專利名稱：帶有信號和電力觸點陣列的用于測試封裝集成電路的測試觸點系統(tǒng)的制作方法
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背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及對用于測試微電路的設(shè)備的改進。微電路的制造工藝不能保證每個微電路都完全可使用。單獨的微電路尺寸是極微小的，且工藝步驟非常復(fù)雜，因此，制造工藝中很小或細微的疏忽都會導(dǎo)致器件有缺陷。
在電路板上安裝有缺陷的微電路會付出相對高的代價。安裝通常包括將微電路焊接到電路板上。一旦安裝在電路板上，由于第二次熔化焊料的過程會損壞電路板，因此將微電路移除會產(chǎn)生許多問題。這樣，如果微電路是有缺陷的，電路板本身也可能損壞，這意味著至此附加到電路板上的全部價值都將喪失。由于所有這些原因，微電路在安裝到電路板上之前，通常都要經(jīng)過測試。
每個微電路都必須以這樣的方式經(jīng)過測試，即能夠識別出所有有缺陷的器件，而又不會不正確地將良好的器件識別為有缺陷。兩種錯誤中的任何一個如果頻繁發(fā)生，都將顯著增加電路板制造工藝的總成本。
微電路測試設(shè)備本身是非常復(fù)雜的。首先，測試設(shè)備必須與每個間隔很近的微電路觸點實現(xiàn)精確的且低電阻的短暫性和非破壞性電接觸。由于微電路觸點和它們之間的間隔尺寸都很小，因此，即使是進行接觸中很小的誤差也會導(dǎo)致錯誤的連接。與微電路的連接未對準(zhǔn)或其他的錯誤會使測試設(shè)備將被測器件(device under test，DUT)識別為有缺陷，即使這種現(xiàn)象是由于測試設(shè)備和DUT之間的電連接存在缺陷，而不是由于DUT本身存在缺陷。
微電路測試設(shè)備中的另一個問題出現(xiàn)在自動測試中。測試設(shè)備一分鐘可以測試100個器件，甚至更多。單就測試數(shù)量而言，會造成在測試期間與微電路端子進行電連接的測試設(shè)備觸點的磨損。這種磨損會從測試設(shè)備觸點和DUT端子處磨落導(dǎo)電碎屑，從而污染測試設(shè)備和DUT本身。
該碎屑最終會導(dǎo)致測試期間電連接不良以及錯誤指示DUT為有缺陷。附著到微電路上的碎屑可能導(dǎo)致組件故障，除非從微電路中去除碎屑。去除碎屑會增加成本，并且會引入微電路本身的另一缺陷源。
也有其他考慮。能夠良好工作的廉價測試設(shè)備觸點是有利的。盡可能縮短更換觸點所需的時間也很重要，因為測試設(shè)備很昂貴。如果測試設(shè)備由于正常維護而長時間離線，測試單獨微電路的成本將增加。
目前使用的測試設(shè)備的測試觸點陣列模仿微電路端子陣列的圖案。該測試觸點陣列支撐在應(yīng)能夠精確地保持觸點間的相互對準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)上。一對準(zhǔn)模板或板將微電路本身和測試觸點對準(zhǔn)。該測試觸點和對準(zhǔn)板安裝在具有導(dǎo)電焊盤的承載板上，該導(dǎo)電焊盤與測試觸點電連接。該承載板的焊盤與電路連接，該電路載送測試設(shè)備電子電路和測試觸點之間的信號和電力。
“Kelvin”測試是指每個微電路端子接觸兩個測試觸點的工藝。測試程序的預(yù)備部分是測量兩個測試觸點之間的電阻。如果該值很高，則兩個測試觸點中的一個或兩個都沒有實現(xiàn)與微電路端子的良好電接觸。如果該界面處可能的高電阻會影響微電路性能的實際測試精確性，可根據(jù)測試協(xié)議中的條款處理該問題。
在附圖中示出的各種部件的形狀因子不是按比例給出的，這樣可以使讀者更容易理解本發(fā)明。該說明書在相關(guān)或有助于說明的地方給出代表性的尺寸。通常在安裝前被測試的特殊類型的微電路具有封裝或外殼，該封裝或外殼具有通常被稱為球柵陣列(ball grid array，BGA)的端子排列方式。圖1和2示出微電路10的BGA封裝類型的例子。這類封裝的形狀可以是一側(cè)為1.5cm數(shù)量級且厚度為1mm的平矩形塊。
圖1示出具有外殼13的微電路10，其中外殼13將實際的電路封閉在內(nèi)。信號和電力(signal and power，S&P)端子20位于外殼13的兩個較大平面中的一個上，即表面14上。信號和電力(S&P)端子20圍繞表面14上的一突起物16。典型地，端子20占據(jù)表面14的邊緣和間隔物16之間的大部分區(qū)域，而不是只有圖1中所示的一部分區(qū)域。
圖2示出當(dāng)端子20隨表面14出現(xiàn)在邊緣上時放大的側(cè)視圖或正視圖。每個端子20都包括很小的且近似為球形的焊球，該焊球牢固地附著在穿透表面14的內(nèi)部電路的引線上，因此被稱為“球柵組件”。圖2示出每個端子20比間隔物16從表面14伸出更遠的一小段距離。在裝配期間，所有端子20同時熔化，并附著到之前在電路板上形成的適當(dāng)定位的導(dǎo)體上。
端子20彼此之間可以很靠近。一些中心線的間距最小達0.5mm，并且即使對于間隔相對較寬的端子20，仍有大約1.5mm的間隔。相鄰的端子20之間的間距經(jīng)常被稱為“節(jié)距”。
除上述因素外，BGA微電路測試還涉及其他因素。在與球形端子20短暫接觸時，測試設(shè)備不應(yīng)刮擦與電路板接觸的S&P端子表面或在其上作標(biāo)記，因為這樣的標(biāo)記可能影響那個端子的焊接接縫的可靠性。
其次，如果載送信號的導(dǎo)體的長度保持很短，測試工藝會更加精確。理想的測試觸點布置應(yīng)具有較短的信號路徑。
再次，出于環(huán)境的考慮，BGA端子目前通常使用的焊料主要是錫。錫基焊料合金可能在外表面上形成導(dǎo)電性差的氧化膜。過去的焊料合金中含有大量的不形成氧化膜的鉛。測試觸點必須能夠穿過存在的氧化膜。
現(xiàn)有技術(shù)中公知和使用的BGA測試觸點使用由多部件組成的彈簧銷，包括彈簧、主體以及頂插棒和底插棒。

發(fā)明內(nèi)容
用于與微電路端子短暫電接觸的測試觸點元件，包括至少一作為懸臂梁從絕緣接觸薄膜伸出的彈性爪指。該爪指在其一接觸側(cè)具有用于與微電路端子接觸的導(dǎo)電性觸點焊盤。
優(yōu)選地，該測試觸點元件具有多個爪指，這些爪指可具有餅形這一有利的布局。在這種布局中，每個爪指至少部分地由薄膜中的兩個徑向槽限定，這兩個槽將每個爪指和形成測試觸點元件的多個爪指中的其他每個機械地間隔開。
多個測試觸點元件可以形成測試觸點元件陣列，該陣列包括按預(yù)定圖案布置的測試觸點元件。多個連接旁路孔基本上按測試觸點元件的預(yù)定圖案布置，其中每個所述連接旁路孔與一測試觸點元件對準(zhǔn)。優(yōu)選地，由界面薄膜支撐預(yù)定圖案中的多個連接旁路孔。
該連接旁路孔可以是具有一開口端的杯形，且該杯形旁路孔的開口端接觸對準(zhǔn)的測試觸點元件。在測試設(shè)備上裝卸DUT時產(chǎn)生的碎屑可通過測試觸點元件落下，并在杯形旁路孔中積存。
接觸薄膜和界面薄膜可以用作包括承載板的測試容器的一部分。該承載板具有多個基本上按測試觸點元件的預(yù)定圖案布置的連接焊盤。該承載板支撐界面薄膜，且承載板上的每個連接焊盤都基本上與一連接旁路孔對準(zhǔn)，并與其電接觸。
本發(fā)明使用具有保持性的非常薄的導(dǎo)電板，該導(dǎo)電板附著在非常薄的非導(dǎo)電性絕緣體上。該器件的金屬部分提供位于接觸I/O和承載板之間的多個接觸點或路徑。這可以由電鍍通孔外殼、電鍍貫通旁路孔或凸起表面實現(xiàn)，且可能與彈簧結(jié)合；且第一表面與第二表面(即I/O器件)接觸。
本發(fā)明將I/O器件放置在實體上靠近承載板的位置，由此提高電性能。另外，本發(fā)明還具有靈活性，由此可用于手動和自動測試設(shè)備中。
在測試期間，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在球形端子側(cè)而不是將與電路板接觸的末端提供抹拭功能，同時也提供非常好的電接觸。該抹拭功能通常能夠穿透端子20上存在的任何氧化層。每個測試觸點在接觸面的中間都有一個孔，因此在測試期間不對端子20的末端作標(biāo)記。這對易于產(chǎn)生較厚的氧化層的無鉛端子尤其有利?？墒褂脧椈蓪y試觸點元件與承載板連接起來的旁路孔進行改進，以允許使用沒有共面端子的微電路封裝，并提供Z軸柔度。
本發(fā)明適用于具有密節(jié)距的端子20，并可容易用于與管芯或晶片的互聯(lián)。這個構(gòu)想成功地用于節(jié)距從1.27mm至0.5mm的端子。非導(dǎo)電材料將設(shè)計中的導(dǎo)電部件保持在恰當(dāng)?shù)奈恢?，且將上述任意可選項上的封裝、管芯以及I/O晶片對準(zhǔn)。


圖1是示出端子陣列的BGA微電路的立體圖。
圖2是BGA微電路的放大側(cè)視圖。
圖3是具有DUT井的一部分測試設(shè)備的立體圖，該DUT井用于盛放被測試的DUT。
圖4是圖3中測試設(shè)備的側(cè)剖視圖。
圖5是一部分測試觸點陣列的實際放大的俯視圖。
圖6是測試觸點陣列的分解側(cè)視圖。
圖7是測試觸點陣列的組裝側(cè)視圖。
圖8是測試觸點陣列的側(cè)視圖，其中球形端子位于測試觸點上的測試位置。
圖9是單一測試觸點的另一放大俯視圖，示出優(yōu)選實施例的附加部件。
圖10是測試觸點陣列的立體圖。
圖11是完整的可用作商品的界面薄膜的俯視圖，該界面薄膜包括對準(zhǔn)部件。
圖12是完整的可用作商品的接觸薄膜的俯視圖，該接觸薄膜包括對準(zhǔn)部件。
圖13是完整的可用作商品的間隔物薄膜的俯視圖，該間隔物薄膜包括對準(zhǔn)部件。
圖14是本發(fā)明的另一實施例的立體圖，該實施例使用具有內(nèi)部彈簧的旁路孔。
圖15是測試觸點的俯視圖，示出偏置測試接觸爪指的彈簧的位置。
具體實施例方式
圖3示出用于DUT的測試容器30的總體布局，該DUT包括圖1和2中示出的BGA型微電路10。承載板47支撐具有開口或孔33的對準(zhǔn)板45，且開口或孔33精確地確定微電路10在容器30中的X和Y位置(參見坐標(biāo)指示)。如果微電路10具有定位部件，普遍的做法是在孔33中設(shè)有配合部件。
承載板47在其表面上承載連接焊盤，該連接焊盤通過S&P導(dǎo)體連接至電纜42。電纜42連接至執(zhí)行微電路10的電測試的電子器件。如果測試電子器件與容器30集成在一起，電纜42可以很短或者甚至在容器30的內(nèi)部；如果測試電子電路位于獨立的底板上，電纜42可以較長。
測試觸點陣列40包括多個單獨的測試觸點元件，這些測試觸點元件精確地映照承載在微電路10的表面14上的BGA端子20。當(dāng)微電路10插入到孔33中時，端子20精確地與測試觸點陣列40對準(zhǔn)。容器30設(shè)計與具體體現(xiàn)本發(fā)明的測試觸點陣列40兼容。
測試觸點陣列40承載在接觸薄膜或薄板50上。薄膜50最初包括諸如Kapton(TM DuPont Corp.)之類的絕緣塑料芯層61(參見圖6)，且在每個表面上具有導(dǎo)電銅層。Kapton層和銅層各層的厚度可以是0.001in.數(shù)量級。陣列40中單獨的測試觸點優(yōu)選利用公知的光刻和激光加工工藝、在薄膜50上和在薄膜50中形成。
薄膜50具有對準(zhǔn)部件，例如位于對準(zhǔn)板45和承載板47之間的區(qū)域中的孔或邊緣圖案；該對準(zhǔn)部件用于將薄膜50與對準(zhǔn)板47上相應(yīng)伸出的部件精確對準(zhǔn)。所有測試觸點40都與薄膜50的對準(zhǔn)部件精確對準(zhǔn)。這樣，陣列40的測試觸點位于與孔33精確對準(zhǔn)的位置。
圖4中的剖面圖示出測試容器30的總體布局，該測試容器在邊緣處具有薄膜50，且剖面穿過陣列40的一些測試觸點。圖4中單獨的元件稍微間隔開，以更好地理解該結(jié)構(gòu)。當(dāng)設(shè)置使用時，薄膜50的上表面接觸對準(zhǔn)板45的下表面，且使用機器螺釘或其他緊固件將容器30的所有元件一同固定。
薄膜50的下表面與專門設(shè)計的界面薄膜80機械接觸。薄膜80具有導(dǎo)體旁路孔的陣列90。陣列90中每個通孔的末端稍微延伸穿過薄膜80的兩個表面，且與測試觸點40精確對準(zhǔn)。這里使用的術(shù)語“旁路孔”代表完全延伸穿過薄膜80、并暴露在薄膜80每一側(cè)上的導(dǎo)電柱或桿，雖然在該實施例中，術(shù)語“焊盤”可能比“柱”能夠更形象地描述實際形狀。包括陣列90和薄膜80的其他部件的旁路孔通常是采用公知的光刻工藝形成的。
包括旁路孔陣列90的旁路孔具有兩個主要用途。首先，陣列90的旁路孔為陣列40測試觸點的工作提供機械支撐和余隙空間。陣列90的旁路孔也將陣列40中單獨的測試觸點電連接至承載板47上的連接焊盤91-93(圖6和7)。
陣列40中測試觸點元件的結(jié)構(gòu)如圖5-7所示。圖5的頂投影示出包括一小部分陣列40的三個單獨的測試觸點元件56-58。測試觸點56-58顯示出陣列40中所有單獨的測試觸點元件的詳細結(jié)構(gòu)。
在一優(yōu)選實施例中，陣列40中各測試觸點56-58都包括八個漸縮形爪指56a、56b、57a、57b等，它們通常被設(shè)置為餅形。各爪指56a等的外端部都與層61成為一體，并通常形成同一圓的一段圓弧。爪指56a等通過徑向槽62和其他未指明的槽相互間機械和電隔離。激光加工是形成槽62的便利方法。除去層61上的部分初始銅層，以至少使測試觸點40中的每一個相互間電絕緣。對于Kelvin測試應(yīng)用而言，單一的測試觸點56的一些爪指56a等也可以和其他爪指56b等電絕緣。
對于八個爪指的實施例而言，各單獨的爪指56a等都與45°的圓弧相對。其他數(shù)目的爪指56a等也完全在本發(fā)明的精神內(nèi)。事實上，矩形而不是餅形的爪指可以很好地適用于沒有BGA結(jié)構(gòu)的DUT。為避免在過薄的相鄰測試觸點56等之間的薄膜區(qū)域中存在橋路，單獨的測試觸點56等相對于各自的相鄰觸點旋轉(zhuǎn)22.5°。這種定位使得每個測試觸點56等中的槽62的端部與相鄰的測試觸點56等內(nèi)的槽62盡可能遠地間隔開。
圖6和7是穿過槽62等的側(cè)剖圖，槽62等界定測試觸點56和58的爪指56a、56b、58a和58b的下邊緣。注意，尺寸之間的部分不是按比例繪制的。這使得更容易理解本發(fā)明。圖6和7中所示的剖面部分實際上是將爪指57a和57b對截開后的部分。一組爪指56a等包括一測試觸點56等。各個爪指56a等都與該測試觸點40的所有其他爪指間隔開。
各爪指56a等都具有面向正Z方向的觸點焊盤63a、63b等。焊盤63a、63b等形成用于測試觸點56的與端子20接觸的表面。每個爪指56a等在負Z方向還具有朝下的連接焊盤75a、75b等。觸點焊盤63a、63b等分別與連接焊盤75a、75b等電接觸。該電連接可以包括如圖所示的爪指56a等的電鍍邊緣69a、69b、70a、70b、71a、71b，或者可以包括旁路孔(未示出)，該旁路孔在適宜位置處通過內(nèi)層61將焊盤63a等連接至焊盤75a等。
爪指56a等中的每個均形成懸臂梁，該懸臂梁可通過彎曲層61以及包括每個爪指56a等的焊盤63a等和75a等中的一或二者(取決于具體的結(jié)構(gòu))，彈性地偏移薄膜50的平面。為避免爪指56a等的底部應(yīng)力集中，槽62的底部可以比沿槽62的其他位置寬一些。較寬的槽62的底部可以具有小的圓形開口或擴展部分66。
使用時，爪指56a等稍微向下(即向負Z方向)偏移。爪指56a等重復(fù)彎曲后，高的應(yīng)力集中可能導(dǎo)致其永久變形，擴展部分66至少部分緩和這一高的應(yīng)力集中。擴展部分66可以采用形成槽62的激光加工工藝成形。
界面薄膜80位于承載板47和接觸薄膜50之間。由于要求薄膜80具有極低的撓性，薄膜80可以比薄膜50稍厚一些。薄膜80中的旁路孔陣列90包括單獨的圓柱形旁路孔83-85。薄膜80支撐旁路孔陣列90，并如旁路孔83-85所示定位旁路孔旁路孔陣列90，且將它們與測試觸點56-58分別對準(zhǔn)。
承載板47具有連接焊盤91-93，這些連接焊盤通過常規(guī)技術(shù)連接至電纜42。焊盤91-93與相關(guān)的旁路孔83-85精確對準(zhǔn)，由此實現(xiàn)與旁路孔83-85間的牢固電接觸和機械接觸。這種布局用于DUT 10的BGA觸點20和承載板47的連接焊盤91-93之間導(dǎo)電長度極短的情況。
在一實施例中，旁路孔83-85可以包括實心圓柱。但是，對于它們而言，可能的更好的結(jié)構(gòu)是開口端朝上的杯形，如圖6和7所示。每個旁路孔83-85的邊緣與爪指69a等上的相鄰連接焊盤75a等、以及與測試觸點57和58等的爪指上的類似連接焊盤接觸。
采用旁路孔83-85的這種結(jié)構(gòu)具有多個理由。首先，這種結(jié)構(gòu)允許每個爪指56a等自由向下彎曲。其次，旁路孔83-85的杯形結(jié)構(gòu)非常適合收集測試過程中不可避免產(chǎn)生的大部分碎屑。當(dāng)爪指56a等接觸到單獨的球20時，形成的碎屑通過爪指落下并盛放在旁路孔83-85內(nèi)。防止碎屑玷污承載板47可以避免電性能下降，并避免承載板47遭受機械損壞。
圖7示出組裝時井30的一部分。連接焊盤75a、75b等與旁路孔83建立起牢固的電連接和機械連接。注意，對準(zhǔn)板45不限制單獨的爪指56a等的彎曲。連接焊盤75a等和旁路孔83之間牢固的機械連接使得進入連接焊盤75a等和旁路孔83之間的接觸區(qū)的碎屑數(shù)量達到最少。
圖8示出與測試觸點56-58機械接觸和電接觸的DUT10的BGA端子20，正如在實際測試過程中觸點20的可能使用方式那樣。爪指56a等在測試設(shè)備的DUT裝載元件施加的外力作用下，彈性地且獨立地偏移進入旁路孔83-85的內(nèi)部空間中。如果單獨的BGA端子20未與其測試觸點56-58完全對準(zhǔn)，則每個單獨的爪指56a等的獨立柔度可確保在整個測試過程中、在涉及的測試觸點56等和相關(guān)的BGA端子20之間產(chǎn)生良好的電接觸。
間隔物100在裝載期間將DUT10正確地定位在Z軸上的位置，并防止DUT10對測試觸點65等過度地施壓。
每個BGA端子20的中心區(qū)不接觸任何爪指56a等。相應(yīng)地，在測試過程中始終不對這些中心區(qū)作標(biāo)記。
由槽62形成的空間以及爪指56a等自由端之間的間隙允許碎屑落入到旁路孔83-85的內(nèi)部。每個旁路孔83-85的杯形結(jié)構(gòu)可俘獲碎屑，防止碎屑到達和機械損壞承載板47，該承載板47是測試設(shè)備中的昂貴元件。
圖9是測試觸點56的另一放大俯視圖，示出其中的其他部件。尤其是，單獨爪指56a等的表面63a等上的鋸齒或齒88在測試期間接觸BGA端子20。當(dāng)端子20被壓在測試觸點56等上時，齒88切割并刮擦穿過BGA端子20上的任意氧化層。齒88可以放置在觸點焊盤63a等上的任何方便之處。理想地，齒88與限定每個測試觸點56等的圓圈近似徑向?qū)?zhǔn)。這使得當(dāng)將微電路10裝入容器30中以及BGA端子20偏移爪指56等時，會在BGA端子20上出現(xiàn)齒88的切割效應(yīng)。
齒88可以通過多種技術(shù)成形。優(yōu)選的技術(shù)是作為形成槽62的優(yōu)選激光加工工藝的偶然發(fā)現(xiàn)的副產(chǎn)品、沿爪指56a的邊緣形成齒88。在槽的成形工藝中，使用強度相對高的激光束會造成薄膜50上承載的銅皮飛濺和起皺。理想地，將激光加工束定向到薄膜50的頂面上。經(jīng)常在爪指56a等的暴露的銅表面上鍍上薄的鎳層和金層。該電鍍工藝似乎不會影響齒88充分切入BGA端子20表面的能力。
下列數(shù)值適用于容器30中各種尺寸的元件，且容器30設(shè)計用于具有.8mm中心的BGA端子20。所有數(shù)值的單位都是mm?？梢詮慕o出的尺寸推出未特別說明的尺寸的近似值。
測試觸點56的直徑0.5槽62的寬度 0.03層61的厚度 0.025焊盤63a和75a的厚度 0.018爪指56a等的Z軸柔度是爪指56a等的長度、厚度以及允許多區(qū)域接觸使用的I/O暴露的函數(shù)。
圖10是一部分接觸薄膜50的立體圖。可以看到在薄膜50的周圍表面上稍微向上伸出的單獨的觸點焊盤63a等。
圖11是界面薄膜80的未放大的俯視圖，其中界面薄膜80具有完整的旁路孔陣列90和對準(zhǔn)部件92，該對準(zhǔn)部件92用于將薄膜80相對于對準(zhǔn)板45精確定位。
圖12是接觸薄膜50的未放大的俯視圖，其中接觸薄膜50具有完整的測試觸點陣列40和對準(zhǔn)部件95，該對準(zhǔn)部件95用于將薄膜50相對于對準(zhǔn)板45精確定位。
旁路孔83-85與承載板47剛性接觸，由此減輕承載板47的磨損，而這一承載板磨損問題在其他測試觸點設(shè)計中存在。該設(shè)計具有相對短的信號路徑，且只具有一或兩個剛性部分，所以相對于在路徑中具有多個部分的設(shè)計而言，接觸電阻變小，且性能更穩(wěn)定。該特征還提高了測試過程中的電性能。用于旁路孔的中空導(dǎo)體限制了電場。該設(shè)計減少了直角連接的數(shù)量，由此改進了電性能和信號保真度。
圖13示出限制DUT 10的Z方向位移的間隔物105的形狀。對準(zhǔn)部件105將間隔物100適當(dāng)?shù)胤胖迷谙鄬τ跍y試觸點陣列40的Z方向上。
圖14和15示出具有內(nèi)部彈簧110的旁路孔83-85，該內(nèi)部彈簧110在爪指56等上的中間位置施加力。圖14示出置于旁路孔83-85的內(nèi)部底部和單獨的爪指56-58之間的彈簧110。該實施例除界面薄膜80外，還可能需要第二個界面薄膜80’。使用彈簧110具有以下優(yōu)點提高Z軸柔度，在爪指56-58和旁路孔83-85之間提供另一導(dǎo)電路徑，以及改進整體電性能。
可修改該結(jié)構(gòu)，以允許對BGA或地面器件封裝進行Kelvin測試。如果將Kelvin跡線放置在電路上，可將Kelvin跡線路由至一界面處；在該界面處，利用一適用于Kelvin測試系統(tǒng)的連接器，Kelvin跡線被縛在Kelvin測量系統(tǒng)上，無需修改電路板，。可以修改測試觸點56的結(jié)構(gòu)，以將爪指56a等的一半與其余爪指56a等之間電絕緣?？蓪为毜呐月房?3-85劃分開，以向包括每個測試觸點56等的兩組爪指56a等提供獨立的連接。
可將稍作修改的焊盤類型用作光學(xué)支架的基準(zhǔn)，該光學(xué)支架允許將部件非常精確地放置在測試接觸器中。具有精確切割圖案的額外基準(zhǔn)焊盤的公差允許將器件最佳定位在接觸器的中心。該焊盤可以離開器件一段距離，因此外殼需要一小孔，以允許光學(xué)器件在焊盤上對準(zhǔn)。這樣的修改將潛在地消除對于對準(zhǔn)板45的需要。
或者該設(shè)計可以包括每個爪指56等之間的電絕緣，以通過將從頂側(cè)至承載板側(cè)的路徑數(shù)量加倍，使路徑具有更高的熱容量和更低的電感。將每個單獨的爪指56a等與測試觸點56的其他爪指電絕緣可以提高電性能。
焊盤63a等可以具有許多不同的尺寸和形狀，以配合器件和/或器件封裝的I/O尺寸、形狀和節(jié)距。具有不同厚度和強度的層61、焊盤63a等和75a等可向I/O器件提供不同的接觸力。該特征允許控制接觸力最佳穿過各種類型和厚度的氧化物。對裝載器可提供的力加以限制。調(diào)整接觸力的能力允許接觸力與裝載器的力匹配。
使用柔性絕緣材料調(diào)整器件的靜止點，并最優(yōu)化插入力。間隔物100的厚度將僅是球在器件或器件封裝上擴展程度的函數(shù)。通過用與接觸板相同的材料制造間隔物，會產(chǎn)生實時壓縮調(diào)整，用于達到觸針在工作期間處于升高的插入等級時的應(yīng)力消除。
在進行非破壞性器件測試期間，該設(shè)計僅使用兩個部件在器件和/或器件封裝I/O與承載板之間建立起機械和電接口。特殊接觸薄膜50可潛在地用于某一測試應(yīng)用中，或者可以是一系列具有相同節(jié)距的器件的標(biāo)準(zhǔn)覆蓋區(qū)。界面薄膜80可以是剛性電路，且該電路足夠厚和堅硬，以確保DUT I/O不與承載板47發(fā)生破壞性接觸。在該實施例中，對準(zhǔn)板安裝在頂部，且將DUT與測試觸點陣列40對準(zhǔn)。相應(yīng)地，可以利用最少的承載板空間、同時測試多個器件。剛性界面薄膜80具有導(dǎo)體路徑，這些路徑將信號直接路由至承載板上預(yù)定的測試點。實際上，界面薄膜80對于DUT而言是特定的，而測試觸點陣列40是標(biāo)準(zhǔn)化的。
由于測試觸點陣列40的制造成本比界面薄膜80高，因此該實施例可具有成本優(yōu)勢。該構(gòu)想可以用于實現(xiàn)與晶片上的管芯和單一管芯的接觸。頂部上的柔性界面具有嵌入式組件，這些組件可使測試接觸器系統(tǒng)模擬將一部件焊接到印刷電路或承載板上。頂部柔性或薄膜電路設(shè)計具有下列特征1、可在一區(qū)域中與I/O器件接觸而不會損壞該I/O器件，使該I/O器件仍可進行以后的焊接。
2、抹拭穿過I/O上的氧化層的抹拭功能。
3、柔性電路中的槽允許用戶確定Z軸柔度。
4、柔性電路中的槽允許使用至器件的多個接觸點，以降低接觸電阻和電感。
5、柔性電路具有嵌入在電路中且靠近器件的輸入端和輸出端的匹配或去耦部件。
6、焊盤圖案是器件節(jié)距、I/O尺寸以及I/O擴展的函數(shù)，因此該構(gòu)想是很容易擴展的，大到集成電路封裝的范圍、小至管芯上節(jié)距的范圍。
7、該構(gòu)想可用于軍用溫度范圍。
8、具有在小的印刷電路板空間中同時測試多個部分的能力，該能力對于生產(chǎn)測試和老化測試而言是最佳的。
9、可將接觸板成形為器件上I/O的幾何形狀。
10、無焊接表面安裝連接。
11、半剛性觸點。
12、接觸球、焊盤或鉛制端子的能力。
13、DUT端子的多個獨立的接觸。
14、自定心部件和為增加精度而采用光學(xué)對準(zhǔn)的能力。
下述剛性板具有下列特征1、以最短距離將信號直接路由至承載板。
2、與圓柱內(nèi)部的被測器件建立起接口，以降低EMI和串?dāng)_。
3、定制信號路由，以允許重復(fù)使用承載板。
4、在接觸板和昂貴的承載板之間提供阻隔物，以防部件干擾或施加在接觸器上的力極高。如果某部件會出故障，用戶將希望它是系統(tǒng)中最廉價的部件。
5、無焊接表面安裝。
6、半剛性觸點。
該構(gòu)想可以用于自動測試環(huán)境，而無需在測試前將接觸器或?qū)?zhǔn)板旋擰到承載板上。這使接觸器容易組裝、更換或清潔。這也允許更小節(jié)距的器件具有更精確的對準(zhǔn)程度。
使用極薄型，使得電氣性能優(yōu)于市場上任何其他的BGA接觸器或插座。該接觸器不會對承載板造成磨損，并可在某一區(qū)域抹拭器件，這既不影響其焊接，還能提供較好的接觸電阻。該構(gòu)想可具有多個抹拭點以及與球接觸的冗余，以減小接觸電阻，并減少開口的數(shù)量，即使當(dāng)還存在一些碎屑時。BGA界面可以有助于球的自對準(zhǔn)。該構(gòu)想的尺寸可以很容易調(diào)整，以測試具有非常小的球的非常小的器件，甚至測試凸塊晶片；為實現(xiàn)該構(gòu)想，可以將凸塊晶片倒轉(zhuǎn)，以從頂部觸碰到晶片上的凸塊。可以進行設(shè)計，以使接觸板可以旋轉(zhuǎn)180度或反向旋轉(zhuǎn)，并仍能正常工作。如果器件稍未對準(zhǔn)，該特征可以減少清潔次數(shù)，并顯著延長潛在壽命。
該構(gòu)想將確定器件上的球何時不存在。該構(gòu)想在諸如剝落測試之類需要大的柔度的應(yīng)用中效果良好。將器件插入測試用插座或接觸器時產(chǎn)生的碎屑將通過界面薄膜80中的孔落到承載板47上，且不影響測試。由于碎屑堆積所需的維修時間間隔也由此變長。柔性接口易于更換，且一旦其有效壽命期滿，丟棄也是合算的。重建僅需要三分鐘，而重建類似的彈簧銷插座卻需要數(shù)小時。該構(gòu)想提供了一種能力，即使用柔性電路幫助將測試信號路由至電路板邊緣上的連接器處。
該Kelvin BGA構(gòu)想是針對Kelvin測試BGA封裝而首次發(fā)展起來的。這是非常有價值的，因為在BGA封裝上進行Kelvin測試將允許對測試系統(tǒng)進行外部連接，而無需對承載板進行費用高的修改?；旧?，當(dāng)使用本發(fā)明的人員為進行更精確的測量且延長清潔時間間隔或維護周期而想要監(jiān)控接觸電阻、以將結(jié)果化為因子輸入測試軟件中時，他/她只會使用Kelvin構(gòu)想。
可以理解，該公開在許多方面僅是說明性的。在不超出本發(fā)明保護范圍的情況下，可以在細節(jié)、尤其是各個部分的形狀、尺寸、材料以及布置上給予改變。相應(yīng)地，本發(fā)明的保護范圍由所附權(quán)利要求的文字限定。
權(quán)利要求
1.一種用于與微電路端子短暫電接觸的測試觸點元件，包括作為懸臂梁從絕緣薄膜伸出的彈性爪指，且在所述測試觸點元件的一觸點側(cè)上具有用于與所述微電路端子接觸的導(dǎo)電觸點焊盤。
2.如權(quán)利要求1所述的測試觸點元件，其特征在于包括多個相鄰的爪指，這些爪指中的每個都作為懸臂梁從絕緣薄膜伸出，且每個在其一觸點側(cè)上都具有用于與所述微電路端子接觸的導(dǎo)電層。
3.如權(quán)利要求2所述的測試觸點元件，其特征在于形成所述多個相鄰爪指的爪指中的每個都向一端逐漸變窄，并被布置為餅形。
4.如權(quán)利要求3所述的測試觸點元件，其特征在于由薄膜支撐所述爪指的外端部。
5.如權(quán)利要求4所述的測試觸點元件，其特征在于所述爪指與所述薄膜成為一體。
6.如權(quán)利要求5所述的測試觸點元件，其特征在于每個爪指至少部分是由所述薄膜中的兩個槽限定的，這兩個槽將每個爪指與形成所述測試觸點元件的所述多個爪指中的其他每個爪指機械地間隔開。
7.如權(quán)利要求6所述的測試觸點元件，其特征在于每個槽都徑向定位。
8.如權(quán)利要求6所述的測試觸點元件，其特征在于至少有一槽在其底部具有擴展部分。
9.如權(quán)利要求6所述的測試觸點元件，其特征在于每個爪指在與所述觸點側(cè)相對的所述爪指側(cè)都具有連接焊盤。
10.如權(quán)利要求9所述的測試觸點元件，其特征在于所述觸點焊盤與在至少一單獨的爪指上的所述連接焊盤電連接。
11.如權(quán)利要求10所述的測試觸點元件，其特征在于至少一所述單獨的爪指具有導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層限定所述相鄰槽側(cè)的至少一部分，且所述導(dǎo)電層與所述觸點焊盤和所述連接焊盤電連接。
12.如權(quán)利要求6所述的測試觸點元件，其特征在于至少一爪指在所述觸點焊盤上具有多個齒。
13.如權(quán)利要求12所述的測試觸點元件，其特征在于所述齒按線性圖案布置，該線性圖案沿由槽限定的所述觸點焊盤的至少一邊緣延伸。
14.一種測試觸點元件陣列，包括多個如權(quán)利要求6所述的測試觸點元件，這些測試觸點元件按預(yù)定圖案布置。
15.如權(quán)利要求14所述的陣列，其特征在于限定相鄰測試觸點元件的所述爪指的槽具有不同的角定向。
16.一種測試容器，其特征在于包括a)如權(quán)利要求14所述的測試觸點元件；以及b)基本上按所述測試觸點元件的所述預(yù)定圖案布置的多個連接旁路孔，每個所述連接旁路孔都與所述測試觸點元件之一對準(zhǔn)。
17.如權(quán)利要求16所述的測試容器，其特征在于包括用于支撐所述多個連接旁路孔的界面薄膜。
18.如權(quán)利要求17所述的測試容器，其特征在于至少一所述連接旁路孔是具有開口端的杯形，且該杯形旁路孔的開口端接觸所述對準(zhǔn)的測試觸點元件。
19.如權(quán)利要求18所述的測試容器，其特征在于包括承載板，該承載板具有多個基本上按所述測試觸點元件的所述預(yù)定圖案布置的連接焊盤；所述承載板支撐所述界面薄膜，且每個所述連接焊盤基本上與所述連接旁路孔之一對準(zhǔn)，并與其電接觸旁路孔。
20.如權(quán)利要求16所述的測試容器，其特征在于在旁路孔中包括內(nèi)部彈簧，該內(nèi)部彈簧按壓所述測試觸點的所述爪指中的至少一個。
全文摘要
用于與微電路端子短暫電接觸的測試觸點元件，包括至少一作為懸臂梁從絕緣接觸薄膜伸出的彈性爪指。該爪指在其觸點側(cè)具有導(dǎo)電觸點焊盤，用于接觸微電路端子。優(yōu)選地，該測試觸點元件具有多個爪指，每個爪指至少部分是由薄膜中的兩個徑向槽限定的，這兩個槽將每個爪指與形成測試觸點元件的多個爪指中的其他每個爪指機械地間隔開。多個測試觸點元件可以形成測試觸點元件陣列，該陣列包括按預(yù)定圖案布置的測試觸點元件。多個優(yōu)選位于界面薄膜中的連接旁路孔基本上按測試觸點元件的預(yù)定圖案布置，且每個所述連接旁路孔與一測試觸點元件對準(zhǔn)。該連接旁路孔可以是具有一開口端的杯形，且該杯形旁路孔的開口端與對準(zhǔn)的測試觸點元件接觸。觸點和界面薄膜可以用作包括承載板的測試容器的一部分，且在該承載板上安裝有用于測試的獨立微電路。
文檔編號G01R1/02GK101059550SQ200710087990
公開日2007年10月24日 申請日期2007年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月17日
發(fā)明者杰弗里·C·謝里 申請人:約翰國際有限公司