/675,802的部分继续申请。
技术领域
本发明一般地涉及对电子器件的测试，更具体地说，涉及用于测试半导体器件的设备。
背景技术
一旦制造出电子器件，一般要测试电子器件以确保其能正常工作。图1示出了用于测试诸如集成电路芯片之类的电子器件120性能的传统组件。组件100包括操纵柄110、测试接触器130、载板160以及测试器170。测试器170支撑载板160和测试接触器130，以便测试电子器件120。载板160用于将多个管脚150电耦合到测试器170。操纵柄110从诸如制造区(未示出)中的最后测试位置的区域输送电子器件120，并将电子器件120保持在适当位置，此时在电子器件120底面的例如焊球阵列的一组触点125接触从测试接触器130伸出的相应的多个管脚150。
多个管脚150包括一组电源管脚、一组接地管脚和一组信号管脚。信号管脚一般输送数字I/O信号，例如地址比特、控制比特和/或数据比特。电源管脚将来自电源(未示出)的电压提供给一组触点125，用于测试电子器件120的性能。接地管脚一般具有地零电势，用于将电流输送至地，并防止电源管脚中的电压使测试接触器130过热。为了防止短路，电源管脚一般与接地管脚隔离。
图2图示了载板160上的测试接触器130的示意俯视图。测试接触器130包括围绕多个管脚150的测试接触器外壳210。例如，在通过多个管脚150测试器件120的一组触点125时，管脚可以以快速的瞬态时间被独立地寻址。多个管脚150(例如，耦合到电源干线(power rail)的电源管脚)的迅速寻址的特性引起电压噪声，该电压噪声一般可归因于电源(未示出)的变化。在测试接触器外壳210的外部，包括多个电容器(例如，五十个电容器)的多个电容器焊盘280被设置在载板160上，用于最小化外部电源中的变化。
图3图示了图1的组件的一部分的横截面图，包括测试接触器130的被放大的一部分。测试接触器130包括测试接触器外壳210，其支撑测试接触器130的元件，即多个管脚150。测试接触器外壳210包括底板，该底板一般由聚合物材料或者塑料材料制成，所述材料例如为可以从特拉华州威尔明顿的杜邦公司(E.I.Dupont de Nemours)购买到的VESPEL。测试接触器130与载板160的组合被称为测试接口单元270，其与电子器件120的一组触点125相接口。
测试接触器一般不能充分地解决与电子器件性能测试相关联的若干问题。测试接触器一般具有输电系统中的电压降和高频噪声，这部分地归因于与电子器件测试相关联的电流消耗和快速切换瞬态(例如，管脚到管脚)。为了解决噪声问题，在载板上添加了电容器。不幸的是，在测试载板上用于全面的测试工具去耦方案(例如，用于减少噪声的适当电容)的去耦面积非常有限而且相对低效。另一个问题与从多个管脚150产生的热量的耗散有关。
为了减小来自这些问题的影响，人们已经对测试接触器进行了修改，这些修改影响到测试接触器的成本和质量。首先，测试接触器130中的多个管脚150的每个管脚长度被从例如7.8毫米(mm)或更长减小到大约3.5mm。但是，通过减小每个管脚长度，多个管脚150可靠性易于降低，并且测试接触器130的成本增加了。
第二，传统测试系统在例如载板上使用大量的去耦电容器，例如五十个电容器。这些载板通常已经被管脚接点完全地占据。大量的去耦电容器增加了传统测试系统的成本。
第三，由于诸如过量噪声的因素，传统测试系统加大了对诸如集成电路之类的电子器件性能进行测试的时间周期。由于加大了该时间周期，用于生产有效集成电路的时间也加大了。这从而影响了生产集成电路的总的成本。因此，希望具有一种用于解决现有技术中的这些缺陷的装置和方法。
发明内容
一种测试接触器，包括：外壳，所述外壳具有延伸穿过所述外壳的多个测试接触器管脚，所述多个测试接触器管脚包括一组电源管脚、一组接地管脚和一组信号管脚；被接合到所述外壳并具有第一接地面和第一电源面的印刷电路板；其中，所述一组电源管脚电耦合到所述第一电源面，所述一组接地管脚电耦合到所述第一接地面，其中所述一组电源管脚、所述一组接地管脚和所述一组信号管脚延伸穿过所述印刷电路板。
一种用于测试电子器件的装置，包括：测试器；外壳，所述外壳具有延伸穿过所述外壳的多个测试接触器管脚，所述多个测试接触器管脚包括一组电源管脚、一组接地管脚和一组信号管脚；被接合到所述外壳并具有第一接地面和第一电源面的印刷电路板；其中，所述一组电源管脚电耦合到所述第一电源面，所述一组接地管脚电耦合到所述第一接地面，其中所述一组电源管脚、所述一组接地管脚和所述一组信号管脚延伸穿过所述印刷电路板；和将所述多个测试接触器管脚电耦合到所述测试器的载板。
一种用于测试电子器件的方法，包括：将具有第一电源面和第一接地面的印刷电路板接合到外壳；将多个测试接触器管脚插入穿过在所述外壳和所述印刷电路板中的开孔，所述多个测试接触器管脚包括一组电源管脚、一组接地管脚和一组信号管脚；将所述电源管脚电耦合到所述第一电源面，将所述接地管脚电耦合到所述第一接地面；以及利用载板将所述多个测试接触器管脚耦合到测试器。
附图说明
在附图的图形中，以示例的方式而非限定的方式图示出本发明，附图中相似的标号指示类似的元件，其中：
图1图示了现有技术的电子器件测试组件的示意侧视图；
图2图示了图1的测试接触器和载板的示意俯视图；
图3图示了图1的测试组件的一部分的横截面侧视图；
图4图示了包括测试接触器的测试系统的一个实施例的局部横截面图；
图5图示了图4的测试接触器的一部分的俯视立体图，并示出了接地面和延伸穿过接地面的接地管脚；
图6图示了图4的测试接触器的一部分的俯视立体图，并示出了电源面和延伸穿过电源面的电源管脚；
图7图示了分解立体图，其中单个接地管脚位于接地面的一部分的上方；
图8图示了分解立体图，其中图7的接地管脚耦合到接地面；
图9图示了横截面图，其中接地管脚延伸穿过电源面并耦合到测试接触器的接地面；
图10图示了图4的测试接触器的一部分的放大俯视平面图，示出了穿过开孔被没置的管脚；
图11图示了图4的测试接触器的俯视平面图，示出了在外围附近的电容器焊盘；
图12图示了图4的测试接触器的一部分的横截面侧视图，示出了位于电容器焊盘上的电容器；
图13图示了图4的测试接触器上的两个电容器焊盘的放大俯视平面图；
图14图示了用于在印刷电路板上使用测试接触器的流程图。
具体实施方式
示例性实施例是参照具体构造描述的。本领域的普通技术人员可以认识到，在保持在所附权利要求的范围中的情况下可以做出各种变化和修改。另外，公知的元件、器件、部件、电路、处理步骤等不详细陈述，以免混淆本发明。
图4图示了测试系统300的一个实施例的局部横截面图。测试系统300包括由测试接触器外壳310和以虚线示出的印刷电路板(PCB)320组成的测试接触器305，所述印刷电路板320可以由聚合物材料或者塑料材料制成。在该实施例中，PCB 320包括横向(在x方向上)延伸穿过测试接触器外壳310的至少一个电源面360和至少一个接地面370。但是应该认识到，PCB 320可以包括多个电源面和接地面。
位于PCB 320中的开孔被构造用于接收包括电源管脚、接地管脚和信号管脚的多个管脚155。开孔在直径上略微大于多个管脚155中的管脚的直径。多个管脚155一般可以比被推荐用于现有技术测试接触器的现有技术水平的短管脚更长、更便宜和更可靠。在需要的地方，多个管脚155被分别耦合至电源面360和接地面370。被构造成耦合到接地面的管脚在这里被称为接地管脚。类似地，被构造成耦合到电源面的管脚在这里被称为电源管脚。电源面360从测试接触器305外部的电源(未示出)接收电源。在一个实施例中，接地管脚、电源管脚和信号管脚延伸穿过PCB。
图5和图6图示了测试接触器305的俯视立体图，其中接触器主体或PCB 320被去除，而只分别示出了测试接触器的接地面和电源面。图5还示出了延伸穿过测试接触器的接地管脚，而电源管脚以虚线示出。图6与该视图相反，示出了延伸穿过测试接触器的电源管脚，而接地管脚以虚线示出。
参照图5，在一个实施例中，接地管脚340穿过PCB 320被设置，并且被耦合到接地面370。一种实现方法是通过如图7和图8中更具体地图示出的那样，将接地管脚340耦合到接地面370。在图7中，接地管脚340包括凸缘162和有斜角的末梢尖端164。接地管脚340的凸缘162由导电材料构成，并具有大于开孔372的外径，以便接地管脚340稳妥地配合在开孔372中从而建立与接地面370的电连接。在将接地管脚340插入接地面370之前，接地管脚340被示为位于接地面370中的开孔372的上方。图8示出了通过凸缘162被电耦合到接地面370的接地管脚340。
图9图示了被安置在接地面370中或被耦合到接地面370的接地管脚的放大横截面图。参照图9，接地管脚340被安置在部件焊盘345上，该部件焊盘345接触穿过接地面370被设置的衬垫349。部件焊盘345一般由金属构成，例如镀金的镍。举例来说，衬垫349是被镀覆的材料，例如金、铝或其他合适材料的导电材料。
尽管接地管脚340被电连接到接地面370，但是接地管脚340并不电连接到电源面360。参照图5，接地管脚340被放置穿过电源面360中的开孔520。电源面360中用于接地管脚340的开孔520具有加大的直径，这防止接地管脚340接触电源面360。对于接地管脚，例如接地管脚340，外径为0.65mm。图9中相应地图示的例如开孔379的开孔的加大的直径的一个示例为大约42密耳±2密耳。开孔379是直径大于接地管脚340外径的开口或过孔(例如，通过在制作PCB 320过程中的刻蚀处理而形成的)，使得电源面360中的间隙能防止接地管脚340与电源面360连接。或者，开孔可以具有大于接地管脚340外径的直径，同时沿着开孔的边缘有选择地引入诸如聚酰亚胺的介电材料，使得接地管脚340不被电连接到电源面360。介电材料的量可以是防止接地管脚340与电源面360连接，但仍然允许有足够的直径使得接地管脚340能够插入并穿过其中的量。图5还示出了通过采用例如存在于接地面370中的开孔510的加大的直径，延伸穿过但不接触接地面370的电源管脚350。
图6示出了延伸穿过PCB 320并电连接到电源面360的电源管脚350。在该图示中，电源管脚350并不电连接到接地面370。电源管脚350被插入穿过接地面370中的开孔510，该开孔510具有足够大的直径，使得电源管脚350不电接触接地面370。接地面370中的开孔510可以具有与电源面360中的开孔520大致相同或者近似的尺寸。另外，尽管没有示出，但是信号管脚具有被形成用于电源面360和接地面370两者的开孔。
图10图示了测试接触器305的PCB 320的一部分的实施例的俯视立体图。如所图示的，接地管脚340被设置穿过位于电源面360中防止接地管脚340和电源面360接触的开孔520。类似地，电源管脚350被设置穿过位于接地面370中防止电源管脚350与接地面370触接的开孔510。在图10中，开孔510中所用的虚线表示开孔510不位于与开孔520相同的面上。
通过将例如表面安装技术(SMT)电容器的一个或者多个电容器设置到包括了PCB的测试接触器外壳上，可以实现增加(一个或多个)电容器与要被测试的电子器件之间的物理接近度(间隔)。这使得能够减小配电回路面积，这减小阻抗并因而减小了旁路噪声。另外，对于突然的电流需求，电容器响应时间也减小了。
图11图示了PCB 320的俯视立体图，示出了器件占地区域(footprintarea)322。另外，PCB 320包括在被接合到测试接触器外壳310的PCB320的外围上所设置的四个电容器焊盘610，电容器焊盘610被构造用于固定电容器，例如20个表面安装技术(SMT)电容器。在一个实施例中，每个电容器焊盘610包括至少一个接地焊盘362和至少一个电源焊盘364。在另一个实施例中，每个电容器焊盘610包括位于两个电源焊盘364之间的接地焊盘362。在另一个实施例中，每个电容器焊盘610可以包括多个接地焊盘362和多个电源焊盘364。
由于在PCB 320上设置电容器而增强的去耦能力还使得测试接口单元270中的去耦电容器的数量减少。通过具有更少的去耦电容器，降低了诸如测试接口单元270和测试接触器305的测试工具的成本。这还使得测试接口单元270能够具有更多的空间用来在测试接口单元270上设置其他的元件。
在一个实施例中，电源焊盘364提供了通过图12(PCB 320的一部分的放大横截面)中所示的开孔525中的导电过孔355，将SMT电容器的电源端子连接到电源面360的通路。电源焊盘364通过导电过孔355被连接到电源面360。相反，接地焊盘362将SMT电容器的接地端子短接至接地面370。接地焊盘362通过导电过孔345被连接到接地面370。
图12还图示了位于PCB 420上的电容器的横截面图。在一个实施例中被平行布置的电容器630和640起到电荷贮存器的作用，用于对响应来自被测试的电子器件的突然的电流需求。在这种结构中，电容器630和640减小了出现自外部电源的变化。
图13图示了被耦合到测试接触器外壳310的PCB 320上的一个电容器焊盘610的俯视立体放大图。电容器630和640被示为分别通过导电过孔345和355被耦合到接地焊盘362和电源焊盘364。
图14图示了用于例如已描述的测试接触器实施例的流程图。在框900，具有一组触点的集成电路被置于测试接触器上方。在框910，载板与测试器和设置在测试接触器外壳中的多个管脚(例如，接地管脚、电源管脚和信号管脚)相接触。嵌入在测试接触器中的是PCB的电源面和接地面。另外，SMT电容器位于PCB的外围。在框920，测试接触器外壳的多个管脚接触电子器件的上述这组触点。在框930，测试集成电路。
通过将电源面和接地面结合到测试接触器的外壳中，并有可能地将电容器结合到测试接触器外壳中，可以减小管脚寻址中的电压降。可以使用更长的管脚(例如，长度为7.8mm或更长)，其一般比当前的现有技术水平的尺寸被缩减的(例如3.5mm)管脚具有更高可靠性和延长的寿命。通过使用这些更长的管脚，还可以减小测试接触器的成本。减小了的电压降还有助于加快器件测试。
基于以上提供的描述，研究表明该测试接触器相对于传统测试接触器具有改善了的性能。例如，在一项研究中，该测试接触器实现了比传统测试接触器更高的电容，如表1所示。更高的电容对于电源管脚和接地管脚结构都是理想的，因而当发送信号时，对于每个管脚都有足够的电压。在该项研究中，使用了可从位于宾夕法尼亚州匹兹堡的Ansoft公司购买到的三维参数提取器，来提取与传统测试接触器比较的测试接触器的寄生(从相邻管脚互耦的)电感电阻电容(LRC，inductive resistance capacitance)。对两种不同电源-接地管脚构造进行提取，其中每种类型的测试接触器包括八个电源管脚和八个接地管脚。该场提取器(field solver)提取为每种电源管脚和接地管脚构造都提供了8×8IRC矩阵。
参照表1，该测试接触器的电容相比于传统测试接触器要高得多。例如，相比于传统测试接触器的电容5.3×10-13法拉(F)，要求保护的本发明的测试接触器具有8.7×10-13F。
表1--传统测试接触器和本测试接触器的每个管脚寄生LRC的等效值
类型 电源管脚/接地管脚构造 C自身(自身电容，单位：法拉) L有效(有效电感，单位：亨利) R有效(有效电阻，单位：欧姆)
传统测试接触器 交错 5.30E-13 1.39E-09 1.22E-02
并排 2.00E-13 4.581E-09 2.09E-02
实现本发明技术的测试接触器 交错 8.70E-13 1.41E-09 1.38E-02
并排 6.60E-13 4.564E-09 2.57E-02
在说明书中，本发明是参照其具体实施例而被描述的。但是显然，可以做出各种修改和变化而不背离所附权利要求中所陈述的本发明的更广泛的精神和范围。因此，说明书和附图被视为是示例性的而非限制性的。

Claims (12)

1.一种测试接触器，包括：
外壳，所述外壳具有延伸穿过所述外壳的多个测试接触器管脚，所述多个测试接触器管脚包括一组电源管脚、一组接地管脚和一组信号管脚；
被接合到所述外壳并具有第一接地面和第一电源面的印刷电路板；
其中，所述一组电源管脚电耦合到所述第一电源面，所述一组接地管脚电耦合到所述第一接地面，其中所述一组电源管脚、所述一组接地管脚和所述一组信号管脚延伸穿过所述印刷电路板。
2.如权利要求1所述的测试接触器，还包括：
耦合到所述印刷电路板的至少一个电容器。
3.如权利要求1或2所述的测试接触器，其中，所述印刷电路板还包括第二电源面和第二接地面。
4.一种用于测试电子器件的装置，包括：
测试器；
外壳，所述外壳具有延伸穿过所述外壳的多个测试接触器管脚，所述多个测试接触器管脚包括一组电源管脚、一组接地管脚和一组信号管脚；
被接合到所述外壳并具有第一接地面和第一电源面的印刷电路板；
其中，所述一组电源管脚电耦合到所述第一电源面，所述一组接地管脚电耦合到所述第一接地面，其中所述一组电源管脚、所述一组接地管脚和所述一组信号管脚延伸穿过所述印刷电路板；和
将所述多个测试接触器管脚电耦合到所述测试器的载板。
5.如权利要求4所述的装置，还包括：
耦合到所述外壳和所述印刷电路板的至少一个电容器。
6.如权利要求4或5所述的装置，其中，所述印刷电路板包括第二电源面和第二接地面。
7.一种制造用于测试电子器件的装置的方法，包括：
将具有第一电源面和第一接地面的印刷电路板接合到外壳；
将多个测试接触器管脚插入穿过在所述外壳和所述印刷电路板中的开孔，所述多个测试接触器管脚包括一组电源管脚、一组接地管脚和一组信号管脚；
将所述电源管脚电耦合到所述第一电源面，将所述接地管脚电耦合到所述第一接地面；以及
利用载板将所述多个测试接触器管脚耦合到测试器。
8.如权利要求7所述的方法，还包括：
将第二电源面耦合到所述第一接地面。
9.如权利要求7或8所述的方法，还包括：
将第二接地面耦合到所述第二电源面。
10.如权利要求7所述的方法，还包括：
将至少一个电容器耦合到所述外壳。
11.如权利要求7所述的方法，还包括：
将所述至少一个电容器耦合到所述第一电源面和所述第一接地面中的一者。
12.如权利要求7所述的方法，还包括：
将至少一个电容器耦合到所述印刷电路板。
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