CN203376446U - 一种集成电路测试治具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种集成电路测试治具，由以下部件组成：盖子主体、卡钩、压板、顶针、第一弹簧、盖板、第二弹簧和卡钩弹簧；其中盖板、压板、第一弹簧和顶针由紧固件紧固组成顶针机构；该顶针结构设在盖子主体内腔，所述顶针为阶梯状，第一弹簧设在盖板和顶针之间，顶针是垂直嵌入盖子主体内腔；顶针在第一弹簧的弹簧力的作用下固定在压板内； 第一弹簧和顶针在腔内可自由上下活动；所述压板上设有通孔，顶针的一头穿过该压板孔凸出压板底面，在未测试状态下，顶针针头凸出压板的平面。本实用新型通过改进现有测试治具的结构，加入顶针机构，且可通过调整弹簧的压缩量控制施加到芯片的力的大小,而又不损坏芯片。

Description

一种集成电路测试治具

技术领域

本实用新型是用于半导体芯片测试用的一种治具。

背景技术

现在的电子封装的工艺技术和发展趋势是拥有更高的电性能和热性能，轻，薄，小，批量生产，便于安装，使用，返修的特性需求，器件的小型化高密度封装形式越来越多，如晶圆级芯片封装方式（Wafer Level Chip Scale Packaging，简称WLCSP)），微机电系统（MEMS, Micro-Electro-Mechanic System），多模块封装（MCM）、系统封装（SiP）、倒装芯片（FC，Flip-Chip）等应用越来越多。这些高特性的出现给芯片测试治具提出了更高更新的要求。

传统测试治具如图6所示，其工作原理是：将IC放入测试插座內，测试盖子上的压板或直接压或旋压在芯片顶部, 保证IC的压力均匀，不移位，下压平稳，探针的特殊头形突起能刺破焊接球的氧化层，接触可靠，而不会损坏锡球，保证芯片的每一个引脚通过探针与电路板上的每一个焊盘接触良好进行电测试。在用测试治具测试完芯片后,治具盖子需要从治具的底座上分开,测试人员要从治具底座的芯片腔中取出已测试好的芯片,然后换入下一批要测的芯片。 然而，对于以下新型封装，出现了一些急需要解决的问题：

MEMS芯片，因特殊工艺要求，它的表面涂布了一层胶.针对这种芯片，传统的测试治具在使用中会遇到拿下治具的盖子时，芯片没有落在治具底座的芯片腔中，而是被芯片表面的残留胶粘在治具盖子的压板上的问题，一旦芯片被粘住,这个芯片就会被报废处理。

SiP芯片，倒装芯片被视为各种针脚数量低的应用的首选方法。由于特殊的封装技术，倒装芯片要比CSP，BGA更小更薄，还有倒装芯片的基材材质比较脆，这些都要求芯片对压力的力量控制要小并且精准。

另，芯片在测试过程中会产生静电，静电会对测试结果有影响。

发明内容

本实用新型的目的是改进现有测试治具的结构，通过加入顶针机构，且可通过调整弹簧的压缩量控制施加到芯片的力的大小,而又不损坏芯片。

本实用新型的具体技术方案是：一种集成电路测试治具，由以下部件组成：盖子主体1、卡钩2、压板3、顶针4、第一弹簧6、盖板7、第二弹簧8和卡钩弹簧9；其中盖板7、压板3、第一弹簧6和顶针4由紧固件紧固组成顶针机构；该顶针结构设在盖子主体内腔，

所述顶针为阶梯状，第一弹簧设在盖板和顶针之间，顶针是垂直嵌入盖子主体内腔；

顶针在第一弹簧的弹簧力的作用下固定在压板内； 第一弹簧和顶针在腔内可自由上下活动；

所述压板上设有通孔，顶针的一头穿过该压板孔凸出压板底面，在未测试状态下，顶针针头凸出压板的平面；

所述第二弹簧在盖子腔体内浮动或通过螺丝紧固件固定在盖子主体内腔；

盖子主体两侧各设置一个卡钩，卡钩和盖子主体之间由销钉和卡钩弹簧连接。

在测试过程中，当压板和芯片接触到后，顶针受到芯片压力，压力传递给顶针上的弹簧，弹簧受力被压缩，顶针缩进针孔内；测试结束后，顶针弹簧不受力，恢复长度，把顶针推出恢复到针头凸出状态，所述盖板的作用是固定顶针上的弹簧，使弹簧始终在顶针上面。

顶针结构被安装在盖子主体内腔，可以通过第二弹簧8在盖子腔体内活动或直接通过螺丝紧固件固定在盖子主体内腔。盖子主体两侧各设置一个卡钩，卡钩和盖子主体之间由销钉和卡钩弹簧9连接，卡钩弹簧9可以自由翻转打开关闭大约10度左右，用来放置下方的测试治具插座，进行芯片功能的测试。

本实用新型盖子主体材料可根据测试环境不同而不同，耐高温,高性能的热塑性特种工程塑料或成本低的铝件。

卡钩材料：选用铝件或工程塑料件。

压板材料：优先选用工程塑料件，以不损坏芯片为前提。

盖板材料：优先选用铝件，工程塑料件。

顶针材料：优先选用工程塑料件。以不损坏芯片为前提。需导电时选用不锈钢。顶针为细小易损结构时，选用不锈钢。

金属件材料需要在表面作特殊的氧化处理，防止生锈。

本实用新型效果：

1．对解决因芯片表面有胶而产生的芯片被粘在治具压板上的问题有彻底根本上的改善.加入了顶针机构后，通过调整弹簧的压缩量，使弹簧力超过芯片上胶的粘力，顶针推开芯片，使芯片脱离盖子上压板，落入芯片腔内。

弹簧力的计算公式：F=R*(FL-L)。

其中：

FL（FREE LENGTH）-弹簧的自由长度；

L(LENGTH)-弹簧被压后的实际压缩长度；

R（RATE）-弹簧的刚度。

2．对于倒装芯片，可以通过调整弹簧的压缩量，精准控制顶针压在芯片上的力量，使芯片的受压力控制在可受压力的范围内，不至于芯片被压坏。

3．本实用新型的结构不受芯片尺寸大小和力量大小的限制。大尺寸芯片可以采用多个顶针均匀分布，使芯片顶面受力均匀；小尺寸芯片，一个顶针即可。

4．本实用新型结构还可以消除芯片测试过程中所产生的静电。测试治具盖子的压板一般都必须是塑料件，因为金属件材质坚硬会对芯片产生损伤。本发明除了压板是塑料件，其余均可为金属件，静电可通过顶针释放出去；且顶针的力量很小，针头为圆形不会对芯片有损害。

 本产品的有益之处在于：结构简洁，使用和维修也方便,和传统测试治具使用方法一致；探针的使用寿命完全可以用于大批量的规模化的测试;不受芯片尺寸大小的限制，使用范围大。

附图说明

图1 是本实用新型测试治具的立体结构示意图。

图2 是图1 中B-B侧视截视图。

图3 是图2 中C部放大图的未测试状态。

图4 是图2 中C部放大图的测试状态。

图5 是多个顶针式测试治具。

图6是现有的测试治具示意图。

其中：1-盖子主体、2-卡钩、3-压板、4-顶针、5-芯片产品、6-第一弹簧、7-盖板、8-第二弹簧、9-卡钩弹簧。

具体实施方式

图1~图4所述，一种集成电路测试治具，由以下部件组成：盖子主体1、卡钩2、压板3、顶针4、第一弹簧6、盖板7、第二弹簧8和卡钩弹簧9。

卡钩2安装在盖子主体1两侧,通过卡钩弹簧9和定位销，卡钩可以自由打开和闭合，卡钩 是用来连接治具盖子和治具底座的。

顶针4垂直嵌入压板3针腔内，第一弹簧6，盖板7、压板3和顶针4由螺丝紧固件紧固构成顶针机构，顶针机构安装在盖子主体1内腔。

所述顶针4为阶梯状，第一弹簧6设在盖板7和顶针4之间，顶针4在第一弹簧6的弹簧力的作用下固定在压板3内，压板上设有通孔，顶针细小的一头穿过该压板孔凸出压板底面，当压板和芯片接触到后，顶针受到芯片压力，压力传递给顶针上的弹簧，弹簧受力被压缩，顶针缩进针孔内；测试结束后，顶针弹簧不受力，恢复长度，把顶针推出恢复到针头凸出状态，所述盖板的作用是固定顶针上的弹簧，使弹簧始终在顶针上面。

顶针机构可通过第二弹簧8在盖子腔体内浮动或直接通过螺丝紧固件固定在盖子主体内腔。盖子主体两侧各设置一个卡钩，卡钩和盖子主体之间由销钉和卡钩弹簧9连接，卡钩弹簧9可以自由翻转打开关闭大约10度左右，用来放置下方的测试治具插座，进行芯片功能的测试。

此外，同一盖子主体1可以匹配不同的顶针结构，根据不同芯片规格设计不同规格的顶针结构，可节约成本。如图3所示，是图2中C部的局部放大示意图。其顶针机构可以通过第二弹簧8在盖子主体1的内腔内垂直上下活动，这个浮动可以覆盖芯片和组装的公差，不至于顶死或欠压。通过第一弹簧6，顶针4的阶梯形状在腔内也可以自由上下活动。在未测试状态下，顶针针头必须高出压板3平面，尺寸为A。调整第一弹簧6的压缩量，以适用一定范围内的粘着力。第一弹簧6施加在顶针4的力量必须大于芯片上胶的粘着力，顶针4才能有足够的力量弹开芯片5，但是弹力也不能太大，以免损伤到芯片。

该第一弹簧6的弹簧力的计算公式：F=R*(FL-L)。其中FL（FREE LENGTH）是弹簧的自由长度；L(LENGTH)是弹簧被压后的实际压缩长度；R（RATE）是弹簧的刚度。

具体操作时，卡钩2打开，扣住测试治具的底座，此时压板3受到芯片下面的探针的力量后，紧压芯片5，顶针4被压入针腔内，即如图4中的测试状态。当芯片5测试结束后，卡钩2再次打开，治具盖子脱离治具底座，此时顶针4针头将不再受力，恢复到图3的未测试状态，而芯片5在顶针4的推动下挣脱粘着力脱离压板顺利掉落在芯片腔内。

多个顶针式测试治具盖子可用在大尺寸或大力量要求的芯片上。如图5，在芯片四个角上均设了一个顶针，芯片受力分布均匀而不会翘起错位。

本实施案例为同时测试16个芯片，在使用如图6所示原先传统的治具盖子时，芯片有5%以上被粘在压板3上，粘住的芯片都被报废；而采用本实用新型后，如图5所示，效果非常好，没有芯片被粘。 

Claims (1)

1.一种集成电路测试治具，其特征在于，由盖子主体（1）、卡钩（2）、压板（3）、顶针（4）、第一弹簧（6）、盖板（7）、第二弹簧（8）和卡钩弹簧（9）组成；其中盖板、压板、第一弹簧和顶针由紧固件紧固组成顶针机构；该顶针结构设在盖子主体内腔，

所述顶针为阶梯状，第一弹簧设在盖板和顶针之间，顶针是垂直嵌入盖子主体内腔；

顶针在第一弹簧的弹簧力的作用下固定在压板内； 第一弹簧和顶针在腔内可自由上下活动；

所述压板上设有通孔，顶针的一头穿过该压板孔凸出压板底面，在未测试状态下，顶针针头凸出压板的平面；

所述第二弹簧在盖子腔体内浮动或通过螺丝紧固件固定在盖子主体内腔；

盖子主体两侧各设置一个卡钩，卡钩和盖子主体之间由销钉和卡钩弹簧连接。

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