CN112798941B - 适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置，一级给气浮动装置上端固定连接至基板，一级给气浮动装置下端通过回位机构固定连接至二级给气浮动装置的上端，冷源流道的上端固定连接至二级给气浮动装置的下端，压接组件的上端安装加热调节模块，且压接组件的上端穿过冷源流道后固定连接至二级给气浮动装置的下端。本发明所述的适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置，可实现对压接组件同时施加不同给定压力值，确保对IC片压接测试的保护，以及IC片物料不同位置对压力的需求，降低待测物件因接触不吻合而导致的误测率，同时冷源模块与加热模块，实现精准的为物件提供需模拟的工作环境温度。

Description

适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置

技术领域

本发明属于IC测试技术领域，尤其是涉及一种适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置。

背景技术

目前半导体进入2.0时代，5G领域的布局，通讯、汽车、无人机等各个领域形成万物智联时代的来临，对IC的功能提出了更高的要求，在各种极端环境下各种电子产品是否能够确保持续稳定的工作，提出了新的要求；为了满足市场需求，IC功能越发强大，而IC功能的强大就需要对应的点位增加，点位的增加就会导致IC面积、功耗的增大，而IC面积的增加就要考虑IC产品测试过程中是否有形变产生，若是形变如何确保IC产品测试过程中IC上的点位与测试治具上的各个点位一一对应接触牢靠，低温取放配置与IC的表面如何确保完全贴合；而功耗的增大，导致IC产品有着大量的热量产生，为了确保IC的正常工作，热能必须进行消散，为此IC的上表面需加装对应的散热罩壳；而IC本体与散热罩壳可承接的压测力又不相同，IC上的散热罩壳封装后同一产品的尺寸存有差异性；为了确保IC测试的稳定性，有待开发一种压力可双级调整同时满足常温、高温、低温的二级浮动吸头装置。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置，以解决在IC片测试时IC本体与散热罩壳可承接的压测力不同，IC片上的散热罩壳封装后同一产品的尺寸存有差异性，而造成的无法有效测试的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置，包括基板、一级给气浮动装置、回位机构、二级给气浮动装置、冷源流道、加热调节模块和压接组件，一级给气浮动装置上端固定连接至基板，一级给气浮动装置下端通过回位机构固定连接至二级给气浮动装置的壳体上端，冷源流道的上端固定连接至二级给气浮动装置的盖板下端，盖板上端套接至壳体下端，且盖板与壳体相对运动，压接组件的上端安装加热调节模块，且压接组件的第三支板上端穿过冷源流道后固定连接至壳体的下端，压接组件的第二支板的上端依次通过加热调节模块、冷源流道固定连接至盖板的下端，第三支板的下端、第二支板的下端均位于IC治具的内部。

进一步的，所述回位机构包括转接板、隔热垫、第一垫片、第一螺栓和第一定位销，转接板上端与一级给气浮动装置下端之间设有间隙，转接板上设有若干安装孔，每个安装孔内均由上至下依次设置隔热垫和第一垫片，第一螺栓一端卡接至第一垫片的下端，第一螺栓的另一端依次穿过第一垫片和隔热垫后固定连接至一级给气浮动装置的下端，且一级给气浮动装置的下端设有若干第一定位孔，转接板的上端设置若干第一定位销，每个第一定位销的上端均位于一个第一定位孔内。

进一步的，所述二级给气浮动装置包括壳体、缸套、盖板、限位圈和密封圈，壳体上端固定连接至转接板的下端，且壳体上端设有若干第二定位孔，转接板下端设置若干第二定位销，每个第二定位销的下端均位于一个第二定位孔内，壳体下端设有凹槽，缸套安装至所述凹槽内，盖板的横截面是T型结构，盖板的上端外围套接至缸套内部，且盖板上端和缸套顶部内壁之间设有缝隙，所述缝隙通过管路外接气泵，盖板下端固定连接至冷源流道，盖板上端外围分别套接限位圈和密封圈，密封圈位于缸套内部，限位圈接触连接至缸套下端外缘。

进一步的，所述冷源流道包括腔体、保温板和第一温度传感器，腔体内部设置冷源腔，腔体上端固定连接至盖板的下端，腔体外围包裹保温板，且腔体外围安装第一温度传感器，第一温度传感器位于保温板与腔体之间。

进一步的，所述加热调节模块包括第一支板、热源和第三定位销，第一支板的上端固定连接至腔体的下端，第一支板的下端固定连接至压接组件的上端，且第一支板上端设有安装槽，热源安装至所述安装槽内，第一支板上端设有第三定位销，腔体下端设有第三定位孔，所述第三定位销的上端位于所述第三定位孔内。

进一步的，所述压接组件包括第二支板、第三支板、吸头、压柱和支杆，第二支板固定连接至第一支板的下端，第二支板上设有穿孔，第三支板上端通过若干支杆固定连接壳体的下端，每个支杆位于一个穿孔内，第二支板下端安装第一治具，第三支板下端安装第二治具，且第二治具中部设有第一通孔，第一治具位于所述第一通孔内，第一治具中部设有第二通孔，压柱的一端弹性安装至第二通孔内，压柱另一端接触连接至IC片的上端，第二治具下端安装若干吸头，每个吸头的下端均接触连接至IC片的外缘。

进一步的，所述支杆包括第一杆体和第二杆体，第一杆体的下端固定连接至第三支板的上端，第一杆体的上端穿过所述穿孔后通过第二支杆固定连接至壳体的下端，第一杆体的横截面为T型结构，第一杆体的上端外缘接触连接至第二支板的上端。

相对于现有技术，本发明所述的适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置具有以下有益效果：

（1）本发明所述的适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置，一级给气浮动装置和二级给气浮动装置可实现对压接组件同时施加不同给定压力值，确保对IC片物件压接测试的保护，以及IC片物料不同位置对压力的需求，降低待测物件因接触不吻合而导致的误测率，同时冷源模块与加热模块，实现精准的为物件提供需模拟的工作环境温度。

（2）本发明所述的适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置，回位机构内设置隔热垫是为了防止转接板与一级给气浮动装置的热传递、降低能耗，同时为了避免隔热垫在第一螺栓锁紧时造成损伤，两件之间加装了垫片，通过第一螺栓将转接板与一级给气浮动装置为一体。

（3）本发明所述的适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置，密封圈位于缸套内部，限位圈接触连接至缸套下端外缘，密封圈的设置是为了确保缸套与盖板上端之间的所述缝隙的密闭性，限位圈镶嵌在缸套与盖板件间，从而避免缸套受到大的反向作用力时与盖板发生硬性直接撞击，造成异常损伤。

（4）本发明所述的适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置，腔体外围包裹保温板，且腔体外围安装第一温度传感器，第一温度传感器实时监测腔体的温度并信号传输至控制器，防止温度过高或过低对待测IC片造成额外损伤，保温板用于腔体的保温，降低能耗。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置的剖面图；

图3为本发明实施例所述的回位机构的爆炸结构示意图；

图4为本发明实施例所述的二级给气浮动装置的爆炸结构示意图；

图5为本发明实施例所述的冷源流道的爆炸结构示意图；

图6为本发明实施例所述的加热调节模块的爆炸结构示意图；

图7为本发明实施例所述的加热调节模块的正视图；

图8为本发明实施例所述的压接组件的爆炸结构示意图。

附图标记说明：

1-基板；2-一级给气浮动装置；3-回位机构；31-转接板；32-隔热垫；33-第一垫片；34-第一螺栓；35-第一定位销；36-第二定位销；4-二级给气浮动装置；41-壳体；42-缸套；43-盖板；44-限位圈；45-密封圈；5-冷源流道；51-腔体；52-保温板；53-第一接头；54-第二接头；55-第一温度传感器；6-加热调节模块；61-第一支板；62-热源；63-第二垫片；64-压板；65-第三垫片；66-第三定位销；7-压接组件；71-第二支板；72-第三支板；73-吸头；74-压柱；75-支杆；8-IC治具；81-IC片；82-探针。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-8所示，适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置，包括基板1、一级给气浮动装置2、回位机构3、二级给气浮动装置4、冷源流道5、加热调节模块6和压接组件7，一级给气浮动装置2上端固定连接至基板1，一级给气浮动装置2下端通过回位机构3固定连接至二级给气浮动装置4的上端，一级给气浮动装置2是现有技术，具体实现方案可参见公开号为CN105405797A的专利文件，冷源流道5的上端固定连接至二级给气浮动装置4的下端，压接组件7的上端安装加热调节模块6，且压接组件7的上端穿过冷源流道5后固定连接至二级给气浮动装置4的下端，压接组件7的下端位于IC治具8的内部，一级给气浮动装置2和二级给气浮动装置4均通过管路外接气泵，通过气泵分别向一级给气浮动装置2和二级给气浮动装置4可实现对压接组件7同时施加不同给定压力值，确保对待测IC片81物件压接测试的保护，以及待测IC片81物料不同位置对压力的需求，降低待测物件因接触不吻合而导致的误测率，冷源流道5内部通过管路连接至制冷机，加热调节模块6信号连接至控制器，该发明通过冷源模块与加热模块，实现精准的为物件提供需模拟的工作环境温度。

回位机构3包括转接板31、隔热垫32、第一垫片33、第一螺栓34和第一定位销35，转接板31上端与一级给气浮动装置2下端之间设有间隙，转接板31上设有若干安装孔，每个安装孔内均由上至下依次设置隔热垫32和第一垫片33，第一螺栓34一端卡接至第一垫片33的下端，第一螺栓34的另一端依次穿过第一垫片33和隔热垫32后固定连接至一级给气浮动装置2的下端，且一级给气浮动装置2的下端设有若干第一定位孔，转接板31的上端设置若干第一定位销35，每个第一定位销35的上端均位于一个第一定位孔内，第一定位销35与第一定位孔的设置是为了便于转接板31与一级给气浮动装置2的定位，设置隔热垫32是为了防止转接板31与一级给气浮动装置2的热传递、降低能耗，同时为了避免隔热垫32在第一螺栓34锁紧时造成损伤，在隔热垫32和第一螺栓34两件之间加装了垫片，通过第一螺栓34将转接板31与一级给气浮动装置2连接为一体。

二级给气浮动装置4包括壳体41、缸套42、盖板43、限位圈44和密封圈45，壳体41上端固定连接至转接板31的下端，且壳体41上端设有若干第二定位孔，转接板31下端设置若干第二定位销36，每个第二定位销36的下端均位于一个第二定位孔内，壳体41下端设有凹槽，缸套42安装至所述凹槽内，盖板43的横截面是T型结构，盖板43的上端外围套接至缸套42内部，且盖板43上端和缸套42顶部内壁之间设有缝隙，所述缝隙通过管路外接气泵，盖板43下端固定连接至冷源流道5，盖板43上端外围分别套接限位圈44和密封圈45，密封圈45位于缸套42内部，限位圈44接触连接至缸套42下端外缘，密封圈45的设置是为了确保缸套42与盖板43上端之间的所述缝隙的密闭性，限位圈44镶嵌在缸套42与盖板43件间，从而避免缸套42受到大的反向作用力时与盖板43发生硬性直接撞击，造成异常损伤。

冷源流道5包括腔体51、保温板52、第一温度传感器55、第一接头53和第二接头54，腔体51内部设置冷源腔，冷源腔的入口端焊接第一接头53，冷源腔的出口端焊接第二接头54，第一接头53和第二接头54分别管路连接至制冷机，腔体51上端固定连接至盖板43的下端，腔体51外围包裹保温板52，且腔体51外围安装第一温度传感器55，第一温度传感器55位于保温板52与腔体51之间，加热调节模块6包括第一支板61、热源62、第二垫片63、压板64、锁紧螺钉、第三定位销66和第三垫片65，第一支板61的上端固定连接至腔体51的下端，第一支板61的下端固定连接至压接组件7的上端，且第一支板61上端设有安装槽，热源62安装至所述安装槽内，热源62为电加热片，热源62上端通过第三垫片65接触连接至腔体51下端，热源62下端通过第二垫片63接触连接至所述安装槽底部，热源62线缆通过压板64固定至第一支板61上端，第一支板61上端设有第三定位销66，腔体51下端设有第三定位孔，所述第三定位销66的上端位于所述第三定位孔内，热源62、第一温度传感器55和制冷机均信号连接至IC测试的控制器，第一温度传感器55实时监测腔体51的温度并信号传输至控制器，控制器控制制冷机、加热调节模块6进行温度控制，实现-55℃-130℃区间内任一指定温度的调节，若腔体51内实时温度5分钟内一直超过设定阈值，则控制器判断温度调节失效，断开制冷机和加热调节模块6电源，防止温度过高或过低对待测IC片81造成额外损伤，保温板52用于腔体51的保温，降低能耗。

压接组件7包括第二支板71、第三支板72、吸头73、压柱74和支杆75，第二支板71固定连接至第一支板61的下端，第二支板71上设有穿孔，第三支板72上端通过若干支杆75固定连接壳体41的下端，每个支杆75位于一个穿孔内，第二支板71下端安装第一治具，第三支板72下端安装第二治具，且第二治具中部设有第一通孔，第一治具位于所述第一通孔内，第一治具中部设有第二通孔，压柱74的一端弹性安装至第二通孔内，压柱74另一端接触连接至待测IC片81的上端，第二治具下端安装若干吸头73，每个吸头73的下端均接触连接至待测IC片81的外缘，当气泵向一级给气浮动装置2注气时，一级给气浮动装置2下端依次通过转接板31、壳体41和支杆75将力矩传递给第三支板72，当气泵向二级给气浮动装置4注气时，盖板43受气压向下位移，盖板43通过腔体51将力矩传递给第二支板71，在此过程中第三支板72不动，不受二级给气浮动装置4的影响，第一治具和第二治具分别压接待测IC片81的不同位置，从而实现一级给气浮动装置2和二级给气浮动装置4可实现对压接组件7同时施加不同给定压力值，确保对待测IC片81物件压接测试的保护，以及待测IC片81物料不同位置对压力的需求，降低待测物件因接触不吻合而导致的误测率。

压柱74包括弹簧和柱体，弹簧和柱体均位于所述第二通孔内，柱体的下端接触连接至待测IC片81的上端，柱体的上端通过弹簧弹性连接至第一治具的所述第一通孔内，柱体是第二温度传感器，第二温度传感器信号连接至控制器，第二支板71内设有气流道，气流道的一个端口安装吸嘴，另一个端口设置若干吸头73，吸嘴管路连接至外接的真空源，当外接真空源打开后，待测IC片81的上端通过吸头73吸取，此时柱体下端接触连接至待测IC片81的上端，用于检测待测IC片81的表面温度，弹簧的弹性小于吸头73的吸力，防止待测IC片81掉落。

支杆75包括第一杆体和第二杆体，第一杆体的下端固定连接至第三支板72的上端，第一杆体的上端穿过所述穿孔后通过第二支杆75固定连接至壳体41的下端，第一杆体的横截面为T型结构，第一杆体的上端外缘接触连接至第二支板71的上端，第一杆体的外围在穿孔内上可移动，第一杆体的上端外缘接触连接至第二支板71的上端决定了移动的有效行程。

IC测试原理：在IC治具8内探针82安装在探针插座中，探针插座信号连接至IC测试控制器的检测板，待测IC片81通过浮动头放置在探针插座中，IC测试控制器发出信号给检测板，检测板接收到信号后开始对待测IC片81进行指定要求的功能测试，测试完毕检测板将测试信号反馈给IC测试控制器，IC测试控制器根据结果对测试完毕的产品进行分类，并控制机械手臂进行摆放

适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置的使用过程：

工作人员将待测IC片81放置于IC治具8的槽位内，IC治具8内的探针82顶触至待测IC片81的下端，待测IC片81受重力和探针82对待测IC片81时刻施加一个反向力，导致待测IC片81边缘与中部产生相对变形，以及待测IC片81封装的过程中出现的位置偏差，都会导致待测IC片81上的点位无法与探针82一一准确对应，无法保证信号的良好导通，为了兼容掉偏差、受力形变等引起的最终测试不良问题，一级给气浮动装置2、二级给气浮动装置4将指定力，分别传导给压接组件7的第二支板71、第三支板72，一级给气浮动装置2给与第三支板72的指定力和二级给气浮动装置4给与第二支板71的指定力可以不相同，且互不干涉，最终达到待测IC片81测试时同时受到两个不同指定值的力，而保证探针82与待测IC片81上的点位准确对应，进而大大提高了待测IC片81的最终通过率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置，其特征在于：包括基板(1)、一级给气浮动装置(2)、回位机构(3)、二级给气浮动装置(4)、冷源流道(5)、加热调节模块(6)和压接组件(7)，一级给气浮动装置(2)上端固定连接至基板(1)，一级给气浮动装置(2)下端通过回位机构(3)固定连接至二级给气浮动装置(4)的壳体(41)上端，冷源流道(5)的上端固定连接至二级给气浮动装置(4)的盖板(43)下端，盖板(43)上端套接至壳体(41)下端，且盖板(43)与壳体(41)相对运动，压接组件(7)的上端安装加热调节模块(6)，且压接组件(7)的第三支板(72)上端穿过冷源流道(5)后固定连接至壳体(41)的下端，压接组件(7)的第二支板(71)的上端依次通过加热调节模块(6)、冷源流道(5)固定连接至盖板(43)的下端，第三支板(72)的下端、第二支板(71)的下端均位于IC治具(8)的内部。

2.根据权利要求1所述的适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置，其特征在于：回位机构(3)包括转接板(31)、隔热垫(32)、第一垫片(33)、第一螺栓(34)和第一定位销(35)，转接板(31)上端与一级给气浮动装置(2)下端之间设有间隙，转接板(31)上设有若干安装孔，每个安装孔内均由上至下依次设置隔热垫(32)和第一垫片(33)，第一螺栓(34)依次穿过第一垫片(33)和隔热垫(32)后固定连接至一级给气浮动装置(2)的下端，且一级给气浮动装置(2)的下端设有若干第一定位孔，转接板(31)的上端设置若干第一定位销(35)，每个第一定位销(35)的上端均位于一个第一定位孔内。

3.根据权利要求2所述的适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置，其特征在于：二级给气浮动装置(4)还包括缸套(42)、限位圈(44)和密封圈(45)，壳体(41)上端固定连接至转接板(31)的下端，且壳体(41)上端设有若干第二定位孔，转接板(31)下端设置若干第二定位销(36)，每个第二定位销(36)的下端均位于一个第二定位孔内，壳体(41)下端设有凹槽，缸套(42)安装至所述凹槽内，盖板(43)的横截面是T型结构，盖板(43)的上端外围套接至缸套(42)内部，且盖板(43)上端和缸套(42)顶部内壁之间设有缝隙，所述缝隙通过管路外接气泵，盖板(43)下端固定连接至冷源流道(5)，盖板(43)上端外围分别套接限位圈(44)和密封圈(45)，密封圈(45)位于缸套(42)内部，限位圈(44)接触连接至缸套(42)下端外缘。

4.根据权利要求1所述的适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置，其特征在于：冷源流道(5)包括腔体(51)、保温板(52)和第一温度传感器(55)，腔体(51)内部设置冷源腔，腔体(51)上端固定连接至盖板(43)的下端，腔体(51)外围包裹保温板(52)，且腔体(51)外围安装第一温度传感器(55)，第一温度传感器(55)位于保温板(52)与腔体(51)之间。

5.根据权利要求4所述的适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置，其特征在于：加热调节模块(6)包括第一支板(61)、热源(62)和第三定位销(66)，第一支板(61)的上端固定连接至腔体(51)的下端，第一支板(61)的下端固定连接至压接组件(7)的上端，且第一支板(61)上端设有安装槽，热源(62)安装至所述安装槽内，第一支板(61)上端设有第三定位销(66)，腔体(51)下端设有第三定位孔，所述第三定位销(66)的上端位于所述第三定位孔内。

6.根据权利要求5所述的适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置，其特征在于：压接组件(7)还包括吸头(73)、压柱(74)和支杆(75)，第二支板(71)固定连接至第一支板(61)的下端，第二支板(71)上设有穿孔，第三支板(72)上端通过若干支杆(75)固定连接壳体(41)的下端，每个支杆(75)位于一个穿孔内，第二支板(71)下端安装第一治具，第三支板(72)下端安装第二治具，且第二治具中部设有第一通孔，第一治具位于所述第一通孔内，第一治具中部设有第二通孔，压柱(74)的一端弹性安装至第二通孔内，压柱(74)另一端接触连接至IC片(81)的上端，第二治具下端安装若干吸头(73)，每个吸头(73)的下端均接触连接至IC片(81)的外缘。

7.根据权利要求6所述的适用不同使用温度、压力多级调整的二级浮动吸头装置，其特征在于：支杆(75)包括第一杆体和第二杆体，第一杆体的下端固定连接至第三支板(72)的上端，第一杆体的上端穿过所述穿孔后通过第二支杆(75)固定连接至壳体(41)的下端，第一杆体的横截面为T型结构，第一杆体的上端外缘接触连接至第二支板(71)的上端。

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