CN105324672B - 半导体元件测试用插座装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半导体元件测试用插座装置，特别涉及一种根据半导体元件的引线(lead)的形状，对BGA(Ball Grid Array)型和LGA(Land Grid Array)型的半导体元件，或BGA/LGA复合型半导体元件进行测试的插座装置，改善了用于施压并固定半导体元件的锁止件结构，在锁止件前端设置了滚轴，因此即使在约10万次以上的测试次数中也能将与半导体元件上表面的油砂砂布面之间的滑动摩擦所引起的磨损降低到最小，从而可以创新地延长插座装置的寿命，增加测试效率，降低费用。

Description

半导体元件测试用插座装置
技术领域
本发明涉及一种半导体元件测试用插座装置，特别涉及一种根据半导体元件的引线(lead)的形状，球栅阵列(Ball Grid Array；BgA)型与栅格阵列(Land Grid Array；LGA)型的半导体元件，或BGA/LGA复合型半导体元件进行测试的插座装置。
背景技术
一般来说，半导体元件(IC)用插座设置于测试板或老化测试基板(Burn-InBoard)，并通过形成于所述板(测试板、老化测试基板)的I/O引线(输入和输出引线)，连接用于能够输入和输出所述IC驱动所需的电源与电气信号的老化室(burn in chamber)，或连接用于测试其外围设备和所述IC特性的单独的测试装置，由此被一连的IC测试用系统所利用。
一般来说，被广为使用的IC中的BGA型IC为，在IC的整个底部排列了IC的引线即Ball，从而创新地缩小了IC的大小及厚度。
最近，所述BGA型IC的Ball之间的间距(Pitch)以0.5mm、0.4mm、0.35mm等长度越来越缩小，且Ball的数也增加到约200～500Ball，在其数量多的情况下会达到数千Ball。
另一方面，LGA型IC为，所述BGA型IC中PAD(或Land)上没有Ball的状态的IC。
最近，生产出各种各样LGA型或BGA及LGA复合型IC，而用于测试LGA型或复合型IC的插座则包括沿上下方向有一定弹性力的多个触头(Contact)，所述触头的下部引线以接触方式或以焊接方式连接于PCB。
其中，所述触头的上部引线与插座所装入(Loading)的IC引线相接触，为了稳定地进行电性接触，插座应具有向下按压IC的按压装置。
作为参考，将通过所述按压装置而施压于IC上表面的物理力除以触头的数量，可以算出施加于每个触头的物理力。
更详细地，施加于所述触头的物理力为，每个触头为20(gf)左右，例如所述IC的引线有200个的情况下，需要施加4.0(Kgf)左右的强力的物理力。
因此，用于测试IC的插座，应具有能将如上所述的强力的物理力有效地施加于IC的锁止件(Latch)，应具有能稳定地传输单独的电源及信号的可靠的触头。
图1的(a)、(b)、(c)分别为BGA/LGA复合型半导体元件的俯视图、侧视图及仰视图。
参照图1的(a)、(b)、(c)，在半导体元件1的上表面形成有微小的突起2，并处理成类似于砂布的面，其下面的中央排列有多个作为半导体元件引线的球3，其外围排列有刀棱面(或衬垫)形状的引线，由此制造BGA/LGA复合型半导体元件。
最近，这样的复合引线型半导体元件以多种形态开发生产出来，由此需要用于测试这样的半导体元件的插座装置。
特别是，BGA/LGA复合型半导体元件基本上会分开测试BGA部分和LGA部分，但需要开发出能同时进行测试的插座装置。
BGA/LGA复合型半导体元件的总引线数约为200个，用于测试LGA的触头具有从半导体元件的下侧向上侧接触于引线(pad或land)的形状，而且，在这种情况下插座装置应具有以超过触头的整体力的大小来按压半导体元件的结构。
图2的(a)、(b)分别为现有技术的半导体元件测试用插座装置的俯视图和A-A线的剖视图。
参照图2的(a)、(b)，现有的LGA型半导体元件测试用插座装置10包括：具有弯曲形状的多个触头12的插座主体11；在插座主体11上方可上下移动的罩13；与罩13的上下移动相联动并可旋转地组装于插座主体11，从而对LGA型半导体元件20进行固定或解除固定的锁止件14。
锁止件14形成有引导插槽14a，该引导插槽14a中连接有引导销15a，该引导销15a的一端固定于与罩13铰链连接的驱动连杆(Link)15。锁止件14被螺旋弹簧16弹性支撑。
这样的现有的插座装置在按压罩13时，锁止件14会向外侧张开，从而可以装入半导体元件，当松开罩13时，根据螺旋弹簧16的弹性恢复力而锁止件14会按压并固定半导体元件上方。
这样的现有的插座装置是以通过锁止件的端部重复用强力来按压半导体元件的上部而进行固定，另一方面，由于半导体元件的上部面具有粗糙的表面，在重复使用的情况下随着测试次数的增加，与半导体元件相接触的锁止件的端部的磨损会严重，最终半导体元件的引线与触头将无法进行稳定的电性接触，从而产生测试可靠性降低的问题。
通常情况下，大概在5万次左右的测试时点上会成为因锁止件端部的磨损而无法再进行测试的时间点。
而且，现有的LGA型半导体元件的测试用插座装置，通过用于触头的组装的具有弓形的弯曲部的附加部件来排列组装触头，但其部件数量多且组装困难，而且需要用强力的物理力来按压固定半导体元件的结构及驱动结构，因此存在插座装置的结构复杂的问题，特别是由于复杂的插座装置的结构而存在成本的上升及插座的整体品质下降的问题。
现有技术文献
专利文献
韩国公开专利第10-2006-0069947号(公开日：2006.06.23)
韩国公开专利第10-2011-0085710号(公开日：2011.07.27)
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明是为了改善这种现有的半导体元件测试用插座装置而提出的，其目的在于提供一种半导体元件测试用插座装置，该装置能够对BGA型和LGA型的半导体元件，或BGA/LGA复合型半导体元件进行测试，且简化用于施压固定半导体元件的锁止件结构和驱动机构的结构，能够将与半导体元件的滑动摩擦所引起的磨损降低到最小。
(二)技术方案
用于解决上述技术问题的本发明的半导体元件测试用插座装置，包括：插座主体，形成有用于分别插入并固定多个触头的多个第一容纳孔，具有与下述的锁止件进行组装的铰链销；下侧板，设置在所述插座主体的下方，且贯通形成有与所述第一容纳孔相联通的多个第二容纳孔，使得所述触头的下侧接触部与PCB引线电性连接；浮动板，设置在所述插座主体的上部，且由多个弹性体弹性支撑并可以上下移动，其上侧面作为半导体元件的安装面而提供，且形成有使各触头的上侧接触部贯通的多个贯通孔；多个触头，插入于所述第一容纳孔与第二容纳孔，下侧接触部与PCB的引线相接触，上侧接触部通过所述贯通孔与半导体元件的引线相接触；引导板，设置在所述浮动板的上部，且具有使半导体元件安装于所述浮动板的引导倾斜面；插座罩，被多个罩弹簧弹性支撑，并通过多个钩与所述插座主体进行组装，使得在所述插座主体上方上下移动，且形成有通过所述引导倾斜面的引导而将半导体元件装入的开口部，并具有多个锁止件驱动销；锁止件，其包括对半导体元件施压的锁止件臂、可自由旋转地位于锁止件臂前端的滚轴、与锁止件臂一体形成且与锁止件驱动销相邻接的凸轮部，其被扭力弹簧弹性支撑而相对于所述铰链销可以旋转。
优选地，本发明的特征在于，所述浮动板在半导体元件的安装面上，形成有以容纳半导体元件的球形引线来引导装入位置的引导侧壁。
优选地，本发明的特征在于，还包括适配器砌块，其插入有与各触头下端电性连接的多个适配器触头，其上方设置与所述插座主体的下方进行组装的第一契合部件，其下方设置与PCB进行组装的第二契合部件。
优选地，本发明的特征在于，所述触头是由不同的2种以上组成。
优选地，本发明的特征在于，所述触头是由通过弹簧而弹性连接的上侧接触部和下侧接触部组成。
优选地，本发明的特征在于，所述触头是由与弯曲型或线圈型主体一体形成的上侧接触部和下侧接触部组成。
优选地，本发明的特征在于，所述触头的下侧接触部是以焊接方式来实现与PCB的接触。
(三)有益效果
根据本发明的半导体元件测试用插座装置，可以根据半导体元件的引线的形状，对BGA型与LGA型的半导体元件，或BGA/LGA复合型半导体元件有效地进行测试，而且，改善了用于施压并固定半导体元件的锁止件结构，在锁止件前端设置了滚轴，使得在约10万次以上的测试次数中与半导体元件上表面的油砂砂布面之间的滑动摩擦所引起的磨损降低到最小化，从而可以延长插座装置的寿命，增加测试效率，可降低费用。
附图说明
图1的(a)(b)(c)分别为BGA/LGA复合型半导体元件的俯视图、侧视图及仰视图；
图2的(a)(b)为现有技术的半导体元件测试用插座装置的俯视图与A-A线的剖视图；
图3为本发明的插座装置的俯视图；
图4为图3的B-B线的剖视图；
图5的(a)(b)(c)分别为本发明的插座装置的锁止件的仰视图、C-C线的剖视图、及D-D线的剖视图；
图6为示出本发明的插座装置上装入了半导体元件的图；
图7为用于说明本发明的插座装置上装入了半导体元件的状态下的锁止件的运行示例的图；
图8为示出本发明的插座装置的运行顺序的图。
附图说明标记
C1:BGA型触头 C2:LGA型触头
1:半导体元件 100:插座装置
110:插座主体 111:第一容纳孔
112:铰链销 113:定位销
120:下侧板 121:第二容纳孔
130:浮动板 131:弹性体
132:贯通孔 133:引导侧壁
140:引导板 141:引导倾斜面
150:插座罩 151:罩弹簧
152:钩 153:锁止件驱动销
160:锁止件 161:锁止件臂
162:滚轴 163:凸轮部
164:扭力弹簧 170:适配器砌块
171:适配器触头 172:第二定位销
具体实施方式
首先，在本说明书及权利要求书中所使用的术语或单词不能以通常或词典上的意思所限定并解释，为了以最佳的方式对发明进行说明，基于发明人可以对术语的概念进行适当定义的原则考虑，应将本发明中使用的术语或单词仅解释为符合本发明技术思想的意思和概念。
因此，本说明书中所记载的实施例与附图中示出的结构仅仅是本发明的一个最优选的实施例，并不能代表本发明的全部技术思想，应理解在本申请时间点上可以存在各种可代替的同等物和变型例。
以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
参照图3及图4，本发明的插座装置100包括，构成主体的插座主体110、下侧板120、浮动板130、触头C1、C2、引导板140、插座罩150及锁止件160。
插座主体110上形成有多个容纳孔111，使得多个触头C1、C2可以分别插入并固定，还具有铰链销112，其用于将锁止件160可旋转地进行组装。
插座主体110的下侧可以突出形成有作为契合部件的多个定位销113，适配器砌块170形成有对应于各定位销113并且可以插入组装的凹槽，由此实现插座主体110与适配器砌块170的组装。
在本实施例中示意的是，在插座主体110上突出形成有定位销113，在适配器砌块170上形成有对应于各定位销113的凹槽，但相反地，在插座主体上形成有凹槽，而在适配器砌块上突出形成有定位销，从而实现插座主体与适配器砌块的组装。
虽然图中未示出，插座主体上可以形成有多个螺母或螺栓孔，与PCB实现螺栓组装。
在本发明中，触头C1、C2可以由不同的2种以上组成，例如，可以由与半导体元件的球引线接触的BGA型触头C1，及与半导体元件的衬垫(pad或land)引线接触的LGA型触头C2构成。另一方面，作为BGA型触头或LGA型触头，可以使用各种形态的触头，例如，可以使用将上侧接触部与下侧接触部通过弹簧而弹性连接的弹簧触头或弹簧销(pogo pin)，也可以使用上侧接触部和下侧接触部与弯曲型或线圈型主体一体形成的一体型触头。
触头的下侧接触部可以通过焊接方式来实现与PCB的接触。
下侧板120位于插座主体110的下侧，且贯通形成有与第一容纳孔111相连通的多个第二容纳孔121，从而实现触头C1、C2的下侧接触部与PCB引线之间的电性接触。
浮动板130，通过多个弹性体131而被弹性支撑于插座主体110的上侧而可以上下移动，其上侧面作为半导体元件1的安装面来提供，形成有多个贯通孔132而使触头C1、C2的上侧接触部贯通，从而实现各触头C1、C2的上侧接触部与半导体元件1的引线之间的电性接触。
优选地，在浮动板130的上侧面中装入半导体元件1的位置上，形成有以容纳半导体元件1的球形引线来引导半导体元件1的装入位置的引导侧壁133。
引导板140，位于浮动板130的上侧，且具有使半导体元件1安装于浮动板130的引导倾斜面141。
插座罩150，其中央形成有开口部，使半导体元件1通过引导倾斜面141的引导而被装入，其被多个罩弹簧151弹性支撑着并在插座主体110的上侧可上下移动。而且，插座罩150具有多个钩152，该钩152与插座主体110的卡止突起结合，因此插座罩150可在一定行程范围内相对于插座主体110进行上下移动。
而且，插座罩150铺设有多个锁止件驱动销153，随着插座罩150的上下移动，通过锁止件驱动销153来实现锁止件160的旋转驱动。
锁止件160通过扭力弹簧164而被弹性支撑，并相对于插座主体110的铰链销112可以旋转，且包括：对半导体元件1进行施压的锁止件臂161、可自由旋转地位于锁止件臂161前端的滚轴162、与锁止件臂161一体形成且与锁止件驱动销153相邻接的凸轮部163。
图5的(a)、(b)、(c)分别为本发明的插座装置的锁止件的仰视图、C-C线的剖视图及D-D线的剖视图。
参照图5，锁止件160由锁止件臂161、凸轮部163及铰链臂164一体形成，且锁止件臂161与凸轮部163成水平的状态，而铰链臂164则相对于锁止件臂161与凸轮部163大致呈垂直的状态。
锁止件臂161的前端部设有通过滚轴销162a而可自由旋转地组装的两个滚轴162，且根据锁止件臂的宽度，滚轴的数量会有所增减。
凸轮部163具有一定的曲面163a区间，该曲面区间与锁止件驱动销153相接触，随着罩的位置(高度)而上下移动的锁止件驱动销153将推压凸轮部163而使锁止件160旋转起来。
铰链臂164上形成有铰链孔164a，其与设置于插座主体的铰链销进行组装。
锁止件160形成有固定凹槽165，固定凹槽165的内侧插入有扭力弹簧的一端，该扭力弹簧沿着锁止件160向外张开的方向(开放方向)弹性支撑锁止件160。
如上所述，插座主体110的下侧还可以包括适配器砌块170，该适配器砌块170上插入有与各触头C1、C2的下端电性连接的多个适配器触头171。这样的适配器砌块170可以作为调整/变更半导体元件的安装面(seating plane)的高度或插座装置的高度而使用。
适配器砌块170的下部突出形成有作为契合部件而可与PCB契合并组装的第二定位销172，而且为了将插座装置螺栓组装于PCB，适配器砌块还可以形成有螺栓贯通孔(图中未示出)。
如上组成的本发明的插座装置的运行示例如下。
图6为示出本发明的插座装置上装入了半导体元件的状态的图。
参照图6，当按下插座罩150时锁止件驱动销153会向下降下来，锁止件160通过扭力弹簧164的弹性恢复力而向外张开而开口。接下来，使半导体元件1从插座装置的上部落下时，通过引导板140的引导倾斜面141引导而置于浮动板130的上侧。此时，半导体元件1会通过浮动板130的引导侧壁133(参照图4)而位于正确的位置，从而半导体元件1的各引线位于能与触头准确地一一对应的位置。
图7为用于说明本发明的插座装置上装入了半导体元件1的状态下的锁止件160的运行示例的图，中心线C的左侧示意的是锁止件160的滚轴162开始按压半导体元件1上方的时刻，右侧示意的是插座罩150向上移动一定距离后锁止件160的滚轴162完全按压半导体元件1的状态。
插座罩150又复原D1大小的距离，而插座罩150的锁止件驱动销153根据插座罩150的复原量再推凸轮部163，使锁止件160向关闭的方向进行旋转，由此滚轴162在半导体元件1的上方边滚边压D2大小的距离，这时滚轴162会在半导体元件1的上方进行滚的动作，从而将半导体元件1的粗糙的上表面在施压时所产生的摩擦所引起的磨损降到最小。
图8为示出本发明的插座装置的运行顺序的图。
阶段1为初始状态，阶段2为通过按压罩来张开锁止件后装入半导体元件的阶段，阶段3示意的是，罩在复原一部分而锁止件的滚轴开始按压半导体元件上方的时刻，从这时开始锁止件的滚轴在半导体元件上表面滚的同时按压半导体元件，使得半导体元件下侧的引线和触头呈相接触的状态，从而进行对半导体元件的测试。
一般情况下，插座的触头有200个，当触头的力分别为20gf时，按压半导体元件的锁止件滚轴要以超过4kg以上的力来按压。本发明的插座所具备的锁止件的滚轴在以4kg的力来对半导体元件的上方所形成的油砂砂布面上方进行按压动作的同时还进行滚的动作，因此即使在约10万次以上的测试次数中也能将与半导体元件上表面的油砂砂布面之间的滑动摩擦所引起的磨损降低到最小，从而可以创新地延长插座装置的寿命，增加测试效率，降低费用。
如上所述，本发明虽然是通过有限的实施例和附图进行了说明，但本发明并不限于此，本发明所属领域的技术人员能够在本发明的技术思想与权利要求书的同等范围内进行各种修改及变形。

Claims (7)

1.一种半导体元件测试用插座装置，其包括：
插座主体，形成有用于分别插入并固定多个触头的多个第一容纳孔，具有与下述的锁止件进行组装的铰链销；
下侧板，设置在所述插座主体的下方，且贯通形成有与所述第一容纳孔相连通的多个第二容纳孔，使得所述触头的下侧接触部与PCB引线电性连接；
浮动板，设置在所述插座主体的上部，且由多个弹性体弹性支撑并可以上下移动，其上侧面作为半导体元件的安装面而提供，且形成有使各触头的上侧接触部贯通的多个贯通孔；
多个触头，插入于所述第一容纳孔和第二容纳孔，下侧接触部与PCB的引线相接触，上侧接触部通过所述贯通孔与半导体元件的引线相接触；
引导板，设置在所述浮动板的上部，且具有使半导体元件安装于所述浮动板的引导倾斜面；
插座罩，被多个罩弹簧弹性支撑，并通过多个钩与所述插座主体进行组装，使得在所述插座主体上方上下移动，且形成有通过所述引导倾斜面的引导而将半导体元件装入的开口部，并具有多个锁止件驱动销；
锁止件，其包括对半导体元件施压的锁止件臂、可自由旋转地位于锁止件臂前端的滚轴、与锁止件臂一体形成且与锁止件驱动销相接的凸轮部，且被扭力弹簧弹性支撑而相对于所述铰链销可以旋转，其中，当按下所述插座罩时所述锁止件驱动销向下移动，所述锁止件通过扭力弹簧的弹性恢复力而向外张开而开口，当所述插座罩复原时，所述锁止件驱动销向上移动，并推压所述凸轮部而使所述锁止件向关闭方向旋转。
2.根据权利要求1所述的半导体元件测试用插座装置，其特征在于，所述浮动板在半导体元件的安装面上形成有以容纳半导体元件的球形引线来引导装入位置的引导侧壁。
3.根据权利要求1所述的半导体元件测试用插座装置，其特征在于，还包括适配器砌块，其插入有与各触头下端电性连接的多个适配器触头，其上方设置与所述插座主体的下部进行组装的第一契合部件，其下方具有与PCB进行组装的第二契合部件。
4.根据权利要求1所述的半导体元件测试用插座装置，其特征在于，所述触头是由不同的2种以上组成。
5.根据权利要求1所述的半导体元件测试用插座装置，其特征在于，所述触头是由通过弹簧而弹性连接的上侧接触部和下侧接触部组成。
6.根据权利要求1所述的半导体元件测试用插座装置，其特征在于，所述触头是由上侧接触部和下侧接触部构成，所述上侧接触部和下侧接触部与弯曲型或线圈型主体一体形成。
7.根据权利要求1所述的半导体元件测试用插座装置，其特征在于，所述触头的下侧接触部是通过焊接方式来实现与PCB的接触。
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