CN115877170A - 具有擦拭触件的测试插座的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于半导体集成电路(IC)的测试插座。测试插座包括配置为接合半导体IC和负载板的插座主体和弹性体保持器,弹性体保持器包括与插座主体相邻并配置为面对半导体IC的顶面和配置为面对负载板的底面。弹性体保持器限定有从顶面延伸到底面的槽。测试插座还包括位于槽中的旋转触件。旋转触件配置为在自由状态、预负载状态和负载状态之间移动。弹性体保持器配置成当从自由状态移动到预负载状态时在来自旋转触件的预负载力下压缩,并且当从预负载状态移动到负载状态时在来自旋转触件的负载力下压缩。
Description
技术领域
本公开领域大体涉及半导体集成电路的测试插座,更具体地说,是一种带有旋转触件的测试插座,该旋转触件在待测的集成电路的接触垫上移动或“擦拭”。
背景技术
半导体集成电路(ICs)以各种封装或芯片配置生产,例如,包括在许多IC应用中常见并大量生产的四平面无引线(QFN)封装。任何数量的半导体集成电路的生产通常包括以模拟最终用户应用这些半导体集成电路的方式对半导体集成电路进行测试。测试ICs的一种方式是将每个IC连接到一块印刷电路板(PCB),该印刷电路板用于测试IC的触点和各种功能。该PCB有时被称为负载板,可重复用于测试许多ICs。负载板的实现此类测试的一个基本组件是IC的测试插座,能够多次重复使用以测试大量IC。测试插座通过电气和机械的方式将IC连接至负载板。测试插座能够重复使用的程度通过其在不降低性能(例如信号性能)的情况下能够承受多少“循环”进行量化。每次将IC插入或设置到测试插座中时称为一个周期。通常,在许多循环过程中,由于氧化、磨损、压缩、拉伸或其他形式的磨损,测试插座的触件和结构的电气和机械性能开始退化。这种退化最终会影响测试本身的完整性,此时测试插座将达到其使用寿命的终点。因此,需要在长寿命周期内保持良好电气和机械性能的测试插座。
发明内容
在一个方面,提供了一种用于半导体集成电路(IC)的测试插座。所述测试插座包括配置成接合半导体IC和负载板的插座主体。所述测试插座还包括弹性体保持器,所述弹性体保持器包括与所述插座主体相邻且配置为面对所述半导体IC的顶面以及与所述顶面相对且配置为面对所述负载板的底面。所述弹性体保持器限定有从所述顶面延伸到所述底面的槽。所述测试插座还包括位于槽中的旋转触件。所述旋转触件配置为在自由状态和预负载状态之间移动,以及在所述预负载状态和负载状态之间移动。所述弹性体保持器配置为在所述插座主体与所述负载板接合从所述自由状态移动到所述预负载状态时,在来自所述旋转触件的预负载力下压缩,以及所述插座主体与所述半导体IC接合从所述预负载状态移动到所述负载状态时,在来自所述旋转触件的负载力下压缩。
在另一方面,提供了一种用于半导体集成电路(IC)的测试系统。所述测试系统包括负载板和测试插座。所述测试插座包括配置成接合所述半导体IC和负载板的插座主体。所述测试插座还包括弹性体保持器,所述弹性体保持器包括与所述插座主体相邻且配置为面对所述半导体IC的顶面以及与所述顶面相对的底面,所述底面配置为面对所述负载板。所述弹性体保持器限定有从所述顶面延伸到所述底面的槽。所述测试插座还包括定位在槽中的旋转触件/所述旋转触件配置为在自由状态和预负载状态之间移动,以及在所述预负载状态和负载状态之间移动。所述弹性体保持器配置为在所述插座主体与所述负载板接合从所述自由状态移动到预负载状态时,在来自所述旋转触件的预加载力下压缩,以及在所述插座主体与所述半导体IC接合从所述预负载状态移动到所述负载状态时,在来自所述旋转触件的负载力下压缩。
在另一方面,提供了一种组装用于半导体集成电路(IC)的测试系统的方法。所述方法包括定位插座主体,所述插座主体配置为接合所述半导体IC和靠近弹性体保持器的顶面的负载板,所述顶面配置为面对所述半导体IC,所述弹性体保持器还包括底面,所述底面与所述顶面相对,并配置为面对所述负载板,所述弹性体保持器限定有从所述顶面延伸到所述底面的槽。所述方法将旋转触件定位在所述槽中,所述旋转触件配置为在自由状态和预负载状态之间移动,并且在所述预负载状态和所述负载状态之间移动,其中所述弹性体保持器配置为在所述插座主体与所述负载板接合从所述自由状态移动到预负载状态时,在来自所述旋转触件的预负载力下压缩,以及在所述插座主体与所述半导体IC接合从所述预负载状态移动到所述负载状态时,在来自所述旋转触件的负载力下压缩。
附图说明
图1-11示出了本公开所描述的系统和方法的示例实施例。
图1是示例的IC测试系统的横截面图;
图2是用于图1所示的IC测试系统的QFN IC的示例的测试插座的透视图;
图3是图1和图2中所示在自由状态下具有旋转触件的测试插座的横截面图;
图4是图1-3中所示在预负载状态下具有旋转触件的测试插座的横截面图;
图5是图1-4中所示在负载状态下具有旋转触件的测试插座的横截面图;
图6是图3-6中所示旋转触件的透视图;
图7是图1-5中所示在自由状态下具有旋转触件的测试插座的部分透明透视图;
图8是用于图1-5和图7中所示测试插座以及图6中所示的旋转触件的弹性体保持器的透视图;
图9是图8中所示的弹性体保持器的另一个透视图;
图10是图1-5和图7中所示的测试插座的分解图;
图11是组装半导体IC的测试系统的方法流程图。
具体实施方式
本公开所描述的测试插座的实施例提供了旋转触件,当与负载板和待测IC接合时,该旋转触件在IC的接触垫上产生擦拭。所描述的测试插座配置为接收四平面无引线IC封装,例如QFN IC,其中需要擦拭IC的接触垫以降低IC和测试插座的旋转触件之间的电气连接的接触电阻。相反,本公开所描述的测试插座通常通过负载板PCB触件上的旋转触件最小化移动或擦拭。
图1是用于测试半导体IC102的示例的IC测试系统100的横截面图。IC 102是封装在单个半导体芯片中的一个或多个电子电路,通常包括多个用于向封装内的电路传导信号和从封装内的电路传导信号的接触垫104。IC测试系统100包括负载板106,测试插座108安装在负载板106上。负载板106包括将IC 102连接到与负载板106集成的负载电路或测试电路(未示出)的PCB触件110。测试插座108是用于将IC102的多个单元连接到负载板106的可重复使用的接口。图2是用于诸如IC102的QFN IC的测试插座108的透视图。测试插座108包括限定有接收IC102的容纳部114的插座主体112。在测试插座108的一些实施例中,插座主体112包括导墙116,导墙116可以是直的或锥形的,用于将IC 102引导到容纳部114中,以确保接触垫104与PCB触件110正确对齐。更具体地说,导向壁116将接触垫104与测试插座108的相应的触件(未显示)对齐。测试插座108的触件延伸穿过插座主体112,以将IC 102的每个接触垫104与负载板106上的相应PCB触件110电连接。
图3是自由状态下,即在测试插座108安装到负载板106之前,以及在设置IC 102之前,测试插座108(如图1中所示)中的旋转触件300的一个实施例的横截面图。图4是预负载状态下,即测试插座108安装到负载板106,但尚未设置IC 102,旋转触件300的横截面图。图5是负载状态下,即测试插座108安装到负载板106,并且IC 102设置到容纳部114中,旋转触件300的横截面图。图6是与测试插座108相分离的旋转触件300的透视图。旋转触件300由导电材料,例如,铜、铜合金、铝、铝合金、钢或其他导电金属,或其一些组合组成。
如图3-5中所示,测试插座108包括弹性体保持器302,弹性体保持器302包括槽304。旋转触件300位于槽304中,并从容纳部114延伸至槽304,从槽304突出并接合PCB触件110。旋转触件300包括倚靠于弹性体保持器302的底面308上的表面306。旋转触件300还包括从弹性体保持器302的顶面312延伸的臂310。弹性体保持器302将旋转触件300相对于测试插座108进行保持,并提供力以保持旋转触件300和IC102的接触垫104之间以及旋转触件300和负载板106的PCB触件110之间的良好连接。
旋转触件300的臂310在具有尖端314的第一端终止,尖端314在IC 102的接触垫104上接合并移动,或擦拭。旋转触件300终止于第二端,与尖端314相对,具有弯曲部316和尾部318。倚靠在弹性体保持器302上的表面306是弯曲部316的凹陷内表面。
在一些实施例中,旋转触件300的尖端314是尖的或“锋利的”,以便能够在IC 102的接触垫104上进行有效的擦拭。例如,在一个实施例中,尖端314是半径约为0.08毫米的圆形。更一般地,在某些实施例中,尖端314是半径不超过0.10毫米的圆形。
旋转触件300的臂310基本上是直的,在某些实施例中,尖端314处比旋转触件300的另一端窄。例如,臂310可在尖端314附近变窄,具有窄的宽度W,在与PCB触件110的接触点附近具有较宽的宽度W。由于增加了宽度W,臂310的锥度使得旋转触件300具有更大的机械强度。臂310的锥度还通过避免旋转触件300的表面的不连续性来实现有效的电流传导。例如,在一个实施例中,宽度W约为0.36毫米,并且为旋转触件300的中心。
当测试插座108处于自由状态时,旋转触件300的表面306倚靠于弹性体保持器302上,当处于预负载或负载状态时,表面306向弹性体保持器302移动,导致弹性体保持器302变形以部分接收旋转触件300。表面306和尾部318为圆形,以使弹性体保持器302平滑变形,并在变形时减少弹性体保持器302的磨损。例如,在一个实施例中,弯曲部316的外半径约为0.56毫米,内半径约为0.3毫米,尾部318的半径约为0.05毫米。更一般地,在某些实施例中,尾部318的半径为0.05毫米或更大。
当测试插座108安装在负载板106上(即图4所示的预负载状态)时,PCB触件110接合旋转触件300,负载板106接合插座主体112。当接合旋转触件300时,PCB触件110向上推动旋转触件300,以将弹性体保持器302压在插座主体112上。弹性体保持器302与负载板106接合并压缩弹性体保持器302后,向旋转触件300施加预负载力。施加到旋转触件300的预负载力确保旋转触件300和PCB触件110之间的良好电接触,并且必须通过将IC 102插入容纳部114中至少部分克服该预负载力。通过选择弹性体保持器302的适当特性,弹性体保持器302提供的预负载力的量可针对给定应用进行定制。
当IC 102插入或设置到测试插座108的容纳部114中时,接触垫104接合旋转触件300的尖端314,迫使尖端314向下。尖端314的向下运动导致弹性体保持器302的槽304内的旋转触件300的旋转运动。旋转触件300的尖端314还起到支点或枢轴点的作用,将IC 102的向下力转变为压缩力或接触力,该压缩力或接触力由臂310施加到弹性体保持器302的顶面312上。类似地,PCB触件110也作为枢轴点操作,以将IC102的向下力转移到负载力,该负载力可以是旋转力,以使尾部318压缩弹性体保持器302的底面308。因为旋转触件300的运动是旋转的,所以旋转触件300的尖端314沿着接触垫104移动或擦拭。旋转触件300,更具体地说,和尖端314的旋转运动产生的擦拭降低了接触垫104和旋转触件300之间连接的电阻,以及最终降低IC 102的接触垫104和负载板106的PCB触件110之间的电连接的接触电阻。
当IC 102从测试插座108的容纳部114上移除时,先前在负载力下变形的弹性体保持器302返回到预负载状态,并使旋转触件300上的负载力反向,并使旋转触件300返回到具有返回力的预负载状态。
插座主体112包括插件320,该插件320穿过弹性体保持器302中限定的插孔322。当旋转触件300旋转并压缩弹性体保持器302时,插件320将弹性体保持器302相对于插座主体112保持在位。相应的,弹性体保持器302对旋转触件300产生相反的力,将旋转触件300压在IC 102的接触垫104上,以实现可靠的电气连接。
图7是在自由状态下位于测试插座108中的旋转触件300(如图中3-6所示)的透视图。图7示出了与IC 102相分离的接触垫104,并示出了与加载板106相分离的PCB触件110。旋转触件300位于弹性体保持器302中限定的槽304中。图7仅示出了插座主体112靠近所示的旋转触件300的部分。测试插座108的实施例可包括沿一个或多个尺寸封装在弹性体保持器302的各个槽304中的任意数量的旋转触件300。例如,图2中所示的测试插座108的一个实施例配置成用于QFN IC,该QFN IC具有布置在插座主体112的所有四个侧面上的多个旋转触件300。在这样的实施例中,例如,在弹性体保持器302中独立地限定有槽304,以将旋转触件300的运动约束为图3-5中所示的平面内的旋转运动。在某些实施例中,弹性体保持器302跨越位于其各自槽304中的多个旋转触件300。弹性体保持器302提供力,以保持IC 102的旋转触件300和接触垫104之间以及负载板106的旋转触件300和PCB触件110之间的良好或“紧密”连接。
图8和9是弹性体保持器302的透视图,图10是测试插座108的分解图,显示了从插座主体112上移除的弹性体保持器302。如上所述,弹性体保持器302包括槽304和插孔322,其中旋转触件300可定位在槽304中,插件320可以定位在插孔322中,以相对于插座主体112将弹性体保持器302保持在位。弹性体保持器302还包括与插座主体112的定位销1000对齐的定位销孔800。定位销1000可插入定位销孔800中,以在组装期间将弹性体保持器302与插座主体112精确对齐,从而使每个槽304和相应的旋转触件300可与相应的接触垫104和PCB触件110对齐。
图11是组装图1-5以及图7中所示的测试插座108的方法的流程图1100。插座主体112配置为接合半导体IC 102和定位在靠近弹性体保持器302的顶面312的负载板106。顶面312配置为面对半导体IC 102。弹性体保持器302还包括底面308,底面308与顶面312相对并配置为面对负载板106。弹性体保持器302限定有从顶面312延伸到底面308的槽304。
旋转触件300位于槽304中。旋转触件300配置为在自由状态和预负载状态之间移动(例如平移或旋转),并且在预负载状态和负载状态之间移动。弹性体保持器302配置为在插座主体112与负载板106接合从自由状态转变到预负载状态时,在来自旋转触件300的预负载力(可能是平移力)下压缩,以及在插座主体与半导体IC 102接合从预负载状态旋转到负载状态时,在来自旋转触件300的负载力下压缩。
插座主体112安装在负载板106上。将插座主体112安装在负载板106上使旋转触件300朝插座主体112移动进入预负载状态。半导体IC 102设置到插座主体112中。将半导体IC102设置到插座主体112中使得旋转触件300移动到负载状态,并使得旋转触件300的尖端314在半导体IC 102的接触垫104上移动。
本公开所描述的系统和装置的技术效果可能包括:(a)通过弹性体保持器提供可定制的预负载力;(b)当将IC设置到测试插座中时,允许擦拭半导体IC接触垫;(c)在测试插座中设置IC时,通过引入擦拭降低测试插座和IC之间的接触电阻;和(d)通过旋转触件减少负载板PCB触件上的擦拭。
在上述说明和随后的权利要求中,引用了许多具有以下含义的术语。
如本公开所用,以单数形式叙述并在前面加上“a”或“an”一词的元素或步骤应理解为不排除复数元素或步骤,除非明确叙述了此类排除。此外,对本公开的“示例实现”或“一个实现”的引用不打算解释为排除也包含所述特征的附加实现的存在。
“可选的”或“可选地”是指随后描述的可能发生或也可能不发生的事件或情况,并且描述包括事件发生的实例和未发生的实例。
在本说明书和权利要求书中使用的近似语言可用于修改任何定量表示法,该定量表示法可允许变化,而不会导致与其相关的基本功能发生变化。因此,由一个或多个术语(例如“大约”、“大概”和“基本上”)修改的值不限于指定的精确值。至少在某些情况下,近似语言可能对应于测量值的仪器精度。在这里,以及在整个说明书和权利要求中,范围限制可以组合或互换。除非上下文或语言另有指示,否则此类范围被识别并包括其中包含的所有子范围。
除非另有特别说明,否则析取语言如短语“X、Y或Z中的至少一个”通常在上下文中理解为用于说明项目、术语等可以是X、Y或Z,或其任何组合(例如,X、Y和/或Z)。因此,这种析取语言通常不打算也不应该暗示某些实施例要求X中的至少一个、Y中的至少一个或Z中的至少一个都存在。此外,除非另有特别说明,否则诸如短语“X、Y和Z中的至少一个”之类的连词语言也应理解为表示X、Y、Z或其任何组合,包括“X、Y和/或Z”。
本公开所述的系统和方法不限于本公开所述的具体实施例,而是系统的组件和/或方法的步骤可以独立于本公开所描述的其他组件和/或步骤单独使用。
尽管本公开的各种实施例的具体特征可以在一些图纸中显示,而不是在其他图纸中显示,但这只是为了方便起见。根据本公开的原则,图纸的任何特征可与任何其他图纸的任何特征一起被引用和/或要求保护。
本书面说明使用示例提供本公开的细节,包括最佳模式,并使本领域技术人员能够实践本公开,包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本公开的可专利范围由权利要求限定,并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的文字语言没有差异的结构元素,或者如果它们包括与权利要求书的文字语言没有实质性差异的等效结构元素,则此类其他示例旨在权利要求书的范围内。
Claims (20)
1.一种用于半导体集成电路(IC)的测试插座,包括:
插座主体,所述插座主体配置成接合半导体IC和负载板;
弹性体保持器,所述弹性体保持器包括与所述插座主体相邻并配置为面对所述半导体IC的顶面以及与所述顶面相对且配置为面对所述负载板的底面,所述弹性体保持器限定有从所述顶面延伸至所述底面的槽;和
旋转触件,所述旋转触件位于所述槽中,所述旋转触件配置为在自由状态和预负载状态之间移动,并且在所述预负载状态和负载状态之间移动,其中,所述弹性体保持器配置为在所述插座主体与所述负载板接合从所述自由状态移动到所述预负载状态时,在来自所述旋转触件的预负载力下压缩,以及在所述插座主体与所述半导体IC接合从所述预负载状态移动到所述负载状态时,在来自所述旋转触件的负载力下压缩。
2.根据权利要求1所述的测试插座,其中所述旋转触件包括尖端,所述尖端配置为当所述旋转触件从所述预负载状态移动到所述负载状态时接合所述半导体IC的接触垫。
3.根据权利要求2所述的测试插座,其中所述旋转触件的所述尖端配置成当所述旋转触件从所述预负载状态移动到所述负载状态时在所述半导体IC的所述接触垫上移动。
4.根据权利要求2所述的测试插座,其中所述旋转触件进一步包括位于所述尖端相对的一端的尾部,所述尾部配置成当所述旋转触件从所述预负载状态移动到所述负载状态时压缩所述弹性体保持器。
5.根据权利要求4所述的测试插座,其中所述旋转触件的所述尾部配置为在所述预负载状态和所述负载状态下接合所述负载板的印刷电路板(PCB)焊盘。
6.根据权利要求1所述的测试插座,其中所述插座主体限定有容纳部,所述半导体IC配置为设置在所述容纳部中。
7.根据权利要求1所述的测试插座,其中所述弹性体保持器配置为在所述旋转触件对所述插座主体施加的力下进行压缩。
8.根据权利要求7所述的测试插座,其中所述插座主体包括插件,并且其中所述弹性体保持器在所述顶面中限定有孔,所述孔配置为接收所述插件,以相对于所述插座主体将所述弹性体保持器保持在位。
9.一种用于半导体集成电路(IC)的测试系统,所述测试系统包括:
负载板;和
测试插座,所述测试插座包括:
插座主体,所述插座主体配置成接合半导体IC和负载板;
弹性体保持器,所述弹性体保持器包括与所述插座主体相邻并配置为面对所述半导体IC的顶面以及与所述顶面相对且配置为面对所述负载板的底面,所述弹性体保持器限定有从所述顶面延伸至所述底面的槽;和
旋转触件,所述旋转触件位于所述槽中,所述旋转触件配置为在自由状态和预负载状态之间移动,并且在所述预负载状态和负载状态之间移动,其中,所述弹性体保持器配置为在所述插座主体与所述负载板接合从所述自由状态移动到所述预负载状态时,在来自所述旋转触件的预负载力下压缩,以及在所述插座主体与所述半导体IC接合从所述预负载状态移动到所述负载状态时,在来自所述旋转触件的负载力下压缩。
10.根据权利要求9所述的测试系统,其中所述旋转触件包括尖端,所述尖端配置为当所述旋转触件从所述预负载状态移动到所述负载状态时接合所述半导体IC的接触垫。
11.根据权利要求10所述的测试系统,其中所述旋转触件的所述尖端配置为当所述旋转触件从所述预负载状态移动到所述负载状态时,在所述半导体IC的接触垫上移动。
12.根据权利要求10所述的测试系统,其中所述旋转触件进一步包括位于所述尖端的相对的一端的尾部,所述尾部配置为当所述旋转触件从所述预负载状态移动到所述负载状态时压缩所述弹性体保持器。
13.根据权利要求12所述的测试系统,其中所述负载板包括PCB焊盘,并且其中所述旋转触件的所述尾部配置为在所述预负载状态和所述负载状态下接合所述PCB焊盘。
14.根据权利要求9所述的测试系统,其中所述插座主体限定有容纳部,所述半导体IC配置为设置在所述容纳部中。
15.根据权利要求9所述的测试系统,其中所述弹性体保持器配置为在所述旋转触件对所述插座主体施加的力下进行压缩。
16.根据权利要求15所述的测试系统,其中所述插座主体包括插件,并且其中所述弹性体保持器在所述顶面中限定有孔,所述孔配置为接收所述插件,以相对于所述插座主体将所述弹性体保持器保持在位。
17.一种组装用于半导体集成电路(IC)的测试系统的方法,所述方法包括:
定位插座主体,所述插座主体配置为接合所述半导体IC和靠近弹性体保持器的顶面的负载板,所述顶面配置为面对所述半导体IC,所述弹性体保持器还包括底面,所述底面与所述顶面相对并配置为面对所述负载板,所述弹性体保持器限定有从所述顶面延伸到所述底面的槽;和
将旋转触件定位在所述槽中,所述旋转触件配置为在自由状态和预负载状态之间移动,并且在所述预负载状态和负载状态之间移动,其中所述弹性体保持器配置为在所述插座主体与所述负载板接合从所述自由状态移动到所述预负载状态时,在来自所述旋转触件的预负载力下压缩,以及在所述插座主体与所述半导体IC接合从所述预负载状态移动到所述负载状态时,在来自所述旋转触件的负载力下压缩。
18.根据权利要求17所述的方法,还包括将所述插座主体安装在所述负载板上,其中将所述插座主体安装在所述负载板上使得所述旋转触件朝向所述插座主体移动进入所述预负载状态。
19.根据权利要求18所述的方法,还包括将所述半导体IC设置到所述插座主体中,其中将所述半导体IC设置到所述插座主体中使得所述旋转触件旋转到所述负载状态。
20.根据权利要求19所述的方法,其中将所述半导体IC设置到所述插座主体中使得所述旋转触件的尖端在所述半导体IC的接触垫上移动。
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