CN100582798C

CN100582798C - 包含各向异性导电膜的用于测试功率模块的测试装置

Info

Publication number: CN100582798C
Application number: CN 200580025093
Authority: CN
Inventors: C·P·谢弗; J·斯特赖敦; A·丘福利
Original assignee: International Rectifier Corp USA
Current assignee: Infineon Technologies Americas Corp
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2025-06-02
Also published as: CN101019034A

Abstract

一种测试半导体器件的测试设备和方法，并且尤其是一种测量半导体模块的保证功率损耗的测试装置，不需要该模块具有板载去耦电容用于功率损耗测试。传统的弹簧针阵列和测试插槽被新颖的低成本的各向异性导电弹性体和低成本的插槽代替，导电聚合体提供了插槽和被测试模块之间的电连接。

Description

包含各向异性导电膜的用于测试功率模块的测试装置

相关申请的交叉参考

本发明是基于2004年6月3日提交的临时申请no.60/576,727的并且要求其优先权，其内容作为引用而结合于此。

技术领域

本发明涉及一种测试半导体器件的测试设备和方法，并且尤其涉及一种测量半导体模块的保证功率损耗的测试装置，其中所述模块不需要具有用于功率损耗测试的板载电容。

背景技术

当前，为了在半导体模块上执行功率损耗测试，必须在封装中包括两个大电容。这对于用户没有价值，而是仅用于功率损耗测试。集成电源制造商仅能通过使用复杂的测试流程和板载电容才能确保其数据单上的功率损耗。图3显示了待测试的电路板，其中需要内部输入电容“X”以进行功率损耗测试。图中所示模块为申请人(国际整流器公司，InternationalRectifier Corp.)制造的iP2003iPOWIR^TM模块，在www.irf.com中2004年11月18日的文档No.PD-96922A中进行了描述。

常规的测试装置使用传统的“弹簧针(pogo-pins)”和插槽。图1显示了具有设置在测试板50上的测试插槽40中的“弹簧针”接触阵列30的测试固定装置。图2以示例截面图形式显示了所述弹簧针结构。所述弹簧针安装在相对刚性的框架32中。各个针，例如针34，在其两端具有一对柱塞(plunger)34a、34b，所述柱塞由弹簧支撑从而收缩距离d。

被测试的模块被从上方置于如图1所示的测试插槽上，其中由弹簧支撑的弹簧针与模块上的电极接触以提供电源并且测量模块的参数。由于针相对于其框架和测试插槽来说是位置固定的，针和模块上的电极之间的对齐必须非常精确。

公知的弹簧针装置可能产生漏电感和互连电阻(接触电阻加上导通电阻)，这可能导致在电源输入和输出的振荡和功率损耗，使得功率损耗测量不准确。并且，如果弹簧针与模块上的对应测试点接触不良或者间断接触，在施加电源时可能产生电压瞬变。这种瞬变可能浪费测试时间，因为在瞬变平稳之前不能进行测试，并且该瞬变可能损坏半导体模块。

为了进行准确的功率损耗测试，提供低阻抗的包含很小或者没有互连距离的电容的电源是非常重要的。电源和模块电源针之间的分隔距离的任何增加都会导致电源电路中的漏电感的增加。这种漏电感会依次导致模块的电源针上的电压振荡(动态变化)，这样会改变功率损耗，甚至由于瞬态过电压条件而导致模块故障。

而且，功率损耗测量必须准确。弹簧针形成粗分的栅格，具有有限数量的针与各个所需衬垫接触，导致很高的接触电阻。所述针自身同样具有一定电阻。测试插槽与模块之间总的互连电阻尽管很小，但是却影响很大，特别是在高电流的功率损耗测试中。互连上的电压降随着流过的电流增加而增加，由此导致发热，从而进一步增加互连电阻并且改变功率损耗的工作点(也就是说，在互连中损耗了更多的输入功率，减少了提供给模块的输入功率)。

消除这些因素并且特别是补偿漏电感并且实现所需的低的电源内部和模块电源针阻抗，导致需要大的板载的输入和输出去耦电容，如上所述，所述电容对于用户没有价值。它们仅对制造商有用，制造商必须引入这些电容以便测试模块，例如确定保证功率损耗图。

发明内容

根据本发明的核心方面，可以通过新颖的低成本的各向异性导电弹性体而消除在执行功率损耗测试时对板载电容的需要，所述各向异性导电弹性体提供了低成本的插槽替代了图1和图2所示的插槽和弹簧针阵列。通过所述弹性体，由于减小了互连的长度并且增加了并行连接的数量，因而减小了漏电感。而且，通过提供比弹簧针阵列中更多的更短长度的导体而减小了接触和导通电阻。最后，由于待测试的模块下降到所述测试板上，所述弹性体提供了可靠的接触，以及更低的电压瞬变的可能性。

因此，本发明允许制造并且测试集成电源模块(例如申请人的iPOWIR^TM模块)，从而确定保证功率损耗图而不需要板载电容。

根据本发明一个方面，提供了一种测试具有以电源端子作为电源的输入/输出的半导体模块的方法和设备，包括具有电源端子的测试插槽，所述电源端子设置为给所述模块电源端子提供电源，以及布置在所述测试插槽上的各向异性导电弹性薄片。所述半导体模块布置在所述薄片上，从而通过所述薄片提供测试插槽的各个电源端子与半导体模块之间的电连接。功率是在所述电源端子测量的，从而确定模块的电特性。

所述方法和设备在测量不具有现有技术装置所需的大型去耦电容的模块的功率损耗方面非常有用。通过本发明，可以将内部半导体电路直接连接到模块电源端子而不需要插入的去耦电容。

根据本发明另一个方面，所述模块除了电源端子之外还具有信号端子；并且在测试插槽上提供信号测量端子，用于测量来自模块的信号端子的信号。所述各向异性导电弹性薄片提供所述信号测量端子和信号端子之间的信号连接。

通过这些特征，薄片互连的尺寸(高度)远小于公知的弹簧针的尺寸，并且允许具有很小的漏电感的互连。由于所述减小的阻抗连接导致的模块内电压稳定性的提高，从而允许从模块中去除大型去耦电容。

而且，薄片中导体的精细的栅格增加了与模块上各个衬垫之间的接触点的数量。这些导体的较短的长度使其电阻最小化。因此减小了总的互连电阻(接触电阻和导通电阻)。在高电流的功率损耗测试中，薄片中的导体会消耗更少的功率。所述功率消耗不足以导致总互连电阻的任何显著变化，从而产生了稳定的功率损耗工作点。

通过下面参考附图对本发明具体实施方式的描述，本发明的其他特征和优点可以更加明显。

附图说明

图1显示了公知的具有“弹簧针”接触的测试固定装置和测试插槽装置；

图2以示意截面图形式显示了弹簧针结构；

图3显示了公知的待测板，需要内部输入电容“X”进行功率损耗测试；

图4为根据本发明的实施例的测试结构的透视图；

图5显示了替代公知的弹簧针阵列的各向异性导电薄片的一个示例的平面图；以及

图5A为图5所示的各向异性导电薄片的示意截面图。

具体实施方式

如图4所示，测试中的模块(未显示)固定于支撑台55中，通过垂直轴57将支撑台55下降到测试板上。各向异性导电弹性薄片20，即仅在一个方向上导电的弹性薄片，被布置在测试插槽中，如图5中平面图所示。

所述薄片的一个示例显示于图5A中。在此示例中，薄片20包括弹性矩阵22、以及通过矩阵22并行充分延伸的大量导体24。如图所示，由于阵列的柔韧性，当模块通过支撑台被压下时，阵列可以压缩一定程度，这样可导致导体倾斜但是仍然保持平行，在测试板和被测试模块之间提供比现有的弹簧针阵列更可靠的连接。

除了图5A所示结构外，所述薄片可以采用其他结构，只要通过薄片在一个方向上提供导电性。

因此，包含各向异性导电膜的测试装置的使用允许去除内部模块电容，因为可以不需要内部电容而准确测量模块功率损耗。

这样，测试装置的形状、尺寸和布局非常接近最终的用户产品，而这在弹簧针装置中是不可能的。新的测试装置提供了与模块最终被焊接到产品板上时相同的低阻抗、低电阻互连。

尽管参考特定实施例描述了本发明，本领域技术人员可以很容易做出各种其他变化和修改以及其他使用。因此，本发明并不限于在此公开的特定内容。

Claims

1.一种用于具有电源端子作为电源的输入/输出的半导体模块的测试方法，该方法包括下列步骤：

提供具有电源端子的测试插槽，该电源端子设置为给所述半导体模块的电源端子提供电源；

在所述测试插槽上布置各向异性导电弹性薄片；

将所述半导体模块布置在所述薄片上，从而通过所述薄片提供所述测试插槽的各个电源端子与所述半导体模块之间的电连接，其中所述半导体模块包括直接连接到所述半导体模块的电源端子的内部应用电路，而不需要插入的去耦电容；以及

在所述测试插槽的电源端子上测量功率，从而确定所述半导体模块的电特性；

其中所述电特性为功率损耗。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其中所述半导体模块除了所述电源端子之外进一步具有信号端子；并且所述测试方法进一步包括下列步骤：

在所述测试插槽上提供信号测量端子；以及

使用所述信号测量端子测量来自所述半导体模块的所述信号端子的信号，所述薄片提供所述信号测量端子和所述信号端子之间的信号连接。

3.一种用于测试具有电源端子作为电源的输入/输出的半导体模块的测试设备，该测试设备包括以下组合：

具有电源端子的测试插槽，该电源端子设置为给所述半导体模块的电源端子提供电源；以及

布置在所述测试插槽上的各向异性导电弹性薄片；

该测试设备进一步包括布置在所述薄片上的半导体模块，从而所述薄片提供所述测试插槽的各个电源端子与所述半导体模块之间的电连接，其中所述半导体模块包括直接连接到所述半导体模块的电源端子的内部应用电路，而不需要插入的去耦电容；以及

该测试设备进一步包括用于在所述测试插槽的电源端子上测量功率从而确定所述半导体模块的电特性的测量设备；

其中所述电特性为功率损耗。

4.根据权利要求3所述的测试设备，其中所述半导体模块除了所述电源端子之外进一步具有信号端子；并且所述组合进一步包括：

在所述测试插槽上的信号测量端子；

所述信号测量端子能够通过所述薄片进行信号连接而测量来自所述半导体模块的所述信号端子的信号。

5.一种用于具有电源端子作为电源的输入/输出的半导体模块的测试方法，该方法包括下列步骤：

在所述测试插槽上布置各向异性导电弹性薄片；

将所述半导体模块布置在所述薄片上，从而通过所述薄片提供所述测试插槽的各个电源端子与所述半导体模块之间的电连接；以及

在所述测试插槽的电源端子上测量功率，从而确定所述半导体模块的电特性，

其中所述半导体模块包括直接连接到所述半导体模块的电源端子的内部应用电路，而不需要插入的去耦电容。