用于QFP集成电路器件测试工具的探头系统技术方案

本公开提供了一种用于QFP集成电路器件测试工具的探头系统。本公开描述了一种用于方型扁平式封装器件封装的自动化高速测试方案，该方案能够实现测试仪器和被测集成电路之间的连接。提供了一种测试探头几何结构，该测试探头几何结构提供适于消费级QFP器件使用的高重复性和可靠性连接、以及便于维护性。在一些实施例中，探头尖端末端是凿状的。探头可以相对于探头保持区块的纵轴线略微倾斜。于探头保持区块的纵轴线略微倾斜。于探头保持区块的纵轴线略微倾斜。

【技术实现步骤摘要】
用于QFP集成电路器件测试工具的探头系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年4月30日递交的、正在审理中的第63/182,733号(代理人卷号ES
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2102
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P)美国临时申请的权益和优先权，该临时申请通过引用以其整体并入本文。


[0003]本专利技术涉及用于以下可靠的测试工具的系统和方法：该测试工具用于封装的集成电路(IC)器件。特别地，提供了用于方型扁平式封装IC器件测试工具的改进的探头结构和配件。

技术介绍

[0004]用于封装的IC器件的测试插接方案由于生命周期中的磨损和撕裂应力，而在以下方面存在偏差和不一致：接触点的连接能力方面以及因此在电气连通性方面。这些不可避免的影响会继续导致无效的测试故障、更高的重测率、更长的测试工具停机时间，导致更高的IC器件测试成本。针对具有大量连接结构的集成电路的高性能封装，需要密集封装接触点，并且在很多情况下，这些接触点以网格阵列的形式位于封装的顶部和底部之一或两者处。
[0005]尽管大部分的信号连接能够容忍由于探头组件磨损而引入串联电阻这方面的一些劣化，但是接地连接却不太能够容忍引入的串联电阻，因为接地电流会导致信号连接之间的串扰以及信号失真。电阻元件在信号失真方面的影响是相当宽频的，并且或多或少地与频率无关；趋肤效应在一定程度上也有贡献，在趋肤效应中，电流不是位于导体的主体中而是位于表面的薄层中，但是对于小信号，趋肤效应通常可以被视为次要的关注点。测试夹具被用于表征和合格判定，因此被期望用于在单个处理中针对被测器件(DUT)参数中的任何DUT参数产生可靠且可重复的结果。这与在实际应用中对同一DUT的使用不同，在实际应用中，器件的外部参数(例如电压和电流)在原型设计阶段被固定，此后唯一显著的变量是器件本身。在提供精密接触阵列的情况下，可以使用具有尖末端的探头来产生足够的压力，从而能够穿透可能存在于接触区域的氧化层或涂层。通过将探头设置为与被测部件成小角度，会使得探头接触点的位移还导致横向运动，这种增加的刮擦动作提高了接触质量，但代价是探头元件本身的一些磨损。
[0006]用于测试IC器件的测试工具的接触探头通常由导电金属和金属合金制成，例如，铍铜(BeCu)、黄铜和钢合金。根据具体应用，这些接触探头可以被涂覆和/或镀敷合适的导电材料，例如金、铱、镍、钯和钴，以提供不受氧化影响的低电阻(尤其是在趋肤效应主导电流的较高频率下)，然后利用合适的绝缘层钝化，以避免在夹具本身中短路。
[0007]然而，在重复测试IC器件期间，例如，在100,000次测试循环之后，测试工具的这些接触探头将持续受到重复连接到被测IC器件和从被测IC器件断开的影响。结果，接触探头经常会因镀敷导电层脱落、金属氧化和异物粘附而遭受接触劣化，导致实质性的接触能力劣化。尽管在涉及小电流时，信号连接可以容忍电路中引入电阻，但是高电流的区域(例如
共享接地连接)会表现出严重的问题。这些物理改变除了会在电流路径中引入电阻改变之外，还会导致电路的电抗要素发生改变，而这将导致随频率而变化的被改变输入信号。
[0008]此外，在如上所述对IC器件进行重复连续测试之后，测试工具接触探头的穿透能力还会受到由以下弹簧或弹性元件产生的固有柔顺力(compliant force)的大量损失的影响：该弹簧或弹性元件由相应接触探头主体或筒所容纳。该问题随IC器件触体间距尺寸的减小而加剧，并且对于被制造为具有位于封装的边缘的引脚的商业级质量器件(例如方型扁平式封装)，接触位置上的变化性呈现出需要穿透引脚表面上的氧化层以外的新类型的问题。
[0009]显而易见的是，存在提高以下IC测试工具的接触探头在重复测试循环之后的性能的迫切需要：该IC测试工具旨在用于具有位于封装边缘的高密度的引脚的器件。该提高的探头性能使得能够对不断缩小的IC器件进行更可靠的测试达更长的时间段，而不会出现与接触探头的故障或实质性劣化相关联的任何不必要的IC测试工具的停机。

技术实现思路

[0010]为了实现上述目的，根据本专利技术，提供了用于对封装的高速集成电路(IC)器件进行可靠测试的系统和方法，该封装的高速集成电路(IC)器件在封装边缘处具有高引脚密度。
[0011]在一个实施例中，测试探头组件被配置为用于测试封装的方型扁平式封装(QFP)集成电路(IC)器件。测试探头组件包括多个探头或探针、终端焊盘转接器、以及对接组件，其中，终端焊盘转接器允许位于一侧的测试探头或探针连接到测试仪器，对接组件确保被测器件的可重复的对正。对接组件还包括压力焊盘，该压力焊盘对QFP器件的引脚提供支撑，以防止引脚因探头的接触压力导致移位而变形。多个探头被配置为重复地在处于柔顺力下时维持与被测器件(DUT)上对应的多个触体的可靠电接触。转接焊盘提供与多个探头的机械和电耦合，并且还提供用于与来自各个测试仪器的电缆进行连接的端点以从DUT发送和接收信号。转接焊盘还可以包括包含传输线的区段的电抗元件，以允许恰当地匹配或消除由测试夹具引入的寄生电抗中的一些或全部。
[0012]本公开的一方面提供了用于对被测封装集成电路(IC)器件(DUT)进行测试的测试探头组件，所述测试探头组件包括：探头保持器，具有多个探头保持腔；可压缩的多个探头，被配置为重复地在处于柔顺力下时维持与对应的多个被测封装集成电路器件触体的可靠电接触，每个所述探头具有探头筒、以及反向延伸的上部探头尖端和下部探头尖端，其中，所述探头筒包含在所述多个探头保持腔中的相应的一个探头保持腔内，其中，每个所述探头的反向延伸的上部探头尖端和下部探头尖端中的至少一个能够按压到所述探头筒中；以及其中，每个所述上部探头尖端包括具有矩形截面的上部区段和凿形尖端末端，其中，每个所述探头保持腔包括对应的矩形截面的孔，以使得所述凿形尖端末端能够从所述探头保持器的顶表面突出。
[0013]在一个实施例中，所述凿形尖端末端是圆形的。
[0014]在一个实施例中，所述凿形尖端末端是倒角形的。
[0015]在一个实施例中，所述凿形尖端末端具有与所述被测封装集成电路器件的引线的接触平面基本平行的区域。
[0016]在一个实施例中，所述下部探头尖端是锥形的，其中，所述测试探头组件包括下部区块，所述下部区块具有用于固定所述下部探头尖端的多个圆柱形通道。
[0017]在一个实施例中，所述多个探头保持腔是倾斜的。
[0018]在一个实施例中，所述多个探头保持腔的第一子集相对于所述多个探头保持腔的第二子集反向倾斜。
[0019]在一个实施例中，所述多个探头的第一子集的凿形尖端末端被配置为相对于所述多个探头的第二子集的凿形尖端末端成90度布置。
[0020]应注意，上述本专利技术的各种特征可以单独或组合实施。本专利技术的这些和其他特征将在以下本专利技术的详细描述中结合以下附图更详细地描述。
附图说明
[0021]为了可以更清楚地确定本专利技术，现将参考附图以示例的方式描述一些实施例，其中：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于对被测封装集成电路(IC)器件(DUT)进行测试的测试探头组件，所述测试探头组件包括：探头保持器，具有多个探头保持腔；可压缩的多个探头，被配置为重复地在处于柔顺力下时维持与对应的多个被测封装集成电路器件触体的可靠电接触，每个所述探头具有探头筒、以及反向延伸的上部探头尖端和下部探头尖端，其中，所述探头筒包含在所述多个探头保持腔中的相应的一个探头保持腔内，其中，每个所述探头的反向延伸的上部探头尖端和下部探头尖端中的至少一个能够按压到所述探头筒中；以及其中，每个所述上部探头尖端包括具有矩形截面的上部区段和凿形尖端末端，其中，每个所述探头保持腔包括对应的矩形截面的孔，以使得所述凿形尖端末端能够从所述探头保持器的顶表面突出。2.根据权利要求1所述的测试探头组件，其中，所述凿形尖端末端是圆形的。...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳赛尔，
申请(专利权)人：埃萨伊公司，
类型：发明
国别省市：