專利名稱：集成印刷電路板以及用于高速半導(dǎo)體測試的測試接觸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路測試接口系統(tǒng)，更具體地說，本發(fā)明涉及一種具有插口導(dǎo)板的測試設(shè)備，該插口導(dǎo)板使被測試的集成電路對準(zhǔn)被集成到疊層印刷電路板內(nèi)的導(dǎo)電柔性單元。
背景技術(shù)：
過去，接觸器用于將半導(dǎo)體封裝的各引線連接到測試設(shè)備，以便電測試該部件。某些半導(dǎo)體封裝外圍帶引線，它們具有圍繞封裝的外部邊緣連接封裝體的引線。外圍帶引線的封裝包括四方扁平、外形小的塑料引導(dǎo)芯片底座以及雙列直插式模制底座環(huán)。外圍帶引線的封裝具有各種尺寸，而且可以圍繞封裝的全部4個(gè)邊，或者圍繞不到4個(gè)邊，設(shè)置引線。
用于與外圍帶引線的封裝以及其它類型的半導(dǎo)體封裝實(shí)現(xiàn)電測試連接的先前設(shè)備對于高性能器件具有嚴(yán)重局限性，而且在與大量、自動(dòng)器件處理裝置一起使用時(shí)，存在運(yùn)行可靠性問題。許多問題均導(dǎo)致不良電性能。通常，這是因?yàn)榻佑|器內(nèi)的電通路長度長。電通路長度長表現(xiàn)不希望的阻抗效應(yīng)，該阻抗效應(yīng)影響對在測器件進(jìn)行的電測試的完整性。不希望的阻抗效應(yīng)包括長的不可控阻抗通路。這種不可控阻抗通路影響高頻信號(hào)的完整性，而且在物理相鄰?fù)分g產(chǎn)生串?dāng)_。其它不希望阻抗效應(yīng)包括寄生電感、電容以及電阻。因?yàn)樵陔娏鞯乃矔r(shí)變化期間感應(yīng)電壓尖脈沖，所以寄生通路電感干擾器件功率和地線源(sourcing)。寄生電容引起不希望的器件和測試電信號(hào)源的電加載。當(dāng)有效電流必須流過電阻通路時(shí)，寄生電阻產(chǎn)生電壓誤差。這里僅列出因?yàn)闇y試接觸器中的長電通路產(chǎn)生的一部分不希望的阻抗效應(yīng)。
先前的測試接觸器通常在采用自動(dòng)器件處理裝置的大量測試環(huán)境下表現(xiàn)不佳。當(dāng)處理裝置錯(cuò)誤使器件不正確對著接觸器時(shí)，接觸器的脆弱性通常導(dǎo)致接觸器損壞。在大量使用期間，接觸器通常迅速磨損，導(dǎo)致磨損破壞對準(zhǔn)部件和接觸面。接觸器還太容易受到正常生產(chǎn)環(huán)境碎屑例如封裝樹脂灰塵和封裝引線焊料鍍層引起的污染的影響。
因此，需要一種可以快速、簡單制造并消除了不希望阻抗效應(yīng)引起的電性能問題的接觸器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種用于進(jìn)行高速半導(dǎo)體測試、消除與先前測試接觸器裝置有關(guān)的問題的測試接觸器。本發(fā)明是一個(gè)完整集成電路測試接口系統(tǒng)，該測試接口系統(tǒng)包括插口導(dǎo)板，用于使半導(dǎo)體封裝對準(zhǔn)柔性導(dǎo)電單元，該柔性導(dǎo)電單元集成到疊層印刷電路板上。以這樣的方式構(gòu)造該接觸器，使得該單元的幾何結(jié)構(gòu)形成從位于印刷電路的外周邊之外的印刷電路板的外圍到集成電路墊的電平衡微波傳輸線結(jié)構(gòu)。該傳輸線結(jié)構(gòu)基于利用非導(dǎo)電連桿壓到印刷電路板上的共面波導(dǎo)幾何結(jié)構(gòu)(CPW)，該非導(dǎo)電連桿被壓到具有對準(zhǔn)殼體的印刷電路板。然后，該共面波導(dǎo)幾何結(jié)構(gòu)在淺凹槽上延伸，該淺凹槽形成在該印刷電路板內(nèi)。利用非導(dǎo)電彈性體填充該凹槽，非導(dǎo)電彈性體起力壓機(jī)構(gòu)的作用，并用作共面波導(dǎo)幾何結(jié)構(gòu)傳輸線的絕緣介質(zhì)。柔性單元在集成電路的測試點(diǎn)之下終止。柔性單元包括用于連接集成電路測試點(diǎn)的升高接觸位置，該集成電路測試點(diǎn)可以是墊或球。U形地梁圍繞柔性單元的信號(hào)引腳延伸。接觸器材料與該系統(tǒng)的適當(dāng)阻抗匹配，而在材料過渡區(qū)內(nèi)，為了最佳信號(hào)完整性，已經(jīng)補(bǔ)償了該傳輸線。
將要測試的集成電路插入殼體內(nèi)，該殼體使接觸器橫向?qū)?zhǔn)位置。然后，將該集成電路壓到柔性單元上的升高觸點(diǎn)部件，然后，使該柔性單元向下推入位于印刷電路板上的凹槽內(nèi)的彈性體內(nèi)。壓彈性體產(chǎn)生足以確保柔性單元與位于集成電路上的測試位置之間實(shí)現(xiàn)良好電接觸的力。


圖1是本發(fā)明的測試接觸器的透視圖；圖2是圖1所示測試接觸器的部分剖視詳圖；圖3是示出在使用接觸器時(shí)，圖2所示測試接觸器的部分剖視圖；圖4是具有U形地梁的單接觸指的詳細(xì)俯視圖；圖5是具有兩條信號(hào)線和U形地梁的接觸指的詳細(xì)透視圖；以及圖6是作為開爾文引線的接觸指的詳細(xì)透視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出本發(fā)明的集成電路測試接口系統(tǒng)10。在圖2中還可以看出，該接口系統(tǒng)包括位于疊層印刷電路板14上的對準(zhǔn)殼體12。對準(zhǔn)殼體12形成用于放置并對準(zhǔn)要測試的集成電路或半導(dǎo)體封裝18的空腔16。在此還將半導(dǎo)體封裝稱為“在測試單元”。對準(zhǔn)殼體12使該在測試單元對準(zhǔn)導(dǎo)電柔性指20，該導(dǎo)電柔性指20集成在印刷電路板14內(nèi)。以這樣的方式構(gòu)造該接口系統(tǒng)，使得柔性指的幾何結(jié)構(gòu)形成從位于集成電路或在測試單元的外周邊之外的印刷電路板外圍到位于在測試單元上的測試墊22的電平衡微波傳輸線結(jié)構(gòu)。該傳輸線結(jié)構(gòu)基于被壓到位于印刷電路板14上的跡線或墊24的共面波導(dǎo)幾何結(jié)構(gòu)(CPW)。利用位于殼體12與接觸指20之間的非導(dǎo)電連桿26，該線結(jié)構(gòu)被壓到該跡線上。該連桿被壓到具有對準(zhǔn)殼體12的印刷電路板上。接觸指12在淺凹槽28上延伸，該淺凹槽28形成在該印刷電路板中。利用非導(dǎo)電彈性體30填充該凹槽，非導(dǎo)電彈性體30起力壓機(jī)構(gòu)的作用并用作CPW傳輸線的絕緣介質(zhì)。形成CPW傳輸線的接觸指在觸點(diǎn)部分32上終止，而且與用于在測試單元的測試墊22對準(zhǔn)。升高觸點(diǎn)部分32，而且該觸點(diǎn)部分32用于連接位于集成電路上的測試墊。
在圖4中還可以看出，U形柔性指狀地線34位于柔性指20周圍。指狀地線34包括多個(gè)升高的觸點(diǎn)部分36。還對準(zhǔn)觸點(diǎn)部分36，以接觸位于在測試單元上的單獨(dú)測試墊22。例如，圖4所示的單接觸指20用于要求單可控阻抗線的應(yīng)用，然而，其它應(yīng)用也是可能的，諸如圖5所示，其中存在兩個(gè)接觸指20a和20b，例如，兩個(gè)接觸指20a和20b可以用于要求平衡差分信號(hào)線的應(yīng)用。無論是存在信號(hào)控制阻抗線，還是存在平衡差分信號(hào)線，均采用U形指狀地線34。柔性指20a和20b分別具有升高觸點(diǎn)部分32a和32b。
圖1所示接口系統(tǒng)10的接觸器包括3個(gè)差分引線架單元，其中殼體覆蓋這些引線架單元。該接觸器組合了阻抗控制結(jié)構(gòu)，這些阻抗控制結(jié)構(gòu)與用于電源、地線和低速信號(hào)I/O(輸入/輸出)的傳統(tǒng)彈簧引腳觸點(diǎn)集成在一起。已經(jīng)考慮到用于該接口系統(tǒng)的所有組裝材料以與該系統(tǒng)的適當(dāng)阻抗匹配，而在材料過渡區(qū)內(nèi)，為了最佳信號(hào)完整性，已經(jīng)補(bǔ)償了該傳輸線。
在使用過程中，將集成電路或在測試單元插入殼體12的空腔16內(nèi)，并在橫向?qū)?zhǔn)位置。然后，將在測試單元壓到接觸指20和指狀地線34上的升高觸點(diǎn)位置32和36，如圖3所示。然后，使接觸指和指狀地線向下推入位于印刷電路板上的凹槽內(nèi)的非導(dǎo)電彈性體內(nèi)。彈性體的壓力產(chǎn)生足以確保在觸點(diǎn)部分與位于集成電路上的測試墊之間實(shí)現(xiàn)良好電接觸的力。
將整個(gè)測試接口系統(tǒng)作為平衡、高速、微波傳輸線進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。該接口系統(tǒng)采用CPW傳輸線結(jié)構(gòu)或柔性指，該CPW傳輸線結(jié)構(gòu)或柔性指在容納在印刷電路板上的淺凹槽內(nèi)的非導(dǎo)電彈性體上，從印刷電路板上的安裝接觸墊向內(nèi)輻射。將該CPW傳輸線結(jié)構(gòu)接合到非導(dǎo)電連桿，該非導(dǎo)電連桿對準(zhǔn)對準(zhǔn)殼體，而且該CPW傳輸線結(jié)構(gòu)對觸點(diǎn)提供貼合性，以壓到印刷電路板墊上。利用螺釘38，將殼體12安裝到印刷電路板14上，從而提供與印刷電路板互連所需的夾緊力。
可以以這樣的方式設(shè)計(jì)傳輸線結(jié)構(gòu)，使得它是具有規(guī)定值例如50歐姆的可控阻抗通路，可以根據(jù)被測試的在測試單元的需要，分布共面波導(dǎo)、槽線或其它傳輸線。傳輸線結(jié)構(gòu)可以包括兩層或者更多層，從而用于更高電流密度，或者用于多層阻抗控制結(jié)構(gòu)，例如微帶。可以以這樣的方式設(shè)計(jì)傳輸線結(jié)構(gòu)，使得存在具有規(guī)定值例如100歐姆差分的平衡差分對，或者以這樣的方式設(shè)計(jì)傳輸線結(jié)構(gòu)，使得為了使設(shè)計(jì)簡化，不存在阻抗控制，其中不要求高速。可以以這樣的方式設(shè)計(jì)傳輸線結(jié)構(gòu)，使得該傳輸線具有最大截面積，以便用于高電流承載能力的應(yīng)用。還可以為外圍帶引線集成電路例如QFP、MLF/QFN或XSOP集成電路設(shè)計(jì)和制造傳輸線結(jié)構(gòu)。
不僅可以為傳輸線信號(hào)構(gòu)造傳輸線結(jié)構(gòu)或柔性指，而且可以線對方式制造該傳輸線結(jié)構(gòu)或柔性指，以便對集成電路進(jìn)行開爾文測試。圖6示出具有開爾文引線42的接觸指40。開爾文測試要求到每個(gè)集成電路測試墊位置具有兩條獨(dú)立電路通路?？梢栽O(shè)計(jì)和制造柔性指，以便分別接觸諸如區(qū)域陣列墊或區(qū)域陣列球、LGA和BGA的測試點(diǎn)位置?？梢砸赃@樣的方式構(gòu)造本發(fā)明的IC測試接口系統(tǒng)10，使得利用在印刷電路板的淺凹槽區(qū)域內(nèi)設(shè)置的傳統(tǒng)彈簧(pogo)引腳或其它接觸技術(shù)，可以傳送諸如電源、數(shù)字地線、低速I/O的次要器件互連信號(hào)。利用用于大功率集成電路的銅材料的整體層，可以制造本發(fā)明接口系統(tǒng)的導(dǎo)電單元，使得可以將較大量電流送到測試點(diǎn)位置。
應(yīng)該明白，對本發(fā)明所做的上述說明是說明性的，而非限制性的。對于閱讀了上述說明的本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員，許多其它實(shí)施例是顯而易見的。因此，應(yīng)該由所附權(quán)利要求以及該權(quán)利要求的全范圍等效物確定本發(fā)明范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于集成電路的測試接口系統(tǒng)，該測試接口系統(tǒng)包括對準(zhǔn)殼體，具有用于容納并定位要測試的集成電路的空腔；印刷電路板，具有沿印刷電路板表面定位的非導(dǎo)電彈性體部分；以及電平衡微波傳輸線結(jié)構(gòu)，具有用于將測試信號(hào)從集成電路沿印刷電路板傳送到外部測試電子電路的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試接口系統(tǒng)，該測試接口系統(tǒng)進(jìn)一步包括與所述傳輸線結(jié)構(gòu)相鄰的U形地線觸點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試接口系統(tǒng)，其中用于傳送測試信號(hào)的裝置包括具有升高的觸點(diǎn)部分的柔性指，通過壓印刷電路板上的非導(dǎo)電彈性體部分，該升高觸點(diǎn)部分與集成電路保持接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試接口系統(tǒng)，其中柔性指用于可控阻抗測試。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試接口系統(tǒng)，其中存在兩個(gè)用于平衡差分信號(hào)測試的柔性指。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試接口系統(tǒng)，其中柔性指是開爾文引線。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試接口系統(tǒng)，其中通過位于殼體與柔性指之間的非導(dǎo)電連桿，使柔性指連接到印刷電路板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試接口系統(tǒng)，其中存在多個(gè)位于殼體空腔周圍的電平衡微波傳輸線。
9.一種用于測試半導(dǎo)體封裝的接觸器，該接觸器包括殼體，具有用于容納半導(dǎo)體封裝的空腔；至少一個(gè)柔性導(dǎo)電單元，具有用于接觸印刷電路板的接觸區(qū)，而且以形成電平衡微波傳輸線的幾何形狀構(gòu)造；柔性地線單元，位于柔性導(dǎo)電單元的附近；以及印刷電路板，具有用于對柔性導(dǎo)電單元和柔性地線單元施加壓力的彈性體部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接觸器，其中柔性地線單元是U形的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接觸器，其中柔性導(dǎo)電單元上的接觸區(qū)包括用于接觸半導(dǎo)體封裝上的測試墊位置的升高部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接觸器，其中存在一個(gè)用于可控阻抗測試的柔性導(dǎo)電單元。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接觸器，其中存在兩個(gè)用于平衡差分信號(hào)測試的柔性指。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接觸器，其中柔性導(dǎo)電單元是開爾文引線。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接觸器，其中通過位于殼體與柔性指之間的非導(dǎo)電連桿，使柔性導(dǎo)電單元連接到印刷電路板。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接觸器，其中存在多個(gè)位于殼體空腔周圍的電平衡微波傳輸線。
17.一種集成電路測試接口系統(tǒng)，該集成電路測試接口系統(tǒng)包括插口導(dǎo)板，使半導(dǎo)體封裝對準(zhǔn)柔性導(dǎo)電單元，所述柔性導(dǎo)電單元集成到疊層印刷電路板上，而且具有這樣的幾何形狀，使得柔性導(dǎo)電單元形成從印刷電路板的外圍到集成電路上的測試墊位置的電平衡微波傳輸線結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的集成電路測試接口系統(tǒng)，該集成電路測試接口系統(tǒng)進(jìn)一步包括與柔性導(dǎo)電單元相鄰的地線單元。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的集成電路測試接口系統(tǒng)，其中柔性導(dǎo)電單元在印刷電路板中的淺凹槽上延伸，利用非導(dǎo)電彈性體填充該淺凹槽，該非導(dǎo)電彈性體用作力壓機(jī)構(gòu)和用于電平衡微波傳輸線結(jié)構(gòu)的絕緣介質(zhì)。
全文摘要
一種用于高速半導(dǎo)體測試的集成印刷電路板和測試接觸器，該集成印刷電路板和測試接觸器具有對準(zhǔn)殼體，具有用于容納并定位要測試的集成電路的空腔；印刷電路板，具有沿印刷電路板表面定位的非導(dǎo)電彈性體部分；以及電平衡微波傳輸線結(jié)構(gòu)，具有用于通過印刷電路板發(fā)送集成電路輸出的測試信號(hào)的柔性指。U形地線單元圍繞微波傳輸線結(jié)構(gòu)延伸。
文檔編號(hào)G01R1/04GK1648674SQ200410057600
公開日2005年8月3日 申請日期2004年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月25日
發(fā)明者瓦爾斯·特雷貝格斯, 詹森·姆羅奇可夫斯基 申請人:特拉華資本形成公司