用於半導體器件測試夾具和測試組件的電連接器的製作方法
2023-08-09 01:24:01
專利名稱：用於半導體器件測試夾具和測試組件的電連接器的製作方法
背景技術：
連接在被測器件(DUT)與電子設備之間向DUT傳遞各種電激勵並且相應地對它們進行測量的電線需要特別留意，尤其是在涉及極為靈敏的器件時。由於DUT一般設置在特殊夾具(以下稱作「測試夾具」)上，因此這些連接電線可能因電流流動而產生不可忽略的電阻電壓降以及對它們周圍的洩漏。對於各種各樣的電流和電壓電平在精度、靈敏度和低洩漏電流方面，來自當前技術水平的電子設備的嚴格要求使這類連通性問題不但重要而且又是一個難題。
解決這些相關問題的最常見方式是通過在其中的檢測裝置結點上的實際電壓以及使洩漏為最小是重要問題的情況下，每一個電子激勵採用兩條三芯電纜(以下稱作「Triax」)。對於兩條電纜其中之一，中心導體是強制信號，周圍圓柱導電層是通過與強制信號相同的電位來驅動但在電氣和物理上與其絕緣的保護信號(「Guard」)。最後，外金屬層通常為了安全起見而連接到地電位，並且還屏蔽外部噪聲。類似地，第二-Triax的中心導體向測量單元傳遞在裝置結點上檢測的信號，其中具有相似的保護方案和外金屬層。由於強制和檢測線完全裝入其周圍的Guard，全部具有幾乎相同的電位，因此顯著地減少洩漏。把檢測線連接到DUT還確保DUT上的所需電壓、而不是可能受到沿其連接線的電阻損耗影響的強制信號的測量。換言之，強制和檢測線來自其中的測試儀器(以下稱作「Tester」)可使用檢測信號相應地調節強制信號，並檢查DUT端的信號實際上是否屬於正確的值。
由於這種技術在先有技術中是眾所周知並經過證明的(例如Agilent Technologies 4155B/4156B Semiconductor ParameterAnalyzer User’s Guide General Information，第2-38頁)，因此顯然超出了本申請的範圍。但是，即使採用這種二-Triax方法，對於測試夾具中的最終連接仍然存在問題。由於各Triax端接測試夾具上的相應連接器，因此從這個連接器到DUT的最終電氣連結因物理限制而採用簡單連線來實現(參見圖1)。此外，為了促進對DUT的每個可能的引腳的連通性，需要由連結信號及其預計目的地的插入線組成的「跳線矩陣」。總之，保護方案實際上在端接測試夾具的Triax電纜而不是儘可能接近DUT的連接器上被破壞。對於二-Triax方案的另一個問題在於，強制和檢測線必需每次一個地分別「跳接」到同一個結點。如果偶然出錯並且強制線轉到DUT的一個結點，同時檢測線轉到另一個結點，則會中斷關鍵反饋迴路，並且可能使DDT上的電壓與預計情況相差很大。這個錯誤在測試期間被加大的可能性要求使用多個Tester(圖2)。
以下發明通過完全適合這種任務的不同電纜提供對這個問題的一種解決方案以及連通性方案的整體簡化。它還引入作為旋轉託盤安裝的新測試夾具，它可根據需要用作電子設備的前蓋。這完全消除了和Triax電纜以及獨立且遠離的測試夾具，同時仍然提供本發明的改進連通性方案。
發明內容
一種互連組件用於連接具有到電子測試設備的多個引線的半導體被測器件(DUT)。互連組件包括電纜，其中電纜包括多條電線，至少一條電線用於檢測來自DUT的信號，至少一條電線用於送往DUT的強制信號，以及至少一條電線用於通過與強制信號相同的電位來驅動的保護信號。陽連接器包括多條電線、多條電線周圍的外金屬塗層和外金屬塗層周圍的絕緣塗層。插座連接器用於以相應觸點來接納陽連接器和多條電線。
圖1說明連接DUT和測試夾具的傳統配置。
圖2說明在具有多個測試夾具的圖1的配置的跳線布置中的一種可能錯誤的一個實例。
圖3表示本發明的一個實施例，說明在其中小型電纜用於傳送至少三個臨界信號的配置。
圖4A是根據本發明的一個實施例的測試夾具的截面圖，說明前蓋(具有內置測試夾具)開啟情況。
圖4B是圖4A的測試夾具的截面圖，說明前蓋(具有內置測試夾具)閉合情況。
具體實施例方式本發明中的第一要素(圖3)是小型電纜的使用，它可在一條電纜而不是兩條大Triax電纜中傳送三個臨界信號，即強制、檢測和保護信號。我們所選的具體電纜是在計算機相關應用中很常用的微型USB纜線。這些靈活、較低廉、易得到並且物理上很小的電纜擁有優良的絕緣特性。各電纜包含五條內部電線，全部由金屬外殼圍繞。五條內部電線按照如下方式使用一條電線用於檢測，一條電線用於保護，以及其餘三條電線用於強制。注意，三條電線分配用於強制信號以使其當前傳送能力為最大；但是，確保對於三個功能(即強制、檢測、保護)的每個的至少一條專用電線的任何組合是適用的，並且應當被認為是本發明的組成部分。另一個相關規定針對安全處理沿整個USB纜線的外塗層由撓性絕緣體構成。其唯一暴露部分是端接邊緣，它要求到測試夾具中的配套連接器以及在相對端經由相似連接器到電子設備的插入連接。由於這些電纜邊緣被暴露以便允許外金屬與配套連接器的框架之間的良好電接觸，所以用戶在電纜插入其配套連接器之前可能容易接觸到這個外金屬上的電壓(一旦被插入，則所有部分被絕緣)。由於外金屬提供良好噪聲保護並且在用作Guard時防止洩漏，所以把它連接到保護信號是符合要求的，因此必須正確地解決這個安全問題。注意，USB纜線的具體選擇只是一個實施例，因為具有足夠數量的電線、周圍金屬保護、低洩漏和足夠小的截面的其它任何纜線都是適當的。因此，本發明應當包括這種纜線，作為基礎思想和概念的另一個實施例。
只要纜線沒有插入測試夾具，外金屬就沒有連接到任何信號。一旦被插入，測試夾具的絕緣印刷電路板上的內連接有效地短接傳送保護信號的USB纜線與其它金屬的專用內部電線。這樣，僅當纜線完全插接並且用戶沒有接觸到其導電部分時，外金屬才根據需要連接到保護信號。
保護信號通過連接到圍繞測試夾具的導電層的獨立通路被路由到測試夾具。
由於USB纜線較小並且它的連接器呈現這樣一種小佔用面積，因此能夠連接實際測試所需的許多電纜以及遠遠超過那個數量(例如28，直接擴充到40)。這消除了讓跳線把信號從Tirax路由到DUT的需要。此外，單印刷電路把每一個信號傳遞到它的具有全保護線路的預計DUT引腳，直到DUT。
另外，由於單電纜包含強制以及檢測線，因此不可能產生無意地把兩條上述線路連接到不同結點的錯誤。
最後，通過以上所述的簡化，添加新穎的測試夾具作為本發明的組成部分。前面板的蓋板修改為包含整個測試夾具，其中的USB纜線直接連接在電子盒(它的前面板)與測試夾具之間。這完全消除了Triax電纜，顯著減少任何連接電纜的長度，以及通過便利的旋轉方案來允許在前蓋開啟(測試夾具與前面板垂直)或閉合(測試夾具與前面板平行)的同時進行測試，分別如圖4a和4b所示。以及前面板區域周圍的接地導電層的存在確保電纜和測試夾具佔用的整個前部區域在前面板閉合時變為由接地信號圍繞。
雖然已經參照具體實施例描述了本發明，但是描述是對本發明的說明而不能被理解為限制本發明。本領域的技術人員可想到各種修改和應用，而沒有背離如所附權利要求書定義的本發明的真實精神和範圍。
隨後附上附錄。附錄是本申請要求其優先權益的美國臨時專利申請的完整副本。
附錄美國臨時申請號60/554258用於半導體器件測試夾具和測試組件的電連接器提交2004年3月17日臨時申請草案其中的實際檢測和保護信號直接到達被測器件的測試夾具和連通性方法(Peter P.Cuevas)介紹連接在測試器件(DUT)與電子設備之間向DUT傳遞各種電激勵並且相應地對它們進行測量的電線需要特別留意，尤其是在涉及靈敏半導體和/或無源器件時。由於DUT一般設置在特殊夾具(以下稱作「測試夾具」)上，因此這些連接電線可能因電流流動而產生不可忽略的電阻電壓降以及對它們周圍(具體為附近的電線)的洩漏。對於各種各樣的電流和電壓電平在精度、靈敏度和低洩漏電流方面，來自當前技術水平的電子設備的嚴格要求使這類連通性問題不但重要而且又是一個難題。
解決這些相關問題的最常見方式是通過在其中實際檢測以及最小洩漏是重要的情況下每一個電子激勵採用兩條三芯電纜(以下稱作「Triax」)。一條電纜的中心導體是強制信號，周圍圓柱導電層是通過與強制信號相同的電位來驅動但在電氣和物理上與其絕緣的保護信號(「Guard」)。外金屬層通常為了安全起見而連接到地電位，並且還屏蔽外部噪聲(RFI)。類似地，另一個Triax的中心導體向高阻抗測量單元傳遞所檢測的信號，其中具有相似的保護方案和外金屬層。由於強制和檢測線完全裝入其周圍的Guard，全部具有幾乎相同的電位，因此顯著地減少洩漏。把檢測連接到DUT還確保DUT上的預計電壓、而不是可能受到沿其連接線的電阻損耗影響的強制信號的測量。
由於這種技術在先有技術中是眾所周知並經過證明的(例如Agilent Technologies 4155B/4156B Semiconductor ParameterAnalyzer User’s Guide General Information，第2-38頁)，因此顯然超出了本申請的範圍。但是，即使採用這種二-Triax方法，對於測試夾具中的最終連接仍然存在問題。由於各Triax端接測試夾具上的相應連接器，因此從這個連接器到DUT的連接因物理限制而採用簡單連線來實現(參見圖1)。此外，為了促進對DUT的每個可能的引腳的連通性，需要由連接在信號及其預計目的地之間的插入線組成的「跳線矩陣」。總之，保護方案實際上在端接測試夾具的Triax電纜而不是儘可能接近DUT的連接器上被破壞。
以下發明通過完全適合這種任務的不同電纜提供對這個問題的一種解決方案以及連通性方案的整體簡化。它還引入作為旋轉託盤安裝的新測試夾具，它可根據需要用作電子設備的前蓋。這完全消除了和Triax電纜以及獨立且遠離的測試夾具，同時仍然提供本發明的改進連通性方案。
發明內容
本發明中的第一要素是在計算機相關應用中很常見的微型USB纜線的使用。這些靈活、較低廉、易得到並且物理上很小的電纜擁有優良的絕緣特性。各電纜包含五條內部電線，全部由金屬外殼圍繞。五條內部電線按照如下方式使用一條電線用於檢測，一條電線用於保護，以及其餘三條電線用於強制。注意，三條電線分配用於強制信號以使其當前傳送能力為最大；但是，確保對於三個功能(即強制、檢測、保護)的每個的至少一條專用電線的任何組合是適用的，並且應當被認為是本發明的組成部分。另一個相關規定針對安全處理沿整個USB纜線的外塗層由撓性絕緣體構成。其唯一暴露部分是端接邊緣，它要求到測試夾具中的配套連接器以及在相對端經由相似連接器到電子設備的插入連接。由於這些電纜邊緣被暴露以便允許外金屬與配套連接器的框架之間的良好電氣接觸，所以用戶在電纜插入其配套連接器之前可能容易接觸到這個外金屬上的電壓(一旦被插入，則所有部分被絕緣)。由於外金屬提供良好噪聲保護並且在用作Guard時防止洩漏，所以把它連接到保護信號是符合要求的，因此必須正確地解決這個安全問題。
在圖2中描述該解決方案只要纜線沒有插入測試夾具，外金屬就沒有連接到任何信號。一旦被插入，測試夾具的絕緣印刷電路板上的內連接有效地短接傳送保護信號的USB纜線與其它金屬的專用內部電線。這樣，僅當纜線完全插接並且用戶沒有接觸到其導電部分時，外金屬才根據需受到完全保護。
由於USB纜線較小並且它的連接器呈現這樣一種小佔用面積，因此能夠連接實際測試所需的許多電纜以及遠遠超過那個數量(例如28，直接擴充到40)。這消除對於這種「跳線矩陣」的需要，如圖2所示。此外，單印刷電路把每一個信號傳遞到它的具有全保護線路的預計DUT引腳，直到DUT。
最後，通過以上所述的簡化，添加新穎的測試夾具作為本發明的組成部分。前面板的蓋板修改為包含整個測試夾具，其中的USB線直接連接在電子盒(它的前面板)與測試夾具之間。這完全消除了Triax電纜，把任何連接電纜的長度從數英尺減小到大約10英寸，以及通過便利的旋轉方案來允許在測試夾具開啟(與前面板垂直)或者作為前蓋完全閉合電子設備(DUT內部)的同時進行測試。
權利要求
1.一種為了用於連接具有到電子測試設備的多個引線的半導體被測器件(DUT)的互連組件，包括a)電纜，其中包括多條電線，至少一條電線用於檢測來自DUT的信號，至少一條電線用於送往DUT的強制信號，以及至少一條電線用於通過與所述強制信號相同的電位來驅動的保護信號，b)陽連接器，包括所述多條電線、所述多條電線周圍的外金屬塗層和所述外金屬塗層周圍的絕緣塗層，以及c)插座連接器，用於採用相應觸點來接納所述陽連接器和多條電線。
2.如權利要求1所述的互連組件，其中所述插座連接器包括金屬外殼，用於接納保護信號的所述電線的所述插座連接器的一個觸點電連接到所述插座連接器的金屬外殼。
3.如權利要求2所述的互連組件，其中所述電纜和所述陽連接器包括用於強制信號的多條電線。
4.如權利要求2所述的互連組件，其中所述插座連接器可安裝在測試夾具的印刷電路板上，其中的所述印刷電路板的印刷線路把所述插座連接器的觸點連接到所述測試夾具的插孔。
5.如權利要求4所述的互連組件，其中所述測試夾具包含在電子測試設備內。
全文摘要
互連組件用於連接具有到電子測試設備的多個引線的半導體被測器件(DUT)。互連組件包括電纜，其中包括多條電線，至少一條電線用於發送來自DUT的信號，至少一個電線用於送往DUT的強制信號，以及至少一個電線用於通過與強制信號相同的電位來驅動的保護信號。陽連接器包括多條電線、多條電線周圍的外金屬塗層以及外金屬塗層周圍的絕緣塗層。插座連接器用於接納陽連接器和具有相應觸點的多條電線。
文檔編號H01R13/658GK1973412SQ200580015274
公開日2007年5月30日 申請日期2005年3月16日 優先權日2004年3月17日
發明者P·P·庫瓦斯 申請人:誇利陶公司