CN114690020A - 低热阻的测试座压测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低热阻的测试座压测装置，主要包括壳体、内套环、导热压块、轴承套环及锁扣件；其中，壳体上的锁扣件扣锁于测试座，而内套环与壳体彼此螺合，且轴承套环介于内套环与导热压块之间；故当转动内套环时，内套环于壳体内转动并产生轴向位移，而轴承套环则隔绝旋转，仅带动导热压块轴向移动来对待测件施加轴向作用力。此外，因导热压块自壳体的上、下表面凸露，故其一端可接触温度控制组件，另一端可接触待测件，以此方式可将接触接口热阻减少至最少，可以大幅提升热传递效果。

Description

低热阻的测试座压测装置

技术领域

本发明涉及一种低热阻的测试座压测装置，尤指一种适用于直接耦接于测试座而可随测试座移动并对待测件施加下压力的低热阻的测试座压测装置。

背景技术

对于芯片的检测夹具、检测设备、或甚至检测方法都朝向多元发展，以因应各式各样的需求。其中，手测盖亦为相当重要的测试夹具，其搭配测试座(socket)为手测工程验证用，主要通过手动或机器自动旋转手测盖旋钮，来对测试座内的待测芯片施加下压力，以确保芯片上的所有接点都能完整地电性接触测试座内的所有探针。

更进一步说明，请一并参阅图1A，其是现有手测盖10与测试座S接合时的剖面示意图。其中，当现有手测盖10的拉钩11扣锁于测试座S两侧边的锁扣槽S1后，以手动转动旋钮12，而因旋钮12与本体13之间是以内、外螺纹彼此螺合，且旋钮12的下端面与压板14之间设有旋转轴承15。因此，随着旋钮12的转动，旋钮12将相对于本体13下降并推压压板14，进而使压板14下方的压块16去推挤芯片C1，以确保芯片C1得以完整电性接触测试座C探针。

然而，随着待测芯片C1的功能越来越强大，而芯片C1运作时的发热量大增，将导致芯片C1温度高升，此时手测盖1的散热机制就变得相当重要了。在现有技术领域中，已有在手测盖上直接配置散热鳍片和风扇，如中国台湾新型专利公告第M340550号「半导体测试座的手测装置」，然而此现有装置体积过于庞大，且散热效果有限。

再者，以图1A所示的现有手测盖10而言，较佳的方式是直接在旋钮12上方连接温控模块17，其可为流通有冷却水或冷媒介的热交换模块。然而，以一般测试规格的要求而言，芯片C1的发热量为500W，而最高温度不得超过125℃；另一方面，若流经温控模块17的流体温度为15℃，则现有手测盖10的热阻必须小于0.22K/W。也就是说，一旦现有手测盖10的热阻大于0.22K/W，则芯片C1的温度将高于125℃，此时除了无法符合测试规格的要求之外，严重者还有可能导致芯片C1的烧毁。

但是，再从图1B所示的现有手测盖1的热阻模型示意图来看，整组现有手测盖10共有四个接触接口，即如图中所示四个接触接口热阻R1～R4，其中包括温控模块17与旋钮12之间的接触接口热阻R1、旋钮12与压板14之间(即旋转轴承15)的接触接口热阻R2、压板14与压块16之间的接触接口热阻R3以及压块16与芯片C1之间的接口热阻R4。然而，按一般理论值而言，金属与金属间的接触接口热阻约为0.2℃/W，故此现有手测盖10的热阻值将高达0.8℃/W，其远远超过前段所述的0.22℃/W，因此显然无法提供良好的热传性能，即无法有效抑制芯片C1温度上升。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种低热阻的测试座压测装置，俾能提供优异的热传导效果，以搭配温度控制模块来实现对待测件的有效升温或降温。

为达成上述目的，本发明的一种低热阻的测试座压测装置，其用于接合至测试座，该测试座容纳有待测件，该装置主要包括壳体、内套环、导热压块、轴承套环以及至少一个锁扣件；其中，壳体包括贯穿轴孔，其贯穿壳体的上、下表面，且贯穿轴孔包括内螺纹；而内套环容纳于贯穿轴孔，且内套环包括外螺纹，其螺合于壳体的内螺纹；导热压块贯穿于内套环，并自壳体的上、下表面凸露；另外，轴承套环介于内套环与导热压块之间；至少一个锁扣件则设置于壳体。其中，当锁扣件扣锁于测试座，而旋转内套环将带动导热压块的下表面接触待测件，并产生轴向作用力到该导热压块，进而通过该导热压块对待测件施加该轴向作用力。

承上所述，借由内套环的外螺纹与壳体的内螺纹间的螺合，当转动内套环时，内套环将通过内、外螺纹而相对于壳体产生轴向位移，进而推动轴承套环和导热压块朝测试座内的待测件趋近或远离；其中，轴承套环则用于隔离旋转作动，亦即导热压块将不会随着内套环转动，而仅进行轴向位移。然而，因导热压块自壳体的上、下表面凸露，故一端可接触温度控制组件，另一端可接触待测件，以此方式可将接触接口热阻减少至最少，以大幅提升热传递效果。

另一方面，本发明可还包括外旋环及施力压环，而外旋环可耦接于内套环的上表面；施力压环可容纳于内套环内并介于轴承套环与导热压块之间；导热压块可穿经外旋环及施力压环。换言之，外旋环可以作为耦接至施力旋转的帽盖、手工具或电动工具的连接接口，而施力压环则可作为对导热压块施力的构件；其中，导热压块可包括同轴部及弧形渐扩部，同轴部可穿经施力压环、轴承套环、内套环及外旋环；而施力压环包括内环弧面，其可抵接于弧形渐扩部。

较佳的是，本发明可还包括上扣环及下扣环，而上扣环可套设于导热压块并抵靠于内套环的上表面；且下扣环可设置于内套环的下表面并用于卡止施力压环。也就是说，本发明可以通过上扣环及下扣环来避免导热压块自施力压环、轴承套环以及内套环内脱出。

除此之外，本发明的轴承套环可为止推轴承，其除了可隔绝内套环的旋转作动外，亦可承受轴向载荷。此外，导热压块的同轴部与施力压环、轴承套环及内套环之间可保有特定余隙；借此设定将允许导热压块顺应其与待测件间的接触接口，而相对于施力压环、轴承套环、内套环及外旋环倾斜特定角度，故能使导热压块所施加于待测件的作用力维持于正向且均匀。更简单地说，该特定余隙将允许导热压块顺应其与待测件间接触接口的平整度而自适应地调整自身角度，进而使导热压块与待测件两者维持完整接触，而可维持对待测件表面的均匀施力与一致的热交换。

再且，本发明的导热压块亦可包括同轴部、段差部及斜线渐扩部，而段差部介于同轴部与斜线渐扩部之间。此外，本发明另外可还包括固定环，其可套设于导热压块的同轴部；而轴承套环可为鱼眼轴承，其可包括轴承内凸环及轴承外凹环，其中轴承内凸环可套设于同轴部，且轴承内凸环的一端可顶抵固定环，另一端可压抵段差部，轴承外凹环可耦接于轴承内凸环并连接于内套环。据此，本发明亦可通过鱼眼轴承来承受轴向载荷以及隔绝内套环的旋转作动，而固定环则可用于将鱼眼轴承的轴承内凸环固定于导热压块上。

而且，本发明的固定环可容纳于内套环，且固定环与内套环之间可保有特定余隙，借此可吸收导热压块与待测件之间接触接口的误差。进一步说明，因鱼眼轴承的特性即允许轴承内凸环相对于轴承外凹环作轴向摆转，而固定环与内套环之间的余隙又提供了轴向摆转的空间；因此，一旦导热压块与待测件之间接触接口有角度上的误差时，鱼眼轴承可自适应地调整导热压块的轴向摆转角度，进而使导热压块所施加于待测件的作用力维持于正向且均匀，且同样可对待测件表面维持良好的热交换。

另外，本发明的轴承套环可为推力调心滚子轴承，其包括上座环、下座环及多个斜向滚子，而上座环与下座环可套设于导热压块的同轴部，另外上座环连接于内套环，且下座环压抵于段差部，多个斜向滚子布置于上座环与该下座环之间。换言之，本发明亦可利用推力调心滚子轴承来承受轴向载荷以及隔绝内套环的旋转作动，而且可以利用推力调心滚子轴承所自带的调心角，而自适应地调整导热压块与待测件之间接触接口的角度，进而使导热压块所施加于待测件的作用力维持于正向且均匀。

此外，本发明可还包括温度控制模块，其设置于壳体上方，并接触于导热压块。简言之，通过本发明，温度控制模块与待测件之间将仅隔导热压块，故可将接触接口热阻减少至最少，进而显著提升热传导效果，来实现对待测件的有效升温或降温。

附图说明

图1A是显示现有手测盖的使用示意剖面图。

图1B是显示现有手测盖的热阻模型示意图。

图2A是本发明的第一实施例的立体图。

图2B是本发明的第一实施例的剖面图。

图2C是本发明的第一实施例的分解图。

图3A是本发明的低热阻的测试座压测装置的第二实施例的立体图。

图3B是本发明的低热阻的测试座压测装置的第二实施例的剖面图。

图3C是本发明的低热阻的测试座压测装置的第二实施例的分解图。

图4A是本发明的低热阻的测试座压测装置的第三实施例的立体图。

图4B是本发明的低热阻的测试座压测装置的第三实施例的剖面图。

图4C是本发明的低热阻的测试座压测装置的第三实施例的分解图。

具体实施方式

本发明低热阻的测试座压测装置在本实施例中被详细描述之前，要特别注意的是，以下的说明中，类似的组件将以相同的组件符号来表示。再者，本发明的附图仅作为示意说明，其未必按比例绘制，且所有细节也未必全部呈现于附图中。

请同时参阅图2A、图2B及图2C，图2A是本发明第一实施例的立体图，图2B是本发明第一实施例的剖面图，图2C是本发明第一实施例的分解图。如图中所示，本实施例低热阻的测试座压测装置1上方可连接温度控制模块9，为了清楚显示各项组件间的连接关系，故该等图面中特将温度控制模块9与测试座压测装置1分离；然而，本实施例的温度控制模块9可为循环有温控流体的热交换器或循环有冷媒的蒸发器。另外，低热阻的测试座压测装置1的下方可接合至测试座S，而测试座S内容纳有待测件C。

再者，如图中所示，本发明的第一实施例的低热阻的测试座压测装置1主要包括壳体2、内套环3、导热压块4、轴承套环5、锁扣件6、外旋环7、施力压环8、上扣环32及下扣环33；其中，壳体2具有贯穿轴孔21，其贯穿壳体2的上、下表面，且贯穿轴孔21内设有内螺纹211；再者，内套环3容纳于贯穿轴孔21，而内套环3的外表面布置外螺纹31，其螺合于壳体2的贯穿轴孔21的内螺纹211。

另外，内套环3上方连接外旋环7，其中外旋环7以螺丝锁附于内套环3上，而外旋环7的上表面开设有六个插孔71，其主要供转动工具(图中未示)插设使用。也就是说，手工具或电动工具可通过插孔71而直接连接到外旋环7，并借由该等工具驱动外旋环71旋转并进而带动内套环3转动。

再者，内套环3内部装设有轴承套环5和施力压环8，本实施例的轴承套环5为止推轴承，其上端面连接内套环3，下端面连接施力压环8。另一方面，本实施例的导热压块4包括同轴部41及弧形渐扩部42，而同轴部41依序穿经施力压环8、轴承套环5、内套环3及外旋环7；且施力压环8包括内环弧面81，其抵接于弧形渐扩部42。

另外，本实施例的上扣环32套设于导热压块4上，并抵靠于内套环3的上表面，而下扣环33设置于内套环3的下表面并用于卡止施力压环8。据此，本实施例通过上扣环32及下扣环33来避免导热压块4自施力压环8、轴承套环5以及内套环3内脱出。除此之外，下扣环33也可以避免施力压环8和轴承套环5自内套环3内脱出。

此外，如图中所示的两个锁扣件6，其分别设置于壳体2的相对应两侧，其中每个锁扣件6铰接于壳体2，其一端可供人员手持按压，而另一端将根据按压与否而可选择地扣入测试座S两侧的锁扣槽S1或从该槽脱离。

以下说明本实施例的运作方式，首先将低热阻的测试座压测装置1与测试座S接合，且将两个锁扣件6分别扣入测试座S两侧的锁扣槽S1。再者，将手工具或电动工具(图中未示)耦接到外旋环7，并驱动外旋环7转动；此时，外旋环7将带动内套环3相对于壳体2转动，并驱使轴承套环5、施力压环8与导热压块4朝测试座S趋近，进而驱使导热压块4的下表面接触待测件C并产生轴向作用力，而通过导热压块4对该待测件C施加该轴向作用力，且随着外旋环7转动的程度而加大对待测件C所施加的轴向作用力。然而，作为轴承套环5的止推轴承除了承受来自于内套环3的下压力之外，其也阻隔了内套环3的旋转运动，即施力压环8与导热压块4将不会随着内套环3旋转。

除此之外，需要特别说明的是，本实施例特别将导热压块4的同轴部41的外环面设定为与施力压环8、轴承套环5及内套环3的内环面之间保有特定余隙g，故导热压块4可微幅偏摆；其目的在于允许导热压块4可顺应其与待测件C间的接触接口，而相对于施力压环8、轴承套环5即内套环3倾斜特定角度，本实施例设计可偏摆约1度。换言之，借由该特定余隙g的设计，将允许导热压块4顺应其与待测件C间的接触面的表面情况而自适应地进行角度调整，进而使导热压块4与待测件C维持完整接触，即便待测件C的上表面或导热压块4的下表面存有平整度误差，亦可平整接触而对待测件C提供均匀的热交换效果与一致的下压力。

再者，为左证本实施例的热阻极低，而可对待测件提供绝佳的温度调控效果，提供仿真分析数据及相关仿真参数如后；其中，待测件C的发热量为500Watt，温度控制模块9内循环水温度为15℃，而循环水的流量分别设定为0.1LPM、0.11LPM、0.15LPM、0.5LPM，环境温度为25℃，导热压块4的材质为纯铜。

经模拟分析，当循环水量为0.1LPM时，导热压块4的上表面(即与温度控制模块9接触的表面)的表面平均温度为87.7℃，而待测件C的上表面(即与导热压块4接触的表面)的表面平均温度为106.9℃；经过计算可得，待测件C与导热压块4间的接触接口热阻为0.0384℃/W，而导热压块4与温度控制模块9间的接触接口热阻为0.1603℃/W，而两者之和仍小于0.22℃/W，故本实施例确实可有效将待测件C的工作温度抑制低于125℃。至于，其它模拟参数以及所得结果请参考下方表格，然由下方表格可知，当套用循环水量为0.11LPM时可获得颇佳的热阻，且温度控制模块(蒸发器)的压损仍处于可以接受的范围。

请同时参阅图3A、图3B及图3C，图3A是本发明低热阻的测试座压测装置第二实施例的立体图，图3B是本发明低热阻的测试座压测装置第二实施例的剖面图，图3C是本发明低热阻的测试座压测装置第二实施例的分解图。本实施例与前述第一实施例最主要差异在于轴承套环5的形式，本实施例是采用鱼眼轴承。

进一步说明，本实施例导热压块4与前述实施例也稍有不同，其包括同轴部41、段差部44及斜线渐扩部43，而段差部44介于同轴部41与斜线渐扩部43之间。而且，本实施例还包括固定环34，其套设于导热压块4的同轴部41，并用于固定轴承套环5。然而，如前段所述，轴承套环5为鱼眼轴承，其包括轴承内凸环51及轴承外凹环52，而轴承内凸环51套设于同轴部41，轴承内凸环51的上面端顶抵固定环34，而其下面端压抵段差部44，轴承外凹环52耦接于轴承内凸环51并连接于内套环3。整体而言，本实施例通过鱼眼轴承来承受轴向载荷，亦即传递来自内套环3的施力，并且隔绝内套环3的旋转作动，而固定环34则可用于将鱼眼轴承的轴承内凸环51固定于导热压块4上。

除此之外，本实施例的固定环34容纳于内套环3，且固定环34与内套环3之间可保有特定余隙g，借此可吸收导热压块4与待测件C之间接触接口的平整度误差。进一步说明，因鱼眼轴承的特性即允许轴承内凸环51相对于轴承外凹环52作轴向摆转，而固定环34与内套环3之间的特定余隙g又提供了轴向摆转的空间。因此，一旦导热压块4与待测件C之间接触接口有平整度(角度)的误差时，鱼眼轴承可自适应地调整角度，进而使导热压块4所施加于待测件C的作用力维持于正向且均匀，同时又可保有优异的热交换效率，以本实施例而言可容许导热压块4偏摆约3～4度。

请同时参阅图4A、图4B及图4C，图4A是本发明低热阻的测试座压测装置第三实施例的立体图，图4B是本发明低热阻的测试座压测装置第三实施例的剖面图，图4C是本发明低热阻的测试座压测装置第三实施例的分解图。本实施例与前述第一、二实施例最主要差异仍在于轴承套环5的形式，本实施例是采用推力调心滚子轴承。

详言之，本实施例同样包括固定环34，其套设于导热压块4的同轴部41；而如前段所述本实施例的轴承套环5为推力调心滚子轴承，其包括上座环53、下座环54及多个斜向滚子55；其中，上座环53与下座环54套设于导热压块4的同轴部41，而上座环53连接于内套环3，下座环54压抵于段差部44，且多个斜向滚子55布置于上座环53与下座环54之间。

如同前述第一、二实施例，本实施例亦可利用推力调心滚子轴承来承受轴向载荷(亦即欲施加于待测件C的下压力)，以及隔绝内套环3的旋转作动，而且可以利用推力调心滚子轴承所自带的调心角，而自适应地调整导热压块与待测件之间接触接口的平整度(角度)，进而使导热压块所施加于待测件的作用力维持于正向且均匀。

综上所述，本实施例至少具备以下优势：

(1).使用一体式导热压块，可减少整体接触界面的数量，组成热传导的最小层数架构，可显著降低热阻，即大幅提升热交换效果，以有效对待测件升温或降温；

(2).导热压块可根据其与待测件间接触界面的平整度(角度)而自适应地调整自身的摆转角度，以维持导热压块的下表面可完整接触待测件，进而提供均匀下压力以及一致的热交换效果；

(3).内套环的外螺纹与壳体的内螺纹具备自锁机制，即对内套环施加径向力矩使的旋转后，即因对象挤压产生轴向作用力，然而该轴向作用力将使螺纹机构达成自锁，不会促使内套环沿螺纹逆转；而且，内、外螺纹亦具备重复装拆、重复使用等特性；

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

符号说明

1:低热阻的测试座压测装置

2:壳体

3:内套环

4:导热压块

5:轴承套环

6:锁扣件

7:外旋环

8:施力压环

9:温度控制模块

10:现有手测盖

11:拉钩

12:旋钮

13:本体

14:压板

15:旋转轴承

16:压块

17:温控模块

21:贯穿轴孔

31:外螺纹

32:上扣环

33:下扣环

34:固定环

41:同轴部

42:弧形渐扩部

43:斜线渐扩部

44:段差部

51:轴承内凸环

52:轴承外凹环

53:上座环

54:下座环

55:斜向滚子

71:插孔

81:内环弧面

211:内螺纹

C:待测件

S:测试座

C1:芯片。

Claims (10)

1.一种低热阻的测试座压测装置，其用于接合至测试座，该测试座容纳有待测件，该装置包括：

壳体，包括贯穿轴孔，其贯穿该壳体的上、下表面，该贯穿轴孔包括内螺纹；

内套环，其容纳于该贯穿轴孔，该内套环包括外螺纹，其螺合于该壳体的该内螺纹；

导热压块，其贯穿于该内套环，并自该壳体的上、下表面凸露；

轴承套环，其介于该内套环与该导热压块之间；以及

至少一个锁扣件，其设置于该壳体；

其中，当该锁扣件扣锁于该测试座，旋转该内套环将带动该导热压块的下表面接触该待测件，并产生轴向作用力到该导热压块，进而通过该导热压块对该待测件施加该轴向作用力。

2.根据权利要求1所述的低热阻的测试座压测装置，其还包括外旋环及施力压环，该外旋环耦接于该内套环的上表面；该施力压环容纳于该内套环内并介于该轴承套环与该导热压块之间；该导热压块穿经该外旋环及该施力压环。

3.根据权利要求2所述的低热阻的测试座压测装置，其中，该导热压块包括同轴部及弧形渐扩部，该同轴部穿经该施力压环、该轴承套环、该内套环及该外旋环；该施力压环包括内环弧面，其抵接于该弧形渐扩部。

4.根据权利要求3所述的低热阻的测试座压测装置，其中，该轴承套环为止推轴承；该导热压块的该同轴部与该施力压环、该轴承套环及该内套环之间保有特定余隙。

5.根据权利要求2所述的低热阻的测试座压测装置，其还包括上扣环及下扣环，该上扣环套设于该导热压块并抵靠于该内套环的上表面；该下扣环设置于该内套环的下表面并用于卡止该施力压环。

6.根据权利要求1所述的低热阻的测试座压测装置，其中，该导热压块包括同轴部、段差部及斜线渐扩部，该段差部介于该同轴部与该斜线渐扩部之间。

7.根据权利要求6所述的低热阻的测试座压测装置，其还包括固定环，其套设于该导热压块的该同轴部；该轴承套环为鱼眼轴承，其包括轴承内凸环及轴承外凹环，该轴承内凸环套设于该同轴部，该轴承内凸环的一端顶抵该固定环，另一端压抵该段差部，该轴承外凹环耦接于该轴承内凸环并连接于该内套环。

8.根据权利要求7所述的低热阻的测试座压测装置，其中，该固定环容纳于该内套环，且该固定环与该内套环之间保有特定余隙。

9.根据权利要求6所述的低热阻的测试座压测装置，其中，该轴承套环为推力调心滚子轴承，其包括上座环、下座环及多个斜向滚子，该上座环与该下座环套设于该导热压块的该同轴部，该上座环连接于该内套环，该下座环压抵于该段差部，该多个斜向滚子布置于该上座环与该下座环之间。

10.根据权利要求1所述的低热阻的测试座压测装置，其还包括温度控制模块，其设置于该壳体上方，并接触该导热压块。

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