CN1648674A - 集成印刷电路板以及用于高速半导体测试的测试接触器 - Google Patents

集成印刷电路板以及用于高速半导体测试的测试接触器 Download PDF

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Abstract

一种用于高速半导体测试的集成印刷电路板和测试接触器，该集成印刷电路板和测试接触器具有：对准壳体，具有用于容纳并定位要测试的集成电路的空腔；印刷电路板，具有沿印刷电路板表面定位的非导电弹性体部分；以及电平衡微波传输线结构，具有用于通过印刷电路板发送集成电路输出的测试信号的柔性指。U形地线单元围绕微波传输线结构延伸。

Description

集成印刷电路板以及 用于高速半导体测试的测试接触器
相关申请的交叉参考
本申请要求2003年8月25日提交的第60/497,581号美国临时专利申请的优先权，在此特地引用该专利申请的全部内容供参考。
技术领域
本发明涉及集成电路测试接口系统，更具体地说，本发明涉及一种具有插口导板的测试设备，该插口导板使被测试的集成电路对准被集成到叠层印刷电路板内的导电柔性单元。
背景技术
过去，接触器用于将半导体封装的各引线连接到测试设备，以便电测试该部件。某些半导体封装外围带引线，它们具有围绕封装的外部边缘连接封装体的引线。外围带引线的封装包括四方扁平、外形小的塑料引导芯片底座以及双列直插式模制底座环。外围带引线的封装具有各种尺寸，而且可以围绕封装的全部4个边，或者围绕不到4个边，设置引线。
用于与外围带引线的封装以及其它类型的半导体封装实现电测试连接的先前设备对于高性能器件具有严重局限性，而且在与大量、自动器件处理装置一起使用时，存在运行可靠性问题。许多问题均导致不良电性能。通常，这是因为接触器内的电通路长度长。电通路长度长表现不希望的阻抗效应，该阻抗效应影响对在测器件进行的电测试的完整性。不希望的阻抗效应包括长的不可控阻抗通路。这种不可控阻抗通路影响高频信号的完整性，而且在物理相邻通路之间产生串扰。其它不希望阻抗效应包括寄生电感、电容以及电阻。因为在电流的瞬时变化期间感应电压尖脉冲，所以寄生通路电感干扰器件功率和地线源(sourcing)。寄生电容引起不希望的器件和测试电信号源的电加载。当有效电流必须流过电阻通路时，寄生电阻产生电压误差。这里仅列出因为测试接触器中的长电通路产生的一部分不希望的阻抗效应。
先前的测试接触器通常在采用自动器件处理装置的大量测试环境下表现不佳。当处理装置错误使器件不正确对着接触器时，接触器的脆弱性通常导致接触器损坏。在大量使用期间，接触器通常迅速磨损，导致磨损破坏对准部件和接触面。接触器还太容易受到正常生产环境碎屑例如封装树脂灰尘和封装引线焊料镀层引起的污染的影响。
因此，需要一种可以快速、简单制造并消除了不希望阻抗效应引起的电性能问题的接触器。
发明内容
本发明是一种用于进行高速半导体测试、消除与先前测试接触器装置有关的问题的测试接触器。本发明是一个完整集成电路测试接口系统，该测试接口系统包括：插口导板，用于使半导体封装对准柔性导电单元，该柔性导电单元集成到叠层印刷电路板上。以这样的方式构造该接触器，使得该单元的几何结构形成从位于印刷电路的外周边之外的印刷电路板的外围到集成电路垫的电平衡微波传输线结构。该传输线结构基于利用非导电连杆压到印刷电路板上的共面波导几何结构(CPW)，该非导电连杆被压到具有对准壳体的印刷电路板。然后，该共面波导几何结构在浅凹槽上延伸，该浅凹槽形成在该印刷电路板内。利用非导电弹性体填充该凹槽，非导电弹性体起力压机构的作用，并用作共面波导几何结构传输线的绝缘介质。柔性单元在集成电路的测试点之下终止。柔性单元包括用于连接集成电路测试点的升高接触位置，该集成电路测试点可以是垫或球。U形地梁围绕柔性单元的信号引脚延伸。接触器材料与该系统的适当阻抗匹配，而在材料过渡区内，为了最佳信号完整性，已经补偿了该传输线。
将要测试的集成电路插入壳体内，该壳体使接触器横向对准位置。然后，将该集成电路压到柔性单元上的升高触点部件，然后，使该柔性单元向下推入位于印刷电路板上的凹槽内的弹性体内。压弹性体产生足以确保柔性单元与位于集成电路上的测试位置之间实现良好电接触的力。
附图说明
图1是本发明的测试接触器的透视图；
图2是图1所示测试接触器的部分剖视详图；
图3是示出在使用接触器时，图2所示测试接触器的部分剖视图；
图4是具有U形地梁的单接触指的详细俯视图；
图5是具有两条信号线和U形地梁的接触指的详细透视图；以及
图6是作为开尔文引线的接触指的详细透视图。
具体实施方式
图1示出本发明的集成电路测试接口系统10。在图2中还可以看出，该接口系统包括位于叠层印刷电路板14上的对准壳体12。对准壳体12形成用于放置并对准要测试的集成电路或半导体封装18的空腔16。在此还将半导体封装称为“在测试单元”。对准壳体12使该在测试单元对准导电柔性指20，该导电柔性指20集成在印刷电路板14内。以这样的方式构造该接口系统，使得柔性指的几何结构形成从位于集成电路或在测试单元的外周边之外的印刷电路板外围到位于在测试单元上的测试垫22的电平衡微波传输线结构。该传输线结构基于被压到位于印刷电路板14上的迹线或垫24的共面波导几何结构(CPW)。利用位于壳体12与接触指20之间的非导电连杆26，该线结构被压到该迹线上。该连杆被压到具有对准壳体12的印刷电路板上。接触指12在浅凹槽28上延伸，该浅凹槽28形成在该印刷电路板中。利用非导电弹性体30填充该凹槽，非导电弹性体30起力压机构的作用并用作CPW传输线的绝缘介质。形成CPW传输线的接触指在触点部分32上终止，而且与用于在测试单元的测试垫22对准。升高触点部分32，而且该触点部分32用于连接位于集成电路上的测试垫。
在图4中还可以看出，U形柔性指状地线34位于柔性指20周围。指状地线34包括多个升高的触点部分36。还对准触点部分36，以接触位于在测试单元上的单独测试垫22。例如，图4所示的单接触指20用于要求单可控阻抗线的应用，然而，其它应用也是可能的，诸如图5所示，其中存在两个接触指20a和20b，例如，两个接触指20a和20b可以用于要求平衡差分信号线的应用。无论是存在信号控制阻抗线，还是存在平衡差分信号线，均采用U形指状地线34。柔性指20a和20b分别具有升高触点部分32a和32b。
图1所示接口系统10的接触器包括3个差分引线架单元，其中壳体覆盖这些引线架单元。该接触器组合了阻抗控制结构，这些阻抗控制结构与用于电源、地线和低速信号I/O(输入/输出)的传统弹簧引脚触点集成在一起。已经考虑到用于该接口系统的所有组装材料以与该系统的适当阻抗匹配，而在材料过渡区内，为了最佳信号完整性，已经补偿了该传输线。
在使用过程中，将集成电路或在测试单元插入壳体12的空腔16内，并在横向对准位置。然后，将在测试单元压到接触指20和指状地线34上的升高触点位置32和36，如图3所示。然后，使接触指和指状地线向下推入位于印刷电路板上的凹槽内的非导电弹性体内。弹性体的压力产生足以确保在触点部分与位于集成电路上的测试垫之间实现良好电接触的力。
将整个测试接口系统作为平衡、高速、微波传输线进行设计和制造。该接口系统采用CPW传输线结构或柔性指，该CPW传输线结构或柔性指在容纳在印刷电路板上的浅凹槽内的非导电弹性体上，从印刷电路板上的安装接触垫向内辐射。将该CPW传输线结构接合到非导电连杆，该非导电连杆对准对准壳体，而且该CPW传输线结构对触点提供贴合性，以压到印刷电路板垫上。利用螺钉38，将壳体12安装到印刷电路板14上，从而提供与印刷电路板互连所需的夹紧力。
可以以这样的方式设计传输线结构，使得它是具有规定值例如50欧姆的可控阻抗通路，可以根据被测试的在测试单元的需要，分布共面波导、槽线或其它传输线。传输线结构可以包括两层或者更多层，从而用于更高电流密度，或者用于多层阻抗控制结构，例如微带。可以以这样的方式设计传输线结构，使得存在具有规定值例如100欧姆差分的平衡差分对，或者以这样的方式设计传输线结构，使得为了使设计简化，不存在阻抗控制，其中不要求高速。可以以这样的方式设计传输线结构，使得该传输线具有最大截面积，以便用于高电流承载能力的应用。还可以为外围带引线集成电路例如QFP、MLF/QFN或XSOP集成电路设计和制造传输线结构。
不仅可以为传输线信号构造传输线结构或柔性指，而且可以线对方式制造该传输线结构或柔性指，以便对集成电路进行开尔文测试。图6示出具有开尔文引线42的接触指40。开尔文测试要求到每个集成电路测试垫位置具有两条独立电路通路。可以设计和制造柔性指，以便分别接触诸如区域阵列垫或区域阵列球、LGA和BGA的测试点位置。可以以这样的方式构造本发明的IC测试接口系统10，使得利用在印刷电路板的浅凹槽区域内设置的传统弹簧(pogo)引脚或其它接触技术，可以传送诸如电源、数字地线、低速I/O的次要器件互连信号。利用用于大功率集成电路的铜材料的整体层，可以制造本发明接口系统的导电单元，使得可以将较大量电流送到测试点位置。
应该明白，对本发明所做的上述说明是说明性的，而非限制性的。对于阅读了上述说明的本技术领域内的熟练技术人员，许多其它实施例是显而易见的。因此，应该由所附权利要求以及该权利要求的全范围等效物确定本发明范围。

Claims (19)

1、一种用于集成电路的测试接口系统，该测试接口系统包括：
对准壳体，具有用于容纳并定位要测试的集成电路的空腔；
印刷电路板，具有沿印刷电路板表面定位的非导电弹性体部分；以及
电平衡微波传输线结构，具有用于将测试信号从集成电路沿印刷电路板传送到外部测试电子电路的装置。
2、根据权利要求1所述的测试接口系统，该测试接口系统进一步包括与所述传输线结构相邻的U形地线触点。
3、根据权利要求1所述的测试接口系统，其中用于传送测试信号的装置包括具有升高的触点部分的柔性指，通过压印刷电路板上的非导电弹性体部分，该升高触点部分与集成电路保持接触。
4、根据权利要求3所述的测试接口系统，其中柔性指用于可控阻抗测试。
5、根据权利要求3所述的测试接口系统，其中存在两个用于平衡差分信号测试的柔性指。
6、根据权利要求3所述的测试接口系统，其中柔性指是开尔文引线。
7、根据权利要求3所述的测试接口系统，其中通过位于壳体与柔性指之间的非导电连杆，使柔性指连接到印刷电路板。
8、根据权利要求1所述的测试接口系统，其中存在多个位于壳体空腔周围的电平衡微波传输线。
9、一种用于测试半导体封装的接触器，该接触器包括：
壳体，具有用于容纳半导体封装的空腔；
至少一个柔性导电单元，具有用于接触印刷电路板的接触区，而且以形成电平衡微波传输线的几何形状构造；
柔性地线单元，位于柔性导电单元的附近；以及
印刷电路板，具有用于对柔性导电单元和柔性地线单元施加压力的弹性体部分。
10、根据权利要求9所述的接触器，其中柔性地线单元是U形的。
11、根据权利要求9所述的接触器，其中柔性导电单元上的接触区包括用于接触半导体封装上的测试垫位置的升高部分。
12、根据权利要求9所述的接触器，其中存在一个用于可控阻抗测试的柔性导电单元。
13、根据权利要求9所述的接触器，其中存在两个用于平衡差分信号测试的柔性指。
14、根据权利要求9所述的接触器，其中柔性导电单元是开尔文引线。
15、根据权利要求9所述的接触器，其中通过位于壳体与柔性指之间的非导电连杆，使柔性导电单元连接到印刷电路板。
16、根据权利要求9所述的接触器，其中存在多个位于壳体空腔周围的电平衡微波传输线。
17、一种集成电路测试接口系统，该集成电路测试接口系统包括：插口导板，使半导体封装对准柔性导电单元，所述柔性导电单元集成到叠层印刷电路板上，而且具有这样的几何形状，使得柔性导电单元形成从印刷电路板的外围到集成电路上的测试垫位置的电平衡微波传输线结构。
18、根据权利要求17所述的集成电路测试接口系统，该集成电路测试接口系统进一步包括与柔性导电单元相邻的地线单元。
19、根据权利要求17所述的集成电路测试接口系统，其中柔性导电单元在印刷电路板中的浅凹槽上延伸，利用非导电弹性体填充该浅凹槽，该非导电弹性体用作力压机构和用于电平衡微波传输线结构的绝缘介质。
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