CN114814315B - 一种高电流探针臂测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高电流探针臂测试装置，包括安装座、针座、多触点探针和压盖，所述针座通过螺丝固定在所述安装座前端，所述多触点探针安装在所述针座上、并通过所述压盖夹持固定；所述安装座为耐高温绝缘安装座，所述针座和所述压盖分别为金属针座和金属压盖、其表面均整体镀金处理，所述多触点探针表面也整体镀金处理；所述针座的上端设置有用于固定线缆的线缆安装部。本发明的针座、多触点探针和压盖表面也均整体镀金处理，这样在高电流和高电压测试工作时，多触点探针前端的若干针脚所产生的温度，可以通过其表面的覆金层快速的均匀传导至针板上，然后通过针板上下表面分别传导至针座和压盖上，以快速的降低测试探针的温度。

Description

一种高电流探针臂测试装置
技术领域
本发明涉及集成电路测试技术领域，具体涉及一种高电流探针臂测试装置。
背景技术
直流探卡是检测仪器与集成电路芯片之间的一种连接介质，探针卡将检测设备的测试信号(电流或电压)接触到集成电路芯片上，达到测试的作用，并且非常重要的是需要稳定地传送测试信号，目前最常用的探针卡是环氧树脂型探卡，以及刀片探针卡，但此类型的探针卡无法满足特定的一些测试，如：高电流、高电压测试，针体的材质、镀层、以及制作工艺上，无法让高电流、高电压通过针体传输信号，
一般的测试探针的质量主要体现，存在以下不足：
1、一般电流越高温度也就越高，在高温环境中测试，探针针体无法耐受高温，探针容易损坏。
2、当所测试的芯片为大功率芯片时，功率较大，针体达不到导通大电流的能力。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种单次接触即可实现高电压和高电流测量工作的探针臂测试装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高电流探针臂测试装置，包括安装座、针座、多触点探针和压盖，所述针座通过螺丝固定在所述安装座前端，所述多触点探针安装在所述针座上、并通过所述压盖夹持固定；所述安装座为耐高温绝缘安装座，所述针座和所述压盖分别为金属针座和金属压盖、其表面均整体镀金处理，所述多触点探针表面也整体镀金处理；所述针座的上端设置有用于固定线缆的线缆固定部。
进一步的，所述安装座包括第一安装部、第二安装部和走线部，所述第一安装部和所述第二安装部分别左右设置，所述第二安装部上端开槽形成所述走线部；所述第一安装部用于所述高电流探针臂测试装置的安装固定，所述第二安装部前端开有限位口，所述针座卡入所述限位口中、并通过螺丝安装在第二安装部下端。
进一步的，所述针座包括针座安装部、探针安装部和所述线缆固定部，所述针座安装部和所述探针安装部左右设置，所述线缆固定部设置在所述针座安装部上端；所述针座安装部用于所述针座与所述安装座的安装固定，所述探针安装部包括探针安装面，所述探针安装面上开有若干定位孔，所述定位孔内安装有定位销，所述探针安装面中间还开有探针固定螺孔。
进一步的，所述探针安装面与水平面交叉向下倾斜，倾斜角度为40°～60°。
进一步的，所述线缆固定部上还包括限位块，所述限位块卡入到所述安装座上设置的限位孔内以实现所述针座与所述安装座的定位；所述限位块上端还设置有用于高压线缆固定的线缆安装头。
进一步的，所述多触点探针包括针板，所述针板前端设置有若干针脚，所述针板中间开有用于定位的探针限位孔和用于固定的探针安装孔。
进一步的，所述针板为矩形针板或矩形加梯形针板。
进一步的，所述若干针脚前下端的测试接触区域均抛光处理，所述测试接触区域的表面粒径小于0.5μm。
进一步的，所述针脚数量最多设置有十二只针脚
进一步的，所述测试接触区域的长度小于250μm，其宽度小于150μm。
本发明的有益效果是：
1.本发明的针座、多触点探针和压盖表面也均整体镀金处理，这样在高电流和高电压测试工作时，多触点探针前端的若干针脚所产生的温度，可以通过其表面的覆金层快速的均匀传导至针板上，然后通过针板上下表面分别传导至针座和压盖上，以快速的降低测试探针的温度，从而进一步提高在高电流和高电压测试工作中的稳定性。
2.本发明的多触点探针采用多针脚设计，实现多点接触技术，从而实现电流均匀分配，而且针脚测试接触区域与测试焊盘的接触电阻极小，单次接触可实现同轴条件下高达10kV高电压和300A脉冲高电流的测量工作，无需多个探针，使高电流和高电压的测试工作更加的简单便捷。而且可以最大限度的减少测试探针和测试焊盘的损坏。
附图说明
图1为本发明测试探针的结构图；
图2为图1中标记为1安装座的结构图；
图3为图1中标记为2针座的结构图；
图4为图3的前视图；
图5为图1中标记为3多触点探针的结构图；
图中标记为：
1、安装座，2、针座，3、多触点探针，4、压盖，5、高压线缆；
101、第一安装部，1011、第一固定孔，102、第二安装部，1021、第二固定孔，1022、限位口，103、走线部，1031、走线口；
201、针座安装部，2011、针座固定螺孔，202、探针安装部，2021、探针安装面，2022、定位销，2023、探针固定螺孔，203、线缆固定部，2031、限位块，2031、线缆安装头；
301、针板，3011、探针限位孔，3012、探针安装孔，302、针脚。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。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。但是本发明能够以很多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改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种高电流探针臂测试装置，如图1所示，包括安装座1、针座2、多触点探针3和压盖4。其中，安装座1用于本发明高电流探针臂测试装置的安装固定，针座2通过螺丝固定在安装座1的前端，多触点探针安装在针座2上，并通过压盖4夹持固定，然后通过螺丝拧紧固定，针座2上端还固定有高压电缆5，激励信号(电流信号或电源信号)通过高压线缆传导至针座2上，在通过针座2传导至多触点探针3上，通过多触点探针3接触待测试器件的PAD完成测试工作。
上述安装座1为耐高温绝缘安装座，可采用聚醯亚胺(PI)材料制作，或者其他耐高温绝缘塑料制作，PI材料具有超低的漏电流特性，可以有效的增加本发明高电流探针臂测试装置的性能。
如图2所示，为安装座2的结构图，包括第一安装部101、第二安装部102和走线部103，第一安装部101用于本发明高电流探针臂测试装置的安装固定，第二安装部102用于针座2的安装固定，走线部103用于高压线缆的走线。其中，第一安装部和第二安装部分别左右设置，第二安装部上端开槽形成走线部。本发明的第一安装部101的下表面为安装接触面、其上表面为螺丝固定面，所以第一安装部101上开具有多个第一固定孔1011，测试机台上设置有与之对应的螺纹孔，通过螺丝与机台上的螺纹孔拧紧完成固定。本发明的第二安装部102下表面为针座2的安装接触面，针座2安装在第二安装部102的下表面，所以第二安装部上开具有多个第二固定孔1021，螺丝穿过第二固定孔1021将针座固定在第二安装部的下表面，螺丝头则固定在第二安装部上表面。第二安装部102前端开还有限位口1022，针座2卡入限位口1022中、并通过螺丝安装在第二安装部102下端。进一步的，因为高压线缆的直径比较大，所以为了方便高压线缆的走线，走线部103后端还开有走线孔1031，使用状态如图1所示。
如图3和图4所示，为针座2的结构图，针座2和压盖3采用金属针座和金属压盖，其表面均整体镀金处理，通过金材料优异的导电和导热性能，可满足高电流最大的导通能力，以及能够快速的将高电流所产生的热能进行均匀和快速的传导散热，从而可实现可以实现在-60℃～300℃温度范围内提供安全、可靠以及可重复的最高300A(脉冲)高电流和10kV高电压的测试工作。优选的，金属针座和金属压盖采用铝合金制作，并在其表面进行整体镀金处理，铝合金拥有良好的导电性、导热性和抗蚀性，且轻便易制作。
如图3所示，针座2包括针座安装部201、探针安装部202和线缆固定部203，针座安装部201用于针座2的安装固定，探针安装部202用于安装多触点探针3，线缆固定部203用于固定高压线缆5。针座安装部201和探针安装部202分别左右设置，线缆固定部203设置在针座安装部201上端。其中，探针安装部202还包括探针安装面2021，探针安装面上开有若干定位孔，定位孔内安装有定位销2022，本发明中定位孔左右设置有两组，从而实现多触点探针的快速稳定定位，探针安装面2021中间还开有探针固定螺孔2023。如图1所示，其中压盖4下表面也开有与定位销2022配合的定位孔、其中间开有与探针固定螺孔2023配合的固定孔。在使用时，先将多触点探针3卡入定位销2022上实现定位，然后将压盖4盖住，在通过螺丝将压盖4与针座2拧紧固定住多触点探针。如图1所示，为了提升整体美观，压盖4上表面与针座2上端的线缆固定部203一体成形，且与其前端紧紧接触。
其中，上述线缆固定部203上还包括限位块2031，限位块2031卡入到安装座1上设置的限位孔内以实现针座2与安装座1的定位。限位块2031上端还设置有用于高压线缆固定的线缆安装头2032。在使用时，将高压线缆焊接在线缆安装头2032上。
如图4所示，探针安装面2021与水平面交叉向下倾斜，倾斜角度为40°～60°，优选的，倾斜角度为45°。
如图5所示，为多触点探针3的结构图，包括针板301，针板301前端设置有若干针脚302，在针板301的中间还开有多个探针限位孔3011和探针安装孔3012，本发明的多触点探针表面整体镀金处理。通过若干针脚组成多点接触技术，可以实现高电流和高电压的均匀分配，以及探针表面整体的覆金层，通过金优秀的导电和导热性能，可大大提高测试探针的耐高低温性能，通过本发明的多触点探针技术，可以实现在-60℃～300℃温度范围内提供安全、可靠以及可重复的最高300A(脉冲)高电流和10kV高电压的测试工作，单次接触即可完成高电流和高电压的测试，无需多个探针进行测试，使测试工作更简单便捷。通过单次降落探查对高电压和高电流情况进行测试，从而可以减少测量时间，可针对众多的焊盘尺寸和测试电流进行准确的特性分析。
如图3和图5所示，探针限位孔3011设置有两组，分别左右排布，探针安装孔3012设置有一组，设置在针板301的中间。通过在针板上设置限位孔和安装孔，可以方便替换测试探针。
进一步的，本发明的针板301采用矩形针板，或者矩形加梯形针板，如图5所示，优先采用矩形加梯形针板，若干针脚设置在梯形前端，采用矩形加梯形针板可以方便针脚的过渡，以增加针脚的强度，而且可以提升整体美感，不至于突兀。本发明的测试探针采用钨或者铼钨材料探针，优先采用铼钨材料，并在其表面整体镀金处理，镀金不仅可以提高其耐高低温性能，而且可以提高其整体的强度，以提高其使用寿命。
如图5所示，本发明的测试探针的针脚设置有12只针脚实现多点接触技术，在实际使用中，可根据需求进行定制。针脚的宽度小于250μm，针脚与针脚之间的间距小于600μm，针板的长度小于10mm，整个多触点测试探针的厚度小于450μm。
为了实现最高300A(脉冲)高电流和10kV高电压的测试工作，尽可能的避免测试探针器件发热，减少测试探针和测试器件的损坏，一方面采用上述的多点接触技术，将高电流和高电压均匀分配。另外一方面尽可能的扩大测试探针与测试PAD的接触面积，尽可能的减少接触阻值，从而减少发热，理论上来说接触面积越大，阻值越小，但是目前限于半导体越来越小，导致测试PAD越来越小，所以增加针脚的直径不可取，所以，为了尽可能的增加针脚前下端测试接触区域(与测试PAD的接触区域)与测试PAD的接触面积，我们对针脚前端的测试接触区域进行抛光打磨处理，在使用大于三万目的砂纸进行抛光打磨处理，使其前端的测试接触区域表面尽可能的光滑，其表面凸起粒径小于0.5微米，从而增加其测试接触区域与测试PAD之间的接触面积。本发明可实现最低2mΩ的接触电阻，从而进一步的减少本发明多触点的发热，实现高电流和高电压的测试工作。本发明针脚前端的针尖测试接触区域的长度小于250μm，宽度小于150μm。
如图1所示，针座2、多触点探针3和压盖4表面也均整体镀金处理，这样在高电流和高电压测试工作时，多触点探针3前端的若干针脚所产生的温度，可以通过其表面的覆金层快速的均匀传导至针板上，然后通过针板上下表面分别传导至针座和压盖上，以快速的降低测试探针的温度，从而进一步提高在高电流和高电压测试工作中的稳定性。实现了在高温环境下进行测量，在晶圆级测试中实现了IGBT和MOSFET高功率器件的简易、快速测量。
以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高电流探针臂测试装置，其特征在于：包括安装座(1)、针座(2)、多触点探针(3)和压盖(4)，所述针座通过螺丝固定在所述安装座前端，所述多触点探针安装在所述针座(2)上、并通过所述压盖(4)夹持固定；所述安装座(1)为耐高温绝缘安装座，所述针座(2)和所述压盖(4)分别为金属针座和金属压盖、其表面均整体镀金处理，所述多触点探针(3)表面也整体镀金处理；所述针座(2)的上端设置有用于固定线缆的线缆固定部。
2.如权利要求1所述的一种高电流探针臂测试装置，其特征在于：所述安装座(1)包括第一安装部(101)、第二安装部(102)和走线部(103)，所述第一安装部和所述第二安装部分别左右设置，所述第二安装部(102)上端开槽形成所述走线部(103)；所述第一安装部(101)用于所述高电流探针臂测试装置的安装固定，所述第二安装部(102)前端开有限位口1022，所述针座(2)卡入所述限位口(1022)中、并通过螺丝安装在第二安装部(102)下端。
3.如权利要求1所述的一种高电流探针臂测试装置，其特征在于：所述针座(2)包括针座安装部(201)、探针安装部(202)和所述线缆固定部(203)，所述针座安装部(201)和所述探针安装部(202)左右设置，所述线缆固定部(203)设置在所述针座安装部(201)上端；所述针座安装部(201)用于所述针座(2)与所述安装座(1)的安装固定，所述探针安装部(202)包括探针安装面(2021)，所述探针安装面上开有若干定位孔，所述定位孔内安装有定位销2022，所述探针安装面(2021)中间还开有探针固定螺孔(2023)。
4.如权利要求3所述的一种高电流探针臂测试装置，其特征在于：所述探针安装面(2021)与水平面交叉向下倾斜，倾斜角度为40°～60°。
5.如权利要求3所述的一种高电流探针臂测试装置，其特征在于：所述线缆固定部(203)上还包括限位块(2031)，所述限位块(2031)卡入到所述安装座(1)上设置的限位孔内以实现所述针座(2)与所述安装座(1)的定位；所述限位块(2031)上端还设置有用于高压线缆固定的线缆安装头(2032)。
6.如权利要求1所述的一种高电流探针臂测试装置，其特征在于：所述多触点探针(3)包括针板(301)，所述针板(301)前端设置有若干针脚(302)，所述针板(301)中间开有用于定位的探针限位孔(3011)和用于固定的探针安装孔(3012)。
7.如权利要求6所述的一种高电流探针臂测试装置，其特征在于：所述针板为矩形针板或矩形加梯形针板。
8.如权利要求6所述的一种高电流探针臂测试装置，其特征在于：所述若干针脚前下端的测试接触区域均抛光处理，所述测试接触区域的表面粒径小于0.5μm。
9.如权利要求6所述的一种高电流探针臂测试装置，其特征在于：所述针脚数量最多设置有十二只针脚。
10.如权利要求8所述的一种高电流探针臂测试装置，其特征在于：所述测试接触区域的长度小于250μm，其宽度小于150μm。
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