CN102227642A - 用于电脑芯片的测试适配器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将被测芯片可操作地连接至测试设备的测试适配器(1)。测试适配器具有一个带有基板(8)和盖板(2)的三维结构。盖板(2)具有一个包含着可根据数量及布置与被测芯片相一致的触点元件(9)的触点阵列(3)。在基板(8)及盖板(2)之间布置着与盖板(2)成一定角度且具有许多与被测芯片相一致的单个连接器(5)的侧壁(4)。

Description

用于电脑芯片的测试适配器
技术领域
本发明属于测试设备领域，或用于测试诸如电脑芯片以及(微)处理器的集成电路(IC)的相应测试适配器。
背景技术
例如用于市售电脑(PC)的处理器包括很多连接。在未来预计多达1024个连接，以用于传输数据和/或从处理器核心以及向处理器核心提供能量。数据传输的频率在千兆赫兹的范围内。
每个IC在各种不同的生产步骤中以及在最后的检测期间对于它的功能都要检查和测试。为了这个目的，现有技术公开了现在包括一个所谓测试电路板或负载电路板的所谓测试设备。就这些负载电路板而言，许多的串行连接从测试头被引导到测量台。目前，数据的传输速率典型的高达6Gbps。在未来，数据传输速率预计可以达到15Gbps或者更高。由于负载电路板的空间有限以及更可取的最短可能性PCB(印刷电路板)连接，每平方英寸一百个通道是有利的。现在的设备不再满足现在的需求或是具有复杂，昂贵的构造。
芯片具有直径为几微米、并且连接到测试设备(测试器)的触点阵列。现有技术使用平面结构作为PCB(印刷电路板)的信号线路，即所谓的微带线(microstrips)。由于随着线路长度的增加，信号的衰减也增加，所以微带线不利地削弱了信号。为了与数百的探针接触，现在一些非常长的线路必须被使用。此外，高精确度也是必须的。更进一步的问题存在于为了达到牢固的连接效果，与每一个插针(pin)都必须使用相对较大的力接触，从而可能发生高的机械负载。
现有技术公开了用于测试具有许多连接的芯片的设备。对于每一个芯片，一个可替换负载电路板都专门与不同的芯片相协调。在连接的一边，负载电路板能够具有电子器件。由现有技术所知的解决方案具有一个二维的、平面结构，在该结构中，聚集在触点阵列周围并位于一个平面或与之平行的平面的连接，用于连接负载电路板至测试设备。这些负载电路板的结构非常大，并且具有机械缺点。此外，他们具有相对复杂的结构。
1988年公布的日立公司(Hitachi，Ltd)的专利号为US4931726的美国专利公开了一种用于测试排列在或分别焊接在电路板上的芯片的测试设备。测试设备从上面压在带有芯片的电路板之上。共轴连接器如图所示，打算在一端与电路板上的导体引线或焊接点接触。在另一端，电缆被固定在以一定角度彼此以相反方向直接相对的，并且通过弹簧插针与电缆连接的两个板状连接区域。连续的共轴信号通路没有实现，导致信号质量的损害。所示的原理不适合高通道密度。
2007年公布的爱德万测试公司(Advantest)的专利号为US2007/167083的美国专利描述了一种具有非常大结构以及为测试设备的测试头与连接器提供电力连接的连接器外壳座。为了测试目的，芯片被安排在第一平面上，并通过电线与被安排在第二平行平面上的连接器连接。特定部件以移动的方式安装。
1999年公布的迈梭电子有限公司(Method Electronics，Inc.)的专利号为US5896037的美国专利公开了一种用于测试芯片的测试适配器类型。这种测试适配器具有多层结构。单个的连接器通过导体引线连接。测试适配器具有一个二维结构，也就是说所有的连接都处于一个平面上。
发明内容
本发明的一个目的是公开一种可以规避现有技术所存在问题的设备。本发明的另一个目的是公开一种能够通过简单的方式转换用于测试复杂的芯片的设备。
上述目的可以由本发明权利要求所限定的发明实现。
本发明的一个实施例包含一个三维测试适配器，其使得根据需要同时与芯片的所有连接共轴连接成为可能。通过空间弯曲线路，连接从芯片转移到三维连接阵列，使用三维连接阵列可以通过简单的方式从外部建立接触。线路至少部分具有相同的长度，根据需要，可以具有与现有技术相比更短的长度。通过这种方式，对照现有技术所知的(PCB)解决方案，可以实现如1024个通道同时与外界共轴连接。由于共轴电缆具有更好的传输性能，可以实现信号质量的巨大增强。此外，根据本发明的三维通路能够提供显著的更高的组装密度。可选或附加的，本发明也可以运用光学导体以及连接器用于从芯片及向芯片传输信号。
根据本发明的测试适配器能够被设计用于现有的芯片测试设备以及形成芯片测试设备或各自的负载电路板与被测芯片之间的连接。如果需要，测试适配器能够插入负载电路板或采取更进一步的功能及，例如完全替代负载电路板。
对于每一种芯片类型，一个与芯片相协调的特定的测试适配器可以被提供，与传统的负载电路板相比，测试适配器具有显著更加简单的结构及，此外，能够在信号质量上提供巨大的改善。
测试适配器能够根据需要具有一个集成编码器用来存储或向测试设备传递关于测试芯片的信息。
在一个实施例中，测试适配器具有一个近似平行六面体或相应的立方体构造。通常形成立方体(平行六面体)顶面的侧板具有一个芯片特有的触点阵列。触点阵列包含一个具有多个的特定排列的用于暂时可操作地连接芯片至测试适配器的连接器。相应数量的插头连接器或各自的连接体(connector banks)被装配在相邻的侧壁上，与顶面成一定角度，并且通过优选为共轴的线路连接至触点阵列的连接器。其他的或混合的多个连接器类型(如光学类型)可根据要求提供。所需连接器的数量由侧面的形式与尺寸决定。
测试适配器——特别地，具有触点阵列的侧板——为了使在芯片测试期间产生的机械力能被可靠的驱散且没有不可取的形变产生，优选具备机械稳定结构的。为了实现上述方式，芯片上的所有连接以预定的力接触。
依据所运用的领域，配备在侧壁上的连接器或侧壁其本身能不同地被排列。根据要求可提供多于或少于四个侧壁。同样可提供无连接器区域。如果必要，测试适配器的底部区域也能具有连接器。
为了补偿机械公差，可以将连接体侧面的插头连接器与一个至少在一面上的移动装置结合。因为由此而实现的更高的信号质量，连接体优选具备共轴结构(多重共轴连接器)。
由于连接体中单个连接器组合的结果，公差链以定向的方式(targeted manner)被打断，因此组装密度(每单位面积的通道数)并不表现出问题。连接体包含了多个单个的被排列成一排或两排或多排的共轴连接器。在一个实施例中，为了补偿公差，单个的共轴连接器以可移动的方式通过固定被安装在至少一个连接器的一边，如在基本插座体中的切块(cutout)中。单个连接体，至少在电缆端，能够在确定的区域内以刚性的方式或可移动的方式彼此连接形成一个更大的单元。如果必要，单个连接体具有定心装置，通过定心装置单个连接体定向并彼此分别对齐。单个连接器本身能为一种定心辅助物。
出于此目的，单个连接器，在连接器每一面上的，根据具体实施例，以刚性或移动的方式被压配在一个或多个外壳中以保持相同。外壳优选由注模塑料组成。电缆最适合的可操作连接是通过压制以及焊接。根据需要，单个连接器可具备弹簧元件，依靠弹簧元件可以确定对应物的插入力，并且在一定区域内可能存在的公差也能得到补偿。根据实施例，弹簧元件为如风箱(bellows)的形式或具有一个桶状结构，该桶状结构根据需要可在纵向方向上或以一定的角度开槽，以这种方式负载水平不会超过一个确定值。
在一个具体实施例中，一个连接体的多重共轴连接器包含一个凹形以及至少一个电缆端凸形连接器部件。电缆端连接器部件具有至少一个外壳中具有基体的连接体。基体包含以梳状方式排列的切块，并且可以从一面或两个相对面进入，用于在侧面容纳单个连接器。电缆端连接器部件包括多个侧向可操作地沿着或者相对彼此连接的连接体。电缆端连接体能以移动的方式相互连接，如通过弹性连接元件。根据具体实施例，电缆端连接体也能以刚性的方式相互连接。凹形连接器部件，其例如刚性固定在电路板上或直接固定在侧壁上，有一个具有开口的单块式壳体，所述开口平行延伸且用于容纳单个连接器。连接器能够从正面或背面挤压固定或咬合固定在凹形连接器部件内。单块式壳体根据要求能具备多排开口。为了补偿几何偏差，单个连接器以侧面移动方式被安装在至少一个外壳内。连接体根据需要具有定心装置，通过定心装置，外壳在对接的过程中彼此定心。
在一个实施例中，测试适配器具有一个内部的空间稳定框架，用于保持具有触点阵列的盖板以及布置在侧壁上的插头连接器。空间稳定框架根据要求具有连接装置，通过该连接装置，测试适配器能够与测试设备机械连接。
根据本发明的测试适配器的一个优点在于，每一个连接确保相同的线的长度。此外，对比现有技术所知的负载电路板，所述测试适配器具有显著的机械稳定性，且由于其三维结构而具有更小的空间要求。此外，处于其内部的电缆在很大程度上被保护起来，以对抗外部的机械影响。内部空间根据需要也能被缩小。
本发明的另一个优点在于三维测试适配器的内部能用于更多的工作。举例来说，有可能提供关于测试条件及周围参数的适合传感器的可能性。
附图说明
本发明将基于附图所示的实施例更详细地解释。
图1示出了从上方倾斜地示出的一种测试适配器以及插头连接器；
图2示出了从上方倾斜地示出的测试适配器；
图3示出了从下方倾斜地示出的测试适配器；
图4示出了测试适配器的内部工作。
具体实施方式
图1和图2示出了从上方倾斜地示出的根据本发明的一种测试适配器，图3示出了从下方倾斜地示出的测试适配器1。图4以简单方式示出了测试适配器1的内部结构。
在具体实施例中显示，带有包含一个在中心的触点阵列3的盖板2的测试适配器1具有一个近似立方体的形状。触点阵列3具有多个单个触点元件9，触点元件9相对于被测试芯片(未以更详细方式示出)的接触区域特定布置，并能够根据不同的芯片改变。触点元件9能够被配置以使他们能直接可操作地连接到芯片的接触区域。触点元件能够为弹性插针，一旦轴向压力与弹簧的力相反，其向后屈从。插针可能够具有点或圆头。其他的实施例也可能。举例来说，有使用可选择的传导聚合物作为夹层的可能性。
替换地或附加地，可能提供测试时被布置在芯片与测试适配器之间的用来提供触点阵列3的触点元件与芯片之间连接的适配器板(未显示更详细细节)。测试适配器1根据需要对于适配器板和/或芯片具备固定装置和/或定心装置，以使得测试时相对于触点阵列，芯片具有一个确定的位置。固定或定心装置能够与盖板2连接。同样有可能提供一个被可移动地布置在被固定在如盖板2上的铰链附近的定心和固定框架(未显示更详细细节)。通过定心和/或固定框架，芯片以可控制的方式被压在触点阵列3上，遍及整个区域。一个优点是，就一个适当的锁定而言，力会集中在盖板上，这样周围的结构就不会过度负载。
在一个具体实施例中显示，平行六面体测试适配器具有4个与盖板2以90°的角度布置的侧壁4。其他的实施例也可能。举例来说，测试适配器具有一个截棱锥的结构，其中的侧壁4与盖板2成大于90度的更大角度。测试适配器根据需要也能够具备一个弯曲的结构，在该结构中，基板与盖板相对于彼此偏离地布置或彼此成一定角度布置。
侧壁4具有许多单个连接器5，与触点阵列3上的许多触点元件9对应。所述单个连接器，如实施例所说明的，可合并形成可操作地连接至测试设备的多重连接器6，通过对应的插头连接器10结合。依照所运用的领域，所述侧壁4及连接器5的其他布置是可能的。举例来说，多于或少于4个侧壁能被提供。
触点阵列3上的触点元件9以及单个连接器5优选地通过共轴电缆11互相连接。为了引导通过电缆，盖板具有一个或多个穿过的开口(未显示更详细细节)。为了简化生产，测试适配器具有一个以片段方式被再分的模块化结构，其允许侧壁的简单拆卸，触点阵列3上的触点元件9分配给所述侧壁(如图2所示)。
实施例中示出的多重连接器6或各自的插头连接器10是所谓的多重共轴连接器，每一个都具有八个共轴单个连接器5。在测试操作过程中，多重连接器6典型的是通过安装在电缆上的多重插头(未显示更详细细节)连接到用于彻底测试芯片功能的测试设备。
图1示出了形成了支撑结构的一部分、并且将盖板2刚性连接至基板8的外围布置的柱7。盖板2具有一个选择的厚度，使得测试期间当芯片从上面压在触点阵列3上时不会导致不利的变形产生。代替或补充柱7，所述侧壁4能完成支撑的功能。
已经说明，如果单个连接器5以移动的方式安装在连接器部件6、10之一的至少一个面上，在某些情况下是有利的。因此，可以实现的是误差以及空间偏离都不会有任何不利影响。
在图4中，盖板2与柱7被移除，这样测试适配器的内部工作状况被更好的显示出来。可以看见，电缆11是如何将单个连接器5可操作地连接到触点阵列3上相应的触点元件(这里由一个圆形加框)。不需要说明，除了那些在这里说明的，使用单个连接器和/或多重连接器6也是可能的。
附图标记
1    测试适配器
2    盖板
3    触点阵列
4    侧壁
5     单个连接器
6     多重连接器
7     柱
8     基板
9     触点元件
10    插头连接器
11    电缆

Claims (10)

1.用于将被测芯片连接至测试设备的测试适配器(1)，其中测试适配器(1)具有基板(8)，带有可根据数量及布置与所述被测芯片相一致的触点元件(9)的触点阵列(3)的盖板(2)，以及布置在基板(8)及盖板(2)之间且包含，以与盖板(2)成一定角度的方式布置，与被测芯片相一致的许多单个连接器(5)的侧壁(4)。
2.根据权利要求1的测试适配器(1)，其特征在于：盖板(2)和基板(8)通过结构支撑元件(7)可操作地连接。
3.根据前述任意一个权利要求所述的测试适配器(1)，其特征在于：触点阵列(3)的触点元件(9)和单个连接器(5)通过共轴和/或光学线路(11)可操作地相互连接。
4.根据权利要求3的测试适配器(1)，其特征在于：共轴和/或光纤线路(11)至少成对地具有近似相同的长度。
5.根据前述任意一个权利要求的测试适配器(1)，其特征在于：多个的单个连接器(5)被组合在一个多重连接器(6)中。
6.根据前述任意一个权利要求的测试适配器(1)，其特征在于：触点阵列(3)具有片段状结构，其中每一片段的触点元件(9)都被分配给侧壁(4)上的单个连接器(5)。
7.根据前述任意一个权利要求的测试适配器(1)，其特征在于：单个连接器(5)具有共轴和/或光纤结构。
8.根据前述任意一个权利要求的测试适配器(1)，其特征在于：测试适配器(1)具有平行六面体或立方体结构。
9.根据前述任意一个权利要求的测试适配器(1)，其特征在于：盖板(2)具有用于将中间板和/或芯片置于中央的装置。
10.根据前述任意一个权利要求的测试适配器(1)，其特征在于：盖板(2)具有一个用于将芯片定心和/或压在触点阵列(3)上的触点元件(9)上的定心和/或固定框架。
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