CN104237769A - 毫米波单片电路芯片的可靠性测试系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种毫米波单片电路芯片的可靠性测试系统及其测试方法，涉及测量电变量的装置或方法技术领域。所述系统包括在片测试模块和直流馈电模块，所述在片测试模块包括单片电路钨铜载片、四个第一滤波电容以及四个第二滤波电容；所述直流馈电模块包括铜支撑件、四个侧面铜片以及四个穿心电容。所述系统基于常规测试夹具，设计并制作了单片电路芯片的在片测试模块，使用该模块，在可靠性试验前后可对单片电路芯片进行微波测试，具有成本低，易实现，使用方便的特点。

Description

毫米波单片电路芯片的可靠性测试系统及其测试方法

技术领域

本发明涉及测量电变量的装置或方法技术领域，尤其涉及一种毫米波单片电路芯片的可靠性测试系统及其测试方法。

背景技术

基于半导体材料可制作毫米波单片电路芯片，为了验证毫米波单片电路芯片可靠性，需要开展高温反偏、功率老炼等试验，实验前后需要对单片电路芯片直流及微波参数进行测试。

单片电路芯片为裸芯片形式，无法直接开展高温反偏、功率老炼实验，需要装配在夹具内才能开展可靠性试验，试验前后使用直流及微波测系统对装配在夹具中的单片电路芯片进行测试。而对于毫米波单片电路芯片，如果频率高达90GHz，因为测试夹具插损太大，只能进行夹具直流测试，无法进行夹具微波测试，只能采用裸芯片在片测试的方法进行微波测试，而裸芯片装配在夹具中。常规方法中，在片测试模块不可拆卸，由于测试模块具有一定厚度，背面不平，放置在在片微波测试系统载台上时不容易固定，且模块侧墙会影响微波测试探针，造成在片测试很困难，同时由于滤波电容面积小，且远离单片电路芯片，无法放置直流探针，需要把与单片电路芯片直流压点连接的键合金丝去除，把直流探针放置在单片电路芯片直流压点上，才能进行微波测试，键合金丝去除后，会遗留一部分金丝，在高频时严重影响测试结果，测试数据误差大。故采用常规的方法无法在高温反偏、功率老炼实验试验后进行在片微波测试。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种毫米波单片电路芯片的可靠性测试系统及其测试方法，所述系统基于常规测试夹具，设计并制作了单片电路芯片的在片测试模块，使用该模块，在可靠性试验前后可对单片电路芯片进行微波测试，具有成本低，易实现，使用方便的特点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种毫米波单片电路芯片的可靠性测试系统，其特征在于：所述系统包括在片测试模块和直流馈电模块，所述在片测试模块包括单片电路钨铜载片、第一滤波电容以及第二滤波电容，所述第一滤波电容设有四个，围合成矩形布置在单片电路钨铜载片上表面的四个角处；所述第二滤波电容设有四个，位于所述第一滤波电容围合成的矩形内，并围合成矩形布置在所述单片电路钨铜载片的中部，第二滤波电容围合成的矩形内用于放置被测试的毫米波单片电路芯片，所述第一滤波电容的一端设有金属引出线，第一滤波电容的另一端通过键合金丝与与其距离最接近的第二滤波电容的一端相连接，所述第二滤波电容的另一端为与被测试的毫米波单片电路芯片的连接端；所述直流馈电模块包括铜支撑件、侧面铜片以及穿心电容，所述侧面铜片设有四个，分别焊接在所述铜支撑件的四个角处，每个侧面铜片上设有一个穿心电容，所述穿心电容的一端悬空，另一端与放置在铜支撑件上表面在片测试模块第一滤波电容上的金属引出线连接；第二滤波电容上设有直流探针接触点，第一滤波电容的电极面积大于键合金丝直径的两倍，距离第二滤波电容大于3mm。

进一步优选的技术方案在于：所述单片电路钨铜载片上设有过孔，所述在片测试模块通过螺栓固定在直流馈电模块的铜支撑件的上表面。

本发明还公开了一种毫米波单片电路芯片的可靠性测试方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）制作单片电路芯片的在片测试模块；

（2）将被测试的毫米波单片电路芯片装配在所述在片测试模块上；

（3）使用在片微波测试系统对装配在在片测试模块上的单片电路芯片进行微波参数测试；

（4）制作直流馈电模块；

（5）将所述在片测试模块装配到所述直流馈电模块上，构成毫米波单片电路芯片的可靠性测试系统；

（6）使用所述可靠性测试系统对所述单片电路芯片进行直流参数测试；

（7）使用所述可靠性测试系统对所述单片电路芯片进行可靠性测试；

（8）使用所述可靠性测试系统对所述单片电路芯片进行直流参数测试；

（9）拆卸所述可靠性测试系统，将在片测试模块和直流馈电模块分离，取出在片测试模块；

（10）用在片微波测试系统对装配在在片测试模块上的单片电路芯片进行微波参数测试。

进一步优选的技术方案在于，所述步骤（1）具体为：将第一滤波电容烧结在单片电路钨铜载片的边缘，单片电路芯片烧结在钨铜载片的中央，第二滤波电容烧结在所述单片电路芯片的周围，并紧贴单片电路芯片直流压点，所述单片电路芯片与第二滤波电容之间、第二滤波电容与第一滤波电容之间通过金丝键合，形成在片测试模块。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述系统的在片测试模块可拆卸，背面平整度高，可牢固的放置在在片微波测试系统载台上，可轻松实现单片电路芯片的在片微波测试。同时，通过采用大面积滤波电容，优化电容位置，直流探针测试时放置在电容上，而不是单片电路芯片直流压点上，试验后无需把单片电路芯片上的键合金丝去除，只需拆掉在片测试模块便可实现在片微波测试，实现了试验前后对单片电路芯片直流参数及微波参数的测试，具有成本低，易实现，使用方便的特点。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明中在片测试模块的俯视结构示意图；

图2是本发明所述可靠性测试系统的主视结构示意图；

其中：1、单片电路钨铜载片 2、第一滤波电容 3、第二滤波电容 4、毫米波单片电路芯片 5、金属引出线 6、键合金丝 7、铜支撑件 8、侧面铜片9、穿心电容 10、直流探针接触点。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1和图2所示，本发明公开了一种毫米波单片电路芯片的可靠性测试系统，所述系统包括在片测试模块和直流馈电模块。所述在片测试模块包括单片电路钨铜载片1、第一滤波电容2以及第二滤波电容3，单片电路钨铜载片1的上下表面比较平整。所述第一滤波电容2设有四个，围合成矩形布置在单片电路钨铜载片1上表面的四个角处；所述第二滤波电容3设有四个，位于所述第一滤波电容2围合成的矩形内，并围合成矩形布置在所述单片电路钨铜载片1的中部，第一滤波电容围合成的矩形与第二滤波电容围合成的矩形角与角相对。第二滤波电容3围合成的矩形内用于放置被测试的毫米波单片电路芯片4，所述第二滤波电容靠近毫米波单片电路芯片4上的直流压点。

所述第一滤波电容2的一端设有金属引出线5，第一滤波电容2的另一端通过键合金丝6与与其距离最接近的第二滤波电容3的一端相连接，所述第二滤波电容3的另一端为与被测试的毫米波单片电路芯片4的连接端；所述直流馈电模块包括铜支撑件7、侧面铜片8以及穿心电容9，所述侧面铜片8设有四个，分别焊接在所述铜支撑件7的四个角处，每个侧面铜片8上设有一个穿心电容9，所述穿心电容9的一端悬空，另一端与放置在铜支撑件7上表面在片测试模块第一滤波电容2上的金属引出线5连接。

所述单片电路钨铜载片1上设有两个过孔10，所述在片测试模块通过螺栓可分离的固定在直流馈电模块的铜支撑件7的上表面，第一滤波电容2的电极面积大于键合金丝6直径的两倍，距离第二滤波电容3大于3mm。

本发明还公开了一种毫米波单片电路芯片的可靠性测试方法，该方法已经成功应用于90GHz InP 毫米波低噪声单片电路芯片可靠性试验中，芯片描述：1）栅宽：1mm；2）工作频率90GHz。具体实施方式如下所述：

1）将第一滤波电容2烧结在钨铜载片边缘，单片电路芯片烧结在钨铜载片中央，第二滤波电容3烧结在单片电路两侧，紧贴单片电路直流压点。

2）单片电路芯片与第二滤波电容之间、第二滤波电容与第一滤波电容之间使用金丝进行键合形成在片测试模块，使用探针微波测试系统测试单片电路微波参数，结果如表1所示，第二滤波电容上设有直流探针接触点10。

3）装配直流馈电模块，穿心电容固定在侧面铜片上，侧面铜片固定在铜支撑件上。

4）把在片测试模块通过螺钉固定在直流馈电模块的铜支撑件上。

8）通过钳子使得穿电容与第一滤波电容相连。

9）测试单片电路芯片直流参数，如表1所示。

10）开展单片电路芯片功率老炼试验，电压通过穿心电容、第一滤波电容、第二滤波电容夹在被测试的单片电路芯片上，其中：电压1.5V，电流30mA，结温275度，时间10h。

11）试验结束，测试单片电路芯片直流参数，如表1所示。

12）使用钳子使得穿心电容与第一滤波电容分离，拧掉螺钉，从铜支撑件上取下在片测试模块。

13）使用探针微波测试系统测试单片电路芯片微波参数，如表1所示。

表1 毫米波单片电路试验前后测试结果

测试参数	试验前	试验后
			源漏泄漏电流IDSL	100uA	320uA
增益	14dB	13.8dB

单片电路钨铜载片，采用AutoCAD程序设计，采用钨铜材料制作，涉及到机械加工工艺。单片电路芯片、载片、滤波电容装配，采用了在片测试模块制作方法，涉及到在片测试模块制作工艺，主要包括烧结工艺。制作直流馈电模块，包括侧面铜片，穿心电容、铜支撑件等元件，采用了测试夹具制作方法，涉及测试夹具电装工艺。第二滤波电容用于在片微波测试时与直流探针接触，第一滤波电容用于与直流馈电模块连接。

在片测试模块，对第一滤波电容电容面积进行了优化，增大面积，使其大于200μm，保证了在键合两根或多根金丝后，直流探针仍有空间放置。对第一滤波电容位置进行了优化，使其靠近单片电路压点，保证了直流探针放在电容上，距离单片电路压点较近，提高了测试精度。

所述系统的在片测试模块可拆卸，背面平整度高，可牢固的放置在在片微波测试系统载台上，可轻松实现单片电路芯片的在片微波测试。同时，通过采用大面积滤波电容，优化电容位置，直流探针测试时放置在电容上，而不是单片电路芯片直流压点上，试验后无需把单片电路芯片上的键合金丝去除，只需拆掉在片测试模块便可实现在片微波测试，实现了试验前后对单片电路芯片直流参数及微波参数的测试，具有成本低，易实现，使用方便的特点。 

Claims (4)

1.一种毫米波单片电路芯片的可靠性测试系统，其特征在于：所述系统包括在片测试模块和直流馈电模块，所述在片测试模块包括单片电路钨铜载片（1）、第一滤波电容（2）以及第二滤波电容（3），所述第一滤波电容（2）设有四个，围合成矩形布置在单片电路钨铜载片（1）上表面的四个角处；所述第二滤波电容（3）设有四个，位于所述第一滤波电容（2）围合成的矩形内，并围合成矩形布置在所述单片电路钨铜载片（1）的中部，第二滤波电容（3）围合成的矩形内用于放置被测试的毫米波单片电路芯片（4），所述第一滤波电容（2）的一端设有金属引出线（5），第一滤波电容（2）的另一端通过键合金丝（6）与与其距离最接近的第二滤波电容（3）的一端相连接，所述第二滤波电容（3）的另一端为与被测试的毫米波单片电路芯片（4）的连接端；所述直流馈电模块包括铜支撑件（7）、侧面铜片（8）以及穿心电容（9），所述侧面铜片（8）设有四个，分别焊接在所述铜支撑件（7）的四个角处，每个侧面铜片（8）上设有一个穿心电容（9），所述穿心电容（9）的一端悬空，另一端与放置在铜支撑件（7）上表面在片测试模块第一滤波电容（2）上的金属引出线（5）连接；第二滤波电容（3）上设有直流探针接触点（10）。

2.根据权利要求1所述的毫米波单片电路芯片的可靠性测试系统，其特征在于：所述单片电路钨铜载片（1）上设有过孔（10），所述在片测试模块通过螺栓固定在直流馈电模块的铜支撑件（7）的上表面，第一滤波电容（2）的电极面积大于键合金丝（6）直径的两倍，距离第二滤波电容（3）大于3mm。

3.根据权利要求1所述的一种毫米波单片电路芯片的可靠性测试方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）制作单片电路芯片的在片测试模块；

（2）将被测试的毫米波单片电路芯片（4）装配在所述在片测试模块上；

（3）使用在片微波测试系统对装配在在片测试模块上的单片电路芯片进行微波参数测试；

（4）制作直流馈电模块；

（5）将所述在片测试模块装配到所述直流馈电模块上，构成毫米波单片电路芯片的可靠性测试系统；

（6）使用所述可靠性测试系统对所述单片电路芯片进行直流参数测试；

（7）使用所述可靠性测试系统对所述单片电路芯片进行可靠性测试；

（8）使用所述可靠性测试系统对所述单片电路芯片进行直流参数测试；

（9）拆卸所述可靠性测试系统，将在片测试模块和直流馈电模块分离，取出在片测试模块；

（10）用在片微波测试系统对装配在在片测试模块上的单片电路芯片进行微波参数测试。

4.根据权利要求3所述的毫米波单片电路芯片的可靠性测试方法，其特征在于所述步骤（1）具体为：将第一滤波电容烧结在单片电路钨铜载片的边缘，单片电路芯片烧结在钨铜载片的中央，第二滤波电容烧结在所述单片电路芯片的周围，并紧贴单片电路芯片直流压点，所述单片电路芯片与第二滤波电容之间、第二滤波电容与第一滤波电容之间通过金丝键合，形成在片测试模块。