在一直不斷的競爭壓力下,半導體設計工程師們為提供更多的IC測試座特性和功能,將測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,這些有時相互沖突的目標促成了表面貼裝技術(SMT)的誕生,但普遍采用的SMT既不便捷也有負面效應,并且不能完整地解決問題。在其推出十 年后,只有50%的設計采用SMT。其原因是封裝引線間距的每一次縮減都需要整個產業鏈更換工裝治具。除了封裝引線框架和裝配設備不得不更換外,測試處理 程序、測試座、表面貼裝設備、還有裝配過程都需要更換。為滿足更多的I/O和較小的封裝需求,產生了新一代雙面和QFP封裝,所有的引腳間距減小到 1.0mm,然后是0.8毫米,進而0.65毫米,乃至0.5mm以下。
芯片的功能和性能的發展趨勢極為迅速。通用計算機的時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以上的數據速率在數字通信系統中是常見的。無線通信正不斷擴展到極限的微波通信領域(從1到35GHz)。這些發展需要半導體測試新方法的支撐。測試座設計人員正面臨著新的挑戰——頻率。大多數IC測試座制造商依賴于為高密度裝置增加功能測試,這一趨勢會繼續在無線產品領域存在,但芯片測試探針會對被測電路運行產生不利影響。因此,采用高性能的測試座是保證產品可靠性的唯一方法。
大 多數現有的IC測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1GHz。這樣的設計不能滿足今天的微波器件,更不用說以后的。 試圖解決這一問題的現有測試座設計往往體積巨大、工作周期相對較短、需要經常維修、并且通常具有高的自感和互感。對于高頻微波器件,設計不良的測試座扮演 著寄生無源濾波器的角色,這可能會導致整體電路性能的意外下降。
當脈沖邊沿變化快或者時鐘頻率很高時,一些原本不會影響設計性能的物理負效應,變成主要的因素。這些特性的變化,使IC測試座從被動的信號載體轉變為有源元件。 對于高速非失真信號不斷增長的需求引發了對定制設計的測試座的需求。當涉及到高頻的無線電頻率時,大多數試圖填補這一市場空白的努力效果寥寥。少數可在射頻工作的IC測試座的價格通常像其頻率一樣高昂。聯業和的RF測試座產品線能處理超高頻率,適用于手動測試、程序處理器和動態老化測試,這種簡單的測試座是表面貼裝的,具有較寬的工作溫度范圍。表面貼裝是必要的,因為插件測試座會引入不可預測的阻抗不匹配,產生寄生電容和電感。
通 過使用測試座觸頭與PCB板上微帶之間壓縮夾具,我們的測試座只要簡單的更換觸頭,就可以確保可靠的測試性能。觸頭被固定一個接觸模塊上,該模塊與被定位 針固定的微帶并排。測試座的上半部向下固定到被測器件板上,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,取下接觸模塊,換上一個新 接觸模塊,對齊并和頂板擰上,所需時間不到五分鐘。
許多高頻測試座為 所有封裝引線使用相同的觸點設計。相比之下,我們的觸點設計是讓接觸寬度與封裝引線的寬度相匹配,提供了滿足所有封裝引線的最大接觸面積。觸頭還提供擦拭 的動作。這些特征提供了非常低的接觸電阻,并且每個觸點只需要30克的接觸力。 當測試座固定于PCB上,二分之一的測試座觸點直接頂到微帶上,微帶必須被設計為在目標板,并且具有和整個測試座觸點相同的長度。當被測器件引線被壓在測 試座觸點上,觸點與微帶完全平齊接觸,事實上,觸點變為了傳輸線的一部分,微帶的高度或者會增加0.007英寸,這個高度變化會讓阻抗輕微增加,但也只是 設計的50Ω標準阻抗的一小部分。
自感是可以忽略的,因為被測設備引線或者微帶只增加了0.007英寸。互電容被最小化,因為其中用于支撐 和固定觸頭的熱塑性材料的介電常數為3.0。 測試座元件在散熱條件下表現良好。現代半導體不斷增長的速度和不斷縮小的幾何形狀導致功耗不斷增加,再加上老化溫度高達150℃,將使測試環境非常惡劣, 不僅影響到被測器件,也影響到固定被測器件的測試座。采用0.5mm引腳間距,材料的膨脹是不能被忽略的。
射頻測試座從兩個角度解決了散熱問題:1)固定觸點的熱塑性材料具有優異的熱穩定性; 在50℃至170℃的溫度范圍內,熱膨脹系數在0.6至0.8之間變化,此材料將觸點保持在適當位置,防止觸點在該溫度范圍內產生位移; 2)測試座頂蓋可內置一個大的散熱風扇,在測試器件時,測試座頂蓋也可以用于探測。

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