CN116165517A - 一种用于测试芯片的测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于测试芯片的测试装置，涉及芯片测试技术领域。本发明中测试装置的上基座位于下基座的上方，且与下基座压合，下基座的顶部具有用于安装测试芯片的第一安装部和位于第一安装部下方的第二安装部，第一测试探针贯穿上基座，且与测试芯片抵接，以获取测试芯片的电信号，热沉基座设置在第二安装部处，且与测试芯片抵接，以将接收到的热量传递给测试芯片，第一温度传感器设置在热沉基座的内部，以获取测试芯片的实际温度。上述技术方案将第一温度传感器插入到热沉基座内，直接测量测试芯片下方的热沉温度，保证测试芯片的温度与测温点的温度一致性，从而能够精准监控测试芯片的实际温度，避免影响测试芯片的加电性能测试的准确性。

Description

一种用于测试芯片的测试装置

技术领域

本发明涉及芯片测试技术领域，特别是涉及一种用于测试芯片的测试装置。

背景技术

在功率半导体芯片的测试过程中，由于需要考虑芯片在高温工作环境的相关指标是否满足设计需求，需要将芯片在测试过程进行加热，保证芯片在设定的恒温温度范围内完成相关的加电性能测试，由于芯片温度的变化与某项关键测试指标呈正相关，所以芯片的加电性能测试非常容易受到芯片实际温度的影响，故整个测试过程对温度的稳定性有着较高的要求，所以对测试装置中控温部件的精度有着非常高的要求。

现有技术中，虽然在芯片的测试装置中增加了加热功能，但是无法准确控制芯片的实际温度，温度的稳定性较差，从而会影响芯片加电性能测试的准确性。

发明内容

本发明的目的是要提供一种用于测试芯片的测试装置，解决现有技术中芯片测试装置控温性能较差从而影响芯片测试结果的技术问题。

根据本发明的目的，本发明提供了一种用于测试芯片的测试装置，包括：

上基座和下基座，所述上基座位于所述下基座的上方，且与所述下基座压合，所述下基座的顶部具有用于安装测试芯片的第一安装部和位于所述第一安装部下方的第二安装部；

第一测试探针，贯穿所述上基座，且与所述测试芯片抵接，以获取所述测试芯片的电信号；

热沉基座，设置在所述第二安装部处，且与所述测试芯片抵接，以将接收到的热量传递给所述测试芯片；

第一温度传感器，设置在所述热沉基座的内部，以获取所述测试芯片的实际温度。

可选地，还包括：

热隔离基座，设置在所述下基座的下方且与所述下基座抵接，所述热隔离基座的顶部设有第三安装部；

加热部件，设置在所述第三安装部处且位于所述热沉基座的下方，以对所述热沉基座进行加热。

可选地，所述下基座还包括位于所述第二安装部下方的第四安装部，所述测试装置还包括：

导电片，设置在所述第四安装部处，所述导电片的顶部与所述热沉基座抵接，所述导电片的底部与所述加热部件抵接，以将所述加热部件产生的热量传递给所述热沉基座。

可选地，所述导电片具有本体和由所述本体向上延伸至所述下基座上方的延伸部，所述测试装置还包括：

第二测试探针，贯穿所述上基座，且与所述延伸部抵接，以获取所述测试芯片的电信号。

可选地，所述加热部件为陶瓷加热片。

可选地，还包括：

第二温度传感器，设置在所述加热部件处，以获取所述加热部件的温度。

可选地，所述第二温度传感器设置在所述加热部件的底部，且与所述加热部件抵接。

可选地，所述热隔离基座具有位于所述第三安装部下方的第五安装部，所述测试装置还包括：

第一弹性件，设置在所述第五安装部内，所述第一弹性件的顶部与所述第二温度传感器抵接，以使得所述第二温度传感器与所述加热部件抵接。

可选地，所述热隔离基座具有位于所述第三安装部下方的第六安装部，所述测试装置还包括：

第二弹性件，设置在所述第六安装部内，所述第二弹性件的顶部与所述加热部件的底部抵接。

可选地，所述热沉基座的内部设有第七安装部，所述第七安装部用于安装吸附部件，以对所述测试芯片进行吸附。

本发明中测试装置的上基座位于下基座的上方，且与下基座压合，下基座的顶部具有用于安装测试芯片的第一安装部和位于第一安装部下方的第二安装部，第一测试探针贯穿上基座，且与测试芯片抵接，以获取测试芯片的电信号，热沉基座设置在第二安装部处，且与测试芯片抵接，以将接收到的热量传递给测试芯片，第一温度传感器设置在热沉基座的内部，以获取测试芯片的实际温度。上述技术方案将第一温度传感器插入到热沉基座内，直接测量测试芯片下方的温度，保证测试芯片的温度与测温点的温度一致性，从而能够精准监控测试芯片的实际温度，避免影响测试芯片的加电性能测试的准确性。

进一步地，本发明中热隔离基座具有位于第三安装部下方的第五安装部，测试装置还包括设置在第五安装部内的第一弹性件，第一弹性件的顶部与第二温度传感器抵接，以使得第二温度传感器与加热部件抵接。上述技术方案在加热部件的下方采用弹性件浮动设计，确保加热部件和第二温度传感器安装后，加热部件与第二温度传感器的充分接触，确保能够准确地监测加热部件的实际温度。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的用于测试芯片的测试装置的示意性结构图；

图2是图1所示测试装置中上盖板、下盖板和热隔离基座的示意性安装图；

图3是图1所示测试装置中测试芯片的示意性安装图；

图4是沿图2中的剖切线A-A截取的示意性剖视图；

图5是图1所示测试装置中下基座的示意性剖视图；

图6是图1所示测试装置中热沉基座的示意性结构图；

图7是图1所示测试装置中热沉基座、导电片和加热部件的示意性安装图；

图8是图1所示测试装置中热隔离基座与第一弹性件、第二弹性件的示意性安装图；

图9是图1所示测试装置中加热部件与第一弹性件、第二弹性件的示意性安装图；

图10是图1所示测试装置中热隔离基座的示意性结构图。

附图标记：

100-测试装置、10-上盖板，11-热隔离基座，12-下盖板，13-下基座，14-上基座，15-PCB板，16-第一气管接头，17-第二气管接头，18-第一测试探针，19-测试芯片，20-第二测试探针，21-热沉基座，22-导电片，23-第一导线，24-第二导线，25-第二温度传感器，26-加热部件，27-第一温度传感器，28-第三安装部，29-第二弹性件，30-第一弹性件，31-密封胶，32-避让孔，33-螺栓，111-第六安装部，112-第五安装部，131-第一安装槽，132-第一安装部，133-第四安装部，134-第二安装部，135-第二安装槽，141-第一贯穿孔，142-第二贯穿孔，212-第七安装部，211-安装腔，221-延伸部，222-本体。

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，旨在用于解释本发明，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，术语“上”、“下”、“顶”、“底”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。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征，也即包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。当某个特征“包括或者包含”某个或某些其涵盖的特征时，除非另外特别地描述，这指示不排除其它特征和可以进一步包括其它特征。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”和“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。本领域的普通技术人员，应该可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有限定，本本实施例的描述中所使用的全部术语(包含技术术语与科学术语)具有与本申请所属的技术领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。

图1是根据本发明一个实施例的用于测试芯片19的测试装置100的示意性结构图，图2是图1所示测试装置100中上盖板10、下盖板12和热隔离基座11的示意性安装图，图3是图1所示测试装置100中测试芯片19的示意性安装图，图4是沿图2中的剖切线A-A截取的示意性剖视图，图5是图1所示测试装置100中下基座13的示意性剖视图。如图1至图5所示，在一个具体的实施例中，用于测试芯片19的测试装置100包括上基座14和下基座13，上基座14位于下基座13的上方，且与下基座13压合，下基座13的顶部具有用于安装测试芯片19的第一安装部132和位于第一安装部132下方的第二安装部134。测试装置100还包括第一测试探针18、热沉基座21和第一温度传感器27，其中，第一测试探针18贯穿上基座14，且与测试芯片19抵接，以获取测试芯片19的电信号。热沉基座21设置在第二安装部134处，且与测试芯片19抵接，以将接收到的热量传递给测试芯片19。第一温度传感器27设置在热沉基座21的内部，以获取测试芯片19的实际温度。

该实施例将第一温度传感器27插入到热沉基座21内，直接测量测试芯片19下方的温度，保证测试芯片19的温度与测温点的温度一致性，热沉基座21与测试芯片19的实测温度差值小于0.2°，从而能够精准监控测试芯片19的实际温度，避免影响测试芯片19的加电性能测试的准确性。

在该实施例中，第一安装部132由下基座13朝向其顶部凸起形成，第一安装部132由四个部分组成，四个部分呈直角状，且共同限定形成一方形的安装空间，以将测试芯片19安装在安装空间内，并对测试芯片19进行限位。在其他实施例中，第一安装部132的形状还可以根据具体设计需求进行设定。

在该实施例中，第一温度传感器27采用特殊工艺制备的微型热电偶温度探头，解决了小尺寸传感器的高压耐压问题，满足高压测试的绝缘设计需求，并保证了快速的热传导效率，减少热量传输的热迟滞现象，提高热沉基座21的温度一致性，降低了测试芯片19测试过程中的温度波动范围。

图6是图1所示测试装置100中热沉基座21的示意性结构图。如图6所示，并参见图1至图5，热沉基座21的内部设有第七安装部212，第七安装部212用于安装吸附部件，以对测试芯片19进行吸附。具体地，热沉基座21具有沿竖向布置的第一部分和第二部分，第一部分的尺寸小于第二部分的尺寸，第二部分内设有用于安装第一温度传感器27的安装腔211，第一温度传感器27通过第一导线23与温控器连接。第一部分内设有用于安装吸附部件的第七安装部212，第七安装部212沿竖向延伸，安装腔211沿水平方向延伸。若需要对测试芯片19进行自动测试时，在第七安装部212内安装吸附部件即可，若不需要对测试芯片19进行自动测试时，也就是通过人工手动将测试芯片19安装至第一安装部132处，则不需要在第七安装部212内安装吸附部件，该实施例中设计的热沉基座21既可以满足测试芯片19的自动测试，也可以用于测试芯片19的手动测试。这里，吸附部件可以选用吸盘。另外，第二安装部134的形状可以根据热沉基座21的外形进行具体设计。

在该实施例中，测试装置100还包括上盖板10和下盖板12，上盖板10设置在上基座14的上方，下盖板12设置在下基座13的下方，上盖板10和下盖板12均呈方形，且上盖板10和下盖板12之间通过四个螺栓33进行连接，四个螺栓33分别设置在上盖板10和下盖板12的四个直角处。

在该实施例中，测试装置100还包括设置在上盖板10和上基座14之间的PCB板15，PCB板15与第一测试探针18接触，且沿延伸至测试装置100的外侧与测试机连接，以将第一测试探针18获取到的电信号传输给测试机，从而对测试芯片19进行测试。在其他实施例中，还可以通过焊线的方式将第一测试探针18与测试机连接。

在该实施例中，测试装置100还包括热隔离基座11和加热部件26，其中，热隔离基座11设置在下基座13的下方且与下基座13抵接，热隔离基座11的顶部设有第三安装部28。加热部件26设置在第三安装部28处且位于热沉基座21的下方，以对热沉基座21进行加热。可以理解为，该实施例通过设置加热部件26进行加热，加热部件26将热量传递给热沉基座21，之后热沉基座21将热量传递给测试芯片19，从而对测试芯片19进行加热，该实施例是通过热传导的方式实现对测试芯片19的加热，以满足测试芯片19的加热测试需求，整个加热过程的漏电流小于0.02uA/3000V@175℃。

在该实施例中，下基座13还包括位于第二安装部134下方的第四安装部133，测试装置100还包括导电片22，其设置在第四安装部133处，导电片22的顶部与热沉基座21抵接，导电片22的底部与加热部件26抵接，以将加热部件26产生的热量传递给热沉基座21。可以理解为，导电片22设置在加热部件26和热沉基座21之间，加热部件26产生的热量先传递给导电片22，然后导电片22将热量传递给热沉基座21，最后热沉基座21将热量传递给测试芯片19，从而对测试芯片19进行加热。

图7是图1所示测试装置100中热沉基座21、导电片22和加热部件26的示意性安装图。如图7所示，在该实施例中，导电片22具有本体222和由本体222向上延伸至下基座13上方的延伸部221，测试装置100还包括第二测试探针20，其贯穿上基座14，且与延伸部221抵接，以获取测试芯片19的电信号。可以理解为，导电片22的延伸部221由下基座13的底部延伸至下基座13的顶部，从而与第二测试探针20接触，第二测试探针20与PCB板15接触，以将测试芯片19的电信号通过PCB板15传输给测试机，从而对测试芯片19进行测试。这里，第一测试探针18测试的是测试芯片19上方的电信号，第二测试探针20测试的是测试芯片19下方的电信号。在该实施例中，延伸部221的数量为两个，两个延伸部221均有对应的第二测试探针20与其进行接触。

在该实施例中，加热部件26为陶瓷加热片，该实施例采用定制的小型陶瓷加热片，先行解决小芯片的加热部件26尺寸占用问题，并且没有裸露的加热丝暴露在空气中，防止核心的加热丝暴露在空气中出现氧化失效的情况，大幅提高了测试装置100的加热部件26的使用寿命，并且能够满足测试芯片19高压测试的耐压设计需求。这里，加热部件26通过两根第二导线24与温控器连接。

图8是图1所示测试装置100中热隔离基座11与第一弹性件30、第二弹性件29的示意性安装图，图9是图1所示测试装置100中加热部件26与第一弹性件30、第二弹性件29的示意性安装图，图10是图1所示测试装置100中热隔离基座11的示意性结构图。如图8至图9所示，在该实施例中，测试装置100还包括第二温度传感器25，其设置在加热部件26处，以获取加热部件26的温度，第二温度传感器25与温控器连接。这里，第二温度传感器25为小尺寸表面温度探头，实现整个测试装置100的过热保护，防止极端异常情况下的加热部件26过热烧毁，杜绝火灾隐患。该实施例搭配第一温度传感器27和第二温度传感器25的高速温度采样以及控制输出的温控器，辅以PID人工智能模糊控制算法，实现整个测试装置100的温度快速控制，最终保证整个测试装置100温度的高精度和高响应性。

在该实施例中，第二温度传感器25设置在加热部件26的底部，且与加热部件26抵接。在其他实施例中，第二温度传感器25的设计位置还可以根据具体设计需求进行设定。

在一个优选的实施例中，热隔离基座11具有位于第三安装部28下方的第五安装部112，测试装置100还包括第一弹性件30，其设置在第五安装部112内，第一弹性件30的顶部与第二温度传感器25抵接，以使得第二温度传感器25与加热部件26抵接。该实施例在加热部件26的下方采用弹性件浮动设计，确保加热部件26和第二温度传感器25安装后，加热部件26与第二温度传感器25的充分接触，确保能够准确地监测加热部件26的实际温度。这里，第一弹性件30与第二温度传感器25的头部进行抵接，从而使得第二温度传感器25的头部与加热部件26进行充分接触。这里，第一弹性件30为弹簧，第五安装部112为设置在热隔离基座11上的贯穿孔，可以理解为，第一弹性件30的底部与下盖板12抵接。在其他实施例中，第一弹性件30还可以选用其他具有弹性的部件。在其他实施例中，第五安装部112还可以为设置在热隔离基座11上的安装槽，第一弹性件30的底部与安装槽的底部抵接。

在该实施例中，热隔离基座11具有位于第三安装部28下方的第六安装部111，测试装置100还包括第二弹性件29，其设置在第六安装部111内，第二弹性件29的顶部与加热部件26的底部抵接。该实施例在加热部件26的下方采用弹性件浮动设计，确保加热部件26安装后，加热部件26与导电片22的充分接触以及导电片22与热沉基座21的充分接触，确保整个加热过程的快速热传导，提高测试芯片19加热的速率。这里，第二弹性件29的数量为四个，四个第二弹性件29分别与加热部件26的四个拐角处抵接，从而使得整个加热部件26与导电片22充分接触。这里，第二弹性件29为弹簧，第六安装部111为设置在热隔离基座11上的贯穿孔，可以理解为，第二弹性件29的底部与下盖板12抵接。在其他实施例中，第二弹性件29还可以选用其他具有弹性的部件。在其他实施例中，第六安装部111还可以为设置在热隔离基座11上的安装槽，第二弹性件29的底部与安装槽的底部抵接。

在一个优选的实施例中，加热部件26与导电片22之间以及导电片22与热沉基座21之间均涂覆有导热材料，从而进一步提高了加热部件26、导电片22和热沉基座21之间的热传递速率。

在该实施例中，测试装置100还包括第一气管接头16和第二气管接头17，上基座14和下基座13之间限定形成有测试腔体，测试芯片19位于测试腔体内，第一气管接头16用于对测试腔体内充入预设压力的保护气体，从而满足测试芯片19的高电压的测试条件，避免在测试过程中出现异常高压打火放电情况，整个测试装置100能够满足3000V的高压测试需求。第二气管接头17内设有用于对测试腔体内的压力进行测试的压力传感器，从而获取测试腔体内的压力信号，以对测试腔体内的压力进行监控。具体地，上基座14上设有与测试腔体连通的第一贯穿孔141和第二贯穿孔142，第一气管接头16设置在第一贯穿孔141内，第二气管接头17设置在第二贯穿孔142内。另外，上盖板10上设有与第一气管接头16和第二气管接头17对应的两个避让孔32，以对两个充气接头进行避让。

在该实施例中，下基座13的顶部设有第一安装槽131，下基座13的底部设有第二安装槽135。测试装置100还包括第一密封圈和第二密封圈，第一密封圈和第二密封圈分别设置在第一安装槽131和第二安装槽135内，从而分别对上基座14和下基座13进行密封以及下基座13与热隔离基座11进行密封。另外，下盖板12的顶部设有第三安装槽，测试装置100还包括设置在第三安装槽内的第三密封圈，以对下盖板12与热隔离基座11进行密封。该实施例通过设计特殊的气密结构，对测试腔体内充入高压保护气体，能够满足测试过程的测试芯片19高温防氧化功能需求，以及高压防打火/击穿的功能要求，并且能够对测试腔体内的测试压力进行监控，时刻监控测试装置100的气密性能。

在该实施例中，在第二导线24和第二温度传感器25安装完成后，会在第二导线24和第二温度传感器25处填充密封胶31，以对热隔离基座11进行密封，提高热隔离基座11的密封性能。

该实施例将测试芯片19放入至下基座13的第一安装部132后，通过上方的上基座14和上盖板10直接将测试芯片19压在热沉基座21上，并利用第一测试探针18，保证测试芯片19的底部与热沉基座21充分接触，由于是通过热传导的方式进行控温，故它的热传导效率、温度精度和响应速度都是最高的，为后续的测试机台高速测试奠定基础，整个测试装置100的控制温度范围为±0.5°。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种用于测试芯片的测试装置，其特征在于，包括：

上基座和下基座，所述上基座位于所述下基座的上方，且与所述下基座压合，所述下基座的顶部具有用于安装测试芯片的第一安装部和位于所述第一安装部下方的第二安装部；

第一测试探针，贯穿所述上基座，且与所述测试芯片抵接，以获取所述测试芯片的电信号；

热沉基座，设置在所述第二安装部处，且与所述测试芯片抵接，以将接收到的热量传递给所述测试芯片；

第一温度传感器，设置在所述热沉基座的内部，以获取所述测试芯片的实际温度。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括：

热隔离基座，设置在所述下基座的下方且与所述下基座抵接，所述热隔离基座的顶部设有第三安装部；

加热部件，设置在所述第三安装部处且位于所述热沉基座的下方，以对所述热沉基座进行加热。

3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述下基座还包括位于所述第二安装部下方的第四安装部，所述测试装置还包括：

导电片，设置在所述第四安装部处，所述导电片的顶部与所述热沉基座抵接，所述导电片的底部与所述加热部件抵接，以将所述加热部件产生的热量传递给所述热沉基座。

4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述导电片具有本体和由所述本体向上延伸至所述下基座上方的延伸部，所述测试装置还包括：

第二测试探针，贯穿所述上基座，且与所述延伸部抵接，以获取所述测试芯片的电信号。

5.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，

所述加热部件为陶瓷加热片。

6.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，还包括：

第二温度传感器，设置在所述加热部件处，以获取所述加热部件的温度。

7.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，

所述第二温度传感器设置在所述加热部件的底部，且与所述加热部件抵接。

8.根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于，所述热隔离基座具有位于所述第三安装部下方的第五安装部，所述测试装置还包括：

第一弹性件，设置在所述第五安装部内，所述第一弹性件的顶部与所述第二温度传感器抵接，以使得所述第二温度传感器与所述加热部件抵接。

9.根据权利要求2-8中任一项所述的测试装置，其特征在于，所述热隔离基座具有位于所述第三安装部下方的第六安装部，所述测试装置还包括：

第二弹性件，设置在所述第六安装部内，所述第二弹性件的顶部与所述加热部件的底部抵接。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的测试装置，其特征在于，

所述热沉基座的内部设有第七安装部，所述第七安装部用于安装吸附部件，以对所述测试芯片进行吸附。

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