CN113917196A - 探针测试座、测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种探针测试座、测试系统和方法，探针测试座包括底座组件、承载台和顶盖组件。底座组件具有一贯穿至少一部分多个层结构体的主气道，至少由承载台限定形成独立的压缩气道和真空气道，压缩气道的一端与主气道连通，另一端与测试腔室连通，真空气道的一端与主气道连通，另一端与承载面连通，且压缩气道以单向导通的方式设置，能够向测试腔室充入压缩气体。由主气道、真空气道以及压缩气道所构成的气道结构有利于实现较好的气密性，能够有效地减少气体泄漏的风险，从而能在测试腔室中形成稳定的高气压环境，有利于对功率型器件芯片进行高电压测试，从而能够有效地降低功率型器件芯片测试的质量风险。

Description

探针测试座、测试系统及方法

技术领域

本发明涉及芯片测试技术领域，尤其是涉及一种探针测试座、测试系统及方法。

背景技术

在微电子组件例如多芯片组件(MULTI CHIP MODULE,MCM)中，将多个芯片封装在一个壳体内，这种微电子组件成本高昂且难以返工，如果事先不进行芯片测试，则封装后的测试环节必然会淘汰部分不合格品，个别芯片的失效会导致整个产品报废，会大大提高制造成本，因此，合格芯片(Know Good Die，KGD)技术应运而生，该技术旨在保证未封装的芯片的质量和可靠性。其中，作为KGD技术的重要一环，就是对未封装的芯片进行测试，以提高微电子组件的质量和可靠性。

相关技术中，在对未封装的芯片进行测试时，通常利用探针测试座对芯片加以固定，并通过探针测试座与外部的测试仪器连接形成测试回路，由此，与芯片建立临时性的电连接，以进行例如电流、电压等各项电性能的测试。

然而，对诸如MOSFET、IGBT等功率型器件芯片，在进行较高电压测试时，例如超过1000V的高电压测试，会在芯片的表面边缘隔离区产生电火花，从而导致芯片损伤甚至失效，发明者们发现，通过在探针测试座中形成高于大气压的压缩气体环境，可以有效地避免电火花的产生，然而，在体积极小的探针测试座中构建压缩气路十分困难，并且，因探针测试座具有多层结构的原因，很容易出现漏气，因此，也就很难保证稳定的气压以保护芯片，尤其是，如果还采取用真空气路对芯片加以吸附固定的情况下，两种气路之间会互相干扰，导致更加难以形成稳定的压缩气体环境。

综上所述，如何降低功率型器件芯片进行高电压测试的安全风险，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种探针测试座，能够降低功率型器件芯片测试的质量风险。

本发明还提出一种具有上述探针测试座的测试系统。

本发明还提出一种应用上述测试系统对功率型器件芯片进行测试的方法。

根据本发明的第一方面实施例的探针测试座，用于未封装的功率型器件芯片的测试，包括：

底座组件，所述底座组件包括多个层结构体，多个所述层结构体层叠设置，且底座组件具有一贯穿至少一部分多个所述层结构体的主气道，相邻的两个所述层结构体在所述主气道处气密连接；

承载台，设置于最上层的所述层结构体的上方，所述承载台的上表面具有一用于承载所述功率型器件芯片的承载面；

顶盖组件，所述顶盖组件可被打开设置于所述承载台的上方，所述顶盖组件包括顶部探针，当所述顶盖组件闭合连接于所述底座组件时，所述顶部探针的端部能够与承载于所述承载台的所述功率型器件芯片的电极接触，且所述顶盖组件与所述功率型器件芯片的上表面之间形成气密的测试腔室；

其中，至少由所述承载台限定形成独立的压缩气道和真空气道，所述压缩气道的一端与所述主气道连通，另一端与所述测试腔室连通，所述真空气道的一端与所述主气道连通，另一端与所述承载面连通，且所述压缩气道以单向导通的方式设置，能够向所述测试腔室充入压缩气体。

根据本发明实施例的探针测试座，至少具有如下有益效果：由主气道、真空气道以及压缩气道所构成的气道结构有利于实现较好的气密性，能够有效地减少气体泄漏的风险，从而能在测试腔室中形成稳定的高气压环境，有利于对功率型器件芯片进行高电压测试，从而能够有效地降低功率型器件芯片测试的质量风险。

根据本发明的一些实施例，所述底座组件包括依次层叠设置的连接座、底壳和底部PCB，且所述承载台与所述底部PCB电性导通连接。

根据本发明的一些实施例，还包括一绝缘材料制成的隔离件，所述隔离件安装于所述承载台底部，且所述隔离件包裹有底部探针，所述底部探针的下端与所述底部PCB电性导通连接，上端伸出到所述承载面，所述压缩气道、所述真空气道均由所述承载台和所述隔离件共同限定形成。

根据本发明的一些实施例，所述压缩气道和所述真空气道还延伸形成于所述底部PCB上，且位于所述底部PCB的所述压缩气道、所述真空气道分别与所述主气道连通。

根据本发明的一些实施例，所述底座组件还包括围绕件，所述围绕件围绕所述承载台设置于所述层结构体的最上层，所述围绕件的上表面还设置有一圈围绕所述承载台的密封结构，所述密封结构、所述围绕件和所述承载台共同限定形成一测试槽，所述测试腔室由所述顶盖组件与所述测试槽共同限定形成。

根据本发明的一些实施例，所述围绕件与所述承载台之间的接缝处设有出气孔，所述压缩气道与所述出气孔连通。

根据本发明的一些实施例，所述压缩气道包括垂直气道和侧气道，且所述侧气道与所述出气孔连通，所述垂直气道与所述主气道连通，所述垂直气道内设置有一浮动块，所述浮动块能够沿所述垂直气道内位于底部的第一位置和位于顶部的第二位置之间转换，当所述浮动块位于所述第一位置时，所述垂直气道与所述侧气道被切断连通，当所述浮动块位于所述第二位置时，所述垂直气道与所述侧气道连通。

根据本发明的第二方面实施例的测试系统，包括：

上述第一方面实施例所述的探针测试座；

真空气源；

压缩气源；

其中，所述真空气源与所述压缩气源中的一个能够可被选择与所述探针测试座的主气道连通。

根据本发明实施例的测试系统，至少具有如下有益效果：本测试系统能够有效地降低功率型器件芯片测试的安全风险。

根据本发明的一些实施例，所述固定装置包括转盘，所述转盘沿圆周方向在周缘设置有多个安装部，多个所述探针测试座一一安装于所述安装部，所述转盘内还设置有多个与所述安装部一一对应的输送气道，每个所述输送气道的一端与每个所述探针测试座的所述主气道连通，另一端敞开于所述转盘中部的环形腔；

其中，所述转盘能够可被驱动地转动，以依次经过上料工位、测试工位和下料工位，所述环形腔内对应所述上料工位、测试工位和下料工位还分别设置有第一气阀、第二气阀和第三气阀，并且，所述第一气阀和所述第三气阀的一端连接所述真空气源，另一端能够与转动至所述上料工位和所述下料工位的所述输送气道连通，所述第二气阀的一端连接所述压缩气源，另一端能够与转动至所述测试工位的所述输送气道连通。

根据本发明的一些实施例，所述第一气阀、所述第二气阀和所述第三气阀以嵌合连接的方式共同构成一与所述转盘的环形腔相匹配的圆柱状的阀体。

根据本发明的第三面实施例的应用上述第二方面实施例的测试系统对功率型器件芯片进行测试的方法，包括如下步骤：

将所述功率型器件芯片放置于所述承载面；

真空吸附固定所述功率型器件芯片；

闭合所述顶盖组件，使得顶部探针接触所述功率型器件芯片的顶面，并形成气密的测试腔室；

向所述测试腔室中充入压缩气体，以形成高于大气压的压缩气体环境；

对所述功率型器件芯片进行测试；

测试完成后，再次真空吸附固定所述功率型器件芯片；

打开所述顶盖组件，取走所述功率型器件芯片。

根据本发明实施例的方法，至少具有如下有益效果：在功率型器件芯片进行放入和取出动作时，通过真空吸附固定，能有效提高功率型器件芯片在该过程中的安全性，而在进行测试时，能够在测试腔室中形成稳定的高气压环境，能够降低功率型器件芯片测试的安全风险。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，：

图1为本发明一个实施例的探针测试座的剖视示意图，其中，在测试腔室中放入有功率型器件芯片；

图2是图1中A处的放大示意图；

图3为图1中的探针测试座的立体结构示意图；

图4是图1中的探针测试座的顶盖组件处于打开位置时的结构示意图；

图5是图3中探针测试座一个方向的剖视示意图；

图6是图1中的探针测试座去除顶盖组件后的部分的一个角度的剖视示意图；

图7是图1中的探针测试座去除顶盖组件后的部分的又一个角度的剖视示意图；

图8是图1中的探针测试座的底部PCB的结构示意图；

图9是图1中的探针测试座的承载台的结构示意图；

图10是图9中承载台的底部结构示意图；

图11是图1中的探针测试座的围绕件的结构示意图；

图12是图1中的探针测试座的隔离件的结构示意图；

图13是图12中隔离件的底部结构示意图；

图14是本发明一个实施例的测试系统中转盘、阀体和探针测试座的安装示意图；

图15是图14中一个方向的剖视示意图；

图16是图14中的转盘、阀体和探针测试座爆炸开的关系示意图；

图17是图16中测试系统的阀体的爆炸示意图；

图18是图16中测试系统的阀体另一角度的爆炸示意图；

图19是本发明一个实施例的测试方法的流程图。

附图标记：

功率型器件芯片10；

探针测试座100，底座组件101，承载台102，顶盖组件103，主气道104，承载面105，顶部探针106，测试腔室107，压缩气道108，真空气道109，底部PCB110，顶部PCB111，转接头112，第一接触部113，第二接触部114，连接座115，底壳116，第一通孔117，第一槽部118，第二槽部119，第一密封件120，第二密封件121，第二通孔122，第三槽部123，第三密封件124，第三通孔125，围绕件126，密封结构127，测试槽128，开口129，第五槽部130，出气孔131，第四密封件132，第四槽部133，隔离件134，底部探针135，层状部 136，第四通孔137，第五通孔138，第一敞口槽139，第二敞口槽140，盲孔141，垂直气道 142，侧气道143，浮动块144，上壳145，顶部垫板146，延伸段147；

转盘201，安装部202，输送气道203，环形腔204，第一气阀205，第二气阀206，第三气阀207，第一圆弧面208，第一通气口209，第一进气口210，第二圆弧面211，第二通气口212，第二进气口213，第三圆弧面214，第三通气口215，第三进气口216，阀体217。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以下结合附图描述根据本发明实施例的探针测试座100。

图1为本发明一个实施例的探针测试座的剖视示意图，其中，在测试腔室中放入有功率型器件芯片，图2是图1中A处的放大示意图。该探针测试座用于功率型器件芯片10的测试，参考图1至图2，该探针测试座100包括底座组件101、承载台102和顶盖组件103。其中，底座组件101包括多个层结构体，多个层结构体层叠设置，且底座组件101具有一贯穿至少一部分多个层结构体的主气道104，相邻的两个层结构体在主气道104处气密连接。承载台102设置于最上层的层结构体的上方，承载台102的上表面具有一用于承载功率型器件芯片10的承载面105。顶盖组件103可被打开地设置于承载台102的上方，顶盖组件103包括顶部探针106，当顶盖组件103闭合连接于底座组件101时，顶部探针106的端部能够与承载于承载台102的功率型器件芯片10的电极接触，且顶盖组件103与功率型器件芯片10 的上表面之间形成气密的测试腔室107。其中，至少由承载台102限定形成独立的压缩气道 108和真空气道109(参考图7)，压缩气道108的一端与主气道104连通，另一端与测试腔室107连通，真空气道109的一端与主气道104连通，另一端与承载面105连通，且压缩气道108以单向导通的方式设置，能够向测试腔室107充入压缩气体。

由此，通过在探针测试座100的多层结构中设置气密连接的主气道104，在承载台102 处设置与主气道104连通的独立的压缩气道108和真空气道109，由此，通过主气道104与真空气道109所构成的通路，可以实现对待测试功率型器件芯片10的真空吸附固定，通过主气道104与压缩气道108所构成的通路，能够向测试腔室107中输入压缩气体以形成高气压环境，同时，由主气道104、真空气道109以及压缩气道108所构成的气道结构有利于实现较好的气密性，能够有效地减少气体泄漏的风险，从而能在测试腔室107中形成稳定的高气压环境，有利于对功率型器件芯片10进行高电压测试，从而能够有效地降低功率型器件芯片10测试的质量风险。

可以理解的是，本实施例中，由于均通过主气道104与外界连通，用于抽真空或者输入压缩气体，也即，本实施例将与外部连通的真空管路与压缩管路合并为一(主气道104)，因此，在通入压缩气体时，无需考虑通入的压缩气体会通过其它管路泄露，因此能够有效避免气体泄漏的风险，同时，只需要在外部检测输入的压缩气体的压力即可间接获得探针测试座100内部的压缩气体压力，因此，可极大地提高对压缩气体压力的可监测性，如此，无需在内部气路中设置气压检测装置，也能够减小探针测试座100的体积。

可以理解的是，本实施例提供的探针测试座100能够用于各种功率型器件芯片10的测试，例如MOSFET、IGBT芯片，且这些半导体器件的材料不做任何限制，例如可以是碳化硅、氮化镓或者硅等各类半导体材料。

需要说明的是，本实施中所描述的功率型器件芯片10指的是未进行封装的裸芯片(die)，其从晶圆上通过切割形成的片状构造，其两个表面分布有功率型器件芯片10的各个电极，例如，源极和漏极分别位于该功率型器件的两个表面，由此，当该功率型器件芯片10放置于承载面105上后，其相应的电极例如漏极可以与承载面105之间形成面与面的接触，从而通过承载台102与作为层结构体之一的底部PCB110之间建立电性连接。

参考图3、图4和图5，可以理解的是，本实施例的探针测试座100包括底座组件101、承载台102和顶盖组件103。其中，承载台102连接于底座组件101，用于承载待测试的功率型器件芯片10，顶盖组件103以可被打开地设置于承载台102的上方，例如，顶盖组件103 可以通过侧部的转轴组件可转动地连接于底座组件101，从而通过以转动的方式在打开位置和闭合位置之间转换，当顶盖组件103处于打开位置时，可以进行例如功率型器件芯片10的放入或取出动作，当顶盖组件103处于闭合位置时，可以对功率型器件芯片10进行测试。可以理解的是，在需要进行测试时，本实施例的探针测试座100还需要与外部的测试仪器进行电性连接。以上虽然以顶盖组件103转动地连接于底座组件101为例进行了说明，但是，并不限于此，顶盖组件103也可以与底座组件101分体设置，此种情况下，在需要进行测试时，仅需要通过适当的方式将二者加以固定即可。

可以理解的是，当顶盖组件103处于打开位置时，可以进行例如放入功率型器件芯片10 的动作，当功率型器件芯片10放置到承载台102上后，即可通过抽真空的方式，将其吸附固定在的承载面105，此时，需要关闭压缩气道108，否则，会影响真空气道109的正常工作。也即，压缩气道108以单向导通的方式设置，仅能够用以向测试腔室107充入压缩气体。还可以理解的是，当测试结束，在打开顶盖组件103的前后，还可以通过抽真空的方式，将功率型器件芯片10吸附固定在的承载面105，以避免其出现意外滑落、偏移等情形。

更具体地，当顶盖组件103处于闭合位置时，功率型器件芯片10的下表面紧贴在承载台 102上，由此，一方面，其下表面与承载面105之间形成面与面的接触，从而其漏极通过承载台102与底部PCB110之间建立电性连接。另一方面，顶盖组件103具有顶部PCB111以及与顶部PCB111连接的顶部探针106，当顶盖组件103闭合连接于底座组件101时，顶部探针106的端部能够与承载于承载台102的功率型器件芯片10的电极接触，功率型器件芯片 10的上表面的电极例如源极和栅极通过顶部探针106连接到顶部PCB111。此外，顶部PCB111还通过其内部刻画电路连接到转接头112，当顶盖组件103处于闭合位置时，该转接头112恰好与底部PCB110的第一接触部113接触，二者之间形成电性导通连接，而底部PCB110 还设有用于与外部测试仪器进行电导通连接的第二接触部114。如此，通过底部PCB110、承载台102、顶部探针106、顶部PCB111以及转接头112等部分的连接，可以建立起对待测试功率型器件芯片10的临时电连接，以实现对其的测试。

在本实施例中，当顶盖组件103处于闭合位置时，除了建立上述的临时电性连接外，顶盖组件103与承载台102之间形成气密的测试腔室107，由此，可以通过主气道104以及压缩气道108向该测试腔室107内充入压缩气体，从而使得待测试的功率型器件芯片10周围产生高于大气压的压缩气体环境，根据帕邢定律，在该压缩气体环境中进行高电压的测试时，能够有效地防止电火花的产生，从而能够避免功率型器件芯片10损坏。

需要说明的是，当顶盖组件103处于闭合位置时，由于顶部探针106已经能够从上表面顶住待测试的功率型器件芯片10，因此，此时，已经无需真空吸附固定功率型器件芯片10，此时，可以向主气道104通入压缩气体，以向测试腔室107内充入压缩气体，从而使得待测试的功率型器件芯片10周围产生高于大气压的压缩气体环境。可以理解的是，此时，真空通道可以不关闭，由于顶部探针106的抵持作用，无需考虑通过真空气道109的压缩气体。

以下介绍本实施例的探针测试座100中的底座组件101。

参考图1，同时结合图6和图7，在一些实施例中，底座组件101包括多个层结构体，这些层结构体层叠设置。在一些实施例中，底座组件101包括依次层叠设置的连接座115、底壳116和底部PCB110，且承载台102与底部PCB110电性导通连接。

更具体地，底座组件101包括位于最底部的连接座115。连接座115作为层结构体之一，整体呈板状。连接座115可以由金属材料制成，从而具备一定的强度和刚性，以用于连接底壳116，并且，其还作为安装件，用于将整个探针测试座100固定于其它装置中。具体而言，连接座115具有用于承载底壳116的上表面，并且具有作为构成主气道104的第一通孔117，并且，为了便于将连接座115作为安装件使得整个探针测试座100以气密的方式连接到其它装置，连接座115在上、下表面围绕该通孔的圆周处均分别设置有第一槽部118和第二槽部119，该第一槽部118内安装有第一密封件120，该第二槽部119内安装有第二密封件121。可以理解的是，在位于上表面的第一槽部118内设置第一密封件120，可以使得连接座115 与底壳116之间在主气道104的连接处实现气密连接，在位于下表面的第二槽部119内设置第二密封件121，可以使得连接座115在连接到其它装置时，能够与之实现气密连接。

继续参考图1，同时结合图2，进一步地，底座组件101包括位于连接座115上方的底壳 116。底壳116用于连接底部PCB110以及安装其它的附属构造，例如用于连接顶盖组件103 的卡扣结构等。底壳116整体呈板状，其设置于连接座115的上表面，其具有一构成主气道 104的第二通孔122，该第二通孔122与位于连接座115上的第一通孔117同轴设置，且二者直径一样，从而连通构成内径一致的主气道104。底壳116可以通过紧固件例如螺钉与连接座115固定，从而二者之间的界面紧密结合，同时，在连接座115的上表面的第一槽部118内还设置有第一密封件120，由此，二者在位于主气道104的连接处形成气密连接，可以有效避免气体在该处泄漏。此外，在底壳116的上表面，围绕第二通孔122的圆周处均设置有第三槽部123，该第三槽部123内安装有第三密封件124。

参考图1和图2，同时结合图6、图7和图8，进一步地，底座组件101包括位于底壳116上方的底部PCB110。可以理解的是，底部PCB110是多个层结构体中的一个，其用于构造各种测试电路，以和待测试的功率型器件芯片10的下表面的电极建立临时性的电性连接。如图所示，底部PCB110整体呈板状，其设置于底壳116的上表面，其在对应底壳116的第二通孔122的位置具有分开的多个第三通孔125，这些第三通孔125均与第二通孔122连通，这些第三通孔125中的一部分作为真空气道109的构成段，另一部分作为压缩气道108的构成段，由此，压缩气道108和真空气道109还延伸形成于底部PCB110上。底部PCB110可以通过紧固件例如螺钉与底壳116固定，从而二者之间的界面紧密结合，同时，在底壳116的上表面的第三槽部123内还设置有第三密封件124，由此，二者在主气道104的连接处形成气密连接，避免气体泄漏。可以理解的是，在底部PCB110上，通过多个第三通孔125的设置，且这些第三通孔125的直径可以被设置的较小，从而可以避免其内部的电路被破坏，并且，由于电路层的原因，在底部PCB110的上、下表面，均不适于开设用于固定密封件的槽结构，这些槽结构可以开设在与之连接的其它层结构体上。

需要说明的是，以上虽然以底部PCB110具有多个第三通孔125，且这些第三通孔125 中的一部分作为真空气道109的构成段，另一部分作为压缩气道108的构成段进行了说明，但是，并不限定于此，在电路允许的情况下，也可以在底部PCB110上直接开设与前述第一通孔117、第二通孔122直径对应的孔结构，从而使得主气道104延伸至底部PCB110的顶面，以简化气路结构，降低成本。

参考图8，更进一步地，底部PCB110具有一延伸段147，该延伸段147的下表面设置有前述的第二接触部114，从而方便底部PCB110与外部的测试仪器之间的电性导通连接。

以上虽然以连接座115、底壳116和底部PCB110等层结构体为例进行了说明，但是，层结构体的数量不限于此，根据需要，底座组件101可能会省略其中的某个层，也可能还包括更多的其它层结构体，例如，下面将要介绍的围绕件126。

参考图2、图4、图6和图11，在一些实施例中，底座组件101还包括围绕件126，围绕件126围绕承载台102设置于层结构体的最上层，围绕件126的上表面还设置有一圈围绕承载台102的密封结构127，密封结构127、围绕件126和承载台102共同限定形成一测试槽128，测试腔室107则由处于闭合位置时的顶盖组件103与测试槽128共同限定形成。具体而言，该围绕件126整体也呈板状，且通过紧固件例如螺钉固定的方式连接于底部PCB110的表面，在该围绕件126的中部，具有一与承载台102的外轮廓形状相匹配的开口129，从而，当该围绕件126设置于底部PCB110上时，该开口129的周壁与承载台102的周缘贴紧配合，二者在连接的界面之间具有接缝。此外，密封结构127可以是常见的密封圈，其形状可以与承载台102的外轮廓近似，且为了牢固地固定该密封结构127，可以在围绕件126的上表面围绕该开口129设置第五槽部130。

更进一步地，围绕件126可以采用电木材料制成，具有机械强度高、绝缘性好和耐热好的特点。当然，围绕件126的材料不限于此，其还可以采用各种合适的材料。

更进一步地，围绕件126与承载台102之间的接缝处设有出气孔131，压缩气道108与出气孔131连通，由此，可以通过该接缝处的出气孔131向测试腔室107中充入压缩气体。

更进一步地，为了进一步提高气密性，在围绕件126与底部PCB110之间的界面处，还设置有第四密封件132，具体而言，在围绕件126的下表面，开设有用于容纳该第四密封件132的第四槽部133，由此，二者之间形成气密性连接，从而避免气体从二者的界面处泄露。

可以想到的是，上述的第一密封件120、第二密封件121、第三密封件124以及第四密封件132可以采用各种常见的密封件，例如O型圈。

以下介绍本实施例的探针测试座100中的承载台102。

在一些实施例中，本实施例的承载台102可以由金属材料制成，以具备导电性能，从而实现功率型器件芯片10与底部PCB110之间的电性导通。例如，承载台102可以由铜材制造，铜材具有良好的导电和导热性能，且易于加工成型。可以想到的是，由于在高电压、大电流测试时，还会产生大量热量，因此，铜材制成的承载台102同时还能很好地进行散热。可以想到的是，通过连通承载面105的真空气道109，片状的功率型器件芯片10能够被稳定而牢固地吸附固定在承载面105上。容易想到的是，与常规的与芯片外形相匹配的槽来固定的方式相比，该种固定方式，对于功率型器件芯片10的边缘具有良好的保护作用，并且，该固定方式还可以适用于不同尺寸的功率型器件芯片10，因此，本实施例的探针测试座100的适用性也较强。

更进一步地，为了保证承载台102与待测试的功率型器件芯片10，以及与底部PCB110 之间具有的良好的电气连接性能，在一些实施例中，承载台102经过镀金以及表面打磨处理，从而在表面形成平滑的镀金层。由此，通过设置镀金层，能够保证承载台102不易氧化，而镀金层经过打磨处理后，能够与底部PCB110以及功率型器件芯片10的电极之间形成良好的接触，以提高电气连接性能。

参考图2，图6和图7，还包括一绝缘材料制成的隔离件134，该隔离件134安装于承载台102底部，且隔离件134包裹有底部探针135，底部探针135的下端与底部PCB110电性导通连接，上端伸出到承载面105，压缩气道108和真空气道109的一部分位于隔离件134。该底部探针135对应待测试的功率型器件芯片10漏极的相应端口，从而可以实现四线接线，以提高测试的精确性。

更进一步地，隔离件134可以采用陶瓷材料制成，其绝缘性能良好，并且耐高温，尺寸稳定性强，保证气道结构的稳定性和气密性。当然，围绕件126的材料不限于此，其还可以采用各种合适的材料。

参考图12和图13，具体而言，该隔离件134包括嵌入到承载台102底部的层状部136，该层状部136包括若干贯穿的第四通孔137，这些第四通孔137中的其中一些与底部PCB110 上作为真空气道109的构成段的若干个第三通孔125对应且连通，并且，参考图9和图10，在承载台102具有与这些第四通孔137对应且连通的贯穿的第五通孔138，这些第五通孔138 连通承载面105，由此，由部分第三通孔125、部分第四通孔137与第五通孔138共同构造形成真空气道109。

同时，在层状部136的顶面，具有若干延伸至层状部136侧面的第一敞口槽139，第四通孔137中的另外一些则与这些第一敞口槽139垂直相交且连通，并且，在承载台102与层状部136配合的下表面，具有与这些第一敞口槽139对应的第二敞口槽140，以及与相应的第四通孔137对应的盲孔141，这些盲孔141一一与第二敞口槽140连通，由此，一些第四通孔137和与之对应的盲孔141共同构造形成压缩气道108的垂直气道142，而第一敞口槽 139则和与之对应的第二敞口槽140共同构造形成压缩气道108的侧气道143。

参考图2和图6，更进一步的，垂直气道142内设置有一浮动块144，浮动块144能够沿垂直气道142内位于底部的第一位置和位于顶部的第二位置之间转换，当浮动块144位于第一位置时，垂直气道142与侧气道143被切断连通，当浮动块144位于第二位置时，垂直气道142与侧气道143连通。可以理解的是，第一敞口槽139、第二敞口槽140、盲孔141、第四通孔137以及浮动块144的尺寸需要经过合理的设计，以满足上述的导通条件。

可以理解的是，该浮动块144的外形可以为圆柱状，从而浮动块144能够与盲孔141、第四通孔137的内壁紧密的配合，形成良好的气密性连接。

更进一步地，浮动块144可以采用不锈钢材料制成，其易于加工制造，且重量合理，能够靠自重以及真空吸力下落到第一位置，也能够被压缩气体吹动而移动至第二位置。

可以理解的是，在一些测试中，隔离件134可以省略，并且，如果通过对底部PCB110板上孔结构的设置，使得主气道104直接延伸到底部PCB110的顶面，再通过承载台102与底部PCB110之间的直接连接，可以使得压缩气道108和真空气道109可以仅仅由承载台102 单独构造形成，这样，气路结构简单，能够有效降低漏气的可能性，以准确地在测试腔室107中形成稳定的设定气压的压缩气体环境。

以下介绍本实施例的探针测试座100中的顶盖组件103。

参考图1、图2和图4，在本实施例中，顶盖组件103包括上壳145、顶部PCB111和顶部垫板146，其中，上壳145、顶部PCB111与顶部垫板146从上至下依次层叠设置，上壳145、顶部PCB111和顶部垫板146等可以通过紧固件例如螺钉等固定。

可以理解的是，顶部PCB111连接有顶部探针106和转接头112，这些顶部探针106穿过顶部垫板146并伸出到顶部垫板146的顶部，从而当顶盖组件103处于闭合位置时，这些顶部探针106能够接触到待测试的功率型器件芯片10的上表面的电极。当顶盖组件103处于闭合位置时，该转接头112恰好与底部PCB110的第一接触部113接触，二者之间形成电性导通连接。

可以理解的是，顶部垫板146的下表面能够与前述的密封结构127抵接接触，从而形成气密的测试腔室107。

发明者们将碳化硅MOSFET功率型器件芯片10在本实施例中的探针测试座100中测试进行测试验证，结果显示，在气压为2.5bar的压缩气体环境中，能够实现1.9KV的高电压测试，并且无电火花产生。

发明者们通过试验还发现，通过上述气道的设置，以及在层结构体的界面之间设置密封件，检测获得的测试座内的气压为实际输入气压95％以上，泄露极少，为提高测试电压提供了有利的保证。

以下结合附图描述根据本发明实施例的测试系统。

本发明提出一个实施例的测试系统，该测试系统包括上述第一方面实施例的探针测试座 100、真空气源(图中未示出)和压缩气源(图中未示出)。其中，真空气源与压缩气源中的一个能够可被选择与探针测试座100的主气道104连通。真空气源和压缩气源可以以本领域技术人员所熟知的各种已知技术实现，在此不做赘述。

由此，可以通过选择性地使得真空气源或压缩气源与探针测试座100连通，从而可以用真空吸附的方式固定功率型器件芯片10，或者向测试腔室107中充入压缩气体，以在测试腔室107中形成高气压的压缩气体环境，以进行高电压测试，避免测试过程中产生电火花，从而，本测试系统能够有效地降低功率型器件芯片10测试的安全风险。

参考图14、图15和图16，在一些实施例中，测试系统还包括转盘201，转盘201沿圆周方向在周缘设置有多个安装部202，多个探针测试座100一一安装于安装部202，转盘201内还设置有多个与安装部202一一对应的输送气道203，每个输送气道203的一端与每个探针测试座100的主气道104连通，另一端敞开于转盘201中部的环形腔204。其中，转盘201 能够可被驱动地转动，以依次经过上料工位、测试工位和下料工位，环形腔204内对应上料工位、测试工位和下料工位还分别设置有第一气阀205、第二气阀206和第三气阀207，并且，第一气阀205和第三气阀207的一端连接真空气源，另一端能够与转动至上料工位和下料工位的输送气道203连通，第二气阀206的一端连接压缩气源，另一端能够与转动至测试工位的输送气道203连通。

由此，通过不断的在探针测试座100中放入芯片、测试以及取出芯片的方式循环，可以极大地提高功率型器件芯片10的测试效率。

具体而言，随着转盘201的转动，每个探针测试座100依次经过上料工位、测试工位和下料工位，可以想到的是，由于转盘201上安装有多个探针测试座100，每个探针测试座100 在转盘201转动的过程中，分别处于不同的工位或者位置。就其中一个探针测试座100而言，当其处于上料工位时，其顶盖组件103处于打开状态(例如，在之前的下料工位取出上一次测试完成的固定功率型器件芯片10后的状态)，由此，可以向测试座内放入待测试的功率型器件芯片10，此时，由于与该探针测试座100的主气道104连通的输送气道203通过第一气阀205连通到真空气源，因此，由于真空作用，功率型器件芯片10被吸附固定于承载面105。之后随着转盘201的转动，顶盖组件103通过例如气缸等外部装置的动作转换至闭合位置，从而功率型器件芯片10由顶部探针106顶住。紧接着，随着转盘201的转动继续转动至测试工位时，由于与该探针测试座100的主气道104连通的输送气道203通过第二气阀206连通到压缩气源，因此，测试腔室107中充入了压缩气体，从而形成高气压的压缩气体环境，从而可以对功率型器件芯片10进行相应的高电压测试。当测试完成后，转盘201继续转动，该探针测试座100转动至了下料工位，此时，由于与该探针测试座100的主气道104连通的输送气道203通过第三气阀207连通到真空气源，因此，由于真空作用，功率型器件芯片10被吸附固定于承载面105，此时，可以通过例如气缸等外部装置的动作将顶盖组件103打开，测试完成的功率型器件芯片10由于被真空吸附，虽然存在底部探针135的上顶和转盘201转动的影响，也不会弹出或者移动，紧接着，当要抓走功率型器件芯片10前，可以将真空气源关闭，使得测试完成的功率型器件芯片10处于自由状态，以便于将其抓取。

可以理解的是，转盘201可以是以间歇性转动一定角度转动设置，由此，安装于转盘201 的探针测试座100每转动设定角度后即停止若干时长，接着再次转动设定角度，由此，可以在其中的一个或多个停止位置上进行相应的操作或者动作。如此，上述的上料工位可以包括多个停止位置，上述的测试工位也可以包括多个停止位置，从而进行不同项目的测试，同样的，上述的下料工位也可以包括多个停止位置。当然，还可以包括多个空闲的停止位置。

在一些实施例中，参考图17和图18，第一气阀205包括一与环形腔204的周壁面匹配的第一圆弧面208，第一气阀205在该第一圆弧面208上设置有多个第一通气口209，多个第一通气口209以设定角度间隔设置，从而当转盘201每次转动时，其输送气道203依次与不同的第一通气口209连通。这些第一通气口209分别与第一气阀205上的多个第一进气口210连通，多个第一进气口210均与真空气源连接。

更进一步地，为了保证转盘201在转动过程中不出现真空泄露，第一气阀205的第一圆弧面208以紧贴环形腔204的周壁设置。具体而言，如图所示，例如，第一气阀205可以通过弹性元件弹性连接于第二气阀206。这些弹性元件可以是压缩弹簧。如此，当转盘201转动过程中，由于二者之间的间隙较小，可以在一定程度上降低真空泄露，保证在不同停止位置之间转动时，功率型器件芯片10以同样的真空度被吸附固定。

在一些实施例中，继续参考图17和图18，第二气阀206包括一与环形腔204的周壁相匹配的第二圆弧面211，第一气阀205在该第二圆弧面211上设置有多个第二通气口212，多个第二通气口212以设定角度间隔设置，从而当转盘201每次转动时，其输送气道203依次与不同的第二通气口212连通。这些第二通气口212与第二气阀206上的第二进气口213连通，第二进气口213与压缩气源连接。

在一些实施例中，继续参考图17和图18，第三气阀207包括一与环形腔204的周壁相匹配的第三圆弧面214，第三气阀207在该第三圆弧面214上设置有多个第三通气口215，多个第三通气口215以设定角度间隔设置，从而当转盘201每次转动时，其输送气道203依次与不同的第三通气口215连通。这些第三通气口215与第三气阀207上的多个第三进气口216连通，这些第三进气口216均与真空气源连接。

可以理解的是，如图16至图18所示，第一气阀205、第二气阀206和第三气阀207以嵌合连接的方式共同构成一与转盘201的环形腔204相匹配的圆柱状的阀体217，从而转盘201在转动时，其输送气道203依次与第一气阀205、第二气阀206和第三气阀207连通，以实现真空或者通入压缩气体。

以下结合附图描述根据本发明实施例的测试方法。

参考图19，图19示出了一个实施例的应用上述测试系统对功率型器件芯片10进行测试的方法，包括如下步骤：

S101：将功率型器件芯片10放置于承载面105；

S102：真空吸附固定功率型器件芯片10；

S103：闭合顶盖组件103，使得顶部探针106接触功率型器件芯片10的顶面，并形成气密的测试腔室107；

S104：向测试腔室107中充入压缩气体，以形成高于大气压的压缩气体环境；

S105：对功率型器件芯片10进行测试；

S106：测试完成后，再次真空吸附固定功率型器件芯片10；

S107：打开顶盖组件103，取走功率型器件芯片10。

可以理解的是，在功率型器件芯片10进行放入和取出动作时，通过真空吸附固定，能有效提高功率型器件芯片10在该过程中的安全性，而在进行测试时，能够在测试腔室107中形成稳定的高气压环境，能够降低功率型器件芯片10测试的安全风险。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (11)

1.探针测试座，用于未封装的功率型器件芯片的测试，其特征在于，包括：

底座组件，所述底座组件包括多个层结构体，多个所述层结构体层叠设置，且底座组件具有一贯穿至少一部分所述层结构体的主气道，相邻的两个所述层结构体在所述主气道处气密连接；

承载台，设置于最上层的所述层结构体的上方，所述承载台的上表面具有一用于承载所述功率型器件芯片的承载面；

顶盖组件，所述顶盖组件可被打开设置于所述承载台的上方，所述顶盖组件包括顶部探针，当所述顶盖组件闭合连接于所述底座组件时，所述顶部探针的端部能够与承载于所述承载台的所述功率型器件芯片的电极接触，且所述顶盖组件与所述功率型器件芯片的上表面之间形成气密的测试腔室；

其中，至少由所述承载台限定形成独立的压缩气道和真空气道，所述压缩气道的一端与所述主气道连通，另一端与所述测试腔室连通，所述真空气道的一端与所述主气道连通，另一端与所述承载面连通，且所述压缩气道以单向导通的方式设置，能够向所述测试腔室充入压缩气体。

2.根据权利要求1所述的探针测试座，其特征在于，所述底座组件包括依次层叠设置的连接座、底壳和底部PCB，且所述承载台与所述底部PCB电性导通连接。

3.根据权利要求2所述的探针测试座，其特征在于，还包括一绝缘材料制成的隔离件，所述隔离件安装于所述承载台底部，且所述隔离件包裹有底部探针，所述底部探针的下端与所述底部PCB电性导通连接，上端伸出到所述承载面，所述压缩气道、所述真空气道均由所述承载台和所述隔离件共同限定形成。

4.根据权利要求3所述的探针测试座，其特征在于，所述压缩气道和所述真空气道还延伸形成于所述底部PCB上，且位于所述底部PCB的所述压缩气道、所述真空气道分别与所述主气道连通。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的探针测试座，其特征在于，所述底座组件还包括围绕件，所述围绕件围绕所述承载台设置于所述层结构体的最上层，所述围绕件的上表面还设置有一圈围绕所述承载台的密封结构，所述密封结构、所述围绕件和所述承载台共同限定形成一测试槽，所述测试腔室由所述顶盖组件与所述测试槽共同限定形成。

6.根据权利要求5所述的探针测试座，其特征在于，所述围绕件与所述承载台之间的接缝处设有出气孔，所述压缩气道与所述出气孔连通。

7.根据权利要求6所述的探针测试座，其特征在于，所述压缩气道包括垂直气道和侧气道，且所述侧气道与所述出气孔连通，所述垂直气道与所述主气道连通，所述垂直气道内设置有一浮动块，所述浮动块能够沿所述垂直气道内位于底部的第一位置和位于顶部的第二位置之间转换，当所述浮动块位于所述第一位置时，所述垂直气道与所述侧气道被切断连通，当所述浮动块位于所述第二位置时，所述垂直气道与所述侧气道连通。

8.测试系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至7中任一项所述的探针测试座；

真空气源；

压缩气源；

其中，所述真空气源与所述压缩气源中的一个能够可被选择与所述探针测试座的主气道连通。

9.根据权利要求8所述的测试系统，其特征在于，还包括转盘，所述转盘沿圆周方向在周缘设置有多个安装部，多个所述探针测试座一一安装于所述安装部，所述转盘内还设置有多个与所述安装部一一对应的输送气道，每个所述输送气道的一端与每个所述探针测试座的所述主气道连通，另一端敞开于所述转盘中部的环形腔；

其中，所述转盘能够可被驱动地转动，以依次经过上料工位、测试工位和下料工位，所述环形腔内对应所述上料工位、测试工位和下料工位还分别设置有第一气阀、第二气阀和第三气阀，并且，所述第一气阀和所述第三气阀的一端连接所述真空气源，另一端能够与转动至所述上料工位和所述下料工位的所述输送气道连通，所述第二气阀的一端连接所述压缩气源，另一端能够与转动至所述测试工位的所述输送气道连通。

10.根据权利要求9所述的测试系统，其特征在于，所述第一气阀、所述第二气阀和所述第三气阀以嵌合连接的方式共同构成一与所述环形腔相匹配的圆柱状的阀体。

11.一种应用如权利要求8至10中任一项所述的测试系统对功率型器件芯片进行测试的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所述功率型器件芯片放置于所述承载面；

真空吸附固定所述功率型器件芯片；

闭合所述顶盖组件，使得所述顶部探针接触所述功率型器件芯片的顶面，并形成气密的测试腔室；

向所述测试腔室中充入压缩气体，以形成高于大气压的压缩气体环境；

对所述功率型器件芯片进行测试；

测试完成后，再次真空吸附固定所述功率型器件芯片；

打开所述顶盖组件，取走所述功率型器件芯片。

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