CN101089643A - 真实系统的球栅阵列封装元件测试方法与测试插座组 - Google Patents

Abstract

本发明为一种球栅阵列封装元件的测试方法，包括步骤：(a)提供电路板，其中该电路板具有多个接触垫；(b)提供球栅阵列封装元件测试插座组，该球栅阵列封装元件测试插座组具有连接接口以及多个弹性导针，其中该连接接口具有多个导接元件，每一个导接元件的第一端与一个弹性导针的第二端导接，该导接元件的第二端与该电路板上对应的接触垫接触；以及(c)提供球栅阵列封装元件，使该球栅阵列封装元件的多个球形接脚与该球栅阵列封装元件测试插座组的该多个弹性导针的第一端接触，以进行该球栅阵列封装元件的测试。本发明可节约成本，增加应用的弹性与节省重新制模的时间，此外能够提升信号传输品质且电性结构较佳。

Description

真实系统的球栅阵列封装元件测试方法与测试插座组

技术领域

本发明关于一种测试方法，尤指一种球栅阵列封装元件的测试方法与测试插座组。

背景技术

球栅阵列封装芯片(Ball grid array packed IC)目前已成为半导体封装元件的主流，这是因为它具有较高的I/O密度(high density)以及可通过表面贴装技术(SMT)直接设置于电路板上。通常半导体封装芯片都需要经过特定的封装测试程序，然而球栅阵列封装元件由于具有较高I/O密度以及特殊的球形接脚，因此在测试方法上与其它半导体封装元件不同且较为困难。球栅阵列封装元件的测试插座组(Ball grid array test socket assembly)主要是用来连接球栅阵列封装元件的球形接脚(ball contact)至电路板的接触区域，使球栅阵列封装元件的球形接脚不用直接焊接于电路板的接触区域，即可以达到测试的目的。

请参阅图1(a)，其显示使用传统BGA测试插座组来连接球栅阵列封装元件的球形接脚与电路板的导孔的结构示意图。如图1(a)所示，传统BGA测试插座组1具有盒体10以及夹具11，盒体10具有接口层101以及容置空间102，该接口层101具有多个通孔103，可以容置多个弹性导针104。容置空间102可以容置球栅阵列封装元件12，且球栅阵列封装元件12在置入容置空间102后，可受夹具11夹制，使其球形接脚120可以与对应的弹性导针104的一接触端104a接触。弹性导针104的另一接触端，亦即接脚104b，延伸出壳体10，且可与非真实系统的电路板13的多个导孔130接触，藉此以进行球栅阵列封装元件12的测试。

请参阅图1(b)，其显示图1(a)的BGA测试插座组通过弹性导针的接脚插入电路板的导孔的示意图。如图1(b)所示，由于传统的BGA测试插座组1需将其接脚104b插入电路板13的对应导孔130内以进行测试，因此不只需要使用特制的测试电路板(亦即非真实系统的电路板13)，使成本提高，且将接脚104b插于导孔130的过程亦容易产生接脚104b的破坏，造成测试的错误。此外，随着半导体封装元件趋向于微小化与高积集度发展，半导体封装元件的接脚密度越来越高，如此一来接脚间的间距(pitch)就会越来越小，测试电路板的导接区域的间距(pitch)也会缩小，因此特制测试电路板的成本亦会提高，且更容易于插置的过程导致接脚104b的破坏，造成测试的错误。

另外，1997年12月30日公告的美国专利US5,702,255，名称“BALL GRIDARRY SOCKET ASSEMBLY(球栅阵列插座组装)”，亦曾公开另一种传统的BGA测试插座组结构与测试方法，其结构如图2所示。该BGA测试插座组2具有盒体20以及夹具21，盒体20具有接口层201以及容置空间202，该接口层201具有多个通孔203，可以容置多个弹性导针204，容置空间202可以容置球栅阵列封装元件22，且球栅阵列封装元件22在置入容置空间202后，可受夹具21夹制，使其球形接脚220可以与对应的弹性导针204的一接触端204a接触。弹性导针204的另一接触端形成球形接脚204b，其延伸出壳体20，且可与非真实系统的电路板23的多个接触垫230接触，藉此以进行球栅阵列封装元件22的测试。

然而，由于弹性导针204的另一端需设置球形接脚204b，因此不只弹性导针204的加工工艺麻烦，且于弹性导针204组装于测试插座组2的过程，亦十分费时而不便，容易造成接触不良的问题。此外，当多个测试插座组2设置于电路板23上时，每一个测试插座组2仍需要逐一对位至电路板23的接触区域，因此不利于多组测试插座组2的设置与进行。

另外，随着半导体产业的高度发展，集成电路元件会根据标准与需求而改变其尺寸以及封装的形状，因此，为了适应市场的需求，所使用的测试插座组的定位座形状及大小就必须跟着改变，以配合待测试的半导体封装元件，然而在传统的测试插座组中，定位座通常是不可置换且固定尺寸与形状的，因此当有不同规格的半导体封装元件需测试时，就必须重新开模以制造一组新的测试插座组，如此不仅浪费成本与时间，且无法加快测试流程。

因此，如何发展一种可改善上述公知技术不足的球栅阵列封装元件测试方法与测试插座组，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种球栅阵列封装元件测试方法与测试插座组，通过在电路板及弹性导针之间设置连接接口的方式，以及使用可拆换的定位座，以解决传统测试方法因弹性导针与电路板直接接触的方式，将造成弹性导针难与电路板的接触垫精准对位接触，以及需使用特制的测试电路板的缺点，以及定位座无法进行更换，而造成浪费成本及浪费过多测试时间的缺点。

本发明的另一目的在于提供一种球栅阵列封装元件测试方法与测试插座组，通过在电路板及弹性导针之间设置连接接口的方式，使球栅阵列封装元件可以在真实系统的电路板上进行测试，且有利于多组测试插座组的设置以及提升测试效率。

为达上述目的，本发明的一较广义实施例为提供一种球栅阵列封装元件的测试方法，包括步骤：(a)、提供电路板，其中该电路板具有多个接触垫；(b)、提供球栅阵列封装元件测试插座组，该球栅阵列封装元件测试插座组具有连接接口以及多个弹性导针，其中该连接接口具有多个导接元件，每一个导接元件的第一端与一个弹性导针的第二端导接，该导接元件的第二端与该电路板上对应的接触垫接触；以及(c)、提供球栅阵列封装元件，使该球栅阵列封装元件的多个球形接脚与该球栅阵列封装元件测试插座组的该多个弹性导针的第一端接触，以进行该球栅阵列封装元件的测试。

根据本发明的构想，其中该导接元件的该第二端为球形接脚。

根据本发明的构想，其中该导接元件的该第二端以表面贴装技术与该电路板的接触垫连接。

根据本发明的构想，其中该导接元件由锡或铜所制成。

根据本发明的构想，其中该球栅阵列封装元件测试插座组还包含固定部件组，用以固定该多个弹性导针。

根据本发明的构想，其中该固定部件组包含第一固定部件及第二固定部件，该第一固定部件及该第二固定部件分别具有多个孔洞，以供该多个弹性导针贯穿而固定于该固定部件组。

根据本发明的构想，其中该球栅阵列封装元件测试插座组还包含支撑部件，其具有容置空间，以容置该连接接口与该固定部件组。

根据本发明的构想，其中该球栅阵列封装元件测试插座组还包含定位座，其设置于该固定部件组之上且包含容置空间，用以容置该球栅阵列封装元件，且该球栅阵列封装元件的该多个球形接脚与该多个弹性导针接触。

根据本发明的构想，其中该球栅阵列封装元件测试插座组还包含扣压部件，其设置于该定位座之上且具有压盖结构，用以固定该球栅阵列封装元件于该定位座内。

为达上述目的，本发明另一较广义实施例为提供一种球栅阵列封装元件的测试插座组，用于导接电路板上的多个接触垫与球栅阵列封装元件的多个球形接脚，以进行该球栅阵列封装元件的测试。该球栅阵列封装元件的测试插座组包括：多个弹性导针，每一个弹性导针具有第一端与第二端，其中该第一端用于与该球栅阵列封装元件的该球形接脚接触；以及连接接口，具有多个导接元件，每一个导接元件具有第一端与第二端，该第一端与一个弹性导针的该第二端导接，而该第二端用于与该电路板上对应的该接触垫接触。

本发明的球栅阵列封装元件测试方法与测试插座组通过连接接口作为电路板及弹性导针之间信号传送的媒介，可使弹性导针轻易且精准地与电路板的接触垫导接，且只需使用真实系统的电路板即可，无须另制测试用电路板而增加成本。另外，本发明的球栅阵列封装元件测试插座组使用可拆换式定位座，只要松开锁固元件即可弹性地更换定位座，增加应用的弹性与节省重新制模的时间。此外，本发明的球栅阵列封装元件测试插座组利用连接接口的导接元件，可以提供较大的接触面积与弹性导针接触，因此能够提升信号传输品质且电性结构较佳。

附图说明

图1(a)显示使用传统BGA测试插座组来连接球栅阵列封装元件的球形接脚与电路板的导孔的结构示意图。

图1(b)显示图1(a)的BGA测试插座组通过弹性导针的接脚插入电路板的导孔的示意图。

图2显示使用另一传统BGA测试插座组来连接球栅阵列封装元件的球形接脚与电路板的导孔的结构示意图。

图3显示球栅阵列封装元件的球形接脚通过本发明优选实施例的球栅阵列封装元件测试插座组与电路板的接触垫连接的结构示意图。

图4为使用本发明球栅阵列封装元件测试插座组所进行的测试流程图。

图5为本发明优选实施例的芯片测试模块结构分解图。

图6为图5所示结构中定位座的结构示意图。

图7为图5所示结构中扣压部件的结构示意图。

图8为图5所示结构中扣压部件的动作图。

其中，附图标记说明如下：

1：     BGA测试插座组    10：   壳体

11：    夹具             12：   球栅阵列封装元件

13：    电路板           101：  接口层

102：   容置空间         103：  通孔

120：   球形接脚         130：  导孔

104：   弹性导针         104a： 接触端

104b：  接脚             2：    BGA测试插座组

20：    壳体             21：   夹具

22：    球栅阵列封装元件 23：   电路板

201：   接口层           202：  容置空间

203：   通孔             220：  球形接脚

230：   接触垫           204：  弹性导针

204a：  接触端           204b： 球形接脚

3：     BGA测试插座组    31：   支撑部件

32：    球栅阵列封装元件 33：   电路板

34：    连接接口         35：   弹性导针

36：    固定部件组       37：   定位座

38：    扣压部件         39：   锁固元件

40：    锁固元件         311：  容置空间

320：   球形接脚         330：  接触垫

341：   导接元件         341a： 第一端

341b：  第二端           35a：  第一端

35b：   第二端           361：  第一固定部件

362：    第二固定部件   3611： 孔洞

3621：   孔洞           371：  容置空间

381：    压盖结构

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例中具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图标记在本质上为当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参阅图3，其显示球栅阵列封装元件的球形接脚通过本发明优选实施例的球栅阵列封装元件测试插座组与电路板的接触垫连接的结构示意图。如图3所示，本发明的球栅阵列封装元件测试插座组3可在真实系统的电路板33上对球栅阵列封装元件32进行测试。该球栅阵列封装元件测试插座组3主要利用连接接口34的多个导接元件341配合多个弹性导针35而与球栅阵列封装元件32的球形接脚320以及电路板33的接触垫330连接，以在真实系统的电路板33上进行球栅阵列封装元件32的测试。

使用该球栅阵列封装元件测试插座组30所进行的测试流程如图4所示(并请配合参阅图3)。首先，提供真实系统的电路板33，其中该电路板33上具有多个接触垫330。然后，提供球栅阵列封装元件测试插座组3，该测试插座组3具有连接接口34以及多个弹性导针35，其中该连接接口34具有多个导接元件341，每一个导接元件341的第一端341a与弹性导针35的第二端35b导接，导接元件341的第二端341b则与电路板33上对应的接触垫330接触。之后，提供球栅阵列封装元件32，使该球栅阵列封装元件32的多个球形接脚320与弹性导针35的第一端35a接触，藉此以进行球栅阵列封装元件32的测试。

适用本发明构想的芯片测试模块可为单一球栅阵列封装元件测试插座组3所构成的单芯片测试模块，亦可为多个球栅阵列封装元件测试插座组3所构成的多芯片测试模块。请参阅图5，其为本发明优选实施例的芯片测试模块结构分解图。如图5所示，每一个芯片测试模块的球栅阵列封装元件测试插座组3主要由支撑部件31、连接接口34、多个弹性导针35、固定部件组36、定位座37以及扣压部件38所构成。该芯片测试模块的球栅阵列封装元件测试插座组3设置于真实系统(real system)的电路板33上，使球栅阵列封装元件32的球形接脚320与电路板33上的接触垫330导接(如图3所示)。

请再参阅图3与图5，连接接口34设置于弹性导针35与电路板33之间，以作为电路板33与弹性导针35间信号传输的媒介，其中连接接口34具有多个通孔(未图示)，每一个通孔内形成一个导接元件341，该导接元件341的第一端341a与第二端341b分别暴露于连接接口34的上下表面，且导接元件341以锡或铜所制成为优选，但不以此为限。导接元件341的第一端341a与对应的弹性导针35的第二端35b接触。由于导接元件341的第一端341a可以提供较电路板33接触垫330相对大的接触面积，因此弹性导针35与连接接口34可以有较佳的接触。另外，由于导接元件341的第二端341b为球形接脚，因此导接元件341的第二端341b可在球栅阵列封装元件测试插座组3组装完成后，通过表面贴装技术(SMT)与电路板33所对应的接触垫330连接。因此可以在真实系统的电路板33上进行球栅阵列封装元件的测试。

在一些实施例中，该弹性导针35为具有弹性或可伸缩性的导针，但不以此为限。弹性导针35可利用固定部件组36来固定及保护。在本优选实施例中，固定部件组36由第一固定部件361及第二固定部件362所构成，由于弹性导针35中间部分的直径较大而与球栅阵列封装元件32接触的第一端35a(请参阅图3)的直径较小，因此第一固定部件361所具有的多个孔洞3611直径相对较大，亦即与弹性导针35中间部分的直径相当，可用于容置弹性导针35的中间部分；而第二固定部件362所具有的多个孔洞3621则直径相对较小，亦即与弹性导针35的第一端35a的直径相当，可用来容置弹性导针35的第一端35a。因此，弹性导针35将贯穿与其对应的第一固定部件361的孔洞3611以及第二部件362的孔洞2621而与球栅阵列封装元件32的球形接脚320导接(请参阅图3)。

此外，请参阅图5与图6，当球栅阵列封装元件32进行测试时，需要通过定位座37来使球栅阵列封装元件32的球形接脚320与相对应的弹性导针35接触，因此定位座37具有容置空间371，以用于放置球栅阵列封装元件32。在一些实施例中，定位座37通过锁固元件39，例如：螺丝，与固定部件组36及连接接口34锁固在一起，当要测试不同封装形状大小与球形接脚数的元件时，只要利用工具松开锁固元件39并更换具不同形状大小的容置空间371的定位座37，如此就可根据不同的需求，解决公知球栅阵列封装元件测试插座组因无法更换定位座而需重新开模制造的缺点。

在另一些实施例中，为了使连接接口34、弹性导针35、固定部件组36以及定位座37组合后的结构更加的稳固，因此需通过具有容置空间311的支撑部件31来支撑及保护上述的组合结构，且由图5中可知，固定部件组36容置于支撑部件31的容置空间311内。

图7显示图5所示结构中扣压部件的结构示意图，而图8显示扣压部件的动作图。如图5、图7与图8所示，扣压部件38设置于定位座37的上方，当扣压部件38的压盖结构381开启时，使用者可将球栅阵列封装元件32放置于定位座37的容置空间371内，当压盖结构38扣住时将施于球栅阵列封装元件32一向下的力量，使球栅阵列封装元件32的球形接脚320与通过第二固定部件362的孔洞3621的弹性导针35导接，如此一来即可进行测试步骤。当然，扣压部件38通过多个锁固元件40，例如：螺丝，与支撑部件31及电路板33锁固在一起。

当然，适用本发明构想的芯片测试模块可为单一球栅阵列封装元件测试插座组3所构成的单芯片测试模块，亦可为多个球栅阵列封装元件测试插座组3所构成的多芯片测试模块。当芯片测试模块为多个球栅阵列封装元件测试插座组3所构成的多芯片测试模块时，支撑部件31、连接接口34、固定部件组36、定位座37以及扣压部件38等皆可选择性地共享，以便于组装与节省成本。

综上所述，本发明的球栅阵列封装元件测试方法与测试插座组通过连接接口作为电路板及弹性导针之间信号传送的媒介，可使弹性导针轻易且精准地与电路板的接触垫导接，且只需使用真实系统的电路板即可，无须另制测试用电路板而增加成本。另外，本发明的球栅阵列封装元件测试插座组使用可拆换式定位座，只要松开锁固元件即可弹性地更换定位座，增加应用的弹性与节省重新制模的时间。此外，本发明的球栅阵列封装元件测试插座组利用连接接口的导接元件，可以提供较大的接触面积与弹性导针接触，因此能够提升信号传输品质且电性结构较佳。因此，本发明的球栅阵列封装元件测试方法与测试插座组极具产业价值。

本发明可由本领域技术人员做各种变化和修饰，但是都不脱离所附权利要求书所欲保护的范围。

Claims (10)

1.一种球栅阵列封装元件的测试方法，包括步骤：

(a)、提供电路板，其中该电路板具有多个接触垫；

(b)、提供球栅阵列封装元件测试插座组，该球栅阵列封装元件测试插座组具有连接接口以及多个弹性导针，其中该连接接口具有多个导接元件，每一个导接元件的第一端与一个弹性导针的第二端导接，该导接元件的第二端与该电路板上对应的接触垫接触；以及

(c)、提供球栅阵列封装元件，使该球栅阵列封装元件的多个球形接脚与该球栅阵列封装元件测试插座组的该多个弹性导针的第一端接触，以进行该球栅阵列封装元件的测试。

2.如权利要求1所述的球栅阵列封装元件的测试方法，其中该导接元件的该第二端为球形接脚，该导接元件的该第二端以表面贴装技术与该电路板的接触垫连接，以及该导接元件由锡或铜所制成。

3.如权利要求1所述的球栅阵列封装元件的测试方法，其中该球栅阵列封装元件测试插座组还包含固定部件组，用以固定该多个弹性导针。

4.如权利要求3所述的球栅阵列封装元件的测试方法，其中该固定部件组包含第一固定部件及第二固定部件，该第一固定部件及该第二固定部件分别具有多个孔洞，以供该多个弹性导针贯穿而固定于该固定部件组。

5.如权利要求3所述的球栅阵列封装元件的测试方法，其中该球栅阵列封装元件测试插座组还包含：

支撑部件，其具有容置空间，以容置该连接接口与该固定部件组；

定位座，其设置于该固定部件组之上且包含容置空间，用以容置该球栅阵列封装元件，且该球栅阵列封装元件的该多个球形接脚与该多个弹性导针接触；以及

扣压部件，其设置于该定位座之上且具有压盖结构，用以固定该球栅阵列封装元件于该定位座内。

6.一种球栅阵列封装元件的测试插座组，用于导接电路板上的多个接触垫与球栅阵列封装元件的多个球形接脚，以进行该球栅阵列封装元件的测试，该球栅阵列封装元件的测试插座组包括：

多个弹性导针，每一个弹性导针具有第一端与第二端，其中该第一端用于与该球栅阵列封装元件的该球形接脚接触；以及

连接接口，具有多个导接元件，每一个导接元件具有第一端与第二端，该第一端与一个弹性导针的该第二端导接，而该第二端用于与该电路板上对应的该接触垫接触。

7.如权利要求6所述的球栅阵列封装元件的测试插座组，其中该导接元件的该第二端为球形接脚，该导接元件的该第二端以表面贴装技术与该电路板的该接触垫连接，以及该导接元件由锡或铜所制成。

8.如权利要求6所述的球栅阵列封装元件的测试插座组，还包含固定部件组，用以固定该多个弹性导针。

9.如权利要求8所述的球栅阵列封装元件的测试插座组，其中该固定部件组包含第一固定部件及第二固定部件，该第一固定部件及该第二固定部件分别具有多个孔洞，以供该多个弹性导针贯穿而固定于该固定部件组。

10.如权利要求8所述的球栅阵列封装元件的测试插座组，还包含：

支撑部件，其具有容置空间，以容置该连接接口与该固定部件组；

定位座，其设置于该固定部件组之上且包含容置空间，用以容置该球栅阵列封装元件，且使该球栅阵列封装元件的该多个球形接脚与该多个弹性导针接触；以及

扣压部件，其设置于该定位座之上且具有压盖结构，用以固定该球栅阵列封装元件于该定位座内。

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