CN1129982C - 一种具有接触垫的集成电路插座 - Google Patents

Abstract

一种具有接触垫的集成电路插座，该插座至少包含：基座装置，有基座、接触端子和弹性体等，除以接触端子提供电性能连接外，更以弹性体确保组装的紧密度；插入板，有软板、硬板及缓冲层，其中在软板上有多个用以和集成电路元件锡球接触的接触垫，藉由缓冲层的作用，减缓集成电路元件下压至软板时的压力，并有效均匀分散该压力，形成良好的界面电性能，以利传导信号；转接器装置，有可以固定或释放集成电路的压构件机构；上盖装置，有弹簧及耦合到转接器装置的压构件上的机构。

Description

一种具有接触垫的集成电路插座

技术领域

本发明有关一种集成电路IC的插座，特别是有关一种具有接触垫的集成电路插座。

背景技术

近年来半导体工业的发展相当快速，当线宽从微米μm等级进步到次微米，甚至到深次微米时，集成电路(Integrated Circuit，IC)的集成度愈来愈大，而其生命周期却愈来愈短。加上产品需求的多样性，各种不同应用功能、大小和管脚(Pin Assignment)的IC更是不断出现。在半导体制造过程中，当IC制作完成之后，尚需经历许多测试步骤，方能保证其功能及品质。例如在老化(Burn in)测试中，可能就包含了测试IC外部接脚是否完好、是否所有接脚输入都为高阻抗、IC能量消耗情形、以及基本逻辑与电压位准等方面的测试步骤。此外，在进行此类测试时，其最基本的硬件结构即为置放IC元件的插座(Socket)或连接器(Connector)。

传统上IC元件的连接器都为特定管脚及用途的插座，例如中央处理器(CPU)、存储器(Memory)的插座等等。对于上述进行老化的测试用IC而言，传统上的插座只能设计成固定的方式，并专为不同功能的IC产品来进行设计，然后利用插座上面固定式的夹持结构，作为固定IC并兼具导通线路的功能。但是传统的夹持结构为针状接触的方式，因此对锡球的伤害较大，例如穿破锡球焊接表面，导致锡球几何形状骤变，使得测试IC时通过界面的测试电流阻力加大，也即接触阻抗过高，造成IC整体的电性能变差。

因此，为确保锡球与接触垫的接触区域具有良好的接触界面，以利于通过测试电流，接触界面必须保持良好的电气特性，也即必须适当地定位IC元件至接触垫。然而，传统的针状接触方式显然不利于测试电流通过，因为接触面积太小。另外，关于非破坏区域(None Damage Zone；NDZ)的损害问题，NDZ为IC焊接至电路板的重要区域，因此在IC元件测试时，必须始终维持优良的NDZ特性，例如完整的几何外型及良好的电气性质，使得IC元件测试完毕后，可以正确地使NDZ焊接在电路板上。而且，由于针状接触为直接施力于IC元件，使得接触垫与IC元件快速直接定位接触，容易产生施力不均匀的现象，以及多个锡球之间与接触垫上下相对位置的差异性，也即多个锡球之间与接触垫的间距并非在所有区域具有一致的特性。因此，在同一接触界面会有过与不及的应力产生，致使锡球与接触垫粘贴在一起，导致IC元件卡住在基座上，产生而不易取下IC元件的困扰。

发明内容

本发明主要的目的是提供一种能够克服传统电路插座的插入板存在的缺陷具有接触垫的插入板的集成电路插座。

本发明的目的是这样实现的：一种具有接触垫(Pad)的集成电路插座(Socket)，其特征在于：该插座至少包含有：一基座装置，其中包含有基座、接触端子及弹性体，该弹性体位于该基座的上半部，而该接触端子固定于该基座的承载槽中；一插入板，位于该基座装置上方，具有一软板，其上方具有多个接触垫，用以使集成电路元件的接脚与这些接触垫接触导通，一缓冲层(StopLayer)，位于该软板之上，用于缓冲该集成电路元件向下移动的压力，而产生紧密的接触界面，以及一硬板，位于该缓冲层上方，用以固定支撑该软板及该缓冲层；一转接器装置，位于该基座装置和该插入板的上方，其中包含有转接器座和压构件，该转接器座可提供该集成电路元件的定位导正功能，而该压构件则可压紧或释放该集成电路元件；以及一上盖装置，位于该基座装置、该插入板及该转接器装置的上方，其具有上盖和弹簧，其中该上盖可垂直上、下运动，并与该转接器装置的该压构件耦合。

该软板具有柔性(Compliance)，能使得该集成电路元件定位至该软板时，具有自动调整(Auto-guide)的功能，以正确导入锡球之中。

该缓冲层至少包含大型区域分布，该大型区域分布包含暴露一接触区域，利用该接触区域的软板，产生顺应性。该缓冲层至少包含小型区域分布，该小型区域分布包含暴露一接触垫区域，利用该接触区域使该小型区域分布，以产生压力均匀分布的接触界面。该缓冲层至少包含条状区域分布，该条状区域分布暴露一线条状的接触区域，且覆盖于该软板上形成均匀的接触界面。

这些接触垫的每一型式是选自一环型接触垫、一凸型接触垫或一凸环型接触垫群组合型式之一。

该环型接触垫具有一接触圆弧，用以产生线型圆弧接触。

该凸型接触垫具有一个或数个尖点，用以穿刺锡球表面氧化层使电流顺利通过。

该凸环型接触垫具有一接触圆弧。

该凸环型接触垫更包含一个或数个尖点，以穿刺该接脚表面氧化层，使得测试电流容易通过。

这些接触垫型式包含一中央贯孔或多个尖点，用以形成具有自动导入(Auto-guide)的功能的结构。

该接触垫型式更包含该中央贯孔及这些尖点两者的组合，用以形成具有自动导入功能的结构。

该插入板的该些接触垫至少包含第一接触垫及第二接触垫，该第一接触垫电性连接于第二接触垫，其中该第一接触垫为凹陷形状的接触垫，并可导引该集成电路元件的接脚进入。

该插入板的该些接触垫至少包含第一接触垫及第二接触垫，其中该第一接触垫直接电性连接于该集成电路元件的接脚，且该第二接触垫电性连接于该基座装置。

本发明提供一种具有接触垫(pad)的集成电路插座，此插座主要包含：(1)基座装置，其中包含有基座、接触端子及弹性体，弹性体位于基座的上半部，而接触端子是固定在基座的承载槽中；(2)插入板，位于基座装置上方，上面具有第一接触垫、第二接触垫和导线，第一接触垫经由导线和第二接触垫电性能导通，且第一接触垫和集成电路元件的接脚互相导通，第二接触垫则和基座装置的接触端子接触导通，同时在插入板上具有定位孔以便和底层的基座装置对准；(3)转接器装置，位于基座装置和插入板的上方，其中包含有转接器座和压构件，转接器座可提供集成电路元件的定位导正功能，而压构件则可压紧或释放集成电路元件；以及(4)上盖装置，位于基座装置、插入板、转接器装置的上方，其中包含有上盖和弹簧，上盖可垂直上、下运动，并和转接器装置的压构件耦合。

本发明所述的锡球与接触垫的接触型式，对锡球有较佳保护效果，也不易使锡球产生变形而影响电性能接触。另外，因为锡球与接触垫的接触型式为线接触或局部面接触，所以接触电性能较佳。而且，非破坏区域NDZ可容易地维持，形成较佳的接触界面。其中，锡球的变形量相对于传统的针状的点接触更小，因此不会有锡球与接触垫粘合导致卡住IC电路元件的问题产生。

附图说明

图1是依据本发明的集成电路插座的分解透视图；

图2-图5是依据本发明的集成电路插座模组组合后的三个视图；

图6是依据本发明的插入板正视图；

图7是依据本发明的插入板与IC元件接触的示意图；

图8-图10是依据本发明的较佳缓冲层型式的三个示意图；以及

图11-图13是依据本发明的锡球与接触垫的三个较佳接触型式示意图。

具体实施方式

参阅图1的集成电路插座的分解透视图。图中的IC插座模组分别为位于最底层的基座装置(Base Unit)100，此基座装置100具有端子可连接至印刷电路板(未图示)等大型组件上；插入板(Interposer)200，具有接触垫(Pad)及导线，作为电性能连接之用；转接器装置(Adapter Unit)300，具有卡锋，以紧密扣住整个IC插座模组；上盖装置(Cover Unit)400，作为IC取放的装置。

参阅图2-图5的集成电路插座模组组合后的三个视图。图2的截面AA显示于图5中，而截面BB则显示于图3、图4中。为了容易明了起见，以四个主要装置加以说明，其中插入板200为本发明的重要特征：(1)基座装置100。参阅图5，基座装置100是由基座(Base)110、接触端子(Contact Pin)150、160、以及弹性体(Elastomer)190组成。基座110中具有承载槽，用以放置接触端子150，160及弹性体190。其中，弹性体190安装于基座110的上半部，并且具有压缩性或伸张性。当整个模组化插座组装完成时，藉由弹性体190的弹性作用，使测试中的IC元件可与插入板200及基座装置100紧密地接合，以提供良好的电性能接触。

仍请参阅图5，插入板200紧贴于基座110，其中在插入板与基座之间安装有弹性体190。基座110中所使用的固定接触端子150，其作用是使上层的插入板200与底层的印刷电路板(未图示)进行电性能连接。接触端子150的固定部分154是安装于基座110的槽座上，而中间部分更具有U型的悬臂梁(Cantilever)156和接触部分158，由于此悬臂梁156的特殊构造，使得端子具有挠曲性。当上层的插入板200和基座装置100组装在一起时，接触部分158将和插入板200互相接触，并藉由U型悬臂梁156的弹性，而使接触部分158和插入板200之间保持良好的电性能连接。

(2)插入板200。请参阅图6的插入板200的正视图。插入板200是由接触垫210、导线220、垫片230、软板260、硬板250及缓冲层(Stop Layer)270组成，且在插入板200的两端，利用加工形成定位孔240，使得插入板200可与基座装置100上的定位插梢作组装配合。实际执行操作时，位于中间部分的接触垫210可与IC元件接脚上的锡球接触，然后使信号由导线220传输至垫片230，最后再经由接触端子传递至印刷电路板的电路上。

参阅图7的插入板与IC元件接触的示意图。其中软板260具有较低的介电常数、高玻璃转化温度Tg及良好的机械性质等优点，极适合应用于高温和高频等方面的测试。硬板250为耐高温材料所制成，由于软板260为一软性薄板，故需藉助硬板250加以固定支撑。软板260中的接触垫210是用于放置IC元件500的锡球510，当置放IC元件500时，先经粗略定位，然后再由固定凹陷高度的接触垫210导引，以便将锡球510准确地导入接触垫210中。而且，位于软板260中的接触垫210，经由导线220连接至垫片230，而此垫片230即和图6的接触端子150的接触部分158互相接触而产生导通状态。垫片230为铜材所制成，为避免实际测试时产生氧化，并可将其外露的接触部分披复一层防氧化导电层。柔性(Compliance)为软板的另一优点，定义为IC元件定位至软板上的接触垫时，软板自动调整(Auto-guide)的特性。由于以多个接触界面组成的接触区域会因为锡球的尺寸大小不均匀，导致接触区域产生挠曲现象，此时每个锡球的接触压力不一致，会形成不同的电气特性。因此，软板的柔性优点，可妥切地配合并顺从于IC电路板的外观特性，产生自动调整的作用，使得所有锡球的接触压力趋于一致。

缓冲层270，位于软板与硬板之间，具有缓冲IC元件500向下移动的压力，以产生紧密的接触界面。锡球510与接触垫210会因为不同的承受压力而产生紧密程度不同的接触界面，直至IC元件500与缓冲层270接触之后，接触面积加大而分散掉IC元件500所承受的压力，使得锡球510的几何外形不会过度变形，也即减低锡球510变形的程度。缓冲层270以局部复盖于软板的方式保护暴露的线路，也即用于绝缘隔离软板上的导线。

参阅图8-图10，本发明的较佳实施例中，缓冲层270型式依据暴露的面积大小，包含有三种型式：(1)大型区域分布，如图8所示，暴露接触区域520，具有较佳的柔性，因为接触区域具有软板；(2)小型区域分布，如图9所示，只暴露接触垫区域530，具有较佳压力均匀分布的接触界面；(3)条状区域分布，如图10所示，暴露接触垫条状区域540，缓冲层270复盖于软板上，但只暴露接触垫条状区域540。

参阅图11-图13，本发明的较佳实施例中，接触垫210包含三种型式：(1)环型接触垫620，如图11所示，具有一接触圆弧622，相比较于针状接触，线型圆弧接触可产生较佳电性能接触。而且，IC元件500与软板260接触时，环型接触垫620中央的贯孔624所预留的空间，可有效保护锡球510的非破坏区域(NDZ)626免于遭受损坏。(2)凸型接触垫640，如图12所示，具有一个或数个尖点(Tip)642，例如三个尖点，而尖点642可穿刺锡球510表面氧化层使电流顺利通过接触区域，另外，凸型接触垫640可以对锡球510与接触垫640上下相对位置的平面高度差，产生良好的补偿作用。(3)凸环型接触垫660，如图13所示，具有一接触圆弧662，同样地，相比较于针状接触，此接触圆弧662，以及一个或数个尖点664，例如三个尖点，用于穿刺锡球表面的氧化层，两者都足以改善电性能效果并平衡锡球510大小产生的高度差。而且，凸环型接触垫660中央的贯孔666所预留的空间，可使得锡球510不会有非破坏区域668受破坏的问题产生。以上本发明所述的各类型接触垫210可位于软板260或薄膜之上，并且具有自动导入的功能，可使锡球510容易且快速地定位。无论接触垫210的几何外观为中央贯孔、尖点或是两者的组合，当锡球因受压到达接触垫210时，都足以产生稳固的接触效果，并且利用中央贯孔边缘以导入IC元件的锡球。

(3)转接器装置300。回到图2-图5，在图中显示插入板200与上盖装置400之间为转接器装置300，此外还包含转接器座(Adapter Base)330(标示于图4中)、压构件(Depressor)310、及轴(Shaft)320(标示于图3中)等元件。其中转接器座330是用以提供IC元件500的定位导正功能，在IC元件500放置时，可使其顺利地落在测试区中，以利于插入板200接触。

(4)上盖装置400。包含上盖和弹簧等元件，同时可作垂直上下的往复运动，并带动耦合的压构件310，以紧压或释放IC元件500。另参阅图4，图中也显示了上盖装置400在两个上、下不同的位置中，其中位于上盖装置400的弹簧410，是作为上盖垂直移动时所需的弹力，且可在上盖装置400的四个角落同时安装弹簧410。

本发明所述的锡球与接触垫的接触型式，对锡球有较佳保护效果，更能防止锡球产生变形，以产生良好的电性能接触。另外，因为锡球与接触垫的接触型式为线接触或局部面接触，所以接触电性能较佳。而且，非破坏区域(NDZ)可以受到接触垫完整的维护，并形成较佳的接触界面。此外，锡球的变形量相对于传统的针状的点接触更为轻微，因此不会有锡球与接触垫粘合导致卡住IC电路元件的问题产生。

综上所述，本发明所述的具有接触垫的集成电路插座中，锡球与接触垫的接触型式，对锡球有较佳保护效果，也不易使锡球产生变形而影响电气性质。另外，锡球与接触垫的接触型式为线接触或局部面接触，因此接触电气特性较佳。而且，非破坏区域(NDZ)始终保持完整，并形成较佳的接触界面。此外，锡球的几何变形相对于传统的针状接触变形量更小，因此不会有锡球与接触垫粘合导致卡住IC元件的问题产生。

Claims (14)

1、一种具有接触垫的集成电路插座，其特征在于：该插座至少包含有：一基座装置，其中包含有基座、接触端子及弹性体，该弹性体位于该基座的上半部，而该接触端子固定于该基座的承载槽中；一插入板，位于该基座装置上方，具有一软板，其上方具有多个接触垫，用以使集成电路元件的接脚与这些接触垫接触导通，一缓冲层，位于该软板之上，用于缓冲该集成电路元件向下移动的压力，而产生紧密的接触界面，以及一硬板，位于该缓冲层上方，用以固定支撑该软板及该缓冲层；一转接器装置，位于该基座装置和该插入板的上方，其中包含有转接器座和压构件，该转接器座可提供该集成电路元件的定位导正功能，而该压构件则可压紧或释放该集成电路元件；以及一上盖装置，位于该基座装置、该插入板及该转接器装置的上方，其具有上盖和弹簧，其中该上盖可垂直上、下运动，并与该转接器装置的该压构件耦合。

2、如权利要求1所述的具有接触垫的集成电路插座，其特征在于：该软板具有柔性(Compliance)，能使得该集成电路元件定位至该软板时，具有自动调整的功能，以正确导入锡球之中。

3、如权利要求1所述的具有接触垫的集成电路插座，其特征在于：该缓冲层至少包含大型区域分布，该大型区域分布包含暴露一接触区域，利用该接触区域的软板，产生顺应性。

4、如权利要求1所述的具有接触垫的集成电路插座，其特征在于：该缓冲层至少包含小型区域分布，该小型区域分布包含暴露一接触垫区域，利用该接触区域使该小型区域分布，以产生压力均匀分布的接触界面。

5、如权利要求1所述的具有接触垫的集成电路插座，其特征在于：该缓冲层至少包含条状区域分布，该条状区域分布暴露一线条状的接触区域，且覆盖于该软板上形成均匀的接触界面。

6、如权利要求1所述的具有接触垫的集成电路插座，其特征在于：这些每一接触垫型式是选自一环型接触垫、一凸型接触垫或一凸环型接触垫群组合型式之一。

7、如权利要求6所述的具有接触垫的集成电路插座，其特征在于：该环型接触垫具有一接触圆弧，用以产生线型圆弧接触。

8、如权利要求6所述的具有接触垫的集成电路插座，其特征在于：该凸型接触垫具有一个或数个尖点，用以穿刺锡球表面氧化层使电流顺利通过。

9、如权利要求6所述的具有接触垫的集成电路插座，其特征在于：该凸环型接触垫具有一接触圆弧。

10、如权利要求9所述的具有接触垫的集成电路插座，其特征在于：该凸环型接触垫更包含一个或数个尖点，以穿刺该接脚表面氧化层，使得测试电流容易通过。

11、如权利要求1所述的具有接触垫的集成电路插座，其特征在于：这些接触垫型式包含一中央贯孔或多个尖点，用以形成具有自动导入功能的结构。

12、如权利要求1所述的具有接触垫的集成电路插座，其特征在于：该接触垫型式更包含该中央贯孔及这些尖点两者的组合，用以形成具有自动导入功能的结构。

13、如权利要求1所述的具有接触垫的集成电路插座，其特征在于：该插入板的该些接触垫至少包含第一接触垫及第二接触垫，该第一接触垫电性连接于第二接触垫，其中该第一接触垫为凹陷形状的接触垫，并可导引该集成电路元件的接脚进入。

14、如权利要求1所述的具有接触垫的集成电路插座，其特征在于：该插入板的该些接触垫至少包含第一接触垫及第二接触垫，其中该第一接触垫直接电性连接于该集成电路元件的接脚，且该第二接触垫电性连接于该基座装置。

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