CN113433360B - 测试适配器、测试设备和测试部件承载件的方法 - Google Patents

Abstract

提供了测试适配器(100)、用于测试部件承载件(102)的测试设备(150)、测试部件承载件(102)的方法、使用测试适配器(100)的方法，其中，测试适配器(100)包括：至少一个测试针(106)；引导结构(110)，该引导结构用于引导至少一个测试针(106)朝向待测试的部件承载件(102)的导电结构(108)；以及保护结构(112)，该保护结构被配置成防止变形的测试针(106)对部件承载件(102)施加过多的载荷。

Description

测试适配器、测试设备和测试部件承载件的方法

技术领域

本发明涉及测试适配器、用于测试部件承载件的测试设备和用于测试部件承载件的方法、以及使用方法。

背景技术

在配备有一个或多个电子部件的部件承载件的产品功能越来越多并且这样的电子部件日益微型化以及待安装在部件承载件诸如印刷电路板上的部件的数量不断增多的背景下，越来越多地采用具有若干部件的日益更强的阵列状部件或封装件，该阵列状部件或封装件具有多个触点或连接部，其中这些触点之间的间隔越来越小。移除由这样的部件和部件承载件自身在操作期间生成的热成为了日益凸显的问题。同时，部件承载件应是机械上稳固和电可靠的，以便即使在恶劣条件下也是可操作的。

已制造好的部件承载件通常在使用前进行测试。常规测试系统的缺点是测试针(pin，销、管脚)可能容易损坏被测试的部件承载件。

发明内容

可能需要以非常简单的方式并在增加产量的情况下来实现对部件承载件的测试。

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种测试适配器，该测试适配器用于一测试设备，该测试设备用于测试部件承载件，其中，该测试适配器包括：至少一个测试针；引导结构，其用于将至少一个测试针朝向待测试的部件承载件的导电结构引导；以及保护结构，其被配置成防止变形的测试针对部件承载件施加过多的载荷。

根据本发明的另一示例性实施方式，提供了一种用于测试部件承载件的测试设备，其中，该测试设备包括：测试单元，该测试单元被配置成通过至少一个测试针将电刺激信号施加到待测试的部件承载件的导电结构和/或通过至少一个测试针从导电结构接收响应于电刺激信号的施加的至少一个电响应信号；以及具有上述特征并且包括至少一个测试针的测试适配器。

根据本发明的另一示例性实施方式，提供了一种测试部件承载件的方法，其中，该方法包括：将至少一个测试针朝向待测试的部件承载件的导电结构引导；通过至少一个测试针将电刺激信号施加到待测试的部件承载件的导电结构和/或通过至少一个测试针从导电结构接收响应于电刺激信号的施加的至少一个电响应信号；以及做出防止在测试期间变形的测试针(即所述至少一个测试针中的相应一个)对部件承载件施加过多的载荷的措施。

根据本发明的又一示例性实施方式，具有上述特征的测试适配器用于防止变形的测试针对被测试的部件承载件施加过多的载荷(特别是为了释放弯曲的测试针的压力和/或产生一空间来释放来自弯曲的测试针的压力，以减少对部件承载件诸如印刷电路板、PCB的损坏)。

在本申请的上下文中，术语“部件承载件”可以特别地表示能够在其上和/或其中容纳一个或多个部件以用于提供机械支撑和/或电气连接的任何支撑结构。换句话说，部件承载件可以被配置作为用于部件的机械和/或电子承载件。特别地，部件承载件可以是印刷电路板、有机内插物和IC(集成电路)基板中的一种。部件承载件还可以是将上面所提到的类型的部件承载件中的不同部件承载件进行组合的混合板。

在本申请的上下文中，术语“测试设备”可以特别地表示被配置成测试部件承载件诸如印刷电路板(PCB)或集成电路(IC)基板的电功能的装置。在这样的测试期间，可以为部件承载件的导电结构(诸如外部迹线或焊盘，特别是由铜制成的外部迹线或焊盘)提供电刺激信号(例如从测试设备施加到导电结构的电测试信号)。还可能检测到电响应信号(例如，当施加上述电刺激信号时由部件承载件产生的另一电信号)。

在本申请的上下文中，术语“测试适配器”可以特别地表示下述两方面之间的电气和机械接口结构，所述两方面中的一方面是提供和处理施加到被测试的部件承载件以及从被测试的部件承载件接收的测试信号的测试单元，所述两方面中的另一方面是被测试的部件承载件。因此，这样的测试适配器可以在测试期间机械地接触部件承载件的导电结构，并且可以借助于一个或多个测试针来进行测试单元与部件承载件的导电结构之间的电信号传播。

在本申请的上下文中，术语“测试单元”可以特别地表示电测试信号生成实体和/或电测试信号评估实体。电测试信号生成实体可以生成待被施加到部件承载件的导电结构的一个或多个电刺激信号。测试信号评估实体可以能够评估检测到的电响应信号是否满足一个或多个预定义标准，使得部件承载件可以被分类为通过电测试或未通过电测试。被测试的部件承载件的其他分类也是可能的，例如，指示被测部件承载件需要维修的分类。

在本申请的上下文中，术语“测试针”可以特别地表示具有伸长形状的至少部分导电的本体，其可以相对于待测试的部件承载件的表面上的导电结构相对地移动。鉴于所述运动，测试针的尖端可以朝向导电结构接近，从而在它们之间建立导电接触。然后，可能的是，各个测试针将从测试单元供应的电刺激信号传送到被测试的部件承载件。附加地或替代性地，所提到的测试针能够将在部件承载件的导电结构处生成的响应于电刺激信号到部件承载件的相同或另一导电结构的施加的电响应信号从该部件承载件传输到测试单元。例如，测试针可以是在未损坏的配置中具有笔直形状(可选地具有锥形尖端)的微小金属针。考虑到测试针的微小笔直形状，在测试程序期间可能发生测试针与被测试的部件承载件的导电结构之间的相对移动向测试针施加变形力，这使测试针变形。例如，测试针的这种损坏可能导致测试针的尖端部分弯曲。

在本申请的上下文中，术语“引导结构”可以特别地表示被配置成以被引导或受控的方式在空间上将测试针朝向被测试的部件承载件或远离被测试的部件承载件引导的物理结构或机构。例如，这样的引导结构可以限定引导通道，该引导通道界定相应的测试针的横向表面。通过提供引导结构，可以促进测试针的尖端的接触位置与部件承载件的被分配的导电结构的表面积之间的空间匹配。

在本申请的上下文中，术语“保护结构”可以特别地表示被配置成当测试针已经在测试程序期间意外地变形时防止变形的测试针对被测试的部件承载件的表面施加破坏性的机械载荷的物理机构。特别地，保护结构可以被配置成将由变形的测试针施加到部件承载件表面的最大载荷限制到不损害部件承载件的表面特别是不会在部件承载件的表面上产生刮痕的值。优选地，保护结构可以被配置成机械地使变形的测试针与部件承载件的表面之间的物理接触失效。

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种用于测试已制造好的部件承载件的测试系统，其中，在该测试系统中实现了保护机构，该保护机构防止变形的测试针将这样的过多的载荷施加到待测试的部件承载件的表面，该载荷可能会在部件承载件表面中产生深的刮痕。更具体地，所描述的保护结构或机构可以被配置成使得即使在测试操作期间测试针变形的不期望的事件的情况下，也能够禁止变形的测试针对被测试的部件承载件的表面产生有破坏性的过多冲击。例如，保护结构可以为横向变形的测试针提供这样的避开空间，使得测试针将移动或翻转回到该避开空间中，而不是竖向地按压在被测试的部件承载件的外表面上。通过采取该措施，可以增加部件承载件制造工艺的产量，并且可以减少测试引起的损坏。在检测到测试针的变形时，可以更换测试针，并且可以继续测试过程。高度有利地，本发明的示例性实施方式提供的测试适配器和测试设备可以以非常简单的方式进行构造，而无需强制实行确保最高精度的高度复杂的措施(例如，高精度的对准、极小的公差和针对测试设备的各个移动成分的繁琐的高准确的规定)。因此，本发明的示例性实施方式可以以非常小的努力来确保高产量。

在下文中，将说明方法、测试适配器和测试设备的其他示例性实施方式。

在实施方式中，至少一个测试针被配置成能够相对于待测试的部件承载件朝向待测试的部件承载件的导电结构移动。相应地，该方法可以包括使至少一个测试针相对于待测试的部件承载件朝向待测试的部件承载件的导电结构移动。在本申请的上下文中，术语“使至少一个测试针相对于待测试的部件承载件朝向导电结构移动”可以特别地表示可以执行下述两方面之间的相对运动，所述两方面中的一方面是一个或多个测试针，所述两方面中的另一方面是部件承载件。在实施方式中，这可以通过使作为整体的一个或多个测试针在空间上保持固定、同时使部件承载件朝向一个或多个测试针移动来实现。这样的配置允许以特别小的努力来建立相对运动。替代性地，这可以通过在空间上移动一个或多个测试针、同时使部件承载件在空间上保持固定的来实现。还可以使测试针和部件承载件两者都移动以使其彼此接近。特别地，a)测试针或b)部件承载件所在的平台或者c)a)和b)都可以是可移动的。

在优选实施方式中，保护结构包括腔体，该腔体被布置和设定尺寸为使得：变形的测试针横向移位到该腔体中，从而防止变形的测试针对部件承载件施加过多的竖向载荷。相应地，该方法可以包括布置腔体并设定其尺寸，使得变形的测试针在腔体中侧向地横向地移位，使得防止变形的测试针对部件承载件施加过多的竖向载荷。提供用于容纳横向变形的测试针的(例如锋利的)尖端的横向延伸的腔体是一种简单的被动机构，该被动机构有效地防止了不期望的刮擦并因此防止了对被测试的部件承载件的损坏。然后，使变形的测试针横向移动而不是竖向按压到部件承载件的导电结构上，不会在部件承载件上施加过多的载荷。换句话说，变形的测试针的锋利尖端可能回避到腔体中，而不是竖向地刮擦到部件承载件上。

在实施方式中，腔体的被布置和设定尺寸为防止变形的测试针刮擦部件承载件。因此，腔体提供了足够的容纳空间，即使对于严重变形的测试针也是如此，这防止了测试针以破坏性的方式充分冲击部件承载件的表面。

在实施方式中，引导结构限定较窄的通道，并且腔体在公共本体中限定与较窄的通道连接的较宽的凹部(即，比较窄的通道宽)。因此，测试针可以以被引导的方式延伸穿过引导结构的狭窄通道。狭窄通道可以通入较宽的凹部中，从而允许变形的测试针被横向容纳或移位，而不是以破坏力邻接到部件承载件上。通过在公共本体中形成较窄的通道和较宽的凹部两者，可以实现简单且紧凑的构造。在这样的实施方式中，引导结构的较窄通道和保护结构的较宽凹部可以形成在单个整体本体中。

在实施方式中，腔体形成在附接到引导结构或包括引导结构的结构化层中。在这样的实施方式中，引导结构可以例如形成在支撑本体中，并且保护结构可以形成在可以连接到所述支撑本体的图案化层中。结果，提供了一种简单的制造程序，其允许以较少的努力来制造测试系统。

在实施方式中，腔体具有宽度，该宽度足够大，以使变形的针(特别是甚至严重变形的针)不能接触在横向上界定腔体的侧壁。通过使变形的测试针永远不能接触保护结构的侧壁成为可能，可以确保变形的测试针基本上无力地并且因此无破坏性地容纳在腔体中。在这样的配置中，测试针可以具有显著的避开体积，以防止损坏部件承载件和测试系统。

在实施方式中，腔体的宽度与深度之间的比为至少1.5，特别是至少2，更特别是至少2.5。因此，腔体的宽度可以大于其深度，使得提供足够的横向移位体积，即使对于严重变形的测试针也是如此。

在实施方式中，前述比不大于5，特别是不大于3.5，优选地不大于3。这可以确保测试设备能够对部件承载件即具有高集成密度的部件承载件的甚至微小的导电结构进行测试，因为相邻的测试针可以被布置成在空间上彼此靠近。此外，所描述的限制可以确保测试设备可以以紧凑的方式形成。

在实施方式中，腔体的宽度为至少1.5mm，特别是至少2mm，更特别是至少2.5mm。通过这种几何形状，可以提供一种测试系统，其确保在进行电测试期间可靠地防止被测试的部件承载件受到损坏。应当记住，测试系统通常包括大量的测试针，例如数千个测试针。在这样的配置中，可以提供具有上述特性的多个腔体，每个腔体用于保护被分配的测试针免于损坏部件承载件表面。

在实施方式中，至少一个针的延伸到腔体中的部分或部段的最大长度不大于腔体的宽度。当满足该设计规则时，可以可靠地防止部件承载件表面被变形的测试针损坏，从而提高了部件承载件制造过程的产量。

特别地，由于针可能会进入腔体的中心并且然后可以沿任何方向弯曲，所以针的延伸到腔体中的最大部分可以不大于腔体的最窄宽度或直径的一半。例如，针可以具有最小的腔体最窄宽度的一半的空间以沿任何方向弯曲。优选地，在这种情况下，如果宽度与直径的比在2到3的范围内，则针的进入部段可以近似于该长度。

在实施方式中，至少一个针的延伸到腔体中的部分或部段的最大长度不大于2.5mm，特别是不大于2mm，更特别是不大于1.5mm。如上所述，这种微小的测试针可能易于发生不期望的变形，但是确保了测试系统的紧凑配置以及具有小尺寸的部件承载件的测试。此外，这种微小的测试针与涉及至少1000个测试针的大型测试布置兼容。

在实施方式中，未成形的测试针具有笔直的形状，可选地具有锥形尖端。在实施方式中，对应的变形的针具有连接到成角度部分的笔直部分。变形的针的成角度部分可以由施加到测试针的不期望的变形力产生。在测试设备的使用期间，变形的测试针的成角度部分可以被侧向地接收在腔体中，而笔直部分被引导在引导结构内。当测试针反复地朝向和远离部件承载件的导电结构移动时，可能会无意地产生变形的测试针的几何形状。可以更换这种变形的测试针，以正确地继续进行测试程序，同时防止对被测试的部件承载件造成损害。

在实施方式中，测试设备被配置成执行部件承载件的电测试。这样的电测试可以测试部件承载件的电气功能是否满足预定义的规范。这可能特别地涉及下述需求，所述需求即实际上建立部件承载件内的特定的导电连接路径和/或确保部件承载件的各个部分之间的电绝缘。电测试还可以测试是否建立了正面到背面的连接。此外，电测试可以测试部件承载件的一个或多个嵌入式和/或表面安装的部件是否正确地连接至部件承载件的导电结构。可以使用所描述的测试系统来执行所提到的电测试，该测试系统同时确保在被测试的部件承载件的表面上不形成刮痕。此外，通过测试系统的保护结构可以可靠地防止由测试程序引入的被测试的部件承载件的其他缺陷。

在实施方式中，测试适配器包括多个测试针，特别是至少100个测试针，更特别是至少1000个测试针。对于每个测试针，可以提供被分配的引导结构和被分配的保护结构。还可以为一组测试针一起提供一个公共的引导结构和/或一个公共的保护结构。为了在部件承载件的制造过程结束时有效地对其进行测试，可以测试大量的导电结构，并且可以以高度并行的方式施加和/或测量大量的测试信号。这允许获得工业规模的生产量。因此，多个测试针在测试程序期间可能易于失灵，例如可能由于不期望的弯曲等而变形。上面描述的处理无意地变形的测试针的完全被动的机构完全适合于所描述的大规模并行电测试的环境。

如上所述，为变形的测试针提供横向移位腔体的完全被动的保护结构和保护机构是高度有利的。然而，在其他实施方式中，附加的或替代性的保护结构和保护机构是可能的。例如，可能主动检测到变形的测试针(例如，电气地和/或光学地)，并且主动将检测到的变形的测试针从部件承载件表面缩回以防止部件承载件表面的损坏(并且可以可选地由另一未变形的测试针取代)。在又一实施方式中，测试针可以与载荷检测传感器连接，该载荷检测传感器检测从测试针施加到待测试的部件承载件的表面的机械载荷的量，或反之亦然。当检测到过多的载荷从测试针施加到部件承载件结构或反之亦然时，可以触发对应的事件，以防止继续向被测试的部件承载件施加过多的载荷。例如，所提到的事件可以是警报、测试程序中断、变形的测试针缩回等。

在实施方式中，保护结构包括在周向上完全地围绕腔体或在周向上部分地围绕腔体的环形壁。这样的环形保护结构可以可靠地使腔体与相邻的腔体分离，并且因此可以避免潜在变形的测试针和相邻的腔体之间的任何不期望的相互作用。特别地，限定腔体的壁可能中断并且不需要被完全封闭。然而，完全封闭的壁具有可靠地保护测试针免受环境损害的优点。

在实施方式中，该方法包括使变形的测试针在腔体中横向移位，使得变形的测试针与部件承载件之间的任何物理接触均失效。这以特别高的可靠性确保了被测试的部件承载件的表面在测试程序期间保持完整，即使当测试针失灵时也是如此。

在实施方式中，该方法包括在测试期间无意地使测试针变形之后，将变形的测试针的尖端在腔体中横向地向侧向移位，从而防止变形的测试针对部件承载件施加过多的载荷。因此，测试设备的配置可以是这样的，使得测试针的变形的反应是变形的测试针的尖端移位到腔体中，从而远离被测试的部件承载件的敏感的导电表面。换句话说，测试设备的设计并不一定需要复杂的措施来确保最高的精度(例如，在对准、测试设备的各零件的可移动性、公差等方面)，而是可以提供一种在测试针损坏的情况下避免部件承载件损坏的简单而高度失灵鲁棒的被动机构。

在实施方式中，部件承载件包括至少一个电绝缘层结构和至少一个导电层结构的堆叠体。例如，部件承载件可以是所提到的电绝缘层结构和导电层结构的层压体，该层压体特别地通过施加机械压力和/或热能而形成。所提到的堆叠体可以提供板状部件承载件，该板状部件承载件能够为另外的部件提供大安装表面并且尽管如此仍然非常薄和紧凑。术语“层结构”可以特别地表示连续层、图案化层或公共平面内的多个非连续岛。

在实施方式中，部件承载件成形为板。这有助于紧凑设计，其中，部件承载件仍然为在其上安装部件提供了大的基础。此外，特别是作为嵌入式电子部件的示例的裸晶片得益于其厚度小可以被方便地嵌入薄板诸如印刷电路板中。

在实施方式中，部件承载件被配置成由印刷电路板、基板(特别是IC基板)和内插物组成的组中的一种。

在本申请的上下文中，术语“印刷电路板”(PCB)可以特别地表示通过将若干导电层结构与若干电绝缘层结构层压而形成的板状部件承载件，上述形成过程例如通过施加压力和/或通过供应热能进行。作为用于PCB技术的优选材料，导电层结构由铜制成，而电绝缘层结构可以包括树脂和/或玻璃纤维，所谓的预浸料或FR4材料。例如通过激光钻孔和/或机械钻孔来形成穿过层压体的通孔并通过用导电材料(特别地铜)填充上述通孔从而形成作为通孔连接的过孔，各个导电层结构可以以期望的方式彼此连接。除了可以在印刷电路板中嵌入一个或多个部件之外，印刷电路板通常被配置成在板状印刷电路板的一个表面或两个相反表面上容纳一个或多个部件。部件可以通过焊接连接至相应的主表面。PCB的介电部分可以由具有增强结构(诸如玻璃纤维或玻璃球)的树脂构成。

在本申请的上下文中，术语“基板”可以特别地表示小型部件承载件。相对于PCB，基板可以是一个或多个部件可以安装在其上的相对较小的部件承载件，并且基板可以用作一个或多个芯片与另一PCB之间的连接介质。例如，基板可以具有与待安装在其上的部件(特别是电子部件)基本相同的大小(例如，在芯片级封装(CSP)的情况下)。更具体地，基板可以被理解为用于电连接部或电网络的承载件以及与印刷电路板(PCB)相当的部件承载件，然而具有相显著高密度的横向和/或竖向布置的连接部。横向连接部例如是传导路径，而竖向连接部可以是例如钻孔。这些横向和/或竖向连接部布置在基板内，并且可以用于提供所容置的部件或未被容置的部件(诸如裸晶片)特别是IC芯片与印刷电路板或中间印刷电路板的电连接和/或机械连接。因此，术语“基板”还包括“IC基板”。基板的介电部分可以由具有增强颗粒(诸如增强球体，特别是玻璃球体)的树脂构成。

基板或内插物可以至少包括下述项或者由下述组成：一层玻璃、硅(Si)或者感光性或可干蚀刻的有机材料如环氧基积层材料(诸如环氧基积层膜)或聚合物化合物如聚酰亚胺、聚苯并恶唑或苯并环丁烯。

在实施方式中，至少一个电绝缘层结构包括由下述组成的组中的至少一种：树脂(诸如增强树脂或非增强树脂，例如环氧树脂或双马来酰亚胺-三嗪树脂)；氰酸酯树脂；聚亚苯基衍生物；玻璃(特别是玻璃纤维、多层玻璃、玻璃状材料)；预浸料材料(诸如FR-4或FR-5)；聚酰亚胺；聚酰胺；液晶聚合物(LCP)；环氧基积层膜；聚四氟乙烯(特氟隆)；陶瓷；以及金属氧化物。还可以使用例如由玻璃(多层玻璃)制成的增强材料，诸如网状物、纤维或球体。虽然预浸料特别是FR4对于刚性PCB通常是优选的，但是还可以使用其他材料特别是环氧基积层膜或感光性介电材料。对于高频应用来说，高频材料诸如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯树脂、低温共烧陶瓷(LTCC)或其他低、极低或超低DK材料可以在部件承载件中被实现为电绝缘层结构。

在实施方式中，至少一个导电层结构包括由下述组成的组中的至少一种：铜、铝、镍、银、金、钯和钨。尽管铜通常是优选的，但是其他材料或其涂覆版本也是可以的，特别是涂覆有超导电材料诸如石墨烯。

可以可选地表面安装在堆叠体上和/或嵌入堆叠体中的至少一个部件可以选自由下述构成的组：不导电嵌体、导电嵌体(诸如金属嵌体，优选地包括铜或铝)、热传递单元(例如热管)、光导元件(例如光波导或光导体连接结构)、光学元件(例如透镜)、电子部件、或其组合。例如，部件可以是有源电子部件、无源电子部件、电子芯片、存储设备(例如DRAM或另一数据存储器)、滤波器、集成电路、信号处理部件、功率管理部件、光电接口元件、发光二极管、光电耦合器、电压转换器(例如DC/DC转换器或AC/DC转换器)、加密部件、发射器和/或接收器、机电换能器、传感器、致动器、微机电系统(MEMS)、微处理器、电容器、电阻器、电感、蓄电池、开关、相机、天线、逻辑芯片以及能量收集单元。然而，其他部件也可以嵌入在部件承载件中。例如，磁性元件可以用作部件。这样的磁性元件可以是永久磁性元件(诸如铁磁性元件、反铁磁性元件、多铁性元件或铁淦氧磁性元件，例如铁氧体磁芯)或者可以是顺磁性元件。然而，部件也可以是基板、内插物或另外的部件承载件，例如处于板中板配置。部件可以表面安装在部件承载件上和/或可以被嵌入其内部。此外，其他部件也可以用作部件。

在实施方式中，部件承载件是层压型部件承载件。在这样的实施方式中，部件承载件是通过施加压紧力和/或热而堆叠并连接在一起的多个层结构的复合体。

在对部件承载件的内部层结构进行处理之后，可以用一个或多个另外的电绝缘层结构和/或导电层结构对称地或不对称地覆盖(特别是通过层压)经处理的层结构的一个或两个相反主表面。换句话说，积层可以持续，直到获得期望的层数为止。

在完成电绝缘层结构和导电层结构的堆叠体的形成之后，可以对获得的层结构或部件承载件进行表面处理。

特别地，就表面处理而言，可以将电绝缘的阻焊剂施加到层堆叠体或部件承载件的一个或两个相反主表面。例如，可以在整个主表面上形成诸如阻焊剂，并且然后使阻焊剂的层图案化，以便使将用于将部件承载件电耦合到电子器件周缘的一个或多个导电表面部分暴露。可以有效地保护部件承载件的仍然被阻焊剂覆盖的表面部分特别是包含铜的表面部分免受氧化或腐蚀。

就表面处理而言，还可以选择性地将表面抛光(finish，饰面、光洁度)施加到部件承载件的暴露的导电表面部分。这样的表面抛光可以是在部件承载件表面上的暴露的导电层结构(诸如焊垫、导电迹线等，特别是包括铜或由铜组成)上的导电覆盖材料。如果这样的暴露的导电层结构处于不受保护的状态，则暴露的导电部件承载件材料(特别是铜)可能会氧化，使部件承载件的可靠性降低。然后，可以使表面抛光形成为例如表面安装部件与部件承载件之间的接口。表面抛光具有保护暴露的导电层结构(特别是铜电路)以及例如通过焊接实现与一个或多个部件的接合过程的功能。用于表面抛光的适当材料的示例是：有机可焊性防腐剂(OSP)；化学镍浸金(ENIG)；金(特别是硬金)；化学锡；镍金；镍钯等。

附图说明

根据下文将描述的实施方式的实施例，本发明的以上定义的方面和其他方面是明显的，并且参考实施方式的这些实施例进行说明。

图1示出了根据本发明的示例性实施方式的包括测试适配器的测试设备以及待由测试设备测试的部件承载件的三维视图。

图2示出了在所示的测试针的完整状态下的根据本发明的示例性实施方式的测试适配器以及待测试的部件承载件的细节的截面图。

图3示出了在所述测试针的变形状态下的图2的测试适配器的细节的截面图。

图4示出了在测试针的完整状态下的常规的测试适配器以及待测试的部件承载件的细节的截面图。

图5示出了在测试针的变形状态下的图4的测试适配器的细节的截面图。

图6至图8示出了部件承载件的由常规的测试适配器的变形的测试针刮擦的部分的平面图。

图9和图10示出了部件承载件(示出在图9和图10的右侧)的受常规的测试适配器的变形的测试针冲击的部分(示出在图9和图10的左上方)以及被保护免受根据本发明的示例性实施方式的测试适配器的变形的测试针的刮擦的部分(示出在图9和图10的左下方)的不同视图。

具体实施方式

附图中的图示是示意性的。在不同的附图中，相似或相同的元件具有相同的附图标记。

在将参考附图更详细地描述示例性实施方式之前，将对展开本发明的示例性实施方式所基于的一些基本考虑因素进行总结。

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种测试设备，该测试设备被配置成产生用于释放弯曲的测试针的压力的空间。在本发明的示例性实施方式中，提供了用于测试部件承载件诸如印刷电路板(PCB)的对应的测试适配器，该测试适配器被保护免于意外地刮擦部件承载件的表面。在测试针周围形成局部变宽的腔体，可以产生一空间以释放来自弯曲的测试针的压力，以减少对PCB或其他类型的部件承载件的损坏。因此，提供了用于进行电测试的通用适配器设计，以减少对部件承载件的焊盘造成损坏的风险。根据本发明的这种示例性实施方式，可以减少在电测试期间在PCB上发生的典型缺陷。实施方式基于具有保护结构的测试适配器的配置，该保护结构确保在电测试过程期间不发生或至少仅减小对部件承载件的表面的冲击。这样的实施方式可以在不用过多的努力的情况下制造，并且可以有助于解决与由电测试过程并且尤其是由变形的测试针引起的PCB表面上的缺陷有关的问题。根据本发明的示例性实施方式的测试适配器可以由此提高部件承载件制造的产量。

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种用于对印刷电路板(PCB)或其他部件承载件的进行电测试的测试设备的测试适配器，其中，可以减少被测部件承载件的导电结构(诸如焊盘)损坏的风险。这种损坏可能源于在机器测试期间由于不可预测的原因引起的测试适配器中的测试探针弯曲，其中，这种弯曲的测试针最终可能会影响被测试的部件承载件的质量或可靠性。根据本发明的示例性实施方式，可以通过防止变形的测试针刮擦被测试的部件承载件来减少这种损坏的风险。通过调整这种适配器结构，可以释放测试探针和部件承载件之间的空间，以便释放使测试针弯曲的压力。这可以致使避免变形的测试针对印刷电路板或其他部件承载件的物理损坏。因此，基本上在材料和硬件方面不增加努力，仅修改适配器结构就足够了，可选地伴随控制程序的修改。因此，可以克服电测试过程期间PCB的上述损坏问题。无需额外的努力就可以做到这一点，并且可以获得产量的显著增加。此外，可以通过增加自动化程度来节省通常所需的人力。

图1示出了根据本发明的示例性实施方式的测试设备150的三维视图，该测试设备包括测试适配器100和测试单元104。图1还示出了待由测试设备150测试的部件承载件102。

通常，测试设备150由测试适配器100和电测试单元104(其也可以被称为测试控制单元，因为其控制该测试)构成。测试适配器100用作测试单元104与部件承载件102之间的电气和机械适配器。所述测试单元104被配置成通过多个导电测试针106将电刺激信号(诸如测试电压或测试电流)施加至待测试的部件承载件102(例如，印刷电路板PCB)的导电结构108(参见图2，诸如铜迹线)。测试单元104还可以被配置成通过测试针106从导电结构108接收或检测响应于电刺激信号的施加的电响应信号(诸如电压或电流)。

图1所示的测试适配器100提供了用于电测试系统的适配器设计，其允许减少对被测试的部件承载件102的焊盘或另一导电结构108的损坏。因此，图1所示的测试设备150改善了电测试过程，并防止了在被测试的部件承载件102的被测表面区域中的常规出现的缺陷。图1所示的测试适配器100可以例如具有约10,000个测试针106。通常，通过将来自相应测试针106的按压力施加到被测试的部件承载件102，机器可以总共测试100,000次。在这样的复杂测试期间，可能发生相应测试针106的弯曲。考虑到测试针106的数量众多以及快速且基本连续的测试过程，针弯曲几乎是不可避免的，并且通常占据由电测试引起的缺陷的约80％。换句话说，在常规系统中，被测试的部件承载件102的约80％的缺陷追溯到测试程序期间的测试针106的变形。

为了克服这种常规的缺点，本发明的示例性实施方式提供了一种保护结构112(对照图2和图3)，该保护结构保护被测试的部件承载件102免受由意外变形的测试针106引起的损坏。此外，图1的测试适配器100可以包括引导结构(参见图2和图3中的附图标记110)，以用于机械地引导多个测试针106来可靠地电接触被测试的PCB型部件承载件102的表面上的所述导电结构108。

在测试部件承载件102诸如印刷电路板(PCB)期间，应使导电测试针106的自由端或尖端(对照图2和图3中的附图标记154)与部件承载件102的暴露表面上的导电迹线或其他导电结构108物理接触。为了建立在电测试单元104和部件承载件102之间传输电信号所需的这种导电物理接触，在下述两方面之间建立相对运动可能是有利的，所述两方面中的一方面是测试针106，所述两方面中的另一方面是部件承载件102的导电结构108。在优选的实施方式中，测试针106可以在空间上保持固定(在实验室系统中)，而部件承载件102可以接近测试适配器100的下部主表面并被保持在该下部主表面处。例如，被测试的部件承载件102可以通过机械致动器或者通过真空抽吸力(未示出)被压靠在测试适配器100的下部主表面上。替代性地，还可以使部件承载件102在空间上保持固定(在实验室系统中)，同时将测试针106朝向部件承载件102的导电结构108移动以执行电测试。

下面将参考图2和图3更详细地描述由根据图1的测试适配器100提供的保护功能。

图2示出了根据本发明的示例性实施方式的测试适配器100以及待测试的部件承载件102的细节的截面图。图2示出了具有锥形尖端154的所示笔直的测试针106的完整状态。图3示出了在测试针106的变形状态下的图2的测试适配器100的对应细节的截面图。

根据图2和图3的层压型部件承载件102可以被配置成板状PCB(印刷电路板)或IC(集成电路)基板。部件承载件102包括层压的堆叠体，该层压的堆叠体包括导电结构108和电绝缘层结构152。层压可以特别地表示通过施加压力和/或热来连接层结构108、152。例如，导电结构108可以包括图案化的铜箔和竖向的贯穿连接部，例如填充铜的激光过孔。电绝缘层结构152可以包括相应的树脂(诸如相应的环氧树脂)，该相应的树脂可选地在其中包括增强颗粒(例如玻璃纤维或玻璃球)。例如，电绝缘层结构152(除了第一电绝缘层结构152之外，如下所述)的一部分可以由预浸料或FR4制成。

电绝缘焊接掩模162可以形成在图2和图3所示的层压的层堆叠体的顶部表面的一部分上。

如已经提到的，所示的测试适配器100被配置成测试PCB型部件承载件102。测试适配器100包括测试单元104，该测试单元被配置成在相应的部件承载件102的电测试的框架中通过所示的测试针106将电刺激信号施加到待测试的部件承载件102的表面区域中的导电结构108。还可以的是，测试单元104被配置成通过相同或另一测试针106从导电结构108接收响应于由测试适配器100的测试针106施加的上述电刺激信号的电响应信号。因此，测试适配器100被配置成对部件承载件102执行电测试。

此外，提到的测试针106形成测试适配器100的一部分并且被配置成能够相对于待测试的导电结构108相对移动。例如，测试针106可以在空间上保持固定，而部件承载件102通过适当的运动机构(未示出)接近静态的测试针106。替代性地，测试针106可以被移动并且部件承载件102可以保持静止。通过所描述的相对运动，可以在相应的测试针106的导电尖端154与部件承载件102的相应的导电结构108的暴露的表面部分之间建立物理接触。根据图2和图3，相对运动方向是竖向的。

引导结构110——其在此被配置成界定或限定狭窄的引导通道120——适于沿着竖向方向引导所分配的测试针106朝向导电结构108。当邻接到导电结构108上时，可能发生机械应力被施加到图2所示的笔直测试针106，该笔直测试针可能由此变形以呈现如图3所示的变形的非笔直形状。如图3所示，变形的测试针106可以具有笔直部分116，该笔直部分连接至变形的成角度部分118。如图3所示，变形的测试针106的成角度部分118被侧向地接收在腔体114中，而笔直部分116被引导在引导结构110内。

有利地，测试适配器100设置有保护结构112，该保护结构被配置成防止图3的变形的测试针106对部件承载件102施加过多的载荷，从而防止通过过分延伸对该部件承载件造成损坏。具体地，所示的保护结构112包括中空腔体114，该中空腔体被布置和设定尺寸为使得图3所示的变形的测试针106在腔体114中横向移位，从而防止变形的测试针106对部件承载件102施加过多的竖向载荷。更具体地，保护结构112有利地包括周向围绕腔体114的保护和稳定的环形壁153。这可以防止被测试的部件承载件102的表面处的导电结构108以其他方式被变形的测试针106刮擦或损坏。因此，有利的是，腔体114被布置和设定尺寸为防止变形的测试针106刮擦部件承载件102。如图所示，引导结构110限定了用于精确地引导测试针106的较窄的通道120。此外，腔体114在公共本体124中限定了与较窄的通道120连接的较宽的凹部(与较窄的通道120相比)。

如图2中的细节160所示，替代性地，腔体114还可以形成在单独的结构化层126中，该结构化层126附接到由单独的本体形成的引导结构110。附加地或替代性地，这样的单独的结构化层126还可以附接到部件承载件102(未示出)，而不是附接到引导结构110(例如作为牺牲层或带)，并且可以在完成测试之后剥离。

在图3中的图2的所示实施方式中，腔体114设置有宽度W，该宽度足够大，以使变形的测试针106不能接触在横向上界定腔体114的侧壁128。为此，可能有利的是，腔体114的宽度W与深度D之间的比为例如3。腔体114的宽度W可以为例如3mm，腔体114的深度D可以为例如1mm。在图2的笔直状态下，测试针106的延伸到腔体114中的所示部分的最大长度L不大于腔体114的宽度W。例如，测试针106的延伸到腔体114中的部分的最大长度L为2mm。根据所描述的实施方式，所示的适配器结构的设计产生了一空间(例如，直径或宽度W为3mm且深度D为1mm的埋头钻孔)，以释放来自弯曲的测试针106的压力。

因此，图2示出了在所示的测试针106处于适当的形状的状态下的根据本发明的所描述的实施方式的测试适配器100。图2的测试针106没有变形，并且可以适当地接触被测试的部件承载件102的表面上的被分配的导电结构108，以用于施加电刺激信号和/或检测电响应信号来对部件承载件102进行电测试。

然而，如图3所示，可能发生由于在测试过程期间施加力而使在图2的完整配置中笔直的微小导电测试针106变形。在图3中示出了这种不期望的弯曲或变形的结果。所示的变形的测试针106具有成角度的自由端，该成角度的自由端具有不受控制的几何形状。这样的变形的测试针106通常容易在被测试的部件承载件102的表面中产生深的刮痕，这可能会损害或甚至破坏部件承载件102。然而，根据所描述的示例性实施方式，变形的测试针106将不会向被测试的部件承载件102施加过多的载荷，而与此相反会横向移位到由保护结构112的腔体114限定的过多的避开(escape)容积中。换句话说，根据本发明的所示实施方式的测试适配器100的适配器结构可以产生一空间，以释放来自弯曲或变形的测试针106的压力。结果，不会发生由变形或弯曲的测试针106引起的对部件承载件102的被测试表面上的焊盘型导电结构108的损坏。

因此，在测试期间测试针106变形的情况下，可以使变形的测试针106的尖端154在腔体114中横向地向侧向移位，从而防止变形的测试针106对部件承载件102施加过多的竖向载荷，或者甚至完全防止变形的测试针物理地接触部件承载件102。如图3所示的变形的测试针106然后可以被检测到(例如，电气地和/或光学地)，并且可以被完整的测试针106(具有图2所示的配置)取代，以用于继续所制造的部件承载件102的无破坏的测试过程。

图4示出了在测试针206的完整状态下的常规的测试适配器200以及待测试的部件承载件202的细节的截面图。图4示出了所示适配器的测试针206如何按压在部件承载件202上。图5示出了在测试针206的变形状态下的图4的测试适配器100的细节的截面图。在测试时，弯曲的测试针206将在测试适配器200和部件承载件202之间碰撞，并造成损坏。

部件承载件202包括导电结构208和电绝缘层结构252以及焊接掩模250。

因此，图4和图5涉及与图2和图3对应的配置，但是现在是针对常规的测试适配器200。图4示出了按压在作为被测试的部件承载件202的印刷电路板上的完整的测试针206。在图4的完整配置中，部件承载件202可以经受该测试载荷而不会被损坏。但是，如果如图5所示，常规的测试针206弯曲和变形，它将对待测试的部件承载件202的导电结构208施加过多的按压力，并且可能会产生深的刮痕或甚至碰撞。考虑到容纳测试针206的容纳室的所示配置，测试针206在其变形配置下不能从部件承载件202移开，且因此将对被测试的部件承载件202施加过多的破坏力(对照细节212)。换句话说，在测试时，弯曲的测试针206可能在测试适配器200和部件承载件202之间碰撞，并且可能造成严重损坏。

图6、图7和图8示出了部件承载件202的被常规的测试适配器200的变形的测试针206刮擦的部分的平面图。图6至图8示出了常规测试的部件承载件202的详细图像，其中由于测试针206的变形可能形成深的刮痕和其他伪影，对照附图标记260。所示的部件承载件202必须被归类为不合格，并且由于其表面上的功能损坏而不能使用。

图9和图10示出了部件承载件202、102(示出在图9和图10的右侧)的部分的不同视图，所述部件承载件的部分为(i)受到常规的测试适配器200的变形的测试针206的冲击(示出在图9和图10的左上侧)以及(ii)被保护免受根据本发明的示例性实施方式的测试适配器100的变形的测试针106的刮擦(示出在图9和图10的左下侧)。在图9和图10中，左侧示出了具有至少一个弯曲的测试针206、106(弯曲的测试针分别被圈出，其中，第二测试针106在图10的左下图中也弯曲)的测试适配器200、100(上面是常规的，下面是根据本发明的实施方式的)。在右侧是被较多(在常规的测试适配器200的情况下)或较少(在根据示例性实施方式的测试适配器100的情况下)损坏或刮擦的被测试板件。因此，图9和图10示出了具有突出的测试针206、106的测试适配器200、100(左侧)和具有较多(图9和图10的右上侧)或较少(图9和图10的右下侧)损坏的表面的板件(右侧)。因此，图9和图10比较了由常规的测试适配器200和根据本发明的示例性实施方式的测试适配器100测试的所述部件承载件202、102的表面的质量。

图9的右上侧上的图像示出了经过常规测试的部件承载件202的表面中的严重损坏(和镍暴露)。与此相反，图9的右下侧的上的图像表明在用根据本发明的示例性实施方式的测试适配器100测试的PCB型部件承载件102中没有发生焊盘型部件承载件结构的重要损坏。可能会发生轻微损坏，但是在图9的右下侧上，焊盘型部件承载件结构在很大程度上没有损坏。

现在参考图10，在经过常规测试的部件承载件202的表面的右上侧上的图像示出了严重的焊盘损坏、镍暴露和焊接掩模损坏。与此相反，如图10的右下侧上的图像所示，当根据本发明的示例性实施方式防止了由于表面接触弯曲的测试针106而导致的重大载荷时，没有出现焊盘和焊接掩模层的损坏。

因此，在图10中示出的并且与本发明的示例性实施方式有关的测试示出了适当的结果，而不会由于弯曲的测试针106而损坏焊盘。将部件承载件102应用于本发明的示例性实施方式的适配器设计达两个月，并经过100多个批次的全面测试。在约250,000个阵列中，没有检测到焊盘损坏问题。

应当注意，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多个。此外，可以对与不同实施方式相关联描述的元件进行组合。

还应当注意，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

本发明的实施不限于附图所示和上面描述的优选实施方式。相反，即使在根本不同的实施方式的情况下，使用所示的解决方案和根据本发明的原理的多种变型也是可能的。

Claims (30)

1.一种用于测试部件承载件(102)的测试设备(150)的测试适配器(100)，其中，所述测试适配器(100)包括：

至少一个测试针(106)；

引导结构(110)，所述引导结构用于将至少一个所述测试针(106)朝向待测试的部件承载件(102)的导电结构(108)引导；以及

保护结构(112)，所述保护结构被配置成防止变形的测试针(106)对所述部件承载件(102)施加过多的载荷，

其中，所述保护结构(112)包括腔体(114)，所述腔体被布置并设定尺寸为使得：变形的所述测试针(106)在所述腔体(114)中横向移位，从而防止变形的所述测试针(106)对所述部件承载件(102)施加过多的竖向载荷，

其中，所述腔体(114)具有一宽度(W)，所述腔体的所述宽度足够大，以机械地使变形的所述测试针(106)不能接触在横向上界定所述腔体(114)的侧壁(128)，

其中，至少一个变形的所述测试针(106)的延伸到所述腔体(114)中的部分的最大长度不大于所述腔体(114)的所述宽度(W)。

2.根据权利要求1所述的测试适配器(100)，其中，至少一个所述测试针(106)被配置成能够相对于待测试的所述部件承载件(102)、朝向待测试的所述部件承载件(102)的所述导电结构(108)移动。

3.根据权利要求1或2所述的测试适配器(100)，其中，所述腔体(114)被布置和设定尺寸为防止变形的所述测试针(106)刮擦所述部件承载件(102)。

4.根据权利要求1所述的测试适配器(100)，其中，所述保护结构(112)包括环形壁(153)，所述环形壁在周向上完全地界定所述腔体(114)或在周向上部分地界定所述腔体。

5.根据权利要求1所述的测试适配器(100)，其中，所述引导结构(110)限定较窄的通道(120)，并且所述腔体(114)限定在公共本体(124)中的与所述较窄的通道(120)连接的较宽的凹部。

6.根据权利要求1所述的测试适配器(100)，其中，所述腔体(114)形成在结构化层(126)中，所述结构化层附接到所述引导结构(110)或包括所述引导结构。

7.根据权利要求1所述的测试适配器(100)，其中，所述腔体(114)的宽度(W)与深度(D)之间的比为至少1.5。

8.根据权利要求1所述的测试适配器(100)，其中，所述腔体(114)的宽度(W)与深度(D)之间的比为至少2。

9.根据权利要求1所述的测试适配器(100)，其中，所述腔体(114)的宽度(W)与深度(D)之间的比为至少2.5。

10.根据权利要求7所述的测试适配器(100)，其中，所述比不大于5。

11.根据权利要求7所述的测试适配器(100)，其中，所述比不大于3.5。

12.根据权利要求7所述的测试适配器(100)，其中，所述比不大于3。

13.根据权利要求1所述的测试适配器(100)，其中，所述腔体(114)的宽度(W)为至少1.5mm。

14.根据权利要求1所述的测试适配器(100)，其中，所述腔体(114)的宽度(W)为至少2mm。

15.根据权利要求1所述的测试适配器(100)，其中，所述腔体(114)的宽度(W)为至少2.5mm。

16.根据权利要求1所述的测试适配器(100)，其中，变形的所述测试针(106)具有连接至成角度部分(118)的笔直部分(116)。

17.根据权利要求1所述的测试适配器(100)，其中，所述测试适配器(100)包括多个测试针(106)。

18.根据权利要求1所述的测试适配器(100)，其中，所述测试适配器(100)包括至少100个测试针(106)。

19.根据权利要求1所述的测试适配器(100)，其中，所述测试适配器(100)包括至少1000个测试针(106)。

20.根据权利要求2所述的测试适配器(100)，其中，所述测试适配器被配置成通过使至少一个所述测试针(106)在空间上保持固定、同时使所述部件承载件(102)朝向至少一个所述测试针(106)移动来执行相对移动。

21.一种用于测试部件承载件(102)的测试设备(150)，其中，所述测试设备(150)包括：

测试单元(104)，所述测试单元被配置成：通过至少一个测试针(106)将电刺激信号施加到待测试的部件承载件(102)的导电结构(108)，和/或通过至少一个测试针(106)从所述导电结构(108)接收响应于电刺激信号的施加的至少一个电响应信号；以及

根据权利要求1至20中的任一项所述的测试适配器(100)，所述测试适配器包括至少一个所述测试针(106)。

22.根据权利要求21所述的测试设备(150)，其中，所述测试设备被配置成对所述部件承载件(102)执行电测试。

23.一种测试部件承载件(102)的方法，其中，所述方法包括：

将至少一个测试针(106)朝向待测试的部件承载件(102)的导电结构(108)引导；

通过至少一个所述测试针(106)将电刺激信号施加到待测试的所述部件承载件(102)的所述导电结构(108)，和/或通过至少一个所述测试针(106)从所述导电结构(108)接收响应于电刺激信号的施加的至少一个电响应信号；以及

做出防止变形的测试针(106)在测试期间对所述部件承载件(102)施加过多的载荷的措施，

其中，所述方法包括：布置腔体(114)并将所述腔体设定尺寸成使得变形的所述测试针(106)在所述腔体(114)中横向移位，从而防止变形的所述测试针(106)对所述部件承载件(102)施加过多的竖向载荷，

其中，所述腔体(114)具有一宽度(W)，所述腔体的所述宽度足够大，以机械地使变形的所述测试针(106)不能接触在横向上界定所述腔体(114)的侧壁(128)，

其中，至少一个变形的所述测试针(106)的延伸到所述腔体(114)中的部分的最大长度不大于所述腔体(114)的所述宽度(W)。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述方法包括：使至少一个所述测试针(106)相对于待测试的所述部件承载件(102)朝向所述部件承载件(102)的所述导电结构(108)移动，以进行测试。

25.根据权利要求23或24所述的方法，其中，所述方法包括：使变形的所述测试针(106)在所述腔体(114)中横向移位，使得变形的所述测试针(106)与所述部件承载件(102)之间不能进行任何物理接触。

26.根据权利要求24所述的方法，其中，所述方法包括：

在测试期间使所述测试针(106)变形；以及

使变形的所述测试针(106)的尖端(154)在所述腔体(114)中向侧向进行横向移位，从而防止变形的所述测试针(106)对所述部件承载件(102)施加过多的竖向载荷。

27.根据权利要求24所述的方法，其中，将变形的所述测试针(106)的成角度部分(118)侧向地接收在所述腔体(114)中，而将笔直部分(116)引导在引导结构(110)内。

28.根据权利要求24所述的方法，其中，所述方法包括：通过使至少一个所述测试针(106)在空间上保持固定、同时使所述部件承载件(102)朝向至少一个所述测试针(106)移动来执行相对移动。

29.一种使用根据权利要求1所述的测试适配器(100)来防止变形的测试针(106)对被测试的部件承载件(102)施加过多的载荷的方法。

30.一种使用根据权利要求1所述的测试适配器(100)来防止变形的测试针(106)刮擦被测试的部件承载件(102)的方法。