CN223272628U - 一种半导体器件测试用治具系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种半导体器件测试用治具系统，包括治具座(1)、治具(2)、驱动装置(3)、电气接口(4)和治具座探针(5)，治具座(1)的侧面顶端开设有治具座电气接口(4)，驱动装置(3)分别设置在治具座(1)的上面板上，且驱动装置(3)的驱动头固定连接治具座(1)的下面板，治具座探针(5)固定设置在治具座(1)的上面板的下方，治具座探针(5)电气连接治具座电气接口(4)，治具座(1)的下面板上方两侧分别固定设置一滑槽(12)，滑槽(12)与治具(2)的两侧边配合，治具座(1)的下面板中部开孔。本实用新型提供了一种快速的治具和被测件(3)的拆换方式，可以避免在被测件或治具在反复的安装、拆卸过程中导致线缆的疲劳。

Description

一种半导体器件测试用治具系统

技术领域

本实用新型涉及半导体测试系统，具体涉及一种功率模块的测试治具。

背景技术

随着技术的发展，功率半导体IGBT、MOSFET模块的应用逐渐普及。在器件研发过程、制造过程和应用前需要对其可靠性进行评估。在进行电气评估前，需要先通过一个快速的非永久性的连接方式将被测件与测试设备进行电气连接。

当前针对一个模块内部有多个独立、半独立功能单元的测试装备，一般设计有专用的治具系统。该治具系统属于一种电气连接，将模块上的特定信号与测试机的相关接口进行连接。这样可以在保证测试机接口不变的情况下，通过不同的测试治具来应对不同形状、规格的功率模块。

当前的治具系统中，在治具与测试机的连接中大量采用了电缆连接的方式，其安装方式较为复杂，在运动环境中电缆的寿命也会快速的下降。

公告号为CN216209637U的中国专利公开了一种IGBT模块测试装置，其安装平台上设置能够沿竖直方向运动的探针安装板，所述探针安装板的下表面设置有多个探针；所述安装平台上还设置有多个处于PCB电路板上方并能够沿竖直方向调整位置的活动块，所述活动块的下方设置有簧片，所述探针和簧片与PCB电路板接触时，所述PCB电路板通电。该方案通过沿竖直方向运动的探针安装板和活动块控制探针和簧片与PCB电路板接触，从而实现PCB电路板的导通，不需要复杂的电源线。但是待测IGBT与PCB电路板之间仍然需要通过导线电连接，仍存在连接复杂、电缆的寿命下降从而造成可靠性低的问题。并且，该技术方案中，治具上方的探针下移与治具接触，且PCB是受力部件，需要多个PCB层叠以满足探针压力较大时的受力需求，对PCB的设计要求较高，设计复杂且成本高，设计效率与成功率低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于如何提高治具的易用性和可靠性。

本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种半导体器件测试用治具系统，包括治具座(1)、治具(2)、驱动装置(3)、电气接口(4)和治具座探针(5)，治具座(1)上开设有能够放入治具(2)的治具仓，治具座(1)的侧面顶端开设有治具座电气接口(4)，治具座(1)的上部设置有上面板、下面板，驱动装置(3)分别设置在治具座(1)的上面板上，且驱动装置(3)的驱动头固定连接治具座(1)的下面板，治具座探针(5)固定设置在治具座(1)的上面板的下方，治具座探针(5)电气连接治具座电气接口(4)，治具座(1)的下面板上方两侧分别固定设置一滑槽(12)，滑槽(12)与治具(2)的两侧边配合，治具座(1)的下面板中部开孔。

进一步的，所述治具座探针(5)成U型分布，开口朝外。

进一步的，所述滑槽(12)的至少一边内侧设置有可弹性伸缩的用来进行粗定位的顶珠(14)，治具(2)的侧边开设有配合该顶珠(14)的定位槽(28)。

进一步的，所述治具(2)包括PCB(21)、治具框架(22)、探针(25)，PCB(21)固定在治具框架(22)上，PCB(21)上设置有贯穿PCB板的至少一套探针(25)。

进一步的，所述治具(2)还包括支撑柱(23)，治具框架(22)的下方两侧设置有支撑柱(23)，支撑柱(23)使得在治具框架(22)的下方与放置治具(2)的台面之间形成一个空间。

进一步的，所述治具(2)还包括顶柱(24)，每套探针(25)的两侧分别设置一顶柱(24)，顶柱(24)的顶端高于探针(25)的顶端。

进一步的，所述治具(2)还包括探针垫块(26)，PCB(21)的下方固定有所述探针垫块(26)，位于PCB(21)下方的探针(25)穿过探针垫块(26)，探针(25)与探针垫块(26)通过紧配合形成结构连接。

进一步的，所述探针垫块(26)采用非金属的绝缘材质。

进一步的，所述治具(2)还包括定位孔(27)，治具框架(22)上设置有至少1个定位孔(27)，治具座(1)的上面板下方对应定位孔(27)的位置分别设置了起引导作用的定位柱(16)，定位柱(16)能够进入定位孔(27)中。

进一步的，所述驱动装置(3)采用运动气缸或直线电机或蜗轮蜗杆。

本实用新型的优点在于：

1、通过本实用新型所述结构提供了一种快速的治具和被测件(3)的拆换方式；

2、通过本实用新型所述结构可以避免在被测件或治具在反复的安装、拆卸过程中导致线缆的疲劳；

3、通过本实用新型所述结构可以有效的减小治具安装时线缆的连接数量、降低工时并减小潜在的电气信号连接错误的风险；

4、通过本实用新型所述结构可以在仅用一块PCB的条件下完成产品的设计，PCB的数量从原先的3-4个减小到1个，减小了新治具开发的工作，量有效的减小了产品的成本以及制造的复杂性；

5、通过本实用新型所述结构可以确保治具与治具座之间拥有较为准确的定位，避免因为定位误差而导致探针未能形成可靠连接或被测件与治具相对位置偏斜等问题

6、治具框架使用了标准化的设计，不再针对被测件进行修订，减小了治具开发的工作量；

7、被测件探针的支撑点由PCB改成了顶柱，减小了PCB的受力强度，减小了对PCB的要求，降低了设计复杂度的同时降低了成本，提高了设计效率与成功率，也提高了PCB的疲劳寿命；

8、所有装配均配备由销钉定位，提高了整体装配精度。

附图说明

图1是本实用新型实施例半导体器件测试用治具系统(不带治具)的主视图；

图2是本实用新型实施例半导体器件测试用治具系统(不带治具)的立体图；

图3是本实用新型实施例半导体器件测试用治具系统(带治具)的立体图；

图4是本实用新型实施例半导体器件测试用治具系统(带治具)的侧视图；

图5是本实用新型实施例的半导体功率模块的静态治具的主视图；

图6是本实用新型实施例中的半导体功率模块的静态治具的立体图；

图7是本实用新型实施例中的半导体功率模块的静态治具及被测件配合立体图；

图8是本实用新型实施例中的半导体功率模块的静态治具的俯视立体图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。且以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

同时参阅图1至图4，本实用新型实施例半导体器件测试用治具系统包括治具座1、治具2、驱动装置3、电气接口4和治具座探针5，治具座1上开设有能够放入治具2的治具仓。

治具座1的上部设置有上面板、下面板，驱动装置3分别设置在治具座1的上面板上，且驱动装置3的驱动头固定连接治具座1的下面板。

治具座1的侧面顶端开设有治具座电气接口4，测试机的电气信号通过电缆与治具座电气接口4连接。

治具座探针5固定设置在治具座1的上面板的下方，治具座探针5成U型分布，开口朝外。治具座探针5侧面的探针电气连接治具座电气接口4。

治具座1的下面板上方两侧分别固定设置一滑槽12，滑槽12与治具2的两侧边配合，从而治具2的两侧边放入滑槽12后，能够推进治具仓内。滑槽12的至少一边内侧设置有可弹性伸缩的用来进行粗定位的顶珠14，治具2的侧边开设有配合该顶珠14的定位槽28。

治具座1的下面板中部开孔，用来供被测件6穿过。

继续参阅图5至图8，本实用新型实施例的治具2包括PCB21、治具框架22、支撑柱23、顶柱24、探针25、探针垫块26、定位孔27、定位槽28。

PCB21固定在治具框架22上，本实施例中，治具框架22与PCB21之间通过两边的安装孔，使用销钉定位，确保了相对位置度。

PCB21上设置有贯穿PCB板的至少一套探针25，PCB21与探针25焊接在一起。在PCB21上部的探针25的外围设置有至少一个顶柱24，顶柱24的顶端高于探针25的顶端。本实施例中，2套探针25分别相对设置在PCB21上，每套探针25的两侧分别设置一顶柱24。PCB21的下方固定有探针垫块26，位于PCB21下方的探针25穿过探针垫块26，探针25与探针垫块26通过紧配合形成结构连接，PCB21会承担探针25、探针垫块26的重力所产生的扭转力。本实施例中，PCB21与探针垫块26之间通过销钉定位，确保了相对位置度。探针垫块26采用非金属的绝缘材质，包括但不限于环氧树脂板、聚甲醛树脂、PEEK等。

作为进一步优化的技术方案，治具框架22的下方两侧设置有支撑柱23，支撑柱23使得在治具框架22的下方与放置治具2的台面之间形成一个空间，避免治具2在存储时探针25与放置治具2的台面接触，减小了探针25损坏的风险。

治具框架22上设置有至少1个定位孔27，本实施例中，在治具框架22的一边的两侧分别设置1个定位孔27，定位孔27在治具2上提供了高精度定位的接口，可以在治具2安装过程中避免治具装斜等问题。治具座1的上面板下方对应定位孔27的位置分别设置了起引导作用的定位柱16，定位柱16能够进入定位孔27中。

治具框架22的两侧边对应治具2的侧边的顶珠14的位置开设有定位槽28。本实施例中，所述滑槽12一侧设置有2个顶珠，则定位槽28也开设有4个。

该半导体器件测试用治具系统的操作过程如下：

1、将治具2沿着滑槽12推入治具座1中，待粗定位顶珠14滑落到粗定位槽28时可感受到明显的段落感，即粗定位结束；

2、使用驱动装置3向上顶升治具2，使得定位柱16进入定位孔27中，通过轴、孔的配合进一步对治具2进行精定位；

3、当定位柱16完全插入到定位孔27中后，持续向上顶升治具2，治具座1的下面板与治具框架22的底部接触，直到治具座探针5被正确的压缩到PCB21上表面，形成可靠的电气连接，治具座探针5的弹簧压力经PCB21向下传递到治具框架22上，再传递到治具座1的下面板上，形成近乎垂直的受力方向，避免PCB21或治具框架22承受扭转力，进而减小这两个零件的强度要求；

4、使用被测件顶升装置(图未示)向上顶升被测件6，使得探针25与被测件6接触并压缩形成可靠的电气连接，当被测件6被顶升到探针25上时，顶柱24的顶端与治具座1的上面板接触，顶升产生的力量经由探针25、探针垫块26、顶柱24传递到治具座1上面板，探针25底部受压缩时产生的压力通过探针垫块26、顶柱24传递到治具以外的治具座1上，避免了PCB21受到被测件6顶升时所产生的力。

测量时的电气连接关系如下：

A.测试机的电气信号通过电缆与治具座电气接口4连接，从而连接治具座探针5，治具座1的治具座探针5与PCB21的上表面接触，形成电气连接；

B.治具座1的电气信号通过治具座探针5、PCB21上的铜或飞线连接到探针25上；

C.探针25上的电气信号与被测件6连接，形成完整的电气连接。

测试机的电气信号通过电缆与治具座电气接口4连接，进而连接到治具座探针5上，再通过治具座探针5将电气信号连接到探针25上，并最终与被测件6相连。治具2通过滑槽12推入治具仓内，依靠顶珠14与定位槽28形成粗定位，并通过滑入时的段落感反馈给用户粗定位完成；再通过定位柱16和定位孔27使得治具2与治具座1之间形成更加精确的定位关系，进而确保电气连接的可靠性。

本实施例中，驱动装置3采用运动气缸，但也可以使用其他的方式来驱动治具座5的运动，如直线电机、蜗轮蜗杆等。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种半导体器件测试用治具系统，包括治具座(1)、治具(2)、驱动装置(3)、电气接口(4)和治具座探针(5)，治具座(1)上开设有能够放入治具(2)的治具仓，治具座(1)的侧面顶端开设有治具座电气接口(4)，其特征在于：治具座(1)的上部设置有上面板、下面板，驱动装置(3)分别设置在治具座(1)的上面板上，且驱动装置(3)的驱动头固定连接治具座(1)的下面板，治具座探针(5)固定设置在治具座(1)的上面板的下方，治具座探针(5)电气连接治具座电气接口(4)，治具座(1)的下面板上方两侧分别固定设置一滑槽(12)，滑槽(12)与治具(2)的两侧边配合，治具座(1)的下面板中部开孔。

2.如权利要求1所述的一种半导体器件测试用治具系统，其特征在于：所述治具座探针(5)成U型分布，开口朝外。

3.如权利要求1所述的一种半导体器件测试用治具系统，其特征在于：所述滑槽(12)的至少一边内侧设置有可弹性伸缩的用来进行粗定位的顶珠(14)，治具(2)的侧边开设有配合该顶珠(14)的定位槽(28)。

4.如权利要求1所述的一种半导体器件测试用治具系统，其特征在于：所述治具(2)包括PCB(21)、治具框架(22)、探针(25)，PCB(21)固定在治具框架(22)上，PCB(21)上设置有贯穿PCB板的至少一套探针(25)。

5.如权利要求1所述的一种半导体器件测试用治具系统，其特征在于：所述治具(2)还包括支撑柱(23)，治具框架(22)的下方两侧设置有支撑柱(23)，支撑柱(23)使得在治具框架(22)的下方与放置治具(2)的台面之间形成一个空间。

6.如权利要求1所述的一种半导体器件测试用治具系统，其特征在于：所述治具(2)还包括顶柱(24)，每套探针(25)的两侧分别设置一顶柱(24)，顶柱(24)的顶端高于探针(25)的顶端。

7.如权利要求1所述的一种半导体器件测试用治具系统，其特征在于：所述治具(2)还包括探针垫块(26)，PCB(21)的下方固定有所述探针垫块(26)，位于PCB(21)下方的探针(25)穿过探针垫块(26)，探针(25)与探针垫块(26)通过紧配合形成结构连接。

8.如权利要求7所述的一种半导体器件测试用治具系统，其特征在于：所述探针垫块(26)采用非金属的绝缘材质。

9.如权利要求1所述的一种半导体器件测试用治具系统，其特征在于：所述治具(2)还包括定位孔(27)，治具框架(22)上设置有至少1个定位孔(27)，治具座(1)的上面板下方对应定位孔(27)的位置分别设置了起引导作用的定位柱(16)，定位柱(16)能够进入定位孔(27)中。

10.如权利要求1所述的一种半导体器件测试用治具系统，其特征在于：所述驱动装置(3)采用运动气缸或直线电机或蜗轮蜗杆。