CN103477237A - 自动化测试和验证电子元件的装置 - Google Patents

Abstract

一个自动测试装置（ATE）单元，所述单元包括大型交互系统。所述大型交互系统具有一个通用安装台，用于与接收和测试接口模块一起使用，从而以电子方式安装和测试各种不同类型的待测电子元件或单元。本发明提供了基于MEMS技术的安装台测试接口模块，并适于与ATE的接收模块电子耦合。在一个优选的结构中，在测试接口模块中提供高速微测试通道以在待测的元件或单元与芯片级的测试仪之间建立信号连接，并且更优选的是维持完整信号达到50GHz，而没有显着的信号损失失真。

Description

自动化测试和验证电子元件的装置

相关申请

此申请根据美国专利法第119条第e款要求美国临时申请号为No.61/457404的专利的利益，该申请于2011年3月21日提交，题目为基于MEMS装置接口模块。

技术领域

本发明提供了一种用于自动测试和验证电子元件的装置。更具体地说，本发明涉及一种包括基于MEMS系统接口模块的装置，并且尤其是一种用于测试电子元件，如芯片，电阻器和/或电子电路中使用二极管等的高速测试接口面板或模块。

背景技术

目前几乎100％的所有电子元件都是在组装上电路板之前进行测试。在电路板组件的处理达到每个组装线每分钟组装80000个元件时，这样的测试是非常需要的。如果单个元件的故障，它通常是花费更多成本效益地报废整个成品电路板，而不是识别和修复任何制造缺陷。

随着电子电路的制造速度的增加，各种制造商已经开发了用于测试和验证单个元件的自动测试装置。传统的自动测试装置通常包括一个主控制器，其通过连接器接口和大型交互系统与信号模拟器，感应卡或类似的装置电气连接。大型交互系统具有一个安装台，所述安装台用于定位待测的元件装置或单元并在测试期间使所述元件装置或单元与模拟器电气连接。机器人操作装置物理定位待测的元件装置或单元是所述元件装置或单元在自动测试装置内进行测试。传统的自动测试装置，用于测试单个的元件，但是，目前遇到了检测速度必须更快跟上组装速度的困难。特别是，传统的自动测试装置（ATE）被限制于少于12GHz的频率范围，并且最通常在约4GHz的频率内工作。

不同制造商提出的自动测试系统的测试元件的运行速度高达77GHz。然而，采用较高的处理速度所伴随着主要制约因素，作为结果会对当前大型交互系统安装台产生限制。在几千兆赫兹以上的频率时，集成电路测试成为一项艰巨的任务。特别是，由于交互和电磁耦合损害了在高速行驶时的测试结果的寄生效应，信号的完整性会退化。

传统的自动测试装置包括一个装置接口单元，用以在集成电路上执行测试。该装置接口单元在待测元件或单元与ATE内的测量仪器之间提供临时电气连接。该装置接口单元还提供用于测试本地电路下的单元的空间，如缓冲放大器和负载电路。本申请人已经理解，这是非常可取的，以减少测试下的单元与ATE的测试电路之间的物理距离，从而降低传输线效应和电磁耦合。一个传统的做法是将电子自动测试装置的安装台销定位在尽可能接近单元测试销的位置。然而，在实践中一般电子销产品的设计是满足各种需求，覆盖不同的测试场景。其结果是，通用电子销通常是体积大，不能容易地集成并且根据测试标签定位在相邻的单元。此外，传统的安装台消耗大量的功率，并且在某些情况下，要求液体冷却系统，以避免过热以及维持所需的温度。迄今为止，测试和接触电子销单元之间的物理分离的问题并未被决定性的解决。其结果是，根据迄今在本领域自动测试装置（ATE）的情况，这个距离仍可能超过几英寸。

为了减少自动测试装置和待测单元之间的传输距离的长度，各种技术已被考虑。在某些应用中，测试头的电路可能从大型交互组件中被删除并位于远程连接的主机的机箱中。在这样的结构中，比较器，可编程的负载，驱动器和开关电路通常都留在测试头。然后，这些电路被集成在一个低功耗的单片电路，以便包装以及减少冷却要求。尽管对于一个传统的封装VLSI装置来说，在这个方式中设计了一个销电路板将待测单元输出和比较器输入之间的总长度减少到大约2至3英寸，然而当频率超过几吉赫时，2到3英寸的缝隙仍可能破坏信号的完整性。

另外，通用的电子销装置可能会被特定的接收替换。通过限制接触电子销架构到只有一个的单独装置，降低功耗和面积成本。收发器可以被制造和安装在单元测试接口板下作为一个本地的测试接口。然而这种变化允许测试系统的输入和输出的特性相匹配于测试下的的组件或单元输入/输出垫，并同时减少信号反射的影响，以及根据这种做法测试和接触销的电子装置之间的距离限制了通用接触电子销架构的灵活性。

本申请人已经认识到，随着现有的互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的频率超过200GHz，传统的测试仪的体系需要很大提高用以保持可接受的测试速度。广泛的高速测试信号遇到的信号路径相关联在非线性范围。人们已经认识到，当待测单元和自动测试装置之间的交互的频率接近吉赫范围内，传输线的影响成为一个关键的问题，需要匹配的阻抗，以减少信号的反射和提高测试信道的性能参数。此外，由于趋肤效应和由辐射引起的电磁耦合的交流电阻变得显着，从而降低信号的完整性。这些不希望的效应，最终破坏定时测量精度和测试结果。

发明内容

为了至少部分地克服现有技术的装置的至少一些缺点，本发明提供了一个自动测试装置（ATE）单元，所述单元包括大型交互系统。所述大型交互系统具有一个通用安装台，用于与接收和测试接口模块一起使用，从而以电子方式安装和测试各种不同类型的待测电子元件或单元。如将要描述的，大型交互系统包括一个电子销阵列，最小化每个单独的待测单元与ATE的电子销之间的物理隔离。

在另一个实施例中，本发明提供了基于MEMS技术的安装台测试接口模块，并适于与ATE的接收模块电子耦合。在一个优选的结构中，在测试接口模块中提供高速微测试通道以在待测的元件或单元与芯片级的测试仪之间建立信号连接，并且更优选的是维持完整信号达到50GHz，而没有显着的信号损失失真。

在另一个实施例中，本发明提供了一种基于MEMS的接口模块，用于在ATE中使用以进行多个电子元件的高速测试的，更优选的是这样的元件是芯片级的元件，例如作为批量测试程序的一部分。接口模块所提供的体系结构可以将待测单元与ATE的电子销之间的距离减少到小于2000微米，优选为约小于几百微米。因此，传输线效应明显衰减，从而允许测试通道在高达50GHz的频率下运行，而不需要考虑信号完整性的下降。

更优选的是，一些可互换的基于MEMS的模块被引入在自动测试装置（ATE）的大型交互测试台，该测试台用于各种不同的电子元件高速测试。这样的待测电子元件或单元包括但不限于电阻器，芯片，二极管等。优选地，测试台中用于测试装置的功率提高到至少约40GHz，优选高达约50GHz的频率范围，而不需要自定义的测试头去除电路和/或重新配置。

因此，在一个方面中，本发明属于一种大型交互系统，用于在自动测试装置中使用，所述自动测试装置用于同时检测待测单元的多个电子元件，所述交互系统包括：接收模块，所述接收模块包括一前安装表面，多个接触销，所述接触销被安装在所述安装表面上并从所述安装表面向前向外延伸，所述接收单元用于电子耦合到一个控制器上，从而可激活提供电子信号，所述电子信号在至少一个选定的试验条件下进行模拟，以选定一个所述接触销，一测试接口模块可定位地邻接于接收模块的前安装表面，所诉测试接口模块具有用于支撑在测试位置上的待测单元的支撑表面，所述支撑表面包括与相应接触销关联的弹性接触件，所述弹性接触件包括一个导电的输入/输出垫和一个弹性变形偏压部件，当待测单元移动到测试位置时，所述输入/输出垫与所述关联的电子元件中的一个接合，并且所述输入/输出垫在操作位置和静止位置之间可选择性地移动，其中，在所述操作位置中，所述输入/输出垫向后朝向所述安装表面移动并与所述相关联的接触销电接触，在所述静止位置中，所述输入/输出垫从其静止位置向前移动一段间隔开的距离，所述弹性变形偏压部件向输入/输出垫提供了一个阈值力使所述输入/输出垫向静止位置移动，以及一个致动器，所述致动器可选择性地操作在所述输入/输出垫和相关的电子元件之间实施一个大于阈值力的接触压力，从而使所述输入/输出垫移动到操作位置并且在所述电子元件，输入/输出垫及相关接触销之间形成电子连接。

在另一个方面，本发明涉及一种大型交互系统，用于在自动测试装置中使用，所述自动测试装置用于同时检测待测单元的多个电子元件，所述交互系统包括：一接收模块，所述接收模块电耦合到一个控制器，从而可激活地提供与所选择的测试相关的电信号，接收模块包括向前的安装表面，并且多个接触销被安装在所述安装表面上并从所述安装表面上向前延伸，一相邻于所述接收模块的前安装表面的测试接口模块，所述测试接口模块具有用于支撑位于测试位置上的待测单元的支撑表面，所述支撑表面包括多个弹簧接触件，所述弹簧接触件与相应的接触销相连，所述弹簧接触件包括一个导电垫和一个可弹性变形的垫支撑件，当所述待测装置在测试位置时，所述导电垫与所述电子元件接合，所述导电垫能够从静止位置和操作位置处移动，在所述静止位置时，所述导电垫向前移动到一个与相应的接触销间隔一段距离的位置，在所述操作位置时，所述导电垫向着安装表面移动并与所述相应的接触销电接触，所述可弹性变形的垫支撑件朝向所述静止位置弹性地偏压所述接触垫，以及一致动器组件，所述致动器组件可选择性地操作来实现所述导电垫和所述电子元件之间的解除，从而使所述接触垫移动到操作位置并形成所述电子元件，输入/输出接触垫以及所述相应的连接销之间形成电子连通。在又一个方面中，本发明涉及一种测试接口模块，所述测试接口模块在一种大型交互系统中使用，所述大型交互系统用于电子元件的测试，所述大型交互系统包括一接收模块，所述接收模块电耦合到一个控制器，从而可激活地提供与所选择的测试相关的电信号，所述接收模块包括向前的安装表面，以及多个接触销，所述接触销相对于所述安装表面向前延伸，所述测试接口模块可定位地邻接于所述接收模块的向前的安装表面，所述测试接口模块具有用于支撑待测单元的支撑表面，所述待测单元包括多个位于测试位置的待测的电子元件，所述支撑件包括多个与相应接触销相连的弹簧接触件，所述弹性接触件包括导电垫和一个弹性变形支撑件，当待测单元移动到测试位置时，至少一个所述导电垫与所述关联的电子元件中的一个接合，并且该导电垫在静止位置和操作位置之间可选择性地移动，在所述静止位置时，所述导电垫移动到与所述接触销间隔一段距离的位置，在所述操作位置时，所述导电垫朝向安装表面移动并与相应的接触销电接触，并且在所述操作位置中，所述导电垫移动直至与相应的接触销点连通，所述变形支撑件偏压所述接触垫使所述接触垫朝向静止位置移动，并且所述导电垫在施加在待测单元上的预设的阈值力的作用下从静止位置移动到操作位置，从而在所述电子元件，所述接触垫和所述相应的接触销之间形成电连通。

附图说明

现在可以参考了下面的详细描述，连同附图，其中：

图1示出自动测试装置采用了大型交互系统用于提供在自动测试装置和被测的单位之间的临时的测试信号路径的示意图；

图2示出了机器人组件用于使用在图1中的自动测试装置的测试模具中的电子组件的定位的示意图；

图3示出了在图1的自动测试装置的大型交互系统测试座的图2中的测试模具的示意图；

图4至6示出了大型交互系统的局部放大示意图，该系统包含基于MEMS的测试接口模块和使用在图1中的ATE的接收模块；

图7示出在放松的状态，在图2中的测试接口模块中使用的MEMS接触弹簧，电子地耦测试下的单元到接收模块的示意图；

图8示出了在组件测试期间，在一负载压力下的图7所示的MEMS接触弹簧的示意图；

图9以图形方式示出了用于选择的弹簧接触金属和频率在AC阻抗中的关系；

图10示意性地示出图7放入接触弹簧，以及施加负荷压力前测试下的单元的电子元件的剖视图；

图11示出在负载压力下接触弹簧和图10所示的电子元件的剖视图，并且示出在图1中的自动测试装置运行期间临时电子连接；

图12示意性地示出从自动测试装置接触电子销被测的电子元件接触通路的信号路径；

图13以图形方式示出AC响应图7中的接触弹簧，带线和同轴电缆；

图14以图形方式示出在输出与输入电压在1GHz时的图7中每一个接触弹簧，带线和同轴电缆的峰值；以及

图15示出图7中的接触弹簧在输出电压在50GHz时的峰值。

具体实施方式

参考图1，它示出了自动测试装置10单元，用于在自动化的测试和验证电子元件12（图2），优选为在元件12被装配成为电路板和/或其类似物的一部分之前，同时测试的多个固定在测试模具16上的元件12。如将要描述的自动测试装置10设置有大型交互系统，其被配置来实现同时进行高速测试多种不同类型的电子元件12，包括通过非限制性示的例子，开关，芯片，电阻，二极管等，而无需显着的特定的移动装置的定制和/或为每个不同的模具或待测单元16重新配置。

在图1中所示的大型交互系统20，该自动测试装置10包括主处理器22，机器人操作组件26，一个测试协议控制器28，和一个交互模块接口30。

该主处理器22提供整体控制的大型交互系统20，机器人操作程序组件26和测试协议控制器28的初始放置代替多个元件12进入到测试模具16，以及定位，检测和去除测试模具16进入大型交互系统20作为测试下的单元，而其随后在以下测试是可移除的。

在一个简化的结构中，机器人操作组件26包括一个三轴可动机器人臂32，其中有一个有选择地致动的夹持固定装置34，以及可以单独从供应站35操作移动元件12，进入测试模16。之后的放置在模具16的元件12，机器人臂32移动模具16进入到大型交互系统20用于组件测试，其后测试和验证一个卸料站（未示出）。任选地，该操作组件26可设置有多个机器人臂32，该机器人臂用于同时预定位多个元件12在一个模具16中的预分组安排的阵列作为所需的测试下的单元。

在图4至图6中示出的大型交互系统20，包括模块化的测试接口板36和模块化接口接收板38他们共同作为测试安装台40中，该座用于在测试和验证期间支承模具/测试下的单元16。如将要描述的致动器组件42被设置用于在组件测试过程中相对于接收板38定位测试接口板36。

在图3中的结构中，一个优选的使用在测试安装台40（图5）的测试接口板36被设置为大致矩形的面板，其具有平坦的顶部中央表面44。在约25至约500个之间的弹簧接触件46的阵列被定位在相应的孔48延伸穿过面板36。图3示出可移动的测试接口板38的上表面44包括接点弹簧连接器46的阵列，其中每一个是约50到1000微米，优选长约为50到150微米。该弹簧连接器46提供临时的电连通，该电连通在模具16中的元件12或测试下的组件和自动测试装置10之间。如将要描述的，弹簧接触件46的顶部提供临时的电连通，该电连通导向固定于模具16中的电元件12，而接触的弹簧46的底部提供的具有连通性的ATE电子销地通过接口接收板38，如图6所示。虽然不是必须的，最优选的是，提供的测试接口板36作为一个模块化的可互换板。因此，不同的接口板36，特别是根据电气元件和/或进行验证过的测试下的单元，可以使用在自动化测试装置10中。

图7和图8示出最好的每个弹簧接触46，包括中央设置的导电金属接触垫50，该导电金属接触垫由可弹性变形的吊索组件52支撑。该吊索组件52形成一个大致平整的正方形格架54，该格架沿其周缘部被固定在测试接口板36的相邻部分的支持部56a，56b（图10）的边缘。在一个优选的结构中，格架54由合适的弹性变形的材料形成，并且最优选的是有机硅，可选择地弹性返回到初始的中立状态。

如将要描述的，测试接口板36用于支撑模具16或带有选定的电子元件12的接触销，该接触销与相关联的接触垫50电接触，以便允许电测试信号在它们之间传输。虽然不是必须的，最优选的是，弹簧接触件46中所提供的一部分的一个预选的几何阵列，其被配置为以允许不同的测试的数量的定位模具16在其上，用于一些不同的组件类型的组件的测试和验证。

图3和图4示出用于在大型交互系统20的接口接收板38。接口接收板38的中心部分优选地设置为大致平的上部前表面28和下部后表面60。电接触销62的阵列被设置在中央部58，并从前表面58突出向上。固定接收板38的上表面5最好是包括一个微接触销62的基座，每个该基座电子耦合到相关联的焊垫76的。定位和配置该接触销62用以与底面可拆卸的接口接收板38和测试下的模具16建立电气连接。该微接触销62最好是由金形成，并提供作为常规的自动测试装置中常用的弹簧单高跷销的替代。特别是，该接触销62被布置在一个预先选定的阵列，从而使至少一个接触销62的相应接触垫50，以与其对齐，当测试接口板36被移动到与在测试安装台40的组件中的接收板38并排对准的位置。

接口接收板38可以不是必需的，但它也可以具有模块化的结构，由此，接触销62分别与形成在下部后表面60上的相应的接触垫50电连接。在接收板38的下表面60还包括焊垫76的阵列被构造和定位，用以直接连接到自动化测试装置，如在图6中所示。每个焊垫76提供与相应的永久销接触64电子耦合的交互模块接口30。

该交互模块接口30被设置与测试协议控制器28电气连接，用以接收和发送测试信号。该模块接口30进一步设置有一个测试座壳体或支承面，用于在测试操作过程中接收模块化测试接口板36，接收板38和模具16在其上。

接口接收板38定位在支承表面上或交互模块接口30的外壳，接触垫50被设置成与相关联的永久销接触件64电子连接，从而在测试协议控制器28之间发射电子测试信号，接收板38和测试接口板36在检测操作过程中。模块接口30最好还包括一个按压元件70。该按压元件70可选地可操作以应用预选的向下的模具16上的接触压力，当被固定在一个测试位置时，一般在测试接口板36上并列校准。

图4至图6显示测试接口板36和接收板38分别包括额外对准键78,79。该对外对准键78,79被配置以方便组件的测试安装台40在测试台壳体内的组装，以及接触垫50，接触销62和永久销接触件64的直接对准。在图4中所示，在初始装配，测试接口板36位于接口接收板38的前表面58的正上方。当第一次定位时，每个弹簧接触件46的接触垫50假定一中立位置，间隔的边缘的距离在相应的接触销62之上，并且优选的间隔开的距离优选为约5至20微米。

最优选的是，一些电器元件12预先定位在测试模具16或测试下的单元。该模具16以机器人操作组件26的方式移动到在测试接口板36之上的一个并置的位置。最优选的，该模具16在多个自动测试装置10中接收测试，从而使多个单独的电子元件12同时进行测试。通过致动的按压元件70建立连接，用以施加一低压力大型负荷在模具16的顶部上。

但是应当理解的是，最后所选择的要在测试安装台40中使用的测试接口板36将取决于特定的被测试的电气元件12和/或测试下的模具16。通过接口接收板38的对应位置的测试接口板36，模具16被定位在与测试接口板36的顶面并列排列的位置，使该电气接触引导每个单独的元件12与弹簧接触件46的接触垫50电子连通。

模具16或测试下的单元位于与顶表面44并列排列，处理器22用于激活按压元件70用以施加向下的压力在模具16或测试下的单元。施加向下超过预定的最小压力的力（在图6中的箭头100）导致产生一在元件12的电引线和接触垫50之间的接触力，该接触力弹性变形该格架54并且影响接接触垫50的向下置换与该相应接触销62电子连通。当按压元件70是这样布置的，之后测试协议控制器28被激活，从每个电子元件12经由永久接触销接触件64、接触销62和弹簧接触件46以及接触垫50发送和接收所需的测试信号。测试协议控制器28被配置来激活一个或多个电子元件12上的一系列预选测试协议，而模具16或测试下的单元通过操作组件26被定位在安装台40该测试协议控制器28可以包括但不限于，数字电源（DPS），参数测量单元（PMU）和任意波形发生器（AWG），和/或数字输入/输出。

最优选的，配置基于MEMS的测试接口板36，以适应通常在高速模拟电路和射频电路上需要进行功能测试的测试接口电路。测试接口板36相比于传统的移动装置的接口板，提供了必要用于在芯片级的故障检测的装置。这使制造商能够在包装和/或装配组件之前，对在电路板上芯片级的电子元件的故障检测。因此，包装的成本，这经常是现今主要的制造的总成本，可以几乎完全消除。

a）弹簧接触件

在图7和图8中所示的一种优选的基于MEMS的使用在ATE10的弹簧接触件46。在一个最优选的结构中，该弹簧接触件46具有一个方形的几何形状，其长度和宽度尺寸约100χ100微米。每个弹簧接触件46包括一个矩形的中央导电的金属垫50，并且被支承在可弹性变形的吊索组件52的中心区域。优选地，接触垫50的宽度和长度尺寸约40χ40微米，并且高厚度约5到30微米，优选为10微米。该接触垫50仅由吊索格架54绕其边缘外周支持，该接触垫它由8个整体形成的长度大致相等的硅梁组成。吊索格架54依次是悬浮在测试接口板孔，沿相对边缘的边缘吊带支撑56A，56B（图10）。该吊索组件52被构造为当未偏置时，该接触垫50被保持在升高的位置在相关联的接触销62上方隔开，与硅晶格54保持对称的在接触垫50周围的压力。该弹簧接触件46是最优选的形成，满足以下条件：（a）在接触垫50的平坦的顶面提供了更大的接触面积，以尽量减少与电子元件12的接触电阻;（b）低接触力;（c）小的区域，以与模具的接触销52相匹配（四）可以忽略不计的剪切;及（e）可靠的弹性性能。

吊索组件52的屈服强度通过使材料开始塑性变形的应力来定义。可塑性变形的材料响应施加的载荷发生不可逆的永久性改变。由于有机硅的高屈服度，有机硅被选择作为优选的支撑材料。趋肤效应是AC电流在导体表面附近的流动的倾向。下面的表面上的电流密度成为1/e时，它的在表面的距离数值被称为集肤深度，它被赋予

$\mathrm{\δ}=\sqrt{\frac{2\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\ω}}\mathrm{\μ}}$

其中P是导体的电阻率，ω=2πf是以弧度/秒为单位的角频率，并且

μ=导体的绝对磁导率，μ=μ_oμ_r其中

是自由空间的磁导率，μ_r为导体的相对磁导率。由于趋肤效应在高频率的有效电阻增加。对于长，圆柱导体的AC电阻是

$R=\frac{\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\δ}}\left(\frac{L}{\mathrm{\π}(D-\mathrm{\δ})}\right)\≈\frac{\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\δ}}\left(\frac{L}{\mathrm{\πD}}\right)---\left(1\right)$

其中L和D分别分别是导体的长度和直径。如果D＞＞δ，该电阻值是有效的。对于铜，金，铝的AC阻抗被计算达到100GHz，如在图9中所示。选定铜作为接触垫50的优选材料，因为它与其他不同金属相比具有高的拉伸强度，良好的导电性，和低的趋肤效应。

图10和11示出测试下的接触弹簧46和电子元件12在稳定和变形状态下的侧透视图。压力载荷70定位在模具16的顶部施加一对可拆卸的接口接收板38的弹簧接触件46的按压力，以保持在测试阶段的连接。优选的，压力载荷70最小需要保持接触弹簧46的变形在吊索组件52的材料弹性变形限制内并且远离塑性变形区域。

（一）模拟结果

用于MEMS的电磁性能参数和的SPICE模型接触弹簧通过使用行业标准工具HFSS^TM和Q3DExtraxtor^TM来获取。

如图12中所示，来自ATE销的用于传输线的广义集总元件模型与测试下的接触垫电子连接，其中，RDIB、C2，L2，分别是装置接口板接点弹簧的电阻、电容和电感。R_接触,CI,C3,LI和L3是在PE/装置接口板和该装置接口板/在测试接口下的模具的集中参数。

仿真结果表明，对于一个典型的横截面为0.25x0.04毫米，长8厘米的带线，10厘米长的、横截面为0.13x0.14毫米的同轴电缆之间的性能差异进行比较并且一建议的MEMS器件的测试接口板部分提供在自动测试装置接触电子销组件和从SPICE提取模型的测试下的接触垫之间的电连接。在本节中进行的分析的输入信号是一伏峰峰值的正弦波形。

AC响应提到的三个模型在图13中所示。用于带线和同轴电缆的3dB带宽分别在20MHz和70MHz，这表明这两种模式的输入信号严重超过100MHz。这将限制测试信号的动态范围，可以减少信号的完整性和信号噪声比。该AC响应的MEMS界面显示在传统的解决方案外有飞跃性的提高。该-3dB带宽是50GHz的附近，比目前可用的测试信道带宽高几个量级。

图14显示了用于1GHz的三个提取的模型的瞬态响应。接触弹簧保持信号完整性，

而该接触弹簧是极度退化的带线和同轴电缆，只有在低频率小于1GHz的信号时可以被发送。图15显示了在50GHz时，接触弹簧的响应。保持在50GHz时，信号的完整性可以保存，并且损失或失真小。

表一和表二显示了在1.00GHz和50GHz的集中参数。本发明的接触弹簧46显示了显着较低的电容和电感的值相比于带状线和同轴电缆模型。建议的测试接口板模块还提供了在测试下电子元件与自动测试装置资源之间的较低的路径。接触弹簧46的较低的电阻，电容和电感的值允许MEMS结构在避免信号完整性的损失的情况下运行在一更高的频率。

表I

使用Q3DEXTRACTOR在1.0GHz提取的参数。

	RACm THEΩ	电感	电容
				接触弹簧	21.7mΩ	0.1nH	10.7fF

表II

使用Q3DEXTRACTOR在50GHz提取的参数。

上述结构建立可行的测试接口板模块，适合用于自动测试装置10中的高速的电子元件的测试。建议基于MEMS的结构，通过提供微小尺度可以减少测试下的模具与ATE资源之间的物理隔离。本发明的MEMS器件测试接口板36，避免了不希望的传输线效应，ATE测试信道的带宽限制的问题。大大减少由于在传统测试信道的长条线产生寄生电容和电感的痕迹，允许MEMS测试通道工作在更高的频率。该MEMS器件接口板测试通道可运行在高达50GHz的同时保持了高的信号完整性。建议的接口模块还可以提供用于测试接口电路，以提高在重要的测试期间，测试仪的电气性能。此外，MEMS器件测试接口板36可用于建立必要在测试下模具和ATE测量仪器之间的测试信道。在模具16进行的测试，通过在包装前检测，从生产线上除去有故障的增加费用的装置，降低制造成本。

但是应当理解的是，本发明可以被提供作为一个独立的测试接口模块。更优选的是一些的高速测试接口模块，该模块被纳入一个测试座40用于电子元件的精确测试，而不需要受限制的微型处理器、PC芯片组、和显示芯片、磁盘驱动器、视频游戏装置、系统芯片（SiP）、存储器、基带数字化，网络和宽带装置。

虽然优选的实施例中描述和说明为的弹簧接触46包括硅格架作为弹性变形的支承，但本发明并不局限于此。这可以理解为不同的支承结构和/或材料也可以使用，并将是显而易见的。

虽然说明中详细的描述说明了各种优选实施例，本发明还没有明确限制所披露的优选实施例。本领域技术人员会在本领域中进行许多变化和改进。如定义本发明，可以参照所附的权利要求书。

Claims (20)

1.一种大型交互系统，用于在自动测试装置中使用，所述自动测试装置用于同时检测待测单元的多个电子元件，所述交互系统包括：

接收模块，所述接收模块包括一前安装表面，多个接触销，所述接触销被安装在所述安装表面上并从所述安装表面向前延伸，所述接收模块用于电子耦合到一个控制器从而可激活的提供电子信号，所述电子信号在一个选定的试验条件下进行模拟，以选定一个所述接触销，

一测试接口模块可定位地邻接于接收模块的前安装表面，所述测试接口模块具有用于支撑在测试位置上的待测单元的支撑表面，所述支撑表面包括多个与相应接触销关联的弹性接触件，所述弹性接触件包括一个导电的输入/输出垫和一个弹性变形偏压部件， 

当待测单元移动到测试位置时，所述输入/输出垫与所述关联的电子元件中的一个接合，并且所述输入/输出垫在操作位置和静止位置之间可选择性地移动，其特征在于，在所述操作位置中，所述输入/输出垫向后朝向所述安装表面移动从而与所述相关联接触销电接触接触销，在所述静止位置中，所述输入/输出垫从其静止位置向前移动一段间隔开的距离，

所述弹性变形偏压部件向所述输入/输出垫提供了一个阈值力使所述输入/输出垫朝向静止位置移动，以及 

一制动器，所述致动器可选择性地操作在输入/输出垫和相关的电子元件之间实施一大于阈值力的接触压力，从而使所述输入/输出垫移动到操作位置并且在所述电子元件，输入/输出垫及相关接触销之间形成电子连接。

2.根据权利要求1所述的大型交互系统，其特征在于，所述弹性变形偏压部件包括：一个大致平整的多边形形状的变形的支撑格架，所述输入/输出垫被安装到所述支撑上。

3.根据权利要求1所述的大型交互系统，其特征在于，所述偏压组件包括大致正方形的变形支撑格架，所述格架包括多个硅横向部件，在静止位置，该支撑格架通过一个或多个外围肩部件从所述安装表面被隔开，其中，所述输入/输出垫朝向所述支撑格架的中央部安装。

4.根据权利要求2或3所述的大型交互系统，其特征在于，所述支撑格架的长度和宽度在25微米和200微米之间，最好是在75微米和125微米之间。

5.根据权利要求1到4中任意一项所述的大型交互系统，其特征在于，所述的输入/输出垫具有一个大致呈方形的横截面形状，并具有宽度和长度在约20至100微米之间的尺寸，更优选的该尺寸是在约30到50微米之间。

6.根据权利要求1到5所述任意一项所述的大型交互系统，其特征在于，所述的输入/输出垫具有导电金属垫，所述导电金属垫在向前方向上具有的高度在约5和50微米之间，优选为7到15微米。

7.根据权利要求1到6中任意一项所述的大型交互系统，其特征在于，所述接触销以一平均间隔的多边形阵列的形式被安装到所述安装表面。

8.根据权利要求1到7中任意一项所述的大型交互系统，其特征在于，所述接收模块还包括来从所述安装表面向后的座位表面，多个电子导电接触垫被布置在所述座位表面上。

9.根据权利要求8所述的大型交互系统，其特征在于，所述的自动测试装置还包括一个接收壳体，所述接收模块被可释放地连接到所述接收壳体，所述接收壳体包括一个接收模块接口，所述接收模块接口包括一个电子销阵列，当所述接收模块连接于所述接收模块接口时，所述电子销阵列能够至少一些所述接接触垫电气连接。

10.根据权利要求1到9中任意一项所述的大型交互系统，其特征在于，所述测试接口模块是可拆卸地连接于所述接收模块，至少一个所述测试接口模块和所述接收模块包括引导部件，当所述测试接口模块连接到所述接收模块时，所述引导部件用于校准测试接口模块使所述测试接口模块弹簧触相应的接触销。

11.根据权利要求1到10中任意一项所述的大型交互系统，包括多个所述测试接口模块，每个所述测试接口模块具有一个模块化的可更换结构，所述结构用于可选的的与所述接收模块电子耦合和去耦断开。

12.一种大型交互系统，用于在自动测试装置中使用，所述自动测试装置用于同时检测待测单元的多个电子元件，所述交互系统包括：

一接收模块，所述接收模块电耦合到一个控制器，从而可激活地提供与所选择的测试相关的电信号，接收模块包括向前的安装表面，并且多个接触销被安装在所述安装表面上并从所述安装表面上向前延伸，

一相邻于所述接收模块的前安装表面的测试接口模块，所述测试接口模块具有用于支撑位于测试位置上的待测单元的支撑表面，所述支撑表面包括多个弹簧接触件，所述弹簧接触件与相应的接触销相连，所述弹簧接触件包括一个导电垫和一个可弹性变形的垫支撑件，

当所述待测装置在测试位置时，所述导电垫与所述电子元件接合，所述导电垫能够从静止位置和操作位置处移动，在所述静止位置时，所述导电垫向前移动到一个与相应的接触销间隔一段距离的位置，在所述操作位置时，所述导电垫向着安装表面移动并与所述相应的接触销电接触， 

所述可弹性变形的垫支撑件朝向所述静止位置弹性地偏压所述接触垫，以及

一致动器组件，所述致动器组件可选择性地操作来实现所述导电垫和所述电子元件之间的解除，从而使所述接触垫移动到操作位置并形成所述电子元件，输入/输出接触垫以及所述相应的连接销之间形成电子连通。

13.根据权利要求12所述的大型交互系统，所述垫支撑件包括大致平的正方形格架，所述格架通过至少一个外围肩部件被安装在与所述安装表面间隔一段距离的位置上，其中，所述接触垫朝向所述支撑格架的中央部安装。

14.根据权利要求13所述的大型交互系统，其特征在于，所述格架包括多个硅横向部件。

15.根据权利要求3或14所述的大型交互系统，其特征在于，所述格架可选择地具在约25微米和200微米之间的长度和宽度尺寸，优选所述尺寸约为75至125微米之间，所述接触垫包括：导电垫，所述导电垫具有的宽度和长度尺寸可选择地为约20至100微米之间的尺寸，更优选的所述尺寸约为30到50微米。

16.一种测试接口模块，所述测试接口模块在一种大型交互系统中使用，所述大型交互系统用于电子元件的测试，所述大型交互系统包括一接收模块，所述接收模块电耦合到一个控制器，从而可激活地提供与所选择的测试相关的电信号，所述接收模块包括向前的安装表面，以及多个接触销，所述接触销相对于所述安装表面向前延伸，

所述测试接口模块可定位地邻接于所述接收模块的向前的安装表面，所述测试接口模块具有用于支撑待测单元的支撑表面，所述待测单元包括多个位于测试位置的待测的电子元件，所述支撑件包括多个与相应接触销相连的弹簧接触件，所述弹性接触件包括导电垫和一个弹性变形支撑件， 

当待测单元移动到测试位置时，至少一个所述导电垫与所述关联的电子元件中的一个接合，并且该导电垫在静止位置和操作位置之间可选择性地移动，在所述静止位置时，所述导电垫移动到与所述接触销间隔一段距离的位置，在所述操作位置时，所述导电垫朝向安装表面移动并与相应的接触销电接触，并且在所述操作位置中，所述导电垫移动直至与相应的接触销点连通，

所述变形支撑件偏压所述接触垫使所述接触垫朝向静止位置移动，并且所述导电垫在施加在待测单元上的预设的阈值力的作用下从静止位置移动到操作位置，从而在所述电子元件，所述接触垫和所述相应的接触销之间形成电连通。

17.根据权利要求16所述的测试模块，其特征在于，所述可变形支撑件包括一个大致平面的可变形格架，所述接触垫被安装到所述格架的大致中央部。

18.根据权利要求16或17所述的测试接口模块，其特征在于，所述格架包括多个硅支撑部件。

19.根据权利要求17或18所述的测试接口模块，其特征在于，所述格架可选择地具在约25微米和250微米之间的长度和宽度尺寸，优选所述尺寸约为75至125微米之间，接触垫包括：具有宽度和长度尺寸的导电垫可选择地具有约20至150微米之间的尺寸，更优选的改尺寸约为30到50微米。

20.根据权利要求16至19中任意一项所述的测试交互系统，其特征在于，所述测试接口模块具有一个模块化的可更换结构，所述结构用于可选择与所述接收模块电子耦合和去耦断开。

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