CN120870833A - 一种探针和异形测试片组合使用的测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及芯片测试技术领域，具体地说，涉及一种探针和异形测试片组合使用的测试装置及方法。测试装置包括主板以及电性连接在主板上的第一接触件、第二接触件和第三接触件，所述第一接触件、第二接触件和第三接触件共同接触管脚，用于分摊电流；该探针和异形测试片组合使用的测试装置及方法中，通过在原有测试片的基础上增加了第三接触件，测试片在常态下与管脚处于非接触状态，只有当管脚压动第三接触件收缩时，通过第三接触件的收缩作为驱动测试片将管脚夹紧的依据，使管脚不会与测试片产生摩擦。并且，第三接触件与管脚存在接触，管脚也可以分摊测试片的电流，提高了承载能力，实现对芯片的多种类测试。

Description

一种探针和异形测试片组合使用的测试装置及方法

技术领域

本发明涉及芯片测试技术领域，具体地说，涉及一种探针和异形测试片组合使用的测试装置及方法。

背景技术

通过管脚对芯片进行测试是集成电路设计、制造和应用中不可或缺、不可绕过的关键环节，它确保了出厂芯片的可靠性、功能性和性能，是产品质量的最后一道也是最重要的一道防线。测试的种类众多，例如短路测试：给一个管脚施加电压，检查其他所有管脚是否有电流流入。如果有，说明这两个管脚短路了。再例如开路测试：通常利用管脚的ESD保护二极管。给输出管脚施加一个微小电流，测量其电压降。如果电压降异常高，说明管脚内部连接可能开路。

由此可见，在测试芯片时测试设备需要与芯片管脚进行连接。目前较为稳定的连接方式是通过测试片接触芯片管脚。这种测试片位于芯片管脚的两侧，两个测试片之间预留的间隙小于管径的直径，同时测试片可以进行形变。此时，当芯片管脚插入两个测试片之间预留的间隙中时，测试片可以提供稳定的接触。但发明人在经过长时间的使用后，发现使用测试片测试会存在如下问题：

其一，芯片管脚在插入预留间隙中时会与测试片产生摩擦，该摩擦会导致测试片磨损加快，降低测试片寿命；其二，测试片的电流承载能力有限，难以承受多路测试时产生的大电流。

发明内容

本发明的目的在于提供一种探针和异形测试片组合使用的测试装置及方法，其通过第三接触件的收缩作为驱动测试片将管脚夹紧的依据，从而解决上述背景技术中提出的问题，即管脚与测试片摩擦导致测试片寿命降低以及测试片的电流承载能力有限的问题。

为实现上述目的，本发明目的之一在于，提供了一种探针和异形测试片组合使用的测试装置，包括主板以及电性连接在主板上的第一接触件、第二接触件和第三接触件，所述第一接触件、第二接触件和第三接触件共同接触管脚，用于分摊电流；

所述第一接触件和第二接触件均为片状结构的测试片，两个测试片对称设置，所述测试片的顶端为接触端，两个接触端之间预留有供管脚进入的通道，通道的宽度大于管脚的宽度；

所述第三接触件为弹性伸缩结构，位于两个测试片之间，所述第三接触件的顶端延伸至通道的下方，用于接触管脚；所述第三接触件顶端至测试片顶部的距离小于管脚的长度；

还包括位移监测系统和驱动机构，所述位移监测系统在管脚压动第三接触件收缩时向驱动机构发出信号，所述驱动机构接收所述信号后，驱动测试片的接触端将管脚夹紧。

上述技术方案中，两个测试片之间的通道的宽度大于管脚的宽度，因此，管脚在进入通道时不会与测试片接触摩擦，只有当管脚压动第三接触件收缩时，通过驱动机构驱动测试片形变，此时两个测试片之间的通道的宽度降低，从而接触管脚。

在此基础上，所述第三接触件包括针管，所述针管的顶端滑动设置有上针头、底端固定设置有下针头，所述上针头和下针头之间设置弹簧；所述上针头的顶端处于通道的下方，其中：

所述针管采用铜合金制成，所述上针头和下针头采用工具钢制成，所述弹簧采用琴钢线制成；所述针管、上针头、下针头以及弹簧的表面均设置镀金层。

在此基础上，所述位移监测系统包括微型接近传感器和感应板；

所述微型接近传感器处于第三接触件的一侧；

所述感应板置于微型接近传感器监测区域的上方，并固定在上针头外圈的一侧，用于跟随上针头同步运动；所述感应板经过微型接近传感器的监测区域时，向驱动机构发送信号。

本发明目的之二在于，提供了一种探针和异形测试片组合使用的测试装置的方法，包括如下方法步骤：

S1、驱动芯片的管脚穿过两个接触端之间的通道，并压动上针头下移；

S2、上针头带动感应板下移至微型接近传感器的监测区域内，微型接近传感器向驱动件发送信号；

S3、驱动件驱动陶瓷销下移，陶瓷销挤压斜面迫使测试片与管脚接触；

S4、测试过程中，测试片和第三接触件共同分摊电流。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该探针和异形测试片组合使用的测试装置及方法中，通过在原有测试片的基础上增加了第三接触件，测试片在常态下与管脚处于非接触状态，只有当管脚压动第三接触件收缩时，通过第三接触件的收缩作为驱动测试片将管脚夹紧的依据，使管脚不会与测试片产生摩擦。并且，第三接触件与管脚存在接触，管脚也可以分摊测试片的电流，提高了承载能力，实现对芯片的多种类测试。

2、该探针和异形测试片组合使用的测试装置及方法中，由于第三接触件的高度低于接触端的高度，因此，管脚需要穿过两个接触端之间的通道才能压动第三接触件，此时驱动机构才会驱动测试片将管脚夹紧。因此，这种结构设计使测试片对管脚的夹紧时，管脚是永远位于通道内的，不会出现未接触管脚的现象。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的第一接触件的结构示意图；

图3为本发明的第三接触件的结构示意图；

图4为本发明的支架的结构示意图；

图5为本发明的驱动件的结构示意图；

图6为本发明的上针头的工作状态示意图；

图7为本发明的陶瓷销的工作状态示意图。

图中各个标号意义为：

100、主板；110、第一接触件；111、可形变部分；112、接触端；113、凸出部；114、斜面；120、第二接触件；130、第三接触件；131、针管；132、上针头；133、下针头；134、弹簧；135、感应板；140、微型接近传感器；141、支架；150、陶瓷销；160、驱动件；161、气缸；162、连杆；200、管脚。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”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设备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。

此外，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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

针对管脚200与测试片摩擦导致测试片寿命降低以及测试片的电流承载能力有限的问题，本发明目的之一在于，提供了一种探针和异形测试片组合使用的测试装置。如图1所示，测试装置包括主板100以及电性连接在主板100上的第一接触件110、第二接触件120和第三接触件130。其中，主板100负责物理对接、保证高速信号质量、提供稳定电源，并为测试系统本身进行校准，即通过第一接触件110、第二接触件120和第三接触件130对芯片进行测试。第一接触件110、第二接触件120和第三接触件130共同接触管脚200，用于共同测试以及分摊电流，提高对电流的承载能力。

图1所示的第一接触件110、第二接触件120和第三接触件130为一组，为实现对多个管脚200的同时测试，图2示出了第一接触件110、第二接触件120和第三接触件130的多组结构。即第一接触件110、第二接触件120和第三接触件130依据多个管脚200的分布状态阵列设置多组，从而提高测试效率。

结合图3，第一接触件110和第二接触件120均为片状结构的测试片，两个测试片对称设置。测试片的顶端为接触端112，两个接触端112之间预留有供管脚200进入的通道D，通道D的宽度大于管脚200的宽度，此时管脚200进入通道D时不会与测试片产生接触。第三接触件130为弹性伸缩结构，并位于两个测试片之间，第三接触件130的顶端延伸至通道D的下方，用于接触管脚200，且第三接触件130顶端至测试片顶部的距离L1小于管脚200的长度L2，这样，管脚200在下移过程中有足够的长度来驱动第三接触件130收缩。

测试装置还包括位移监测系统和驱动机构，位移监测系统在第三接触件130收缩时向驱动机构发出信号，驱动机构接收信号后，驱动测试片的接触端112向管脚200处于运动，从而将管脚200夹紧。

具体来说，测试片将管脚200夹紧过程中势必要产生形变，为此，本发明在测试片上设置了可形变部分111。具体是通过减小测试片中上部位的宽度，宽度减小后，测试片横向（宽度方向）变形受到的几何约束降低，从而容易向管脚200处形变。

图3还示出了第三接触件130的具体结构。如图所示，第三接触件130包括针管131、上针头132、下针头133以及弹簧134四部分。其中，针管131主要以铜合金为材料，表面进行镀金；上针头132和下针头133以工具钢（SK）为材料，表面进行镀镍或镀金；弹簧134由琴钢线和弹簧钢制成，表面进行镀金。具体的，针管131垂直于主板100，针管131可以固定在主板100上，也可以额外设置固定座对针管131进行固定。上针头132的顶端处于通道D的下方、底端滑入针管131内部；下针头133的顶端与针管131固定连接、底端与主板100电性连接。弹簧134设置在上针头132和下针头133之间，用于为针管131提供弹力。

需要说明的是，第三接触件130的结构和作用可参考PCB探针，在此不做赘述。

实施时，将测试片靠近接触端112的部位向下弯折，其弯折方向朝向管脚200，此时，测试片的顶部形成开口朝下的“U”形结构。这样一来，接触端112与非弯折部分之间的距离增加，两个测试片之间的空间变大，一方面实现对第三接触件130的设置，另一方面，方便位移监测系统对第三接触件130的监测（将在下文详述）。

由于普通传感器的体积大，且难以监测上针头132的小幅度位移。为此，本发明的位移监测系统采用微型接近传感器140加感应板135的方式实现。首先，将微型接近传感器140处于第三接触件130的一侧，并使微型接近传感器140的朝向上针头132与测试片之间的空白区域。然后，将感应板135置于微型接近传感器140监测区域的上方，并固定在上针头132外圈的一侧，用于跟随上针头132同步运动。同时，感应板135与微型接近传感器140监测区域的距离等于管脚200驱动上针头132滑动的距离。通过此设计，当上针头132被管脚200压动向针管131内滑动时，上针头132带动感应板135经过微型接近传感器140的监测区域，此时微型接近传感器140识别到感应板135靠近，表示第三接触件130收缩，并向驱动件160发送信号。

上述中，微型接近传感器140可以固定在外部结构中，也可以如图4所示的那样，通过支架141固定在针管131一侧。图4中的虚线代表微型接近传感器140的监测区域。

图3还示出了驱动机构的具体结构。如图3所示，驱动机构包括陶瓷销150和固定设置在可形变部分111远离第三接触件130一侧的凸出部113，凸出部113的顶部设置有斜面114，斜面114靠近可形变部分111的一端高、另一端低。陶瓷销150处于斜面114的表面。然后结合图1，陶瓷销150连接有驱动件160，驱动件160接收到微型接近传感器140发出的信号后驱动陶瓷销150下移。

驱动件160可以采用电动推杆或者伸缩电机又或者气缸161等自动化设备，本发明在此不作限定。以气缸161为例，如图5所示，气缸161固定在外部结构中，其活动端通过连杆162与陶瓷销150固定连接，当接收到微型接近传感器140发出的信号后，气缸161的活动端带动陶瓷销150下移。

以下再详述测试装置的具体原理：

如图6的左半部分所示，在测试时，驱动芯片的管脚200下移并穿过通道D，接着继续驱动管脚200下移，使管脚200接触上针头132顶端并压动上针头132下移。此时如图6的右半部分所示，上针头132带动感应板135下移至微型接近传感器140的监测区域内，微型接近传感器140向驱动件160发送信号。然后如图7所示，驱动件160驱动陶瓷销150下移，陶瓷销150挤压斜面114从而迫使测试片通过可形变部分111向第三接触件130处形变，此时测试片的接触端112与管脚200接触。

也就是说，本发明在原有测试片的基础上增加了第三接触件130，并且，测试片在常态下与管脚200处于非接触状态，只有当管脚200压动第三接触件130收缩时，通过第三接触件130的收缩作为驱动测试片将管脚200夹紧的依据，使管脚200不会与测试片产生摩擦。并且，第三接触件130与管脚200存在接触，管脚200也可以分摊测试片的电流，提高了承载能力，实现对芯片的多种类测试。

值得说明的是，由于第三接触件130的高度低于接触端112的高度，因此，管脚200需要穿过两个接触端112之间的通道D才能压动第三接触件130，此时驱动机构才会驱动测试片将管脚200夹紧。因此，本发明的这种结构设计使测试片对管脚200的夹紧时，管脚200是永远位于通道D内的，不会出现未接触管脚200的现象。

本发明目的之二在于，提供了一种探针和异形测试片组合使用的测试装置的方法，包括如下方法步骤：

S1、驱动芯片的管脚200穿过两个接触端112之间的通道D，并压动上针头132下移；

S2、上针头132带动感应板135下移至微型接近传感器140的监测区域内，微型接近传感器140向驱动件160发送信号；

S3、驱动件160驱动陶瓷销150下移，陶瓷销150挤压斜面114迫使测试片与管脚200接触；

S4、测试过程中，测试片和第三接触件130共同分摊电流。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种探针和异形测试片组合使用的测试装置，其特征在于：包括主板（100）以及电性连接在主板（100）上的第一接触件（110）、第二接触件（120）和第三接触件（130），所述第一接触件（110）、第二接触件（120）和第三接触件（130）共同接触管脚（200），用于分摊电流；

所述第一接触件（110）和第二接触件（120）均为片状结构的测试片，两个测试片对称设置，所述测试片的顶端为接触端（112），两个接触端（112）之间预留有供管脚（200）进入的通道，通道的宽度大于管脚（200）的宽度；

所述第三接触件（130）为弹性伸缩结构，位于两个测试片之间，所述第三接触件（130）的顶端延伸至通道的下方，用于接触管脚（200）；所述第三接触件（130）顶端至测试片顶部的距离小于管脚（200）的长度；

还包括位移监测系统和驱动机构，所述位移监测系统在管脚（200）压动第三接触件（130）收缩时向驱动机构发出信号，所述驱动机构接收所述信号后，驱动测试片的接触端（112）将管脚（200）夹紧。

2.根据权利要求1所述的探针和异形测试片组合使用的测试装置，其特征在于：所述测试片中上部位的宽度小于其他部位的宽度，使测试片中上部位具备向管脚（200）处弹性形变的能力。

3.根据权利要求1所述的探针和异形测试片组合使用的测试装置，其特征在于：所述第三接触件（130）包括针管（131），所述针管（131）的顶端滑动设置有上针头（132）、底端固定设置有下针头（133），所述上针头（132）和下针头（133）之间设置弹簧（134）；所述上针头（132）的顶端处于通道的下方。

4.根据权利要求3所述的探针和异形测试片组合使用的测试装置，其特征在于：所述针管（131）采用铜合金制成，所述上针头（132）和下针头（133）采用工具钢制成，所述弹簧（134）采用琴钢线制成；

所述针管（131）、上针头（132）、下针头（133）以及弹簧（134）的表面均设置镀金层。

5.根据权利要求4所述的探针和异形测试片组合使用的测试装置，其特征在于：所述位移监测系统包括微型接近传感器（140）和感应板（135）；

所述微型接近传感器（140）处于第三接触件（130）的一侧；

所述感应板（135）置于微型接近传感器（140）监测区域的上方，并固定在上针头（132）外圈的一侧，用于跟随上针头（132）同步运动；所述感应板（135）经过微型接近传感器（140）的监测区域时，向驱动机构发送信号。

6.根据权利要求5所述的探针和异形测试片组合使用的测试装置，其特征在于：所述感应板（135）与微型接近传感器（140）监测区域的距离等于管脚（200）驱动上针头（132）滑动的距离。

7.根据权利要求1所述的探针和异形测试片组合使用的测试装置，其特征在于：所述驱动机构包括陶瓷销（150）和设置在测试片一侧的凸出部（113）；

所述凸出部（113）的顶部设置有斜面（114）；

所述陶瓷销（150）处于斜面（114）的表面；

所述陶瓷销（150）连接有驱动件（160），所述驱动件（160）接收到位移监测系统发出的信号后驱动陶瓷销（150）下移。

8.根据权利要求7所述的探针和异形测试片组合使用的测试装置，其特征在于：所述斜面（114）靠近测试片的一端高、另一端低。

9.根据权利要求7所述的探针和异形测试片组合使用的测试装置，其特征在于：所述驱动件（160）包括气缸（161），所述气缸（161）的活动端与陶瓷销（150）固定连接。

10.一种用于如权利要求3-9中任意一项所述的探针和异形测试片组合使用的测试装置的方法，其特征在于：包括如下方法步骤：

S1、驱动芯片的管脚（200）穿过两个接触端（112）之间的通道，并压动上针头（132）下移；

S2、上针头（132）带动感应板（135）下移至微型接近传感器（140）的监测区域内，微型接近传感器（140）向驱动件（160）发送信号；

S3、驱动件（160）驱动陶瓷销（150）下移，陶瓷销（150）挤压斜面（114）迫使测试片与管脚（200）接触；

S4、测试过程中，测试片和第三接触件（130）共同分摊电流。