TWM621299U

TWM621299U - 半導體積體電路測試插座

Info

Publication number: TWM621299U
Application number: TW110203953U
Authority: TW
Inventors: 彼得烏蘇; 家純周; 翔蘇; 賈斯汀巴哈吉
Original assignee: 美商史密斯英特康美國公司
Priority date: 2021-04-12
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2021-12-21

Abstract

本揭露係關於一種用於一積體電路(IC)之測試插座，其包含一插座體、一旋轉接點及一彈性體保持器。該插座本體包含面向該IC之一頂面及面向一負載板之一底面。該插座本體界定自該頂面延伸至該底面中之一孔隙之一插槽。該旋轉接點定位於該插槽中。該彈性體保持器將該旋轉接點捕獲於該插座本體中且包含該旋轉接點圍繞其旋轉之一圓形區段。該彈性體保持器在與該負載板接合之後在自自由狀態平移至預負載狀態時在來自該旋轉接點之平移力下壓縮，及在與該IC接合之後在自該預負載狀態旋轉至負載狀態時在來自該旋轉接點之旋轉力下壓縮。

Description

半導體積體電路測試插座

本揭露之技術領域大體上係關於一種用於半導體積體電路之測試插座，且更具體而言，本揭露之技術領域係關於一種具有在受測試積體電路之接觸墊上平移或「摩擦」之旋轉接點之測試插座。

半導體積體電路(IC)產生於各種封裝或晶片組態(包含(例如)常見於諸多IC應用中且大量生產之四方扁平無引線(QFN)封裝)中。生產任何數量之IC一般包含依模擬一終端使用者應用該等IC之一方式測試IC。測試IC之一方式係將各IC連接至訓練IC之接點及各種功能之一印刷電路板(PCB)。PCB有時指稱一負載板且可再用於測試諸多IC。實現此測試之負載板之一基本組件係可多次再用於測試大量IC之IC之一測試插座。測試插座將IC電及機械連接至負載板。測試插座可再用之程度由其可在不降級效能(例如信號效能)之情況下承受之「循環」次數量化。一IC插入或固定至測試插座中之每一次指稱一個循環。一般而言，在經過多次循環之後，測試插座之接點及結構之電及機械性質開始由於(例如)氧化、磨蝕、壓縮、拉伸或其他形式之磨損而降級。此降級最終影響測試本身之完整性，此時測試插座達到其使用壽命之終點。因此，期望測試插座在長生命循環中維持良好電及機械效能。

在一態樣中，一種用於一扁平無引線半導體IC之測試插座包含一插座本體、一旋轉接點及一彈性體保持器。該插座本體包含經組態以面向該扁平無引線半導體IC之一頂面及經組態以面向一負載板之與該頂面對置之一底面。該插座本體界定自該頂面延伸至該底面中之一孔隙之一插槽。該旋轉接點定位於該插槽中。該旋轉接點經組態以平移於一自由狀態與一預負載狀態之間且圍繞該彈性體保持器之一圓形區段旋轉於該預負載狀態與一負載狀態之間。該彈性體保持器將該旋轉接點捕獲於該插座本體中。該彈性體保持器經組態以在與該負載板接合之後在自該自由狀態平移至該預負載狀態時在來自該旋轉接點之平移力下壓縮及在與該扁平無引線半導體IC接合之後在自該預負載狀態旋轉至該負載狀態時在來自該旋轉接點之旋轉力下壓縮。

在另一態樣中，一種測試系統包含一負載板及一測試插座。該測試插座包含經組態以面向半導體IC之一頂面及安裝至該負載板之一底面。插座本體界定自該頂面延伸至該底面中之一孔隙之一插槽。旋轉接點在一預負載狀態中定位於該插槽中。該旋轉接點經組態以圍繞彈性體保持器之一圓形區段旋轉於該預負載狀態與一負載狀態之間。該彈性體保持器將該旋轉接點捕獲於該插座本體中。該彈性體保持器壓縮於一插座框與該旋轉接點之間且經組態以在與該半導體IC接合之後在自該預負載狀態旋轉至該負載狀態時在來自該旋轉接點之旋轉力下進一步壓縮。

在又一態樣中，提供一種組裝用於一半導體IC之一測試系統之方法。該方法包含將複數個旋轉接點定位於一測試插座之一插座本體之對應插槽中。該方法包含將一彈性體保持器定位於該等旋轉接點上方。該方法包含將一插座框安裝於該複數個旋轉接點及該彈性體保持器上方。

本文中所描述之測試插座之實施例提供一旋轉接點，其在與一負載板及一受測試IC接合時在IC之一接觸墊上產生摩擦。所描述之測試插座經組態以接納一扁平無引線IC封裝(諸如一QFN IC)，其中可期望IC之接觸墊上之摩擦減小IC與測試插座之旋轉接點之間的電連接之接觸電阻。相反地，本文中所描述之測試插座一般藉由負載板之PCB接點上之旋轉接點來最小化平移或摩擦。

圖1係用於測試一半導體IC 102之一實例性IC測試系統100之一橫截面圖。IC 102係封裝至一單一半導體晶片中之一或多個電子電路，單一半導體晶片一般包含用於傳導至及來自封裝內之電路之信號之複數個接觸墊104。IC測試系統100包含其上安裝一測試插座108之一負載板106。負載板106包含將IC 102連接至一負載電路或測試電路(圖中未展示)之PCB接點110 (與負載板106整合)。測試插座108係用於將IC 102之諸多單元連接至負載板106之一可再用介面。圖2係用於一QFN IC (諸如IC 102)之測試插座108之一透視圖。測試插座108包含界定接納IC 102之一插口114之一插座本體112。在測試插座108之特定實施例中，插座本體112包含可呈筆直或錐形以將IC 102導引至插口114中以確保接觸墊104與PCB接點110適當對準之導壁116。更具體而言，導壁116使接觸墊104與測試插座108之對應接點(圖中未展示)對準。測試插座108之接點延伸穿過插座本體112以電連接IC 102之各接觸墊104與負載板106上之一對應PCB接點110。

圖3係一自由狀態中(即，在測試插座108安裝至負載板106之前且在固定IC 102之前)之測試插座108 (圖1中所展示)中之一旋轉接點300之一實施例之一橫截面圖。圖4係一預負載狀態中(即，測試插座108安裝至負載板106，但IC 102尚未固定)之旋轉接點300之一橫截面圖。圖5係一負載狀態中(即，測試插座108安裝至負載板106且IC 102固定至插口114中)之旋轉接點300之一橫截面圖。圖6係與測試插座108分離之旋轉接點300之一透視圖。旋轉接點300由諸如(例如)銅、銅合金、鋁、鋁合金、鋼或其他導電金屬或其等之一些組合之一導電材料構成。

旋轉接點300定位於插座本體112中之一插槽302中。旋轉接點300自插口114延伸至插座本體112中之一孔隙304，其中旋轉接點突出及接合PCB接點110。旋轉接點300包含在旋轉接點300處於自由狀態中時分別靜置於插座本體112之一表面310及一支撐邊緣312上之一表面306及一臂308。旋轉接點300藉由一彈性體保持器314捕獲於插槽302中，彈性體保持器314使旋轉接點300保持或偏置抵靠表面310及支撐邊緣312。彈性體保持器314提供力來維持旋轉接點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終止於具有在IC 102之接觸墊104上接合及平移或摩擦之一尖端316之一第一端，且包含將尖端316連接至臂308之一下表面之一圓形邊緣318。旋轉接點300終止於具有一圓釘320及一平坦部322之與尖端316對置之一第二端。

旋轉接點300之尖端316應為尖的或「尖銳」以能夠在IC 102之接觸墊104上有效摩擦。例如，在一實施例中，尖端316依約0.05毫米(mm)之一半徑圓化。更一般而言，尖端316應依不超過0.10 mm之一半徑圓化。

將尖端316連接至旋轉接點300之臂308之下表面之圓形邊緣318依一足夠半徑圓化以能夠在自由狀態中測試插座108之組裝期間平滑運動且能夠在插槽302內平滑旋轉運動。例如，在一實施例中，圓形邊緣318具有約0.15 mm之一半徑。

旋轉接點之臂308實質上呈筆直，且在特定實施例中，在尖端316處比在旋轉接點300之對置端處更窄。例如，臂308可在尖端316附近具有一窄寬度W漸變至與PCB接點110之接點附近之一較寬寬度W。臂308之錐度實現歸因於增大寬度W之旋轉接點300之增大機械強度。臂308之錐度亦藉由避免旋轉接點300之表面不連續來實現高效電流傳導。臂308之寬度W亦部分界定(藉由表面306之形狀)旋轉接點300在表面310及支撐邊緣312處靜置於插座本體112上之位置。

旋轉接點300之表面306在測試插座108處於自由狀態中時靜置於插座本體112之表面310上及在處於預負載或負載狀態中時上升遠離表面310。當旋轉接點移動至預負載狀態中時，圓釘320接合彈性體保持器314。圓釘320經圓化以提供彈性體保持器314之平滑變形且在變形時減少彈性體保持器314上之磨損。在一實施例中，例如，圓釘320具有約0.18 mm之一半徑。更一般而言，圓釘320應具有至少0.10 mm之一半徑以實現平滑變形且最小化彈性體保持器314上之磨損。

當測試插座108安裝於負載板106上(即，圖4中所展示之預負載狀態)時，PCB接點110接合旋轉接點300且負載板106接合插座本體112。在接合旋轉接點300之後，PCB接點110迫使旋轉接點300向上以壓縮彈性體保持器314抵靠測試插座108之一插座框324。更具體而言，旋轉接點300朝向插座框324平移以使彈性體保持器314抵靠插座框324之一第一頭326及一第二頭328壓縮及變形。旋轉接點300之平坦部322使旋轉接點300能夠沿部分界定插槽302之插座本體112之一壁平滑平移。在與負載板106接合且壓縮彈性體保持器314之後，彈性體保持器314將一預負載力施加至旋轉接點300。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之間良好電接觸，且必須藉由將IC 102插入至插口114中來至少部分克服。由彈性體保持器314提供之預負載力量可藉由選擇彈性體保持器314之適當性質來針對一給定應用客製。

當IC 102插入或固定至測試插座108之插口114中時，接觸墊104接合旋轉接點300之尖端316以迫使尖端316向下進入插座本體112中之插槽302。尖端316向下運動至插槽302中導致旋轉接點300圍繞彈性體保持器314旋轉運動。插座本體112之支撐邊緣312亦充當一支點或樞軸點以將IC 102之向下力轉換成由旋轉接點300之圓釘320施加至彈性體保持器314上之一壓縮力或一接觸力，彈性體保持器314進一步抵靠插座框324之第一頭326及第二頭328變形。同樣地，PCB接點110亦用作一樞軸點以將IC 102之向下力轉換成一旋轉力以壓縮彈性體保持器314。因為旋轉接點300之運動係旋轉的，所以圓釘320旋轉遠離插座本體112之壁，且同樣地，旋轉接點300之尖端316沿接觸墊104平移或摩擦。由旋轉接點300且更具體而言，尖端316之旋轉運動產生之摩擦減小接觸墊104與旋轉接點300之間的連接之電阻且最終減小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。圍繞彈性體保持器314且跨PCB接點110旋轉能夠減少負載板106之PCB墊110上之摩擦。

當IC 102自測試插座108之插口114移除時，先前在旋轉力下變形之彈性體保持器314回復至預負載狀態且使旋轉接點300上之旋轉力反向，且藉由一回復力使旋轉接點300回復至預負載狀態。

圖7係在自由狀態中定位於測試插座108中之旋轉接點300 (如圖3至圖6中所展示)之一透視圖。圖7繪示與IC 102分離之接觸墊104且繪示與負載板106分離之PCB接點110。旋轉接點300定位於界定於插座本體112中之插槽302中。圖7僅繪示接近所展示之旋轉接點300之插座本體112之部分。測試插座108之實施例可包含沿一或多個維度封裝於各自插槽302中之任何數目個旋轉接點300。例如，圖2中所展示之測試插座108之一實施例經組態用於具有配置於插座本體112之所有四個側上之複數個旋轉接點300之一QFN IC。在此一實施例中，例如，插槽302獨立界定於插座本體112中以將旋轉接點300之運動約束為圖3至圖5所展示之平面中之旋轉運動。相反地，在特定實施例中，彈性體保持器314及插座框324跨越定位於其各自插槽302中之多個旋轉接點300。

彈性體保持器314提供力來維持旋轉接點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之間的良好或「緊密」連接。彈性體保持器314包含接合旋轉接點300以產生預負載力之一圓形區段702。彈性體保持器314包含一四邊形區段704，其在旋轉接點300轉變至負載狀態時在來自IC 102之一接觸力下變形及在自測試插座108之插口114移除IC 102時藉由一回復力將旋轉接點300推回至預負載狀態。插座框324之第一頭326經定位以與釘320之一頂點或尖端對準。同樣地，插座框324之第二頭328經定位以與彈性體保持器314之圓形區段702之一中心線對準。

圖8係組裝圖3至圖5及圖7中所展示之測試插座108之一方法800之一流程圖。將旋轉接點300定位802於一插座本體112之對應插槽302中。各旋轉接點300定位於一表面310及一支撐邊緣312上。接著，將彈性體保持器314定位804於旋轉接點300上方以將旋轉接點300捕獲於彈性體保持器314與插座本體112之間。將插座框324安裝806於旋轉接點300及彈性體保持器314上方，其使彈性體保持器314及旋轉接點300兩者保持於適當位置中。當旋轉接點300處於自由狀態中時(即，在將測試插座108安裝至一負載板上之前)，彈性體保持器314未被壓縮。接著，將測試插座108安裝808至負載板106上以使旋轉接點300自自由狀態轉變至預負載狀態。旋轉接點300朝向插座框324平移至預負載狀態中以壓縮彈性體保持器314抵靠插座框324。更具體而言，彈性體保持器314抵靠插座框324之第一頭326及第二頭328壓縮及變形。

將半導體IC 102固定810至測試插座108中以使旋轉接點300自預負載狀態轉變至負載狀態。旋轉接點300圍繞彈性體保持器314旋轉以使各旋轉接點300之釘320旋轉至彈性體保持器314中以壓縮彈性體保持器314抵靠插座框324。各旋轉接點300之尖端316跨半導體IC 102之一對應接觸墊104平移。

當半導體IC 102自測試插座108移除時，旋轉接點300旋轉回至預負載狀態。當自負載狀態轉變回至預負載狀態時，彈性體保持器314釋放釘320且使釘320朝向插座本體112之表面310旋轉回以藉此使尖端316朝向插座框324旋轉回。

本文中所描述之系統及設備之技術效應可包含：(a)經由一彈性體保持器提供可客製預負載力；(b)能夠在將IC固定至測試插座中時跨半導體IC接觸墊摩擦；(c)藉由在將IC固定於測試插座中時引入摩擦來減小測試插座與IC之間的接觸電阻；及(d)藉由旋轉接點來減少跨負載板之PCB接點之摩擦。

在以上說明書及以下申請專利範圍中，參考具有以下含義之若干術語。

如本文中所使用，以單數敘述及前面加用語「一」之一元件或步驟應被理解為不排除複數個元件或步驟，除非明確敘述此排除。此外，參考本揭露之「實例性實施方案」或「一實施方案」不意欲被解譯為排除亦併入所敘述之特徵之額外實施方案之存在。

「選用」或「視情況」意謂：可或可不發生隨後將描述之事件或情形，且描述包含其中發生事件之例項及其中不發生事件之例項。

如本文整個說明書及申請專利範圍中所使用，近似用語可用於修飾可在不導致與其相關之基本功能改變之情況下准許變動之任何定量表示。因此，由諸如「約」、「近似」及「實質上」之一或多個術語修飾之一值不限於所指定之精確值。在至少一些例項中，近似用語可對應於用於量測值之一儀器之精度。此處及在整個說明書及申請專利範圍中，可組合或互換範圍限制。除非內文或用語另外指示，否則此等範圍被識別且包含其中所含之所有子範圍。

除非另有明確說明，否則諸如片語「X、Y或Z之至少一者」之析取用語在內文中一般被理解為用於說明一項目、術語等等可為X、Y或Z或其任何組合(例如X、Y及/或Z)。因此，此析取用語一般不意欲且不應隱含特定實施例需要各存在X之至少一者、Y之至少一者或Z之至少一者。另外，除非另有明確說明，否則諸如片語「X、Y及Z之至少一者」之合取用語亦應被理解為意謂X、Y、Z或其任何組合(包含X、Y及/或Z)。

本文中所描述之系統及方法不受限於本文中所描述之特定實施例，相反地，系統之組件及/或方法之步驟可與本文中所描述之其他組件及/或步驟獨立及分開利用。

儘管可在一些圖式而非其他圖式中展示本揭露之各種實施例之特定特徵，但此僅為了方便。根據本揭露之原理，一圖式之任何特徵可被參考及/或與任何其他圖式之任何特徵組合主張。

本揭露使用實例來提供本揭露之細節(包含最佳模式)且亦使熟習技術者能夠實踐本揭露(包含製造及使用任何裝置或系統及執行任何併入方法)。本揭露之專利範疇係由申請專利範圍界定，且可包含熟習技術者想到之其他實例。若此等其他實例具有與申請專利範圍之文字用語並無不同之結構元件或若此等其他實例包含與申請專利範圍之文字用語無實質不同之等效結構元件，則其意欲在申請專利範圍之範疇內。

100:積體電路(IC)測試系統 102:半導體IC 104:接觸墊 106:負載板 108:測試插座 110:印刷電路板(PCB)接點/PCB墊 112:插座本體 114:插口 116:導壁 300:旋轉接點 302:插槽 304:孔隙 306:表面 308:臂 310:表面 312:支撐邊緣 314:彈性體保持器 316:尖端 318:圓形邊緣 320:圓釘 322:平坦部 324:插座框 326:第一頭 328:第二頭 702:圓形區段 704:四邊形區段 800:方法 802:將複數個旋轉接點定位於一測試插座之一插座本體之對應插槽中 804:將一彈性體保持器定位於旋轉接點上方 806:將一插座框安裝於複數個旋轉接點及彈性體保持器上方 808:將插座本體安裝於一負載板上且使複數個旋轉接點朝向插座框平移以壓縮彈性體保持器抵靠插座框 810:將半導體IC固定至測試插座中且圍繞對應於支撐邊緣旋轉複數個旋轉接點，藉此將各旋轉接點之一釘旋轉至彈性體保持器中以壓縮彈性體保持器抵靠插座框 W:寬度

圖1係一實例性IC測試系統之一橫截面圖；

圖2係用於一QFN IC之一實例性測試插座之一透視圖；

圖3係一自由狀態中之圖1中所展示之測試插座中之一旋轉接點之一實施例之一橫截面圖；

圖4係一預負載狀態中之圖3中所展示之旋轉接點之一橫截面圖；

圖5係一負載狀態中之圖3及圖4中所展示之旋轉接點之一橫截面圖；

圖6係圖3至圖5中所展示之旋轉接點之一透視圖；

圖7係自由狀態中之圖3至圖5中所展示之旋轉接點之一透視圖；及

圖8係組裝用於一半導體IC之一測試系統之一方法之一流程圖。

104:接觸墊

108:測試插座

110:印刷電路板(PCB)接點/PCB墊

112:插座本體

114:插口

300:旋轉接點

302:插槽

304:孔隙

310:表面

312:支撐邊緣

314:彈性體保持器

316:尖端

324:插座框

326:第一頭

328:第二頭

702:圓形區段

704:四邊形區段

Claims

一種用於一扁平無引線半導體積體電路(IC)之測試插座，其包括：一插座本體，其包含經組態以面向該扁平無引線半導體IC之一頂面及經組態以面向一負載板之與該頂面對置之一底面，該插座本體界定自該頂面延伸至該底面中之一孔隙之一插槽；一旋轉接點，其定位於該插槽中，該旋轉接點經組態以平移於一自由狀態與一預負載狀態之間且旋轉於該預負載狀態與一負載狀態之間；及一彈性體保持器，其將該旋轉接點捕獲於該插座本體中，該彈性體保持器包含該旋轉接點圍繞其旋轉之一圓形區段，該彈性體保持器經組態以在與該負載板接合之後在自該自由狀態平移至該預負載狀態時在來自該旋轉接點之平移力下壓縮及在與該扁平無引線半導體IC接合之後在自該預負載狀態旋轉至該負載狀態時在來自該旋轉接點之旋轉力下壓縮。
如請求項1之測試插座，其中該旋轉接點包括接近該插座本體之該頂面之一尖端，該尖端經組態以在該旋轉接點自該預負載狀態旋轉至該負載狀態時接合該扁平無引線半導體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在該旋轉接點自該預負載狀態旋轉至該負載狀態時跨該扁平無引線半導體IC之該接觸墊平移。
如請求項2之測試插座，其中該旋轉接點進一步包括與該尖端對置之一端處之一釘，該釘經組態以在該旋轉接點自該預負載狀態旋轉至該負載狀態時行進遠離該插座本體之一壁。
如請求項2之測試插座，其中該旋轉接點進一步包括：一凸起部，其接近該插座本體之該底面且經組態以在處於該預負載狀態及該負載狀態中時接合該負載板之一印刷電路板(PCB)墊；及一臂，其延伸於該尖端與該凸起部之間，該臂經組態以在該插槽內在該插座本體之一支撐邊緣上樞轉。
如請求項1之測試插座，其進一步包括界定一插口之一插座框，該扁平無引線半導體IC經組態以固定至該插口中。
如請求項6之測試插座，其中該插座框安置於該彈性體保持器上方，且其中該彈性體保持器經組態以在來自該旋轉接點之平移力下抵靠該插座框壓縮且在來自該旋轉接點之旋轉力下抵靠該插座框壓縮。
一種用於一半導體積體電路(IC)之測試系統，該測試系統包括：一負載板；及一測試插座，其包括：一插座本體，其包含經組態以面向該半導體IC之一頂面及安裝至該負載板之一底面，該插座本體界定自該頂面延伸至該底面中之一孔隙之一插槽；一旋轉接點，其在一預負載狀態中定位於該插槽中，該旋轉接點經組態以旋轉於該預負載狀態與一負載狀態之間；及一彈性體保持器，其將該旋轉接點捕獲於該插座本體中，該彈性體保持器包含該旋轉接點經組態以圍繞其旋轉之一圓形區段及將一接觸力及一回復力提供至該旋轉接點之一四邊形區段，該彈性體保持器壓縮於一插座框與該旋轉接點之間且經組態以在與該半導體IC接合之後在自該預負載狀態旋轉至該負載狀態時在來自該旋轉接點之旋轉力下進一步壓縮。
如請求項8之測試系統，其中該旋轉接點包括接近該插座本體之該頂面之一尖端，該尖端經組態以在該旋轉接點自該預負載狀態旋轉至該負載狀態時接合該半導體IC之一接觸墊。
如請求項9之測試系統，其中該旋轉接點之該尖端經組態以在該旋轉接點自該預負載狀態旋轉至該負載狀態時跨該半導體IC之該接觸墊平移。
如請求項9之測試系統，其中該旋轉接點進一步包括與該尖端對置之一端處之一釘，該釘經組態以在該旋轉接點自該預負載狀態旋轉至該負載狀態時行進遠離該插座本體之一壁。
如請求項9之測試系統，其中該旋轉接點進一步包括：一凸起部，其接近該插座本體之該底面且經組態以在處於該預負載狀態及該負載狀態中時接合該負載板之一印刷電路板(PCB)墊；及一臂，其延伸於該尖端與該凸起部之間，該臂經組態以在該插槽內在該插座本體之支撐邊緣上樞轉。
如請求項8之測試系統，其中該插座框界定一插口，該半導體IC經組態以固定至該插口中。
如請求項13之測試系統，其中該插座框包含經組態以使該半導體IC之一接觸墊與該旋轉接點對準之一錐形導壁。