在一直不斷的競(jìng)爭(zhēng)壓力下,半導(dǎo)體設(shè)計(jì)工程師們?yōu)樘峁└嗟?strong>IC測(cè)試座特性和功能,將測(cè)試座全部采用更輕的重量、更小的尺寸和更低的成本。
在 80年代初,這些有時(shí)相互沖突的目標(biāo)促成了表面貼裝技術(shù)(SMT)的誕生,但普遍采用的SMT既不便捷也有負(fù)面效應(yīng),并且不能完整地解決問(wèn)題。在其推出十 年后,只有50%的設(shè)計(jì)采用SMT。其原因是封裝引線(xiàn)間距的每一次縮減都需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈更換工裝治具。除了封裝引線(xiàn)框架和裝配設(shè)備不得不更換外,測(cè)試處理 程序、測(cè)試座、表面貼裝設(shè)備、還有裝配過(guò)程都需要更換。為滿(mǎn)足更多的I/O和較小的封裝需求,產(chǎn)生了新一代雙面和QFP封裝,所有的引腳間距減小到 1.0mm,然后是0.8毫米,進(jìn)而0.65毫米,乃至0.5mm以下。
芯片的功能和性能的發(fā)展趨勢(shì)極為迅速。通用計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘速率每年都在增加,從1989年的25MHz增加至10年之后的1GHz。2GB/ s以上的數(shù)據(jù)速率在數(shù)字通信系統(tǒng)中是常見(jiàn)的。無(wú)線(xiàn)通信正不斷擴(kuò)展到極限的微波通信領(lǐng)域(從1到35GHz)。這些發(fā)展需要半導(dǎo)體測(cè)試新方法的支撐。測(cè)試座設(shè)計(jì)人員正面臨著新的挑戰(zhàn)——頻率。大多數(shù)IC測(cè)試座制造商依賴(lài)于為高密度裝置增加功能測(cè)試,這一趨勢(shì)會(huì)繼續(xù)在無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品領(lǐng)域存在,但芯片測(cè)試探針會(huì)對(duì)被測(cè)電路運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。因此,采用高性能的測(cè)試座是保證產(chǎn)品可靠性的唯一方法。
大 多數(shù)現(xiàn)有的IC測(cè)試座只有有限的頻率范圍,通常低于50MHz。最佳的可靠工作頻率不超過(guò)1GHz。這樣的設(shè)計(jì)不能滿(mǎn)足今天的微波器件,更不用說(shuō)以后的。 試圖解決這一問(wèn)題的現(xiàn)有測(cè)試座設(shè)計(jì)往往體積巨大、工作周期相對(duì)較短、需要經(jīng)常維修、并且通常具有高的自感和互感。對(duì)于高頻微波器件,設(shè)計(jì)不良的測(cè)試座扮演 著寄生無(wú)源濾波器的角色,這可能會(huì)導(dǎo)致整體電路性能的意外下降。
當(dāng)脈沖邊沿變化快或者時(shí)鐘頻率很高時(shí),一些原本不會(huì)影響設(shè)計(jì)性能的物理負(fù)效應(yīng),變成主要的因素。這些特性的變化,使IC測(cè)試座從被動(dòng)的信號(hào)載體轉(zhuǎn)變?yōu)橛性丛?對(duì)于高速非失真信號(hào)不斷增長(zhǎng)的需求引發(fā)了對(duì)定制設(shè)計(jì)的測(cè)試座的需求。當(dāng)涉及到高頻的無(wú)線(xiàn)電頻率時(shí),大多數(shù)試圖填補(bǔ)這一市場(chǎng)空白的努力效果寥寥。少數(shù)可在射頻工作的IC測(cè)試座的價(jià)格通常像其頻率一樣高昂。聯(lián)業(yè)和的RF測(cè)試座產(chǎn)品線(xiàn)能處理超高頻率,適用于手動(dòng)測(cè)試、程序處理器和動(dòng)態(tài)老化測(cè)試,這種簡(jiǎn)單的測(cè)試座是表面貼裝的,具有較寬的工作溫度范圍。表面貼裝是必要的,因?yàn)椴寮䴗y(cè)試座會(huì)引入不可預(yù)測(cè)的阻抗不匹配,產(chǎn)生寄生電容和電感。
通 過(guò)使用測(cè)試座觸頭與PCB板上微帶之間壓縮夾具,我們的測(cè)試座只要簡(jiǎn)單的更換觸頭,就可以確保可靠的測(cè)試性能。觸頭被固定一個(gè)接觸模塊上,該模塊與被定位 針固定的微帶并排。測(cè)試座的上半部向下固定到被測(cè)器件板上,接觸觸頭與微帶之間的間距被壓縮一半。要更換觸頭,只需把頂板擰開(kāi),取下接觸模塊,換上一個(gè)新 接觸模塊,對(duì)齊并和頂板擰上,所需時(shí)間不到五分鐘。
許多高頻測(cè)試座為 所有封裝引線(xiàn)使用相同的觸點(diǎn)設(shè)計(jì)。相比之下,我們的觸點(diǎn)設(shè)計(jì)是讓接觸寬度與封裝引線(xiàn)的寬度相匹配,提供了滿(mǎn)足所有封裝引線(xiàn)的最大接觸面積。觸頭還提供擦拭 的動(dòng)作。這些特征提供了非常低的接觸電阻,并且每個(gè)觸點(diǎn)只需要30克的接觸力。 當(dāng)測(cè)試座固定于PCB上,二分之一的測(cè)試座觸點(diǎn)直接頂?shù)轿,微帶必須被設(shè)計(jì)為在目標(biāo)板,并且具有和整個(gè)測(cè)試座觸點(diǎn)相同的長(zhǎng)度。當(dāng)被測(cè)器件引線(xiàn)被壓在測(cè) 試座觸點(diǎn)上,觸點(diǎn)與微帶完全平齊接觸,事實(shí)上,觸點(diǎn)變?yōu)榱藗鬏斁(xiàn)的一部分,微帶的高度或者會(huì)增加0.007英寸,這個(gè)高度變化會(huì)讓阻抗輕微增加,但也只是 設(shè)計(jì)的50Ω標(biāo)準(zhǔn)阻抗的一小部分。
自感是可以忽略的,因?yàn)楸粶y(cè)設(shè)備引線(xiàn)或者微帶只增加了0.007英寸;ル娙荼蛔钚』,因?yàn)槠渲杏糜谥?和固定觸頭的熱塑性材料的介電常數(shù)為3.0。 測(cè)試座元件在散熱條件下表現(xiàn)良好。現(xiàn)代半導(dǎo)體不斷增長(zhǎng)的速度和不斷縮小的幾何形狀導(dǎo)致功耗不斷增加,再加上老化溫度高達(dá)150℃,將使測(cè)試環(huán)境非常惡劣, 不僅影響到被測(cè)器件,也影響到固定被測(cè)器件的測(cè)試座。采用0.5mm引腳間距,材料的膨脹是不能被忽略的。
射頻測(cè)試座從兩個(gè)角度解決了散熱問(wèn)題:1)固定觸點(diǎn)的熱塑性材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性; 在50℃至170℃的溫度范圍內(nèi),熱膨脹系數(shù)在0.6至0.8之間變化,此材料將觸點(diǎn)保持在適當(dāng)位置,防止觸點(diǎn)在該溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生位移; 2)測(cè)試座頂蓋可內(nèi)置一個(gè)大的散熱風(fēng)扇,在測(cè)試器件時(shí),測(cè)試座頂蓋也可以用于探測(cè)。

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