CN102565468A - 开尔文测试载片台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉一种开尔文测试载片台，其特征在于：在圆盘状绝缘载片本体上还镶嵌了测试接触电极和测试引线接口；测试接触电极是由若干环状导电材料构成，各环状导电材料之间相互绝缘，所述环状导电材料上部的环形平面中心加工有一条环形真空槽，在每一条环形真空槽上加工有一个真空通孔；真空通孔通过可延伸至圆盘状绝缘载片本体体外的内部通孔与真空接口连接；在不改变现有芯片测试方法的基础上，通过对测试载片台的结构进行改造，使开尔文电路的检测线及激励线与被测器件芯片之间的接触表面尽量做到无隙接触，有效降低芯片测试时由于测试载片台引起的电阻误差，从而降低不良品率和生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及功率器件芯片性能测试设备，涉及一种开尔文（Kelvin）测试载片台。
背景技术
对于功率器件芯片的正向压降或通态电阻的测试，为了测试的准确性，目前业界均采取了开尔文（Kelvin）测试方法。开尔文（Kelvin）测试就是通常所说的四线测试方式，四线开尔文测试的目的是扣除导线电阻带来的压降。一段30厘米长导线的等效电阻大概是十毫欧姆到百毫欧姆，如果通过导线的电流足够大（比如是安培级的话），那么导线两端的压降就达到几十到上百毫伏。
但是，目前的垂直工作功率半导体器件芯片的测试载台均是将整个载台做为一体，而将低电位激励线LI和低电位检测线LV接到载台上，这样,载台的本体电阻以及载台与芯片之间的接触电阻都作为器件串联电阻的一部分进行了测试，从而引起了测试误差。虽然可以通过采取表面镀金、合理真空吸附等技术手段可以部分降低这些电阻影响，但在大电流测试下，仍会产生至少5毫欧姆以上的串联电阻，对于大电流测试而言就会产生数十甚至上百毫伏的测试误差，这个测试误差对于一些大功率、低正向压降或通态电阻的器件而言是不可接受的，尤其是功率型大电流肖特基二极管，其产品规格值与典型值之间一般只有20～50毫伏的余量。由此测试产生的电阻误差则导致芯片阶段无法准确对产品实际规格进行判定测试，必须到芯片封装后才能进行测试判定，从而导致生产成本的增加。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种新型的开尔文（Kelvin）测试载片台的设计方案，在不改变现有芯片测试方法的基础上，通过对测试载片台的结构进行改造，使开尔文（Kelvin）电路的检测线及激励线与被测器件芯片之间的接触表面尽量做到无隙接触，力求它们之间的接触电阻趋近于0，从而有效降低芯片测试时由于测试载片台引起的电阻误差。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种开尔文(Kelvin)测试载片台，包括圆盘状绝缘载片本体，其特征在于：在圆盘状绝缘载片本体上还镶嵌了测试接触电极和测试引线接口；
所述圆盘状绝缘载片本体为圆盘状，圆盘状绝缘载片本体上的测试接触电极是由若干环状导电材料构成，各环状导电材料之间相互绝缘，分别镶嵌在圆盘状绝缘载片本体上；
在每一个所述环状导电材料上部的环形平面中心加工有一条环形真空槽，在每一条环形真空槽上加工有一个真空通孔；真空通孔的下部连通一条处于圆盘状绝缘载片本体内的内部通孔；内部通孔使每个所述环状导电材料上的真空通孔相互贯通；
内部通孔的一端延伸至圆盘状绝缘载片本体体外与真空接口连接；
所述圆形绝缘载片本体的下部加工有与各环状导电材料位置对应的槽位，在槽位对应的环状导电材料上加工螺孔， 螺孔中安装螺丝，螺丝的一端通到槽位下方，与大电流引线固定，
所述圆形绝缘载片本体的下部固定有4个测试引线接口和穿线通孔，4个测试引线接口穿过穿线通孔分别与对应的大电流引线连接；每块环状导电材料对应连接一条引线，若干个引线分成两组，分别作为开尔文（Kelvin）测试电路的LI引线和LV引线，每组内的引线连接到对应的测试引线接口。
每块环状导电材料均需要安装引线，这些引线可以分成两组，分别作为开尔文测试电路的LI引线和LV引线，每组内的引线既可以并联后连接到对应的测试引线接口，也可以分开单独连接对应的到测试引线接口。
圆盘状绝缘载片本体上镶嵌的环状导电材料的材料为铜块或镀金镍。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：真空通孔通过可延伸至圆盘状绝缘载片本体体外的内部通孔与真空接口连接；在不改变现有芯片测试方法的基础上，通过对测试载片台的结构进行改造，使开尔文电路的检测线及激励线与被测器件芯片之间的接触表面尽量做到无隙接触，力求它们之间的接触电阻趋近于0，有效降低芯片测试时由于测试载片台引起的电阻误差，从而降低由于测量不准确而导致的芯片的不良品率，降低生产成本。
附图说明
图1是开尔文测试载片台平面结构图；
图2是开尔文（Kelvin）测试的等效电路图；
图3是圆盘状绝缘载片本体真空孔部分结构图；
图4是圆盘状绝缘载片本体引线部分结构图；
图5是本发明的导电材料分布形式2示意图；
图6是本发明的导电材料分布形式3示意图；
图7是本发明的导电材料分布形式4示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。
如图1至图7所示，开尔文(Kelvin)测试载片台包括圆盘状绝缘载片本体，在圆盘状绝缘载片本体还镶嵌了测试接触电极和测试引线接口，并采用具有无隙固定被测器件芯片的真空吸固结构；
一种开尔文(Kelvin)测试载片台，包括圆盘状绝缘载片本体，其特征在于：在圆盘状绝缘载片本体上还镶嵌了测试接触电极和测试引线接口；
所述圆盘状绝缘载片本体11为圆盘状，圆盘状绝缘载片本体11上的测试接触电极是由若干环状导电材料12构成，各环状导电材料12之间相互绝缘，分别镶嵌在圆盘状绝缘载片本体11上；
在每一个所述环状导电材料12上部的环形平面中心加工有一条环形真空槽13，在每一条环形真空槽13上加工有一个真空通孔16；真空通孔16的下部连通一条处于圆盘状绝缘载片本体11内的内部通孔15；内部通孔15使每个所述环状导电材料12上的真空通孔16相互贯通；
内部通孔15的一端延伸至圆盘状绝缘载片本体11体外与真空接口17连接；
所述圆形绝缘载片本体11的下部加工有与各环状导电材料12位置对应的槽位，在槽位对应的环状导电材料12上加工螺孔， 螺孔中安装螺丝19，螺丝19的一端通到槽位下方，与大电流引线21固定；
所述圆形绝缘载片本体11的下部固定有4个测试引线接口18和穿线通孔20，4个测试引线接口18穿过穿线通孔20分别与对应的大电流引线21连接；每块环状导电材料12对应连接一条引线21，若干个引线21分成两组，分别作为开尔文（Kelvin）测试电路的LI引线和LV引线，每组内的引线21连接到对应的测试引线接口18。
每组内的引线21既可以并联连接，也可以分开单独连接。
开尔文测试的等效电路如图2所示，其中Rt等效为被测器件，通过电流源I的以及高电位激励线HI和低电位激励线LI为器件提供恒流，通过接入极高输入阻抗的高电位检测线HV、低电位检测线LV与电压表连接测量Rt两端的电压。r1 、r2、r3、r4分别为各连接线的导线电阻及接触电阻之和。由于检测线上接有极高阻抗，因此流过检测线上的电流极小，近似为零。由于流过检测线的电流为零，在r3和r4上的压降也为零，而激励电流I在r1和r2的压降不影响I在被测电阻Rt上的压降，所以电压表V可以准确测出Rt两端的压降。测试结果与各导线电阻及接触电阻r1,r2,r3,r4无关，有效减少了测量误差。
本发明的圆形绝缘载片本体11，其直径尺寸应大于需要测试的芯片尺寸；在绝缘载片本体上镶嵌的环状导电材料12，如铜块、镀金镍块等，环状导电材料12可以是两块，也可以是多块进行并联使用。这些导电材料之间相互绝缘，通过引线连接后作为开尔文（Kelvin）测试的激励线及检测线的一部分，使得开尔文（Kelvin）电路的检测线及激励线尽量接近芯片本体。
测试过程利用真空吸附作用可有效降低接触电阻。需要注意的是，由于半导体芯片为薄型脆性材料，因此需要合理设计镶嵌后的表面平整度，才能保证载片台的正常使用。
图3本载片台的真空槽13结构图，内部通孔15通过真空通孔16与真空槽13连接，从而实现每块导电材料均具备真空吸附能力。
图4是本载片台的开尔文(Kelvin)接线图，在圆形绝缘载片本体11的下部开出槽位，在环状导电材料12上挖孔并安装螺丝19通到槽位下方，螺丝19采取导电材料制作，且直接与环状导电材料12导通，螺丝19的底部安装大电流引线21，通过通孔20与引线接口18相连。需要注意的是，每块环状导电材料均需要安装引线，这些引线可以分成两组，分别用于开尔文（Kelvin）测试电路的LI和LV引线，每组内的引线既可以并联连接，也可以分开单独连接。
根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。
Claims (3)
1.一种开尔文测试载片台，包括圆盘状绝缘载片本体，其特征在于：在圆盘状绝缘载片本体（11）上还镶嵌了测试接触电极和测试引线接口；所述圆盘状绝缘载片本体（11）为圆盘状，圆盘状绝缘载片本体（11）上的测试接触电极是由若干环状导电材料（12）构成，各环状导电材料（12）之间相互绝缘，分别镶嵌在圆盘状绝缘载片本体（11）上；在每一个所述环状导电材料（12）上部的环形平面中心加工有一条环形真空槽（13），在每一条环形真空槽（13）上加工有一个真空通孔（16）；真空通孔（16）的下部连通一条处于圆盘状绝缘载片本体（11）内的内部通孔（15）；内部通孔（15）使每个所述环状导电材料（12）上的真空通孔（16）相互贯通；内部通孔（15）的一端延伸至圆盘状绝缘载片本体（11）体外与真空接口（17）连接；所述圆形绝缘载片本体（11）的下部加工有与各环状导电材料（12）位置对应的槽位，在槽位对应的环状导电材料（12）上加工螺孔， 螺孔中安装螺丝（19），螺丝（19）的一端通到槽位下方，与大电流引线（21）固定；所述圆形绝缘载片本体（11）的下部固定有4个测试引线接口（18）和过线通孔（20），4个测试引线接口（18）穿过穿线通孔（20）分别与对应的大电流引线（21）连接；每块环状导电材料（12）对应连接一条引线（21），若干个引线（21）分成两组，分别作为开尔文测试电路的LI引线和LV引线，每组内的引线（21）连接到对应的测试引线接口（18）。
2.如权利要求1所述开尔文测试载片台，其特征在于：每块环状导电材料（12）均需要安装引线（21），这些引线（21）可以分成两组，分别作为开尔文测试电路的LI引线和LV引线，每组内的引线既可以并联后连接到对应的测试引线接口（18），也可以分开单独连接对应的到测试引线接口（18）。
3.如权利要求1所述开尔文测试载片台，其特征在于：圆盘状绝缘载片本体（11）上镶嵌的环状导电材料（12）的材料为铜块或镀金镍。
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