CN1945339B - 用于帮助对被测试器件进行电气或电子测试的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种构造为与插入操纵器和测试头结合以帮助被测试器件(DUT)的电气或电子测试的可旋转或可平移的传送台。传送台构造为在第一被测试器件(DUT)装载到传送台第一测试位置的情况下在第一位置中放在测试器的测试头上。在第一位置处对第一DUT进行第一测试，此后传送台前进到第二位置，且将第二DUT装载到传送台的第二测试位置。当传送台定位于第二位置时，对第二DUT进行第一测试，并对第一DUT进行第二测试。重复测试DUT、插入DUT和相对于测试头旋转或平移传送台的处理直到传送台中的全部测试位置都被填充，且对第一DUT执行了全部期望的测试。此时最好进行从传送台移除已完全测试过的DUT的处理。

Description

用于帮助对被测试器件进行电气或电子测试的设备
技术领域
本发明涉及用于通过施加和测量电信号来测试电子电路的装置、系统和方法，更具体而言，涉及用于测试片上系统(SOC)或其他集成电路的传送装置、系统和方法。 
背景技术
为确保正常的功能和可靠性，制造者通常在将SOC集成电路(IC)发送到客户之前对SOC IC进行测试。一种通常用于测试SOC IC的系统是支持并发测试的安捷伦93000SOC测试器。安捷伦93000SOC测试器的部件在授权给Hirschmann的题为“Measuring and/or calibrating a Test Head”的美国专利No.6,756,778、授权给Botka等人的题为“Blind Mate Connectorfor an Electronic Circuit Tester”的美国专利No.5,558,541和授权给Veteran等人的题为“Docking System for an Electronic Circuit Tester”的美国专利No.5,552,701中描述。 
如图1所示，安捷伦93000测试器包括具有DUT(被测试器件)接口120的测试头110、用于定位测试头110的操控器130、插入到下方的DUT接口120中的DUT板150、用于对测试头110供应电能、冷却水和压缩空气(图中未示出)的支撑架140、以及用作对于测试器100的用户接口的计算机工作站(图中未示出)。 
测试头110是该系统中的重要部件，并包括测试器电子器件和附加模拟模块。测试头110可以构造有512个引脚或1024个引脚。512引脚测试头支持4个插卡机架，而1024引脚测试头支持8个插卡机架。每个插卡机架分别可以容纳8个数字板或8个模拟模块。单个板具有16个引脚，使得每个机架有128个引脚。因此，4机架测试头包含512个引脚，而8机架测试头包含1024个引脚。DUT安装在DUT板150上，DUT板150通过 DUT接口120连接到I/O信道。DUT接口120由高性能同轴电缆和与DUT板150建立电连接的弹簧接触引脚(弹簧引脚)组成。 
DUT接口120提供了对于操纵器和晶片探头的接泊能力。接泊机构由压缩空气(图中未示出)来控制，并且如果需要也可以手动操作。测试头110是水冷的并从支撑架140接收其冷却水，而支撑家140又由两个柔性管连接到冷却单元(图中未示出)。 
通用操控器130支撑并定位测试头110。操控器130提供了6个自由度，以在测试头100与操纵器或晶片探头之间进行精确并可重复的连接。 
支撑架140附装到操控器130并用作测试头110与AC电源、冷却水和压缩空气之间的接口。测试器100还可以包括附加的支撑架，例如用于安装附加的模拟仪器的模拟支撑架。 
HP-UX工作站(图中未示出)可以用作用户与测试器100之间的接口。目前，安捷伦93000SOC系列SmarTest软件在HP-UX工作站上运行于HP-UX操作系统下，不过当然也可以使用诸如Linux之类的其他合适的操作系统或其他工作站。SmarTest允许将设置和测试数据下载到测试系统，还允许对这些信息进行编辑。全部测试在测试系统中执行。结果由工作站读取并显示在监视器上。在测试程序运行期间，由于一旦测试程序开始运行，测试处理器就与工作站独立运行，所以通常不需要上载和下载。 
在工作站上，可以运行诊断程序来周期性地检查系统或识别问题的来源。测试器100的配置包括将数字信道板、电源和模拟仪器指派给测试头的特定信道并提供在测试头外部的相关主机部件(例如可选的主时钟(AMC))。 
测试头电子部件将电能供应到各个DUT并执行测试。一些测试头功能和关键元件如下： 
·DC/DC转换和电源电压分配 
·经由光缆到工作站的接口 
·经由数据总线、地址总线和控制总线的内部通信 
·通信时钟发生和分配 
·主时钟发生和分配
·高精度参数测量单元(HPPMU) 
·到外部时钟的接口 
·将电能供应到DUT 
·进行信道测量 
平台中的每个引脚提供周期、定时、电平、模式和时序，使得每个测试器引脚能够以任何数量的不同模式独立操作。代替共享测试资源，每个引脚支持全范围测试器模式，包括时钟、扫描(SCAN)、BIST控制、功能、APG、以及数字源和捕捉。 
测试器100的这种灵活性允许将引脚动态分组为对于测试目标IP区段的虚拟端口。结果，该平台能够并发地测试多个区段。一旦测试完成，测试器引脚可以立即重新配置并组装为新的端口配置以进行完全不同的一组测试。 
测试器100的构造在可能多个具有不同时序和数字数据速率的端口上提供了对并发测试的支持。测试器100的每引脚测试处理器构造允许其用作可升级平台。测试器100支持的测试技术包括RF、模拟、数字和混合信号，每个完全能够并发地使用。 
图2图示了将DUT160放置在封装部件DUT板150上，并将DUT板150定位在测试头110上方。 
如图3所示，代替采用图2的封装部件DUT板150(其DUT160直接放置在DUT板150上)，晶片探头DUT板155放置在DUT接口120的顶部上。一些其他部件接着堆叠在晶片探头DUT板155的顶上：弹簧塔165、探头卡180和晶片190。DUT板155、加强组件170和弹簧塔165一起形成了晶片探头接口(WPI)，其被制成两种尺寸：9.5”WPI和12”WPI。WPI DUT板(对应于512或1024引脚的小或大的)将测试头电子器件的弹簧引脚连接到弹簧塔165的弹簧引脚。其还将测试头的矩形弹簧引脚布局映射到弹簧塔探头卡的圆形接触布局。由安捷伦提供的标准DUT板包括用于识别该板的EEPROM。定制的WPI DUT板可以具有不同的引脚映射，或提供中继和滤波电路。 
在测试器100上测试的片上系统IC被一个接一个地装载到测试头110 中，或一个接一个地装载到插入测试头110中的DUT板150中。接着，在每个SOC IC上执行电子测试，在测试完成之后，SOC IC被一个接一个地从测试头110或从插入到测试头110中的DUT板150移除。在SOC IC被插入或移除出测试头110或DUT板150时，不进行IC的电子测试。 
现在可以看到，减少每DUT所需的将DUT装载到测试头110或DUT板150和从其卸载DUT的时间量将导致时间量的减少，并因此导致测试SOC IC所需成本的降低。所需要的是，SOC IC电子电路测试器需要更少的时间来测试SOC IC，以及将SOC IC装载到测试头110或DUT板150和从其卸载。 
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种帮助被测试器件(DUT)的电气或电子测试的可旋转或可平移的传送台。传送台与插入操纵器和测试头结合使用。 
在本发明的传送台的一个实施例中，所述传送台包括：上表面；下表面，其被构造用于在多个传送位置上可释放地附装到所述测试头；和用于在布置于所述传送台的所述上表面中的各个测试台中分别接收并夹持多个DUT的装置。所述传送台还对每个被测试器件都包括一个测试台，所述每个DUT将在所述一个测试台中被接收、夹持并被测试，所述传送台还包括用于将接收并夹持在所述传送台中的各个DUT电连接到所述测试头中的对应电触头的装置。所述传送台适于相对于所述测试头旋转或平移，使得每个测试台可以相对于所述测试头定位在多个位置上。 
在本发明的另一个实施例中，上述传送台结合在测试器中，所述测试器包括具有上表面的测试头和插入操纵器，所述上表面包括布置在其上或其中的多个电触头或连接。在该系统中可以包括其他部件，包括操控器、支撑架、工作站、以及用于程序化和控制该系统的合适软件。 
本发明在其范围内还包括用测试器来电气或电子测试被测试器件(DUT)的方法，该测试器具有上述的传送台和测试头以及插入操纵器。所述方法包括：使用所述插入操纵器，在所述传送台在第一位置上可操作 地配合在所述测试头上的同时，将第一未测试DUT插入所述传送台的第一测试位置上；使所述插入操纵器释放所述第一DUT并移动所述操纵器以取得第二未测试DUT；对所述第一DUT的第一部分进行第一电气或电子测试；将所述传送台与所述测试头脱离并将所述传送台旋转或平移到所述测试头的第二位置；在所述测试头的所述第二位置处将所述传送台与所述测试头可操作地配合；使用所述插入操纵器将第二DUT插入所述传送台的第二测试位置；以及对所述第二DUT的第一部分进行第一电气或电子测试；对所述第一DUT的第二部分进行第二电气或电子测试。 
本发明的传送台的各种实施例减少了机械时间延迟，并因此降低了与将SOC或其他IC转载在诸如安捷伦93000测试器之类的测试器中的现有技术装置和方法相关的成本。相比现有技术测试器，在给定的时间量上测试更高比例的SOC或其他IC导致了这样减少的时间延迟。 
附图说明
在参考附图并阅读以下阐述的本发明优选实施例的详细说明之后，本发明的上述和其他方面将变得清楚，其中相似标号表示相似部件，附图中： 
图1示出了现有技术安捷伦93000SOC测试器； 
图2示出了现有技术DUT和DUT板到安捷伦93000SOC测试器的测试头的连接的示意性剖视图； 
图3示出了现有技术晶片、探头卡和DUT接口到安捷伦93000SOC测试器的测试头的连接的示意性剖视图； 
图4A示出了在第一位置上的本发明的可旋转圆形传送台和对应的插入操纵器的一个实施例； 
图4B示出了在第二位置上的图4A的传送台和插入操纵器； 
图5示出了用于电子电路测试器的本发明的可旋转圆形传送台的一个实施例的俯视图； 
图6示出了用于电子电路测试器的本发明的可旋转圆形传送台的两个不同实施例的俯视图；
图7示出了用于电子电路测试器的本发明的可旋转圆形传送台的一个实施例的俯视图，其中从单个位置装载和卸载DUT； 
图8示出了用于电子电路测试器的本发明的可旋转圆形传送台的一个实施例的俯视图，其中从分离的位置装载和卸载DUT；以及 
图9图示了相比现有技术DUT板方案，由本发明的传送台产生的时间节省。 
具体实施方式
如说明书和权利要求书中所采用的，术语“传送台”表示可拆卸、可移动和可平移的机构，用于在对多个DUT和/或SOC进行电气和/或电子测试的同时，接收和夹持这些DUT和/或SOC，传送台可操作连接到测试器100的测试头110。术语“电气和/或电子测试”表示由具有与以上所述的安捷伦93000测试器类似能力的机器执行的电子和/或电气测试。 
图4A示出了在第一位置上的本发明的可旋转圆形传送台和对应的插入操纵器的一个实施例，而图4B示出了在第一位置上的图4A的可旋转圆形传送台和插入操纵器。当传送台200处于图4A所示的第一位置时，仅第一DUT160已经被装载在传送台200的测试台210中。图4B图示了已经前进到第三测试台212并已经将第三DUT162装载在其中之后的传送台200。继续参考图4A和4B，将看到传送台200被构造为允许根据以下事件序列在测试位置210至220上装载和卸载DUT160至170。 
(a)插入操纵器300将第一DUT160插入传送台200的第一测试位置210中。 
(b)插入操纵器300释放DUT160并移动以取得第二DUT161； 
(c)当插入操纵器300在取得第二DUT161时，对DUT160的一个或多个部分执行电气和/或电子测试； 
(d)传送台200和安装在其上的DUT160一起向上提升离开测试头110，使得在接触器基体202和/或位于其下方的DUT接口120上布置在传送台200的下侧上的电引脚或触头脱离 测试头110并被向上拉离测试头110。 
(e)传送台200转过一定的角位移，使得对应于第一测试位置210和第一DUT160位于接触器基体202和/或DUT接口120上的电引脚、触头或孔，与下方布置在测试头110中的对应电引脚、触头和/或孔竖直地正确对准。 
(f)采用合适的装置将传送台200向下推向测试头110，使得在接触器基体202和/或其下方的DUT接口120上布置在传送台200的下侧上的电引脚、触头和/或孔，可操作地配合并/或被插入到位于测试头110中或其上的对应的合适电触头、引脚孔或槽中或其上。 
(g)插入操纵器300将第DUT161插入传送台200的第二测试位置211中。 
(h)插入操纵器300释放第DUT161并移动以取得第三DUT162； 
(i)当插入操纵器300正取得第三DUT162时，对DUT160和161的一个或多个部分执行电气和/或电子测试； 
(j)传送台200以及安装在其上的DUT160和161一起向上提升离开测试头110，使得在接触器基体202和/或位于其下方的DUT接口120上布置在传送台200的下侧上的电引脚或触头脱离测试头110并被向上拉离测试头110。 
(k)传送台200转过一定的角位移，使得对应于第一DUT160和第二DUT161位于接触器基体202和/或其下方的DUT接口120上的电引脚、触头或孔，与下方布置在测试头110中的对应电引脚、触头和/或孔竖直地正确对准。 
(l)采用合适的装置将传送台200向下推向测试头110，使得在接触器基体202和/或其下方的DUT接口120上布置在传送台200的下侧上的电引脚、触头和/或孔，可操作地配合并/或被插入到位于测试头110中或其上的对应的合适电触头、引脚孔或槽中或其上。
(m)插入操纵器300将第三DUT162插入传送台200的第三测试位置211中。 
(n)插入操纵器300释放第三DUT162并移动以取得第四DUT163； 
(o)当插入操纵器300在取得第四DUT163时，对DUT160、161和162的一个或多个部分执行电气和/或电子测试； 
(p)对每个装载到传送台200上的新DUT重复步骤(j)至(n)，并重复直到全部可用或所期望的测试位置210至220已经填充有DUT160至170。 
(q)一旦全部可用或所期望的测试位置210至220已经填充有DUT160至170，则已经完全被电气和/或电子测试过的DUT开始旋转到位于插入操纵器300正下方的位置上。这些被完全测试过的DUT被顺序地移除，来为待插入到传送台200中的新的未测试DUT留出空间。 
(r)一旦待测试的全部DUT已经被插入到传送台200中，传送台200旋转过插入到传送台200中的最后一个DUT所需的全部测试位置以完全测试并允许通过插入操纵器300移除这样的DUT。 
注意，除了上述的实施例之外，本发明的一些不同的实施例或修改方案落在本发明的范围内。这样的实施例和修改方案包括但不限于如下所述构造的测试器100和测试器100的部件。 
插入操纵器300可以构造为从传送台300上的超过一个测试位置移动/插入/移除。 
可以为每个传送台200采用多个插入操纵器300，或可以为单个插入操纵器300采用多个传送台。例如参考图8，可以采用第一插入操纵器300来将未测试DUT168插入测试位置218，同时可以采用第二插入操纵器301来从测试位置219移除完全测试过的DUT169。 
在DUT和传送台200上进行操作的顺序可以与上述不同。例如，一个DUT可以在另一个DUT正被插入传送台200时被测试。
在本发明的一个优选实施例中，插入操纵器300和测试头110可操作地附装到上述现有技术的测试器100。取决于当时的具体应用，不需要在所有测试位置处对所有DUT执行电气和/或电子测试。本发明的传送台200可以包括比图4所示的传送台更多或更少的测试位置。可以同时或按顺序地采用多个传送台200和对应的插入操纵器300以占用测试头110的相同或不同部分。 
本发明的传送台200在形状上不必须是圆形的，并实际上可以采取满足DUT160的旋转或平移布置和测试的正方形、矩形、八边形、五边形或其他形状。 
在本发明的一个实施例中，传送台200转过约(360度)/(待装载在传送台200中的DUT数量)的角位移。本发明的其他实施例的特征在于在每个步骤时具有不同的角旋转。 
传送台200可以被构造为相对于测试头110水平地、竖直地或以其间成任意角度地旋转。可选地，测试头110和传送台200可以构造为使两个单元的主轴基本平行和水平的、竖直的或其间成任意角度。 
可以采用对本领域技术人员公知的装置(例如当前在现有技术的安捷伦93000测试器中采用的装置)来机械地提升、旋转和下推传送台200。例如，可以通过插入操纵器300或通过能够合适并精确地进行提升、旋转和/或下推传送台200中任何一个功能的任何其他合适的电气、机械、机电、气动或其他装置，来使传送台200向上提升、转过一定的角位移和/或向下推动。注意，可以采用多个装置或不同的装置来执行每个前述功能，或者可以采用一个装置执行这些功能中的两个或更多。 
本发明的测试器100在包括传送台200和对应的测试头110的同时，还可以被构造为以与安捷伦93000测试器类似的方式作为晶片探头和测试器来操作。 
在本发明的一个实施例中，试图对DUT进行电气和/或电子测试，以使得在每个测试位置处对每个DUT的不同部分进行不同测试。因此，仅作为示例，在第一测试位置可以测试SOC的存储器部分，在第二测试位置可以测试SOC的无线通信部分，在第三测试位置可以测试SOC的CPU部 分，在第四测试位置可以测试SOC的输入/输出部分，而在第五位置可以测试SOC的模数转换部分。 
图5示出了用于测试器100的本发明的圆形传送台200的一个实施例的俯视图。与图4所示的传送台200的11个测试位置的实施例不同，图5中的传送台200包括16个不同的测试位置210至225，其能够容纳16个不同的DUT和/或SOC160至175。 
图6示出了用于测试器100的本发明的传送台200的两个不同的实施例的俯视图。位于图6左上部的第一实施例包含八个测试台210至217，其能够容纳八个DUT160至167。位于图6右下部的第二实施例包含十六个测试台210至225，其能够容纳十六个DUT160至175。图6意在说明本发明的传送台200的尺寸和容量很难限制为单个构造，而可以包含任何数量的测试台1至n，数量n由测试每个DUT所需的引脚的数量、传送台200的半径、被测试DUT的尺寸、测试头110的尺寸和具体构造、以及其他因素来确定。 
图7示出了用于测试器100的本发明的传送台200的一个实施例的俯视图，其中通过单个插入操纵器300从单个位置装载和卸载DUT160至175。图8示出了用于测试器100的本发明的传送台200的另一个实施例的俯视图，其中由插入操纵器300将未测试的DUT168装载在传送台200的测试位置218中，而由插入操纵器301将DUT169从传送台200的测试位置219中卸载。 
图9图示了由本发明的传送台200的使用而产生的时间节省的示例。在图9所示的示例中，传统的现有技术DUT板方案与本发明的传送台200的使用相比较，其中DUT板和传送台200两者都包含八个测试位置。如图9通过为装载、测试和下载八位置DUT板和传送台200所需的各自时间量所示，传送台200显著地减少了使用现有技术DUT板执行相同处理所需的时间量。 
现在将变得清楚的是，虽然此处描述并公开了传送台200、测试头110和测试器100的具体实施例，但是在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以进行或实施本发明的许多修改和可选实施例。因此，应该理解的 是，本发明的范围不限于此处公开的具体实施例，而应通过检查权利要求及其等同物来确定。因此，可以对此处公开的本发明的具体实施例进行变化和修改而不偏离如所附权利要求书中所界定的本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于帮助对被测试器件进行电气或电子测试的设备，包括：
可旋转或可平移的传送台；
测试头；以及
插入操纵器，
其中，所述传送台包括：
上表面；
下表面，其被构造用于在多个传送位置上可释放地附装到所述测试头；
布置于所述传送台的所述上表面中、位于所述上表面的周边以内并沿周边分布的多个测试台，所述被测试器件由插入操纵器插入所述测试台中和从所述测试台移除；和
用于将接收并夹持在所述传送台中的各个被测试器件电连接到所述测试头中的对应电触头的装置，该装置包括布置于所述下表面上的电引脚或触头；
其中所述传送台适于相对于所述测试头旋转或平移，使得每个测试台能够相对于所述测试头定位在多个位置上，
所述测试头位于所述传送台的下表面下方，所述测试头的上表面具有与所述传送台的下表面上的电引脚或触头对应的电触点或电连接件；
所述插入操纵器位于所述传送台的上表面上方。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述传送台被构造为转过一系列离散的预定角位移，每个这样的角位移为约(360度)/(布置在所述传送台的上表面中的测试台的数量)。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述传送台在形状上是圆形、多边形、正方形、矩形、五边形、六边形和八边形之一。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述被测试器件是集成电路。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述集成电路是片上系统集成电路。
6.如权利要求1所述的设备，其中，所述插入操纵器是第一插入操纵器，且所述设备被构造为还包括第二插入操纵器，所述第一插入操纵器用于将被测试器件插入所述传送台中，所述第二插入操纵器用于从所述传送台移除被测试器件。
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