專利名稱：用于測試電子器件的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及對電子器件的測試，更具體地說，涉及用于測試半導(dǎo)體器件的設(shè)備。
背景技術(shù)：
一旦制造出電子器件，一般要測試電子器件以確保其能正常工作。圖1示出了用于測試諸如集成電路芯片之類的電子器件120性能的傳統(tǒng)組件。組件100包括操縱柄110、測試接觸器130、載板160以及測試器170。測試器170支撐載板160和測試接觸器130，以便測試電子器件120。載板160用于將多個管腳150電耦合到測試器170。操縱柄110從諸如制造區(qū)(未示出)中的最后測試位置的區(qū)域輸送電子器件120，并將電子器件120保持在適當(dāng)位置，此時在電子器件120底面的例如焊球陣列的一組觸點125接觸從測試接觸器130伸出的相應(yīng)的多個管腳150。
多個管腳150包括一組電源管腳、一組接地管腳和一組信號管腳。信號管腳一般輸送數(shù)字I/O信號，例如地址比特、控制比特和/或數(shù)據(jù)比特。電源管腳將來自電源(未示出)的電壓提供給一組觸點125，用于測試電子器件120的性能。接地管腳一般具有地零電勢，用于將電流輸送至地，并防止電源管腳中的電壓使測試接觸器130過熱。為了防止短路，電源管腳一般與接地管腳隔離。
圖2圖示了載板160上的測試接觸器130的示意俯視圖。測試接觸器130包括圍繞多個管腳150的測試接觸器外殼210。例如，在通過多個管腳150測試器件120的一組觸點125時，管腳可以以快速的瞬態(tài)時間被獨立地尋址。多個管腳150(例如，耦合到電源干線(power rail)的電源管腳)的迅速尋址的特性引起電壓噪聲，該電壓噪聲一般可歸因于電源(未示出)的變化。在測試接觸器外殼210的外部，包括多個電容器(例如，五十個電容器)的多個電容器焊盤280被設(shè)置在載板160上，用于最小化外部電源中的變化。
圖3圖示了圖1的組件的一部分的橫截面圖，包括測試接觸器130的被放大的一部分。測試接觸器130包括測試接觸器外殼210，其支撐測試接觸器130的元件，即多個管腳150。測試接觸器外殼210包括底板，該底板一般由聚合物材料或者塑料材料制成，所述材料例如為可以從特拉華州威爾明頓的杜邦公司(E.I.Dupont de Nemours)購買到的VESPEL。測試接觸器130與載板160的組合被稱為測試接口單元270，其與電子器件120的一組觸點125相接口。
測試接觸器一般不能充分地解決與電子器件性能測試相關(guān)聯(lián)的若干問題。測試接觸器一般具有輸電系統(tǒng)中的電壓降和高頻噪聲，這部分地歸因于與電子器件測試相關(guān)聯(lián)的電流消耗和快速切換瞬態(tài)(例如，管腳到管腳)。為了解決噪聲問題，在載板上添加了電容器。不幸的是，在測試載板上用于全面的測試工具去耦方案(例如，用于減少噪聲的適當(dāng)電容)的去耦面積非常有限而且相對低效。另一個問題與從多個管腳150產(chǎn)生的熱量的耗散有關(guān)。
為了減小來自這些問題的影響，人們已經(jīng)對測試接觸器進行了修改，這些修改影響到測試接觸器的成本和質(zhì)量。首先，測試接觸器130中的多個管腳150的每個管腳長度被從例如7.8毫米(mm)或更長減小到大約3.5mm。但是，通過減小每個管腳長度，多個管腳150可靠性易于降低，并且測試接觸器130的成本增加了。
第二，傳統(tǒng)測試系統(tǒng)在例如載板上使用大量的去耦電容器，例如五十個電容器。這些載板通常已經(jīng)被管腳接點完全地占據(jù)。大量的去耦電容器增加了傳統(tǒng)測試系統(tǒng)的成本。
第三，由于諸如過量噪聲的因素，傳統(tǒng)測試系統(tǒng)加大了對諸如集成電路之類的電子器件性能進行測試的時間周期。由于加大了該時間周期，用于生產(chǎn)有效集成電路的時間也加大了。這從而影響了生產(chǎn)集成電路的總的成本。因此，希望具有一種用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些缺陷的裝置和方法。


在附圖的圖形中，以示例的方式而非限定的方式圖示出本發(fā)明，附圖中相似的標號指示類似的元件，其中圖1圖示了現(xiàn)有技術(shù)的電子器件測試組件的示意側(cè)視圖；圖2圖示了圖1的測試接觸器和載板的示意俯視圖；圖3圖示了圖1的測試組件的一部分的橫截面?zhèn)纫晥D；圖4圖示了包括測試接觸器的測試系統(tǒng)的一個實施例的局部橫截面圖；圖5圖示了圖4的測試接觸器的一部分的俯視立體圖，并示出了接地面和延伸穿過接地面的接地管腳；圖6圖示了圖4的測試接觸器的一部分的俯視立體圖，并示出了電源面和延伸穿過電源面的電源管腳；圖7圖示了分解立體圖，其中單個接地管腳位于接地面的一部分的上方；圖8圖示了分解立體圖，其中圖7的接地管腳耦合到接地面；圖9圖示了橫截面圖，其中接地管腳延伸穿過電源面并耦合到測試接觸器的接地面；圖10圖示了圖4的測試接觸器的一部分的放大俯視平面圖，示出了穿過開孔被設(shè)置的管腳；圖11圖示了圖4的測試接觸器的俯視平面圖，示出了在外圍附近的電容器焊盤；圖12圖示了圖4的測試接觸器的一部分的橫截面?zhèn)纫晥D，示出了位于電容器焊盤上的電容器；
圖13圖示了圖4的測試接觸器上的兩個電容器焊盤的放大俯視平面圖；圖14圖示了用于在印刷電路板上使用測試接觸器的流程圖。
具體實施例方式
示例性實施例是參照具體構(gòu)造描述的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認識到，在保持在所附權(quán)利要求的范圍中的情況下可以做出各種變化和修改。另外，公知的元件、器件、部件、電路、處理步驟等不詳細陳述，以免混淆本發(fā)明。
圖4圖示了測試系統(tǒng)300的一個實施例的局部橫截面圖。測試系統(tǒng)300包括由測試接觸器外殼310和以虛線示出的印刷電路板(PCB)320組成的測試接觸器305，所述印刷電路板320可以由聚合物材料或者塑料材料制成。在該實施例中，PCB 320包括橫向(在x方向上)延伸穿過測試接觸器外殼310的至少一個電源面360和至少一個接地面370。但是應(yīng)該認識到，PCB 320可以包括多個電源面和接地面。
位于PCB 320中的開孔被構(gòu)造用于接收包括電源管腳、接地管腳和信號管腳的多個管腳155。開孔在直徑上略微大于多個管腳155中的管腳的直徑。多個管腳155一般可以比被推薦用于現(xiàn)有技術(shù)測試接觸器的現(xiàn)有技術(shù)水平的短管腳更長、更便宜和更可靠。在需要的地方，多個管腳155被分別耦合至電源面360和接地面370。被構(gòu)造成耦合到接地面的管腳在這里被稱為接地管腳。類似地，被構(gòu)造成耦合到電源面的管腳在這里被稱為電源管腳。電源面360從測試接觸器305外部的電源(未示出)接收電源。在一個實施例中，接地管腳、電源管腳和信號管腳延伸穿過PCB。
圖5和圖6圖示了測試接觸器305的俯視立體圖，其中接觸器主體或PCB 320被去除，而只分別示出了測試接觸器的接地面和電源面。圖5還示出了延伸穿過測試接觸器的接地管腳，而電源管腳以虛線示出。圖6與該視圖相反，示出了延伸穿過測試接觸器的電源管腳，而接地管腳以虛線示出。
參照圖5，在一個實施例中，接地管腳340穿過PCB 320被設(shè)置，并且被耦合到接地面370。一種實現(xiàn)方法是通過如圖7和圖8中更具體地圖示出的那樣，將接地管腳340耦合到接地面370。在圖7中，接地管腳340包括凸緣162和有斜角的末梢尖端164。接地管腳340的凸緣162由導(dǎo)電材料構(gòu)成，并具有大于開孔372的外徑，以便接地管腳340穩(wěn)妥地配合在開孔372中從而建立與接地面370的電連接。在將接地管腳340插入接地面370之前，接地管腳340被示為位于接地面370中的開孔372的上方。圖8示出了通過凸緣162被電耦合到接地面370的接地管腳340。
圖9圖示了被安置在接地面370中或被耦合到接地面370的接地管腳的放大橫截面圖。參照圖9，接地管腳340被安置在部件焊盤345上，該部件焊盤345接觸穿過接地面370被設(shè)置的襯墊349。部件焊盤345一般由金屬構(gòu)成，例如鍍金的鎳。舉例來說，襯墊349是被鍍覆的材料，例如金、鋁或其他合適材料的導(dǎo)電材料。
盡管接地管腳340被電連接到接地面370，但是接地管腳340并不電連接到電源面360。參照圖5，接地管腳340被放置穿過電源面360中的開孔520。電源面360中用于接地管腳340的開孔520具有加大的直徑，這防止接地管腳340接觸電源面360。對于接地管腳，例如接地管腳340，外徑為0.65mm。圖9中相應(yīng)地圖示的例如開孔379的開孔的加大的直徑的一個示例為大約42密耳±2密耳。開孔379是直徑大于接地管腳340外徑的開口或過孔(例如，通過在制作PCB 320過程中的刻蝕處理而形成的)，使得電源面360中的間隙能防止接地管腳340與電源面360連接。或者，開孔可以具有大于接地管腳340外徑的直徑，同時沿著開孔的邊緣有選擇地引入諸如聚酰亞胺的介電材料，使得接地管腳340不被電連接到電源面360。介電材料的量可以是防止接地管腳340與電源面360連接，但仍然允許有足夠的直徑使得接地管腳340能夠插入并穿過其中的量。圖5還示出了通過采用例如存在于接地面370中的開孔510的加大的直徑，延伸穿過但不接觸接地面370的電源管腳350。
圖6示出了延伸穿過PCB 320并電連接到電源面360的電源管腳350。在該圖示中，電源管腳350并不電連接到接地面370。電源管腳350被插入穿過接地面370中的開孔510，該開孔510具有足夠大的直徑，使得電源管腳350不電接觸接地面370。接地面370中的開孔510可以具有與電源面360中的開孔520大致相同或者近似的尺寸。另外，盡管沒有示出，但是信號管腳具有被形成用于電源面360和接地面370兩者的開孔。
圖10圖示了測試接觸器305的PCB 320的一部分的實施例的俯視立體圖。如所圖示的，接地管腳340被設(shè)置穿過位于電源面360中防止接地管腳340和電源面360接觸的開孔520。類似地，電源管腳350被設(shè)置穿過位于接地面370中防止電源管腳350與接地面370觸接的開孔510。在圖10中，開孔510中所用的虛線表示開孔510不位于與開孔520相同的面上。
通過將例如表面安裝技術(shù)(SMT)電容器的一個或者多個電容器設(shè)置到包括了PCB的測試接觸器外殼上，可以實現(xiàn)增加(一個或多個)電容器與要被測試的電子器件之間的物理接近度(間隔)。這使得能夠減小配電回路面積，這減小阻抗并因而減小了旁路噪聲。另外，對于突然的電流需求，電容器響應(yīng)時間也減小了。
圖11圖示了PCB 320的俯視立體圖，示出了器件占地區(qū)域(footprintarea)322。另外，PCB 320包括在被接合到測試接觸器外殼310的PCB320的外圍上所發(fā)置的四個電容器焊盤610，電容器焊盤610被構(gòu)造用于固定電容器，例如20個表面安裝技術(shù)(SMT)電容器。在一個實施例中，每個電容器焊盤610包括至少一個接地焊盤362和至少一個電源焊盤364。在另一個實施例中，每個電容器焊盤610包括位于兩個電源焊盤364之間的接地焊盤362。在另一個實施例中，每個電容器焊盤610可以包括多個接地焊盤362和多個電源焊盤364。
由于在PCB 320上設(shè)置電容器而增強的去耦能力還使得測試接口單元270中的去耦電容器的數(shù)量減少。通過具有更少的去耦電容器，降低了諸如測試接口單元270和測試接觸器305的測試工具的成本。這還使得測試接口單元270能夠具有更多的空間用來在測試接口單元270上設(shè)置其他的元件。
在一個實施例中，電源焊盤364提供了通過圖12(PCB 320的一部分的放大橫截面)中所示的開孔525中的導(dǎo)電過孔355，將SMT電容器的電源端子連接到電源面360的通路。電源焊盤364通過導(dǎo)電過孔355被連接到電源面360。相反，接地焊盤362將SMT電容器的接地端子短接至接地面370。接地焊盤362通過導(dǎo)電過孔345被連接到接地面370。
圖12還圖示了位于PCB 420上的電容器的橫截面圖。在一個實施例中被平行布置的電容器630和640起到電荷貯存器的作用，用于對響應(yīng)來自被測試的電子器件的突然的電流需求。在這種結(jié)構(gòu)中，電容器630和640減小了出現(xiàn)自外部電源的變化。
圖13圖示了被耦合到測試接觸器外殼310的PCB 320上的一個電容器焊盤610的俯視立體放大圖。電容器630和640被示為分別通過導(dǎo)電過孔345和355被耦合到接地焊盤362和電源焊盤364。
圖14圖示了用于例如已描述的測試接觸器實施例的流程圖。在框900，具有一組觸點的集成電路被置于測試接觸器上方。在框910，載板與測試器和設(shè)置在測試接觸器外殼中的多個管腳(例如，接地管腳、電源管腳和信號管腳)相接觸。嵌入在測試接觸器中的是PCB的電源面和接地面。另外，SMT電容器位于PCB的外圍。在框920，測試接觸器外殼的多個管腳接觸電子器件的上述這組觸點。在框930，測試集成電路。
通過將電源面和接地面結(jié)合到測試接觸器的外殼中，并有可能地將電容器結(jié)合到測試接觸器外殼中，可以減小管腳尋址中的電壓降?？梢允褂酶L的管腳(例如，長度為7.8mm或更長)，其一般比當(dāng)前的現(xiàn)有技術(shù)水平的尺寸被縮減的(例如3.5mm)管腳具有更高可靠性和延長的壽命。通過使用這些更長的管腳，還可以減小測試接觸器的成本。減小了的電壓降還有助于加快器件測試。
基于以上提供的描述，研究表明該測試接觸器相對于傳統(tǒng)測試接觸器具有改善了的性能。例如，在一項研究中，該測試接觸器實現(xiàn)了比傳統(tǒng)測試接觸器更高的電容，如表1所示。更高的電容對于電源管腳和接地管腳結(jié)構(gòu)都是理想的，因而當(dāng)發(fā)送信號時，對于每個管腳都有足夠的電壓。在該項研究中，使用了可從位于賓夕法尼亞州匹茲堡的Ansoft公司購買到的三維參數(shù)提取器，來提取與傳統(tǒng)測試接觸器比較的測試接觸器的寄生(從相鄰管腳互耦的)電感電阻電容(LRC，inductive resistance capacitance)。對兩種不同電源-接地管腳構(gòu)造進行提取，其中每種類型的測試接觸器包括八個電源管腳和八個接地管腳。該場提取器(field solver)提取為每種電源管腳和接地管腳構(gòu)造都提供了8×8IRC矩陣。
參照表1，該測試接觸器的電容相比于傳統(tǒng)測試接觸器要高得多。例如，相比于傳統(tǒng)測試接觸器的電容5.3×10-13法拉(F)，要求保護的本發(fā)明的測試接觸器具有8.7×10-13F。
表1——傳統(tǒng)測試接觸器和本測試接觸器的每個管腳寄生LRC的等效值

在說明書中，本發(fā)明是參照其具體實施例而被描述的。但是顯然，可以做出各種修改和變化而不背離所附權(quán)利要求中所陳述的本發(fā)明的更廣泛的精神和范圍。因此，說明書和附圖被視為是示例性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括外殼，所述外殼具有延伸穿過所述外殼的多個測試接觸器管腳，所述多個測試接觸器管腳包括一組電源管腳、一組接地管腳和一組信號管腳；被接合到所述外殼并具有第一接地面和第一電源面的印刷電路板；其中，所述一組電源管腳電耦合到所述第一電源面，所述一組接地管腳電耦合到所述第一接地面，其中所述一組電源管腳、所述一組接地管腳和所述一組信號管腳延伸穿過所述印刷電路板。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括耦合到所述印刷電路板的至少一個電容器。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述印刷電路板還包括第二電源面和第二接地面。
4.一種裝置，包括測試器；外殼，所述外殼具有延伸穿過所述外殼的多個測試接觸器管腳，所述多個測試接觸器管腳包括一組電源管腳、一組接地管腳和一組信號管腳；被接合到所述外殼并具有第一接地面和第一電源面的印刷電路板；其中，所述一組電源管腳電耦合到所述第一電源面，所述一組接地管腳電耦合到所述第一接地面，其中所述一組電源管腳、所述一組接地管腳和所述一組信號管腳延伸穿過所述印刷電路板；和將所述多個測試接觸器管腳電耦合到所述測試器的載板。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，還包括耦合到所述外殼和所述印刷電路板的至少一個電容器。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述印刷電路板包括第二電源面和第二接地面。
7.一種方法，包括將具有第一電源面和第一接地面的印刷電路板接合到外殼；將多個測試接觸器管腳插入穿過在所述外殼和所述印刷電路板中的開孔，所述多個測試接觸器管腳包括第一組電源管腳、第二組接地管腳和第三組信號管腳；將所述電源管腳電耦合到所述第一電源面；以及將所述接地管腳電耦合到所述第一接地面。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括將第二電源面耦合到所述第一接地面。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括將第二接地面耦合到所述第二電源面。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括將至少一個電容器耦合到所述印刷電路板。
11.一種方法，包括將具有第一電源面和第一接地面的印刷電路板接合到外殼；將多個測試接觸器管腳插入穿過在所述外殼和所述印刷電路板中的開孔，所述多個測試接觸器管腳包括一組電源管腳、一組接地管腳和一組信號管腳；將所述電源管腳電耦合到所述第一電源面，將所述接地管腳電耦合到所述第一接地面；以及利用載板將所述多個測試接觸器管腳耦合到測試器。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括將第二電源面耦合到所述第一接地面。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括將第二接地面耦合到所述第二電源面。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括將至少一個電容器耦合到所述外殼。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括將所述至少一個電容器耦合到所述第一電源面和所述第一接地面中的一者。
全文摘要
一種用于測試諸如集成電路之類的電子器件的裝置。在一個實施例中，公開了一種用于測試電子器件的裝置，其包括例如測試接觸器外殼(310)的外殼，所述外殼具有延伸穿過該外殼的多個測試接觸器管腳。所述多個測試接觸器管腳包括第一組電源管腳(350)、第二組接地管腳(340)和第三組信號管腳。接合到所述外殼的印刷電路板具有第一接地面和第一電源面。電源管腳(350)電耦合到第一電源面(360)，接地管腳(340)電耦合到第一接地面(370)。第一組電源管腳(350)、第二組接地管腳(340)和第三組信號管腳延伸穿過印刷電路板。
文檔編號G01R1/073GK1630820SQ03803713
公開日2005年6月22日 申請日期2003年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月11日
發(fā)明者塔克·伍一·豐, 陳國航, 舒·奧恩·利姆 申請人:英特爾公司