具有灵活且稳健的形状因子的半导体测试系统技术方案

一种具有灵活且稳健的形状因子的半导体测试系统，以用于测试半导体芯片，其中包括对接板、测试卡、芯片插座、加强件和测试电子器件。每个测试卡具有统一的卡配置，所述卡配置可与几种不同处置器中的任何一种一起使用。每个测试卡包括导电焊盘，所述导电焊盘沿着测试卡的长度被电耦合到插座接口并且从插座接口纵向偏移。所述加强件包括测试接口，所述测试接口包括用于电连接所述测试卡的所述导电焊盘的导电引脚。所述测试卡由所述加强件支撑，以便在每个芯片被塞入测试插座中时保持不变形。所述测试接口包括盆，所述盆由所述测试卡覆盖以形成用于与所述测试电子器件热分离的热隔离腔。在每个测试卡与对应的测试接口之间设置有统一的射频接口。

Semiconductor Testing System with Flexible and Robust Shape Factor

【技术实现步骤摘要】
具有灵活且稳健的形状因子的半导体测试系统
本专利技术总体涉及半导体测试，并且更具体地，涉及具有灵活且稳健的形状因子的半导体测试系统，其还可包括改进的热隔离和射频(RF)信号处理。
技术介绍
在基本测试配置中，待测试的半导体芯片被加载到处置器中，配置来测试芯片的测试头被安装到处置器或以其他方式与处置器连接，并且处置器一次将一个或多个芯片递送或塞入到测试头上以执行测试操作。半导体芯片可包括射频(RF)接口。测试过程可包括将半导体芯片加热或冷却到期望的测试温度。在常规的测试配置中，必须为每个特定的处置器和每个待测试芯片设计定制生产测试硬件，也称为被测器件(DUT)。例如，每个处置器被设计成具有特定数量的测试位点，所述测试位点具有特定的位点间距。生产测试硬件包括被安装到测试接口的测试电子器件，所述测试接口具有针对给定处置器和特定芯片的特定多位点间距，其中即使对于相同的芯片开始测试，测试设备通常也不能在不同处置器之间共享。因此，对于每个待测试的半导体芯片，必须根据将用于测试的具体处置器来设计多个测试头。例如，可使用具有不同多位点间距(诸如2X、4X、8X、16X等)的不同多位点处置器，其中必须为每个处置器设计定制的测试头和测试电路。允许灵活形状因子的常规测试硬件不稳健。常规测试方法在机械上不稳定，并且需要数小时的生产停工时间才能在不同的多位点配置中实现稳定的高产量。每个定制测试头通常在具有多个测试位点并且具有常规测试连接器的印刷电路板(PCB)上实现，所述测试连接器将每个测试位点电气地连接到测试电子器件。测试连接器通常直接符合塞入力地与测试位点对准，并且被定位于PCB与测试电子器件之间。即使未直接符合塞入力地被放置，测试PCB通常也响应于塞入力而变形，这会在测试连接器上产生应力。将芯片重复地塞入到测试头上会对测试PCB施加很大的应力并对测试连接器进行机械操纵。测试连接器快速磨损，从而减少整个测试硬件的使用寿命。常规测试硬件通常需要针对每个不同处置器的定制解决方案以便在指定的温度条件下执行测试。然而，定制的测试设备通常未表现出热稳定性，并且在热分布方面未提供每个芯片的充分隔离。例如，被施加到芯片的热通常被虹吸在测试PCB的另一侧上，从而提供低效的热解决方案。此外，常规测试设备未在RF接口与每个芯片测试位点之间提供均匀的RF间距。因此，到测试PCB上的多个测试位点中的每一个的RF信号路径不统一，使得每个单独的测试位点需要专门的校准和调谐。这个问题是复杂的，因为必须针对每个处置器、甚至是针对被测试的相同半导体芯片、单独设计多个测试PCB。
技术实现思路
根据一个实施方案的用于测试半导体芯片的测试系统包括对接板、多个测试卡、芯片插座、加强件和测试电子器件。对接板包括多个测试位点开口，所述多个测试位点开口被布置为至少一行和M列的阵列，其中每个测试位点开口接收用于测试的半导体芯片。每个测试卡具有统一的卡配置，所述卡配置可与几种不同处置器中的任何一种一起使用。每个测试卡的上表面物理地连接对接板的下表面并且与对应列对准。测试卡包括至少一个插座接口，每个插座接口与对应测试位点开口对准，并且还包括导电焊盘，所述导电焊盘沿着测试卡的长度被电耦合到插座接口并从所述插座接口纵向偏移。每个芯片插座被插置于对接板与对应测试卡之间，用于将半导体芯片的焊盘电耦合到测试卡的对应插座接口。加强件包括M个测试接口，每个测试接口包括导电引脚，用于电连接对应测试卡的导电焊盘。测试电子器件被安装在加强件的下表面处并且与每个测试接口的导电引脚电连接，以实现与半导体芯片的电连通。在一个实施方案中，M列由处置器特定距离所分开，所述处置器特定距离对于每个不同处置器是唯一的。每个测试卡具有统一的配置，所述配置可在针对任何不同的处置器配置的测试系统中所使用。所述至少一行可包括由均匀距离所分开的两行，所述均匀距离对于每个不同处置器是共同的。处置器可包括例如4X处置器、8X处置器和16X处置器，每个处置器在M列之间具有不同的处置器特定距离。每个测试卡的下表面可物理地连接加强件的上表面的至少一部分，以使得当每个半导体芯片被压入对应芯片插座中以相应地压靠测试卡的上表面时，测试卡由加强件所支撑并且保持不变形。每个测试卡可实现为印刷电路板(PCB)，其包括中心区段以及整体被安装在中心区段的任一端上的第一端部区段和第二端部区段。第一插座接口和第二插座接口可沿着测试卡的上表面被设置在中心区段中，并且第一组导电焊盘和第二组导电焊盘可分别被设置在第一端部区段和第二端部区段的下表面上，并且被电耦合到第一插座接口和第二插座接口中的对应一个。加强件的每个测试接口也可包括中心区段以及被定位在中心区段的任一端上的第一端部区段和第二端部区段。另外，对应盆可被形成在加强件的上表面上、每个测试接口的中心区段内。以这种方式，每个测试卡的中心区段覆盖对应测试接口的盆，以使得盆形成热隔离腔。可在每个盆周围提供热密封垫圈。另外，每个测试卡的宽度可大于每个盆的宽度，以使得每个测试卡的中心区段的下表面在对应盆的周边处被加强件的至少一部分物理地支撑，从而使得当半导体芯片塞入到测试位点开口中时，每个测试卡保持基本上不变形。至少一个射频连接器可被安装在每个测试卡的中心区段的中间附近并且被电耦合到插座接口。另外，至少一个射频连接器可被安装在对应盆内、于对应测试接口的中心区段的中间附近，所述至少一个射频连接器与对应测试卡的射频连接器配合。射频连接器可实现为一对连接器，诸如输入/输出对。根据一个实施方案的用于测试从多个不同处置器中的选定一个接收的至少一个半导体芯片的测试头可包括净化箱、堆叠配置和测试电子器件。如本文所述，堆叠配置可包括的加强件、测试卡、插座接口、对接板和芯片插座。附图说明本专利技术以举例方式示出并且不受附图限制，在附图中，相似的附图号指示类似的元件。附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不必按比例绘制。图1是根据本专利技术的一个实施方案所实现的被安装到运载车的测试头的透视图。图2是被安装在图1的运载车上的测试头的透视图，所述测试头被定向和定位成根据垂直对接配置来连接4X处置器。图3是根据本专利技术的一个实施方案的用于4X配置的图1的对接板的正交顶视图。图4是透视图，其示出根据本专利技术的一个实施方案的用于具有4个测试位点开口的4X配置的图1的对接板与加强件之间的测试头的构造，所述测试头用于由4X处置器一次测试多达4个相同的半导体芯片。图5是根据本专利技术的一个实施方案的图4的芯片插座的透视图，其更清楚地示出所述芯片插座的上表面的细节，以及在测试位点开口的对应一个处的对接板的下表面的透视图。图6是图1的对接板的下表面的透视图，其示出被插入到对应的一对插座井中并且与对应的一对测试位点开口被对准定位的一对芯片插座。图7是根据本专利技术的一个实施方案的图4的测试卡的上表面的透视图。图8是根据本专利技术的一个实施方案的被安装有两个测试卡的图1的对接板的下表面的正交顶视图，其示出测试卡的下表面。图9是根据本专利技术的一个实施方案的加强件的上表面的正交顶视图，其示出用于4X配置的一对测试接口中的每一个的更多细节。图10是根据本专利技术的一个实施方案的被安装在印刷电路板上的测试电子器件的透视图，所述测试电子器件进一步被安装在加强件的下表面上并且与测试接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于多个半导体芯片的测试系统，其包括：对接板，所述对接板具有上表面、下表面和多个测试位点开口，所述多个测试位点开口被布置为至少一行和M列的测试位点开口的阵列，每个所述测试位点开口用于接收所述多个半导体芯片中的对应一个以进行测试；M个测试卡，每个测试卡具有能与多个不同处置器中的任何一个一起使用的统一卡配置，每个测试卡具有物理地连接所述对接板的所述下表面并且与所述M列中的对应一个对准的上表面，其中所述上表面包括至少一个插座接口，所述至少一个插座接口与所述至少一行的测试位点开口中的对应一个对准，并且每个测试卡具有下表面，所述下表面包括被电耦合到所述至少一个插座接口中的每一个并且沿着每个所述测试卡的长度从所述至少一个插座接口中的每一个纵向偏移的多个导电焊盘；多个芯片插座，每个芯片插座被插置于所述对接板与所述M个测试卡中的对应测试卡之间，用于将所述多个半导体芯片中的一个的焊盘电耦合到所述对应测试卡的所述至少一个插座接口中的对应一个；加强件，所述加强件具有上表面和下表面，所述上表面包括M个测试接口，其中所述多个测试接口中的每一个包括多个导电引脚，用于电连接所述多个测试卡中的对应一个的所述导电焊盘；以及测试电子器件，所述测试电子器件被安装在所述加强件的所述下表面处并且电连接所述多个导电引脚，以实现与所述多个半导体芯片中的每一个的电连通。...

【技术特征摘要】
2018.02.09 US 15/892,9311.一种用于多个半导体芯片的测试系统，其包括：对接板，所述对接板具有上表面、下表面和多个测试位点开口，所述多个测试位点开口被布置为至少一行和M列的测试位点开口的阵列，每个所述测试位点开口用于接收所述多个半导体芯片中的对应一个以进行测试；M个测试卡，每个测试卡具有能与多个不同处置器中的任何一个一起使用的统一卡配置，每个测试卡具有物理地连接所述对接板的所述下表面并且与所述M列中的对应一个对准的上表面，其中所述上表面包括至少一个插座接口，所述至少一个插座接口与所述至少一行的测试位点开口中的对应一个对准，并且每个测试卡具有下表面，所述下表面包括被电耦合到所述至少一个插座接口中的每一个并且沿着每个所述测试卡的长度从所述至少一个插座接口中的每一个纵向偏移的多个导电焊盘；多个芯片插座，每个芯片插座被插置于所述对接板与所述M个测试卡中的对应测试卡之间，用于将所述多个半导体芯片中的一个的焊盘电耦合到所述对应测试卡的所述至少一个插座接口中的对应一个；加强件，所述加强件具有上表面和下表面，所述上表面包括M个测试接口，其中所述多个测试接口中的每一个包括多个导电引脚，用于电连接所述多个测试卡中的对应一个的所述导电焊盘；以及测试电子器件，所述测试电子器件被安装在所述加强件的所述下表面处并且电连接所述多个导电引脚，以实现与所述多个半导体芯片中的每一个的电连通。2.如权利要求1所述的测试系统，其中所述M列由对于多个处置器中的每一个唯一的处置器特定距离所分开，并且其中所述M个测试卡中的每一个具有统一配置，所述统一配置能在针对所述多个处置器中的任一个所配置的测试系统内用于测试给定的半导体芯片配置。3.如权利要求2所述的测试系统，其中所述至少一行包括由均匀距离所分开的两行，所述均匀距离对于包括4X处置器、8X处置器和16X处置器的多个处置器中的每一个是共同的，其中所述M列包括两个列，所述两个列彼此由用于连接所述4X处置器的4X配置的第一处置器特定距离所分开，其中所述M列包括四个列，所述四个列彼此由用于连接所述8X处置器的8X配置的第二处置器特定距离所分开，并且其中所述M列包括八个列，所述八个列彼此由用于连接所述16X处置器的16X配置的第三处置器特定距离所分开。4.如权利要求1所述的测试系统，其中所述多个测试卡中的每一个的所述下表面物理地连接所述加强件的所述上表面的至少一部分，以使得当所述多个半导体芯片中的每一个被压入所述多个芯片插座中的对应一个中以相应地压靠所述多个测试卡中的每一个的所述上表面时，所述多个测试卡中的所述每一个由所述加强件所支撑并且保持不变形。5.如权利要求1所述的测试系统，其中：所述M个测试卡中的每一个包括印刷电路板，所述印刷电路板包括中心区段以及整体地被安装在所述中心区段的任一端上的第一端部区段和第二端部区段，并且其中所述至少一个插座接口包括沿着所述对应测试卡的所述上表面被设置在所述中心区段中的第一插座接口和第二插座接口；并且其中所述多个导电焊盘包括被设置在所述第一端部区段的下表面上的第一组导电焊盘、被电耦合到所述第一插座接口，以及被设置在所述第二端部区段的下表面上的第二组导电焊盘、被电耦合到所述第二插座接口。6.如权利要求1所述的测试系统，其中：所述M个测试卡中的每一个包括印刷电路板，所述印刷电路板包括中心区段以及整体地被安装在所述中心区段的任一端上的第一端部区段和第二端部区段，并且其中所述至少一个插座接口包括沿着所述对应测试卡的所述上表面被设置在所述中心区段中的第一插座接口和第二插座接口；其中所述加强件的所述M个测试接口中的每一个包括中心区段以及被定位在所述中心区段的任一端上的第一端部区段和第二端部区段，并且其中M个盆中的对应一个被形成在所述加强件的所述上表面上、于所述M个测试接口中的每一个的所述中心区段内；并且其中所述M个测试卡中的每一个的所述中心区段覆盖所述M个测试接口中的对应一个的所述盆，以使得每个所述盆形成热隔离腔。7.如权利要求6所述的测试系统，其还包括多个热密封垫圈，每个热密封垫圈被安装在所述加强件的所述M个测试接口中的对应一个的所述中心区段内、包围所述M个盆中的对应一个并且连接所述M个测试卡中的对应一个的所述下表面。8.如权利要求6所述的测试系统，其中所述M个测试卡中的每一个的宽度大于所述M个盆的宽度，以使得所述M个测试卡中的每一个的所述中心区段的下表面在所述M个盆中的对应一个的周边处由所述加强件的至少一部分物理地被支撑，从而使得当所述多个半导体芯片被塞入到所述测试位点开口中时，所述M个测试卡中的每一个保持基本上不变形。9.如权利要求1所述的测试系统，其还包括：所述M个测试卡中的每一个包括印刷电路板，所述印刷电路板包括中心区段以及整体地被安装在所述中心区段的任一端上的第一端部区段和第二端部区段；至少一个射频连接器，所述至少一个射频连接器被安装在所述M个测试卡中的每一个的所述中心区段的中间附近，并且被电耦合到所述至少一个插座接口；其中所述加强件的所述M个测试接口中的每一个包括中心区段以及被定位在所述中心区段的任一端上的第一端部区段和第二端部区段，并且其中M个盆中的对应一个被形成在所述加强件的所述上表面上、于所述M个测试接口中的每一个的所述中心区段内；以及至少一个射频连接器，所述至少一个射频连接器被安装在所述M个盆中的对应一个内、于所述M个测试接口中的对应一个的所述中心区段的中间附近，所述至少一个射频连接器与所述对应测试卡的所述至少一个射频连接器配合。10.如权利要求1所述的测试系统，其还包括：所述M个测试卡中的每一个包括印刷电路板，所述印刷电路板包括中心区段以及整体地被安装在所述中心区段的任一端上的第一端部区段和第二端部区段，并且其中所述至少一个插座接口包括沿着所述对应测试卡的所述上表面被设置在所述中心区段中的第一插座接口和第二插座接口；第...

【专利技术属性】
技术研发人员：史考特·E·考朵，张文水，雷蒙·A·布何，
申请(专利权)人：矽利康实验室公司，
类型：发明
国别省市：美国,US