CN1973412B

CN1973412B - 用于半导体器件测试夹具和测试组件的电连接器

Info

Publication number: CN1973412B
Application number: CN2005800152747A
Authority: CN
Inventors: P·P·库瓦斯
Original assignee: QualiTau Inc
Current assignee: QualiTau Inc
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-03-16
Also published as: JP2007529748A; EP1751828A4; CN1973412A; WO2005089421A2; US7405573B2; US20070190823A1; WO2005089421A3; JP4742095B2; EP1751828A2

Abstract

互连组件用于连接具有到电子测试设备的多个引线的半导体被测器件(DUT)。互连组件包括电缆，其中包括多条电线，至少一条电线用于发送来自DUT的信号，至少一个电线用于送往DUT的强制信号，以及至少一个电线用于通过与强制信号相同的电位来驱动的保护信号。阳连接器包括多条电线、多条电线周围的外金属涂层以及外金属涂层周围的绝缘涂层。插座连接器用于接纳阳连接器和具有相应触点的多条电线。

Description

用于半导体器件测试夹具和测试组件的电连接器

技术领域

本发明涉及一种用于半导体器件测试夹具和测试组件的电连接器。

背景技术

连接在被测器件(DUT)与电子设备之间向DUT传递各种电激励并且相应地对它们进行测量的电线需要特别留意，尤其是在涉及极为灵敏的器件时。由于DUT一般设置在特殊夹具(以下称作“测试夹具”)上，因此这些连接电线可能因电流流动而产生不可忽略的电阻电压降以及对它们周围的泄漏。对于各种各样的电流和电压电平在精度、灵敏度和低泄漏电流方面，来自当前技术水平的电子设备的严格要求使这类连通性问题不但重要而且又是一个难题。

解决这些相关问题的最常见方式是通过在其中的检测装置结点上的实际电压以及使泄漏为最小是重要问题的情况下，每一个电子激励采用两条三芯电缆(以下称作“Triax”)。对于两条电缆其中之一，中心导体是强制信号，周围圆柱导电层是通过与强制信号相同的电位来驱动但在电气和物理上与其绝缘的保护信号(“Guard”)。最后，外金属层通常为了安全起见而连接到地电位，并且还屏蔽外部噪声。类似地，第二-Triax的中心导体向测量单元传递在装置结点上检测的信号，其中具有相似的保护方案和外金属层。由于强制和检测线完全装入其周围的Guard，全部具有几乎相同的电位，因此显著地减少泄漏。把检测线连接到DUT还确保DUT上的所需电压、而不是可能受到沿其连接线的电阻损耗影响的强制信号的测量。换言之，强制和检测线来自其中的测试仪器(以下称作“Tester”)可使用检测信号相应地调节强制信号，并检查DUT端的信号实际上是否属于正确的值。

由于这种技术在先有技术中是众所周知并经过证明的(例如Agilent Technologies 4155B/4156B Semiconductor ParameterAnalyzer User’s Guide General Information，第2-38页)，因此显然超出了本申请的范围。但是，即使采用这种二-Triax方法，对于测试夹具中的最终连接仍然存在问题。由于各Triax端接测试夹具上的相应连接器，因此从这个连接器到DUT的最终电气链接因物理限制而采用简单连线来实现(参见图1)。此外，为了促进对DUT的每个可能的引脚的连通性，需要由链接信号及其预计目的地的插入线组成的“跳线矩阵”。总之，保护方案实际上在端接测试夹具的Triax电缆而不是尽可能接近DUT的连接器上被破坏。对于二-Triax方案的另一个问题在于，强制和检测线必需每次一个地分别“跳接”到同一个结点。如果偶然出错并且强制线转到DUT的一个结点，同时检测线转到另一个结点，则会中断关键反馈回路，并且可能使DUT上的电压与预计情况相差很大。这个错误在测试期间被加大的可能性要求使用多个Tester(图2)。

以下发明通过完全适合这种任务的不同电缆提供对这个问题的一种解决方案以及连通性方案的整体简化。它还引入作为旋转托盘安装的新测试夹具，它可根据需要用作电子设备的前盖。这完全消除了和Triax电缆以及独立且远离的测试夹具，同时仍然提供本发明的改进连通性方案。

发明内容

一种互连组件用于连接具有到电子测试设备的多个引线的半导体被测器件(DUT)。互连组件包括电缆，其中电缆包括多条电线，至少一条电线用于检测来自DUT的信号，至少一条电线用于送往DUT的强制信号，以及至少一条电线用于通过与强制信号相同的电位来驱动的保护信号。阳连接器包括多条电线、多条电线周围的外金属涂层和外金属涂层周围的绝缘涂层。插座连接器用于以相应触点来接纳阳连接器和多条电线。附图说明图1说明连接DUT和测试夹具的传统配置。图2说明在具有多个测试夹具的图1的配置的跳线布置中的一种可能错误的一个实例。图3表示本发明的一个实施例，说明在其中小型电缆用于传送至少三个临界信号的配置。图4A是根据本发明的一个实施例的测试夹具的截面图，说明前盖(具有内置测试夹具)开启情况。图4B是图4A的测试夹具的截面图，说明前盖(具有内置测试夹具)闭合情况。

具体实施方式

本发明中的第一要素(图3)是小型电缆的使用，它可在一条电缆而不是两条大Triax电缆中传送三个临界信号，即强制、检测和保护信号。我们所选的具体电缆是在计算机相关应用中很常用的微型USB缆线。这些灵活、较低廉、易得到并且物理上很小的电缆拥有优良的绝缘特性。各电缆包含五条内部电线，全部由金属外壳围绕。五条内部电线按照如下方式使用：一条电线用于检测，一条电线用于保护，以及其余三条电线用于强制。注意，三条电线分配用于强制信号以使其当前传送能力为最大；但是，确保对于三个功能(即强制、检测、保护)的每个的至少一条专用电线的任何组合是适用的，并且应当被认为是本发明的组成部分。另一个相关规定针对安全处理：沿整个USB缆线的外涂层由挠性绝缘体构成。其唯一暴露部分是端接边缘，它要求到测试夹具中的配套连接器以及在相对端经由相似连接器到电子设备的插入连接。由于这些电缆边缘被暴露以便允许外金属与配套连接器的框架之间的良好电接触，所以用户在电缆插入其配套连接器之前可能容易接触到这个外金属上的电压(一旦被插入，则所有部分被绝缘)。由于外金属提供良好噪声保护并且在用作Guard时防止泄漏，所以把它连接到保护信号是符合要求的，因此必须正确地解决这个安全问题。注意，USB缆线的具体选择只是一个实施例，因为具有足够数量的电线、周围金属保护、低泄漏和足够小的截面的其它任何缆线都是适当的。因此，本发明应当包括这种缆线，作为基础思想和概念的另一个实施例。

只要缆线没有插入测试夹具，外金属就没有连接到任何信号。一旦被插入，测试夹具的绝缘印刷电路板上的内连接有效地短接传送保护信号的USB缆线与其它金属的专用内部电线。这样，仅当缆线完全插接并且用户没有接触到其导电部分时，外金属才根据需要连接到保护信号。

保护信号通过连接到围绕测试夹具的导电层的独立通路被路由到测试夹具。

由于USB缆线较小并且它的连接器呈现这样一种小占用面积，因此能够连接实际测试所需的许多电缆以及远远超过那个数量(例如28，直接扩充到40)。这消除了让跳线把信号从Triax路由到DUT的需要。此外，单印刷电路把每一个信号传递到它的具有全保护线路的预计DUT引脚，直到DUT。

另外，由于单电缆包含强制以及检测线，因此不可能产生无意地把两条上述线路连接到不同结点的错误。

最后，通过以上所述的简化，添加新颖的测试夹具作为本发明的组成部分。前面板的盖板修改为包含整个测试夹具，其中的USB缆线直接连接在电子盒(它的前面板)与测试夹具之间。这完全消除了Triax电缆，显著减少任何连接电缆的长度，以及通过便利的旋转方案来允许在前盖开启(测试夹具与前面板垂直)或闭合(测试夹具与前面板平行)的同时进行测试，分别如图4a和4b所示。以及前面板区域周围的接地导电层的存在确保电缆和测试夹具占用的整个前部区域在前面板闭合时变为由接地信号围绕。

虽然已经参照具体实施例描述了本发明，但是描述是对本发明的说明而不能被理解为限制本发明。本领域的技术人员可想到各种修改和应用，而没有背离如所附权利要求书定义的本发明的真实精神和范围。

随后附上附录。附录是本申请要求其优先权益的美国临时专利申请的完整副本。

附录

美国临时申请号60/554258

用于半导体器件测试夹具和测试组件的电连接器

提交：2004年3月17日

临时申请草案

其中的实际检测和保护信号直接到达被测器件的测试夹具和连通性方法

(Peter P.Cuevas)

介绍

连接在测试器件(DUT)与电子设备之间向DUT传递各种电激励并且相应地对它们进行测量的电线需要特别留意，尤其是在涉及灵敏半导体和/或无源器件时。由于DUT一般设置在特殊夹具(以下称作“测试夹具”)上，因此这些连接电线可能因电流流动而产生不可忽略的电阻电压降以及对它们周围(具体为附近的电线)的泄漏。对于各种各样的电流和电压电平在精度、灵敏度和低泄漏电流方面，来自当前技术水平的电子设备的严格要求使这类连通性问题不但重要而且又是一个难题。

解决这些相关问题的最常见方式是通过在其中实际检测以及最小泄漏是重要的情况下每一个电子激励采用两条三芯电缆(以下称作“Triax”)。一条电缆的中心导体是强制信号，周围圆柱导电层是通过与强制信号相同的电位来驱动但在电气和物理上与其绝缘的保护信号(“Guard”)。外金属层通常为了安全起见而连接到地电位，并且还屏蔽外部噪声(RFI)。类似地，另一个Triax的中心导体向高阻抗测量单元传递所检测的信号，其中具有相似的保护方案和外金属层。由于强制和检测线完全装入其周围的Guard，全部具有几乎相同的电位，因此显著地减少泄漏。把检测连接到DUT还确保DUT上的预计电压、而不是可能受到沿其连接线的电阻损耗影响的强制信号的测量。

由于这种技术在先有技术中是众所周知并经过证明的(例如Agilent Technologies 4155B/4156B Semiconductor ParameterAnalyzer User’s Guide General Information，第2-38页)，因此显然超出了本申请的范围。但是，即使采用这种二-Triax方法，对于测试夹具中的最终连接仍然存在问题。由于各Triax端接测试夹具上的相应连接器，因此从这个连接器到DUT的连接因物理限制而采用简单连线来实现(参见图1)。此外，为了促进对DUT的每个可能的引脚的连通性，需要由连接在信号及其预计目的地之间的插入线组成的“跳线矩阵”。总之，保护方案实际上在端接测试夹具的Triax电缆而不是尽可能接近DUT的连接器上被破坏。

发明内容

本发明中的第一要素是在计算机相关应用中很常见的微型USB缆线的使用。这些灵活、较低廉、易得到并且物理上很小的电缆拥有优良的绝缘特性。各电缆包含五条内部电线，全部由金属外壳围绕。五条内部电线按照如下方式使用：一条电线用于检测，一条电线用于保护，以及其余三条电线用于强制。注意，三条电线分配用于强制信号以使其当前传送能力为最大；但是，确保对于三个功能(即强制、检测、保护)的每个的至少一条专用电线的任何组合是适用的，并且应当被认为是本发明的组成部分。另一个相关规定针对安全处理：沿整个USB缆线的外涂层由挠性绝缘体构成。其唯一暴露部分是端接边缘，它要求到测试夹具中的配套连接器以及在相对端经由相似连接器到电子设备的插入连接。由于这些电缆边缘被暴露以便允许外金属与配套连接器的框架之间的良好电气接触，所以用户在电缆插入其配套连接器之前可能容易接触到这个外金属上的电压(一旦被插入，则所有部分被绝缘)。由于外金属提供良好噪声保护并且在用作Guard时防止泄漏，所以把它连接到保护信号是符合要求的，因此必须正确地解决这个安全问题。

在图2中描述该解决方案：只要缆线没有插入测试夹具，外金属就没有连接到任何信号。一旦被插入，测试夹具的绝缘印刷电路板上的内连接有效地短接传送保护信号的USB缆线与其它金属的专用内部电线。这样，仅当缆线完全插接并且用户没有接触到其导电部分时，外金属才根据需受到完全保护。

由于USB缆线较小并且它的连接器呈现这样一种小占用面积，因此能够连接实际测试所需的许多电缆以及远远超过那个数量(例如28，直接扩充到40)。这消除对于这种“跳线矩阵”的需要，如图2所示。此外，单印刷电路把每一个信号传递到它的具有全保护线路的预计DUT引脚，直到DUT。

最后，通过以上所述的简化，添加新颖的测试夹具作为本发明的组成部分。前面板的盖板修改为包含整个测试夹具，其中的USB线直接连接在电子盒(它的前面板)与测试夹具之间。这完全消除了Triax电缆，把任何连接电缆的长度从数英尺减小到大约10英寸，以及通过便利的旋转方案来允许在测试夹具开启(与前面板垂直)或者作为前盖完全闭合电子设备(DUT内部)的同时进行测试。

Claims

1.一种用于连接具有到电子测试设备的多个引线的半导体被测器件DUT的互连组件，包括：

a)电缆，其中包括多条电线，至少一条电线用于检测来自DUT的信号，至少一条电线用于送往DUT的强制信号，以及至少一条电线用于通过与所述强制信号相同的电位来驱动的保护信号，

b)阳连接器，包括多条电线、多条电线周围的外金属涂层和所述外金属涂层周围的绝缘涂层，以及

c)插座连接器，用于采用相应触点来接纳所述阳连接器和多条电线。

2.如权利要求1所述的互连组件，其中所述插座连接器包括金属外壳，用于接纳保护信号的所述电线的所述插座连接器的一个触点电连接到所述插座连接器的金属外壳。

3.如权利要求2所述的互连组件，其中在所述电缆和所述阳连接器中包括的多条电线中的多条用于强制信号。

4.如权利要求2所述的互连组件，其中所述插座连接器安装在测试夹具的印刷电路板上，其中的所述印刷电路板的印刷线路把所述插座连接器的触点连接到所述测试夹具的插孔。

5.如权利要求4所述的互连组件，其中所述测试夹具包含在电子测试设备内。