TW523966B - Test socket - Google Patents

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523966 A7 B7 五、發明說明（ 詳細說明 本發明係為1998年3月20日申請之第09/044874號、美國 專利申請案的部份繼續申請案，而該等09/044874號案係 為I"7年4月丨5日申請第OS/839723號美國專利申請案的部 份繼續申請案。* 本發明係有關於諸如球格陣列封裝體之積體電路封裝 體的測試插座，其中該插座乃包括一上殼體及一下殼體設 在一載板上，有多數堅硬的觸腳從該下殼體穿過載板，而 被一 動裝置推抵來觸接該積體電路封裝體，該隨動裝置 設於該下殼體可對該測試插座之堅硬觸腳施加獨立的彈力 包含球格陣列（BGA)封裝體之積體電路的測試，係被 利用通常在專業上稱為測試插座者來完成。該BGa測試 插座典型地包括一殼體設在一中介於測試電子裝置的載板 上。該載板通常係為一電路板可將得自於BGA中之積體 電路的測試信號傳送給該測試電子裝置。 . 以往將該測試插座裝設於該載板的方法，乃包括穿孔 技術以及表面固裝技術。在該表面固裝方面，該測試插座 含有測試接點’可在BGA被壓抵於該等測試接點時，與 ό又在該BGA底部的焊球接觸，以傳送測試信號至該載板 。該表面固裝的測試插座裝置乃有一問題，即在該Β〇α 底部的，球龛鬼繁高度，而使在各焊球與測試接點之間的 良好電接觸^能穩定$保。該表面固接之第二個問題，係 一旦該測試接點被，^污損時，整個插座總成即需要被更 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) π裝------- 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 523966 A7

. 換。 、連接"亥插座至该載板的穿孔技術，乃包括鑽孔貫'穿該 載板以供被彈壓的觸腳穿過，來接觸在該BGA上的焊球 ，並將測試信號經由該等測試觸聊與載板上的孔之間的接 ^ 冑而傳送至該載板·。該穿孔插座裝置的問題係，向上伸過 、 該載板之測試觸腳會容易彎曲或受損，此將負面地影響測 Φ 忒結果。為避免此等問題，有一套筒可被設在該插座與載 板之間’以保護伸出該載板的測試觸腳。設置套筒的結果 乃須增加該插座中之測試觸腳的長度，此又會對測試高速 積體電路造成問題。為觸決此問題，具有短行程長度的彈 !探針乃被採用裝設，雖然具有短行程的彈簧，其彈簧壽 〒亦疋不長而須要固定更換。此外，在該插座中使用彈簧 探針，會使從該BGA至載板之信號傳送造成妨礙的問題 〇 因此’乃亟須一種新的BGA封裝體之測試插座，用 以減少習知測試插座的問題。 · 本發明係在提供一種新穎設計的測試插座，特別是一 種供用於球格陣列積體電路封裝體的測試插座，而能減少 I知測δ式插座裝置之問題者。雖在一較佳實施例中，該測 試插座係被設計來供用於BGA封裝體，但該插座亦可被 使用於其它積體電路封裝體，諸如qFP封裝體。概要而言 ，本發明之測試插座包含一上殼體及一下殼體分別固裝於 一載板的頂面與底面。該載板係為一小電路板乃導電地中 介於一外部測試器之測試電子裝置。該上殼體包含一腔穴 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ς ---------------------訂--------：1 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523966 A7 -_ —...... B7 - _ 五、發明說明（3 ) 可容納該BGA，並在底面含有一孔可容多數堅硬插桿接 觸在該BGA底部的焊球。該等插桿係被置於該下殼、體内 排成行列的多數通道中，並延伸穿過多數排成行列貫穿該 載板的孔來接觸該等焊球。有一彈性隔膜被設在該下殼體 頂面與該載板底面‘之間，而延伸覆蓋該下殼體的通道，並 伸入該等通道中位於插桿底下，以提供一彈力來將該等插 桿朝該BGA向上彈壓。該可撓曲的隔膜會對裝在下殼體 中的可動插桿提供獨立的彈性抵壓接觸。或者更好是，將 彈簧設在該下殼體内的插桿下方來彈抵該等插桿1有一不 導電的球體被置於該插桿與彈簧之間，以防止高頻使用的 干擾。此外，絕緣桿可被設在該插桿底下，及一絕緣套蓋 可被没在該載板上方以供高頻使用。導電套筒可被設於载 板的孔中，以導引該等插桿的運行，並將測試信號從插桿 傳送至該載板。或者，在該載板中的貫孔可被電鍍以傳送 測試信號。 本發明之插桿可藉除去較長的導引長度來消彌習知 BGA測試插座裝置的問題，並藉設置被一彈性隔膜所彈 抵的堅硬插桿來消除彈簀電感的問題。此裝置亦對該插桿 提供一較長的行程長度，以彌補該BGA上共平面焊球的 缺乏。使用一彈性隔膜相較於機械式彈簧亦可增加該測試 插座的使用壽命。 針使緊密分隔的測試位置，本發明之測試插座乃包含 一構造，其係在該載板上切割一孔，而焊接一較薄的附板 ，並以一保護探針，或以一框架及可撓的印刷電路板來聯結 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) tr.----

n H ϋ 1 I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523966 A7 B7 圖 五、發明說明（4 於該載板。其殼體係連結㈣附板，目此該等插焊乃可被 容裝於所需之緊密分隔的裝置中。本發明之這些及其、他優 點將可參閱以下詳細說明而更清楚地瞭解。 圖式之簡單說明： 第1圖係為本發明之BGA測試插座在彈抵狀態的剖面 前視圖； 第2圖係為第1圖之測試插座在非彈抵狀態的剖面前視 第3圖係為一放大明細圖示出該‘插桿總成； 第4圖係為該測試插座之裝填匣的立體圖； 第5圖係為第1種可擇之測試插座裝置的剖面前視圖； 第6圖係為一彈抵該插桿之可擇構造的部份剖面詳圖 第7圖係為一可擇插桿構造之部份剖面詳圖； 第8圖係為本發明第2種可擇之測試插座的頂視圖； 第9圖係為第8圖之測試插座的剖面側視圖；_ 第10圖係為第8圖之測試插座第一可擇實施例的剖面 側視圖；及 第11圖係為第8圖之測試插座第二可擇實施例的剖面 側視圖。 一球格陣列積體電路封裝體12之測試插座10乃示於第 1圖及第2圖中。雖本發明係以一 BGA封裝體來描述說明 ’但該新設計的測試插座亦同樣可被用來測試其它積體電 路封裝體。為使該詳細說明的主體能更清楚起見，將限制 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^--------訂---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 523966 A7 B7 五、發明說明（5 ) 於BGA封裝體。本發明之測試插座1〇，乃包含一上殼體14 及一下殼體16分別固裝於一載板22的頂面18與底面2〇、上。 該上殼體14與下殼體16最好係由塑膠所製成，而以螺絲24 牢固地設在該載板上，該等螺絲係穿過殼體鎖入載板中。 該載板係為一電路板，其乃導電地中介於一外部測試器（ 未示出）的測試電子裝置。 該上殼體包含一腔穴26設於該上殼體的内部，可容納 該，格陣列封裝體12。該球格陣列封裝體包含一積體電路 28設在一基片30上，並具有多數桿球32設在該基片相反於 該積體電路的底面，而穿過該基片3〇電聯結於該積體電路 。該等焊球32乃形成可測試該積體電路的測試接點。該基 片3 0貼置在違腔穴2 6底部之一凸緣3 4上，而該等焊球3 2則 伸出一孔36，該孔係由該凸緣34形成於該載板22之頂面18 上方者。 在該上殼體底部之孔36亦提供該開孔以容許多數的堅 硬插桿3 8觸接该專焊球該等插桿係被定位於多數以直 行及橫列設在該下殼體16中的通道40内，並伸出多數的孔 41而穿過該載板以接觸該等焊球32 ,如第3圖所示。孔41 等乃亦以相同於在該BGA封裝體上之焊球32的格式來被 排成行列地設置。該堅硬插桿38包含一加大的頭部42及一 較小直徑的細長臂部44。該臂部穿過載板22中的孔41，而 頭部42則被容納於該下殼體16的通道40内。 有一彈性的隔膜46被設在該下殼體16的頂面48與載板 的底面20之間’並展開伸入該下殼體的通道4〇中之插桿頭 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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發明說明（6) 部42的底下，以提供一彈力來將該等插桿朝該bga向上 彈抵，而使該插桿臂部44之斜角頂面5〇能與焊球32形.'成良 好的電接觸。在該插桿臂部頂端的斜面5〇係被設來與焊球 彈壓接觸。該可撓曲的隔膜46會對設在下殼體中的可動插 桿提供獨立的彈壓·接觸。導電套筒％被穿設於該載板加 各孔41中以導引该專插桿臂部的運行，並將焊球所產生 的測試信號經由該等插桿傳送至該載板。該等套筒最好由 導電材料所製成，例如鈹銅或鎳銀。在該載板上之穿孔41 通常係被電鍍，而該套筒含有一預焊環53，其會將該套筒 焊合於該電鍍穿孔，俾將該套筒固裝於載板上。 該彈性隔膜46係被螺絲24固定於下殼體與載板之間。 該彈性隔膜最好係為一可延展可撓曲的乳膠薄片，其乃直 接與插桿頭部42觸接。雖該彈性隔膜最好係由乳膠所製成 但其匕月b使該隔膜對該插桿提供一彈壓力量之材料亦 使用。該隔膜在其正常位置會延展成相同於各插桿頭部 形狀，並在被使用而使該隔膜延展時，能在該隔膜的方 加軸向壓力於各插桿，而以類似於一普通回復彈簧的〜 式對該插桿的末端提供隨動運作。為回應該插桿的軸向移 動，該薄的可撓隔膜乃可自由地擴張伸入該下殼體的通道 40中，因此該隔膜能自由地擴張或伸展進入各通道的空 内。在第1圖所示的實施例中，係藉一殼蓋54來將軸向 量施加於該插桿，該殼蓋乃樞接於該上殼體14，並以一 釣（未示出）來固定於該上殼體之一封閉位置。該蓋54包 一加大的中間部段56，其尺寸乃能向下推壓該bga封裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 9 523966 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1、發明說明（7) 體，使其抵住該等插桿，並而伸展該彈性隔膜。或者，可 利用一設在該BGA封裝體上方的機械臂58來對該BGA封 裝體施加該軸向力量，而如第2圖所示經由該腔穴26伸入 該上殼體内。在此情況下，殼蓋並不被需要，或其乃可被 置於開啟位置。機械臂將可被併用於一自動測試的狀態中 。該第2圖所示之彈性隔膜係在其正常位置，即較早於軸 向力量施於該BGA封裝體之前。 本發明之測試插座裝置乃能對該測試插座提供簡單而 便且的維修，因為當其插桿被桿球3 2污損等乃可被容易地 更換。經過重覆地使用，該插桿的斜面5〇會受積存於焊球 上的錫或鉛等所污損。利用第4圖所示之裝填匣6〇即可簡 單地完成換修。該裝填匣60最好係為一塑膠塊體，含有許 多孔穴62行列排設而伸入該裝填匣中，可承裝更換的插桿 64。第4圖示出有六支更換的插桿向上伸出孔穴62係供說 明而已。請瞭解每一個別的插桿64將被置放在一孔穴62中 ’而與該裝填匣的頂面66平齊。該裝填匣亦含有固定孔μ ’俾在換裝過程中將該裝填匣對正。 要換裝該等測試插座時，受污損的插桿乃可藉除去下 殼體及彈性隔臈，而使污損的插桿從該測試插座自由落下 來隨皁地更換。然後該裝填fi被放在該載板的底面，飼再 顛倒翻轉而將新的插桿裝入該測試插座中。該彈性隔膜及 下殼體嗣再被裝回該載板以繼續測試。 晴參閱第5圖，乃示出一第一種可擇的測試插座裝置 。該第5圖的測試插座70係類似於第1、2圖所示者，除了 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2續公复）_ ι〇 _ ^ .-----------訂---------線泰 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

523966 五、發明說明（8 設在該下殼體16之通道4G㈣彈抵構件係為一彈簧72。在 此實域中’該下殼體的頂面48係靠接於該載體咖、底面 2〇。在該在般體中的通義係為盲孔。並不貫穿該下殼體 而終止於-底板部7[ _此顧插座可㈣來測試遍 封裝體’但第5圖示出其它的積體電路對裝體亦可被測試 ，其乃具有其它型式的測試位置76，例如，可能為測試接 點或導線等。 第2種可擇的測试插座構造8〇乃示於第6圖。該測試 插座80大致上相同於第卜2、5圖中的插座，而包含一不 同的彈抵忒插桿82之裝置。各插桿係被一彈簀84所彈抵， 該彈簧係被設在一貫穿其下殼體88的孔86中。彈簧84乃被 以一封裝蓋90容納在孔86内，該封裝蓋則被以螺絲（未示 出）固定在下殼體的底面92。該封裝蓋9〇乃封蓋行列排設 在該下殼體中的孔86等。 有一球94被設在該插桿頭96與彈簧84之間。該球會接 觸在該插桿頭96底部之一斜面1〇2，而將該插桿彈抵於載 板100的電鍍貫孔或套孔98中。該尊球乃可為金屬，或不 導電材料，例如陶究，俾供高頻使用而不會干擾測試信號 。該插桿亦具有一斜角端1〇4來接觸該積體電路1〇8之焊球 106。該等斜角端1〇4乃可確保與測試位置的良好接觸。 測試信號會從該載板頂部或底部開始，而在運行至該 BGA封裝體之前進入該插桿。為供高頻測試信號的使用 ’有一可擇的插桿裝置乃被提供如第7圖所示。在此裝置 中’有一不導電的推桿110被置設在該插桿112下方，並有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ---------II--- I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·· •線 11 523966 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（9 ) 一不導電的套蓋114被置設在該插桿上方。該推桿HQ耳有 一放大的基部116被容納於下殼體88的孔86中，位在彈、簧84 上方。一較小直徑的臂118伸入該電錢貫孔98中。臂丨丨8具 有一倒角圓端面120，會彈抵觸接於該桿112的斜角端122 不導電的套蓋114乃被設於該載板100頂面，具 有一放大的頭部124可容裝該插桿112。該挿桿112 之一縮徑部1 26乃貫穿該頭部1 24的孔，而使該插桿 112之大徑部128在未壓縮狀態130頂抵於該套蓋114 。該插桿之壓縮狀態132亦示於第7圖中。為高頻之 使用，測試信號係由該載板底面經由插桿傳至該等 焊球。在此方式中，沒有信號會經過彈簧84，故可 避免信號的漏損。 為配合緊密分隔的測試位置，本發明之測試插座乃設 有一附板13 4如第8、9圖所示。通常，該測試插座所連結 的載板136係為0.125時厚，其對緊密分隔的測試位置，乃 不易鑽設所須的孔來容裝如該測試位置格式的測試插桿。 因此’該典型為0.030吋厚的附板乃被附設俾使其容易開 設貫穿該附板的孔，以符合該緊密分開測試位置之需求（ 其能以0.020吋來緊密分隔）。為配合該附板，有一孔138 乃設於該載板136的中央，而使該附板疊置於設在該載板 的孔處，而被烊接於該載板的頂面。該上殼體14〇含有凸 緣142，可增加結構的完整性並將該附板聯結於該載板上 ，該下殼體144及端蓋146乃以螺絲148聯結於該附板。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------訂---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線0-· 12 523966 A7 B7

五、發明說明（1G 可將該附板134附裝於該載板136之其它可擇方法乃示 於第10圖與第11圖。在第1〇圖中有一保護探針15〇係被牢 固地裝設在該載板136上，而該附板134則平置於該探針的 相反知。在第11圖中’該附板13 4係以一可挽的印刷電路 板152電連接於該載板136。於此實施例中，該上殼體1 〇乃 不須要凸緣142。為結構的完整性，框件154等乃被固設於 該載板底面，以聯結該下殼體144與端蓋146。 雖本發明已針對不同的實施例圖示說明，但請瞭解其 並非用以限制，因為有許多可被實施的變化與修飾，仍在 以下所述申請專利範圍的本發明之整體範疇中。 13 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 523966 _B7 - · 五、發明說明（11 ) 元件標號對照 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10·· .測試插座 52…導電套筒 12·· •積體電路封裝體 53···預焊環 14" .上殼體 . 54…殼蓋 16" .下殼體 56...中間部段 18·. .頂面 58...機械臂 20.. .底面 60...裝填匣 22.. .載板 62...孔穴 24·. .螺絲 6 4…插桿 26.. .腔穴： 6 6…頂面 28.. ，.積體電路 68...固 € 孑L 30·· ,·基片 70、80…測試插座 32.. ^ .焊球 72、84…彈簧 34., 凸緣 7 4...底板部 36·, .•孔 7 6…測試位置 · 3 8…插桿 82…插桿 40...通道 8 6 · ·.孔 41· .•孔 88...下殼體 42. • •頭部 90…封裝蓋 44. ..臂部 92...底面 46. ..隔膜 94…球 48"·頂面 96...插桿頭 50. ..斜角頂面 98…套孔 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 14 523966 A7 B7 五、發明說明（12 100…載板 128·.·大徑部 10 2…斜面 13 0…未壓縮狀態 104··.斜角端 132…壓縮狀態 10 6...焊球 134...附板 108…積體電路 > 136...載板 110…推桿 138···孔 112...插桿 140…上殼體 114...套蓋 142…凸緣 116...基部 144…下殼體 118…臂 146…端蓋 120.··端面 148…螺絲 122...斜角端 150...保護探針 124…頭部 152...印刷電路板 126...縮徑部 154...框件 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 齊 § % !才 I 57 k 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 15

Claims (1)

1. 523966 A8 B8 C8 - ^___ N申請專利範圍 1 ·種具有多數測試位置之積體電路封裝體的測試插座 ，包含： 〜 、 一上殼體設在在一電路板上方，具有一腔穴可容 納該積體電路封裝體； 一下殼體設在該電路板下方，具有多數通道可容 襞堅硬的測試插桿； 隨動裝置被設在該電路板下方，可推抵該等測試 插桿穿過該電路板，而與該積體電路封裝體上的測試 位置電接觸；及 可使在該隨動裝置與測試位置之間的測試插桿絕 緣的裝置。 2·如申請專利範圍第丨項之測試插座，其中該電路板含有 多數的電鍍貫孔可導引該等測試插桿穿過該電路板， 並將測S式彳§號從該等測試位置傳送至該電路板。 3·如申請專利範圍第丨項之測試插座’其中該隨動裝置係 將一彈簧設在該下殼體之各通道中位於測試插桿的底 下。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4·如申請專利範圍第3項之測試插座，其中該絕緣裝置係 將一不導電的推桿設在該彈簧與測試插桿之間。 5·如申請專利範圍第丨項之測試插座，其中該絕緣裝置係 將不導電的套蓋设在該電路板與積體電路封裝體之 間。 6·如申請專利範圍第4項之測試插座，其中該等測試插桿 乃具有一斜角端緣以觸接該推桿。

   523966 六、申請專利範圍 7.:申請專利範圍第5項之測試插座，其甲該不導電的套 盍包含可將該等測試插桿容裝於該測試插座的裝置。 8· 一種具有多數賴位置的龍電路封裝體之測試插座 ，包含： 电吟伋上，該上殼體具有 含有多數電錢的貫孔，可引導該等測試插桿穿過該 一電路板，並將測試信號從該等測試插桿傳送至該 路板。 10. 如申請專利範圍第8項之測試插座，其中該隨動裝置4 將一彈簧設在該下殼體之各適道中位於測試插桿的； 下。 11. 如申請專利範圍第8項之測試插座，其中該第一電路4 係被焊接於該第二電路板上。 12. 如申請專利範圍第8項之測試插座，其中該第一電路^ 係以一設在該第一與第二電路板之間的保護探針來〗

   腔穴可容納該積體電路封裝體； 一第二電路板具有一孔可容裝該第一電路板； -下殼體設在該等一電路板下方，而伸過在該第 二電路板中的孔，該下殼體具有多數通道可容裝堅硬 的測試插桿；及 隨動裝置設在該第j電路板下方，可推抵該等測試 插桿穿過該第-電路板，而與該積體電路封裝體上的 測3式位置電接觸。 9·如申請專利範圍第8項之測試插座，其中該第—電路板 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

   第 電

   523966 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 結於該第二電路板。 13·如申請專利範圍第8項之測試插座，其中該第-電、路板 係以-可撓曲的電路板來連結於該第二電路板。 14Ht專利範圍第13項之測試插座，其中該下般體係 以一框条來連結於該第二電路板。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -秦· (請先閱讀背面之注意事項 本I) 崩

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