测试针头和半导体测试治具的制作方法
【专利摘要】一种测试针头和半导体测试治具，其中所述测试针头，包括：绝缘体，绝缘体中具有贯通绝缘体两个端部的空腔；位于绝缘体的空腔中的第一测试针，第一测试针包括第一本体、位于第一本体一端的第一测试端以及位于第一本体另一端的第一连接端；位于空腔中的弹性元件，所述弹性元件与第一测试针连接，适于驱动所述第一测试针沿空腔上下移动；位于绝缘体侧壁表面环绕所述第一测试针的第二测试针，第二测试针与第一测试针同轴，第二测试针包括第二本体、位于第二本体一端的第二测试端以及位于第二本体另一端的第二连接端，第二测试端具有下凹的第一弧面。本发明的测试针头的第一测试针可以上下移动，满足不同的测试需求，并适于球形被测试端子的测试。
【专利说明】测试针头和半导体测试治具
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体测试【技术领域】，特别涉及一种测试针头和半导体测试治具。
【背景技术】
[0002]测试制程乃是于IC封装后，测试封装完成的产品的电性功能，以保证出厂IC功能上的完整性，并对已测试的产品依其电性功能作分类，作为IC不同等级产品的评价依据，最后并对产品作外观检验作业。
[0003]电性功能测试乃针对产品之各种电性参数进行测试以确定产品能正常运作。
[0004]传统的同一被测端子上两点接触的测试如开尔文测试等，多采用双顶针或双金手指平行并列分布的方式，其主要存在以下不足:
[0005]1、制造精度较低:随着半导体产品尺寸的不断缩小，被测端子的尺寸以及不同被测端子间的间距也在不断缩小，为了顺应这一趋势，传统平行并列分布的双顶针或双金手指测试方式在其密间距的问题上瓶颈日益突出，精度要求越来越高，有些甚至已无法实现了。
[0006]2、结构强度较弱:为了在被测端子上有限的空间内实现两点接触测试，顶针或金手指相应越来越细，其机械结构强度也越来越弱。
[0007]3、使用寿命较短:传统的顶针或金手指的测试接触头较易受磨损，尤其在精度提出更高要求、机械强度相对较低时，磨损程度更大，进而降低了测试治具的使用寿命。
[0008]4、测试精度较低:为顺应半导体轻薄短小的发展需求，越来越细的顶针或金手指所产生的电阻值不断增大，同时在进行大电流测试时，会产生较大的压降而影响测试数值的判断；另一方面，平行并列分布的双顶针或双金手指的也容易因两者间的位移偏差而产生测试数值的偏差；此外，传统并列分布的双顶针为了缩小两针间的距离而采用两个背对斜面的接触方式，接触头容易因其整体结构中弹簧伸缩的扭力而旋转出被测端子进而影响测试精度；再一方面，当被测试端子为球形时，难以进行电学性能的测试。
【发明内容】
[0009]本发明解决的问题是怎样提高现有的电学性能测试的精度和稳定性。
[0010]为解决上述问题，本发明提供一种测试针头，包括:绝缘体，所述绝缘体中具有贯通绝缘体两个端部的空腔；位于绝缘体的空腔中的第一测试针，所述第一测试针包括第一本体、位于第一本体一端的第一测试端以及位于第一本体另一端的第一连接端；位于空腔中的弹性元件，所述弹性元件与第一测试针连接，适于驱动所述第一测试针沿空腔上下移动；位于绝缘体侧壁表面环绕所述第一测试针的第二测试针，第二测试针与第一测试针同轴，第二测试针包括第二本体、位于第二本体一端的第二测试端以及位于第二本体另一端的第二连接端，第二测试端具有下凹的第一弧面。
[0011]可选的，所述绝缘体中的腔室包括第一腔室、位于第一腔室上端的第二腔室、和位于第一腔室下端的第三腔室，所述第一腔室与第二腔室相互贯通，所述第三腔室与第一腔室相互贯通，且第二腔室的宽度和第三腔室的宽度均小于第一腔室的宽度，所述第一测试针穿过第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述弹性元件位于第一腔室内。
[0012]可选的，所述第一测试针的第一本体上具有限位凸起，所述限位凸起位于第一腔室内，弹性元件的一端与限位凸起接触，弹性元件的另一端与第一腔室底部的腔室壁接触。
[0013]可选的，所述弹性元件为弹簧，所述第一测试针穿过弹簧中间的孔洞，弹簧的一端与限位凸起接触，弹簧的另一端与第一腔室底部的腔室壁接触。
[0014]可选的，所述弹性元件为金属弹片，金属弹片一端与限位凸起接触，金属弹片的另一端与第一腔室底部的腔室壁接触。
[0015]可选的，绝缘体顶部表面低于第二测试针的第二测试端表面。
[0016]可选的，所述第一测试针的第一测试端表面和绝缘体的顶部表面为平面，所述第一弧面的一端边缘与绝缘体边缘接触，第一弧面的另一端边缘与第二测试针的顶部表面接触。
[0017]可选的，所述第一测试针的第一测试端表面和绝缘体的顶部表面具有下凹的第二弧面，所述第一弧面的一端边缘与绝缘体的边缘接触，第一弧面的另一端边缘与第二测试针的顶部表面接触。
[0018]可选的，所述第一弧面和第二弧面为球形或椭球性或类球形的待测试端子上的一段圆弧。
[0019]本发明还提供了一种半导体测试治具，包括:
[0020]载板；位于载板上的若干测试针头,每个测试针头包括,绝缘体,所述绝缘体中具有贯通绝缘体两个端部的空腔；位于绝缘体的空腔中的第一测试针，所述第一测试针包括第一本体、位于第一本体一端的第一测试端以及位于第一本体另一端的第一连接端；位于空腔中的弹性元件，所述弹性元件与第一测试针连接，适于驱动所述第一测试针沿空腔上下移动；位于绝缘体侧壁表面环绕所述第一测试针的第二测试针，第二测试针与第一测试针同轴，第二测试针包括第二本体、位于第二本体一端的第二测试端以及位于第二本体另一端的第二连接端，第二测试端具有下凹的第一弧面。
[0021]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0022]本发明的测试针头将第一测试针和第二测试针集成在一个测试针头上，第二测试针环绕所述第一测试针，第二测试针和第一测试针之间用绝缘体隔离，从而在保证测试针的尺寸较小的同时，提升测试针的机械强度；另一方面，第一测试针和第二测试针是同轴分布，使得第一测试针和第二测试针之间间距的精度较高，提高了测试的精度；再一方面，相比于现有技术需要多个测试针(例如双顶针或金手指)才能进行电学性能测试，本发明的一个测试针头即可进行电学性能的测试；另一方面由于第一测试针头可以沿空腔上下移动，即使在第一测试针的第一测试端发生磨损而使得第一测试端的高度发生改变时，在进行测试时，第一测试针在受到压力向下移动后，第一测试针的第一测试端表面仍能第二测试针的表面齐平，即第一测试针仍能与第二测试针配合进行电学性能的测试；再一方面，在非测试状态时，第一测试针头的第一测试端向外突出，在进行测试时，所述第一测试针可以先与被测试端子接触，有利于判断被测试端子与测试针头是否对准良好；再一方面，第二测试端具有下凹的第一弧面，第一弧面可以与球形的被测试端子表面的弧面对应，进行电学性能的测试时，测试针头的第二测试针可以很好的与被测试端子的球形表面接触，从而提高了测试的精度。
[0023]本发明的半导体测试治具能实现对待测试封装结构的多个被测试端子同时进行电学性能的测试。
[0024]进一步，所述基底中形成有信号传输电路，便于测试过程中测试信号的传输和获得，并且提高了半导体测试治具集成度。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1?图2为本发明实施例测试针头的结构示意图；
[0026]图3?图4为本发明实施例半导体测试治具的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]如【背景技术】所言，现有的顶针或金手指的性能仍有待提高。
[0028]为此，本发明提供了一种同轴测试针头，包括绝缘体，所述绝缘体中具有贯通绝缘体两个端部的空腔；位于绝缘体的空腔中的第一测试针，所述第一测试针包括第一本体、位于第一本体一端的第一测试端以及位于第一本体另一端的第一连接端；位于空腔中的弹性元件，所述弹性元件与第一测试针连接，适于驱动所述第一测试针沿空腔上下移动；位于绝缘体侧壁表面环绕所述第一测试针的第二测试针，第二测试针与第一测试针同轴，第二测试针包括第二本体、位于第二本体一端的第二测试端以及位于第二本体另一端的第二连接端，第二测试端具有下凹的第一弧面。本发明的测试针头将第一测试针和第二测试针集成在一个测试针头上，第二测试针环绕所述第一测试针，第二测试针和第一测试针之间用绝缘体隔离，从而在保证测试针的尺寸较小的同时，提升测试针的机械强度；另一方面，第一测试针和第二测试针是同轴分布，使得第一测试针和第二测试针之间间距的精度较高，提高了测试的精度；再一方面，相比于现有技术需要多个测试针(例如双顶针或金手指)才能进行电学性能测试，本发明的一个测试针头即可进行电学性能的测试；另一方面由于第一测试针头可以沿空腔上下移动，即使在第一测试针的第一测试端发生磨损而使得第一测试端的高度发生改变时，在进行测试时，第一测试针在受到压力向下移动后，第一测试针的第一测试端表面仍能第二测试针的表面齐平，即第一测试针仍能与第二测试针配合进行电学性能的测试；再一方面，在非测试状态时，第一测试针头的第一测试端向外突出，在进行测试时，所述第一测试针可以先与被测试端子接触，有利于判断被测试端子与测试针头是否对准良好；再一方面，第二测试端具有下凹的第一弧面，第一弧面可以与球形的被测试端子表面的弧面对应，进行电学性能的测试时，测试针头的第二测试针可以很好的与被测试端子的球形表面接触，从而提高了测试的精度。
[0029]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0030]图1?图2为本发明实施例测试针头的结构示意图；图3?图4为本发明实施例半导体测试治具的结构示意图治具治具。
[0031]请参考图1，本发明一实施例中提供了测试针头20，包括:
[0032]绝缘体202，所述绝缘体202中具有贯通绝缘体202两个端部的空腔212 ；
[0033]位于绝缘体202的空腔212中的第一测试针201，所述第一测试针201包括第一本体、位于第一本体一端的第一测试端21以及位于第一本体另一端的第一连接端22 ；
[0034]位于空腔212中的弹性元件213，所述弹性元件213与第一测试针201连接，适于驱动所述第一测试针201沿空腔212上下移动；
[0035]位于绝缘体202侧壁(外侧壁)表面环绕所述第一测试针201的第二测试针203，第二测试针203与第一测试针201同轴(具有共同的中心轴)，第二测试针203包括第二本体、位于第二本体一端的第二测试端23以及位于第二本体另一端的第二连接端24，所述第二测试端23的具有下凹的第一弧面25。
[0036]所述绝缘体202中的腔室212包括第一腔室212a、位于第一腔室212a上端的第二腔室212b、和位于第一腔室212a下端的第三腔室212c，所述第一腔室212a与第二腔室212b相互贯通，所述第三腔室212c与第一腔室212a相互贯通，且第二腔室212b的宽度和第三腔室212c的宽度(或尺寸)均小于第一腔室212a的宽度(或尺寸)，所述第一测试针201穿过第一腔室212a、第二腔室212b和第三腔室212c，所述弹性元件213位于第一腔室212a 内。
[0037]相应的所述绝缘体202厚度也可以很小，所述绝缘体202的厚度为80纳米?400微米，在一具体实施例中绝缘体202的厚度可以为100纳米?10微米。
[0038]所述绝缘体202的材料还可以为树脂材料，比如，环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯树脂、苯并环丁烯树脂或聚苯并恶唑树脂等。所述绝缘体202的材料还可以为绝缘介质材料，比如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮碳化硅、氮碳化硅中的一种或几种。
[0039]所述绝缘体202可以为单层或多层堆叠结构。
[0040]所述第一测试针201的第一本体上具有限位凸起211，所述限位凸起211位于第一腔室212a内，弹性元件213的一端与限位凸起211接触，弹性元件213的另一端与第一腔室212a底部的腔室壁接触。
[0041]所述限位凸起211用于在非测试状态时(弹性元件213处于伸张状态时)，限定第一测试针201的位置，使得第一测试针201的位置相对于第二测试针203的位置保持固定，特别是后续实施例中，将若干测试针头应用于半导体测试治具时，在非测试状态下，若干测试针头20的第一测试针201都是限定在同一位置(第一测试针201的第一测试端21高度保持一致)，在将待测试封装结构置于半导体测试治具上时，防止若干第一测试针201的第一测试端21的高度不一致对测试过程和测试结构的影响。
[0042]本实施例中，所述弹性元件213为弹簧，所述第一测试针213穿过弹簧中间的孔洞，弹簧的一端与限位凸起211接触，弹簧的另一端与第一腔室212a底部的腔室壁接触。在非测试状态时，所述弹性元件(弹簧)213对限位凸起211产生向上的张力，使得限位凸起211与第一腔室212a顶部的腔室壁接触，第一测试针201的第一测试端21表面高于第二测试针203的第二测试端23表面；在进行测试时，待测试封装结构置于测试针头上，第一测试针21在外部压力的作用下向下移动，此时弹性元件(弹簧)213被压缩，直至第一测试针201的第一测试端21表面与第二测试针203的第二测试端23表面齐平时，第一测试针201停止向下移动，此时，第一测试针201的第一测试端21表面和第二测试针203的第二测试端23表面均与待测试封装结构上的被测试端子表面接触。
[0043]所述第一测试针201的尺寸小于第二腔室212b和第三腔室212c的尺寸，以使第一测试针201能够沿空腔内上下移动。
[0044]在其他实施例中，所述弹性元件可以为金属弹片，金属弹片一端与限位凸起211接触，金属弹片的另一端与第一腔室212a底部的腔室壁接触。
[0045]所述金属弹片的材料为铜、钨等金属或合金。
[0046]在非测试状态时，所述弹性元件(金属弹片)处于伸直状态，此时限位凸起211与第一腔室212a顶部的腔室壁接触；在测试状态时，所述第一测试针201在外力的作用下向下移动，所述弹性元件(金属弹片)处于弯曲状态。
[0047]在一实施例中，所述弹性元件(金属弹片)处于伸直状态时，所述弹性元件(金属弹片)距离第一测试针201的侧壁以及与第一腔室212a的侧壁具有第一距离，此时第一测试针201的第一测试端21表面突出第二测试针202的第二测试端23表面的距离为第二距离。为了使得在进行电学性能测试时，第一测试针201在受到压力向下移动时，第一测试针201的第一测试端21表面与第二测试端203的第二测试端23表面平齐，所述第一距离大于第二距离。
[0048]所述金属弹片可以为单根的金属条，金属条的数量> 2跟，若干金属条对称的或等角度的分布在第一测试针周围，使得第一测试针201各个方向的受到金属弹片的作用力是均匀性的，第一测试针201上下移动不会受到影响。
[0049]在一实施例中，所述限位凸起211的底部以及第一腔室212a的顶部的腔室壁内具有若干凹槽或通孔，金属弹片的两端分别位于对应的凹槽或通孔内，使得金属弹片两端位置固定，防止金属弹片产生不必要的位移。
[0050]所述第二测试针203位于绝缘体202的侧壁(外侧壁)表面，第二测试针203相对于绝缘体202是固定不动的，且第二测试针203的第二测试端23表面与绝缘体203的顶部表面齐平，本实施例中，第一腔室212a、第二腔室212b和第三腔室212c的腔室壁厚度保持一致，第二腔室212b的宽度和第三腔室212c的宽度(或尺寸)均小于第一腔室212a的宽度(或尺寸)，使得绝缘体202的部分外侧壁(对应第一腔室212a的部分)具有向外的突起，相应的第二测试针上具有与凸起对应的凹槽，第二测试针203固定在绝缘体202的侧壁(外侧壁)表面时，两者的接触面积和黏附力均增加，使得第二测试针203不容易从绝缘体202的侧壁上脱落，增加了测试针的使用寿命。
[0051]所述第一测试针201和第二测试针203的材料为铜、金、钨或者合金材料、或者其他合适的金属材料或者金属化合物材料。第一测试针201的材料和第二测试针203的材料可以相同或不相同。
[0052]本实施例中，所述绝缘体202顶部表面低于第二测试针203的第二测试端23表面，所述第一测试针201的第一测试端21表面和绝缘体202的顶部表面为平面，在测试状态时(第一测试针201受压向下移动时)，第一测试端21表面与绝缘体202顶部表面齐平，所述第一弧面25的一端边缘与绝缘体202的边缘接触，第一弧面25的另一端边缘与第二测试针203的顶部表面接触，即所述第一弧面从绝缘体202的边缘向上倾斜延伸到第二测试针203的顶部表面。
[0053]本实施中，所述第二测试端23包括第一弧面25和位于第二测试针203顶部的平面26。在另一实施例中，所述第二测试端23可以仅包括第一弧面25。
[0054]本实施中，所述第二测试针203的顶部表面为一平面26。在另一实施例中，所述第二测试针203的顶部表面为一与第二测试针203侧壁(外侧壁)重合的曲线，第一弧面25的一端边缘与绝缘体202的边缘接触，第一弧面25的另一端边缘与第二测试针203侧壁(外侧壁)表面接触，即第一弧面25从绝缘体202的边缘向上倾斜延伸到第二测试针203的顶部表面。
[0055]本发明的测试针头20的第一测试端21表面和第二测试端23表面近似于球形或椭球性或类球形的表面(在第一测试针201的第一测试端21下移到与绝缘体202表面齐平时)，因而本发明的测试针头20能应用于对球形或椭球性或类球形的待测试端子的测试，在进行电学性能侧测试时，所述第一测试针201的第一测试端21与球形或椭球性或类球形的待测试端子的第一目标表面接触，所述第二测试端23的第一弧面25与球形或椭球性或类球形的第二目标表面接触(第二目标表面为第一目标表面周围的区域)，在进行测试时，第一测试针201和第二测试针203与球形或椭球性或类球形的待测试端子形成良好的面接触，增加了测试针头20与球形或椭球性或类球形的待测试端子表面的接触面积，因而电学性能测试的结果能准确反映球形或椭球性或类球形的待测试端子实际的电学性能，提高了测试精度。
[0056]为了进一步提高测试的精度，在一实施例中，所述第一弧面25的弧度等于或约等于球形或椭球性或类球形的待测试端子表面的弧度。
[0057]在一实施例中，从远离第二测试端23指向第二测试端23的方向，所述第二测试针203的部分本体的宽度逐渐减小，即越靠近第二测试端23第二测试针的宽度越小，在将多跟测试针头20用于测试时，使得相邻测试针头20的测试端之间的距离增大。
[0058]本发明实施例的测试针头20将第一测试针201和第二测试针203集成在一个测试针头上，第二测试针203环绕所述第一测试针201，第二测试针203和第一测试针201之间用绝缘体202隔离，从而在保证测试针的尺寸较小的同时，提升测试针的机械强度；另一方面，第一测试针201和第二测试针203是同轴分布，使得第一测试针201和第二测试针203之间间距的精度较高，并且在测试过程中第一测试针201和第二测试针203之间的间距不会发生改变，提高了测试的精度；再一方面，相比于现有技术需要多个测试针(例如双顶针或金手指)才能进行电学性能测试，本发明实施例由于第一测试针201和第二测试针203集成在一个测试针头上，采用因为本发明实施例一个测试针头即可进行电学性能的测试；另一方面由于第一测试针头201可以沿空腔212上下移动，即使在第一测试针201的第一测试端21发生磨损而使得第一测试端21的高度发生改变时，在进行测试时，第一测试针201在受到压力向下移动后，第一测试针201的第一测试端表面仍能第二测试针203的表面齐平，即第一测试针201仍能与第二测试针配合进行电学性能的测试；再一方面，在非测试状态时，第一测试针头201的第一测试端21向外突出，在进行测试时，所述第一测试针201可以先与被测试端子接触，有利于判断被测试端子与测试针头是否对准良好；再一方面，第二测试端23具有下凹的第一弧面25，第一弧面25可以与球形的被测试端子表面的弧面对应，进行电学性能的测试时，测试针头20的第二测试针203可以很好的与被测试端子的球形表面接触，从而提高了测试的精度。
[0059]在将应用本发明的测试针头20进行电学性能测试时，在一实施例中，可以将本发明的测试针头应用于电阻测试或大电流测试，将测试针头20的一端与被测试端子接触，使第一测试针201的第一测试端21和第二测试针203的第二测试端23表面与被测试端子的表面接触，并在第一测试针201和第二测试针202之间施加测试电压，测量通过第一测试针201、第二测试针203、以及被测试端子上的电流，以及通过测试电压除以电流获得测试电阻。
[0060]应用本发明的测试针头20进行电阻的测试时，由于第一测试针201和第二测试针203是同轴的，因而测试电流通过第一测试针201均匀的向四周扩散，流向第二测试针203，即使得第一测试针201和第二测试针203之间的待测试端子的环形区域(与绝缘体202接触的部分)上不同方向流过的电流是平均的，提高了测试的精度。
[0061]在本发明的其他实施例中，可以将本发明的测试针头应用于其他形式的电学性能测试，比如可以应用多个测试针头进行电学性能的测试，比如测试电流可以从一个测试针头的第一测试针或第二测试针流向另一个测试针头的第一测试针或第二测试针，或者测试电路可以从一个测试针头的第二测试针和第二测试针流向另一个测试针头的第一测试针和第二测试针。
[0062]本发明另一实施例，还提供了一种测试针头，请参考图2，本实施例与前述实施例的区别在于，所述第一测试针201的第一测试端21表面和绝缘体的顶部表面具有下凹的第二弧面，所述第一弧面25的一端边缘与绝缘体的边缘接触，第一弧面25的另一端边缘与第二测试针203的顶部表面接触
[0063]第一测试针201的第一测试端21表面和绝缘体的顶部表面具有下凹的第二弧面，第二测试针201的第二测试端23表面具有下凹的第一弧面，在进行电学性能的测试时，第一测试针201的第一测试端21表面可以与球形或椭球性或类球形的待测试端子形成良好的面接触，增加了接触的面积。
[0064]在一实施例中，所述第一弧面和第二弧面25为球形或椭球性或类球形的待测试端子上的一段圆弧，使得测试针头20可以与球形或椭球性或类球形的待测试端子的表面形成良好的面接触，提高测试的精度。
[0065]需要说明的是，本实施例中，关于测试针头的其他限定或描述请参考前述实施例，在此不再赘述。
[0066]本发明实施例中还提供了一种半导体测试治具，请参考图3，所述半导体测试治具包括:
[0067]基底200 ；
[0068]位于基底200上的若干测试针头20,所述测试针头20包括:绝缘体202,所述绝缘体202中具有贯通绝缘体202两个端部的空腔212 ;位于绝缘体202的空腔212中的第一测试针201，所述第一测试针包括第一本体、位于第一本体一端的第一测试端21以及位于第一本体另一端的第一连接端22 ;位于空腔中的弹性元件213，所述弹性元件213与第一测试针201连接，适于驱动所述第一测试针201沿空腔212上下移动；位于绝缘体202侧壁(外侧壁)表面环绕所述第一测试针201的第二测试针203，第二测试针203与第一测试针201同轴，第二测试针203包括第二本体、位于第二本体一端的第二测试端23以及位于第二本体另一端的第二连接端24，所述第二测试端23的具有下凹的第一弧面25。
[0069]需要说明的是，本实施例中关于测试针头20的限定或描述请参考前述关于测试针头20的限定或描述，在此不再赘述。
[0070]所述测试针头20的数量大于等于两个，在一具体的实施例中，所述测试针头20在基底200上呈行列排布。
[0071]所述第二测试针203的第二连接端24固定在基底200的表面。在一实施例中，可以通过焊接工艺将第二测试针203的第二连接端24固定在基底200的表面。在本发明的其他实施例中，所述第二测试针203可以通过其它的方式与基底200表面连接。
[0072]所述基底200内具有若干通孔216，所述通孔216作为第一测试针201沿空腔上下移动时，第一测试针201的第一连接端22的移动通道。
[0073]所述基底200的背面具有金属连接端215，第一测试针201的第一连接端22通过一金属线217与金属连接端215电连接，所述金属线216部分位于通孔216内。
[0074]所述基底200内形成有信号传输电路,所述信号传输电路包括第一输入端、第一输出端、第二输入端和第二输出端，所述第一输出端与基底200背面的金属连接端215电连接，所述第二输出端与第二测试针203的第二连接端电连接，所述第一输入端和第二输入端分别与外部的测试电路电连接。所述测试电路用于提供测试信号，所述信号传输电路用于将测试电路产生的测试信号传输至第一测试针201和第二测试针203，并将测试过程中获得的电信号传输至测试电路，测试电路对接收的电信号进行处理，获得测试参数。
[0075]所述基底200的材料PCB树脂等，所述第一输入端和第一输出端通过位于基底内的第一金属线电连接，所述第二输入端和第二输出端通过位于基底内的第二金属线电连接。
[0076]在一实施例中，所述基底200包括正面和与正面相对的背面，所述基底的背面包括接口区域，若干第二输出端位于基底200的正面，与第二测试针203的第二测试端24电连接，若干第一输出端位于背面与金属连接端215电连接,若干第一输入端和第二输入端可以集中在基底200背面的接口区域，使得若干第一输入端和第二输入端可以通过一个或多个接口与外部的测试电路相连，简化了半导体测试治具与外部的测试电路之间的接口电路。在一具体的实施例中，所述基底200可以通过多层PCB树脂基板压合形成，每一层PCB树脂基板均包括若干互连结构，每个互连结构包括贯穿该PCB树脂基板的通孔互连结构以及位于PCB树脂基板表面上与通孔互连结构相连的金属层，多层PCB树脂基板压合时，多个互连结构电连接构成第一金属线或第二金属线，因而使得若干第一输入端和第二输入端可以集中在基底200背面的接口区域。
[0077]在另一实施例中，所述基底200包括正面和与正面相对的背面，所述基底的背面包括接口区域，若干第二输出端位于基底200的正面，第二输出端与第二测试针203的第二测试端24电连接，若干第二输入端位于基底200的背面，所述基底200中可以形成贯穿基底200的通孔互连结构，所述第二输入端和第二输出端通过位于基底200内的通孔互连结构电连接，相应的若干第一输入端和第一输出端均位于基底200的背面，第一输出端与金属连接端215电连接，第一输入端和第一输出端通过位于基底200内一金属线电连接；所述基底200的背面上还具有若干第一再布线金属层和第二再布线金属层，所述第一再布线金属层的一端与第一输入端电连接，第一再布线金属层的另一端位于接口区域内，所述第二再布线金属层的一端与第二输入端电连接，所述第二再布线金属层的另一端位于接口区域内，接口区域内的第一再布线金属层和第二再布线金属层通过一个或多个接口与外部的测试电路相连。
[0078]在其他实施例中，所述基底200内可以形成有测试电路(图中未示出)，所述测试电路包括第一信号端和第二信号端，第一信号端通过金属连接端215和金属线217与第一测试针201的第一连接端电连接，第二信号端与第二测试针203的第二连接端电连接。所述测试电路在进行测试时，对第一测试针201和第二测试针203施加测试信号(比如电压信号或电流信号)，并对获得的电信号(比如电流信号等)进行处理获得测试参数(比如电阻等)。在一具体实施例中，所述基底200包括半导体衬底(比如硅衬底或衬底等)和位于半导体衬底上的介质层，所述半导体衬底上形成有半导体器件(比如晶体管等)，所述介质层中形成金属互连线和无源器件(比如电阻、电容等)，所述金属互连线将半导体器件和无源器件连接构成测试电路，第一信号端和第二信号端可以通过位于介质层中与测试电路电连接的第一金属线和第二金属线引出。
[0079]参考图4，图4为本发明的半导体测试治具进行电学性能测试时的结构示意图，首先将半导体测试治具置于测试机台中；然后装载待测试封装结构300，所述待测试封装结构300上具有若干被测试端子31，所述被测试端子31为焊球，将待测试封装结构300置于半导体测试治具上，待测试封装结构300的被测试端子31先与第一测试针201的第一测试端表面接触，然后待测试封装结构300在一定的压力下下移，相应的第一测试针201也在压力的作用下下移，直至第二测试针203的第二测试端23表面与被测试端子31的表面接触，此时所述被测试端子31的部分表面与对应的测试针头20的测试端(测试端为第一测试针201的第一测试端和第二测试针203的第二测试端)电连接；然后在第一测试针201和第二测试针203之间施加测试信号，进行电学性能的测试。
[0080]在本发明的其他实施例中，也可以在装载待测试封装结构300后，待测试封装结构300保持固定，而半导体测试治具在测试设备的机械手臂的作用下，使得半导体测试治具上的测试针头20与待测试封装结构300的被测试端子30接触，进行电学性能侧测试。
[0081]在电学性能的测试过程中，由于第一测试针201需要在外部压力的作用下才能上下移动，但是在装载待测试封装结构300时，难以判断待测试封装结构300是否装载到位以及测试针头20与被测试端子是否接触良好，过装载(装载待测试封装结构300的实际位置超过目标位置)则容易引起测试针头20的折断或弯曲，欠装载(装载待测试封装结构300的实际位置未到目标位置)则容易带来接触不良等影响，因而本实施例中，所述基底200内还具有检测第一测试针201的第一连接端22位置的检测单元(图中未示出)，所述检测单元适于在电学性能的测试过程中，检测第一测试针201的第一连接端22的移动的位置，从而判断第一测试针201的第一测试端21的表面是否与第二测试针203的第二测试端23表面是否平齐。需要说明的是，目标位置是指待测试封装结构的被测试端子表面与第一测试针201的第一测试端21和第二测试针203的第二测试端23良好接触时待测试封装结构所在的位置。
[0082]在一实施例中，所述检测单元为光敏检测单元,光敏检测单元包括光发射单元和光接收单元，所述光发生单元适于发射检测光，所述光接收单元适于接收检测光，产生电信号，所述光发射单元和光接收单元分别置于通孔216的两侧侧壁表面，光发射单元和光接收单元与基底200的上表面的第三距离等于或略小于非测试状态时第一测试针216的第一测试端21表面突出第二测试针203的第二测试端23表面的第二距离。在进行测试时，当第一测试针201的第一连接端22下移到光发射单元和光接收单元之间的传输光路，阻挡检测光的传输时，光接收单元产生的电信号产生电平的突变，从而判断待测试封装单元达到目标位置，此时第一测试针201的第一测试端21的表面与第二测试针203的第二测试端23表面平齐，第一测试针201的第一测试端21和第二测试针203的第二测试端23的表面与被测试端子30的表面接触良好。
[0083]在一实施例中,所述检测单元为磁感应单元,磁感应单元包括激发端和感应端，所述激发端具有磁性，所述感应端感应磁性产生电信号，所述激发端位于第一测试针201的第一连接端22，比如可以将第一测试针201的第一连接端22采用具有磁性的材料(例如钡铁氧化物等)制作，感应端置于通孔216两侧的侧壁内，感应端与基底200的上表面的第三距离等于或略小于非测试状态时第一测试针216的第一测试端21表面突出第二测试针203的第二测试端23表面的第二距离。在进行测试时，当第一测试针201的第一连接端22下移到感应端的位置时，感应端感应磁性产生电信号，感应端的电信号产生电平的突变，从而判断待测试封装单元达到目标位置。
[0084]在一实施例中，所述检测单元为红外测距单元或超声测距单元或者激光测距单元，红外测距单元或超声测距单元或者激光测距单元直接测量第一测试针201的第一连接端移动的距离，判断待测试封装结构是否到达目标位置。
[0085]通过本发明的半导体测试治具可以对封装结构300的多个被测试端子同时进行电学性能测试，提高了测试的效率和测试的准确度。
[0086]需要说明的是，本发明的半导体测试治具可以应用于自动测试(机器手自动加载待测试封装结构)，也可以应用于手动测试(人工加载待测试封装结构)。
[0087]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种测试针头，其特征在于，包括: 绝缘体，所述绝缘体中具有贯通绝缘体两个端部的空腔； 位于绝缘体的空腔中的第一测试针,所述第一测试针包括第一本体、位于第一本体一端的第一测试端以及位于第一本体另一端的第一连接端； 位于空腔中的弹性元件，所述弹性元件与第一测试针连接，适于驱动所述第一测试针沿空腔上下移动； 位于绝缘体侧壁表面环绕所述第一测试针的第二测试针，第二测试针与第一测试针同轴，第二测试针包括第二本体、位于第二本体一端的第二测试端以及位于第二本体另一端的第二连接端，第二测试端具有下凹的第一弧面。
2.如权利要求1所述的测试针头，其特征在于，所述绝缘体中的腔室包括第一腔室、位于第一腔室上端的第二腔室、和位于第一腔室下端的第三腔室，所述第一腔室与第二腔室相互贯通，所述第三腔室与第一腔室相互贯通，且第二腔室的宽度和第三腔室的宽度均小于第一腔室的宽度，所述第一测试针穿过第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述弹性元件位于第一腔室内。
3.如权利要求2所述的测试针头，其特征在于，所述第一测试针的第一本体上具有限位凸起，所述限位凸起位于第一腔室内，弹性元件的一端与限位凸起接触，弹性元件的另一端与第一腔室底部的腔室壁接触。
4.如权利要求3所述的测试针头，其特征在于，所述弹性元件为弹簧，所述第一测试针穿过弹簧中间的孔洞，弹簧的一端与限位凸起接触，弹簧的另一端与第一腔室底部的腔室壁接触。
5.如权利要求3所述的测试针头具，其特征在于，所述弹性元件为金属弹片，金属弹片一端与限位凸起接触，金属弹片的另一端与第一腔室底部的腔室壁接触。
6.如权利要求1所述的测试针头，其特征在于，绝缘体顶部表面低于第二测试针的第二测试端表面。
7.如权利要求6所述的测试针头，其特征在于，所述第一测试针的第一测试端表面和绝缘体的顶部表面为平面，所述第一弧面的一端边缘与绝缘体边缘接触，第一弧面的另一端边缘与第二测试针的顶部表面接触。
8.如权利要求6所述的测试针头，其特征在于，所述第一测试针的第一测试端表面和绝缘体的顶部表面具有下凹的第二弧面，所述第一弧面的一端边缘与绝缘体的边缘接触，第一弧面的另一端边缘与第二测试针的顶部表面接触。
9.如权利要求8所述的测试针头，其特征在于，所述第一弧面和第二弧面为球形或椭球性或类球形的待测试端子上的一段圆弧。
10.一种半导体测试治具，其特征在于，包括: 载板；位于载板上的若干测试针头，每个测试针头包括，绝缘体，所述绝缘体中具有贯通绝缘体两个端部的空腔；位于绝缘体的空腔中的第一测试针，所述第一测试针包括第一本体、位于第一本体一端的第一测试端以及位于第一本体另一端的第一连接端；位于空腔中的弹性元件，所述弹性元件与第一测试针连接，适于驱动所述第一测试针沿空腔上下移动；位于绝缘体侧壁表面环绕所述第一测试针的第二测试针，第二测试针与第一测试针同轴，第二测试针包括第二本体、位于第二本体一端的第二测试端以及位于第二本体另一端的第二连接端，第二测试端具有下凹的第一弧面。
【文档编号】G01R1/067GK104280580SQ201410605989
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】石磊 申请人:南通富士通微电子股份有限公司