CN116027076A - 一种测试座 - Google Patents

Abstract

一种测试座，包括，测试座主体、芯片导向框、探针固定板、以及介质层，其中，所述芯片导向框，位于所述测试座主体的中间位置，用于放置待测芯片；所述探针固定板，位于所述测试座主体的下部，用于固定探针；所述探针固定板上，设置有与所述待测芯片的高频信号引脚相对应的缺口；所述介质层，位于所述缺口中。本发明通过介质层形成的耦合电容实现射频信号传输，可以明显的减少因探针接触不良导致的测试数据偏差；经过测试的芯片的高频信号引脚上不会留下扎痕，对高频信号引脚的焊接不会造成影响，从而减小芯片使用时的风险；介质层不需要更换，可以较大程度的节约成本。

Description

一种测试座

技术领域

本发明涉及测试装置技术领域，尤其涉及一种测试座。

背景技术

无论是何种类型的芯片，模拟芯片或数字芯片或射频芯片，从设计走向量产的过程中，都需要经过全方位的性能摸底测试和ATE（Automatic Test Equipment，集成电路自动测试机）筛选测试，确保性能没有任何问题后才能决定投入量产。芯片性能摸底测试一般在实验室通过将芯片焊接到评估板并使用实验室专业的仪表设备进行性能测试，这样测试完的芯片是不能二次利用，不能供给用户的，而ATE筛选测试需要通过非焊接的方式让芯片与测试板进行电气连接后，用实验室仪表或专用的ATE设备进行自动化测试。

目前，非焊接的测试方式通常使用探针接触式的测试座，对于直流和低频测试来说，没有任何问题，但对于射频测试，随着频率进一步提高，往毫米波、太赫兹频段发展，探针测试座因探针会引入等效电感，从而引入的测试误差不断增大。

发明内容

为了解决现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种测试座，对于毫米波频段甚至更高频率的量产测试，实现低成本、高可靠的测试芯片。

为了实现上述目的，本发明提供的测试座，包括，测试座主体、芯片导向框、探针固定板、以及介质层，其中，

所述芯片导向框，位于所述测试座主体的中间位置，用于放置待测芯片；

所述探针固定板，位于所述测试座主体的下部，用于固定探针；

所述探针固定板上，设置有与所述待测芯片的高频信号引脚相对应的缺口；

所述介质层，位于所述缺口中；

所述缺口为一个或多个，每一所述待测芯片的高频信号引脚均与所述缺口具有相对部分；

所述缺口与所述高频信号引脚正相对或具有错开部分；

所述介质层，在待测芯片的高频信号引脚与PCB板的焊盘之间形成平板电容。

进一步地，所述介质层与所述探针固定板采用相同或不同的材料。

进一步地，所述介质层的材料选自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅、氮化硼和碳氮化硼中的一种或它们的任意组合。

进一步地，所述介质层的周边与所述缺口贴合。

进一步地，所述介质层的厚度与所述探针固定板的厚度相同。

进一步地，所述探针采用弹簧针、异形针或者导电纸中的一种。

更进一步地，所述探针固定板上还设有位于直流信号测试区域的直流探针；

位于控制信号输入区域的控制探针。

本发明提供的测试座，与现有技术相比具有如下有益效果：

通过位于探针固定板的缺口处的介质层形成射频耦合电容，进行高频信号传输，可以明显的减少因探针接触不良导致的测试数据偏差；

芯片的高频信号引脚上不会有扎痕，对高频信号引脚的焊接不会造成影响，从而减小客户芯片使用时的风险；

介质层不需要更换，可以较大程度的节省成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明实施例的测试座结构平面示意图；

图2为根据本发明实施例的测试座结构中主体的平面示意图；

图3为根据本发明实施例的测试座结构立体示意图；

图4为根据本发明实施例的测试座结构侧视图；

图5为根据本发明实施例的测试座结构仰视立体示意图；

图6为根据本发明实施例的测试座结构又一立体示意图；

图7为根据本发明实施例的测试座探针结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本发明中可能提及了“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、组件或部件进行区分，并非用于限定这些装置、组件或部件所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本发明中可能提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。“多个”应理解为两个或以上。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步的详细描述。

目前，相关技术中非焊接的测试方式通常使用接触式的测试座。测试座通常由测试盖和主体两部分组成，主体部分安装于PCB上，芯片放入测试座主体的限位框后，通过旋紧测试盖将芯片向下压，芯片被下压时，推动与芯片引脚接触的探针向下压到PCB对应的焊盘，从而实现芯片与PCB的电气连接。

探针接触式测试座对于直流和低频测试来说，没有任何问题，但对于射频测试，随着频率进一步提高，往毫米波、太赫兹频段发展，探针测试座因探针会引入等效电感，从而引入的测试误差不断增大，且有如下缺点：针尖会在芯片的pad（板）上留下针痕，破坏芯片外观；频率越高，针的行程越短，对芯片封装厚度的控制精度要求很高；在实验室中使用时，操作者的使用方法对针的寿命影响很大；压力大小导致的接触问题会直接影响芯片性能的测试结果，因此需要更高频率、高可靠性、寿命长、成本低的测试座。

本发明实施例中，提供一种应用高频信号电容耦合原理的测试座，通过耦合电容传输高频信号，实现低成本、高可靠测试芯片。

参考图1，本发明实施例的测试座包括：测试盖20和主体1两部分组成，主体部分安装于PCB（图中未示出）上，芯片放入测试座主体的导向框2后，通过旋紧测试盖将芯片向下压，芯片被下压时，推动与芯片引脚接触的探针向下压到PCB对应的焊盘，从而实现芯片与PCB的电气连接。

图2为根据本发明实施例的测试座结构中主体的平面示意图，结合参考图1和图2、图5，本发明的测试座，包括，测试座主体1，芯片导向框2，探针固定板3，以及介质层4，其中，

芯片导向框2，位于测试座主体1上部的中间位置，用于放置待测试的芯片7；

探针固定板3，其位于测试座主体1的下部，在芯片导向框2的下方；探针固定板3上固定有多个探针5，用于将待测芯片引脚与评估板（PCB板）的焊脚之间形成电气连接；

探针固定板3上还设置有缺口6，缺口6的位置与待测芯片的高频信号引脚相对应；介质层4，位于缺口6中。在芯片测试中，介质层4在待测芯片的高频信号引脚与PCB板的高频信号焊盘之间形成平板电容，即通过该平板电容将待测芯片的高频信号引脚耦合到PCB板的焊盘上，从而实现射频信号传输。

其中，待测芯片的高频信号引脚至少为一个，当高频信号引脚为一个时，缺口的位置可以与待测芯片引脚的大小、位置均相同，也可以略不完全相同，确保二者具有相对的部分；当高频信号引脚为多个时，缺口6可以为一个，缺口6与多个高频信号引脚所在的区域上下相对，且相对部分需要确保每一个高频信号引脚均与缺口6具有相对部分，缺口6可以与该多个高频信号引脚所在区域完全相对，也可以非完全相对具有错开部分；当高频信号引脚为多个时，缺口6也可以不限于为一个，也可以设置为一个以上，只要保证每个引脚具有与缺口6相对的部分即可。以上设置是为满足每一个引脚均与缺口6中的介质层均有相对部分，以使高频信号引脚、PCB板上的焊盘、以及二者之间的介质层能够形成电容。

本发明实施例中，测试座仅射频信号通过电容耦合方式传输，直流和控制信号需要通过直流探针进行电气连接，所以，探针固定平板上需要有直流和控制探针。

参考图7，本发明实施例中的探针可以采用弹簧针（Pogo pin）、异形针或者导电纸中的一种。

如图7中的a所示，Pogo pin是一种由针轴9、弹簧10、针管11三个基本部件通过精密仪器铆压预压之后形成的弹簧式探针，是测试座（socket）中最普遍的探针类型。

如图7中的b所示，异形针12是一种由长条形导电材料弯曲而成，由胶条13固定，有一定滑动行程的探针，这种探针增加了PCB与芯片pad两端的接触面积，频率能够做得更高，根据弯曲的形状、胶条的位置和数量分为S-pin、W-pin和Z-pin。相较于S-pin和W-pin，Z-pin由两根胶条固定，限位更好，活动空间更小，频率更高，价格也相对昂贵。

如图7中的c所示，导电纸是一种横向不导电，只有纵向导电的材料，可代替socket中的探针，适用于高频，最高可用到50-60G，使用场景更适合于实验室测试，不适合量产测试，寿命比探针短，使用一段时间需要更换。

本发明实施例中，介质层4嵌入在探针固定板3的缺口处，在待测芯片高频信号引脚与PCB板的焊盘之间形成平板电容，该平板电容的计算公式为：

其中，为介质层的相对介电常数，为真空介电常数，(F/m)，为芯片引脚与PCB上的焊盘（pad）重合的面积，为介质层的厚度。

本发明实施例中，，S=0.3mmx0.25mm=0.075mm²，，则根据上述公式可得C=36.5fF。

从上述电容的计算公式可以看出，介质层4的等效电容值与所选用介质的相对介电常数、厚度以及芯片引脚与PCB上的焊盘重合的面积有关。工作频率与耦合电容值成反比，而耦合电容值与介质厚度成反比，因此增大介质厚度可以提高工作频率，减小介质厚度可以降低工作频率。

射频耦合电容的取值跟工作频率有关，电容值越大，谐振频率越低，可工作的最高频率越低。因此，工作频率越高，所需的射频耦合电容越小，36.5fF的耦合电容可以较好的应用于太赫兹芯片的筛选测试，通过增大介质介电常数，提高介质层加工精度，可以将应用频率从太赫兹扩展到微波毫米波频段。

优选地，为了提高计算和设计制造结果的一致性，Alignmemt Plate（探针固定板）的厚度与介质层厚度相同，从而减少pin（引脚）与介质之间、PCB板上的焊盘与介质之间的空气。在本发明其他实施例中，探针固定板的厚度与介质层的厚度也可以不相同。

在一个实施例中，探针固定板采用与介质层相同的材料，可以减少加工复杂度。在本发明其他实施例中，介质层的材料也可以与探针固定板的材料不相同。

本发明实施例中，所述介质层的材料选自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅、氮氧化硅、氮化硼和碳氮化硼中的一种或它们的任意组合等无机介质材料，也可以选择能够满足需求的有机介质材料。

参考图3、图4、图5和图6，示例性的展示了在芯片测试中，测试座的探针固定板与待测芯片、PCB板之间的位置关系。

图3为根据本发明实施例的测试座结构立体示意图，如图3所示，待测芯片7在放入测试座后，位于探针固定板3的上方，待测芯片7的非高频信号引脚下压接触固定在探针固定板3上的探针5，而待测芯片7的高频信号引脚则与缺口6的位置对应。探针固定板3的下方是PCB板，待测芯片7的高频信号引脚与PCB板之间通过缺口6中的介质层实现射频信号的传输。

图4为根据本发明实施例的频测座试结构侧视图，可以明显看出，待测芯片7位于探针固定板3的上方，PCB板8位于探针固定板3的下方，介质层4位于探针固定板3的缺口中。参考图3还可以看出，本实施例中介质层4的厚度与探针固定板3的厚度相同。

图5为根据本发明实施例的测试座仰视立体示意图，图6为根据本发明实施例的测试座结构又一立体示意图，参考图5和图6，高频信号引脚位于待测芯片7的两侧，所以探针固定板3上对应这两处高频信号引脚的位置设置了缺口6，通过缺口6中的介质层将待测芯片7的高频信号引脚与PCB板8的焊盘上，从而实现射频信号传输。

本发明提供的测试座，应用高频信号电容耦合原理，通过在探针固定板上设置与待测芯片高频信号引脚对应的缺口，并在缺口中设置介质层以形成等效耦合电容，从而实现射频信号传输。本发明可用于毫米波频段甚至更高频率的量产测试，例如ATE测试或者实验室筛选测试。与现有技术相比，该测试座可以明显的减少因探针接触不良导致的测试数据偏差；经过测试的芯片的高频信号引脚上不会留下扎痕，对高频信号引脚的焊接不会造成影响，从而减小客户芯片使用时的风险；测试座的介质层不需要更换，可以较大程度的节约成本，从而实现低成本、高可靠的测试芯片。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种测试座，其特征在于，包括，测试座主体、芯片导向框、探针固定板、以及介质层，其中，

所述芯片导向框，位于所述测试座主体的中间位置，用于放置待测芯片；

所述探针固定板，位于所述测试座主体的下部，用于固定探针；

所述探针固定板上，设置有与所述待测芯片的高频信号引脚相对应的缺口；

所述介质层，位于所述缺口中；

所述缺口为一个或多个，每一所述待测芯片的高频信号引脚均与所述缺口具有相对部分；

所述缺口与所述高频信号引脚正相对或具有错开部分；

所述介质层，在待测芯片的高频信号引脚与PCB板的焊盘之间形成平板电容。

2.根据权利要求1所述的测试座，其特征在于，所述介质层与所述探针固定板采用相同或不同的材料。

3.根据权利要求1所述的测试座，其特征在于，所述介质层的材料选自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氮氧化硅、氮化硼和碳氮化硼中的一种或它们的任意组合。

4.根据权利要求1所述的测试座，其特征在于，所述介质层的周边与所述缺口贴合。

5.根据权利要求1所述的测试座，其特征在于，所述介质层的厚度与所述探针固定板的厚度相同。

6.根据权利要求1所述的测试座，其特征在于，所述探针采用弹簧针、异形针或者导电纸中的一种。

7.根据权利要求1所述的测试座，其特征在于，所述探针固定板上还设有位于直流信号测试区域的直流探针；

位于控制信号输入区域的控制探针。

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