CN111417857A - 用于半导体器件测试的插座装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于半导体器件测试的插座装置，包括：底座(100)，其载置半导体器件(10)；触点模块(110)，设于底座(100)且具有对半导体器件(10)的端子与PCB的端子进行电连接的多个触点；浮动铰链块(210)，沿上下方向弹性地支承于底座(100)的一侧；盖(310)，可转动地设置于浮动铰链块(210)，下侧面设有凸出形成以向半导体器件的上表面施加压力的加压部(311)；浮动闩扣(220)，沿上下方向弹性地支承于底座(100)的一侧并与浮动铰链块(210)平行，从而能够固定盖(310)；第一凸轮轴(410)，通过沿轴线(C1)贯穿底座(100)与浮动铰链块(210)来进行安装，并随着旋转角度而调节浮动铰链块(210)的上下高度；第二凸轮轴(420)，通过沿轴线(C2)贯穿底座(100)与浮动闩扣(220)来进行安装，并随着旋转角度而调节浮动闩扣(220)的上下高度；杠杆(430)，与第一凸轮轴(410)固定为一体且能够旋转；把手(440)，与第二凸轮轴(420)固定为一体且能够旋转；连杆(450)，两端分别以能够自由旋转的方式连接于杠杆(430)和把手(440)。

Description

用于半导体器件测试的插座装置
技术领域
本发明涉及一种用于半导体器件测试的翻盖式(clamshell)的插座装置。
背景技术
通常，用于半导体器件(IC)的插座设置于测试板或老化板(Burn-In Board)，并且被用于如下测试半导体器件的系统，在该测试半导体器件的系统中，用于提供半导体器件的驱动所需的电源、老化室或能够输入输出电子信号的周边设备、以及用于测试半导体器件特性的另外的测试装置通过形成于板(测试板、老化板)的I/O端子(输入输出端子)而相互连接。
在一般的广泛使用的IC中，球栅阵列(Ball Grid Array，BGA)型IC为在IC的整个底面排列IC的端子即球(Ball)而革新性地减小了IC的大小和厚度的IC。
另外，连接盘网格阵列(Land Grid Array，LGA)型IC为BGA型IC中的球(Ball)未附着于焊盘(PAD)(或连接盘(Land))的状态的IC。
最近，生产出了多种LGA型、或BGA型与LGA型结合的复合型IC，用于测试LGA型或复合型IC的插座具备在上下方向上具有预定弹力的多个触点(Contact)，触点的下部端子通过接触或焊接的方式连接于PCB。
在此，触点的上部端子构成为与装载(Loading)于插座的IC的端子接触，并且为了电接触的稳定性，插座必须具备向下按压IC的加压装置。
作为参考，通过将利用加压装置施加于IC上表面的物理力除以触点的数量，即可计算出施加于每个触点的物理力。
更具体地，对于施加于触点的物理力而言，每个触点约10gf，例如在IC的端子为500个的情况下，可知需施加5.0Kgf左右的强大的物理力。
因此，在用于测试IC的插座中，需要能够将如上所述的强大的物理力有效地施加于IC的加压机构。
今后，随着IC的端子(Lead)数量的增多，端子间距(Lead Pitch)狭隙化，IC的厚度变得更薄，尤其期待如下一种插座，该插座具备在高温且长时间进行燃烧(Burn in)测试的情况下，对应于施加到IC的端子的朝向上方的接触力(Contact Force)，能够一边水平地保持IC的整个表面一边进行强力加压的加压机构。
图1和图2为现有技术的用于半导体器件测试的插座装置的剖面构成图，图1示出了盖打开的状态，图2示出了盖闭合的状态。
参照图1，现有技术的翻盖式的插座装置包括：底座20，用于载置半导体器件10；多个触点30，设置于底座20且对半导体器件10的端子与PCB(未图示)的端子进行电连接；盖40，通过铰链而组装于底座20的上端的一侧，前端具有能够与底座20卡合的闩扣(latch)41，并被设置为向半导体器件10施加压力。
底座20的中央设有用于载置半导体器件10的收纳部21，该收纳部21设有对半导体器件10的端子与PCB的端子进行电连接的多个触点30。底座20还设置有与盖40的闩扣41卡合的挂接台22。
盖40经由铰链销(hinge pin)42而以可转动的方式组装于底座20，铰链销42具有弹性支撑底座20和盖40的铰链弹簧43。盖40的前端设有可挂接并固定于底座20的挂接台22的闩扣41，闩扣41被线圈弹簧44弹性支承，闩扣41与挂接台22通过线圈弹簧44的弹力而维持盖40的闭合状态。
盖40在下侧面的大致中央设有凸出形成的加压部45，当盖40闭合时，加压部45按压半导体器件10的上部，使得半导体器件10的端子与触点30以充分的接触力接触，从而减小接触阻力。
然而，这种现有技术的翻盖式的插座装置，在半导体器件的装载过程中，半导体器件10的上表面可能会发生划伤，尤其是在半导体器件的上表面为裸片(Bare Die)的情况下容易发生碎裂，因而半导体器件可能产生损伤。
具体地，参照图2，如果在半导体器件10载置于底座20的状态下闭合盖40，则盖40以固定的旋转轴、即铰链销42为轴覆盖于底座20，在该过程中，加压部45在一端的角部与半导体器件10的上表面线接触的状态下以角度(θ)按压半导体器件10，此时半导体器件10的上表面的特定部位(与半导体器件线接触的部位)受到强大的按压力，因而可能发生划伤或半导体器件发生损伤。
如上所述，在现有技术的翻盖式的插座装置中，盖40通过固定于底座20的旋转轴来实现开闭动作，因而半导体器件在装载过程中可能发生损伤。
尤其是触点的上部端子，如上所述，为了使触点的上部端子与半导体器件的端子稳定地电接触而需要以一定的物理力施加压力，因而随着半导体器件的端子的增加，翻盖式的插座装置在半导体器件的装载过程中发生损伤的可能性增大。
现有技术文献
专利文献
1、韩国公开专利公报第10-2014-0134820号(公开日2014.11.25.)
2、韩国公开专利公报第10-2010-0052721号(公开日2010.05.20.)
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的为对这种现有的用于半导体器件测试的插座装置进行改进，提供一种翻盖式的插座装置，能够在装载半导体器件的过程中以均匀的按压力作用于半导体器件的整个上表面，从而防止半导体器件的损伤。
用于解决问题的手段
本发明的用于半导体器件测试的插座装置包括：底座，用于载置半导体器件；触点模块，其设于所述底座，并具有对半导体器件的端子与PCB的端子进行电连接的多个触点；浮动铰链块，其沿上下方向弹性地支承于所述底座的一侧；盖，其可转动地设置于所述浮动铰链块，并在下侧面设有凸出形成以向半导体器件的上表面施加压力的加压部；浮动闩扣，其沿上下方向弹性地支承于所述底座的一侧，并与所述浮动铰链块平行，从而能够固定所述盖；第一凸轮轴，其通过贯穿所述底座与所述浮动铰链块来进行安装，并随着旋转角度而调节所述浮动铰链块的上下高度；第二凸轮轴，其贯穿所述底座与所述浮动闩扣来进行安装，并随着旋转角度而调节所述浮动闩扣的上下高度；杠杆，其与所述第一凸轮轴固定为一体且能够进行旋转；把手，其与所述第二凸轮轴固定为一体且能够进行旋转；以及连杆，其两端分别以能够自由旋转的方式连接于所述杠杆和所述把手。
优选地，所述第一凸轮轴与所述第二凸轮轴分别包括第一部分和第二部分，所述第一部分可转动地组装于所述底座且具有圆形的剖面，所述第二部分从所述第一部分延伸并分别组装于所述浮动铰链块和所述浮动闩扣，其中，所述第二部分具有在外周面的局部形成有沿轴向的平面的凸轮面。
更优选地，所述浮动铰链块与所述浮动闩扣分别形成有供对应的凸轮轴贯穿插入的组装孔，所述组装孔具有与所述凸轮面面接触的平面。
优选地，所述浮动闩扣与所述底座之间具有并列配置的多个弹性体，所述浮动闩扣相对于所述第二凸轮轴的旋转轴而向与所述盖卡合的方向施加扭矩，更优选地，所述弹性体具有不同的弹簧常数。
优选地，所述加压部还包括能够调节温度的加热单元。
优选地，所述触点模块包括：固定板，其配置有多个触销且固定于所述底座；以及浮动板，其隔开间隔地弹性支承于所述固定板的上部，并且所述触销的上端的一部分凸出配置于所述浮动板，更优选地，所述浮动板形成有引导面，所述引导面的侧面具有倾斜，从而对所述半导体器件的载置位置进行引导。
发明效果
本发明的用于半导体器件测试的插座装置包括底座、相对于底座以翻盖方式开闭的盖、沿上下方向弹性地支承于底座且可转动地组装于盖的浮动铰链块、沿上下方向弹性地支承于底座并与浮动铰链块平行而能够固定盖的浮动闩扣、与把手单元的旋转操作连动地调节浮动铰链块与浮动闩扣的上下高度的凸轮轴结构，并且在半导体器件的装载过程中，以均匀的按压力向半导体器件施加压力，从而具有能够防止半导体器件损伤的效果。
并且，在本发明的用于半导体器件测试的插座装置中，加压半导体器件的盖的加压部还具有能够调节温度的加热单元，从而能够在适当的温度条件下进行测试。
附图说明
图1和图2为现有技术的用于半导体器件测试的插座装置的剖面构成图。
图3和图4为根据本发明的实施例的插座装置的立体图。
图5和图6为根据本发明的实施例的插座装置的剖面构成图。
图7为图5的A部分的放大图。
图8的(a)、(b)为示出根据本发明的实施例的插座装置中的把手单元与凸轮轴的工作关系的示意图。
图9为本发明的另一实施例的插座装置的剖面构成图。
图10为本发明的又一实施例的插座装置的立体构成图。
具体实施方式
首先，本说明书和权利要求中使用的术语或词语不得被限定为以常规或词典中的意思进行解释，应立足于发明人为了通过最佳方法说明自己的发明而能够适当地定义术语的概念的原则，解释为符合本发明的技术思想的意思及概念。
因此，本说明书中记载的实施例和附图中示出的构成仅是本发明的最优选的一个实施例而已，并非代表本发明的所有技术思想，因此应理解在本申请时间点可能有能够代替这些的多种均等物及变形例。
以下，通过附图具体说明本发明的优选实施例。
图3和图4为本发明的实施例的插座装置的立体图，图3示出了盖打开的状态，图4示出了盖闭合的状态。
参照图3和图4，根据本实施例的插座装置包括：底座100，用于载置半导体器件10；浮动铰链块210，其沿上下方向弹性地支承于底座100的一侧；盖310，其以能够自由转动的方式组装于浮动铰链块210，并在下侧面具有凸出形成的向半导体器件10的上表面施加压力的加压部311；浮动闩扣220，其沿上下方向弹性地支承于底座100的一侧，并与浮动铰链块210平行，从而对盖310进行固定；杠杆430，其与第一凸轮轴固定为一体且能够进行旋转，所述第一凸轮轴沿轴线C1贯穿底座100与浮动铰链块210；把手440，其与第二凸轮轴固定为一体且能够进行旋转，所述第二凸轮轴沿轴线C2贯穿底座100与浮动闩扣220；以及连杆450，其两端分别以能够自由旋转的方式连接于杠杆430和把手440。
优选地，杠杆430、把手440以及连杆450各为一对且左右对称地设置于底座100，从而构成把手单元，通过把手单元的操作实现半导体器件的装载或卸载，后续再对该具体动作进行具体说明。
底座100为大致正方形的结构，中央设有用于载置半导体器件10的收纳部，以该收纳部为中心两端分别设有浮动铰链块210与浮动闩扣220。浮动铰链块210通过铰链销211而以可转动的方式与盖310相组装。虽然并未图示，但底座100可以形成有用于组装到PCB的多个装配孔。
设于底座100的上部的浮动铰链块210与浮动闩扣220分别被弹性体沿上下方向弹性地支承，浮动铰链块210与浮动闩扣220分别和、与杠杆430和把手440固定为一体的凸轮轴的旋转运动连动，从而实现上下高度的调节，后续参照相关附图再对此进行具体说明。附图标记431、441是将杠杆430和把手440与各自的凸轮轴螺接为一体的轴螺栓。
盖310的前端凸出形成有与浮动闩扣220卡合固定的挂钩凸起312，盖310的下侧面的大致中央凸出形成有用于向半导体器件10的上表面施加压力的加压部311。盖310的上侧面还可以具有用于放热的散热器510。
在如上构成的插座装置中，在盖310打开的状态下，将半导体器件10配置于底座100后闭合盖310，并使挂钩凸起312与浮动闩扣220卡合固定，此时，加压部311处于与半导体器件10隔开间隔且水平配置的状态。接着，如图4所示，当按压把手440并使其旋转时，盖310水平地向下移动，同时加压部311与半导体器件10的上表面以相互平行的状态进行面接触，由此以一定的压力按压半导体器件10。
图5和图6为根据本发明的实施例的插座装置的剖面构成图，图5示出了盖打开的状态，图6示出了盖闭合的状态。
参照图5和图6，浮动铰链块210与浮动闩扣220以载置半导体器件10的收纳部为中心而分别被弹性体101、102a、102b弹性地支承于底座100的两端，并被组装成能够在一定高度D1、D2内进行上下移动。
具体而言，浮动铰链块210以能够上下移动的方式设置于底座100，并且具有水平地贯穿底座100与浮动铰链块210的第一凸轮轴410。第一凸轮轴410具有圆形的剖面，并且部分区域具有在外周面的局部形成有沿轴向的平面的凸轮面(cam surface)412a。另外，浮动铰链块210形成有用于组装第一凸轮轴410的第一组装孔213，第一组装孔213的上部具有曲率与第一凸轮轴410的曲率大致相同的圆弧面，下部具有与凸轮面412a面接触的平面。
因此，随着第一凸轮轴410的旋转角度的变化，被第一弹性体101弹性地支承的浮动铰链块210在一定高度(D1)范围内进行上下移动。
另外，浮动闩扣220的上端具有与挂钩凸起312卡合的闩扣凸起221，并且具有水平地贯穿底座100与浮动闩扣220的第二凸轮轴420。第二凸轮轴420具有圆形的剖面，并且部分区域具有在外周面的局部形成有沿轴向的平面的凸轮面422a。另外，浮动闩扣220形成有用于组装第二凸轮轴420的第二组装孔222，第二组装孔222的上部具有曲率与第二凸轮轴420的曲率大致相同的圆弧面，下部具有用于与凸轮面422a面接触的平面。这种浮动闩扣220与浮动铰链块210相同，随着第二凸轮轴420的旋转角度的变化，被第二弹性体102a、102b弹性地支承，从而能够在一定高度D2的范围内进行上下移动。
另外，浮动闩扣220能够以第二凸轮轴420为旋转轴而在一定角度范围内向前后方向(θ2)进行旋转运动，从而能够与挂钩凸起312卡合。弹性地支承浮动闩扣220的第二弹性体102a、102b可构成为多个。优选地，第二弹性体102a、102b可以由并列配置于浮动闩扣220下部的第一线圈弹簧102a和第二线圈弹簧102b构成，从而相对于第二凸轮轴420的旋转轴而向浮动闩扣220施加一定的扭矩，此时，第二线圈弹簧102b相比于第一线圈弹簧102a具有更大的弹簧常数。因此，第二弹性体102a、102b沿着闩扣凸起221与挂钩凸起312卡合的方向而朝向上方弹性地支承浮动闩扣220。
盖310通过铰链销211而可旋转地组装于浮动铰链块210的上端，优选地，铰链弹簧212插入于铰链销211并弹性地支承底座100与盖310，从而沿开闭方向弹性地支承盖310。
优选地，加压部311的内侧形成有中空孔311a，该中空孔311a内可设有加热单元313。加热单元313可以是通过从外部施加的电流而发热的加热丝，但并不限于此，还可以添加有能够检测温度的电阻温度计，从而将测试对象半导体器件10加热至适当温度而进行测试。
触点模块110具有多个触点且固定于底座100，在本实施例中示出的触点模块110通过组装螺栓103而固定于底座100。
图7为图5的A部分的放大图。
参照图7，触点模块110可以包括：固定板111、112，其配置有多个触销115且固定于底座；以及浮动板113，其隔开间隔地弹性支承于固定板111、112的上部，并且触销115的上端的一部分凸出配置于浮动板113。
固定板111、112可以由下部板111与上部板112构成，可以通过另外的组装螺栓而固定于底座。
多个触销115配置于固定板111、112并贯穿固定板111、112，在此，触销115可以是弹簧针等公知的弹簧式探针，例如弹簧针、压模针(stamp pin)，或者压敏导电橡胶(pressure sensitive conductive rubber:PCR)型的针。
浮动板113用于载置半导体器件10，被多个弹簧114弹性地支承而隔开间隔地设置于固定板111、112的上部。浮动板113形成有与固定于固定板111、112的触销115对应的通孔，各触销115的上端的一部分经由该通孔而凸出配置并与半导体器件10的各端子11接触。
优选地，浮动板113可以形成有引导面113a，引导面113a的侧面具有倾斜以引导半导体器件10的载置位置。
以上说明的浮动铰链块210与浮动闩扣220的上下高度的调节通过与各凸轮轴410、420同步驱动的把手单元的操作来实现，以下参照图8进行具体说明。
图8的(a)、(b)是示出根据本发明的实施例的插座装置中的把手单元与凸轮轴的工作关系的示意图，箭头方向表示各凸轮轴的凸轮面的方向。
图8的(a)示出了盖打开的状态下的把手单元与凸轮轴的位置关系，第一凸轮轴410被区分为具有圆形的剖面的第一部分411与形成有凸轮面的第二部分412。第一凸轮轴410的具有圆形的剖面的第一部分411设于底座(未图示)而进行旋转，具有凸轮面的第二部分412组装于浮动铰链块210。附图标记214是通过铰链销而与盖组装的铰链托架。
与第一凸轮轴410相同，第二凸轮轴420也被区分为具有圆形的剖面的第一部分421与形成有凸轮面的第二部分422，第一部分421设于底座(未图示)而进行旋转，具有凸轮面的第二部分422组装于浮动闩扣220。
另外，第一凸轮轴410通过轴螺栓与杠杆430固定为一体而进行旋转，第二凸轮轴420通过轴螺栓与把手440固定为一体而进行旋转。杠杆430与把手440经由连杆450连接，第一凸轮轴410与第二凸轮轴420通过把手440的旋转操作而同步旋转一定的角度，在本实施例中，当把手440大致为直角时，第一凸轮轴410与第二凸轮轴420的各凸轮面具有指向下方的位置关系。
接下来，如图8的(b)所示，在将把手440推动至呈水平状态的情况下，第一凸轮轴410与第二凸轮轴420的各凸轮面指向水平方向。
由此，通过把手440的操作位置(垂直或水平)，各凸轮轴410、420的凸轮面在大致90°的范围内进行旋转，如上所述，浮动铰链块210与浮动闩扣220可随着各凸轮轴410、420的旋转角度而被弹性体朝向上方弹性地支承，从而实现上下方向的高度调节。
如上构成的本实施例的插座装置的半导体器件的装载过程如下。
参照图5，在盖310打开的状态下，将半导体器件10配置于底座100后闭合盖310，并使挂钩凸起312与浮动闩扣220卡合固定。另外，在把手440的垂直状态下，盖310的加压部311通过被弹性体101、102a、102b朝向上方支承的浮动铰链块210与浮动闩扣220而维持着与半导体器件10隔开间隔且平行配置的状态。
接下来，如图6所示，在将把手440旋转90°的情况下，第一凸轮轴410与第二凸轮轴420一起旋转90°，同时浮动铰链块210与浮动闩扣220向下移动，由此盖310随之向下移动，加压部311均匀地按压半导体器件10的整个上表面。另外，在浮动铰链块210与浮动闩扣220向下移动的过程中弹性体101、102a、102b为压缩状态，在将把手440重新朝向反方向旋转90°的情况下，第一凸轮轴410和第二凸轮轴420朝向反方向旋转，盖310通过弹性体101、102a、102b的恢复力而与浮动铰链块210和浮动闩扣220一起向上方移动，由此加压部311与半导体器件10重新隔开间隔。
图9为本发明的另一实施例的插座装置的剖面构成图，省略与上述实施例重复的说明，以区别点为中心进行说明。
如图9所示，在本实施例的插座装置中，可转动地组装于浮动铰链块710的盖610的前端设有被弹性体611弹性地支承而能够转动的闩扣部件612，与之对应地，浮动闩扣720设有用于与闩扣部件612卡合的挂接凸起721。
在本实施例中，在浮动铰链块710与浮动闩扣720可上下移动地组装于底座，并通过把手单元的操作来实现半导体器件的装载的方面，与上述实施例相同，不同点在于盖610与浮动闩扣720的固定过程中，可转动地设于盖610的闩扣部件612被挂接凸起721卡合固定。
图10为本发明的又一实施例的插座装置的立体构成图，设于盖的上部的散热器510的上部还可以具有冷却风扇800。
如上通过限定的实施例和附图对本发明进行了说明，但本发明不限于此，本发明所属技术领域的普通技术人员显然能够在本发明的技术思想及所附权利要求的均等范围内进行多种修正及变形。
附图标记说明
10：半导体器件
100：底座
110：触点模块
101：第一弹性体
102a、102b：第二弹性体
210、710：浮动铰链块
211：铰链销
212：铰链弹簧
213：第一组装孔
214：铰链托架
220、720：浮动闩扣
221：闩扣凸起
222：第二组装孔
310、610：盖
311：加压部
312：挂钩凸起
313：加热单元
410：第一凸轮轴
420：第二凸轮轴
430：杠杆
440：把手
450：连杆
510：散热器
612：闩扣部件
721：挂接凸起
800：冷却风扇

Claims (8)

1.一种用于半导体器件测试的插座装置，包括：
底座，其用于载置所述半导体器件；
触点模块，其设于所述底座，并具有对所述半导体器件的端子与PCB的端子进行电连接的多个触点；
浮动铰链块，其沿上下方向弹性地支承于所述底座的一侧；
盖，其可转动地设置于所述浮动铰链块，并在下侧面设有凸出形成以向所述半导体器件的上表面施加压力的加压部；
浮动闩扣，其沿上下方向弹性地支承于所述底座的一侧，并与所述浮动铰链块平行，从而能够固定所述盖；
第一凸轮轴，其通过贯穿所述底座与所述浮动铰链块来进行安装，并随着旋转角度而调节所述浮动铰链块的上下高度；
第二凸轮轴，其通过贯穿所述底座与所述浮动闩扣来进行安装，并随着旋转角度而调节所述浮动闩扣的上下高度；
杠杆，其与所述第一凸轮轴固定为一体且能够进行旋转；
把手，其与所述第二凸轮轴固定为一体且能够进行旋转；以及
连杆，其两端分别以能够自由旋转的方式连接于所述杠杆和所述把手。
2.根据权利要求1所述的用于半导体器件测试的插座装置，其中，
所述第一凸轮轴与所述第二凸轮轴分别包括第一部分和第二部分，所述第一部分可转动地组装于所述底座且具有圆形的剖面，所述第二部分从所述第一部分延伸并分别组装于所述浮动铰链块和所述浮动闩扣，其中，所述第二部分具有在外周面的局部形成有沿轴向的平面的凸轮面。
3.根据权利要求2所述的用于半导体器件测试的插座装置，其中，
所述浮动铰链块与所述浮动闩扣分别形成有供对应的凸轮轴贯穿插入的组装孔，所述组装孔具有与所述凸轮面面接触的平面。
4.根据权利要求1所述的用于半导体器件测试的插座装置，其中，
所述浮动闩扣与所述底座之间具有并列配置的多个弹性体，所述浮动闩扣相对于所述第二凸轮轴的旋转轴而向与所述盖卡合的方向施加扭矩。
5.根据权利要求4所述的用于半导体器件测试的插座装置，其中，
所述弹性体具有不同的弹簧常数。
6.根据权利要求1所述的用于半导体器件测试的插座装置，其中，
所述加压部还包括能够调节温度的加热单元。
7.根据权利要求1所述的用于半导体器件测试的插座装置，其中，
所述触点模块包括：
固定板，其配置有多个触销且固定于所述底座；以及
浮动板，其隔开间隔地弹性支承于所述固定板的上部，并且所述触销的上端的一部分凸出配置于所述浮动板。
8.根据权利要求7所述的用于半导体器件测试的插座装置，其中，
所述浮动板形成有引导面，所述引导面的侧面具有倾斜，从而对所述半导体器件的载置位置进行引导。
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