本发明专利技术一种基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，属于芯片测试技术领域。第一壳体空腔内安装测试模块。测试模块上表面设置接地共面波导线和待测芯片电连接，下表面设有焊盘和待测芯片电连接。第一射频连接器与测试模块的接地共面波导线电连接作为信号输出端。第二壳体固定于第一壳体下方，其空腔内安装支撑模块。支撑模块下表面设有接地共面波导线，第二射频连接器与支撑模块的接地共面波导线电连接作为信号输入端。垂直准同轴结构贯通第一、二壳体的空腔，其底端与支撑模块的接地共面波导线电连接，其顶端针头与测试模块下表面的焊盘弹性电连接。本发明专利技术夹具可在极低温(如54K)条件下进行测试，且具有可复用性，降低了测试成本。
1、近年来，随着ⅲ-ⅴ族半导体技术的发展，单片微波集成电路(monolithicmicrowave integrated circuit,mmic)芯片(以下简称芯片)已经成为相控阵雷达和无线通信系统领域不可或缺的核心部件。但由于iii-v族半导体的良率尚未达到半导体工艺的理想水平，而在芯片的流片过程中任何一道工序的失误都会使得芯片存在缺陷。因此，为了保证芯片的性能和可靠性，每个芯片都必须经过严格的电气特性参数测试，以识别和消除潜在的缺陷。
2、采用测试夹具是目前较为常见的芯片测试方法，测试夹具将芯片装配固定在基板上，通过键合金丝将芯片的接口引出到印刷电路板上进行性能测试。但由于目前大多数芯片测试夹具将芯片焊接在印制电路板上，并且测试夹具的测试接头也与印制板进行固定焊接，导致测试完毕后测试接头难以进行拆卸，增加了芯片的测试成本。同时，常规的芯片测试温度大多在零下50度以上，随着技术的发展，越来越多的应用场景需要芯片工作在极低的温度，比如零下200度以下，这样的极低温度下传统测试夹具根本无法使用。这是因为传统测试夹具中采用pcb基板，其热膨胀系数与砷化镓微波芯片差距较大，在温度大范围变化时热胀冷缩产生应力，导致芯片碎裂无法使用。因此，如何能够在极低温(零下200度以下)环境下对微波芯片进行测试，同时能够实现测试夹具的重复使用，降低芯片测试成本，是我们当前亟待解决的问题。
>1、要解决的技术问题：2、为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提供一种基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，采用热膨胀系数与微波芯片热膨胀系数接近的氧化铝高温共烧陶瓷作为介质基板，承载待测芯片；采用弹簧针作为测试接头，通过弹性压接的方式保证与待测芯片电讯互连，便于测试夹具拆卸复用。本专利技术解决现有测试夹具难以在极低温进行测试及测试后难以拆卸再复用的问题。
3、本专利技术的技术方案是：一种基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，包括：第一壳体、第二壳体、测试模块、支撑模块、垂直准同轴结构、第一射频连接器、第二射频连接器；
4、所述第一壳体内设有第一空腔，用于水平安装测试模块；所述测试模块为采用氧化铝高温共烧陶瓷作为介质基板的印刷电路板，其上表面设置有接地共面波导线和待测芯片，二者通过金丝键合连接；其下表面设有焊盘和待测芯片电连接；所述第一射频连接器贯穿第一壳体的侧壁，其中心针与测试模块的接地共面波导线电连接；
5、所述第二壳体固定连接于第一壳体下方，其内部设有第二空腔，用于水平安装支撑模块；所述支撑模块为印刷电路板，其下表面设有接地共面波导传输线；所述第二射频连接器贯穿第二壳体侧壁，其中心针与支撑模块的接地共面波导线电连接；
6、所述垂直准同轴结构为多个弹簧针按照一定规则同轴排列的信号连接结构，用于支撑模块和测试模块之间的信号转接；所述垂直准同轴结构垂直贯通第一空腔和第二空腔，其底端与支撑模块的接地共面波导线电连接，其顶端针头与测试模块下表面的焊盘弹性电连接；
7、所述第一射频连接器、第二射频连接器的尾端均通过线缆与测试仪器连接，第二射频连接器作为测试夹具的信号输入端，第一射频连接器作为测试夹具的信号输出端。
8、本专利技术的进一步技术方案是：所述垂直准同轴结构包括：用于信号传递的信号弹簧针、多个用于接地屏蔽的接地弹簧针；所述信号弹簧针位于中心位置；多个所述接地弹簧针以信号弹簧针为圆心，均布于信号弹簧针周圈的同一圆周上；信号弹簧针、接地弹簧针的弹性针头朝向相同，均朝向测试模块。
9、本专利技术的进一步技术方案是：通过调整接地弹簧针的数量、接地弹簧针与信号弹簧针之间的间距，用于调整垂直准同轴结构的阻抗特性。
10、本专利技术的进一步技术方案是：所述第一壳体包括第一壳本体、第一壳盖；所述第一空腔位于第一壳本体，其开口向上；第一壳本体的底壁设有通孔接通第一空腔，用于穿过信号弹簧针的针头端；第一壳本体底壁的通孔周圈均布多个开口向下的盲孔，所述盲孔数量、位置均与接地弹簧针相匹配，用于安装接地弹簧针的针头端；第一壳本体的底壁四个角位均设有支撑腿，用于和第二壳体固定连接，并保证第一壳体和第二壳体间安装垂直准同轴结构的距离；所述第一壳盖盖合于第一空腔上方，与第一壳本体固定连接。
11、本专利技术的进一步技术方案是：所述第二壳体包括第二壳本体、第二壳盖；所述第二空腔位于第二壳本体，其开口向下；所述第二壳本体的顶壁设有和垂直准同轴结构相匹配、且垂直贯通第二空腔的一组通孔，用于穿过垂直准同轴结构；所述第二壳本体顶部四个角位设有和第一壳本体的四个支撑腿相配合的安装耳片，用于穿过螺栓与支撑腿螺纹连接；所述第二壳盖盖合于第二空腔下方，与第二壳本体固定连接。
12、本专利技术的进一步技术方案是：所述支撑模块设有和垂直准同轴结构相匹配的一组安装孔；所述信号弹簧针底端通过焊锡与支撑模块上所对应的安装通孔电连接，进而与支撑模块下表面的接地共面波导传输线电连接；所述接地弹簧针的底端通过焊锡与支撑模块上所对应所安装通孔电连接；所述信号弹簧针的针头端与测试模块下表面的焊盘弹性相抵；所述接地弹簧针的针头端插入第一壳体的盲孔内，用于接地。
13、本专利技术的进一步技术方案是：所述测试夹具还包括穿心电容，所述穿心电容贯穿第一壳体的侧壁，穿心电容通过金丝键合与测试模块上的待测芯片电连接，穿心电容外接电源。
14、本专利技术的进一步技术方案是：所述第一射频连接器、第二射频连接器均采用sma射频连接器。
15、本专利技术的进一步技术方案是：所述测试模块的氧化铝高温共烧陶瓷介质基板的介电常数为9.8。
16、本专利技术的进一步技术方案是：所述支撑模块采用介电常数为3.0的rogers ro3003作为介质基板。
17、有益效果
18、本专利技术的有益效果在于：本专利技术一种基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，将印刷电路板支撑模块安装于第二壳体，印刷电路板测试模块安装于第一壳体，待测芯片焊接于测试模块，在支撑模块、测试模块上设计射频信号传递线路，并通过频连接器连接外部测试仪器，支撑模块与测试模块之间通过弹簧针组成的垂直准同轴结构实现弹性垂直互连的信号传递。从而实现微波芯片的电气特性测试。
19、与常规的芯片测试夹具相比，本专利技术测试模块采用氧化铝高温共烧陶瓷作为介质基板，同时配合容纳测试模块、支撑模块的壳体结构设计及弹簧针的弹性连接设计，使该测试夹具可以实现在极低温条件下(零下200度以下)对微波芯片进行测试，同时避免了在极低温条件下因为介质基板的热胀冷缩而对待测芯片造成损害。氧化铝高温共烧陶瓷的热膨胀系数为5×10-6k，印刷电路板常用的rogers的热膨胀系数为17×10-6k，硅的热膨胀系数为2.6×10-6k，砷化镓的热膨胀系数为5.8×10-6k，在极低温环境下，选择rogers材料由于和砷化镓、硅的热膨胀系数本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，其特征在于：包括第一壳体、第二壳体、测试模块、支撑模块、垂直准同轴结构、第一射频连接器、第二射频连接器；
2.根据权利要求1所述基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，其特征在于：所述垂直准同轴结构包括：用于信号传递的信号弹簧针、多个用于接地屏蔽的接地弹簧针；所述信号弹簧针位于中心位置；多个所述接地弹簧针以信号弹簧针为圆心，均布于信号弹簧针周圈的同一圆周上；信号弹簧针、接地弹簧针的针头朝向相同，均朝向测试模块。
3.根据权利要求2所述基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，其特征在于：通过调整接地弹簧针的数量、接地弹簧针与信号弹簧针之间的间距，用于调整垂直准同轴结构的阻抗特性。
4.根据权利要求2所述基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，其特征在于：所述第一壳体包括第一壳本体、第一壳盖；所述第一空腔位于第一壳本体，其开口向上；第一壳本体的底壁设有通孔接通第一空腔，用于穿过信号弹簧针的针头端；第一壳本体底壁的通孔周圈均布多个开口向下的盲孔，所述盲孔数量、位置均与接地弹簧针相匹配，用于安装接地弹簧针的针头端；第一壳本体的底壁四个角位均设有支撑腿，用于和第二壳体固定连接，并保证第一壳体和第二壳体间安装垂直准同轴结构的距离；所述第一壳盖盖合于第一空腔上方，与第一壳本体固定连接。
5.根据权利要求4所述基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，其特征在于：所述第二壳体包括第二壳本体、第二壳盖；所述第二空腔位于第二壳本体，其开口向下；所述第二壳本体的顶壁设有和垂直准同轴结构相匹配、且垂直贯通第二空腔的一组通孔，用于穿过垂直准同轴结构；所述第二壳本体顶部四个角位设有和第一壳本体的四个支撑腿相配合的安装耳片，用于穿过螺栓与支撑腿螺纹连接；所述第二壳盖盖合于第二空腔下方，与第二壳本体固定连接。
6.根据权利要求5所述基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，其特征在于：所述支撑模块设有和垂直准同轴结构相匹配的一组安装孔；所述信号弹簧针底端通过焊锡与支撑模块上所对应的安装通孔电连接，进而与支撑模块下表面的接地共面波导线电连接；所述接地弹簧针的底端通过焊锡与支撑模块上所对应所安装通孔电连接；所述信号弹簧针的针头端与测试模块下表面的焊盘弹性相抵；所述接地弹簧针的针头端插入第一壳体的盲孔内，用于接地。
7.根据权利要求1所述基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，其特征在于：所述测试夹具还包括穿心电容，所述穿心电容贯穿第一壳体的侧壁，穿心电容通过金丝键合与测试模块上的待测芯片电连接，穿心电容外接电源。
8.根据权利要求1所述基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，其特征在于：所述第一射频连接器、第二射频连接器均采用SMA射频连接器。
9.根据权利要求1所述基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，其特征在于：所述测试模块的氧化铝高温共烧陶瓷介质基板的介电常数为9.8。
10.根据权利要求1所述基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，其特征在于：所述支撑模块采用介电常数为3.0的Rogers RO3003作为介质基板。
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【技术特征摘要】
1.一种基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，其特征在于：包括第一壳体、第二壳体、测试模块、支撑模块、垂直准同轴结构、第一射频连接器、第二射频连接器；
2.根据权利要求1所述基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，其特征在于：所述垂直准同轴结构包括：用于信号传递的信号弹簧针、多个用于接地屏蔽的接地弹簧针；所述信号弹簧针位于中心位置；多个所述接地弹簧针以信号弹簧针为圆心，均布于信号弹簧针周圈的同一圆周上；信号弹簧针、接地弹簧针的针头朝向相同，均朝向测试模块。
3.根据权利要求2所述基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，其特征在于：通过调整接地弹簧针的数量、接地弹簧针与信号弹簧针之间的间距，用于调整垂直准同轴结构的阻抗特性。
4.根据权利要求2所述基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，其特征在于：所述第一壳体包括第一壳本体、第一壳盖；所述第一空腔位于第一壳本体，其开口向上；第一壳本体的底壁设有通孔接通第一空腔，用于穿过信号弹簧针的针头端；第一壳本体底壁的通孔周圈均布多个开口向下的盲孔，所述盲孔数量、位置均与接地弹簧针相匹配，用于安装接地弹簧针的针头端；第一壳本体的底壁四个角位均设有支撑腿，用于和第二壳体固定连接，并保证第一壳体和第二壳体间安装垂直准同轴结构的距离；所述第一壳盖盖合于第一空腔上方，与第一壳本体固定连接。
5.根据权利要求4所述基于弹簧针和氧化铝的可复用极低温测试夹具，其特征在于：所述第二壳体包括第二壳本体、第二壳盖；所述第二空腔位于第二壳本体，其开口向下；所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆喜龙，张睿，孔庆羽，周世钢，高艳红，陈东博，魏光松，方雪阳，郜龙马，牛生宝，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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