TW202332912A - 具有刮擦接點的測試插座的系統和方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種用於一半導體積體電路(IC)之測試插座。該測試插座包括：一插座本體，其經組態以接合該半導體IC與一負載板；和一彈性體保持器，其包括與該插座本體相鄰且經組態以面對該半導體IC之一頂面和經組態以面對一負載板之一底面。該彈性體保持器界定自該頂面延伸至該底面之一槽。該測試插座進一步包括位於該槽中之一旋轉接點。該旋轉接點經組態以在一自由狀態、一預負載狀態和一負載狀態之間移動。該彈性體保持器經組態以當自該自由狀態移動至該預負載狀態時在來自該旋轉接點之一預負載力下壓縮，且當自該預負載狀態移動至該負載狀態時在來自該旋轉接點之一負載力下壓縮。
Description
本發明領域大體上係關於用於半導體積體電路之測試插座，且更具體言之，係關於一種帶有旋轉接點之測試插座，該旋轉接點在待測積體電路之接觸墊上平移或「刮擦」。
半導體積體電路(ICs)以各種封裝或晶片組態生產，例如，包括在許多IC應用中常見且大量生產之四邊扁平無引腳(QFN)封裝。任何數量之半導體積體電路之生產通常包括以模擬最終使用者應用此等半導體積體電路之方式對半導體積體電路進行測試。測試IC之一種方式係將每個IC連接至印刷電路板(PCB)，該印刷電路板用於測試IC之接點和各種功能。該PCB有時稱為負載板，且可重複用於測試許多IC。負載板之致能此類測試之一個基本組件為IC之測試插座，其能夠多次重複使用以測試大量IC。測試插座藉由電氣和機械之方式將IC連接至負載板。測試插座能夠重複使用之程度依據其在不降低效能(例如信號效能)之情況下能夠耐受多少「循環」進行量化。每次將IC插入或設置至測試插座中時稱為一個循環。通常，在許多循環過程中，由於氧化、磨蝕、壓縮、拉伸或其他形式之磨損，測試插座之接點和結構之電氣和機械效能開始退化。此種退化最終會影響測試本身之完整性，此時測試插座將達到其使用壽命之終點。因此，需要在長壽命週期內保持良好電氣和機械效能之測試插座。
在一個態樣中，提供一種用於半導體積體電路(IC)之測試插座。該測試插座包括經組態以接合半導體IC與負載板之插座本體。該測試插座進一步包括彈性體保持器，該彈性體保持器包括與該插座本體相鄰且經組態以面對該半導體IC之頂面及與該頂面相對且經組態以面對該負載板之底面。該彈性體保持器界定自該頂面延伸至該底面之槽。該測試插座進一步包括位於槽中之旋轉接點。該旋轉接點經組態以在自由狀態與預負載狀態之間移動，且在該預負載狀態與負載狀態之間移動。該彈性體保持器經組態以在該插座本體與該負載板接合後自該自由狀態移動至該預負載狀態時，在來自該旋轉接點之預負載力下壓縮，且在該插座本體與該半導體IC接合後自該預負載狀態移動至該負載狀態時，在來自該旋轉接點之負載力下壓縮。
在另一態樣中，提供一種用於半導體積體電路(IC)之測試系統。該測試系統包括負載板和測試插座。該測試插座包括經組態以接合該半導體IC與負載板之插座本體。該測試插座進一步包括彈性體保持器，該彈性體保持器包括與該插座本體相鄰且經組態以面對該半導體IC之頂面及與該頂面相對之底面，該底面經組態以面對該負載板。該彈性體保持器界定自該頂面延伸至該底面之槽。該測試插座進一步包括定位在槽中之旋轉接點/該旋轉接點經組態以在自由狀態與預負載狀態之間移動，且在該預負載狀態與負載狀態之間移動。該彈性體保持器經組態以在該插座本體與該負載板接合後自該自由狀態移動至預負載狀態時，在來自該旋轉接點之預加載力下壓縮，且在該插座本體與該半導體IC接合後自該預負載狀態移動至該負載狀態時，在來自該旋轉接點之負載力下壓縮。
在另一態樣中，提供一種組裝用於半導體積體電路(IC)之測試系統之方法。該方法包括定位插座本體，該插座本體經組態以接合該半導體IC與靠近彈性體保持器之頂面之負載板。該頂面經組態以面對該半導體IC。該彈性體保持器進一步包括底面，該底面與該頂面相對，且經組態以面對該負載板。該彈性體保持器界定自該頂面延伸至該底面之槽。該方法進一步包括將旋轉接點定位在該槽中。該旋轉接點經組態以在自由狀態和預負載狀態之間移動，且在該預負載狀態和該負載狀態之間移動。該彈性體保持器經組態以在該插座本體與該負載板接合後自該自由狀態移動至預負載狀態時，在來自該旋轉接點之預負載力下壓縮，且在該插座本體與該半導體IC接合後自該預負載狀態移動至該負載狀態時，在來自該旋轉接點之負載力下壓縮。
本文中所描述之測試插座之實施例提供旋轉接點，當與負載板和待測IC接合時，該旋轉接點在IC之接觸墊上產生刮擦。所描述之測試插座經組態以接收扁平無引腳IC封裝，例如QFN IC，其中需要刮擦IC之接觸墊以降低IC和測試插座之旋轉接點之間的電氣連接之接觸電阻。相反，本文中所描述之測試插座通常藉由負載板PCB接點上之旋轉接點來最小化平移或刮擦。
圖1為用於測試半導體IC 102之實例IC測試系統100之橫截面圖。IC 102為封裝在單個半導體晶片中之一或多個電子電路，通常包括用於向封裝內之電路傳導信號且自封裝內之電路傳導信號之複數個接觸墊104。IC測試系統100包括負載板106，測試插座108安裝在負載板106上。負載板106包括將IC 102連接至與負載板106整合之負載電路或測試電路(未展示)之PCB接點110。測試插座108為用於將IC 102之多個單元連接至負載板106之可重複使用之介面。圖2為用於諸如IC 102之QFN IC之測試插座108的透視圖。測試插座108包括界定接收IC 102之容納部114之插座本體112。在測試插座108之一些實施例中，插座本體112包括導壁116，導壁116可為直的或錐形的，用於將IC 102引導至容納部114中，以確保接觸墊104與PCB接點110恰當地對準。更具體言之，導壁116將接觸墊104與測試插座108之相應之接點(未展示)對準。測試插座108之接點延伸穿過插座本體112，以將IC 102之每個接觸墊104與負載板106上之對應PCB接點110電連接。
圖3為自由狀態下，即在測試插座108安裝至負載板106之前且在設置IC 102之前，測試插座108 (如圖1中所示)中之旋轉接點300之一個實施例的橫截面圖。圖4為預負載狀態下，即測試插座108安裝至負載板106，但尚未設置IC 102，旋轉接點300之橫截面圖。圖5為負載狀態下，即測試插座108安裝至負載板106，且IC 102設置至容納部114中，旋轉接點300之橫截面圖。圖6為與測試插座108分離之旋轉接點300之透視圖。旋轉接點300由導電材料，例如銅、銅合金、鋁、鋁合金、鋼或其他導電金屬，或其某一組合組成。
如圖3至圖5中所示，測試插座108包括彈性體保持器302，彈性體保持器302包括槽304。旋轉接點300位於槽304中，且自容納部114延伸至槽304，自槽304突出且接合PCB接點110。旋轉接點300包括擱置於彈性體保持器302之底面308上之表面306。旋轉接點300亦包括自彈性體保持器302之頂面312延伸之臂310。彈性體保持器302將旋轉接點300相對於測試插座108保持在位，且提供力以保持旋轉接點300與IC 102之接觸墊104之間及旋轉接點300與負載板106之PCB接點110之間的良好連接。
旋轉接點300之臂310在具有尖端314之第一端終止，尖端314在IC 102之接觸墊104上接合且平移或刮擦。旋轉接點300終止於第二端，該第二端與尖端314相對，具有彎曲部316和尾部318。擱置在彈性體保持器302上之表面306為彎曲部316之凹陷內表面。
在一些實施例中，旋轉接點300之尖端314為尖的或「鋒利的」，以便能夠在IC 102之接觸墊104上進行有效刮擦。例如，在一個實施例中，尖端314為半徑約為0.08毫米之圓形。更一般地，在某些實施例中，尖端314為半徑不超過0.10毫米之圓形。
旋轉接點300之臂310基本上為直的，且在某些實施例中，在尖端314處比在旋轉接點300之相對端處窄。例如，臂310可在尖端314附近變窄，具有窄寬度W，在與PCB接點110之接觸點附近具有較寬之寬度W。由於增加了寬度W，臂310之錐度使得旋轉接點300具有更大之機械強度。臂310之錐度亦藉由避免旋轉接點300之表面之不連續性而致能有效的電流傳導。例如，在一個實施例中，寬度W約為0.36毫米，且為旋轉接點300之中心。
當測試插座108處於自由狀態時，旋轉接點300之表面306擱置於彈性體保持器302上，當處於預負載或負載狀態時，表面306向彈性體保持器302移動，從而導致彈性體保持器302變形以部分地接收旋轉接點300。表面306和尾部318為圓形，以使彈性體保持器302平滑變形，且在變形時減少彈性體保持器302之磨損。例如，在一個實施例中，彎曲部316之外半徑約為0.56毫米，內半徑約為0.3毫米，且尾部318之半徑約為0.05毫米。更一般地，在某些實施例中，尾部318之半徑為0.05毫米或更大。
當測試插座108安裝在負載板106上(即圖4所示之預負載狀態)時，PCB接點110接合旋轉接點300，且負載板106接合插座本體112。當接合旋轉接點300時，PCB接點110向上推動旋轉接點300，以將彈性體保持器302壓在插座本體112上。在與負載板106接合且壓縮彈性體保持器302後，彈性體保持器302向旋轉接點300施加預負載力。施加至旋轉接點300之預負載力確保旋轉接點300與PCB接點110之間的良好電接觸，且必須藉由將IC 102插入容納部114中來至少部分克服該預負載力。藉由選擇彈性體保持器302之適當特性，彈性體保持器302提供之預負載力之量可針對給定應用進行定製。
當IC 102插入或設置至測試插座108之容納部114中時，接觸墊104接合旋轉接點300之尖端314，從而迫使尖端314向下。尖端314之向下運動導致彈性體保持器302之槽304內的旋轉接點300之旋轉運動。旋轉接點300之尖端314亦起到支點或樞軸點之作用，將IC 102之向下力轉變為壓縮力或接觸力，該壓縮力或接觸力由臂310施加至彈性體保持器302之頂面312上。同樣，PCB接點110亦作為樞軸點操作，以將IC 102之向下力轉變為負載力，該負載力可為旋轉力，以使尾部318壓縮彈性體保持器302之底面308。因為旋轉接點300之運動係旋轉的，所以旋轉接點300之尖端314沿著接觸墊104平移或刮擦。旋轉接點300，且更具體言之，尖端314，之旋轉運動產生的刮擦降低了接觸墊104與旋轉接點300之間連接之電阻，且最終降低IC 102之接觸墊104與負載板106之PCB接點110之間的電連接之接觸電阻。
當IC 102自測試插座108之容納部114移除時，先前在負載力下變形之彈性體保持器302返回至預負載狀態，且使旋轉接點300上之負載力反向，且以返回力使旋轉接點300返回至預負載狀態。
插座本體112包括插件320，該插件320穿過彈性體保持器302中界定之插孔322。當旋轉接點300旋轉並壓縮彈性體保持器302時，插件320將彈性體保持器302相對於插座本體112保持在位。相應的，彈性體保持器302對旋轉接點300產生相反之力，將旋轉接點300壓在IC 102之接觸墊104上，以實現可靠的電氣連接。
圖7為以自由狀態位於測試插座108中之旋轉接點300 (如圖中3至圖6所示)之透視圖。圖7繪示與IC 102分離之接觸墊104，且展示與加載板106分離之PCB接點110。旋轉接點300位於彈性體保持器302中界定之槽304中。圖7僅繪示插座本體112靠近所示之旋轉接點300之部分。測試插座108之實施例可包括沿一或多個維度封裝在彈性體保持器302之各個槽304中之任意數量之旋轉接點300。例如，圖2中所示之測試插座108之一個實施例經組態以用於QFN IC，該QFN IC具有配置在插座本體112之所有四個側面上之複數個旋轉接點300。在此類實施例中，例如，在彈性體保持器302中獨立地界定槽304，以將旋轉接點300之運動約束為圖3至圖5中所示之平面內之旋轉運動。在某些實施例中，彈性體保持器302跨越位於其各別槽304中之多個旋轉接點300。彈性體保持器302提供力，以保持IC 102之旋轉接點300與接觸墊104之間及負載板106之旋轉接點300與PCB接點110之間的良好或「緊密」連接。
圖8和圖9為彈性體保持器302之透視圖，圖10為測試插座108之分解圖，展示自插座本體112上移除之彈性體保持器302。如上所述，彈性體保持器302包括槽304和插孔322，其中旋轉接點300可定位在槽304中，插件320可定位在插孔322中，以相對於插座本體112將彈性體保持器302保持在位。彈性體保持器302進一步包括與插座本體112之定位銷1000對準之定位銷孔800。定位銷1000可插入定位銷孔800中，以在組裝期間將彈性體保持器302與插座本體112精確對準，從而使每個槽304和對應旋轉接點300可與對應接觸墊104和PCB接點110對準。
圖11為組裝圖1至圖5及圖7中所示之測試插座108之方法1100的流程圖。將經組態以接合半導體IC 102與負載板106之插座本體112定位1102成鄰近於彈性體保持器302之頂面312。頂面312經組態以面對半導體IC 102。彈性體保持器302進一步包括底面308，底面308與頂面312相對且經組態以面對負載板106。彈性體保持器302界定自頂面312延伸至底面308之槽304。
將旋轉接點300定位1104於槽304中。旋轉接點300經組態以在自由狀態與預負載狀態之間移動(例如平移或旋轉)，且在預負載狀態與負載狀態之間移動。彈性體保持器302經組態以在插座本體112與負載板106接合後自自由狀態平移至預負載狀態時，在來自旋轉接點300之預負載力(可能為平移力)下壓縮，且在插座本體與半導體IC 102接合後自預負載狀態旋轉至負載狀態時，在來自旋轉接點300之負載力下壓縮。
將插座本體112安裝1106在負載板106上。將插座本體112安裝在負載板106上使旋轉接點300朝插座本體112移動進入預負載狀態。將半導體IC 102設置1108至插座本體112中。將半導體IC 102設置至插座本體112中使得旋轉接點300移動至負載狀態，且使得旋轉接點300之尖端314在半導體IC 102之接觸墊104上平移。
本文中所描述之系統和設備之技術效果可能包括：(a)經由彈性體保持器提供可定製之預負載力；(b)當將IC設置至測試插座中時，使得能夠在半導體IC接觸墊刮擦；(c)在測試插座中設置IC時，藉由引入刮擦降低測試插座與IC之間的接觸電阻；和(d)藉由旋轉接點減少負載板PCB接點上之刮擦。
在上述說明書和隨後之申請專利範圍中，引用了許多具有以下含義之術語。
如本文中所用，以單數形式敍述且在前面加上詞「一(a或an)」之元素或步驟應理解為不排除複數元素或步驟，除非明確敍述了此類排除。此外，對本發明之「實例實施」或「一個實施」之引用不打算解釋為排除亦併有所述特徵之額外實施之存在。
「可選」或「可選地」意謂隨後描述之可能發生或亦可能不發生之事件或情況，且描述包括事件發生之情況和未發生之情況。
在本說明書和申請專利範圍中使用之近似語言可用於修飾任何定量表示法，該定量表示法可允許變化，而不會導致與其相關之基本功能發生變化。因此，由一或多個術語(例如「大約」、「大概」和「基本上」)修飾之值不限於指定之精確值。至少在某些情況下，近似語言可能對應於量測值之儀器精度。在本文中且在整個說明書和申請專利範圍中，範圍限制可組合或互換。除非上下文或語言另有指示，否則此類範圍被識別且包括其中含有之所有子範圍。
除非另有特別說明，否則析取語言如片語「X、Y或Z中之至少一者」通常在上下文中理解為用於說明項目、術語等可為X、Y或Z，或其任何組合(例如，X、Y和/或Z)。因此，此種析取語言通常不打算亦不應該暗示某些實施例要求X中之至少一者、Y中之至少一至或Z中之至少一至皆存在。此外，除非另有特別說明，否則諸如片語「X、Y和Z中之至少一者」之類之連詞語言亦應理解為表示X、Y、Z或其任何組合，包括「X、Y和/或Z」。
本文中所述的系統和方法不限於本文中所述的具體實施例，而是系統之組件和/或方法之步驟可以獨立於本文中所描述之其他組件和/或步驟單獨使用。
儘管本發明之各種實施例之具體特徵可能在一些圖中展示，而未在其他圖中展示，但此僅係為了方便起見。根據本發明之原則，圖之任何特徵可與任何其他圖之任何特徵一起被引用和/或主張。
本書面說明使用實例提供本發明之細節，包括最佳模式，且亦使熟習此項技術者能夠實踐本發明，包括製造和使用任何裝置或系統及執行任何併入之方法。本發明之可申請專利的範疇由申請專利範圍界定，且可包括熟習此項技術者想到之其他實例。若此類其他實例具有與申請專利範圍之文字語言並無差異之結構元素，或者若其包括與申請專利範圍之文字語言並無實質性差異之等效結構元素，則此類其他實例旨在處於申請專利範圍之範疇內。
100:IC測試系統
102:IC
104:接觸墊
106:負載板
108:測試插座
110:PCB接點
112:插座本體
114:容納部
116:導壁
300:旋轉接點
302:彈性體保持器
304:槽
306:表面
308:底面
310:臂
312:頂面
314:尖端
316:彎曲部
318:尾部
320:插件
322:插孔
800:定位銷孔
1000:定位銷
1100:方法
W:寬度
圖1至圖11展示本文中所描述之系統和方法之實例實施例。
圖1為實例IC測試系統之橫截面圖；
圖2為供用於圖1所示之IC測試系統之QFN IC之實例測試插座之透視圖；
圖3為圖1和圖2中所示具有處於自由狀態的旋轉接點之測試插座之橫截面圖；
圖4為圖1至圖3中所示具有處於預負載狀態的旋轉接點之測試插座之橫截面圖；
圖5為圖1至圖4中所示具有處於負載狀態的旋轉接點之測試插座之橫截面圖；
圖6為圖3至圖6中所示旋轉接點之透視圖；
圖7為圖1至圖5中所示具有處於自由狀態的旋轉接點之測試插座之部分透明透視圖；
圖8為供用於圖1至圖5和圖7中所示測試插座及圖6中所示之旋轉接點的彈性體保持器之透視圖；
圖9為圖8中所示之彈性體保持器之另一透視圖；
圖10為圖1至圖5和圖7中所示之測試插座之分解圖；及
圖11為組裝半導體IC之測試系統之方法的流程圖。
108:測試插座
112:插座本體
116:導壁
304:槽
320:插件
322:插孔
800:定位銷孔
1000:定位銷
Claims (20)
- 一種用於一半導體積體電路(IC)之測試插座，其包含： 一插座本體，其經組態以接合該半導體IC與一負載板； 一彈性體保持器，其包括與該插座本體相鄰且經組態以面對該半導體IC之一頂面及與該頂面相對且經組態以面對該負載板之一底面，該彈性體保持器界定自該頂面延伸至該底面之一槽；和 一旋轉接點，其位於該槽中，該旋轉接點經組態以在一自由狀態與一預負載狀態之間移動，且在該預負載狀態與一負載狀態之間移動，其中，該彈性體保持器經組態以在該插座本體與該負載板接合後自該自由狀態移動至該預負載狀態時，在來自該旋轉接點之一預負載力下壓縮，且在該插座本體與該半導體IC接合後自該預負載狀態移動至該負載狀態時，在來自該旋轉接點之一負載力下壓縮。
- 如請求項1之測試插座，其中該旋轉接點包含一尖端，該尖端經組態以當該旋轉接點自該預負載狀態移動至該負載狀態時接合該半導體IC之一接觸墊。
- 如請求項2之測試插座，其中該旋轉接點之該尖端經組態以當該旋轉接點自該預負載狀態移動至該負載狀態時在該半導體IC之該接觸墊上平移。
- 如請求項2之測試插座，其中該旋轉接點進一步包含位於該尖端相對之一端的一尾部，該尾部經組態以當該旋轉接點自該預負載狀態移動至該負載狀態時壓縮該彈性體保持器。
- 如請求項4之測試插座，其中該旋轉接點之該尾部經組態以在處於該預負載狀態和該負載狀態時接合該負載板之一印刷電路板(PCB)焊墊。
- 如請求項1之測試插座，其中該插座本體界定一容納部，該半導體IC經組態以設置在該容納部中。
- 如請求項1之測試插座，其中該彈性體保持器經組態以在該旋轉接點對該插座本體施加之一力下壓縮。
- 如請求項7之測試插座，其中該插座本體包括一插件，且其中該彈性體保持器在該頂面中界定一孔，該孔經組態以接收該插件，以相對於該插座本體將該彈性體保持器保持在位。
- 一種用於一半導體積體電路(IC)之測試系統，該測試系統包含： 一負載板；和 一測試插座，其包含： 一插座本體，其經組態以接合該半導體IC與一負載板； 一彈性體保持器，其包括與該插座本體相鄰且經組態以面對該半導體IC之一頂面及與該頂面相對且經組態以面對該負載板之一底面，該彈性體保持器界定自該頂面延伸至該底面之一槽；和 一旋轉接點，其位於該槽中，該旋轉接點經組態以在一自由狀態與一預負載狀態之間移動，且在該預負載狀態與一負載狀態之間移動，其中，該彈性體保持器經組態以在該插座本體與該負載板接合後自該自由狀態移動至該預負載狀態時，在來自該旋轉接點之一預負載力下壓縮，且在該插座本體與該半導體IC接合後自該預負載狀態移動至該負載狀態時，在來自該旋轉接點之一負載力下壓縮。
- 如請求項9之測試系統，其中該旋轉接點包含一尖端，該尖端經組態以當該旋轉接點自該預負載狀態移動至該負載狀態時接合該半導體IC之一接觸墊。
- 如請求項10之測試系統，其中該旋轉接點之該尖端經組態以當該旋轉接點自該預負載狀態移動至該負載狀態時，在該半導體IC之該接觸墊上平移。
- 如請求項10之測試系統，其中該旋轉接點進一步包含位於該尖端之相對之一端的一尾部，該尾部經組態以當該旋轉接點自該預負載狀態移動至該負載狀態時壓縮該彈性體保持器。
- 如請求項12之測試系統，其中該負載板包含一PCB焊墊，且其中該旋轉接點之該尾部經組態以在處於該預負載狀態和該負載狀態時接合該PCB焊墊。
- 如請求項9之測試系統，其中該插座本體界定一容納部，該半導體IC經組態以設置在該容納部中。
- 如請求項9之測試系統，其中該彈性體保持器經組態以在該旋轉接點對該插座本體施加之一力下壓縮。
- 如請求項15之測試系統，其中該插座本體包括一插件，且其中該彈性體保持器在該頂面中界定一孔，該孔經組態以接收該插件，以相對於該插座本體將該彈性體保持器保持在位。
- 一種組裝用於一半導體積體電路(IC)之一測試系統的方法，該方法包含： 定位一插座本體，該插座本體經組態以接合該半導體IC與靠近一彈性體保持器之一頂面之一負載板，該頂面經組態以面對該半導體IC，該彈性體保持器進一步包括一底面，該底面與該頂面相對且經組態以面對該負載板，該彈性體保持器界定自該頂面延伸至該底面之一槽；和 將一旋轉接點定位在該槽中，該旋轉接點經組態以在一自由狀態與一預負載狀態之間移動，且在該預負載狀態與一負載狀態之間移動，其中該彈性體保持器經組態以在該插座本體與該負載板接合後自該自由狀態移動至該預負載狀態時，在來自該旋轉接點之一預負載力下壓縮，且在該插座本體與該半導體IC接合後自該預負載狀態移動至該負載狀態時，在來自該旋轉接點之一負載力下壓縮。
- 如請求項17之方法，其進一步包含將該插座本體安裝在該負載板上，其中將該插座本體安裝在該負載板上使得該旋轉接點朝向該插座本體平移進入該預負載狀態。
- 如請求項18之方法，其進一步包含將該半導體IC設置至該插座本體中，其中將該半導體IC設置至該插座本體中使得該旋轉接點旋轉至該負載狀態。
- 如請求項19之方法，其中將該半導體IC設置至該插座本體中使得該旋轉接點之一尖端在該半導體IC之一接觸墊上平移。
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