一种直压式射频集成电路测试治具的制作方法

本实用新型属于射频集成电路成品测试技术领域，具体涉及一种直压式射频集成电路测试治具。

背景技术：

我国集成电路成品量产测试通常使用传统锁紧式测试座，如图1所示，其内部均含有电信号的金属导电介质，作为媒介用于电信号在集成电路引脚和测试适配电路板之间的传递。

按照使用要求的不同，上述锁紧式测试座会采用不同的导电介质以适应不同的信号传输需求。常见的导电介质主要包括金属弹簧针、弹性金属针、弹性金属片以及导电橡胶等。

当测试带宽和速率要求不高时，由于低频信号对应的波长远远大于信号路径尺寸，同一时刻在信号路径上的各点信号可近似认为是相等的，在测试座设计时往往可以忽略导电介质本身材料和拓扑结构对信号完整性的影响，而着重考虑测试座整体机械接触的稳定性和可重复性。

但是，对于射频集成电路测试，信号对应的波长已经接近信号路径尺寸，同一时刻在信号路径上的各点信号的差异也已无法忽略。只有当信号沿均匀互连路径传播时，才不会产生反射和信号失真。而传统测试治具导电介质本身材料和拓扑结构所引入的细微阻抗变化，将造成信号反射和失真。而且随着频率越高，这种反射和失真会更为严重，最终对测试结果产生极大的影响。

现有测试夹具底座中的探针作为核心的金属传导机构。对特定的集成电路的引脚定义，多根探针在三个维度内组成的不同结构所形成的电磁场具有很大的差异；对相同封装、不同种类的集成电路，多根探针即使结构不变，其形成的电磁场也随着不同的引脚定义产生很大的变化。尤其对于电信号功率变化极为敏感的射频集成电路，3dB的差异大约相当于功率变化了一倍，电磁场的差异与变化将对测试测量结果产生巨大的影响。从测试测量设备发生或返回的信号通过线缆、连接器到达测试印制电路板上的金属导带；若进一步通过与印制电路板板平面相垂直的探针传导到集成电路引脚，则不仅信号传播或返回路径的长度增加了一段，对谐振频率产生影响，同时与原有路径形成了90°夹角，在射频环境下，将产生复杂的容性和感性阻抗影响，该影响将矢量的施加在原有阻抗上，随之将产生反射、串扰等复杂多变的信号完整性问题，对信号的测试测量将造成极大影响。

为了满足射频测试的高频带测试需求，导电介质的信号传输通路要尽可能的短，目前主要采用微型金属弹簧针和导电橡胶两类。

微型金属弹簧针在压接时弹簧会产生形变，造成信号传输路径长度的变化。通常插座厂商在设计时是在弹簧针没有受力的情况下仿真，和实际芯片与测试板接触时的高频性能存在差异，在使用时会引入插入损耗；导电橡胶虽然能够进一步减小信号传输路径，从而提升测试座的电气性能，但由于本身材料性质的制约，其使用寿命短且容易损伤，导致实际性能下降且不易控制。而且，采用上述两种导电介质的测试座，制作工艺精度要求很高，带来高昂的价格和使用成本。以业界知名的美国的Johnstech公司产品为例，单只测试座售价都在5000美元以上(2016年价格)。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种直压式射频集成电路测试治具，通用性强、使用寿命长、成本低，能够满足射频信号测试信号完整性要求。

本实用新型采用以下技术方案：

一种直压式射频集成电路测试治具，包括上压部分、水平限位部分和PCB基板，所述PCB基板上设置有焊盘，所述水平限位部分设置在所述PCB基板上用于对被测射频集成电路进行机械定位，所述上压部分设置在所述水平限位部分上用于使所述被测射频集成电路的引脚和焊盘直接接触完成直压式测试。

进一步的，所述上压部分包括弹簧压块和压盖锁紧结构，所述弹簧压块设置在所述被测射频集成电路的上表面，所述压盖锁紧结构设置在所述弹簧压块的外部，与所述水平限位部分固定连接。

进一步的，所述水平限位部分的两端设置有用于和所述压盖锁紧结构连接的凹槽，所述水平限位部分的中部开有用于放置射频集成电路的腔体，所述腔体从水平方向包围所述射频集成电路。

进一步的，所述腔体的底面边缘部分挖空，用于放置调节分立器件。

进一步的，压盖锁紧结构包括金属轴，弹簧压块通过金属轴与压盖锁紧结构连接，用于作为锁紧结构闭合和开启的旋转支点，压盖锁紧结构的上部通过弹簧与弹簧压块连接，压盖锁紧结构的下部设置有锁紧件用于实现上压部分和水平限位部分的锁紧和脱离。

进一步的，在PCB基板上设置有对应不同测试需要的测试线路，测试线路用于将测试信号引入电路并将电路的响应引出到PCB基板上。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型直压式射频集成电路测试治具包括上压部分、水平限位部分和PCB基板，水平限位部分设置在PCB基板上用于对被测射频集成电路进行机械定位，上压部分设置在水平限位部分上用于使被测射频集成电路的引脚和焊盘直接接触完成直压式测试，采用集成电路与测试印制电路板直接接触的方式，改善了现有技术中金属导电介质对射频测试信号完整性带来的不利影响，提升了整体的测试精度和可靠性，采用分离式设计，通用性强，且采用机械弹簧压块、弹簧制作，且接触方式为金属表面直接接触，抗磨损，使用寿命长。

进一步的，上压部分包括弹簧压块和压盖锁紧结构，弹簧压块依据不同种类的封装，定制为不同的形状，使用时紧贴被测射频集成电路上表面；压盖锁紧结构可灵活固定于水平限位部分，具有可复用程度高的特点。

进一步的，水平限位部分是根据集成电路封装定制的腔体，其内部腔体从水平方向包围集成电路，同时底面边缘部分挖空，为射频测试提供放置调节分立器件的空间；且弹簧压块和水平限位部分可通用于同一种封装的多种射频电路测试。

进一步的，本实用新型放弃了价格昂贵的微型弹簧针和导电橡胶，使材料成本和设计、加工工艺要求大幅降低，单套治具成本可控制在2000元人民币以内(2016年价格)，成本大幅降低。

综上所述，本实用新型采用分离式设置，通用性强，延长各个部件的使用寿命，成本低，能够满足射频集成电路测试要求。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为传统低频测试治具；

图2为本实用新型总体结构示意图；

图3为本实用新型上压部分剖面图；

图4为本实用新型直压式治具仿真结果示意图；

图5为采用现有的弹簧探针式测试固定装置的测试效果图；

图6为采用新型射频集成电路测试固定装置的测试效果图。

其中：1.上压部分；2.水平限位部分；3.PCB基板；4.弹簧压块；5.压盖锁紧结构；5-1.金属轴；5-2.弹簧；5-3.锁紧件；6.焊盘。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供了一种直压式射频集成电路测试治具，将测试座设计为单纯的机械定位和压接组件，使被测电路引脚和测试适配板直接接触，接近于实际焊装的性能效果，从而彻底消除了导电介质对信号完整性带来的不利影响。

请参阅图2和图3，本实用新型直压式射频集成电路测试治具，包括中心设置有焊盘6的PCB基板3，PCB基板3上设置有水平限位部分2，水平限位部分2和PCB基板3之间用于安装被测射频集成电路，通过水平限位部分2实现机械定位，在水平限位部分2上设置有上压部分1，用于使被测射频集成电路的引脚和焊盘6直接接触完成直压式测试。

上压部分1包括弹簧压块4和压盖锁紧结构5，弹簧压块4设置在被测射频集成电路的上表面，压盖锁紧结构5设置在弹簧压块4的外部，与水平限位部分2固定连接。

弹簧压块4依据不同种类的封装，定制为不同的形状，使用时紧贴被测射频集成电路上表面，并通过内置弹簧调整对被测射频集成电路的向下压力；

压盖锁紧结构5包括金属轴5-1、弹簧5-2和锁紧件5-3。金属轴5-1、弹簧5-2和锁紧件5-3对称设置在弹簧压块4的两侧，用于和水平限位部分2连接。

其中，金属轴5-1用于固定连接压盖锁紧结构5和弹簧压块4，并提供锁紧结构闭合和开启的旋转支点；弹簧5-2为锁紧结构闭合提供限位压力；锁紧件5-3可在弹簧5-2和外力的作用下，实现上压部分1和水平限位部分2的锁紧和脱离。

当压盖锁紧结构5处于锁紧状态时，从上方包围弹簧压块4，并与水平限位部分2连接产生向下的压力。此外，整套装置还包括螺丝等各种固定套件。

水平限位部分2的两端设置有用于和压盖锁紧结构5连接的凹槽，水平限位部分2的中部开有用于放置射频集成电路的腔体，腔体从水平方向包围所述射频集成电路。

优选的，腔体的底面边缘部分挖空，用于为射频测试提供放置调节分立器件的空间。

弹簧压块4和水平限位部分2可通用于同一种封装的多种射频电路测试；

PCB基板3为针对被测射频集成电路定制的印制电路板，同时起到固定安装水平限位部分的作用。

在PCB基板3的顶层设计有专用的焊盘6用于和所述被测射频集成电路的引线接触，此外，为了满足不同电路测试条件和接口需求，实际测试时，在PCB基板3上设置有对应不同测试需要的测试线路，用来将测试信号引入电路，同时将电路的响应引出到PCB基板3上。

使用时，首先将水平限位部分2用螺丝固定在PCB基板3上，然后装入集成电路，再将上压部分1压紧，开始电信号测试。设计参数及加工工艺可保证各部分部分处于紧密连接状态，且不损伤被测电路。测试结束后将上压部分打开，取出集成电路，完成单只集成电路的测试。

如图4所示，在0～20GHz频带范围内，这种测试治具设计只会引入幅度不超过0.003dB的插入损耗，总体效果良好。

实施例

针对某型号射频功率分配器集成电路设计测试固定装置。

构成：弹簧压块、压盖锁紧结构、水平限位部分、上表面有焊盘的PCB基板。

作用：该型号集成电路量产测试时，原本使用带弹簧探针的固定装置进行测试，由于弹簧针组成的电磁场很难满足目标阻抗的控制要求，导致单路径内插入损耗大，部分能量会反射回发送端；且各路径之间相互串扰严重，测试结果偏差严重。按照上述测试治具设计方法，重新设计制作了新型的测试装置，直接将待测电路压贴到PCB基板的专用焊盘上。实际测试效果表明，可以有效避免金属导电介质带来的不利影响，改善整体测试结果。

测试效果请参阅图5和图6，经实测对比验证，采用传统低频测试治具的某型号射频功率分配器散射参数S21如图5所示，随着测试频率升高，其插入损耗增加明显。与之对比，采用本实用新型直压式射频集成电路测试治具的同一射频功率分配器散射参数S21如图6所示，高频段的插入损耗改善明显。同以1.8GHz的频点测量数据为例，图5中的插入损耗为-5.87dB，图6中的插入损耗为-3.91dB，对比结果改善了将近2dB。根据以上数据能够表明，采用本实用新型直压式射频集成电路测试治具能够获得更优的测试结果。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。